題型特訓(xùn)16　第10題　化學(xué)反應(yīng)原理綜合題B 1.(2019湖南衡陽(yáng)高考化學(xué)二模)汽車(chē)尾氣排放的CO、NOx等氣體是大氣污染的主要來(lái)源,NOx也是大霧天氣的主要成因之一。 (1)科學(xué)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(wú)害的氣體,其熱化學(xué)方程式為2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH1=-746.5 kJ·mol-1。 已知:2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH2=-221.0 kJ·mol-1, CO2(g)C(s)+O2(g) ΔH3=+393.5 kJ·mol-1。 ①C(s)的燃燒熱ΔH=　　　　。  ②NO(g)分解成兩種氣體單質(zhì)的熱化學(xué)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(gè)容器中,均投入5 mol CO氣體和4 mol NO氣體發(fā)生如下反應(yīng):2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。 ①如圖表示該反應(yīng)中NO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)隨溫度、壓強(qiáng)變化的示意圖,則X代表的物理量是　　　,Y1　　Y2(填“>”或“<”)。  ②反應(yīng)過(guò)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(shuō)法錯(cuò)誤的是　　　。  a.B、C兩個(gè)容器中反應(yīng)達(dá)到平衡所用的時(shí)長(zhǎng)關(guān)系是tB>tC b.3個(gè)容器中NO的平衡轉(zhuǎn)化率的大小順序?yàn)棣罙>αB>αC c.當(dāng)A容器內(nèi)氣體平均摩爾質(zhì)量不變時(shí),說(shuō)明該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài) d.當(dāng)B容器內(nèi)氣體密度保持不變時(shí),說(shuō)明該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài) ③當(dāng)B容器中保持平衡時(shí),NO所占體積分?jǐn)?shù)為25%,則相同溫度下,A容器中逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K=　　　　　(保留兩位有效數(shù)字)。  (3)利用反應(yīng)NO2+NH3N2+H2O(未配平)消除用電器中NO2的簡(jiǎn)易裝置如圖所示。 ①a電極上的反應(yīng)式為　　　　　　　　。  ②常溫下,若用該電池電解0.6 L飽和食鹽水,一段時(shí)間后,測(cè)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(biāo)準(zhǔn)狀況,假設(shè)電解過(guò)程中溶液體積不變)。  2.(2019河北衡水中學(xué)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(yīng)用廣泛。請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)某科研團(tuán)隊(duì)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4∶1計(jì))。上述過(guò)程中,膜Ⅰ側(cè)所得氣體的物質(zhì)的量之比n(H2)∶n(N2)=3∶1,則CH4、H2O與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　。  甲 (2)用H2和CO合成甲醇的熱化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1。已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2=-49.0 kJ·mol-1,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH3=-41.1 kJ·mol-1,則ΔH1=　　　　　 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(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率[α(CO)]隨溫度、壓強(qiáng)的變化情況如圖乙所示。 乙 丙 ①壓強(qiáng):p1　　　　　(填“>”“<”或“=”)p2。  ②M點(diǎn)時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率為　　　　　　　　(計(jì)算結(jié)果精確到0.1%),該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=　　　　　　　　(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。  ③不同溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值(lg K)如圖丙所示,其中,A點(diǎn)為506 K時(shí)平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值,則B、C、D、E四點(diǎn)中能正確表示該反應(yīng)的lg K與溫度(T)的關(guān)系的是　　　　　　　　。  (4)H2還原NO的反應(yīng)為2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(l),實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)速率的表達(dá)式為v=kcm(NO)·cn(H2)(k是速率常數(shù),只與溫度有關(guān))。 ①某溫度下,反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的變化關(guān)系如下表所示。 編號(hào) c(H2)(mol·L-1) c(NO)(mol·L-1) vmol·(L·min)-1 1 0.10 0.10 0.414k 2 0.10 0.20 1.656k 3 0.50 0.10 2.070k 由表中數(shù)據(jù)可知,m=　　　　　　,n=　　　　　。  ②上述反應(yīng)分兩步進(jìn)行:ⅰ.2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(l)(慢反應(yīng));ⅱ.H2O2(l)+H2(g)2H2O(l)(快反應(yīng))。下列敘述正確的是　　　　(填字母)。  A.H2O2是該反應(yīng)的催化劑 B.反應(yīng)ⅰ的活化能較高 C.總反應(yīng)速率由反應(yīng)ⅱ的速率決定 D.反應(yīng)ⅰ中NO和H2的碰撞僅部分有效 參考答案 題型特訓(xùn)16　第10題　化學(xué)反應(yīng)原理綜合題B 1.答案 (1)①-393.5 kJ·mol-1　②2NO(g)N2(g)+O2(g)　ΔH=-180.5 kJ·mol-1 (2)①壓強(qiáng)　<?、赿　③4.5 (3)①2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O?