资源描述
题型02 化学反应原理的综合应用一、【命题分析】1试题一般以新信息为载体，围绕某种元素的化合物展开，结合图形、图表信息，综合考查化学原理的知识，涉及化学反应中的能量变化、化学反应速率和平衡、溶液中的离子平衡、电化学、化学计算等。2 试题篇幅较长，文字较多，题干特征是图像和表格交替出现，以图像为主；题给信息一般是较新颖的工业合成，信息量大，难度大；充分考查学生的接受信息能力、知识迁移运用能力、解决实际问题的能力及计算能力。3题目设问一般为45个小题，79个填空，出题风格相对稳定。二、【热点透视】（一）解题技法1审题“三读”（1）泛读：明确有几个条件及求解的问题（2）细读：把握关键字、词和数量关系等（3）精读要深入思考，挖掘隐含信息等注意：“向细心要分、向整洁规范要分”。2审题要点(1)准确分析题给信息，抓取有效信息。虽然题目在背景材料上呈现新(或陌生)内容，但对内在的要求或核心知识的考查不变，注意联系生产实际中的各类反应原理，融会贯通，就能解决所有问题。(2)熟练掌握相关的思想、知识细节、生产原理、工艺设计原理，还有新时期对化学工业原理的新要求(如循环经济、原子经济、节能环保等方面的要求)，在工业中的运用。(3)总结思维的技巧和方法，答题时注意规范细致。该类题的问题设计一般没有递进性，故答题时可跳跃式解答，千万不能放弃。（二）真题再现【考例1】（2018新课标卷，T28）采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：（1）1840年 Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5，该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为_。（2）F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25时N2O5（g）分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=时，N2O5（g）完全分解）：t/min0408016026013001700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1已知：2N2O5（g）=2N2O4（g）+O2（g） H1=4.4 kJmol1 2NO2（g）N2O4（g） H 2=55.3 kJmol1则反应N2O5（g）=2NO2（g）+O2（g）的H =_ kJmol1。研究表明，N2O5（g）分解的反应速率v=2103（kPamin1）。t=62 min时，测得体系中 =2.9 kPa，则此时的=_ kPa，v=_ kPamin1。若提高反应温度至35，则N2O5（g）完全分解后体系压强p（35）_63.1 kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是_。25时N2O4（g）2NO2（g）反应的平衡常数Kp=_kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。（3）对于反应2N2O5（g）4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步 N2O5NO3+NO2 快速平衡第二步 NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反应第三步 NO+NO32NO2 快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_（填标号）。Av（第一步的逆反应）v（第二步反应）B反应的中间产物只有NO3C第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D第三步反应活化能较高【答案】（1）O2（2）53.130.06.0102大于温度提高，体积不变，总压强提高；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高 13.4（3）AC时间无限长时N2O5完全分解，故由2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)知，此时生成的pNO22pN2O5235.8 kPa71.6 kPa，pO20.535.8 kPa17.9 kPa。由题意知，平衡时体系的总压强为63.1 kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1 kPa17.9 kPa45.2 kPa，设N2O4的压强为x kPa，则 N2O4(g)2NO2(g)初始压强/kPa 0 71.6转化压强/kPa x 2x平衡压强/kPa x 71.62x则x(71.62x)45.2，解得x26.4,71.6 kPa26.4 kPa218.8 kPa，Kp13.4 kPa。（3）第一步反应快速平衡，说明正、逆反应速率很大，极短时间内即可达到平衡，A正确。第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C正确。由题给三步反应可知，反应的中间产物有NO3和NO，B错误。反应快，说明反应的活化能较低，D错误。【考例2】（2018新课标卷，T27）CH4CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：（1）CH4CO2催化重整反应为：CH4(g)+ CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。已知：C(s)+2H2(g)= CH4 (g) H=75 kJmol1 C(s)+O2(g)=CO2(g) H=394 kJmol1C(s)+(g)=CO(g) H=111 kJmol1该催化重整反应的H=_ kJmol1，有利于提高CH4平衡转化率的条件是_（填标号）。A高温低压B低温高压C高温高压D低温低压某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为_mol2L2。