1、大题题型集训(三)化学反应原理(建议用时：35分钟)(对应学生用书第172页)1(2019江南十校联考)含氮化合物在生产、生命活动中有重要的作用。回答下列问题：(1)已知：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H1a kJmol14NH3(g)6NO(g)=5N2(g)6H2O(g)H2b kJmol1，H2O(l)=H2O(g)H3c kJmol1，写出在298 K时，氨气燃烧生成N2的热化学方程式_。(2)肌肉中的肌红蛋白(Mb)可与O2结合生成MbO2：Mb(aq)O2(g) MbO2(aq)，其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数，即v正k正c(Mb)p(O2)
2、，v逆k逆c(MbO2)。37 时测得肌红蛋白的结合度()与p(O2)的关系如下表结合度()指已与O2结合的肌红蛋白占总肌红蛋白的百分比：p(O2)0.501.002.003.004.005.006.00(MbO2%)50.067.080.085.088.090.391.0计算37 、p(O2)为2.00 kPa时，上述反应的平衡常数K_。导出平衡时肌红蛋白与O2的结合度()与O2的压强p(O2)之间的关系式_(用含有k正、k逆的式子表示)。解析(1)根据盖斯定律(3230)5，可得热化学方程式：4NH3(g)3O2(g)=2N2(g)6H2O(l)H kJmol1。(2)37 、p(O2)2
3、.00 kPa时，结合度为80.0，化学平衡常数K2.00；由结合度的定义式可知，反应达平衡时，v正v逆，所以K，可求出c(MbO2)，代入结合度定义式，可得。答案(1)4NH3(g)3O2(g)=2N2(g)6H2O(l)H kJmol1(2)2.002(2019韶关模拟)甲醇是一种可再生能源，由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下：反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H149.58 kJmol1反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H390.77 kJmol1回答下列问题：(1)反应的H2_，若反应、平衡常
4、数分别为K1、K2、K3，则K2_(用K1、K3表示)。(2)反应自发进行条件是_(填“较低温度”“较高温度”或“任何温度”)。(3)在一定条件下2 L恒容密闭容器中充入3 mol H2和1.5 mol CO2，仅发生反应，实验测得不同反应温度与体系中CO2的平衡转化率的关系，如下表所示。温度()500TCO2的平衡转化率60%40%T_500 (填“”“”“”)。温度为500 时，该反应10 min时达到平衡。用H2表示该反应的反应速率v(H2)_；该温度下，反应的平衡常数K_。(4)由CO2制备甲醇还需要氢气。工业上用电解法制取Na2FeO4，同时获得氢气：Fe2H2O2OHFeO3H2，
5、工作原理如图所示。电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。该室发生的电极反应式为_。解析(1)依据盖斯定律可得：，H2H1H349.58 kJmol190.77 kJmol141.19 kJmol1，反应为反应和反应的差，所以反应的平衡常数为K2K1/K3。(2)该反应的S0、H0.135 molL1min1200(4)阳极室Fe6e8OH=FeO4H2O3(2019茂名模拟)甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉及的主要反应如下：反应：CH3OH(g)HCHO(g)H2(g)H185.2 kJmol1反应：CH3O
6、H(g)O2(l)HCHO(g)H2O(g)H2反应：H2(g)O2(l)H2O(g)H3241.8 kJmol1副反应：反应：CH3OH(g)O2(g)CO(g)2H2O(g)H4393.0 kJmol1(1)计算反应的反应热H2_。(2)750 K下，在恒容密闭容器中，发生反应CH3OH(g)HCHO(g)H2(g)，若起始压强为p0，达到平衡时转化率为，则平衡时的总压强p平_(用含p0和的式子表示)；当p0101 kPa，测得50.0%，计算反应平衡常数Kp_ kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数，忽略其它反应)。(3)Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂，有研究指出
7、，催化反应的部分机理如下：历程：CH3OHHCH2OH历程：CH2OHHHCHO历程：CH2OH3HCO历程：HHH2下图表示一定条件下温度对碳酸钠催化脱氢性能的影响，回答下列问题：从平衡角度解释550 650 甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因_。反应历程的活化能_(填“”“”“”或“”)反应历程的速率。(4)吹脱是处理甲醛废水的一种工艺，吹脱速率可用方程v0.042 3c mgL1h1表示(其中c为甲醛浓度)，下表为常温下甲醛的浓度随吹脱时间变化数据。浓度(mgL1)10 0008 0004 0002 0001 000吹脱时间(h)07233955则当甲醛浓度为2 000 mgL1时，其
