高考化學(xué)滿分專練專題：化學(xué)反應(yīng)原理含解析.doc

教學(xué)資料范本高考化學(xué)滿分專練專題10化學(xué)反應(yīng)原理含解析編 輯：_時(shí) 間：_專題10 化學(xué)反應(yīng)原理1二氧化碳減排和再利用技術(shù)是促進(jìn)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)環(huán)保的重要措施。將工業(yè)廢氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇，其原理是：CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g) H=-53.7kJ/mol(1) 308K時(shí)，向2L密閉容器中通入0.04 mol CO2和0.08 mol H2，測(cè)得其壓強(qiáng)(p)隨時(shí)間(t)變化如圖1中曲線I所示。反應(yīng)開始至達(dá)平衡時(shí)，(H2)=_；該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為_mol-2L2。若只改變某一條件，其他條件相同時(shí)，曲線變化為II，則改變的條件是_。(2)還可以通過以下途徑實(shí)現(xiàn)CO2向CH3OH的轉(zhuǎn)化：反應(yīng)I：CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) H0反應(yīng)：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) H”、“”或“=”）；T2時(shí)CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡常數(shù)K=_；目前，許多國(guó)家采用CO2代替CO（以煤和天然氣為原料）生產(chǎn)CH3OH，其優(yōu)點(diǎn)是_。(3)用電解法可將CO2轉(zhuǎn)化為多種燃料，原理如圖3。銅電極上產(chǎn)生HCOOH的電極反應(yīng)式為_?！敬鸢浮?.006mol/(Lmin) 104 加入催化劑 8 CO以煤和天然氣為原料，投資較高，且生產(chǎn)成本受煤和天然氣價(jià)格影響較大，CO2來源廣泛，它還是溫室氣體，可以解決環(huán)境污染 CO2+2e-+2H+=HCOOH 【解析】 (1)開始時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量=(0.04+0.08)mol=0.12mol，恒溫恒容條件下，氣體物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，則平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量=0.12mol=0.08mol，根據(jù)方程式知，如果有3mol氫氣完全反應(yīng)，則混合氣體物質(zhì)的量減少2mol，則混合氣體減少(0.12-0.08)mol=0.04mol，則消耗n(H2)=0.04mol=0.06mol，反應(yīng)開始至達(dá)平衡時(shí)，(H2)=0.006mol/(Lmin)；可逆反應(yīng)CO2(g) + 3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)開始(mol)0.04 0.08 0 0消耗(mol)0.02 0.06 0.02 0.02平衡(mol)0.02 0.02 0.02 0.02化學(xué)平衡常數(shù)K=104L2/mol2；改變條件時(shí)只縮短了反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間，但是平衡時(shí)壓強(qiáng)不變，催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率不影響平衡移動(dòng)，所以改變的條件是加入催化劑；(2)I、II的正反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小，根據(jù)圖知，從左向右化學(xué)平衡常數(shù)依次減小說明溫度依次升高，所以T1”或“、=”)。根據(jù)以上兩條曲線，寫出其中一條變化規(guī)律：_。上圖是使用不同硅鋁比化合物做催化劑制備二甲醚的能量變化示意圖，其中正確且最佳的是_?！