《2021届高考化学考点突破：化学反应原理大综合 （解析版）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021届高考化学考点突破：化学反应原理大综合 （解析版）.pdf（27页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、化学反应原理1.清洁能源的开发、废水的处理都能体现化学学科的应用价值。I .工业上可利用C02来制备清洁燃料甲醇，有关化学反应如下：反应 A；C02(g)+3H2(g)-CH30H(g)+H20(g)上=一49.6kJ mol-1反应 B：C02(g)+H2-H2O(g)+CO(g)AH2=+41kJ mol-1(1)写出用CO(g)和 L(g)合成CH30H(g)反应的热化学方程式：反 应 A可 自 发 进 行 的 温 度 条 件 是(填“低温”或“高温”)。写出两个有利于提高反应A中甲醇平衡产率的条件 o(4)在 CuZnO/ZrOz催化下，CO2和小混和气体，体积比1：3,总物质的量am
2、ol进行反应，测得CO2转化率、CIWH和 C0选择性随温度、压强变化情况分别如图所示(选择性：转化的CO?中生成CH3OH或 C0的百分比)。温度对反应的影响 压强对反应的影响由上图可知，影响产物选择性的外界条件是 OA.温度 B.压强 C.催化剂 如图中M点温度为250,C02的平衡转化率为25%,该温度下反应B的平衡常数为(用分数表示)。II.实验室模拟“间接电化学氧化法”处理氨氮废水中N H；的装置如图所示。以硫酸镂和去离子水配制成初始的模拟废水，并以N a Cl 调节溶液中氯离子浓度,阳极产物将氨氮废水中的N H；氧化成空气中的主要成分。阳极反应式为_ _ _ _ _ _ _ _ _
3、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(6)除去N H；的离子反应方程式为2【答案】(1)C0(g)+2 H2(g)=CH30H(g)H=-9 0.6 k J m o l T (2)低温(3)增大压强，适当降温，及时分离出产物(乩0 或 CL O H)(4)A B 1/6 0(5)2 Cl-2 e-=CI 2 1(6)2 N I T+3 c b=8 H+N21 +6 Cr【解析】I.(D 反应A：C02(g)+3 H2(g)OC H3 0H(g)+l W(g).4 9.6 k J m o l-1,反应 B：C02(g)+H2H20(
4、g)+C0(g)A H2=+4 1 k J m o l-1,根据盖斯定律，将 A-B 得：C0(g)+2 H2(g)=CH30H(g)A H=(-4 9.6 k J m o r1)*4 5 6-(+4 1 k J m o l _1)=-9 0.6 k J m o l-1,故答案为：C0(g)+2 H2(g)=CH30H(g)AH=-9 0.6 k J m o r1；对于反应 C02(g)+3 H2(g)CH 3 O H(g)+H20(g)A HF-4 9.Gk J-m o r1,A H 0,A S 0,如反应能自发进行，应满足一$0化学键HH cH C=C ccE(kJ/mol)abcd(1)
5、已知相关化学键的键能如上表，甲烷制备乙烯反应的AH=(用含a.b.c.d的代数式表示)。(2)T1温度时，向1 L的恒容反应器中充入2 moic比，仅发生上述反应，反应过程 中015 min Q h的物质的量随时间变化如图，测得10-15 m in时上的浓度为1.6 mol/Lo0 10 m in内CIL表示的反应速率为 mol/(L min)0若图中曲线a、曲线b分别表示在温度刀时，使用质量相同但表面积不同的催化 剂 时，达到平衡过程中n(CHJ变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是 (填 a 或 “b”)。15 m in时,若改变外界反应条件，导致n(CH。发生图中所示变化，则改变的条
6、4件 可 能 是(任 答 一 条 即 可)。(3)实验测得V 正=k i E c 2(C H4),V 逆 n kig c G 2 H 4)“2(上)其中K 正、K 逆 为速率常数仅与温度有关，温度时k 正与K 逆 的 比 值 为 (填数值)。若将温度由升高到丁力则反应速率增大的倍数V 正 V 逆(选填或心),判断的理由是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _(4)科研人员设计了甲烷燃料电池并用于电解。如图所示，电解质是掺杂了 丫 2。3与 Z1 U 的固体，可在高温下传导0 C 极的P t 为 极(选填“阳”或“阴”)。该 电 池 工 作 时 负 极 反 应 方 程 式 为 o用该电池电解饱和
