（通用版）高考化学二轮复习 题型特训15 第10题 化学反应原理综合题A（含解析）-人教版高三化学试题

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1、题型特训15　第10题　化学反应原理综合题A 1.(2019河南六市高三第一次联考)工业上利用N2和H2可以实现合成氨气,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续生产。请回答下列有关问题: (1)已知N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·mol-1 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ. mol-1 2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1 写出氨气经催化氧化完全生成一氧化氮和水蒸气的热化学方程式为 　。  (2)在一定体积的密闭容器中,进行化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(

2、g),该反应的化学平衡常数K与温度t的关系如下表: t/K 298 398 498 K 4.1×106 K1 K2 ①比较K1、K2的大小:K1　　　　K2(填“>”“=”或“<”);  ②在恒温恒压下判断该反应达到化学平衡状态的依据是　　　　(填序号);  A.2v正(H2)=3v逆(NH3) B.2v正(N2)=v逆(H2) C.容器内压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变 (3)硝酸工业的尾气NO可用于制备NH4NO3,其工作原理如图。 ①其阴极的电极反应式为　　　　　　　　。  ②常温下,1 L pH=6的NH4NO3溶液中c(NH3·H2O

3、)+c(OH-)=　　　　 mol·L-1。  (4)工业上生产尿素的化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)。在T℃时,向体积为4 L的密闭容器中通入6 mol NH3和3 mol CO2,反应达到平衡时,c(NH3)=0.5 mol·L-1,c(CO2)=0.25 mol·L-1。若此时保持T℃和平衡时容器的压强不变,再向体积可变的容器中充入3 mol NH3,则此时反应的v正　　　　　(填“>”“<”或“=”)v逆。再次平衡后,平衡常数为　　　　　。  (5)已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,若向50 mL 0.09 mol·L-1的Ag

4、NO3溶液中加入50 mL 0.10 mol·L-1的盐酸,混合后溶液中的Ag+的浓度为　　　　 mol·L-1。  2.(2019山东青岛二中高三期末)C、S和Cl元素的单质及化合物在工业生产中的有效利用备受关注。请回答下列问题: (1)已知:Ⅰ.2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)2H2SO4(aq)　ΔH1 Ⅱ.Cl2(g)+H2O(l)HCl(aq)+HClO(aq)　ΔH2 Ⅲ.2HClO(aq)2HCl(aq)+O2(g)　ΔH3 SO2(g)+Cl2(g)+2H2O(l)2HCl(aq)+H2SO4(aq) ΔH4=　　　　　(用含有ΔH1、ΔH2和ΔH3的代数

5、式表示)。  (2)25 ℃时,H2SO3溶液中各含硫微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的变化关系如图甲所示。 甲 乙 已知25 ℃时,NaHSO3的水溶液pH<7,用图中的数据通过计算解释原因  　。  (3)NaClO2是一种绿色消毒剂和漂白剂,工业上采用电解法制备NaClO2的原理如图乙所示。 ①交换膜应选用　　　　　　　　　　(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。  ②阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)一定温度下,向2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO和1 mol SO2,发

6、生反应2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g)　ΔH=-270 kJ·mol-1,若反应进行到20 min时达平衡,测得CO2的体积分数为0.5,则前20 min的反应速率v(CO)=　　　　　　,该温度下反应化学平衡常数K=　　　　　　　　。  (5)在不同条件下,向2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO和1 mol SO2,反应体系总压强随时间的变化如图所示: ①图中三组实验从反应开始至达到平衡时,v(CO)最大的为　　　　　　　　(填序号)。  ②与实验a相比,c组改变的实验条件可能是　　　　　　　　　　　　　。  3.(2019湖南湖北八市十二校高三调研联考)二

7、甲醚又称甲醚,简称DME,熔点-141.5 ℃,沸点-24.9 ℃,与石油液化气(LPG)相似,被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气(CO、H2)制备二甲醚的反应原理如下: ①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-90.0 kJ·mol-1 ②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-20.0 kJ·mol-1 回答下列问题。 (1)已知H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44.0 kJ·mol-1,若由合成气(CO、H2)制备1 mol CH3OCH3(g),且生成H2O(l),其热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)有人模

