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(苏教版)2020版高考化学新探究大一轮复习专题综合检测7（含解析）
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专题综合检测(七)
(时间：45分钟；满分：100分)
一、选择题(本题包括9小题，每小题5分，共45分)
1．美国亚利桑那州大学(ASU)和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶，原理为2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)。有关该反应的说法正确的是( )
A．ΔH ＜0
B．ΔS＜0
C．化学能转变为电能
D．氢能是理想的绿色能源
解析：选D。该反应是熵增的吸热反应，太阳能转化为化学能。
2．据新华网报道，加拿大卡尔加里大学的两位研究者柯蒂斯和西蒙发明了一种新型“电催化剂”，能够非常高效且廉价地将电能转化成化学能。该新型“电催化剂”是一种多孔金属氧化物固体，用于在电解器中催化水分解为氢气与氧气的一种特殊催化剂。下列说法中不正确的是( )
A．使用电催化剂，加快了水的分解速率
B．金属氧化物固体的量越多，水分解速率越快
C．反应一段时间，过滤、洗涤、干燥后发现金属氧化物固体的质量没有发生变化
D．金属氧化物固体的多孔结构利于提高催化剂的效率
解析：选B。催化剂的用量对化学反应速率有影响，在一定用量范围内，随着用量增加，反应时间缩短，反应速率加快；但催化剂的用量增加到一定值后，反应时间和反应速率不再改变，故B项错误。
3．(2019·洛阳高三模拟)工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是
①2C(焦炭)＋O2(空气)2CO
②Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需，其主要原因是( )
A．CO过量
B．CO与铁矿石接触不充分
C．炼铁高炉的高度不够
D．CO与Fe2O3的反应有一定限度
解析：选D。因为高炉炼铁的反应具有一定的限度，通过提高CO的浓度使平衡向生成铁(正反应)的方向移动，所以焦炭的使用量多。
4．(2018·浙江11月选考)已知X(g)＋Y(g)2W(g)＋M(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a＞0)。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1 mol X(g)与1 mol Y(g)。下列说法正确的是( )
A．充分反应后，放出热量为a kJ
B．当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2
C．当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达到平衡
D．若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小
解析：选C。A项，反应X(g)＋Y(g)2W(g)＋M(g)属于可逆反应，且为吸热反应，则1 mol X(g) 与1 mol Y (g)充分反应后不可能完全转化，吸收的热量小于a kJ，故A错误；B项，当反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变，但X与W的物质的量浓度之比不一定为1∶2，故B错误；C项，当X的物质的量分数不再改变，说明正反应速率和逆反应速率相等，表明该反应已达到平衡，故C正确；D项，若增大Y的浓度，正、逆反应速率均增大，故D错误。
5.
在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0。当温度分别为T1、T2平衡时，H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．由图可知：T2>T1
B．a、b两点的反应速率：b>a
C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法
D．a点比b点体系的颜色深
解析：选B。A项，根据反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0，升温，平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数增大，根据图示变化，可知T1>T2，错误；B项，b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，正确；C项，增加Br2(g)的通入量，Br2(g)的转化率减小，错误；D项，b点对a点来说，是向a点体系中加入Br2使平衡向正反应方向移动，尽管Br2的量在新基础上会减小，但是Br2的浓度比原来会增加，导致Br2的浓度增加，颜色变深，即b点比a点体系的颜色深，错误。
6．反应2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7 g N2，放出166 kJ的热量，该反应的速率表达式为v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待测)，其反应包含下列两步：
①2NO＋H2===N2＋H2O2(慢)
②H2O2＋H2===2H2O(快)
T ℃时测得有关实验数据如下：
序号
c(NO)/
(mol·L－1)
c(H2)/
(mol·L－1)
速率
(单位略)
Ⅰ
0.006 0
0.001 0
1.8×10－4
Ⅱ
0.006 0
0.002 0
3.6×10－4
Ⅲ
0.001 0
0.006 0
3.0×10－5
Ⅳ
0.002 0
0.006 0
1.2×10－4
下列说法错误的是( )
A．整个反应速率由第①步反应决定
B．正反应的活化能一定是①＜②
C．该反应速率表达式：v＝5 000c2(NO)·c(H2)
D．该反应的热化学方程式为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－664 kJ·mol－1
