题型一 反应原理高考题专题训练 教师版.docx
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题型一反应原理高考题专题训练教师版
题型一 化学反应原理专题
考点一热化学方程式和盖斯定律
1.(14分)NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如下图所示。
(1)Ⅰ中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是_______________________。
(2)Ⅱ中,2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)。
在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下温度变化的曲线(如图)。
①比较p1、p2的大小关系:
。
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是。
(3)Ⅲ中,降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备浓硝酸。
①已知:
2NO2(g)
N2O4(g)ΔH12NO2(g)
N2O4(l)ΔH2
下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)。
②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是。
(4)Ⅳ中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示。
为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充A。
A是,说明理由:
。
2.化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义.
(1)工业生产可以用NH3(g)与CO2(g)经过两步反应生成尿素,两步反应的能量变化示意图如图:
则NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为.
(2)已知反应Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g)△H=akJ.mol-1.测得在不同温度下,该反应的平衡常数K随温度的变化如下:
温度/℃
500
700
900
K
1.00
1.47
2.40
①该反应的化学平衡常数表达式K=,a0(填“>”、“<”或“=”).在500℃2L密闭容器中进行反应,Fe和CO2的起始量均为4mol,则5min后达到平衡时CO2的转化率为,生成CO的平均速率v(CO)为.
②700℃反应达到平衡后,要使该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有(填字母).
A.缩小反应器容积B.增加Fe的物质的量C.升高温度到900℃D.使用合适的催化剂
考点二化学反应速率和化学反应平衡
1.合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol-1.一种工业合成氨的简式流程图1:
(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS.一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:
.
(2)步骤Ⅱ中制氢气的原理如下:
①CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H=+206.4kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ·mol-1
对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2的百分含量,又能加快反应速率的措施是.(填序号)
a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强
利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2的产量.若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体,则CO的转化率为.
(3)图2表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系.根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:
.
(4)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号).简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:
.
2.合成氨工业的原料气H2,可用天然气制取,其生产流程如图:
(1)写出反应I的反应方程式:
该反应的平衡常数表达式为:
;
(2)转化炉中反应为:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),其平衡常数与温度关系如表:
温度
400℃
500℃
800℃
1000℃
平衡常数
10
9
1
0.5
该反应为:
反应(填“吸热”或“放热”).
(3)合成氨反应原理为:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H=-92.4KJ/mol
回答下列问题:
①工业合成氨原料氮气制备方法是;
②在一定温度下,将1molN2和3molH2充入一容积不变的密闭容时器中进行合成反应,达到平衡时,容器的压强为起始的4/5,平衡状态记为S0,则平衡时容器内NH3的体积分数为;若保持温度不变,开始时向容器加入amolN2,bmolH2,cmolNH3,要使反应始终向逆反应方向进行,且达到平衡后向各物质的理与原平衡S0完全相同,则起始时c的取值范围应是.
考点三电化学
1.ClO2为一种黄绿色气体,是目前国际上公认的高效,广谱,快速安全的杀菌剂.制备ClO2的新工艺是电解法.
(1)如图表示用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2,写出阳极ClO2产生的电极方程式:
;图中b电极为;(填“阳极”或“阴极”)
(2)电解一段时间,当阴极产生标准状况下气体112ml时,停止电解,则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为
mol,阴极区pH(填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)ClO2对污水中Fe2+,Mn2+,S2-,CN-等有明显去除效果,某工厂中污水含CN-(amg/L),现将ClO2把CN-氧化成两种无毒气体,写出该反应的离子方程式:
.
2.锰锂电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池.该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2.回答下列问题:
(1)外电路的电流方向是由极流向极(填字母).
(2)电池正极反应式.
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?
(填“是”或“否”),原因是.
(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应,生成K2MnO4,反应的化学方程式为.K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为.
