化学反应原理综合题 原卷版

题型以速率、平衡为中心的原理综合题

1．石油化工生产中，利用裂解反应可以获得重要化工原料乙烯、丙烯。一定条件下，正丁烷裂解的主反应如下：

反应ⅠC4H10(g)催化剂

CH4(g)＋CH3CH===CH2(g)ΔH1；

反应ⅠC4H10(g)催化剂

C2H6(g)＋CH2===CH2(g)ΔH2；

回答下列问题：

(1)正丁烷、乙烷和乙烯的燃烧热分别为Q1 kJ·mol－1、Q2 kJ·mol－1、Q3 kJ·mol－1，反应Ⅰ的ΔH2＝________。

(2)一定温度下，向容积为5 L的密闭容器中通入正丁烷，反应时间(t)与容器内气体总压强(p)数据如下：

t/min0a2a3a4a

p/MPa57.28.48.88.8

Ⅰ该温度下，正丁烷的平衡转化率α＝________；反应速率可以用单位时间内分压的变化表示，即v＝Δp/Δt，前2a min内正丁烷的平均反应速率v(正丁烷)＝________MPa·min－1。

Ⅰ若平衡时甲烷、乙烯的体积分数分别为2

11、

1

4，则该温度下反应Ⅰ的压强平衡常数K p＝

________MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，保留三位有效数字)。

Ⅰ若反应在恒温、恒压条件进行，平衡后反应容器的体积________8.8 L(填“>”“<”或“＝”)。

Ⅰ实际生产中发现高于640 K后，乙烯和丙烯的产率随温度升高增加幅度减小，可能的原因是______________________________(任写1条)。

(3)一种丁烷燃料电池工作原理如图所示。

ⅠA电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。

Ⅰ写出B电极的电极反应式：________。

2．(2019·陕西省高三下学期第一次模拟，27)Ⅰ.硫和氮的氧化物直接排放会引发严重的环境问题，请回答下列问题：

(1)下列环境问题主要由硫氧化物和氮氧化物的排放引发的是________。

A．全球变暖B．酸雨

C．水体富营养化(水华)D．白色污染

(2)SO2的排放主要来自于煤的燃烧。常用石灰石脱硫，其产物可以做建筑材料。

已知：CaCO3(s)===CO2(g)＋CaO(s)

ΔH＝＋178.2 kJ/mol

SO2(g)＋CaO(s)===CaSO3(s)

ΔH＝－402 kJ/mol

2CaSO3(s)＋O2(g)===2CaSO4(s)

ΔH＝－234.2 kJ/mol

写出石灰石脱硫的热化学反应方程式_______________________。

Ⅰ.NO x的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NO x进行吸附，发生反应如下：

反应a：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)

ΔH＝－34.0 kJ/mol

反应b：2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)

ΔH＝－64.2 kJ/mol

(3)对于反应a，在T1 Ⅰ时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：

时间(min)

010********

浓度(mol·L－1)

NO 1.000.580.400.400.480.48

N200.210.300.300.360.36

Ⅰ0～10 min内，NO的平均反应速率v(NO)＝________，当升高反应温度，该反应的平衡常数K________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

Ⅰ30 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．加入一定量的活性炭B．通入一定量的NO

C适当缩小容器的体积D．加入合适的催化剂

(4)某实验室模拟反应b，在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T2Ⅰ，如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请从动力学角度分析，1 050 kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因______________________；

在1 100 kPa时，NO2的体积分数为________。

(5)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K p)；在T2 Ⅰ、

1.1×106Pa时，该反应的化学平衡常数K p＝___________________

(计算表达式表示)；已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。

1．工业上利用合成气(CO、CO2和H2)来生产甲醇，有关反应的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。

化学反应平衡常数

温度/Ⅰ

500700800Ⅰ.2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)ΔH1K1 2.50.340.15Ⅰ.H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)ΔH2K2 1.0 1.70 2.52Ⅰ.3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH3K3

(1)若合成气为H2和CO2，发生反应Ⅰ。

Ⅰ由H2(g)和CO2(g)合成CH3OH(g)的ΔH3＝____________。(用ΔH1、ΔH2表示)