解析：选B。A.①2NO＋H2===N2＋H2O2(慢)，②H2O2＋H2===2H2O(快)，反应历程中反应慢的决定反应速率，整个反应速率由第①步反应决定，正确；B.反应①难以进行，说明反应的活化能高，正反应的活化能一定是①>②，错误；C.比较实验Ⅰ、Ⅱ中数据，NO浓度不变，氢气浓度增大一倍，反应速率变为原来的二倍，实验Ⅲ、Ⅳ中数据，H2浓度不变，NO浓度增大一倍，反应速率变为原来的四倍，据此得到速率方程：v＝kc2(NO)·c(H2)，依据实验Ⅰ中数据计算k＝5 000，则速率表达式为v＝5 000c2(NO)·c(H2)，正确；D.反应2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7 g N2，放出166 kJ的热量，生成28 g N2放热664 kJ，热化学方程式为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－664 kJ·mol－1，正确。
7．(2019·正定中学高三月考)将一定量的NO2充入注射器中后封口，如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。已知反应：2NO2(红棕色)N2O4(无色) ΔH<0。下列说法正确的是( )
A．b点的操作是拉伸注射器
B．c点与a点相比，c(NO2)增大，c(N2O4)减小
C．d点：v(正)
解析：选D。A项，b点往后，透光率下降，说明颜色加深，若是拉伸注射器，体积增大，c(NO2)浓度减小，虽然平衡向逆反应方向移动，但平衡的移动只能“减弱”影响，所以c(NO2)比原平衡小，不符合题意，错误；B项，由于图示是拉伸和压缩注射器，所以c点与a点比，c(NO2)、c(N2O4)均增大(原理同A分析)，错误；C项，d点变化是透光率升高，即c(NO2)浓度减小，平衡向正反应方向移动，v(逆)
A．从图1判断，该反应的正反应是放热反应
B．减小氨气的浓度有助于提高NO的转化率
C．从图1判断，脱硝的最佳温度约为925 ℃
D．从图2判断，综合考虑脱硝效率和运行成本最佳氨氮摩尔比应为2.5
解析：选C。由图1，升高温度，NH3浓度减小，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，A错；减小氨气的浓度，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，B错；由图1，温度约为925 ℃时，NH3浓度较低且脱硝效率最高，C对；氨氮摩尔比为2.5时，虽然脱硝效率最高，但NH3浓度太大，成本过高，D错。
9．(2018·高考江苏卷改编)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
容器1
容器2
容器3
反应温度T/K
700
700
800
反应物投入量
2 mol SO2、1 mol O2
4 mol SO3
2 mol SO2、1 mol O2
平衡v正(SO2)/(mol·L－1·s－1)
v1
v2
v3
平衡c(SO3)/(mol·L－1)
c1
c2
c3
平衡体系总压强p/Pa
p1
p2
p3
物质的平衡转化率α
α1(SO2)
α2(SO3)
α3(SO2)
平衡常数K
K1
K2
K3
下列说法正确的是( )
A．v1
C．v1α3(SO2)
D．c2>2c3，α2(SO3)＋α3(SO2)＝1
解析：选C。容器2中反应物投入量相当于容器1中反应物投入量的2倍，平衡时，容器2中SO2的反应速率大，容器2中反应达到的平衡相当于容器1中反应达到平衡后加压，增大压强，平衡正向移动，则平衡时SO3的浓度：c2>2c1，A项错误；平衡常数仅与温度有关，容器3中温度高，而该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，则K1>K3，容器1和容器2中温度相同，投料量不同，平衡时p2<2p1，升温平衡逆向移动，则平衡时p1v1，升高温度，平衡逆向移动，SO2的平衡转化率减小，即α1(SO2)>α3(SO2)，C项正确；平衡时c2>2c1，c1>c3，故c2>2c3，假设容器2中投入2 mol SO3且保持容器2和容器3的反应温度相同，则两容器中的反应达到的平衡完全等效，则有α2(SO3)＋α3(SO2)＝1，对于容器2而言，相当于对容器3加压并降低温度，该反应是气体分子数减小的放热反应，加压、降温均会使平衡正向移动，则α2(SO3)减小，所以α2(SO3)＋α3(SO2)<1，D项错误。
二、非选择题(本题包括4小题，共55分)
10．(12分)固定和利用CO2，能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法，该方法的化学方程式是CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol。
某科学实验将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图中实线所示：
回答下列问题：
(1)由图分析，在下列时间段内反应速率最快的时间段是________(填字母)。
a．0～1 min b．1～3 min
c．3～8 min d．8～11 min
(2)仅改变某一条件再进行实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比，曲线Ⅰ改变的条件可能是________________，曲线Ⅱ改变的条件可能是________________。
(3)下列表述能表示该反应已达平衡的是______________(填序号)。
a．容器内压强不再改变
b．容器内气体的密度不再改变
c．容器内气体的平均摩尔质量不再改变
d．容器内各物质的物质的量相等
解析：(1)曲线的斜率越大，速率越大。
(2)曲线Ⅰ与实线相比较，起点相同，达到平衡所用的时间短，反应速率加快，且平衡时n(H2)大，改变的条件应是升高温度，使平衡左移；曲线Ⅱ与实线相比较，起点相同，达到平衡所用的时间短，反应速率加快， 且平衡时n(H2)小，改变的条件应是增大压强，使平衡右移。
(3)反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol是正反应气体体积减小的放热反应。容器内压强、气体平均摩尔质量不再改变，说明气体的总物质的量不再改变，a、c符合题意；容器的体积不变，质量不变，密度始终不变，b不符合题意；容器内各物质的物质的量相等，不一定达到平衡，d不符合题意。
答案：(1)a (2)升高温度 增大压强 (3)ac