敬鸢浮刻柲苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能 564 催化劑 p2p3 23 = a溫度越高，二甲醚的選擇性越大；b低溫時(shí)硅鋁比對(duì)二甲醚的選擇性影響不大，高溫時(shí)隨著硅鋁比增大，二甲醚的選擇性先增大后減小 A 【解析】 (1)仔細(xì)分析圖象可知在太陽能的作用下實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)，2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)，所以實(shí)現(xiàn)了太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化；利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算將已知兩個(gè)熱化學(xué)方程式相加后再乘以2即得：2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) H=+564kJ/mol；Zn/ZnO在反應(yīng)中循環(huán)使用，反應(yīng)中起到催化劑的作用；(2)依據(jù)圖象，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，確定反應(yīng)為放熱反應(yīng)，H0；2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，溫度一定時(shí)，壓強(qiáng)越大，CO2的轉(zhuǎn)化率越大，根據(jù)圖象溫度相同時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率：p1p2p3，則圖中壓強(qiáng)由大到小的順序?yàn)閜1p2p3；根據(jù)A點(diǎn)，利用三段式法計(jì)算平衡常數(shù)； 2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)起始量(mol/L) 0.2 0.6 0 0反應(yīng)量(mol/L) 0.1 0.3 0.05 0.15平衡量(mol/L) 0.1 0.3 0.05 0.15K=23；平衡常數(shù)只受溫度影響，圖中280下的A點(diǎn)和B點(diǎn)的平衡常數(shù)相等；從圖中兩條曲線的變化趨勢(shì)及對(duì)比情況可以看出：230的曲線變化相對(duì)平緩，280的曲線變化程度較大且先升后降，280二甲醚物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)較大，溫度升高，二甲醚的物質(zhì)的量濃度的變化受影響的程度也有所改變等，因此可以概括為：a溫度越高，二甲醚的選擇性越大；b低溫時(shí)硅鋁比對(duì)二甲醚的選擇性影響不大，高溫時(shí)隨著硅鋁比增大，二甲醚的選擇性先增大后減??；使用不同硅鋁比化合物做催化劑制備二甲醚，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，催化劑能夠降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，但化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)和反應(yīng)的焓變也不改變，圖象中只有A符合。3一定條件下，lmolCH3OH與一定量O2發(fā)生反應(yīng)時(shí)，生成CO、CO2或HCHO的能量變化如下圖所示反應(yīng)物O2(g)和生成物H2O(g)已略去。回答下列問題：(1)在有催化劑作用下，CH3 OH與O2反應(yīng)主要生成 _（填“CO2、CO或HCHO”）；計(jì)算：2HCHO(g)+O2(g)=2CO(g)+2H2O(g)=_(2)已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 經(jīng)測(cè)定不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：該反應(yīng)為 _（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)；250時(shí)，某時(shí)刻測(cè)得該反應(yīng)的反應(yīng)物與生成物濃度為c(CO) =04mol/L、c(H2) =0. 4mol/L、c(CH3 OH) =0. 8mol/L，則此時(shí)（正）_（逆）（填“”、“=”或“”）。某溫度下，在體積固定的2L密閉容器中將1molCO和2molH2混合，使反應(yīng)得到平衡，實(shí)驗(yàn)測(cè)得平衡時(shí)與起始時(shí)的氣體壓強(qiáng)比值為0 .7，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_（保留l位小數(shù)）。(3)利用鈉堿循環(huán)法可除去SO2。常溫下，若吸收液吸收一定量SO2后的溶液中，n（SO32-）：n(HSO3-) =3：2，則此時(shí)溶液呈_（填“酸性”、“中性”或“堿性”）。