8、吹脱速率v_ mgL1h1，分析上表数据，起始浓度为10 000 mgL1，当甲醛浓度降为5 000 mgL1时，吹脱时间为_h。解析(1)根据盖斯定律计算反应的反应热H2H1H3241.8 kJmol185.2 kJmol1156.6 kJmol1。(2)若起始压强为p0，达到平衡转化率为，CH3OH(g)HCHO(g)H2(g)起始量(mol)：100变化量(mol): 平衡时(mol): 1 压强之比等于物质的量之比，则p0p平1(1)，p平p0(1)；当p0101 kPa，测得50.0%，计算反应平衡常数Kp50.5 kPa。(3)从平衡角度可知， 550 650 甲醇生成甲醛的转化率
9、随温度升高的原因是甲醇脱氢反应为吸热反应，升高温度，有利于脱氢反应向正反应方向进行。由盖斯定律，历程历程历程得CH3OH(g)HCHO(g)H2(g)，前两者吸收能量，历程放出能量，总反应CH3OH(g)HCHO(g)H2(g)是吸热反应，故历程的活化能小于总反应的活化能。由图可知650 750 时，甲醇的转化率变大，但甲醛的选择性变小，反应历程的速率小于反应历程的速率。(4)当甲醛浓度为2 000 mgL1时，吹脱速率v0.042 3c mgL1h10.042 32 000 mgL1h184.6 mgL1h1；根据甲醛浓度减少量和时间之间关系作图：从图中读出当甲醛浓度减少量为5 000 mg
10、L1时，所耗时间约为16 h。答案(1)156.6 kJmol1 (2)p0(1)50.5(3)甲醇脱氢反应为吸热反应，升高温度，有利于脱氢反应向正反应方向进行”“”或“”)，请依据有效碰撞理论微观探析其原因_。一定温度下，反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)的速率方程为v正kc2 (NO)c(O2) 则k_ (用k1、k2、k3表示)。(3)将一定量的NO2放入恒容密闭容器中发生下列反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g) 测得其平衡转化率(NO2)随温度变化如图所示， 从 b 点到 a 点降温平衡将向_移动。图中 a点对应温度下， NO2的起始压强为160 kPa 该温度下反应的平衡
11、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)。解析(1)已知：2NO(g)O2(g)=2NO2(g)H1113 kJmol1，6NO2(g)O3(g)=3N2O5(g)H2227 kJmol14NO2(g)O2(g)=2N2O5(g)H357 kJmol1根据盖斯定律23得2O3(g)=3O2(g)H283 kJmol1，因H0，所以为放热反应；根据盖斯定律()2得NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g)H4(113 kJmol1)(283 kJmol1)2198 kJmol1，最后将NO2与还原剂反应转化为无污染的气体N2而脱除。(2) 温度升高化学反应速率加快，所以
12、温度升高将使k1、k2、k3、k4值增大；反应反应速率快，反应反应速率慢。根据碰撞理论，活化能越低，则在相同条件下单位体积内活化分子数越多，有效碰撞几率就越大，化学反应速率就越快。因此，反应与反应的活化能的大小关系为Ea1Ea2，步骤反应：2NO(g)N2O2(g) ，v1正k1 c2 (NO)，v1逆k2 c(N2O2)，步骤反应：N2O2(g)O2(g)2NO2(g) ，v2正k3 c(N2O2)c(O2)，步骤反应步骤反应得总反应：2NO(g)O2(g)2NO2(g)v正k3c(N2O2)c(O2)c2(NO)c(O2)kc2(NO)c(O2)，故k。(3)根据反应2NO(g)O2(g)
13、=2NO2(g)H1113 kJmol1为放热反应，则反应2NO2(g)2NO(g)O2(g)为吸热反应，从b点到a点降温平衡将向左移动。图中a点对应温度下，NO2的起始压强为160 kPa，设起始时NO2的物质的量为a，则 2NO2(g)2NO(g)O2(g)起始(mol)a00转化(mol)0.6a0.6a0.3a平衡(mol)0.4a0.6a0.3a平衡时总物质的量为0.4a0.6a0.3a1.3a，恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，平衡时总压强为160 kPa208 kPa，平衡时NO2、NO和O2的平衡分压分别为208 kPa64 kPa、208 kPa96 kPa、208
14、kPa48 kPa，Kp108 kPa。答案(1)放热 198还原(2)增大”“”“373 K；(2) 若V100，溶液中的溶质是NaHN2O2，HN2O的电离平衡常数是1012，水解平衡常数是107，水解大于电离，所以c(H2N2O2)c(N2O)；若V200，溶液中的溶质是Na2N2O2，N2O发生两步水解反应，所以所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(Na)c(N2O)c(OH)c(HN2O)c(H)。答案(1)2.0103k160k2(2)恰好完全反应生成NaHN2O2，Kh(HN2O)107Ka21012，水解程度大于电离程度，因此溶液中c(H2N2O2)c(N2O)c(Na)c(N2O)c(OH)c(HN2O)c(H)- 10 -
