1、专题十一 化学反应原理综合(建议用时：40分钟)1(2020潍坊高三联考)燃煤的过程中排放大量CO2、SO2、NOx以及固体颗粒物，对环境污染严重。请回答下列问题：(1)将煤作为燃料常通过下列两种途径：途径：C(s)O2(g)=CO2(g)H10 2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H30 2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H48，则溶液中c(H2CO3)_c(CO)(填“”“”或“c(CO)。答案：(1)2H12H2H3H4(2)增大0.36(3)SO22H2O2e=SO4H减少环境污染，获得副产品H2SO4，获得电能(4)4(NH4)2SO32NO2=4(NH4)2SO4N2(5)1
2、104 molL12“绿水青山就是金山银山”。近年来，绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题：(1)已知：N2(g)O2(g)=2NO(g)H1180.5 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H3221 kJmol1若某反应的平衡常数表达式为K，则此反应的热化学方程式为_。(2)N2O5在一定条件下可发生分解反应：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)，某温度下向恒容密闭容器中加入一定量N2O5，测得N
3、2O5浓度随时间的变化如下表：t/min012345c(N2O5)/(molL1)1.000.710.500.350.250.17反应开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p1，则p1p0_。25 min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为_。一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是_(填字母)。aNO2和O2的浓度比保持不变b容器中压强不再变化c2v正(NO2)v逆(N2O5)d气体的密度保持不变(3)Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应：NO2(g)CO(g)NO(g)C
4、O2(g)，该反应中正反应速率v正k正p(NO2)p(CO)，逆反应速率v逆k逆p(NO)p(CO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp_(用k正、k逆表示)。(4)如图是密闭反应器中按n(N2)n(H2)13投料后，在200 、400 、600 下，合成NH3反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线，已知该反应为放热反应。曲线a对应的温度是_。M点对应的H2的转化率是_。(5)工业生产中产生的SO2废气可用如图方法获得H2SO4。写出电解的阳极反应式：_。解析：(1)若某反应的平衡常数表达式为K，则其化学方程式为2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)，将题中3
5、个已知热化学方程式依次编号为，根据盖斯定律，由2，可得：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)H(393.5 kJmol1)2(180.5 kJmol1)(221 kJmol1)746.5 kJmol1。(2)根据题表中数据及三段式法有：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)开始/(molL1) 1.00 0 0转化/(molL1) 0.50 1.00 0.252 min时/(molL1) 0.50 1.00 0.25该反应在恒温恒容条件下发生，反应前后气体的压强之比等于物质的量之比，也等于物质的量浓度之比，所以p1p0(0.501.000.25)1.0074。25 min内，v
6、(N2O5)0.11 molL1min1，v(NO2)2v(N2O5)0.22 molL1min1。反应过程中NO2和O2的浓度比始终保持不变，a项不能说明反应已经达到化学平衡状态；该反应在反应前后气体分子数不相等，反应过程中容器内压强为变量，容器内压强不再变化可以说明反应已经达到化学平衡状态，b项符合题意；v正(NO2)2v逆(N2O5)时，正、逆反应速率相等，而2v正(NO2)v逆(N2O5)时，正、逆反应速率不相等，c项不能说明反应已经达到化学平衡状态；反应物和生成物全为气体，气体总质量不变，而容器恒容，故反应过程中气体密度始终不变，d项不能说明反应已经达到化学平衡状态。(3)Kp，v正
7、k正p(NO2)p(CO)，v逆k逆p(NO)p(CO2)，平衡时正、逆反应速率相等，即k正p(NO2)p(CO)k逆p(NO)p(CO2)，则，故Kp。(4)合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NH3的产率降低，NH3的物质的量分数减小，曲线a、b、c中，在相同条件下曲线a对应NH3的物质的量分数最高，其反应温度最低，所以曲线a对应的温度为200 。M点NH3的物质的量分数为60%，设NH3为0.6a mol，则N2、H2共为0.4a mol，因为反应器中按n(N2)n(H2)13投料，故M点时H2为0.3a mol，结合N2(g)3H2(g)2NH3(g)可知，转化的H2
8、的物质的量为0.9a mol，所以M点对应H2的转化率为100%75%。(5)由题图可知，在电解池的阳极发生Mn2转化为MnO2的反应，电极反应式为Mn22H2O2e=MnO24H。答案：(1)2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)H746.5 kJmol1(2)740.22 molL1min1b(3)(4)200 75%(5)Mn22H2O2e=MnO24H3(2019天津检测)对温室气体二氧化碳的研究一直是科技界关注的重点。.在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一，相关反应如下：主反应：CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(g)H1副反应：CO2(
