1、专题17化学反应与能量、速率和化学平衡综合题1【乐山市2018届第二次调查研究考试】甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下:I.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H1II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2=+41.2kJ/molIII.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H3=-49.53kJ/mol某些物质的标准生成热物质COCO2H2CH3OH(g)标准生成热(kJ/mol)-110.52-393.510-201.25回答下列问题:(1)物质的标准生成热是常
2、用的化学热力学数据，可以用来计算化学反应热。化学反应热:H=生成物标准生成热总和一反应物标准生成热总和。计算 H1=_kJ/mol。(2)在一容积可变的密团容器中，1molCO与2molH2发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H1，CO在不同温度下的平衡转化率(a)与压强的关系如图所示。a、b两点的反应速率:v(a)_v(b)(填“”、“”、“”“”或“”、“”或“=”）。 求X点对应温度下的该反应的平衡常数K=_。（计算结果保留两位小数）（3）CO可以合成二甲醚，CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g) Hc(HS-)c(OH-)c(H+) Bc(HS-)c(
3、NH4+)(S2-)c(H+)Cc(NH4+)c(HS-)c(H2S)c(H+) Dc(HS-)c(S2-)c(H+)c(OH-)(3)工业上常用CH4与水蒸气在一定条件下来制取H2，其原理为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)一定温度时，在一个体积为2L的恒容密闭容器中，加入lnmolCH4和1.4mol水蒸气发生上述反应，5min后达平衡，生成0.2molCO，用H2表示该反应的速率为_。此反应的平衡常数为_(结果保留到小数点后三位)。下列说法中能说明此反应达到平衡状态的是_。A体系的压强不再发生变化 B生成1molCH4的同时消耗3molH2C各组分的物质的量浓度不再改变
4、 D体系的密度不再发生变化 E.反应速率V(CH4):V(H2O)v(CO):v(H2)=1:1:1:3(4)甲醇水蒸气重整制氢反应：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) H=+49kJ/mol。某温度下，将n(H2O):n(CH3OH)=1：1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为p1，反应达到平衡时总压强为p2，则平衡时甲醇的转化率为_。(5)如图所示，直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预先重整。请写出电池工作时的负极反应式：_。8【四川省双流中学2018届高三考前第二次模拟】氮的固定意义重大，氮肥的大面积使用提高了粮食产量。(1)目
5、前人工固氮有效且有意义的方法是_(用一个化学方程式表示)。(2)自然界发生的一个固氮反应是N2(B)+O2(g) 2NO(g)，已知N2、O2、NO三种分子中化学键断裂所吸收的能量依次为946kJmol-1、498kJmol-1、632kJmol-1，则该反应的H=_kJmol-1。(3)恒压100kPa时，反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1，反应2NO2(g)N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡时NO的转化率，则_点对应的压强最大。恒压1
6、00kPa、25时，2NO2(g) N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分数为_，列式计算平衡常数Kp=_。(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)室温下，用往射器吸入一定量NO2气体，将针头插入胶塞密封，然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定，此时手握针筒有热感，继续放置一段时间。从活塞固定时开始观察，气体颜色逐渐_(填“变深”或“变浅”)，原因是_。已知2NO2(g)N2O4(g)在几微秒内即可达到化学平衡9【庆市綦江中学2018届高三高考适应性考试】氮的固定一直是科学家研究的重要课题，合成氨则是人工固氮比较成熟的技术，其原理为:N2(g)+3H2(g
7、)2NH3(g) H（1）已知破坏1mol共价键需要的能量如表所示H-HN-HN-NNN435.5kJ390.8kJ163kJ945.8kJ则H=_。（2）在恒温、恒压容器中，按体积比1:3加入N2和H2进行合成氨反应，达到平衡后，再向容器中充入适量氨气，达到新平衡时，c(H2)将_（填“增大”、“减小”、或“不变”，后同）；若在恒温、恒容条件下c(N2)/c(NH3)将_。（3）在不同温度、压强和使用相同催化剂条件下，初始时N2、H2分别为0.1mol、0.3mol 时，平衡混合物中氨的体积分数（）如图所示。其中，p1、p2和p3由大到小的顺序是_，原因是_。若在250、p1条件下，反应达到