（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+ C(s)=2CO(g)H/(kJmol1)75172活化能/(kJmol1)催化剂X3391催化剂Y4372由上表判断，催化剂X_Y（填“优于”或“劣于”），理由是_。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是_（填标号）。AK积、K消均增加Bv积减小，v消增加 CK积减小，K消增加Dv消增加的倍数比v积增加的倍数大在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=kp(CH4)（k为速率常数）。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为_。【答案】（1）247A（2）劣于相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大ADpc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)起始浓度/（molL1） 1 0.50 0转化浓度/（molL1） 0.25 0.25 0.5 0.5平衡浓度/（molL1） 0.75 0.25 0.5 0.5K mol2L2（2）积碳反应中，由于催化剂X的活化能比催化剂Y的活化能要小，所以催化剂X更有利于积碳反应的进行；而消碳反应中，催化剂X的活化能大于催化剂Y，所以催化剂Y更有利于消碳反应的进行；综合分析，催化剂X劣于催化剂Y。由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移，K积、K消均增加，温度升高，反应速率均增大，从图像上可知，随着温度的升高，催化剂表面的积碳量是减小的，所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大。由速率方程表达式vkp(CH4)p(CO2)0.5可知，v与p(CO2)成反比例关系，p(CO2)越大，反应速率越小，所以pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。【考例3】（2018新课标卷，T28）三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：（1）SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式_。（2）SiHCl3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) H1=48 kJmol13SiH2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3 (g) H2=30 kJmol1则反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)+ 3SiCl4(g)的H=_ kJmol1。（3）对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。343 K时反应的平衡转化率=_%。平衡常数K343 K=_（保留2位小数）。在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是_；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有_、_。比较a、b处反应速率大小：va_vb（填“大于”“小于”或“等于”）。反应速率v=v正v逆=，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的=_（保留1位小数）。【答案】（1）2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl （2）114 （3）220.02及时移去产物改进催化剂提高反应物压强（浓度）大于1.32SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)起始浓度/(molL1) 1 0 0转化浓度/(molL1) 0.22 0.11 0.11平衡浓度/(molL1) 0.78 0.11 0.11则343 K时该反应的平衡常数K343 kc(SiH2Cl2)c(SiCl4)/c2(SiHCl3)(0.11 molL1)2/(0.78 molL1)20.02。在343 K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动，要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物压强或浓度、改进催化剂等；温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，曲线a达到平衡的时间短，则曲线a代表343 K时SiHCl3的转化率变化，曲线b代表323 K时SiHCl3的转化率变化。在343 K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动，要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物压强或浓度、改进催化剂等。温度越高，反应速率越快，a点温度为343 K，b点温度为323 K，故反应速率：vavb。反应速率vv正v逆k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4，则有v正k正x2SiHCl3，v逆k逆xSiH2Cl2xSiCl4，343 K下反应达到平衡状态时v正v逆，即k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4，此时SiHCl3的平衡转化率22%，经计算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11，则有k正0.782k逆0.112，k正/k逆0.112/0.7820.02。