滚动加练 化学基本理论综合应用1．(2013·重庆理综，11)化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

(1)催化反硝化法中，H 2能将NO －3还原为N 2。

25 ℃时，反应进行10 min ，溶液的pH 由7变为12。

①N 2的结构式为___________________。

②上述反应的离子方程式为_____________________，其平均反应速率v (NO －3)为________ mol·L －1·min －1。

③还原过程中可生成中间产物NO －2，写出3种促进NO －2水解的方法_______________。

(2)电化学降解NO －3的原理如图所示。

①电源正极为__________(填A 或B)，阴极反应式为____________ ②若电解过程中转移了2 mol 电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm 左－ Δm 右)为__________克。

解析 (1)2NO －3＋5H 2=====催化剂N 2＋2OH －＋4H 2O当pH 由7变为12时，生成c (OH －)＝10－2 mol·L －1所以v (NO －3)＝v (OH －)＝10－2 mol·L －1－10－7 mol·L －110 min ≈10－2 mol·L －110 min＝10－3 mol·L －1·min －1根据NO －2＋H 2OHNO 2＋OH －，促进水解，应使平衡向右移动，根据影响因素，可采取加热、加H ＋或加水。

(2)阴极：2NO －3＋6H 2O ＋10e －===N 2↑＋12OH － 阳极：10OH －－10e －===5H 2O ＋52O 2↑在阳极区生成的H ＋通过质子交换膜到达阴极区，所以，当电子过程中转移10 mol e －时，Δm 左＝52 mol ×32 g·mol －1＋10 g ＝90 gΔm 右＝28 g －10 g ＝18 g所以当转移2 mol e －时，膜两侧电解液的质量变化差为90 g －18 g 5＝14.4 g 。

答案 (1)①N ≡N②2NO －3＋5H 2=====催化剂N 2＋2OH －＋4H 2O 10－3③加热，加酸，加水(2)①A 2NO －3＋6H 2O ＋10e －===N 2↑＋12OH － ②14.42．(2014·重庆育才中学高三月考)(1)二甲醚(CH 3OCH 3)燃料电池的工作原理如图甲所示。

①该电池正极的电极反应式为___________________。

②电池在放电过程中，b 对应的电极周围溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)以上述电池为电源，通过导线与图乙中电解池相连。

①X 、Y 为石墨，a 为2 L 0.1 mol·L －1 KCl 溶液，写出电解总反应的离子方程式：_________________________。

②X 、Y 分别为铜、银，a 为1 L 0.2 mol·L －1 AgNO 3溶液，写出Y 电极反应式：___________________。

(3)室温时，按上述(2)①电解一段时间后，取25 mL 上述电解后的溶液，滴加0.4 mol·L －1醋酸溶液得到图丙所示曲线(不考虑能量损失和气体溶于水，溶液体积变化忽略不计)。

①结合图丙计算，上述电解过程中消耗二甲醚的质量为________。

②若图丙的B 点pH ＝7，则滴定终点在________区间(填“AB ”、“BC ”或“CD ”)。

③C 点溶液中各离子浓度大小关系是___________________。

解析 (1)燃料电池的正极反应是：O 2＋4e －＋4H ＋===2H 2O ；在原电池中H ＋向正极移动，故b 对应的电极为负极，电极反应式为：CH 3OCH 3－12e －＋3H 2O===2CO 2↑＋12H ＋，电极周围溶液酸性增强，pH 减小。

(2)电解KCl 溶液的总反应的离子方程式为：2Cl －＋2H 2O=====通电Cl 2↑＋H 2↑＋2OH －；若“X 、Y 分别为铜、银，a 为1 L 0.2 mol·L －1 AgNO 3溶液”，则银为阳极，电极反应式为：Ag －e －===Ag ＋。

(3)①由图可知电解后的溶液的pH ＝13，则体积为2 L 的该溶液中的n (OH －)为0.2 mol ，根据电解KCl 溶液的离子方程式可知，生成0.2 mol OH －转移的电子为0.2 mol 。

二甲醚(CH 3OCH 3)燃烧的化学方程式为C 2H 6O ＋3O 2――→点燃2CO 2＋3H 2O,1 mol CH 3OCH 3参加反应时转移的电子为12 mol ，故转移电子为0.2 mol时消耗CH 3OCH 3的质量为0.2 mol 12 mol ×46 g·mol －1＝0.77 g 。

