14.03.02化学反应原理.doc

2014.03.2化学反应原理主观题1.以甲醇为原料制备甲醛的工业方法有两种：反应：CH3OH(g)HCHO(g)H2(g)H192.1 kJmol1，平衡常数K13.91011反应：CH3OH(g)O2(g)HCHO(g)H2O(g)H2149.7 kJmol1，平衡常数K24.51029回答下列问题(上述数据均在298 K下测定的)：(1)从反应的平衡常数K值来看，反应_(填“”或“”)制甲醛更有利。(2)298 K时，向1 L密闭容器中充入1 mol CH3OH(g)，按反应进行反应，下列措施能提高CH3OH(g)转化率的是_。A升高温度 B增大压强 C向平衡体系中再充入1 mol CH3OH(g)D加入催化剂 E将生成的HCHO移走(3)如图是利用甲醇制甲醛有关反应的lg K(平衡常数的对数值)随T(温度)的变化，图中曲线a表示的是反应_(填“”或“”)。 (4)298 K时，在某密闭容器中测得c(CH3OH)2.0106molL1，c(O2)1.0108 molL1，c(HCHO)0.1 molL1，c(H2O)0.1 molL1。此时，正逆反应速率的大小关系是：v正_v逆(填“”“”或“”)。2醋酸是生活中常见的有机酸，可用做调味剂、杀菌剂和工业生产原料，有广泛的用途。(1)实验室以冰醋酸、无水乙醇为原料制备乙酸乙酯时，以浓硫酸作催化剂的催化效果优于稀硫酸，其原因是_(从平衡移动原理解释)。(2)常温下，几种弱酸的电离常数见下表。酸电离常数CH3COOH1.8105HNO24.6104HCN6.210101 L物质的量浓度均为0.1 molL1的CH3COOH、HNO2、HCN分别与大小形状完全相同的锌粒反应时，产生H2速率最快的是_。改变下列条件能使醋酸溶液的pH增大，同时CH3COOH的电离程度减小的是_(填字母)。A升高温度 B加水稀释 C加少量的CH3COONa固体 D加少量等浓度的亚硝酸 (3)一定温度下，向20.0 mL 0.1 molL1 CH3COOH溶液中逐滴加入0.01 molL1的NaOH溶液，并在滴加过程中不断用pH计测量混合溶液的pH，绘制的pHV(NaOH)图像如图A、B、C三点中水的电离程度最大的是_。若测得pH7时共用去NaOH溶液V mL，则该温度下CH3COOH的电离平衡常数K_(表达式中可含V)。3氮的氧化物在工业生产中有着重要应用。(1)合成亚硝酰氯(NOCl)：2NO(g)Cl2(g)=2NOCl(l)H77 kJmol1，若恒温恒压下向该平衡体系中通入He，则平衡_(填“向左”、“向右”、或“不”)移动，反应的H_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)已知： NO(g)O2(g)=NO2(g) H56.5 kJmol1N2(g)O2(g)=2NO(g) H182.6 kJmol1则反应2NO2(g)N2(g)Cl2(g)=2NOCl(g)2NO(g)的H_kJmol1。(3)NO2与N2O4存在平衡：2NO2(g)=N2O4(g)，T 、1.01105 Pa时，平衡体系中c(NO2)0.03 molL1，c(N2O4)0.018 molL1，则该反应的平衡常数K_；利用N2O4与Cu可制取无水Cu(NO3)2，同时生成一种氧化物，其反应的化学方程式为_。(4)25 时，0.1 molL1Cu(NO3)2溶液的pHa，则溶液中Cu2的水解百分率为_，此时溶液中c(Cu2)_。4已知：SO2(g)O2(g)=SO3(g)H98 kJmol1。(1)某温度下该反应的平衡常数K，若在此温度下，向100 L恒容密闭容器中充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，则反应开始时v(正)_(填“”“”或“”)v(逆)。(2)在一定温度下，向一带活塞的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，此时容器体积为2 L，达到平衡后容器体积变为1.6 L，则SO2的平衡转化率为_。