7、食盐水，一段时间后收集到标况下气体总体积为1 1 2 m L,则阴极区所得溶液在2 5 时p H=(假设电解前后N a C l 溶液的体积均为50 0 m L)o【答案】(1)+(4 b-c-2 a)kJ-m o L-1(2)0.1 6 b 升高温度或减小压强(3)1 2.8 温度升高，女正增大的倍数大于A 逆(4)阳 C H4-8e-+4 02-=C 02+2 H20 1 2【解析】(1)A H=2 X 4 b-(c+4 b)-2 a kJ-m o L-1=+(4 b-c-2 a)kJ-m o L1,答案：+(4 b-c-2 a)kJ-m o L-1;(2)贝 2)=1：北?=o.i6 m
8、o (A m in),v (H2)=v(C H4)=0.1 6 m o l/(L e m in),答案：0.1 6；催化剂表面积越大，催化效果越好，速率越快，达到平衡所需的时间越短，所以曲线b的催化剂表面积较大，答案：b；1 5 m in 时，改变外界反应条件，导致n(C H。减小，说明平衡向消耗C H 4 的方向5移动，所以改变的条件可能是升高温度或减小压强，答案：升高温度或减小压强;(3)2 C H4(g)C2H4(g)+2 H2(g)c 始(m o l/L)2 0 0A c (m o l/L)1.6 0.8 1.6c 末(m o l/L)0.4 0.8 1.6T i温度时，该反应的平衡常
9、数长=世 学 迪=竺 学=1 2 8,且达到平衡时有V正C2(CH4)0.42=v 逆，即 k 正 c?(C H。=k 逆 c (C 2 H。.c2(H2),贝！I k 正/k 逆=(:(C 2 H。.c2(H2)/c2(C H4)=K=1 2.8 0该反应为吸热反应，所以升高温度，平衡正向移动，v 正 v 逆。答案：1 2.8；温度升高，k 正增大的倍数大于k g(4)甲烷燃料电池，通燃料一极为负极，通氧气一极为正极，所以C 极为电解池的阳极，D 极为电解池的阴极；答案：阳；根据图示，燃料电池的负极是甲烷生成4 0 和 C O?的反应，所以电极反应为C H 4-8e-+4 02-=C 02+
10、2 H20,答案：C H4-8e-+4 02-=C 02+2 H20；根据离子方程式2C+2H2。=2。仁+21+”1可知，电解一段时间后，共收集到标准状况下气体1 1 2 m L,则所得溶液的n(。)=1 x =O.OOSmol,L ZZ.zrL/?71OlcOH-)-005mO/-0.01mol/Lf p H=1 2；答案：1 2 o3.丙烯(C 3 H D 是重要的有机化工原料。丙烷直接脱氢制丙烯发生的主要反应及能量变化如图：6回答下列问题：(1)丙烷直接脱氢制丙烯为强吸热过程，该反应必须在高温下进行，但温度越高副反应进行程度越大，同时还会降低催化剂的活性和选择性。为提供反应所需热量，恒
11、压时若向原料气中掺入水蒸气，则 K(主反应)_(填“增大”、“减小”或“不变”)。温度升高，副 反 应 更 容 易 发 生 的 主 要 原 因 是。(2)如图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强小、P 2 分别为1 X1 0 4 P a 和 1 X1()5 p a)。70605040302010500 510 520 530 540 550 560 570 580温度/CI Xl O,p a 时，如 图 中 表 示 丙 烯 的 曲 线 是(填“i 、“i i”、“i i i”或“i v”)。l Xl(rp a、5 0 0 c 时，若只发生上述主反应和副反应，
12、则达平衡时，丙烷转化为丙烯的转化率为。(3)为克服丙烷直接脱氢法的缺点，科学家探索出在无机膜反应器中进行丙烷脱氢制丙烯的技术。在膜反应器中，利用特定功能膜将生成的氢气从反应区一侧7有选择性地及时移走。与丙烷直接脱氢法相比，该方法的优点是 O(4)利用C O 2 的弱氧化性，开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用倍的氧化物为催化剂，其反应机理如图。已知：C O 和&的燃烧热分别为!=-2 8 3.O k J/m o l A H =-2 8 5.8 k J/m o lo反应(i )的化学方程式为 O2 5 时，该工艺总反应的热化学方程式为 o该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭，维持催化剂活