a处SiHCl3的平衡转化率20%，此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1，则有v正/v逆(k正x2SiHCl3)/(k逆xSiH2Cl2xSiCl4)k正/k逆x2SiHCl3/(xSiH2Cl2xSiCl4)0.020.82/0.121.3。（三）试题预测【预测1】科学家研究出一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”，其简单流程如图所示(条件及物质未标出)。(1)已知：CH4、CO、H2的燃烧热分别为890.3 kJmol1、283.0 kJmol1、285.8 kJmol1，则上述流程中第一步反应2CH4(g)O2(g)=2CO(g)4H2(g)的H_。(2)工业上可用H2和CO2制备甲醇，其反应方程式为CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)，某温度下，将1 mol CO2和3 mol H2充入体积不变的2 L密闭容器中，发生上述反应，测得不同时刻反应前后的压强关系如下表：时间/h1234560.900.850.830.810.800.80用H2表示前2 h 的平均反应速率v(H2)_；该温度下，CO2的平衡转化率为_。(3)在300 、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比13 通入一密闭容器中发生(2)中反应，达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的平衡常数为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)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)6H2(g)=C2H4(g)4H2O(g)H。在0.1 MPa时，按n(CO2)n(H2)13投料，如图所示为不同温度(T)下，平衡时四种气态物质的物质的量(n)关系。该反应的H_0(填“”或“”)。曲线c表示的物质为_。为提高H2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是_。【答案】(1)71.4 kJmol1(2)0.225 molL1h140%(3)(4)C2H4加压(或不断分离出水蒸气)根据盖斯定律，由224可得：2CH4(g)O2(g)=2CO(g)4H2(g)，则有H2H12H24H3(890.3 kJmol1)2(283.0 kJmol1)2(285.8 kJmol1)471.4 kJmol1。(2)恒温恒容时，气体的压强之比等于其物质的量之比，2 h时，0.85，设消耗CO2的物质的量为x mol，CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g) V12x mol 2x mol则有0.85，解得x0.3，故前2 h的平均反应速率v(H2)0.225 molL1h1。该温度下，反应进行5 h时达到平衡状态，此时0.80，设消耗CO2的物质的量为y mol，则有0.80，解得y0.4，故CO2的平衡转化率为100%40%。(3)设开始时投入CO2和H2的物质的量分别为1 mol、3 mol，CO2的平衡转化率为50%，则有： CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)起始量/mol130 0转化量/mol 0.51.50.50.5平衡量/mol 0.51.50.50.5则平衡时p(CO2)p(CH3OH)p(H2O)8 MPa MPa，p(H2)8 MPa4 MPa，故该反应条件下的平衡常数为Kp。(4)由图可知，随着温度的升高，n(H2)逐渐增大，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故有H0。随着温度的升高，n(H2)逐渐增大，由于H2是反应物，则另一条逐渐增大的曲线a代表CO2；C2H4(g)、H2O(g)都是生成物，随着平衡逆向移动，二者的物质的量逐渐减小，根据化学计量数的关系可知，曲线b代表H2O(g)，曲线c代表C2H4(g)。该反应的正反应是气体总分子数减少的放热反应，欲提高H2的平衡转化率，除改变温度外，还可以增大压强或不断分离出产物H2O(g)。【预测2】研究发现，NOx和SO2是雾霾的主要成分。(一)NOx主要来源于汽车尾气。已知：N2(g)O2(g) 2NO(g)H180.50 kJmol12CO(g)O2(g) 2CO2(g)H566.00 kJmol1(1)为了减轻大气污染，人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环。写出该反应的热化学方程式_。(2)T时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程(015 min)中NO的物质的量随时间变化如图所示。T时该化学反应的平衡常数K_；平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8 mol，平衡将_(填“向左”、“向右”或“不”)移动。图中a、b分别表示在一定温度下，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(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”)15 min时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如图所示的变化，则改变的条件可能是_。(二)SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。(3)用纯碱溶液吸收SO2可将其转化为HSO。