1、化学反应原理综合应用1研究SO2、NOx等大气污染物的妥善处理具有重要意义。(1)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)2SO2(g)O2(g) 2CaSO4(s)2CO2(g)对煤进行脱硫处理。某温度下，测得反应在不同时间点各物质的浓度如下：时间/min浓度/molL101020304050O21.000.780.600.600.640.64CO200.440.800.800.880.88010 min内，平均反应速率v(SO2)_molL1min1。30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断，改变的条件可能是_(填字母)。A移除部分CaSO4(s)B通入一定量的
2、O2C加入合适的催化剂D适当缩小容器的体积(2)利用活性炭吸附汽车尾气中的NO：C(s)2NO(g) N2(g)CO2(g)，实验测得，v正k正c2(NO)，v逆k逆c(N2)c(CO2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。在密闭容器中加入足量C(s)和一定量的NO气体，保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示：由图可知：该反应的H_0(填“”或“”“”或“”)k逆增大的倍数，1 100 K时，计算_。答案(1)0.044BD(2)反应未达到平衡状态，温度的升高，反应速率加快，NO转化率增大4(或0.11)解析(1)根据v，CO2的化学反应速率v(CO2)0.044 molL1min1
3、，根据方程式可知：物质反应的速率比等于化学方程式的化学计量数的比，所以v(SO2)v(CO2)0.044 molL1min1。30 min后，氧气、二氧化碳的浓度都增大，可为加入氧气或适当缩小容器的体积等。(2)由图像可知，当温度高于1 050 K时，随着温度升高，NO的转化率降低，则平衡逆向移动，因此该反应的正反应为放热反应，即H”“该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(3)CO26e6H=CH3OHH2OCH3OHCO2H2CH3COOHH2O解析(1)反应C2H4(g)H2O(l) C2H5OH(l)H144.2 kJmol1；反应2CO2(g)2H2O(l)C2H4(g)3O2(g
4、)H21 411.0 kJmol1应用盖斯定律，反应反应得到：2CO2(g)3H2O(l)C2H5OH(l)3O2(g)，则该反应的HH1H2，故H 44.2 kJmol1(1 411.0 kJmol1)1 366.8 kJmol1，因为H正反应的活化能逆反应的活化能，正反应的活化能为EakJmol1，则逆反应的活化能为(Ea1 366.8)kJmol1；氯乙烷在碱性条件下水解得到乙醇和氯化钠，则反应的离子方程式为CH3CH2Cl(aq)OH(aq)C2H5OH(aq)Cl(aq)；该反应的速率方程为vkcm(CH3CH2Cl)cn(OH)，研究表明，CH3CH2Cl浓度减半，反应速率减半，则
5、可知m1，而OH浓度减半对反应速率没有影响，则n0，故反应速率方程式为vkc(CH3CH2Cl)。(2)一定条件下，密闭容器中发生的反应为CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)，相同温度下相同时间内CO2转化率最高的是反应的图线，故最佳催化剂为反应。图线中b点未达到平衡状态，则v正 v逆。若此反应在a点时已达平衡状态，则继续升温就会使平衡移动，故a点的转化率比c点高的原因为该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动。该条件下，一开始往2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，由图知，c点时二氧化碳转化了，则CO2(g)3H2(g) CH3OH(g) H2O(g)
6、起始/mol1300转化/mol1 3 1 1平衡/mol 1 平衡时2 L容器内CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度依次为 molL1、 molL1、 molL1、 molL1，则该反应的平衡常数K 。(3)通过电解法由CO2制取CH3OH，碳元素化合价降低，故是二氧化碳得电子被还原的反应，故二氧化碳在阴极反应，则生成CH3OH的电极反应式为CO26e6H=CH3OHH2O；根据图示，CH3OH、CO2和H2在LiI、Rh*催化作用下生产CH3COOH和H2O，总反应的化学方程式为CH3OHCO2H2CH3COOHH2O。3. (2020枣庄三中、高密一中、莱西一中
