題型特訓16第10題化學反應原理綜合題B1.(2019湖南衡陽高考化學二模)汽車尾氣排放的CO、NOx等氣體是大氣污染的主要來源,NOx也是大霧天氣的主要成因之一。(1)科學家研究利用催化技術(shù)將尾氣中有害的NO和CO轉(zhuǎn)變成無害的氣體,其熱化學方程式為2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)H1=-746.5 kJ·mol-1。已知:2C(s)+O2(g)2CO(g)H2=-221.0 kJ·mol-1,CO2(g)C(s)+O2(g)H3=+393.5 kJ·mol-1。C(s)的燃燒熱H=。 NO(g)分解成兩種氣體單質(zhì)的熱化學方程式為。 (2)一定溫度下,向初始容積均為2 L的A、B、C三個容器中,均投入5 mol CO氣體和4 mol NO氣體發(fā)生如下反應:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。如圖表示該反應中NO的平衡轉(zhuǎn)化率()隨溫度、壓強變化的示意圖,則X代表的物理量是,Y1Y2(填“>”或“<”)。 反應過程中,A容器中保持恒溫恒壓,B容器中保持恒溫恒容,C容器中保持絕熱恒容。下列說法錯誤的是。 a.B、C兩個容器中反應達到平衡所用的時長關(guān)系是tB>tCb.3個容器中NO的平衡轉(zhuǎn)化率的大小順序為A>B>Cc.當A容器內(nèi)氣體平均摩爾質(zhì)量不變時,說明該反應處于化學平衡狀態(tài)d.當B容器內(nèi)氣體密度保持不變時,說明該反應處于化學平衡狀態(tài)當B容器中保持平衡時,NO所占體積分數(shù)為25%,則相同溫度下,A容器中逆反應的平衡常數(shù)K=(保留兩位有效數(shù)字)。 (3)利用反應NO2+NH3N2+H2O(未配平)消除用電器中NO2的簡易裝置如圖所示。a電極上的反應式為。 常溫下,若用該電池電解0.6 L飽和食鹽水,一段時間后,測得飽和食鹽水pH變?yōu)?3,則理論上b電極上消耗B氣體的體積為 mL(標準狀況,假設(shè)電解過程中溶液體積不變)。 2.(2019河北衡水中學高三一調(diào))H2是一種清潔能源。在冶金、電力、材料等領(lǐng)域應用廣泛。請回答下列問題:(1)某科研團隊利用透氧膜獲得N2、H2的工作原理如圖甲所示(空氣中N2與O2的物質(zhì)的量之比按41計)。上述過程中,膜側(cè)所得氣體的物質(zhì)的量之比n(H2)n(N2)=31,則CH4、H2O與O2反應的化學方程式為。 甲(2)用H2和CO合成甲醇的熱化學方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1。已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2=-49.0 kJ·mol-1,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H3=-41.1 kJ·mol-1,則H1= kJ·mol-1。 (3)向容積可變的密閉容器中充入1 mol CO和2.2 mol H2,在恒溫恒壓條件下發(fā)生反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),平衡時CO的轉(zhuǎn)化率(CO)隨溫度、壓強的變化情況如圖乙所示。乙丙壓強:p1(填“>”“<”或“=”)p2。 M點時,H2的轉(zhuǎn)化率為(計算結(jié)果精確到0.1%),該反應的平衡常數(shù)Kp=(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。 不同溫度下,該反應的平衡常數(shù)的對數(shù)值(lg K)如圖丙所示,其中,A點為506 K時平衡常數(shù)的對數(shù)值,則B、C、D、E四點中能正確表示該反應的lg K與溫度(T)的關(guān)系的是。 (4)H2還原NO的反應為2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(l),實驗測得反應速率的表達式為v=kcm(NO)·cn(H2)(k是速率常數(shù),只與溫度有關(guān))。某溫度下,反應速率與反應物濃度的變化關(guān)系如下表所示。編號c(H2)(mol·L-1)c(NO)(mol·L-1)vmol·(L·min)-110.100.100.414k20.100.201.656k30.500.102.070k由表中數(shù)據(jù)可知,m=,n=。 上述反應分兩步進行:.2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(l)(慢反應);.H2O2(l)+H2(g)2H2O(l)(快反應)。下列敘述正確的是(填字母)。 A.H2O2是該反應的催化劑B.反應的活化能較高C.總反應速率由反應的速率決定D.反應中NO和H2的碰撞僅部分有效參考答案題型特訓16第10題化學反應原理綜合題B1.答案 (1)-393.5 kJ·mol-12NO(g)N2(g)+O2(g)H=-180.5 kJ·mol-1(2)壓強<d4.5(3)2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O336解析 (1)根據(jù)CO2(g)C(s)+O2(g)H3=+393.5kJ·mol-1,有C(s)+O2(g)CO2(g)H4=-393.5kJ·mol-1,則C(s)的燃燒熱H=-393.5kJ·mol-1。