1、大题三化学反应原理综合应用12018河北省武邑中学模拟从煤化工行业中可以得到许多重要的工业资源。请回答下列问题：(1)从煤的气化获得的化工原料气含有的羰基硫(COS)会引起催化剂中毒，大气污染等问题。羰基硫与烧碱溶液反应生成两种正盐的离子方程式为_。羰基硫的脱硫方法之一为COS(g)H2(g)=H2S(g)CO(g)H7 kJ/mol，已知反应中部分物质的键能数据如下：化学键C=OC=SHSHH键能(kJ/mol)745577339436则CO分子中的碳氧键的键能为_。(2)羰基硫在高温下发生水解反应：COS(g)H2O(g)=H2S(g)CO2(g)。T 时，将0.30 mol COS(g)
2、与0.50 mol H2O(g)充入10 L的恒容密闭容器中，30 s后反应达到平衡状态，此时H2S的物质的量分数为0.30。030 s内，COS的平均反应速率v(COS)_，该反应的平衡常数K_(保留3位有效数字)。向反应容器中再分别充入下列气体，能使COS的转化率增大的是_(填字母)。()ACOSBH2OCH2SDSO2(3)将含H2S尾气的空气(按一定流速通入酸性FeCl3溶液中，可实现含H2S尾气的空气脱硫。在FeCl3溶液吸收H2S的过程中溶液中的n(Fe3)及被吸收的n(H2S)随时间t的变化如图所示。由图中信息可知，0t1时间段内，一定发生的反应是(用离子方程式表示)_。t1时刻
3、后，溶液中n(Fe3)保持微量减少至基本不变，其原因是_。22018长沙市长郡中学模拟大量排放氮的氧化物会产生酸雨、光化学烟雾等环境问题。工业上处理氮的氧化物途径有多种：.碱吸法。利用纯碱溶液吸收NO、NO2，发生的反应有：2NO2Na2CO3=NaNO3NaNO2CO2，NONO2Na2CO3=2NaNO2CO2用一定量纯碱溶液吸收NO、NO2恰好完全反应得到吸收溶液。(1)向吸收溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，氧化产物为NO，写出离子方程式_。.天然气还原法。CH4催化还原NO、NO2的热化学方程式如下：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)H1574 k
4、J/molCH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H21 160 kJ/mol(2)4NO(g)=N2(g)2NO2(g)H_。(3)上述物质NaNO2、NO、CO2中含有共同的化学键的类型是_。.活性炭还原法。在V L恒容密闭容器中加入足量的活性炭和一定量NO，恒温(T1)条件下发生反应生成Q、P(均为无污染物质)。测得物质的量与时间关系如表所示： n/mol t/minNOQP00.20000100.1160.0420.042200.0800.0600.060300.0800.0600.060(4)在T1温度下，NO的平衡转化率为_；平衡常数K为_(用分数表示)。(
5、5)30 min后，将温度升高至T2达到平衡时，容器中NO、Q、P的浓度之比为3：1：1，则该反应的正反应H_0(填“”“0。温度为T时，把一定量的PCl5气体引入一真空瓶内，反应达平衡后PCl5与PCl3的分压之比为1：3(分压总压物质的量分数)。PCl5的分解率a1_%。若达到平衡后体系总压为1.4 MPa，用平衡分压代替平衡浓度表示反应的平衡常数Kp_。温度为T2时，新的平衡体系中PCl5与Cl2分压相同，则PCl5的分解率a1_a2，温度T1_T2(填“”“”“0)2CO(g)2NO(g)=N2(g)2CO2(g) Hb kJ mol1(b0)若用CO还原NO2至N2，当消耗标准状况下
6、3.36 L CO时，放出的热量为_ kJ(用含有a和b的代数式表示)。(2)在373 K时，向体积为2 L的恒容真空容器中通入0.40 mol NO2，发生反应：2NO2(g) N2O4(g)H57.0 kJ mol1。测得NO2的体积分数(NO2)与反应时间(t)的关系如下表：t/min020406080(NO2)1.00.750.520.400.40020 min内，v(N2O4)_ molL1min1。上述反应中，v(NO2)K1c2(NO2)，v(N2O4)K2c(N2O4)，其中K1、K2为速率常数，则373K时，K1、K2的数学关系式为_。改变温度至T1时k1k2，则T1_373
