1、化学反应原理的综合应用1.氮及其化合物的转化过程如图所示。下列分析合理的是A. 催化剂a表面发生了极性共价键的断裂和形成B. N2与H2反应生成NH3的原子利用率为100%C. 在催化剂b表面形成氮氧键时，不涉及电子转移D. 催化剂a、b能提高反应的平衡转化率【答案】B【详解】A.催化剂A表面是氮气与氢气生成氨气的过程，发生的是同种元素之间非极性共价键的断裂，A项错误；B. N2与H2在催化剂a作用下反应生成NH3属于化合反应，无副产物生成，其原子利用率为100%，B项正确；C. 在催化剂b表面形成氮氧键时，氨气转化为NO，N元素化合价由-3价升高到+2价，失去电子，C项错误；D. 催化剂a、
2、b只改变化学反应速率，不能提高反应的平衡转化率，D项错误。2.乙烯气相直接水合反应制备乙醇：C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下（起始时，n(H2O)n(C2H4)1 mol，容器体积为1 L）。下列分析不正确的是A. 乙烯气相直接水合反应的H0B. 图中压强的大小关系为：p1p2p3C. 图中a点对应的平衡常数K D. 达到平衡状态a、b所需要的时间：ab【答案】B【分析】依据图像分析，在同一个压强下，随着温度的升高，乙烯平衡转化率降低，不利于平衡向正反应方向进行，可知该反应正方向为放热反应；根据C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH
3、(g)可知，该反应是气体分子数减小的体系，再结合平衡常数表达式及压强与温度对速率与平衡的影响作答。【详解】A. 根据上述分析可知，乙烯气相直接水合反应为放热反应，即H0，A项正确；B. 由方程式C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g)可知该反应的正反应是气体分子数减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的转化率提高，因此压强关系是：p1 p2 p3 p4，B项错误；C. 根据图示可知，起始时，n(H2O)n(C2H4)1 mol，容器体积为1 L，a点乙烯的平衡转化率为20%，则转化的乙烯的物质的量浓度为0.2mol/L，则: C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)开始(mol
4、/L) 1 1 0转化(mol/L) 0.2 0.2 0.2平衡(mol/L) 0.8 0.8 0.2所以K=，C项正确；D. 增大压强，化学反应速率会加快，则反应达到平衡的时间会缩短，由上述分析可知，p2 p3，因此达到平衡状态a、b所需要的时间：ab，D项正确。3.二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一,它主要来自化石燃料的燃烧,研究CO催化还原SO2的适宜条件,在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。.从热力学角度研究反应（1）C(s)+O2(g)CO2(g) H1=-393.5 kJmol-1CO2(g)+C(s)2CO(g) H2=+172.5 kJmol-1S(s)+O2(g)SO2(
5、g) H3=-296.0 kJmol-1写出CO 还原SO2的热化学方程式:_。（2）关于CO还原SO2的反应,下列说法正确的是_。A.在恒温恒容条件下,若反应体系压强不变,则反应已达到平衡状态B.平衡状态时,2v正(CO)=v逆(SO2)C.其他条件不变,增大SO2的浓度,CO的平衡转化率增大D.在恒温恒压的容器中,向达到平衡状态的体系中充入N2,SO2的平衡转化率不变NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NOx进行吸附，发生反应如下：反应a：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) H=34.0kJ/mol反应b：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2
6、CO2(g) H=64.2kJ/mol（3）对于反应a，在T1时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：时间(min)浓度(molL-1)01020304050NO1.000.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.36010min内，NO的平均反应速率v(NO)=_，当升高反应温度，该反应的平衡常数K_(选填“增大”、“减小”或“不变”)。30min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加入一定量的活性炭 B通入一定量的NOC适当缩小容器的体积 D加入合适的催化剂（4）某实验室模拟反应b，在
