创新班二轮复习之平衡理论与应用（高考化学）.pdf

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1、2020届创新班二轮复习之平衡理论与应用(高考化学)i.co、CO2 的转化和利用是环境化学研究的热点课题。(1)已知：C O 的燃烧热为一2 83.0 k J m o l-c CO(g)+O2(g)=C O2(g)+O(g)AW=-33.5k J m o l-1,则 2 O(g)=O2(g)XH=k J m o l-o(2)沥青混凝土可作为反应2 c o(g)+O2(g)=CCh(g)的催化剂。在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下，使用同质量的不同沥青混凝土(a 型、0型)催化时，C O 的转化率与温度的关系如图所示。a、b、c、d四点中，未达到平衡状态的点是(填字母代号)。

2、d点对应的转化率比8 点低，其主要原因是 o在均未达到平衡状态时，同温度下对上述反应催化效率较高的是(填“a”或“0”)型沥青混凝土。e点c o的转化率突变，其可能的原因是已知c 点时容器中。2 浓度为0.0 4 m o l L，则 50 时，在 a型沥青混凝土中C O 转化反 应 的 平 衡 常 数 长=(用含x的代数式表示)。(3)C O 也是一种燃料。CO-空气碱性(K O H 为电解 质)燃料电池中，正极区充入(填“C O”或“空气”)；若在放电过程中恰好生成K H C O 3,写出此时负极的电极反应式：2.“绿水青山就是金山银山”，研究N O2、NO、C O、S O2 等大气污染物和

3、水污染物的处理对建设美丽中国具有重要意义。(1)已知：CO(g)+H 2 O(g)5=i!CO2(g)+H 2(g)A/7i=-41.2 k J-m o l 1(2)CH 4(g)+CO2(g)5=i 2 CO(g)+2 H 2(g)42=+2 47.3 k J-m o L(3)CH4(g)+4N O(g)=2 N 2(g)+CO2(g)+2 H2O(g)A/73=-1 1 60 k J m o l-写出NO 与 C O 反应生成无污染物气体的热化学方程式：。(2)光 气(C O C h)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途。工业上常利用废气CO2 通过反应：CX s)+CO2(g)U=*2

4、C0(g)A/0,制取合成光气的原料气C O。在体积可变的恒压加总)密闭容器中充入1 m o l C O 2 与足量的碳发生上述反应，在平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图1 所示：气体积2懑T 时，在容器中若充入稀有气体，Vv 逆(填 或“=)，平衡 移动(填“正向”“逆向”或“不”，下 同)；若充入等体积的C O 2 和 C O,平衡 移动。CO 体积分数为40%时，CO2的 转 化 率 为。已知：气体分压。分尸气体总压x体积分数。用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数Kp的表达式为；800 c 时，除=（用含p 总的代数式表示）。（3）利用 CH4的还原性，通过反应：CH4（g）+2NO

5、2（g）x=feN2（g）+CO2（g）+2H2O（g）H,可消除氮氧化物的污染。在 130 0c和 180 c 时，分别将1.011101：乂 和 1.011101102充入2L 的密闭容器中发生反应，测 得 NO?的转化率a（NCh）在不同温度、压强下随时间变化的关系如图2 所示。则上述反应的H 0（填“或“=，下同）；压强:pi pi.3.碳、氮、氧、铝都为重要的短周期元素，其单质及化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题：（1）在密闭容器内（反应过程保持体积不变），使 1 molN2和 3 m0IH2混合发生下列反应：N2（g）+3H2（g）=2N H 3（g）AW=-92

6、.4 kJ-mol o 当反应达到平衡时，N2 和 H2 的浓度之比是;当升高平衡体系的温度，则混合气体的平均式量_ _ _ _ （填“增大”“减小”或“不变”）；当达到平衡时，再向容器内充入1 mol N2,H2的转化率（填“提高”“降低”或“不变”）；当达到平衡时,将C（N2）、C（H2）、3）同时增大1倍,平衡 移 动（填“正向”“逆向”或“不”）。（2）由题干所述元素中的三种组 成 的 某 种 强 酸 弱 碱 盐 的 化 学 式 为,其溶于水能水的电离（填“促进”或“抑制”），且使溶液的pH（填“升高”“降低”或“不变”），原因是（用离子方程式表示）。（3）空气是硝酸工业生产的重要原料

7、，氨催化氧化是硝酸工业的基础，氨气在铁触媒作用下只发生主反应和副反应：4NHs（g）+5O 2=i4N O（g）+6H2O（g）AH=-905 kJ-mol 1 4NH3（g）+3O2（g）=i2N2（g）+6H2O（g）A/7=-1268 kJ-mol 1 氮气与氧气反应生成NO 的热化学方程式为一在氧化炉中催化氧化时，有关物质的产率与温度 的 关 系 如 图。下 列 说 法 中 正 确 的 是A.工业上氨催化氧化生成NO时、最佳温度应控制在780 840 之间（）,）B.工业上采用物料比，二二 在 1.7 2.0,主”（NHJ要是为了提高反应速率C.加压可提高NH3生成N O 的转化率D.

