压轴题四 图像表格中数据和结果的分析
策略模型
纵观近几年的高考化学试题，每年都有试题以图表方式呈现相关实验结果及化学信息，要求学生在获取信息后对相关化学现象、事实作出合理解释，在推理基础上作出合理的判断或得出正确的结论。试题的新颖度、难度和区分度在一定程度上都借助于图表的创新得以体现，这也是新课程高考的重要特点之一。所以，图文转化能力是学生适应高考的必备能力。 (1)图形题——坐标曲线图。坐标曲线题解题时可以拆分为识图、析图、用图三个步骤。其中识图是基础，析图是关键，用图是目的。①识图。识图的关键是三看：一看轴即横、纵坐标所表示的化学含义(自变量X 轴和函数Y 轴表示的意义) ，寻找X 、Y 轴之间的关系，因为这是理解题意和进行正确思维的前提；二看点即曲线中的特殊点(顶点、始点、终点、拐点、交叉点) ；三看线即曲线的走势(变化趋势是上升、下降、波动、正态、偏态等变化) 。②析图。分析：图中为什么会出现这些特殊点，曲线为什么有这样的变化趋势和走向，分析曲线变化的因果关系；联想：通过联想，把课本内的有关化学概念、原理、规律等与图像曲线中的图形与相关点建立联系。③用图。迁移：将相关的化学知识与图像曲线紧密结合，在头脑中构建新的曲线——知识体系，然后运用新的曲线——知识体系揭示问题的实质，解决实际问题。 (2)表格题——数据表格分析题。该题常常以列表形式传递有关化学的概念、原理等基础知识的信息，主要考查学生对基础知识的理解和掌握程度，获取并处理信息，综合分析问题等能力。题目信息一般比较隐蔽，它要求学生作答时首先要能够从题目中获取相关的信息，并能够将此信息与教材相关的理论紧密结合，从而寻找解答题目的切入点。解题步骤：①审题。要明确行标题、列标题和数据标题的含义；分析各行各列的数据变化，最大值、最小值和平衡点。②找答案。把表格转变成文字，经联想找出所要考的知识；分析各行各列的数据变化，最大值、最小值和平衡点的原因。③定答案。结合概念和原理答题，把表格转变成文字，要表达准确，尽量用课本上的术语表述；书写要工整、条理要清楚。
1．金属单质及其化合物与工农业生产、日常生活有密切的联系。请回答下列问题： (1)已知下列热化学方程式： Fe 2O 3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO 2(g) ΔH 1＝－25 kJ·mol 1
－
3Fe 2O 3(s)＋CO(g)===2Fe3O 4(s)＋CO 2(g) ΔH 2＝－47 kJ·mol 1
－
Fe 3O 4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO 2(g) ΔH 3＝＋19 kJ·mol 1
－
写出FeO(s)被CO(g)还原生成Fe(s)和CO 2(g)的热化学方程式
________________________________________________________________________。 (2)从矿物学资料查得一定条件下自然界存在如下反应：14CuSO 4＋5FeS 2＋12H 2O===7Cu2S ＋
5FeSO 4＋12H 2SO 4。则5 mol FeS2发生反应，转移电子的物质的量为____________________ ____________________________________________________。
(3)通过控制溶液的pH 对工业废水中的金属离子进行分离。图3是某些金属氢氧化物在不同浓度和pH 时的沉淀—溶解图像，图中直线上的点表示平衡状态。当溶液中的离子浓度小于1×105 mol·L
－
－1
时，认为该离子沉淀完全。
①Fe(OH)3、Al(OH)3、Cr(OH)3三种物质的溶度积常数最大的是________，图中A 、B 、C 三点中表示Fe(OH)3的沉淀速率大于溶解速率的是________ ②由图可得Fe(OH)2的溶度积的值为________。
(4)LiFePO4电池具有稳定性高、安全、环保等优点，可用于电动汽车。电池反应为FePO 4＋Li
放电充电
LiFePO 4，电池的正极材料是LiFePO 4，负极材料是石墨，含Li 导电固体为电解质。
＋
放电时电池正极反应为________。
答案 (1)FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO 2(g) ΔH ＝－11 kJ·mol 1
－
(2)21 mol
(3)①Cr(OH)3 C ②1×10
＋
－
－15
(4)FePO4＋Li ＋e ===LiFePO4
解析 (1)漏写物质状态，数值、ΔH 符号均错误。 (2)氧化还原反应的计算错误。
(3)不知道溶解平衡曲线上的点所对应的沉淀速率等于溶解速率、曲线上方的点所对应的沉淀速率大于溶解速率、曲线下方的点所对应的沉淀速率小于溶解速率；计算Fe(OH)2的溶度积时，错误地认为完全沉淀时c (OH) ＝109 mol·L 1。
