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题型特训16第10题化学反应原理综合题B1.(2019湖南衡阳高考化学二模)汽车尾气排放的CO、NOx等气体是大气污染的主要来源,NOx也是大雾天气的主要成因之一。(1)科学家研究利用催化技术将尾气中有害的NO和CO转变成无害的气体,其热化学方程式为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)H1=-746.5 kJmol-1。已知:2C(s)+O2(g)2CO(g)H2=-221.0 kJmol-1,CO2(g)C(s)+O2(g)H3=+393.5 kJmol-1。C(s)的燃烧热H=。NO(g)分解成两种气体单质的热化学方程式为。(2)一定温度下,向初始容积均为2 L的A、B、C三个容器中,均投入5 mol CO气体和4 mol NO气体发生如下反应:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。如图表示该反应中NO的平衡转化率()随温度、压强变化的示意图,则X代表的物理量是,Y1Y2(填“”或“tCb.3个容器中NO的平衡转化率的大小顺序为ABCc.当A容器内气体平均摩尔质量不变时,说明该反应处于化学平衡状态d.当B容器内气体密度保持不变时,说明该反应处于化学平衡状态当B容器中保持平衡时,NO所占体积分数为25%,则相同温度下,A容器中逆反应的平衡常数K=(保留两位有效数字)。(3)利用反应NO2+NH3N2+H2O(未配平)消除用电器中NO2的简易装置如图所示。a电极上的反应式为。常温下,若用该电池电解0.6 L饱和食盐水,一段时间后,测得饱和食盐水pH变为13,则理论上b电极上消耗B气体的体积为 mL(标准状况,假设电解过程中溶液体积不变)。2.(2019河北衡水中学高三一调)H2是一种清洁能源。在冶金、电力、材料等领域应用广泛。请回答下列问题:(1)某科研团队利用透氧膜获得N2、H2的工作原理如图甲所示(空气中N2与O2的物质的量之比按41计)。上述过程中,膜侧所得气体的物质的量之比n(H2)n(N2)=31,则CH4、H2O与O2反应的化学方程式为。甲(2)用H2和CO合成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1。已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2=-49.0 kJmol-1,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H3=-41.1 kJmol-1,则H1= kJmol-1。(3)向容积可变的密闭容器中充入1 mol CO和2.2 mol H2,在恒温恒压条件下发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),平衡时CO的转化率(CO)随温度、压强的变化情况如图乙所示。乙丙压强:p1(填“”“”或“=”)p2。M点时,H2的转化率为(计算结果精确到0.1%),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)。不同温度下,该反应的平衡常数的对数值(lg K)如图丙所示,其中,A点为506 K时平衡常数的对数值,则B、C、D、E四点中能正确表示该反应的lg K与温度(T)的关系的是。(4)H2还原NO的反应为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(l),实验测得反应速率的表达式为v=kcm(NO)cn(H2)(k是速率常数,只与温度有关)。某温度下,反应速率与反应物浓度的变化关系如下表所示。编号c(H2)(molL-1)c(NO)(molL-1)vmol(Lmin)-110.100.100.414k20.100.201.656k30.500.102.070k由表中数据可知,m=,n=。上述反应分两步进行:.2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(l)(慢反应);.H2O2(l)+H2(g)2H2O(l)(快反应)。下列叙述正确的是(填字母)。A.H2O2是该反应的催化剂B.反应的活化能较高C.总反应速率由反应的速率决定D.反应中NO和H2的碰撞仅部分有效参考答案题型特训16第10题化学反应原理综合题B1.答案 (1)-393.5 kJmol-12NO(g)N2(g)+O2(g)H=-180.5 kJmol-1(2)压强d4.5(3)2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O336解析 (1)根据CO2(g)C(s)+O2(g)H3=+393.5kJmol-1,有C(s)+O2(g)CO2(g)H4=-393.5kJmol-1,则C(s)的燃烧热H=-393.5kJmol-1。