届高考人教版化学化学反应原理综合二轮练习试题含答案文档格式.docx
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160
260
1300
1700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
①已知:
2N2O5(g)===2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·
mol-1
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2=-55.3kJ·
则反应N2O5(g)===2NO2(g)+
O2(g)的ΔH=______kJ·
mol-1。
②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×
10-3×
pN2O5(kPa·
min-1)。
t=62min时,测得体系中pO2=2.9kPa,则此时的pN2O5=________kPa,v=________kPa·
min-1。
③若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)________63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是_________________________________________________________________________________________________________________。
④25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。
(3)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:
第一步 N2O5NO2+NO3快速平衡
第二步 NO2+NO3―→NO+NO2+O2慢反应
第三步 NO+NO3―→2NO2快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。
下列表述正确的是________(填标号)。
A.v(第一步的逆反应)>
v(第二步反应)
B.反应的中间产物只有NO3
C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D.第三步反应活化能较高
[解析]
(1)氯气与硝酸银反应生成N2O5,氯气作氧化剂,还原产物为氯化银,又硝酸银中氮元素、银元素已经是最高化合价,则只能是氧元素化合价升高,所以气体氧化产物为O2。
(2)①将已知热化学方程式依次编号为a、b,根据盖斯定律,由
×
a-b得N2O5(g)===2NO2(g)+
O2(g) ΔH=
=
kJ·
mol-1=+53.1kJ·
②t=62min时,体系中pO2=2.9kPa,根据三段式法得
则62min时pN2O5=30.0kPa,v=2×
30.0kPa·
min-1=6.0×
10-2kPa·
③刚性反应容器的体积不变,25℃N2O5(g)完全分解时体系的总压强为63.1kPa,升高温度,从两个方面分析:
一方面是体积不变,升高温度,体系总压强增大;
另一方面,2NO2N2O4的逆反应是吸热反应,升温,平衡向生成NO2的方向移动,体系物质的量增大,故体系总压强增大。
④N2O5完全分解生成N2O4和O2,起始pN2O5=35.8kPa,其完全分解时pN2O4=35.8kPa,pO2=17.9kPa,设25℃平衡时N2O4转化了x,则
N2O4 2NO2
平衡35.8kPa-x2x
35.8kPa-x+2x+17.9kPa=63.1kPa,解得x=9.4kPa。
平衡时,pN2O4=26.4kPa,pNO2=18.8kPa,K=
kPa=13.4kPa。
(3)快速平衡,说明第一步反应的正、逆反应速率都较大,则第一步反应的逆反应速率大于第二步反应的速率,A项正确;
反应的中间产物除NO3外还有NO,B项错误;
有效碰撞才能发生反应,第二步反应慢,说明部分碰撞有效,C项正确;
第三步反应快,说明反应活化能较低,D项错误。
[答案]
(1)O2
(2)①+53.1 ②30.0 6.0×
10-2 ③大于 温度提高,体积不变,总压强提高;
NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高 ④13.4
(3)AC
3、电镀行业产生的酸性含铬废水对环境有污染,其中所含的Cr(VI)是主要污染物,可采用多种方法处理将其除去。
查阅资料可知:
1在酸性环境下,Cr(VI)通常以Cr2O72-的形式存在,Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+
2Cr2O72-的氧化能力强于CrO42-
3常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:
阳离子
Fe3+
Fe2+
Cr3+
开始沉淀的pH
1.9
7.0
4.3
沉淀完全的pH
3.2
9.0
5.6
I.腐蚀电池法
(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭,利用原电池原理还原Cr(VI)。
下列关于焦炭的说法正确的是(填字母序号)。
a.作原电池的正极b.在反应中作还原剂c.表面可能有气泡产生
II.电解还原法
向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体,以Fe为电极电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出,从而使废水中铬含量低于排放标准。
装置如右图所示。
(2)A极连接电源的极,A极上的电极反应式是。
(3)电解开始时,B极上主要发生的电极反应为2H++2e-=H2↑,此外还有少量Cr2O72-在B极上直接放电,该反应的电极反应式为。
(4)电解过程中,溶液的pH不同时,通电时间(t)与溶液中Cr元素去除率的关系如右图所示。
①由图知,电解还原法应采取的最佳pH范围为。
a.2~4b.4~6c.6~10
②解释曲线I和曲线IV去除率低的原因:
。
(1)AC
(2)正(此空1分)Fe–2e-
Fe2+
(3)Cr2O72-+6e-+14H+