已知:.2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)H1=-746.5kJ·mol-1.2C(s)+O2(g)2CO(g)H2=-221.0kJ·mol-1.CO2(g)C(s)+O2(g)H3=+393.5kJ·mol-1由蓋斯定律+×2得:2NO(g)N2(g)+O2(g)H=-180.5kJ·mol-1。(2)圖為2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)H1=-746.5kJ·mol-1反應中NO的平衡轉(zhuǎn)化率()隨溫度、壓強變化的示意圖,該反應為放熱反應,也是氣體體積減小的反應,則NO的平衡轉(zhuǎn)化率()隨著溫度的升高而減小,隨著壓強的增大而增大,故X為壓強,Y1<Y2。a.反應為放熱反應,C絕熱,可以看做是對B升高了溫度,溫度升高,反應速率加快,則B、C兩個容器中反應達到平衡所用的時長為tB>tC,正確;b.A容器相當于對B加壓,增大壓強,反應正向移動,轉(zhuǎn)化率增大,C看作對B加熱,溫度升高,平衡逆向移動,轉(zhuǎn)化率減小,故3個容器中NO的平衡轉(zhuǎn)化率的大小順序為A>B>C,正確;c.A容器中氣體質(zhì)量不變,氣體的總物質(zhì)的量減小,則氣體平均摩爾質(zhì)量不變時,說明該反應處于化學平衡狀態(tài),正確;d.B容器中氣體質(zhì)量不變,容器體積恒定不變,則氣體密度始終不變時,不能說明該反應達到平衡狀態(tài),錯誤。向初始容積均為2L的B容器中,投入5molCO氣體和4molNO氣體發(fā)生反應,設(shè)生成氮氣物質(zhì)的量為x,列三段式:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)起始/mol5400轉(zhuǎn)化/mol2x2x2xx平衡/mol5-2x4-2x2xx平衡時,NO所占體積分數(shù)為25%。則4-2x9-x=25%,解得x=1,則B中平衡常數(shù)K=0.5×121.52×12=29,相同溫度下K不變,則A容器中逆反應的平衡常數(shù)K=92=4.5。(3)根據(jù)圖示可知,a極失去電子發(fā)生氧化反應,則為氨氣在堿性條件下發(fā)生氧化反應生成氮氣的反應,電極反應式為2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O。電解0.6L飽和食鹽水,電解反應為2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,一段時間后,測得飽和食鹽水pH變?yōu)?3,則溶液中n(OH-)=0.6L×0.1mol·L-1=0.06mol,則轉(zhuǎn)移電子為0.06mol,同一串聯(lián)電路轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同。設(shè)消耗的NO2體積為V,根據(jù)b極電極反應有:2NO2+8e-+4H2ON2+8OH-44.8L8molV0.06mol則V=44.8L×0.06mol8mol=0.336L=336mL。2.答案 (1)14CH4+12H2O+O214CO+40H2(2)-90.1(3)>54.5%6p12B點和E點(4)21BD解析 (1)空氣中N2和O2的物質(zhì)的量之比約為41,膜側(cè)所得氣體中n(H2)n(N2)=3,氮氣的量在反應前后不變,設(shè)氮氣為4mol,則生成的氫氣是12mol,由膜側(cè)反應可知,12mol水和1mol氧氣得到電子,膜上發(fā)生反應:12H2O+24e-12H2+12O2-、O2+4e-2O2-,膜上14molCH4中C失去84mol電子、H得到56mol電子時,總反應遵守電子守恒,則反應為14CH4+12H2O+O214CO+40H2。(2)根據(jù)蓋斯定律可得H1=H2+H3=-90.1kJ·mol-1。(3)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是氣體體積減小的反應,增大壓強,平衡向右移動,CO的轉(zhuǎn)化率會變大,結(jié)合圖像乙,保持溫度不變,轉(zhuǎn)化率大的表示壓強大,所以p1>p2。該問可用三段式解決,M點(CO)=60%,則CO轉(zhuǎn)化了1mol×60%=0.6mol,下面列三段式:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始量/mol12.20轉(zhuǎn)化量/mol0.61.20.6平衡量/mol0.410.6可知,H2轉(zhuǎn)化了1.2mol,則H2的轉(zhuǎn)化率為1.2mol2.2mol×100%=54.5%。平衡時總物質(zhì)的量n=(0.4+1+0.6)mol=2mol。Kp=p(CH3OH)p(CO)·p2(H2)=0.62p10.42p1×(12p1)2=6p12。該反應為放熱反應,當溫度越高時,平衡常數(shù)K越小,則lgK也會越小,因此T與lgK呈反比,所以B點和E點符合lgK與溫度(T)的關(guān)系。(4)保持H2的濃度不變,則v1v2=cm1(NO)cm2(NO),帶入編號1和編號2數(shù)據(jù)可得1.6560.414=0.2m0.1m,解得m=2,保持N2的濃度不變,則v1v2=cn1(H2)cn2(H2),帶入編號1和編號3數(shù)據(jù),得0.4142.070=0.1n0.5n,解得n=1。H2O2參與兩個反應,但第一步未做反應物,因而不是催化劑,實際上H2O2僅僅是中間產(chǎn)物,A項錯誤;反應是慢反應,說明反應速率小,在其他條件一樣的情況下,活化能比較高,B項正確;總反應速率由慢反應決定,即反應()決定總反應速率,C項錯誤;碰撞理論指出能發(fā)生化學反應的碰撞是指有效碰撞,即需要一定的能量和取向的碰撞,所以在所有碰撞中部分是有效地,D項正確。