13、性，原因是 O【答案】(1)增大 副反应的活化能低于主反应的活化能(2)i 1 6.5%(3)使反应始终未达到平衡状态，突破反应限度，提高丙烯产率，且能保证催化剂具有较高的活性和选择性(4)3 c 曲+2 C rO 3=3 C 3 H 6+C r203+3 H20 C3H8(g)+C()2=C 3 H 6(g)+C O(g)+H20(l)A H =+1 2 1.5 k J/m o l 碳与C O 2 反应生成C O,脱离催化剂表面【解析】(1)丙烷脱氢制丙烯对应的化学方程式为C 3 H 8 (g)=C3H6(g)+H2(g),H i=+1 2 4.3 k J/m o L 恒压时向原料气中掺入水
14、蒸气，体积增大，压强减小，平衡向正反应方向进行，K(主反应)增大，丙烷转化率a (C E)增大，故答案为：增大；副反应活化能小，温度升高，副反应更容易发生，所以副反应更容易发生的主要原因是：Ea iE a2,即副反应的活化能低于主反应的活化能，故答案为：副反应的活化能低于主反应的活化能；8(2)C 3H 8 (g)=C 3H 6 (g)+H2(g),A HF+124.3kJ/m ol,温度越高丙烯的体积分数越大；压强越大平衡逆向进行，丙烯体积分数越小，丙烯是生成物，减压过程中体积分数增大，由此判断图中表示丙烯的曲线是i,故答案为：i；由上图温度和压强对物质体积分数的影响可以看出，I X l(r
15、p a、500时，丙烯的平衡体积分数为14%,丙烷的平衡体积分数为70%,设丙烷起始量为1 m ol,转化为丙烯的物质的量为x mo L转化为乙烯与甲烷的为y m ol,根据主反应为：C 凡(g)=C3H 6 (g)+H2(g),副反应：C 3H s (g)=C 2H 4 (g)+C H 4(g)可知,反应后的气体总得物质的量为(l+x+y)m ol,则x 100%=14%，北x ioo%=7。嗨,解 得 x=0.165m oL 故转化率为 胃%x 100%=16.5%,故答案为:16.5%；(3)利用特定功能膜将生成的氢气从反应区一侧有选择性地及时移走，可以使反应始终未达到平衡状态，突破反应
16、限度，提高丙烯产率，且能保证催化剂具有较高的活性和选择性，故答案为：使反应始终未达到平衡状态，突破反应限度，提高丙烯产率，且能保证催化剂具有较高的活性和选择性；(4)图示信息中可以看出，C 3H 8与 C r03反应生成了 C 3H 6与 C 0O 3,则反应的化学方程式为：C3H 8+2C rO3 3 C3H6+C r203+3H20,故答案为：C 3H 8+2C r()3=3C 3H 6+C r203+3H20；由题意可得 H2(g)+1/202(g)=H20(l)=-285.8kJ/m ol；C O (g)+l/202(g)=C 02(g)，一 283.O kJ/m ol；C3H8(g)
17、-C3H6(g)+H2(g)A H =+124.3kj/m ol，由盖斯定律-+得热化学方程式C A(g)+C O2C3H6(g)+C 0(g)+H20(1),则=(+124.3 kj/m ol)+(-285.8kJ/m ol)一 (-283.O kJ/m ol)=+121.5kJ/m oL 故答案为：9C3H 8 (g)+C02 C3H6(g)+C0(g)+H2O(1)，=+121.5kJ/mol；该工艺中碳与CO2反应生成CO,可以有效消除催化剂表面的积炭，维持催化剂活性，故答案为：碳与CO2反应生成C O,脱离催化剂表面。4.二氧化硫是大气的主要污染物之一。催化还原S O?不仅可以消除S
18、 O2的污染，还可以得到工业原料S。燃煤烟气中硫的回收反应为：2CO(g)+S O2(g)=2C02(g)+S(l)AHo(1)已知：2C0(g)+02(g)=2C02(g)A H-566.OkJ mol-1S (l)+O2(g)=S O2(g)AH2=-296.8 kJ mol-1则硫的回收反应的!=kJ-mol-1o(2)其他条件相同、催化剂不同时，硫的回收反应中S O2的转化率随反应温度的变化如图所示。260时，(填“La2(V、“NiO”或“Ti(V)的催化效率最高。LazOs和NiO作催化剂均可能使S O2的转化率达到很高，不考虑价格因素，选择103的主要优点是 o%/哥学弗京(3)
19、一定条件下，若在恒压密闭容器中发生硫的回收反应，S O2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，则Pi、P2 P3、P4由 大 到 小 的 顺 序 为;某温度下，若在恒容密闭容器中，初始时c(CO)=2 a m olL，c(S 02)=amol-L，S O2的平衡转化率为80%,则该温度下反应的化学平衡常数为 o1()(4)某实验小组为探究烟气流速、温度对该反应的影响，用LazOs作催化剂，分别在两种不同烟气流量、不同温度下进行实验。实验结果显示：在260C时，S 02的转化率随烟气流量增大而减小，其原因是；在380时，S O?的转化率随烟气流量增大而增大，其原因是 0(5)工业上常用N a2