7、K(填“”、“”“”或“”)，通过计算解释原因_。若V200，则所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为_。82018北京市通州区二模甲酸(HCOOH)是一种可再生的储氢物质，其产生、储存和应用H2的循环示意图如下。(1)HCOOH的结构式是_。(2)产生H2：上图中光催化产生H2的化学方程式是_。(3)储存H2：.CO2加氢法：已知：2HCOOH(l)O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H510 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H572 kJmol1则CO2(g)H2(g)HCOOH(l)H_。此反应的化学平衡常数表达式：K_。增大压强，CO2的平衡转化率升高，原因是_。即使
8、在高压和高温条件下，CO2的平衡转化率也不高，为实现CO2加氢向甲酸的高效转化还可以采取的措施是_。.电化学还原法：在碳酸氢盐的水溶液中，CO2还原成甲酸的原理如图1所示。图1中，阴极的电极反应式是_。依据图1，在图2的方框中填出相应物质的化学式或离子符号。大题三化学反应原理综合应用1答案：(1)COS4OH=S2CO2H2O1 073 kJ/mol(2)8.0104 mol/(Ls)(或0.048 mol/(Lmin)3.69BD(3)H2S2Fe3=2Fe2S2Ht1时刻后，溶液中的Fe2被空气氧化为Fe3， Fe3再与H2S发生氧化还原反应，因而溶液中的Fe3的量基本不变解析：(1)羰基
9、硫与烧碱溶液反应生成两种正盐，由元素守恒可知，生成正盐为Na2S、Na2CO3，离子方程式为COS4OHS2CO2H2O。反应焓变等于旧键断裂吸收的能量和新键生成释放能量的差，则CO分子中碳氧键的键能745577436339271 073 kJ/mol。(2)设该反应平衡时H2S的物质的量为x mol，COS(g)H2O(g)H2S(g)CO2(g)起始物质的量(mol) 0.3 0.5 0 0转化物质的量(mol) x x x x平衡时物质的量(mol) 0.3x 0.5x x x由于平衡时H2S物质的量分数为0.3，则x0.24 mol,030 s内v(COS)8104 mol/(Ls)，
10、K3.69。向反应容器(恒容)加入COS，则COS转化率减小，A项错误；向反应加入H2O，COS转化率增大，B项正确；加入H2S，平衡逆向移动，COS转化率减小，C项错误；加入SO2消耗H2S，平衡正向进行，COS转化率增大，D项正确。(3)0t1时发生，H2S与Fe3发生反应，离子方程式为：H2S2Fe32Fe2S2H。t1时刻后，溶液中n(Fe3)保持微量减少至基本不变，是由于t1时刻后，溶液中的Fe2被空气氧化为Fe3，Fe3再与H2S发生氧化还原反应，因而溶液中的Fe3的量基本不变。2答案：(1)2MnO5NO6H=2Mn25NO3H2O(2)293 kJ/mol(3)极性键(或共价键
11、)(4)60%9/16(5)不变解析：(1)向吸收溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，氧化产物为NO，离子方程式2MnO5NO6H=2Mn25NO3H2O。(2)CH4催化还原NO、NO2的热化学方程式如下：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)H1574 kJ/mol；CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H21 160 kJ/mol，()/2得：4NO(g)=N2(g)2NO2(g)H293 kJ/mol。(3)上述物质NaNO2、NO、CO2中含有共同的化学键的类型是NO、CO极性键(或共价键)。(4)在T1温度下，NO的平衡转化率