(3)在(2)中反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2(g)的平衡浓度比原来小的是_A保持温度和容器体积不变，充入1.0 mol O2B保持温度和容器内压强不变，充入1.0 mol SO3C降低温度 D移动活塞，压缩气体 (4)若以下图所示装置，用电化学原理生产硫酸，写出通入O2的电极的电极反应式：_。5(1)碳捕捉技术是处理二氧化碳的重点，二氧化碳会与胺类物质反应，二者在低温下结合，高温下分解，从平衡移动的角度分析，二氧化碳与胺类物质的反应属于_(填“放热”或“吸热”)反应。(2)冰岛采用将二氧化碳与玄武岩泥浆反应，产生新岩石的方法来控制二氧化碳的排放。玄武岩的主要成分为CaOaMgObSiO2，其与CO2在一定条件下反应后所得新岩石的化学式为_(用氧化物的形式表示)。已知30 时，Ksp(CaSiO3)1.14108，Ksp(MgSiO3)2.29105，二者的饱和溶液中，金属阳离子的浓度较大的是_(填“Mg2”或“Ca2”)。一定条件下硅酸镁_(填“能”或“不能”)转化为硅酸钙。(3) 2CO2(g)6H2(g) CH3CH2OH(g)3H2O(g),向0.4 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2、4 mol H2，不同温度下，测得该反应达到平衡时CO2的转化率数据如下表：温度()500600700800CO2转化率(%)60432815根据表中数据分析：该反应的焓变H_(填“”或“”)0。500 时，该反应的平衡常数K_。6硫酸铜在高温下(600 )分解，主要产物为氧化铜和三氧化硫；升高温度至650 时，其分解产物主要是氧化铜、二氧化硫和氧气。回答下列问题：(1)SO3分解属于_(填“放热”或“吸热”)反应，反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)在600 、650 时，平衡常数分别为K1、K2，则K1与K2的大小关系是_。(2)已知CuSO4(s)=CuO(s)SO3(g) Ha kJmol12CuSO4(s)=2CuO(s)2SO2(g)O2(g) Hb kJmol1则SO2(g)O2(g)=SO3(g)的H_。(3)氧化铜可用做电池的电极材料，锂氧化铜电池反应为2LiCuO=CuLi2O。已知电池负极反应为2LiO22e=Li2O，则正极反应为_。放电过程中CuO可转化为Cu2O或Cu(其电极产物会附在CuO电极上)，若放电10 min后，测得CuO电极质量减少8 g，则电池放电速率为_(用每分钟转移电子的物质的量表示)。7在一密闭容器中发生反应：2NO22NOO2，反应过程中NO2的浓度随时间变化的关系如图所示。请回答下列问题：(1)根据曲线A可知，反应在前3 min内氧气的平均反应速率为_。(2)若曲线A、B表示的是该反应在某不同条件下的反应情况，则此条件是_(填“浓度”、“压强”、“温度”或“催化剂”)。(3)曲线A、B分别对应的反应平衡常数的大小关系是KA_(填“”“”或“”)KB。8合成氨工业生产过程是以天然气或煤炭等为原料通过水蒸气重整工艺制得氢气，然后在一定条件下，氢气与氮气进行反应制得氨(1)已知合成氨反应的热化学方程式如下：N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92.4 kJmol1 当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量)，反应速率与时间的关系如上图所示。图中t2时使平衡移动的条件可能是_。其中平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是_。温度为T 时，将2a mol H2和a mol N2放入体积为0.2 L的恒容密闭容器中发生反应，反应过程中测得H2和NH3的物质的量浓度变化如下图所示，则平衡时N2的转化率为_；T 时该反应的平衡常数K_(用含a的代数式表示)。(2)常温下，氨气极易溶于水，其水溶液可以导电。