化学反应原理综合练习题二.docx

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化学反应原理综合练习题二

化学反应原理综合练习题二

7．（2019·太原市第五中学上学期检测，26）捕碳技术是指从空气中捕获二氧化碳的各种科学技术的统称。

许多科学家认为从空气中捕获二氧化碳不仅在理论上可行，很快还会成为一个对付全球变暖的实用武器；目前NH3和（NH4）2CO3等物质已经被用作工业捕碳剂。

（1）下列物质中不可能作为CO2捕获剂的是________。

A．Na2CO3B．HOCH2CH2NH2

C．CH3CH2OHD．NH4Cl

（2）工业上用NH3捕碳可合成CO（NH2）2：

已知：

①标准状况下，11.2LNH3与足量CO2完全反应生成NH2CO2NH4（s）时放出39.8kJ的热量；

②NH2CO2NH4（s）===CO（NH2）2（s）＋H2O（g）　ΔH＝＋72.5kJ·mol－1。

则2NH3（g）＋CO2（g）===CO（NH2）2（s）＋H2O（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

（3）用（NH4）2CO3捕碳的反应如下：

（NH4）2CO3（aq）＋H2O（l）＋CO2（g）

2NH4HCO3（aq）。

为研究温度对（NH4）2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的（NH4）2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其它初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图：

①c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆c________v正d（填“＞”、“＝”或“＜”）。

②b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为________。

（填“＞”、“＝”或“＜”）

③在T2～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现先减小后增大的变化趋势，其原因是______________________________________________。

（4）用碱性溶液也可捕碳：

在常温下，将0.04molCO2通入200mL0.2mol/L的Na2S溶液中，已知：

H2CO3的电离平衡常数：

K1＝4.3×10－7、K2＝5.6×10－11；H2S的电离平衡常数：

K1＝5.0×10－8、K2＝1.1×10－12。

回答下列问题：

①发生反应的离子方程式为____________________________________。

②充分反应后下列关系式中正确的是___________________________。

A．c（Na＋）＋c（H＋）＝c（HS－）＋2c（S2－）＋c（OH－）

B．c（CO

）＋c（HCO

）＋c（H2CO3）>c（H2S）＋c（HS－）＋c（S2－）

C．c（Na＋）>c（HCO

）>c（HS－）>c（OH－）

③计算反应后的溶液中c（H2S）·c（OH－）/c（HS－）的值为________。

8．[2019·河南省部分示范性高中上学期1月份联考，28]“低碳经济”备受关注，CO2的排集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。

（1）绿色植物通过图1所示过程储存能量，用化学方程式表示其光合作用的过程：

_________________________________。

（2）TiO2是一种性能优良的半导体光催化剂，能有效地将有机污染物转化为CO2等小分子物质。

图2为在TiO2的催化下，O3降解CH3CHO的过程，则该反应的化学方程式为________________________。

（3）将一定量的CO2（g）和CH4（g）通入一恒容密闭容器中发生反应CO2（g）＋CH4（g）2CO（g）＋2H2（g）。

①已知：

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）ΔH1＝－802kJ·mol－1

CO（g）＋1/2O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－283kJ·mol－1

CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）ΔH3＝－41kJ·mol－1

则反应CO2（g）＋CH4（g）

2CO（g）＋2H2（g）的ΔH＝________。

②为了探究反应CO2（g）＋CH4（g）

2CO（g）＋2H2（g）的反应速率与浓度的关系起始时向恒容密闭容器中通入CO2与CH4，使其物质的量浓度均为1.0mol·L－1，平衡时，根据相关数据绘制出两条反应速率与浓度关系曲线（如图3）：

v正～c（CH4）和v逆～c（CO），则与v正～c（CH4）相对应的是图中曲线________（填“甲”或“乙”）；该反应达到平衡后，某一时刻降低温度反应重新达到平衡，则此时曲线甲对应的平衡点可能为________（填“D”“E”或“F”）。

