大题强化训练1化学反应原理综合应用

1、大题强化训练 (一)化学反应原理综合应用(教师用书独具 )1(2018 辽宁五校协作体模拟 )碳氢化合物是重要的能源物质。(1)丙烷脱氢可得丙烯。已知有关化学反应的能量变化如图所示。则相同条件下，反应 C38322HH (g)=CH CH=CH (g)H (g) 的_kJ mol 1。(2)常温常压下，空气中的 CO2 溶于水，达到平衡时，溶液的pH 5.60，c(H2CO3 ) 1.510 5molL 1 。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则的平衡常数 K1_。(结果保留 2 位有效数字，已H2CO3HCO3 H知 10 5.60 2.5 10 6)(3) 用氨气制取尿素的反应为2N

2、H3(g) CO2(g)CO(NH 2)2(l) H2O(g)H0。某温度下，向容积为100 L 的密闭容器中通入4 mol NH 3 和 2 mol CO2，该反应进行到 40 s 时达到平衡，此时CO2 的转化率为 50%。理论上生产尿素的条件是_。A高温、高压B高温、低压C低温、低压D低温、高压下列描述能说明反应达到平衡状态的是_。A反应混合物中CO2 和 H2O 的物质的量之比为12B混合气体的总质量不随时间的变化而变化C单位时间内消耗2a mol NH 3，同时生成 a mol H2OD保持温度和容积不变，混合气体的压强不随时间的变化而变化该温度下此反应的平衡常数K 的值为 _。图中

3、的曲线表示该反应在前25 s 内 NH 3 的浓度随时间的变化。则在 025 s 内该反应的平均反应速率v(CO2) _。保持其他条件不变， 只改变一个条件， NH3 的浓度变化曲线变成曲线，则改变的条件可能是_。1/12【解析】(1)根据题图可写出热化学方程式： C3 84HCCH(g)H(g)=CH (g) H2(g)H 1和 CH3CHCH2(g)=CH4(g)HCCH(g)H156.6 kJ mol 32.4 kJ mol 1 ，根据盖斯定律，由 可得 C3H8(g)=CH3CH=CH2(g) H2(g)H 124.2 kJ mol 1。6 1(2)达到电离平衡时溶液中 c(HCO 3

4、 )c(H)2.510molL ，则电离平衡常数 K1c HCO3 c H2.510 6 27。(3) 合成尿素的反应为气体5 4.210c H2CO31.510总体积减小且放热的反应，故理论上生产尿素应选择低温、 高压的条件。 达到平衡状态时 CO2 和 H2O 的物质的量均不再发生变化，但二者的物质的量之比不一定是 1 2， A 项错误；该反应中有液体物质生成，故混合气体的总质量不再随时间发生变化，可以说明反应达到平衡状态，B 项正确；无论反应是否达到平衡状态，单位时间内消耗2a mol NH 3，同时一定生成 a mol H 2，故C项不能说O明反应达到平衡状态， C 项错误；该反应前后

5、气体分子数不相等，温度和容积恒定时，混合气体的压强不再发生变化，可以说明反应达到平衡状态，D 项正确。 根据三段式法，则有：2NH3 (g) CO2(g)CO(NH 2)2(l) H2O(g)起始 /(mol)4200转化 /(mol)2250%11平衡 /(mol)21110.01故平衡常数 K0.0220.01 2 500。 从题图曲线 可知，0 25 s 内 v(NH 3) 411，则 v(CO21 4 1 1610 )3) 。mol Ls2v(NH310 mol Ls【答案】(1)124.2(2)4.21072/12(3)D BD 2 500 3104molL1s 1加入 CO2，增大

6、 CO2 的浓度2(2018 台模拟烟 )以天然气为原料合成甲醇。有关热化学方程式如下：2CH4(g)O2(g)2CO(g)4H 2(g)H1 70.8 kJ mol 1CO(g)2H2 (g)CH3OH(g)H22CH4(g)O2(g)2CH3OH(g)H3 251.0 kJ mol1(1)反应的H2 _kJmol 1。(2)在体积可变的密闭容器中投入1 mol CO 和 2 mol H 2 ，在不同条件下发生反应： CO(g)2H2 (g) CH3OH(g)。实验测得平衡时 CH3OH 的物质的量随温度、压强变化如图 1 所示。图1图2M 点时， H2 的转化率为 _；压强： p1_p2(

