2019年高考化学备考专题12化学反应能量速率和平衡综合题题型训练.docx

专题12 化学反应能量、速率和平衡综合题1【2019届四省名校第二次联考】氮的氧化物NO3是常见的大气污染物，化学上采用NH3处理NxOy不仅可以消除污染，还可作为工业生产的能量来源。（1）已知：I.2NO(g)=N2(g)+O2(g) H=177kJ/molII.4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) H=1253.4kJ/mol则用NH3处理NO生成氮气和气态水的热化学方程式为_。（2）已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H”“ 其他条件相同，M点压强大，反应速率快 增大氮气的浓度，也可以及时分离出氨气 T3T2T1 AD 25108 大 【解析】可得到关系：2x1-x+3-3x+2x100%=20%，得到x=13mol，由于压强不变，即体系体积减小，根据物质的量之比等于体积之比，可得到平衡时体系的体积为：=103molaL，a=53L，Kc=c2(NH3)c(N2)c3(H2)=25108；由于T2T3，正反应方向是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，K减小，故M点的平衡常数大于N点的平衡常数；故答案为：25108，大；2【2019届安徽黄山一模】游离态氮称为惰性氮，游离态氮转化为化合态氮称之为氮的活化，在氮的循环系统中，氮的过量“活化”，则活化氮开始向大气和水体过量迁移，氮的循环平衡被打破，导致全球环境问题。氮的活化工业合成氨是氮的活化重要途径之一，在一定条件下，将N2 和 H2 通入到体积为0.5L的恒容容器中，反应过程中各物质的物质的量变化如图所示： （1）10min内用NH3表示该反应的平均速率，v（NH3）=_。（2）在第10min和第25min改变的条件可能分别是_、_（填字母）。A加了催化剂 B升高温度 C增加NH3的物质的量 D压缩体积 E.分离出氨气 （3）下列说法能说明该可逆反应达到平衡状态的是_（填字母）。A容器中气体密度不变 B容器中压强不变C3v(H2)正=2v(NH3)逆 DN2、H2、NH3分子数之比为132催化转化为惰性氮 已知：SO2、CO、NH3等都可以催化还原氮氧化物生成惰性氮。（4）在250C、101KPa时，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H1= -92.4kJ/mol.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H2= -571.6 kJ/mol N2(g)+O2(g)=2NO(g) H3= +180kJ/mol则NO与NH3反应生成惰性氮的热化学方程式_。（5）在有氧条件下，新型催化剂M能催化CO与NOx反应生成N2。现向某密闭容器中充入等物质的量浓度的NO2和CO气体，维持恒温恒容，在催化剂作用下发生反应： 4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) H0，相关数据如下：0min5min10min15min20minc(NO2) /molL-12.01.71.561.51.5c(N2) /molL-100.150.220.250.25计算此温度下的化学平衡常数K=_，实验室模拟电解法吸收NOx装置如图，（图中电极均为石墨电极）。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验（a”“ 催化剂活性降低（或反应物浓度降低等） 还原 C4H1013O226e=4CO25H2O 【解析】5【2019届广东揭阳期末】INO是第一个被发现的生命体系气体信号分子，具有舒张血管的功能。工业上可用“氨催化氧化法”生产NO，主要副产物为N2。请回答下列问题： （1）以氨气、氧气为原料，在催化剂存在下生成NO和副产物N2的热化学方程式如下：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) H1，4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) H2，N2(g)+O2(g)2NO(g) H3，则上述反应热效应之间的关系式为H3 =_。（2）某化学研究性学习小组模拟工业合成NO的反应。在1110K时，向一恒容密闭容器内充入1mol NH3和2.8mol O2，加入合适催化剂（催化剂的体积大小可忽略不计），保持温度不变，只发生反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) H”、“”或“=”）。II（3）某化学研究性学习小组模拟用CO和H合成甲醇，其反应为：CO(g)+2H(g) CH3OH(g)HO。在容积固定为1L的密闭容器内充入2mol CO和4 mol H2，加入合适的催化剂（体积可以忽略不计）、保持250不变发生上述反应，用压力计监测容器内压强的变化如下：反应时间/min051015 2025压强/MPa12.410.28.47.06.26.2则反应从开始到20min时，以CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)_，该温度下平衡常数K=_。III（4）以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：B极上的电极反应式为_。若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到5.6 L(标准状况)气体时，消耗甲烷的体积为_L(标准状况下)。