专题跟踪检测(九)反应原理综合题

1、专题跟踪检测（九）反应原理综合题A 卷 基础保分练1 (2018 福州质检 )金属钒 (V) 及其化合物有着广泛的用途。请回答以下问题：(1) 钒在溶液中的主要聚合状态与溶液的pH 关系如图 1 所示。V 2O47 中 V 元素的化合价是 _，请写出溶液中VO 3 转化为 V 2O74的离子方程式： _ 。(2) “弱碱性铵盐沉钒法”原理是在含有钒元素的溶液中加入铵盐后形成NH4VO3 沉淀，图 2 是在工业生产中不同pH 环境下沉钒率的测定值。 实际工业生产中常选择pH 7.5为沉钒的最佳条件，当pH 超过 8.0 时沉钒率降低，其原因是溶液中的VO 3 转化为 V 2O74 、_ 。 (请

2、另写出一点原因 )(3)NH 4VO 3 在高温下分解产生的V 2O5 可作为硫酸工业中2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H p 的催化剂，其催化原理如图3 所示。过程 a 和过程 b 的热化学方程式为 V 2 O5(s)SO 2(g)V 2O 4(s)SO3(g)H q；V 2O4(s) O2(g) 2SO2 (g)2VOSO 4(s)H r。请写出过程 c 的热化学方程式：_ 。 T 下，反应： 2SO3(g)2SO2(g) O2(g)H 0 中 SO3 的转化率 ( )与体系总压强 (p)的关系如图 4 所示。 T 下，将 2 mol SO 3 置于 10 L 密闭容器中，反应达到平

3、衡后，体系总压强为 0.10 MPa 。 B 点的化学平衡常数的值是 _。(4) 全钒液流电池是一种可充电电池，装置如图 5 所示。若在放电过程中有 H 从 A 池移向 B 池，则：放电过程中，起负极作用的是_池。 (填 “A”或 “B”)充电过程中，阳极反应式为_ 。解析： (1)设 V 274中 V 元素的化合价是 x，则 2x 2 7 4，解得 x 5。溶液中OVO3转化为 V2O74，V 的化合价不变，离子方程式为2VO 3 2OH2 74H2。(2)V OO沉钒原理为加入铵盐后形成NH 4VO3 沉淀，当 pH 超过 8.0 时， NH4容易转化为 NH 3 2，H O沉钒率降低。(

4、3) 根据盖斯定律，由总的热化学方程式2SO2O22SO3(g)Hp(g)减去过程 a、过程 b 的热化学方程式， 可得过程 c 的热化学方程式为2VOSO 425(s)VO (s)SO3(g)2(g)H 。 反应达到平衡后， 体系总压强为0.10 MPa，则A点为平SOpq r衡点，此时 SO3 的转化率为20% ，则达平衡时 SO3 为 1.6 mol，SO2 为 0.4 mol，O2 为 0.2 mol，2SO2 c O20.042 0.02cA 点化学平衡常数Kc2 SO30.1620.001 25。B 点与 A 点温度相同， 化学平衡常数相等。(4) 根据原电池工作时阳离子向正极移动

5、及“ 放电过程中H从 A 池移向 B池” 知， A 池起负极作用， B 池起正极作用。 充电过程的阳极反应与放电过程的正极反应互为逆反应，由图可知，放电时正极上发生还原反应，VO 2转化为 VO 2 ，则充电过程中，阳极上发生氧化反应，VO2转化为，阳极反应式为 VO2 H2O=VO。VO 2 e2 2H答案： (1) 52VO 3 2OH V 2O74 H 2O(2)pH 过大，溶液中的NH 4 会转化为 NH 3H 2O(合理即可 )(3) 2VOSO 4(s)V 2O5(s) SO3(g) SO2(g)H p q r 0.001 25(4)A 2HVO 2 e H 2O=VO 22综合利

6、用 CO 2、 CO 对构建低碳社会有重要意义。 .一定温度下 (T 1 T 2)，在三个体积均为2.0 L 的恒容密闭容器中发生反应CO(g) 2H 2(g)CH 3OH(g) ，3 min 后反应达到平衡。反应过程中涉及的数据如表所示：起始时物质的量 /mol平衡时物质的量 /mol编号容器温度 /CO(g)H 2(g)CH 3OH(g)T 10.20.40.18T 10.40.8T 20.20.40.16 1(1) 容器中， 平衡时 CO 的浓度为 _mol L 。3 min 内用 H 2 表示的平均反应速率为 _molL 1min 1。(2) T2 时，该反应的平衡常数为 _。该反应为

