《2019年高考化學 專題2.2 化學反應原理的綜合應用題型搶分卷.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019年高考化學 專題2.2 化學反應原理的綜合應用題型搶分卷.doc（45頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

題型02 化學反應原理的綜合應用 一、【命題分析】 1．試題一般以新信息為載體，圍繞某種元素的化合物展開，結合圖形、圖表信息，綜合考查 化學原理的知識，涉及化學反應中的能量變化、化學反應速率和平衡、溶液中的離子平衡、電化學、化學計算等。 2． 試題篇幅較長，文字較多，題干特征是圖像和表格交替出現(xiàn)，以圖像為主；題給信息一般 是較新穎的工業(yè)合成，信息量大，難度大；充分考查學生的接受信息能力、知識遷移運用能力、解決實際問題的能力及計算能力。 3．題目設問一般為4～5個小題，7～9個填空，出題風格相對穩(wěn)定。 二、【熱點透視】 （一）解題技法 1．審題“三讀” （1）泛讀：明確有幾個條件及求解的問題 （2）細讀：把握關鍵字、詞和數(shù)量關系等 （3）精讀要深入思考，挖掘隱含信息等 注意：“向細心要分、向整潔規(guī)范要分”。 2．審題要點 (1)準確分析題給信息，抓取有效信息。雖然題目在背景材料上呈現(xiàn)新(或陌生)內(nèi)容，但對內(nèi)在的要求或核心知識的考查不變，注意聯(lián)系生產(chǎn)實際中的各類反應原理，融會貫通，就能解決所有問題。 (2)熟練掌握相關的思想、知識細節(jié)、生產(chǎn)原理、工藝設計原理，還有新時期對化學工業(yè)原理的新要求(如循環(huán)經(jīng)濟、原子經(jīng)濟、節(jié)能環(huán)保等方面的要求)，在工業(yè)中的運用。 (3)總結思維的技巧和方法，答題時注意規(guī)范細致。該類題的問題設計一般沒有遞進性，故答題時可跳躍式解答，千萬不能放棄。 （二）真題再現(xiàn) 【考例1】（2018新課標Ⅰ卷，T28）采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}： （1）1840年 Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀，得到N2O5，該反應的氧化產(chǎn)物是一種氣 體，其分子式為___________。 （2）F. Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25℃時N2O5（g）分解反應： 其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示（t=∞時，N2O5（g）完全分解）： t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞ p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 ①已知：2N2O5（g）===2N2O4（g）+O2（g） ΔH1=?4.4 kJmol?1 2NO2（g）N2O4（g） ΔH 2=?55.3 kJmol?1 則反應N2O5（g）===2NO2（g）+O2（g）的ΔH =_______ kJmol?1。 ②研究表明，N2O5（g）分解的反應速率v=210?3（kPamin?1）。t=62 min時，測得 體系中 =2.9 kPa，則此時的=________ kPa，v=_______ kPamin?1。 ③若提高反應溫度至35℃，則N2O5（g）完全分解后體系壓強p∞（35℃）____63.1 kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是________。 ④25℃時N2O4（g）2NO2（g）反應的平衡常數(shù)Kp=_______kPa（Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結果保留1位小數(shù)）。 （3）對于反應2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反應歷程： 第一步 N2O5NO3+NO2 快速平衡 第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反應 第三步 NO+NO3→2NO2 快反應 其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是__________（填標號）。 A．v（第一步的逆反應）>v（第二步反應） B．反應的中間產(chǎn)物只有NO3 C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效 D．第三步反應活化能較高 【答案】（1）O2 （2）①53.1 ②30.0 6.010－2 ③大于 溫度提高，體積不變，總壓強提高；NO2二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質的量增加，總壓強提高 ④13.4 （3）AC ④時間無限長時N2O5完全分解，故由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)知，此時生成的pNO2＝2pN2O5＝235.8 kPa＝71.6 kPa，pO2＝0.535.8 kPa＝17.9 kPa。