11．(14分)(2018·浙江11月选考)
合成氨工艺(流程如图1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(F·Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为N2(g)＋H2(g)NH3(g) ΔH(298 K)＝－46.2 kJ·mol－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*NH；NH＋H*NH
脱附：NHNH3(g)
其中，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。
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(1×105Pa)，pNH3、pN2和pH2为各组分的平衡分压，如pNH3＝xNH3p，p为平衡总压，xNH3为平衡系统中NH3的物质的量分数。
①N2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ω，则K＝________(用含ω的最简式表示)。
②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做催化剂，控制温度773 K、压强3.0×107 Pa，原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8。
①分析说明原料气中N2过量的理由：___________________________________
___________________________________________________________________________
_________________________________________________________。
②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ΔH和ΔS都小于零
B．控制温度(773 K)远高于室温，是为了保证尽可能高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
解析：(1)根据勒夏特列原理，对于制备氨的反应，加压或降温有助于平衡正向移动。
(2)①设初始氮气为x mol，氢气为3x mol。
N2(g)＋H2(g)NH3(g)
初始/mol x 3x 0
转化/mol xω 3xω 2xω
平衡/mol x(1－ω) 3x(1－ω) 2xω
计算体积分数，代入公式，得K＝。
②K随温度增大而减小，而且根据K表达式可知K与T不是线性关系，故选A。
(3)①根据题意，从提高转化率和提高反应速率角度来分析，原料中的氮气易得，适度过量有利于提高氢气的转化率；氮气在铁催化剂上的吸附分解是决定反应速率的步骤，适度过量有利于提高整体的反应速率。
②B项，升温会使平衡逆向移动，平衡转化率减小；C项相当于减小了分压，平衡逆向移动，平衡转化率减小。
答案：(1)AD (2)① ②A
(3)①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催化剂上的吸附分解是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率 ②ADE
12．(14分)(2019·石家庄高三模拟)汽车尾气中含有NO、CO和碳颗粒等有害物质，已成为某些大城市空气的主要污染源。
(1)汽车燃料中一般不含氮元素，汽缸中生成NO的原因为____________________
_________________________________________________________；
(用化学方程式表示，为可逆反应)；汽车启动后，汽缸内温度越高，单位时间内NO排放量越大，试分析其原因：_________________________________________________________
_________________________________________________________。
(2)治理汽车尾气中NO和CO污染的一种方法是将其转化为无害的CO2和N2，反应原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0。某研究小组在三个容积均为5 L的恒容密闭容器中，分别充入0.4 mol NO和0.4 mol CO，在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变)，反应体系总压强随时间的变化如图所示：
①实验Ⅱ从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)＝____________________。
②图中三组实验从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)由大到小的顺序为____________(填实验序号)。
③与实验Ⅱ相比，实验Ⅰ和实验Ⅲ分别仅改变一种反应条件，所改变的条件和判断的理由分别为
实验Ⅰ_________________________________________________________；
实验Ⅲ_________________________________________________________。
④三组实验中CO的平衡转化率αⅠ(CO)、αⅡ(CO)和αⅢ(CO)的大小关系为_________________________________________________________。
⑤实验Ⅲ的平衡常数K＝________。
解析：(1)氮气与氧气在高温下反应生成NO，反应方程式为N2＋O22NO；温度升高，反应速率加快，单位时间内NO排放量大。
(2)①设参加反应的NO为x mol，则：
2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)
开始(mol) 0.4 0.4 0 0
转化(mol) x x x 0.5x
平衡(mol) 0.4－x 0.4－x x 0.5x
恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，则(0.4＋0.4)∶(0.4－x＋0.4－x＋x＋0.5x)＝320∶250，解得x＝0.35，故v(NO)＝＝1.75×10－3mol·L－1·min－1。②反应速率越快，到达平衡时间越短，由图可知反应速率：Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ。③对比Ⅱ、Ⅰ可知，Ⅰ到达平衡时间缩短且起始压强增大，应是升高温度；对比Ⅱ、Ⅲ可知，起始和平衡时压强均不变，Ⅲ到达平衡时间缩短，应是使用催化剂。④根据③中分析可知，Ⅱ、Ⅲ相比，平衡不移动，故CO转化率不变，即αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)。Ⅰ与Ⅱ相比，Ⅰ中温度较高，正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小，即αⅠ(CO)＜αⅡ(CO)，故转化率αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)＞αⅠ(CO)。⑤Ⅱ、Ⅲ温度相同，平衡常数相同，结合①中计算可知平衡时NO浓度为0.01 mol·L－1，CO浓度为0.01 mol·L－1，CO2的浓度为0.07 mol·L－1，N2的浓度为0.035 mol·L－1，平衡常数K＝＝＝17 150。
答案：(1)N2＋O22NO 温度升高，反应速率加快
(2)①1.75×10－3 mol· L－1·min－1
②Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ
③升高温度；达到平衡的时间比Ⅱ缩短，起始压强增大
加催化剂；达到平衡的时间比Ⅱ缩短，平衡没有移动
④αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)＞αⅠ(CO)
⑤17 150
13．(15分)(2016·高考全国卷Ⅲ)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：
(1)NaClO2的化学名称为________________。
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10－3mol·L－1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
SO
SO
NO
NO
Cl－
c/(mol·L－1)
8.35×
10－4
6.87×
10－6
1.5×
10－4
1.2×
10－5
3.4×
10－3
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式：___________________________________________________________________________。
增加压强，NO的转化率________(填“提高”“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________ (填“增大”“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是______________________________。
(3)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。
①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变”或“减小”)。
②反应ClO＋2SO===2SO＋Cl－的平衡常数K表达式为____________________。
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_____________________
_________________________________________________________。
②已知下列反应：
SO2(g)＋2OH－ (aq) ===SO (aq)＋H2O(l) ΔH1
ClO－ (aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq) ΔH2
CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq) ΔH3
则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－ (aq) === CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－ (aq)的ΔH＝_________________________________________________________。
解析：(1)NaClO2中氯元素的化合价为＋3，NaClO2的名称是亚氯酸钠。(2)①NaClO2溶液脱硝过程中，NO转化为NO、NO，主要转化为NO，书写离子方程式时运用得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，得到4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－。上述反应是气体分子数减小的反应，增大压强有利于反应正向进行，使NO的转化率提高。②根据上述反应可知，随着吸收反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐增大，pH逐渐减小。③由实验结果看出，溶液中含硫离子的浓度大于含氮离子的浓度，所以脱硫反应速率大于脱硝反应速率。这可能是因为NO溶解度较低、脱硝反应活化能较高等。(3)①纵坐标是平衡分压的负对数，反应温度升高，SO2和NO的平衡分压的负对数减小，即平衡分压增大，说明平衡逆向移动，所以平衡常数减小。②根据平衡常数表达式的规则书写即可。(4)①如果使用Ca(ClO)2，则生成的SO会与Ca2＋结合，生成CaSO4沉淀，促使脱硫反应正向进行，提高SO2的转化率。②设三个反应依次是a、b、c，根据盖斯定律，由a＋b－c得SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq) ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。
答案：(1)亚氯酸钠