－
－
－
讲评 本题以常见金属的工业应用为命题背景，着重考查化学平衡原理、运用盖斯定律计算反应热、沉淀溶解平衡的综合应用以及原电池电极反应式的书写。考查知识点多，跨度大、综合性强，思维能力要求高。
第(1)问，讲评时侧重于应用盖斯定律计算反应热。要讲清热化学方程式书写的注意事项(如物质状态、化学计量数的含义) 、反应热的基本计算方法。
第(2)问，氧化还原反应化学方程式书写和电子转移数目的计算，关键是根据化合价升降正确判断出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物，再运用氧化还原反应规律进行分析，特别要关注歧化、归中等复杂反应。守恒法解题的思维流程。 ①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
②找准一个原子或离子得失电子数。(注意化学式中粒子的个数) ③根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n (氧化剂) ×变价原子个数×化合价变化值＝n (还原剂) ×变价原子个数×化合价变化值 第(3)问，讲评时帮助学生梳理沉淀溶解平衡图像中各点的关系，能正确分析各点溶液中沉淀速率与溶解速率的关系，能正确进行溶度积的计算。
第(4)问，书写电极反应式的关键是根据元素化合价变化确定电极反应的产物、再根据电荷守恒、元素守恒、酸碱性等，通过分析、推理、判断，层层推进，进一步书写和配平。对于可充电电池的反应，需要注意“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。
2．雾霾天气严重影响人们的生活质量，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。
(1)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图1所示：
①由图1可知SCR 技术中的氧化剂为_______________________________________。 ②图2是不同催化剂Mn 和Cr 在不同温度下对应的脱氮率，由图可知最佳的催化剂和相应的温度分别为__________、____________。
③用Fe 作催化剂时，在氨气足量的情况下，不同c (NO2) /c (NO)对应的脱氮率如下图所示，脱氮效果最佳的c (NO2)/c (NO)＝__________。已知生成1 mol N2反应放出的热量为Q kJ，此时对应的脱氮反应的热化学方程式为__________________________________________。
(2)为了减少空气中SO 2的排放，常采取的措施有： ①将煤转化为清洁气体燃料。
1－
已知：H 2(g)＋O 2(g)===H2O(g) ΔH 1＝－241.8 kJ·mol 1
2
1－
C(s)＋O 2(g)===CO(g) ΔH 2＝－110.5 kJ·mol 1
2
则焦炭与水蒸气反应生成CO 的热化学方程式为______________________________。
②用SO 2和O 2制备硫酸，装置如图所示，电极为多孔材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触，B 极的电极反应式为________________________________。
答案 (1)①NO 、NO 2
②Mn 200～250 ℃(或范围内间任意温度) ③1∶1 2NH 3(g)＋NO(g)＋NO 2(g)(2)①C(s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g) ΔH ＝＋131.3 kJ·mol 1
－
2N 2(g)＋3H 2O(g) ΔH ＝－2Q kJ·mol 1
－
②SO 2－2e ＋2H 2O===SO24＋4H
－
－
＋
解析 (1)①NH 3作还原剂，氮的氧化物(NO、NO 2) 作氧化剂。②Cr 的最佳催化温度太高，所需能量多，成本高，应选Mn 。可控温度在200～250 ℃范围内。
③根据图示c (NO2)/c (NO)为1∶1时，脱氮效果最佳；2NH 3(g)＋NO(g)＋NO 2(g)3H 2O(g) ΔH ＝－2Q kJ·mol 1。
1
(2)①H 2O(g)===H2(g)＋2(g)
2
－
2N 2(g)＋
ΔH ＝＋241.8 kJ·mol 1
1－
C(s)＋O 2(g)CO(g) ΔH ＝－110.5 kJ·mol 1
2
－
上述两式相加
C(s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g) ΔH ＝＋131.3 kJ·mol 1。
－
②根据H 2SO 4的出口，B 电极为负极，A 电极为正极，电极反应式为负极：2SO 2－4e ＋4H 2O===2SO24＋8H
