36．(09年安徽理綜·28)(17分)

Fenton法常用于處理含難降解有機物的工業(yè)廢水，通常是在調(diào)節(jié)好PH和濃度的廢水中加入H₂O₂，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物�，F(xiàn)運用該方法降解有機污染物p-CP，探究有關(guān)因素對該降解反應(yīng)速率的影響。

[實驗設(shè)計]控制p-CP的初始濃度相同，恒定實驗溫度在298K或313K(其余實驗條件見下表)，設(shè)計如下對比試驗。

(1)請完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格)。

實驗 編號	實驗?zāi)康?br>	T/K	pH	c/10-3mol·L-1
H2O2	Fe2+
①	為以下實驗作參考	298	3	6.0	0.30
②	探究溫度對降解反應(yīng)速率的影響
③		298	10	6.0	0.30

[數(shù)據(jù)處理]實驗測得p-CP的濃度隨時間變化的關(guān)系如右上圖。

(2)請根據(jù)右上圖實驗①曲線，計算降解反應(yīng)在50~150s內(nèi)的反應(yīng)速率：

v(p-CP)= 　　　　　　　　　　mol·L^-1·s^-1。

[解釋與結(jié)論]

(3)實驗①、②表明溫度升高，降解反應(yīng)速率增大。但溫度過高時反而導(dǎo)致降解反應(yīng)速率減小，請從Fenton法所用試劑H₂O₂的角度分析原因： 　　　　　　　　　　　　　　。

(4)實驗③得出的結(jié)論是：PH等于10時，　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

[思考與交流]

(5)實驗時需在不同時間從反應(yīng)器中取樣，并使所取樣品中的反應(yīng)立即停止下來。根據(jù)上圖中的信息，給出一種迅速停止反應(yīng)的方法：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

答案：

⁽¹⁾

^(2)8.0×10-6

^{(3)過氧化氫在溫度過高時迅速分解。}

^{(4)反應(yīng)速率趨向于零(或該降解反應(yīng)趨于停止)}

^{(5)將所取樣品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH約為10(或?qū)⑺�取樣品驟冷等其他合理答案均可)}

解析：(1)實驗①是參照實驗，所以與實驗①相比，實驗②和③只能改變一個條件，這樣才能起到對比實驗的目的，則實驗②是探究溫度對反應(yīng)速率的影響，則T=313K，pH=3，c(H₂O₂)=6.0 mol·L^-1，c(Fe²⁺)=0.30 mol·L^-1，實驗③顯然是探究pH的大小對反應(yīng)速率的影響；(2)在50-150s內(nèi)，△c(p-CP)=0.8mol·L^-1，則v (p-CP)=0.08mol·L^-1·s^-1；(3)溫度過高時，H₂O₂分解，c(H₂O₂)濃度減小，導(dǎo)致反應(yīng)速率減�。�(4)從圖中看出，pH=10時，c(p-CP)不變，即反應(yīng)速率為零，說明堿性條件下，有機物p-CP不能降解；(5)從第(4)可以得出，在發(fā)言液中加入NaOH溶液，使溶液的pH迅速增大，反應(yīng)停止。

35．(10分)(08年江蘇化學(xué)·20)將一定量的SO和含0.7 mol氧氣的空氣(忽略CO₂)放入一定體積的密閉容器中，550 ℃時，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2SO₂+O₂ 　2SO₃(正反應(yīng)放熱)。反應(yīng)達到平衡后，將容器中的混合氣體通過過量NaOH溶液，氣體體積減少了21.28 L；再將剩余氣體通過焦性沒食子酸的堿性溶液吸收O₂，氣體的體積又減少了5.6 L(以上氣體體積均為標準狀況下的體積)。(計算結(jié)果保留一位小數(shù))

請回答下列問題：

(1)判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志是　　　　　　　　　 。(填字母)

a．SO₂和SO₃濃度相等　　　　　 b．SO₂百分含量保持不變

c．容器中氣體的壓強不變　　　　　 d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等

e．容器中混合氣體的密度保持不變

(2)欲提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是　　　　　　　 。(填字母)

a．向裝置中再充入N₂b．向裝置中再充入O₂

c．改變反應(yīng)的催化劑　　　　　　　 d．生高溫度

(3)求該反應(yīng)達到平衡時SO₃的轉(zhuǎn)化率(用百分數(shù)表示)。

(4)若將平衡混合氣體的5%通入過量的BaCl₂溶液，生成沉淀多少克？

答案：(10分)