7、 _(填“放热”或“吸热” )反应。(3) 容器中，平衡时 CH 3OH(g) 的物质的量 _( 填“大于”“小于”或“等于” )0.36 mol。(4) 下列选项中，能说明该反应已经达到平衡状态的是_(填字母 )。a容器中气体密度不再变化b气体平均相对分子质量不再变化c CH 3OH(g) 浓度不再变化d消耗 1 mol CO 的同时生成1 mol CH 3OH(g)(5) 下列选项中，能提高 CO 转化率的有 _(填字母 )。a加压b增大 c(H 2 )c加入合适的催化剂d升高温度(6) 若 T 2 时向容器中充入 0.2 mol CO 、 0.2 mol H 2、 0.5 mol CH

8、3OH(g) ，反应将向_(填“正”或“逆” )反应方向进行。 .利用 H 2 和 CO 2 在一定条件下可以合成乙烯：催化剂CH 2=CH 2 4H2 O。6H2 2CO 2(7) 已知： 4.4 g CO 2 与 H2 完全转化为 CH 2=CH 2 和 H 2O(g)共放出 6.39 kJ 的热量， 写出该反应的热化学方程式：_ 。(8) 温度对 CO 2 的转化率及催化剂的催化效率的影响如图所示。下列有关说法不正确的是_(填字母 )。a N 点对应的反应速率最大b 250 时，催化剂的催化效率最高c其他条件相同时，M 点对应的乙烯的产量比N 点的高若在密闭容器中充入体积比为31 的 H

9、2 和 CO 2， M 点对应的产物CH 2=CH 2 的体积分数为 _%( 保留两位有效数字 )。解析： (1)由题意知，生成 0.18 mol CH 3OH(g) ，需消耗0.18 mol CO ，故平衡时 CO 的浓度为0.2 mol 0.18 mol10.18 mol11，0.01 mol L ，v (CH 3 0.03 mol L2.0 LOH)3 min 2.0 Lmin 1min1v(H 2) 2v(CH 3OH) 0.06 mol L。(2)CO(g) 2H 2(g)CH 3 OH(g)起始 /(mol L1)0.10.20转化 /(mol L1)0.080.160.08平衡

10、/(mol L1)0.020.040.08则 K0.082。容器 和容器 相比，温度升高，平衡时CH 3OH(g)的物质0.02 0.042 500的量减小，相当于温度升高平衡逆向移动，故该反应为放热反应。(3) 假设平衡不发生移动，则平衡时容器中 CH3OH(g)的物质的量为0.18 mol 0.36 mol，但容器 中压强较大，2平衡正向移动， CH 3的物质的量增大，故容器 中，平衡时CH3OH(g)的物质的量大OH(g)于 0.36 mol。(4)气体的质量和体积恒定，气体的密度始终不变，a 项错误；气体的总质量不变，总物质的量减小， 故平均相对分子质量不变时，反应达到平衡状态， b

11、项正确；CH 3OH(g)浓度不变时，反应达到平衡状态，c 项正确；消耗1 mol CO 和生成 1 molCH 3OH(g) 都表示反应向正反应方向进行，不能判断反应是否达到平衡状态，d 项错误。 (5)a、b 项使平衡正向移动，CO 转化率增大； c 项使平衡不发生移动，CO 转化率不变； d 项使平衡逆向移动， CO 转化率减小。0.252 250K，反应向正反应方向进行。(6)Q0.10.1(7)4.4 g CO 2 的物质的量为0.1 mol，与 H 2 完全反应转化为CH 2=CH 2 和 H 2O(g)放出 6.39kJ的热量，则2 mol CO2 与 H 2 完全反应转化为CH