Ⅰ下列措施能使反应Ⅰ的平衡体系中n CH3OH

n H2增大的是________(填字母)。

A．将水蒸气从体系中分离出去

B．恒压时充入氦气

C．升高温度

D．恒容时再充入一定量CO2

Ⅰ500 Ⅰ测得反应Ⅰ在10 min时，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分別为2 mol·L－1、1.0 mol·L－1、0.6 mol·L－1、0.6 mol·L－1，则此时v正______(填“>”“＝”或“<”)v逆。从开始到该时刻，用H2表示反应的平均速率为v(H2)＝________________________________。

(2)用合成气H2、CO和CO2生产甲醇。当n H2

n CO＋n CO2＝a时，体系中CO平衡转

化率[α(CO)]与温度和压强关系的一些散点如图1所示。520 K、压强为p时，α(CO)处于C点。

Ⅰ若保持温度不变，增大压强，则可能是图中的________点(填字母，下同)。

Ⅰ若保持压强不变，升高温度，则可能是图中的________点。

(3)利用甲醇燃料电池进行电解的装置如图2，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后断开K，此时A、B两极上生成等物质的量的气体。

Ⅰ乙中B电极为________(填“阴极”或“阳极”)，该电极上生成的气体在标准状况下的体积为________________________________________________________________________。

Ⅰ丙装置溶液中金属阳离子的物质的量(n)与转移电子的物质的量[n(e－)]变化关系如图3，则图中c线表示的是________(填离子符号)的变化。

2．甲醛(HCHO)俗称蚁醛，是一种重要的有机原料。

Ⅰ.利用甲醇(CH3OH)制备甲醛

脱氢法：CH3OH(g)===HCHO(g)＋H2(g)

ΔH1＝＋92.09 kJ·mol－1

氧化法：CH3OH(g) ＋1

2O2(g)===HCHO(g)＋H2O(g)ΔH2

(1)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH3＝－483.64 kJ·mol－1，则ΔH2＝________________。

(2)与脱氢法相比，氧化法在热力学上趋势较大，其原因为______________________

____________________。

(3)图1为甲醇制备甲醛反应的lg K(K为平衡常数)随温度(T)的变化曲线。曲线________(填“a”或“b”)对应脱氢法，判断依据为__________________。

Ⅰ.甲醛的用途

(4)将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品(结构简式如图2)，该物质在医药等工业中有广泛用途。若原料完全反应生成乌洛托品，则甲醛与氨的物质的量之比为________。

(5)将甲醛水溶液与硫酸镍(NiSO4)混合，可用于化学镀镍。若反应过程中有CO2产生，则该反应的离子方程式为_____________________________________________________。

Ⅰ.甲醛的检测

(6)室内甲醛超标会危害人体健康，通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图3所示，则b极的电极反应式为__________________________，

当电路中转移4×10－4 mol电子时，传感器内参加反应的HCHO为________mg。

3．Ⅰ.已知：ⅠNaHCO3(s)===Na＋(aq)＋HCO－3(aq)ΔH＝＋18.81 kJ·mo1－1

ⅠNa2CO3(s)===2Na＋(aq)＋CO2－3(aq)ΔH＝－16.44 kJ· mol－1

Ⅰ2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)＋CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝＋92.34 kJ·mol－1

请回答：

(1)资料显示，NaHCO3固体加热到100 Ⅰ发生分解，但是加热NaHCO3溶液不到80 Ⅰ就有大量CO2气体放出，用反应热角度说明原因______________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)NaHCO3溶液中主要存在2种化学平衡：a.HCO－3＋H2O H2CO3＋OH－，b.2HCO－3

