1、微测17化学反应原理综合应用1(2019昆明质检)肼(N2H4)与N2O4是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂，回答下列问题：(1)T时，将一定量的NO2或N2O4充入一个容积为2 L的恒容密闭容器中，发生反应2NO2(g)N2O4(g)，保持温度不变，各物质的浓度随时间变化关系如下表：时间/s020406080100c(X)/(molL1)00.0800.1100.1200.1200.200c(Y)/(molL1)0.1000.0600.0450.0400.0400.040c(Y)代表_(填化学式)的浓度，2040 s内，用NO2表示的化学反应速率为_。T时，该反应的平衡常数K_。60 s时容器
2、内混合气体的密度为_gL1。100 s时改变的条件是_，重新达到平衡时，与原平衡比较，NO2的体积分数将_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)已知2N2H4(g)N2O4(g)3N2(g)4H2O(g)HQkJmol1，相关化学键的键能如表所示。化学键NHNNNNOH键能/(kJmol1)abcd使1 mol N2O4(g)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是_kJ(用代数式表示)。相同温度下，向、三个恒压密闭容器中均充入1 mol N2H4(g)和1 mol N2O4(g)，三个容器的反应压强分别为p1、p2、p3。在其他条件相同的情况下，反应进行到t min时，N2的体积分数如图所示
3、，此时容器_(填“处于”或“不处于”)化学平衡状态，原因是_。解析(1)通过表格分析，前20 s，X改变了0.080 molL1，而Y改变了(0.1000.060) molL10.040 molL1，说明Y为N2O4；2040 s内，用NO2表示的化学反应速率为1.5103molL1s1。反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数为。容器的体积不变，全为气体，所以密度不变，混合气体的密度为0.100 molL192 gmol19.2 gL1。从表格分析，100 s时加入(0.200) molL12 L0.16 mol NO2，体系相当于加压，平衡向正向移动，二氧化氮的体积分数减小。(2)假设使
4、1 mol N2O4(g)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量为x，则有HQ2(4ab)x3c8d，x3c8d8a2bQ。根据方程式分析，随着压强增大，平衡逆向移动，氮气的体积含量减小，但注意在相同的时间时，压强小的反应速率慢，相同时间时压强小的反应体系未达到平衡，容器不处于平衡状态。答案(1)N2O41.5103molL1s19.2加入0.16 mol NO2减小(2)3c8d8a2bQ不处于p1p2p3，压强越小，平衡时氮气的含量越大，容器压强最小，反应速率最慢，若达平衡，氮气的百分含量应该最大，图象与此不符2(2019潍坊二模)CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。回答下列问
5、题：(1)CH4超干重整CO2的催化转化如图所示：已知相关反应的能量变化如图所示：过程的热化学方程式为_。关于上述过程的说法不正确的是_(填字母)。a实现了含碳物质与含氢物质的分离b可表示为CO2H2=H2O(g)COcCO未参与反应dFe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的H其他条件不变，在不同催化剂(、)作用下，反应CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)进行相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。a点所代表的状态_(填“是”或“不是”)平衡状态；b点CH4的转化率高于c点，原因是_。(2)在一刚性密闭容器中，CH4和CO2的分压分别为20 kPa、25 kPa，加入N
6、i/Al2O3催化剂并加热至使其发生反应CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)。研究表明CO的生成速率v(CO)1.3102p(CO2) molg1s1，某时刻测得20 kPa，则p(CO2)_ kPa，v(CO)_ molg1s1。达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍，则该反应的平衡常数的计算式为Kp_(kPa)2。(用各物质的分压代替物质的量浓度计算)(3)CH4超干重整CO2得到的CO经偶联反应可制得草酸(H2C2O4)。常温下，向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的NaOH溶液，所得溶液中c(H2C2O4)，则此时溶液的pH_。(已知常温下H2C2O4的Ka16102，Ka2
7、6105，lg 60.8)解析(1)据CH4超干重整CO2的催化转化图，过程I的化学反应为CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)。由能量反应进程曲线得热化学方程式：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)HkJmol1()CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(g)H()根据盖斯定律，()2()得过程的热化学方程式：CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247.4 kJmol1。过程物质变化为(CO、H2、CO2)(惰性气体)(H2O)(CO、惰性气体)，总反应为H2CO2=H2OCO。Fe3O4、CaO为总反应的催化剂，能降低反应的活化能，但不能改变
8、反应的H，ab正确，cd错误。通常，催化剂能加快反应速率，缩短反应达到平衡的时间。但催化剂不能使平衡发生移动，即不能改变平衡转化率。若图中a点为化学平衡，则保持温度不变(800 )，将催化剂换成或，CH4转化率应不变，故a点不是化学平衡状态；同理，图中b、c两点都未达到化学平衡。据题意，b、c两点只有温度不同，b点温度较高，反应速率快，相同时间内CH4转化率高。(2)恒温恒容时某组分气体的分压与其物质的量成正比。1 123 K恒容时，CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)起始分压/kPa: 20 25 0 0改变分压/kPa: 10 10 20 20某时分压/kPa: 10 15
9、20 20即某时刻p(CO2)15 kPa，p(CH4)10 kPa。代入1.3102p(CH4)p(CO2) molg1s11.95 molg1s1。设达到平衡时的改变分压为x kPa,1 123 K恒容时，CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)起始分压/kPa: 20 25 0 0改变分压/kPa: xx2x2x平衡分压/kPa: 20x25x2x2x据题意，有1.8，解得x18。CH4(g)、CO2(g)、CO(g)、H2(g)的平衡分压依次是2 kPa、7 kPa、36 kPa、，代入Kp(kPa)2。(3)常温下，草酸溶液与NaOH溶液混合，所得混合溶液中仍存在分步电离：