该反应的离子方程式是_。(4)如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH和SO。写出物质A的化学式_，阳极的电极反应式是_。该电解反应的化学方程式为_。【答案】(1)2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g)H746.50 kJmol1(2)5 Lmol1向右b增大CO的物质的量浓度或增大压强或降低温度(3)H2O2SO2CO=2HSOCO2(4)H2SO4SO22H2O2e=SO4H5SO22NO8H2O(NH4)2SO44H2SO42NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g)开始(molL1)：0.20.2 00转化(molL1)：0.10.1 0.10.05平衡(molL1)：0.10.1 0.10.05平衡常数KLmol15 Lmol1。平衡时再向容器中充入CO和N2各0.8 mol，则此时c(CO)0.5 molL1，c(N2)0.45 molL1，浓度商Qc1.8p2p3反应为放热反应，升高温度，平衡左移，(CO)减小；反应为吸热反应，升高温度，平衡右移，(CO)也减小N2(g)3H2(g)2NH3(g)物质的量减少1 mol2 moly (43)mol1 mol2 moly(43)mol，解得y0.5 mol。则从反应开始到25 min时，以N2表示的平均反应速率0.01 molL1min1，平衡时，c(N2)0.5 mol2 L0.25 molL1、c(H2)(3 mol30.5 mol)2 L0.75 molL1、c(NH3)(0.5 mol2)2 L0.5 molL1，则化学平衡常数K2.37(molL1)2。(2)由于、正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，因此a正确。则根据盖斯定律可知即得到反应CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)的H41 kJmol1。(3)相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高，所以图2中的压强由大到小为p1p2p3；反应为放热反应，升高温度时，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应为吸热反应，平衡向右移动，产生CO的量增大；因此最终结果是随温度升高，使CO的转化率降低。3. (2018河南八市重点高中质检)亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂，可由NO和Cl2反应得到，化学方程式为2NO(g)Cl2(g)=2ClNO(g)。(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯，涉及如下反应：2NO2(g)NaCl(s)=NaNO3(s)ClNO(g)H1 K14NO2(g)2NaCl(s)=2NaNO3(s)2NO(g)Cl2(g)H2K22NO(g)Cl2(g)=2ClNO(g)H3K3H3与H1、H2之间关系式为H3_；平衡常数K3_(用K1、K2表示)。(2)已知几种化学键的键能数据如下：化学键NO中氮氧键ClCl键ClN键N=O键键能/kJmol1630243a607则：H32a_kJmol1。(3)在1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)，在不同温度下测得c(ClNO)与t的关系如图A所示：T2时反应在前10 min内NO的平均速率v(NO)_molL1min1。T2时，该反应的平衡常数K为_。T2时，Cl2的平衡转化率为_。(4)在密闭容器中充入NO(g)和Cl2(g)，改变外界条件温度、压强、催化剂接触面积NO的平衡转化率变化如图B所示。X代表_。【答案】(1)2H1H2(2)289 (3)0.1250%(4)压强4.雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：N2(g)O2(g)=2NO(g)H1a kJmol12NO(g)O2(g)=2NO2(g)H2b kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H3c kJmol12CO(g)2NO(g)=N2(g)2CO2(g)H4请回答下列问题：(1)根据反应，确定反应中H4_kJmol1。(2)下列情况能说明反应已达平衡状态的是_(填编号)。A单位时间内生成1 mol NO2的同时消耗了1 mol NOB在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变C混合气体的颜色保持不变D在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变.甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下表所示：化学反应平衡常数温度/500700800反应：2H2(g)CO(g)=CH3OH(g)K12.50.340.15反应：H2(g)CO2(g)=H2O(g)CO(g)K21.01.702.52反应：3H2(g)CO2(g)=CH3OH(g)H2O(g)K3请回答下列问题：(1)反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。(2)据反应与可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3_(用K1、K2表示)。(3)500 时测得反应在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(molL1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正_v逆(填“”“”或“T2T1，错误；B项，反应速率v(c)v(a)，v(b)v(d)，错误；C项，温度越高，平衡常数越小，压强对平衡常数无影响，所以K(a)K(c)，K(b)K(d)，正确。