浙江省高考理综化学部分第28题练习2Word格式.docx
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4NH3(g)+6NO2(g)
5N2(g)+3O2(g)+6H2O(l)△H3>
相同条件下,反应I在2L密闭容器内,选用不同的催化剂,反应产生N2的
量随时间变化如图所示。
①计算0~4分钟在A催化剂作用下,反应速率v(NO)=。
②下列说法正确的是。
A.该反应的活化能大小顺序是:
Ea(A)>
Ea(B)>
Ea(C)
B.增大压强能使反应速率加快,是因为增加了活化分子百分数
C.单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时,说明反应已经达到平衡
D.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当K值不变时,说明反应已经达到平衡
(3)一定温度下,反应III在容积可变的密闭容器中达到平衡,此时容积为3L,c(N2)与反应时间t变化曲线X如下图所示,若在t1时刻改变一个条件,曲线X变为曲线Y或曲线Z。
则:
①曲线X变为曲线Z改变的条件是。
②若t2降低温度,t3达到平衡,请在下图中画出曲线X在t2-t4内c(N2)的变化曲线。
2.(15分)甲醇是21世纪应用最广泛的清洁燃料之一,通过下列反应可以制备甲醇:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(l)△H
(1)已知:
化学式
H2(g)
CO(g)
CH3OH(l)
标准燃烧热(25℃)
△H/kJ·
mol-1
-285.8
-283.0
-726.5
计算上述反应的△H=kJ·
mol-1。
(2)在容积可变的密闭容器中充入1molCO(g)和2molH2(g)生成CH3OH(g),H2的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如右图所示。
①该反应的△S0,图中的T1T2(填“<
”、“>
”或“=”)。
②当达到平衡状态A时,容器的体积为2L,此时该反应的平衡常数为,若达到平衡状态B时,则容器的体积V(B)=L。
③在该容器中,下列措施可增加甲醇产率的是。
A.升高温度B.从平衡体系中及时分离CH3OH
C.充入HeD.再充入0.5molCO和1molH2
(3)在容积固定为2L的密闭容器中充入2molCO(g)和6molH2(g)生成CH3OH(g),反应时间与物质的量浓度的关系如下图所示,则前10分钟内,氢气的平均反应速率为;
若15分钟时升高体系温度,在20分钟时达到新平衡,此时氢气的转化率为33.3%,请在图中画出15-25分钟c(CO)的变化曲线。
3.(15分)碳是一种生命元素,碳元素的循环对地球环境,从中衍生出来的CO2可以有许多用途。
回答下面问题:
Ⅰ
(1)已知温度为T时:
CH4(g)+2H2O=CO2(g)+4H2(g)△H=+165KJ•mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-41KJ•mol
电解得到的CO、H2在合适催化剂的作用下可以合成CH4的反应,温度为T时,该反应的热化学方程式为_____。
(2)在固态金属氧化物电解池中,高温电解H2O~CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。
请问:
X是电源的(填正极或负极);
写出生成H2的电极反应式:
。
Ⅱ以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例。
在尿素合成塔中的主要反应(均自发进行)可表示:
反应Ⅰ:
2NH3(g)+CO2(g)
NH2CO2NH4(s);
ΔH1
反应Ⅱ:
NH2CO2NH4(s)
CO(NH2)2(s)+H2O(l);
ΔH2
反应Ⅲ:
CO(NH2)2(s)+H2O(g);
ΔH3
已知:
H2O(g)
H2O(l);
ΔH4请回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的ΔH1=__________(用其他ΔH表示)。
(2)反应Ⅱ的ΔS______0(填“>”、“=”或“<”)。
(3)某研究小组为探究反应Ⅲ影响CO2转化率的因素,在其它条件一定时,图1为CO2转化率受温度变化影响的曲线,图2是按不同氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]投料时CO2平衡转化率的变化曲线。
图1图2
当温度高于T℃后,CO2转化率变化趋势如图1所示,其原因是__________。
(4)在某恒定温度下,将NH3和CO2物质的量之比按2:
1充入一体积为10L的密闭容器中(假设容器体积不变,生成物的体积忽略不计且只发生反应Ⅰ),经15min达到平衡,各物质浓度的变化曲线如上图所示。
①在上述条件下,反应Ⅰ的平衡常数的值为______________。
②若保持平衡的温度和体积不变,25min时再向该容器中充入2molNH3和1molCO2,在40min时重新达到平衡,请在上图中画出25~50min内CO2的浓度变化趋势曲线。
