1、化学 化学反应原理综合考查的专项培优练习题一、化学反应原理综合考查1 研究 CO和 CO2 的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。请回答下列问题：( 1) 利用 CO和 H2 在一定条件下可合成甲醇，发生反应：CO( g)+ 2H2( g) ? CH3OH( g) ，其两种反应过程中能量的变化曲线如图中a、 b 所示，下列说法正确的是 _( 填字母 ) 。A. 上述反应的 H= - 91 kJ mol - 1B该反应自发进行的条件为高温.C.b 过程使用催化剂后降低了反应的活化能和?HD.b 过程的反应速率：第阶段第阶段( 2) 若反应 CO( g)+ 2H2( g) ?CH3OH( g)
2、在温度不变且体积恒定为1L 密闭容器中发生，反应过程中各物质的物质的量随时间变化见表所示：时间 / min051015H422CO21CH OH( g)00 . 73下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是_( 填字母 )A. 2v 正 ( H2)= v 逆 ( CH3OH)B. CO 与 CH3OH 的物质的量之比保持不变C. 混合气的平均相对分子质量保持不变D. 混合气体的密度保持不变若起始压强为 P0kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，则10 min 内 H2 的反应v H2速率 ()=_kPa min；该温度下反应的平衡常数Kp _。 ( 分压 =总压物质的量/=分数 ) 。
3、( 3) 甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同，向甲中加入1 mol CO 和 2mol H2，向乙中加入2 mol CO和 4molH ，测得不同温度下CO 的平衡转化率如图所示，则L、 M 两点容器内2平衡常数：K M_ K LpM_2pL()( ) ； 压强：()( ) 。 ( 填“”“ ”“或“”=”)k逆增大的倍数。若在 1L 的密闭容器中充入1molCO 和 1mol NO，在一定温度下达到平衡时，CO 的转化率为 40%，则 k 正 k 逆=_。2 42-NO，装置如图(4)以连二硫酸根 (S O)为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的所示：阴极区的电极反应式为 _。NO 吸收
4、转化后的主要产物为NH4+，若通电时电路中转移了0.3mol e ，则此通电过程中理论上吸收的NO 在标准状况下的体积为_mL。(5)欲用 5L Na CO 溶液将 23.3g BaSO 固体全都转化为BaCO，则所用的 Na CO 溶液的物质234323的量浓度至少为_。 已知：常温下 K(BaSO-7 、 K(BaCO-64)=1 103)=2.5 10。 (忽略溶液体积的变化 )【答案】 2a+2b+c 0.09mol/(L min)增大202SO32-+4H+2e- =S2O42-+2H2O 1344810.52mol/L【解析】【分析】(1)根据盖斯定律解答；(2)根据化学反应速率的
5、数学表达式计算反应速率；向正反应方向进行，气体物质的量减小，维持恒压不变， SO2 的转化率比恒容时增大；(3)正反应为放热反应，升高温度平衡向左移动，则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数，据此解答；当反应达到平衡时， v正v逆 , 故k正c(N 2 )c2 (CO2 )K，平衡时k逆c2 (NO)c2 (N 2 )c N 2 0.2mol / L ， c CO20.4mol / L ，据此解答；(4)阴极区发生还原反应，从图中找出阴极反应物，写它发生还原反应的电极反应式；NO 吸收转化后的主要产物为 NH4+，写出关系式，按电子数守恒，求出一氧化氮在标准状况下体积；23.3g(5)