5. (2018山东济南第一中学高三月考)氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能、高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应为:. C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1;. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2;. CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)K3。(1)该工艺制H2总反应可表示为C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),其反应的平衡常数K=(用K1、K2、K3的代数式表示)。在2 L的密闭容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。下列能说明反应达到平衡状态的是。a.容器内混合物的质量不变b.H2与H2O(g)的物质的量之比不再变化c.混合气体的密度不再变化d.形成a mol HH键的同时断裂2a mol HO键(2)对于反应,不同温度和压强对H2产率的影响如下表。压强温度p1/MPap2/MPa500 45.6%51.3%700 67.8%71.6%由表中数据判断:p1(填“”“BD(3)1 072.9(4)正反应不变压强,平衡正向移动,氢气的产率增大,因此p1p2;减小压强,平衡正向移动,与图像不符,A项错误;根据表格数据,升高温度,氢气的产率增大,说明平衡正向移动,与图像吻合,B项正确;升高温度,平衡正向移动,水的含量减少,降低压强,平衡正向移动,水的含量减少,与图像不符,C项错误;升高温度,平衡正向移动,平衡常数增大,与图像吻合,D项正确。(3)设CO中碳氧键的键能为x kJmol-1,反应.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的H=-41.1 kJmol-1=反应物的键能之和-生成物的键能之和=(x+4642) kJmol-1-(8032+436) kJmol-1,解得x=1 072.9;(4)反应.CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s),若平衡时再充入CO2,使其浓度增大到原来的2倍,相当于增大压强,平衡正向移动;温度不变,平衡常数不变,K=,则重新平衡后,CO2浓度不变。6. 汽车尾气已成为城市空气的主要污染源之一，其中的氮氧化物是重要污染物。(1)汽车内燃机工作时产生NO的原理如图1所示： 该反应的热化学方程式为_。(2)治理尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g) H0。若在一定温度下将2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图2所示。则从开始到达到平衡状态的过程中，平均反应速率v(CO2)_，该温度下反应的平衡常数K_。(结果保留两位有效数字)20 min时改变的条件可能是_。A 增大压强 B降低温度C减小CO2浓度且改用更高效的催化剂 D在恒温恒容条件下，充入He气体若保持温度不变，20 min时向容器中充入CO、N2各0.6 mol，平衡将_(填“正向”“逆向”或“不”)移动，原因是_。(3)用焦炭还原NO2的反应为2NO2(g)2C(s)N2(g)2CO2(g)，在恒温条件下，向1 L密闭容器中加入不同物质的量的NO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压强的关系如图3所示，计算C点时该反应的平衡常数Kp(C)_(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。【答案】(1)N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJmol1(2)0.027 molL1min10.035C不此时的Q0.035，QK，故平衡不移动 (3)27. NH3作为一种重要化工原料，被大量应用于工业生产，与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863计划。催化剂常具有较强的选择性，即专一性。已知：反应：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H1905.0 kJmol1反应：4NH3(g)3O2(g)=2N2(g)6H2O(g)H2(1)化学键HOO=ONNNH键能/(kJmol1)463496942391H2_。(2)在恒温恒容装置中充入一定量的NH3和O2，在某催化剂的作用下进行反应，则下列有关叙述中正确的是_(填字母)。A使用催化剂时，可降低该反应的活化能，加快其反应速率B若测得容器内4v正(NH3)6v逆(H2O)时，说明反应已达到平衡C当容器内1时，说明反应已达到平衡(3)氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应、。为分析某催化剂对该反应的选择性，在1 L密闭容器中充入1 mol NH3和2 mol O2，测得有关物质的量关系如图：该催化剂在高温时选择反应_(填“”或“”)。520 时，4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)的平衡常数K_(不要求得出计算结果，只需列出数字计算式)。有利于提高NH3转化为N2的平衡转化率的措施有_(填字母)。A使用催化剂Pt/RuB使用催化剂Cu/TiO2C增大NH3和O2的初始投料比D投料比不变，增大反应物的浓度E降低反应温度【答案】(1)1 260 kJmol1(2)A (3)E(3)根据图像结合N元素守恒可知，在高温时氨主要转化为NO，所以该催化剂在高温时选择反应。