由題意知，平衡時體系的總壓強為63.1 kPa，則平衡體系中NO2、N2O4的壓強和為63.1 kPa－17.9 kPa＝45.2 kPa，設N2O4的壓強為x kPa，則 N2O4(g)2NO2(g) 初始壓強/kPa 0 71.6 轉化壓強/kPa x 2x 平衡壓強/kPa x 71.6－2x 則x＋(71.6－2x)＝45.2，解得x＝26.4,71.6 kPa－26.4 kPa2＝18.8 kPa，Kp＝＝≈13.4 kPa。 （3）第一步反應快速平衡，說明正、逆反應速率很大，極短時間內(nèi)即可達到平衡，A正確。第二步反應慢，說明有效碰撞次數(shù)少，C正確。由題給三步反應可知，反應的中間產(chǎn)物有NO3和NO，B錯誤。反應快，說明反應的活化能較低，D錯誤。 【考例2】（2018新課標Ⅱ卷，T27）CH4–CO2催化重整不僅可以得到合成氣（CO和H2），還對 溫室氣體的減排具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}： （1）CH4–CO2催化重整反應為：CH4(g)+ CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)。 已知：C(s)+2H2(g)=== CH4 (g) ΔH=–75 kJmol?1 C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=–394 kJmol?1 C(s)+(g)===CO(g) ΔH=–111 kJmol?1 該催化重整反應的ΔH=______ kJmol?1，有利于提高CH4平衡轉化率的條件是____（填標號）。 A．高溫低壓 B．低溫高壓 C．高溫高壓 D．低溫低壓 某溫度下，在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進行重整反應，達到平衡時CO2的轉化率是50%，其平衡常數(shù)為_______mol2L?2。 （2）反應中催化劑活性會因積碳反應而降低，同時存在的消碳反應則使積碳量減少。相關數(shù)據(jù)如下表： 積碳反應 CH4(g)===C(s)+2H2(g) 消碳反應 CO2(g)+ C(s)===2CO(g) ΔH/(kJmol?1) 75 172 活化能/ (kJmol?1) 催化劑X 33 91 催化劑Y 43 72 ①由上表判斷，催化劑X____Y（填“優(yōu)于”或“劣于”），理由是_____________________________。在反應進料氣組成、壓強及反應時間相同的情況下，某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關系如圖所示。升高溫度時，下列關于積碳反應、消碳反應的平衡常數(shù)（K）和速率（v）的敘述正確的是________（填標號）。 A．K積、K消均增加 B．v積減小，v消增加 C．K積減小，K消增加 D．v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大 ②在一定溫度下，測得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v=kp(CH4)（k為速率常數(shù)）。在p(CH4)一定時，不同p(CO2)下積碳量隨時間的變化趨勢如圖所示，則pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序為________________。 【答案】（1）247 A （2）①劣于 相對于催化劑X，催化劑Y積碳反應的活化能大，積碳反應的速率??；而消碳反應活化能相對小，消碳反應速率大 AD ②pc(CO2)＞pb(CO2)＞pa(CO2) CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) 起始濃度/（molL?1）　　 1　　 0.5　　　　0　　　 0 轉化濃度/（molL?1） 0.25 0.25 0.5 0.5 平衡濃度/（molL?1） 0.75 0.25 0.5 0.5 K＝＝＝ mol2L－2 （2）①積碳反應中，由于催化劑X的活化能比催化劑Y的活化能要小，所以催化劑X更有利于積碳反應的進行；而消碳反應中，催化劑X的活化能大于催化劑Y，所以催化劑Y更有利于消碳反應的進行；綜合分析，催化劑X劣于催化劑Y。由表格可知積碳反應、消碳反應都是吸熱反應，溫度升高，平衡右移，K積、K消均增加，溫度升高，反應速率均增大，從圖像上可知，隨著溫度的升高，催化劑表面的積碳量是減小的，所以v消增加的倍數(shù)要比v積增加的倍數(shù)大。 ②由速率方程表達式v＝kp(CH4)[p(CO2)]－0.5可知，v與p(CO2)成反比例關系，p(CO2)越大，反應速率越小，所以pc(CO2)＞pb(CO2)＞pa(CO2)。 【考例3】（2018新課標Ⅲ卷，T28）三氯氫硅（SiHCl3）是制備硅烷、多晶硅的重要原料?