2020届高考化学二轮复习化学反应原理综合专题卷

化学反应原理综合1.环戊烯是生产精细化工产品的重要中间体,其制备涉及的反应如下:氢化反应:ΔH=-100.5kJ·mol-1副反应:ΔH=-109.4kJ·mol-1解聚反应:ΔH>0回答下列问题:(1)反应的ΔH=__________kJ·mol-1。

(2)一定条件下,将环戊二烯溶于有机溶剂进行氢化反应(不考虑二聚反应),反应过程中保持氢气压力不变,测得环戊烯和环戊烷的产率(以环戊二烯为原料计)随时间变化如图所示:①0～4h氢化反应速率比副反应快的原因可能是______________________。

②最佳的反应时间为__________h。若需迅速减慢甚至停止反应,可采取的措施有__

___________________________________________________________(写一条即可)。

③一段时间后,环戊烯产率快速下降的原因可能是

________________________________________________________________________________________。

(3)解聚反应在刚性容器中进行(不考虑氢化反应和副反应)。①其他条件不变,有利于提高双环戊二烯平衡转化率的是__________(填标号)。

A.增大双环戊二烯的用量B.使用催化剂C.及时分离产物 D.适当提高温度②实际生产中常通入水蒸气以降低双环戊二烯的温度(水蒸气不参与反应)。某温度下,通入总压为300kPa的双环戊二烯和水蒸气,达到平衡后总压为500kPa,双环戊二烯的转化率为80%,则p(H2O)=__________kPa,平衡常数Kp=__________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数)。

2.要实现人类的可持续发展,必须重视环境保护问题。Ⅰ.硫和氮的氧化物直接排放会引起严重的环境问题,请回答下列问题:(1)下列环境问题主要由硫和氮的氧化物的排放引起的是__________(填标号)。

a.全球变暖b.酸雨c.水体富营养化d.白色污染(2)SO2的排放主要来自煤的燃烧。常用石灰石进行脱硫,其产物可以作建筑材料。已知:CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)ΔH=+178.2kJ·mol-1SO2(g)+CaO(s)CaSO3(s)ΔH=-402.0kJ·mol-12CaSO3(s)+O2(g)2CaSO4(s)ΔH=-234.2kJ·mol-1写出石灰石脱硫反应的热化学方程式:_______________________________。

Ⅱ.NOx的排放主要来自汽车尾气,包含NO2和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸附,发生反应如下:反应a:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH=-34.0kJ·mol-1反应b:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-64.2kJ·mol-1(3)对于反应a,在T1℃时,借助传感器测得反应在不同时刻各物质的浓度如表所示:时间/min浓度/(mol·L-1)01020304050NO1.000.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.36①0～10min内,NO的平均反应速率v(NO)=__________,升高反应温度,该反应的平衡常数K__________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据表中的数据判断改变的条件可能是__________(填标号)。

a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NOc.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活性炭和一定量的NO2,维持温度为T2℃,不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随压强变化曲线如图所示:1050kPa前,反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因是

_____________________________________________________________________________。

在1100kPa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(Kp);在T2℃、1.1×106Pa时,反应b的化学平衡常数Kp=______;已知气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数(保留3位有效数字)。

3.Na2SO3是一种重要的还原剂,I2O5是一种重要的氧化剂,二者都是化学实验室中的重要试剂。(1)已知:2Na2SO3(aq)+O2(aq)2Na2SO4(aq)ΔH=mkJ·mol-1,O2(g)O2(aq)ΔH=nkJ·mol-1,则Na2SO3溶液与O2(g)反应的热化学方程式为__________________________________________。

(2)Na2SO3的氧化分富氧区和贫氧区两个阶段,贫氧区速率方程为v=k·ca(S)·cb(O2),k为常数。①当溶解氧浓度为4.0mg·L-1(此时Na2SO3的氧化位于贫氧区)时,c(S)与速率数值关系如表所示,则a=__________。

c(S)/(×103)3.655.657.6511.65v/(×106)10.224.444.7103.6②两个阶段的速率方程和不同温度的速率常数之比如表所示。已知ln=(-),R为常数,则Ea(富氧区)__________(填“>”或“<”)Ea(贫氧区)。

反应阶段速率方程富氧区v=k·c(S)·c(O2)1.47贫氧区v=k·ca(S)·cb(O2)2.59(3)等物质的量的Na2SO3和Na2SO4混合溶液中,c(S)+c(HS)__________(填“>”“<”或“=”)c(S)。