12、 22和 H2O(g)放出的热量为6.39=CHkJ 20 127.8 kJ，故热化学方程式为 6H 2(g) 2CO 2(g)CH 2=CH 2(g) 4H 2O(g)H 127.8 kJmol1 。(8) a 项，温度越高，反应速率越大，催化剂效率越高，反应速率越大，N 点对应的温度虽然高，但催化剂的效率却较低，故N 点对应的反应速率不是最大，错误；b 项，由图可知， 250 时催化剂的催化效率最高，正确；c 项，其他条件相同时，M 点对应的 CO 2 的转化率比 N 点的高，故 M 点对应的乙烯的产量比N 点的高，正确。 M 点对应的 CO 2 的转化率为50% ，故消耗 0.5体积的

13、CO2 和 1.5体积的 H 2，生成 0.25体积的2=CH2和1体积的 H2，则平衡时剩余0.5体积的CO2和 1.5 体积的 H2，故 CH 22CHO(g)=CH的体积分数为0.25 100% 7.7% 。0.5 1.5 0.251答案： (1)0.010.06(2)2 500 放热(3) 大于(4)bc(5)ab (6)正(7)6H 2(g) 2CO 2(g)CH 2 =CH 2(g) 4H 2O(g) 1H 127.8 kJ mol(8) a 7.73目前国家正在倡导推进传统产业改造升级，引导企业创新优化产业结构。其根本目的是节能减排， “减排”的关键是减少CO 2 排放，而“减排

14、”的重要手段是合理利用CO 2。回答下列问题：(1)CO 2 的电子式是 _。(2) 利用 CO 2 可合成尿素 CO(NH2)2 ，合成原料除CO2 外，还有 NH 3。该方法制备尿素的化学方程式是_ ，该方法制备尿素一般需n NH 3 2，即 n CO 2NH 3 过量，原因是_ 。(3)利用太阳能，以CO2 为原料制取炭黑的流程如图1 所示：“过程 1”生成 1 mol 炭黑的反应热为H 1；“过程 2”的热化学方程式为2Fe3O4(s)6FeO(s) O2(g)H 2。则图 1 中制备炭黑的热化学方程式为 _ 。(4) 将 1 mol CO 2 和 3 mol H 2 充入容积为1 L

15、 的恒容密闭容器中，发生反应：2CO 2(g) 6H 2(g)C2H 4(g) 4H 2 O(g)H 。图 2 是测得的该反应中 X、 Y 的浓度随时间变化的曲线，其中X 为 _(写化学式 )，反应达到平衡时的平均反应速率v (H 2) _。不同温度下平衡时，混合气体中H 2 的物质的量随温度的变化曲线如图3 所示，则该反应的H _(填“”“”或“不能确定”)0；测定温度小于T 2 时，反应体系中无 O2 存在，则 T1T2 的温度范围内，H2 的物质的量急剧增大的原因可能是_ 。(5)CO 2 还可以合成甲醇： CO 2(g) 3H 2(g)H 2O(g) CH 3OH(g)H 53.7 k

16、J mol 1，一定条件下， 将 1 mol CO 2和 2.8 mol H 2 充入容积为 2 L 的绝热密闭容器中，发生上述反应。CO 2的转化率 (CO2 ) 在不同催化剂作用下随时间的变化曲线如图4 所示。过程的活化能 _(填“”“”或“”)过程的活化能，n 点的平衡常数K _。解析： (1)CO 2 的结构式为O=C=O ，故其电子式为OCO 。(2)NH 3 与CO 2 反应生成尿素的化学方程式为一定条件CO(NH 2)2 H 2O。该方法制备尿素2NH 3 CO 2时需 NH 3 过量，原因是 NH 3 易液化、 易溶于水， 比 CO2 更易于回收。 (3) 根据提示可写出“过程

17、 1”的热化学方程式 ：6FeO(s) CO 2(g)=2Fe3O 4(s) C(s，炭黑 )H 1，而 “过程 2” 的热化学方程式为 2Fe3O4(s)6FeO(s) O2(g)H 2。根据盖斯定律，将两个热化学方程式相催化剂H H 1 H 2。 (4) 由图 2 可知 X 的浓度逐渐加即得 CO 2(g)=C(s，炭黑 ) O2(g)增大 ，故 X 为生成物 ，且 X 的浓度的变化量在0.25 0.50 molL 1 之间，由初始浓度知Y为，达到平衡时 CO的浓度变化了。CO 2 1 ，根据各物质系数关系知 ，X 为 C20.75 mol L2H 4 1v(H 2) 3v(CO 2) 3

