1、专题六 化学反应速率化学平衡及化学反应与能量的综合应用xue专题六 化学反应速率、化学平衡及化学反应与能量的综合应用【知识网络】【能力展示】【高考回眸】1. 下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理:方法用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再氧化成(NH4)2SO4方法用生物质热解气(主要成分为CO、CH4、H2)将SO2在高温下还原成单质硫方法用Na2SO3溶液吸收SO2，再经电解转化为H2SO4 (1) 方法中氨水吸收燃煤烟气中SO2的化学反应如下:2NH3+SO2+H2O(NH4)2SO3 (NH4)2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有 (填字母)。
2、A. 增大氨水浓度 B. 升高反应温度C. 使燃煤烟气与氨水充分接触 D. 通入空气使HSO3-转化为SO42-采用方法脱硫，并不需要先除去燃煤烟气中大量的CO2，原因是 (用离子方程式表示)。 (2) 方法主要发生了下列反应:2CO(g)+SO2(g)S(g)+2CO2(g)H=+8.0kJmol-12H2(g)+SO2(g)S(g)+2H2O(g) H=+90.4kJmol-12CO(g)+O2(g)2CO2(g) H=-566.0kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(g) H=-483.6kJmol-1S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式为 。(3) 方法中用
3、惰性电极电解NaHSO3溶液的装置如右图所示。阳极区放出的气体的成分为 (填化学式)。2. (1) (第16题节选)在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2+O22SO3，该反应的平衡常数表达式为K= 。(2) (第18题节选)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2 转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式为： 。(3) (第20题节选)氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H=+206.2kJmol-1CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(
4、g) H=+247.4 kJmol-12H2S(g)2H2(g)+S2(g) H=+169.8 kJmol-1以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为 。3. (1) (第16题节选)一定条件下，NO与NO2存在下列反应:NO(g)+NO2(g)N2O3(g)，其平衡常数表达式为K=。(2) (第20题节选)铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。真空碳热还原氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下:Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)3AlCl(g)+3CO(g
5、)H=a kJmol-13AlCl(g)2Al(l)+AlCl3(g) H=b kJmol-1反应Al2O3(s)+3C(s)2Al(l)+3CO(g)的H=(用含a、b的代数式表示)kJmol-1。铝电池性能优越，AlAgO电池可用作水下动力电源，其原理如右图所示。该电池反应的化学方程式为 。4. (2013江苏高考第20题节选)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素,主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下:2Ca3(PO4)2(s)+10C(
6、s)6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) H1=+3359.26kJmol-1CaO(s)+SiO2(s)CaSiO3(s)H2=-89.61kJmol-12Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g)H3则H3=kJmol-1。5. (2014江苏高考)（1）（第20题节选)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。 将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图甲所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S2-2e-S(n-1)S+S2-写出电解时阴极的电极反应式:。H2S在高温下分
7、解生成硫蒸气和H2。若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图丙所示,H2S在高温下分解反应的化学方程式为。（2）（第21题B改编）称取一定量已除去油污的废铁屑,加入稍过量的稀硫酸,加入稍过量的稀硫酸,加热、搅拌,反应一段时间后过滤。反应加热的目的是。加入过量稀硫酸的目的是 、 。（3）铁屑与稀硫酸反应中，加入稍过量的稀硫酸，一方面是保证铁屑充分反应，另一方面过量的稀硫酸可以抑制硫酸亚铁的水解。【高考前沿】1.研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。(1) I2O5可使H2S、CO、HCl等氧化,常用于定量测定CO的含量。已知:2I2(s)+5O2(g
8、)2I2O5(s)H=-75.56 kJmol-12CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=-566.0 kJmol-1写出CO(g)与I2O5(s)反应生成I2(s)和CO2(g)的热化学方程式: 。(2) 降低汽车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)H”、“=”或“”、“=”或“”)0。在T4-T5这个温度区间,容器内CO2气体浓度变化趋势的原因是 。(3) H2S是一种无色、有毒且有恶臭味的气体。煤的低温焦化,含硫石油开采、提炼,橡胶、制革、染料、制糖等工业中都有H2S产生。有研究组设计了一种硫化氢-空气燃料电池,总
9、反应为2H2S+O22S+2H2O,简易结构如右图所示。硫化氢应通入到电极(填“a”或“b”)。b极发生的电极反应为 。4氢气是清洁的能源，也是重要的化工原料。 （1）以H2为原料制取氨气进而合成CO(NH2)2的反应如下： N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92.40 kJmol1 2NH3(g)CO2(g)NH2CO2NH4(s) H159.47 kJmol1 NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)H2O(l) H72.49 kJmol1 则N2(g)、H2(g)与CO2(g)反应生成CO(NH2)2(s)和H2O(l)的热化学方程式为 。（2）已知H2S高温热分解制H2的反
10、应为： H2S(g)H2(g)1/2S2(g)在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S的分解实验：以H2S的起始浓度均为c molL1测定H2S的转化率，结果如右下图所示。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。若985时，反应经t min达到平衡，此时H2S的转化率为40%，则反应速率v(H2) （用含c、t的代数式表示）。 请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因： 。 （3）用惰性电极电解煤浆液的方法制H2的反应为： C(s)2H2O(l)CO2(g)2H2(g) 现将一定量的1 molL1 H2SO4溶液和适量
11、煤粉充分混合，制成含碳量为0.02 gmL10.12gmL1的煤浆液，置于右图所示装置中进行电解（两电极均为惰性电极）。则A极的电极反应式为 。【问题思考】1. 热化学方程式书写和反应热计算防错机制有哪些?2.如何利用化学平衡常数判断反应进行的方向？答案提示：1.首先热化学方程式中物质聚集状态很重要，必须看清和标明。其次利用盖斯定律进行计算和书写新的热化学方程式，必须注意:一是化学计量数关系，决定乘和除的倍数;二是反应物的方位，决定加和减的关系。方程式和反应热同步计算。2.当Q=K时，化学反应处于平衡状态； 当QK时，反应逆向进行。【能力提升】要点精析【典题演示】类型1. H的计算以及热化学方