7、高三考试)氮、碳氧化物的排放会对环境造成污染。多年来化学工作者对氮、碳的氧化物做了广泛深入的研究并取得一些重要成果。.已知2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：第一步：2NO(g)N2O2(g)(快)H10；v1正k1正c2(NO)；v1逆k1逆c(N2O2)第二步：N2O2(g)O2(g)2NO2(g)(慢)H2v逆，由图可知该温度下x所处条件下的平衡时甲烷的转化率为50%，则有： CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)起(molL1) 0.1 0.1 0 0转(molL1) 0.05 0.05 0.1 0.1平(molL1) 0.05 0.05 0.1 0.1总物
8、质的量0.3 mol，总压为p2，其平衡常数Kp=。.根据2CrO2H=Cr2OH2O，电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，应在酸性条件下进行，即右侧电极生成H，则消耗OH，发生氧化反应，右侧为阳极，则左侧为阴极，连接电解电源的负极，电解制备过程的总反应方程式为4Na2CrO44H2O2Na2Cr2O74NaOH2H2O2，设加入反应容器内的Na2CrO4为1 mol，反应过程中有x mol Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，则阳极区剩余Na2CrO4为(1x)mol，对应的n(Na)2(1x)mol，n(Cr)(1x)mol，生成的Na2Cr2O7为 mol，对应的n(Na)x
9、mol，n(Cr)x mol，根据Na与Cr的物质的量之比为ab，解得x2，则Na2CrO4的转化率为100%(2)100%。若选择用熔融K2CO3作介质的甲烷燃料电池充当电源，则负极反应式为CH48e4CO=5CO22H2O。4. (2020潍坊高三考试)氨是重要的基础化工原料，可以制备尿素CO(NH2)2、N2H4等多种含氮的化工产品。(1)以NH3与CO2为原料可以合成尿素CO(NH2)2，涉及的化学反应如下：反应：2NH3(g)CO2(g) NH2CO2NH4(s)H1159.5 kJmol1反应：NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)H2O(g)H2116.5 kJmol1
10、反应：H2O(l)=H2O(g)H344.0 kJmol1则反应：2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(l)H_kJmol1。(2)将氨气与二氧化碳在有催化剂的反应器中发生反应2NH3(g)CO2(g) CO(NH2)2(s)H2O(g)，体系中尿素的产率和催化剂的活性与温度的关系如图1所示：a点_(填“是”或“不是”)处于平衡状态，T1之后尿素产率下降的原因是_。实际生产中，原料气带有水蒸气，图2表示CO2的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。曲线、对应的水碳比最大的是_，测得b点氨的转化率为30%，则x_。已知该反应的v正k正c2(NH3)c(CO2)，v逆k逆c(H2O)
11、，k正和k逆为速率常数，则平衡常数K与k正、k逆的关系式是_。答案(1)87.0(2)不是升高温度反应逆向移动；催化剂活性降低4K解析(1)已知：反应：2NH3(g)CO2(g) NH2CO2NH4(s)H1159.5 kJmol1反应：NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)H2O(g)H2116.5 kJmol1反应：H2O(l)=H2O(g)H344.0 kJmol1根据盖斯定律得2NH3(g)CO2(g) CO(NH2)2(s)H2O(l)，则H159.5 kJmol1(116.5 kJmol1)(44.0 kJmol1)87.0 kJmol1。(2)产率最高之前，未达到平衡状
12、态，反应为放热反应，达到平衡之后，升高温度，平衡逆向移动，产率下降，且催化剂活性降低；氨碳比相同时曲线二氧化碳的转化率大，所以曲线、对应的水碳比最大的为；由题意可知： 2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)起始量 x 1变化量 2a a即0.3，0.6，则x4；当v正v逆时反应达到平衡，即k正c2(NH3)c(CO2)k逆c(H2O)，此时平衡常数K。5(2020莱芜一中高三考试)目前，处理烟气中SO2常采用水煤气还原法。已知：2CO(g)SO2(g)=S(l)2CO2(g)H137.0 kJmol12H2(g)SO2(g)=S(l)2H2O(g)H245.4 kJmol
13、1CO的燃烧热H3283 kJmol1(1)表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为_。(2)反应中，正反应活化能E1_(填“”“”“(3)(4)2 700增大解析(1)2CO(g)SO2(g) S(l)2CO2(g)H137.0 kJmol1，2H2(g)SO2(g)=S(l)2H2O(g)H245.4 kJmol1，CO的燃烧热H3283 kJmol1，即CO(g)O2(g)=CO2(g)H3283 kJmol1，根据盖斯定律2计算S(l)O2(g)=SO2(g)的H(283 kJmol1)2(37.0 kJmol1)529 kJmol1，热化学方程式为S(1)O2(g)=SO2(g)H5