18、 0.75 mol L 0.225 mol L 1min 1。 由图 3 可知，随着温度的升高，10 minH 2 的物质的量增加，即升温平衡向生成H 2 的方向移动，故H 0；“温度小于T 2 时，反应体系中无O2 存在 ”说明 H 2O 未分解， 故 T 1 T2 的温度范围内， H 2 的物质的量急剧增大的原因可能是乙烯分解生成了H 2。(5) 由 CO 2 的转化率曲线可知，过程 比过程 先达到平衡状态，说明过程 反应速率快，因此过程的活化能较小。n 点时 CO 2 的平衡转化率是80% ，则应用 “三段式 ”法计算：CO 2 (g) 3H 2(g)H 2 O(g) CH 3OH(g)

19、1)0.51.400起始浓度 /(mol L1)0.41.20.40.4转化浓度 /(mol L1)0.10.20.40.4平衡浓度 /(mol L0.4 0.4故 n 点的平衡常数 K0.1 0.23 200。答案： (1) OCO(2)2NH 3 CO 2一定条件CO(NH 2)2 H2ONH 3 易液化、易溶于水，便于尾气回收催化剂(3)CO 2(g)=C(s，炭黑 ) O 2(g)HH1H2(4)11C 2H 4 0.225 mol Lmin乙烯分解生成 H 2(5)2004水体污染的治理是环境科学家研究的课题之一，氮及其化合物处理已成环保重点。(1) 还原法可以处理废水中的硝酸根离子

20、。 铝粉在碱性条件下还原硝酸盐， 得到 N 2、AlO 2等。写出反应的离子方程式：_ 。(2) 电解法可除去废水中的氨氮。实验室用石墨电极电解一定浓度的(NH 4 )2SO4 和NaCl的酸性混合溶液。阳极产生的氯气与水反应生成次氯酸，次氯酸可氧化铵根离子。在电解过程中，阴极附近电解质溶液的pH_( 填“升高”“降低”或“不变”)。(3) 向废水中通入一定量氯气，利用次氯酸氧化氨或铵盐：(aq) 4Cl1 NH 4 (aq) 4HClO(aq)=NO3 (aq) 6H(aq) H2O(l)H 1 a kJ mol NH 4 (aq) HClO(aq)=NH2Cl(aq) H (aq) H 2

21、O(l)H 2 b kJ mol 1 2NH 2Cl(aq) HClO(aq)=N 2(g) H 2O(l) 3H (aq) 3Cl (aq)H 3 c kJ mol 1则反应 2NH 4 (aq) 3HClO(aq)=N 2(g) 3H 2O(l) 5H (aq) 3Cl (aq) 的H _ kJ mol 1。在反应中氧化剂、还原剂的物质的量之比为_。(4) 工业上，用活性炭法还原氮氧化物。在密闭容器中充入一定量活性炭和NO ，发生反应： C(s) 2NO(g)N2(g) CO 2(g)H 。在 T1时，反应进行到不同时间测得各物质 1的浓度 (molL )如表所示：t /min010203

22、04050物质NO1.00.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.36CO200.210.300.300.360.36 T1 时，平衡常数 K 为 _。 30 min 之后，只改变某一条件，该条件可能是_。若 30 min 之后，降低温度至 T2 ，重新达到平衡，测得NO、 N2、CO 2 的浓度之比为 1 1 1，则降低温度时平衡 _(填“向左”“向右”或“不”)移动。解析： (1)依题意， 离子方程式为 10Al 6NO 4OH 2H2。3=10AlO23N2O(2)阳极发生氧化反应： 2Cl 2e =Cl 2 ，阴极反应式为2H 2e =H 2 ，

23、阴极附近电解质溶液的 pH 升高。(3)根据盖斯定律知， 2 得 ，则H (2bc)kJ mol1。(4) 20min平衡时，c(NO)1， c(N2)c(CO 2)0.30 1， Kc N2 c CO 2 20.40 mol Lmol Lc NO0.30 0.309 0.562 5。 30 min 40 min， c(NO)、 c(N2 )、c(CO 2)分别净增20.40160.08 mol L111，则改变的一个条件可能是增加1、0.06 mol L 、0.06 mol LNO 的浓度 0.2 mol L；观察发现两次平衡时NO、N 2、CO2 的浓度之比都为 4 3 3，说明还可能是缩