（已知：H2SO3的電離常數(shù)為：Kal=l. 5410-2、Ka2=l. 02l0-7）(4)利用電化學(xué)法處理工業(yè)尾氣SO2的裝置如圖所示，寫出Pt(2)電極反應(yīng)式：_；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0. 02 mol e-時(shí)（較濃H2SO4尚未排出），交換膜左側(cè)溶液中約增加_ mol離子?！敬鸢浮縃CHO 470kJmol1 放熱 2.7 堿性 2HSO32e2H=S2O422H2O 0.03 【解析】【分析】(1)反應(yīng)速率與活化能的關(guān)系，根據(jù)圖像求反應(yīng)熱；(2)通過平衡常數(shù)的變化判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，通過濃度商判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；利用壓強(qiáng)和三段式計(jì)算平衡常數(shù)；(3)利用電離平衡常數(shù)求解c(H)；（4）根據(jù)反應(yīng)類型判斷陰、陽極并書寫電極反應(yīng)式，根據(jù)電極反應(yīng)式進(jìn)行計(jì)算?！驹斀狻?1)從圖像中可知加入催化劑生成甲醛的反應(yīng)活化能小，化學(xué)反應(yīng)速率快，所以主要產(chǎn)物為HCHO。根據(jù)圖像， 1molHCHO轉(zhuǎn)化為1molCO放出的能量為（676-283-158） kJmol1=235 kJmol1，方程式為2molHCHO，則H需要乘以2，H=-2352kJmol1=-470 kJmol1；(2) 根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)降低，平衡逆向移動(dòng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；對(duì)于某時(shí)刻，濃度商，大于250的平衡常數(shù)2.041，反應(yīng)逆向進(jìn)行，正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率；同溫同體積的情況下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比。平衡時(shí)與起始時(shí)的氣體壓強(qiáng)比值為0 .7，開始的物質(zhì)的量為1mol+2mol=3mol，則平衡時(shí)的物質(zhì)的量為3mol0.7=2.1mol。CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)開始的物質(zhì)的量 1 2 0轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量 x 2x x平衡的物質(zhì)的量 1-x 2-2x x1-x+2-2x+x=2.1，得x=0.45mol；體積為2L，則有；(3) n(SO32-)：n(HSO3-) =3：2，在同一溶液中，則濃度之比等于物質(zhì)的量之比，亞硫酸的Ka2=，得c(H+)=6.810810-7，溶液呈堿性；(4)根據(jù)示意圖，Pt（2）電極上HSO3S2O42，S的化合價(jià)從+4降低到+3，電解質(zhì)溶液為酸性，則電極方程式為2HSO32e2H=S2O422H2O；Pt（2）為陰極，Pt（1）為陽極，陽極的電極反應(yīng)式為SO22e2H2O=SO424H，電路中通過0. 02 mol e-時(shí)，左側(cè)生成0.01molSO42-和0.04molH+，為平衡電荷，有0.02mol的H+經(jīng)陽離子交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè)，則左側(cè)的離子增加了0.03mol。4xx大報(bào)告指出：“堅(jiān)持全民共治、源頭防治，持續(xù)實(shí)施大氣污染防治行動(dòng)，打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)！”以NOx為主要成分的霧霾的綜合治理是當(dāng)前重要的研究課題。I汽車尾氣中的NO(g)和CO(g)在一定條件下可發(fā)生如下反應(yīng)：反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H1（1）已知：反應(yīng)N2(g)+O2(g)2NO(g) H2=+180.5kJmol-1CO的燃燒熱為283.0kJmol-l，則H1=_。（2）在密閉容器中充入5 mol CO和4 mol NO，發(fā)生上述反應(yīng)，圖1為平衡時(shí)NO的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系。溫度：T1_T2（填“”）。