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化学高三专训大题反应原理

高三化学专训(大题——反应原理)

1.(14分)黄铁矿(主要成分为FeS2)是工业制取硫酸的重要原料,其燃烧产物为SO2和Fe2O3。

(1)已知1gFeS2完全燃烧放出7.1kJ热量,FeS2完全燃烧反应的热化学方程式为

______________________________________________________________。

(2)将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中,反应:

2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.040mol/L。

计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率。

 

(3)当该反应处于平衡状态时,欲使平衡向正反应方向移动且反应速率加快,下列措施可行的是。

(填字母)

A.向平衡混合物中充入Ar

B.向平衡混合物中充入O2

C.改变反应的催化剂

D.降低反应的温度

(4)反应:

2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)△H<0,SO2的转化率在起始温度T1=673K下随反应时间(t)的变化如下图,其他条件不变,仅改变起始温度为T2=723K,在图中画出温度T2下SO2的转化率随反应时间变化的预期结果示意图。

 

2.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。

(1)在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:

N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)+Q,其平衡常数K与温度T的关系如下表:

T/K

298

398

498

平衡常数K

4.1×106

K1

K2

①试判断K1K2(填写“>”“=”或“<”)。

②如果合成氨反应的方程式写为

N2(g)+

H2(g)

NH3(g),其平衡常数为K’,则K’与K的关系为_________(填字母)

A.K’=KB.K’=2KC.K’=

KD.K’=

(2)下列各项能说明合成氨反应已达到平衡状态的是(填字母)(反应是在固定体积的密闭容器中进行的)

a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2b.v(N2)(正)=3v(H2)(逆)

c.容器内压强保持不变d.混合气体的密度保持不变

(3)合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用Cu(NH3)2Ac溶液来吸收原料气中的CO,其反应是:

Cu(NH3)2Ac+CO+NH3

[Cu(NH3)3]Ac·CO△H<0

生产中必须除去原料气中CO的原因是;Cu(NH3)2Ac溶液吸收原料气中的CO的生产适宜条件应是。

(4)对反应2NO2(g)

N2O4(g)+Q,在温度分别为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如右图所示。

下列说法正确的是。

a.A、C两点的反应速率:

A>C

b.B、C两点的气体的平均相对分子质量:

B<C

c.A、C两点NO2的转化率:

A<C

d.由状态B到状态A,可以用加热的方法

3.甲醇是一种优质的液体燃料,CO和CO2均可用于合成甲醇。

目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。

一定条件下发生反应:

CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H1

(1)已知:

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H3

则CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g) 的 △H=。

(2)由CO合成甲醇时,CO在不同温度下的平衡转化率

与压强的关系如图所示。

该反应ΔH0(填“>”或“<”)。

实际生产条件

控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理

由是。

(3)一定温度下,向2L密闭容器中加入1molCH3OH(g),

发生反应:

CH3OH(g)

CO(g)+2H2(g),H2物质

的量随时间的变化如右图所示。

0~2min内的平均反应速率v(CH3OH)=。

该温度下,CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)的平衡常数

K=。

相同温度下,若开始加入CH3OH(g)的

物质的量是原来的2倍,则是原来的2倍。

a.平衡常数b.CH3OH的平衡浓度c.达到平衡的时间d.平衡时气体的密度

(4)以CH3OH为燃料(以KOH溶液作电解质溶液)可制成CH3OH燃料电池。

①充入CH3OH的电极为极;

②负极反应的电极反应式为。

4.(16分)煤的液化是把固体煤炭通过化学加工过程,使其转化成为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术,其中合成CH3OH是最重要的研究方向之一。

(1)在2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇CO2(g)+

3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g),在其他条件不变

的情况下,探究温度对反应的影响,实验结果如图所示

(注:

T2>T1均大于300℃)。

①温度为T2时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均反应速率为

②通过分析上图,可以得出温度对反应CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)的影响可以概括为

③下列情形能说明上述反应已达到平衡状态的是

a.体系压强保持不变

b.密闭容器中CO2、H2、CH3OH(g)、H2O(g)4种气体共存

c.CH3OH与H2物质的量之比为1:

3

d.每消耗1molCO2的同时生成3molH2

④已知H2(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1,写出由CO2和H2生成液态甲醇和液态水的热化学方程式。

(2)在容积可变的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g),CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。

①该反应的平衡常数表达式为K=,

250℃、0.5×104kPa下的平衡常数300℃、

1.5×104kPa下的平衡常数(填“>”、“<”或“=”)

②工业实际生产中,该反应条件控制在250℃、

1.3×104kPa左右,选择此压强而不选择更高压

强的理由是

③在上图中画出350℃时CO的平衡转化率随压强变化的大致曲线

5.

