题型强化04 反应原理+物质结构-2025年1月“八省联考”化学真题完全解读与考后提升

04 反应原理+物质结构 “八省联考”真题回眸 (2025年1月•“八省联考”河南卷，)硅是电子工业中应用最为广泛的半导体材料，少量磷的掺入可提高硅的导电性能。Zn高温还原SiCl4 (沸点57.6℃)是生产多晶硅的一种方法。回答下列问题： (1)基态Zn原子的价电子排布式为 ，SiCl4晶体的类型为 。 (2)化合物H3BPF3的结构如图1所示，H3BPF3中F-P-F键角略大于PF3分子中的F-P-F键角，原因是 。 (3)Si、P和Zn三种元素组成化合物的晶胞如图2所示(晶胞参数)，若将M点Si原子作为晶胞顶点，则N点Si原子在晶胞中的位置为 (填“面心”“棱中点”或“体心”)。 (4)在Zn还原SiCl4的过程中会生成副产物SiCl2，抑制SiCl2生成可以增加Si产量并降低生产能耗。该过程存在如下主要化学反应： 反应Ⅰ：SiCl4(g)＋2Zn(g)2ZnCl2(g)＋Si(s) ΔH1＝-134kJ·mol−1 反应Ⅱ：SiCl4(g)＋Zn(g)ZnCl2(g)＋SiCl2(g) ΔH2＝+98kJ·mol−1 反应Ⅲ：SiCl4(g)＋Si(s)2SiCl2(g) ΔH3 ①ΔH3= kJ·mol−1。 ②在总压分别为p1、p2和p3下，反应达平衡时：SiCl2物质的量与初始SiCl4物质的量的比值x随温度变化如图3所示。图中压强由大到小顺序为 ，判断的依据是 。在一定温度、180kPa条件下，体系中初始：SiCl4(g)和Zn(g)分别为1mol和4mol，假设此条件下生成的SiCl2忽略不计，恒压反应4min时，SiCl4分压变为20kPa，0~4min内用SiCl4分压表示的平均反应速率为 ，此时可生成硅 g。 巩固训练强化提升 1．2023年11月23日，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，其中火箭推进剂的研究功不可没。 (1)火箭推进剂可用N2H4(l)作燃料，N2O4(g)作氧化剂，N2H4(l)与N2O4(g)反应生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为 。 (已知：一定温度下，以元素的最稳定单质生成1 mol纯物质的热效应为该物质的摩尔生成焓，以表示，单质的摩尔生成焓为，相关物质的摩尔生成焓如下表所示，焓变=生成物的总摩尔生成焓-反应物的总摩尔生成焓) 物质 N2O4(g) N2H4(l) H2O(g) 摩尔生成焓 +10.8 +165.8 -242.0 (2)氢燃料也是常用的火箭推进剂燃料，工业上可通过“一碳化学”技术实现氢气的制备，其主要涉及的反应如下。 反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝+247kJ·mol−1 反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝-41.0kJ·mol−1 ①反应Ⅰ、Ⅱ的随的变化如图所示(为反应的标准压强平衡常数，物质的标准压强等于物质的分压与标准压力的比值)。 图中表示反应Ⅱ的随的变化的曲线为 (填“a”或“b”)。 ②T1K时，向恒容密闭容器中通入按照n(CH4)：n(CO2)：n(H2O)=2：2：3混合的气体，发生反应Ⅰ、Ⅱ，若初始时压强为70 kPa，达到平衡时体系的压强为90 kPa，该温度下CH4的平衡转化率为 ，H2的平衡分压为 kPa。 ③火箭推进器内氢氧燃烧的简化反应历程如图所示： 其中氢氧燃烧决速步骤对应反应的化学方程式为 。 (3)一种含镁、镍、碳3种元素的超导材料，结构中有两种八面体空隙，一种完全由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子共同构成，碳原子只填充在由镍原子构成的八面体空隙中，其立方晶胞在xy、xz、yz平面投影相同，如图所示，分别代表三种原子，为两种原子投影的重合。 ①该晶体的化学式为 。 ②晶胞中镁原子和碳原子最近的距离为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞密度为 g·cm-3 (列出计算式)。 2．云南丰富的地热能开发和利用过程中，硫磺温泉常伴有H2S气体生成。H2S为无色、有臭鸡蛋气味的剧毒气体，H2S脱硫技术是当前的重点研究方向。 (1)20世纪30年代，德国法本公司将H2S的氧化分两阶段完成。 第一阶段反应为H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g) △H=-518.9kJ•mol-1， 第二阶段反应为2H2S(g)+SO2(g)=2H2O(g)+Sx(s) △H=-96.1kJ•mol-1。 19世纪英国化学家Claus开发了H2S氧化制硫的方法，即：3H2S(g)+O2(g)=Sx(s)+3H2O(g)，△H=- kJ•mol-1。 (2)氧化锌法也是一种传统的脱硫方法，其反应原理如下：ZnO(s)+H2S(g)ZnS(s)+H2O(g)    △H=-76.63kJ•mol-1，文献显示，工业上氧化锌法控制温度在300~400℃，分析控制此温度区间的原因：温度过低 ，温度过高 。 (3)热解H2S制H2。根据文献，将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应： Ⅰ.2H2S(g)2H2(g)+S2(g) △H1=+170kJ•mol-1 Ⅱ.CH4(g)+S2(g)CS2(g)+2H2(g) △H2=+64kJ•mol-1 总反应：Ⅲ.2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g) 投料按体积之比V(H2S)∶V(CH4)=2∶1，并用N2稀释，常压，不同温度下反应相同时间后，测得H2和CS2体积分数如表： 温度/℃ 950 1000 1050 1100 1150 H2/V(%) 0.5 1.5 3.6 5.5 8.5 CS2/V(%) 0.0 0.0 0.1 0.4 1.8 ①反应Ⅱ能自发进行的条件是 。 ②恒温恒压下，增加N2的体积分数，H2的物质的量 。在1000℃，常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比[c(H2S)∶c(CH4)]，H2S的转化率 (填“增大，减小或不变”)。 ③在TK、pkPa反应条件下，只充入H2S和Ar气体进行H2S热分解反应。已知反应一开始，c(H2S)∶c(Ar)=1∶3，平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，则平衡常数Kp= kPa。 (4)ZnO晶胞结构如图所示。已知：ZnO晶体的密度为ρg•cm-3，NA代表阿伏加德罗常数的值。氧离子的配位数为 。晶胞边长a为 nm。 3．氮、磷、砷及其化合物在工农业生产等方面有着重要应用。