20、 s溶液吸收烟气中的S 02,将烟气通入1.0 mol-L_ 1的N2S 03溶液,当溶液pH约为6时，吸收S O2的能力显著下降此时溶液中c(HS O3-)c:(S O32一)=o (已知 H2sO3 的 Kai=1.5X10-2、KI.OXIO-7)【答案】(1)-269.2(2)Ti02 LazOs在相对较低温度对催化效率更高(3)巴汨汨汨 80/a mol/L(4)2 6 0 c时，催化剂活性不好，反应速率慢；烟气流速越大，气体和催化剂接触时间越短，S O?转化率越低 380时，催化剂活性好，反应速率快；烟气流速越大，压强越大，反应正向进行越彻底，S O2转化率越高(5)10【解析】(
21、1)根据盖斯定律可知AH=AHAH2=-566.0kJmolT+296.8kJ morl=-269.2kJ/molo(2)观察图1,260C,TiOz作催化剂时，S O?的转化率高于其他，那么TiOz催化效率最高，继续观察图1,可发现LazOs在较低温度时就可以达到非常高的催化效率，因而优于NiO。(3)观察反应2co(g)+S 02(g)-2 C 0 2(g)+S(l)可知该反应的反应前后气体计量数减小，保持温度不变，压强变大使得平衡向右移动，S O2转化率变大，因而P1P2P3P4,S O2的平衡转化率为80%,说明S O2转化浓度为aX0.8mol/L=0.8aIIm o l/L,可用三
22、段式计算平衡常数:2C0(g)+S 02(g)w 2c02(g)+S(1)起 2a a 0转 1.6a 0.8a 1.6a平 0.4a 0.2a 1.6aKu2犯)一 (I；(注意可不用写单位，但是一定要以平衡浓度代入求C2(C O)C(S O2)(0.4 a)z x 0.2 a 解。)(4)先分析温度的影响，260时La2()3催化效果很低，因而反应速率慢，烟气流速变快，气体与催化剂接触时间少，还来不及反应就移走了，因而S O2转化率降低，380C恰恰相反，催化剂活性好，反应速率快；烟气流速越大，压强越大,反应正向进行越彻底，S O2转化率越高。C(SO2C(H+)C(H S O;)+10-
23、6(5)pH=6,说明 c(H+)=10-6mol/L,K片-,可得一)-1 0oc(H S O g)C(S O V)Ka2 1.0 x 10-75.碳、氮、硫的化合物在生产生活中广泛存在。请回答：(1)以C02与加3为原料可合成化肥尿素C0(N H2)21。已知：2阳3(g)+C02(g)=NH2C02NH4(s)H=-159.5 kJ mol-1NH2cO2NH4(s)=C0(NH2)2(S)+H20(1)A H=-160.5 kJ mol-1H 2O (l)=H20(g)A H=+44.0 kJ mol-1写出CO2与NH3合 成 尿 素 和 气 态 水 的 热 化 学 反 应 方 程
24、式。(2)Ti温度时在容积为2L的恒容密闭容器中只充入1.OOmolNOz气体发生反应：2N0(g)+02(g)-2 N O2(g)AHO。实验双!|得：v 正=kFc2(N0)-c(O2),v 逆=k 逆c?(NO2),k正、k逆 为速率常数只受温度影响。不同时刻测得容器中n(N 0j如下表：12时间/s012345n(N02)/mol1.000.800.650.550.500.50从0 2 s该反应的平均速率V(N 0 2)=o温度时化学平衡常数K=mol-1-Lo化学平衡常数K与速率常数k正、k逆的数学关系是群 o若将容器的温度改变为丁2时其kiE=k逆，则Ti T2(填或)0(3)常温
25、下，用S O?与NaOH溶液反应可得到NaHS 03、Na2sO3等。已知Na2s。3水溶液显碱性，原因是(写出主要反应的离子方程式)，该溶液中，c(N a+)2 c (S 032-)+c(HS()(填“V”或“=”)。在某NaHS 03 Na2sO3混合溶液中HS O3 S(V一物质的量分数随pH变化曲线如图所示(部分)，根据图示，则s(V-的第一步水解平衡常数=。%00IX素七二三运客【答案】(1)2NH3(g)+CO2(g)=C0(NH2)2 (s)+上0(g)H=-276.OkJ/mol(2)0.0875 m ol/(L-s)8 k 正/k 逆 io-【解析】(1)02NH3(g)+C
26、02(g)=NH2CO2NH4(S)A H-159.S kJ-mol-1,NH2C02NH4(S)=C0(NH2)2(s)+H20(1)AH=-160.S kJ-moF1,乩0(1)=乩0(8)13H=+4 4.O kJ-mo r1,依据热化学方程式和盖斯定律计算+得到CO?与N I L 合成尿素和气态水的热化学反应方程式为2 N H3(g)+CO2(g)=CO (N H2)2(S)+H2O (g)H=-2 7 6.O K J/mo l；(2)根据表中数据计算出前2 s 内丫 川 0 2)=9=智 孚 吧=0.0 8 7 5mo l/(Lt V t 2 L x 2 s,s)；2NO，g)2MX