(2)①4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－ 提高 ②减小 ③大于 NO溶解度较低(或脱硝反应活化能较高)
(3)①减小 ②
(4)①形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高 ②ΔH1＋ΔH2－ΔH3
(时间：45分钟；满分：100分)
一、选择题(本题包括9小题，每小题5分，共45分)
1．美国亚利桑那州大学(ASU)和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶，原理为2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)。有关该反应的说法正确的是( )
A．ΔH ＜0
B．ΔS＜0
C．化学能转变为电能
D．氢能是理想的绿色能源
解析：选D。该反应是熵增的吸热反应，太阳能转化为化学能。
2．据新华网报道，加拿大卡尔加里大学的两位研究者柯蒂斯和西蒙发明了一种新型“电催化剂”，能够非常高效且廉价地将电能转化成化学能。该新型“电催化剂”是一种多孔金属氧化物固体，用于在电解器中催化水分解为氢气与氧气的一种特殊催化剂。下列说法中不正确的是( )
A．使用电催化剂，加快了水的分解速率
B．金属氧化物固体的量越多，水分解速率越快
C．反应一段时间，过滤、洗涤、干燥后发现金属氧化物固体的质量没有发生变化
D．金属氧化物固体的多孔结构利于提高催化剂的效率
解析：选B。催化剂的用量对化学反应速率有影响，在一定用量范围内，随着用量增加，反应时间缩短，反应速率加快；但催化剂的用量增加到一定值后，反应时间和反应速率不再改变，故B项错误。
3．(2019·洛阳高三模拟)工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是
①2C(焦炭)＋O2(空气)2CO
②Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需，其主要原因是( )
A．CO过量
B．CO与铁矿石接触不充分
C．炼铁高炉的高度不够
D．CO与Fe2O3的反应有一定限度
解析：选D。因为高炉炼铁的反应具有一定的限度，通过提高CO的浓度使平衡向生成铁(正反应)的方向移动，所以焦炭的使用量多。
4．(2018·浙江11月选考)已知X(g)＋Y(g)2W(g)＋M(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a＞0)。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1 mol X(g)与1 mol Y(g)。下列说法正确的是( )
A．充分反应后，放出热量为a kJ
B．当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2
C．当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达到平衡
D．若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小
解析：选C。A项，反应X(g)＋Y(g)2W(g)＋M(g)属于可逆反应，且为吸热反应，则1 mol X(g) 与1 mol Y (g)充分反应后不可能完全转化，吸收的热量小于a kJ，故A错误；B项，当反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变，但X与W的物质的量浓度之比不一定为1∶2，故B错误；C项，当X的物质的量分数不再改变，说明正反应速率和逆反应速率相等，表明该反应已达到平衡，故C正确；D项，若增大Y的浓度，正、逆反应速率均增大，故D错误。
5.
在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0。当温度分别为T1、T2平衡时，H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．由图可知：T2>T1
B．a、b两点的反应速率：b>a
C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法
D．a点比b点体系的颜色深
解析：选B。A项，根据反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0，升温，平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数增大，根据图示变化，可知T1>T2，错误；B项，b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，正确；C项，增加Br2(g)的通入量，Br2(g)的转化率减小，错误；D项，b点对a点来说，是向a点体系中加入Br2使平衡向正反应方向移动，尽管Br2的量在新基础上会减小，但是Br2的浓度比原来会增加，导致Br2的浓度增加，颜色变深，即b点比a点体系的颜色深，错误。
6．反应2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7 g N2，放出166 kJ的热量，该反应的速率表达式为v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待测)，其反应包含下列两步：
①2NO＋H2===N2＋H2O2(慢)
②H2O2＋H2===2H2O(快)
T ℃时测得有关实验数据如下：
序号
c(NO)/
(mol·L－1)
c(H2)/
(mol·L－1)
速率
(单位略)
Ⅰ
0.006 0
0.001 0
1.8×10－4
Ⅱ
0.006 0
0.002 0
3.6×10－4
Ⅲ
0.001 0
0.006 0
3.0×10－5
Ⅳ
0.002 0
0.006 0
1.2×10－4
下列说法错误的是( )
A．整个反应速率由第①步反应决定
B．正反应的活化能一定是①＜②
C．该反应速率表达式：v＝5 000c2(NO)·c(H2)
D．该反应的热化学方程式为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－664 kJ·mol－1