(4)利用I2O5可消除CO污染,其反应为I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s),不同温度下,向装有足量I2O5固体的2L恒容密闭容器中通入2molCO,测得CO2气体的体积分数φ(CO2)随时间t的变化曲线如图所示。①从反应开始至a点时的平均反应速率v(CO)=__________。

②b点时,CO的转化率为__________。

③b点和d点的化学平衡常数:Kb__________(填“>”“<”或“=”)Kd,判断的理由是__________________________________________。

4.2019年10月1日,中华人民共和国成立70周年阅兵中,由7个型号导弹方队组成的战略打击模块驶过天安门,东风-41导弹方队行进在地面受阅方队的最后。东风-41弹道导弹是中国研发的第四代战略导弹,也是最新的一代。导弹的推进剂分液体推进剂与固体推进剂,东风-41弹道导弹采用最新的固体推进剂。(1)液体推进剂主要含有液态肼(N2H4)。已知①N2(g)+2O2(g)2NO2(g);ΔH=+67.7kJ·mol-1,②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g);ΔH=-534kJ·mol-1,则肼与NO2完全反应的热化学方程式为___________________________。

(2)无色气体N2O4是一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一,N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)ΔH=+24.4kJ·mol-1①将一定量N2O4投入固定容积的真空容器中,下述现象能说明反应达到平衡的是________。

a.v正(N2O4)=2v逆(NO2) b.体系颜色不变c.气体平均相对分子质量不变 d.气体密度不变达到平衡后,保持体积不变升高温度,再次到达平衡时,则混合气体颜色________(填“变深”“变浅”或“不变”),判断理由__________________。

②平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数(例如:p(NO2)=p总×x(NO2)。写出上述反应平衡常数Kp表达式________(用p总、各气体物质的量分数x表示)。

③在一恒温恒容的容器中,发生反应N2O4(g)2NO2(g),下列图象正确的是________。

④上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,则Kp为________(以k正、k逆表示)。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强100kPa),已知该条件下k正=4.8×104s-1,当N2O4分解10%时,v正=________kPa·s-1。

⑤真空密闭容器中放入一定量N2O4,维持总压强p0恒定,在温度为T时,平衡时N2O4分解百分率为a。保持温度不变,向密闭容器中充入等量N2O4,维持总压强在2p0条件下分解,则N2O4的平衡分解率的表达式为________。

(3)一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该燃料电池的电极材料采用多孔导电材料,以提高电极反应物在电极表面的吸附量,并使它们与电解质溶液充分接触,以空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质。①负极上发生的电极反应为

_______________________________________;

②电池工作时产生的电流从________电极经过负载后流向________电极(填“左侧”或“右侧”)。

5.“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=+180.5kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH2=-393.5kJ·mol-12C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH3=-221kJ·mol-1若某反应的平衡常数表达式为K=,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:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),某温度下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/min012345c(N2O5)/(mol·L-1)1.000.710.500.350.250.17①反应开始时体系压强为p0,第2min时体系压强为p1,则p1∶p0=__________。2～5min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为__________。

②一定温度下,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)Kp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正·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Kp为__________(用k正、k逆表示)。

(4)如图是密闭反应器中按n(N2)∶n(H2)=1∶3投料后,在200℃、400℃、600℃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。①曲线a对应的温度是__________。

②M点对应的H2的转化率是__________。

(5)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:NH3·H2O的Kb=1.8×1;H2SO3的Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×1。)(6)氨气是合成众多含氮物质的原料,利用H2—N2—生物燃料电池,科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂,X膜为隔膜,在室温条件下实现了合成NH3的同时还获得电能。其工作原理图如下:则X膜为________交换膜,正极上的电极反应式为__