【答案】 H3=(H1H2 )/2 b c ”或“ p3p2p1 50% 0.01 【解析】（1）在反应中N的化合价从+5+4降低1价，Mo从0+6升高6价，根据氧化还原反应中化合价升降总数相等，必有6个硝酸中N降低61=6价，同时有1个Mo升高16=6价，即6个硝酸和1个Mo同时反应，即氧化剂有6摩尔硝酸反应时，就有1摩尔还原剂钼反应，因此氧化剂与还原剂的物质的量之比为6:1，故答案为6:1；（2）根据盖斯定律2Mo(s)+3O2(g)=2MoO3(s)；2MoS2(s)+7O2(g)=2MoO3(s)+4SO2(g)；MoS2(s)+2 O2(g)=Mo(s)+2SO2(g)，（式-式）2=式，所以H3=12（H2-H1），故答案为12（H2-H1）；（3）将辉钼矿（MoS2）放入装有食盐水的电解槽中，用惰性电极电解，MoS2被氧化为MoO42-和SO42-，所以辉钼矿应放入电解槽的阳极，故答案为阳极区；阴极区放电的阳离子为钠离子和氢离子，放电顺序氢离子在钠离子之前，阴极氢离子放电的电极反应为2H+2e-=H2(或2H2O+2e-=H2+2OH-)，故答案为2H+2e-=H2(或2H2O+2e-=H2+2OH-)； 8【2019届河北唐山期末】甲醇是重要的化工原料，利用煤化工中生产的CO、CO2和H2可制取甲醇等有机物，发生的反应有：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H1=99kJmol1CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H2相关物质的化学键键能数据如下：（1）该反应H2=_。（2）关于反应下列说法，正确的是_。A该反应在任何温度下都能自发进行B升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小C使用催化剂，不能提高CO的转化率D增大压强，该反应的化学平衡常数不变（3）在某温度下，将1.0moCO与2.0molH2充入2L的空钢瓶中，发生反应，在第5min时达到化学平衡状态，此时甲醇的物质的量分数为0.1。在第10min、20min时分别改变反应条件，甲醇的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示：从反应开始到5min时时，生成甲醇的平均速率为_。H2的平衡转化率=_%，化学平衡常数K=_。1min时，v正_v逆(填“大于”“小于”或“等于”)1mim时v正_4min时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)比较甲醇在78min、1213min和2527min时平均反应速率平均反应速率分别以v(78)、v(1213)、v(2527)表示的大小_。若将钢瓶换成同容积的绝热容器，重复上述试验，平衡时甲醇的物质的量分数_0.1。(填“”、“”或“=”)【答案】63 kJ.mol1 CD 0.025 mol.L1.min1 25 0.59 大于 大于 v(1213)v(78)v(2527) 【解析】（1）CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，该反应H2=2803kJmol1+3436kJmol1-（3413+343+465）kJmol1-2465kJmol1=63 kJ.mol1 ；（2）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H1=99kJmol1AH1=99kJmol1，S0，G=H-TS，该反应在低温下可能自发进行，故A错误；B升高温度，正反应速率增大，逆反应速率也增大，故B错误；C使用催化剂，不改变平衡，不能提高CO的转化率，故C正确；D平衡常数与温度有关，增大压强，该反应的化学平衡常数不变，故D正确；故选CD。（3）根据题目数据计算如下：CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)起始/molL1： 0.5 1 0反应/molL1： X 2X X平衡/molL1： 0.5-X 1-2X X 甲醇的物质的量分数为 =10%，所以 ，X=0.125molL1。9【2019届河南南阳期末】（1）铁及其化合物在生产生活中应用最广泛，炼铁技术和含铁新材料的应用倍受关注。利用铁的氧化物循环裂解水制氢气的过程如下图所示。整个过程与温度密切相关，当温度低于570时，反应Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g)，阻碍循环反应的进行。已知：iFe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g);H1=+19.3 kJmol1ii3FeO(s)+H2O(g) Fe3O4(s)+H2(g);H2=57.2 kJmol1iiiC(s)+CO2(g)2CO(g);H3=+172.4 kmol1铁氧化物循环裂解水制氢气总反应的热化学方程式是_。（2）T1时，向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe2O3和炭粉，发生反应Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g)，反应达到平衡后，在t1时刻，改变某条件，V(逆)随时间(t)的变化关系如图所示，则t1时刻改变的条件可能是_(填写字母)。A保持温度不变，压缩容器 B保持体积不变，升高温度C保持体积不变，加少量碳粉 D保持体积不变，增大CO浓度（3）在一定温度下，向某体积可变的恒压密闭容器(p总)加入1molCO2与足量的碳，发生反应，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示650时，该反应达平衡后吸收的热量是_。T时，若向平衡体系中再充入一定量按V(CO2)V(CO)=54的混合气体，平衡_(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。925时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp为_。气体分压(p分)=气体总压(p总)体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数，记作Kp（4）用原电池原理可以除去酸性废水中的三氯乙烯、AsO3，其原理如下图所示(导电壳内部为纳米零价铁)在除污过程中，纳米零价铁中的Fe为原电池的_极(填“正”或“负”)，写出C2HCl3在其表面转化为乙烷的电极反应式为_。