（4）用稀氨水喷雾捕集CO2最终可得产品NH4HCO3。

①在捕集时，气相中有中间体NH2COONH4（氨基甲酸铵）生成。

现将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容密闭容器中，分别在不同温度下进行反应：

NH2COONH4（s）

2NH3（g）＋CO2（g）。

实验测得的有关数据见下表（t1

氨基甲酸铵分解反应是________（填“放热”或“吸热”）反应，15℃时此反应的化学平衡常数K＝________。

②在NH4HCO3溶液中，反应NH

＋HCO

＋H2O

NH3·H2O＋H2CO3的平衡常数K＝________（已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb＝2×10－5，H2CO3的电离平衡常数Ka1＝4×10－7）。

9．（2019·长春市实验中学高三上学期期中，16）硝酸铵是一种重要的化工原料，通常用合成氨及合成硝酸的产物进行生产

（1）硝酸铵水溶液pH________7（填“＞”、“＝”或“＜”），其水溶液中各种离子浓度大小关系为________。

（2）已知合成氨的热化学方程式为：

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－92kJ/mol，按照氮气和氢气的物质的量之比1∶3的比例，分别在200℃、400℃、600℃的条件下进行反应，生成物NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图所示

①曲线c对应的温度为________℃。

②下列说法中正确的是________。

A．增大氢气浓度，可促进平衡正向移动并能提高氮气的转化率

B．Q点对应的反应条件下，若加入适当的催化剂，可提高NH3在混合物中的物质的量分数

C．M、N两点的平衡常数大小关系为：

M＞N

D．M、N、Q三点反应速率的大小关系为：

N＞M＞Q

E．为了尽可能多的得到NH3，应当选择P点对应的温度和压强作为生产条件

（3）尿素[CO（NH2）2]是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH3、CO2为原料生产尿素，该反应实际为两步反应：

第一步：

2NH3（g）＋CO2（g）===H2NCOONH4（s）ΔH＝－272kJ·mol－1

第二步：

H2NCOONH4（s）===CO（NH2）2（s）＋H2O（g）ΔH＝＋138kJ·mol－1

写出工业上以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式：

_________。

（4）柴油汽车尾气净化器通常用尿素作为氮氧化物尾气的吸收剂，生成物均为无毒无污染的常见物质，请写出尿素与NO反应的化学方程式_________________，

当有1mol尿素完全反应时，转移电子的数目为________。

10．（2019·淄博实验中学高三考试，28）合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有重要意义。

（1）尿素[CO（NH2）2]是一种高效化肥，也是一种化工原料。

①以尿素为原料在一定条件下发生反应：

CO（NH2）2（s）＋H2O（l）

2NH3（g）＋CO2（g）　ΔH＝＋133.6kJ/mol。

关于该反应的下列说法正确的是________（填序号）。

a．从反应开始到平衡时容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变

b．在平衡体系中增加水的用量可使该反应的平衡常数增大

c．降低温度使尿素的转化率增大

d．缩小容器的体积，平衡向逆反应方向移动，达新平衡时NH3的浓度大于原平衡

②尿素在一定条件下可将氮的氧化物还原为氮气。

已知：

再结合①中的信息，则反应2CO（NH2）2（s）＋6NO（g）

5N2（g）＋2CO2（g）＋4H2O（l）的ΔH＝________kJ/mol。

③密闭容器中以等物质的量的NH3和CO2为原料，在120℃、催化剂作用下反应生成尿素：

CO2（g）＋2NH3（g）

CO（NH2）2（s）＋H2O（g），混合气体中NH3的物质的量百分含量随时间变化关系如图所示。

则a点的正反应速率v正（CO2）________b点的逆反应速率v逆（CO2）（填“>”、“＝”或“<”）；氨气的平衡转化率为________。

（2）NO2会污染环境，可用Na2CO3溶液吸收NO2并生成CO2。

已知9.2gNO2和Na2CO3溶液完全反应时转移电子0.1mol，此反应的离子方程式为______________________；恰好反应后，使溶液中的CO2完全逸出，所得溶液呈弱碱性，则溶液中离子浓度大小关系是c（Na＋）>________。

