【高考化学真题分类】化学反应速率和化学平衡

2014年高考化学真题分类

专题7化学反应速率和化学平衡

考点一化学反应速率

7.［2014•重庆卷］在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)UY(g),温度TI、T2

下X的物质的量浓度c(X)随时间/变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是()

c(X)(mol-L1)

A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量

zjrb

B.日下,在0〜八时间内,v(Y)=molL'min

C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆

D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小

7.C［解析］根据图像可知，Ti<T2,A/7<0,因此该反应是放热反应，故c(X)变化越

大，放出热量越多，故M点放出的热量小于W点放出的热量，A项错误；心温度下，在0〜

®<vwa,所以VN逆〈vw,r，C正确；由于反应前后均只有•种物质，因此M点时再增加•定量

的X,则相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，X的转化率升高，D项错误。

3.［2014•天津卷］运用相关化学知识进行判断，下列结论错误的是()

A.某吸热反应能自发进行，因此该反应是埔增反应

B.NH4F水溶液中含有HF,因此NHdF溶液不能存放于玻璃试剂瓶中

C.可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体，因此可存在于海底

D.增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率

3.D［解析］当A/7—RS<0时，反应能自发进行，吸热反应的△”>(),吸热反应能自

发，说明AS>0,A项正确；NH4F溶液中F水解生成HF,HF能与玻璃中的SiO2发生反应

4HF+SiO2=SiF4T+2H2O,故NH4F溶液不能存放在玻璃试剂瓶中，B项正确；可燃冰需在

低温高压下形成，所以可燃冰可存在于海底，C项正确；常温下，浓硫酸使铁发生钝化，D

项错误。

9.［2014•新课标全国卷I］已知分解1molH2O2放出热量98kJ。在含少量I的溶液中，

比。2分解的机理为

H2o2+r—»H2O+IO慢

H2O2+IO―>H2O+O2+I快

下列有关该反应的说法正确的是()

A.反应速率与「浓度有关

B.ICT也是该反应的催化剂

C.反应活化能等于98kJmoL

D.V(H2O2)=V(H2O)=v(O2)

9.A［解析］H2O2的分解反应主要由慢反应决定，且「浓度越大反应速率越快，A项正

确；合并题中两反应，可知「为催化剂，而KT为中间产物，B项错误；ImolHzOz分解时反

应热为一98kJmol',并不是活化能，C项错误；根据化学计量数关系可确定V(H2O2)=

V(H2O)=2V(O2),D项错误。

10.［2014・天津卷］合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)A/7=-92.4kJmor'»

一种工业合成氨的简式流程图如下：

［umivv

天然气也加叶t热交换1合成氨|

qpT\_VT__zr

水蒸气N2Lj［却'i液氨

(1)天然气中的H2s杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4Hs溶液中通

入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：

(2)步骤n中制氢气的原理如下：

1

@CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)A//=+206.4kJ-mol

1

②C0(g)+H20(g)CO2(g)+H2(g)A/7=-41.2kJ-mol

对于反应①，一定可以提高平衡体系中H,的百分含量，又能加快反应速率的措施是

a.升高温度b.增大水蒸气浓度c.加入催化剂d.降低压强

利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2的产量。若1molCO和H2的混合气体(CO

的体积分数为20%)与H2O反应，得至Ui.18moic0、CO2和H2的混合气体，则CO的转化率

为。

(3)图(a)表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时N%体积分数的关系。根

据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：。

(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图(b)坐标系中，画出一-定条件下的密闭容器内，从

通入原料气开始，随温度不断升高，N%物质的量变化的曲线示意图。

(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)