若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器升溫的同時(shí)擴(kuò)大體積使體系壓強(qiáng)減小，重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中AG點(diǎn)中的_點(diǎn)。（3）某研究小組探究催化劑對(duì)CO、NO轉(zhuǎn)化的影響。將NO和CO以一定的流速通過兩種不同的催化劑進(jìn)行反應(yīng)，相同時(shí)間內(nèi)測(cè)量逸出氣體中NO含量，從而確定尾氣脫氮率（脫氮率即NO的轉(zhuǎn)化率），結(jié)果如上圖2所示。若低于200，圖2中曲線中脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因?yàn)開；a點(diǎn) _（填“是”或“不是”）對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮率，說明理由_。N2O是一種強(qiáng)溫室氣體，且易形成顆粒性污染物，研究N2O的分解對(duì)環(huán)境保護(hù)有重要意義。（4）碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率，反應(yīng)歷程為：第一步I2(g)2I(g)(快反應(yīng))第二步I(g)+N2O(g)N2(g)+IO(g)(慢反應(yīng))第三步IO(g)+N2O(g)N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反應(yīng))實(shí)驗(yàn)表明，含碘時(shí)N2O分解速率方程v=kc(N2O)c(I2)0.5（k為速率常數(shù)）。下列表述正確的是_。AN2O分解反應(yīng)中：k值與是否含碘蒸氣無關(guān)B第二步對(duì)總反應(yīng)速率起決定作用C第二步活化能比第三步小DIO為反應(yīng)的中間產(chǎn)物【答案】-746.5kJmol-1 A 溫度較低時(shí)，催化劑的活性偏低 不是 因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)線可知，a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度的平衡脫氮率應(yīng)該更高 BD 【解析】I已知N2(g)+O2(g)2NO(g) H2=+180.5kJmol-1,CO的燃燒熱為283.0kJmol-l，熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：2CO(g)+O2(g)2CO2(g) H=-566.0kJmol-l，-得：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H1=-746.5kJmol-1；答案：-746.5kJmol-1。（2）由2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H=-746.5kJmol-1，升高溫度,平衡逆向移動(dòng),所以NO的體積分?jǐn)?shù)會(huì)增大,即T1T2,因此，本題正確答案是:；若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器升溫的同時(shí)擴(kuò)大體積使體系壓強(qiáng)減小,則平衡會(huì)逆向移動(dòng),NO的體積分?jǐn)?shù)增加,重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A點(diǎn),答案：A。（3）低于200，曲線脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因?yàn)椋簻囟容^低時(shí)（低于200），催化劑的活性偏低，對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響小。a點(diǎn)不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮率，理由是：因?yàn)樵摲磻?yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)曲線可知，a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率應(yīng)高于450時(shí)，a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度的平衡脫氮率應(yīng)該更高。答案：溫度較低時(shí)，催化劑的活性偏低；不是；因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)線可知，a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度的平衡脫氮率應(yīng)該更高。