－
＋
－
正极：O 2＋4e ＋4H ===2H2O 。 3．氨是最重要的化工产品之一。
(1)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得：CH 4(g)＋H 2O(g)
CO(g)＋3H 2(g)。有关化学反应
－＋
的能量变化如下图所示。CH 4(g)与H 2O(g)反应生成CO(g)和H 2(g)的热化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)CO对合成氨的催化剂有毒害作用，常用乙酸二氨合铜(Ⅰ) 溶液来吸收原料气中CO ，其反应原理为[Cu(NH3) 2CH 3COO](l)＋CO(g)＋NH 3(g)
[Cu(NH3) 3]CH 3COO·CO(l) ΔH
吸收CO 后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO 的能力以供循环使用，再生的适宜条件是________。(填字母) A ．高温、高压 B ．高温、低压 C ．低温、低压 D ．低温、高压
(3)用氨气制取尿素[CO(NH2) 2]的反应为2NH 3(g)＋CO 2(g)
CO(NH2) 2(l)＋H 2O(g) ΔH
某温度下，向容积为100 L的密闭容器中通入4 mol NH3和2 mol CO2，该反应进行到40 s时达到平衡，此时CO 2的转化率为50%。该温度下此反应平衡常数K 的值为________。下图中的曲线表示该反应在前25 s内的反应进程中的NH 3浓度变化。若反应延续至70 s，保持其他条件不变情况下，请在图中用实线画出使用催化剂时该反应的进程曲线。
(4)将尿素施入土壤后，大部分是通过转化为碳酸铵或碳酸氢铵后才被作物所利用，尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下，转化为碳酸铵。已知弱电解质在水中的电离平衡常数(25 ℃) 如下表：
弱电解质 H 2CO 3 NH 3·H 2O 电离平衡 K a1＝4.30×107 1.77×105
－
－
－11－1
常数 K a2＝5.61×10
现有常温下0.1 mol·L
的(NH4) 2CO 3溶液，
①你认为该溶液呈________(填“酸”、“中”或“碱”性) ，原因是_____________ ________________________________________________________________________。 ②就该溶液中粒子之间有下列关系式，你认为其中不正确的是__________________。 A ．c (NH4)>c (CO2H 3O) 3)>c (HCO3)>c (NH3·
＋
－
－
B ．c (NH4) ＋c (H) ＝c (HCO3) ＋c (OH) ＋c (CO23)
＋
＋
－
－
－
C ．c (CO2L 1 3) ＋c (HCO3) ＋c (H2CO 3) ＝0.1 mol·
－
－
－
D ．c (NH4) ＋c (NH3·H 2O) ＝2c (CO23) ＋2c (HCO3) ＋2c (H2CO 3
)
＋
－
－
答案 (1)CH4(g)＋H 2O(g)ΔH ＝＋161.1 kJ·mol 1
－
CO(g)＋3H 2(g)
(2)B (3)2 500
(说明：曲线的转折点在横坐标40之前，纵坐标必需在20的线上)
(4)①碱 由于NH 3·H 2O 的电离平衡常数大于HCO 3的电离平衡常数，因此CO 23水解程度大
－
－
于NH 4水解程度，溶液中c (OH)>c (H) ，溶液呈碱性 ②B
解析 (1)由图示得：
CH 4(g)＋2O 2(g)===CO2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－846.3 kJ·mol 1
1
CO 2(g)===CO(g)＋O 2(g)
2
－
＋－＋
ΔH ＝＋282 kJ·mol 1
3
3H 22(g)＋3H 2(g)
2
－
ΔH ＝＋725.4 kJ·mol 1
－
上述三式相加。 CH 4(g)＋H 2O(g)
CO(g)＋3H 2(g)
－
ΔH ＝＋161.1 kJ·mol 1。
(2)根据已知条件，平衡应向左移动，应采取高温低压。 (3)
2NH 3(g)＋
CO 2(g)2
CO(NH2) 2(l)＋H 2O(g) 0 x
0 x
起始(mol ) 4
平衡(mol ) 4－2x x mol
100%＝50% 2 molx ＝1
2－x
1100
K ＝2 500
4－2×121()×100100
画图时，原平衡40 s达到平衡，c (NH3) ＝2×102 mol·L 1，若使用催化剂，在40 s之前达到
－
－
平衡，但c (NH3) 不变。
