化学反应原理题精题例析.docx

1、化学反应原理题精题例析化学反应原理题精题例析1氨可用于制取氨水、液氮、氮肥、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、塑料等行业中，是最重要的化工 产品之一。(1) 工业上以氨气为原料制备硝酸的第一步的化学方程式_。(2) 以甲烷为原料可制得氢气。图1是一定条件下CH4(g)与H2O(g) 反应生成CO(g) 和2molH2(g)的能量变化示意图，写出其热化学方程式_(H用E1、E2、E3表示)。(3) 已知N2(g)+3H2 (g)2NH3(g) H =-94.4kJ/mol，在2L恒容密闭容器中，各物质浓度随时间变化的曲线如图2所示，各时间段最终均达平衡状态。

2、时段I 放出的热量为_。25min时采取的某种措施是_。时段条件下反应达平衡时平衡常数K数值为_ (分数形式表示)。在该条件下，某时刻测得容器内有0.5molN2、1.5molH2、1.0mol NH3,此时v正(H2) _V逆(H2) (填“”或“=”)。【答案】(1)4NH3+5O24NO+6H2O (2)CH4(g)+H2O(g)= CO(g)+3H2(g) H=+1.5(E2-E1)kJ/mo1 (3)94.4kJ 分离出产生的氨气 =【解析】(1)第一步反应为NH3的催化氧化，化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O，然后NO与O2反应生成NO2：2NO+O2=2NO2，最后制取

3、硝酸：3NO2+H2O=2HNO3+NO。(2)生成物的总能量大于反应物的总能量，该反应为吸热反应，生成2molH2(g)时吸收的能量为(E2-E1)kJ，则生成3 molH2(g)吸收的能量为1.5(E2-E1)kJ，故热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H=+1.5(E2-E1)kJ/mo1。(3) 时段I氮气的浓度减少了0.5mol/L，所以反应的N2的物质的量为2L0.5mol/L=1mol，根据N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H =-94.4kJ/mol可计算出放出的热量为194.4kJ= 94.4kJ。25min时，N2、H2的浓度保持不变，

4、而NH3的浓度降为0，所以采取的措施是分离出产生的氨气，使平衡正向移动，故答案为：分离出产生的氨气。时段条件下反应达平衡时平衡常数K=；某时刻测得容器内有0.5molN2、1.5molH2、1.0molNH3，其对应的浓度分别为：0.25mol/L、0.75mol/L、0.5mol/L，浓度商Qc=K ，所以反应已达平衡，故v正(H2)=V逆(H2)。2氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，其开发利用是科学家们研究的重要课题。试回答下列问题：(1)与化石燃料相比，氢气作为燃料的优点是_(答出两点)。(2)与氢气直接燃烧相比较，设计成镍氢电池可以大大提高能量的转换率，在镍氢电池充电过程中储氢

5、合金(M)吸氢转化为MH2，总反应为：xNi(OH)2MxNiOOHMH2，试写出放电过程中负极反应式_。(3)施莱辛(Sehlesinger)等人提出可用NaBH4与水反应制氢气：BH42H2O = BO24H2，已知NaBH4与水反应后所得溶液显碱性，溶液中各离子浓度大小关系为_，用离子方程式表示溶液显碱性的原因_。(4)在容积均为V L的、三个相同密闭容器中，分别放入a g的储氢合金(M)和b mol H2发生如下反应：2M(s)xH2(g)2MHx(s) H0。三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到1min时M的质量如下图所示，

6、此时、三个容器中一定达到化学平衡状态的是_。当三个容器反应都达到化学平衡时，H2转化率最大的反应温度是_。(5)储氢还可以借助有机物，如利用乙苯与苯乙烯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：。维持体系总压恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢。已知乙苯的平衡转化率为，则在该温度下反应的平衡常数K_(用等符号表示)。【答案】 (1)原料来源广、燃烧热值高、污染小、可再生等(或其他合理答案给分) (2) MHx xOHxe= MxH2O (3)c(Na)c(BO2)c(OH)c(H) BO22H2 OH3BO3OH (4) T1 (5)n2/ (12)V 【解析】(1)氢气作为燃

7、料的优点是原料来源广、燃烧热值高、污染小；(2)放电时负极失电子发生氧化反应，负极反应式是MHx xOHxe= MxH2O； NaBH4与水反应后所得溶液是NaBO2，溶液显碱性说明NaBO2是强碱弱酸盐， BO2水解，所以离子浓度大小关系是c(Na)c(BO2)c(OH)c(H)，BO2水解的离子方程式是BO22H2 OH3BO3OH；(4)温度越高反应速率越快， T3时M的物质的量大于T2，所以容器一定达到平衡状态；H0升高温度平衡逆向移动，都达到化学平衡时，H2转化率最大的反应温度是T1；(5)平衡时，乙苯的物质的量浓度是、苯乙烯的物质的量浓度是、氢气的浓度是，平衡常数K= = n2/

