2023年高考化学大题精练冲刺（第02期）专题01化学反应速率与化学平衡原理综合应用（含解析）

PAGEPAGE16专题01化学反响速率与化学平衡原理综合应用1．运用化学反响原理知识答复以下有关碳和碳的化合物的问題〔1〕汽车尾气的主要污染物是NO以及燃料燃烧不完全所产生的CO，它们是现代化城市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染，人们开始探索利用NO和CO在一定条件下转化为两种无毒气体E和F的方法〔己知该反响在一定条件下可以自发进行〕。在2L密闭容器中参加一定量NO和CO，当溫度分别在T1和T2时，测得各物质平衡时物质的量如下表：①请结合上表数据，写出NO与CO反响的化学方程式___________________，该反响的△S_______0(填“<〞或“>〞)。②上述反响T1℃时的平衡常数为K1，T2℃时的平衡常数为K2。根据表中数据计算K1=_________，根据表中数据判断，温度T1和TA.T1>T2B.T1<T2C〔2〕生成的CO2经常用氢氧化钠来吸收，现有0.4molCO2,假设用200mL3mol/LNaOH溶液将其完全吸收，溶液中离子浓度由大到小的顺序为____________。〔3〕CO2在自然界循环时可与CaCO3反响，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，假设Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L，那么生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为：___________mol/L。(忽略混合前后溶液体积的变化〕〔4〕己知14gCO完全燃烧时放出141.5kJ的热量，那么写出CO燃烧热的热化学方程式：_____________。〔5〕CO还可以用做燃料电池的燃料，某熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，该电池用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650℃【答案】2CO+2NON2+2CO2<3200Ac(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32_)>c(OH-)>c(H+)5.6×10-5CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)△H=-283kJ/mol2CO-4e-+2CO32-=4CO2O2+4e-+2CO2=2CO32-2．环境问题正引起全社会的关注，用NH3催化复原NOx可以消除氮氧化物的污染，对构建生态文明有着极为重要的意义。〔1〕N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0，当反响器中按n〔N2〕：n〔H2〕=1:3投料，分别在200℃、400℃、600①曲线a对应的温度是_________℃。②上图中M、N、Q三点对应的平衡常数K〔M〕、K〔N〕、K〔Q〕的大小关系是_________________。如果N点时c〔NH3〕=0.2mol·L-1，那么N点的化学平衡常数K=______〔保存2位小数〕。〔2〕用NH3催化复原NO时包含以下反响：反响I：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)△H1反响II：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H2反响III：4NH3(g)+6NO2(g)5N2(g)+3O2(g)+6H2O(l)△H3△H1=________〔用含△H2、△H3的式子表示〕。〔3〕SNCR-SCR是一种新兴的烟气脱硝技术〔除去烟气中的NOx〕。其流程如下：该方法中反响的热化学方程式为：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H=-1646kJ·mol-1①在一定温度下，在密闭恒压的容器中，能表示上述反响到达化学平衡状态的是_______〔填字母〕。a.4v逆〔N2〕=v正〔O2〕b.混合气体的密度保持不变c.c〔N2〕：c〔H2O〕：c〔NH3〕=4:6:4d.单位时间内断裂12molN-H键的同时断裂12molO-H键②如以下图所示，反响温度会直接影响SNCR技术的脱硝效率。SNCR技术脱硝的最正确温度选择925℃的理由是_____________________；SNCR与SCR技术相比，SNCR技术的反响温度较高，其原因是_______________；但当烟气温度高于1000℃【答案】200℃K〔M〕=K〔Q〕＞K〔N〕0.93L2/mol23△H2+△H3bd9253．硫单质及其化合物在化工生产、污水处理等领域应用广泛。〔1〕煤制得的化工原料气中含有羰基硫(O=C=S)，该物质可转化为H2S，主要反响如下：ⅰ.