27、g)+a(g)初始(.mol/D0.500转化(mol/D0.250.250.125平衡(mol!D0.250.250.125根据化学平衡常数群弋鼠？叱；=0.1 2 5,所以2 N O(g)+O2(g)2 N O2(g)化学平衡常数K=1=8；2 N 0 (g)+02(g)Q 2 N 02(g)化学平衡常数K=福 黑 灯,化学反应达到平衡时v 正二V逆,即k 正。2 侬0)八 0 2)=1;逆。2 3 0 2),则 出/O,即K=t；温度改变为 T 2 时其kF=k逆，则时化学平衡常数K=l,小于温度时化学平衡常数K=8,即。一 丁 2 时，平衡逆向移动，而 2 N 0(g)H)2(g)合
28、2 N O 2(g)Z H V 0,所以温度改变是升高温度，L T2；(3)亚硫酸根离子水解导致溶液显示碱性，原理是：S O 32+H2O H S O3-+O H-,所以,该溶液中，c(H+)2 c(S 032)+c(H S O3);亚硫酸根离子的水解平衡常数K=),当p H=7.2 时，S O32 H S O 浓度相等，所以K=c(0 H )=1 0 弋6.N O、的排放主要来自于汽车尾气，包 含 N 02和 N O I.(1)用 CI L 催化还原N O x 可以消除氮氧化物的污染。例如：14a.C H 4 (g)+4 N 02(g)=4 N 0 (g)+C 02(g)+2 H20 (g)
29、A H 尸-5 7 4 k J/m o lb.C I L (g)+4 N 0 (g)=2 岫(g)+C O 2 (g)+2 4 0 (g)A H2=-1 1 6 0 k J/m o l这两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是：。有利于提高N O x 的 平 衡 转 化 率 的 反 应 条 件 是:(至 少 答 一 条)。在相同条件下，C I L (g)+2 N O2(g)=N2(g)+2 H2O (g)+C O2(g)AH2=k j/m o l(2)为了提高Oh和 N O 转化为N2的产率，种学家寻找了一种新型的催化剂。将 C H4和 N O 按一定比例、一定流速通过装有上述新型催化剂的反应器
30、中，测得 N2的产率与温度的关系如图1 所示，0 A 段 N2产率增大的原因是o A B 段 明 产 率 降 低 的 可 能 原 因 是 (填标号)A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大 C.副反应增多N:的产率/%(3)N2的产率与喘;，由图可 知 黑 黑 最佳约为T/K-图1，I I.有人利用反应 2 C (s)+2 N 02(g)=吊(g)+2 C O 2(g)H=-6 4.2 k J/m o l 对 N 02进行吸附。在 T下，向密闭容器中加入足量的C和一定量的N 02气体，图为15不同压强下上述反应经过 相同时间，N O?的转化率随着压强变化的示意图。1050 10 015 012(H
31、)1O90095oooO098642东*02用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数（记 作 Kp）；在 T、H O O KP a 时，该反应的化学平衡常数Kp=（计算表达式表示）；已知：气体分压（P分心气体总压（P总）X体积分数。【答案】（1）这两个反应均为放热很大的反应 增 大 C H4浓度或降低温度-8 6 7（2）0 A 段随着温度的升高，催化剂的活性增强，化学反应速率加快，因此氮气（丝 丝 （丝）2、丝的产率逐渐增大 A C （3）4 12 1.2x 1 1 0 0 x 1 0 0或一L 2 L2 x l l O O x l O3P a2（）2（竺）21-2 1.2
32、，【解析】（1）嫡增和焰减的反应倾向于自发，所以这两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是这两个反应均为放热很大的反应，故答案为：这两个反应均为放热很大的反应;增大反应物浓度或降低温度，使平衡正向移动，有利于提高N O x 的平衡转化率，故答案为：增 大 C I L 浓度或降低温度;已知，a.C H4(g)+4 N 02(g)=4 N 0 (g)+C 02(g)+2 H20 (g)A H1=-5 7 4 k J/m o lb.C I h (g)+4 N 0 (g)=2 N2(g)+C 02(g)+2 H20 (g)A H2=-1 1 6 0 k J/m o l,根据盖斯定律知，法得 C L (g