8、拟该制备原理。500 K时,在2 L的密闭容器中充入2 mol CO和6 mol H2,5 min后达到平衡,平衡时测得c(H2)=1.8 mol·L-1、c(CH3OCH3)=0.2 mol·L-1,此时CO的转化率为　　　　　　　。用CH3OH表示反应①的速率是　　　　　　　　　 mol·(L·min)-1,可逆反应②的平衡常数K2=　　　　　　。  (3)在体积一定的密闭容器中发生反应②,如果该反应的平衡常数K2值变小,下列说法正确的是　　　　。  A.平衡向正反应方向移动 B.平衡移动的原因是升高了温度 C.达到新平衡后体系的压强不变 D.容器中CH3OCH3的体积分数减小

9、 (4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中,按不同投料比充入CO(g)和H2(g)进行反应①,平衡时CO(g)和H2(g)的转化率如图所示,则a=　　　　(填数值)。  (5)绿色电源“二甲醚燃料电池”的结构如图所示,电解质为熔融态的碳酸盐(如熔融K2CO3),其中CO2会参与电极反应。工作时正极的电极反应式为　　　　　　　　　　。  4.(2019成都外国语学校高三“一诊”模拟)丙烯是重要的有机化工原料,丙烷脱氢制丙烯具有显著的经济价值和社会意义。反应原理如下为C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)　ΔH1。 (1)一定温度下,向10 L恒容密闭容器中充入2 mol C3H

10、8发生反应,经过10 min达到平衡状态,测得平衡时气体压强是开始的1.75倍。 ①0~10 min内丙烯的生成速率v(C3H6)=　　　　　　,C3H8的平衡转化率为　　　　　　　。  ②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是　。  A.气体密度保持不变 B.[c(C3H6)·c(H2)]/c(C3H8)保持不变 C.ΔH1保持不变 D.C3H8分解速率与C3H6消耗速率相等 (2)总压强分别为p1和p2时,上述反应在不同温度下达到平衡,测得丙烷及丙烯的物质的量分数如下图所示: ①压强:p1　　　　　(填“>”或“<”)p2。  ②为了提高反应速率和反应物的转化率,可采取

11、的措施是　。  ③若p1=0.1 MPa,起始时充入一定量的丙烷发生反应,计算Q点对应温度下该反应的平衡常数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在0.1 MPa、527 ℃条件下,向恒容密闭容器中通入丙烷和稀有气体,发生丙烷脱氢反应,随着n(稀有气体)n(丙烷)的增加,丙烷脱氢转化率逐渐增大。试解释原因  　。  (3)在实际生产中,还可能存在如下副反应: C3H8(g)C2H4(g)+CH4(g) ΔH2=+81.7 kJ·mol-1 C2H4(g)+H2(g)C2H6(g)　ΔH3

12、 C3H8(g)+H2(g)CH4(g)+C2H6(g) ΔH4=-54.8 kJ·mol-1 则ΔH3=　　　　　。  参考答案 题型特训15　第10题　化学反应原理综合题A 1.答案 (1)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-905.0 kJ·mol-1 (2)①>　②AD (3)①NO+5e-+6H+NH4++H2O　②10-6 (4)<　16 (5)3.6×10-8 解析 (1)①N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180.5kJ·mol-1,②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4kJ·mol-

13、1,③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-483.6kJ·mol-1。根据盖斯定律①×2-②×2+③×3得4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-905.0kJ·mol-1。 (2)①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4kJ·mol-1,正反应放热,升高温度平衡逆向移动,K减小,所以K1>K2。②2v正(H2)=3v逆(NH3),正、逆反应速率比等于计量数比,一定达到平衡状态,A正确;2v正(N2)=v逆(H2),正、逆反应速率比不等于计量数比,没有达到平衡状态,B错误;N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在恒温恒压下反应,压强是恒