、?36 解析 (1)①根據(jù)CO2(g)C(s)+O2(g)　ΔH3=+393.5kJ·mol-1,有C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH4=-393.5kJ·mol-1,則C(s)的燃燒熱ΔH=-393.5kJ·mol-1。②已知:Ⅰ.2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH1=-746.5kJ·mol-1 Ⅱ.2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH2=-221.0kJ·mol-1 Ⅲ.CO2(g)C(s)+O2(g)　ΔH3=+393.5kJ·mol-1 由蓋斯定律Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ×2得:2NO(g)N2(g)+O2(g)　ΔH=-180.5kJ·mol-1。 (2)①圖為2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH1=-746.5kJ·mol-1反應(yīng)中NO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)隨溫度、壓強(qiáng)變化的示意圖,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),也是氣體體積減小的反應(yīng),則NO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)隨著溫度的升高而減小,隨著壓強(qiáng)的增大而增大,故X為壓強(qiáng),Y1<Y2。②a.反應(yīng)為放熱反應(yīng),C絕熱,可以看做是對(duì)B升高了溫度,溫度升高,反應(yīng)速率加快,則B、C兩個(gè)容器中反應(yīng)達(dá)到平衡所用的時(shí)長(zhǎng)為tB>tC,正確;b.A容器相當(dāng)于對(duì)B加壓,增大壓強(qiáng),反應(yīng)正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率增大,C看作對(duì)B加熱,溫度升高,平衡逆向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率減小,故3個(gè)容器中NO的平衡轉(zhuǎn)化率的大小順序?yàn)棣罙>αB>αC,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(shí),說(shuō)明該反應(yīng)處于化學(xué)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(shí),不能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),錯(cuò)誤。③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(yīng),設(shè)生成氮?dú)馕镔|(zhì)的量為x,列三段式: 　　　　2CO(g)　+　2NO(g)2CO2(g)+N2(g) 起始/mol 5 4 0 0 轉(zhuǎn)化/mol 2x 2x 2x x 平衡/mol 5-2x 4-2x 2x x 平衡時(shí),NO所占體積分?jǐn)?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(yīng)的平衡常數(shù)K=92=4.5。 (3)①根據(jù)圖示可知,a極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),則為氨氣在堿性條件下發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮?dú)獾姆磻?yīng),電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O。②電解0.6L飽和食鹽水,電解反應(yīng)為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,一段時(shí)間后,測(cè)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(yīng)有: 2NO2+8e-+4H2ON2+8OH- 44.8L 8mol V 0.06mol 則V=44.8L×0.06mol8mol=0.336L=336mL。 2.答案 (1)14CH4+12H2O+O214CO+40H2 (2)-90.1　(3)①>　②54.5%　6p12?、跙點(diǎn)和E點(diǎn) (4)①2　1?、贐D 解析 (1)空氣中N2和O2的物質(zhì)的量之比約為4∶1,膜Ⅰ側(cè)所得氣體中n(H2)n(N2)=3,氮?dú)獾牧吭诜磻?yīng)前后不變,設(shè)氮?dú)鉃?mol,則生成的氫氣是12mol,由膜Ⅰ側(cè)反應(yīng)可知,12mol水和1mol氧氣得到電子,膜Ⅰ上發(fā)生反應(yīng):12H2O+24e-12H2↑+12O2-、O2+4e-2O2-,膜Ⅱ上14molCH4中C失去84mol電子、H得到56mol電子時(shí),總反應(yīng)遵守電子守恒,則反應(yīng)為14CH4+12H2O+O214CO+40H2。 (2)根據(jù)蓋斯定律可得ΔH1=ΔH2+ΔH3=-90.1kJ·mol-1。 (3)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡向右移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率會(huì)變大,結(jié)合圖像乙,保持溫度不變,轉(zhuǎn)化率大的表示壓強(qiáng)大,所以p1>p2。②該問(wèn)可用三段式解決,M點(diǎn)α(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/mol 1 2.2 0 轉(zhuǎn)化量/mol 0.6 1.2 0.6 平衡量/mol 0.4 1 0.6 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(shí)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。 ③該反應(yīng)為放熱反應(yīng),當(dāng)溫度越高時(shí),平衡常數(shù)K越小,則lgK也會(huì)越小,因此T與lgK呈反比,所以B點(diǎn)和E點(diǎn)符合lgK與溫度(T)的關(guān)系。 (4)①保持H2的濃度不變,則v1v2=cm1(NO)cm2(NO),帶入編號(hào)1和編號(hào)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(hào)1和編號(hào)3數(shù)據(jù),得0.4142.070=0.1n0.5n,解得n=1。②H2O2參與兩個(gè)反應(yīng),但第一步未做反應(yīng)物,因而不是催化劑,實(shí)際上H2O2僅僅是中間產(chǎn)物,A項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)ⅰ是慢反應(yīng),說(shuō)明反應(yīng)速率小,在其他條件一樣的情況下,活化能比較高,B項(xiàng)正確;總反應(yīng)速率由慢反應(yīng)決定,即反應(yīng)(ⅰ)決定總反應(yīng)速率,C項(xiàng)錯(cuò)誤;碰撞理論指出能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(xiàng)正確。