简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：

•定条件

10.(l)2NH4HS+O2=^2NH3H2O+2Si

(2)a90%

(5)IV对原料气加压；分离液氨后，未反应的N2、以循环使用

［解析］(1)由题意可知为空气中的将负二价硫轨化为硫单质，根据电子守恒将方程式配

平即可。(2)反应①为气体物质的量增大的吸热反应，降低压强使平衡右移，但反应速率减

小，d错；催化剂不能改变反应限度，即不能改变H2的百分含量，c错；增大水蒸气浓度虽可

使反应速率增大以及平衡右移，但产物H2的百分含量却减小，b错：升高温度反应速率增

大，且平衡正向移动，出的百分含量增大，a对。CO叮比的混合气体与水蒸气的反应中，

反应体系中的气体的物质的量不变，而1molCO与H2的混合气体参加反应生成1.18mol混合

气，说明有0.18mol水蒸气参加反应，则根据方程式②可知参加反应的CO也为0.18mol,

则其转化率为向标xl00%=90%。

(3)由图中看出当N2与H2物质的量比为1：3时;NH3的平衡体枳分数最大，为42%。设

平衡时转化的的物质的量为A由三段式：

N2-mol,

N2+3H22NH3

起始(mol):130

转化(mol):x3x2x

平衡(mol):1—x3—3x2x

-r.__%*f=100%=42%,贝ijx=0.59

(1-x)十(3-3x)十2x

(1—x)

则平衡时的体积分数为-(1二-(33v)H\。作图时要注意开

N2二"二二"0°%=145%(4)

始时NH3物质的量不断增多，是因为反应正向进行(反应未达平衡)，达到一定程度后反应达

到平衡而此时温度继续升高，平衡逆向移动，的物质的量减小。热交换器可以使需要

NH3(5)

加热的物质得到加热，还可以使需要冷却的物质得到冷却，能充分利用能量。合成氨反应为

气体物质的量减小的反应，加压利于反应正向进行；此外，循环利用可反复利用原料，提高

原料利用率。

26.[2014,新课标全国卷H]

在容积为的容器中，通入一定量的发生反应随温度

1.00LN2O4，NzOKg)2NO2(g),

升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：

(1)反应的\H0(填“大于”或“小于”)；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化

如图所示。在0〜60s时段，反应速率丫例2。4)为mobL^s-1；反应的平衡常数K为

(2)100℃时达平衡后，改变反应温度为7,“N2O4)以0.0020mo卜丁飞7的平均速率

降低，经10s又达到平衡。

①T100℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是

②列式计算温度T忖反应的平衡常数_________________________________________

___________________________________________________________________________O

(3)温度7时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向(填“正反应”或

“逆反应”)方向移动，判断理由是____________________________________________________

_______________________________________________________________________________O

26.(1)大于0.00100.36molL1

(2)①大于反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高

②平衡时,-1-l-l-1

c(NO2)=0.120molL+0.0020molL-sxlOsx2=0.16mol-L

1

c(N204)=0.040molL'-0.0020mol-L'-s'xiOs=O.020mol-L

(0.16mol-L')2,

K1=0.020mol-L-'=3m°L

(3)逆反应对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动

［解析］(1)依题意知，温度升高，混合气体的颜色加深，说明平衡向生成NO?的正反应方

向移动，即正反应是吸热反应：根据图像时段，的物质的量浓度变化为

0〜60sNO20.060

mol-L根据公式丫=隼即吁计算出速率；根据图像可知NO2的平衡浓度为0120mol-L-',

N2O4的平衡浓度为0.040mo卜L。根据•计算出平衡常数(2)①根据题意

知，改变反应温度为7后，反应速率降低，故为降低温度，即r小于looC；②根据题意

知，再次达到平衡后N2O4的浓度减小,Ac=vA/=0.0020mol-Ls-lxlOs=0.02mol-L-1,则

的浓度增加即达到新平衡时的浓度为的浓度为

NO20.040mol-LN2O40.020mol-LNO2

0.160mol.L据长=三谖1可计算出平衡常数勺。(3)温度为T时，反应达到平衡，将反

应容器减小一半，即增大压强。其他条件不变时，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向

移动，即向逆反应方向移动。

28.［2014•全国卷］化合物AX?和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下

歹IJ问题：

⑴已知AXa的熔点和沸点分别为-93.6℃和76℃,AXs的熔点为167℃。室温时AX3

与气体反应生成放出热量。该反应的热化学方程式为

X21molAX5,123.8kJ

⑵反应AX3(g)+X2(g)『±AX5(g)在容积为10L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2