；卮鹣铝袉栴}： （1）SiHCl3在常溫常壓下為易揮發(fā)的無色透明液體，遇潮氣時發(fā)煙生成(HSiO)2O等，寫出該反應的化學方程式__________。 （2）SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應： 2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) ΔH1=48 kJmol?1 3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)+2SiHCl3 (g) ΔH2=?30 kJmol?1 則反應4SiHCl3(g)===SiH4(g)+ 3SiCl4(g)的ΔH=__________ kJmol?1。 （3）對于反應2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323 K和343 K時SiHCl3的轉化率隨時間變化的結果如圖所示。 ①343 K時反應的平衡轉化率α=_________%。平衡常數(shù)K343 K=__________（保留2位小數(shù)）。 ②在343 K下：要提高SiHCl3轉化率，可采取的措施是___________；要縮短反應達到平衡的時間，可采取的措施有____________、___________。 ③比較a、b處反應速率大?。簐a________vb（填“大于”“小于”或“等于”）。反應速率v=v正?v逆=?，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數(shù)，x為物質的量分數(shù)，計算a處的=__________（保留1位小數(shù)）。 【答案】（1）2SiHCl3+3H2O===(HSiO)2O+6HCl （2）114 （3）①22 0.02 ②及時移去產(chǎn)物 改進催化劑 提高反應物壓強（濃度） ③大于 1.3 2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) 起始濃度/(molL－1) 　　　　1 　　 　0 　 0 轉化濃度/(molL－1) 　　　　0.22 　　　0.11 　0.11 平衡濃度/(molL－1) 　　　　0.78 　　　0.11 　0.11 則343 K時該反應的平衡常數(shù)K343 k＝[c(SiH2Cl2)c(SiCl4)]/c2(SiHCl3)＝(0.11 molL－1)2/(0.78 molL－1)2≈0.02。 ②在343 K時，要提高SiHCl3轉化率，可采取的措施是及時移去產(chǎn)物，使平衡向右移動，要縮短反應達到平衡的時間，需加快化學反應速率，可采取的措施有提高反應物壓強或濃度、改進催化劑等；溫度越高，反應速率越快，達到平衡的時間越短，曲線a達到平衡的時間短，則曲線a代表343 K時SiHCl3的轉化率變化，曲線b代表323 K時SiHCl3的轉化率變化。在343 K時，要提高SiHCl3轉化率，可采取的措施是及時移去產(chǎn)物，使平衡向右移動，要縮短反應達到平衡的時間，需加快化學反應速率，可采取的措施有提高反應物壓強或濃度、改進催化劑等。 ③溫度越高，反應速率越快，a點溫度為343 K，b點溫度為323 K，故反應速率：va＞vb。反應速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，則有v正＝k正x2SiHCl3，v逆＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，343 K下反應達到平衡狀態(tài)時v正＝v逆，即k正x2SiHCl3＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，此時SiHCl3的平衡轉化率α＝22%，經(jīng)計算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質的量分數(shù)分別為0.78、0.11、0.11，則有k正0.782＝k逆0.112，k正/k逆＝0.112/0.782≈0.02。a處SiHCl3的平衡轉化率α＝20%，此時SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質的量分數(shù)分別為0.8、0.1、0.1，則有v正/v逆＝(k正x2SiHCl3)/(k逆xSiH2Cl2xSiCl4)＝k正/k逆x2SiHCl3/(xSiH2Cl2xSiCl4)＝0.020.82/0.12≈1.3。 （三）試題預測 【預測1】科學家研究出一種以天然氣為燃料的“燃燒前捕獲系統(tǒng)”，其簡單流程如圖所示(條件及物質未標出)。 (1)已知：CH4、CO、H2的燃燒熱分別為890.3 kJmol－1、283.0 kJmol－1、285.8 kJmol－1，則上述流程中第一步反應2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)的ΔH＝______________。 (2)工業(yè)上可用H2和CO2制備甲醇，其反應方程式為CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，某溫度下，將1 mol CO2和3 mol H2充入體積不變的2 L密閉容器中，發(fā)生上述反應，測得不同時刻反應前后的壓強關系如下表： 時間/h 1 2 3 4 5 6 0.90 0.85 0.83 0.81 0.80 0.80 ①用H2表示前2 h 的平均反應速率v(H2)＝_________________________________； ②該溫度下，CO2的平衡轉化率為________。 (3)在300 ℃、8 MPa下，將CO2和H2按物質的量之比1∶3 通入一密閉容器中發(fā)生(2)中反應，達到平衡時，測得CO2的平衡轉化率為50%，則該反應條件下的平衡常數(shù)為Kp＝________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓物質的量分數(shù))。 (4)CO2經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴：2CO2(g)＋6H2(g)===C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH。在0.1 MPa時，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，如圖所示為不同溫度(T)下，平衡時四種氣態(tài)物質的物質的量(n)關系。 ①該反應的ΔH________0(填“＞”或“＜”)。 ②曲線c表示的物質為________。 ③為提高H2的平衡轉化率，除改變溫度外，還可采取的措施是_______________________。 【答案】(1)－71.4 kJmol－1　(2)①0.225 molL－1h－1 ②40%　(3)　(4)①p2>p3　反應①為放熱反應，升高溫度，平衡左移，α(CO)減小；反應③為吸熱反應，升高溫度，平衡右移，α(CO)也減小 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　物質的量減少 1 mol　　　　　　　　　　　　2 mol y (4－3)mol 1 mol∶2 mol＝y(tǒng)∶(4－3)mol， 解得y＝0.5 mol。 則從反應開始到25 min時，以N2表示的平均反應速率＝＝0.01 molL－1min－1，平衡時，c(N2)＝0.5 mol2 L＝0.25 molL－1、c(H2)＝(3 mol－30.5 mol)2 L＝0.75 molL－1、c(NH3)＝(0.5 mol2)2 L＝0.5 molL－1，則化學平衡常數(shù)K＝≈2.37[(molL－1)－2]。 (2)由于①、②正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)減小，因此a正確。 則根據(jù)蓋斯定律可知②－①即得到反應 ③CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)的ΔH＝＋41 kJmol－1。 (3)相同溫度下，由于反應①為氣體分子數(shù)減小的反應，加壓有利于提升CO的轉化率；而反應③為氣體分子數(shù)不變的反應，產(chǎn)生CO的量不受壓強影響，故增大壓強時，有利于CO的轉化率升高，所以圖2中的壓強由大到小為p1>p2>p3；反應①為放熱反應，升高溫度時，平衡向左移動，使得體系中CO的量增大；反應③為吸熱反應，平衡向右移動，產(chǎn)生CO的量增大；因此最終結果是隨溫度升高，使CO的轉化率降低。 3. (2018河南八市重點高中質檢)亞硝酰氯(ClNO)是有機合成中的重要試劑，可由NO和Cl2反應得到，化學方程式為2NO(g)＋Cl2(g)===2ClNO(g)。 (1)氮氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時會生成亞硝酰氯，涉及如下反應： ①2NO2(g)＋NaCl(s)===NaNO3(s)＋ClNO(g)　ΔH1 K1 ②4NO2(g)＋2NaCl(s)===2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)　ΔH2　K2 ③2NO(g)＋Cl2(g)===2ClNO(g)　ΔH3　K3 ΔH3與ΔH1、ΔH2之間關系式為ΔH3＝_____；平衡常數(shù)K3＝______(用K1、K2表示)。 (2)已知幾種化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下： 化學鍵 NO中氮氧鍵 Cl—Cl鍵 Cl—N鍵 N===O鍵 鍵能/kJmol－1 630 243 a 607 則：ΔH3＋2a＝________kJmol－1。 (3)在1 L恒容密閉容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)，在不同溫度下測得c(ClNO)與t的關系如圖A所示： ①T2時反應在前10 min內(nèi)NO的平均速率v(NO)＝______molL－1min－1。 ②T2時，該反應的平衡常數(shù)K為________。 ③T2時，Cl2的平衡轉化率為________。 (4)在密閉容器中充入NO(g)和Cl2(g)，改變外界條件[溫度、壓強、、催化劑接觸面積]NO的平衡轉化率變化如圖B所示。