化学反应原理.docx

1、化学反应原理28、工业上以乙苯为原料生产苯乙烯的反应如下： Ph-CH2CH3(g) Ph-CH=CH2（g) H某研究小组研究温度等因素对该反应的转化率、选择性(又称反应专一性)和产率的影响，分别作了四组实验，实验结果如下图： (1)对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强PB代替物质的量c(B)也可表示平衡常数，记作KP，则上述反应的平衡常数KP表达式为： 。(2)根据反应和图1，请判断： H O(填“”，下同)， S O；请你选择合适的反应温度 。（3）从压强因素分析，为提高乙苯的转化率，应采用 的生产条件，但是对生产设备的要求大大提高，实际工业生产中常采用通入水蒸气的方法。水蒸气的量对反

2、应的影响结果如图2所示。在做这四组实验时，应该采用的其他实验条件： 。A反应温度相同 B.采用不同的催化剂 C乙苯的流速相同 D压强都控制在常压下 E.反应相同时间时测定实验数据当进料比从7：1增大到20：l时，乙苯的转化率由28下降到14，减少了50，而苯乙烯的选择性由70降到64，仅下降不到10。对反应的选择性而言，温度和压强这两个因素， 对反应的选择性影响更大。(4)下列哪些事实不可以说明该反应已达平衡： 。A.水蒸气的体积分数保持不变B.氢气、苯乙烯的生成速率之比保持不变C.混合气体的密度不再变化 D.反应的选择性保持不变（5）一定温度下，在恒压密闭容器中通入物质的量之比为7:1的水蒸

3、气和乙苯，发生上述反应，在t1时刻达到平衡。保持其他条件不变，此时分离出一定量的水蒸气，在t2时刻重新达到平衡，请在图中画出反应再次达平衡的图。28. (14分)（ I ）在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应：2X(g) + Y(g) 2Z(g) ,已知将2molX和1molY充入该容器中，反应在绝热条件下达到平衡时，Z的物质的量为pmol。回答下列问题：若把2molX和1molY充入该容器时，处于状态I，达到平衡时处于状态II（如图1），则该反应的H 0; 熵变S_ _0 ( 填：“ ，= ”)。该反应在 （填:高温或低温）条件下能自发进行。该反应的v-t图像如图2中左图所示。若其他条件不

4、变，仅在反应前加入合适的催化剂，则其v-t图像如图2中右图所示。以下说法正确的是 a1a2 b1t2 右图中阴影部分面积更大两图中阴影部分面积相等若该反应在容积可变的密闭容器中发生，在温度为T1、T2时，平衡体系中X的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是 。A A、C两点的反应速率：AC B A、C两点的气体密度：AC C B、C两点的气体的平均相对分子质量：BC D 由状态B到状态A，可以用加热的方法 E. A、C两点X的浓度：AC（II）在容积可变的密闭容器中发生反应：mA(g) + nB(g) pC(g) ,在一定温度和不同压强下达到平衡时，分别得到A的物质的量浓度如下表压强

5、p/Pa210551051106c(A)/molL-10.080.200.44当压强从2105 Pa增加到5105 Pa时，平衡 移动（填：向左， 向右 ，不） 维持压强为2105 Pa，当反应达到平衡状态时，体系中共有amol气体，再向体系中加入bmolB,当重新达到平衡时，体系中气体总物质的量是 mol.当压强为1106 Pa时，此反应的平衡常数表达式： 。其他条件相同时，在上述三个压强下分别发生该反应。2105 Pa时，A的转化率随时间变化如下图，请在图中补充画出压强分别为5105 Pa 和1106 Pa时，A的转化率随时间的变化曲线（请在图线上标出压强）。28.（16分） 煤炭燃烧过程

6、中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) H1=218.4kJmol-1(反应) CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s) + 4CO2(g) H2= -175.6kJmol1(反应)请回答下列问题：(1)反应能自发进行的条件是 。(2)对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)

7、，则反应的Kp= (用表达式表示)。(3)假设某温度下，反应的速率(v1)大于反应的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是 。 A B C D(4)通过监测体系中气体浓度的变化判断反应和是否同时发生，理由是 。(5)下图为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有 。A向该反应体系中投入石灰石 B在合适的温度区间内控制较低的反应温度C提高CO的初始体积百分数 D提高反应体系的温度(6)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。己知：CH4(g)2NO2(g)N2(g)CO2(g)2H2O(l

8、) H955 kJmol1CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l) H890.3l kJmol12NO(g)O2(g)2NO2(g) H112.97 kJmol1写出CH4(g)催化还原NO(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式： 。依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 。AC(s)CO2(g)2CO(g) H0 BNaOH(aq)HCl(aq)NaCl(aq)H2O(l) H0C2H2O(l)2H2(g)O2(g) H0 DCH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l) H0若以稀硫酸为电解质溶液，则该原电池的正极反应式为 。2

