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130.化学反应原理1．(一)以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，装置如图1所示。(1)收集到(CH3)4NOH的区域是(填a、b、c或d)。(2)写出电池总反应。(二)乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成：CH3COOH(l)＋C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)ΔH＝－2.7kJ·mol－1已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表：纯物质沸点/℃恒沸混合物（质量分数）沸点/℃乙醇78.3乙酸乙酯(0.92)+水(0.08)70.4乙酸117.9乙酸乙酯(0.69)+乙醇(0.31)71.8乙酸乙酯77.1乙酸乙酯(0.83)+乙醇(0.08)+水(0.09)70.2请完成：(1)关于该反应，下列说法不合理．．．的是。A．反应体系中硫酸有催化作用B．因为化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的ΔS等于零C．因为反应的△H接近于零，所以温度变化对平衡转化率的影响大D．因为反应前后都是液态物质，所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计(2)一定温度下该反应的平衡常数K＝4.0。若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料，则乙酸乙酯的平衡产率y＝；若乙酸和乙醇的物质的量之比为n:1，相应平衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x，请在图2中绘制x随n变化的示意图(计算时不计副反应)。(3)工业上多采用乙酸过量的方法，将合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加热至110℃左右发生酯化反应并回流，直到塔顶温度达到70～71℃，开始从塔顶出料。控制乙酸过量的作用有。(4)近年，科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)＋2H2(g)在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液体收集物中主要产物的质量分数如图3所示。关于该方法，下列推测合理的是。A．反应温度不宜超过300℃B．增大体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率C．在催化剂作用下，乙醛是反应历程中的中间产物D．提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键22．(一)十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘(C10H18)→四氢萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脱氢过程释放氢气。已知：C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g)△H1,C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g)△H2△H1＞△H2＞0；C10H18→C10H12的活化能为Ea1，C10H12→C10H8的活化能为Ea2，十氢萘的常压沸点为192℃；在192℃，液态十氢萘的脱氢反应的平衡转化率约为9％。请回答：(1)有利于提高上述反应平衡转化率的条件是。A．高温高压B．低温低压C．高温低压D．低温高压(2)研究表明，将适量十氢萘置于恒容密闭反应器中，升高温度带来高压，该条件下也可显著释氢，理由是。(3)温度335℃，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘（1.00mol）催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的产率x1和x2（以物质的量分数计）随时间变化关系，如图1所示。40.10.20.30.40.5产率x时间/h26810121416●●●●●●●●●●●●●●图1(8,0.374)(8,0.027)x1(C10H12)x2(C10H8)0①在8h时，反应体系内氢气的量为mol（忽略其他副反应）。②x1显著低于x2的原因是。③在图2中绘制“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量～反应过程”示意图．．．。(二)科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOH－KOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250℃和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变化可视为按两步进行，请补充完整。电极反应式：和2Fe＋3H2O＋N2＝2NH3＋Fe2O3。3．以氧化铝为原料，通过碳热还原法可合成氮化铝（AlN）；通过电解法可制取铝。电解铝时阳极产生的CO2可通过二氧化碳甲烷化再利用。请回答：(1)已知：2Al2O3(s)=4Al(g)＋3O2(g)ΔH1＝3351kJ·molˉ12C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH2＝－221kJ·molˉ12Al(g)＋N2(g)=2AlN(s)ΔH3＝－318kJ·molˉ1碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是，该反应自发进行的条件。(2)在常压、Ru/TiO2催化下，CO2和H2混和气体(体积比1∶4，总物质的量amol)进行反应，测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图1和图2所示(选择性：转化的CO2中生成CH4或3CO的百分比)。反应Ⅰ.CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH4，反应Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH5①下列说法不正确．．．的是。A．△H4小于零B．温度可影响产物的选择性C．CO2平衡转化率随温度升高先增大后减少D．其他条件不变，将CO2和H2的初始体积比改变为1∶3，可提高CO2平衡转化率②350℃时，反应Ⅰ在t1时刻达到平衡，平衡时容器体积为VL，该温度下反应Ⅰ的平衡常数为(用a、V表示)③350℃下CH4物质的量随时间的变化曲线如图3所示。画出400℃下0~t1时刻CH4物质的量随时间的变化曲线。(3)据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是。4．氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。(1)已知：900K时，4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)，反应自发。