（3）用肼燃料电池为电源，通过离子交换膜电解法控制电解液中OH－的浓度来制备纳米Cu2O，装置如图所示：

上述装置中B电极应连电极________（填“C”或“D”）。

该电解池中的离子交换膜为________（填“阴”或“阳”）离子交换膜。

11．（2019·郑州市、开封市高三上学期第一次模拟，28）研究氮氧化物的反应机理，对于消除其对环境的污染有重要意义。

（1）升高温度，绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）的反应速率却随着温度的升高而减小。

查阅资料知：

2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）的反应历程分两步：

Ⅰ.2NO（g）

N2O2（g）（快）　ΔH1<0v1正＝k1正c2（NO）　v1逆＝k1逆·c（N2O2）

Ⅱ.N2O2（g）＋O2（g）

2NO2（g）（慢）　ΔH2<0v2正＝k2正c（N2O2）·c（O2）　v2逆＝k2逆·c2（NO2）

请回答下列问题：

①反应2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）的ΔH＝________（用含ΔH1和ΔH2的式子表示）。

一定温度下，反应2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝________，升高温度，K值________（填“增大”“减小”或“不变”）。

②决定2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）反应速率的是反应Ⅱ，反应Ⅰ的活化能E1与反应Ⅱ的活化能E2的大小关系为E1________E2（填“>”“<”或“＝”）。

由实验数据得到v2正～c（O2）的关系可用图表示。

当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为________（填字母）。

（2）通过图所示装置，可将汽车尾气中的NO、NO2转化为重要的化工原料HNO3，其中A、B为多孔惰性电极。

该装置的负极是________（填“A”或“B”），B电极的电极反应式为_______________________________。

（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溶液甲，溶液乙为0.1mol/L的CH3COONa溶液，则两溶液中c（NO

）、c（NO

）和c（CH3COO－）由大到小的顺序为________（已知HNO2的电离常数Kα＝7.1×10－4mol/L，CH3COOH的电离常数Kα＝1.7×10－5mol/L）。

可使溶液甲和溶液乙的pH相等的方法是________。

a．向溶液甲中加适量水b．向溶液甲中加适量NaOH

c．向溶液乙中加适量水d．向溶液乙中加适量NaOH

12．（2019·江苏化学，20）CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。

（1）CaO可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。

CaC2O4·H2O热分解可制备CaO，CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化如图1。

①写出400～600℃范围内分解反应的化学方程式：

____________________________。

②与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是____________________________。

（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。

电解CO2制HCOOH的原理示意图如图2。

①写出阴极CO2还原为HCOO－的电极反应式：

__________________________。

②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是______________________。

（3）CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：

CO2（g）＋H2（g）===CO（g）＋H2O（g）　ΔH＝41.2kJ·mol－1

反应Ⅱ：

2CO2（g）＋6H2（g）===CH3OCH3（g）＋3H2O（g）　ΔH＝－122.5kJ·mol－1

在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图3。

其中：

CH3OCH3的选择性＝

×100%

①温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是_______________________________。

②220℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%（图中A点）。

不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有_______________________________。

7解析　

（1）二氧化碳是酸性氧化物，具有碱性的物质均能捕获CO2，反应如下：

Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，HOCH2CH2NH2＋CO2＋H2O===HOCH2CH2NH

＋HCO

；而CH3CH2OH显中性，NH4Cl溶液显酸性均不与CO2反应，不能做CO2捕获剂；

（2）①标准状况下，11.2LNH3的物质的量为0.5mol，与足量CO2完全反应生成NH2CO2NH4（s）时放出39.8kJ的热量，则2NH3（g）＋CO2（g）===NH2CO2NH4（s），ΔH＝－39.8kJ·mol－1×4＝－159.2kJ·mol－1；②NH2CO2NH4（s）===CO（NH2）2（s）＋H2O（g）　ΔH＝＋72.5kJ·mol－1。

根据盖斯定律可知：

①＋②可得2NH3（g）＋CO2（g）===CO（NH2）2（s）＋H2O（g）　ΔH＝－159.2kJ·mol－1＋72.5kJ·mol－1＝－86.7kJ·mol－1。

（3）①针对于同一个反应来讲，温度高反应速率快，d点温度大于c点的温度，所以c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆c＜v正d；②在图中CO2的浓度存在一最低点，则在T1～T2区间，反应未达到化学平衡，温度升高，反应速率加快，CO2被捕捉的量增加，剩余CO2的浓度减小；T4～T5区间，反应已达到化学平衡，升高温度剩余CO2的浓度增大，即升高温度，反应平衡向左移动，因此正反应为放热反应，即ΔH<0，所以温度升高，平衡常数减小，因此b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为Kb＞Kc＞Kd；③T2～T3区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应的速率越快，所以CO2被捕获的量随温度升高而提高。