520 时，4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)的平衡常数可根据A点数据计算。A点对应的纵坐标为0.2，说明n(N2)n(NO)0.2 mol，根据N原子守恒得n(NH3)1 mol0.2 mol0.2 mol20.4 mol，再根据H元素守恒得n(H2O) mol0.9 mol，最后根据O原子守恒得n(O2)2 mol0.2 mol0.9 mol1.45 mol，因为容积为1 L，所以K。使用催化剂可以加快化学反应速率，但不能提高反应物的转化率，A和B都不正确；增大NH3和O2的初始投料比虽然有利于反应的发生，但会减小氨气的转化率，C不正确；正反应是气体分子数增大的反应，投料比不变，增大反应物的浓度相当于采取了加压的措施，加压对逆反应有利，所以氨的转化率减小，D不正确；正反应是放热反应，降低反应温度对正反应有利，所以有利于提高NH3转化为N2的平衡转化率，E正确。8. 氨催化氧化时会发生两个竞争反应：反应：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H905.0 kJmol1反应：4NH3(g)3O2(g)=2N2(g)6H2O(g)H1 266.6 kJmol1为分析某催化剂对该反应的选择性，在1 L密闭容器中充入1 mol NH3和2 mol O2，测得有关物质的量关系如下图：该催化剂在低温时选择反应_(填“”或“”)。520 时4NH33O2=2N26H2O平衡常数K_(不要求得出计算结果，只需列出数字计算式)。C点比B点所产生的NO的物质的量少的主要原因是_。(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究性小组在实验室以AgZSM5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为_，在n(NO)/n(CO)1的条件下，为更好的除去NOx物质，应控制在最佳温度在_K左右。【答案】(1)该反应为放热反应，当温度升高，平衡向左(逆反应方向)移动(2)NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行870故520 时4NH33O2=2N26H2O的平衡常数K；已知4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H905.0 kJmol1，正反应是放热反应，当反应达到平衡后，温度升高，平衡向左(逆反应方向)移动，导致NO的物质的量逐渐减小，即C点比B点所产生的NO的物质的量少。(2)温度升高、分解率降低，即平衡向左移动，故正反应为放热反应。在1条件下，为更好的除去NOx，NO的转化率应较高，故温度应高于870 K，但870 K后升高温度对NO的转化率影响不大，故最佳温度为870 K。9.工业上可用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：化学反应平衡常数温度/500700800反应：2H2(g)CO(g)=CH3OH(g)K1,2.50.340.15反应：H2(g)CO2(g)=H2O(g)CO(g)K21.01.702.52反应：3H2(g)CO2(g)=CH3OH(g)H2O(g)K3(1)据反应与可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3_(用K1、K2表示)。500 时测得反应在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(molL1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正_(填“”、“”或“”、“”、“(2)加入催化剂将容器的体积(快速)压缩至2 L.(1)甲醇的合成反应是分子数减少的反应，相同温度下，增大压强CO的转化率提高(2)(3) (4)C (a0.75a)/V molL10.25a/V molL1、c(H2)(2a20.75a)/V molL10.5a/V molL1、c(CH3OH)0.75a/V molL1，根据化学平衡常数的定义，K；(3)氢气的转化率为20.75a/2a100%75%，与CO的转化率相等；(4)催化剂只能加快反应速率，对化学平衡无影响，A错误；降低温度，化学反应速率降低，B错误；增大压强，化学反应速率增大，根据勒夏特列原理，增大压强，化学平衡向体积减小的方向移动，即正反应方向移动，C正确；分离出CH3OH，虽然化学平衡向正反应方向进行，CO的转化率增大，但化学反应速率不增大，D错误。10. 二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上以水煤气(CO、H2)为原料生产二甲醚(CH3OCH3)的新工艺主要发生三个反应：2H2(g)CO(g)CH3OH(g)H90.0 kJmol12CH3OH(g) CH3OCH3(g)H2O(g)H24.5kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H41.1 kJmol1回答下列问题：(1) 新工艺的总反应3H23COCH3OCH3CO2的热化学方程式为_。(2)已知一些共价键的键能如下：化学键HHCHCOOH键能/kJmol1436414326464运用反应计算一氧化碳中碳氧共价键的键能为_kJmol1。(3)在250的恒容密闭容器中，下列事实可以作为反应已达平衡依据的是_(填选项字母)。A容器内气体密度保持不变BCO与CO2的物质的量之比保持不变CH2O与CO2的生成速率之比为11D该反应的平衡常数保持不变(4)对于反应某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分
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