6、 n(BaSO4)=0.1mol ，将0.1mol 硫酸钡溶解于5L 溶液中，设至少需要物质的量233g/mol浓度为 xmol/L 的 Na2CO3 溶液，当 BaSO4 完全溶解后，所得5L溶液中 c(SO42-)=0.02mol/L ，此时溶液中 c(CO 2-2-=BaCO32-可知，此反应的化学平衡常3)=(x-0.02)mol/L ，由 BaSO4+CO3+SO4数Kc SO42c SO42c Ba 2Ksp BaSO4110 70.02c CO32c CO32c Ba 2Ksp BaCO32.510 6。0.04 x 0.02【详解】(1)根据盖斯定律，热化学方程式 2+ 2+得
7、：2SO2g4NH 3H 2 O aqO2 g2(NH 4 ) 2SO4 aq2H 2O l，故该反应的VH2a2bcKJ / mol ，故答案为： 2a+2b+c；(2)生成 CaSO4 物质的量为 1.8mol 的同时消耗 SO2 的物质的量为1.8mol ，根据化学反应速率的数学表达式， v(SO2)=1.8/(10 2)mol/(Lmin)=0.09 mol/(L min)；向正反应方向进行，气体物质的量减小，维持恒压不变，SO2 的转化率比恒容时增大，故答案为：0.09mol/(Lmin) ；增大；(3)正反应为放热反应，升高温度平衡向左移动，则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大
8、的倍数，浓度不变，故k正 增大的倍数小于k逆 增大的倍数，故答案为：；当反应达到平衡时， v正k正c(N 2 )c2 (CO2 )K ，平衡时v逆 , 故c2 (NO)c2 (N 2 )k逆c N 20.2mol / L ， c CO20.4mol / L ，则k 正c(N 2 )c2 (CO 2 )0.20.422020k 逆c2 (NO)c2 ( N 2 )0.620.62，故答案为：；8181(4) 由图可知，阴极区通入液体主要含 SO32-，流出主要含 S2O42-，所以阴极区电极反应式为 2SO32- +4H+ +2e-=S2O42-+2H2O，故答案为： 2SO32- +4H+2e
9、-=S2 O42-+2H2O；NO 吸收转化后的主要产物为NH4+，若通电一段时间后阴极区n(SO32-)减少了 0.3mol ，此过程转移 0.3mole - ；由于 NO 吸收转化后的主要产物为NH4+， NO NH4+ 5e- ，若电路中转移转移 0.3mole - ，消耗 NO0.06mol ，标准状况下体积为V(NO)=0.06mol 22.4L/mol=1.344L=1344mL，故答案为：1344；(5)设至少需要物质的量浓度为x 的 Na2 CO3 溶液，当 BaSO4 完全溶解后，所得5L 溶液中c SO42- =0.02mol/L ，此时溶液中 cCO 32- = x-0.
10、02mol/L，由BaSO4 s +CO32- aq =BaCO3 s +SO42- aq 可知，此反应的化学平衡常数c SO42c SO42c Ba2Ksp BaSO411070.040.02Kc CO32c Ba 2Ksp BaCO 310 6，解c CO322.5x0.02得 x=0.52mol/L ，故答案为：0.52mol/L 。3H2O2 的制取及其在污水处理方面的应用是当前科学研究的热点。( 1) “氧阴极还原法”制取H2O2 的原理如题图所示：阴极表面发生的电极反应有：.2H+O2+2e- =H2O2+ - . H2O2+2H + 2e =2H2 O . 2H+ + 2e- =
11、H2写出阳极表面的电极反应式： _。其他条件相同时，不同初始pH( 均小于 2) 条件下， H2O2 浓度随电解时间的变化如图所示， c( H+) 过大或过小均不利于H2O2 制取，原因是 _。( 2) 存碱性条件下， H2O2的一种催化分解机理如下：2 22+( aq)= OH( aq)+ Mn 3+( aq)+ OH- ( aq)?H=akJ/ molH O ( aq)+ MnH2O2( aq)+Mn3+( aq) + 2OH- ( aq)=Mn 2+( aq) + O- ( aq) + 2H?H=bkJ/ mol22O( l)-( aq)?H=ckJ/ molOH( aq) + O2(