8、(12)V ；3SO2和CO均为燃煤烟气中的主要污染物，对二者的治理备受瞩目。请回答下列问题：(1)下列事实中，不能用于比较硫元素和碳元素非金属性强弱的是_(填选项字母)。ASO2能使酸性KMnO4溶液褪色而CO2不能B相同条件下，硫酸的酸性强于碳酸CCS2中硫元素显-2价D相同条件下，SO3的沸点高于CO2(2)有人设计通过硫循环完成二者的综合处理，原理为i2CO(g) +SO2 (g)S(l)+2CO2(g) H1=-37.0 kJmol-1iiS(l) + 2H2O(g)2H2(g) + SO2(g) H2 =-45.4 kJmol-11 mol CO和水蒸气完全反应生成H2和CO2的热

9、化学方程式为_。(3)T，向5L恒容密闭容器中充入2 mol CO和1 mol SO2，发生反应i。10min达到平衡时，测得S(l)的物质的量为0.8mol。010 min内，用CO表示该反应速率v(CO)=_。反应的平衡常数为_。(4)起始向密闭容器中充入一定量的S(1)和H2O(g)，发生反应ii。H2O(g)的平衡转化率与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。M、P两点的平衡转化率：a(M)_a(P)(填“”“”或“=”)，理由为_。N、P两点的平衡常数：K(N)_K(P)(填“”“”或“=”)。【答案】(1)A D (2)CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) H=

10、-41.2 kJmol-1 (3)0.032 molL-1min-1 400 (4) P点的温度和压强均高于M点，该反应为气体分子总数增大的放热反应，升高温度和增大压强均使平衡逆向移动，H2O(g)的平衡转化率减小 a(P)；反应放热，温度升高，平衡逆向移动，K减小，K(N)K(P)。4漂白粉来源广泛、价格低康用其脱除烟气中SO2和NOx是目前研究的热点之一:(1)脱除姻气中的SO2和NOx实验示意装置如图所示:图中N2和O2的作用_；装置A的作用是_。(2)工业上用氯气与熟石灰制取漂白粉的化学方程式为_。(3)用漂白粉溶液同时脱硫脱硝时，测得相同条件下SO2和NO的脱除率随时间变化如图所示:

11、SO2的脱除率总是比NO的大，除因为脱除NO的活化能较高外，另一原因是_。漂白粉溶液与过量SO2反应(同时有沉淀生成)的离子方程式为_。(4)脱硝过程中包含一系列反应:2NO+O2=2NO2，2NO2+H2OHNO2+HNO3，NO+HClONO2+HCl等。实验测得吸收液初始pH与NO脱除率的关系如图所示:i)在4pHH2O2NaClO2，相应的NO 脱除率也大【解析】(1)脱除姻气中的SO2和NOx实验示意装置如图所示:图中N2和O2的作用 配制不同体积分数的模拟烟气；装置A的作用是将气体混合。(2)工业上用氯气与熟石灰制取漂白粉的化学方程式为2Cl2 +2Ca(OH)2= CaCl2+C

12、a(ClO)2+2H2O；(3)SO2的脱除率总是比NO的大，除因为脱除NO的活化能较高外，SO2在溶液中易溶，另一原因是NO的溶解度较低；漂白粉溶液有强氧化性，与过量SO2反应，有CaSO4沉淀生成，离子方程式为Ca2+ClO-+SO2+H2O =CaSO4+2H+Cl- 。(4)i)在4pHH2O2NaClO2，相应的NO 脱除率也大。5氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的重要原因。回答下列问题：(1)光化学烟雾的产生机理(R为烃基)及烟雾箱(添加有NO和丙烯的空气，并用紫外光照射)中部分物质的浓度随照射时间的变化如图所示。80min后NO2浓度减小，是由于发生了反应_(填“I”“”“”或“”

13、，下同)，O3开始产生并明显增多，是由于发生了反应_。050 min内，v(NO)=_mLm-3min-l。烟雾箱中丙烯与O2、NO反应会生成甲醛、乙醛及NO2，总反应的化学方程式为_。(2)处理含氮氧化物(NO和NO2)烟气的常用方法是碱液吸收法，用质量分数为2%的NaOH溶液吸收不同氧化度氧化度,NO氧化度可看作0，NO2氧化度可看作100%的氮氧化物，其吸收率随时间的变化如图所示。从反应速率与吸收率得出的结论是_。a=50%时，碱液吸收的离子方程式为_。a=70%时，吸收得到的盐是_(填化学式)。【答案】(1) I 0. 004 CH3CH =CH2 +2O2+2NOCH3CHO+HCH