7、密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T2，如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请从动力学角度分析，1050kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因_；在1100kPa时，NO2的体积分数为_。用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)；在T2、1.1106Pa时，该反应的化学平衡常数Kp=_(计算表达式表示)；已知：气体分压(P分)=气体总压(P总)体积分数。【答案】（1）2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s)H=-270.0 kJmol-1 （2）AC （3）0.042mol/(Lmin
8、) 减小 BC （4）1050kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率提高 50% 或【详解】（1）CO与SO2的反应方程式为2COSO2=2CO2S， C(s)+O2(g)= CO2(g)，CO2(g)+C(s) =2CO(g)，S(s)+O2(g)= SO2(g)，因此有得出2CO(g)SO2(g)=2CO2(g)S(s) H=270.0kJmol1；（2）A、根据反应方程式，硫为固体，其余为气体，反应前后气体分子数之和不相等，因此当压强不再改变，说明反应达到平衡，故A正确；B、不同物质的速率表示达到平衡，要求反应的方向一正一逆，且反应速率之比等于系数之比，即v正
9、(CO)=2v逆(SO2)，故B错误；C、其他条件不变，增大SO2的浓度，增加反应物的浓度，平衡向正反应反应移动，CO的转化率增大，故C正确；D、恒温恒压下，通入非反应气体，容器的体积增大，物质的量浓度降低，平衡向逆反应方向进行，SO2的转化率的降低，故D错误；答案为AC；（3）根据反应速率数学表达式，v(NO)=(1.000.58)mol/L10min=0.042mol/(Lmin)；反应a和b都是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数只受温度的影响，即升高温度，平衡常数K减小；A、活性炭为固体，加入活性炭，不影响化学平衡，故A不符合题意；B、通入一定量的NO，NO浓度增大，
10、平衡向正反应方向移动，N2浓度增大，故B符合题意；C、适当缩小容器的体积，所有气体的浓度均增大，故C符合题意；D、加入合适的催化剂，不影响化学平衡，故D不符合题意；答案为BC；（4）根据示意图，1050kPa前，反应未达到平衡，随着压强增大，反应速率增大，NO2的转化率加快；假设通入1molNO2，2C(s)2NO2(g) N2(g)2CO2(g) 起始： 1 0 0 变化： 0.4 0.2 0.4 平衡： 0.6 0.2 0.4 1100kPa时，NO2的体积分数为0.6mol/(0.60.20.4)mol100%=50%；NO2的体积分数为1/2，N2的体积分数为0.2mol/(0.60.
11、20.4)mol=1/6，CO2的体积分数为1/3，Kp=或。4.（2019山东省德州市高考联考模拟）用化学反应原理研究N、S元素的化合物有着重要的意义。（1）已知：一定温度下 Hl=1966kJmol-1 H2=1138kJmol-1写出NO2(g)和SO2(g)反应生成SO3(g)和NO(g)的热化学方程式_（2）一定温度下，分别向A、B容器中充入5mol NO和25mol O2，A保持恒容，B保持恒压。发生反应 不考虑，起始时A、B的体积均为2 L。下列能说明A、B容器均达到平衡状态的是_。aA、B容器的压强均不发生变化bA、B容器中气体颜色均不发生变化cA、B容器中气体的密度不再发生变
12、化dA、B容器中气体的平均摩尔质量不再发生变化T时，A、B容器均达到平衡状态时，A中O2的浓度为05molL-1，则NO的转化率为_，B中反应的平衡常数KB=_。（3）将一定量的SO2和O2通入A容器中，测得SO2的浓度随时间变化如图实线所示。ab、bc、cd三段平均反应速率最大的是_；de段平均反应速率为_。仅改变某一个条件，测得SO2的浓度随时间变化如图中虚线所示，则改变的条件是_。图装置可将雾霾中的NO、SO2转化为(NH4)2SO4，则阴极的电极反应为_。【答案】（1）NO2（g）+SO2（g）=SO3（g）+NO（g）H=-41.4kJmol-1 （2）bd 60% 4.5 （3）a