T3～T4区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2的捕获；所以在T2～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现先减小后增大的变化趋势；（4）①根据电离平衡常数可知，酸性大小顺序：

H2CO3>H2S>HCO

>HS－，所以将0.04molCO2通入200mL0.2mol/L的Na2S溶液中，n（CO2）∶n（Na2S）＝1∶1反应生成碳酸氢钠和硫氢化钠，发生反应的离子方程式为CO2＋S2－＋H2O===HCO

＋HS－；②据①分析可知，充分反应后所得溶液为碳酸氢钠和硫氢化钠，A．溶液中存在电荷守恒，c（Na＋）＋c（H＋）＝c（HS－）＋2c（S2－）＋c（OH－）＋c（HCO

）＋2c（CO

），A错误；B.同浓度的同体积的碳酸氢钠和硫氢化钠，二者溶质的物质的量相等，因此根据物料守恒可知：

c（CO

）＋c（HCO

）＋c（H2CO3）＝c（H2S）＋c（HS－）＋c（S2－），B错误；C.碳酸氢钠溶液的Kh＝Kw/Ka1＝10－14/4.3×10－7＝1/4.3×10－7；硫氢化钠溶液的Kh＝Kw/Ka1＝10－14/5.0×10－8＝1/5×10－6，碳酸氢钠溶液的水解能力小于硫氢化钠溶液的水解能力，所以c（Na＋）>c（HCO

）>c（HS－）>c（OH－），C正确。

③

＝

＝Kw/Ka1＝10－14/5.0×10－8＝1/5×10－6＝2×10－7。

答案　

（1）CD　

（2）－86.7　（3）①<　②Kb＞Kc＞Kd　③T2～T3区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应的速率越快，所以CO2被捕获的量随温度升高而提高。

T3～T4区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2的捕获　（4）①CO2＋S2－＋H2O===HCO

＋HS－　②C　③2×10－7

8解析　

（1）光合作用即是将CO2和水通过光合作用储存成能量，反应方程式为：

mCO2＋nH2O

Cm（H2O）n＋mO2；

（2）乙醛和臭氧在紫外线的作用下及TiO2作催化剂的条件下，反应生成CO2和水，方程式为：

3CH3CHO＋5O3

6CO2＋6H2O；

（3）①反应Ⅰ.CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH1＝－802kJ·mol－1

反应Ⅱ.CO（g）＋1/2O2（g）===CO2（g）ΔH2＝－283kJ·mol－1

反应Ⅲ.CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）ΔH3＝－41kJ·mol－1

将Ⅰ＋（－4×Ⅱ）＋2×Ⅲ，可得到热化学反应方程式为：

CO2（g）＋CH4（g）

2CO（g）＋2H2（g）　ΔH＝－802kJ·mol－1＋[－4×（－283kJ·mol－1）]＋2×（－41kJ·mol－1）＝＋248kJ·mol－1；②从图像可知，甲的浓度是从0升高到0.4mol/L，即生成物CO的图像，乙是浓度从1.0降低到0.8mol/L，即反应物是CH4，该反应是吸热反应，降低温度平衡向放热反应方向移动，即向逆反应方向移动，生成物浓度减小，化学反应速率减小，E点符合；（4）①从表格信息可知，温度升高，气体总浓度增大，向正反应方向移动，即温度升高平衡向吸热反应方向移动，即正反应方向吸热，根据反应化学计量关系可知，c（NH3）＝2c（CO2），15℃时平衡体系的气体总浓度为3×10－2mol/L，即c（NH3）＋c（CO2）＝3×10－2mol/L，得到c（NH3）＝2×10－2mol/L，c（CO2）＝10－2mol/L，K＝c2（NH3）×c（CO2）＝4×10－6；②根据盐类水解规律，由NH3·H2O的电离平衡常数K＝2×10－5、H2CO3的电离平衡常数K＝4×10－7可知，碳酸氢根的水解程度更大，所以c（NH