12、为100%60%；反应方程式为C2NON2CO2的平衡常数K为。(5)原反应容器中NO、Q、P的浓度之比为4：33,30 min后，将温度升高至T2达到平衡时，容器中NO、Q、P的浓度之比为3：1：1，即升高温度平衡逆向移动，则该反应的正反应H10，反应时间30 min解析：(1)同主族元素从上到下原子序数逐渐增大，元素金属性逐渐增大，非金属性逐渐减小，单质与氢气的化合越来越难，气态氢化物稳定性逐渐减小，最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐减弱，所以NH3比PH3稳定性强可以说明非金属性NP，a正确；常温下，氮气为气体，磷单质为固体是它们的物理性质，不能说明非金属性NP，b错误；氮气与氢气化合比
13、磷与氢气化合更困难可以说明非金属性PN，与元素周期律矛盾，c错误；HPO3不是磷元素的最高价氧化物对应的水化物，所以HNO3与HPO3酸性强弱不能说明N与P非金属性强弱，d错误。(2)根据盖斯定律：将CaO(s)H2SO4(l)=CaSO4(s)H2O(l)H271 kJ/mol乘以5倍减去5CaO(s)3H3PO4(l)HF(g)=Ca5(PO4)F(s)5H2O(l)H937 kJ/mol得到：Ca5(PO4)3F(s)5H2SO4(l)=5CaSO4(s)3H3PO4(l)HF(g)H418 kJ mol1。(3) 假设一定量的PCl5为a mol，压强是P0PCl5(g) PCl3(g
14、)Cl2(g)开始(mol) a 0 0转化(mol) x x x平衡(mol) ax x x根据：分压总压物质的量分数，达平衡后p(总)(ax)p0/a，p(PCl5)(ax)p(总)/(ax)，p(Cl2)p(PCl3)xp(总)/(ax)，根据反应达平衡后PCl5与PCl3的分压之比为1：3得出：x3a/4；PCl5的分解率a1x/a75% ，平衡分压代替平衡浓度表示反应的平衡常数表达式是：Kpp(Cl2)p(pCl3)/p(PCl5)，将p(总)1.4 MPa代入得：Kp1.8 MPa；根据的计算数据可知，在原平衡中，p(PCl5)p(Cl2)，新平衡中两者相同，说明平衡逆向移动，根据
15、反应方程式：PCl5(g) PCl3(g)Cl2(g)H0，该反应正反应是吸热反应，平衡逆向移动，说明温度降低，即T2T1，新平衡与原平衡相比，PCl5分解率降低了；PCl5(g) PCl3(g)Cl2(g)H0达到平衡后，温度、体积不变，充入氩气，反应物、生成物的浓度都没有改变，平衡不移动，a不能使PCl5分解率增大，a选项错误；体积不变，对体系加热，相当于升高温度，该反应的正反应是吸热反应，平衡正向移动，能使PCl5分解率增大，所以b选项正确；温度、体积不变，充入氯气，平衡逆向移动，PCl5分解率减小，c选项错误；温度不变，增大容器体积，平衡正向移动，能使PCl5分解率增大，d选项正确。(
16、4)氯化水解法生产三氯氧磷会产生含磷(主要为H3PO4、H3PO3等)废水，在废水中先加入适量漂白粉，使废水中的H3PO3氧化为PO，加入生石灰后能完全转化为磷酸的钙盐，达到较高的回收率；根据题干中的图可确定pH10，磷的沉淀回收率较高(90%左右)，反应时间超过30 min时磷的沉淀回收率较高(90%左右)，所以处理该厂废水最合适的工艺条件为溶液pH10，反应时间30min。4答案：(1)负极阴极区(2)MgH22LiBH42LiHMgB24H2(3)659(4)p4K3K2K1解析：(1)由镁锂双离子二次电池的装置图中的信息可知，Mg是负极，Li1xFePO4是正极。放电时，Mg电极为负极
17、。充电时，阳离子向阴极定向移动，所以 Li迁移至阴极区。(2)纳米MgH2和LiBH4组成的体系在400 以上受热放氢时发生反应的化学方程式为MgH22LiBH42LiHMgB24H2。(3)硝酸厂尾气中含有大量的NO，可用氢气催化还原法除去NO，发生的主要反应如下：2NO(g)4H2(g)O2(g)=N2(g)4H2O(g)H1 143 kJ mol1；2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H484 kJ mol1。根据盖斯定律，由得，2NO(g)2H2(g)=N2(g)2H2O(g)H659 kJ mol1。(4)在一定条件下，反应CH4(g)CO2(g) 2CO(g)2H2(g)，平衡时