7、填“”“”或“” )。反应速率：N 点 v 正 (CO)_(填“”“”或“”)M 点 v 逆(CO)。若压强为 p1，在 1 L 恒容密闭容器中进行上述反应 (起始投料不变 )，在不同温度下上述反应的平衡常数的对数 (lg K)如图 2 所示。则温度为 506 K 时，平衡常数 K _(保留三位小数 )，B、C、D、 E 四点中能正确表示该反应的lg K 与 T 的关系的点为 _。在 2 L 恒容密闭容器中充入 a(a 0)mol H 2、2 mol CO 和 7.4 mol CH3OH(g)，在506 K 下 进 行 上 述 反 应 。 为 了 使 该 反 应 逆 向 进 行 ， a 的 范

8、 围 为_。(3)某甲醇空气燃料电池以 KOH 溶液为电解质溶液。当 KOH 全部转化成KHCO 3 时停止放电，写出此时负极的电极反应式。【解析】 (1)根据盖斯定律知， 2 ，代入数据计算得：H23/12 251.0 kJ mol1 70.8 kJ mol 12 90.1 kJmol 1。 (2)M点时，生成的CH3OH 为 0.25 mol，消耗 H2 的物质的量为 0.25 mol2 0.50 mol，则 H2 的转化0.50 mol率 (H2)2 mol 100%25%。此反应的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动。 由题图 1 知，在相同温度下， p2 到

9、p1 ，CH2OH的物质的量增大，说明平衡向正反应方向移动，即p1 p2。M 、N 点对应的温度相同，但 M 点对应的压强较大，反应速率较大。506 K 时，CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)1)120起始 /(mol L1)0.250.500.25转化 /(mol L1)0.751.500.25平衡 /(mol Lc CH3OH0.25Kc CO c2 H20.751.5020.148。K 越大， lg K 越大，该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡常数K 减小，所以， B、E 点符合题意。 温度不变，平衡常数不变， K0.148。为了使反应逆向进行，必须使 Qc K，即3.70.

10、148，解得： a10，又因为 H2 的a21 2物质的量必须大于0，所以，a 的范围为 0a10。(3)依题意，氧化产物为 KHCO 3，故负极的电极反应式为 CH3 7OH35H2 。OH6e=HCOO【答案】(1)90.1(2) 25% 0.148BE0a107OH35H2(3)CH3 OH6e=HCOO3(2018 考题，节选联 )(1)为了探究铜在酸化的硝酸钾溶液中的腐蚀速率，某同学设计如下方案：铜粉质量1KNO 3 溶液体恒温槽蒸馏水体积1 mol L实验/gpH/mL积/mL2215300221030V12215400表格中 V1_。4/12上述实验可能得出的结论是_(填代号 )

11、。A其他条件相同时，铜粉的接触面积越大，铜被腐蚀的速率越大B其他条件相同时， NO3浓度越大，铜被腐蚀的速率越大C其他条件相同时，温度升高，铜被腐蚀的速率越大D其他条件相同时， pH 越高，铜被腐蚀的速率越小(2)已知：常温下， KspCu(OH) 2 2.21020。常温下，在一定量的氯化铜溶液中逐滴加入氨水至过量， 可观察到先产生蓝色沉淀， 后蓝色沉淀溶解转化成蓝色溶液。当溶液的 pH 8 时， c(Cu2) 1。_mol L已知：常温下，Cu2 (aq) 4NH3(aq)Cu(NH 3)4 2 (aq)K12.01013。平衡 1111a mol Lc mol Lb mol L平衡 2d

12、 mol L1e mol L 1f mol L1用等式表示 a、b、c、d、e、f 之间的关系： _。若向蓝色溶液 中滴加少 量的盐酸， Cu2 的平 衡转化率降低 ，原因 是。蓝色沉淀溶解过程中存在平衡： Cu(OH)2(s)33424NH (aq)Cu(NH)K2，常温下， K2 _。(aq)2OH (aq)【解析】(1)本题采用控制变量法设计实验。平行实验中应保证溶液总体积相等， V15。 比较实验 和 ，仅改变硝酸钾溶液浓度，可以探究浓度对反应速率的影响； 比较实验 和 ，仅改变温度， 可以探究温度对反应速率的影响。由于铜粉质量相等、溶液的pH 相同，不能得出接触面积和pH 对反应速率

13、的影响。(2)pH8，c(H 8 1Kw 6)10，c(OH) 1101mol Lc Hmol L 12KspCu OH 28 1，c(Cu)2 2.210。 平衡常数只与温度有关，温度c OHmol L不变，平衡常数不变， 利用平衡常数不变找出各物质平衡浓度之间的关系，常温下，平衡 1 和平衡 2 的平衡常数相同，故cf4 4 。铜离子平衡转化率降低，说abde明平衡向左移动，联系NH3HNH 4 ，知加入盐酸消耗了平衡体系中的5/12NH3 ，NH3 的浓度降低，平衡左移。K2c2OH cCu NH 3 42 4c NH 3c Cu22cCu NH3 42cOH4NH32 cc CuK1K