8、平衡时的容器体积为1L，则该条件下合成氨的平衡常数K=_(结果保留两位小数)。（4）H2NCOONH4是工业由氨气合成尿素的中间产物。在一定温度下、体积不变的密闭容器中发生反应H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),能说明该反应达到平衡状态的是_（填序号）每生成34g NH3的同时消耗44g CO2 混合气体的密度保持不变 NH3的体积分数保持不变 混合气体的平均相对分子质量不变 c(NH3):c(CO2)=2:1（5）科学家发现，N2和H2组成的原电池合成氨与工业合成氨相比具有效率高，条件易达到等优点。其装置如图所示、写出该原电池的电极反应：_、_，若N2来自于空气，当电极B到
9、A间通过2molH+时理论上需要标况下空气的体积为_（结果保留两位小数）。10【遵义航天高级中学2018届高三第十一次模拟】硝酸是一种重要的化工原料，工业上采用氨的催化氧化法制备硝酸。(1) 已知反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)为放热反应，在恒容容器中能说明该反应达到平衡状态的是（_）A容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:2:3 B v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(2)理论上,为了增大平衡时的转化率,可采取的措施是_(要求答出两点)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下表，则400时,测得某时
10、刻氮气、氢气、氨气的物质的量浓度分别为1 molL-1、2 molL-1、3 molL-1时,此时刻该反应正反应速率_ 逆反应速率(填“大于”、“小于”或“等于”） 温度/200300400K1.00.860.5(4)消除硝酸工厂尾气的一种方法是用甲烷催化还原氮氧化物，已知： CH4 (g)2O2(g)CO2(g)2H2O(g) H890.3 kJmol-1 N2(g)2O2(g)2NO2(g) H67.0 kJmol-1 则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式为_(5)在25 下，向浓度均为0.1 molL-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成_沉淀
11、(填化学式)，当两种沉淀共存时,溶液中C(Mg2+)/C(Cu2+)=_(已知25 时KspMg(OH)2=1.810-11，KspCu(OH)2=2.210-20)11【西安市长安区2018届高三教学质量检测】氨气及含氮化合物在化工生产和国防工业中具有广泛应用。请回答：（1）已知：(i)氢气的燃烧热为286.0 kJmol-1(ii)4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O (l) H=- 1530.6 kJmol-1。合成氨反应的热化学方程式为_。（2）恒温恒容条件下，起始按物质的量之比为11向密闭容器中充入N2(g)和H2(g)，发生合成氨的反应。达平衡后，N2(g)的体积分数
12、为_；然后只降低温度，N2(g)的体积分数会_（填选项字母）。A增大 B减小 C不变 D不能判断（3）T时，CO2(g)和NH3(g)合成尿素的原理为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(1)。在2 L恒容密闭容器中，通入1.2 mol NH3(g)和0.6 mol CO2(g)，2 min时反应恰好达到平衡，测得c(NH3)=0.2 molL-1。02min内，用NH3表示的反应速率(NH3)=_；反应的平衡常数K=_。若其他条件不变，2 min时将容器体积迅速压缩到1L，在3 min时重新达到平衡，请在图1中画出23 min内c(NH3)随时间(t)变化的曲线关系图。
13、（4）碱性氨气燃料电池的装置如图2 所示，写出负极的电极反应式_。当电路中每通过3.6 mol e-，则需要标况下空气的体积_L。12【吉林省实验中学2018届高三下学期第十次模拟】研究NO2、NO、CO、NO2等污染物的处理，对环境保护有重要的意义。（1）NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g) H1=234.00kJmol-1N2(g)+O2(g)NO(g) H2=89.75 kJmol-12NO(g)+O2(g)2NO2(g) H3=112.30kJmol-1若NO2气体和CO气体反应生成无污染气体，其热化学方程式为_。（2）某温度下，向10L密闭容器中分别充入0.1 molNO
14、2和0.2 molCO，发生反应：2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)，经10min反应达到平衡，容器的压强变为原来的010min内，CO的平均反应速率v(CO)=_；若容器中观察到_，可判断该反应达到平衡状态；为增大污染物处理效率，起始最佳投料比为_；平衡后，仅将CO、CO2气体浓度分别增加一倍，则平衡_(填“右移”或“左移”或“不移动”)。（3）在高效催化剂作用下可用NH3还原NO2进行污染物处理。相同条件下，选用A、B、C三种催化剂进行反应，生成氮气的物质的量与时间变化如图a。活化能最小的是_用E(A)、E(B)、E(C)表示三种催化剂下该反应的活化能。 在催化剂A作用
15、下测得相同时间处理NO2的量与温度关系如图b。试说明图中曲线先增大后减小的原因_(假设该温度范围内催化剂的催化效率相同)。（4）有人设想在含有NO2的酸性污水中加入填充有铝粉的多孔活性炭颗粒进行水的净化。试结合电极反应说明多孔活性炭的主要作用_。13【淄博市2018届高三第二次模拟】(1)在一定条件下：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，在两个均为2L的密闭容器中以不同的氢碳比n(H2O)/n(CO)充入H2O(g)和CO，CO的平衡转化率(CO)与温度的关系如下图所示。R点平衡常数K=_。氢碳比X_2.0(填“”或“”或“=”)，判断的理由是_。下列能提高CO平衡转化率的措施有