CO2－3＋H2O＋CO2。根据理论计算0.10 mol·L－1NaHCO3溶液中2个反应的转化率随温度变化如图1所示(不考虑相互影响)：

Ⅰ计算25 Ⅰ 0.10 mol·L－1NaHCO3溶液中CO2与H2CO3的总浓度最大可能为_______mol·L －1。

Ⅰ加热蒸干NaHCO3溶液最后得到的固体是________。

Ⅰ25 Ⅰ时0.10 mol·L－1的NaHCO3溶液的pH＝8.3，加热到4 min时溶液沸腾，后保温到7 min。已知常温下Na2CO3溶液浓度和pH的关系如下表(忽略温度对K w的影响)：

c/mol·L－1饱和0.200.100.0100.001 0

pH12.111.811.511.110.6

请在图2中作出NaHCO3溶液的pH随时间变化的曲线。

Ⅰ.研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(Ⅰ)的关系如图3：

(1)T1Ⅰ时，向1 L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4，只发生反应2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)，达到平衡时，c(C2H4)＝c(CH4)，CH4的平衡转化率为________；上述平衡状态某一时刻，若改变温度至T2Ⅰ，CH4以0.01 mol·L－1·s－1的平均速率增多，经t s后再次达到平衡，且平衡时，c(CH4)＝2c(C2H4)，则t＝________s。

(2)列式计算反应2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)在图3中A点温度时的平衡常数K＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，lg 0.05＝－1.3)。

(3)由图3可知，甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的转化率，除改变温度外，还可采取的措施有____________________________________________。

4．(2019·大连模拟)“绿水青山就是金山银山”，近年来，绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题：

(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1

C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1

2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH3＝－221 kJ·mol－1

若某反应的平衡常数表达式为K＝c（N2）·c2（CO2）

c2（NO）·c2（CO），则此反应的热化学方程式为

________________________________________________________________________。

(2)N2O5在一定条件下可发生分解反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，某温度下向恒容密闭容器中加入一定量N2O5，测得N2O5浓度随时间的变化如下表：

t/min012345

c(N2O5)/(mol·L－1) 1.000.710.500.350.250.17

Ⅰ反应开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p1，则p1Ⅰp0＝________。2～5 min 内用NO2表示的该反应的平均反应速率为____________。

Ⅰ一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是________。(填字母)

a．NO2和O2的浓度比保持不变

b．容器中压强不再变化

c．2v正(NO2)＝v逆(N2O5)

d．气体的密度保持不变

(3)K p是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应：NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)，该反应中正反应速率v正＝k ·p(NO2)·p(CO)，逆反应速率v逆＝k逆·p(NO)·p(CO2)，其中k正、k逆为速率常数，则K p为正

________________(用k正、k逆表示)。

(4)如图是密闭反应器中按n(N2)Ⅰn(H2)＝1Ⅰ3投料后，在200 Ⅰ、400 Ⅰ、600 Ⅰ下，合成NH3反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线，已知该反应为放热反应。

Ⅰ曲线a对应的温度是________。

ⅠM点对应的H2的转化率是________。

(5)工业生产中产生的SO2废气可用如图方法获得H2SO4。写出电解的阳极反应式________________________________________________________________________。

5．(2019·绵阳二诊)研究CO、CO2的回收利用既可变废为宝，又可减少碳的排放。回答下列问题：

(1)二甲醚(CH3OCH3)被誉为“21世纪的清洁燃料”，由CO和H2制备二甲醚的反应原理如下：

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝－90.1 kJ·mol－1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－24.5 kJ·mol－1

已知：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)的ΔH＝________，有利于提高该反应中CO2平衡转化率的条件是_______(填标号)。

A．高温低压B．高温高压

C．低温低压D．低温高压

(2)T1K时，将1 mol 二甲醚引入一个抽空的150 L恒容容器中，发生分解反应：CH3OCH3(g)CH4(g)＋H2(g)＋CO(g)。在不同时间测定容器内的总压，所得数据如表：

t/min0 6.513.026.552.6∞

p总/kPa50.055.065.083.2103.8125.0

Ⅰ由表中数据计算：0～6.5 min内的平均反应速率v(CH3OCH3)＝________，反应达平衡时，二甲醚的分解率为________，该温度下平衡常数K＝________。

Ⅰ若升高温度，CH3OCH3的浓度增大，则该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应，要