a24234．2014年初雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)
催化剂
2CO 2(g)＋N 2(g)。在密闭容器中发生该
反应时，c (CO2) 随温度(T ) 、催化剂的表面(S ) 和时间(t ) 的变化曲线如图所示。据此判断： ①该反应在________能自发进行(填“高温下”、“低温下”或“任何温度下”) 。 ②在T 2温度下，0～2 s内的平均反应速率v (N2) ＝________。
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S 1>S 2，在上图中画出c (CO2) 在T 1、S 2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t 1时刻达到平衡状态的是
________________________________________________________________________。
(2)煤燃烧产生的烟气中有含氮的氧化物，用CH 4催化还原NO x 可以消除氮氧化物的污染。 ①已知甲烷的燃烧热为890 kJ·mol 1；1 mol水蒸气变成液态水放热44 kJ；N 2与O 2生成NO
－
的过程如下，
CH 4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝________。
②在恒压下，将CH 4(g)和NO 2(g)置于密闭容器中，也可以发生化学反应： CH 4(g)＋2NO 2(g)
催化剂
N 2(g)＋CO 2(g)＋2H 2O(g)
ΔH
C ．减小投料比[n (NO2)/n (CH4
)]
(3)在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂) 先各通入等量的CH 4，然后再分别充入等量的NO 和NO 2。在不同温度下，同时分别发生上述的两个反应：并在t 秒时测定其中NO x 转化率，绘得图像如下图所示：
①从图中可以得出的结论是
结论：在250～450 ℃时，NO x 转化率随温度升高而增大，450～600 ℃时NO x 转化率随温度升高而减小
推测原因是______________________________________________________________。 结论二：________________________________________________________________________。 ②收集某汽车尾气经测量NO x 的含量为1.12%(体积分数) ，若用甲烷将其完全转化为无害气体(假设CH 4与NO 、NO 2的反应进行完全) ，处理1×104 L(标准状况下) 该尾气需要甲烷30 g，则尾气中V (NO)∶V (NO2) ＝________。 答案 (1)①低温下 ②0.025 mol·L 1·s 1
－
－
③如图
④BD
(2)①－1 168 kJ·mol 1
－
②BC
(3)①在250～450 ℃时，NO x 转化率随温度升高而增大，反应未建立平衡，温度升高反应一定正向进行；450～600 ℃(温度较高) 时，反应已达平衡，所以，温度升高平衡逆向移动，NO x 转化率随温度升高反而减小
结论二：相同温度下NO 的转化率比NO 2的低 ②1∶2
解析 (1)①T 1>T 2，T 1时c (CO2) 小，升温，平衡左移，正反应为放热反应。此反应为熵减反应。根据ΔG ＝ΔH －T ΔS ，ΔH
－L 1110.1 mol·
②v (N2) (CO2) ＝×＝
222 s
0．025 mol·L 1·s 1。
－
－
④该反应为放热反应，在反应过程中，K 减小，然后保持不变，因为从正反应进行，w (NO)应逐渐减小，然后保持不变。
(2)①CH 4(g)＋2O 2(g)===CO2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－890 kJ·mol 1
－
2H 2O(l)===2H2O(g) ΔH ＝＋88 kJ·mol 1
－
4NO(g)===2N2(g)＋2O 2(g) ΔH ＝－366 kJ·mol 1
－
上述三式相加
CH 4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－1 168 kJ·mol 1。
－
②应采取降温，增大CH 4浓度的方法。
(3)①在450 ℃之前，未建立平衡状态，在450 ℃之后，温度对平衡状态的影响大。根据图示，在相同温度下，NO 的转化率比NO 2低。 ②CH 4＋4NO===2N2＋CO 2＋2H 2O x 4x
CH 4＋2NO 2===N2＋CO 2＋2H 2O y 2y
30 g
x ＋y ＝
16 g·mol
⎧则⎨1×10 L×1.12%
4x ＋2y ＝⎩22.4 L·mol
4
－
x 1＝。 y 2