14、O+2NO2 (2)随着增大，反应速率及吸收率减小，当=50%时，吸收速率最快，吸收率最大 NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O NaNO3和NaNO2【解析】(1)由图示可知，80min后NO2浓度减小，同时O3的含量逐渐增多，说明NO2在光照条件下转化为NO，即发生了反应I，同时释放的O原子与O2结合为O3，即发生了反应；050 min内，v(NO)=0. 004mLm-3min-l；烟雾箱中丙烯与O2、NO反应会生成甲醛、乙醛及NO2，结合电子守恒和原子守恒，发生总反应的化学方程式为CH3CH =CH2 +2O2+2NOCH3CHO+HCHO+2NO2；(2)由图示可知，随着增大，

15、反应速率及吸收率减小，当=50%时，吸收速率最快，吸收率最大；当a=50%时，混合气体中NO和NO2等物质的量，用NaOH吸收时恰好生成NaNO2，发生反应的离子方程式为NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O；当a=70%时，混合气体中NO2的含量明显大于NO的量，用NaOH溶液吸收时，可看成是NO和NO2在1:1被NaOH吸收的基础上，多余的NO2继续被NaOH吸收，则前者生成的盐为NaNO2，发生的反应为2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O，后者生成的盐为NaNO2和NaNO3，则碱吸收得到的盐是 NaNO3和NaNO2。6H2S 在金属离子的鉴定分析、煤化工等领域都有

16、重要应用，也是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体。反应原理为COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) H=+7kJ/mol CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=-42kJ/mol已知断裂 1mol 气态分子中的化学键所需能量如下表所示。 分子COS(g)H2(g)CO(g)H2S(g)H2O(g)CO2(g)能量/kJ/mol1310442x6789301606(1)计算表中 x=_。 (2)向VL容积不变的密闭容器中充入1molCOS(g)、amolH2(g)和1molH2O(g)，发生上述两个反应，其他条件不变时，容器内CO的平衡体积分数与温度(T)的关系如下图所示

17、。已知：TIK时测得平衡体系中COS为0.80mol，H2为0.85mol。 随着温度的升高，CO的平衡体积分数增大，理由是_。 a=_。T1K时CO的平衡转化率为_ T1K 时容器内总压强为pMPa，用气体分压代替气体浓度计算反应l 压强平衡常数Kp_气体组分的分压=总压强(气体组分的物质的量/气体总物质的量)(结果保留2位小数)。(3)少量的羰基硫(COS)用氢氧化钠溶液处理的过程如下(部分产物已略去): 下图是反应中，在不同温度下，反应时间与H2产量的关系图(Na2S的初始含量为3mol), Na2S溶液显_(“酸性”或“碱性”)。 判断Tl、T2、T3的大小：_。【答案】(1)1076

18、 反应i为吸热反应，身高温度，平衡正向移动，CO的平衡体积分数增大(2)反应ii为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡体积分数也增大 1 20% 0.044 (3)碱性 T3T2T1 【解析】(1)根据反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=-42kJ/mol =反应为的键能之和-生成物的键能之和=(x+930)-(1606+442)，解得x=1076；(2)、 COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) H=+7kJ/mol ，反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO的平衡体积分数增大，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=-42kJ/mo

19、l，反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡体积分数也增大，故答案为：反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO的平衡体积分数增大。反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡体积分数也增大； COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) 起始(mol)1 a 0 0反应 0.2 0.2 0.2 0.2平衡 0.8 a-0.2 0.2 0.2CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 起始(mol)0.2 1 0 a-0.2反应 x x x x平衡 0.2-x 1-x x a-0.2+x则a-0.2+x=0.85，根据图像，平衡时CO的平衡体积分数为5%，因此5%=

20、100%，解得a=1，x=0.05，COS的平衡转化率100%=20%；根据上述计算可知COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) 平衡时的物质的量分别为COS0.8mol，H20.85mol，H2S 0.2mol，CO0.15mol，气体的总物质的量为3mol，Kp=0.044；(3) Na2S属于强碱弱酸盐，水解溶液显碱性；由图可知，温度高的反应速率大，则反应的时间短，则T3T2T1。7(1)一定条件下，平衡常数如下：2NO2N2O4 K1 NO21/2N2O4 K2 N2O42NO2 K3推导K1与K2、K1与K3的关系分别为:_。(2)衡量催化剂的性能指标有:活性、选择性、稳定性