14、29 kJmol1。(2)反应的正反应为吸热反应，焓变H2E1(正反应活化能)E2(逆反应活化能)0，E1E2H2，由于E20，所以E1H2。(3)反应的正反应是气体体积减小的放热反应，温度相同、投料比的比值y越大，SO2的转化率越大、CO的转化率越小，即y1y2，投料比相同时，温度越高，SO2的转化率越低，所以N点的投料比小、温度低，则N点CO的转化率大于M点CO的转化率；N、P投料比相同，但P点温度高，所以P点反应速率大于N点，逆反应速率：NP。(4) 2CO(g)SO2(g) S(l)2CO2(g)开始(molL1) 0.2 0.2 0变化(molL1) 0.16 0.08 0.16平衡
15、(molL1) 0.04 0.12 0.16 2H2(g)SO2(g) S(l)2H2O(g)开始(molL1) 0.2 0.12 0变化(molL1) 0.18 0.09 0.18平衡(molL1) 0.02 0.03 0.18所以反应的化学平衡常数K2 700。其他条件不变，在第7 min时缩小容器体积，即使容器的压强增大，由于两个反应的正反应都是气体体积减小的反应，所以缩小体积，容器的压强增大，化学平衡正向移动，二氧化硫的物质的量减小，但由于容器体积减小，所以二氧化硫的平衡浓度仍然会增大。6为应对石油短缺，一碳化学研究备受关注。一碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物如甲醇、一氧化碳等
16、为原料，制造产品的化学体系的总称。(1)CH3OH(g)和NH3(g)在一定条件下反应可制得甲胺CH3NH2(g)。CH3OH(g)NH3(g) CH3NH2(g)H2O(g)H12 kJmol1已知该反应中相关的化学键键能数据如下：共价键CONHCNCHE/(kJmol1)abcd则HO键的键能为_kJmol1(用含有字母的代数式表示)。在某恒容密闭容器中进行该反应，其他条件不变的情况下，分别测得起始时CH3OH(g)的物质的量和温度对平衡时CH3NH2(g)的体积分数的影响，如图所示(图中T1、T2表示温度)：则T1_T2(填“”“”或“”)；_(填“a”“b”或“c”)点对应的平衡状态中
17、反应物NH3(g)的转化率最大。b、d两点的平衡常数大小关系为Kb_Kd(填“”“”或“”)。(2)甲醇在工业上可利用水煤气来合成：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0。将1 mol CO和2 mol H2通入密闭容器中进行反应，在一定温度和压强下达到平衡时甲醇的体积分数 (CH3OH)变化趋势如图所示：图中Y轴表示的外界条件为_，判断的理由是_。已知v正k正p(CO)p2(H2)，v逆k逆p(CH3OH)，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，p为各组分的分压。在M点所处的温度(T3)和压强(p0kPa)下，反应在20 min达到平衡时 (CH3OH)10%，该温度下反应的平常数KP
18、_kPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。若在15 min时3.27p kPa2，此时_(计算结果保留两位小数)。答案(1)12abcc(2)温度反应为放热反应，升高温度，可使平衡向逆反应方向移动，使(CH3OH)减小3.03解析(1)根据反应CH3OH(g)NH3(g) CH3NH2(g)H2O(g)断裂了碳氧键、氮氢键，形成了碳氮键和氧氢键，设HO键的键能为x，断键吸收的能量为(ab) kJmol1，成键释放的能量为(cx)kJmol1，则H12 kJmol1(ab)(cx)kJmol1，解得x12abc。当起始时CH3OH(g)的物质的量相同时，T1温度下平衡时CH
19、3NH2(g)的体积分数小于T2温度下平衡时CH3NH2(g)的体积分数，因该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，故T1T2；起始时CH3OH(g)的物质的量越大，平衡正移，NH3(g)的转化率越大，则c点NH3(g)的转化率最大；平衡常数仅与温度有关，因反应为放热反应，温度越大，平衡常数越小，故b的平衡常数大于d点的。(2)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆移，平衡时甲醇的体积分数减小，故Y轴表示的外界条件为温度；相同条件下，气体的体积分数等于气体的物质的量分数，设平衡时甲醇的物质的量为x mol，则反应生成甲醇为x mol，消耗CO x mol，消耗H2 2x mol，平衡时CO为(1x