压轴题四 图像表格中数据和结果的分析
策略模型
纵观近几年的高考化学试题，每年都有试题以图表方式呈现相关实验结果及化学信息，要求学生在获取信息后对相关化学现象、事实作出合理解释，在推理基础上作出合理的判断或得出正确的结论。试题的新颖度、难度和区分度在一定程度上都借助于图表的创新得以体现，这也是新课程高考的重要特点之一。所以，图文转化能力是学生适应高考的必备能力。 (1)图形题——坐标曲线图。坐标曲线题解题时可以拆分为识图、析图、用图三个步骤。其中识图是基础，析图是关键，用图是目的。①识图。识图的关键是三看：一看轴即横、纵坐标所表示的化学含义(自变量X 轴和函数Y 轴表示的意义) ，寻找X 、Y 轴之间的关系，因为这是理解题意和进行正确思维的前提；二看点即曲线中的特殊点(顶点、始点、终点、拐点、交叉点) ；三看线即曲线的走势(变化趋势是上升、下降、波动、正态、偏态等变化) 。②析图。分析：图中为什么会出现这些特殊点，曲线为什么有这样的变化趋势和走向，分析曲线变化的因果关系；联想：通过联想，把课本内的有关化学概念、原理、规律等与图像曲线中的图形与相关点建立联系。③用图。迁移：将相关的化学知识与图像曲线紧密结合，在头脑中构建新的曲线——知识体系，然后运用新的曲线——知识体系揭示问题的实质，解决实际问题。 (2)表格题——数据表格分析题。该题常常以列表形式传递有关化学的概念、原理等基础知识的信息，主要考查学生对基础知识的理解和掌握程度，获取并处理信息，综合分析问题等能力。题目信息一般比较隐蔽，它要求学生作答时首先要能够从题目中获取相关的信息，并能够将此信息与教材相关的理论紧密结合，从而寻找解答题目的切入点。解题步骤：①审题。要明确行标题、列标题和数据标题的含义；分析各行各列的数据变化，最大值、最小值和平衡点。②找答案。把表格转变成文字，经联想找出所要考的知识；分析各行各列的数据变化，最大值、最小值和平衡点的原因。③定答案。结合概念和原理答题，把表格转变成文字，要表达准确，尽量用课本上的术语表述；书写要工整、条理要清楚。
1．金属单质及其化合物与工农业生产、日常生活有密切的联系。请回答下列问题： (1)已知下列热化学方程式： Fe 2O 3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO 2(g) ΔH 1＝－25 kJ·mol 1
－
3Fe 2O 3(s)＋CO(g)===2Fe3O 4(s)＋CO 2(g) ΔH 2＝－47 kJ·mol 1
－
Fe 3O 4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO 2(g) ΔH 3＝＋19 kJ·mol 1
－
写出FeO(s)被CO(g)还原生成Fe(s)和CO 2(g)的热化学方程式
________________________________________________________________________。 (2)从矿物学资料查得一定条件下自然界存在如下反应：14CuSO 4＋5FeS 2＋12H 2O===7Cu2S ＋
5FeSO 4＋12H 2SO 4。则5 mol FeS2发生反应，转移电子的物质的量为____________________ ____________________________________________________。
(3)通过控制溶液的pH 对工业废水中的金属离子进行分离。图3是某些金属氢氧化物在不同浓度和pH 时的沉淀—溶解图像，图中直线上的点表示平衡状态。当溶液中的离子浓度小于1×105 mol·L
－
－1
时，认为该离子沉淀完全。
①Fe(OH)3、Al(OH)3、Cr(OH)3三种物质的溶度积常数最大的是________，图中A 、B 、C 三点中表示Fe(OH)3的沉淀速率大于溶解速率的是________ ②由图可得Fe(OH)2的溶度积的值为________。
(4)LiFePO4电池具有稳定性高、安全、环保等优点，可用于电动汽车。电池反应为FePO 4＋Li
放电充电
LiFePO 4，电池的正极材料是LiFePO 4，负极材料是石墨，含Li 导电固体为电解质。
＋
放电时电池正极反应为________。
答案 (1)FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO 2(g) ΔH ＝－11 kJ·mol 1
－
(2)21 mol
(3)①Cr(OH)3 C ②1×10
＋
－
－15
(4)FePO4＋Li ＋e ===LiFePO4
解析 (1)漏写物质状态，数值、ΔH 符号均错误。 (2)氧化还原反应的计算错误。
(3)不知道溶解平衡曲线上的点所对应的沉淀速率等于溶解速率、曲线上方的点所对应的沉淀速率大于溶解速率、曲线下方的点所对应的沉淀速率小于溶解速率；计算Fe(OH)2的溶度积时，错误地认为完全沉淀时c (OH) ＝109 mol·L 1。
