2019高考化学难点剖析专题34盖斯定律的应用练习.doc

专题34 盖斯定律的应用1（2018年成都七中高考模拟考试理科综合）近几年我国大面积发生雾霾天气，2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。空气中的CO、SO2、氮氧化物等污染气体会通过大气化学反应生成PM2.5颗粒物。（1） 用CaSO4代替O2与燃料CO反应，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，既可提高燃烧效率，又能得到较纯的CO2，以便于被处理。反应为主反应，反应和为副反应。CaSO4(s)4CO(g)=CaS(s)4CO2(g) H1189.2 kJmol-1CaSO4(s)CO(g)=CaO(s)CO2(g)SO2(g) H2210.5 kJmol-1CO(g)=C(s)CO2(g) H386.2 kJmol-1反应2CaSO4(s)7CO(g)=CaS(s)CaO(s)6CO2(g)C(s)SO2(g)的H_（2）已知由CO生成CO2的化学方程式为COO2CO2O。其正反应速率为v正=K正c(CO) c(O2)，逆反应速率为v逆=K逆c(CO2) c(O)，K正、K逆为速率常数。在2500 K下，K正=1.21105 Ls-1mol-1，K逆=3.02105 Ls-1mol-1。则该温度下上述反应的平衡常数K值为_(保留小数点后一位小数)。（3）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应：C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g) H=Q kJmol-1。在T1时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下： 时间(min)浓度(molL-1)01020304050NO1.000.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.36CO200.210.300.300.360.36 010 min内，NO的平均反应速率v(NO)=_；30 min后只改变某一条件，反应达新平衡，根据上表数据判断改变的条件可能是_(选填字母)；a加入一定量的活性炭 b通入一定量的NO c适当缩小容器的体积 d加入合适的催化剂若30min后升高温度至T2，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为533，则Q_0 (填“”、“”或“”)。（4）利用如图所示电解装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2，并用阴极室排出的溶液吸收NO2。与电源b极连接的电极的电极反应式为_。 （5）NO2在一定条件下可转化为NH4NO3和NH4NO2。相同温度下，等浓度NH4NO3和NH4NO2两份溶液，测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小，分析可能的原因_。【答案】151.1 kJmol-10.40.042 molL-1min-1bc2HSO32e2H+ =S2O422H2ONO2水解呈碱性，对NH4+的水解起促进作用 或答出NO2与NH4+氧化还原产生氮气对平衡无影响，故a不符合；b通入一定量的NO，反应正向进行，达到平衡后一氧化氮、氮气、二氧化碳浓度增大，故b符合；c适当缩小容器的体积，反应前后是气体体积不变的反应，平衡不动，但个物质浓度增大，符合要求，故c符合；d加入合适的催化剂，只能改变化学反应速率，不能改变平衡，浓度不变，故d不符合；故答案为：bc；若30min后，达到平衡时容器中NO、N2、CO2的浓度之比2：1：1，升高温度至T2，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：1：1，所以平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正反应方向是放热反应Q0； （4）根据图中信息可知，与电源b极连接的电极上HSO3得电子转化为S2O42，发生的电极反应式为2HSO32e2H+ =S2O422H2O；（5）NO2在一定条件下可转化为NH4NO3和NH4NO2。相同温度下，等浓度NH4NO3和NH4NO2两份溶液，NO2水解呈碱性，对NH4+的水解起促进作用 或答出NO2与NH4+氧化还原产生氮气，故测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小。2（2019届全国大联考高三入学调研考试卷（四）氮的氧化物是大气污染物之一，用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物，可防止空气污染。回答下列问题：已知：2C(s)+O2(g)=2CO(g) H=- 221 kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g) H=- 393.5 kJ/molN2(g)+O2(g)=2NO(g) H= +181 kJ/mol （1）若某反应的平衡常数表达式为K=，请写出此反应的热化学方程式：_；下列措施能够增大此反应中NO的转化率的是(填字母代号)_。