13、b 0 加入催化剂 NO+6H+5e-=NH4+H2O【解析】（1） 2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） Hl=1966kJmol-1 2NO（g）+O2（g）2NO2（g） H2=1138kJmol-1根据盖斯定律得：NO2（g）+SO2（g）=SO3（g）+NO（g）H=41.4kJmol-1；答案：NO2（g）+SO2（g）=SO3（g）+NO（g）H=41.4kJmol-1（2）变量不再发生变化，证明达到了平衡；注意A保持恒容，B保持恒压；aB容器的压强是定值，不是变量，故不选a；bA、B容器中气体的颜色均不发生变化，说明NO2的浓度不在发生变化，故选b；cA容器中气体的密度是定
14、值，不是变量，故不选c；d因为M=m/n，m是定值，n是变量，所以平均摩尔质量是变量，故选d；列A容器中反应的三行式：2NO（g） + O2（g） 2NO2（g）c（初） 2.5 1.25 0c 1.5 0.75 1.5c（末） 1 0.5 1.5则NO的转化率：=60% k=4.5 因为A、B容器温度相同,所以平衡常数相等；（3）因为单位时间内变化越大反应速率越快，所以ab段平均反应速率最大；de段已达平衡，故平均反应速率为0；对于反应前后物质的量发生变化的反应来说，只是加快反应速率，并未影响平衡，应该是加入催化剂；阴极发生的应该是化合价降低，得电子的反应，因此NO生成NH4+，三步法配平根
15、据化合价变化，标明转移电子数NO+5e-=NH4+根据左右两边电荷守恒确定氢离子的位置和系数NO+6H+5e-=NH4+根据原子守恒确定水分子的位置和系数NO+6H+5e-=NH4+H2O；因此电极反应式为NO+6H+5e-=NH4+H2O；5.以海绵铜（CuO、Cu）为原料制备氯化亚铜（CuCl）的一种工艺流程如下。（1）“溶解”过程：生成CuSO4的反应方程式：CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O、_。 （2）“吸收”过程： 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) DH = -112.6 kJmol-1提高NO平衡转化率的方法是_（写出两种）。 吸收NO2的有关反应如下
16、：反应：2NO2(g) + H2O(l) = HNO3(aq) + HNO2(aq) DH = -116.1 kJmol-1反应：3HNO2(aq) = HNO3(aq) + 2NO(g) + H2O(l) DH = -75.9 kJmol-1用水吸收NO2生成HNO3和NO的热化学方程式是_。（3）“电解”过程：HNO2为弱酸。通过电解使HNO3得以再生，阳极的电极反应式是_。（4）“沉淀”过程：产生CuCl的离子方程式是_。 加入适量Na2CO3，能使沉淀反应更完全，原因是_。（5）测定CuCl含量： 称取氯化亚铜样品m g，用过量的FeCl3溶液溶解，充分反应后加入适量稀硫酸，用x mo
17、lL-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液y mL。滴定时发生的离子反应：Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O样品中CuCl（M99.5 gmol-1）的质量分数为_。【答案】（1） （2）降低温度、增大压强、提高等 3NO2(g)+H2O(g)=2HNO3(aq)+NO(g)H=-212.1kJmol-1（3） （4） 消耗，使减小，有利于生成CuCl的反应正向进行 （5）【分析】海绵铜（CuO、Cu）中CuO与稀硫酸反应转化为硫酸铜，因硝酸在酸性条件下具有氧化性，会将Cu氧化为铜离子，最终生成硫酸铜，二氧化硫具有还原
18、性，再讲铜离子还原为氯化亚铜；NO合理利用经过氧化与电解过程得到硝酸，据此分析作答。【详解】（1）“溶解”过程除了氧化铜溶于稀硫酸过程，Cu在酸性条件下与硝酸会发生氧化还原反应，其化学方程式为：，故答案为： ；（2） 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) DH = -112.6 kJmol-1，该反应正向是气体体积分数减小的放热反应，则提高NO平衡转化率的方法可以为：降低温度、增大压强、提高等（任写两种即可）；根据盖斯定律可知，（反应3+反应）得到用水吸收NO2生成HNO3和NO的热化学方程式为：3NO2(g)+H2O(g)=2HNO3(aq)+NO(g) H=-116.1 kJmol
19、-13+(-75.9 kJmol-1)=-212.1kJmol-1，故答案为：3NO2(g)+H2O(g)=2HNO3(aq)+NO(g)H=-212.1kJmol-1；（3）电解过程中，阳极HNO2发生失电子的氧化反应生成硝酸，其电极反应式为；（4）铜离子与二氧化硫发生氧化还原反应生成氯化亚铜，其离子方程式为：；生成氯化亚铜沉淀的方程式为：，反应中有硫酸生成，加入适量Na2CO3，其中消耗，使减小，有利于生成CuCl的反应正向进行；（5）氯化亚铜与氯化铁发生反应：Fe3+CuClFe2+Cu2+Cl-，加入K2Cr2O7溶液，发生反应：6Fe2+Cr2O72-+14H+6Fe3+2Cr3+7