已知:.2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)H1=-746.5kJmol-1.2C(s)+O2(g)2CO(g)H2=-221.0kJmol-1.CO2(g)C(s)+O2(g)H3=+393.5kJmol-1由盖斯定律+2得:2NO(g)N2(g)+O2(g)H=-180.5kJmol-1。(2)图为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)H1=-746.5kJmol-1反应中NO的平衡转化率()随温度、压强变化的示意图,该反应为放热反应,也是气体体积减小的反应,则NO的平衡转化率()随着温度的升高而减小,随着压强的增大而增大,故X为压强,Y1tC,正确;b.A容器相当于对B加压,增大压强,反应正向移动,转化率增大,C看作对B加热,温度升高,平衡逆向移动,转化率减小,故3个容器中NO的平衡转化率的大小顺序为ABC,正确;c.A容器中气体质量不变,气体的总物质的量减小,则气体平均摩尔质量不变时,说明该反应处于化学平衡状态,正确;d.B容器中气体质量不变,容器体积恒定不变,则气体密度始终不变时,不能说明该反应达到平衡状态,错误。向初始容积均为2L的B容器中,投入5molCO气体和4molNO气体发生反应,设生成氮气物质的量为x,列三段式:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)起始/mol5400转化/mol2x2x2xx平衡/mol5-2x4-2x2xx平衡时,NO所占体积分数为25%。则4-2x9-x=25%,解得x=1,则B中平衡常数K=0.5121.5212=29,相同温度下K不变,则A容器中逆反应的平衡常数K=92=4.5。(3)根据图示可知,a极失去电子发生氧化反应,则为氨气在碱性条件下发生氧化反应生成氮气的反应,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O。电解0.6L饱和食盐水,电解反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,一段时间后,测得饱和食盐水pH变为13,则溶液中n(OH-)=0.6L0.1molL-1=0.06mol,则转移电子为0.06mol,同一串联电路转移电子数相同。设消耗的NO2体积为V,根据b极电极反应有:2NO2+8e-+4H2ON2+8OH-44.8L8molV0.06mol则V=44.8L0.06mol8mol=0.336L=336mL。2.答案 (1)14CH4+12H2O+O214CO+40H2(2)-90.1(3)54.5%6p12B点和E点(4)21BD解析 (1)空气中N2和O2的物质的量之比约为41,膜侧所得气体中n(H2)n(N2)=3,氮气的量在反应前后不变,设氮气为4mol,则生成的氢气是12mol,由膜侧反应可知,12mol水和1mol氧气得到电子,膜上发生反应:12H2O+24e-12H2+12O2-、O2+4e-2O2-,膜上14molCH4中C失去84mol电子、H得到56mol电子时,总反应遵守电子守恒,则反应为14CH4+12H2O+O214CO+40H2。(2)根据盖斯定律可得H1=H2+H3=-90.1kJmol-1。(3)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是气体体积减小的反应,增大压强,平衡向右移动,CO的转化率会变大,结合图像乙,保持温度不变,转化率大的表示压强大,所以p1p2。该问可用三段式解决,M点(CO)=60%,则CO转化了1mol60%=0.6mol,下面列三段式:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始量/mol12.20转化量/mol0.61.20.6平衡量/mol0.410.6可知,H2转化了1.2mol,则H2的转化率为1.2mol2.2mol100%=54.5%。平衡时总物质的量n=(0.4+1+0.6)mol=2mol。Kp=p(CH3OH)p(CO)p2(H2)=0.62p10.42p1(12p1)2=6p12。该反应为放热反应,当温度越高时,平衡常数K越小,则lgK也会越小,因此T与lgK呈反比,所以B点和E点符合lgK与温度(T)的关系。(4)保持H2的浓度不变,则v1v2=cm1(NO)cm2(NO),带入编号1和编号2数据可得1.6560.414=0.2m0.1m,解得m=2,保持N2的浓度不变,则v1v2=cn1(H2)cn2(H2),带入编号1和编号3数据,得0.4142.070=0.1n0.5n,解得n=1。H2O2参与两个反应,但第一步未做反应物,因而不是催化剂,实际上H2O2仅仅是中间产物,A项错误;反应是慢反应,说明反应速率小,在其他条件一样的情况下,活化能比较高,B项正确;总反应速率由慢反应决定,即反应()决定总反应速率,C项错误;碰撞理论指出能发生化学反应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项正确。
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