2Cr3++7H2O
(4)①B(此空1分)
②曲线I的pH较小,此时Cr(IV)被还原生成的Cr3+难以生成Cr(OH)3沉淀,仍以Cr3+存在于溶液中,导致去除率较低;
曲线IV的pH较大,铬元素主要以CrO42-存在,其氧化能力弱于Cr2O72-,Cr(IV)难以被还原继而生成沉淀,导致去除率较低
4、二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一,它主要来自化石燃料的燃烧,研究CO催化还原SO2的适宜条件,在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。
Ⅰ.从热力学角度研究反应
(1)C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·
CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2=172.5kJ·
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH3=-296.0kJ·
写出CO还原SO2的热化学方程式:
____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)关于CO还原SO2的反应,下列说法正确的是________。
A.在恒温恒容条件下,若反应体系压强不变,则反应已达到平衡状态
B.平衡状态时,2v正(CO)=v逆(SO2)
C.其他条件不变,增大SO2的浓度,CO的平衡转化率增大
D.在恒温恒压的容器中,向达到平衡状态的体系中充入N2,SO2的平衡转化率不变
Ⅱ.NOx的排放主要来自汽车尾气,包含NO2和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸附,发生反应如下:
反应a:
C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ·
反应b:
2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-64.2kJ·
(3)对于反应a,在T1℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
时间/min
浓度/(mol·
L-1)
10
20
30
50
NO
1.00
0.58
0.40
0.48
N2
0.21
0.30
0.36
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=__________,当升高反应温度,该反应的平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡;
根据上表中的数据判断改变的条件可能是______(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
(4)①某实验室模拟反应b,在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体,维持温度为T2℃,如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。
请从动力学角度分析,1050kPa前,反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
在1100kPa时,NO2的体积分数为________。
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp);
在T2℃、1.1×
106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=__________(用计算表达式表示)。
已知:
气体分压(p分)=气体总压(p总)×
体积分数。
解析:
Ⅰ.
(1)CO与SO2反应的化学方程式为2CO+SO2===2CO2+S。
①C(s)+O2(g)===CO2(g),②CO2(g)+C(s)===2CO(g),③S(s)+O2(g)===SO2(g),根据盖斯定律有①-②-③得出2CO(g)+SO2(g)===2CO2(g)+S(s) ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3=-270.0kJ·
(2)A.根据反应方程式,硫为固体,其余为气体,反应前后气体分子数不相等,因此当压强不再改变,说明反应达到平衡,故A正确;
B.利用不同物质的速率表示反应达到平衡时,要求反应的方向一正一逆,且反应速率之比等于化学计量数之比,即v正(CO)=2v逆(SO2)才能表示反应已达到平衡状态,故B错误;
C.其他条件不变,增大SO2的浓度,增加反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,故C正确;
D.恒温恒压下,通入非反应气体,容器的体积增大,各物质的浓度降低,相当于减压,平衡向逆反应方向移动,SO2的转化率降低,故D错误。
Ⅱ.(3)①根据反应速率的定义,v(NO)=(1.00-0.58)mol·
L-1÷
10min=0.042mol·
L-1·
min-1;
反应a和b都是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,即升高温度,平衡常数K减小;
②A.活性炭为固体,加入活性炭,不影响化学平衡,故A不符合题意;
B.通入一定量的NO,NO浓度增大,平衡向正反应方向移动,N2浓度增大,故B符合题意;
C.适当缩小容器的体积,所有气体的浓度均增大,故C符合题意;
D.加入合适的催化剂,不影响化学平衡,故D不符合题意。
(4)①根据示意图可知,1050kPa前反应未达到平衡状态,随着压强增大,反应速率加快,NO2的转化率增大;
假设通入1molNO2,
2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)
起始/mol100
变化/mol0.40.20.4
平衡/mol0.60.20.4
1100kPa时,NO2的体积分数为
100%=50%;
②NO2的体积分数为
,N2的体积分数为
,CO2的体积分数为
,Kp=
1.1×
106。
答案:
Ⅰ.