水解反响：COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)△H1ⅱ.氢解反响：COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)△H2反响中相关的化学键键能数据如下表：化学键H-HC=O(COS)C=SH-SE/kJ·mol-14367455803391076①恒温恒压下，密闭容器中发生反响i。以下事实能说明反响i到达平衡状态的是_______。(填标号)a．容器的体积不再改变b．化学平衡常数不再改变c．混合气体的密度不再改变d．形成1molH—O键，同时形成1molH—S键②一定条件下，密闭容器中发生反响i，其中COS(g)的平衡转化率(α)与温度(T)的关系如下图。那么A、B、C三点对应的状态中，v(COS)=v(H2S)的是____________。(填标号)③反响ii的正、逆反响的平衡常数(K)与温度(T)的关系如下图，其中表示逆反响的平衡常数(K逆)的是__________(填“A〞或“B〞)。T1℃时，向容积为10L的恒容密闭容器中充入2molCOS(g)和1molH2〔2〕过二硫酸是一种强氧化性酸，其结构式为①在Ag+催化作用下，S2O82-能与Mn2+在水溶液中发生反响生成SO42-和MnO4-，该反响的离子方程式为_____________________________。②工业上可用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液的方法制备过二硫酸铵。总反响的离子方程式为________________________________。〔3〕NaHS可用于污水处理的沉淀剂。：25℃时，反响Hg2+(aq)+HS-(aq)⇌HgS(s)+H+(aq)的平衡常数K=1.75×1038，H2S的电离平衡常数Ka1=1.0×10-7，Ka2=7.0×10-15①NaHS的电子式为____________________。②Ksp(HgS)=_____________________。【答案】dABCB33.3%5S2O82-+2Mn2++8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+2SO42-+2H+S2O82-+H2↑4.0×10-53COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)起始(mol)2100反响xxxx平衡2-x1-xxx那么K==解得x=23，COS的平衡转化率=23mol2mol×100%=33.3%，故答案为：B；33.3%；〔2〕①Mn由+2价升到+7价，S2O82-中有两个-1价的氧降到-2价，根据得失电子守恒配平反响，再由电荷守恒确定出产物中有H+，最后由H原子守恒，确定反响物中还有H2O，并配平．得到离子方程式为：2Mn2++5S2O82-+8H2O2MnO4-+10SO42-+16H+，故答案为：2Mn2++5S2O82-+8H2O2MnO4-+10SO42-+16H+；②用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液的方法制备过二硫酸铵，阳极发生氧化反响，硫酸根离子被氧化为过二硫酸根离子，阴极发生复原反响，氢离子得电子生成氢气，总反响的离子方程式为2SO42-+2H+S2O82-+H2↑，故答案为：2SO42-+2H+S2O82-+H2↑；〔3〕①NaHS属于离子化合物，电子式为，故答案为：；②反响Hg2+(aq)+HS-(aq)HgS(s)+H+(aq)的平衡常数K=1.75×1038=c(H+)c(Hg2+)c(HS-)=c(H+)c(S2-)4．亚硝酰氯〔ClNO〕是有机合成中的重要试剂，可由NO与Cl2反响得到，化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)〔1〕研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时会生成亚硝酸氯，涉及如下反响：①2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)ΔH1K1②4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2Cl2(g)+2NO(g)ΔH2K2③2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)ΔH3K3ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系式为______；平衡常数K1、K2、K3之间的关系式为_______。〔2〕几种化学键的键能数据如下：化学键NO中的氮氧键Cl-Cl键Cl-N键ClNO中的N=O键键能/(KJ/mol)630243a607那么ΔH3+2a=_________。〔3〕300℃时，2ClNO(g)2NO(g)+Cl2(g)的正反响速率的表达式为v正=k·cn(ClNO)(k为速率常数，只与温度有关)，测得塑料厂与浓度关系如下表所示：序数c(ClNO)/(mol/L)v/(mol·L·s)①0.303.60×10-9②0.601.44×10-8③0.903.24×10-8n=___________,k=____________。