20、H2O，反应的关系式为6CuCl6Fe2+Cr2O72-6 1n xy10-3moln=6xy10-3molm（CuCl）=995g/mol6xy10-3mol=0.597xy g则样品中CuCl的质量分数为。6.十九大报告指出：“坚持全民共治、源头防治，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战！”以NOx为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定条件下可发生如下反应：反应2NO(g)+ 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g) H1。（1）已知：反应N2(g)+O2(g) 2NO(g) H2= +180.5 kJmol-1，CO的燃烧热为28
21、3.0 kJmol-1，则H1=_。（2）在密闭容器中充入5molCO和4molNO，发生上述反应，图1为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。温度：T1_T2(填“”或“”) 。若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中AG点中的_点。（3）某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如图2所示。若低于200，图2中曲线脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为_；a点_(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，说明其
22、理由_。IIN2O是一种强温室气体，且易形成颗粒性污染物，研究N2O的分解对环境保护有重要意义。（4）碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程为：第一步I2(g) 2I(g) (快反应)第二步I(g)+N2O(g) N2(g)+IO(g) (慢反应)第三步IO(g)+N2O(g) N2(g)+O2(g)+I2(g) (快反应)实验表明，含碘时N2O分解速率方程v = kc(N2O)c(I2)0.5(k为速率常数)。下列表述正确的是_。AI2浓度与N2O分解速无关 B第二步对总反应速率起决定作用C第二步活化能比第三步小 DIO为反应的中间产物【答案】（1） -746.5kJ/mol （2
23、） A （3）温度较低时，催化剂的活性偏低 不是 该反应为放热反应，根据线II可知，a点对温度的平衡脱氮率应该更高（4）BD【解析】（1）CO燃烧热的H1=-283.0kJmol-l，热化学方程式为：CO(g)+O2(g)=CO2(g) H1=-283.0kJmol-l，N2(g)+O2(g)2NO(g)H2=+180.5kJmol-1，根据盖斯定律，将2-得：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)H=-746.5kJ/mol，故答案为：-746.5kJ/mol；（2）根据反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)H=-746.5kJmol-1，升高温度，平衡逆向移
24、动，所以NO的体积分数会增大，即T1T2，故答案为：；若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，则平衡会逆向移动，NO的体积分数增加，重新达到的平衡状态可能是图中A点，故答案为：A。（3）根据图像可知，温度较低时，催化剂的活性偏低，因此温度低于200，曲线脱氮率随温度升高变化不大；a点不是对应温度下的平衡脱氮率，因为该反应为放热反应，根据线II可知，a点对温度的平衡脱氮率应该更高，故答案为：温度较低时，催化剂的活性偏低；不是；该反应为放热反应，根据线II可知，a点对温度的平衡脱氮率应该更高；（4）AN2O分解反应中，实验表明，含碘时N2O分解速率方程v=kc(N2O)c(I2)0.5(k为速率常数)，和碘蒸气有关，故A错误；B第二步I(g)+N2O(g)N2(g)+IO(g)(慢反应)，在整个反应过程中起到决定性作用，故B正确；C第二步反应慢说明活化能比第三步大，故C错误；D第一步I2(g)2I(g)(快反应)，第二步I(g)+N2O(g)N2(g)+IO(g)(慢反应)，第三步IO(g)+N2O(g)N2(g)+O2(g)+H(g)(快反应)，过程中IO为反应的中间产物，故D正确；故答案为：BD。