专题09 第27题 化学反应原理大综合（强化训练）-2020年高考化学三轮冲刺复习（教师版）

1、专题09 第27题 化学反应原理(强化训练)1碳、氮、硫的化合物在生产生活中广泛存在。请回答：(1)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素CO(NH2)2。已知：2NH3(g)CO2(g)=NH2CO2NH4(s) Hl59.5 kJmol-1NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)H2O(l) H160.5 kJmol-1H2O(l)=H2O(g) H44.0 kJmol-1写出CO2与NH3合成尿素和气态水的热化学反应方程式_。(2)T1温度时在容积为2L的恒容密闭容器中只充入1.00molNO2气体发生反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H”、“”或“=”)。(3)常温下

2、，用SO2与NaOH溶液反应可得到NaHSO3、Na2SO3等。已知Na2SO3水溶液显碱性，原因是_(写出主要反应的离子方程式)，该溶液中，c(Na)_2c(SO32-)c(HSO3-)(填“”“”或“”)。在某NaHSO3、Na2SO3混合溶液中HSO3-、SO32-物质的量分数随pH变化曲线如图所示(部分)，根据图示，则SO32-的第一步水解平衡常数_。【答案】(1)2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) H=-276.0kJ/mol (2)0.0875 mol/(Ls) 8 k正/k逆 ”“”或“=”)k逆增大的倍数。下列说法正确的是_。A 投料比：m1m2

3、m3B 汽车排气管中的催化剂可提高 NO 的平衡转化率 C 当投料比 m2 时，NO 转化率比 CO 转化率小D 当体系中 CO2 和 CO 物质的量浓度之比保持不变时，反应达到平衡状态若在 1L 的密闭容器中充入 1 molCO 和 1 mol NO，在一定温度下达到平衡时，CO 的转化率为 40%， 则 k 正k 逆=_(填写分数即可，不用化简)(2)在 2L 密闭容器中充入 2mol CO 和 1mol NO2，发生反应 4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) H0，如图 2 为平衡时 CO2 的体积分数与温度、 压强的关系。该反应达到平衡后，为在提高反应速率同时提高 N

4、O 的转化率，可采 取的措施有_(填字母序号)a 增加 CO 的浓度 b 缩小容器的体积 c 改用高效催化剂 d 升高温度若在 D 点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大，达到的平衡状态可能是图中 A G 点中的_点。(3)近年来，地下水中的氮污染已成为一个世界性的环境问题。在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下，密闭容器中的 H2 可高效转化酸性溶液中的硝态氮(NO3-)，其工作原理如下图所示。若导电基体上的 Pt 颗粒增多，造成的后果是_。【答案】(1)”、“=”或“”、“=”或“ 1.25p0 (3)弱于 反应物的浓度逐渐减小，反应速率减慢 阳离子交换膜 2Cl-2e-=Cl2

5、【解析】(1)已知：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1)H12NH3(g)+3N2O(g)=4N2(g)+3H2O(1)H2盖斯定律计算(2-)得到N2O在金粉表面发生热分解：2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)H=H2-H1；(2)温度越高，反应越快，半衰期越短，等压强p0下可以看出T2下的半衰期长因此T1大于T2；压强之比等于物质的量之比，半衰期指的是任一浓度N2O消耗一半所需要的时间，由反应方程式可知，设起始时有2molN2O，t1时生成1mol N2和0.5mol O2，还剩1molN2O，故混合气体的总物质的量为(1+0.5+1)mol=2.5mol，因此在

6、T1、p0下反应后的物质的量是起始的1.25倍，故p=1.25p0；(3)该反应焓变小于0，正反应为放热反应，温度越高平衡左移，氨气的平衡分压越高，所以T1T2，据图可知在N催化剂的作用下温度较低的反应先达到平衡，说明M的催化效果弱与N的催化效果；随着反应进行，反应物的浓度逐渐减小，反应速率减慢，所以012.5min内P(NH3)减小量大于12.525min内P(NH3)减小量；(4)由ClO2NaClO2可知，Cl的化合价降低，所以ClO2发生失去电子的氧化反应，即A电极为电解池的阴极，电极反应式为ClO2+e-=ClO2-，结合Na+生成NaClO2，所以钠离子由阳极区移向阴极区，则离子交

7、换膜为阳离子交换膜；阳极区Cl-失去电子生成Cl2，电极反应式为2Cl-2e-=Cl2。5(一)合成氨工艺(流程如图所示)是人工固氮最重要的途径。2018年是合成氨工业先驱哈伯(PHaber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为：1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g) H(298K)= - 46.2KJmol-1,在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)化学吸附：N2(g)2N*；H2(g)2H*；表面反应：N*+ H* NH*；NH*+ H* NH2*；NH2* + H*NH3*脱附：NH3* NH3(g)其中， N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成

