2023届高考化学二轮复习《化学反应原理》大题专练03

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《化学反应原理》大题专练31．研究SO2、NOx等大气污染物的妥善处理具有重要意义。(1)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)＋2SO2(g)＋O2(g)2CaSO4(s)＋2CO2(g)对煤进行脱硫处理。某温度下，测得反应在不同时间点各物质的浓度如下：时间/min浓度/mol·L－101020304050O21.000.780.600.600.640.64CO200.440.800.800.880.88①0～10 min内，平均反应速率v(SO2)＝________mol·L－1·min－1。②30 min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．移除部分CaSO4(s)                B．通入一定量的O2C．加入合适的催化剂                D．适当缩小容器的体积(2)利用活性炭吸附汽车尾气中的NO：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)，实验测得，v正＝k正c2(NO)，v逆＝k逆c(N2)c(CO2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。在密闭容器中加入足量C(s)和一定量的NO气体，保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示：①由图可知：该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)；在1 050 K前反应中NO的转化率随温度升高而增大，其原因为________________________________________________。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1 050 K、1.1×106Pa时，计算该反应的化学平衡常数Kp＝________[已知：气体分压(p分)＝气体总压(p)×体积分数]。③达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数________(填“>”“<”或“＝”)k逆增大的倍数，1 100 K时，计算＝________。2．对废(尾)气中的氮氧化物、二氧化硫等进行必要处理，减少它们的排放，让空气更加清洁是环境科学的重要课题之一，也是“打赢蓝天保卫战”的重要举措。分析有关氮氧化物、二氧化硫的反应，并回答相关问题：(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)     ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－12C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH3＝－221.0 kJ·mol－1                 若某反应的平衡常数表达式为K＝，请写出此反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。(2)利用汽油中挥发出来的烃类物质(CxHy)催化还原汽车尾气中的NO气体可消除由此产生的污染，该过程的化学方程式为________________________________________________。(3)废气中的SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化等一系列反应后可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。往一固定体积的密闭容器中通入SO2和O2[其中n(SO2)∶n(O2)＝2∶1]，在不同温度下测得容器内总压强与反应时间的关系如图所示。①图中A点处SO2的转化率为__________。②C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vC(正)________(填“＞”“＜”或“＝”)vA(逆)。③图中B点用压强表示的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代表平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。(4)工业上常用氨水吸收二氧化硫，可生成(NH4)2SO3。判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并说明判断依据____________________________________________。(已知常温下NH3·H2O的Kb＝1.8×10－5；H2SO3的Ka1＝1.3×10－2，Ka2＝6.3×10－8)3．硒(Se)及其氢化物H2Se是在新型光伏太阳能电池、半导体材料和金属硒化物方面有重要应用。(1)已知：①2H2Se(g)+O2(g)2Se(s)+2H2O(l)  ΔH1=m kJ·mol−1②2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)  ΔH2=n kJ·mol−1③H2O(g)=H2O(l)         ΔH3=p kJ·mol−1反应H2(g)+Se(s)H2Se(g)的反应热ΔH=______kJ·mol−1(用含m、n、p的代数式表示)。(2)T℃时，向一恒容密闭容器中加入3mol H2和lmol Se，发生反应H2(g)+Se(s)H2Se(g)。①该反应的平衡常数的表达式K＝___________。②当反应达到平衡后，将平衡混合气体通入气体液化分离器使H2Se气体转化为液体H2Se，并将分离出的H2再次通入发生反应的密闭容器中继续与Se反应时，Se的转化率会提高。请用化学平衡理论解释_________________________________。③以5小时内得到的H2Se为产量指标，且温度、压强对H2Se产率的影响如下图所示：则制备H2Se的最佳温度和压强为______________________。(3)已知常温下H2Se的电离平衡常数K1=1.3×10−4，K2=5.0×10−11，则NaHSe溶液的离子浓度由大到小的顺序为____________________，H2Se在一定条件下可以制备CuSe，反应CuS(s)+Se2−(aq)CuSe(s)+S2−(aq)的化学平衡常数K=________（保留2位有效数字，已知该条件下CuSe的Ksp=7.9×10−49，CuS的Ksp=1.3×10−36）。