已知2.0103 molL1氨水的pH8，则此氨水中c(NH)_，由水电离出的c(OH)_。将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和硫酸混合后，溶液中离子浓度由大到小的顺序为_。9为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4，以减少其对臭氧层的破坏，化学家研究在催化条件下通过下列反应，使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)。CCl4H2CHCl3HCl在一密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据：实验序号温度()初始CCl4浓度(molL1)初始H2浓度(molL1)CCl4的平衡转化率11100.81.221101150%(1)110 时，上述反应的平衡常数为_。(2)实验1中，CCl4的转化率_(填“”“”或“”)50%。(3)实验2中，若10 h后达到平衡，则010 h内H2的平均反应速率为_。若在此平衡体系中再加入0.5 mol CCl4和1.0 mol HCl，则平衡将向_(填“左”或“右”)移动。化学反应原理主观题1. (4分)以甲醇为原料制备甲醛的工业方法有两种：反应：CH3OH(g)HCHO(g)H2(g)H192.1 kJmol1，平衡常数K13.91011反应：CH3OH(g)O2(g)HCHO(g)H2O(g)H2149.7 kJmol1，平衡常数K24.51029回答下列问题(上述数据均在298 K下测定的)：(1)从反应的平衡常数K值来看，反应_(填“”或“”)制甲醛更有利。(2)298 K时，向1 L密闭容器中充入1 mol CH3OH(g)，按反应进行反应，下列措施能提高CH3OH(g)转化率的是_。A升高温度B增大压强C向平衡体系中再充入1 mol CH3OH(g)D加入催化剂E将生成的HCHO移走(3)如图是利用甲醇制甲醛有关反应的lg K(平衡常数的对数值)随T(温度)的变化，图中曲线a表示的是反应_(填“”或“”)。(4)298 K时，在某密闭容器中测得c(CH3OH)2.0106molL1，c(O2)1.0108 molL1，c(HCHO)0.1 molL1，c(H2O)0.1 molL1。此时，正逆反应速率的大小关系是：v正_v逆(填“”“”或“”)。解析(1)K13.91011K24.51029K2K1所以对制甲醛更有利。(2)对于CH3OH(g)HCHO(g)H2(g) H0升温有利于平衡正向移动，增大压强使平衡逆向移动，再充入1 mol CH3OH相当于加压，加入催化剂平衡不移动，移走甲醛有利于平衡正向移动，所以选AE。(3)H10升温，K增大，lg K增大；H20升温，K减小，lg K减小；所以曲线a表示(4)Qc51074.51029所以反应向正方向进行即v正v逆。答案(1)(2)AE(3)(4)2(5分)醋酸是生活中常见的有机酸，可用做调味剂、杀菌剂和工业生产原料，有广泛的用途。(1)实验室以冰醋酸、无水乙醇为原料制备乙酸乙酯时，以浓硫酸作催化剂的催化效果优于稀硫酸，其原因是_(从平衡移动原理解释)。(2)常温下，几种弱酸的电离常数见下表。酸电离常数CH3COOH1.8105HNO24.6104HCN6.210101 L物质的量浓度均为0.1 molL1的CH3COOH、HNO2、HCN分别与大小形状完全相同的锌粒反应时，产生H2速率最快的是_。改变下列条件能使醋酸溶液的pH增大，同时CH3COOH的电离程度减小的是_(填字母)。A升高温度B加水稀释C加少量的CH3COONa固体D加少量等浓度的亚硝酸(3)一定温度下，向20.0 mL 0.1 molL1 CH3COOH溶液中逐滴加入0.01 molL1的NaOH溶液，并在滴加过程中不断用pH计测量混合溶液的pH，绘制的pHV(NaOH)图像如图所示：A、B、C三点中水的电离程度最大的是_。若测得pH7时共用去NaOH溶液V mL，则该温度下CH3COOH的电离平衡常数K_(表达式中可含V)。