8、由图可知，温度高于900 时，生成N2的副反应增多，故 NO产率降低（4）M 是重要的有机化工原料，其分子与H2O2含有相同的电子数，将 1 mol M 在氧气中完全燃烧,只生成1 molCCh和 2 moi H2O,则 M 的化学式为。某种燃料电池采用钳作为电极催化剂，以 KOH溶液为电解质，以 M 为燃料，以空气为氧化剂。若该电池工作时消耗1 mol M,则电路中通过 m ol电子。4.氨是重要的基础化工原料，可以制备亚硝酸（HNO2）、连二次硝酸（H2N2O2）、尿素CO（NH2）22等多种含氮的化工产品。(1)已知：25时，亚硝酸和连二次硝酸的电离常数如下表所示:化学式HNO2H2N2

9、O2电离常数r=5.1X10-4Kal=6.17xl0-8、Ka2=2.88xlOT2物质的量浓度相同的NaNO2和 NaHN2O2溶液的pH(NaNO2)p H(Na HN2O2)(填或“=)。25时，NaHNzCh溶液中存在水解平衡，其水解常数心=(保留三位有效数字)。(2)以 NH3与 CCh为原料可以合成尿素 CO(NH2)2，涉及的化学反应如下：反应 I：2NH3(g)+CCh(g)2cChNHs)A/i=-159.5 kJ-mol1；反应 II：N H2C O2N H 4(S)5=CO(NH2)2(s)+H2O(g)A/72=+116.5 kJ m or1；反应HI：H2O(l)=

10、H2O(g)AW3=+44.0 kJ-moPo则 反 应 IV：N%与C C h合 成 尿 素 同 时 生 成 液 态 水 的 热 化 学 方 程 式 为(3)7TC时，向容积为2 L 的恒容密闭容器中充入(N%):(CC)2)=2：1的原料气，使之发生反应IV,反应结束后得到尿素的质量为30 g,容器内的压强(p)随时间的变化如图1 所示。0 5 m in内，该反应的平均反应速率v(CC2)=_。7VC时，该反应的平衡常数K 的值为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。0 1 2 3 45 67 8 910/min T图1图2 图 2 中能正确反映平衡常数K 随 温 度 变

11、 化 关 系 的 曲 线 为 (填曲线标记字母)，其判断理由是 o该反应最好在加压条件下进行，其原因是。5.甲醛(CH30cH3)是一种重要新型能源，用 C 0 和 H2合成甲醛相关反应为：CO(g)+2H2(g)=*CHQH(g)A/i=-99 kJ-moL2cH30H(g)?=iCH30cH3(g)+H2O(g)AH2=-24 kJ moLCO(g)+H2O(g)?=iCO 2(g)+H2(g)H -a kJ-mol(a0)3co(g)+3H2(g)5=*C H 30cH 3(g)+CCh(g)请回答下列问题：己知反应相关的化学键键能数据如下：化学键H-H0 0H-0C=O/(kJmoT)

12、43210714597993(1)根据以上方程式及数据计算可得A/4=k J m o r1。(2)C C h和H 2在一定条件下也可合成C H 3 OC H 3,催化剂2 C O2(g)+6 H 2(g)=C H3O C H3(g)+3 H 2 O(g)A/”=，或 Y)；压强为P 2时，在y点的速率关系：V j E v逆(填”或“V”).在0、1 1 0 0 C条件下，从反应开始至达到平衡，用co表示的平均反应速率为m o l-L -m i i r c6.研究碳及其化合物的相互转化对能源的充分利用、低碳经济有着重要的作用。(1)已知：C H 4(g)+H 2 O(g);=C O(g)+3 H

13、 2(g)H i=+2 0 6.1 k J m o L2 H 2(g)+C O(g)5=J s C H3O H(l)h 2=T 2 8.3 k l m o L2 H 2(g)+0 2()=*2 1 4 2 0()”3=-4 8 3.6 kJ m o l_ 12 5 时，在合适的催化剂作用下，采用甲烷和氧气一步合成液态甲醇的热化学方程式为o(2)利用反应来制备氢气，为了探究温度、压强对反应速率、转化率的影响，某同学设计了以下三组对比实验(温度为4 0 0 或5 0 0 ,压强为lO lkP a或4 0 4 kP a)o4实验2 和实验3 相比，其平衡常数关系是K2 仆(填“或“=)。将等物质的量

14、的CH4和水蒸气充入1 L 恒容密闭容器中，发生上述反应，在 400下达到平衡，平衡常数K=27,此时容器中CO 物质的量为0.10 m o l,则 CH4的转化率为实验序号压强/kPaCH4初始浓度/mol L-IH2O 初始浓度/m。卜 LT1400p3.07.02t1013.07.034001013.07.0(3)科学家提出由CO2制取C 的太阳能工艺如图1 所示。重 整 系 统”发 生 的 反 应 中“(FeO)：(82)=6：I,则Fe.vO.v的化学式为“热分解系统”中每分解1 mol FevO.y,转移电子的物质的量为太阳能、|热分解系统|2300KFeO(4)p C 类 似 p