9、8.（16分） （浙江效实中学2014届高三5月模拟改编）煤的气化和液化利用煤产生的H2 CO和CO2等通过化学合成产生液体燃料或其他液体化工产品的过程。用二氧化碳为原料生产甲醇是工业上更具发展前景的方法。请回答下列问题：（1）已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示：1molCO(g)+1mol H2O(l)1molCO(g)+2mol H2(g)1molCH3OH(l)1molCO2(g)+1mol H2(g)写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式_ _。该反应的S_ _0(填“”或“”或“=”)，在 _ _情况下有利于该反应自发进行。（2）如果上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该

10、反应_ （选填编号）。 A一定向正反应方向移动 B在平衡移动时正反应速率先增大后减小 C一定向逆反应方向移动 D在平衡移动时逆反应速率先减小后增大（3）如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，能说明反应已达到平衡状态的是 _ （选填编号）。 A3v正(H2)=v逆(CO2) BC(H2) = C(CO2)C容器内气体的密度不变 D容器内压强不变（4）若反应的容器容积为2.0L，反应时间4.0 min，容器内气体的密度增大了2.0g/L，在这段时间内CO2的平均反应速率为 。反应在t1时达到平衡，过程中c(CO2)随时间t变化趋势曲线右图所示。保持其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1L，请画出

11、t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(t2达到新的平衡)。28汽车尾气中的NOx是大气污染物之一，科学家们在尝试用更科学的方法将NOx转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。（1）压缩天然气（CNG）汽车的优点之一是利用催化技术能够将NOx转变成无毒的CO2和N2。CH4(g)4NO2(g)4NO(g)CO2(g)2H2O(g)H1CH4(g)4NO(g)2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H2CH4(g) 2NO2(g)N2(g) CO2(g) 2H2O(g)H3 则H1、H2、H3三者关系式为 。（2）在恒压下，将CH4(g)和NO2(g)置于密闭容器中发生化学反应，在不同温度、不同投料

12、比时，NO2的平衡转化率见下表：投料比n(NO2) / n(CH4)400 K500 K600 K160%43%28%245%33%20%写出该反应平衡常数的表达式K= 。若温度不变，提高n(NO2) / n(CH4)投料比，则K将 。（填“增大”、“减小”或“不变”。）400 K时，将投料比为1的NO2和CH4的混合气体共0.04 mol，充入一装有催化剂的5L容器中，10分钟达到平衡，则NO2的化学反应速率为 。（3）连续自动监测氮氧化物（NOx）的仪器动态库仑仪的工作原理示意图如图1 图1 图2NiO电极上NO发生的电极反应式： 。收集某汽车尾气经测量NOx的含量为1.12%（体积分数）

13、，若用甲烷将其完全转化为无害气体，处理1104L（标准状况下）该尾气需要甲烷30g，则尾气中n(NO)n(NO2)= 。（4）在容积相同的两个密闭容器内 (装有等量的某种催化剂) 先各通入等量的CH4，然后再分别充入等量的NO和NO2。在不同温度下，同时分别发生两个反应：并在t秒时测定其中NOx转化率，绘得图象如图2所示：从图中可以得出的结论是结论一：相同温度下NO转化效率比NO2的低结论二：在250-450时，NOx转化率随温度升高而增大，450-600时NOx转化率随温度升高而减小结论二的原因是在上述NO2和CH4反应中，提高NO2转化率的措施有_。(填编号)A改用高效催化剂 B降低温度

14、C.分离出H2O(g) D增大压强E增加原催化剂的表面积 F减小投料比n(NO2) / n(CH4)28 CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛。已知（i）CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) H1 = -90.1kJmol-1（ii）CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g) H2 = -49.0kJmol-1（iii）CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2 (g) H3 = -41.1kJmol-1（iV）2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g) + H2O(g) H4 = -24.5kJmol-1回答下列问题：(1)

15、写出由H2和CO直接制备二甲醚的热化学方程式为 。根据化学反应原理，分析升高温度对直接制备二甲醚反应的影响 。(2)有研究者在催化剂（含CuZnAlO和Al2O3）、压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是 。（3）由CO和H2在催化剂作用下，也可以合成甲醇。反应原理为：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)。对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数（记作KP），则以上反应KP ；在容积均为1L的密闭容器（a、b、c、d、e）中，分别充入1molCO和2molH2等量混合气体，在

