版高考化学三轮突破练通用版 题型特训15第10题化学反应原理综合题A含答案解析.docx
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版高考化学三轮突破练通用版题型特训15第10题化学反应原理综合题A含答案解析
题型特训15 第10题 化学反应原理综合题A
1.(2019河南六市高三第一次联考)工业上利用N2和H2可以实现合成氨气,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续生产。
请回答下列有关问题:
(1)已知N2(g)+O2(g)
2NO(g)
ΔH=+180.5kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
ΔH=-92.4kJ.mol-1
2H2(g)+O2(g)
2H2O(g)
ΔH=-483.6kJ·mol-1
写出氨气经催化氧化完全生成一氧化氮和水蒸气的热化学方程式为 。
(2)在一定体积的密闭容器中,进行化学反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),该反应的化学平衡常数K与温度t的关系如下表:
t/K
298
398
498
K
4.1×106
K1
K2
①比较K1、K2的大小:
K1 K2(填“>”“=”或“<”);
②在恒温恒压下判断该反应达到化学平衡状态的依据是 (填序号);
A.2v正(H2)=3v逆(NH3)
B.2v正(N2)=v逆(H2)
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
(3)硝酸工业的尾气NO可用于制备NH4NO3,其工作原理如图。
①其阴极的电极反应式为 。
②常温下,1LpH=6的NH4NO3溶液中c(NH3·H2O)+c(OH-)= mol·L-1。
(4)工业上生产尿素的化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(l)。
在T℃时,向体积为4L的密闭容器中通入6molNH3和3molCO2,反应达到平衡时,c(NH3)=0.5mol·L-1,c(CO2)=0.25mol·L-1。
若此时保持T℃和平衡时容器的压强不变,再向体积可变的容器中充入3molNH3,则此时反应的v正 (填“>”“<”或“=”)v逆。
再次平衡后,平衡常数为 。
(5)已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,若向50mL0.09mol·L-1的AgNO3溶液中加入50mL0.10mol·L-1的盐酸,混合后溶液中的Ag+的浓度为 mol·L-1。
2.(2019山东青岛二中高三期末)C、S和Cl元素的单质及化合物在工业生产中的有效利用备受关注。
请回答下列问题:
(1)已知:
Ⅰ.2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)
2H2SO4(aq) ΔH1
Ⅱ.Cl2(g)+H2O(l)
HCl(aq)+HClO(aq) ΔH2
Ⅲ.2HClO(aq)
2HCl(aq)+O2(g) ΔH3
SO2(g)+Cl2(g)+2H2O(l)
2HCl(aq)+H2SO4(aq)
ΔH4= (用含有ΔH1、ΔH2和ΔH3的代数式表示)。
(2)25℃时,H2SO3溶液中各含硫微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的变化关系如图甲所示。
甲
乙
已知25℃时,NaHSO3的水溶液pH<7,用图中的数据通过计算解释原因 。
(3)NaClO2是一种绿色消毒剂和漂白剂,工业上采用电解法制备NaClO2的原理如图乙所示。
①交换膜应选用 (填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。
②阳极的电极反应式为 。
(4)一定温度下,向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2,发生反应2CO(g)+SO2(g)
S(l)+2CO2(g) ΔH=-270kJ·mol-1,若反应进行到20min时达平衡,测得CO2的体积分数为0.5,则前20min的反应速率v(CO)= ,该温度下反应化学平衡常数K= 。