4.(15分)工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空
气。
对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.脱硝:
H2的热值为142.9KJ·
g-1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+133kJ•mol-1
H2O(g)=H2O(l)△H=-44kJ•mol-1
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为。
Ⅱ.脱碳:
向2L密闭容器中加入2molCO2、6molH2,在适当的催化剂作用下,发生反应:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(l)+H2O(l)
(1)①该反应自发进行的条件是(填“低温”、“高温”或“任意温度”)
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是。
a、混合气体的平均式量保持不变b、CO2和H2的体积分数保持不变
c、CO2和H2的转化率相等d、混合气体的密度保持不变
e、1molCO2生成的同时有3molH-H键断裂
③CO2的浓度随时间(0~t2)变化如下图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,t4时降低温度,t5时达到平衡,请画出t2~t6CO2的浓度随时间的变化。
(2)改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)△H<0中的所有物质都为气态。
起始温度体积相同(T1℃、2L密闭容器)。
反应过程中部分数据见下表:
反应时间
CO2(mol)
H2(mol)
CH3OH(mol)
H2O(mol)
反应I
恒温恒容
0min
2
6
10min
4.5
20min
1
30min
反应II
绝热恒容
①达到平衡时,反应I、II对比:
平衡常数K(I)K(II)(填“>”、“<”或“=”下同);
平衡时CH3OH的浓度c(I)c(II)。
②对反应I,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=,在其它条件不变下,若30min时只改变温度为T2℃,此时H2的物质的量为3.2mol,则T1T2(填“>”、“<”或“=”)。
若30min时只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),则平衡移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
15.(15分)Ⅰ.施莱辛(Schlesinger)等人提出可用NaBH4与水反应制氢气:
BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑(反应实质为水电离出来的H+被还原)。
研究表明,该反应生成H2的速率受外界条件影响。
下表为pH和温度对NaBH4半衰期的影响(半衰期是指反应过程中,某物质的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间)。
体系
pH
不同温度下NaBH4的半衰期(min)
0℃
25℃
50℃
75℃
8
4.32×
100
6.19×
10-1
8.64×
10-2
1.22×
10
102
101
12
104
103
14
106
105
8.64×
(1)已知NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,用离子方程式表示出溶液显碱性的原因
,溶液中各离子浓度大小关系为。
(2)从上表可知,温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响?
(3)反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响?
Ⅱ.肼(N2H4)又称联氨,常温下是一种无色油状液体,沸点为113.5℃。
肼和氧气在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图):
温度较低时主要发生反应①:
N2H4+O2
N2+2H2O
温度较高时主要发生反应②:
N2H4+2O2
2NO+2H2O
不考虑其他反应,完成下列填空:
(4)若反应①在250℃时的平衡常数K1,350℃时的平衡常数为K2,则K1K2(填“>”、“<”或“=”)。
(5)反应②在1100℃时达到平衡后,下列措施中能使容器中
增大的有(填字母序号)。
A.恒容条件下,充入He气B.增大容器体积
C.恒容条件下,充入N2H4D.使用催化剂
(6)若将nmol肼和2nmolO2充入某容积nL的刚性容器中,在800℃和一定压强、合适催化剂的作用下,反应①和②同时达到平衡,实验测得N2的产率为x,NO的产率为y,则该条件下反应②的平衡常数