16、不同的温度下（温度分别为T1、T2、T3、T4、T5），经相同的时间，在t时刻，测得容器甲醇的体积分数（如图所示）。解析在T1T2及T4T5二个温度区间，容器内甲醇的体积分数如图所示的变化趋势，其原因是 。在不改变反应物用量情况下，将容器c中的平衡状态转变到容器d中的平衡状态，可采取的措施有（写出2点） 、 。28、（改编）（15 分）在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应：2X(g)+Y(g) 2Z(g)，已知将2molX 和1molY充入该容器中，反应在绝热条件下达到平衡时，Z 的物质的量为pmol。回答下列问题：（1）若把2molX 和1molY 充入该容器时，处于状态I，达到平衡时处于

17、状态II（如图1），则该反应的熵变S 0（填：“ ，= ”）。该反应在 （填：高温或低温）条件下能自发进行。（2）该反应的v-t 图像如图2 中左图所示。若其他条件不变，仅在反应前加入合适的催化剂，则其v-t 图像如图2 中右图所示。以下说法正确的是 。 a1a2 b1t2 右图中阴影部分面积更大 两图中阴影部分面积相等（3）若该反应在容积可变的密闭容器中发生，在温度为T1、T2 时，平衡体系中X 的体积分数随压强变化曲线如右上图所示。下列说法正确的是 。AA、C 两点的反应速率：ACBA、C 两点的气体密度：ACCB、C 两点的气体的平均相对分子质量：BCD由状态B 到状态A，可以用加热的方

18、法（4）工业制取水煤气的过程中会伴随：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g) H0的副反应，在500，以下表的物质的量（按照CO、H2O、H2、CO2的顺序）投入恒容密闭容器中进行上述反应，达到平衡后下列关系正确的是 。实验编号反应物投入量平衡时H2浓度吸收或放出的热量反应物转化率A1、1、0、0c1Q11B0、0、2、2c2Q22C2、2、0、0c3Q33A2c1= c2 =c3 B2Q1=Q2=Q3 C1 =2 =3 D1 +2 =1 （5）下图表示上述反应，在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况：图中t2时刻发生改变的条件是 （写出一种）。若t4时刻通过改

19、变容积的方法将压强增大为原先的两倍，在图中t4和t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线，并标明物质（假设各物质状态均保持不变）。28.为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量。有效控制空气中氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物显得尤为重要。（1）在汽车排气管内安装催化转化器，可将汽车尾气中主要污染物转化为无毒的大气循环物质。已知： N2(g)O2(g)2NO(g)H180.5kJmol1C和CO的燃烧热（H）分别为393.5kJmol1和283kJmol1则2NO(g2CO(g)N2(g)2CO2(g)HkJmol1（2）将0.20 mol NO和0.10 mol CO充入一个容积为1L的密闭容器

20、中，反应过程中物质浓度变化如图所示。CO在0-9min内的平均反应速率v(CO)=_mol(保留两位有效数字）；第12 min时改变的反应条件可能为_。A升高温度 B加入NO C加催化剂 D降低温度该反应在第24 min时达到平衡状态，CO2的体积分数为_（保留三位有效数字），化学平衡常数K=_（保留两位有效数字）。(3)一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下，将a mol/L的醋酸与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba2)c(CH3COO)，则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka_(用含a和b的代数式表示)。(4)在T温度下，向2L密闭容器

21、中充入10molN2与5mo1O2，50秒后达到平衡，测得NO的物质的量为2mol，该温度下，若开始时向上述容器中充入N2与O2均为1 mol，则达到平衡后N2的转化率为_。28. （）CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛。制取CO和H2的有关化学反应的能量变化如下图所示。（1）写出CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式 。（2） CO和H2可以合成二甲醚，化学方程式为3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) H0。 如果上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该反应_ （选填编号）。A一定向正反应方向移动 B在平衡移动时正反应速率先增大

22、后减小C一定向逆反应方向移动 D在平衡移动时逆反应速率先减小后增大（3）一定条件下，可以由CO2(g)和H2(g)合成CH4(g)，同时还生成H2O(g)。 向一容积为2L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2，在300时发生上述反应，10min达到平衡时部分物质的浓度如下图1所示：图1 图2 用CH4表示达到平衡时的正反应速率 ，起始充H2的物质的量为 ，该温度下的的平衡常数等于 。 图2表示H2在建立平衡过程中的速率时间图，若现在20min时扩大容器体积，并在30min时又达到状态，请在图2中画出H2的逆反应方向速率时间图像。（）pKa表示的是弱电解质电离平衡常数的负对数，即pKa=lg