(1)工厂排放的SO2尾气用饱和Na2SO3溶液吸收可得到重要化工原料NaHSO3,反应的化学方程式为。

(2)合成氨的反应N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol-1,在一定条件下的密闭容器中该反应已达到平衡,要再提高N2的转化率,可以采取的措施是_________(填字母代号)。

a.升高温度b.加入催化剂c.增加H2的浓度d.增加N2的浓度e.分离出NH3

(3)碘不易溶于水,但易溶于碘化钾溶液并生成含碘离子(aq表示水合状态)

I2(aq)+I-(aq)

I3-(aq)……①

I2(aq)+2I-(aq)

I42-(aq)……②

则反应②的平衡常数表达式,。

(4)日本核泄漏中最危险的是131I,它能引发甲状腺癌。

但127I却是人体必需的。

下列有关碘的描述中,正确的是。

A.12653I、12753I、12853I、13153I、是四种相同的核素

B.已知131I的半衰期很短,所以浓度极低时不会对公众健康构成危害

C.127I可阻隔甲状腺吸收放射性131I。

已知碘盐含127I为30mg·kg-1,成人一次摄入碘盐约3kg才有预防效果。

所以,日用碘盐对预防碘辐射起不到有效作用

D.碘片含127I为100mg/片,一片能阻断90%放射性碘在甲状腺内沉积,按医嘱服用碘片可防止131I的辐射

(5)在25℃下,向浓度均为0.1mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成__________沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式为____________。

已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。

6.(16分)工业上用CO生产燃料甲醇。

一定条件下发生反应:

CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)。

图1表示反应中能量的变化;图2表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4molH2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化。

请回答下列问题:

(1)在“图1”中,曲线(填:

a或b)表示使用了催化剂;该反应属于(填:

吸热、放热)反应。

(2)下列说法正确的是

A.起始充入的CO为2mol

B.增加CO浓度,CO的转化率增大

C.容器中压强恒定时,反应已达平衡状态

D.保持温度和密闭容器容积不变,再充入1molCO和2molH2,再次达到平衡时n(CH3OH)/n(CO)会减小

(3)从反应开始到建立平衡,v(H2)=;该温度下CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)的化学平衡常数为。

若保持其它条件不变,将反应体系升温,则该反应化学平衡常数____(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(4)请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)变化的曲线,要求画压强不同的2条曲线(在曲线上标出P1、P2,且P1

(5)已知CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-192.9kJ/mol

又知H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44kJ/mol,请写出32g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式。

7.(12分)汽车尾气里含有NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:

N2(g)+O2(g)

2NO(g)△H>0

已知该反应在2404℃时,平衡常数K=64×10-4。

请回答:

(1)该反应的平衡常数表达式为。

(2)该温度下,向2L密闭容器中充入N2和O2各1mol,平衡时,N2的转化率是%

(保留整数)。

(3)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L

和3.0×10-3mol/L,此时反应(填“处于化学平衡状态”、“向

正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是。

(4)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下列变化趋势正确的是(填字母序号)。

(5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入

一定量NO,重新达到化学平衡状态。

与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的

体积分数(填“变大、“变小”或“不变”)。

8.(16分)在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染。

(1)已知:

N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol

2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol

尾气转化的反应之一:

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=。

(2)某研究性学习小组在技术人员的指导下,在某温度时,按下列流程探究某种催化剂作用下的反应速率,用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:

时间/S

0

1

2

3

4

5

C(NO)(×10-4mol.L-1)

10.0

4.05

2.50

1.50

1.00

1.00

C(CO)(×10-3mol.L-1)

3.60

3.05

2.85

2.75

2.70

2.70

请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):

①前2s内的平均反应速率v(N2)=___________________。

②在该温度下,反应的平衡常数K=。

(只写出计算结果)

③对于该可逆反应,通过综合分析以上信息,至少可以说明(填字母)。

A.该反应的反应物混合后很不稳定

B.该反应一旦发生将在很短的时间内完成

C.该反应体系达到平衡时至少有一种反应物的百分含量较小           

D.该反应在一定条件下能自发进行

E.该反应使用催化剂意义不大

(3)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。

下列说法错误的是。

A.负极的电极反应式为:

CO+O2—―2e-=CO2

B.工作时电极b作正极,O2-由电极a流向电极b

C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b

D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高

 

9.(16分)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合

物在工农业生产、生活中有着重要作用。

请回答:

(1)右图是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO

过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO

反应的热化学方程式;

(2)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:

N2(g)+3H2(g)

2NH3(g),其化学平衡常数K与温度t的关系如下表:

t/K

298

398

498

K/(mol·L-1)2

4.1×106

K1

K2

完成下列问题:

①比较K1、K2的大小:

K1K2(填“>”、“=”或“<”);

②判断该反应达到化学平衡状态的依据是(填序号);

A.2v(H2)(正)=3v(NH3)(逆)B.2v(N2)(正)=v(H2)(逆)

C.容器内压强保持不变D.混合气体的密度保持不变

(3)盐酸肼(N2H6Cl2)是一种重要的化工原料,属于离子化合物,易溶于水,溶液呈酸性,水解原理与NH4Cl类似。

①写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式;

②盐酸肼水溶液中离子浓度的排列顺序正确的是(填序号)。

A.c(Cl-)>c(N2H62+)>c(H+)>c(OH-)

B.c(Cl-)>c([N2H5·H2O+])>c(H+)>c(OH-)

C.2c(N2H62+)+c([N2H5·H2O]+)+c(H+)=c(H+)+c(OH-)

D.c(N2H62+)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)

10.(16分)汽车排气中的CO、NOX已经成为大气的主要污染物,使用稀土等催化剂能将CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质,从而减少汽车尾气污染。

(1)已知:

N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol

2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol

试写出NO与CO催化转化成N2和CO2的热化学方程式

(2)在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂),分别充入同量的NOx及C3H6,在不同温度下,同时发生以下反应:

18NO(g)+2C3H6(g)

9N2(g)+6CO2(g)+6H2O(g);

18NO2(g)+4C3H6(g)

9N2(g)+12CO2(g)+12H2O(g);

并分别在t秒时测定其中NOx转化率,绘得图像如下图所示:

①从图中可以得出的结论是

结论一:

从测定NOX转化数据中判断,相同温度下

结论二:

②在上述NO2和C3H6反应中,提高NO2转化率的措施

有。

(填编号)

A.加入催化剂B.降低温度C.分离出H2O(g)D.增大压强

(3)CO的中毒是由于CO与血液中血红蛋白的血红素部分反应生成碳氧血红蛋白(Hb·CO),在37℃时:

CO+Hb·O2

O2+Hb·COK=220

实验表明,Hb·CO的浓度即使只有Hb·O2浓度的2%,也可造成人的智力损伤。

抽烟后,测得平衡时人体肺部的空气中CO和O2的浓度分别为10-6mol·L-1和10-2mol·L-1。

请问,抽烟会造成人的智力损伤吗?

(写出计算过程)

11.(16分)甲醇是新型的汽车动力燃料。

工业上可通过H2和CO化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:

2H2(g)+CO(g)

CH3OH(g)

(1)已知:

1mol甲醇气体完全燃烧生成CO

和水蒸气的热化学方程式为。

(2)下列措施中有

利于提高2H2(g)+CO(g)

CH3OH(g)反应速率的是(双选)。

A.分离出CH3OHB.升高温度C.减小压强D.加入合适的催化剂

(3)在容积为1L的恒容容器中,分别在230℃、250℃和270℃下,改变H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量固定为1mol)进行实验,结果如下图所示(图中曲线上的点都为一定温度下、一定组成下的平衡点):

①曲线X对应的温度是。

②从图中可以得出的结论有(任写一条)。

(4)利用图中a点对应的数据计算曲线Z对应温度下2H2(g)+CO(g)

CH3OH(g)的平衡常数。

(写出计算过程)

 

12.(16分)能源问题是人类社会面临的重大课题,日本大地震引起的核泄漏事故引起了人们对核能源的恐慌。

而甲醇是未来重要的绿色能源之一。

(1)已知:

在25℃、101kPa下,1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。

请写出甲醇燃烧的热化学方程式。

(2)目前有科学家在一定条件下利用水煤气(CO+H2)合成甲醇:

CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)。

甲醇的物质的量与反应温度的关系如图所示:

①合成甲醇反应的△H______0。

(填“>”、“<”或“=”)