(1)bc　　　　　 (2)b

(3)消耗的O₂物質(zhì)的量：　　　

　　 生成的SO₃物質(zhì)的量：

　　 SO₂和SO₃的物質(zhì)的量和：

　　 反應(yīng)前的SO₂物質(zhì)的量：

　　 SO₂的轉(zhuǎn)化率：

(4)在給定的條件下，溶液呈強酸性，BaSO₃不會沉淀。因此BaSO₄的質(zhì)量

解析：化學(xué)平衡是動態(tài)平衡，處于平衡狀態(tài)的化學(xué)反應(yīng)，并沒有停止反應(yīng)，化學(xué)平衡狀態(tài)的“定”，指的是平衡狀態(tài)時反應(yīng)物中各組分的質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量分數(shù)、總壓強、濃度等保持不變，而平衡時的上述各種量的比較關(guān)系取決于多種條件，不一定是相等的。且平衡狀態(tài)的正逆反應(yīng)速率一定相同。向裝置中再充入N₂和改變反應(yīng)的催化劑，不能使化學(xué)平衡移動，升高溫度使化學(xué)平衡移動逆向移動，

消耗的O₂物質(zhì)的量：。

生成的SO₃物質(zhì)的量：

SO₂和SO₃的物質(zhì)的量和：

反應(yīng)前的SO₂物質(zhì)的量：

SO₂的轉(zhuǎn)化率：

在給定的條件下，溶液呈強酸性，BaSO₃不會沉淀。因此BaSO₄的質(zhì)量。

34．(10分)(08年江蘇化學(xué)·18)“溫室效應(yīng)”是全球關(guān)注的環(huán)境問題之一。CO₂是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體。因此，控制和治理CO₂是解決溫室效應(yīng)的有效途徑。

(1)下列措施中，有利于降低大氣中CO₂濃度的有：　　　　 。(填字母)

　　　 a．減少化石燃料的使用　　　　　 b．植樹造林，增大植被面積

c．采用節(jié)能技術(shù)　　　　　　　　 d．利用太陽能、風(fēng)能

(2)將CO₂轉(zhuǎn)化成有機物可有效實現(xiàn)碳循環(huán)。CO₂轉(zhuǎn)化成有機物的例子很多，如：

　 a．6CO₂ + 6H₂OC₆H₁₂O₆+6O₂　 b．CO₂ + 3H₂CH₃OH +H₂O

c．CO₂ + CH₄CH₃COOH　　　　 d．2CO₂ + 6H₂CH₂==CH₂ + 4H₂O

以上反應(yīng)中，最節(jié)能的是　　　　 　　，原子利用率最高的是　　　　　　 。

(3)文獻報道某課題組利用CO₂催化氫化制甲烷的研究過程如下：

反應(yīng)結(jié)束后，氣體中檢測到CH₄和H₂，濾液中檢測到HCOOH，固體中檢測到鎳粉和Fe₃O₄。CH₄、HCOOH、H₂的產(chǎn)量和鎳粉用量的關(guān)系如下圖所示(僅改變鎳粉用量，其他條件不變)：

研究人員根據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論：

HCOOH是CO₂轉(zhuǎn)化為CH₄的中間體，即：CO₂HCOOHCH₄

①寫出產(chǎn)生H₂的反應(yīng)方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

②由圖可知，鎳粉是　　　 。(填字母)

a．反應(yīng)Ⅰ的催化劑　　　　　　　　　　　　 b．反應(yīng)Ⅱ的催化劑

c．反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的催化劑　　　　　　　　　　 d．不是催化劑

③當(dāng)鎳粉用量從1 mmol增加到10 mmol，反應(yīng)速率的變化情況是　　　　　 。(填字母)

a．反應(yīng)Ⅰ的速率增加，反應(yīng)Ⅱ的速率不變

b．反應(yīng)Ⅰ的速率不變，反應(yīng)Ⅱ的速率增加

c．反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的速率均不變

d．反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反應(yīng)Ⅰ的速率增加得快

e．反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反應(yīng)Ⅱ的速率增加得快

f．反應(yīng)Ⅰ的速率減小，反應(yīng)Ⅱ的速率增加

答案：(10分)(1)abcd　　　 (2)a　 c

(3)①3Fe+4H₂OFe₃O₄+2H₂　　　 ②c　　 ③e

解析：控制和治理CO₂是解決溫室效應(yīng)的有效途徑可以控制源頭，也可以吸收大氣中CO₂，光合作用利用了太陽能為最節(jié)能，反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為有機物，為原子利用率最高。由反應(yīng)原料為鐵和水，故3Fe+4H₂OFe₃O₄+2H₂，使用催化劑可加快反應(yīng)速率，根據(jù)CH₄、HCOOH、H₂的產(chǎn)量和鎳粉用量的關(guān)系圖可知，反應(yīng)Ⅱ的速率均增加得快。

33．(8分)(08年海南化學(xué)·15)反應(yīng)A(g)+B(g) 　C(g) +D(g)過程中的能量變化如圖所示，回答下列問題。

(1)該反應(yīng)是____________________反應(yīng)(填“吸熱”、“放熱”)。

(2)當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率______(填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是____________________________________________。

(3)反應(yīng)體系中加入催化劑對反應(yīng)熱是否有影響?_______________，原因是_________.

