反应原理10题.docx

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反应原理10题

1．（16分）氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。

（1）室温下，0.1mol/L的亚硝酸（HNO2）、次氯酸的电离常数Ka分别为：

7.1×10-4，2.98×10-8。

将0.1mol/L的亚硝酸稀释100倍，c（H+）将（填“不变”、“增大”、“减小”）；Ka值将（填“不变”、“增大”、“减小”）。

写出HNO2、HClO、NaNO2、NaClO四种物质之间发生的复分解反应的离子方程式。

（2）羟胺（NH2OH）可看成是氨分子内的l个氢原子被羟基取代的产物，常用作还原剂，其水溶液显弱碱性。

已知NH2OH在水溶液中呈弱碱性的原理与NH3在水溶液中相似，请用电离方程式表示其原因。

（3）亚硝酸钠与氯化钠都是白色粉末，且都有咸味，但亚硝酸盐都有毒性，通常它们可以通过加入热的白醋鉴别，亚硝酸钠遇到白醋会产生一种红棕色刺激性气味气体和一种无色刺激性气味气体，该反应的离子方程式为。

（4）磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。

①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO2的作用是用于造渣（CaSiO3），焦炭的作用是。

②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/LCuSO4溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1molCuSO4所能氧化的白磷的物质的量为。

（5）若处理后的废水中c（PO43－）＝4×10－7mol·L－1，溶液中c（Ca2+）＝mol·L－1。

（已知Ksp[Ca3（PO4）2]=2×10－29）

（6）某液氨-液氧燃料电池示意图如下，该燃料电池的工作效率为50%，现用作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液中NaOH的浓度为0.3mol·L－1，则该过程中消耗氨气的质量为。

（假设溶液电解前后体积不变）

2．（14分）CO是水煤气的主要成份之一，是一种无色剧毒气体，根据信息完成下列各题

Ⅰ、已知下列热化学方程式

2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221kJ/mol

C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393kJ/mol

24g单质碳在不足量的O2中燃烧时，生成等物质的量的CO和CO2气体，则和24ｇ单质碳完全燃烧生成CO2相比较，损失热量_________kJ

Ⅱ、850℃时，在10L体积不变的容器中投入2molCO和3molH2O，发生如下反应：

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）

当CO的转化率达60%时，反应达平衡

（1）850℃时，该反应的平衡常数为_________

（2）该条件下，将CO和H2O都改为投入2mol，达平衡时，H2的浓度为_________mol/L，下列情况能说明该反应一定达平衡的是_________

A．CO和H2O蒸气的浓度之比不再随时间改变

B．气体的密度不再随时间改变

C．CO和CO2的浓度之比不再随时间改变

D．气体的平均摩尔质量不再随时间改变

Ⅲ、为防止CO使人中毒，一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇——氧化钠，其中O2-可以在固体NASICON中自由移动，则：

（1）该原电池中通入CO的电极为_________极，该电极的电极反应式为___________________

（2）通空气一极的电极反应式为____________________________________

3．（16分）甲醇又称“木醇”，是无色有酒精气味易挥发的有毒液体。

甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药，并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。

（1）工业上可利用CO2和H2生产甲醇，方程式如下：

CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（l）＋H2O（g）△H＝Q1kJ·mol－1

又查资料得知：

①CH3OH（l）＋1/2O2（g）

CO2（g）＋2H2（g）△H＝Q2kJ·mol－1

②H2O（g）=H2O（l）△H=Q3kJ·mol－1，则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为。

（2）工业上可用CO和H2O（g）来合成CO2和H2，再利用⑴中反应原理合成甲醇。

某温度下，将1molCO和1.5molH2O充入10L固定密闭容器中进行化学反应：

CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）△H＞0,当反应进行到10min时达到平衡，此时测得H2为0.6mol。

回答下列问题:

①0～10min内H2O（g）的平均反应速率为。

②若想加快正反应速率的同时提高CO的转化率，可以采用的方法是。

a.升高温度b.缩小容器的体积

c.增大H2O（g）的浓度d.加入适当的催化剂

③若保持温度容积不变再向其中充入1molCO和0.5molH2O（g），重新达到化学平衡状态时,此时平衡混合气体中H2的体积分数为。

（3）甲醇燃料电池是符合绿色化学理念的新型燃料电池，下图是以甲醇燃料电池（甲池）为电源的电解装置。

已知：

A、B、C、D、E、F都是惰性电极，丙中为0.1mol/LCuSO4溶液（假设反应前后溶液体积不变），当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色。

回答下列问题：

①a物质是,A电极的电极反应式为。

②乙装置中的总化学反应方程式为。

③当乙装置中C电极收集到224mL（标况下）气体时,丙中溶液的pH＝。

4．（14分）碳及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。

请按要求回答下列问题：

（1）已知：

C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393kJ•mol-1；

2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566kJ•mol-1；

2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-484kJ•mol-1

将水蒸气喷到灼热的炭上可实现炭的气化（制得CO、H2），该反应的热化学方程式为______________________________________________________________________。

（2）将一定量CO（g）和H2O（g）分别通入容积为2L的恒容密闭容器中，一定条件下发生反应为CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g），得到如下三组实验数据：

实验编号

温度/℃

起始量/mol

平衡量/mol

达到平衡所需时间/min

H2O

CO

CO2

1

500

4

8

3.2

4

2

750

2

4

0.8

3

3

750

2

4

0.8

1

①该反应的正反应为（填“吸热”或“放热”）反应。

②实验1中，0～4min时段内，以v（H2）表示的反应速率为。

若在此温度下H2O（g）、CO（g）起始量分别为2mol、4mol，则此反应的平衡常数为___________。

③实验2达到平衡时CO的转化率为。

④实验3与实验2相比，改变的条件是；

请在下图坐标中画出“实验2”与“实验3”中c（CO2）随时间变化的曲线，并作标注实验编号。

（3）CO与H2一定条件下反应生成甲醇（CH3OH），甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用KOH溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，该电池的负极反应式为____________________________________。

（4）一定条件下，下图装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物），则阴极的电极反应式为

______________________________________。

5．（12分）

（1）已知下列反应的热化学方程式为:

（2）某可逆反应在不同条件下的反应历程分别为A、B，如图所示。

①据图判断该反应是_______（填“吸”或“放”）热反应，当反应达到平衡后，其他条件不变，降低温度，反应物的转化率_______（填“增大”、“减小”或“不变”）;

②其中B历程农明此反应采用的条件为__________（选填序号）。

A．升高温度B．增大反应物的浓度

C．降低温度D．使用催化剂

（3）一定温度下，在3L容积可变的密闭容器中发生反应H2（g）+CO2（g）

H2O（g）+CO（S），已知c（CO）与反应时间t变化曲线I如图所示，

若在t0时刻分别改变一个条件，曲线I变为曲线II和曲线III。

当曲线I变为曲线II时，改变的条件是_______________。

当曲线I变为曲线III时，改变的条件是________．

（4）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。

通常状况下，将0.2mol/L的乙酸与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合后溶液显酸性，则混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________________________。

6．（14分）CO、SO2是主要的大气污染气体，利用化学反应原理是治理污染的重要方法。

I、甲醇可以补充和部分替代石油燃料，缓解能源紧张。

利用CO可以合成甲醇。

（2）一定条件下，在容积为VL的密闭容器中充入αmolCO与2amolH2合成甲醇平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①P1＿＿P2（填“＞”、“＜”或“=”），理由是

②该甲醇合成反应在A点的平衡常数K=（用a和V表示）

③该反应达到平衡时，反应物转化率的关系是:

COH2（填“＞”、“＜”或“=”）

④下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高CO转化率的是。

（填写相应字母）

A、使用高效催化剂B、降低反应温度C、增大体系压强

D、不断将CH30H从反应混合物中分离出来E、增加等物质的量的CO和H2

Ⅱ、某学习小组以SO2为原料，采用电化学方法制取硫酸。

（3）原电池法:

该小组设计的原电池原理如图所示。

写出该电池负极的电极反应式。

（4）电解法:

该小组用Na2SO3溶液充分吸收S02得到NaHSO3溶液，然后电解该溶液制得了硫酸。

原理如下图所示。

写出开始电解时阳极的电极反应式。

7．（14分）SO2、CO、NOx是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。

请回答下列问题：

（1）已知25℃、101kPa时：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）△H1=-197kJ•mol-1

H2O（g）=H2O（l）△H2=-44kJ•mol-1

2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）△H3=-545kJ•mol-1

则SO3（g）与H2O（l）反应的热化学方程式是。

（2）若反应2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）,△H=-241.8kJ•mol-1，根据下表数据则x=______kJ•mol-1。

化学键

H-H

O═O

O-H

断开1mol化学键所需的能量/kJ

436

x

463

（3）甲醇汽油也是一种新能源清洁燃料。

工业上可用CO和H2制取甲醇，热化学方程式为：

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）△H=-90kJ•mol-1

①该温度下，在两个容积均为1L的密闭容器中，分别发生该反应：

容器

甲

乙

反应物投入量

1molCO（g）和2molH2（g）

1molCH3OH（g）

平衡时c（CH3OH）

c1

c2

平衡时能量变化

放出54kJ

吸收akJ

则c1_________c2（填“＞”或“＜”或“＝”）,a=____________。

②若密闭容器容积与①相同，Ⅰ、Ⅱ曲线分别表示投料比不同时的反应过程。

若Ⅱ反应的n（CO）起始=10mol、投料比为0.5，则：

A点的平衡常数KA=，

B点的平衡常数KBKA。

（填“＞”或“＜”或“＝”）

③为提高CO转化率可采取的措施是（至少答出两条）。

（4）电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，

则a电极名称为_______，

b电极反应式为_________________。

8．（共16分）近年来对CO2的有效控制及其高效利用的研究正引起全球广泛关注。

据中国化工报报道，美国科学家发现了一种新的可将CO2转化为甲醇的高活性催化体系，比目前工业使用的常见催化剂快近90倍。

由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下：

反应Ⅰ：

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）△H1=－49.58kJ•mol-1

反应Ⅱ：

CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）△H2

反应Ⅲ：

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）△H3=－90.77kJ•mol-1

回答下列问题：

（1）反应Ⅱ的△H2=，反应Ⅲ自发进行条件是（填“较低温”、“较高温”或“任何温度”）。

（2）在一定条件下2L恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2仅发生反应Ⅰ，实验测得在不同反应物起始投入量下，反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线，如下图所示。

①据图可知，若要使CO2的平衡转化率大于40%，以下条件中最合适的是；

A．n（H2）=3mol，n（CO2）=1.5mol；650K

B．n（H2）=3mol，n（CO2）=1.7mol；550K

C．n（H2）=3mol，n（CO2）=1.9mol；650K

D．n（H2）=3mol，n（CO2）=2.5mol；550K

②在温度为500K的条件下，充入3molH2和1.5molCO2，该反应10min时达到平衡：

a．用H2表示该反应的速率为；

b．该温度下，反应I的平衡常数K=；

c．在此条件下，系统中CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图所示，当反应时间达到3min时，迅速将体系温度升至600K，请在图中画出3～10min内容器中CH3OH浓度的变化趋势曲线：

（3）某研究小组将一定量的H2和CO2充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂（发生反应I、Ⅱ、

Ⅲ），测得了不同温度下体系达到平衡时CO2的转化率（a）及CH3OH的产率（b），如图所示，请回答问题：

①该反应达到平衡后，为同时提高反应速率和甲醇的生成量，以下措施一定可行的是（选填编号）。

A．改用高效催化剂

B．升高温度

C．缩小容器体积

D．分离出甲醇

E．增加CO2的浓度

②据图可知当温度高于260℃后，CO的浓度随着温度的升高而（填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”），其原因是。