②其它条件不变,将E点的容积压缩到原来的1/2,正反应速率加快,逆反应速率______。

(填“加快”、“减慢”、“不变”),重新平衡时c(CH3OH)/c(CO)______。

(填“增大”、“减小”或“不变”)

③230℃时,平衡常数K=1。

若其它条件不变,将温度升高到450℃时,达到平衡时,K1(填“>、<或=”)

(3)下列有关甲醇的说法正确的是()

A.甲醇能使蛋白质变性          

B.甲醇能发生消去反应

C.甲醇不能被催化氧化                   

D.甲醇与钠反应比水与钠反应剧烈

(4)利用甲醇燃料电池设计如图所示的装置:

则该装置中Zn极为极;写出a极的电极反应式

13.(16分)A、B、C是三种常用制备氢气的方法。

A.煤炭制氢气,相关反应为:

C(s)+H2O(g)

CO(g)+H2(g),△H=akJ·mol-1

CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g),△H=bkJ·mol-1

B.氯碱工业中电解饱和食盐水制备氢气。

C.硫铁矿(FeS2)燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程制备H2:

回答问题:

(1)某温度(T1)下,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生煤炭制氢气的一个反应:

反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1<t2):

反应时间/min

n(CO)/mol

H2O/mol

0

1.20

0.60

t1

0.80

t2

0.20

保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molH2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率(增大、减小、不变),H2O的体积分数(增大、减小、不变);

保持其他条件不变,温度由T1升至T2,上述反应平衡常数为0.64,则正反应为 (吸热、放热)反应。

保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O,到达平衡时,n(CO2)=。

(2)写出方法B制备氢气的离子方程式;              

(3)膜反应器常利用膜的特殊功能实现反应产物的选择性分离。

方法C在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是。

(4)反应:

C(s)+CO2(g)=2CO(g),△H=。

14.(12分)科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

(1)合成氨的原理为:

N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

H=-92.4kJ/mol,该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是(填“增大”、“减小”或“不变”)。

②将0.3molN2和0.5molH2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得容器内气体压强变为原来的

,此时H2的转化率为;欲提高该容器中H2的转化率,下列措施可行的是(填选项字母)。

A.向容器中按原比例再充入原料气B.向容器中再充入一定量H2

C.改变反应的催化剂D.液化生成物分离出氨

(2)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应:

2N2(g)+6H2O

(1)

4NH3(g)+3O2(g)

H=+1530kJ/mol

又知:

H2O

(1)=H2O(g)

H=+44.0kJ/mol

则2N2(g)+6H2O(g)

4NH3(g)+3O2(g)

H=kJ/mol,该反应的化学平衡常数表达式为K=,控制其他条件不变,增大压强,K值(填“增大”、“减小”或“不变”)。

15.(15分)火力发电厂会释放出大量氮氧化物(NOx),二氧化硫和二氧化碳等气体,会造成环境污染。

对电厂燃煤废气的处理可实现节能减排,废物利用。

某小组设计方案如下:

(1)脱硝:

将氮氧化物(NOr)在催化剂作用下用CH4还原,所得产物均为空气的重要成分。

试写出该反应的化学方程式______

(2)脱碳:

在一定温度、10L容器中充人1molCO2和3molH2,发生反应

经10min反应后达到平衡.测得CH3OH为0.75mol。

则:

①0〜10min内,氢气的平均反应速率为____________。

②平衡时,反应放出热量___________kJ。

③温度一定,平衡时二氧化碳的转化率与压强的关系如右图所示。

当压强大于P1时,转化率迅速增大的原因可能是__________________________。

(3)脱硫:

燃煤废气经脱硝、脱碳后,与一定量氨气、空气反应,生成硫酸铵。

①硫酸铵水溶液呈酸性的原因是____________________________(用离子方程式表示)。

②室温时,向0.2mol/L(NH4)2SO4,溶液VmL中,滴人0.2mol/LNaOH溶液体积为VmL时,溶液呈碱性。

所得溶液呈碱性的原因是______________________________________;此时,溶液中离子浓度大小关系为______________________________________。

已知该混合溶液pH为a,则该溶液中由水电离出c(H+)的为______mol/L.

16.(16分)为解决大气中CO2的含量增大的问题,某科学家提出“绿色自由”构想:

把工厂排出的富含CO2的废气经净化吹入碳酸钾溶液吸收,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应使废气中的CO2转变为燃料甲醇。

“绿色自由”构想的部分技术流程如下:

(1)合成塔中反应的化

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