请按要求回答下列问题。 (1)基态砷原子价电子排布图不能写为，是因为该排布方式违背了 这一原理。 (2)元素第一电离能N P(填“”或“”或“”，下同)，电负性P As。 (3)肼(N2H4)可用作火箭燃料等，它的沸点远高于乙烯的原因是 。 (4)尿素()和NaNO2在酸性环境下生成N2、CO2和H2O，该反应的离子方程式为 ；NO2-离子的立体构型(即空间构型)为 。 (5)GaAs的熔点为1238℃可作半导体材料；而GaCl3的熔点为77.9℃。 ①预测GaCl3的晶体类型为 。 ②GaAs晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm。则晶胞中每个Ga原子周围有 个紧邻等距的As原子；该晶体的密度为 g· cm-3 (列出计算式)。 (6)亚砷酸(H3AsO3)可以用于治疗白血病。其在溶液中存在多种微粒形态，将KOH溶液滴入亚砷酸溶液，各种微粒物质的量分数与溶液的pH关系如图所示。 ①人体血液的pH在7.35-7.45之间，患者用药后人体中含As元素的主要微粒是 。 ②H3AsO3的第一电离常数Ka1= 。 4．乙二醇是一种重要的化工原料，可用于生产聚酯纤维、防冻剂、增塑剂、不饱和聚酯树脂等。由合成气直接合成乙二醇的主要反应过程如下： I．2CO(g)＋32H2(g)HOCH2CH2OH(g) ΔH1 II．CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2 (1)已知298K、101kPa下：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝+41.0kJ·mol−1；CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝-49.01kJ·mol−1；则反应Ⅱ的ΔH2= ；反应Ⅱ的正反应活化能 (填“大于”、“小于”或“等于”)逆反应活化能。 (2)合成气直接法制乙二醇的反应I、Ⅱ的反应历程(部分)如图，下列过程中活化能最大的基元反应方程式为 。 (3)甲醛()电化加氢二聚法也可制备乙二醇。采用石墨电极非分隔式电解槽，在、酸性条件下可电解甲醛制备乙二醇。生成乙二醇的阴极电极反应式为 。 (4) TiO2属于四方晶系，晶胞参数α=β=γ=90°。研究表明，TiO2通过氮掺杂反应生成TiOaNb，能使TiO2对可见光具有活性，反应如图丙所示。 ①TiOaNb晶体化学式中a= ，b= 。 ②TiO2的密度为ρg· cm-3，则阿伏加德罗常数的值NA= (列出表达式)。 5．银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。 (1)在银催化下，乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据图所示，回答下列问题： ①中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为 kJ/mol。 ②由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为 。 (2)一定条件下，银催化剂表面上存在反应：，该反应平衡压强pc与温度T的关系如下： T/K 401 443 463 Pc/kPa 10 51 100 ①463K时的平衡常数Kp= 。 ②起始状态Ⅰ中有Ag2O、Ag和O2，经下列过程达到各平衡状态： 已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是 (填字母)。 A．从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS>0 B．pc(Ⅱ)>pc(Ⅲ) C．平衡常数：K(Ⅱ)>K(Ⅳ) D．若体积V(Ⅲ)=2V(Ⅰ)，则Q(Ⅰ)=K(Ⅲ) E．逆反应的速率： ③某温度下，向恒容容器中加入Ag2O，分解过程中反应速率v(O2)与压强p的关系为，k为速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少4%时，逆反应速率最大。若转化率为14.5%，则 (用k表示)。 (3)α-AgI可用作固体离子导体，能通过加热γ-AgI制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图所示(为了简化，只画出了碘离子在晶胞中的位置)。 ①γ-AgI与α-AgI晶胞的体积之比为 。 ②测定晶体结构最常用的仪器是 (填字母)。 A．质谱仪    B．红外光谱仪    C．核磁共振仪    D．X射线衍射仪 6．在催化剂作用下，CO2可被H2还原为CH3OH等化学品，主要反应如下： 反应1：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1 反应2：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2 (1)已知：在一定温度下，由稳定态单质生成化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。下表为几种物质在的标准摩尔生成焓： 物质 CO2(g) CH3OH(g) H2O(g) H2(g) 标准摩尔生成焓/(kJ·mol−1) -393.51 -201.17 -241.82 0 则反应1的焓变ΔH1= 。 (2)恒温恒容条件下，若只发生反应2，则反应达到平衡的标志是_____(填序号)。 A．气体密度不再发生变化 B．的分压不再发生变化 C．气体平均相对分子质量不再发生变化 D．比值不再发生变化 (3)若起始按投料，测得CO2的平衡转化率(X-CO2和CH3OH的选择性(S-CH3OH)随温度、压强的变化如图所示。[已知：] ①p1 p12(填“>”或“<”)。 ②温度高于350℃后，在压强p1和p2下，CO2的平衡转化率几乎交于一点的原因是_____ 。 ③2500℃时反应2的压强平衡常数Kp= _____ (结果保留2位有效数字) (4)研究表明，在Ru/TiO2、Ni/TiO2等催化剂作用下，CO2与H2反应可以转化为CH4等燃料，其中TiO2为催化剂载体。金红石型TiO2的晶胞如图所示。 ①TiO2晶体中O原子的配位数是__________ 。 ②该晶体密度为_____ g· cm-3。 7．低碳经济已成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。回答下列问题： (1)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-53.7kJ·mol−1 CH3OCH3(g)+ H2O(g) 2CH3OH(g) ΔH2＝+23.4kJ·mol−1 2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH3＝ kJ·mol−1。 (2)二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。科学家提出由CO2制取的太阳能工艺如图： 已知“重整系统”发生的反应中，则的化学式为 ，“热分解系统”中每转移电子，需消耗 。 (3)催化时还可以使用一种无机固体电解质作催化剂，其由正离子和负离子组成，该物质以上形成无序结构(高温相)，以下变为有序结构(低温相)，二者晶体晶胞结构如图所示： 说明：图中，○球为负离子；高温相中的●深色球为正离子或空位；低温相中的球为离子，●球为离子。 i．这种无机固体电解质的化学式为 。 ii．“高温相”具有良好的离子导电性，其主要原因是 。 (4)铜基催化剂(为等)是CO2加氢制甲醇常用的催化剂，部分合成路线如图所示。 请写出中碱位上发生反应的总化学方程式 。 (5)利用电解法在碱性或酸性条件下将还原为和的原理如下图所示： 已知：选择性(S)和法拉第效率()的定义(X代表CH4或C2H4)如下：       ①实验测得，碱性条件生成CH4、C2H4总的选择性小于酸性条件，原因是 。 ②实验测得，酸性条件生成CH4、C2H4总的法拉第效率小于碱性条件，原因是 。 8．NO是环境污染物。 (1)消除转化为游离态的氮。氮元素的单质有N2、N4、N8。N4分子有多种结构，一种N4分子中4个氮原子在同一平面上，N4的结构式为 。 (2)以氨气为原料脱硝除去。 ①合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，氨的用途广泛。 已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH1＝-484kJ·mol−1 4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH2＝-1266kJ·mol−1 则N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH= kJ·mol−1。 ②近期我国科学家为了解决合成氨反应速率和平衡产率的矛盾，选择使用双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。结合图1示解释该双催化剂的工作原理是 。 (3)以丙烯为原料脱硝除去。研究表明催化剂添加助剂后催化活性提高的原因是形成活性O2-参与反应，图2为丙烯脱硝机理。 ①图2中，甲为 。(用化学式表示) ②若参加反应的丙烯与物质的量之比为1：2，则反应的化学方程式为 。 (4)以H2O2为原料脱硝除去。 烟气中的与O2反应缓慢。雾化后的H2O2在催化剂中元素作用下可以产生具有极强氧化活性的(羟基自由基)，能将快速氧化为NO2、HNO3等物质。 H2O2在一种固体催化剂表面转化的过程如图3所示： ①图3所示，过程(1)可描述为 。 ②化学式为LaFeO2.7的催化剂中，Fe3+和Fe2+的物质的量之比为 。 9．乙醇是一种清洁的替代能源，催化加氢制备乙醇技术是当前的研究热点。 (1) CO2催化加氢制备乙醇的反应为2CO2(g)＋6H2(g)=C2H5OH(l)＋3H2O(l)。 ①若要计算上述反应的，须查阅的两个数据是C2H5OH(l)的燃烧热和 。 ②某金属有机骨架负载的铜基催化剂上，CO2加氢生成C2H5OH的部分反应机理如图所示。 过程中两个均参与反应，画出的结构式(注明电荷) 。 (2)乙酸甲酯催化加氢制备乙醇主要涉及如下反应： 反应Ⅰ： CH3COOCH3 (g)＋2H2(g)C2H5OH (g)＋CH3OH (g) ΔH＝-23.6kJ·mol−1 反应Ⅱ： 2CH3COOCH3 (g)＋2H2(g) CH3COOC2H5 (g)＋2CH3OH (g) ΔH＝-22.6kJ·mol−1 在其他条件不变时，将的混合气体以一定流速通入装有铜基催化剂的反应管，测得CH3COOCH3转化率、C2H5OH选择性选择性]随温度的变化如图所示。 ①铜基催化剂须含合适物质的量之比的Cu2O与Cu，Cu2O的晶胞如图所示(立方体)，Cu2O晶体的密度可表示为 g· cm-3(用含的代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。 ②180~200℃下均有，其原因是 。 ③180~200℃范围内，CH3COOCH3转化率随温度升高而迅速增大的主要原因是 。 ④温度高于220℃时，催化剂的催化活性下降，其原因可能是 。 ( 13 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 04 反应原理+物质结构 “八省联考”真题回眸 (2025年1月•“八省联考”河南卷，)硅是电子工业中应用最为广泛的半导体材料，少量磷的掺入可提高硅的导电性能。Zn高温还原SiCl4 (沸点57.6℃)是生产多晶硅的一种方法。回答下列问题： (1)基态Zn原子的价电子排布式为 ，SiCl4晶体的类型为 。 (2)化合物H3BPF3的结构如图1所示，H3BPF3中F-P-F键角略大于PF3分子中的F-P-F键角，原因是 。 (3)Si、P和Zn三种元素组成化合物的晶胞如图2所示(晶胞参数)，若将M点Si原子作为晶胞顶点，则N点Si原子在晶胞中的位置为 (填“面心”“棱中点”或“体心”)。 (4)在Zn还原SiCl4的过程中会生成副产物SiCl2，抑制SiCl2生成可以增加Si产量并降低生产能耗。该过程存在如下主要化学反应： 反应Ⅰ：SiCl4(g)＋2Zn(g)2ZnCl2(g)＋Si(s) ΔH1＝-134kJ·mol−1 反应Ⅱ：SiCl4(g)＋Zn(g)ZnCl2(g)＋SiCl2(g) ΔH2＝+98kJ·mol−1 反应Ⅲ：SiCl4(g)＋Si(s)2SiCl2(g) ΔH3 ①ΔH3= kJ·mol−1。 ②在总压分别为p1、p2和p3下，反应达平衡时：SiCl2物质的量与初始SiCl4物质的量的比值x随温度变化如图3所示。图中压强由大到小顺序为 ，判断的依据是 。在一定温度、180kPa条件下，体系中初始：SiCl4(g)和Zn(g)分别为1mol和4mol，假设此条件下生成的SiCl2忽略不计，恒压反应4min时，SiCl4分压变为20kPa，0~4min内用SiCl4分压表示的平均反应速率为 ，此时可生成硅 g。 