〔4〕在两个容积均为2L的恒容密闭容器中分别参加4mol和2molClNO，在不同温度下发生反响：2ClNO(g)2NO(g)+Cl2(g)，达道平衡时ClNO的浓度随温度变化的曲线如下图〔图中ABC点均位于曲线上〕。①2ClNO(g)2NO(g)+Cl2(g)ΔS____0〔选填“>〞“<〞或“=〞〕。②A、B两点平衡常数之比为K(A):K(B)=_____。③B、C两点ClNO的转化率a(B)______a(C)〔选填“>〞“<〞或“=〞〕。〔5〕在催化剂作用下NO和CO转化为无毒气体：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)ΔH=-748KJ/mol①一定条件下，单位时间内不同温度下测定的氮氧化物转化率如图1所示。温度高于710K时，随温度的升高氮氧化物转化率降低的原因可能是___________。②：测定空气中NO和CO含量可用电化学气敏传感器法。其中CO传感器的工作原理如图2所示，那么工作电极的反响式为______。【答案】ΔH3+ΔH2=2ΔH1K2·K3=K12289KJ/mol24.0×10-8L·mol-1·s-1>1:27<温度升高710K时，反响到达平衡状态，由于该反响时放热反响，升高温度，平衡逆向移动，氮氧化物转化率降低CO-2e-+H2O=CO2+2H+5．黄铁矿〔主要成分为FeS2〕的利用对资源和环境具有重要意义。〔1〕工业上煅烧黄铁矿可制取SO2。以下热化学方程式4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g)△H=akJ/molS(s)+O2(g)=SO2(g)△H=bkJ/molFe(s)+2S(s)=FeS2(s)△H=ckJ/mol那么4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)△H=_____kJ/mol〔2〕一种酸性条件下催化氧化黄铁矿的物质转化关系如图I所示。〔1〕写出如图中Fe3+与FeS2反响的离子方程式：______________。〔2〕硝酸也可将FeS2氧化为Fe3+和SO42-，使用浓硝酸比使用稀硝酸反响速率慢，其原因是______________。〔3〕控制Fe2+的浓度、溶液体积和通入O2的速率一定，图II所示为改变其他条件时Fe2+被氧化的转化率随时间的变化。①参加NaNO2发生反响：2H++3NO2-=NO3-+2NO+H2O。假设1molNaNO2完全反响那么转移电子的数目为______mol。②参加NaNO2、KI发生反响：4H++2NO2-＋2I-=2NO+I2+2H2O。解释图II中该条件下能进一步提高单位时间内Fe2+转化率的原因：______________。〔4〕为研究FeS2作电极时的放电规律，以FeS2作阳极进行电解,由FeS2放电产生粒子的含量与时间、电压〔U〕的关系如图III所示。①写出t1至t2间FeS2所发生的电极反响式：__________。②当电压的值介于3U～4U之间，FeS2放电所得主要粒子为___________。【答案】a+4c-8b14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+稀硝酸反响后被复原为NO，浓硝酸被复原为NO2，NO可作催化剂，NO2不能2/3生成的催化剂NO更多，加快了反响速率FeS2-2e-=Fe2++2SFe3+、SO42-6．氮氧化物是形成酸雨的成因之一，与其他污染物在一定条件下能产生光化学烟雾，加大对氮氧化物的处理是环境治理的重要研究内容。〔1〕NH3催化NOx是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。．①4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)△H1②N2(g)+O2(g)2NO(g)△H2③H2O(g)=H2O(l)△H3那么反响4NH3(g)+6NO(g)N2(g)+6H2O(l)△H=______〔用含△H1、△H2和△H3的式子表示〕。〔2〕科学家用活性炭复原法可以消除NO的污染，发生的反响为C(s)+2N0(g)N2(g)+CO2(g)。lmolNO和足量的活性炭在T℃、容积恒定为1L的密闭容器中反响，经过10min反响到达平衡，测得NO的物质的量为0.5mol。①10min内，平均反响速率v(N2)=______，在T℃时，该反响的平衡常数K=_______。②能判断该反响一定到达化学平衡状态的依据是______〔填标号〕。a.单位时间内生成2nmolNO的同时消耗nmolCO2b．反响体系的温度不再发生改变c．恒容条件下，混合气体的密度不再发生改变d．恒温恒容条件下，反响体系的压强不再发生改变〔3〕电化学住化净化NO是一种新颖的处理氮氧化物的方法。原理如以下图，固体电解质起到传导O2-的作用，那么通入NO的电极反响式为________。