（4）A.碘蒸氣存在能大幅度是高N2O的分解速率，根據(jù)題中信息k為有碘蒸氣存在時(shí)的N2O分解速率的速率常數(shù)，若沒有碘存在，k就沒有意義了，因此k的取值與碘蒸氣有關(guān)，故A錯(cuò)誤；B.第二步反應(yīng)慢，所以對(duì)總反應(yīng)速率起決定作用，故B正確;C.第二步反應(yīng)比第三步反應(yīng)慢，說明第二步活化能大，故C不正確；D從總反應(yīng)2N2O(g)2N2(g)+O2(g)來看IO在反應(yīng)前沒有、反應(yīng)后也沒有,故其為反應(yīng)的中間產(chǎn)物,故D正確;答案BD。5用化學(xué)反應(yīng)原理研究N、S元素的化合物有著重要的意義。(1)已知：一定溫度下 Hl=1966kJmol-1 H2=1138kJmol-1寫出NO2(g)和SO2(g)反應(yīng)生成SO3(g)和NO(g)的熱化學(xué)方程式_(2)一定溫度下，分別向A、B容器中充入5mol NO和25mol O2，A保持恒容，B保持恒壓。發(fā)生反應(yīng)不考慮，起始時(shí)A、B的體積均為2 L。下列能說明A、B容器均達(dá)到平衡狀態(tài)的是_。aA、B容器的壓強(qiáng)均不發(fā)生變化bA、B容器中氣體的顏色均不發(fā)生變化cA、B容器中氣體的密度不再發(fā)生變化dA、B容器中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化T時(shí)，A、B容器均達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，A中O2的濃度為05molL-1，則NO的轉(zhuǎn)化率為_，B中反應(yīng)的平衡常數(shù)KB=_。(3)將一定量的SO2和O2通入A容器中，測(cè)得SO2的濃度隨時(shí)間變化如圖實(shí)線所示。ab、bc、cd三段平均反應(yīng)速率最大的是_；de段平均反應(yīng)速率為_。僅改變某一個(gè)條件，測(cè)得SO2的濃度隨時(shí)間變化如圖中虛線所示，則改變的條件是_。圖裝置可將霧霾中的NO、SO2轉(zhuǎn)化為(NH4)2SO4，則陰極的電極反應(yīng)為_?！敬鸢浮縉O2（g）+SO2（g）=SO3（g）+NO（g）H=-41.4kJmol-1 bd 60% 4.5 ab 0 加入催化劑 NO+6H+5e-=NH4+H2O 【解析】 (1) 2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） Hl=1966kJmol-1 2NO（g）+O2（g）2NO2（g） H2=1138kJmol-1根據(jù)蓋斯定律得：NO2（g）+SO2（g）=SO3（g）+NO（g）H=41.4kJmol-1；答案：NO2（g）+SO2（g）=SO3（g）+NO（g）H=41.4kJmol-1(2)變量不再發(fā)生變化，證明達(dá)到了平衡；注意A保持恒容，B保持恒壓；aB容器的壓強(qiáng)是定值，不是變量，故不選a；bA、B容器中氣體的顏色均不發(fā)生變化，說明NO2的濃度不在發(fā)生變化，故選b；cA容器中氣體的密度是定值，不是變量，故不選c；d因?yàn)镸=m/n，m是定值，n是變量，所以平均摩爾質(zhì)量是變量，故選d；答案：bd列A容器中反應(yīng)的三行式：2NO（g） + O2（g） 2NO2（g）c（初） 2.5 1.25 0c 1.5 0.75 1.5c（末） 1 0.5 1.5則NO的轉(zhuǎn)化率：=60% k=4.5 因?yàn)锳、B容器溫度相同,所以平衡常數(shù)相等；答案：60% 4.5(3)因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)變化越大反應(yīng)速率越快，所以ab段平均反應(yīng)速率最大；de段已達(dá)平衡，故平均反應(yīng)速率為0；答案：ab 0對(duì)于反應(yīng)前后物質(zhì)的量發(fā)生變化的反應(yīng)來說，只是加快反應(yīng)速率，并未影響平衡，應(yīng)該是加入催化劑；答案：加入催化劑陰極發(fā)生的應(yīng)該是化合價(jià)降低，得電子的反應(yīng)，因此NO生成NH4+，三步法配平根據(jù)化合價(jià)變化，標(biāo)明轉(zhuǎn)移電子數(shù)NO+5e-=NH4+根據(jù)左右兩邊電荷守恒確定氫離子的位置和系數(shù)NO+6H+5e-=NH4+根據(jù)原子守恒確定水分子的位置和系數(shù)NO+6H+5e-=NH4+H2O；因此電極反應(yīng)式為NO+6H+5e-=NH4+H2O；答案：NO+6H+5e-=NH4+H2O6二氧化鈦是一種重要的化工原料，常用于染料、催化劑等領(lǐng)域。