【答案】(1)3d104s2 分子晶体 (2)H3BPF3无孤电子对，PF3存在孤电子对，孤电子与成键电子之间存在着斥力，使得键角减小 (3)体心 (4) +330 p3＞p2＞p1 在同一温度下，p1到p3，SiCl2物质的量逐渐减小，说明平衡逆向移动，增大压强平衡向化学计量数小的方向移动 4 14 【解析】(1)Zn为30号元素，则基态Zn原子的价电子排布式为3d104s2；SiCl4的沸点为27.6℃，比较低，故SiCl4是分子晶体；(2)由化合物H3BPF3的结构可知，P具有一对孤电子对，与B的空轨道形成配位键，而PF3中具有一对孤电子，孤电子与成键电子之间存在着斥力，使得键角减小，故H3BPF3中F-P-F键角略大于PF3分子中的F-P-F键角；(3)由该晶胞的结构可知，该晶胞中含有个Zn，个Si，Zn和Si数量相同，则Zn和Si位置可以互换，若将M点Si原子作为晶胞顶点，则N点Si原子在晶胞中的位置为体心；(4)①由盖斯定律得反应Ⅲ=2反应Ⅱ-反应Ⅰ，则ΔH3=2ΔH2-ΔH1=(2×98+134)kJ·mol−1=+330 kJ·mol−1；②由图可知，在同一温度下，p1到p3，SiCl2物质的量逐渐减小，说明平衡逆向移动，增大压强平衡向化学计量数小的方向移动，则p3＞p2＞p1；假设此条件下生成的SiCl2忽略不计，体系中初始：SiCl4(g)和Zn(g)分别为1mol和4mol，则，恒压反应4min时，SiCl4分压变为20kPa，故 ；生成的SiCl2忽略不计，假设消耗SiCl4xmol，建立以下平衡： ，则，。 巩固训练强化提升 1．2023年11月23日，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，其中火箭推进剂的研究功不可没。 (1)火箭推进剂可用N2H4(l)作燃料，N2O4(g)作氧化剂，N2H4(l)与N2O4(g)反应生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为 。 (已知：一定温度下，以元素的最稳定单质生成1 mol纯物质的热效应为该物质的摩尔生成焓，以表示，单质的摩尔生成焓为，相关物质的摩尔生成焓如下表所示，焓变=生成物的总摩尔生成焓-反应物的总摩尔生成焓) 物质 N2O4(g) N2H4(l) H2O(g) 摩尔生成焓 +10.8 +165.8 -242.0 (2)氢燃料也是常用的火箭推进剂燃料，工业上可通过“一碳化学”技术实现氢气的制备，其主要涉及的反应如下。 反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝+247kJ·mol−1 反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝-41.0kJ·mol−1 ①反应Ⅰ、Ⅱ的随的变化如图所示(为反应的标准压强平衡常数，物质的标准压强等于物质的分压与标准压力的比值)。 图中表示反应Ⅱ的随的变化的曲线为 (填“a”或“b”)。 ②T1K时，向恒容密闭容器中通入按照n(CH4)：n(CO2)：n(H2O)=2：2：3混合的气体，发生反应Ⅰ、Ⅱ，若初始时压强为70 kPa，达到平衡时体系的压强为90 kPa，该温度下CH4的平衡转化率为 ，H2的平衡分压为 kPa。 ③火箭推进器内氢氧燃烧的简化反应历程如图所示： 其中氢氧燃烧决速步骤对应反应的化学方程式为 。 (3)一种含镁、镍、碳3种元素的超导材料，结构中有两种八面体空隙，一种完全由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子共同构成，碳原子只填充在由镍原子构成的八面体空隙中，其立方晶胞在xy、xz、yz平面投影相同，如图所示，分别代表三种原子，为两种原子投影的重合。 ①该晶体的化学式为 。 ②晶胞中镁原子和碳原子最近的距离为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞密度为 g·cm-3 (列出计算式)。 【答案】(1)2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=—1310.4kJ/mol (2) b 50% 25kPa H2(g)=2H·(g) (3) MgNi3C 【详解】(1)由题意可知，液态肼与四氧化二氮气体反应生成氮气和水蒸气的反应为2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)，由∆H=生成物的总摩尔生成焓-反应物的总摩尔生成焓可得：反应∆H=4×(—242.0kJ/mol)—2×165.8kJ/mol—10.8kJ/mol=—1310.4kJ/mol，反应的热化学方程式为2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=—1310.4kJ/mol；(2)①由方程式可知，反应Ⅰ为吸热反应，增大，反应温度减小，平衡向逆反应方向移动，反应的减小，反应Ⅱ为放热反应，增大，反应温度减小，平衡正反应方向移动，反应的增大，所以图中表示反应Ⅱ的随的变化的曲线为b，故答案为b；②由恒温恒容时混合气体的物质的量之比等于压强之比可知，初始时甲烷和二氧化碳的分压均为×70kPa=20kPa、水蒸气的分压为×70kPa=30kPa，设达到平衡时反应的甲烷和水蒸气的分压分别为akPa和bkPa，由题意可建立如下三段式： 由达到平衡时体系的压强为90 kPa可得：70+2a=90，解得a=10，则甲烷的转化率为×100%=50%；由图可知，T1K时反应Ⅱ的ln=0，则=1，解得b=5，所以氢气的分压为(2×10+5)kPa=25kPa；③由图可知，该反应历程分4步进行，第一步的活化能最大、反应速率最慢，故决速步骤为第一步，反应的化学方程式为H2(g)=2H·(g)；(3)①由题意可知，该晶胞为，晶胞中位于体内的碳原子个数为1，位于顶点的镁原子个数为8×=1，位于面心的镍原子个数为6×=3，则晶体的化学式为MgNi3C；②晶胞中镁原子和碳原子最近的距离为体对角线的，由晶胞中镁原子和碳原子最近的距离为a pm可知，晶胞的边长为设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=(×10-10)3d，解得d=。 2．云南丰富的地热能开发和利用过程中，硫磺温泉常伴有H2S气体生成。H2S为无色、有臭鸡蛋气味的剧毒气体，H2S脱硫技术是当前的重点研究方向。 (1)20世纪30年代，德国法本公司将H2S的氧化分两阶段完成。 第一阶段反应为H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g) △H=-518.9kJ•mol-1， 第二阶段反应为2H2S(g)+SO2(g)=2H2O(g)+Sx(s) △H=-96.1kJ•mol-1。 19世纪英国化学家Claus开发了H2S氧化制硫的方法，即：3H2S(g)+O2(g)=Sx(s)+3H2O(g)，△H=- kJ•mol-1。 (2)氧化锌法也是一种传统的脱硫方法，其反应原理如下：ZnO(s)+H2S(g)ZnS(s)+H2O(g)    △H=-76.63kJ•mol-1，文献显示，工业上氧化锌法控制温度在300~400℃，分析控制此温度区间的原因：温度过低 ，温度过高 。 (3)热解H2S制H2。