____________________。

1.【解析】(1)结合盖斯定律计算,氢化反应+副反应得到反应ΔH=-209.9kJ·mol-1;(2)①0～4h氢化反应速率比副反应快的原因可能是氢化反应的活化能小或反应物的浓度大;②根据图象可知,在4h时环戊烯产率最大、环戊烷产率较小,说明最佳的反应时间为4h;若需迅速减慢甚至停止反应,可采取的措施有排出氢气,或利用温度对化学反应速率的影响,将反应体系的温度降低,即急剧降温也可以降低反应速率;③一段时间后,环戊烯产率快速下降的原因可能是副反应增加,导致环戊烯的产率降低;(3)①增大双环戊二烯的用量,平衡正向移动,但是加入的双环戊二烯使平衡正向移动消耗量远小于增大双环戊二烯的用量使其浓度增大的量,因此增大双环戊二烯的用量,双环戊二烯的转化率降低,A错误;使用催化剂化学平衡不发生移动,双环戊二烯的平衡转化率不变,B错误;及时分离产物,由于生成物浓度降低,平衡正向移动,使更多的双环戊二烯发生反应,因此双环戊二烯的转化率增大,C正确;由于该反应的正反应是吸热反应,适当提高温度,化学平衡正向移动,使更多的双环戊二烯发生反应,因此双环戊二烯的转化率增大,D正确,故答案是CD;②假设反应前双环戊二烯的物质的量为a,水蒸气的物质的量为b,化学反应:n(开始)(mol) a0n(转化)(mol) 0.8a1.6an(平衡)(mol) 0.2a1.6a在同温同体积时,气体的压强与气体的物质的量成正比,反应前总压为300kPa,反应达到平衡后总压为500kPa,=,解得=,由于反应前气体的总压强为300kPa,所以p(H2O)=×300kPa=50kPa,=,由于=,所以p(双环戊二烯)平衡=50kPa,p(环戊二烯)平衡=p(双环戊二烯)平衡=8×50kPa=400kPa,所以平衡常数Kp===3200kPa。答案:(1)-209.9(2)①氢化反应的活化能小或反应物的浓度大②4排出氢气或急剧降温③副反应增加(3)①CD②5032002.【解析】(1)全球变暖主要是CO2的大量排放引起的;酸雨主要是大量排放含SO2或氮氧化物的气体引起的;水体富营养化是大量排放含氮、磷元素的废水引起的;白色污染是指塑料污染。(2)石灰石脱硫反应的热化学方程式为2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g),根据盖斯定律,ΔH=+178.2kJ·mol-1×2+(-402.0kJ·mol-1×2)+(-234.2kJ·mol-1)=-681.8kJ·mol-1。(3)①0～10min内,v(NO)=(1.00-0.58)mol·L-1÷10min=0.042mol·L-1·min-1,该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数K减小。②30min后,反应物NO和生成物N2的浓度都增大,且增大的程度相同,结合该反应是反应前后气体分子数不变的反应,则改变的条件可能是适当缩小容器的体积;通入一定量的NO,平衡正向移动,NO和N2浓度均增大,符合表中数据的变化趋势。(4)1050kPa前反应未达到平衡状态,随着压强的增大,物质的浓度增大,反应速率加快,NO2转化率增大。在1100kPa时,NO2的转化率为40%,设NO2的起始物质的量为2mol,则平衡时NO2、N2、CO2的物质的量依次为1.2mol、0.4mol、0.8mol,NO2的体积分数(即物质的量分数)为50%。(5)根据(4)可知,在T2℃、1.1×106Pa时,平衡时NO2、N2、CO2的体积分别占气体总体积的、、,化学平衡常数Kp=≈8.15×104(Pa)。答案:(1)b(2)2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g)ΔH=-681.8kJ·mol-1(3)①0.042mol·L-1·min-1减小②bc(4)1050kPa前反应未达平衡状态,随着压强增大,物质的浓度增大,反应速率加快,NO2转化率增大50%(5)8.15×104Pa3.【解析】(1)①2Na2SO3(aq)+O2(aq)2Na2SO4(aq)ΔH=mkJ·mol-1,②O2(g)O2(aq)ΔH=nkJ·mol-1,根据盖斯定律,由①+②得:2Na2SO3(aq)+O2(g)2Na2SO4(aq)ΔH=(m+n)kJ·mol-1。(2)①当溶解氧浓度为4.0mg·L-1时,c(S)与速率数值关系如表,v1∶v2=(S)∶(S),=,解得a=2;②ln=(-)随着Ea的增大而增大,富氧区的ln较小,故Ea(富氧区)<Ea(贫氧区)。(3)等物质的量的Na2SO3和Na2SO4混合溶液中,Na2SO3属于强碱弱酸盐,水解显碱性,根据物料守恒,c(S)+c(HS)+c(H2SO3)=c(S),则c(S)+c(HS)<c(S)。