24、小容器体积(等气体分子数反应， 平衡不移动 )。 T1 平衡状态时，、2、CO2 的浓度之比为 43 3，NO N降低温度达到新平衡时，浓度之比为11 1，说明平衡向右移动。答案： (1)10Al 6NO 3 4OH =10AlO 2 3N2 2H 2 O(2) 升高(3)2b c4 1(4) 0.562 5增加 NO 浓度或缩小容器体积向右5 (2018 南昌模拟 )二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。(1)科学家提出由CO 2 制取 C 的太阳能工艺如图所示。若“重整系统”发生的反应中n FeO 6，则 FexOy 的化学n CO 2式为 _，“热分解系统”中每分解1 m

25、ol FexOy，转移电子的物质的量为_。(2)二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题。在一个 1 L 密闭恒容容器中分别投入1.5 mol CO 2、5.0 mol H 2，发生反应：2CO 2(g) 6H 2(g)C 2H 4(g) 4H 2O(g)H ；在不同温度下，用传感技术测出平衡时H 2 的物质的量变化关系如图所示。该反应的H _(填“”“”或“不能确定”)0。在 T A 温度下的平衡常数K _。提高 CO 2 的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是：_(列举 1 项 )。在 T A 温度下，其他条件不变，起始时若按1 mol CO 2、 2 mol H 2、 1

26、mol C 2H 4(g) 、2 mol H 2O(g) 进行投料，此时v(正 )_( 填“”“”或“”)v(逆 )。(3) 用氨水吸收 CO 2 制化肥 (NH 4HCO 3)。H 1 a kJ mol1已知： NH 3H 2O(aq)NH 4 (aq) OH (aq)CO 2(g) H 2O(l)H 2CO 3(aq)H 2 b kJ mol1H2 CO 3(aq) OH (aq)HCO 3 (aq) H 2O(l) 1H 3 c kJ mol则利用 NH 3H 2O 吸收 CO 2 制备 NH 4HCO 3 的热化学方程式为 _ 。已知常温下相关数据如表：Kb(NH 3H 2O) 52

27、10a123 7K4 10(HCO )Ka2(H 2CO 3) 114 10则反应 NH 4HCO 3H2ONH 3 H 2O H 2CO 3 的平衡常数 K _。解析： (1)“ 重整系统 ” 中 FeO 和 CO 2 反应生成 FexOy 和 C，若 n FeO 6，配平化学n CO 2方程式为 6FeO CO 2700 K4 C ，故 FexOy 为 Fe3 4。“热分解系统”中Fe34 分解3=2Fe OOO生成 FeO 和 O2，根据 Fe3 O4 3FeO 可知，每分解 1 mol Fe3O4，转移电子的物质的量为8 233 mol 2 mol。 (2) 根据图示 ，升高温度 ，

28、n(H 2)增大，说明平衡向逆反应方向移动，根据平衡移动原理， 升温时平衡向吸热反应方向移动， 故逆反应为吸热反应， 则正反应为放热反应， H 0。 T A 温度下反应达到平衡时 n(H 2) 2.0 mol，根据化学方程式，可以计算出达到平衡时 n(CO 2)0.5 mol，24 0.5 mol，22.0 mol，则该温度下的平衡常数Kn(CH )n(H O)c C2H 440.5 2.04c H 2O 0.52 2.06 0.5。 该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡c2 CO 2c6 H 2正向移动， CO 2 的转化率增大；或增大反应物H2 的浓度，平衡正向移动， CO2 的转

29、化率增大。 起始时浓度商c C2H 4 c4 H 2O1 24Q26H2 26 0.25K，故该可逆反应向正反应方向进c CO 2c1 2行， v(正 ) v (逆 )。 (3) 根据盖斯定律 ，由第一个反应第二个反应第三个反应，可得：NH 3H 2O(aq) CO 2(g)H H1 H2H 3 (a bNH 4(aq) HCO 3 (aq) ， 则1。 该反应的平衡常数Kc NH 3H 2O c H2CO 3c)kJ molc NH 4c HCO 3KW1014c NH 3H 2O c H 2CO 3 c OH c H 7 5c NH 4 c OHc Hc HCO 3Kb NH 3H 2O