14、量,容器内压强保持不变,不一定达到平衡状态,C错误;根据ρ=m(总)V(总),在恒温恒压下反应,气体总质量不变、容器体积变小,所以密度是变量,混合气体的密度保持不变说明反应达到平衡,D正确。 (3)①阴极发生还原反应,根据示意图,NO在阴极得电子发生还原反应生成NH4+,所以阴极电极反应式为NO+5e-+6H+NH4++H2O。②pH=6的NH4NO3溶液中,c(H+)=10-6mol·L-1,根据质子守恒可知,NH4NO3溶液中c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(H+)=10-6mol·L-1。 (4)平衡常数K=1c2(NH3)·c(CO2)=10.52×0.25=16。同温同压下

15、,体积比等于物质的量比,设T℃和平衡时容器的压强不变,再向体积可变的容器中充入3molNH3,容器体积为V,4L0.5mol·L-1×4L+0.25mol·L-1×4L= V0.5mol·L-1×4L+0.25mol·L-1×4L+3mol,V=8L,此时Q=1(58)2×(18)>16,即Q>K,反应逆向进行,即v正

16、Cl)=c(Cl-)·c(Ag+)=1.8×10-10,c(Ag+)=[(1.8×10-10)÷0.005]mol·L-1=3.6×10-8mol·L-1。 2.答案 (1)(ΔH1+2ΔH2+ΔH3)/2 (2)由图中数据可以计算出Ka2(H2SO3)=10-7.2,Ka1(H2SO3)=10-1.9,所以HSO3-的水解常数是10-12.1,HSO3-电离程度大于水解程度,溶液显酸性 (3)①阳离子交换膜　②2Cl--2e-Cl2↑ (4)0.03 mol·(L·min)-1　11.25 (5)①b　②升高温度 解析 (1)利用盖斯定律可得ΔH4=(ΔH1+2ΔH2+ΔH3)/

17、2。 (2)根据图像pH=1.9的交点计算电离常数Ka1(H2SO3)=c(HSO3-)×c(H+)c(H2SO3)=10-1.9,HSO3-的水解常数Kh=KWKa1(H2SO3)=10-12.1,根据pH=7.2的交点计算Ka2=c(SO32-)×c(H+)c(HSO3-)=10-7.2,由于HSO3-的水解常数Kh小于其电离常数Ka2,所以亚硫酸氢根离子电离程度大于水解程度,则NaHSO3的水溶液pH<7。 (3)仔细分析图像中的反应物和产物,可以看出左侧由ClO2制备NaClO2,需要Na+从右侧移到左侧,所以判定为阳离子交换膜,根据Na+的移动方向可知左侧为阴极,右侧为阳极,阳极

18、电极反应式2Cl--2e-Cl2↑。 (4)　　2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g)　ΔH=-270kJ·mol-1 c(初) 1 0.5 0 Δc x x2 x c(平) 1-x 0.5(1-x) x 根据题意可知0.5=x1-x+0.5(1-x)+x,计算得出x=0.6 v(CO)=ΔcΔt=0.620=0.03mol·(L·min)-1,K=x2(1-x)2×0.5×(1-x)=0.62(1-0.6)2×0.5×(1-0.6)=11.25。 (5)①根据斜率可以看出b曲线单位时间内变化最快,所以图中三组实验从反应开始至达到平衡时,v(CO)最大的为b。②由于反

19、应物的量和容器容积都相同,c组比a组的压强大,则应是升高了温度。所以与实验a相比,c组改变的实验条件可能是升高温度。 3.答案 (1)2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)　ΔH2=-244.0 kJ·mol-1 (2)60%　0.12　1 (3)BD　(4)2 (5)2CO2+O2+4e-2CO32- 解析 (1)给H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44.0kJ·mol-1编号为③,根据盖斯定律,①×2+②-③得2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)　ΔH2=-244.0kJ·mol-1。 (2)由已知,CO和H2按照物质的量之比1∶2

20、反应,H2反应了6mol-1.8mol·L-1×2L=2.4mol,所以CO反应了1.2mol,此时CO的转化率为1.2mol2mol×100%=60%。根据反应①,生成1.2molCH3OH,用CH3OH表示反应①的速率是1.2mol÷2L÷5min=0.12mol·(L·min)-1。由c(CH3OCH3)=0.2mol·L-1,可得反应②H2O(g)的平衡浓度为0.2mol·L-1,反应②CH3OH(g)的平衡浓度为1.2mol÷2L-2×0.2mol·L-1=0.2mol·L-1,所以可逆反应②的平衡常数K2=c(CH3OCH3)·c(H2O)c2(CH3OH)=0.2×0.20.22

