高考化学二轮复习 专题讲座四 加试第30题-基本概念、基本理论综合（含解析）

专题讲座四加试第30题基本概念、基本理论综合1(2016浙江4月选考，30)氨气及其相关产品是基本化工原料，在化工领域中具有重要的作用。(1)以铁为催化剂，0.6 mol氮气和1.8 mol氢气在恒温、容积恒定为1 L的密闭容器中反应生成氨气，20 min后达到平衡，氮气的物质的量为0.3 mol。在第25 min时，保持温度不变，将容器体积迅速增大至2 L并保持恒容，体系达到平衡时N2的总转化率为38.2%，请画出从第25 min起H2的物质的量浓度随时间变化的曲线。该反应体系未达到平衡时，催化剂对逆反应速率的影响是_(填“增大”、“减少”或“不变”)。(2)N2H4是一种高能燃料，有强还原性，可通过NH3和NaClO反应制得，写出该制备反应的化学方程式_。N2H4的水溶液呈弱碱性，室温下其电离常数K11.0106，则0.01 molL1 N2H4水溶液的pH等于_(忽略N2H4的二级电离和H2O的电离)。已知298 K和101 kPa条件下：N2(g)3H2(g)=2NH3(g) H1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H22H2(g)O2(g)=2H2O(g)H34NH3(g)O2(g)=2N2H4(l)2H2O(l)H4则N2H4(l)的标准燃烧热H_。(3)科学家改进了NO2转化为HNO3的工艺(如虚框所示)，在较高的操作压力下，提高N2O4/H2O的质量比和O2的用量，能制备出高浓度的硝酸。实际操作中，应控制N2O4/H2O质量比高于5.11，对此请给出合理解释_。答案(1)增大(2)2NH3NaClO=N2H4NaClH2O10H2H1H4(3)2N2O42H2OO2=4HNO3，N2O4/H2O质量比等于5.11时恰好反应，高于5.11是为了提高N2O4浓度，有利于平衡正向移动，得到高浓度的硝酸2(2015浙江10月选考，30)由某精矿石(MCO3ZCO3)可以制备单质M，制备过程中排放出的二氧化碳可以作为原料制备甲醇，取该矿石样品1.84 g，高温灼烧至恒重，得到0.96 g仅含两种金属氧化物的固体，其中m(M)m(Z)35，请回答：(1)该矿石的化学式为_。(2)以该矿石灼烧后的固体产物为原料，真空高温条件下用单质硅还原，仅得到单质M和一种含氧酸盐(只含Z、Si和O元素，且Z和Si的物质的量之比为21)。写出该反应的化学方程式_。单质M还可以通过电解熔融MCl2得到，不能用电解MCl2溶液的方法制备M的理由是_。 (3)一定条件下，由CO2和H2制备甲醇的过程中含有下列反应：反应1：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H1反应2：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H2反应3：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H3其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化的曲线如图1所示。则H2_(填“大于”、“小于”或“等于”)H3，理由是_。(4)在温度T1时，使体积比为31的H2和CO2在体积恒定的密闭容器内进行反应。T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2所示；不改变其他条件，假定t时刻迅速降温到T2，一段时间后体系重新达到平衡。试在图中画出t时刻后甲醇浓度随时间变化至平衡的示意曲线。答案(1)MgCO3CaCO3(2)2MgO2CaOSi Ca2SiO42Mg 电解MgCl2溶液时，阴极上H比Mg2容易得电子，电极反应式2H2O2e= H22OH，所以不能得到Mg单质(3)小于由图1可知，随着温度升高，K1增大，则H1 0，根据盖斯定律又得H3H1H2，所以H2”、”或“”)0。(2)_(填“高温”或“低温”)有利于提高反应二甲醚的产率，请简述理由：_。(3)若起始投料量H2/CO24，起始温度为298 K，反应在503 K时达到平衡，请在上图画出CO2转化率随温度升高的变化曲线。答案(1)(2)低温较低温度下，反应的平衡转化率较小而反应较大，所以低温对反应有利，二甲醚的产率较高(3)解析(1)根据图像可知，升高温度后，二氧化碳的转化率增大，说明升高温度平衡向着正向移动，则正反应为吸热反应，所以H10。(2)由于反应为吸热反应，反应为放热反应，所以在较低温度下，反应的平衡转化率较小而反应较大，故低温对反应有利，二甲醚的产率较高。反应在503 K时达到平衡，则从298 K开始，二氧化碳的转化率逐渐增大，当温度达到503 K时，二氧化碳的转化率达到最大，当温度大于503 K后，二氧化碳的转化率会减小，则CO2转化率随温度升高的变化曲线为。4(1)利用反应4NH3(g)6NO(g)=5N2(g)6H2O(g)H1 811.63 kJmol1消除氮氧化物的污染，相同条件下，在2 L恒容密闭容器中，选用不同的催化剂，反应产生N2的物质的量随时间变化如图1所示。图1下列说法正确的是_。A该反应的活化能大小顺序是Ea(A)Ea(B)Ea(C)B使用催化剂A达到平衡时，N2最终产率更大C单位时间内HO键与NH键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡D若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡(2)在氨气足量时，反应4NH3(g)6NO(g)=5N2(g)6H2O(g)H1 811.63 kJmol1在催化剂A作用下，经过相同时间，测得脱氮率随反应温度的变化情况如图2所示，据图可知，在相同的时间内，温度对脱氮率的影响_，其可能的原因是_。