12、程式的书写典题演示1 （1）CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25、101kPa下，已知该反应每消耗1molCuCl(s)，放热44.4kJ，该反应的热化学方程式是_。（2）(2014新课标1节选)乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。已知：甲醇脱水反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g) H123.9KJmol1甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)C2H4 (g)2H2O(g) H229.1KJmol1乙醇异构化反应CH3CH2OH(g)CH3OCH3(g) H3+50.7KJmol1则乙烯气相直接水合反应C2H4 (g)H2O(
13、g)C2H5OH(g)，H kJ/mol变式训练1（1）（原创）已知下列化学键的键能化学键SiOHHHClSiSiSiCl键能/kJmol-1460436431176347工业上高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g),该反应的H=。（2）图10是2LiBH4/MgH2体系放氢焓变示意图，则：Mg(s)2B(s)=MgB2(s) H_ _。典题演示2 （1）“镁-次氯酸盐”燃料电池的装置如右图所示，该电池的正极反应式为 。（2）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH）表示），NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高
14、容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：Ni(OH)2MNiO(OH)MH，电池放电时，负极电极反应式为 ；充电完成时，全部转化为NiO(OH)，若继续充电，将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极电极反应式为 。变式训练2(1)(2014新课标II节选)PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式 ，阴极观察到的现象是 ：若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式 ，这样做的主要缺点是 。（2）氢能是最重要的新能源，储氢作为氢能利用的关键技术
15、。一定条件下，右图1所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。导线中电子转移方向为 。（用A、D表示）生成目标产物的电极反应式为 。（3）（2014北京理综节选）电解NO制备NH4NO3，其工作原理如右图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说明理由：_。典题演示3研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应： 2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g） K1 H 0 （I） 2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g） K2 H ”“”或“=”），平衡常数K2 （填“增大”“减小”或“不变”。若要使K2减小，可采用的措施是
16、 。变式训练3（1） 一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料。可以还原金属氧化物,可以用来合成很多有机物如甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)等,还可以作燃料。在压强为0.1 MPa条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H0。该反应的平衡常数表达式为 。若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是(填字母)。A. 升高温度 B. 将CH3OH(g)从体系中分离C. 充入He,使体系总压强增大 D. 再充入1 mol CO和3 mol H2(2)(2014扬州第一次模拟节选) 将合成气以n(H2)
17、/n(CO)=2通入1 L的反应器中,一定条件下发生反应:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是(填字母)。A. H0 B. p1p2或“”）（3）H2的获得途径很多，由哈工大研究小组设计的微生物电解有机废水法，既可以清除废水中的有机杂质，同时可以获得氢气。右图为一种处理含甲醇工业废水的微生物电解池，写出电解过程中，阳极发生的电极反应式： 。2乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：2CO(g) + 4H2 (g) CH3CH2OH(g) + H2O(g) H= -256.1k
18、Jmol1。已知：H2O(l) = H2O(g) H= + 44kJmol1CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) H= -41.2kJmol1（1）以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：2CO2(g) + 6H2(g) CH3CH2OH(g) + 3H2O(l) H= 。（2）CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4 + H2O CO + 3H2，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：温度/800100012001400平衡常数0.451.92276.51771.5该反应是 反应（填“吸热”或“放热”）；T时，向1L密闭容器中投入1mo
19、lCH4和1mol H2O(g)，平衡时c(CH4)=0.5molL1，该温度下反应CH4 + H2O CO +3H2的平衡常数K= 。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右图。1 若不使用CO，温度超过775，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，应控制的最佳温度在 左右。用CxHy（烃）催化还原NOx也可消除氮氧化物生成无污染的物质。写出CH4与NO2发生反应的化学方程式： 。 （4）乙醇空气燃料电池中使用的电解质是掺杂
20、了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2离子。该电池负极的电极反应式为 。31909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨。2007年化学家格哈德埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体表面合成氨的反应过程，示意如下图：（1）图表示生成的NH3离开催化剂表面，图和图的含义分别是_ _，_ _。（2）已知：4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g); H= - 1266.8 kJ/molN2(g) + O2(g) = 2NO(g) ; H = + 180.5kJ/mol， 氨催化氧化的热化学方程式为_ _ 。（3）500下，在A、B两个容器中均发生合成氨的反应。隔板固
21、定不动，活塞可自由移动。当合成氨在容器B中达平衡时，测得其中含有1.0molN2，0.4molH2，0.4molNH3，此时容积为2.0L。则此条件下的平衡常数为_ _；保持温度和压强不变，向此容器中通入0.36molN2，平衡将_ _（填“正向”、“逆向”或“不”）移动。向A、B两容器中均通入xmolN2和ymolH2，初始A、B容积相同，并保持温度不变。若要平衡时保持N2在A、B两容器中的体积分数相同，则x与y之间必须满足的关系式为_ _。专题六化学反应速率、化学平衡及化学反应与能量的综合应用非选择题 1. 质子交换膜燃料电池广受关注。(1) 质子交换膜燃料电池中作为燃料的H2通常来自水煤气。已知:C(s)+O2(g) CO(g)H1=-110.35kJmol-12H2O(l) 2H2(g)+O2(g) H2=+571.6kJmol-1H2O(l) H2O(g) H3=+44.0kJmol-1则C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) H4=。(2) 燃料气(流速为180