(4)用电化学方法制备H2Se的实验装置如下图所示：石墨电极是__________（填正极或负极），该电极附近溶液的PH__________（填变大、不变或变小），写出Pt电极上发生反应的电极反应式：_________________________________。4．NOx是常见的大气污染物，处理NOx有助于减少雾霾天气的形成。已知：Ⅰ.Ⅱ. Ⅲ.回答下列问题：(1)__________________。(2)若在某绝热恒容密闭容器内进行反应Ⅲ，下列图像能表示该反应到达平衡状态的是________(填标号)。(3)T℃时，在容积为2 L的密闭容器中，加入2 mol NO和2 mol CO发生反应Ⅲ，5 min后反应达到平衡，测得平衡时体系压强是起始压强的0.8倍。①___________________________。②T℃时，该反应的平衡常数________________________，如果这时向该密闭容器中再充入2 mol NO和2 molN2，此时________________(填“>”“<”或“=”)。(4)在某恒容密闭容器中进行反应。已知该反应的，(、分别为正、逆向反应速率常数)。①加入催化剂，该反应的_____________(填“增大”减小”或“不变”)。②该反应的随温度变化的曲线如图所示，则_______表示随温度变化的曲线。5．合成氨对人类生存具有重大意义，反应为：。(1)我国科学家在合成氨反应机理研究中取得新进展，首次报道了LiH-3d过渡金属这一复合催化剂体系，并提出了“氮转移”催化机理。①②③则________________________。(2)目前工业上合成氨反应通常使用铁触媒作催化剂，反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。整个历程中，反应速率最慢的反应的化学方程式为_______________________________________。(3)将10 molN2和30 molH2投入容积恒为10 L的反应器中，控制不同温度与压强，得到平衡时N2的转化率与温度、压强的关系如图所示。温度T1、T2、T3的大小关系是___________________，判断依据为___________________________________________________________________________________________。根据M点数据求出该条件下的平衡常数Kp__________________ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，结果保留两位有效数字)。(4)工业上，合成氨反应在高压条件下进行，实际上Kp值不仅与温度有关，还与压力和气体组成有关。一定条件下，合成氨反应接近平衡时，遵循如下方程：。其中为氨合成反应的净速率，为常数，与催化剂性质及反应条件有关，该条件下，实验测得，则反应达到平衡时，三者之间的关系式为_________________________。(5)在压强为30 MPa时，不同温度下合成氨反应平衡体系中，混合气体中NH3的体积分数如表所示。温度/℃200300400500600NH3的体积分数/%89.971.047.026.413.8根据表中数据，你认为合成氨工业最值得研究的方向是_________________________________________________________________________________(回答出你认为最合适的一点)。6．已知：①水体中氨氮()过量会导致富营养化，国家标准要求经处理过的氨氮废水中氨氮标准限值范围为、pH控制在6~9；②HClO的氧化性比NaClO强；     ③比更易被氧化。某研究小组用NaClO氧化法处理氨氮废水，进水pH对氨氮去除率和出水pH的影响如图所示：(1)反应原理：可与反应生成等无污染物质，反应的离子方程式为________________________________________________________________。(2)进水pH应控制在_________左右为宜；进水pH为1.25-2.75范围内，氨氮去除率随进水pH升高迅速下降的原因是_________________________________________________________；进水pH为2.75~6.00范围内，氨氮去除率随进水pH升高而上升的原因是___________________________。(3)运用上述原理，也可利用如图所示的电解法去除废水中的氨氮。a极为电源的_______极；d极反应式为______________________________________________。(4)已知的。常温下，将通入某氨水至溶液恰好呈中性，此时溶液中___________________________。(5)常温下将0.1004 mol碳酸氢铵粉末加入到1 L 0.1 盐酸中，充分反应后溶液pH恰好为7(此时溶液中几乎不含碳元素，忽略溶液体积变化)，则溶液中___________________，的电离平衡常数为_____________________。7．甲醚（CH3OCH3）具有优良的燃烧性能，被称为21世纪的“清洁能源”。一步法合成二甲醚是以合成气(CO/H2)为原料，在一定温度、压强和催化剂作用下进行，反应器中发生了下列反应：①            ②   ③        (1)一种新合成二甲醚的方法为一定条件下：，该反应的△H        kJ∙mol－1；在体积恒定的绝热密闭容器中，下列能作为该反应达到化学平衡状态的依据是        (填序号)。A.             B.容器内CH3OCH3体积分数不变C.容器内温度保持不变D.单位时间内断裂6 molH—H键，同时断裂3 molH—O键(2)可采用CO和二甲醚催化合成乙醇。反应①：  △H1反应②：  △H2a.压强为pkPa时，温度对二甲醚和乙酸甲酯平衡转化率的影响如图甲所示，则△H1      (填“＞”或“＜”)0。图甲  温度对反应平衡转化率的影响          图乙  温度对平衡体系中产物百分含量的影响b.温度对平衡体系中乙酸甲酯的含量和乙醇的影响图乙所示，在300~600K范围内，乙酸甲酯的含量逐渐増大，而乙醇的百分含量逐渐减小的原因是            。c.若压强为p kPa、某温度时，向2 L.恒容密闭容器中充入1 mol CH3OCH3和1 mol CO只反生反应①，二甲醚的转化率为90%，2 min时达到平衡，则前2 min内CH3COOCH3的平均生成速率为          ，该条件下反应①的平衡常数Kp=          (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)，此时容器内的压强为             (用p表示)。