解析：选B。A.①2NO＋H2===N2＋H2O2(慢)，②H2O2＋H2===2H2O(快)，反应历程中反应慢的决定反应速率，整个反应速率由第①步反应决定，正确；B.反应①难以进行，说明反应的活化能高，正反应的活化能一定是①>②，错误；C.比较实验Ⅰ、Ⅱ中数据，NO浓度不变，氢气浓度增大一倍，反应速率变为原来的二倍，实验Ⅲ、Ⅳ中数据，H2浓度不变，NO浓度增大一倍，反应速率变为原来的四倍，据此得到速率方程：v＝kc2(NO)·c(H2)，依据实验Ⅰ中数据计算k＝5 000，则速率表达式为v＝5 000c2(NO)·c(H2)，正确；D.反应2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7 g N2，放出166 kJ的热量，生成28 g N2放热664 kJ，热化学方程式为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－664 kJ·mol－1，正确。
7．(2019·正定中学高三月考)将一定量的NO2充入注射器中后封口，如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。已知反应：2NO2(红棕色)N2O4(无色) ΔH<0。下列说法正确的是( )
A．b点的操作是拉伸注射器
B．c点与a点相比，c(NO2)增大，c(N2O4)减小
C．d点：v(正)
解析：选D。A项，b点往后，透光率下降，说明颜色加深，若是拉伸注射器，体积增大，c(NO2)浓度减小，虽然平衡向逆反应方向移动，但平衡的移动只能“减弱”影响，所以c(NO2)比原平衡小，不符合题意，错误；B项，由于图示是拉伸和压缩注射器，所以c点与a点比，c(NO2)、c(N2O4)均增大(原理同A分析)，错误；C项，d点变化是透光率升高，即c(NO2)浓度减小，平衡向正反应方向移动，v(逆)
A．从图1判断，该反应的正反应是放热反应
B．减小氨气的浓度有助于提高NO的转化率
C．从图1判断，脱硝的最佳温度约为925 ℃
D．从图2判断，综合考虑脱硝效率和运行成本最佳氨氮摩尔比应为2.5
解析：选C。由图1，升高温度，NH3浓度减小，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，A错；减小氨气的浓度，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，B错；由图1，温度约为925 ℃时，NH3浓度较低且脱硝效率最高，C对；氨氮摩尔比为2.5时，虽然脱硝效率最高，但NH3浓度太大，成本过高，D错。
9．(2018·高考江苏卷改编)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
容器1
容器2
容器3
反应温度T/K
700
700
800
反应物投入量
2 mol SO2、1 mol O2
4 mol SO3
2 mol SO2、1 mol O2
平衡v正(SO2)/(mol·L－1·s－1)
v1
v2
v3
平衡c(SO3)/(mol·L－1)
c1
c2
c3
平衡体系总压强p/Pa
p1
p2
p3
物质的平衡转化率α
α1(SO2)
α2(SO3)
α3(SO2)
平衡常数K
K1
K2
K3
下列说法正确的是( )
A．v1
C．v1
D．c2>2c3，α2(SO3)＋α3(SO2)＝1
解析：选C。容器2中反应物投入量相当于容器1中反应物投入量的2倍，平衡时，容器2中SO2的反应速率大，容器2中反应达到的平衡相当于容器1中反应达到平衡后加压，增大压强，平衡正向移动，则平衡时SO3的浓度：c2>2c1，A项错误；平衡常数仅与温度有关，容器3中温度高，而该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，则K1>K3，容器1和容器2中温度相同，投料量不同，平衡时p2<2p1，升温平衡逆向移动，则平衡时p1
二、非选择题(本题包括4小题，共55分)
10．(12分)固定和利用CO2，能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法，该方法的化学方程式是CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol。
某科学实验将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图中实线所示：
回答下列问题：
(1)由图分析，在下列时间段内反应速率最快的时间段是________(填字母)。
a．0～1 min b．1～3 min
c．3～8 min d．8～11 min
(2)仅改变某一条件再进行实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比，曲线Ⅰ改变的条件可能是________________，曲线Ⅱ改变的条件可能是________________。
(3)下列表述能表示该反应已达平衡的是______________(填序号)。
a．容器内压强不再改变
b．容器内气体的密度不再改变
c．容器内气体的平均摩尔质量不再改变
d．容器内各物质的物质的量相等
解析：(1)曲线的斜率越大，速率越大。
(2)曲线Ⅰ与实线相比较，起点相同，达到平衡所用的时间短，反应速率加快，且平衡时n(H2)大，改变的条件应是升高温度，使平衡左移；曲线Ⅱ与实线相比较，起点相同，达到平衡所用的时间短，反应速率加快， 且平衡时n(H2)小，改变的条件应是增大压强，使平衡右移。
(3)反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol是正反应气体体积减小的放热反应。容器内压强、气体平均摩尔质量不再改变，说明气体的总物质的量不再改变，a、c符合题意；容器的体积不变，质量不变，密度始终不变，b不符合题意；容器内各物质的物质的量相等，不一定达到平衡，d不符合题意。
答案：(1)a (2)升高温度 增大压强 (3)ac
11．(14分)(2018·浙江11月选考)
合成氨工艺(流程如图1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(F·Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为N2(g)＋H2(g)NH3(g) ΔH(298 K)＝－46.2 kJ·mol－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*NH；NH＋H*NH