9、g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H241.2 kJmol1已知H2和CH4的燃烧热分别为285.5 kJmol1和890.0 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H44 kJmol1(1)H1_kJmol1。(2)有利于提高CH4平衡产率的反应条件是_(至少写两条)。工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是_。(3)T 时，若在体积恒为2 L的密闭容器中同时发生上述反应，将物质的量之和为5 mol的H2和CO2以不同的投料比进行反应，结果如图1所示。若a、b表示反应物的转化率，则表示H2转化率的是_，c、d分别表示CH4(g)和CO(g)的体积分数，由图可知_时，甲烷产率最高。若该条件下C
10、O的产率趋于0，则T 时的平衡常数K_。.溶于海水的CO2 95%以HCO形式存在。在海洋中，通过如图2钙化作用实现碳自净。(4)写出钙化作用的离子方程式：_。(5)如图3，电解完成后，a室的pH_(填“变大”“变小”或“几乎不变”)；其间b室发生反应的离子方程式为_。解析：.(1)根据已知有CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H241.2 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H3571.0 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H4890.0 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H544 kJmol1根据盖斯定律，由22可得CO2(g)4H
11、2(g)=CH4(g)2H2O(g)H12H3H42H5164.0 kJmol1。(2)反应CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(g)是正方向为气体体积减小的放热反应，降低温度和增大压强都有利于反应正向移动，提高CH4平衡产率；工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是催化剂。(3)随着比值的增大，氢气的转化率降低，则表示H2转化率的是b。随着比值的增大，氢气的量增多，一氧化碳的量减少，甲烷的量增加，故c为CH4(g)的体积分数，由图可知4时，甲烷的产率最高。若该条件下CO的产率趋于0，4，由于H2、CO2的物质的量之和为5 mol，则H2和CO2分别为4 mol和1 mol，平衡转化率为
12、0.80，则利用三段式法： CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(g)开始时浓度/(molL1) 0.5 2 0 0改变的浓度/(molL1) 0.4 1.6 0.4 0.8平衡时浓度/(molL1) 0.1 0.4 0.4 0.8K100。.(4)根据图中信息可知，钙化作用是碳酸氢钙转化为碳酸钙、二氧化碳和水，其反应的离子方程式为2HCOCa2=CaCO3CO2H2O。(5)电解完成后，a室中水放电产生氧气，而氢离子进入b室，pH几乎不变；其间b室发生反应的离子方程式为HHCO=CO2H2O。答案：.(1)164.0(2)降低温度，增大压强(答案合理即可)催化剂(3)b4100.(
13、4)2HCOCa2=CaCO3CO2H2O(5)几乎不变HHCO=CO2H2O4甲醇既是重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有广泛地开发和应用前景。(1)已知反应CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H99 kJmol1 中的相关化学键键能如下：化学键HHCOCOHOCHE/(kJmol1)436343x465413则x_。(2)在一容积可变的密闭容器中，1 mol CO与2 mol H2发生反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H”“”“”“”或“”)H3，理由是_。解析：(1)根据反应CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H99 kJmol1及表中数据可知，反应断键吸收的能量为(x
14、2436) kJ，成键放出的能量为(3413465343) kJ2 047 kJ，反应放出99 kJ的热量，则2 047(x2436)99，x1 076。(2)a、b两点处在同一条等温线上，a点的压强小于b点的压强，由于增大压强，化学反应速率增大，则反应速率v(a)v(b)。H2的消耗速率在任何时候都是CH3OH的生成速率的2倍，不能说明反应达到平衡状态，A项错误；CH3OH的体积分数不再改变，说明正、逆反应速率相等，能说明反应达到平衡状态，B项正确；该装置的容积可变，混合气体的总质量不变，则混合气体的密度是一变量，当混合气体的密度不再改变时，能说明反应达到平衡状态，C项正确；CO和CH3OH
15、的物质的量之和保持不变，不能说明反应达到平衡状态，D项错误。根据图中a点时CO的转化率是0.5，则有 CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始/mol120变化/mol0.510.5平衡/mol0.510.5CO、H2、CH3OH的物质的量分数分别为0.25、0.5、0.25，平衡分压分别为0.250.5104 kPa、0.50.5104 kPa、0.250.5104 kPa，所以a点的平衡常数Kp1.6107。答案：(1)1 076(2)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，故T1T2BC1.6107(3)0，根据盖斯定律可得H3H1H2，所以H1H3