届高三化学考前复习化学反应原理综合训练有答案Word下载.docx
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mol-1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5kJ·
2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH3=-221.0kJ·
若某反应的平衡常数表达式为K=
,请写出此反应的热化学方程式:
________________________________________________________________________
(2)利用汽油中挥发出来的烃类物质(CxHy)催化还原汽车尾气中的NO气体可消除由此产生的污染,该过程的化学方程式为_______________________________________________
(3)废气中的SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化等一系列反应后可制取硫酸,其中SO2发生催化氧化的反应为2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)。
往一固定体积的密闭容器中通入SO2和O2[其中n(SO2)∶n(O2)=2∶1],在不同温度下测得容器内总压强与反应时间的关系如图所示。
①图中A点处SO2的转化率为__________。
②C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vC(正)________(填“>”“<”或“=”)vA(逆)。
③图中B点用压强表示的平衡常数Kp=________(用平衡分压代表平衡浓度计算,分压=总压×
物质的量分数)。
(4)工业上常用氨水吸收二氧化硫,可生成(NH4)2SO3。
判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并说明判断依据____________________________________________。
(已知常温下NH3·
H2O的Kb=1.8×
10-5;
H2SO3的Ka1=1.3×
10-2,Ka2=6.3×
10-8)
答案
(1)2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5kJ·
mol-1
(2)4CxHy+(8x+2y)NO
4xCO2+(4x+y)N2+2yH2O (3)①45% ②> ③24300 (4)溶液显碱性,Kb(NH3·
H2O)大于Ka2(H2SO3),SO
的水解程度比NH
大(其他合理解释也可)
解析
(1)根据该反应的平衡常数表达式K=
,可知该反应为2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) ΔH,将题给的三个热化学方程式依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,由②×
2-③-①得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5kJ·
mol-1。
(2)用烃催化还原NO气体以消除由此产生的污染,可知反应生成无污染的N2、CO2和H2O,根据得失电子守恒、原子守恒可写出并配平化学方程式。
(3)①设起始通入的SO2为2amol,O2为amol,在A点时,O2转化了xmol,根据三段式法进行计算:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
起始/mol2aa0
转化/mol2xx2x
A点时/mol2a-2xa-x2x
在恒温恒容条件下,气体压强之比等于物质的量之比,故
=
,解得x=0.45a,则A点SO2的转化率α(SO2)=
×
100%=45%。
②T1条件下,由A到B,反应趋向平衡,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,B点时反应处于平衡状态,故vA(逆)<vB(逆)=vB(正)。
又由题图知,T2条件下反应先达到平衡,则T2>T1,由B到C,温度升高,反应速率加快,故vC(正)>vB(正)=vB(逆)>vA(逆)。
③设起始通入2bmolSO2,bmolO2,在B点反应达到平衡时O2转化了ymol,根据三段式法进行计算:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
起始/mol2bb0
转化/mol2yy2y
平衡/mol2b-2yb-y2y
,解得y=0.9b,故Kp=
=24300。
(4)NH
水解生成了H+和NH3·
H2O,使溶液显酸性,而SO
水解生成了OH-和HSO
,使溶液显碱性,由于Kb(NH3·
H2O)大于Ka2(H2SO3),说明NH
的水解程度小于SO
的水解程度,故(NH4)2SO3溶液显碱性。
3、研究碳、氮、硫等元素化合物的性质或转化对建设生态文明、美丽中国具有重要意义。
(1)海水中无机碳的存在形式及分布如下图所示:
用离子方程式表示海水呈弱碱性的原因____________________________________________。
已知春季海水pH=8.1,预测夏季海水碱性将会_________________________(填“增强”或“减弱”),理由是__________________________________________________________。
(2)工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应:
CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH<0,在容积为1L的恒容容器中,分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。
如图是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。
下列说法正确的是________(填字母)。
A.a、b、c三点H2转化率:
c>a>b
B.上述三种温度之间关系为T1>T2>T3
C.a点状态下再通入0.5molCO和0.5molCH3OH,平衡不移动
D.c点状态下再通入1molCO和4molH2,新平衡中H2的体积分数增大
(3)NO加速臭氧层被破坏,其反应过程如下图所示:
①NO的作用是_____________________________________________________________。
②已知:
O3(g)+O(g)===2O2(g) ΔH=-143kJ·
反应1:
O3(g)+NO(g)===NO2(g)+O2(g) ΔH1=-200.2kJ·
反应2:
热化学方程式为_____________________________________________________。
(4)若将CO和NO按不同比例投入一密闭容器中发生反应:
2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-759.8kJ·
mol-1,反应达到平衡时,N2的体积分数随
的变化曲线如下图。
①b点时,平衡体系中C、N原子个数之比接近________。
②a、b、c三点CO的转化率从大到小的顺序为________;
a、c、d三点的平衡常数从大到小的顺序为__________。
③若
=0.8,反应达平衡时,N2的体积分数为20%,则CO的转化率为_________。
答案
(1)CO
+H2OHCO
+OH-、HCO
+H2OH2CO3+OH- 增强 一方面水解反应为吸热反应,夏天温度升高,平衡正向移动,c(OH-)增大;
一方面夏天光合作用强,c(CO2)减小,使得CO2+H2OH2CO3平衡逆向移动,酸性减弱;
一方面夏天温度高,二氧化碳在水中的溶解度减小,酸性减弱(回答任一方面或其他合理答案即可)
(2)C
(3)①催化剂 ②NO2(g)+O(g)===NO(g)+O2(g) ΔH2=+57.2kJ·
(4)①1∶1 ②a>b>c a=c>d ③75%
解析
(2)由图可知a、b两点加入H2与CO的物质的量之比相同,因而CO转化率大的,H2的转化率大,显然a>b,c点相当于增大H2的含量,其转化率变小,故a>b>c,A项错误;
该反应为放热反应,在
相同时,升高温度,α(H2)变小,则T3>T2>T1,B项错误;
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
始/mol·
L-111.50
转/mol·
L-10.510.5
平/mol·
L-10.50.50.5
K=
=4
平衡后再加0.5molCO,0.5molCH3OH,
Q=
=4,故平衡不移动,C项正确;
c点通入1molCO和4molH2,相当于增大压强,平衡正向移动,H2的体积分数变小,D项错误。
(3)开始有NO参加反应,循环后又生成NO,故其为催化剂。
(4)①当反应物按化学计量数之比加入时,平衡时N2的体积分数最大,故b点时平衡体系中C、N原子个数之比接近1∶1。
②增大
,CO的转化率降低,所以转化率:
a>b>c。
平衡常数只与温度有关,所以a点与c点的平衡常数K相同。
该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,N2的体积分数减小,所以T1>T2,d点的平衡常数小于a点和c点。
③设CO起始物质的量为0.8mol,反应达平衡时,CO转化了xmol,则有:
2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)
n(始)/mol0.8100
n(转)/molxx
x
n(平)/mol0.8-x1-x
平衡时,N2的体积分数为
100%=20%,解得x=0.6。
所以,CO的转化率为
100%=75%。
4.合理利用或转化NO2、SO2、CO、NO等污染性气体是人们共同关注的课题。
Ⅰ.某化学课外小组查阅资料后得知:
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
①2NO(g)N2O2(g)(快) v1正=k1正·
c2(NO),v1逆=k1逆·
c(N2O2) ΔH1<
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢) v2正=k2正·
c(N2O2)·
c(O2),v2逆=k2逆·
c2(NO2) ΔH2<
请回答下列问题:
(1)反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH=_______________________________(用含ΔH1和ΔH2的式子表示)。
一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态,写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示平衡常数的表达式K=______________________。
(2)决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是反应②,反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1________(填“>
”“<
”或“=”)E2。
Ⅱ.(3)反应N2O4(g)2NO2(g),在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强有如下关系:
v(N2O4)=k1·
p(N2O4),v(NO2)=k2·
p2(NO2)。
其中k1、k2是与温度有关的常数。
一定温度下,相应的速率与压强关系如图所示,在图中标出的点中,能表示该反应达到平衡状态的两个点是______________,理由是_______________________________________________。
(4)在25℃时,将amol·
L-1的氨水溶液与0.02mol·
L-1HCl溶液等体积混合后溶液恰好呈中性(忽略溶液混合后体积的变化),用含a的表达式表示25℃时NH3·
H2O的电离常数Kb=______________。
用质量分数为17%、密度为0.93g·
cm-3的氨水,配制200mLamol·
L-1的氨水,所需原氨水的体积V=________mL。
(5)如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH
和SO
。
物质A的化学式为____________,阴极的电极反应式是___________________________________________。
答案
(1)ΔH1+ΔH2
(2)<
(3)B、D 图中只有D点的NO2的消耗速率是B点N2O4的消耗速率的2倍,所以表示达到平衡状态的点是B、D
(4)
(或
) 21.5a(或
或
)
(5)H2SO4 NO+6H++5e-===NH
+H2O
解析 Ⅰ.