－
－
－
讲评 本题以常见金属的工业应用为命题背景，着重考查化学平衡原理、运用盖斯定律计算反应热、沉淀溶解平衡的综合应用以及原电池电极反应式的书写。考查知识点多，跨度大、综合性强，思维能力要求高。
第(1)问，讲评时侧重于应用盖斯定律计算反应热。要讲清热化学方程式书写的注意事项(如物质状态、化学计量数的含义) 、反应热的基本计算方法。
第(2)问，氧化还原反应化学方程式书写和电子转移数目的计算，关键是根据化合价升降正确判断出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物，再运用氧化还原反应规律进行分析，特别要关注歧化、归中等复杂反应。守恒法解题的思维流程。 ①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
②找准一个原子或离子得失电子数。(注意化学式中粒子的个数) ③根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n (氧化剂) ×变价原子个数×化合价变化值＝n (还原剂) ×变价原子个数×化合价变化值 第(3)问，讲评时帮助学生梳理沉淀溶解平衡图像中各点的关系，能正确分析各点溶液中沉淀速率与溶解速率的关系，能正确进行溶度积的计算。
第(4)问，书写电极反应式的关键是根据元素化合价变化确定电极反应的产物、再根据电荷守恒、元素守恒、酸碱性等，通过分析、推理、判断，层层推进，进一步书写和配平。对于可充电电池的反应，需要注意“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。
2．雾霾天气严重影响人们的生活质量，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。
(1)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图1所示：
①由图1可知SCR 技术中的氧化剂为_______________________________________。 ②图2是不同催化剂Mn 和Cr 在不同温度下对应的脱氮率，由图可知最佳的催化剂和相应的温度分别为__________、____________。
③用Fe 作催化剂时，在氨气足量的情况下，不同c (NO2) /c (NO)对应的脱氮率如下图所示，脱氮效果最佳的c (NO2)/c (NO)＝__________。已知生成1 mol N2反应放出的热量为Q kJ，此时对应的脱氮反应的热化学方程式为__________________________________________。
(2)为了减少空气中SO 2的排放，常采取的措施有： ①将煤转化为清洁气体燃料。
1－
已知：H 2(g)＋O 2(g)===H2O(g) ΔH 1＝－241.8 kJ·mol 1
2
1－
C(s)＋O 2(g)===CO(g) ΔH 2＝－110.5 kJ·mol 1
2
则焦炭与水蒸气反应生成CO 的热化学方程式为______________________________。
②用SO 2和O 2制备硫酸，装置如图所示，电极为多孔材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触，B 极的电极反应式为________________________________。
答案 (1)①NO 、NO 2
②Mn 200～250 ℃(或范围内间任意温度) ③1∶1 2NH 3(g)＋NO(g)＋NO 2(g)(2)①C(s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g) ΔH ＝＋131.3 kJ·mol 1
－
2N 2(g)＋3H 2O(g) ΔH ＝－2Q kJ·mol 1
－
②SO 2－2e ＋2H 2O===SO24＋4H
－
－
＋
解析 (1)①NH 3作还原剂，氮的氧化物(NO、NO 2) 作氧化剂。②Cr 的最佳催化温度太高，所需能量多，成本高，应选Mn 。可控温度在200～250 ℃范围内。
③根据图示c (NO2)/c (NO)为1∶1时，脱氮效果最佳；2NH 3(g)＋NO(g)＋NO 2(g)3H 2O(g) ΔH ＝－2Q kJ·mol 1。
1
(2)①H 2O(g)===H2(g)＋2(g)
2
－
2N 2(g)＋
ΔH ＝＋241.8 kJ·mol 1
1－
C(s)＋O 2(g)CO(g) ΔH ＝－110.5 kJ·mol 1
2
－
上述两式相加
C(s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g) ΔH ＝＋131.3 kJ·mol 1。
－
②根据H 2SO 4的出口，B 电极为负极，A 电极为正极，电极反应式为负极：2SO 2－4e ＋4H 2O===2SO24＋8H