8、氨的整体反应速率。 请回答：(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有_。A低温 B.高温 C.低压 D.高压 E.催化剂(2)标准平衡常数K=，其中p为标准压强(1X105Pa)，p NH3、 p N2和p H2为各组分的平衡分压，如p NH3=x NH3 p，p为平衡总压，x NH3为平衡系统中NH3的物质的量分数。N2和H2起始物质的量之比为1：3，反应在恒定温度和标准压强下进行，NH3的平衡产率为w，则K=_(用含w的最简式表示)下图中可以示意标准平衡常数K随温度T变化趋势的是_。(3)实际生产中，常用工艺条件，Fe作催化剂，控制温度773K，压强3.0X105Pa，原料中N2和H2物质的量

9、之比为1：2.8。分析说明原料气中N2过量的理由_。关于合成氨工艺的下列理解，正确的是_。A.合成氨反应在不同温度下的H和S都小于零B.控制温度(773K)远高于室温，是为了保证尽可能的平衡转化率和快的反应速率C.当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率D.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行E.分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生。(二)高铁酸钾(K2FeO4)可用作水处理剂。某同学通过“化学-电解法”探究的合成，其原理如图所示。接通电源

10、，调节电压，将一定量Cl2通入KOH溶液，然后滴入含Fe3+的溶液，控制温度，可制得K2FeO4。(4)请写出“化学法”得到FeO42-的离子方程式_。(5)请写出阳极的电极反应式(含FeO42-)_。【答案】(1)AD (2) A (3)原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率。 ADE (4)2Fe3+3C1O-10OH-2FeO42-3Cl-5H2O或2Fe(OH)3+3C1O-4OH-2FeO42-3Cl-5H2O (5)Fe3+8OH3e-=FeO42-4H2O或Fe(OH)3+5OH-3e-=FeO42

11、-4H2O 【解析】 (一)(1)由勒夏特列原理可知，根据反应N2(g)H2(g)NH3(g)H(298K)46.2kJ/mol，为了提高合成氨平衡产率，即平衡正向移动，低温和高压符合条件，答案选AD；(2) N2(g)H2(g)NH3(g)起始量： 1 3 0转化量： 3 2平衡量： 1- 3-3 2x(NH3)%=；x(N2)%=；x(H2)%=，化简得；反应1/2N2(g)3/2H2(g)NH3(g)H(298K)46.2kJ/mol为放热反应，温度T升高，平衡向逆反应方向移动，K0减小，InK0也减小，InK0与温度不成正比，故答案选A；(3)由反应1/2N2(g)3/2H2(g)NH

12、3(g)可知，加过量氮气，有利于平衡正向移动，提高H2的转化率以及氨气的产率，同时根据题干“N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。”可知，N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率。易知A选项正确；控制温度远高于室温是为了保证催化剂的活性，提高反应速率，并非为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率，B错误；恒压条件充入少量惰性气体，相当于减压，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，C错误；不断将氨气液化，生成物浓度降低，有利于平衡正向移动，D正确，当选；通过天然气和水蒸气转化制得的H2，由于含有CH4，CO等易燃易爆气体，容易出现安全隐患，此外

13、CH4，CO可能会与催化剂反应，造成催化剂活性降低，所以必须经过净化处理，E正确。答案选ADE；(二)(4)将一定量C12通入KOH溶液，生成KCl和KClO，KClO具有强氧化性，将Fe3+氧化为FeO42-，然后根据碱性环境，配平即可，得到2Fe3+3C1O-10OH-2FeO42-3Cl-5H2O或2Fe(OH)3+3C1O-4OH-2FeO42-3Cl-5H2O；(5)阳极失电子，反应物为Fe3+产物为FeO42-，然后根据碱性环境及守恒规则，易写出Fe3+8OH- -3e-=FeO42-4H2O或Fe(OH)3+5OH-3e-=FeO42-4H2O。6清洁能源的开发、废水的处理都能体

14、现化学学科的应用价值。. 工业上可利用CO2来制备清洁燃料甲醇，有关化学反应如下：反应A：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) H149.6kJmol-1 反应B：CO2(g)H2H2O(g)CO(g) H241kJmol-1 写出用CO(g)和H2(g)合成CH3OH(g)反应的热化学方程式： _。 反应A可自发进行的温度条件是_(填“低温”或“高温”) 。 写出两个有利于提高反应A中甲醇平衡产率的条件_。 在CuZnOZrO2催化下，CO2和H2混和气体，体积比13，总物质的量amol进行反应，测得CO2转化率、CH3OH和CO选择性随温度、压强变化情况分别如图所示(选择性