(1)由二氧化鈦制取四氯化鈦所涉及的反應(yīng)有：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g) H1=72 kJmol1TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g) H2=+38.8 kJmol1C(s)+CO2(g)2CO(g) H3=+282.8 kJmol1則反應(yīng)C(s)+O2(g)CO2(g) H=_。(2)以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如上圖所示，250300 時(shí)，溫 度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_。為了提高該反應(yīng)中CH4的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是_，_。(3)TiO2直接電解法生產(chǎn)鈦是一種較先進(jìn)的方法，電解質(zhì)為熔融的氧化鈣，原理如上圖 所示，二氧化鈦電極連接電源_(填“正極”或“負(fù)極”)，該極電極反應(yīng)式為_。石墨極上石墨參與反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是_。(4)將石墨、鋁粉和二氧化鈦按一定比例混合在高溫下煅燒所得物質(zhì)可作火箭和導(dǎo)彈表面 的耐高溫材料薄層(Al2O3 和 TiC)，該反應(yīng)中每生成 1 mol TiC 轉(zhuǎn)移_mol 電子。【答案】393.6 kJmol1 溫度超過250 時(shí)，催化劑的催化效率降低 增大反應(yīng)壓強(qiáng)；增大CO2的濃度 負(fù)極 TiO2+4eTi+2O2 CO2(或CO) 4 【解析】 (1)將已知反應(yīng)分別標(biāo)為、，根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)C(s)+O2(g) CO2(g) 可以看成由獲得，所以該化學(xué)反應(yīng)的焓變H=72 kJmol1282.8 kJmol138.8 kJmol1=393.6 kJmol1。答案：393.6 kJmol1。(2)溫度超過250 時(shí)，催化劑的催化效率降低，所以溫度升高而乙酸的生成速率降低；根據(jù)反應(yīng)CH4+CO2CH3COOH可知增大反應(yīng)壓強(qiáng)、增大CO2的濃度，可使平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物CH4轉(zhuǎn)化率增大。答案：溫度超過250 時(shí)，催化劑的催化效率降低；增大反應(yīng)壓強(qiáng)；增大CO2的濃度。(3)TiO2直接電解法生產(chǎn)鈦，發(fā)生還原反應(yīng)，二氧化鈦為陰極，連接電源負(fù)極，由示意圖可知二氧化鈦獲得電子生成Ti與氧離子，陰極電極反應(yīng)式為：TiO2+4eTi+2O2；石墨為陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧離子在陽極獲得電子生成氧氣，會(huì)與石墨反應(yīng)生成CO2或CO氣體。答案：負(fù)極；TiO2+4eTi+2O2 ； CO2(或CO) 。(4)反應(yīng)方程式為4Al+3TiO2+3C2Al2O3+3TiC，碳元素化合價(jià)從0價(jià)降低到4價(jià)，則每生成1 mol TiC轉(zhuǎn)移4 mol電子。 答案：4。7CH4超干重整CO2技術(shù)可得到富含CO的化工原料。回答下列問題：（1）CH4超干重整CO2的催化轉(zhuǎn)化如圖所示：已知相關(guān)反應(yīng)的能量變化如圖所示：過程的熱化學(xué)方程式為_。關(guān)于上述過程的說法不正確的是_（填序號(hào)）。a實(shí)現(xiàn)了含碳物質(zhì)與含氫物質(zhì)的分離b可表示為CO2H2H2O（g）COcCO未參與反應(yīng)dFe3O4、CaO為催化劑，降低了反應(yīng)的H其他條件不變，在不同催化劑（、）作用下，反應(yīng)CH4（g）CO2（g）2CO（g）2H2（g）進(jìn)行相同時(shí)間后，CH4的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖所示。a點(diǎn)所代表的狀態(tài)_（填“是”或“不是”）平衡狀態(tài)；b點(diǎn)CH4的轉(zhuǎn)化率高于c點(diǎn)，原因是_。（2）在一剛性密閉容器中，CH4和CO2的分壓分別為20kPa、25kPa，加入NiAl2O3催化劑并加熱至1123K使其發(fā)生反應(yīng)CH4（g）CO2（g）2CO（g）2H2（g）。研究表明CO的生成速率（CO）1.3102p（CH4）p（CO2）molg1s1，某時(shí)刻測(cè)得p（CO）20kPa，則p（CO2）_kPa，（CO）_molg1s1。