(1)①2NO(g)N2O2(g);
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g),而目标反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH=①+②=ΔH1+ΔH2,由反应达平衡状态,所以v1正=v1逆、v2正=v2逆,所以v1正×
v2正=v1逆×
v2逆,即k1正c2(NO)×
k2正c(N2O2)c(O2)=k1逆c(N2O2)×
k2逆c2(NO2),则K=
(2)因为决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应②,所以反应①的活化能E1远小于反应②的活化能E2。
Ⅱ.(3)满足平衡条件v(NO2)=2v(N2O4)即为平衡点,B、D点的反应速率比为1∶2,所以B、D为平衡点。
(4)反应后溶液中c(NH
)=c(Cl-)=0.01mol·
L-1,c(NH3·
H2O)=
mol·
L-1-c(NH
)=
mol·
L-1,c(OH-)=1×
10-7mol·
L-1,则Kb=
;
设氨水的体积为VmL,则根据稀释定律可知:
=amol·
L-1×
0.2L,解得V≈21.5amL。
(5)NO得电子生成铵根,离子方程式为NO+5e-+6H+===NH
+H2O,为阴极反应,阳极上SO2失电子形成硫酸。
5.碳的氧化物对环境的影响较大,CO是燃煤工业生产中的大气污染物,CO2则造成了地球的温室效应,给地球生命带来了极大的威胁。
①甲醇的燃烧热ΔH1=-726.4kJ·
mol-1;
②H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH2=-285.8kJ·
则二氧化碳和氢气合成液态甲醇、生成液态水的热化学方程式为___________________。
(2)二氧化碳合成CH3OH的过程中会产生副反应:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3。
图1是合成甲醇反应中温度对CH3OH、CO的产率影响曲线,ΔH3____(填“>”或“<”)0。
增大反应体系的压强,合成甲醇的反应速率__________(填“增大”“减小”或“不变”),副反应的化学平衡________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。
(3)以某些过渡金属氧化物作催化剂,二氧化碳与甲烷可转化为乙酸:
CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g) ΔH=+36.0kJ·
不同温度下,乙酸的生成速率变化曲线如图2所示。
结合反应速率,使用催化剂的最佳温度是______℃,欲提高CH4的转化率,请提供一种可行的措施:
________________________。
(4)一定条件下,CO2与NH3可合成尿素[CO(NH2)2]:
CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g) ΔH。
某温度下,在容积为1L的恒容密闭容器中,加入一定氨碳比的3mol由CO2和NH3组成的混合气体。
图3是有关量的变化曲线,其中表示NH3转化率的曲线是_______(填“a”或“b”),曲线c表示尿素在平衡体系中的体积分数变化曲线,则M点的平衡常数K=________,y=________。
答案
(1)CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-131.0kJ·
(2)> 增大 向逆反应方向
(3)250 增大反应体系的压强(或增大CO2的浓度或使CH3COOH液化抽离等)
(4)b 20 36.4
解析
(2)根据图1,升高温度,CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)中CO的产率增大,平衡正向移动,正反应为吸热反应,ΔH3>0;
增大反应体系的压强,合成甲醇的反应速率增大,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)平衡正向移动,使得二氧化碳和氢气的物质的量减小,副反应中反应物的量减少,平衡逆向移动。
(4)增加氨碳比[
],氨气的转化率降低,根据图3,曲线b表示NH3转化率;
曲线c表示尿素在平衡体系中的体积分数变化曲线,M点对应的
=2,则加入的CO2为1mol,NH3为2mol,平衡时CO2和NH3的转化率均为80%。
CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)
起始/mol1200
反应/mol0.81.60.80.8
平衡/mol0.20.40.80.8
则M点的平衡常数K=
=20;
尿素在平衡体系中的体积分数等于物质的量分数,则y=
100%≈36.4%。
6.CO2是一种常用的化工原料。
Ⅰ.以CO2与NH3为原料可以合成尿素[CO(NH2)2]。
合成尿素的反应为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)。