〔4〕：25℃时，HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4，CH3COOH的电离常数K=1.8×10-5，实验室时可用NaOH溶液吸收NO2，生成NaNO3和NaNO2。①溶液甲为浓度均为0.1mol·L-1，的NaNO3和NaNO2的混合溶液，溶液乙为0.1mol·L-1的CH3COONa溶液，那么两溶液中c(NO3-)、c(NO2-)和c(CH3COO-)由大到小的顺序为_______，能使溶液甲和溶液乙的pH相等的方法是_______(填标号)。a.向溶液甲中加适量水b.向溶液甲中加适量NaOHc．向溶液乙中加适量水d.向溶液乙中加适量NaOH②25℃时，向0.1mol·L-1CH3COOH溶液中参加一定量的CH3COONa溶液，使溶液中c(CH3COOH):c(CH3COO-)=5:9，此时溶液pH=_______。【答案】△H1-3△H2+6△H30.025mol/(L·min)0.25bc2NO+4e-=N2+2O2-c(NO3-)>c(NO2)>c(CH3COO-)bc5〔3〕考查电极反响式的书写，根据示意图，NO转化成N2，2NO－4e－=N2＋O2－；〔4〕此题考查离子浓度大小比拟、溶液pH的计算，①硝酸是强酸，NaNO3是强酸强碱盐，因此等浓度时c(NO3－)最大，比拟HNO2和CH3COOH的电离平衡常数，电离常数越大，说明酸性越强，其水解程度越弱，因此等浓度的NaNO2和CH3COONa中c(NO2－)>c(CH3COO－)，因此离子浓度大小顺序是c(NO3－)>c(NO2－)>c(CH3COO－)，根据上述分析，CH3COO－的水解程度大于NO2－的水解程度，相同浓度时CH3COONa溶液的pH大于NaNO2溶液的pH，a、向溶液甲中加水，溶液的pH小于溶液乙，不会与溶液乙的pH相等，故a错误；b、NaOH是强碱，因此参加适量的NaOH，溶液甲中的pH会等于溶液乙中pH，故b正确；c、溶液乙中参加适量的水，稀释溶液，溶液的pH的降低，与溶液甲的pH会相等，故c正确；d、溶液乙中参加NaOH，溶液乙的pH更大于容易甲，故d错误；②根据电离平衡常数，Ka=c(CH3COO-)×c(7．镓(Ga)与铝位于同一主族，金属镓的熔点是29.8℃，沸点是2403〔1〕工业上利用镓与NH3在1000℃高温下合成固体半导体材料氮化镓〔GaN)，同时生成氢气，每生成lmolH2写出该反响.的热化学方程式___________________。〔2〕在密闭容器中，充入一定量的Ga与NH3发生反响，实验测得反响平衡体系中NH3的体积分数与压强P和温度T的关系曲线如图1所示。①图1中A点和C点化学平衡常数的大小关系是：KA_____KC，(填“<〞“=〞或“>〞)，理由是____________。②在T1和P6条件下反响至3min时到达平衡，此时改变条件并于D点处重新到达平衡，H2的浓度随反响时间的变化趋势如图2所示(3〜4min的浓度变化未表示出来〕，那么改变的条件为________(仅改变温度或压强中的一种〕。〔3〕气相平衡中用组份的平衡分压〔PB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp)，用含P6的式子表示B点的Kp=_____________。〔4〕电解精炼法提纯嫁的具体原理如下：以粗镓〔含Zn、Fe、Cu杂质〕为阳极，以高纯镓为阴极，以NaOH溶液为电解质，在电流作用下使粗镓溶解进入电解质溶液，并通过某种离子迁移技术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。①离子氧化性顺序为：Zn2+﹤Ga3+﹤Fe2+﹤Cu2+。电解精炼镓时阳极泥的成分是________________。②镓在阳极溶解生成的Ga3+与.NaOH溶液反响生成GaO2-，该反响的离子方程式为_________________；GaO2-在阴极放电的电极反响式是________________。【答案】2Ga(l)+2NH3(g)＝2GaN(s)+3H2(g)ΔH=-30.81kJ·mol-1<该反响是放热反响，其他条件一定时，温度升高，平衡逆向移动，K减小增大容器体积〔或减小压强〕(P6×0.6)3(P6×0.4)2Fe、CuGa3+＋4OH-＝GaO2-+2H2OGaO2+2H2O，根据信息，GaO2－在阴极上放电，析出高纯镓，因此阴极反响式为GaO2－＋3e－＋2H2O=Ga＋4OH－。点睛：此题难点是阴极反响式的书写，读题干：通过某种离子迁移技术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓，根据上一空的分析，此离子是GaO2－，GaO2－在阴极上得电子，转化成Ga，GaO2－＋3e－→Ga，反响前后所带电荷数、元素守恒，以及环境是氢氧化钠，因此阴极电极反响式为GaO2－＋3e－＋2H2O=Ga＋4OH－。8．(M分)研究碳、氮及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。氧化复原法消除NOx的转化如下：NONO2N2：NO(g)+O3(g)==NO2(g)+O2(g)

