1、题型解读四 化学反应原理解题指导1(2020深圳第一次调研)大气环境中NOx的减量化排放受到国内外广泛关注。利用碳还原NO的反应为C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g)。回答下列问题：(1)该反应在常温下可以自发进行，则反应的H_0(填“”“”或“”“”“”或“”)，其理由为_。温度高于400 ，NO转化率降低的原因可能是_。解析：(1)尾气中含有碳烟的主要原因为燃料燃烧不充分。(2)若反应CO2(g)N2(g)C(s)NO(g)的活化能为a kJmol1，则反应C(s)2NO(g)CO2(g)N2(g)的逆反应活化能为2a kJmol1，根据盖斯定律：可得C(s)2NO(g)CO2(g)
2、N2(g)H574 kJmol1，故反应C(s)2NO(g)CO2(g)N2(g)的活化能为(2a574)kJmol1。(3)满足自发进行的条件是：HTS113.0 kJmol1T(145.3103) kJmol1K10，则Tp2。若30 min时，保持T2不变，向该容器中再加入该四种反应混合物各2 mol，该反应前后气体分子数不变，加入反应混合物前后构成等效平衡，达平衡时NO的体积百分含量为100%20%。(5)在催化剂乙作用下，相同温度下，曲线乙的转化率低于曲线甲的转化率，说明M点不是平衡点，反应仍向正反应方向进行，则v(正)v(逆)。温度升高催化剂活性降低，催化效率降低，则在相同时间内测
3、得NO转化率降低。答案：(1)燃料燃烧不充分(2)2a574(3)能(4)0.06p120%(5)相同温度下，曲线乙的转化率低于曲线甲的转化率，说明M点不是平衡点，反应仍向正反应方向进行温度升高催化剂活性降低3(2020佛山质检)CoS2催化CO烟气脱硫具有广阔的工业化前景。回答下列问题：(1)已知：CoS2(s)CO(g)CoS(s)COS(g)H12COS(g)SO2(g)3S(s)2CO2(g)H2S(s)CoS(s)CoS2(s)H3则2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)H4_。 (用含H1、 H2、H3的代数式表示)(2)在恒温、恒压的容器中模拟回收硫，加入SO2起始量均为
4、1 mol，测得CO2的平衡体积分数随CO和SO2的投料比变化如图1：当投料比为2时，t min时测得SO2转化率为50%，则用S的生成速率表示的反应速率v_gmin1。当投料比为3时，CO2 的平衡体积分数对应的点是_。(3)向体积均为1 L的恒温、恒容密闭容器通入2 mol CO和1 mol SO2。反应体系总压强随时间的变化如图2：相对于，改变的外界条件是_。SO2的平衡转化率为_，平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算)。(4)利用电解法处理SO2尾气可制备保险粉 (Na2S2O4)。电解装置如图，则a_ b(填“” “”或“”)，生成S2O的电极反应式为_。解析：(1)将已知三个
5、热反应方程式依次标记为、，根据盖斯定律可知22可得2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)H42H1H32H3。(2)当投料比为2时，t min 时测得SO2转化率为50%，则有 2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)起始值/mol 2 1 0 0变化值/mol 1 0.5 1 0.5平衡值/mol 1 0.5 1 0.5S的生成速率vgmin1。当投料比为3时，相当于在投料比为2达到平衡时充入1 mol的CO，平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理可知达到平衡时，CO2的体积分数小于投料比为2达到平衡时CO2的体积分数，故答案为C。(3)由图象可知，达到平衡时压强不变，则平衡不
6、移动，达到平衡时间变短，则使用(或使用更高效)催化剂。恒温、恒容密闭容器中气体的压强与物质的量成正比，设反应消耗SO2物质的量为x mol，则有2CO(g)SO2(g) 2CO2(g)S(s)起始值/mol 2 1 0 0变化值/mol 2x x 2x x平衡值/mol 22x 1x 2x x，则x0.75 mol，SO2的平衡转化率为100%75%，则平衡时n(CO)0.5 mol，n(SO2)0.25 mol，n(CO2)1.5 mol，则平衡常数Kp0.675。(4)由电解装置图可知，SO2发生氧化反应生成H2SO4，为阳极，电极反应为SO22e2H2O=SO4H，则硫酸浓度增大；HSO