②电解后得到的是KOH 溶液，与醋酸恰好中和时显碱性，pH ＝7时溶液显中性，故滴定终点在AB 区间。

③C 点对应的是醋酸和醋酸钾的混合溶液，显酸性，故溶液中的离子浓度大小关系为c (CH 3COO －)＞c (K ＋)＞c (H ＋)＞c (OH －)。

答案 (1)①O 2＋4e －＋4H ＋===2H 2O ②减小(2)①2Cl －＋2H 2O=====通电Cl 2↑＋H 2↑＋2OH －②Ag －e －===Ag ＋ (3)①0.77 g ②AB③c (CH 3COO －)＞c (K ＋)＞c (H ＋)＞c (OH －)3．(2014·重庆南开中学高三模拟)工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如图甲所示：回答下列问题：(1)在反应器中发生反应的化学方程式是______________________。

(2)在膜反应器中发生反应：2HI(g) H2(g)＋I 2(g) ΔH ＞0。

若在一定条件下密闭容器中加入1 mol HI(g)，n (H 2)随时间(t )的变化如图乙所示：①该温度下，反应平衡常数K ＝________，若升高温度，K 值将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②用化学平衡原理解释使用膜反应器及时分离出H 2的目的是____________。

(3)电渗析装置如图丙所示：①结合电极反应式解释阴极区HI x 转化为HI 的原理是________________。

②该装置中发生的总反应的化学方程式是________________________。

(4)上述工艺流程中循环利用的物质是_________________。

解析 (1)SO 2可被I 2氧化，生成H 2SO 4和HI x ，由质量守恒知反应物还有H 2O 。

(2)①若体积为V L ，则平衡时：c (HI)＝0.8/V mol·L －1，c (H 2)＝0.1/V mol·L －1，c (I 2)＝0.1/V mol·L －1，所以平衡常数K ＝0.1V ×0.1V ⎝ ⎛⎭⎪⎫0.8V 2＝164；该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大。

②及时分离出H 2，生成物浓度减小，平衡正向移动，可以提高HI 分解率。

(3)②分析两极反应物和产物知总反应为HI x 通电后得到I 2和HI 。

(4)由图可知I 2先参与了反应，后又生成了I 2，被重复利用。

答案 (1)SO 2＋x I 2＋2H 2O===H 2SO 4＋2HI x(2)①164 增大②及时分离出H 2，使平衡正向移动，提高HI 的分解率(3)①在阴极区发生反应：I －x ＋(x －1)e －===x I －，且阳极区的H ＋通过交换膜进入阴极区，得以生成HI 溶液②2HI x =====电解(x －1)I 2＋2HI(4)I 24．(2012·重庆理综，29)尿素[CO(NH 2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。

(1)工业上尿素由CO 2和NH 3在一定条件下合成，其反应化学方程式为______________________________。

(2)当氨碳比n (NH 3)n (CO 2)＝4时，CO 2的转化率随时间的变化关系如图所示：①A 点的逆反应速率v 逆(CO 2)________B 点的正反应速率v 正(CO 2)(填“大于”、“小于”或“等于”)。

②NH 3的平衡转化率为________。

(3)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图：①电源的负极为________(填“A”或“B”)。

②阳极室中发生的反应依次为_________________________、______________________。

③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。

解析本题涉及化学反应速率、化学平衡、电化学等相关知识，注重考查学生分析和综合应用知识的能力。

(1)由原子守恒配平。

(2)①由图1知：B点为平衡状态：v正＝v逆，v逆为最大点，故A点v逆(CO2)小于B点v正(CO2)。

②B点：CO2＋2NH3CO(NH2)2＋H2O开始： 1 mol 4 mol 0 0变化：0.6 mol 1.2 mol0.6 mol 0.6 molNH3的平衡转化率＝1.2 mol4 mol×100%＝30%。

(3)①由图2产生Cl2极为阳极知A为正极，B为负极。

②阳极室发生的反应依次为2Cl－－2e－===Cl2↑。

由产物CO2、N2知CO(NH2)2在此室反应被氧化，CO(NH2)2―→CO2＋N2，发生还原反应的为Cl2。

故方程式为CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl。

③阴极室2H＋＋2e－===H2↑。

阳极室产生的H ＋通过质子交换膜进入阴极室，从而使阴极室H ＋浓度保持不变。

pH 与电解前相比不变。

两极共收集到的气体n (气体)＝13.44 L 22.4 L·mol －1＝0.6 molm [CO(NH 2)2]＝60 g ×0.6 mol 5 mol＝7.2 g 。

答案 (1)2NH 3＋CO 2CO(NH 2)2＋H 2O(2)①小于 ②30% (3)①B ②2Cl －－2e －===Cl 2↑ CO(NH 2)2＋3Cl 2＋H 2O===N 2＋CO 2＋6HCl ③不变 7.25．(2014·重庆北碚中学模拟)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。