(1)在不同温度及不同y值下合成尿素,达到平衡时,氨气转化率的变化情况如图所示。
该反应的ΔH________(填“>
”、“<
”或“=”,下同)0,若y表示压强,则y1________y2,若y表示反应开始时的水碳比[
],则y1________y2。
(2)T℃时,若向容积为2L的恒容密闭容器中加入3molNH3和1molCO2,达到平衡时,容器内压强为开始时的
若保持条件不变,再向该容器中加入0.5molCO2和1molH2O,NH3的转化率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
Ⅱ.CO2与H2反应可用于生产甲醇。
(3)已知氢气与甲醇的燃烧热分别为285.8kJ·
mol-1、726.5kJ·
mol-1,则CO2与H2反应产生液态甲醇与液态水的热化学方程式为_____________________________________________________
_____________________________________________________。
(4)如图是某甲醇燃料电池工作的示意图。
质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧的溶液均为1L2mol·
L-1H2SO4溶液。
电极a上发生的电极反应为_________________________________
_____________________________________________________,
当电池中有1mole-发生转移时左右两侧溶液的质量之差为________g(假设反应物耗尽,忽略气体的溶解)。
解析
(1)根据题图知,y一定时,降低温度,NH3的转化率增大,平衡正向移动,根据平衡移动原理,降温时平衡向放热反应方向移动,故正反应为放热反应,ΔH<
0。
若y表示压强,y2→y1,NH3的转化率增大,平衡正向移动,根据平衡移动原理,加压时平衡正向移动,故y1>
y2。
根据平衡移动原理,减小水碳比[
],平衡正向移动,NH3的转化率增大,若y表示水碳比,则y1<
(2)根据2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g),设平衡时c(H2O)=xmol·
L-1,则平衡时c(NH3)=(1.5-2x)mol·
L-1、c(CO2)=(0.5-x)mol·
L-1,则(1.5-2x+0.5-x+x)÷
(1.5+0.5)=
,解得x=0.25,平衡常数K=
=1。
若保持条件不变,再向该容器中加入0.5molCO2和1molH2O,此时浓度商Qc=
=1.5>
K,反应向逆反应方向进行,故NH3的转化率将减小。
(3)由氢气与甲醇的燃烧热可得:
①H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·
mol-1、②CH3OH(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.5kJ·
mol-1,根据盖斯定律,由①×
3-②,可得:
CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=(-285.8kJ·
mol-1)×
3-(-726.5kJ·
mol-1)=-130.9kJ·
(4)根据题图知,左侧通入甲醇,则电极a为负极,负极上甲醇发生氧化反应转化为CO2,电极反应式为CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+,根据电极a的电极反应,有1mole-发生转移时,左侧溶液减少
g=2g,且有1molH+通过质子交换膜进入右侧溶液,左侧溶液质量共减少3g。
电极b为正极,正极上O2发生还原反应转化为H2O,电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O,根据电极b的电极反应,有1mole-发生转移时,右侧溶液增加的质量为
1mol=8g,因有1molH+转移到右侧溶液,故右侧溶液质量共增加9g,左右两侧溶液的质量之差为12g。
答案
(1)<
>
<
(2)减小
(3)CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.9kJ·
(4)CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+ 12
7.甲烷主要存在于天然气和可燃冰中,在地球上储量巨大,充分利用甲烷对人类的未来发展具有重要意义。
(1)乙炔(CH≡CH)是重要的化工原料。
工业上可用甲烷裂解法制取乙炔,反应为2CH4(g)
C2H2(g)+3H2(g)。
甲烷裂解时还发生副反应:
2CH4(g)
C2H4(g)+2H2(g)。
甲烷裂解时,几种气体平衡时分压(Pa)的对数即lgp与温度(℃)之间的关系如图所示。
①1725℃时,向恒容密闭容器中充入CH4,达到平衡时CH4生成C2H2的平衡转化率为______________。
②1725℃时,若图中H2的lgp=5,则反应2CH4(g)