達(dá)到平衡后測(cè)得體系壓強(qiáng)是起始時(shí)的1.8倍，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)的計(jì)算式為Kp_（kPa）2。（用各物質(zhì)的分壓代替物質(zhì)的量濃度計(jì)算）（3）CH4超干重整CO2得到的CO經(jīng)偶聯(lián)反應(yīng)可制得草酸（H2C2O4）。常溫下，向某濃度的草酸溶液中加入一定濃度的NaOH溶液，所得溶液中，則此時(shí)溶液的pH_。（已知常溫下H2C2O4的Ka16102，Ka26105，lg60.8）【答案】CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H=247.4kJmol-1 cd 不是 b和c都未達(dá)平衡，b點(diǎn)溫度高，反應(yīng)速率快，相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率高 15 1.95 2.7 【解析】 (1)據(jù)CH4超干重整CO2的催化轉(zhuǎn)化圖，過程I的化學(xué)反應(yīng)為CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。由能量反應(yīng)進(jìn)程曲線得熱化學(xué)方程式：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H+206.2kJmol-1 （i）CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) H165kJmol-1 （ii）(i)2+(ii)得過程I的熱化學(xué)方程式：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H=247.4kJmol-1 過程物質(zhì)變化為：左上（CO、H2、CO2）+ 右下（惰性氣體） 左下（H2O）+ 右上（CO、惰性氣體），總反應(yīng)為H2+CO2=H2O+CO。Fe3O4、CaO為總反應(yīng)的催化劑，能降低反應(yīng)的活化能，但不能改變反應(yīng)的H。故ab正確，cd錯(cuò)誤。通常，催化劑能加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間。但催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，即不能改變平衡轉(zhuǎn)化率。若圖中a點(diǎn)為化學(xué)平衡，則保持溫度不變（800），將催化劑II換成I或III，CH4轉(zhuǎn)化率應(yīng)不變，故a點(diǎn)不是化學(xué)平衡。同理，圖中b、c兩點(diǎn)都未達(dá)到化學(xué)平衡。據(jù)題意，b、c兩點(diǎn)只有溫度不同，b點(diǎn)溫度較高，反應(yīng)速率快，相同時(shí)間內(nèi)CH4轉(zhuǎn)化率高。(2)據(jù)氣態(tài)方程PVnRT，恒溫恒容時(shí)某組分氣體的分壓與其物質(zhì)的量成正比。則反應(yīng)中分壓為1123K恒容時(shí)，CH4（g）CO2（g）2CO（g）2H2（g）起始分壓/kPa： 20 25 0 0改變分壓/kPa： 10 10 20 20某時(shí)分壓/kPa： 10 15 20 20即某時(shí)刻p(CO2)15kPa，p(CH4)10kPa。代入(CO)1.3102p(CH4)p(CO2)molg1s11.95molg1s1。設(shè)達(dá)到平衡時(shí)CH4的改變分壓為x kPa，1123K恒容時(shí)，CH4（g）CO2（g）2CO（g）2H2（g）起始分壓/kPa： 20 25 0 0改變分壓/kPa： x x 2x 2x平衡分壓/kPa： 20x 25x 2x 2x據(jù)題意，有1.8，解得x18。CH4(g)、CO2(g)、CO(g)、H2(g)的平衡分壓依次是2 kPa、7 kPa、36 kPa、36 kPa，代入Kp(kPa)2。 (3)常溫下，草酸溶液與NaOH溶液混合，所得混合溶液中仍存在分步電離：H2C2O4H+HC2O4 Ka1HC2O4H+C2O42 Ka2當(dāng)時(shí)，Ka1Ka2。6103.5 mol/L，pH2.7。8CO2甲烷化是一種實(shí)現(xiàn)CO2資源化利用的有效途徑。熱化學(xué)轉(zhuǎn)化CO2甲烷化過程發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)H(1)每生成1mol CH4(g)，放熱165 kJ，則H_。(2)反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式：K_。溫度升高，K_(填“增大”或“減小”)。