－
＋
－
正极：O 2＋4e ＋4H ===2H2O 。 3．氨是最重要的化工产品之一。
(1)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得：CH 4(g)＋H 2O(g)
CO(g)＋3H 2(g)。有关化学反应
－＋
的能量变化如下图所示。CH 4(g)与H 2O(g)反应生成CO(g)和H 2(g)的热化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)CO对合成氨的催化剂有毒害作用，常用乙酸二氨合铜(Ⅰ) 溶液来吸收原料气中CO ，其反应原理为[Cu(NH3) 2CH 3COO](l)＋CO(g)＋NH 3(g)
[Cu(NH3) 3]CH 3COO·CO(l) ΔH
吸收CO 后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO 的能力以供循环使用，再生的适宜条件是________。(填字母) A ．高温、高压 B ．高温、低压 C ．低温、低压 D ．低温、高压
(3)用氨气制取尿素[CO(NH2) 2]的反应为2NH 3(g)＋CO 2(g)
CO(NH2) 2(l)＋H 2O(g) ΔH
某温度下，向容积为100 L的密闭容器中通入4 mol NH3和2 mol CO2，该反应进行到40 s时达到平衡，此时CO 2的转化率为50%。该温度下此反应平衡常数K 的值为________。下图中的曲线表示该反应在前25 s内的反应进程中的NH 3浓度变化。若反应延续至70 s，保持其他条件不变情况下，请在图中用实线画出使用催化剂时该反应的进程曲线。
(4)将尿素施入土壤后，大部分是通过转化为碳酸铵或碳酸氢铵后才被作物所利用，尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下，转化为碳酸铵。已知弱电解质在水中的电离平衡常数(25 ℃) 如下表：
弱电解质 H 2CO 3 NH 3·H 2O 电离平衡 K a1＝4.30×107 1.77×105
－
－
－11－1
常数 K a2＝5.61×10
现有常温下0.1 mol·L
的(NH4) 2CO 3溶液，
①你认为该溶液呈________(填“酸”、“中”或“碱”性) ，原因是_____________ ________________________________________________________________________。 ②就该溶液中粒子之间有下列关系式，你认为其中不正确的是__________________。 A ．c (NH4)>c (CO2H 3O) 3)>c (HCO3)>c (NH3·
＋
－
－
B ．c (NH4) ＋c (H) ＝c (HCO3) ＋c (OH) ＋c (CO23)
＋
＋
－
－
－
C ．c (CO2L 1 3) ＋c (HCO3) ＋c (H2CO 3) ＝0.1 mol·
－
－
－
D ．c (NH4) ＋c (NH3·H 2O) ＝2c (CO23) ＋2c (HCO3) ＋2c (H2CO 3
)
＋
－
－
答案 (1)CH4(g)＋H 2O(g)ΔH ＝＋161.1 kJ·mol 1
－
CO(g)＋3H 2(g)
(2)B (3)2 500
(说明：曲线的转折点在横坐标40之前，纵坐标必需在20的线上)
(4)①碱 由于NH 3·H 2O 的电离平衡常数大于HCO 3的电离平衡常数，因此CO 23水解程度大
－
－
于NH 4水解程度，溶液中c (OH)>c (H) ，溶液呈碱性 ②B
解析 (1)由图示得：
CH 4(g)＋2O 2(g)===CO2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－846.3 kJ·mol 1
1
CO 2(g)===CO(g)＋O 2(g)
2
－
＋－＋
ΔH ＝＋282 kJ·mol 1
3
3H 22(g)＋3H 2(g)
2
－
ΔH ＝＋725.4 kJ·mol 1
－
上述三式相加。 CH 4(g)＋H 2O(g)
CO(g)＋3H 2(g)
－
ΔH ＝＋161.1 kJ·mol 1。
(2)根据已知条件，平衡应向左移动，应采取高温低压。 (3)
2NH 3(g)＋
CO 2(g)2
CO(NH2) 2(l)＋H 2O(g) 0 x
0 x
起始(mol ) 4
平衡(mol ) 4－2x x mol
100%＝50% 2 molx ＝1
2－x
1100
K ＝2 500
4－2×121()×100100
画图时，原平衡40 s达到平衡，c (NH3) ＝2×102 mol·L 1，若使用催化剂，在40 s之前达到
－
－
平衡，但c (NH3) 不变。