21、、价格等。对于给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况,理想的催化剂可以大幅度提高目标产物在最终产物中的_(填“产率”、“比率”、转化率)，催化剂的这种特性，称作它的_性。(3)溶液的pH对Cr2O72-降解率的影响如下图所示。已知:Cu2OCu+CuSO4；酸性越大，Cr2O72-被还原率越大。由上右图可知，pH分别为2、3、4 时，Cr2O72-的降解率最好的是_，其原因是_。按右图加入10滴浓硫酸，溶液由橙黄色变为橙色，请结合化学用语用平衡移动原理解释其原因_。(4)一定条件下焦炭可以还原NO2,反应为:2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g)。在恒温的密闭容器下，6

22、molNO2和足量C 发生该反应，测得平衡时NO2的物质的量与平衡总压的关系如图所示:则C点NO2的转化率和C点时该反应的压强平衡常数Kp=(K,是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的量分数)分别为_、_。(5)已知由CO生成CO2的化学方程式为CO+O2CO2+O。其正反应速率为v正=K正c(CO)c(O2),逆反应速率为v逆=K逆c(CO2)c(O),K正、K逆为速率常数。在2500K下，K正=1.21105 Ls-1mol-1,K逆=3.02105Ls-1mol-1。则该温度下上述反应的平衡常数K值为_(保留小数点后一位小数)。【答案】(1)K1=K22：K1=1/K3 (2)比

23、率 选择性 (3)3 pH2.5时Cu2O会歧化(转化)为Cu和Cu2+,所以不选pH=2；酸性越大，Cr2O72-被还原率越大，pH=3酸性强于pH=4的溶液，所以选择pH=3 溶液中存在，加入硫酸，c(H+)增大，平衡向逆反应方向移动c(Cr2O72-)增大 66.7% 5Mpa (5)0.4【解析】(1)一定条件下，平衡常数如下：2NO2N2O4 K1 NO21/2N2O4K2 N2O42NO2 K3，K1=c(N2O4 )/c2(NO2)=c0.5(N2O4 )/c(NO2)2=K22；K1=c(N2O4 )/c2(NO2)=c2(NO2)/c(N2O4 )-1=1/K3，故K1与K2

24、,K1与K3的关系分别为: K1=K22：K1=1/K3 ；(2)衡量催化剂的性能指标有:活性、选择性、稳定性、价格等。对于给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况,理想的催化剂可以大幅度提高目标产物在最终产物中的比率(填“产率”、“比率”、转化率)，催化剂的这种特性，称作它的选择性。(3)由图可知，pH分别为2、3、4 时，Cr2O72-的降解率最好的是3，其原因是由图可知：pH2.5时Cu2O会歧化(转化)为Cu 和Cu2，故答案为：pH=3；pH2.5时Cu2O会歧化(转化)为Cu 和Cu2，所以不选pH=2；酸性越大，Cr2O72被还原率越大，pH=3酸性强于pH=4的溶液，所以

25、选择pH=3。按右图加入10滴浓硫酸，溶液由橙黄色变为橙色，请结合化学用语用平衡移动原理解释其原因溶液中存在Cr2O72H2O2CrO422H，加入硫酸，c(H+)增大，平衡向逆反应方向移动c(Cr2O72-)增大。(4)6mol NO2和足量C发生该反应，设反应二氧化氮x，列三段式：2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g)n始：6 0 0n转：x 0.5x xn平：6-x 0.5x x 即： 2 2 4从图知C点时NO2的物质的量为2，则6-x=2，解得x=4，则C点NO2的转化率100%= 66.7%；则平衡时总的物质的量为8mol，C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=5M

26、Pa；(5)平衡常数K=0.40；8工业上利用CO2和H2催化氢化可以制取甲烷。(1)已知 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H= -890 kJmol-1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H= -572 kJmol-1 H2O(l)=H2O(g) H= +44 kJmol-1 CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) H=a kJmol-1据此，a=_；升高温度，该反应的v(逆)_(填“增大”或“减小”)。(2)在一定压强、不同温度下，两种催化剂分别催化CO2加氢甲烷化反应2h的结果如图1所示(一定温度下仅改变催化剂，其他条件不变)：a、b-催化剂I； c、d-催化剂II。甲烷化选择性：指含碳产物中甲烷的物质的量分数。请据图1分析：催化剂I实验，400 450时CO2转化率下降的原因可能为_(写1条)。催化剂II实验，检测密闭容器中产物发现，温度升高甲烷的选择性下降是发生了：CO2(g)+ H2(g)CO(g)+H2O(g) H0。若保持温度不变，提高甲烷化选择性可以采取的措施：_(写2条)。(3)下列与甲烷化反应有关的描述中，正确的是_：A.单位时间