（5）已知25时，KspFe(OH)3=4.01038，此温度下若在实验室中配制100mL5molL1FeCl3溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入2molL1的盐酸_mL(忽略加入盐酸体积)。【答案】C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)H=+134.5 kJmol-1 ad 43kJ 正向 23.04P总 负 C2HCl3 +5H+8e-=C2H6 +3C1- 2.5 【解析】（3） 由图像可知，6500C时反应达到平衡后CO的体积分数为40%，设达到平衡时转化的CO2的物质的量为x。应用“三段式”分析得：10【2019届河南开封一模】研究氮氧化物的反应机理，对于消除其对环境的污染有重要意义。（1）升高温度，绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应速率却随着温度的升高而减小。查阅资料知：2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步：I.2NO(g) N2O2(g)(快) H10 v1正=k1正c2(NO) v1逆=k1逆c(N2O2).N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢) H2”“”或“=”)。由实验数据得到v2正c(O2)的关系可用图表示。当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为_(填字母)。（2）通过图所示装置，可将汽车尾气中的NO、NO2转化为重要的化工原料HNO3，其中A、B为多孔惰性电极。该装置的负极是_ (填“A”或“B”)，B电极的电极反应式为_。（3）实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2 mol NaOH的水溶液与0.2 mol NO2恰好完全反应得1L溶液甲，溶液乙为0.1mol/L的CH3COONa溶液，则两溶液中c(NO3)、c (NO2)和c(CH3COO)由大到小的顺序为_(已知HNO2的电离常数K=7.1104mol/L，CH3COOH的电离常数K=1.7105mol/L)。可使溶液甲和溶液乙的pH相等的方法是_。 A向溶液甲中加适量水 B向溶液甲中加适量NaOHC向溶液乙中加适量水 D向溶液乙中加适量NaOH【答案】H1+H2 减小 c(NO2-)c(CH3COO-) bc 【解析】（1） I .2NO(g)N2O2(g) H10；II.N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) H20，I+II可得：2NO(g) +O2(g)2NO2(g) H=H1+H2，当该反应达到平衡时，V1正=V1逆，V2正=V2逆，所以V1正V2正=V1逆V2逆，即k1正c2(NO)K2正c(N2O2)c(O2)= k1逆c(N2O2)K2逆c2(NO2)c(O2)，则是K=；由于该反应的正反应为放热反应，所以升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，使化学反应平衡常数减小；2NO(g) +O2(g)2NO2(g)反应的快慢由反应速率慢的反应II决定，所以反应的活化能E1E2，温度升高，K2正增大，反应速率加快，c(NO2)减小，导致两者的积减小；V2正升高到某一温度时V2正减小，平衡向逆反应方向移动，c(O2)增大，因此反应重新达到平衡，则变为相应的点为a；CH3OH(g)+H2O(g)H=-53.7 kJmol-1平衡常数K1乙：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H=+41.2 kJmol-1平衡常数K2；根据盖斯定律，由甲-乙得反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=K1K2；H=-53.7 kJmol-1-41.2 kJmol-1=-94.9 kJmol-10；反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)是气体体积缩小的放热反应，提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有降低温度、减少产物浓度、按比例充入原料CO2和H2等；由表中数据分析在相同温度下不同催化剂对甲醇的选择性有显著影响，使用Cu/ZnO纳米片催化剂时甲醇选择性高；使用相同的催化剂在不同温度下，虽然二氧化碳的转化率增加，甲醇的选择性却减小，说明温度升高，副产物增加，因此综合考虑选B选项；（3） CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)开始时的物质的量：1 2 0转化的物质的量： a 2a a平衡时的物质的量：1-a 2-2a a容器中05 min内H2含量是20%，a=，v(CH3OH)= 0.0875mol/(Lmin)；中温度高氢气含量高，说明达到平衡升高温度平衡逆向移动，氢气含量增加。11【2019届湖北1月联考】汽车尾气中含有CO、NO、NO2、碳氢化合物等多种污染物。回答下列问题：（1）汽车燃料中不含氮元素，尾气中所含NO产生的原因是_。（2）已知：2C8H18（1）+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(g) H1=10244kJmol1N2(g)+O2(g)=2NO(g) H22NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) H3=746kJmol1若H2O（1）=H2O(g) H=+44kJmol1，则表示辛烷燃烧热的热化学方程式为_。 部分化学键键能数据如下：H2=_kJmol1（3）1573K时，N2+O22NO平衡常数为2.0106，若测得内燃机内平衡混合气中氮气、氧气的物质的量分别为0.2mol、0.001mol，则生成NO的物质的量为_mol，N2的转化率为_。