9．（10分）甲醇合成反应为：

CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）

（1）合成甲醇的反应过程中物质能量变化如图所示。

写出合成甲醇的热化学方程式。

（2）实验室在lL密闭容器中进行模拟合成实验。

将1molCO和2molH2通入容器中，分别恒温在300℃和500℃反应，每隔一定时间测得容器中甲醇的浓度如下：

（表中数据单位：

mol•L—l）

温度＼时间

10min

20min

30min

40min

50min

60min

300℃

0.40

0.60

0.75

0.84

0.90

0.90

500℃

0.60

0.75

0.78

0.80

0.80

0.80

①300℃时反应开始10分钟内，H2的平均反应速率为；

②500℃时平衡常数K的数值为；

③300℃时，将容器的容积压缩到原来的1/2，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是（选填编号）。

a.c（H2）减小b.正反应速率加快，逆反应速率减慢c.CH3OH的物质的量增加d.重新平衡时

减小

（3）下图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。

工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同。

①甲中负极的电极反应式为；

②乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为；

③反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要mL5.0mol•L—lNaOH溶液。

10．（14分）燃煤和汽车尾气是造成空气污染产生雾霾的原因之一。

消除汽车尾气是减少城市空气污染的热点研究课题。

（1）已知：

①N2（g）＋O2（g）＝2NO（g）△H＝＋180.5kJ·mol－1

②CO（g）＋1/2O2（g）＝CO2（g）△H＝－283kJ·mol－1

则汽车尾气中NO和CO在催化转化器中相互反应成无污染的气体的热化学方程式是_______________。

（2）在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示。

已知当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。

若催化剂的表面积S1＞S2，在上图中画出c（CO2）在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。

（3）在一定温度下，将2.0molNO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：

①有害气体NO的转化率为__________，0~15minNO的平均速率v（NO）=__________mol/（L·min）。

（保留两位有效数字）

②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件可能是________（选填序号）。

a．缩小容器体积b．增加CO的量

c．降低温度d．扩大容器体积

③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N2各0.4mol，化学平衡将______移动（选填“向左”、“向右”或“不”），移动后在达到平衡时的平衡常数的值是_______（保留两位有效数字）。

（4）汽车尾气中的SO2和过氧化氢可设计成酸性原电池，请写出它的正极反应的方程式__________。

参考答案

1．

（1）减小（1分）不变（1分）HNO2+ClO2-=NO2-+HClO（2分）

（2）NH2OH+H2O

NH3OH++OH-（2分）

（3）2NO2-+2CH3COOH==NO2↑+NO↑+2CH3COO-+H2O（2分）

（4）①作还原剂（1分）②0.05mol（2分）（5）5×10－6（2分）

（6）1.7g（2分）

【解析】

试题分析：

（1）HNO2

H++NO2-在溶液中存在电离平衡，将0.1mol/L的亚硝酸稀释100倍，电离平衡正向移动，使c（H+）增大，而加水稀释使溶液中c（H+）减小，由于平衡移动的趋势是微弱的，稀释作用大于平衡移动的影响，所以c（H+）将减小；酸的电离平衡常数越大，酸的酸性就越强。

根据复分解反应的规律：

强酸+弱酸盐——弱酸+强酸盐。

由于酸性HNO2>HClO，所以HNO2、HClO、NaNO2、NaClO四种物质之间发生的复分解反应的离子方程式是HNO2+ClO2-=NO2-+HClO；

（2）羟胺（NH2OH）可看成是氨分子内的l个氢原子被羟基取代的产物，常用作还原剂，其水溶液显弱碱性。

已知NH2OH在水溶液中呈弱碱性的原理与NH3在水溶液中相似，则用电离方程式表示其原因是NH2OH+H2O

NH3OH++OH-；（3）亚酸钠遇到白醋会产生一种红棕色刺激性气味气体NO2和无色刺激性气味气体，根据氧化还原反应的规律，可知该气体是NO，反应的离子方程式为2NO2-+2CH3COOH==NO2↑+NO↑+2CH3COO-+H2O；（4）①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，根据产生的物质及元素的化合价的变化可知其中SiO2的作用是用于造渣（CaSiO3），焦炭的作用是作还原剂。