均为0.2mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。

404560tlmin

①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率V(AX5)=。

②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AXs)由大到小的次序为

(填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：

b,

c。

③用po表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，a表示AX3的平衡转化率，则a的表达

式为;实验a和c的平衡转化率：aa为,偈为。

28.(l)AX(l)+X(g)=AX(s)△"=-123.8kJ/mol⑵①=切104

325I：："：：']

molL」min

120kPa

解：开始时〃0=0.4mol,总压强为160kPa,平衡时总压强为120kPa,则〃为]八八g=

1ouKia

0.40mol,

AX3(g)+X2(g)y=AX5(g)

起始时0.200.200

平衡时w/mol：0.20—x0.20—xx

(0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30

x=0.10

V(AX)==l.7xl0-4mol-L'min*1

'〃510Lx60mm

②bca加入催化剂。反应速率加快，但平衡点没有改变温度升高。反应速率加快，但

平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大)

③a=2(l—2)50%40%

Po

［解析］(1)书写热化学方程式时要注意常温下AX3呈液态，AX5呈固态。⑵②由图像知，

达到平衡所需时间：a>c>b,所以反应速率WAX5)山大到小的顺序为b>c>a；与实验a相

比，实验b先达到平衡，化学反应速率快，但平衡点没有变化，说明实验b加入了催化剂：

反应为放热反应，与实验a相比，实验c平衡向逆反应方向移动，且反应速率加快，说明实验

c改变的条件是升高温度。

AX3(g)+X2(g)=^=AX5(g)

起始量(mol)0.20.20

变化量(mol)xxx

平衡量(mol)0.2—x0.2—xx

则有端=2解得L”等心则AX、的转化率为丝黑丹=2(1-/分

U.4PoPoU./xpopo

别将实验a、c的p、po的数据代入上式,得％、4分别为50%、40%o

10.［2014•安徽卷］臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g)

^N2O5(g)+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正

确的是()

AB

,能量工[NO?浓度仁(mol-L1)

1.0

0.4

NQ网<加)

反应过夜

3〃s

。〜3s内，反应速率为

升高温度，平衡常数减小

-1

y(NO2)=0.2mol-L

CD

,正反应速率NO,的转化率

厂

0/X

4时仅加入催化剂，平衡正向达平衡时，仅改变X,则X为

移动c(O2)

10.A［解析］由反应过程的能量变化图可知正反应为放热反应，因此升高温度，反应逆

向进行，平衡常数减小，A项正确；0〜3s内，V(NO2)=(1.0mol/L—0.4mol/L)+3s=0.2

mol-LB项错误；加入催化剂，正、逆反应速率同等程度加快，平衡不移动，C项错

误；达到平衡时，增加“。2）平衡逆向移动，NO2的转化率减小，D项错误。

12.［2014・安徽卷］中学化学中很多“规律”都有其适用范围，下列根据有关“规律”推出

的结论正确的是（）

选项规律结论

A较强酸可以制取较弱酸次氯酸溶液无法制取盐酸

常温下，相同的铝片中分别加入足量的

B反应物浓度越大，反应速率越快

浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完

结构和组成相似的物质，沸点随相对分子

CNH3的沸点低于PH3

质量增大而升高

溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀ZnS沉淀中滴加CuS04溶液可以得到

D

转化CuS沉淀

12.D［解析］次氯酸分解生成盐酸和耙气，A项错误；常温下，铝遇浓硝酸发生“钝

化”，铝片不能溶解，B项错误：NH3分子间存在氢键，沸点高于PH3,C项错误；CuSLtZnS

更难溶，因此向ZnS沉淀中滴加CuS04溶液可实现沉淀转化，生成CuS沉淀，D项正确。

12.［2014•北京卷］一定温度下，10mL0.40mol/L比。2溶液发生催化分解。不同时刻

测得生成02的体积（已折算为标准状况）如下表。

//min0246810

■(C)2)/mL0.09.917.222.426.529.9

下列叙述不正确的是（溶液体积变化忽略不计）（）

A.0〜6min的平均反应速率：

1

V（H2O2）-3.3x1O^W-L^'-min

B.0~6min的平均反应速率：

21

V（H2O2）＜3.3x10molL'min

:

C.反应至6min时，c（H202）=0.30mol/L

D.反应至6min时，出。2分解了50%

12.C［解析］H2O2的催化分解反应为2H2O22些”2%0+。23根据生成氧气的体积确

3

定过氧化氢的物质的量，0〜6min,M(02)=lxlO_mol,«(H2O2)=2xl0^mol,Ac-(H2O2)=0.2

1

mol/L,V(H2O2)=0.2mol/L^-6min=33.3><102moiL'min,A正确;随着反应进行,过氧化

氢浓度减小，反应速率在减小，故B正确；开始〃32。2)=4、1()'mol,0〜6min消耗了2x10

-3moL故6min时,&%02)=0.2mol/L,C错误;开始〃(H2C)2)=4xl07mol,0〜6min消耗

了2xl()3mo|,分解率为50%,D正确。

24.[2014•福建卷]铁及其化合物与生产、生活关系密切。

(1)下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化腐蚀称为。

②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是(填字母)。

(2)用废铁皮制取铁红(Fez。?)的部分流程示意图如下:

P-1

II

①步骤I若温度过高，将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为

②步骤n中发生反应：4FC(NO3)2+02+(2»+4)H2O=2Fe2O377H2O+8HNO3,反应产生

的HNO.,又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2，该反应的化学方程式为

③上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是(任写一项)。

(3)已知时，反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CC)2(g)的平衡常数K=0.25。

①/七时，反应达到平衡时”(CO)：〃(CC>2)=。

②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。此

时FeO(s)转化率为50%,贝ijx=。

24.⑴①吸氧腐蚀②B

△

(2)①4HNC>3：4NO2t+O2T+2H2O②4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O

③氮氧化物排放少（或其他合理答案）（3）①4:I②0.05

［解析］⑴①若为析氢腐蚀则B、C、D的腐蚀程度相同，则该电化学腐蚀为吸氧腐蚀。②

氧气的浓度越大，吸氧腐蚀越严重，则B区域产生铁锈最多。（2）①硝酸的受热分解产生

NO2,Ch、H,0，则根据氧化还原的化合价升降法配平其化学方程式为4HNO3^=4NO2T

+O2T+2H2O。②根据图示和信息可知：该生产流程中生成了NH4NO3,则硝酸与废铁皮反

应的化学方程式为4Fe+10HNO3=4Fe（NO3）2+NH4N03+3H20o

c(CO)n(CO)(CO)

(3)①在/℃时，K-22—0.25,则\-4o

c(CO)~n(CO)n(CO2)

②Fe(Xs)+CO®二=-Fe⑸+CO2(g)

n起始/mol0.02X00

n转化/mol0.010.010.010.01

n0.01x-0.010.010.01

3卬d〃c(CO)n(CO2)0.01v

很卅/cirj,A—2一—U.ZJ,求得x=0.05°

c(CO)n(CO)x—N0.0N1I

7.[2014•四川卷]在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)=0

M（g）+N（g）,所得实验数据如下表:

实验起始时物质的量/mol平衡时物质的量/mo【

温度/七

编号”(X)〃(Y)H(M)