33、)+2 N 0 2 (g)=4 (g)+2 4 0 (g)+C O2(g),则A-574kJ/mol+(-1160kJ/mol)-867kJ/mol故答案为：-8 6 7；（2）因为反应物是按一定比例、一定流速通过装有上述新型催化剂的反应器中16的，所以产率升高是因为反应速率增大，根据图示分析，0A段随着温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快；AB段可能原因为催化剂活性降低，或是副反应增多，反应为放热反应，温度升高时平衡逆向移动，平衡常数减小，故 B错误;故答案为：0A段随着温度的升高，催化剂的活性增强，化学反应速率加快，因此氮气的产率逐渐增大；AC；(3)由图可知黔 约 为 4,产率最高，故
34、答案为：4；H.压强越大反应越快，则图中(1100,40)点已经达到平衡状态，设起始时加入NO2的物质的量为Im oL 则2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)起始 10 0反应 0.40.2 0.4平衡 0.60.2 0.4,0.4、2 0.2(-)X-根据平衡常数表达式分析得K=-2 x 1100 x1 o3 Pa故答案为:Z0.4X2 0.2,0.4、2 0.2()x()x-彳 6 I2 x 1100 x 1 O pa 或 J%62 x 1100 x 10 pa(H)2(I 2)27.有利于可持续发展的生态环境是全国文明城市评选的测评项目之一。(1)已知反应 2N0(g)+
35、2C0(g)N2(g)+2C02(g)v 正 正 c2(NO),c2(CO),v 逆=A逆 c(N2)c2(C02)(A正、A逆 为速率常数，只与温度有关)。一定条件下进行该反应，测 得 C 0的平衡转化率与温度、起始投料比m=M 的关系如图1 所示。17图1达到平衡后，仅升高温度，A 正增大的倍数 填或“=)k逆增大的倍数。下列说法正确的是 oA 投料比：m i m2 m3B汽车排气管中的催化剂可提高NO的平衡转化率C当投料比m=2时，N O 转化率比C O 转化率小D当体系中C 02和 C O 物质的量浓度之比保持不变时，反应达到平衡状态 若 在 1 L 的密闭容器中充入I m olC O
36、 和 1 m ol N O,在一定温度下达到平衡时,C O 的转化率为4 0%,则在正：4逆=_(填写分数即可，不用化简)(2)在 2 L 密闭容器中充入2 m ol C O 和 lm ol N 02,发生反应4 C 0 (g)+2 N 02(g)N2(g)+4 C 02(g)水0,如 图 2为平衡时C 02的体积分数与温度、压强的关系。图20 10 20 30 40 50压强/MPa该反应达到平衡后，为在提高反应速率同时提高N0的转化率，可采取的措施有(填字母序号)18a增 加 C O 的浓度 b缩小容器的体积c改用高效催化剂 d 升高温度若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大，
37、达到的平衡状态可能是图中A G 点中的 点。(3)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P t、C u和 钺(I r)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(N O；),其工作原理如下图所示。若导电基体上的P t 颗粒增多，造成的后果是单原子钳单原子铜【答案】m2 m3,故A错误；B.催化剂只改变反应速率，不改变平衡转化率，故 B 错误；C.由反应计量关系可知，反应中N O、C O 的变化量相同，平衡转化率a=/1x1 0 0%,所以平衡转化率与起始量成反比，即投料比m=2 时C 0 转化率是N 0 转化率19的2 倍，故 C正确；D.反应正向移动时C
38、O?浓度增大，C O 浓度减小，即平衡移动过程中二者浓度比值会发生变化，所以当二者比值不变时说明反应达到平衡，故 D正确；故答案为：C D；若 在 1 L 的密闭容器中充入1 m o l C O 和 1 m o l N O,在一定温度下达到平衡时，C O 的转化率为4 0%,列三段式有：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)起始(molL)110()转化(mol L)0.4 0.4 0.2 0.4平衡(mol L)0.6 0.6 0.2 0.4达到平衡状态时正逆反应速率相等，则k正 /(N O)C2(C O)=A 逆 C(N2)-C2(CO2),扁_C(N2)C2(CO2)_ 0