解析(1)CH3COOHHOC2H5 CH3COOC2H5H2O浓H2SO4有吸水性，使水的浓度减小，有利于平衡右移。(2)电离常数HNO2CH3COOHHCN，所以c(H)大小顺序为HNO2CH3COOHHCN，与Zn粒反应产生H2最快的为HNO2。升温使电离程度增大，pH减小；加水稀释电离程度增大，pH增大；加少量CH3COONa固体，使c(CH3COO)增大，电离程度减小，pH增大；加入少量等浓度的亚硝酸c(H)增大，电离度减小，pH减小。(3)A、B两点溶液中有大量CH3COOH，对H2O的电离有抑制作用，C点呈中性，水的电离程度最大。pH7时，CH3COOH电离的n(H)与NaOH提供的nOH相等，即V103 0.01105 V。则CH3COOH CH3COOH201030.1 molV105molV105molV105mol(2103V105)molV105molK答案(1)乙酸与乙醇反应生成乙酸乙酯和水，浓硫酸具有吸水性，能使平衡向正反应方向移动(2)HNO2C(3)C3(9分)氮的氧化物在工业生产中有着重要应用。(1)合成亚硝酰氯(NOCl)：2NO(g)Cl2(g)2NOCl(l)H77 kJmol1，若恒温恒压下向该平衡体系中通入He，则平衡_(填“向左”、“向右”、或“不”)移动，反应的H_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)已知：NO(g)O2(g)NO2(g) H56.5 kJmol1N2(g)O2(g) 2NO(g) H182.6 kJmol1则反应2NO2(g)N2(g)Cl2(g)=2NOCl(g)2NO(g)的H_kJmol1。(3)NO2与N2O4存在平衡：2NO2(g)N2O4(g)，T 、1.01105 Pa时，平衡体系中c(NO2)0.03 molL1，c(N2O4)0.018 molL1，则该反应的平衡常数K_；利用N2O4与Cu可制取无水Cu(NO3)2，同时生成一种氧化物，其反应的化学方程式为_。(4)25 时，0.1 molL1Cu(NO3)2溶液的pHa，则溶液中Cu2的水解百分率为_，此时溶液中c(Cu2)_。解析(1)恒温恒压下充入He，相当于扩大体积，则平衡向左移动，H不发生变化(2)由2NO(g)Cl2(g) 2NOCl(g)H177 kJmol1NO(g)O2(g) NO2(g)H256.5 kJmol1N2(g)O2(g) 2NO(g)H182.6 kJmol12得，2NO2(g)N2(g)Cl2(g)2NOCl(g)2NO(g)所以HH12H2H3218.6 kJmol1(3)2NO2(g) N2O4(g)K 20。根据质量守恒可写出化学方程式(4)pHac(H)10a, c(OH)10a14则水解的c(Cu2)(10a10a14)Cu2的水解百分率为100%500(10a10a14)%溶液中c(Cu2)0.1(10a10a14)。答案(1)向左不变(2)218.6(3)20Cu2N2O4=Cu(NO3)22NO(4)500(10a10a14)%或5(10a10a14)100%；molL14(5分)利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤。已知：SO2(g)O2(g)SO3(g)H98 kJmol1。(1)某温度下该反应的平衡常数K，若在此温度下，向100 L恒容密闭容器中充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，则反应开始时v(正)_(填“”“”或“”)v(逆)。(2)在一定温度下，向一带活塞的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，此时容器体积为2 L，达到平衡后容器体积变为1.6 L，则SO2的平衡转化率为_。(3)在(2)中反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2(g)的平衡浓度比原来小的是_(填字母)。