(已知A、B催化剂在此温度范围内不失效)(3)其他条件相同时，请在图2中补充在催化剂B作用下脱氮率随温度变化的曲线。图2答案(1)CD(2)300 之前，温度升高，脱氮率逐渐增大，300 之后温度升高，脱氮率逐渐减小300 前反应未平衡，脱氮率决定于速率，温度越高速率越快，所以脱氮率增大，300 之后反应达平衡，脱氮率决定于平衡的移动，该反应正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，脱氮率减小(3)解析(1)A项，反应速率越快活化能越小，该反应的活化能大小顺序是Ea(A)Ea(B)Ea(C)，故错误；B项，使用催化剂平衡不移动，N2最终产率相同，故错误；C项，反应前后HO键与NH键的数目相等，所以单位时间内HO键与NH键断裂的数目相等时，说明正、逆反应速率相等，反应已经达到平衡，故正确；D项，若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明温度不变，反应已经达到平衡，故正确。(2)由图可知300 以前温度越高脱氮率越高，300 后温度越高脱氮率越低，原因可能是300 前是平衡的建立过程，而300 后是平衡的移动。(3)B催化剂的效率低，所以达平衡的时间长，平衡不移动，但最终的脱氮率不变，所以图像为5对于可逆反应Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)，该反应的逆反应速率随时间变化的关系如下图。(1)从图中看到，反应在t2时达平衡， 在t1时改变了某种条件，改变的条件可能是_。A升温B增大CO2浓度C使用催化剂 (2)如果在t3时从混合物中分离出部分CO，t4 t5时间段反应处于新平衡状态，请在图上画出t3 t5的v逆变化曲线。答案(1)AC(2)6在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂TiO2表面与H2O发生反应，2N2(g)6H2O(l)=4NH3(g)3O2(g)H1 530.4 kJmol1进一步研究相同条件下NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表：实验组别1234T/K303313323353NH3生成量/(106 mol)4.85.96.02.0O2生成量/(106 mol)3.64.44.51.5反应时间/h3333容器体积/L2222(1)请在图中画出上述反应在“有催化剂”与“无催化剂”两种情况下反应过程中体系能量随反应过程的变化趋势示意图(图中标明必要的文字说明)。(2)根据表中数据，在303 K时，在3 h内用氮气表示其平均反应速率为_ molL1h1。判断组别4中反应是否达到平衡状态_(填“是”或“否”)，并说明理由_。答案(1)(2)4107否该反应正向反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，则n(NH3)应大于6.0106 mol解析(1)催化剂是通过降低反应的活化能来加快化学反应速率的，使用催化剂后，活化能降低，图像需要符合：1.两条线的起点、终点分别相同；2.有催化剂曲线最高处能量要低；3.反应物的总能量要低于生成物的总能量。图像为(2)在303 K时，在3 h内氧气的反应速率6107 molL1h1，用氮气表示其平均反应速率v(N2)v(O2)6107 molL1h14107 molL1h1，组别4中正向反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，则n(NH3)应大于6.0106 mol，则组别4中反应未达到平衡状态。(六)模拟综合训练1(2016绍兴选考适应性考试)碳、硫和氮元素及其化合物的处理，是资源利用和环境保护的重要研究课题。(1)CO可转化成二甲醚，原理为2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)。已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比n(H2)/n(CO)的变化曲线如图所示若温度升高，则反应的平衡常数K将_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)SO2的水溶液呈酸性，某温度下，0.02 molL1亚硫酸水溶液的pH等于2，若忽略亚硫酸的二级电离和H2O的电离，则该温度下亚硫酸的一级电离常数Ka1_。(3)已知：反应1：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H1；反应2：2NO(g)O2(g)2NO2(g)H2；若H1H20，则反应3：SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)属于_(填“放热”或“吸热”)反应。(4)若用少量NaOH溶液吸收SO2气体，对产物NaHSO3进一步电解可制得硫酸，电解原理示意图见上图。电解时阳极的电极反应式为_。(5)在恒温密闭容器中通入SO2和NO2各1 mol发生反应3：SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)，当反应达到平衡后，维持温度和容积不变，10 min时再通入各1 mol 的SO2和NO2的混合气体，20 min时再次平衡。两次平衡时NO2的转化率1_(填“”、“”或“”)2；请在下图中画出正反应速率v正在10至30 min间随时间变化的曲线图。答案(1)减小(2)1.0102(3)放热(4)HSO2eH2O=SO3H(5)解析(1)由题图可知，在投料比一定的条件下，升高温度平衡向CO转化率减小的方向即逆反应方向移动，说明逆反应