根据文献，将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应： Ⅰ.2H2S(g)2H2(g)+S2(g) △H1=+170kJ•mol-1 Ⅱ.CH4(g)+S2(g)CS2(g)+2H2(g) △H2=+64kJ•mol-1 总反应：Ⅲ.2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g) 投料按体积之比V(H2S)∶V(CH4)=2∶1，并用N2稀释，常压，不同温度下反应相同时间后，测得H2和CS2体积分数如表： 温度/℃ 950 1000 1050 1100 1150 H2/V(%) 0.5 1.5 3.6 5.5 8.5 CS2/V(%) 0.0 0.0 0.1 0.4 1.8 ①反应Ⅱ能自发进行的条件是 。 ②恒温恒压下，增加N2的体积分数，H2的物质的量 。在1000℃，常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比[c(H2S)∶c(CH4)]，H2S的转化率 (填“增大，减小或不变”)。 ③在TK、pkPa反应条件下，只充入H2S和Ar气体进行H2S热分解反应。已知反应一开始，c(H2S)∶c(Ar)=1∶3，平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，则平衡常数Kp= kPa。 (4)ZnO晶胞结构如图所示。已知：ZnO晶体的密度为ρg•cm-3，NA代表阿伏加德罗常数的值。氧离子的配位数为 。晶胞边长a为 nm。 【答案】(1)-615.0或-615 (2)反应速率太慢 该反应为放热反应，不利于反应向脱硫的方向进行 (3)高温 增大 不变 (4) 4 【详解】(1)①H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g)    △H=-518.9kJ•mol-1，②2H2S(g)+SO2(g)=2H2O(g)+Sx(s)    △H=-96.1kJ•mol-1。根据盖斯定律①+②得3H2S(g)+O2(g)=Sx(s)+3H2O(g)，△H=-(518.9+96.1)kJ•mol-1=--615.0 kJ•mol-1。(2)温度过低反应速率太慢；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，温度过高不利于反应向脱硫的方向进行，所以工业上氧化锌法控制温度在300~400℃。(3)①反应Ⅱ，△H>0、△S>0，能自发进行的条件是高温。②恒温恒压下，增加N2的体积分数，相当于减压，平衡正向移动，H2的物质的量增大。在1000℃，常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比[c(H2S)∶c(CH4)]，根据表格数据可知，1000℃时只发生反应I，温度不变，平衡常数不变，H2S的转化率不变。③在TK、pkPa反应条件下，只充入H2S和Ar气体进行H2S热分解反应。已知反应一开始，c(H2S)∶c(Ar)=1∶3，设c(H2S)=amol/L， 平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，则，解得x=0.5amol/L，则平衡常数Kp=kPa。(4)根据图示，氧离子的配位数为4。晶胞中氧原子数为4，根据化学式可知Zn原子数为4，ZnO晶体的密度为ρg•cm-3， g•cm-3，晶胞边长a为nm。 3．氮、磷、砷及其化合物在工农业生产等方面有着重要应用。请按要求回答下列问题。 (1)基态砷原子价电子排布图不能写为，是因为该排布方式违背了 这一原理。 (2)元素第一电离能N P(填“”或“”或“”，下同)，电负性P As。 (3)肼(N2H4)可用作火箭燃料等，它的沸点远高于乙烯的原因是 。 (4)尿素()和NaNO2在酸性环境下生成N2、CO2和H2O，该反应的离子方程式为 ；NO2-离子的立体构型(即空间构型)为 。 (5)GaAs的熔点为1238℃可作半导体材料；而GaCl3的熔点为77.9℃。 ①预测GaCl3的晶体类型为 。 ②GaAs晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm。则晶胞中每个Ga原子周围有 个紧邻等距的As原子；该晶体的密度为 g· cm-3 (列出计算式)。 (6)亚砷酸(H3AsO3)可以用于治疗白血病。其在溶液中存在多种微粒形态，将KOH溶液滴入亚砷酸溶液，各种微粒物质的量分数与溶液的pH关系如图所示。 ①人体血液的pH在7.35-7.45之间，患者用药后人体中含As元素的主要微粒是 。 ②H3AsO3的第一电离常数Ka1= 。 【答案】(1)洪特规则 (2)＞ ＞ (3) 肼分子间存在氢键，乙烯分子间无氢键 (4)CO(NH2)2+2NO2-+2H+=2N2↑+CO2↑+3H2O V形 (5)分子晶体 ②4 (6)①H3AsO3 ②10-9.3 【解析】(1)电子在能量相同的轨道(即等价轨道)上排布时，总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向同向，该排布方式违背了洪特规则；(2)同一主族从上到下，第一电离能逐渐减小，所以第一电离能N＞P；同一主族从上到下，电负性逐渐减弱，所以电负性P＞As；(3)N元素电负性较大，所以腓分子间存在氢键，乙烯分子间无氢键，导致腓的沸点高于乙烯；(4)尿素()和NaNO2在酸性环境下生成N2、CO2和H2O，离子方程式为：CO(NH2)2+2NO2-+2H+=2N2↑+CO2↑+3H2O；NO2-中孤电子对数为，价层电子对数为，故NO2-离子的立体构型(即空间构型)为V形；(5)①GaCl3的熔点为77.9℃，熔点较低，应为分子晶体；②由晶胞结构可知，每个Ga原子周围有4个紧邻等距的As原子；晶胞中含有As原子的个数为4，含有Ga原子的个数为，晶胞体积为，则晶胞密度为；(6)①由图可知，pH在7.35-7.45之间时，As元素以H3AsO3形式存在，所以患者用药后人体中含As元素的主要微粒是H3AsO3；②H3AsO3H++HAsO3-，，由图可知，pH =9.3时，c(H2AsO3-)＞c(H3AsO3)，此时。 4．乙二醇是一种重要的化工原料，可用于生产聚酯纤维、防冻剂、增塑剂、不饱和聚酯树脂等。由合成气直接合成乙二醇的主要反应过程如下： I．2CO(g)＋32H2(g)HOCH2CH2OH(g) ΔH1 II．CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2 (1)已知298K、101kPa下：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝+41.0kJ·mol−1；CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝-49.01kJ·mol−1；则反应Ⅱ的ΔH2= ；反应Ⅱ的正反应活化能 (填“大于”、“小于”或“等于”)逆反应活化能。 (2)合成气直接法制乙二醇的反应I、Ⅱ的反应历程(部分)如图，下列过程中活化能最大的基元反应方程式为 。 (3)甲醛()电化加氢二聚法也可制备乙二醇。