(5)在不同条件下,向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2,反应体系总压强随时间的变化如图所示:
①图中三组实验从反应开始至达到平衡时,v(CO)最大的为 (填序号)。
②与实验a相比,c组改变的实验条件可能是 。
3.(2019湖南湖北八市十二校高三调研联考)二甲醚又称甲醚,简称DME,熔点-141.5℃,沸点-24.9℃,与石油液化气(LPG)相似,被誉为“21世纪的清洁燃料”。
由合成气(CO、H2)制备二甲醚的反应原理如下:
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
ΔH1=-90.0kJ·mol-1
②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH2=-20.0kJ·mol-1
回答下列问题。
(1)已知H2O(l)
H2O(g) ΔH=+44.0kJ·mol-1,若由合成气(CO、H2)制备1molCH3OCH3(g),且生成H2O(l),其热化学方程式为 。
(2)有人模拟该制备原理。
500K时,在2L的密闭容器中充入2molCO和6molH2,5min后达到平衡,平衡时测得c(H2)=1.8mol·L-1、c(CH3OCH3)=0.2mol·L-1,此时CO的转化率为 。
用CH3OH表示反应①的速率是 mol·(L·min)-1,可逆反应②的平衡常数K2= 。
(3)在体积一定的密闭容器中发生反应②,如果该反应的平衡常数K2值变小,下列说法正确的是 。
A.平衡向正反应方向移动
B.平衡移动的原因是升高了温度
C.达到新平衡后体系的压强不变
D.容器中CH3OCH3的体积分数减小
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中,按不同投料比充入CO(g)和H2(g)进行反应①,平衡时CO(g)和H2(g)的转化率如图所示,则a= (填数值)。
(5)绿色电源“二甲醚燃料电池”的结构如图所示,电解质为熔融态的碳酸盐(如熔融K2CO3),其中CO2会参与电极反应。
工作时正极的电极反应式为 。
4.(2019成都外国语学校高三“一诊”模拟)丙烯是重要的有机化工原料,丙烷脱氢制丙烯具有显著的经济价值和社会意义。
反应原理如下为C3H8(g)
C3H6(g)+H2(g) ΔH1。
(1)一定温度下,向10L恒容密闭容器中充入2molC3H8发生反应,经过10min达到平衡状态,测得平衡时气体压强是开始的1.75倍。
①0~10min内丙烯的生成速率v(C3H6)= ,C3H8的平衡转化率为 。
②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是 。
A.气体密度保持不变
B.[c(C3H6)·c(H2)]/c(C3H8)保持不变
C.ΔH1保持不变
D.C3H8分解速率与C3H6消耗速率相等
(2)总压强分别为p1和p2时,上述反应在不同温度下达到平衡,测得丙烷及丙烯的物质的量分数如下图所示:
①压强:
p1 (填“>”或“<”)p2。
②为了提高反应速率和反应物的转化率,可采取的措施是 。
③若p1=0.1MPa,起始时充入一定量的丙烷发生反应,计算Q点对应温度下该反应的平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
④在0.1MPa、527℃条件下,向恒容密闭容器中通入丙烷和稀有气体,发生丙烷脱氢反应,随着
的增加,丙烷脱氢转化率逐渐增大。
试解释原因 。
(3)在实际生产中,还可能存在如下副反应:
C3H8(g)
C2H4(g)+CH4(g)
ΔH2=+81.7kJ·mol-1
C2H4(g)+H2(g)
C2H6(g) ΔH3
C3H8(g)+H2(g)
CH4(g)+C2H6(g)
ΔH4=-54.8kJ·mol-1
则ΔH3= 。
参考答案
题型特训15 第10题 化学反应原理综合题A
1.答案
(1)4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.0kJ·mol-1
(2)①> ②AD
(3)①NO+5e-+6H+
N
+H2O ②10-6
(4)< 16
(5)3.6×10-8
解析
(1)①N2(g)+O2(g)
2NO(g) ΔH=+180.5kJ·mol-1,②N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1,③2H2(g)+O2(g)