X代表__________。 【答案】(1)2ΔH1－ΔH2　　(2)289 (3)①0.1　②2?、?0%　(4)壓強 4.Ⅰ.霧霾嚴重影響人們的生活，汽車尾氣排放是造成霧霾天氣的重要原因之一。已知汽車尾氣排放時容易發(fā)生以下反應： ①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1＝a kJmol－1 ②2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH2＝b kJmol－1 ③CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＝c kJmol－1 ④2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH4 請回答下列問題： (1)根據(jù)反應①②③，確定反應④中ΔH4＝________kJmol－1。 (2)下列情況能說明反應②已達平衡狀態(tài)的是_________________________(填編號)。 A．單位時間內(nèi)生成1 mol NO2的同時消耗了1 mol NO B．在恒溫恒容的容器中，混合氣體的密度保持不變 C．混合氣體的顏色保持不變 D．在恒溫恒壓的容器中，NO的體積分數(shù)保持不變 Ⅱ.甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學平衡常數(shù)如下表所示： 化學反應 平衡 常數(shù) 溫度/℃ 500 700 800 反應①：2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g) K1 2.5 0.34 0.15 反應②：H2(g)＋CO2(g)===H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 1.70 2.52 反應③：3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) K3 請回答下列問題： (1)反應②是________(填“吸熱”或“放熱”)反應。 (2)據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3＝________(用K1、K2表示)。 (3)500 ℃時測得反應③在某時刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度(molL－1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時v正________v逆(填“>”“＝”或“<”)。 (4)反應①按照相同的物質的量投料，測得CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖所示。下列說法正確的是________(填字母)。 A．溫度：T1＞T2＞T3 B．正反應速率：v(a)＞v(c)，v(b)＞v(d) C．平衡常數(shù)：K(a)＞K(c)，K(b)＝K(d) 【答案】Ⅰ.(1)(2c－a)　(2)CD Ⅱ.(1)吸熱　(2)K1K2　(3)＞　(4)C Ⅱ.(1)反應②的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，說明升高溫度平衡正向移動，正反應是吸熱反應。 (2)反應①＋②得到反應③，可得平衡常數(shù)K3＝K1K2。 (3)500 ℃時，測得反應③在某時刻CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為0.1 molL－1、0.8 molL－1、0.3 molL－1、0.15 molL－1，Q＝≈0.88＜K＝2.5，則此時反應正向進行v正＞v逆。 (4)A項，根據(jù)反應①中溫度與K的關系知該反應為放熱反應，升高溫度，平衡左移，CO－的轉化率減小，所以T3>T2>T1，錯誤；B項，反應速率v(c)>v(a)，v(b)>v(d)，錯誤；C項，溫度越高，平衡常數(shù)越小，壓強對平衡常數(shù)無影響，所以K(a)>K(c)，K(b)＝K(d)，正確。 5. (2018山東濟南第一中學高三月考)氫氣是一種新型的綠色能源,又是一種重要的化工原料。以生物材質(以C計)與水蒸氣反應制取H2是一種低耗能、高效率的制H2方法。該方法由氣化爐制造H2和燃燒爐再生CaO兩步構成。氣化爐中涉及的反應為: Ⅰ. C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　K1; Ⅱ. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　K2; Ⅲ. CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)　K3。 (1)該工藝制H2總反應可表示為C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),其反應的平衡常數(shù)K=　　　　　　　(用K1、K2、K3的代數(shù)式表示)。