10、H2C2O4HHC2OKa1HC2OHC2OKa2当c(H2C2O4)c(C2O)时，Ka1Ka2c2(H)。6103.5 molL1，pH2.7。答案(1)CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247.4 kJmol1cd不是b和c都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高(2)151.95(3)2.73(2019大连二模)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)2
11、CO2(g)H1(1)已知：反应N2(g)O2(g)2NO(g)H2180.5 kJmol1CO的燃烧热为283.0 kJmol1，则H1_。(2)在密闭容器中充入5 mol CO和4 mol NO，发生上述反应，图甲为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。温度：T1_T2(填“”)。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)，结果如图乙所示。若低于200 ，图
12、乙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，说明理由：_。.N2O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vkc(N2O)c(I2)0.5(k为速率常数)。下列表述正确的是_(填字母)。AN2O分解反应中，k值与是否含碘蒸气无关B第二步对总反应速率
13、起决定作用C第二步活化能比第三步小DIO为反应的中间产物解析.(1)已知N2(g)O2(g)2NO(g)H2180.5 kJmol1，CO的燃烧热为283.0 kJmol1，热化学反应方程式为2CO(g)O2(g)2CO2(g)H566.0 kJmol1，得：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H1746.5 kJmol1。(2)由2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H746.5 kJmol1，升高温度，平衡逆向移动，所以NO的体积分数会增大，即T1T2；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
14、中A点。(3)低于200 ，曲线脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为温度较低时(低于200 )，催化剂的活性偏低，对化学反应速率的影响小；a点不是对应温度下的平衡脱氮率，理由是该反应的正反应为放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，根据曲线可知，a点对应温度下的平衡转化率应高于450 时，a点对应温度的平衡脱氮率应该更高。.(4)碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率，根据题中信息k为有碘蒸气存在时的N2O分解速率的速率常数，k的取值与碘蒸气有关，A项错误；第二步反应慢，所以对总反应速率起决定作用，B项正确；第二步反应比第三步反应慢，说明第二步活化能大，C项错误；从总反应2N2O(g)=2N
15、2(g)O2(g)来看，IO在反应前没有、反应后也没有，故其为反应的中间产物，D项正确。答案.(1)746.5 kJmol1(2)A(3)温度较低时，催化剂的活性偏低不是因为该反应为放热反应，根据曲线可知，a点对应温度的平衡脱氮率应该更高.(4)BD4(2019重庆二诊)氮和氮的化合物在国防建设、工农业生产和生活中都有极其广泛的用途。请回答下列与氮元素有关的问题：(1)NaCN广泛用于电镀工业上，实验测得浓度相同的NaCN溶液和NaHCO3溶液，前者的pH大，则酸性：HCN_H2CO3(填“强于”或“弱于”)。(2)亚硝酸氯(结构式为ClN=O)是有机合成中的重要试剂。它可由Cl2和NO在通常
16、条件下反应制得，反应方程式为2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)。已知几种化学键的键能数据如下表：化学键ClClClNN=ONO(NO)键能/(kJ/mol)243200607630当Cl2与NO反应生成ClNO的过程中转移5 mol电子时，理论上热量变化为_kJ。(3)在一个恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)发生(2)中反应，在温度分别为T1、T2时测得NO的物质的量(单位：mol)与时间的关系如下表所示：T1_T2(填“”“”或“”)，理由是_。若容器容积为1 L，温度为T1时，反应开始时，Cl2的平均反应速率为_。温度为T2时，在相同容器中，充入1 m
17、ol NO(g)和0.5 mol Cl2(g)，则NO的平衡转化率_50%(填“大于”“等于”或“小于”)。温度为T2时，起始时容器内的压强为p0，则该反应的平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。(4)近年来，地下水中的氮污染已成为一个世界性的环境问题。在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下，密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(NO)，其工作原理如图所示：Ir表面发生反应的方程式为_。若导电基体上的Pt颗粒增多，造成的结果是_。解析(1)NaCN溶液pH大，则CN水解程度比HCO大，则HCN的酸性弱于H2CO3。(2)1 mol Cl2发生反应的焓变为
18、24326302(200607) kJmol1，此时转移2 mol电子，则子转移时，热量变化为277.5 kJ。(3)温度越高，反应速率越大，单位时间内消耗NO的量越多，所以T1T2。T1，5 min内NO的物质的量的变化为0.5 mol，Cl2的物质的量的变化为0.25 mol，反应速率为0.05 mol/(Lmin)。在相同容器中，充入1 mol NO和0.5 mol Cl2，容器中压强减小，反应向逆反应方向进行，NO转化率减小，小于50%。起始物质的量为3 mol，压强为p0，反应后各物质变化为2NO(g)Cl2(g)=2ClNO(g)起始物质的量 2 1 0变化量1 0.5 1达平衡物质的量 1 0.5 1反应后压强为，Kp。(4)氢气、N2O在Ir表面生成氮气和水，Ir表面发生的反应为H2N2O=H2ON2。读图可知，若Pt颗粒增多，则NO更多转化为NH存在于溶液中，不利于降低溶液中的含氮量。答案(1)弱于(2)277.5(3)因为该反应的正反应为放热反应，温度越高，达到平衡时的转化率越低(或温度越高，反应速率快，在达到平衡前，单位时间内消耗NO的量越多)0.05 mol/(Lmin)小于(4)H2N2O=N2H2O不利于降低溶液中的含氮量