7、发生还原反应生成S2O，为阴极，电极反应为2H2HSO2e=S2O2H2O。答案：(1)2H1H22H3(2)C(3)使用(或使用更高效)催化剂75%0.675(4)0的反应是_(填“”“” 或“”)。1 200 K时在 一体积为2 L的恒容密闭容器中有17.7 g Mn3C(s)和0.4 mol CO2 ，只发生反应，5 min后达到平衡，此时CO的浓度为0.125 molL1，则05 min内v(CO2)_。在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g)。只发生反应，下列能说明反应达到平衡状态的是_ (填字母)。A容器的体积不再改变B固体的质量不再改变C气体的总质
8、量不再改变向恒容密闭容器中加入Mn3C并充入0.1 mol CO2, 若只发生反应，则在A点反应达到平衡时，容器的总压为a kPa, CO2的转化率为_；A点对应温度下的Kp()_。解析：(1)反应23Al2O315C5N2=2Al23O27N515CO中，产物Al23O27N5中氮的化合价为3价，该反应中每生成1 mol Al23O27N5，转移的电子数为53NA15NA。(2)已知.Al2O3(s)3C(s)=Al2OC(s)2CO(g)H1.2Al2OC(s)3C(s)=Al4C3(s)2CO(g)H2.2Al2O3(s)9C(s)=Al4C3(s)6CO(g)H3根据盖斯定律，由2得反
9、应2Al2O3(s)9C(s)=Al4C3(s)6CO(g)H32H1H2。Al4C3可与足量盐酸反应制备一种最简单的烃CH4，根据质量守恒配平可得反应的化学方程式为Al4C312HCl=4AlCl33CH4。(3)由图中信息可知，反应升高温度，lnKp增大，则Kp增大，平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，H0。05 min内v(CO2)v(CO)0.02 molL1min1。反应.Mn(s)CO2(g)MnO(s)CO(g)为气体体积不变的放热反应，根据“变量不变达平衡”进行判断；A项，反应为气体不变的反应，反应过程容器的体积不是变量，不能作为平衡状态的判断依据，不选；B项，反应是一个固
10、体质量增大的反应，固体的质量为变量，当固体的质量不再改变说明达到平衡状态，正确；C项，反应是一个气体质量减小的反应，气体的总质量为变量，当不再改变说明达平衡状态，正确。故答案为BC。向恒容密闭容器中加入Mn3C并充入0.1 mol CO2，若只发生反应，则在A点反应达到平衡时，ln0，则1，即平衡时，p(CO)p(CO2)，反应为Mn3C(s)CO2(g)3Mn(s)2CO(g)，起始时有0.1 mol CO2，设反应转化了x mol CO2，则有0.1x2x，所以x，则CO2的转化率为100%33.3%。当容器的总压为a kPa时，由于体系中p(CO)p(CO2)，所以体系中p(CO)p(C
11、O2)0.5a kPa，则A点对应温度下的Kp()0.5a kPa。答案：(1)39.031024(或15NA)(2)2H1H2Al4C312HCl=4AlCl33CH4(3)0.02 molL1min1BC33.3%0.5a kPa62020五岳(湖南、河南、江西)线上联考联氨(N2H4)和次磷酸钠(NaH2PO2)都具有强还原性，都有着广泛的用途。(1)已知：N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H1621.5 kJmol1N2O4(l)=N2(g)2O2(g)H2204.3 kJmol1则火箭燃料的燃烧反应为2N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H_。(2
12、)已知反应：N2H4(g)2Cl2(g)N2(g)4HCl(g)，T 时，向V L恒容密闭容器中加入2 mol N2H4(g)和4 mol Cl2(g) ，测得Cl2和HCl的浓度随时间的关系如图1所示。图1010 min内，用N2(g)表示的平均反应速率v(N2)_。M点时，N2H4的转化率为_%。T 时，达到平衡后再向该容器中加入1.2 mol N2H4(g)、0.4 mol Cl2(g)、0.8 mol N2 (g)、1.2 mol HCl(g) ，此时平衡_(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。(3)在惰性气体中，将黄磷(P4)与石灰乳和碳酸钠溶液一同加入高速乳化反应器中制得Na