a增大容器压强 b升高温度 c使用优质催化剂 d增大CO的浓度（2）向容积为2L的密闭容器中加入活性炭(足量)和NO，发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物质的量变化如下表所示。物质的量/molT1/T2/05 min10 min15 min20 min25 min30 minNO2.01.160.800.800.500.400.40N200.420.600.600.750.800.80 05min内，以CO2表示的该反应速率v(CO2)=_，该条件下的平衡常数K=_。第15 min后，温度调整到T2，数据变化如上表所示，则T1_ T2(填“”“T2。若30min时，保持T2不变，向该容器中再加入该四种反应混合物各2 mol，此时各量分析如下： T2时平衡常数K=4， 加入混合物后Qc=1.36K，则此时反应正向移动；由于温度不变，平衡常数为定值，新平衡时有：=4，解得x=0.2；经计算NO起始总量为2mol+2mol=4mol，达到新平衡时NO的物质的量为（1.2-20.2）mol/L2L=1.6mol，转化的NO共4mol-1.6mol=2.4mol，所以最终达平衡时NO的转化率a=。（3）由于KspCu(OH)2p2p3 该反应的正反应为气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强平衡正移，NH3 的体积分数增大，由图可知p1p2p3 5.93103 （mol/L）-2 或 5925.93（mol/L）-2 N2+6e-+6H+=2NH3 3H2-6e-=6H+ 9.33L【解析】H=E断-E成=945.8+3435.5-6390.8=-92.5 kJ/mol 在恒温恒压条件下通NH3相当于平衡不移动，所以不变；恒温恒容条件下相当于加压，平衡正移，比值减小；该反应的正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正移。NH3 的体积分数增大，由图可知p1p2p3。 由图可知氨气的体积分数为0.667，根据三段式可计算出c(NH3)=0.16mol/L c(N2)=0.02mol/L c(H2)=0.06mol/L，则K=5925.93； 相当于正逆速率相等，能说明该反应达到平衡状态；气体密度会随平衡的移动而变化，不变时说明达平衡，能说明该反应达到平衡状态；中的量永远为定值，不能说明该反应达到平衡状态；答案选； 正极：N2+6e-+6H+=2NH3 负极：3H2-6e-=6H+ 整个计算用电子守恒，通过2molH+时则有1/3molN2参与反应，相当于（1/3）（5/4）22.4=9.33L空气。8（2018届山东省师范大学附属中学高三第十一次模拟）硫的氧化物是形成酸雨的罪魁祸首，含硫烟气(主要成分为SO2)的处理备受关注，主要有以下两种方法。请回答下列问题：.碱液吸收法步骤1：用足量氨水吸收SO2。步骤2：再加入熟石灰，发生反应2NHCa22OHSO=CaSO32NH3H2O。(1)已知：25 时，Kb(NH3H2O)a；Ksp(CaSO3)b。该温度下，步骤2中反应的平衡常数K_(用含a、b的代数式表示)。.水煤气还原法已知：.2CO(g)SO2(g) S(l)2CO2(g) H137.0 kJmol1.2H2(g)SO2(g) S(l)2H2O(g) H245.4 kJmol1(2)写出CO(g)与H2O(g)反应生成CO2(g) 、H2(g)的热化学方程式为_。若该反应在绝热、恒容体系中进行，达到平衡的标志_。A氢氧键的断裂速率等于氢氢键的断裂速率B混合气体的平均摩尔质量保持不变C混合气体的总压强保持不变D H2O(g) 与H2(g)的体积比保持不变(3)反应的正反应的活化能E_(填“”“”“”“ 2 700 增大 反应和反应均为气体分子总数减小的反应，只缩小容器容积，平衡均向右移动，SO2的转化率增大（3）根据反应热等于正反应活化能减去逆反应活化能，E（正）- E（逆）=H245.4进行分析判断。(4) 根据图像可知，当(SO2)一定时，比值越大，氢气的转化率就越大。根据图像判断出该反应为吸热反应，T1T2，温度越高，反应速率越快。（5）根据题给的起始量和平衡量，结合两个反应关系，可以计算出反应的平衡常数K。详解：.（1）25 时，Kb(NH3H2O)c(OH)c(NH)/c(NH3H2O)=a2；Ksp(CaSO3)c(SO)c(Ca2+)/c(CaSO3)=b；根据反应2NHCa22OHSO=CaSO32NH3H2O可知该反应的平衡常数为K=c2(NH3H2O)c(CaSO3)/c2(NH)c(Ca2+)c2(OH) c(SO)=1/Kb2 Ksp=1/ba2；正确答案：1/ba2。.(2)根据盖斯定律：反应（-）1/2，可以得到CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g) H141.2kJmol1 ；断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，A错误；反应前后混合气体的总质量不变，反应前后混合气体的总量不变，因此混合气体的平均摩尔质量恒为定值，不能判断反应达到平衡状态，B错误；根据气态方程：PV=nRT,当V、n保持不变时，压强与温度成正比，因为该反应在绝热、恒容体系中进行，当体系内温度不变时，体系的压强不再发生变化，反应达到平衡状态，C正确；H2O(g)为反应物不断被消耗，H2(g)为生成物，不断增多，当二者体积比保持不变时，即物质的浓度保持不变，反应达到平衡状态，D正确；正确答案：CD。