考点四水溶液中的离子平衡
1.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)
NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ∆H<0 (I)
2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g) K2 ∆H<0 (II)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K= (用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(II)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2,10min时反应(II)达到平衡。
测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,则平衡后n(Cl2)= mol,NO的转化率а1= 。
其它条件保持不变,反应(II)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率а2 а1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2 (填“增大”“减小”或“不变”。
若要使K2减小,可采用的措施是 。
(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2,反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。
含0.2molNaOH的水溶液与0.2molNO2恰好完全反应得1L溶液A,溶液B为0.1mol•L‾1的CH3COONa溶液,则两溶液中c(NO3‾)、c(NO2-)和c(CH3COO‾)由大到小的顺序为 。
(已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol•L‾1,CH3COOH的电离常数K a=1.7×10-5mol•L‾1,可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是 。
a.向溶液A中加适量水 b.向溶液A中加适量NaOH
c.向溶液B中加适量水 d.向溶液B中加适量NaOH
2.“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。
所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:
(将配平后的系数填在横线上)
__C+__KMnO4+___H2SO4→___CO2↑+___MnSO4 +___K2SO4+___H2O
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组
温度℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
6
2
900
2
1
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t
①实验2条件下平衡常数K= 。
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b的值(填具体值或者取值范围)
③实验4,若900℃时,在此容器中加入的CO、H2O、CO2、H2均为1mol,则此时v正v逆(填“>”“<”或“=”)
(3)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH =-1275.6kJ/mol
② 2CO(g)+O2(g) = 2CO2(g) ΔH =-566.0kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式
⑷已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性。
常温下,向10mL 0.01mol/L H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol/L NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系:
;
(5)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10—9。
CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10—4mo1/L ,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 。
综合训练
1.目前“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
请回答下列问题:
Ⅰ.甲烷自热重整是一种先进的制氢方法,其反应方程式为CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)。
(1)阅读下图,计算上述反应的反应热ΔH=________kJ·mol-1。
Ⅱ.用CH4或其他有机物、O2为原料可设计成燃料电池。
(2)以CnH2nOn、O2为原料,H2SO4溶液为电解质设计成燃料电池,则负极的电极反应式为_________________________________________________________________________。
(3)以CH4、O2为原料,100mL0.15mol·L-1NaOH溶液为电解质设计成燃料电池,若放电时参与反应的氧气体积为448mL(标准状况),产生的气体全部被溶液吸收,则所得溶液中溶质的成分及物质的量之比为_____,各离子浓度由大到小的顺序为_______________________________________。
Ⅲ.利用I2O5消除CO污染的反应为5CO(g)+I2O5(s)
5CO2(g)+I2(s),不同温度下,向装有足量I2O5固体的2L恒容密闭容器中通入4molCO,测得CO2的体积分数随时间t变化曲线如图。
请回答:
1S
(4)T2时,0~0.5min内的反应速率v(CO)=________________。
(5)T1时化学平衡常数K=________。
(6)下列说法不正确的是________。
A.容器内气体密度不变,表明反应达到平衡状态
B.两种温度下,c点时体系中混合气体的压强相等
C.d点时,增大体系压强,CO的转化率不变
D.b点和d点时化学平衡常数的大小关系:
Kb 答案 (1)+161.1 (2)CnH2nOn-4ne-+nH2O===nCO2+4nH+ (3)n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)=1∶1 c(Na+)>c(HCO )>c(CO )>c(OH-)>c(H+) (4)1.6mol·L-1·min-1 (5)1024 (6)BD 解析 (1)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O ΔH=-846.3kJ·mol-1, CO2(g)===CO(g)+ O2(g) ΔH=+282kJ·mol-1, 3H2O(g)=== O2(g)+3H2(g) ΔH=+725.4kJ·mol-1, 上述三式相加: CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+161.1kJ·mol-1。 (3)CH4+2O2 === CO2+2H2O 0.02mol0.01mol = = , 所以发生反应2CO2+3OH-===CO +HCO +H2O,溶质为Na2CO3和NaHCO3,其物质的量之比为1∶1,其离子浓度大小顺序: c(Na+)>c(HCO )>c(CO )>c(OH-)>c(H+)。 (4) 5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s) 起始(mol)40 0.5min(mol)4-xx ×100%=40%,x=1.6mol, 所以v(CO)= =1.6mol·L-1·min-1。 (5)达到平衡时,CO2的体积分数为80%, 此时,c(CO)=0.4mol·L-1,c(CO2)=1.6mol·L-1, 所以K= = =45=1024。 (6)D项,T2>T1,但φ(CO2)减小,所以升温平衡左移,该反应为放热反应,所以Kd 2.目前工业合成氨的原理是N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-93.0kJ·mol-1。 (1)已知一定条件下: 2N2(g)+6H2O(l) 4NH3(g)+3O2(g) ΔH=+1530.0kJ·mol-1。 则氢气燃烧热的热化学方程式为。 (2)如下图,在恒温恒容装置中进行合成氨反应。 ①表示N2浓度变化的曲线是________。 ②前25min内,用H2浓度变化表示的化学反应速率是________________。 ③在25min末刚好平衡,则平衡常数K=________________。 (3)在恒温恒压装置中进行工业合成氨反应,下列说法正确的是________。 A.气体体积不再变化,则已平衡 B.气体密度不再变化,尚未平衡 C.平衡后,往装置中通入一定量Ar,压强不变,平衡不移动 D.平衡后,压缩容器,生成更多NH3 (4)电厂烟气脱氮的主反应: ①4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH<0,副反应: ②2NH3(g)+8NO(g) 5N2O(g)+3H2O(g) ΔH>0。 平衡混合气中N2与N2O含量与温度的关系如图。 请回答: 在400~600K时,平衡混合气中N2含量随温度的变化规律是______________,导致这种规律的原因是______________________(任答合理的一条原因)。 (5)直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质溶液,电池反应为4NH3(g)+3O2===2N2+6H2O。 则负极电极反应式为________________________。 答案 (1)H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH=-286.0kJ·mol-1 (2)①C ②0.12mol·L-1·min-1 ③ (或0.15) (3)AD (4)随温度升高,N2的含量降低 主反应为放热反应,升温使主反应的平衡左移(或副反应为吸热反应,升温使副反应的平衡右移,降低了NH3和NO的浓度,使主反应的平衡左移) (5)2NH3+6OH-+6e-===N2+6H2O 解析 (1)2N2(g)+6H2(g)===4NH3(g) ΔH=-186.0kJ·mol-1, 4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(l) ΔH=-1530.0kJ·mol-1, 上述两式相加得: 6H2(g)+3O2(g)===6H2O(l) ΔH=-1716.0kJ·mol-1, 所以H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH=-286.0kJ·mol-1。 (2)②v(H2)= =0.12mol·L-1·min-1。 ③K= = = 。 (4)由图示可以判断,随着温度的升高,N2O的含量增加,而N2的含量减小,其原因是主反应为放热反应而副反应为吸热反应,升温,主反应平衡左移导致N2含量降低,副反应平衡右移导致N2O含量增加。 3.磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。 (1)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g),反应过程如下: 2P(s)+3Cl2(g)===2PCl3(g) ΔH=-612kJ·mol-1 2P(s)+5Cl2(g)===2PCl5(g) ΔH=-798kJ·mol-1 气态PCl5生成气态PCl3和Cl2的热化学方程式为。 (2)可逆反应PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)、2E(g) F(g)+G(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有可滑动、无摩擦的密封隔板。 反应开始和达到平衡时有关物理量变化如图所示: ①达到平衡Ⅰ时,体系压强与反应开始时体系压强之比为________。 ②平衡Ⅰ到平衡Ⅱ的条件①是________(填“升温”或“降温”)。 (3)亚磷酸(H3PO3)与适量的NaOH溶液反应生成Na2HPO3,电解Na2HPO3溶液也可得到亚磷酸,装置如图所示: 阴极的电极反应式为__________________________________________________________; 产品室中反应的离子方程式为__________________________________________________。 (4)在一定温度下,Ksp[Mg3(PO4)2]=6.0×10-29,Ksp[Ca3(PO4)2]=6.0×10-26。 现向浓度均为0.20mol·L-1的MgCl2和CaCl2混合溶液中逐滴加入Na3PO3,先生成________沉淀(填化学式);当测得溶液其中一种金属阳离子沉淀完全(浓度小于10-5mol·L-1)时,溶液中的另一种金属阳离子的物质的量浓度c=________mol·L-1。 答案 (1)PCl5(g)===PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=+93kJ·mol-1 (2)①20∶23 ②降温 (3)2H++2e-===H2↑ HPO +2H+===H3PO3 (4)Mg3(PO4)2 10-4 解析 (1)2PCl5(g)===5Cl2(g)+2P(s) ΔH=+798kJ·mol-1, 2P(s)+3Cl2(g)===2PCl3(g) ΔH=-612kJ·mol-1, 上述两式相加得: 2PCl5(g)===2Cl2(g)+2PCl3(g) ΔH=+186kJ·mol-1, 即PCl5(g)===Cl2(g)+PCl3(g) ΔH=+93kJ·mol-1。 (2)①达到平衡时左右两侧压强相等,由于2E(g)F(g)+G(g)是等体积反应,则 = = 。 ②由于气体物质的量进一步减小,所以应降温使PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)右移。 (4)当Mg2+完全沉淀时,c(PO )= = , 此时c(Ca2+)= =10-4mol·L-1。
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