39、.2x0.42 _20人乜逆 C2(NO)C2(CO)0.62 X 0.62 81;(2)a.增加C O 的浓度平衡正向移动，N O 转化率提高，故 a 正确；b.缩小容器的体积相当于增大压强平衡正向移动，N 0 转化率提高，故 b正确；c.改用高效催化剂，只改变化学反应速率不影响平衡移动，所以N 0 转化率不变,故 c 错误；d.该反应熔变小于零，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，N 0 转化率降低，故 d 错误；故选a b；相同压强下降低温度平衡正向移动，C O 2 体积分数增大，同一温度下增大压强平衡正向移动(U 体积分数增大，所以符合条件的为C；(3)由原理的示意图可知，若导电基
40、体上的P t 颗粒增多，则N 0 会更多的转化成钱根，不利于降低溶液中的含氮量。8.含氮化合物是化工、能源、环保等领域的研究热点。回答下列问题：20(1)4 0在金粉表面发生热分解反应：2N2O(g)-2N2(g)+02(g)NH己知：4NH3(g)+302(g)=2N2(g)+6H20(1)AN2NH3(g)+3N20(g)=4N2(g)+3Ha)(1)A3A后(用 含&、A豆的代数式表示)。(2)一氧化二氮可反生2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)。不同温度(T),NO分解半哀期随起始压强的变化关系如图所示(图中半衰期指任一浓度N20消耗一半时所需的相应时间)，则 12(填或)0当温度
41、为T1、起始压强为P。，反应至tiinin时，体系压强P=(用P。表示)。P-起始俅强/卜Pa(3)将NH3与。2按体积比4：5充入刚性容器中，起始体系总压强为PokPa,分别在催化剂M、N作用下发生反应4NH3(g)+502(g)=4N0(g)+6H20(g)AA=-905.OkJ/mol,NH3的分压(P)与时间和温度的关系如图所示：催化剂的催化效果：M N(填“强于”或“弱于”)oT。C时，012.5min内P(NH3)减小量(填或”2.525min内P(NH3)减小量，理由为O(4)NaClOz是一种绿色消毒剂和漂白剂，工业上采用电解法制备NaClOz的原理21如图所示。交换膜应选用_
42、 _(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)o阳极的电极反应式为情性电极A尾气一 M自流电源NaClO 二；7 I【答案】(1)(2)1.2 5(3)弱于 反应物的浓度逐渐减小，反应速率减慢 阳离子交换膜2 Cl -2 e =C12 t【解析】(1)已知：4 加3(g)+3 02(g)=2 N2(g)+6 H20(1)直2 NH3(g)+3 N20(g)=4 N2(g)+3 H20(1)直盖斯定律计算(X 2-)X；得到4 0 在金粉表面发生热分解：2 N20(g)=2%2 1(g)+。2(g)生 耳一 为(2)温度越高，反应越快，半衰期越短，等压强p。下可以看出T 2 下的半衰期长因此T i
43、 大于T2；压强之比等于物质的量之比，半衰期指的是任一浓度弗0 消耗一半所需要的时间,由反应方程式可知，设起始时有2 m o l N2 0,力时生成I m o l 弗和0.5 m o l 02,还剩l m o l N20,故混合气体的总物质的量为(1+0.5+1)m o l=2.5 m o L 因此在 小R下反应后的物质的量是起始的1.2 5 倍，故尸L 2 5R；(3)该反应焙变小于0,正反应为放热反应，温度越高平衡左移，氨气的平衡分压越高，所以力%据图可知在N 催化剂的作用下温度较低的反应先达到22平衡，说明M 的催化效果弱与N 的催化效果；随着反应进行，反应物的浓度逐渐减小，反应速率减慢
44、，所以。12.5 m i n 内户(NI U减小量大于12.5 2 5 m i n 内产(NB)减小量；(4)由C102 f Na Cl()2 可知，C1的化合价降低，所以CI O?发生失去电子的氧化反应，即A 电极为电解池的阴极，电极反应式为C102+e =C102，结合Na.生成Na C102,所以钠离子由阳极区移向阴极区，则离子交换膜为阳离子交换膜；阳极区C 失去电子生成Cl2,电极反应式为2 Cl-2 e =C121 o9.(一)合成氨工艺(流程如图所示)是人工固氮最重要的途径。2 018 年是合成氨工业先驱哈伯(P H a b e r)获得诺贝尔奖100周年。弗和生生成 N B 的反
