1、1大题精做十 以电化学为主线串联反应原理1.(2018宁德模拟)高铁酸钠(Na 2FeO4)是一种新型、高效的水处理剂，与水反应的化学方程式为4Na2FeO410H 2O=4Fe(OH)3 3O28NaOH。电解制备 Na2FeO4装置示意图如图所示。(1)a是电源的_(填“正”或“负”)极。电解时，石墨电极附近溶液的碱性_(填“增强” “减弱”或“不变”)。(2)铁电极的反应式为_。(3)维持一定的电流强度和电解温度，NaOH 起始浓度对 Na2FeO4浓度影响如图(电解液体积相同的情况下进行实验)。电解 3.0h内，随 NaOH起始浓度增大，Na 2FeO4浓度变化趋势是_(填“增大” “
2、不变”或“减小”)。当 NaOH起始浓度为 16molL1，1.02.0h 内生成 Na2FeO4的速率是_molL 1h1。A 点与 B点相比，nFe(OH) 3A_B(填“” “”或“B，根据铁原子守恒， nFe(OH)3A” 、 “”或“v(逆)；该反应正向为气体体积增大的反应，减小压强，平衡正向移动，由 p1到 p2，甲烷转化率降低，即增大了压强，故p10；（3）恒温恒压条件下，同等增大各物质浓度，平衡不移动；（4）a平衡时，2 v 逆 (N2) v 正 (H2O)，故 a错误；b反应过程中，气体总质量不变，恒容条件下气体总体积不变，故气体密度始终不变，错误；c该反应反应过程中，混合气
3、体的总物质的量不断发生改变，若混合气体的物质的量不再变化，则反应达到平衡，正确；d平衡时，单位时间内有 2mol NO2消耗同时消耗 1mol CO2，错误；e反应进行过程中，混合气体总物质的量发生改变，气体总质量不变，若混合气体的平均相对分子质量不变，则反应达到平衡状态，正确；f甲烷和二氧化碳属于可逆反应中不同反应方向的反应物，比值会随着反应的进行而改变，故当 CH4与 CO2的物质的量之比不再发生变化，反应达到平衡状态；（5）A增大甲烷物质的量，NO 2的转化率增大，正确；BCO 2为生成物，增大CO2的量，平衡逆向移动，NO 2的转化率减小，错误；C通入物质的量之比为 12 的 CH4与
4、 NO2的混合气体，相当于压强增大，平衡逆向移动，NO 2转化率降低，错误；DN 2为生成物，增大 N2的浓度，平衡逆向移动，NO2转化率减小，错误。 （6）根据甲烷与氧气反应生成 CO2和 H2O写出该总反应式为：CH 4+2O2=CO2+2H2O；该电池正极反应式为： ，负极反应式为： ，O2+2CO2+4e- =2CO2-3 CH4-8e- +4CO2-3 =5CO2+2H2O由此可知，物质 A为 CO2。【答案】 （1）CH 4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=890.3kJmol 1（2） （3）不（4）cef （5）A （6）CH 4+2O2=CO2+2H2O
5、 CO24 （一）合成氨工艺（流程如图所示）是人工固氮最重要的途径。72018年是合成氨工业先驱哈伯（PHaber）获得诺贝尔奖 100周年。N 2和 H2生成 NH3的反应为：1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g) H(298K)=-46.2KJmol1，在 Fe催化剂作用下的反应历程为（*表示吸附态）化学吸附：N 2(g)2N*；H 2(g)2H*；表面反应：N*+ H* NH*；NH*+ H* NH2*；NH 2*+H* NH3*脱附：NH 3* NH3(g)其中，N 2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。请回答：（1）利于提高合成氨平衡产率的条件有_。
6、A低温 B高温 C低压 D高压 E催化剂（2）标准平衡常数 K = ，其中 p 为标准压强（110 5Pa） ，P NH3、P N2和 PH2为各组分NH3/ (N2/ )0.5(H2/ )1.5的平衡分压，如 PNH3=xNH3p，p 为平衡总压，x NH3p为平衡系统中 NH3的物质的量分数；N 2和 H2起始物质的量之比为 13，反应在恒定温度和标准压强下进行，NH 3的平衡产率为 w，则K =_（用含 w的最简式表示） ；下图中可以示意标准平衡常数 K 随温度 T变化趋势的是_。（3）实际生产中，常用工艺条件，Fe 作催化剂，控制温度 773K，压强 3.0X105Pa，原料中 N2和