18、CH4的转化率与温度和压强的关系如图3所示。该反应是一个气体分子数增多的反应，在相同温度下， CH4的平衡转化率随压强的增大而减小，所以压强最大的是p4。由图可知，在相同压强下，CH4的平衡转化率随温度的升高而增大，所以该反应为吸热反应，该反应的H0。由图可知，压强为p4时，在Y点的转化率高于其平衡转化率，所以该反应正在向逆反应方向进行，v(正)K3K2K1。5答案：(1)6 MoS29ClO6OH=MoO9Cl2SO3H2O(2)H2H1(3)BC4104B1.0解析：(1)Na2MoO42H2O中Na是1价，O是2价，所以根据正负价代数和为0可知Mo的化合价是6价；反应中Mo元素化合价从4
19、价升高到6价，S从2价升高到6价，氯元素化合价从1价降低到1价，所以根据电子得失守恒、原子守恒和电荷守恒可知该反应的离子方程式为MoS29ClO6OH=MoO9Cl2SO3H2O。(2)2Mo(s)3O2(g)=2MoO3(s)H12MoS2(s)7O2(g)=2MoO3(s)4SO2(g)H2MoS2(s)2O2(g)=Mo(s)2SO2(g)H3根据盖斯定律可知()/2得到MoS2(s)2O2(g)=Mo(s)2SO2(g)H3H2H1。(3)2v正(H2)v逆(CO)不满足反应速率之比是化学计量数之比，反应没有达到平衡状态，A错误；CO体积分数保持不变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状
20、态，B正确；反应前后混合气体的质量和物质的量是变化的，因此混合气体的平均相对分子质量不再变化说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，C正确；对于具体的化学反应，H是不变的，D错误。图1中A点氢气和水蒸气的体积分数相等，均是40%，所以CO的体积分数是20%，这说明氢气、一氧化碳、水蒸气的物质的量之比是2：1：2，所以对应的平衡常数Kp4104；升高温度氢气的体积分数减小，说明平衡向正反应方向进行，正反应是吸热反应，所以升高温度正反应的平衡常数增大，则逆反应的平衡常数减小，因此表示逆反应的平衡常数(K逆)的曲线是B；T1时正逆反应速率的平衡常数相等，因此对应的平衡常数为1.0。6答案：(1)2N
21、O(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)H746.5 kJ mol1(2)7：4(或1.75：1)0.22 molL1min1b(3)k正/k逆(4)200 75%(5)显碱性，因为Kb(NH3H2O)Ka2(H2SO3)，所以SO水解程度大(或其他合理解释)解析：(1)若某反应的平衡常数表达式为：Kc(N2)c2(CO2)/c2(NO)c2(CO)，该反应为2NO(g)2CO(g) N2(g)2CO2(g)，N2(g)O2(g)=2NO(g)H1180.5 kJ/molC(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJ/mol2C(s)O2(g)=2CO(g)H3221 kJ/mol
22、由盖斯定律计算2得到2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)H746.5 kJ mol1。(2)2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)开始( mol/L) 1.00 0 0反应( mol/L) 0.5 1 0.252 min( mol/L) 0.5 1 0.25反应前后气体的压强之比等于其物质的量之比，所以p：p0(0.510.25) mol：1.00 mol7：4(或1.75)，25 min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为v(NO2)0.22 molL1min1；NO2和O2的浓度比始终保持不变，不能确定反应是否达到化学平衡状态，a项错误；该反应是气体体积增大的反应，容器