采用石墨电极非分隔式电解槽，在、酸性条件下可电解甲醛制备乙二醇。生成乙二醇的阴极电极反应式为 。 (4) TiO2属于四方晶系，晶胞参数α=β=γ=90°。研究表明，TiO2通过氮掺杂反应生成TiOaNb，能使TiO2对可见光具有活性，反应如图丙所示。 ①TiOaNb晶体化学式中a= ，b= 。 ②TiO2的密度为ρg· cm-3，则阿伏加德罗常数的值NA= (列出表达式)。 【答案】(1) -90 kJ·mol−1 小于 (2)或 (3) (4) 【解析】(1)已知①CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝+41.0kJ·mol−1，②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝-49.01kJ·mol−1，根据盖斯定律，将反应②-①，整理可得CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2＝(-49.0-41.0) kJ/mol =-90 kJ/mol；反应Ⅱ的正反应是放热反应，说明正反应的活化能比逆反应的活化能小，即活化能：正反应小于逆反应；(2)根据图示可知：合成气直接法制乙二醇过程中活化能最大的基元反应方程式为：或；(3)在60-70℃、酸性条件下，甲醛在阴极得到电子被还原为乙二醇HOCH2CH2OH，则阴极的电极反应式为：2HCHO+2e-+2H+=HOCH2CH2OH；(4)①由均摊法，TiOaNb晶胞中含Ti：个，O：个，N：个，所以晶体化学式中a=，b=；②TiO2晶胞中含Ti：个，则晶胞质量为g，密度为，则阿伏加德罗常数的值mol-1。 5．银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。 (1)在银催化下，乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据图所示，回答下列问题： ①中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为 kJ/mol。 ②由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为 。 (2)一定条件下，银催化剂表面上存在反应：，该反应平衡压强pc与温度T的关系如下： T/K 401 443 463 Pc/kPa 10 51 100 ①463K时的平衡常数Kp= 。 ②起始状态Ⅰ中有Ag2O、Ag和O2，经下列过程达到各平衡状态： 已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是 (填字母)。 A．从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS>0 B．pc(Ⅱ)>pc(Ⅲ) C．平衡常数：K(Ⅱ)>K(Ⅳ) D．若体积V(Ⅲ)=2V(Ⅰ)，则Q(Ⅰ)=K(Ⅲ) E．逆反应的速率： ③某温度下，向恒容容器中加入Ag2O，分解过程中反应速率v(O2)与压强p的关系为，k为速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少4%时，逆反应速率最大。若转化率为14.5%，则 (用k表示)。 (3)α-AgI可用作固体离子导体，能通过加热γ-AgI制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图所示(为了简化，只画出了碘离子在晶胞中的位置)。 ①γ-AgI与α-AgI晶胞的体积之比为 。 ②测定晶体结构最常用的仪器是 (填字母)。 A．质谱仪    B．红外光谱仪    C．核磁共振仪    D．X射线衍射仪 【答案】(1) 83 EO(g)AA(g) ΔH=-102kJ/mol (2) 10 CDE (3) 12∶7 D 【解析】(1)①过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为(-93kJ/mol)-(-176kJ/mol)=83kJ/mol。②由图可知，EO(g)生成AA(g)放出热量(-117kJ/mol)-(-219kJ/mol)=102kJ/mol，放热焓变为负值，故热化学方程式为EO(g)AA(g)ΔH=-102kJ/mol；(2)①反应中只有氧气为气体，结合表格数据可知，463K时的平衡常数。②结合表格数据可知，升高温度，压强变大，平衡正向移动，则反应为吸热反应；A项，从Ⅱ到Ⅲ为体积增大，反应正向移动的过程，导致固体质量减小，已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则从Ⅰ到Ⅱ的过程为固体质量增大的过程，平衡逆向移动，为熵减过程，故从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS<0，A错误；B项，平衡常数只受温度的影响，则pc(Ⅱ)>pc(Ⅲ)，B错误；C项，反应为吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故平衡常数：K(Ⅱ)>K(Ⅳ)，C正确；D项，已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则氧气的物质的量相等，若体积V(Ⅲ)=2V(Ⅰ)，根据阿伏伽德罗定律可知，，则Q(Ⅰ)=K(Ⅲ)，D正确；E项，结合A分析可知，逆反应的速率：；固体不影响反应速率，温度越低反应速率越低，逆反应的速率：，故有逆反应的速率：，E正确；故选CDE；③某温度下，设向恒容容器中加入mgAg2O，当固体质量减少4%时，逆反应速率最大，此时达到平衡状态，减小质量为生成氧气的质量，则生成 O2，若转化率为14.5%，则此时生成 O2，根据阿伏伽德罗定律，此时，故；(3)①据“均摊法”，γ−AgI晶胞中含个I，则晶体密度为；α−AgI晶胞中含个I，则晶体密度为；故，则γ−AgI与α−AgI晶胞的体积之比为12∶7。②晶体与非晶体的最可靠的科学方法是X射线衍射法；故测定晶体结构最常用的仪器是D．X射线衍射仪。 6．在催化剂作用下，CO2可被H2还原为CH3OH等化学品，主要反应如下： 反应1：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1 反应2：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2 (1)已知：在一定温度下，由稳定态单质生成化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。下表为几种物质在的标准摩尔生成焓： 物质 CO2(g) CH3OH(g) H2O(g) H2(g) 标准摩尔生成焓/(kJ·mol−1) -393.51 -201.17 -241.82 0 则反应1的焓变ΔH1= 。 (2)恒温恒容条件下，若只发生反应2，则反应达到平衡的标志是_____(填序号)。 A．气体密度不再发生变化 B．的分压不再发生变化 C．气体平均相对分子质量不再发生变化 D．比值不再发生变化 (3)若起始按投料，测得CO2的平衡转化率(X-CO2和CH3OH的选择性(S-CH3OH)随温度、压强的变化如图所示。[已知：] ①p1 p12(填“>”或“<”)。 ②温度高于350℃后，在压强p1和p2下，CO2的平衡转化率几乎交于一点的原因是_____ 。 ③2500℃时反应2的压强平衡常数Kp= _____ (结果保留2位有效数字) (4)研究表明，在Ru/TiO2、Ni/TiO2等催化剂作用下，CO2与H2反应可以转化为CH4等燃料，其中TiO2为催化剂载体。金红石型TiO2的晶胞如图所示。 ①TiO2晶体中O原子的配位数是__________ 。 ②该晶体密度为_____ g· cm-3。 【答案】(1) -49.48 (2)BD (3) > 此时发生的反应以反应2为主，压强改变对平衡几乎没有影响 0.0096 (4) 3 【解析】(1)生成物的标准摩尔生成焓-反应物的标准摩尔生成焓，所以；(2)A项，恒温恒容条件下，该反应在密闭容器中进行，容器的体积不变，反应体系全为气体，气体总质量不变，故气体密度始终不变，故密度不再发生变化不能说明反应达到平衡，A错误；B项，CO的分压不再发生变化能说明反应达到平衡，B正确；C项，该反应前后气体总物质的量和质量不变，气体平均相对分子质量始终不变，故气体平均相对分子质量不再发生变化不能说明反应达到平衡，C错误；D项，恒温条件下，比值不变，说明该反应达到平衡，D正确；故选BD。(3)①由反应方程式CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)可知，该反应是一个气体体积减小的反应，增大压强该反应向正反应方向移动，压强越大，平衡转化率越高，故p1＞p2；②温度高于350℃后，在压强p1和p2下，CO2的平衡转化率几乎交于一点的原因是此时发生的反应以反应2为主，压强的改变对平衡几乎没有影响：③在250℃压强p22下，CO2的平衡转化率为20%，CH3OH的选择性为50%，设H2、CO2的起始量分别为3 mol和1 mol，则CO2反应0.2 mol，反应1消耗CO20.1 mol，则 平衡时，CO2、H2、CH3OH、H2O 、CO的物质的量分别是、、、、，混合气体总物质的量为3.8 mol，则反应2的平衡常数为；(4)①由图可知，白球4个在面心，2个在内部，均摊为，黑球8个在顶点，1个在内部，均摊为，所以白球为O，黑球为Ti，由图可知，TiO2晶体中O原子的配位数是3；②该晶体密度 g· cm-3。 7．低碳经济已成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。回答下列问题： (1)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-53.7kJ·mol−1 CH3OCH3(g)+ H2O(g) 2CH3OH(g) ΔH2＝+23.4kJ·mol−1 2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH3＝ kJ·mol−1。 (2)二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。科学家提出由CO2制取的太阳能工艺如图： 已知“重整系统”发生的反应中，则的化学式为 ，“热分解系统”中每转移电子，需消耗 。 (3)催化时还可以使用一种无机固体电解质作催化剂，其由正离子和负离子组成，该物质以上形成无序结构(高温相)，以下变为有序结构(低温相)，二者晶体晶胞结构如图所示： 说明：图中，○球为负离子；高温相中的●深色球为正离子或空位；低温相中的球为离子，●球为离子。 i．这种无机固体电解质的化学式为 。 ii．“高温相”具有良好的离子导电性，其主要原因是 。 (4)铜基催化剂(为等)是CO2加氢制甲醇常用的催化剂，部分合成路线如图所示。 请写出中碱位上发生反应的总化学方程式 。 (5)利用电解法在碱性或酸性条件下将还原为和的原理如下图所示： 已知：选择性(S)和法拉第效率()的定义(X代表CH4或C2H4)如下：       ①实验测得，碱性条件生成CH4、C2H4总的选择性小于酸性条件，原因是 。 ②实验测得，酸性条件生成CH4、C2H4总的法拉第效率小于碱性条件，原因是 。 【答案】(1)—130.8 (2) Fe3O4 1 (3) A2BX4 “高温相”具有良好的离子导电性与大量的四面体空位有关，四面体空位为正离子的流动提供了运动通道 (4)H2+CO2CO+H2O (5)碱性条件下，有部分CO2转化为CO32-，用于生成CH4、C2H4的CO2的量减少，使总的选择性减小 酸性条件下，H+离子在阴极得到电子发生还原反应生成H2，导致CO2的消耗量减小，生成CH4、C2H4总的法拉第效率减小 【解析】(1)将已知反应依次编号为①②，由盖斯定律可知，反应①×2—②得到反应2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，则反应△H3=(—53.7kJ/mol)×2—(+23.4kJ/mol)=—130.8kJ/mol；(2)由图可知，二氧化碳制取碳的反应方程式为2xFeO+(y—x)CO2(y—x)C+2FexOy，由反应中可得：，解得x：y=3：4，则FexOy为Fe3O4，热分解系统发生的反应为2Fe3O46FeO+O2↑，反应消耗2mol四氧化三铁，转移4mol电子，则“热分解系统”中每转移2mol电子，需消耗四氧化三铁的物质的量为1mol；(3)i．由低温相晶胞结构可知，晶胞中位于顶点、棱上、面上和体心X—的个数为8×+10×+4×+1=8，位于体内的、的个数分别为4、2，则无机固体电解质的化学式为A2BX4；ⅱ．由晶胞结构可知，“高温相”晶胞中含有大量的四面体空位，四面体空位为正离子的流动提供了运动通道，所以“高温相”具有良好的离子导电性；(4)由图可知，碱位(α)上发生的反应为氢气与二氧化碳在催化剂作用下反应生成一氧化碳和水，总反应化学方程式H2+CO2CO+H2O；(5)①由图可知，碱性条件下，有部分CO2转化为CO32-，用于生成CH4、C2H4的CO2的量减少，使总的选择性减小，所以碱性条件生成CH4、C2H4总的选择性小于酸性条件；②由图可知，酸性条件下，H+离子在阴极得到电子发生还原反应生成H2，导致CO2的消耗量减小，生成CH4、C2H4总的法拉第效率减小，所以酸性条件生成CH4、C2H4总的法拉第效率小于碱性条件。 8．NO是环境污染物。 (1)消除转化为游离态的氮。氮元素的单质有N2、N4、N8。N4分子有多种结构，一种N4分子中4个氮原子在同一平面上，N4的结构式为 。 (2)以氨气为原料脱硝除去。 ①合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，氨的用途广泛。 