15、 H,是指极稀溶液中的溶质浓度的常用负对数值。若某溶液中溶质的浓度为lxlO-3mol L 则该溶液中溶质的pC=Tg(1x107)=3。如图2 为 25时 H2cCh溶液的pC-pH图。请回答下列问题(若离子浓度小于ICT5moi T,可认为该离子不存在)：在同一溶液中，H2c03、HCO；、CO：(填“能”或“不能”)大量共存。求 H2c03一级电离平衡常数的数值Ka尸。C(H,CC)3)人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系大 局 j可以抵消少量酸或碱，维持pH=7.4。当过量的酸进入血液中时，血液缓冲体系中的(二L)最终将。A.变大 B.变小 C.基本不变 D.无法判断7.I.煤制天然气的

16、工艺流程简图如下：氧气水蒸气(1)反应 I：C(s)+H2O(g)C O(g)+H2(g)A H=+135 kJ-mor1,通入的氧气会与部分碳发 生 燃 烧 反 应。请 利 用 能 量 转 化 及 平 衡 移 动 原 理 说 明 通 入 氧 气 的 作 用：5(2)反应 H：C O(g)+H 2 O(g)=K X)2(g)+H 2(g)A H=-4 1 k Jm o l L 如图表示不同温度条件下，煤气化反应I 发生后的汽气比(水蒸气与CO物质的量之比)与CO平衡转化率的变化关系。判断T i、和 n的大小关系：。(从小到大的顺序)若煤气化反应I 发生后的汽气比为0.8,经煤气化反应I和水气变

17、换反应I I 后，得到CO与H 2 的物质的量之比为1 :3,则反应U 应 选 择 的 温 度 是 (填“7 T 或 2”或 20疗)。10(3)甲烷化反应I V 发生之前需要进行脱酸反应H I。煤经反应I 和 I I 后的气体中含有两种酸性气体，分 别 是 H 2 s 和605040108f街区化率八0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0汽气比 n(H,O)/n(CO)工业上常用热碳酸钾溶液脱除H 2 s 气体得到两种酸式盐，该反应的离子方程式是I I.利用甲烷超干重整C O 2 技术可得到富含co的气体，将甲烷和二氧化碳转化为可利用的化学品，在能源和环境上的意义重大。该技术中的化学反应

18、为：C H4(g)+3 C O2(g)=t 2 H2O(g)+4 C O(g)A/0C H&超干重整C O2的催化转化原理示意如图：(4)过 程 H,实 现 了 含 氢 物 种 与 含 碳 物 种 的 分 离。生 成 H 2 O(g)的化学方程式是(5)假设过程I 和过程H中的各步均转化完全，下 列 说 法 正 确 的 是。(填序号)a.过 程 I 和过程H中均含有氧化还原反应b.过程I I 中使用的催化剂为F e3O4和 C a C C hc.若过程I 投 料 嘿 W=i,可导致过程n中催化剂失效;?(C O2)(6)一定条件下，向体积为2 L 的恒容密闭容器中充入1.2 m o iC H4

19、(g)和 4.8 m o l C O2(g),发生反应 C H4(g)+3 C O2(g)？=2H2O(g)+4 C O(g)A/7 0,实验测得，反应吸收的能量和甲烷的体积分数随时间变化的曲线图像如图。计算该条件下，此反应的H=61.(I)-4 9 9 (2)a CO和 C h 反应是放热反应，温度越高平衡进行的程度越小0 升高温度，催化剂失去活性 包;(1 -x)-(3)空气 C O+3 O H?e -H C O；+H202.(1)2 N O(g)+2 C O(g)=j g)+2 C O 2(g)A H=-7 4 4.8 5 k J m o l 1(2)正向 不 2 5%，丫”5.2 8

20、p 总 P(C O2)3.(1)1：3减 小 提 高 正 向(2)A 1(N O3)3 促 进 降 低 A I 3+3H 2。=A 1(O H)3+3H*(3)N 2(g)+C)2(g)=2N O(g)，=+1 81.5 k J-molT AD(4)C H 30H 64.1.62x 1 0-7(2)2N H3(g)+C O 2(g)C O(N H2)2(s)+H2O(l)A/7=-87 k J-mor1(3)0.05molL T.mi n T 1 28 a 升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小增大反应速率，平衡向右移动，提高尿素的产量5.(1)-263(2)D 1.0 逆 增加C O 2浓度、适当增加压强、降低反应温度、及时分离出C H 30c H 3和 H2O (以上任意3 点，合理即可)0.086.(1)C H 4(g)+-O2(g)C H3O H(l)A/=-1 64.0 k J mol-(2)W(90.9%、90.91%,3 x 1 0 0%均可)(3)F e C U 2moi(4)不 能 1 x 1 0-6 A7.(1)氧气与碳发生燃烧反应放热，放出的热被可逆反应吸收利用，促进反应正向移动,(2)八 乃乃(3)C C h CO；+H2S-H S+H C O,(4)4H 2+F e 3O 4：=3 Fe+4H 2O (5)a c (6)+330 k J-moL7