a24234．2014年初雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)
催化剂
2CO 2(g)＋N 2(g)。在密闭容器中发生该
反应时，c (CO2) 随温度(T ) 、催化剂的表面(S ) 和时间(t ) 的变化曲线如图所示。据此判断： ①该反应在________能自发进行(填“高温下”、“低温下”或“任何温度下”) 。 ②在T 2温度下，0～2 s内的平均反应速率v (N2) ＝________。
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S 1>S 2，在上图中画出c (CO2) 在T 1、S 2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t 1时刻达到平衡状态的是
________________________________________________________________________。
(2)煤燃烧产生的烟气中有含氮的氧化物，用CH 4催化还原NO x 可以消除氮氧化物的污染。 ①已知甲烷的燃烧热为890 kJ·mol 1；1 mol水蒸气变成液态水放热44 kJ；N 2与O 2生成NO
－
的过程如下，
CH 4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝________。
②在恒压下，将CH 4(g)和NO 2(g)置于密闭容器中，也可以发生化学反应： CH 4(g)＋2NO 2(g)
催化剂
N 2(g)＋CO 2(g)＋2H 2O(g)
ΔH
C ．减小投料比[n (NO2)/n (CH4
)]
(3)在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂) 先各通入等量的CH 4，然后再分别充入等量的NO 和NO 2。在不同温度下，同时分别发生上述的两个反应：并在t 秒时测定其中NO x 转化率，绘得图像如下图所示：
①从图中可以得出的结论是
结论：在250～450 ℃时，NO x 转化率随温度升高而增大，450～600 ℃时NO x 转化率随温度升高而减小
推测原因是______________________________________________________________。 结论二：________________________________________________________________________。 ②收集某汽车尾气经测量NO x 的含量为1.12%(体积分数) ，若用甲烷将其完全转化为无害气体(假设CH 4与NO 、NO 2的反应进行完全) ，处理1×104 L(标准状况下) 该尾气需要甲烷30 g，则尾气中V (NO)∶V (NO2) ＝________。 答案 (1)①低温下 ②0.025 mol·L 1·s 1
－
－
③如图
④BD
(2)①－1 168 kJ·mol 1
－
②BC
(3)①在250～450 ℃时，NO x 转化率随温度升高而增大，反应未建立平衡，温度升高反应一定正向进行；450～600 ℃(温度较高) 时，反应已达平衡，所以，温度升高平衡逆向移动，NO x 转化率随温度升高反而减小
结论二：相同温度下NO 的转化率比NO 2的低 ②1∶2
解析 (1)①T 1>T 2，T 1时c (CO2) 小，升温，平衡左移，正反应为放热反应。此反应为熵减反应。根据ΔG ＝ΔH －T ΔS ，ΔH
－L 1110.1 mol·
②v (N2) (CO2) ＝×＝
222 s
0．025 mol·L 1·s 1。
－
－
④该反应为放热反应，在反应过程中，K 减小，然后保持不变，因为从正反应进行，w (NO)应逐渐减小，然后保持不变。
(2)①CH 4(g)＋2O 2(g)===CO2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－890 kJ·mol 1
－
2H 2O(l)===2H2O(g) ΔH ＝＋88 kJ·mol 1
－
4NO(g)===2N2(g)＋2O 2(g) ΔH ＝－366 kJ·mol 1
－
上述三式相加
CH 4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－1 168 kJ·mol 1。
－
②应采取降温，增大CH 4浓度的方法。
(3)①在450 ℃之前，未建立平衡状态，在450 ℃之后，温度对平衡状态的影响大。根据图示，在相同温度下，NO 的转化率比NO 2低。 ②CH 4＋4NO===2N2＋CO 2＋2H 2O x 4x
CH 4＋2NO 2===N2＋CO 2＋2H 2O y 2y
30 g
x ＋y ＝
16 g·mol
⎧则⎨1×10 L×1.12%
4x ＋2y ＝⎩22.4 L·mol
4
－
x 1＝。 y 2