(4)在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E₁和E₂的變化是：E₁_________，E₂________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

答案：(8分)(1)放熱　　 (2)減小　　 該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動　　 (3)不影響　 催化劑不改變平衡的移動　　 (4)減小　 減小

解析：由圖可以知道，由于該反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，所以該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡向逆反應(yīng)進行，所以A的轉(zhuǎn)化率減��；當(dāng)在反應(yīng)體系中加入催化劑，能同倍數(shù)改變化學(xué)反應(yīng)速率，因此對化學(xué)平衡的移動無影響，即對反應(yīng)熱也無影響。因為化學(xué)反應(yīng)速率增大，所以E₁和E₂同時降低。

2.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以反應(yīng)物的總能量要低于生成物的總能量。

(2)請?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH₃生成量的建議：升高溫度，增大反應(yīng)物N₂的濃度，不斷移出生成物脫離反應(yīng)體系。

解釋：該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，從而增大NH₃生成量，升高溫度也能提高反應(yīng)速率；增大反應(yīng)N₂濃度，加快反應(yīng)速率，并使化學(xué)平衡向右移動；不斷移出生成物脫離反應(yīng)體系，使平衡向右移動，增大NH₃生成量�！�

(3) ①該條件下N₂的平衡轉(zhuǎn)化率：66.7%

　 ②該條件下反應(yīng)2NH₃(g) N₂(g) +3H₂(g)的平衡常數(shù)為0.005

解釋：由三行式法計算可知，起始時，c(N₂)=0.3mol/l.平衡時，c(N₂)=0.1mol/l; c(H2)=0.2mol/l; c(NH₃)=0.4mol/l 。

①所以N₂的平衡轉(zhuǎn)化率=(0.3-0.1)/0.3*100%=66.7%

②反應(yīng)2NH₃(g) 　N₂(g) +3H₂(g)的平衡常數(shù)K= c(N₂)* c(H₂)³/ c(NH₃)²=0.005

1.催化劑可降低反應(yīng)的活化能，但對這各反應(yīng)前后能量變化并不產(chǎn)生任何影響。

32．(12分)(08年廣東化學(xué)·24)

科學(xué)家一直致力研究常溫、常壓下“人工圍氮”的新方法。曾有實驗報道：在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑(摻有少量Fe₂O₃的TiO₂)表面與水發(fā)生反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物為NH₃。進一步研究NH₃生成量與溫度的關(guān)系，部分實驗數(shù)據(jù)見下表(光照、N₂壓力1.0×10⁵Pa、反應(yīng)時間3 h)：

相應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

N₂(g)+3H₂O(1)=2NH₃(g)+O₂(g)　　 ΔH=+765.2 kJ·mol^-1

回答下列問題：

(1)請在答題卡的坐標圖中畫出上述反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖，并進行必要標注。

(2)與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比，該方法中固氮反應(yīng)速率慢。請?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH₃生成量的建議：　　　　　　 。

(3)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)。設(shè)在容積為2.0 L的密閉容器中充入0.60 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，反應(yīng)在一定條件下達到平衡時，NH₃的物質(zhì)的量分數(shù)(NH₃的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比)為。計算

①該條件下N₂的平衡轉(zhuǎn)化率；

②該條件下反應(yīng)2NH₃(g)N₂(g)+3H₂(g)的平衡常數(shù)。

答案：(1)

(2)研制新型高效催化劑(升高溫度，增大反應(yīng)物N₂的濃度，不斷移出生成物脫離反應(yīng)體系)

(3)①66.7% ②0.005

解析：(1)畫圖略，

要點：

5.所以HNO₃在70-90S范圍內(nèi)的平均反應(yīng)速率為

v(HNO₃)=△c(HNO₃)/t ₌₌₌ 1/110 mol·L^-1·S^-1

(3)作圖略

作圖要點：因為實驗①HNO₃與大理石恰好完全反應(yīng)；

實驗②中，HNO₃不足量，縱坐標對應(yīng)的每一個值均為原來的1/2；實驗③④的圖象類似，恰好完全反應(yīng)，但反應(yīng)條件改變，升高溫度與大理石細顆粒增大表面積可加快反應(yīng)速率。所以圖象曲線斜率變大，平衡位置縱坐標與實驗①相同。

4.反應(yīng)的時間t=90-70=20s

3.溶液體積為25ml=0.025L，所以HNO₃減少的濃度△c(HNO₃)=2/11 mol·L^－1