在2 L的密閉容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是　　　　　　　。 a.容器內(nèi)混合物的質量不變 b.H2與H2O(g)的物質的量之比不再變化 c.混合氣體的密度不再變化 d.形成a mol H—H鍵的同時斷裂2a mol H—O鍵 (2)對于反應Ⅰ,不同溫度和壓強對H2產(chǎn)率的影響如下表。 　　　　　壓強　　　 溫度 p1/MPa p2/MPa 500 ℃ 45.6% 51.3% 700 ℃ 67.8% 71.6% 由表中數(shù)據(jù)判斷:p1　　　　　(填“>”“<”或“=”)p2。下列圖像正確的是　　　　　。 (3)已知反應Ⅱ的ΔH=-41.1 kJmol-1,CO鍵、O—H鍵、H—H鍵的鍵能分別為803 kJmol-1,464 kJmol-1、436 kJmol-1,則CO中碳氧鍵的鍵能為　　　　　 kJmol-1。 (4)對于反應Ⅲ,若平衡時再充入CO2,使其濃度增大到原來的2倍,則平衡向　　　　　　　(填“正反應”或“逆反應”)方向移動;當重新平衡后,CO2的濃度　　　　　(填“變大”“變小”或“不變”)。 【答案】(1)K1K2K3　bc　(2)>　BD　(3)1 072.9　(4)正反應　不變 壓強,平衡正向移動,氫氣的產(chǎn)率增大,因此p1>p2;減小壓強,平衡正向移動,與圖像不符,A項錯誤;根據(jù)表格數(shù)據(jù),升高溫度,氫氣的產(chǎn)率增大,說明平衡正向移動,與圖像吻合,B項正確;升高溫度,平衡正向移動,水的含量減少,降低壓強,平衡正向移動,水的含量減少,與圖像不符,C項錯誤;升高溫度,平衡正向移動,平衡常數(shù)增大,與圖像吻合,D項正確。(3)設CO中碳氧鍵的鍵能為x kJmol-1,反應Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH=-41.1 kJmol-1=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=(x+4642) kJmol-1-(8032+436) kJmol-1,解得x=1 072.9;(4)反應Ⅲ.CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s),若平衡時再充入CO2,使其濃度增大到原來的2倍,相當于增大壓強,平衡正向移動;溫度不變,平衡常數(shù)不變,K=,則重新平衡后,CO2濃度不變。 6. 汽車尾氣已成為城市空氣的主要污染源之一，其中的氮氧化物是重要污染物。 (1)汽車內(nèi)燃機工作時產(chǎn)生NO的原理如圖1所示： 該反應的熱化學方程式為________________________。 (2)治理尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉化器，發(fā)生如下反應：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＜0。若在一定溫度下將2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容積的容器中，反應過程中各物質的濃度變化如圖2所示。 ①則從開始到達到平衡狀態(tài)的過程中，平均反應速率v(CO2)＝____，該溫度下反應的平衡常數(shù)K＝______。(結果保留兩位有效數(shù)字) ②20 min時改變的條件可能是________。 A． 增大壓強 B．降低溫度 C．減小CO2濃度且改用更高效的催化劑 D．在恒溫恒容條件下，充入He氣體 ③若保持溫度不變，20 min時向容器中充入CO、N2各0.6 mol，平衡將________(填“正向”“逆向”或“不”)移動，原因是_________________________________。 (3)用焦炭還原NO2的反應為2NO2(g)＋2C(s)N2(g)＋2CO2(g)，在恒溫條件下，向1 L密閉容器中加入不同物質的量的NO2和足量C發(fā)生該反應，測得平衡時NO2和CO2的物質的量濃度與平衡總壓強的關系如圖3所示，計算C點時該反應的平衡常數(shù)Kp(C)＝________(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓物質的量分數(shù))。 【答案】(1)N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180 kJmol－1 (2)①0.027 molL－1min－1　0.035　②C?、鄄弧〈藭r的Q＝＝≈0.035，Q＝K，故平衡不移動 (3)2 7. NH3作為一種重要化工原料，被大量應用于工業(yè)生產(chǎn)，與其有關性質反應的催化劑研究曾被列入國家863計劃。催化劑常具有較強的選擇性，即專一性。已知： 反應Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝－905.0 kJmol－1 反應Ⅱ：4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2 (1) 化學鍵 H—O O===O N≡N N—H 鍵能/(kJmol－1) 463 496 942 391 ΔH2＝______________。 (2)在恒溫恒容裝置中充入一定量的NH3和O2，在某催化劑的作用下進行反應Ⅰ，則下列有關敘述中正確的是________(填字母)。 A．使用催化劑時，可降低該反應的活化能，加快其反應速率 B．若測得容器內(nèi)4v正(NH3)＝6v逆(H2O)時，說明反應已達到平衡 C．當容器內(nèi)＝1時，說明反應已達到平衡 (3)氨催化氧化時會發(fā)生上述兩個競爭反應Ⅰ、Ⅱ。為分析某催化劑對該反應的選擇性，在1 L密閉容器中充入1 mol NH3和2 mol O2，測得有關物質的量關系如圖： ①該催化劑在高溫時選擇反應________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ②520 ℃時，4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)的平衡常數(shù)K＝________(不要求得出計算結果，只需列出數(shù)字計算式)。 ③有利于提高NH3轉化為N2的平衡轉化率的措施有________(填字母)。 A．使用催化劑Pt/Ru B．使用催化劑Cu/TiO2 C．增大NH3和O2的初始投料比 D．投料比不變，增大反應物的濃度 E．降低反應溫度 【答案】(1)－1 260 kJmol－1　(2)A (3)①Ⅰ　②?、跡 (3)①根據(jù)圖像結合N元素守恒可知，在高溫時氨主要轉化為NO，所以該催化劑在高溫時選擇反應Ⅰ。 ②520 ℃時，4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)的平衡常數(shù)可根據(jù)A點數(shù)據(jù)計算。A點對應的縱坐標為0.2，說明n(N2)＝n(NO)＝0.2 mol，根據(jù)N原子守恒得n(NH3)＝1 mol－0.2 mol－0.2 mol2＝0.4 mol，再根據(jù)H元素守恒得n(H2O)＝ mol＝0.9 mol，最后根據(jù)O原子守恒得n(O2)＝2 mol－0.2 mol－0.9 mol＝1.45 mol，因為容積為1 L，所以K＝。 ③使用催化劑可以加快化學反應速率，但不能提高反應物的轉化率，A和B都不正確；增大NH3和O2的初始投料比雖然有利于反應Ⅱ的發(fā)生，但會減小氨氣的轉化率，C不正確；正反應是氣體分子數(shù)增大的反應，投料比不變，增大反應物的濃度相當于采取了加壓的措施，加壓對逆反應有利，所以氨的轉化率減小，D不正確；正反應是放熱反應，降低反應溫度對正反應有利，所以有利于提高NH3轉化為N2的平衡轉化率，E正確。 8. 氨催化氧化時會發(fā)生兩個競爭反應： 反應Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－905.0 kJmol－1 反應Ⅱ：4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 266.6 kJmol－1 為分析某催化劑對該反應的選擇性，在1 L密閉容器中充入1 mol NH3和2 mol O2，測得有關物質的量關系如下圖： ①該催化劑在低溫時選擇反應______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ②520 ℃時4NH3＋3O2===2N2＋6H2O平衡常數(shù)K＝________________________________(不要求得出計算結果，只需列出數(shù)字計算式)。 ③C點比B點所產(chǎn)生的NO的物質的量少的主要原因是_______________________。 (2)汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環(huán)保領域的重要課題。某研究性小組在實驗室以AgZSM5為催化劑，測得NO轉化為N2的轉化率隨溫度變化情況如圖所示。若不使用CO，溫度超過775 K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因為_________________，在n(NO)/n(CO)＝1的條件下，為更好的除去NOx物質，應控制在最佳溫度在________K左右。 【答案】(1)①Ⅱ?、凇、墼摲磻獮榉艧岱磻?，當溫度升高，平衡向左(逆反應方向)移動 (2)NO分解反應是放熱反應，升高溫度不利于反應進行　870 故520 ℃時4NH3＋3O2===2N2＋6H2O的平衡常數(shù)K＝； ③已知4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－905.0 kJmol－1，正反應是放熱反應，當反應達到平衡后，溫度升高，平衡向左(逆反應方向)移動，導致NO的物質的量逐漸減小，即C點比B點所產(chǎn)生的NO的物質的量少。(2)溫度升高、分解率降低，即平衡向左移動，故正反應為放熱反應。在＝1條件下，為更好的除去NOx，NO的轉化率應較高，故溫度應高于870 K，但870 K后升高溫度對NO的轉化率影響不大，故最佳溫度為870 K。 9.Ⅰ.