K=(用x、y的代数式表示,不必化简)。
6.(15分)工业上利用CO2和H2催化氢化可以制取甲烷。
(1)已知①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ·
mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-572kJ·
③H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44kJ·
CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g)ΔH=akJ·
mol-1
据此,a=,利于该反应自发进行的条件是(选填“高温”或“低温”)。
(2)在一定压强、不同温度下,两种催化剂分别催化CO2加氢甲烷化反应2h的结果如图1所示(一定温度下仅改变催化剂,其他条件不变):
a、b-催化剂I;
c、d-催化剂II。
甲烷化选择性:
指含碳产物中甲烷的物质的量分数。
请据图1分析:
①催化剂I实验,400℃~450℃时CO2转化率下降的原因可能为。
②催化剂II实验,检测密闭容器中产物发现,温度升高甲烷的选择性下降是发生了:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH>0。
若不再改变温度,提高甲烷化选择性可以采取的一个措施:
(3)下列与甲烷化反应有关的描述中,正确的是。
A.单位时间内断裂2molC=O键的同时断裂4molC-H,说明该反应已达平衡
B.催化剂Ⅰ作用下的活化能比催化剂Ⅱ的大
C.甲烷化反应在绝热的密闭容器中进行时,当容器中温度不变时说明达到平衡
D.催化剂Ⅰ下,300-450℃内,选择性保持不变主要原因是其它副反应的速率很慢
(4)催化剂I实验,400℃时,向2L固定体积的密闭容器中通入1molCO2和4molH2,CH4物质的量随时间的变化趋势如图2时所示,则2h内CO2平均反应速率为。
若其他条件不变,反应在恒压条件下进行,请在图2中画出反应体系中n(CH4)随时间t变化的趋势图。
参考答案
1.(15分)
(1)①200℃(2分)
②ACDE(2分)(选对2个以上得1分,错选不得分)
(2)①0.375mol·
L-1min-1(2分)
②CD(2分)(漏选得1分,错选不得分)
(3)①加入催化剂(2分);
将容器的体积快速压缩至2L(2分,只写出加压或缩小容器体积得1分)。
②画图(2分)
2.(15分)
(1)-128.1(2分)
(2)①<
(1分)<
(1分)
②4(2分),0.4(2分)③B(2分,多选不给分)
(3)0.16mol·
L-1·
min-1(2分,单位没写或错不给分)
(3分,起点1分,平衡点1分,20~25分钟平衡线1分;
曲线变化趋势错,不给分。
3.(15分)
Ⅰ
(1)CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)∆H=-206kJ•mol‾1…………………(2分)
(2)X是电源的负极…………(1分);
电极反应式是:
CO2+2eˉ=CO+O2ˉ(2分)
Ⅱ
(1)△H3+△H4-△H2…………………(2分)
(2)>…………(1分)
(3)温度高于T℃时,因为反应Ⅲ为自发反应,△S<
0,则反应ΔH3<0,是放热反应,温度升高平衡向逆方向进行,CO2的平衡转化率降低…………(2分)
(4)①250…………(2分)
②如下图(3分)
4(16分)
Ⅰ.4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1100.2kJ·
mol-1(共3分,方程式2分,但分子式错或无配平或无状态,不给分,数据1分)
Ⅱ.
(1)①低温(1分)
②de(2分)
③图像(共3分)t2起点1分,t3到t4终点1分,t4以后符合变化趋势即可1分
(图中t3到t4终点平衡线在0.5的线上,偏离大不给分,t4以后在0.5线以下,但不能到横坐标线上且有平衡线段,否则不给分)
(2)①<(1分)<(1分)
②0.025mol·
L-1·
min-1(1分)<(2分)不(2分)
5.(15分)
(1)BO2-+2H2O
H3BO3+OH-(2分)
c(Na+)>
c(BO2-)>
c(OH-)>
c(H+)(2分)
(2)温度越大,反应速率越大(2分)
(3)体系碱性越强,水电离出来的H+浓度越低,反应速率越慢(2分,合理答案均给分)
(4)K1>K2(2分)(5)BC(2分)(6)
(3分)
6.(15分)
(1)-166、低温(各2分)
(2)①原因一:
温度太高催化剂活性下降反应速率减小2h反应的CO2减少转化率下降。
原因二:
温度高速率快2h已达平衡,反应放热升温平衡逆移,所以反应的CO2减
少转化率下降。
(2分,各1分,或其它合理解释)
②改用催化剂I或加压(2分,同倍数增加CO2、H2浓度。
或其它合理答案)
(3)A、C、D(2分,选2个且正确给1分,只选1个或有错,都0分)
(4)0.125mol·
h-1(2分)
(3分,起点、趋势、终点各1分)
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