（4）反应NO(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)的平衡常数为1.681060，从热力学角度看，该反应程度应该很大，实际汽车尾气中该反应的程度很小，原因是_，要增大汽车尾气净化装置中单位时间内该反应的程度，关键是要_。（5）T500K时，反应NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)分两步进行：第一步：NO2(g)+NO2(g)NO3(g)+NO(g) (慢反应)第二步：NO3(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g) (快反应)下列表述正确的是_(填标号)A反应速率与NO浓度有关 B反应速率与NO2浓度有关C反应的中间产物只有NO3 D第二步反应活化能较高【答案】高温下空气中的氮气与氧气反应产生的 C8H18 (l) +252O2 (g) = 8CO2(g) + 9H2O(l) H=-5518 kJmol-1 +196 2.010-5 0.005% 该反应活化能高，反应速率慢 寻找耐高温的催化剂 BC 【解析】（4）一个具体的化学反应应用于实际时，不仅要考虑反应进行的程度，而且要考虑反应进行得快慢即反应速率，反应NO(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)在实际汽车尾气中进行的程度很小，原因是该反应活化能高，反应速率慢。提高反应速率最有效的措施是寻找合适的催化剂，所以要增大汽车尾气净化装置中单位时间内该反应的程度，关键是要寻找耐高温的催化剂。（5）ANO是生成物，所以NO的浓度与该反应速率没有直接关系，A项错误；B反应NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)分两步进行，主要取决于“慢反应”的步骤，所以NO2的浓度影响该反应速率，B项正确；C由两步反应看出，反应物中和最终产物中都没有NO3，所以反应中间产物只有NO3，C项正确；D因第二步NO3(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)是快反应，所以第二步反应的活化能很小，D项错误；答案选BC。 12【2019届湖北鄂州、黄冈调研】氨在工农业及国防工业上有广泛的用途。（1）已知：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) H=1266.2k/mol2H2(g)+O2(g)2H2O(g) H=483.6kJ/mol则合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=_kJ/mol，该反应属于_。A高温自发 B低温自发 C恒自发 D恒不自发（2）在甲、乙、丙三个容积均为2L的密闭装置中，均充人4mol合成气，但N2、H2的投料比不同，在400时反应，测定N2的体积百分含量，得到下图一。乙装置中N2、H2的投料比为_。反应达到平衡后，测得乙装置中H2的体积百分含量为25%，则400时，合成氨反应的平衡常数为_(不须注明单位)。（3）在M、N两个装置中分别充入相同投料比的N2、H2，进行合成氨反应，各反应1小时，测定不同温度下N2的转化率，得到上图二。N2、H2在M、N两装置中反应时，不同的条件可能是_。在300时，a、b两点转化率差异的原因是_。（4）氨法烟气脱硫技术渐趋成熟，回收SO2，并产出氮肥，其流程分两步：氨水吸收烟气中的SO2：xNH3+SO2(g)+H2O=(NH4)xH2xSO3加入足量的磷酸得到纯净的SO2。写出该反应的化学方程式：_。【答案】-92.3 B 1：1 3.125 M装置中使用了催化剂 M装置中使用了催化剂，a点速率快，达到了平衡，b点速率慢，没达到平衡 (NH4)xH2xSO3+xH3PO4=xNH4H2PO4+SO2+H2O 【解析】（1）、已知：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)，H=1266.2k/mol ；2H2(g)+O2(g)2H2O(g)，H=483.6kJ/mol，则合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，H=-/2+3/2代入得，H= -92.3 k/mol，反应后气体体积变小，是一个熵减的反应（S0），由H-TS可知H0，S”“ p1p2p3 k=k正/k逆 【解析】.根据盖斯定律H3=（H1+2H2）/3=（b+2a）/3kJ/mol；（1）v(H2)=8molx75%/(2L15min)=0.2mol/(Lmin)。15【2019届湖南永州二模】二甲醚作为燃料电池的原料，可通过以下途径制取：I2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) HII2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H（1）已知：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H1=41.0kJmol1CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) H2=49.0kJmol1CH3OCH3(g)+ H2O(g)2CH3OH(g) H3=+23.5kJmol1则反应I的H=_kJmol1（2）在10L恒容密闭容器中，均充入4molCO2和7molH2，分别以铱(Ir)和铈(Ce)作催化剂，通过反应II制二甲醚，反应进行相同的时间后测得的CO2的转化率(CO2)随反应温度的变化情况如图1所示。根据图1，下列说法不正确的是_。A反应II的H0，S0B600K时，H2的速率：v(b)正v(a)逆C分别用Ir、Ce作催化剂时，Ce使反应II的活化能降低更多D从状态d到e，(CO2)减小的原因可能是温度升高平衡逆向移动状态e(900K)时，(CO2)=50%，则此时的平衡常数K=_（保留3位有效数字）。（3）写出二甲醚碱性（电解质溶液为KOH溶液）燃料电池的