12、aq)= O2( g) + OH2H2O2 aq)=2H2O l)+O2gH _。该反应的催化剂为_。() =( 3) H2O2、 O3 在水中可形成具有超强氧化能力的羟基自由基OH)( ，可有效去除废水中的次磷酸根离子 ( H22- ) 。PO弱碱性条件下 OH 将 H- 氧化成 PO 3-，理论上 l. 7g OH 可处理含 0. 001mol / L2 PO24-_。22 的模拟废水的体积为H PO为比较不同投料方式下含 H2PO2- 模拟废水的处理效果，向两份等体积废水样品中加入等量 H2O2 和 O3，其中一份再加入 FeSO4。反应相同时间，实验结果如图所示：添加FeSO后，次磷酸
13、盐氧化率、磷元素沉淀率均显著提高，原因是_。4【答案】 2H 2O-4e- =4H + +O 2c（ H+）过小时，反应的化学反应速率较慢，c（ H+）过大时，主要发生反应（ a+b+c） kJ/ mol Mn 2+2+促进 H2 23产生 OH，25LFeO和 O3+3-转化为 FePO4沉淀氧化产生的 Fe将 PO4【解析】【分析】（1）由电解装置图可知阳极表面消耗水，产生氧气，以此写出电极方程式；（2）由盖斯定律可得， +可得所求热化学方程式，中间产物Mn 2+为催化剂；（3）弱碱性条件下-3-，反应为：?OH 将 H2 2氧化成 PO4PO4gOH+2OH - +H 2PO2- =PO
14、43- +4H 2O , 以此计算废水的体积；由图可知添加 FeSO后，次磷酸盐氧化率、磷元素沉淀率均显著提高，原因是2+促进4Fe2233+将 PO43- 转化为 FePO4沉淀。H O和 O 产生 OH，氧化产生的Fe【详解】（1）由电解装置图可知阳极表面消耗水，产生氧气，则电极方程式为2H2 O-4e- =4H + +O 2，故答案为： 2H 2O-4e- =4H + +O 2；（2）已知：H2O2( aq)+ OH( aq) +H222+( aq)= OH( aq)+ Mn3 +( aq)+ OH- ( aq)?H=akJ/ molO ( aq)+ Mn3+aq) +2OH-(aqMn
15、 2+aq) + O2-(aq) +2H2Mn()=(Ol)H bkJ mol(? = /-( aq)?H=ckJ/ mol O2( aq)= O2( g) + OH由盖斯定律可得，+可得所求热化学方程式2H 2O2 aq = 2H 2 O l +O2 g ，则 H=（ a+b+c） kJ/ mol ， Mn 2+为中间产物反应前后不发生改变为催化剂，故答案为：（ a+b+c） kJ/ mol ；Mn 2+ ；（3）弱碱性条件下 OH 将 H2PO2- 氧化成 PO43 - ，反应为：4gOH+2OH - +H 2PO2- =PO43- +4H 2O , l. 7g OH 物质的量 n=1.7
16、g=0.1mol ，则参17g/mol与反应的 H2 2- 物质的量为 0. 025mol，则废水的体积n0.025mol=25L，POV= =0.001mol/Lc故答案为： 25L；由图可知添加 FeSO后，次磷酸盐氧化率、磷元素沉淀率均显著提高，原因是2+促进4Fe3+将 PO 3- 转化为 FePO4沉淀，H2O2 和 O3 产生 OH，氧化产生的 Fe4故答案为： Fe2 +促进 H2O2 和 O3 产生OH，氧化产生的Fe3+将 PO4 3- 转化为 FePO4沉淀。4 德国化学家哈伯(F.Haber)从 1902 年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。合成氨为解决世界的粮食问题作出了
17、重要贡献。其原理为N2(g)+3H2(g)? 2NH3(g) H=-92.4kJ/mol(1)若已知 H-H 键的键能为 436.0kJ/mol ， N-H 的键能为390.8kJ/mol ，则 N N 的键能约为_kJ/mol(2)合成氨反应不加催化剂很难发生，催化剂铁触媒加入后参与了反应降低了活化能。其能量原理如图所示，则加了催化剂后整个反应的速率由_决定 (填 “第一步反应 ”或者 “第二步反应 ”)，未使用催化剂时逆反应活化能_正反应活化能 (填 “大于 ”“小于 ”或者 “等于 ”)(3)从平衡和速率角度考虑，工业生产采取20MPa 到 50MPa 的高压合成氨原因_(4)一定温度下