23、 Ka，有关数据如下： Na2SO3溶液中通入过量的CO2，反应的离子方程式为 。 根据题中给定的数据，计算25时0.1 molL1的Na2SO3溶液的pH （忽略Na2SO3的二级水解）28在一个体积为2L的真空密闭容器中加入0.5molCaCO3,发生反应CaCO3(s) CaO (s)CO2(g),测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如下图1表示，图1中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线，B表示不同温度下反应经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列问题： 图1 图2（1）该反应正反应为 热反应（填“吸”或“放”），温度为T5时，该反应耗时40s达到平衡，则

24、T5时，该反应的反应速率为 。（2）请在图2中画出平衡常数K随温度的变化曲线（图2中已有虚线为图1中的A曲线）。如果该反应的平衡常数K值变大，该反应 (选填编号)。 a一定向逆反应方向移动 b在平衡移动时正反应速率先增大后减小 c一定向正反应方向移动 d在平衡移动时逆反应速率先减小后增大（3）请说明随温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因： 。（4）在T5下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入0.5molN2，则最后平衡时容器中的CaCO3的质量为 g.27、(14分) CO的应用和治理问题属于当今社会的热点问题。（1）氢氰酸HCN的酸性弱于醋酸，是有机化学中常用试剂，在0.1mol

25、/L HCN溶液中，溶质分子和各种离子浓度由大到小的顺序为 。（2）工业上为防止镍系催化剂中毒，工业上常用SO2除去原料气中少量CO，生成物为固体淡黄色固体和CO2。该反应的热化学方程式为 。（已知：硫的燃烧热为296 kJmol-1；一氧化碳燃烧热为283 kJmol-1）（3）光气 (COCl2)是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl2(g)CO(g) COCl2(g)制备。左图为此反应的反应速率随温度变化的曲线，右图为某次模拟实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题： 1 010 min内，反应的平均速率v(COCl2)= ；2 若保

26、持温度不变，在第10 min 加入体系中的三种物质各2 mol，则平衡 移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）；3 若将初始投料浓度变为c(Cl2)0.6 mol/L、c(CO)0.4 mol/L、c(COCl2) mol/L，保持反应温度不变，则最终达到化学平衡时，Cl2的体积分数与上述第8 min时Cl2的体积分数相同；4 随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是 ；（填“增大”、“减小”或“不变”）,还可以通过 的方法达到升高温度一样的移动效果。28.氨可用于制取氨水、液氮、氮肥（尿素、碳铵等）、硝酸、铵盐、纯碱等，因此被广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料等行业

27、中，最重要的化工产品之一。（1）以甲烷为原料可制得合成氨气用的氢气。图1是一定温度、压强下，CH4（g）与H2O（g）反应生成CO（g）和1 mol H2（g）的能量变化示意图，写出该反应的热化学方程式 ；（H用E1、E2、E3表示）。（2）CO可使合成氨的催化剂中毒而失去活性，因此工业上常用乙酸二氨合铜（I）溶液来吸收原料气体中的CO，反应原理：Cu(NH3)2CH3COO（l）+ CO（g）+NH3(g) Cu(NH3)3 CH3COOCO(l) H0,吸收后的乙酸铜氨溶液经过适当处理后可再生而恢复其吸收CO的能力，则再生的适宜条件是 （填字母序号）。A.高温、高压 B.高温、低压 C.低

28、温、低压 D.低温、高压（3）已知N2（g）+ 3H2 2NH3（g）H=-94.4kJmol-1,。恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图2所示。在2L容器中发生反应，前20min内，(NH3)= ，放出的热量为 。25 min时采取的措施是 。时段III条件下反应的平衡常数为 。(保留3位有数字)（4）用氨气制取尿素CO(NH2)的反应为2NH3（g）+CO(g) CO(NH2)2(l)+H2O(g) H0。某温度下，向容器为100L的密闭容器中通入4 mol NH3和2molCO，该反应进行到40s时，达到平衡，此时CO2的转化率为50%。图3中的曲线表示在前25s内NH3的浓度随

29、时间的变化而变化。若反应延续至70s，保持其他条件不变的情况下，请在图3中用实线画出使用催化剂后c(NH3)随时间的变化曲线。27(15分)发展储氢技术是氢氧燃料电池推广应用的关键。研究表明液氨是一种良好的储氢物质，其储氢容量可达17.6%(质量分数)。液氨气化后分解产生的氢气可作为燃料供给氢氧燃料电池。氨气分解反应的热化学方程式如下：2NH3(g) N2 (g) + 3H2(g) H = 92.4 kJmol1请回答下列问题：（1）氨气自发分解的反应条件是 。（2）已知：2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(g) H = 483.6 kJmol1NH3(l) NH3 (g) H = 23.4 k