(1)2CO(g)+SO2(g)===2CO2(g)+S(s) ΔH=-270.0kJ·
(2)AC
Ⅱ.(3)①0.042mol·
min-1 减小 ②BC
(4)①1050kPa前反应未达平衡状态,随着压强增大,反应速率加快,NO2的转化率增大 50%
②
106
5、(2020届新题预测)
采用H2或CO催化还原NO能达到消除污染的目的,在氮氧化物尾气处理领域有着广泛应用。
(1)用CO处理NO时产生两种无毒、无害的气体,该反应的氧化产物为________。
(2)已知:
氢气的燃烧热为285.8kJ/mol
2NO(g)===N2(g)+O2(g) ΔH1=-180.5kJ/mol
H2O(g)===H2O(l) ΔH2=-44kJ/mol
写出用H2处理NO生成水蒸气和1molN2的热化学方程式:
______________________________________。
(3)针对上述用H2处理NO生成水蒸气和1molN2的反应,回答下列问题:
①研究表明,上述反应中,反应速率v=k·
c2(NO)·
c2(H2),其中k为速率常数,只与温度有关。
t1时刻,v=v1,若此刻保持温度不变,将c(NO)增大到原来的2倍时,c(H2)减小为原来的
(此时v=v2)。
则有v1______v2(填“>
”“<
”或“=”)。
②在温度T时,向容积固定的密闭容器中充入3molNO和2molH2发生上述反应,起始压强为p0,一段时间后,反应达到平衡,此时压强p=0.9p0,则NO的平衡转化率α(NO)=______(结果保留三位有效数字),该反应的平衡常数Kp=______(用含p的代数式表示,Kp为以分压表示的平衡常数,且某气体的分压=总压×
该气体的物质的量分数)。
(4)实验室常用NaOH溶液吸收法处理NOx,反应的化学方程式如下:
(已知NO不能与NaOH溶液反应)
NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
①若NOx(此处为NO和NO2的混合气体)能被NaOH溶液完全吸收,则x的取值范围为________。
②1molNO2和溶质物质的量为1mol的NaOH溶液恰好完全反应后,溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________________________________________。
(5)一氧化氮空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时,实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合,其工作原理如图所示,写出放电过程中负极的电极反应式:
________________________,若过程中产生2molHNO3,则消耗标准状况下O2的体积为________L。
(1)用CO处理NO时产生两种无毒、无害的气体,分别为N2和CO2,氧化产物为CO2。
(2)由氢气的燃烧热为285.8kJ/mol可得:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3=-571.6kJ/mol,根据盖斯定律,用H2处理NO生成1mol氮气和水蒸气的热化学方程式为2H2(g)+2NO(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=ΔH3+ΔH1-2ΔH2=-664.1kJ/mol。
(3)①k只与温度有关,故当c(NO)增大到原来的2倍,c(H2)减少为原来的
时,v1与v2相等;
②设反应达到平衡时,生成xmolN2。
根据题意可列出三段式:
2H2(g)+2NO(g)===N2(g)+2H2O(g)
起始/mol 2 3 0 0
转化/mol2x2xx2x
平衡/mol2-2x3-2xx2x
反应达到平衡,此时压强p=0.9p0,则有
=0.9,解得x=0.5,故NO的转化率α(NO)=
100%≈33.3%,由分压公式可知,p(H2)=
p,p(NO)=
p,p(N2)=
p,p(H2O)=
p,则Kp=
。
(4)①NO不能被NaOH溶液单独吸收,NO2可以被NaOH溶液单独吸收,因此NO和NO2的混合气体被NaOH溶液完全吸收的条件应满足:
n(NO)∶n(NO2)≤1,当n(NO)∶n(NO2)=1时,x取最小值1.5,因为混有NO,所以x的最大值<
2,故x的取值范围为1.5≤x<
2;
②等物质的量的NO2和NaOH溶液完全反应后,其溶质为等物质的量的NaNO2和NaNO3,由于NO
发生水解,则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>
c(NO
)>
c(OH-)>
c(H+)。
(5)由原电池的工作原理图示可知,左端的铂电极为原电池的负极,其电极反应为NO-3e-+2H2O===NO
+4H+,当过程中产生2molHNO3时转移6e-电子,而1molO2参加反应转移4mole-,故需要1.5molO2参加反应,标准状况下的体积为1.5mol×
22.4L/mol=33.6L。
(1)CO2
(2)2H2(g)+2NO(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664.1kJ/mol (3)①= ②33.3%
(4)①1.5≤x<
2 ②c(Na+)>
c(H+) (5)NO-3e-+2H2O===NO
+4H+ 33.6
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- 高考 人教版 化学 化学反应 原理 综合 二轮 练习 试题 答案