1、热考题型分级练(十四)化学反应原理综合应用题(A级)1苯乙烯是重要的化工原料。以乙苯(C6H5CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5CH=CH2)，反应的化学方程式为：C6H5CH2CH3(g)C6H5CH=CH2(g)H2(g)H117.6 kJmol1。回答下列问题：(1)已知：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1；C6H5CH2CH3(g)O2(g)=8CO2(g)5H2O(l)H4 607.1 kJmol1。则C6H5CH=CH2(g)10O2(g)=8CO2(g)4H2O(l)H_。(2)工业上，在恒压设备中进行上述反应制取苯乙烯，常在乙
2、苯蒸气中通入大量水蒸气。请用化学平衡理论解释通入大量水蒸气的原因_。(3)已知T 下，将a mol乙苯蒸气通入到体积为V L的密闭容器中进行上述反应，反应时间与容器内的总压强数据如表：时间t/min010203040总压强p/1 000 kPa1.01.31.451.51.5由表中数据计算010 min内v(C6H5CH2CH3)_。(用含a、V的式子表示)该反应平衡时乙苯的转化率为_。(4)苯乙烯与溴化氢发生的加成反应产物有两种，其反应的化学方程式如下：.C6H5CH=CH2(g)HBr(g)C6H5CH2CH2Br(g).C6H5CH=CH2(g)HBr(g)C6H5CHBrCH3(g)6
3、00 时，向3 L恒容密闭容器中充入1.2 mol C6H5CH=CH2(g)和1.2 mol HBr(g)发生反应，达到平衡时C6H5CH2CH2Br(g)和C6H5CHBrCH3(g)的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线如图所示。600 ，反应的化学平衡常数K_。反应平衡后，若保持其他条件不变，向该容器中再充入1 mol C6H5CH2CH2Br(g)，则反应将_(填“正向”“逆向”或“不”)移动。在恒温恒容的密闭容器中，苯乙烯与溴化氢发生、两个加成反应，可以判断反应已达到平衡状态的是_。A容器内混合气体的密度不再改变BC6H5CH2CH2Br(g)的生成速率与C6H5CHBrCH3(g
4、)的分解速率相等C反应器中压强不再随时间变化而变化D混合气体的平均相对分子质量保持不变2砷(As)是第四周期A族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：(1)画出砷的原子结构示意图_。(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式_。该反应需要在加压下进行，原因是_。(3)已知：As(s)H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s)H1H2(g)O2(g)=H2O(l)H22As(s)O2(g)=As2O5(s)H3则反应As2O5(s) 3H2O(l)=2
5、H3AsO4(s)的H_。(4)298 K时，将20 mL 3x molL1Na3AsO3、20 mL 3x molL1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)I2(aq)2OH(aq)AsO(aq)2I(aq)H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。下列可判断反应达到平衡的是_(填标号)。a溶液的pH不再变化bv(I)2v(AsO)cc(AsO)/c(AsO)不再变化dc(I)y molL1tm时，v正_v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。tm时v逆_tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_。若平衡时溶液的pH14，则该反应的平衡常
6、数K为_。(B级)3中科院大连化学物理研究所的一项研究成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。物质燃烧热/(kJmol1)氢气285.8甲烷890.3乙烯1 411.0(1)已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式_。(2)在400 时，向1 L的恒容反应器中充入1 mol CH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则在该温度下，其平衡常数K_。按化学平衡移动原理，在下图中画出CH4的平衡转化率与温度及压强(p1p2)的关系曲线。(3)在制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g)=C2H6
7、(g)H2(g)。在常温下，向体积为1 L的恒容反应器中充入1 mol CH4，然后不断升高温度，得到上图。在200 时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因是_。在600 时，乙烯的体积分数减少的主要原因是_。(4)工业上常采用除杂效率高的吸收电解联合法，除去天然气中杂质气体H2S，并将其转化为可回收利用的单质硫，其装置如下图所示。通电前，先通入一段时间含H2S的甲烷气，使部分NaOH吸收H2S转化为Na2S，再接通电源，继续通入含H2S杂质的甲烷气，并控制好通气速率。则装置中右端碳棒为_极，左端碳棒上的电极反应为_，右池中的c(NaOH):c(Na2S)_(填“增大”“基本不变”或“减小”)。4