14、spCu(OH) 2 2.0 10132.210204.410 7。【答案】(1)5 BC 8cf(2) 2.2 10 ab4 de4NH3与 H结合生成了NH 4，降低了 NH3的浓度，平衡左移4.4 10 74(2018 模拟精选 ) .在分析化学中常用 Na2C2O4晶体作为基准物质测定KMnO 4 溶液的浓度。(1)若将 W g Na2C2O4 配成 100 mL 标准溶液，移取20.00 mL 置于锥形瓶中，则 KMnO 4 溶液应装在 _(填“酸式”或“碱式” )滴定管中，判断滴定达到终点的现象是 _。(2)写出热的经硫酸酸化的 KMnO 4 与 Na2C2O4 反应生成 Mn2

15、和 CO2 的化学方程式： _。(3)25 时，用 pH 计测得 0.10 molL 1 草酸钠溶液的 pHa，则 H2C2O4 的第二级电离平衡常数 Ka2 _。 .(1)以 CaO 为吸收体，将生物材质 (以 C 计)与水蒸气反应制取 H2。相关主要反应如下：a： C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H 131.0 kJ mol1b：CO(g) H2 O(g)=CO2(g)H2 (g)H 43 kJ molc： CaO(s)CO2(g)=CaCO3(s)1H178.3 kJ mol1 反 应 C(s) 2H2O(g)CaO(s)32H2(g)的H CaCO (s)_kJ mol 1。

16、若 K1、K2、K3分别为反应 a、b、c 的平衡常数，则该反应的平衡常数 K_(用 K1、K2、 K3 表示 )。6/12对于可逆反应C(s)2H2O(g)CaO(s)CaCO3(s)2H2(g)，采取以下措施可以提高 H2 的产率的是 _。(填字母 )A降低体系的温度B压缩容器的体积C增加 CaO 的量D选用适当的催化剂(2)利用甲醇与水蒸气反应制取 H2，反应方程式如下：CH3OH(g)H2O(g)CO2(g)3H2(g)H 49.4 kJ mol 1一定温度下，向容积为2 L 的密闭恒容容器中充入 1 mol CH3OH(g)和 3 molH2 O(g)，达到平衡状态时，吸收热量19.

17、76 kJ。则达到平衡时混合气体的压强是反应前的_倍。此温度下该反应的平衡常数是_(保留两位有效数字 )。 .已知：常温下， Ksp(PbSO4)2.010 8， Ksp(PbCO3)1.01013。22。若 PbSO4 和 PbCO3 在浊液中共存时 c(SO4)c(CO3)_【解析】.(1)高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡皮管，故KMnO 4 溶液应装在酸式滴定管中；KMnO 4 溶液呈紫色，达到滴定终点时，滴入最后一滴 KMnO 4 溶液，溶液由无色变为浅紫红色，且半分钟内不褪色。(2)根据得 失 电 子 守 恒 、 原 子 守 恒 配 平 化 学 方 程 式 ： 2KMnO

18、4 5Na2 2O4 C2MnSO 5Na10CO 8H2O。 1草酸8H2SO4=K2 SO442SO42(3)0.10 mol L钠溶液的 pHa，则溶液中 c(H a 1，草酸钠溶液以2)10C2 4的一级水mol LO解为主，根据C242 H22，故c(HC2OOHCOO)c(OH )1014 1，c(C22a14 1 1，则H224 的第二级molLO4) 0.1 molL(0.10 10)mol LC O2 a0.1c Hc C2O41013 2a电离平衡常数Ka2c HC2O410a 14 10。.(1) 根据 盖斯 定律 ，由 a b c可得 ： C(s) 2H2O(g) Ca

19、O(s)CaCO3(s) 2H2(g) H (131.043178.3)kJ mol 1 90.3 kJ mol 1，该反应的平衡常数 KK 1K2K3。该反应为放热反应，降低体系的温度，平衡向正反应方向移动， H2 的产率增大， A 项正确；该反应是气体分子数不变的反应，压缩容器的体积，平衡不移动， H2 的产率不变， B 项错误；增加 CaO 的量不会使平衡发生移动， H2 的产率不变， C 项错误；选用适当的催化剂，能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，但平衡不移动， H2 的产率不变， D 项错误。 (2)达7/12到平衡状态时， n(CO19.76 kJ 11 mol 0.4 mol，