13、H2PO2，同时还产生磷化氢(PH3)气体，该反应的化学方程式为_。次磷酸(H3PO2)是一元酸，常温下1.0 molL1的NaH2PO2溶液pH为8，则次磷酸的Ka_。用次磷酸钠通过电渗析法制备次磷酸，装置如图2所示。交换膜A属于_(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜，电极N的电极反应式为_，当电路中流过3.8528105库仑电量时制得次磷酸的物质的量为_ (一个电子的电量为 1.610 19库仑，NA数值约为6.02 1023)。解析：(1)根据盖斯定律，反应2即可得火箭燃料的燃烧反应2N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H(621.52204.3)kJmol11 038
14、.7 kJmol1。(2)根据题图1，Cl2作为反应物浓度需减小，HCl作为生成物浓度需增大，c(Cl2)(20.8)molL11.2 molL1，v(Cl2)0.12 molL1min1，根据反应速率与计量系数成正比可得v(N2)v(Cl2)0.06 molL1min1，据题图2可知反应开始时c(Cl2)2 molL1，投料为2 mol N2H4(g)和4 mol Cl2(g)，则开始时c(N2H4)1 molL1，容器体积为2 L，设M点N2H4的转化量为x molL1，列三段式：N2H4(g)2Cl2(g)N2(g)4HCl(g)起始/(molL1) 1 2 0 0转化/(molL1)
15、x 2x x 4x平衡/(molL1) 1x 22x x 4xM点Cl2和HCl的浓度相等，则22x4x，解得xmolL1，则N2H4的转化率为33.3%。据图可知反应平衡时c(Cl2)0.8 molL1，初始c(Cl2)2 molL1，c(N2H4)1 molL1，则根据反应方程式N2H4(g)2Cl2(g)N2(g)4HCl(g)可知，反应中消耗c(Cl2)1.2 molL1，消耗c(N2H4)0.6 molL1，生成c(N2)0.6 molL1，c(HCl)2.4 molL1，所以平衡时各物质的浓度为c(Cl2)0.8 molL1，c(N2H4)0.4 molL1，c(N2)0.6 mo
16、lL1，c(HCl)2.4 molL1，则该温度下的平衡常数K77.76。平衡后再向该容器中加入1.2 mol N2H4(g)、0.4 mol Cl2(g)、0.8 mol N2(g)、1.2 mol HCl(g)，各物质的浓度变为c(Cl2)1 molL1，c(N2H4)1 molL1，c(N2)1 molL1，c(HCl)3 molL1，此时Qc81K，所以平衡逆向移动。(3)该反应中反应物有P4、Ca(OH)2、Na2CO3等，生成物有NaH2PO2、PH3等，据此可知该反应中P元素化合价既升高又降低，发生歧化，升高1价，降低3价，则NaH2PO2和PH3的系数比为31，再结合元素守恒可
17、知方程式为2P43Ca(OH)23Na2CO36H2O= 6NaH2PO22PH33CaCO3。次磷酸(H3PO2)是一元酸，1.0 molL1的NaH2PO2溶液水解方程式为H2POH2O=H3PO2OH，pH8，则c(H)108molL1，c(OH)c(H3PO2)106molL1，c(H2PO)(1.0106)molL11 molL1，Ka1.0102。根据图示可知，产品室产生次磷酸，则电极M应为阳极电解水中的OH，剩余H通过交换膜A移向产品室，所以交换膜A为阳离子交换膜；电极N为阴极电解H，电极N的电极反应式为2H2O2e=H22OH；电路中流过3.852 8105库仑电量时，转移的电子的物质的量为4 mol，次磷酸根带一个负电荷，氢离子带一个正电荷，所以电解过程中转移1 mol电子生成1 mol次磷酸，则转移4 mol电子时生成4 mol次磷酸。答案：(1)1 038.7 kJmol1(2)0.06 molL1min133.3逆向移动(3)2P43Ca(OH)23Na2CO36H2O= 6NaH2PO22PH33CaCO31.0102阳离子2H2O2e=H22OH4 mol