②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/LCuSO4溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1molCuSO4在反应中得到1mol的电子，而1mol的白磷在反应中会失去4×5mol=20mol的电子，所以1molCuSO4的所能氧化的白磷的物质的量为1mol÷20=0.05mol；（5）由于Ksp[Ca3（PO4）2]=2×10－29，所以若处理后的废水中c（PO43－）＝4×10－7mol·L－1，则溶液中c3（Ca2+）＝2×10－29÷（4×10－7）2=1/8×10－15，所以c（Ca2+）＝1/2×10－5=5×10－6mol/L。

（6）在闭合回路中电子转移的物质的量相等。

根据方程式2NaCl＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2NaOH.可知：

n（e-）=n（NaOH）=0.3mol/L×0.5L=0.15mol，该燃料电池的工作效率为50%，则在燃料电池中转移电子的物质的量是0.30mol，每1mol的NH3反应转移电子3mol，所以消耗氨气的物质的量是0.10mol，其质量是0.10mol×17g/mol=1.7g。

考点：

考查电离平衡常数的应用、复分解反应、氧化还原反应方程式的书写、电化学反应的应用的知识。

2．Ⅰ282.5Ⅱ

（1）1

（2）0.1、c

Ⅲ

（1）负、CO–2e-+O2-=CO2

（2）O2+4e-=2O2-

【解析】

试题分析：

Ⅰ.24gC为2mol，根据方程式得知，碳在不足量的O2中燃烧时，生成等物质的量的CO和CO2气体时经过计算，△H=-503.51kJ/mol，24gC完全燃烧放出热量为786KJ，故损失热量为285.5KJ；

Ⅱ.

（1）CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）

初始状态2mol3mol00当CO的转化率达60%时,反应掉CO1.2mol,

平衡时0.8mol1.8mol1.2mol1.2mol剩余0.8mol

容器体积为10L，K=

=1；

（2）CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g），

初始状态2200

平衡时2-x2-xxx

CO和H2O都改为投入2mol，即设平衡时H2的物质的量为Xmol

K=

=1X=1，容器的体积为10L，故H2的浓度为0.1mol/L，判断是否达到平衡状态，由于本反应前后气体体积不变，故根据质量守恒定律，反应前后质量不变，且物质的量也不变，故气体的平均摩尔质量也不变，气体密度不受影响，故B、D错误。

反应物和生成物的浓度之比不变，说明达到平衡状态，故A错误，C正确。

Ⅲ.该电池总反应是CO+O2=CO2，CO做负极，负极失电子：

CO–2e-+O2-=CO2正极O2得电子，电极方程式为：

O2+4e-=2O2-。

考点：

考查化学与能量及化学平衡的相关知识点

3．

（1）CH3OH（l）+3/2O2（g）==CO2（g）+2H2O（l）ΔH=（2Q1＋3Q2＋2Q3）kJ•mol－1；

（2）①6×10－3mol·L－1·min－1；②ac；③25%；

（3）①CH3OH；CH3OH-6e－+8OH－=CO32－+6H2O；②2NaCl+2H2O

2NaOH+Cl2↑+H2↑；③1。

【解析】

试题分析：

（1）CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（l）＋H2O（g）△H＝Q1kJ·mol－1①，CH3OH（l）＋1/2O2（g）

CO2（g）＋2H2（g）△H＝Q2kJ·mol－1②，H2O（g）=H2O（l）△H=Q3kJ·mol－1③，燃烧热：

1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放