7、 H2物质的量之比为 12.8。分析说明原料气中 N2过量的理由_。关于合成氨工艺的下列理解，正确的是_。A合成氨反应在不同温度下的 H和 H都小于零B控制温度（773K）远高于室温，是为了保证尽可能的平衡转化率和快的反应速率C当温度、压强一定时，在原料气（N 2和 H2的比例不变）中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化8率D基于 NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行E分离空气可得 N2，通过天然气和水蒸气转化可得 H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生。（二）高铁酸钾（K 2FeO4）可用作水处理剂。某同学通过“化学-电解法”探究的合成，
8、其原理如图所示。接通电源，调节电压，将一定量 Cl2通入 KOH溶液，然后滴入含 Fe3+的溶液，控制温度，可制得 K2FeO4。（1）请写出“化学法”得到 FeO 的离子方程式_ 。24（2）请写出阳极的电极反应式（含 FeO ）_ 。24【解析】(一)（1）由勒夏特列原理可知，根据反应 N2(g) H2(g) NH3(g) H（298K）12 3246.2kJ/mol，为了提高合成氨平衡产率，即平衡正向移动，低温和高压符合条件，答案选 AD；（2） N2(g) H2(g) NH3(g)12 32起始量： 1 3 0转化量： 3 2 平衡量： 1- 3-3 2 x(NH3)%= ；x(N 2
9、)%= ；x(H 2)%=24-2 1-4-2 3-34-2，化简得 ；K = 24-2pp(1-4-2)pp 12(3-34-2)pp 32 4 (2- )33(1-)2反应 N2(g) H2(g) NH3(g) H（298K）46.2kJ/mol 为放热反应，温度 T升高，平衡向逆反应12 32方向移动，K 0减小，InK 0也减小，InK 0与温度不成正比，故答案选 A；（3）由反应 N2(g) H2(g)12 32NH3(g)可知，加过量氮气，有利于平衡正向移动，提高 H2的转化率以及氨气的产率，同时根据题干“N 2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。 ”可知，
10、N 2在 Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率。易知 A选项正确；控制温度远高于室温是为了保证催化剂的活性，提高反应速率，并非为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率，B 错误；恒压条件充入少量惰性气体，相当于减压，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，C 错误；不断将氨气液化，生成物浓度降低，有利于平衡正向移动，D 正确，当选；通过天然气和水蒸气转化制得的 H2，由于含有 CH4，CO 等易燃易爆气9体，容易出现安全隐患，此外 CH4，CO 可能会与催化剂反应，造成催化剂活性降低，所以必须经过净化处理，E正确。答案选 ADE；（二） （1）将一定量 C12通入 KOH
11、溶液，生成 KCl和 KClO，KClO 具有强氧化性，将Fe3+氧化为 FeO42-，然后根据碱性环境，配平即可，得到 2Fe3+3C1O 10OH =2FeO 3Cl 5H 2O或242Fe(OH)3+3C1O4OH =2FeO 3Cl 5H 2O；（2）阳极失电子，反应物为 Fe3+产物为 FeO ，然后根据碱24 24性环境及守恒规则，易写出 Fe3+8OH-3e=FeO 4H 2O或 Fe(OH)3+5OH-3e=FeO 4H 2O。24 24【答案】(一)（1）AD （2） A 4 (2- )33(1-)2（3）原料气中 N2相对易得，适度过量有利于提高 H2的转化率；N 2在 Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率 ADE （二） （1）2Fe 3+3C1O 10OH =2FeO 3Cl 5H 2O或 2Fe(OH)3+3C1O4OH =2FeO 3Cl 5H 2O24 24（2）Fe 3+8OH-3e=FeO 4H 2O或 Fe(OH)3+5OH-3e=FeO 4H 2O 24 24
