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专练44化学反应原理综合题1.[湖南卷]2021年我国制氢量位居世界第一,煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题:(1)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g),起始压强为0.2MPa时,发生下列反应生成水煤气:Ⅰ.C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)ΔH1=+131.4kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41.1kJ·mol-1①下列说法正确的是;A.平衡时向容器中充入惰性气体,反应Ⅰ的平衡逆向移动B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡C.平衡时H2的体积分数可能大于eq\f(2,3)D.将炭块粉碎,可加快反应速率②反应平衡时,H2O(g)的转化率为50%,CO的物质的量为0.1mol。此时,整个体系(填“吸收”或“放出”)热量kJ,反应Ⅰ的平衡常数Kp=(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。(2)一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下:①某温度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,c(COeq\o\al(\s\up1(2-),\s\do1(3)))∶c(HCOeq\o\al(\s\up1(-),\s\do1(3)))=1∶2,则该溶液的pH=(该温度下H2CO3的Ka1=4.6×10-7,Ka2=5.0×10-11);②再生塔中产生CO2的离子方程式为;③利用电化学原理,将CO2电催化还原为C2H4,阴极反应式为。2.[全国乙卷]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途,如可用作农药防治小麦黑穗病,制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题:(1)在N2气氛中,FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示:根据上述实验结果,可知x=,y=。(2)已知下列热化学方程式:FeSO4·7H2O(s)=FeSO4(s)+7H2O(g)ΔH1=akJ·mol-1FeSO4·xH2O(s)=FeSO4(s)+xH2O(g)ΔH2=bkJ·mol-1FeSO4·yH2O(s)=FeSO4(s)+yH2O(g)ΔH3=ckJ·mol-1则FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·yH2O(s)=2(FeSO4·xH2O)(s)的ΔH=kJ·mol-1。(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中,升高温度发生分解反应:2FeSO4(s)⇌Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)。平衡时peq\a\vs4\al(SO3)T的关系如下图所示。660K时,该反应的平衡总压p总=kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)=(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)提高温度,上述容器中进一步发生反应2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)(Ⅱ),平衡时peq\a\vs4\al(O2)=(用peq\a\vs4\al(SO3)、peq\a\vs4\al(SO2)表示)。在929K时,p总=84.6kPa,peq\a\vs4\al(SO3)=35.7kPa,则peq\a\vs4\al(SO2)=kPa,Kp(Ⅱ)=kPa(列出计算式)。3.[新课标卷]氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:(1)根据图1数据计算反应eq\f(1,2)N2(g)+eq\f(3,2)H2(g)=NH3(g)的ΔH=kJ·mol-1。(2)研究表明,合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位,Neq\o\al(\s\up1(*),\s\do1(2))表示被吸附于催化剂表面的N2)。判断上述反应机理中,速率控制步骤(即速率最慢步骤)为(填步骤前的标号),理由是。(3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)使用前经H2还原,生成αFe包裹的Fe3O4。已知αFe属于立方晶系,晶胞参数a=287pm,密度为7.8g·cm-3,则αFe晶胞中含有Fe的原子数为(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)。(4)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为xH2=0.75、xN2=0.25,另一种为xH2=0.675、xN2=0.225、xAr=0.10。(物质i的摩尔分数:xi=eq\f(ni,n总))①图中压强由小到大的顺序为,判断的依据是。②进料组成中含有惰性气体Ar的图是。③图3中,当p2=20MPa、xNH3=0.20时,氮气的转化率α=。该温度时,反应eq\f(1,2)N2(g)+eq\f(3,2)H2(g)⇌NH3(g)的平衡常数Kp=(MPa)-1(化为最简式)。4.[浙江卷1月(节选)]工业上,以煤炭为原料,通入一定比例的空气和水蒸气,经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。请回答:(1)在C和O2的反应体系中:反应1C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-394kJ·mol-1反应22CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH2=-566kJ·mol-1反应32C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH3①设y=ΔH-TΔS,反应1、2和3的y随温度T的变化关系如图1所示。图中对应于反应3的线条是__________________________________________________。②一定压强下,随着温度的升高,气体中CO与CO2的物质的量之比。A.不变B.增大C.减小D.无法判断(2)水煤气反应:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=131kJ·mol-1。工业生产水煤气时,通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应,其理由是_______________________________________________________________________________
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