①7000.400.100.090

②8000.100.400.080

③8000.200.30a

④9000.100.15h

下列说法正确的是（）

A.实验①中，若5111泊时测得〃（乂）=0.05011101,则0至5min时间内，用N表示的平均

反应速率v（N）=1.0x10-2mol-L'min1

B.实验②中，该反应的平衡常数K=2.0

C.实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%

D.实验④中，达到平衡时，6>0.060

7.C［解析］根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(N)=v(M)=

1°x103mol-L1min1,A项错误；

iumin

实验②中X(g)+Y(g)=M(g)+N(g)

ca(fi(molL')0.010.0400

c特化(molJ)0.0080.0080.0080.008

ct<s,(mol-L-')0.0020.0320.0080.008

c(X).c(Y)-0.002x0,032-1-0,B】人品状；

根据温度相同，则K相等，

X(g)+Y(g)=M(g)+N(g)

c&^mol-L-1)0.020.0300

c«<t(mol-L')aaaa

cfft(mol-L')0.02—a0.03—aaa

c(M)-c(N)a2

==1

K=c(X)-c(Y)(0.02-a)x(0.03-a),°'求得则X的转化率=

黯“100%=60%,C项正确：根据上述三段式求得，在700℃,K~2.6,则温度升高，K减

小，该反应为放热反应，若④的温度为800℃,此时与③为等效平衡，6=0.060,但④的温

度为900℃,则平衡逆向移动，/><0.060,则D项错误。

14.[2014•海南卷]硝基苯甲酸乙酯在OH-存在下发生水解反应：

O2NC6H4COOC2H$+OHO2NC6H4COO-+C2H50H

两种反应物的初始浓度均为0.050molL15℃时测得O2NC6H4coOC2H5的转化率a

随时间变化的数据如表所示。回答下列问题：

t/s0120180240330530600700800

a/%033.041.848.858.069.070.471.071.0

⑴列式计算该反应在120〜180s与180〜240s区间的平均反应速率

:比较两者大小可得出的结论是o

⑵列式计算15℃时该反应的平衡常数»

(3)为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，除可适当控制反应温度外，还可采取的措施

有(要求写出两条)。

0.050mol[Tx(41.8%—33.0%)

14'(1^V=(180-120)s=

7.3x105mol-LLs

0.050molL/(48.8%—41.8%)

丫=(240-180)s

5.8x10?mol-L's1

随着反应的进行，反应物浓度降低，反应速率减慢

(0.050»10卜「(71.0%)2(71.0%)2

(2)Ar=[0.050molL-1x(1-71.0%)]2=60或K=(1-71.0%)2=6-0

(3)增加OH「的浓度、移去产物

[解析](1)反应过程中硝基苯甲酸乙酯浓度的变化量等于其起始浓度与转化率的乘积，再

利用求反应速率的计算公式可求出两个时间段内的平均反应速率分别为7.3x10-mol-L」s

I5.8x105mol-Lk”,由此可得出的结论是随着反应的进行,反应物浓度减小导致反应速

率降低。(2)反应时间达到700s时，硝基苯甲酸乙酯的转化率不再随时间的变化而发生变

化，即反应在700s时达到平衡。此时体系内两种产物浓度为0.05mol/Lx71%,反应物浓度为

0.05mol/Lx29%,山此可求出该反应的平衡常数。(3)根据可逆反应的特点可知增加OH的浓

度、及时地移去产物均可以增大硝基苯甲酸乙酯的转化率。

17.[2014・海南卷]硫代硫酸钠(Na2s2O3)可用做分析试剂及糅革还原剂。它受热、遇

酸易分解。工业上可用反应：2Na2S+Na2co3+4SC>2=3Na2s2O3+CO2制得。实验室模拟该

工业过程的装置如图所示。

回答下列问题:

(l)b中反应的离子方程式为,c中试剂为.

(2)反应开始后，c中先有浑浊产生，后又变澄清。此浑浊物是。

(3)d中的试剂为o

(4)实验中要控制SO2生成速率，可以采取的措施有(写出两条)。

(5)为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中通入的SO?不能过量，原因是.