(3)反应为：2H2(g)SO2(g) S(l)2H2O(g) H245.4 kJmol1，反应热等于正反应活化能减去逆反应活化能，E（正）- E（逆）=H245.4，E（正）=E（逆）45.4，所以反应的正反应的活化能EH2；正确答案：。(5) .2CO(g)SO2(g) S(l)2CO2(g) 起始量 2 2 0 0变化量 1.6 0.8 1.6平衡量 0.4 1.2 1.6.2H2(g)SO2(g) S(l)2H2O(g) 起始量 2 1.2 0变化量 1.8 0.9 1.8平衡量 0.2 0.3 1.8针对反应各物质浓度为c(H2)=0.02mol/L, c(SO2)=0.03 mol/L, c(H2O)=0.18 mol/L, 该温度下，反应的平衡常数Kc2(H2O)/c2(H2)c(SO2)，带入数值可求出反应的平衡常数=2700；正确答案：2700。 反应和反应均为气体分子总数减小的反应，只缩小容器容积，平衡均向右移动，SO2的转化率增大，所以其他条件不变，6 min时缩小容器容积，(SO2)增大；正确答案：增大；反应和反应均为气体分子总数减小的反应，只缩小容器容积，平衡均向右移动，SO2的转化率增大。9（2018届吉林省吉大附中高三第四次模拟考试）李克强总理在2018年国务院政府工作报告中强调“今年二氧化硫、氮氧化物排放量要下降3%。”因此，研究烟气的脱硝(除NOx)、脱硫(除SO2)技术有着积极的环保意义。（1）汽车的排气管上安装“催化转化器”，其反应的热化学方程式为：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) H=-746.50kJmol-1。T时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中，若温度和体积不变，反应过程中(015min) NO的物质的量随时间变化如图。 图中a、b分别表示在相同温度下，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”）T时，该反应的化学平衡常数K=_；平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol，则平衡将_移动。(填“向左”、“向右”或“不”)15min时，若改变外界反应条件，导致n (NO)发生图中所示变化，则改变的条件可能是_ (任答一条即可)。（2）在催化剂作用下，用还原剂如肼(N2H4)选择性地与NOx反应生成N2和H2O。已知200时：.3N2H4(g)=N2(g)+4NH3(g) H1=-32.9 kJmol-1；II. N2H4(g)+H2(g) =2NH3(g) H2=-41.8 kJmol-1。写出肼的电子式：_。200时，肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为：_。目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝原理，其脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如下图所示。 为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_。（3）利用电解装置也可进行烟气处理，如图可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-，阳极的电极反应式为_；物质A是_ (填化学式)。 【答案】 b 5 L/mol 不 增加CO的物质的量浓度或减少生成物浓度或降温等 N2H4(g)=N2(g)+2H2(g) H=+50.7 kJmol-1 350左右、负载率3% SO2+ 2H2O-2e-=SO42-+4H+ H2SO4详解：(1) 由图象可知，曲线a变化慢，即反应速率慢，曲线b变化快，即反应速率快，催化剂的表面积越大，催化效率越高，反应速率越快，所以表示催化剂表面积较大的曲线是b；已知n起(NO)= n起(CO)=0.4mol, n平(NO)=0.2mol，则平衡时c平(NO)=c平(CO)=0.1mol/L，c平(CO2)=0.1mol/L，c平(N2)=0.05mol/L，故K= =5 L/mol；若保持温度不变，则K值不变，再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol时，其Qc= =K，所以平衡不移动；15min时，反应物NO的物质的量迅速减小，但不是突然变小，可能的原因是增大了CO的浓度或减小了生成物的浓度，使平衡正向移动，由于反应是放热反应，也可能是降低温度使平衡正向移动。(2) 肼的电子式为；根据盖斯定律，反应-2反应即得N2H4(g)=N2(g)+ 2H2(g) H=H1-2H2=+50.7 kJmol-1；分析图象信息可知，负载率过高或过低，脱硝率都不是最高的，而温度过低或过高，脱硝率也不是最高的，只有在350左右，负载率为3.0%时脱硝率最高。(3)根据题目叙述，结合装置可知