16、_。A使用高效催化剂 B通入He气体使体系的压强增大C降低反应温度 D投料比不变，增加反应物的浓度(2)已知：反应I：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) H0反应II：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) H”“”“”“”或“”)Q。(5)T ，向10 L恒容密闭容器中充入2 mol CO(g)、2 mol SO2(g)和2 mol H2(g)，发生反应和反应。5 min达到平衡时，CO2(g)和H2O(g)的物质的量分别为1.6 mol、1.8 mol。该温度下，反应的平衡常数K_。其他条件不变，6 min时缩小容器容积。(SO2)_(填“增大”“减
17、小”或“不变”)，原因为_。15【吉林省吉大附中2018届高三第四次模拟】李克强总理在2018年国务院政府工作报告中强调“今年二氧化硫、氮氧化物排放量要下降3%。”因此，研究烟气的脱硝(除NOx)、脱硫(除SO2)技术有着积极的环保意义。（1）汽车的排气管上安装“催化转化器”，其反应的热化学方程式为：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) H=-746.50kJmol-1。T时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中，若温度和体积不变，反应过程中(015min) NO的物质的量随时间变化如图。图中a、b分别表示在相同温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡
18、过程中n (NO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是_。（填“a”或“b”）T时，该反应的化学平衡常数K=_；平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol，则平衡将_移动。(填“向左”、“向右”或“不”)15min时，若改变外界反应条件，导致n (NO)发生图中所示变化，则改变的条件可能是_ (任答一条即可)。（2）在催化剂作用下，用还原剂如肼(N2H4)选择性地与NOx反应生成N2和H2O。已知200时：.3N2H4(g)=N2(g)+4NH3(g) H1=-32.9 kJmol-1；II. N2H4(g)+H2(g) =2NH3(g) H2=-41.8 kJm
19、ol-1。写出肼的电子式：_。200时，肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为：_。目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝原理，其脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如下图所示。为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_。（3）利用电解装置也可进行烟气处理，如图可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-，阳极的电极反应式为_；物质A是_ (填化学式)。16【莆田市2018届高三下学期第二次（5月）模拟】苯乙烯是重要的基础有机化工原料。工业中以乙苯（C6H5-CH2CH3）为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯（C6H5-CH=CH2）的反应方程式： H（1）已知：化学
20、键CHCCCCHH键能/kJmol1412348612436计算上述反应的H_ kJmol1。（2）一定条件下，在体积不变的密闭容器中，反应过程中各物质浓度随时间变化的关系如下图所示。在t1时刻加入H2，t2时刻再次达到平衡。物质X为_，判断理由是_。（3）在体积为2L的恒温密闭容器中通入2mol乙苯蒸汽，2分钟后达到平衡，测得氢气的浓度是0.5mol/L，则乙苯蒸汽的反应速率为_；维持温度和容器体积不变，向上述平衡中再通入1mol氢气和1mol乙苯蒸汽，则v正_v逆（填“大于”、“小于”或“等于”）。（4）实际生产时反应在常压下进行，且向乙苯蒸气中掺入水蒸气，利用热力学数据计算得到温度和投料
21、比M对乙苯平衡转化率的影响可用如图表示。M=n(H2O)/n(乙苯) 比较图中A、B两点对应的平衡常数大小：KA_KB 图中投料比(M1、M2、M3)的大小顺序为_。17【黄冈中学2018届高三5月适应性考】空气质量评价的主要污染物为PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3、CO等物质。研究脱硝(除NOx)技术和脱硫(除SO2)技术都是环境科学研究的热点，对于消除环境污染有重要意义。（1）已知催化剂存在的条件下H2可以将NO还原为N2。下图是一定条件下H2还原NO生成N2和1 mol水蒸气的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式_ 。（H用E1、E2、E3表示）（2）升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率却随着温度的升高而减小。某化学小组为研究该特殊现象的实质原因，查阅资料知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：I2NO(g)N2O2(g)(快)； v1正=k1正.c2(NO)；v1逆=k1逆.c(N2O2) H10IIN2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)； v2正=k2