++

17.SO；+2H=SO2T+H2OBKHSO3+H=SO2T+H2O硫化钠和碳酸钠混合溶液

⑵硫

(3)NaOH溶液

(4)控制反应温度、调节酸的滴加速率(或调节酸的浓度等)

(5)若SO2过量，溶液显酸性，产物分解

［解析］(2)由该反应的反应物和生成物的元素组成可知此浑浊物是So(3)d装置的作用是

吸收反应中产生的CO,,故d中的试剂为NaOH溶液。(4)溶液中的反应速率受温度、浓度的

影响，故可通过控制反应温度及滴入酸溶液的速率的方式达到目的。(5)SC>2溶于水可形成酸

性较强的亚硫酸，而Na2s2O3遇酸会分解。

考点二化学平衡及勒夏特列原理化学反应进行的方向

12.［2014•浙江卷］氯在饮用水处理中常用作杀菌剂，且HCIO的杀菌能力比。0一强。

25C时氯气-氯水体系中存在以下平衡关系：

C12(g)=Cb(aq)&=10

34

Cl2(aq)+H2O^^HCIO+H'+CI"K2=10~

HC1O^^H++C1O尤=?

其中Cb(aq)、HCIO和CKT分别在三者中占分数(a)随pH变化的关系如图所示。下列表

述正确的是()

|09

A.Cl2(g)+H20^^2H"+C10+C1~A：=10'

B.在氯处理水体系中，c(HC10)+c(C10)=c(H+)-c(OH)

C.用氯处理饮用水时，pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时差

D.氯处理饮用水时，在夏季的杀菌效果比在冬季好

，-―，，c(HCIO)-c(H^)c(CD

12.C［解析］由所组对J曳方程式知，K?=zp.s,K"=

(H+)c(CIO)c(CIO^)-c2(H+)-c(CD,,_

----------------------,故。由于心未知，故无

c(HCIO)K=K=K”a

法知道K的值，A项错误；在氯处理水体系中，由电荷守恒可知：c(H-)=c(OFT)+c(C「)+

+

c(C10)»由Cl2(aq)+H2OHCIO+H+C1、HCIOJC+CICT可知c(HC10)<

c(Cl),故c(H+)>c(OH)+c(HC10)+c(C10),即C(HCIO)+C(C1O)<c(H)—c(OH),B项

错误；由图表中的信息知，pH=7.5的体系中HCIO所占的分数比pH=6.5的体系中HCIO所

占的分数小，由于HC10的杀菌能力比CKT强，故pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时差，C

项正确；HC10的电离是吸热过程，所以夏天有更多的HC10电离为CIO和H,故氯处理饮

用水时，在夏季的杀菌效果比在冬季差，D项错误。

10.[2014・天津卷]合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为

N2(g)+3H2(g)^=2NH3(g)A//=-92.4kJ-moPL

一种工业合成氨的简式流程图如下：

]nmivv

天然气I~~M制氢气I~~*|N,HJni!K]―叶热交换|―上合成氨|

2t2tyr

水蒸气N2L_|薪:液氨

(1)天然气中的H2s杂质常用氨水吸收，产物为NFUHS。一定条件下向NH4Hs溶液中通

入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：

(2)步骤II中制氢气的原理如下：

①CH4(g)+H2O(g)=^CO(g)+3H2(g)A〃=+206.4kJmol1

②CO(g)+H2O(g)^^CO2(g)+H2(g)A//=-4l.2kJ-mor'

对于反应①，一定可以提高平衡体系中H,的百分含量，又能加快反应速率的措施是

a.升高温度b.增大水蒸气浓度c.加入催化剂d.降低压强

利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2的产量。若1molCO和H2的混合气体(CO

的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18molCO、CO?和H2的混合气体，则CO的转化率

为。

(3)图(a)表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根

据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：。

(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图(b)坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从

通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。

%

/

较

东50

三42

及40

邈30

，

洋

X

N

2(

123456

H,、N,物质的量之比。TIP

(b)

(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)

简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：.