2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1。
根据盖斯定律①×2-②×2+③×3得4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.0kJ·mol-1。
(2)①N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1,正反应放热,升高温度平衡逆向移动,K减小,所以K1>K2。
②2v正(H2)=3v逆(NH3),正、逆反应速率比等于计量数比,一定达到平衡状态,A正确;2v正(N2)=v逆(H2),正、逆反应速率比不等于计量数比,没有达到平衡状态,B错误;N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)在恒温恒压下反应,压强是恒量,容器内压强保持不变,不一定达到平衡状态,C错误;根据ρ=
在恒温恒压下反应,气体总质量不变、容器体积变小,所以密度是变量,混合气体的密度保持不变说明反应达到平衡,D正确。
(3)①阴极发生还原反应,根据示意图,NO在阴极得电子发生还原反应生成N
所以阴极电极反应式为NO+5e-+6H+
N
+H2O。
②pH=6的NH4NO3溶液中,c(H+)=10-6mol·L-1,根据质子守恒可知,NH4NO3溶液中c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(H+)=10-6mol·L-1。
(4)平衡常数K=
=16。
同温同压下,体积比等于物质的量比,设T℃和平衡时容器的压强不变,再向体积可变的容器中充入3molNH3,容器体积为V,
=
V=8L,此时Q=
>16,即Q>K,反应逆向进行,即v正 (5)向50mL0.09mol·L-1的AgNO3溶液中加入50mL0.10mol·L-1的盐酸生成氯化银沉淀,盐酸有剩余,剩余c(Cl-)=(0.05L×0.10mol·L-1-0.05L×0.09mol·L-1)÷0.1L=0.005mol·L-1。 Ksp(AgCl)=c(Cl-)·c(Ag+)=1.8×10-10,c(Ag+)=[(1.8×10-10)÷0.005]mol·L-1=3.6×10-8mol·L-1。 2.答案 (1)(ΔH1+2ΔH2+ΔH3)/2 (2)由图中数据可以计算出Ka2(H2SO3)=10-7.2,Ka1(H2SO3)=10-1.9,所以HS 的水解常数是10-12.1,HS 电离程度大于水解程度,溶液显酸性 (3)①阳离子交换膜 ②2Cl--2e- Cl2↑ (4)0.03mol·(L·min)-1 11.25 (5)①b ②升高温度 解析 (1)利用盖斯定律可得ΔH4=(ΔH1+2ΔH2+ΔH3)/2。 (2)根据图像pH=1.9的交点计算电离常数Ka1(H2SO3)= =10-1.9,HS 的水解常数Kh= =10-12.1,根据pH=7.2的交点计算Ka2= =10-7.2,由于HS 的水解常数Kh小于其电离常数Ka2,所以亚硫酸氢根离子电离程度大于水解程度,则NaHSO3的水溶液pH<7。 (3)仔细分析图像中的反应物和产物,可以看出左侧由ClO2制备NaClO2,需要Na+从右侧移到左侧,所以判定为阳离子交换膜,根据Na+的移动方向可知左侧为阴极,右侧为阳极,阳极电极反应式2Cl--2e- Cl2↑。 (4) 2CO(g)+SO2(g) S(l)+2CO2(g) ΔH=-270kJ·mol-1 c(初)10.50 Δcx x c(平)1-x0.5(1-x)x 根据题意可知0.5= 计算得出x=0.6 v(CO)= =0.03mol·(L·min)-1,K= =11.25。 (5)①根据斜率可以看出b曲线单位时间内变化最快,所以图中三组实验从反应开始至达到平衡时,v(CO)最大的为b。 ②由于反应物的量和容器容积都相同,c组比a组的压强大,则应是升高了温度。 所以与实验a相比,c组改变的实验条件可能是升高温度。 3.答案 (1)2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(l) ΔH2=-244.0kJ·mol-1 (2)60% 0.12 1 (3)BD (4)2 (5)2CO2+O2+4e- 2C 解析 (1)给H2O(l) H2O(g) ΔH=+44.0kJ·mol-1编号为③,根据盖斯定律,①×2+②-③得2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(l) ΔH2=-244.0kJ·mol-1。 (2)由已知,CO和H2按照物质的量之比1∶2反应,H2反应了6mol-1.8mol·L-1×2L=2.4mol,所以CO反应了1.2mol,此时CO的转化率为 ×100%=60%。 根据反应①,生成1.2molCH3OH,用CH3OH表示反应①的速率是1.2mol÷2L÷5min=0.12mol·(L·min)-1。 由c(CH3OCH3)=0.2mol·L-1,可得反应②H2O(g)的平衡浓度为0.2mol·L-1,反应②CH3OH(g)的平衡浓度为1.2mol÷2L-2×0.2mol·L-1=0.2mol·L-1,所以可逆反应②的平衡常数K2= =1。 (3)化学平衡常数只受温度影响,反应②正向为放热反应,升高温度K2值变小,平衡逆向移动,CH3OCH3(g)生成率降低,容器中CH3OCH3的体积分数减小,容器中气体总物质的量不变,容器容积固定,T增大,则p增大,故BD正确。 (4)反应物按化学计量数之比投料,则平衡转化率相同,图中交点纵坐标表示H2和CO转化率相等,横坐标a表示H2(g)和CO(g)的投料比,所以a=2。 (5)正极上是氧气得电子发生还原反应,由已知熔融K2CO3作电解质,CO2参与反应,故正电极反应式为2CO2+O2+4e- 2C 。 4.答案 (1)①0.015mol·(L·min)-1 75% ②BD (2)①> ②升高温度 ③0.0125MPa ④该反应是气体分子数增加的反应,随着稀有气体比例的增加,总压强一定,降低了反应体系各气体的分压,相当于减压,从而促进反应向正反应方向进行,提高了丙烷脱氢的转化率 (3)-136.5kJ·mol-1 解析 (1)根据方程式可知: C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) 起始量/mol200 变化量/molxxx 平衡量/mol2-xxx 根据阿伏加德罗定律,等温等容条件下,气体压强之比等于物质的量之比,则 =1.75,解得x=1.5。 ①0~10min内丙烯的生成速率v(C3H6)= =0.015mol·(L·min)-1,C3H8的平衡转化率为 ×100%=75%。 ②气体总质量和容器容积不变,所以气体密度始终保持不变,故其密度保持不变不能说明达到平衡状态,A错误;[c(C3H6)·c(H2)]/c(C3H8)是化学平衡常数表达式,若保持不变,则说明达到平衡状态,B正确;该反应的焓变是常量,焓变保持不变不能说明达到平衡状态,C错误;C3H8分解速率与C3H6消耗速率相等表示正逆反应速率相等,则说明达到平衡状态,D正确。 (2)①由图可知,温度一定时,p1时丙烷的物质的量分数大于p2时,由方程式可知,压强越大,平衡逆向移动,丙烷的物质的量分数越大,所以压强p1>p2。 ②由图可知,随着温度升高,丙烷的物质的量分数降低,说明升高温度平衡向正反应方向进行,反应速率和反应物的转化率都增大。 ③假设起始时丙烷的物质的量为1mol,根据方程式可知: C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) 起始量/mol100 变化量/molyyy 平衡量/mol1-yyy Q点时丙烷的物质的量分数为50%,则1-y=0.5(1+y),解得y= 则C3H8(g)、C3H6(g)、H2(g)平衡时的物质的量分数分别为: 则Q点对应温度下该反应的平衡常数Kp= =0.0125MPa。 ④由反应方程式C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)可知,该反应是气体分子数增加的反应,随着稀有气体比例的增加,总压强一定,降低了反应体系各气体的分压,相当于减压,从而促进反应向正反应方向进行,提高了丙烷脱氢的转化率。 (3)将已知反应编号: ②C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g) ΔH2=+81.7kJ·mol-1 ③C2H4(g)+H2(g) C2H6(g) ΔH3 ④C3H8(g)+H2(g) CH4(g)+C2H6(g) ΔH4=-54.8kJ·mol-1 根据盖斯定律,由④-②可得反应③,则ΔH3=ΔH4-ΔH2=-54.8kJ·mol-1-81.7kJ·mol-1=-136.5kJ·mol-1。
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