A保持温度和容器体积不变，充入1.0 mol O2B保持温度和容器内压强不变，充入1.0 mol SO3C降低温度D移动活塞，压缩气体(4)若以下图所示装置，用电化学原理生产硫酸，写出通入O2的电极的电极反应式：_。解析(1)Qc反应向右进行v(正)v(逆)。(2)恒温恒压下，体积之比等于物质的量之比SO2(g)O2(g)SO3(g)始2 mol1 mol转 xx平2x1x则x1.2 mol则SO2的转化率为100%60%(3)A项恒温、体积不变下充入O2平衡右移，SO2的浓度减小B项恒温、恒压下充入SO3相当于扩大体积，平衡左移SO2的浓度增大C项降低温度平衡右移，SO2的浓度减小D项压缩气体，浓度增大(4)在酸性条件下O2得电子生成H2O即O24e4H2H2O答案(1)(2)60%(3)AC(4)O24H4e=2H2O5(7分)随着全球气候变暖的加剧，各国都在致力于减少二氧化碳的排放量。(1)碳捕捉技术是处理二氧化碳的重点，二氧化碳会与胺类物质反应，二者在低温下结合，高温下分解，从平衡移动的角度分析，二氧化碳与胺类物质的反应属于_(填“放热”或“吸热”)反应。(2)冰岛采用将二氧化碳与玄武岩泥浆反应，产生新岩石的方法来控制二氧化碳的排放。玄武岩的主要成分为CaOaMgObSiO2，其与CO2在一定条件下反应后所得新岩石的化学式为_(用氧化物的形式表示)。已知30 时，Ksp(CaSiO3)1.14108，Ksp(MgSiO3)2.29105，二者的饱和溶液中，金属阳离子的浓度较大的是_(填“Mg2”或“Ca2”)。一定条件下硅酸镁_(填“能”或“不能”)转化为硅酸钙。(3)乙醇是重要的化工产品和液体燃料，利用CO2制取乙醇，可谓一举两得：2CO2(g)6H2(g) CH3CH2OH(g)3H2O(g)向0.4 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2、4 mol H2，不同温度下，测得该反应达到平衡时CO2的转化率数据如下表：温度()500600700800CO2转化率(%)60432815根据表中数据分析：该反应的焓变H_(填“”或“”)0。500 时，该反应的平衡常数K_。解析(1)低温有利于CO2与胺类结合，所以为放热反应。(2)碳酸酸性强于硅酸，应生成碳酸盐所得岩石为CaOa MgOb CO2。Ksp(MgSiO3)Ksp(CaSiO3)所以MgSiO3溶解度较大，Mg2浓度较大，一定条件下MgSiO3可以转化为CaSiO3。(3)温度越高，CO2的转化率越小，平衡向逆反应方向移动，H02CO2(g) 6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)始5 mol/L 10 mol/L转560% mol/L 9 mol/L1.5 mol/L 4.5 mol/L平2 mol/L 1 mol/L1.5 mol/L 4.5 mol/LK34.2。答案(1)放热(2)CaOaMgObCO2Mg2能(3)34.26(7分)硫酸铜在高温下(600 )分解，主要产物为氧化铜和三氧化硫；升高温度至650 时，其分解产物主要是氧化铜、二氧化硫和氧气。回答下列问题：(1)SO3分解属于_(填“放热”或“吸热”)反应，反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)在600 、650 时，平衡常数分别为K1、K2，则K1与K2的大小关系是_。(2)已知CuSO4(s)=CuO(s)SO3(g) Ha kJmol12CuSO4(s)=2CuO(s)2SO2(g)O2(g) Hb kJmol1则SO2(g)O2(g) SO3(g)的H_。(3)氧化铜可用做电池的电极材料，锂氧化铜电池反应为2LiCuO=CuLi2O。已知电池负极反应为2LiO22e=Li2O，则正极反应为_。放电过程中CuO可转化为Cu2O或Cu(其电极产物会附在CuO电极上)，若放电10 min后，测得CuO电极质量减少8 g，则电池放电速率为_(用每分钟转移电子的物质的量表示)。解析(1)由600 到650 ，促进SO3的分解，所以SO3的分解为吸热反应。则2SO2O22SO3为放热反应，K1K2。