20、则 c(CO2) 。根2)49.4 kJ0.2 mol L据三段式法，存在：CH3OH(g) H2O(g)CO2(g)3H2(g)1)0.51.500起始 /(mol L1)0.20.20.20.6转化 /(mol L1)0.31.30.20.6平衡 /(mol L在恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量(或浓度 )之比，故平衡时的压强与反应前的压强的比值为0.31.30.20.61.2。0.51.5c CO2 c3 H20.20.63平衡常数 K320.11。c CH OH c H O0.31.3.若 PbSO4 和 PbCO32)Ksp PbSO4，共存时，二者均达到溶解平衡， c(SO42

21、c Pb2KspPbCOc(CO3 )3c Pb22Ksp PbSO4 82)相同，故c SO42105又因为二者的 c(Pb2sp3 132.010。c CO3KPbCO1.010【答案】 .(1)酸式滴入最后一滴 KMnO 4 溶液，溶液由无色变为浅紫红色，且半分钟内不褪色(2)2KMnO 4 5Na2C2O4 8H2SO4=K2SO4 2MnSO4 5Na2SO4 10CO2 8H2 O132a(3)10.(1) 90.3K 1K2K3 A(2) 1.20.11 .2.0 1055(2018 乌鲁木齐二次诊断 )党的十九大报告指出：要持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战。当前空气质量

22、检测的主要项目除了PM2.5 外，还有2、氮氧化物 (NO 和 NO2)、O3 等气体。CO、SO(1)汽车尾气中含有 NO 和 CO 气体，可利用催化剂对CO、 NO 进行催化转化反应：8/122CO(g)2NO(g)N2(g) 2CO2(g) H已知下列热化学方程式：N2(g)O2(g)=2NO(g)H1 180.5 kJ mol 12(g)=2CO(g)H2 221.0 kJ mol 12C(s)OC(s)O2 (g)=CO2 (g)H3 393.5 kJ mol 1则 H _。在一定温度下，将 2.0 mol NO、2.4 mol CO 气体通入到固定容积为2 L 的密闭容器中，反应过

23、程中部分物质的浓度变化如图所示。在015 min，以 N2表示该反应的平均速率 v(N 2 。若保持反应体系温度不变，20 min时再向)_容器中充入 NO、N2 各 0.4 mol，化学平衡将 _移动 (填“向左”“向右”或“不” )。(2)在相同温度下，两个体积均为1 L 的恒容密闭容器中，发生CO、NO 催化转化反应，有关物质的物质的量如表：起始物质的量 /mol平衡物质的量容编号器/molNOCON2CO2CO20.20.200a0.30.3b0.10.2容器中平衡后气体的压强为开始时的0.875 倍，则 a_。容器平衡时的气体压强为p，用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数K 为 _。

24、(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx 的排放。某研究小组在实验室以耐高温试剂 Ag- ZSW-5 对 CO、NO 催化转化进行研究。测得NO 转化为 N2 的转化率随温度、 CO 混存量的变化情况如图所示。9/12在 nn NOCO 1 条件下，最佳温度应控制在_左右。若不使用 CO，温度超过 775 K ，发现 NO 的分解率降低，其可能的原因为 _。 加入 CO 后 NO 转化为 N2的转化率增大的原因是_用(平衡移动的原理解释 )。(4)以 NO2、 O2、熔融 NaNO3 组成的燃料电池装置如图所示，在使用过程中石墨电极反应生成一种氧化物 Y，则该电极反应式为。【解析】 (1)将 3

25、 个热化学方程式分别标注为 ，则根据盖斯定律 2 ，可得 2CO(g) 2NO(g)N2(g)2H22CO (g)(393.5 kJ/mol)( 221.0 kJ/mol)180.5 kJ/mol 746.5 kJ/mol。由图可知， 15 min 内， N2 浓度的变化量为 0.2 mol/L ，在 0 15 min，以 N2 表示的该反应的平c0.2 mol/L均速率 v(N 2) t 15 min 0.013 mol/(L min) ；将 2.0 mol NO、2.4 mol CO 气体通入固定容积为 2 L 的容器中，则2CO(g) 2NO(g)N2(g)22CO (g)起始浓度 /molL 11.210010/12转化浓度 /0.40.40.20.4molL 1平衡浓度 /0.80.60.20.4molL 1c2 CO2 c N20.2 0.42化学平衡常数 Kc2 CO c2 NO0.82 0.620.14，20 min 时再向容器中充入 NO、N2 各 0.4 mol，则2CO(g)2NO(g)N2(g) 2CO2(g)瞬时浓度0.80.80.40.4molL1c2 CO2 c N