8．工业合成氨解决了人类的生存问题。回答下列问题：(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示，对图中线间距离窄小的部分，其能量差用的方式表示。由图可知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH＝____________kJ·mol－1，反应速率最慢的步骤的化学方程式为_____________________。(2)工业合成氨反应为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，当进料体积比V(N2)∶V(H2)＝1∶3时，平衡气体中NH3的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示：则500 ℃时：①平衡常数KP(30 MPa)________(填“＜”“＝”或“＞”)KP(100 MPa)。②30 MPa时，氢气的平衡转化率为________(结果保留3位有效数字)。用平衡分压表示平衡常数KP＝_____________________________(列出计算式即可，不必化简)。(3)科学家利用电解法在常温常压下实现合成氨，工作时阴极区的微观反应过程如图所示，其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的有机溶液。①阴极区生成NH3的电极反应式为_________________________________。②下列说法正确的是________(填字母)。A．三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性B．选择性透过膜可允许N2和NH3通过，防止H2O进入装置C．保持电流强度不变，升高溶液的温度，可以加快电解反应的速率9．合理利用或转化NO2、SO2、CO、NO等污染性气体是人们共同关注的课题。Ⅰ.某化学课外小组查阅资料后得知：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：①2NO(g)N2O2(g)(快)　v1正＝k1正·c2(NO)，v1逆＝k1逆·c(N2O2)　ΔH1<0②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢)　v2正＝k2正·c(N2O2)·c(O2)，v2逆＝k2逆·c2(NO2)　ΔH2<0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，写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示平衡常数的表达式K＝______________________。(2)决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)反应速率的是反应②，反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1________(填“>”“<”或“＝”)E2。Ⅱ.(3)反应N2O4(g)2NO2(g)，在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强有如下关系：v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·p2(NO2)。其中k1、k2是与温度有关的常数。一定温度下，相应的速率与压强关系如图所示，在图中标出的点中，能表示该反应达到平衡状态的两个点是______________，理由是______________________________________________________。(4)在25 ℃时，将a mol·L－1的氨水与0.02 mol·L－1HCl溶液等体积混合后溶液恰好呈中性(忽略溶液混合后体积的变化)，用含a的表达式表示25 ℃时NH3·H2O的电离常数Kb＝______________。用质量分数为17%、密度为0.93 g·cm－3的氨水，配制200 mL a mol·L－1的氨水，所需原氨水的体积V＝________ mL。(5)如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH和SO。物质A的化学式为____________，阴极的电极反应式是____________________________________________。10．医用酒精在抗击“新型冠状病毒”战役中发挥着杀菌消毒的作用，其主要成分是乙醇。回答下列问题：Ⅰ.工业上主要采用乙烯直接水合法制乙醇(CH2==CH2＋H2O―→CH3CH2OH)。(1)在磷酸/硅藻土催化剂作用下，乙烯进行气相水合的反应机理大致如下：i．CH2==CH2＋H3O＋CH3CH＋H2Oii.CH3CH＋H2OCH3CH2OHiii.CH3CH2OH＋H2OCH3CH2OH＋H3O＋随着反应进程，该过程能量变化如图所示。下列有关说法正确的是________(填字母)。a．该反应过程中i～iii步均释放能量b．第i步反应的活化能最大，决定总反应速率c．CH3CH和CH3CH2OH是反应的中间产物(2)已知：C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)的反应速率表达式为v正＝k正c(C2H4)·c(H2O)，v逆＝k逆c(C2H5OH)，其中k正、k逆为速率常数。若其他条件不变时，降低温度，则下列推断合理的是________。a．k正增大，k逆减小                 b．k正减小，k逆增大c．k正减小的倍数大于k逆                  d．k正减小的倍数小于k逆Ⅱ.工业用二氧化碳加氢可合成乙醇：2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)。保持压强为5 MPa，向密闭容器中投入一定量CO2和H2发生上述反应，CO2的平衡转化率与温度、投料比m[]的关系如图所示。(1)投料比由大到小的顺序为________。(2)若投料比m＝1，一定温度下发生反应，下列说法不能作为反应是否达平衡判据的是________(填字母)。a．容器内气体密度不再变化    b．容器内气体平均相对分子质量不再变化c．CO2的体积分数不再变化     d．容器内不再变化e．断裂3NA个H—H键的同时生成1.5NA个水分子(3)若m3＝3，则A点温度下，该反应的平衡常数Kp的数值为________(Kp是以分压表示的平衡常数)；若其他条件不变，A点对应起始反应物置于某刚性密闭容器，则平衡时CO2的转化率________50%(填“＞”“＝”或“＜”)。