(2)设CuSO4(s)CuO(s)SO3(g) H1a kJmol12CuSO4(s)=2CuO(s)2SO2(g)O2(g) Hb kJmol1得SO2(g)O2(g)SO3(g) H(a)kJmol1(3)用总反应减去负极反应即得正极反应由于CuOCu2O1 mol em8 gCuOCu2 mol em16 g所以每转移1 mol电子CuO电极质量减少8 g，则电池放电速率为0.1 mol/min。答案(1)吸热K1K2(2)kJmol1(3)CuO2e=CuO20.1 molmin17(6分)在一密闭容器中发生反应：2NO22NOO2，反应过程中NO2的浓度随时间变化的关系如图所示。请回答下列问题：(1)根据曲线A可知，反应在前3 min内氧气的平均反应速率为_。(2)若曲线A、B表示的是该反应在某不同条件下的反应情况，则此条件是_(填“浓度”、“压强”、“温度”或“催化剂”)。(3)曲线A、B分别对应的反应平衡常数的大小关系是KA_(填“”“”或“”)KB。(4)一定温度下，在某密闭容器中N2O5可发生下列反应：.2N2O5(g)4NO2(g)O2(g).2NO2(g)2NO(g)O2(g)若达到平衡时，测得c(NO2)0.4 molL1，c(O2)1.3 molL1，则反应中NO2的转化率为_，N2O5(g)的起始浓度应不小于_molL1。解析(1)曲线A，前3 min内v(NO2)0.023 3 molL1min1。则v(O2)v(NO2)0.023 3 molL1min10.011 7 molL1min1。(2)曲线B比曲线A反应速率快，且平衡向正反应方向移动，所以A、B应该是温度不同。(3)B的温度高，该反应为吸热反应，所以KAKB。(4)采用三段式法进行计算 2N2O5 4NO2O2始molL1a转molL1x 2x平molL1ax2x 2NO2 2NOO2始molL12x 转molL1yy 平molL12xyy 则则反应中NO2的转化率为100%100%80%ax0所以a1答案(1)0.011 7 molL1min1(2)温度(3)(4)80%18(8分)合成氨工业生产过程是以天然气或煤炭等为原料通过水蒸气重整工艺制得氢气，然后在一定条件下，氢气与氮气进行反应制得氨(1)已知合成氨反应的热化学方程式如下：N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92.4 kJmol1当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量)，反应速率与时间的关系如上图所示。图中t2时使平衡移动的条件可能是_。其中平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是_。温度为T 时，将2a mol H2和a mol N2放入体积为0.2 L的恒容密闭容器中发生反应，反应过程中测得H2和NH3的物质的量浓度变化如下图所示，则平衡时N2的转化率为_；T 时该反应的平衡常数K_(用含a的代数式表示)。(2)常温下，氨气极易溶于水，其水溶液可以导电。已知2.0103 molL1氨水的pH8，则此氨水中c(NH)_，由水电离出的c(OH)_。将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和硫酸混合后，溶液中离子浓度由大到小的顺序为_。解析(1)t2时v正，v逆均增大，且v正v逆即向正反应方向移动，应该是增大压强t4时平衡向逆反应方向移动，所以t3t4段NH3的含量最高。由三段式知： N2 3H2 2NH3起始mola 2a转化mol x 3x 2x平衡molax 2a3x 2x因为平衡时c(H2)c(NH3)则n(H2)n(NH3)2a3x2xx0.4a则N2的转化率为100%40%T 时K。(2)由电荷守恒知c(NH)c(H)c(OH)c(NH)c(OH)c(H)1061089.9107(molL1)由水电离出的c(OH)c(H)108(molL1)氨水和硫酸反应后得到等物质的量浓度的H2SO4和(NH4)2SO4的混合溶液，N