23、中的压强不断的发生变化，当容器中压强不再变化，反应已达到化学平衡状态，b项正确；v正(NO2)2v逆(N2O5)才表明达到化学平衡状态，c项错误；在恒容的条件下，该反应气体的密度始终保持不变，不能确定反应是否达到化学平衡状态，d项错误。(3)平衡时正逆反应速率相等，由正反应速率v正k正p(NO2)p(CO)，逆反应速率v逆k逆p(NO)p(CO2)，联立可得Kpk正/k逆。(4)合成氨反应放热，温度越低氨气的百分含量越高，所以，曲线a对应的温度是200 。3N2(g)3H2(g) 2NH3(g)反应前(mol) 1 3 0反应后(mol) x 3x 2x平衡时(mol) 1x 33x 2x据题
24、意M点时：60%，x，则氢气的转化率为100%75%。(5)铵根离子水解使溶液显酸性，亚硫酸根离子水解使溶液显碱性，铵根离子水解得到氨水，亚硫酸根离子水解得到亚硫酸氢根离子，亚硫酸根离子是H2SO3的第二步电离，由于Kb(NH3H2O)Ka2，说明氨水比亚硫酸氢根离子的电离能力强，根据越弱越水解，铵根离子的水解程度小于亚硫酸根离子的水解程度，故溶液显碱性。7答案：(1)(2)2.0103K160K2(3)恰好完全反应生成NaHN2O2，Kb(HN2O)107Ka21012，水解程度大于电离程度c(Na)c(N2O)c(OH)c(HN2O)c(H)解析：(1)CO(g)NO2(g)NO(g)CO
25、2(g)Ha kJ/mol2CO(g)2NO(g)N2(g)2CO2(g)Hb kJ/mol，将2得：4CO(g)2NO2(g)N2(g)4CO2(g)H2ab，当消耗标况下3.36 L CO，n(CO)0.15 mol，放出热量为(0.152a0.15b) kJ。(2)设020 min时，生成N2O4的物质的量为x mol，则有 2NO2(g) N2O4(g)起始物质的量(mol) 0.4 0转化物质的量(mol) 2x x20 min时物质的量(mol) 0.42x x由于20 min时，NO2的体积分数为0.75，则有0.75，得x0.08，则020 min内，v(N2O4)2103 m
26、ol/(Lmin)反应在60 min时达到平衡，设N2O4平衡时的物质的量为x min，则有 2NO2(g) N2O4(g)起始物质的量(mol) 0.4 0转化物质的量(mol) 2x x平衡时物质的量(mol) 0.42x x根据平衡时NO2的体积分数为0.4有，0.4，得x0.15，平衡时c(NO2)0.05 mol/L，平衡时c(N2O4)0.075 mol/L，平衡时，即，得K160K2，若改变温度，平衡常数为K平，由于K平，当K1K2时，与373 K时比较，平衡常数K平减小，由于该反应的正反应放热，所以T1373K。(3)若V100，恰好完全反应生成NaHN2O2，Kh(HN2O)
27、107Ka21012，水解程度大于电离程度。若V200，生成Na2N2O2，由于N2O水解以及HN2O水解，因此c(OH)c(HN2O)，所以离子浓度大小为c(Na)c(N2O)c(OH)c(HN2O)c(H)。8答案：(1) (2)2H2O2H2O2(3)31 kJ mol1反应CO2 H2=HCOOH是气体总分子数减少的反应，增大压强利于反应进行选择合适的催化剂，增大c(H2) CO2 H2O 2e=HCOO OH解析：(1)HCOOH的结构式是。(2)图中光催化产生H2的化学方程式为2H2O2H2O2。(3)反应：2HCOOH(l)O2(g)2CO2(g)2H2O(l)H510 kJ/mol。反应：2H2(g)O2(g)2H2O(l)H572 kJ/mol。有：CO2(g)H2(g)HCOOH(l)H31 kJ/mol。平衡常数K。增大压强，反应CO2H2HCOOH是气体总分子数减少的反应，增大压强利于反应进行，为实现CO2加氢向甲酸的高效转化还可以选择合适的催化剂，增大c(H2)。阴极电极反应式是CO2 H2O 2e=HCOO OH。