脱附：NHNH3(g)
其中，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。
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(1×105Pa)，pNH3、pN2和pH2为各组分的平衡分压，如pNH3＝xNH3p，p为平衡总压，xNH3为平衡系统中NH3的物质的量分数。
①N2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ω，则K＝________(用含ω的最简式表示)。
②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做催化剂，控制温度773 K、压强3.0×107 Pa，原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8。
①分析说明原料气中N2过量的理由：___________________________________
___________________________________________________________________________
_________________________________________________________。
②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ΔH和ΔS都小于零
B．控制温度(773 K)远高于室温，是为了保证尽可能高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
解析：(1)根据勒夏特列原理，对于制备氨的反应，加压或降温有助于平衡正向移动。
(2)①设初始氮气为x mol，氢气为3x mol。
N2(g)＋H2(g)NH3(g)
初始/mol x 3x 0
转化/mol xω 3xω 2xω
平衡/mol x(1－ω) 3x(1－ω) 2xω
计算体积分数，代入公式，得K＝。
②K随温度增大而减小，而且根据K表达式可知K与T不是线性关系，故选A。
(3)①根据题意，从提高转化率和提高反应速率角度来分析，原料中的氮气易得，适度过量有利于提高氢气的转化率；氮气在铁催化剂上的吸附分解是决定反应速率的步骤，适度过量有利于提高整体的反应速率。
②B项，升温会使平衡逆向移动，平衡转化率减小；C项相当于减小了分压，平衡逆向移动，平衡转化率减小。
答案：(1)AD (2)① ②A
(3)①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催化剂上的吸附分解是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率 ②ADE
12．(14分)(2019·石家庄高三模拟)汽车尾气中含有NO、CO和碳颗粒等有害物质，已成为某些大城市空气的主要污染源。
(1)汽车燃料中一般不含氮元素，汽缸中生成NO的原因为____________________
_________________________________________________________；
(用化学方程式表示，为可逆反应)；汽车启动后，汽缸内温度越高，单位时间内NO排放量越大，试分析其原因：_________________________________________________________
_________________________________________________________。
(2)治理汽车尾气中NO和CO污染的一种方法是将其转化为无害的CO2和N2，反应原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0。某研究小组在三个容积均为5 L的恒容密闭容器中，分别充入0.4 mol NO和0.4 mol CO，在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变)，反应体系总压强随时间的变化如图所示：
①实验Ⅱ从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)＝____________________。
②图中三组实验从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)由大到小的顺序为____________(填实验序号)。
③与实验Ⅱ相比，实验Ⅰ和实验Ⅲ分别仅改变一种反应条件，所改变的条件和判断的理由分别为
实验Ⅰ_________________________________________________________；
实验Ⅲ_________________________________________________________。
④三组实验中CO的平衡转化率αⅠ(CO)、αⅡ(CO)和αⅢ(CO)的大小关系为_________________________________________________________。
⑤实验Ⅲ的平衡常数K＝________。
解析：(1)氮气与氧气在高温下反应生成NO，反应方程式为N2＋O22NO；温度升高，反应速率加快，单位时间内NO排放量大。
(2)①设参加反应的NO为x mol，则：
2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)
开始(mol) 0.4 0.4 0 0
转化(mol) x x x 0.5x
平衡(mol) 0.4－x 0.4－x x 0.5x
恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，则(0.4＋0.4)∶(0.4－x＋0.4－x＋x＋0.5x)＝320∶250，解得x＝0.35，故v(NO)＝＝1.75×10－3mol·L－1·min－1。②反应速率越快，到达平衡时间越短，由图可知反应速率：Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ。③对比Ⅱ、Ⅰ可知，Ⅰ到达平衡时间缩短且起始压强增大，应是升高温度；对比Ⅱ、Ⅲ可知，起始和平衡时压强均不变，Ⅲ到达平衡时间缩短，应是使用催化剂。④根据③中分析可知，Ⅱ、Ⅲ相比，平衡不移动，故CO转化率不变，即αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)。Ⅰ与Ⅱ相比，Ⅰ中温度较高，正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小，即αⅠ(CO)＜αⅡ(CO)，故转化率αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)＞αⅠ(CO)。⑤Ⅱ、Ⅲ温度相同，平衡常数相同，结合①中计算可知平衡时NO浓度为0.01 mol·L－1，CO浓度为0.01 mol·L－1，CO2的浓度为0.07 mol·L－1，N2的浓度为0.035 mol·L－1，平衡常数K＝＝＝17 150。
答案：(1)N2＋O22NO 温度升高，反应速率加快
(2)①1.75×10－3 mol· L－1·min－1
②Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ
③升高温度；达到平衡的时间比Ⅱ缩短，起始压强增大
加催化剂；达到平衡的时间比Ⅱ缩短，平衡没有移动
④αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)＞αⅠ(CO)
⑤17 150
13．(15分)(2016·高考全国卷Ⅲ)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：
(1)NaClO2的化学名称为________________。
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10－3mol·L－1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
SO
SO
NO
NO
Cl－
c/(mol·L－1)
8.35×
10－4
6.87×
10－6
1.5×
10－4
1.2×
10－5
3.4×
10－3
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式：___________________________________________________________________________。
增加压强，NO的转化率________(填“提高”“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________ (填“增大”“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是______________________________。
(3)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。
①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变”或“减小”)。
②反应ClO＋2SO===2SO＋Cl－的平衡常数K表达式为____________________。
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_____________________
_________________________________________________________。
②已知下列反应：
SO2(g)＋2OH－ (aq) ===SO (aq)＋H2O(l) ΔH1
ClO－ (aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq) ΔH2
CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq) ΔH3
则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－ (aq) === CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－ (aq)的ΔH＝_________________________________________________________。
解析：(1)NaClO2中氯元素的化合价为＋3，NaClO2的名称是亚氯酸钠。(2)①NaClO2溶液脱硝过程中，NO转化为NO、NO，主要转化为NO，书写离子方程式时运用得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，得到4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－。上述反应是气体分子数减小的反应，增大压强有利于反应正向进行，使NO的转化率提高。②根据上述反应可知，随着吸收反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐增大，pH逐渐减小。③由实验结果看出，溶液中含硫离子的浓度大于含氮离子的浓度，所以脱硫反应速率大于脱硝反应速率。这可能是因为NO溶解度较低、脱硝反应活化能较高等。(3)①纵坐标是平衡分压的负对数，反应温度升高，SO2和NO的平衡分压的负对数减小，即平衡分压增大，说明平衡逆向移动，所以平衡常数减小。②根据平衡常数表达式的规则书写即可。(4)①如果使用Ca(ClO)2，则生成的SO会与Ca2＋结合，生成CaSO4沉淀，促使脱硫反应正向进行，提高SO2的转化率。②设三个反应依次是a、b、c，根据盖斯定律，由a＋b－c得SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq) ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。
答案：(1)亚氯酸钠
(2)①4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－ 提高 ②减小 ③大于 NO溶解度较低(或脱硝反应活化能较高)
(3)①减小 ②
(4)①形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高 ②ΔH1＋ΔH2－ΔH3
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