-定条件

10.(1)2NH4HS+O22NH3H2O+2S|

(2)a90%

(3)14.5%

I

(4)°T/X

(5)IV对原料气加压；分离液氨后，未反应的N2、比循环使用

［解析］(1)由题意可知为空气中的将负二价硫氧化为硫单质，根据电子守恒将方程式配

平即可。(2)反应①为气体物质的量增大的吸热反应，降低压强使平衡右移，但反应速率减

小，d错；催化剂不能改变反应限度，即不能改变H2的百分含量，C错；增大水蒸气浓度虽可

使反应速率增大以及平衡右移，但产物H2的百分含量却减小，b错；升高温度反应速率增

大，且平衡正向移动，出的百分含量增大，a对。CO与H2的混合气体与水蒸气的反应中，

反应体系中的气体的物质的量不变，而1molCO与比的混合气体参加反应生成1.18mol混合

气，说明有0.18mol水蒸气参加反应，则根据方程式②可知参加反应的CO也为0.18mol,

则其转化率为，对吸/X100%=90%。

1rnoixzu/o

(3)由图中看出当N2与H2物质的量比为1：3时，，NH3的平衡体积分数最大，为42%。设

平衡时转化的N2的物质的量为xmoL由三段式：

N2+3H22N%

起始(mol):130

转化(mol):x3x2x

平衡(mol):1—x3—3x2x

2x

——x.aAu-ox100%=42%,则x=0.59

(1-x)十(3—3x)+2x

则平衡时Nz的体积分数为不二Vxl00%=14.5%。(4)作图时要注意开

始时NH3物质的量不断增多，是因为反应正向进行(反应未达平衡)，达到一定程度后反应达

到平衡而此时温度继续升高，平衡逆向移动，NH3的物质的量减小。(5)热交换器可以使需要

加热的物质得到加热，还可以使需要冷却的物质得到冷却，能充分利用能量。合成氨反应为

气体物质的量减小的反应，加压利于反应正向进行：此外，循环利用可反复利用原料，提高

原料利用率。

26.[2014•新课标全国卷H]

在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应NzOKg）2NO2（g），随温度

升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：

（1）反应的M0（填“大于”或“小于100℃时，体系中各物质浓度随时间变化

如图所示。在。〜60s时段，反应速率WN2O4）为mold's"1；反应的平衡常数&为

（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为7,。制2。4）以0.0020mol[T-sT的平均速率

降低，经10s又达到平衡。

①T100℃（填“大于”或“小于”），判断理由是

②列式计算温度7时反应的平衡常数姑：_________________________________________

（3）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向（填“正反应''或

“逆反应”）方向移动，判断理由是____________________________________________________

26.⑴大于0.00100.36mol-L-1

(2)①大于反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高

②平衡时,C(N02)=0.120mol-L'+0.0020mol-L'-s'xlOsx2=0.16mol-L

1-11

C(N204)=0.040molL^-0.0020mol-L'-sxlOs=0.020mol-L

”(0.16mol-L1)2一,,

K，2~八cm.-|=1.3ITlOrL

20.020mol-TL

(3)逆反应对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动

［解析］(1)依题意知，温度升高，混合气体的颜色加深，说明平衡向生成NO?的正反应方

向移动，即正反应是吸热反应；根据图像时段，的物质的量浓度变化为

0〜60sNO20.060

molL根据公式丫=当即可计算出速率；根据图像可知NO2的平衡浓度为0120mol17,

N2O4的平衡浓度为0040mol［T,根据-可计算出平衡常数描。(2)①根据题意

知，改变反应温度为T后，反应速率降低，故为降低温度，即7小于100℃；②根据题意

知，再次达到平衡后N2O4的浓度减小,Ac=vA/=0.0020molLs-1xlOs=0.02mol-L-1,则

NO2的浓度增加0.040moH/i,即达到新平衡时N2O4的浓度为0.020mol-L1,NO?的浓度为

0.160mol.L据K=<7n可计算出平衡常数K.(3)温度为7时，反应达到平衡，将反

应容器减小一半，即增大压强。其他条件不变时，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向

移动，即向逆反应方向移动。

28.［2014•全国卷］化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AXs。回答下

列问题：

(1)已知AX3的熔点和沸点分别为-9