30、Ka1 H 2CO 3210 4103。1.25 10答案： (1)Fe 3O42 mol(2) 0.5通过缩小容器容积增大压强(合理即可 ) (3) NH 3H2O(aq) CO 2(g) 1NH 4 (aq) HCO 3 (aq)H (a b c)kJ mol 1.25 10 3B 卷 重点增分练1 (2018 潍坊统考 )铅及其化合物广泛用于蓄电池、机械制造、电缆防护等行业。(1) 用 PbS 熔炼铅的过程中会有如下反应发生：2PbS(s) 3O2(g)=2PbO(s) 2SO2(g) 1H a kJ molPbS(s) 2O2(g)=PbSO 4(s)1H b kJ molPbS(s)

31、 2PbO(s)=3Pb(s) SO2(g) 1H c kJ mol写出 PbS 与 PbSO4 反应生成 Pb 和 SO2 的热化学方程式_ 。(2) 利用电解法也可制得金属铅。将PbO 溶解在 HCl 和 NaCl 的混合溶液中，得到含PbCl 24 的电解液。用惰性电极电解Na2PbCl 4 溶液制得金属Pb，装置如图所示。a 电极的名称是 _(填“阴极”或“阳极” )，b 电极的电极反应式为_ ，该生产过程中可以循环利用的物质是_。(3) 铅蓄电池是一种用途广泛的二次电池。铅蓄电池的电池反应通常表示为：Pb PbO 2 2H2SO4放电2PbSO 4 2H2O 。铅蓄电池充电时，二氧化

32、铅电极应与外接电源的充电_(填“正极”或“负极”)相连接，该电极的电极反应式为_ 。(4)PbO 2 受热会随温度升高逐步分解。称取 23.9 g PbO 2，将其加热分解， 受热分解过程中固体质量随温度的变化如图所示。A 点与C 点对应物质的化学式分别为_、 _。解析： (1)将题给热化学方程式依次编号为 、 、 ，根据盖斯定律，由23 22 a c 3b12，可得： PbS(s) PbSO 4H。 (2)根据3(s)=2Pb(s)2SO (g)3kJ mol装置图及制备原理可知，b 电极上 PbCl 42 转化为 Pb ，发生还原反应： PbCl 42 2e =Pb4Cl ，则 b 电极为

33、阴极， a 电极为阳极。电解一段时间后，阴极区溶液为HCl 和 NaCl的混合溶液，由题目信息“ 将 PbO 溶解在 HCl 和 NaCl 的混合溶液中 ” 知，可以循环利用的物质为HCl 和 NaCl 。(3) 充电时，PbO 2 电极上 PbSO4 转化为 PbO 2，发生氧化反应： PbSO 42e 2H 2O=PbO 2 4H SO24 ，PbO 2 电极为阳极， 与外接电源的正极相连。(4)n(PbO 2)23.9 g239 g mol1 0.1 mol，n(Pb) 0.1 mol。受热分解过程中Pb 元素质量不变， A 点 n(O) 23.1 g 207 g mol10.1 mol

34、 0.15 mol， n(Pb) n(O) 0.1 mol 0.15 mol 2 3，故对应16 g mol122.3 g 207 g mol1 0.1 mol物质的化学式为 Pb2O3； C 点 n(O) 0.1 mol， n(Pb) n(O)16 g mol10.1 mol 0.1 mol 1 1，故对应物质的化学式为PbO。答案： (1)PbS(s) PbSO4(s)=2Pb(s) 2SO2(g)2 a c 3b 1H 3kJmol(2) 阳极PbCl 42 2e =Pb 4Cl HCl 和 NaCl(3) 正极PbSO 4 2e 2H 2O=PbO 2 4H SO42(4)Pb2O 3PbO2研究碳、氮及其化合物的转化对环境的改善有重大意义。(1) 氧化还原法消除 NO x 的转化如下：O 3CO NH2 2N 2NO NO 2反应 反