）大于c（HCO

）；反应NH

＋HCO

＋H2O===NH3·H2O＋H2CO3的平衡常数K＝

＝

＝

＝1.25×10－3。

答案　

（1）mCO2＋nH2O

Cm（H2O）n＋mO2

（2）3CH3CHO＋5O3

6CO2＋6H2O

（3）①＋248kJ·mol－1　②乙　E　（4）①吸热　4×10－6　②1.25×10－3

9解析　

（1）硝酸铵溶于水NH

易水解，NH

＋H2O

NH3·H2O＋H＋，因此溶液呈弱酸性，即pH＜7，水溶液中各种离子浓度大小关系为c（NO

）＞c（NH

）＞c（H＋）＞c（OH－）。

（2）①相同压强下，升高温度平衡逆向移动，氨气含量降低，根据图知，a、b、c的温度分别是200℃、400℃、600℃；②A.增大氢气浓度，即增加反应物浓度，可促进平衡正向移动并能提高氮气的转化率，故A正确；B.催化剂只能相同程度的改变正、逆反应速率，不能使化学平衡移动，故B错误；C.M、N两点压强相同，M和N的温度不同，M点氨气物质的量分数大于N，说明M点温度低于N点，说明平衡常数M＞N，故C正确；D.两点压强相同，M点的温度低于N的温度，所以反应速率N＞M，M和Q的温度相同，压强M大于Q，所以反应速率M＞Q，故D正确；E点对应的压强为100MPa，高压对设备的要求太高，导致成本高，故B、E错误；（3）已知反应①2NH3（g）＋CO2（g）===H2NCOONH4（s）　ΔH1＝－272kJ·mol－1，反应②H2NCOONH4（s）===CO（NH2）2（s）＋H2O（g）　ΔH2＝＋138kJ·mol－1

根据盖斯定律，由①＋②得2NH3（g）＋CO2（g）===CO（NH2）2（s）＋H2O（g）　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－134kJ·mol－1

（4）根据尿素作为氮氧化物尾气的吸收剂，生成物均为无毒无污染的常见物质，可知生成物应为氮气、二氧化碳和水，CO（NH2）2中N化合价由－3价升为0价，NO中N的化合价由＋2价降为0价，根据得失电子守恒可知CO（NH2）2与NO反应中的系数之比为1∶3，根据质量守恒可配平方程式：

2CO（NH2）2＋6NO===2CO2＋5N2＋4H2O，1mol尿素完全反应时，转移电子6mol，即数目为6NA。

答案　

（1）＜　c（NO

）＞c（NH

）＞c（H＋）＞c（OH－）

（2）①600　②ACD

（3）2NH3（g）＋CO2（g）===CO（NH2）2（s）＋H2O（g）　ΔH＝－134kJ·mol－1

（4）2CO（NH2）2＋6NO===2CO2＋5N2＋4H2O　6NA

10解析　

（1）①a、混合气体的平均相对分子质量＝

，反应中只有生成物二氧化碳和氨气为气体且始终按物质的量之比为1∶2生成，故混合气体的平均相对分子质量始终不变，选项a正确；b、温度不变，化学平衡常数不变，选项b错误；c.反应CO（NH2）2（s）＋H2O（l）2NH3（g）＋CO2（g）　ΔH＝＋133.6kJ/mol正反应为吸热反应，降低温度平衡逆向移动，尿素的转化率减小，选项c错误；d.缩小容器的体积，平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，达新平衡时由于平衡常数不变，NH3的浓度等于原平衡，选项d错误；答案选a；②尿素在一定条件下可将氮的氧化物还原为氮气，反应方程式为：

2CO（NH2）2（s）＋6NO（g）===5N2（g）＋2CO2（g）＋4H2O（l），

已知：

①CO（NH2）2（s）＋H2O（l）

2NH3（g）＋CO2（g）　ΔH＝＋133.6kJ/mol，

由图可得热化学方程式：

②4NH3（g）＋6NO（g）===5N2（g）＋6H2O（l）　ΔH＝－2071.9kJ/mol，

根据盖斯定律，①×2＋②可得：

2CO（NH2）2（s）＋6NO（g）===5N2（g）＋2CO2（g）＋4H2O（l）　ΔH＝－1804.7kJ/mol；

③氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明b点反应达到平衡状态，a点氨气体积百分含量大于b的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平