15、：转化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比)。温度对反应的影响 压强对反应的影响 由上图可知，影响产物选择性的外界条件是_。 A温度 B压强 C催化剂 如图中M点温度为250，CO2的平衡转化率为25%，该温度下反应B的平衡常数为_(用分数表示)。.实验室模拟“间接电化学氧化法”处理氨氮废水中NH4+的装置如图所示。以硫酸铵和去离子水配制成初始的模拟废水，并以NaCl调节溶液中氯离子浓度，阳极产物将氨氮废水中的NH4+氧化成空气中的主要成分。 阳极反应式为_。 除去NH4+的离子反应方程式为_。【答案】(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H90.6kJmol-1 (2)低温 (3

16、)增大压强，适当降温，及时分离出产物(H2O或CH3OH) (4)AB 1/60 (5)2Cl2e Cl2 (6)2NH4+3Cl2 8H+N2+6Cl 【解析】.(1)反应A：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g) H149.6kJmol-1，反应B：CO2(g)H2H2O(g)CO(g) H241kJmol-1，根据盖斯定律，将A-B得：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H(49.6kJmol-1)-(41kJmol-1)=90.6kJmol-1，故答案为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H90.6kJmol-1；(2)对于反应CO2(g)+3H2(g)C

17、H3OH(g)+H2O(g)H1=-49.6kJmol-1，H0，S0，如反应能自发进行，应满足H-TS0，低温下即可进行，故答案为：低温；(3)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-49.6kJmol-1，由化学计量数可知，增大压强，平衡正向移动；正反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动；及时分离出产物(H2O或CH3OH)，平衡也正向移动，这些措施均有利于提高甲醇的产率，故答案为：增大压强，适当降温，及时分离出产物(H2O或CH3OH)；(4) 根据温度和压强对反应的影响曲线图可知，反应A为放热反应，反应B为吸热反应，改变温度，平衡一定移动，说明温度影响产物的

18、选择性；增大压强，反应A正向移动，甲醇的产率增大，说明压强影响产物的选择性，因此温度和压强对产物的选择性均有影响，加入催化剂，平衡不移动，不会影响产物的选择性，故答案为：AB；在Cu-ZnO/ZrO2催化下，CO2和H2混合气体，体积比13，总物质的量amol进行反应，250时，反应A和B达到平衡，平衡时容器体积为VL，CO2转化率为25%，根据温度对反应的影响曲线可知，CH3OH和CO选择性均为50%，由方程式可知，消耗的二氧化碳的物质的量n(CO2)=25%mol=mol，剩余二氧化碳的物质的量为mol，生成CH3OH和CO共mol，分别为mol，生成n(H2O)=mol，两个反应消耗氢气

19、的物质的量为mol3+mol=mol，则剩余氢气的物质的量为mol-mol=mol，则反应B的平衡常数K=，故答案为：；.(5)阳极发生氧化反应，氯离子放电生成氯气，电极反应式为：2Cl-2e-=Cl2，故答案为：2Cl-2e-=Cl2；(6)氯气具有氧化性，铵根离子中氮是-3价，具有还原性，能够被氯气氧化成氮气，氯气得电子生成-1价的氯离子，反应的离子方程式为2NH4+3Cl2=8H+N2+6Cl-，故答案为：2NH4+3Cl2=8H+N2+6Cl-。7中科院一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢,在气相 中经自由基偶联反应生成乙烯，其反应如下：2CH4(g) C2H4(g

20、) +2H2(g) H0化学键HHCHC = CCCE(kJ / mol)abcd(1)已知相关化学键的键能如上表，甲烷制备乙烯反应的H=_ (用含a.b.c.d的代数式表示)。(2)T1温度时，向1 L的恒容反应器中充入2 molCH4 ,仅发生上述反应，反应过程中 015 min CH4的物质的量随时间变化如图,测得10-15 min时H2的浓度为1.6 mol/L。0 10 min内CH4表示的反应速率为_mol/(Lmin) o若图中曲线a、曲线b分别表示在温度T1时，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 (CH4)变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是 _ (填a或 “b”)。15 min时,若改变外界反应条件,导致n( CH4)发生图中所示变化，则改变的条件可能是_(任答一条即可)。(3)实验测得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4).c2(H2) 其中K正、K逆为速率常数仅与温度有关，T1温度时k正与K逆的比值为_ (填数值)。若将温度由T1升高到T2,则反应速率增大的倍数V正 _V逆(选填“”、“=”或