工業(yè)上可用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數(shù)如下表所示： 化學反應 平衡 常數(shù) 溫度/℃ 500 700 800 反應①：2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g) K1, 2.5 0.34 0.15 反應②：H2(g)＋CO2(g)===H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 1.70 2.52 反應③：3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) K3 (1)據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3＝________(用K1、K2表示)。500 ℃時測得反應③在某時刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度(molL－1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時v正________(填“>”、“＝”或“<”)v逆。 (2)在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應②，已知c(CO)—反應時間t變化曲線Ⅰ如圖所示，若在t0時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅱ和曲線Ⅲ。當曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅱ時，改變的條件是______________。當曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅲ時，改變的條件是______________。 Ⅱ.利用CO和H2可以合成甲醇，反應原理為CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)。一定條件下，在容積為V L的密閉容器中充入a mol CO與2a mol H2合成甲醇，平衡轉化率與溫度、壓強的關系如下圖所示。 (1)p1________(填“>”、“<”或“＝”)p2，理由是_________________________________________。 (2)該甲醇合成反應在A點的平衡常數(shù)K＝______________(用a和V表示)。 (3)該反應達到平衡時，反應物轉化率的關系是CO________(填“>”、“<”或“＝”)H2。 (4)下列措施中能夠同時滿足增大反應速率和提高CO轉化率的是________(填字母)。 A．使用高效催化劑 B．降低反應溫度 C．增大體系壓強 D．不斷將CH3OH從反應混合物中分離出來 【答案】Ⅰ.(1)K1K2　>　(2)加入催化劑　將容器的體積(快速)壓縮至2 L Ⅱ.(1)<　甲醇的合成反應是分子數(shù)減少的反應，相同溫度下，增大壓強CO的轉化率提高　(2) (3)＝ (4)C (a－0.75a)/V molL－1＝0.25a/V molL－1、c(H2)＝(2a－20.75a)/V molL－1＝0.5a/V molL－1、c(CH3OH)＝0.75a/V molL－1，根據(jù)化學平衡常數(shù)的定義，K＝；(3)氫氣的轉化率為20.75a/2a100%＝75%，與CO的轉化率相等；(4)催化劑只能加快反應速率，對化學平衡無影響，A錯誤；降低溫度，化學反應速率降低，B錯誤；增大壓強，化學反應速率增大，根據(jù)勒夏特列原理，增大壓強，化學平衡向體積減小的方向移動，即正反應方向移動，C正確；分離出CH3OH，雖然化學平衡向正反應方向進行，CO的轉化率增大，但化學反應速率不增大，D錯誤。 10. 二甲醚(CH3OCH3)是一種重要的清潔燃料，也可替代氟利昂作制冷劑等，對臭氧層無破壞作用。工業(yè)上以水煤氣(CO、H2)為原料生產(chǎn)二甲醚(CH3OCH3)的新工藝主要發(fā)生三個反應： 2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)　ΔH＝－90.0 kJmol－1?、? 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－24.5kJmol－1?、? CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.1 kJmol－1　③ 回答下列問題： (1) 新工藝的總反應3H2＋3COCH3OCH3＋CO2的熱化學方程式為_________________。 (2)已知一些共價鍵的鍵能如下： 化學鍵 H—H C—H C—O O—H 鍵能/kJmol－1 436 414 326 464 運用反應①計算一氧化碳中碳氧共價鍵的鍵能為________kJmol－1。 (3)在250℃的恒容密閉容器中，下列事實可以作為反應③已達平衡依據(jù)的是________(填選項字母)。 A．容器內(nèi)氣體密度保持不變 B．CO與CO2的物質的量之比保持不變 C．H2O與CO2的生成速率之比為1∶1 D．該反應的平衡常數(shù)保持不變 (4)對于反應①某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密閉容器中，充分