21、=1。 (3)化学平衡常数只受温度影响,反应②正向为放热反应,升高温度K2值变小,平衡逆向移动,CH3OCH3(g)生成率降低,容器中CH3OCH3的体积分数减小,容器中气体总物质的量不变,容器容积固定,T增大,则p增大,故BD正确。 (4)反应物按化学计量数之比投料,则平衡转化率相同,图中交点纵坐标表示H2和CO转化率相等,横坐标a表示H2(g)和CO(g)的投料比,所以a=2。 (5)正极上是氧气得电子发生还原反应,由已知熔融K2CO3作电解质,CO2参与反应,故正电极反应式为2CO2+O2+4e-2CO32-。 4.答案 (1)①0.015 mol·(L·min)-1　75%　②

22、BD (2)①>　②升高温度　③0.012 5 MPa　④该反应是气体分子数增加的反应,随着稀有气体比例的增加,总压强一定,降低了反应体系各气体的分压,相当于减压,从而促进反应向正反应方向进行,提高了丙烷脱氢的转化率 (3)-136.5 kJ·mol-1 解析 (1)根据方程式可知: 　　　　　C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) 起始量/mol 2 0 0 变化量/mol x x x 平衡量/mol 2-x x x 根据阿伏加德罗定律,等温等容条件下,气体压强之比等于物质的量之比,则2-x+x+x2=1.75,解得x=1.5。 ①0~10min内丙烯的生成速率v(C3H

23、6)=1.5mol10L×10min=0.015mol·(L·min)-1,C3H8的平衡转化率为1.52×100%=75%。②气体总质量和容器容积不变,所以气体密度始终保持不变,故其密度保持不变不能说明达到平衡状态,A错误;[c(C3H6)·c(H2)]/c(C3H8)是化学平衡常数表达式,若保持不变,则说明达到平衡状态,B正确;该反应的焓变是常量,焓变保持不变不能说明达到平衡状态,C错误;C3H8分解速率与C3H6消耗速率相等表示正逆反应速率相等,则说明达到平衡状态,D正确。 (2)①由图可知,温度一定时,p1时丙烷的物质的量分数大于p2时,由方程式可知,压强越大,平衡逆向移动,丙烷的物

24、质的量分数越大,所以压强p1>p2。②由图可知,随着温度升高,丙烷的物质的量分数降低,说明升高温度平衡向正反应方向进行,反应速率和反应物的转化率都增大。③假设起始时丙烷的物质的量为1mol,根据方程式可知: 　　　　　C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) 起始量/mol 1 0 0 变化量/mol y y y 平衡量/mol 1-y y y Q点时丙烷的物质的量分数为50%,则1-y=0.5(1+y),解得y=13,则C3H8(g)、C3H6(g)、H2(g)平衡时的物质的量分数分别为:12、14、14,则Q点对应温度下该反应的平衡常数Kp=p(C3H6)·p(H2)p(C3H8

25、)=14×0.1MPa×14×0.1MPa12×0.1MPa=0.0125MPa。④由反应方程式C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)可知,该反应是气体分子数增加的反应,随着稀有气体比例的增加,总压强一定,降低了反应体系各气体的分压,相当于减压,从而促进反应向正反应方向进行,提高了丙烷脱氢的转化率。 (3)将已知反应编号:②C3H8(g)C2H4(g)+CH4(g)　ΔH2=+81.7kJ·mol-1 ③C2H4(g)+H2(g)C2H6(g)　ΔH3 ④C3H8(g)+H2(g)CH4(g)+C2H6(g)　ΔH4=-54.8kJ·mol-1 根据盖斯定律,由④-②可得反应③,则ΔH3=ΔH4-ΔH2=-54.8kJ·mol-1-81.7kJ·mol-1=-136.5kJ·mol-1。