已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH1＝-484kJ·mol−1 4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH2＝-1266kJ·mol−1 则N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH= kJ·mol−1。 ②近期我国科学家为了解决合成氨反应速率和平衡产率的矛盾，选择使用双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。结合图1示解释该双催化剂的工作原理是 。 (3)以丙烯为原料脱硝除去。研究表明催化剂添加助剂后催化活性提高的原因是形成活性O2-参与反应，图2为丙烯脱硝机理。 ①图2中，甲为 。(用化学式表示) ②若参加反应的丙烯与物质的量之比为1：2，则反应的化学方程式为 。 (4)以H2O2为原料脱硝除去。 烟气中的与O2反应缓慢。雾化后的H2O2在催化剂中元素作用下可以产生具有极强氧化活性的(羟基自由基)，能将快速氧化为NO2、HNO3等物质。 H2O2在一种固体催化剂表面转化的过程如图3所示： ①图3所示，过程(1)可描述为 。 ②化学式为LaFeO2.7的催化剂中，Fe3+和Fe2+的物质的量之比为 。 【答案】(1) (2) -93 根据图中信息，“热Fe”高于体系温度，N2、H2在“热”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率；“冷”低于体系温度，氨气在“冷”表面生成，有利于提高氨的平衡产率 (3) NO3- 2CH3CH=CH2+4NO+7O22N2+6CO2+6H2O (4)H2O2失去电子被氧化为O2，Fe3+得到电子后被还原为Fe2+，晶体中部分O原子失去后形成氧空位 2：3 【解析】(1)N4分子中4个氮原子在同一平面上，N原子最外层5个电子，则N4的结构式为：；(2)根据盖斯定律可知，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，；根据图中信息，Fe的温度高于体系温度，的温度低于体系温度，“热Fe”高于体系温度，H2、N2在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率；“冷Ti”低于体系温度，氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率；(3)由图可知，氧气，二氧化氮，氧离子三者反应生成甲，氧气具有氧化性，结合质量守恒可知，生成甲，氧气具有氧化性，结合质量守恒可知，生成甲为二氧化氮被氧化生成的硝酸根离子；若参加反应的丙烯与NO的物质的量之比为1：2，若1分子丙烯参与反应，碳元素的化合价由-1变为+4，失去个电子，2分子NO生成氮气，得到个电子，根据电荷守恒可知，参与反应氧化剂氧气分子数为个，则参与反应丙烯，NO，氧气分子个数比为2：4：7，结合质量守恒可知，反应方程式为：2CH3CH=CH2+4NO+7O22N2+6CO2+6H2O；(4)如图可知，过程(1)为H2O2失电子被氧化为O2，Fe3+得到电子后被还原为Fe2+，晶体中部分原子失去后形成氧空位；化学式LaFeO2.7，La为+3价，O为-2价，设Fe3+x个，Fe2+1-x个，则正负化合价代数和为0，，x=0.4，则 Fe3+为0.4个，Fe2+为0.6个，则Fe3+和Fe2+的物质的量之比为2：3。 9．乙醇是一种清洁的替代能源，催化加氢制备乙醇技术是当前的研究热点。 (1) CO2催化加氢制备乙醇的反应为2CO2(g)＋6H2(g)=C2H5OH(l)＋3H2O(l)。 ①若要计算上述反应的，须查阅的两个数据是C2H5OH(l)的燃烧热和 。 ②某金属有机骨架负载的铜基催化剂上，CO2加氢生成C2H5OH的部分反应机理如图所示。 过程中两个均参与反应，画出的结构式(注明电荷) 。 (2)乙酸甲酯催化加氢制备乙醇主要涉及如下反应： 反应Ⅰ： CH3COOCH3 (g)＋2H2(g)C2H5OH (g)＋CH3OH (g) ΔH＝-23.6kJ·mol−1 反应Ⅱ： 2CH3COOCH3 (g)＋2H2(g) CH3COOC2H5 (g)＋2CH3OH (g) ΔH＝-22.6kJ·mol−1 在其他条件不变时，将的混合气体以一定流速通入装有铜基催化剂的反应管，测得CH3COOCH3转化率、C2H5OH选择性选择性]随温度的变化如图所示。 ①铜基催化剂须含合适物质的量之比的Cu2O与Cu，Cu2O的晶胞如图所示(立方体)，Cu2O晶体的密度可表示为 g· cm-3(用含的代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。 ②180~200℃下均有，其原因是 。 ③180~200℃范围内，CH3COOCH3转化率随温度升高而迅速增大的主要原因是 。 ④温度高于220℃时，催化剂的催化活性下降，其原因可能是 。 【答案】(1) H2的燃烧热 (2) 部分CH3COOCH3发生了其他不产生C2H5OH和CH3COOC2H5的反应 温度升高与催化剂活性增大共同导致反应Ⅰ、Ⅱ的速率加快 积碳覆盖在催化剂表面；Cu2O被还原为Cu，改变了Cu2O与Cu的比例，导致催化剂活性降低 【解析】(1)①燃烧热是在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量；氢气燃烧生成水、乙醇燃烧生成二氧化碳和水，若要计算2CO2(g)＋6H2(g)=C2H5OH(l)＋3H2O(l)的ΔH，则须查阅的两个数据是C2H5OH(l)的燃烧热和H2的燃烧热；②二氧化碳分子中氧电负性较大，氧带负电荷、碳带正电荷，则二氧化碳被铜基催化剂吸附后，二氧化碳分子中两个氧分别与Cu2+、M+相吸，过程中两个H+均参与反应，中带负电荷的氢与碳结合形成中间产物X，则X为；(2)①据“均摊法”，晶胞中含个黑球、4个白球，结合化学式可知，黑球为氧、白球为铜，则晶体密度为；②180~200℃下均有，，说明乙酸甲酯没有完全反应转化为乙醇、乙酸乙酯，应该还有副产物发生，故其原因是部分CH3COOCH3发生了其他不产生C2H5OH和CH3COOCH2CH3的反应。③催化剂能明显加快反应速率，但是催化剂需一定的活性温度，180~200℃范围内，CH3COOCH3转化率随温度升高而迅速增大的主要原因是温度升高与催化剂活性增大共同导致反应Ⅰ、Ⅱ的速率加快。④铜基催化剂须含合适物质的量之比的Cu2O与Cu，温度过高，会导致有机物转化为积碳、碳具有一定还原性，能还原铜的氧化物为铜单质，则温度高于220℃时，催化剂的催化活性下降，其原因可能是积碳覆盖在催化剂表面；Cu2O被还原为Cu，改变了Cu2O与Cu的比例，导致催化剂活性降低。 ( 1 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$