45、应为：1/2m(g)+3/2H2(g)=N B (g)H(29 8 K)=-4 6.2K Jmol,在 F e 催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)化学吸附：N2(g)f 2N*；H2(g)f 2H*；表面反应：N*+H*=N H*；N H*+H*=N H2*；N H2*+H*N H3*脱附：限*=N H3(g)其中，郎的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。请回答:23(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有A.低温E.催化剂B.高温C.低压D.高压(2)标准平衡常数PNH3/(PNM(PH2说?其中P，为标准压强(lX 1 05P a),p N H3P弗和p 1为各组分
46、的平衡分压，如 p N H3=X N H3 p,p 为平衡总压，x N B 为平衡系统中N B 的物质的量分数。M和庆起始物质的量之比为1：3,反应在恒定温度和标准压强下进行,N H 3 的平衡产率为w,则 K 吗(用含w的最简式表示)下图中可以示意标准平衡常数K，随温度T 变化趋势的是 o(3)实际生产中，常用工艺条件，F e 作催化剂，控制温度7 7 3 K,压强3.0 X 1 05P a,原料中用和上物质的量之比为1：2.8O分析说明原料气中用过量的理由。关于合成氨工艺的下列理解，正确的是 oA.合 成 氨 反 应 在 不 同 温 度 下 的 和 都 小 于 零B.控制温度(7 7 3
47、K)远高于室温，是为了保证尽可能的平衡转化率和快的反应速率C.当温度、压强一定时，在原料气(用和庆的比例不变)中添加少量惰性气24体，有利于提高平衡转化率D.基于N B 有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行E.分离空气可得弗，通过天然气和水蒸气转化可得丛，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生。(二)高铁酸钾(L F e O l可用作水处理剂。某同学通过“化学-电解法”探究的合成，其原理如图所示。接通电源，调节电压，将一定量C b 通入K O H 溶液,然后滴入含F e*的溶液，控制温度，可制得L F e O,。徐希二|电 漉 匕KCKJ)KOH(q)
48、(4)请写出“化学法”得到F e(C 的离子方程式(5)请写出阳极的电极反应式(含F eCV D【答案】(1)AD(2)43(2-343(1-co)2A(3)原料气中用相对易得，适度过量有利于提高出的转化率；用在F e催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率。ADE(4)2 F e3+3 C1 0+1 0 0 H=2 F e0 42-+3 Cr+5 H20 或 2 F e(0 H)3+3 C1 0 +4 0 IT=2 F eO42-+3 Cr+5 H2O (5)F e3+8 O H-3 e=F eO42+4 H20F e(O H)3+5 O HT-3 e=F e042-+4 H
49、2025【解析】(一)(1)由勒夏特列原理可知，根据反应夕2(g)+,(g)一 限(g)A H (2 9 8 K)=-4 6.2 k J/m o l,为了提高合成氨平衡产率，即平衡正向移动,低温和高压符合条件，答案选AD;(2)3 2 (g)+，2 (g)=岫3(g)起始量:130转化量:co2 c o平衡量:1-c o2 c o2a)(Hj%=冷4-2coX(NHx(N 2)%抬;X3)%=化简得4a)(2-)343(1-to)23 3-3 反应 1/2 弗(g)+3/2 乩(g)uNB (g)A H (2 9 8 K)=-4 6.2 k J/m o l为放热反应，温度T 升高，平衡向逆反应
50、方向移动，K 减小，In K 也减小，In K 与温度不成正比，故答案选A；(3)由反应1/2 M (g)+3/2 H2(g)uNB (g)可知，加过量氮气，有利于平衡正向移动，提高出的转化率以及氨气的产率，同时根据题干“N 2 的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。”可知，弗在F e催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率。易知A 选项正确；控制温度远高于室温是为了保证催化剂的活性，提高反应速率，并非为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率，B 错误；恒压条件充入少量惰性气体,相当于减压，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，C 错误；不断将氨气液化,生