8、甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H190.7 kJmol12CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H223.5 kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H341.2 kJmol1回答下列问题：(1)则反应3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)的H_ kJmol1。(2)反应达平衡后采取下列措施，能提高CH3OCH3产率的有_(填字母，下同)。A加入CH3OH B升高温度C增大压强 D移出H2OE使用催化剂(3)以下说法能说明反应3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(
9、g)CO2(g)达到平衡状态的有_。AH2和CO2的浓度之比为3:1B单位时间内断裂3个HH同时断裂1个C=OC恒温恒容条件下，气体的密度保持不变D恒温恒压条件下，气体的平均摩尔质量保持不变E绝热体系中，体系的温度保持不变(4)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：已知：气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数。该反应H_(填“”“”“”或“”)0.60 molL1。(3)已知2NO(g)O2(g)2NO2(g)H的反应历程分两步：2NO(g)N2O2(g)(快)H10，v1正k1正c2(NO)
10、，v1逆k1逆c(N2O2)N2O2(g)O2(g)2NO2(g)(慢)H2”“0，恒压状态下，充入非反应气体，体积增大，组分浓度降低，平衡向正反应方向移动；设CO2浓度变化为xC(s)CO2(g)2CO(g)起始/(molL1) 1 0变化/(molL1) x 2x平衡/(molL1) 1x 2x100%40.0%，解得x0.25 molL1，即CO2的转化率为100%25%；T 时，CO的平衡分压为50%p总，CO2的分压为50%p总，Kp0.5p总。答案：(1)246.1(2)D(3)DE(4)正移25%0.55解析：(1)H2的燃烧热H285.8 kJmol1，则氢气燃烧的热化学方程式
11、为H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1。N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H133 kJmol1；H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1。由()4，整理可得4H2(g)2NO2(g)=4H2O(g)N2(g)H1 100.2 kJmol1。(2)40 s内用二氧化氮表示的平均反应速率v(NO2)0.005 molL1s1；升高温度时，气体颜色加深，由于二氧化氮为有色气体，N2O4为无色，说明c(NO2)浓度增大，N2O4(g)2NO2(g)平衡正向进行，由于升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应。一定温度下，在2 L密闭容器中充入
12、0.40 mol N2O4，发生反应 N2O4(g)2NO2(g)，平衡状态下二氧化氮浓度为0.3 molL1，则平衡时c(N2O4)0.20 molL10.3 molL10.05 molL1，所以该反应平衡常数K1.8。相同温度下，若开始向该容器中充入0.80 mol NO2，气体的物质的量是原来的2倍，若平衡不发生移动，平衡时NO2气体的浓度c(NO2)是原来的2倍，但由于气体物质的量增多，使容器内的气体压强增大，根据平衡移动原理，增大压强，平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，所以达到平衡时c(NO2)0.60 molL1。(3)反应物的活化能表示反应发生需要的最低能量，化学反应的活化能越
13、大，反应发生需要的最低能量越高，反应就越难发生，该反应的化学反应速率越慢，由于第一个反应快，第二个反应慢，说明反应的活化能E1小于反应的活化能E2，即E1E2；2NO(g)O2(g)2NO2(g)的平衡常数K，反应达到化学平衡时，v正v逆，所以k1正c2(NO)k1逆c(N2O2)，k2正c(N2O2)c(O2)K2逆c2(NO2)，则有K。(4)N2O4可电解制备绿色硝化试剂N2O5，N化合价升高，N2O4被氧化，电极反应式为N2O42e2HNO3=2N2O52H答案：(1)4H2(g)2NO2(g)=N2(g)4H2O(g)H1 100.2 kJmol1(2)0.005 molL1s1吸热1.8(3)活化能越大，一般分子成为活化分子越难，反应速率越慢K(4)N2O42e2HNO3=2N2O52H