①该反应是放热还是吸热，判断并说明理由。②900K时，体积比为4：l的HCl和O2在恒温恒容的密闭容器中发生反应，HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线如图。保持其他条件不变，升温到TK(假定反应历程不变)，请画出压强在1.5×l05~4.5×105Pa范围内，HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线示意图。(2)已知：Cl2(g)+2NaOH(aq)=NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l)△Hl=－102kJ·molˉ13Cl2(g)+6NaOH(aq)=5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(1)△H2=－422kJ·molˉ1①写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式:。②用过量的冷NaOH溶液吸收氯气，制得NaClO溶液(不含NaClO3)，此时ClOˉ的浓度为c0mol·Lˉ1；加热时NaClO转化为NaClO3，测得t时刻溶液中ClOˉ浓度为ctmol·Lˉ1，写出该时刻溶液中Clˉ浓度的表达式；c(Clˉ)=mol·L-1(用c0、ct表示)。③有研究表明，生成NaClO3的反应分两步进行：I.2ClOˉ=ClO2ˉ+ClˉII.ClO2ˉ+ClOˉ=ClO3ˉ+Clˉ常温下，反应II能快速进行，但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3，试用碰撞理论解释其原因：。(3)电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气，会使电解电压升高，电解效率下降。为抑制氢气的产生，可选择合适的物质(不引入杂质)，写出该电解的总化学方程式。45．氨气及其相关产品是基本化工原料，在化工领域中具有重要的作用。(1)以Fe为催化剂，0.6mol氮气和1.8mol氢气在恒温、容积恒定为1L的密闭容器中反应生成氨气，20min后达到平衡，氮气的物质的量为0.3mol。①在第25min时，保持温度不变，将容器体积迅速增大至2L并保持恒容，体系达到平衡时N2的总转化率为38.2%。请画出从第25min起H2的物质的量浓度随时间变化的曲线。②该反应体系未达到平衡时，催化剂对逆反应速率的影响是（填增大、减少或不变）。(2)①N2H4是一种高能燃料，有强还原性，可通过NH3和NaClO反应制得，写出该制备反应的化学方程式。②N2H4的水溶液呈弱碱性，室温下其电离常数K1≈1.0×10－6，则0.01mol·L－1N2H4水溶液的pH等于（忽略N2H4的二级电离和H2O的电离）。③已知298K和101kPa条件下：[N2(g)+3H2(g)＝2NH3(g)ΔH1,2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)ΔH2,2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)ΔH3,4NH3(g)+O2(g)＝2N2H4(l)+2H2O(l)ΔH4则N2H4(l)的标准燃烧热ΔH＝。(3)科学家改进了NO2转化为HNO3的工艺(如虚框所示)，在较高的操作压力下，提高N2O4/H2O的质量比和O2的用量，能制备出高浓度的硝酸。实际操作中，应控制N2O4/H2O质量比高于5.11，对此请给出合理解释。6．由某精矿石（MCO3·ZCO3）可以制备单质M，制备过程中排放出的二氧化碳可以作为原料制备甲醇，取该矿石样品1.84g，高温灼烧至恒重，得到0.96g仅含两种金属氧化物的固体，其中m(M)︰m(Z)＝3︰5，请回答：(1)该矿石的化学式为。(2)①以该矿石灼烧后的固体产物为原料，真空高温条件下用单质硅还原，仅得到单质M和一种含氧酸盐（只含Z、Si和O元素，且Z和Si的物质的量之比为2︰1）。写出该反应的化学方程式。②单质M还可以通过电解熔融MCl2得到。不能用电解MCl2溶液的方法制备M的理由是。(3)一定条件下，由CO2和H2制备甲醇的过程中含有下列反应：反应1：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)△H1反应2：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)△H2反应3：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)△H35其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化的曲线如图1所示。则△H2△H3（填“大于”、“小于”或“等于”），理由是。(4)在温度T1时，使体积比为3︰1的H2和CO2在体积恒定的密闭容器内进行反应。T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2所示；不改变其他条件，假定t时刻迅速降温到T2，一段时间后体系重新达到平衡。试在图2中画出t时刻后甲醇浓度随时间变化至平衡的示意曲线。7．(1)氮化铝(AlN)是一种人工合成的非氧化物陶瓷材料，可在温度高于1500℃时，通过碳热还原法制得。实验研究认为，该碳热还原反应分两步进行：①Al2O3在碳的还原作用下生成铝的气态低价氧化物X（X中Al与O的质量比为6.75:2）；②在碳存在下，X与N2反应生成AlN。请回答：(1)X的化学式为。(2)碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为：Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)①在温度、容积恒定的反应体系中，CO浓度随时间的变化关系如下图曲线甲所示。下列说法不正确．．．的是。A．从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率B．c点切线的斜率表示该化学反应在t时刻的瞬时速率C．在不同时刻都存在关系：v(N2)=3v(CO)D．维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，曲线甲将转变为曲线乙②该反应在高温下自发进行，则随着温度升高，反应物Al2O3的平衡转化率将，（填“增大”、“不变”或“减小”），理由是。③一定温度下，在压强为p的反应体系中，平衡时N2的转化率为α，CO的物质的量浓度为c；若温度不变，反应体系的压强减小为0.5p，则N2的平衡转化率将α（填“”、“＝”或“”），平衡时CO的物质的量浓度。A．小于0.5cB．大于0.5c，小于cC．等于cD．大于c(3)在氮化铝中加入氢氧化钠溶液，加热，吸收产生的氨气，进一步通过酸碱滴定法可以测定氮化铝产品中氮的含量。写出上述过程中氮化铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式。8．2016杭州G20峰会期间，中美两国共同交存参加《巴黎协定》法律文书，展示了应对全球性问题的雄心和决心。其中燃煤、汽车、工业尾气排放等途径产生的CO、NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。请根据题目提供信息回答相关问题。Ⅰ．已知：N2(g)+O2(g)＝2NO(g)∆H=+180.5kJ·mol-12C(s)+O2(g)＝2CO(g)∆H=-221.0kJ·mol-1C(s)+