(4)①0到0.5min时:设CO转化的物质的量为xmol,5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)起始量/mol 2 0转化量/mol x xa点量/mol 2-x x根据a点时CO2的体积分数φ(CO2)==0.30,得x=0.6,则从反应开始至a点时的反应速率为v(CO)==0.6mol·L-1·min-1;设CO转化的物质的量为ymol②5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)起始量/mol 2 0转化量/mol y yb点量/mol 2-y y根据b点时CO2的体积分数φ(CO2)==0.80,得y=1.6,CO的转化率=×100%=80%;③其他条件相同时,曲线Ⅱ先达到平衡,则温度高于曲线Ⅰ,说明温度升高,CO2的产率降低,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,则化学平衡常数:Kb>Kd。答案:(1)2Na2SO3(aq)+O2(g)2Na2SO4(aq)ΔH=(m+n)kJ·mol-1(2)①2②<(3)<(4)①0.6mol·L-1·min-1②80%③>其他条件相同时,曲线Ⅱ先达到平衡,则温度高于曲线Ⅰ,说明温度升高,CO2的产率降低,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小4.【解析】(1)①N2(g)+2O2(g)2NO2(g)ΔH1=+67.7kJ·mol-1②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)ΔH2=-534kJ·mol-1依据盖斯定律:②×2-①得到:2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(g)ΔH=-1135.7kJ·mol-1。(2)①a.应是2v正(N2O4)=v逆(NO2)时反应达到平衡状态,故a错误;b.体系颜色不变,说明二氧化氮浓度不变,反应到达平衡状态,故b正确;c.混合气体总质量不变,随反应进行混合气体总物质的量增大,平均相对分子质量减小,当气体平均相对分子质量不变时,反应到达平衡状态,故c正确;d.混合气体的总质量不变,容器的容积不变,气体密度始终不变,故d错误,正反应是吸热反应,其他条件不变,温度升高平衡正向移动,c(NO2)增加,颜色加深。②由题目信息可知,用某组分(B)的平衡压强(PB)表示平衡常数为生成物分压的系数次幂乘积与反应物分压系数次幂乘积的比,N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数Kp==。③A.平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,图象不符合,故A错误;B.N2O4的物质的量越大,压强越大,正反应方向进行的程度越小,N2O4的转化率越小,图象符合,故B正确;C.NO2的物质的量越大,压强越大,逆反应方向进行的程度越大,则NO2的百分含量越小,图象不符合,故C错误;D.ΔH与反应方程式中化学计量数成正比,ΔH不随NO2的物质的量的变化而变化,故D错误。④平衡时正逆反应速率相等,由v正=k正·p(N2O4),v逆=k逆·p2(NO2),联立可得Kp=,当N2O4分解10%时,设投入的N2O4为1mol,转化的N2O4为0.1mol,则:N2O4(g)2NO2(g)物质的量增大Δn1 2-1=10.1mol 0.1mol故此时p(N2O4)=×100kPa=×100kPa,则v正=4.8×104s-1××100kPa≈3.9×106kPa·s-1。⑤在温度为T时,平衡时N2O4分解百分率为a,设投入的N2O4为1mol,转化的N2O4为amol,则:N2O4(g)2NO2(g)起始量(mol): 1 0变化量(mol): a 2a平衡量(mol): 1-a 2a故w(N2O4)=,w(NO2)=,则平衡常数Kp===p0×保持温度不变,平衡常数不变,令N2O4的平衡分解率为y,则:p0×=2p0×,解得y=。(3)①通入燃料的电极为负极,负极上燃料失电子发生氧化反应,电极反应式为N2H4+4OH--4e-N2+4H2O。②原电池工作时,电流由正极经导线流向负极,则由右侧流向左侧。答案:(1)2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(g)ΔH=-1135.7kJ·mol-1(2)①bc变深正反应是吸热反应,其他条件不变,温度升高平衡正向移动,c(NO2)增加,颜色加深②③B④3.9×106⑤(3)①N2H4+4OH--4e-N2+4H2O②右侧左侧5.【解析】(1)若某反应的平衡常数表达式为K=,该反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),①N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH1=+180.5kJ·mol-1②C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH2=-393.5kJ·mol-1③2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH3=-221kJ·mol-1由盖斯定律计算②×2-③-①得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.5kJ·mol-1。(2)①2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)开始(m