18、恒容容器中，以不同的H2 和 N2 物质的量之比加入，平衡时NH3 体积分数如图所示，则 H2 转化率 a 点 _b 点 (填 大于 ”“小于 ”或者 “等于 ”)。若起始压强为20MPa，则 b 点时体系的总压强约为 _MPa。(5)若该反应的正逆反应速率分别表示为 v 正 =K 正 g N 2 gc3 H 2 ， v 逆 =K 逆 ?c2(NH3)，则一定温度下，该反应 的平衡常数 K=_(用含 K 正和 K 逆的表达式表示 )，若 K 正 和 K 逆 都是温度的函数，且随温度升高而升高，则图中c 和 d 分别表示 _和_ 随温度变化趋势(填 K正 或者 K 逆 )。(6)常温下，向20m
19、L 的 0.1mol/L 的盐酸中通入一定量氨气反应后溶液呈中性(假设溶液体积变化忽略不计 )则所得溶液中c(NH4+)=_【答案】 944.4第一步反应大于当压强低于20MPa 时，反应速率慢，且反应转化率低，压强过大于50MPa 时，转化率提升不大，但对设备的要求高，生产成本高小于19K 正K 正K逆0.1mol/LK 逆【解析】【分析】【详解】（1）根据反应热的计算公式H=E (反应物的键能 ) -E( 生成物的键能 ) =EN N3EH-H6E N-HEN N3436.0kJ/mol6390.8kJ/mol92.4kJ/mol，可得 EN N =944.4kJ/mol ，故答案为： 9
20、44.4；（ 2）因为第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能，则催化剂后整个反应的速率由第一步反应决定，由图可知未使用催化剂时逆反应活化能大于正反应活化能，故答案为：第一步反应；大于；（3）根据工业上制备氨气的原理可知，当压强低于20MPa时，反应速率慢，且反应转化率低，压强过大于50MPa 时，转化率提升不大，但对设备的要求高，生产成本高，所以工业生产采取20MPa到50MPa的高压合成氨，故答案为：当压强低于20MPa 时，反应速率慢，且反应转化率低，压强过大于50MPa 时，转化率提升不大，但对设备的要求高，生产成本高；（4）当增大氢气的用量时，氮气的转化率升高，氢气的转化率降低，则H
21、2 的转化率 a 点小于 b 点；根据图知b 点氨气的体积分数为5%，设氮气与氢气在恒容密闭容器中各投1mol ，转化的氮气为xmol ，则可列三段式为：N2+3H2? 2NH3起始量 (mol)110转化量 (mol)x3x2x平衡量 (mol)1-x3-2x2x2x=5%，P(平衡 )n( 平衡 )2-2x=P(平衡 )x=1，P(则有P(始态 )n( 始态 )=，由此可得21平2-2x220MPa衡)=19MPa ，故答案为：小于；19；（5）平衡时，正反应速率=逆反应速率，则有K 正 gc(N 2 )gc3 (H 2 )=K 逆 gc2NH 3，平衡常c2NH 3=K 正；该反应为放热
22、反应，温度升高时，平衡会逆向移动，平衡常数 K=c(N 2 )gc3 (H 2 )K 逆数会减小，则 K 逆 大于 K 正 ，c 代表 K 正 ， d 代表 K 逆，故答案为：K 正； K 正 ；K 逆 ；K 逆（6）反应后溶液呈中性，溶液中c（H+）=c（ OH-）且由电荷守恒c（ H+）+c（ NH4+） =c（OH-） +c（ Cl-），则 c（ NH4+） = c（ Cl-） =0.1mol/L ，故答案为： 0.1mol/L 。5 资源化利用CO2 ，不仅可以减少温室气体的排放，还可以获得燃料或重要的化工产品。( 1) CO2 的捕集： CO2 属于 _分子 ( 填“极性”或“非极性” ) ，其晶体 ( 干冰 ) 属于 _晶体。用饱和 Na2CO3 溶液做吸收剂可“捕集”CO2 。若所得溶液 pH10 ，溶液中