△H＝-200.9kJ·mol-12NO(g)+O2(g)==2NO2(g)△H＝-2116.2kJ·mol-1〔1〕那么反响I的热化学方程式为_________________。〔2〕有人设想将CO按以下反响除去:2CO(g)==2C(s)+O2(g)△H>0，你认为该设想能否实现并说明理由：_____________________。〔3〕一定条件下，CO可与粉末状的氢氧化钠作用生成甲酸钠。己知常温时，甲酸的电离平衡常数Ka=l.70×10-4。向20mL0.1mol/L的甲酸钠溶液中滴加10mL0.1mol/L的盐酸，混合液呈_____(填“酸〞或“碱〞〕性，溶液中离子浓度从大到小的顺序为_____________。〔4〕活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。在2L恒容密闭容器中参加0.1000molNO和2.030mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如下表：固体活性炭/molNO/molA/molB/mol2002.0000.04000.03000.03003352.0050.05000.02500.0250①该反响的正反响为_________(填“吸热〞或“放热〞)反响。②200℃③计算反响体系在335℃〔5〕CO2的处理方法有多种，将少量CO2气体通入石灰乳中充分反响，到达平衡后，测得溶液中c(OH-)=cmol/L，那么c(CO32-)=_____mol·L-1(用含a、b、c的代数式表示)。(Kap(CaCO3)=a，Kap[Ca(OH)2]=b)【答案】3NO(g)+O2(g)==3NO2(g)△H=-317.1kJ/mol否,该反响是焓增、熵减的反响，根据△S.△G>0，反响不能自发逬行(2分，同时有判断和理由才给分)酸c(Na+)>c(HCOO-)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)放热不变0.25ac点睛：应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反响过程，同时注意：①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形〞，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“+〞“－〞符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。④在设计反响过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。9．(l4分〕运用化学反响原理研究NH3的性质具有重要意义。请答复以下问题：〔1〕：①NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H=-1266.5kJ·mol-1②N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=＋180.5kJ·mol-1写出氨高温催化氧化生成NO的热化学方程式___________。〔2〕氨气、空气可以构成燃料电池，其电池反响原理为：4NH3+302=2N2+6H2O。电解质溶液为KOH溶液，那么负极的电极反响式为________。〔3〕合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，其研究来自正确的理论指导，合成氨反响的化学平衡常数K值和温度的关系如下：由上表数据可知该反响的△H_______0填“>〞、“<〞或“=〞)；理论上，为了增大平衡时H2的转化率，可采取的措施是_______〔选填字母〕；A．增大压强B．使用适宜的催化剂C．升高温度D．及时别离出产物中的NH3③400℃时，测得某时刻氨气、氮气、氢气的物质的量浓度分别为3mol·L-1、2mol·L-1、lmol·L-1，此时刻该反响的V正(N2)=______V逆(N2〔4〕25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×l0-38,Ksp[Al(OH)3]=3.0×l0-34,当溶液中的金属离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时，可以认为沉淀完全。在含Fe3+、A13+的浓度均为1.05mol·L-1的溶液中参加氨水，当Fe3+完全沉淀时，A13+沉淀的百分数____________。【答案】4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.8kJ·mol-12NH3+6OH--6e-=N2+6H2O＜ad＜70%10．碳元素及其化合物与人类的生活、生产息息相关，请答复以下问题：〔1〕自然界中的碳循环对人类的生存与开展具有重要意义。①绿色植物的光合作用吸收CO2释放O2的过程可以描述为以下两步：2CO2(g)+2H2O(l)+2C5H10O4(s)=