20、)mol，H2为(22x)mol，0.1，解得x0.25，CO平衡分压为p0，H2平衡分压为p0，甲醇平衡分压为p0，则KPkPa2kPa2；因为v正k正p(CO)p2(H2)，v逆k逆p(CH3OH)，当v正v逆时，kPa2，则在15 min3.27p kPa2时，3.27p3.03。7生产医用防护口罩的原料聚丙烯纤维属于有机高分子材料，其单体为丙烯。丙烯除了合成聚丙烯外，还广泛用于制备1,2二氯丙烷、丙烯醛、丙烯酸等。请回答下列问题：.工业上用丙烯加成法制备1,2二氯丙烷，主要副产物为3氯丙烯，反应原理为：CH2=CHCH3(g)Cl2(g) CH2ClCHClCH3(g)H1134 kJ
21、mol1CH2=CHCH3(g)Cl2(g) CH2=CHCH2Cl(g)HCl(g)H2102 kJmol1(1)已知CH2=CHCH2Cl(g)HCl(g)CH2ClCHClCH3(g)的活化能Ea(逆)为164 kJmol1，则该反应的Ea(正)活化能为_kJmol1。(2)一定温度下，向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH2=CHCH3(g)和Cl2(g)，在催化剂作用下发生反应，容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。时间/min060120180240300360压强/kPa8074.269.465.261.657.657.6用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率，即v，则反应前1
22、80 min内平均反应速率v(CH2ClCHClCH3)_kPamin1(保留小数点后2位)。.丙烯的制备方法方法一：丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：C3H8(g)C3H6(g)H2(g)H124 kJmol1(3)某温度下，在刚性容器中充入C3H8，起始压强为10 kPa，平衡时总压为14 kPa，C3H8的平衡转化率为_。该反应的平衡常数Kp_kPa(保留小数点后2位)。总压分别为100 kPa、10 kPa时发生该反应，平衡体系中C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系如图所示：10 kPa时，C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是_、_。方法二：丙烷氧化脱氢法
23、制备丙烯还生成CO、CO2等副产物，制备丙烯的反应如下：C3H8(g)O2(g)=C3H6(g)H2O(g) H118 kJmol1。在催化剂作用下C3H8的转化率和C3H6的产率随温度变化关系如图所示。(4)图中C3H8的转化率随温度升高而上升的原因是_。575 时，C3H6的选择性为_。(C3H6的选择性100%)基于上述研究结果，能提高C3H6选择性的措施是_。答案(1)132(2)0.08(3)40%2.67ZY(4)温度升高，反应速率增大(或温度升高，催化剂的活性增大)50%选择相对较低的温度(或选择更合适的催化剂)解析(1)反应CH2=CHCH2Cl(g)HCl(g) CH2ClC
24、HClCH3(g)可由反应得到，故该反应的HH1H2(134102)kJmol132 kJmol1，所以Ea(正)Ea(逆)32 kJmol1，Ea(正)132 kJmol1。(2)由于反应前后系数之和相等，故压强的变化均由反应造成，180 min时压强变化p为(8065.2)kPa14.8 kPa，所以v0.08 kPamin1。(3)设丙烷压强的变化为x，同温同容下压强之比等于物质的量之比，由题意可得C3H8(g) C3H6(g)H2(g)起始/kPa10 0 0变化/kPaxx x终止/kPa10xx x反应后压强为(10xxx) kPa14 kPa，解得x4 kPa，C3H8的转化率为
25、100%40%，Kp2.67 kPa。正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，C3H8的物质的量分数减小，C3H6的物质的量分数增大；根据方程式，该反应为气体体积增大的反应，增大压强，C3H8 和C3H6的物质的量分数都增大，因此表示10 kPa时，C3H8的物质的量分数随温度变化关系的曲线是Z，表示10 kPa时C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线是Y。(4)温度升高，反应速率加快，同时温度升高，催化剂的活性增大，因此C3H8的转化率随温度升高而上升。由图可知，575 时， C3H8的转化率为34% ，C3H6的产率为17%，即参加反应的C3H8为34%，生成的C3H6为17% ，故C3H6的选择性为100%50%。由图可知，温度低时C3H6的选择性高，故能提高C3H6选择性的措施是选择相对较低的温度，或者是寻找选择性更高的催化剂。