(3)其他條件不變時(shí)，一段時(shí)間內(nèi)，壓強(qiáng)對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化率及CH4的選擇性的影響如下圖。注：選擇性轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的原料量原料總的轉(zhuǎn)化量CO2甲烷化反應(yīng)選擇0.1MPa而不選擇更高壓強(qiáng)的原因是_。電化學(xué)轉(zhuǎn)化多晶Cu可高效催化CO2甲烷化，電解CO2制備CH4的原理示意圖如下。電解過程中溫度控制在10左右，持續(xù)通入CO2。陰、陽極室的KHCO3溶液的濃度基本保持不變。(4)多晶Cu作_(填“陰”或“陽”)極。(5)結(jié)合電極反應(yīng)式，說明陰極室KHCO3溶液濃度基本不變的原因：_。(6)上述電解過程中采取了_措施(寫2條即可)使CO2優(yōu)先于H+放電?！敬鸢浮?65 kJmol1 c(CH4)c2(H2O)/c(CO2)c4(H2) 減小 在0.1MPa，CO2的轉(zhuǎn)化率及CH4的選擇性較高，加壓CO2的轉(zhuǎn)化率及CH4的選擇性變化不大，且加壓會(huì)增大投資和能耗 陰 陰極發(fā)生反應(yīng)：9CO2+8e+6H2O =CH4+8HCO3，每轉(zhuǎn)移8 mol電子，陰極生成8 mol HCO3，又有8 molHCO3通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室，且K+的濃度不變，所以陰極室的KHCO3濃度基本保持不變 以pH8的KHCO3溶液為電解液；溫度控制在10左右；持續(xù)通入CO2；用多晶銅作陰極等 【解析】 (1)方程式中CH4的系數(shù)=1，反應(yīng)放熱，因此方程式對(duì)應(yīng)的H165 kJmol1，故答案為：165 kJmol1；(2)CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)H=165 kJmol1，平衡常數(shù)K=；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)K減小，故答案為：；減小；(3)根據(jù)圖像，壓強(qiáng)大于0.1MPa，CO2的轉(zhuǎn)化率幾乎不變，CH4的選擇性增加很少，為節(jié)約成本，應(yīng)該選擇0.1MPa，故答案為：在0.1MPa，CO2的轉(zhuǎn)化率及CH4的選擇性較高，加壓CO2的轉(zhuǎn)化率及CH4的選擇性變化不大，且加壓會(huì)增大投資和能耗；(4)多晶銅電極區(qū)，二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷，C元素的化合價(jià)降低，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，因此銅為陰極，故答案為：陰；(5)陰極反應(yīng)式9CO2+8e+6H2O =CH4+8HCO3，陰極生成HCO3，電路中每轉(zhuǎn)移8 mol電子，陰極生成8 mol HCO3，同時(shí)有8 molHCO3通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室，且K+的濃度不變，所以陰極室的HCO3濃度基本保持不變，故答案為：陰極反應(yīng)式9CO2+8e+6H2O =CH4+8HCO3，每轉(zhuǎn)移8 mol電子，陰極生成8 mol HCO3，又有8 molHCO3通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室，且K+的濃度不變，所以陰極室的KHCO3濃度基本保持不變；(6)降低溫度，能夠提高氣體在水中的溶解度，提高水中二氧化碳的濃度，從而提高二氧化碳的氧化性，有利于二氧化碳放電；采取陰離子交換膜，陽極區(qū)中氫氧根放電，氫離子濃度增大，能夠防止陽極區(qū)生成的氫離子移向陰極，可以防止陰極區(qū)氫離子濃度增大，使CO2優(yōu)先于H+放電；將溶液調(diào)節(jié)成堿性，降低陰極區(qū)氫離子濃度，降低氫離子氧化性，通過二氧化碳的氧化性，有利于二氧化碳放電，故答案為：以pH8的KHCO3溶液為電解液；溫度控制在10左右；持續(xù)通入CO2；用多晶銅作陰極等。9(1)氮氧化物是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的一個(gè)重要原因，用CH4催化還原NOx可在一定程度上消除氮氧化物的污染。已知： H=1160kJmol-1 H=+293kJmol-1則該條件下，CH4催化還原NO2消除污染的熱化學(xué)方程式為_。(2)乙炔(CHCH)是重要的化工原料。工業(yè)上可用甲烷裂解法制取乙炔：同時(shí)發(fā)生副反應(yīng)：;甲烷裂解時(shí)，幾種氣體平衡時(shí)分壓(Pa)的對(duì)數(shù)即lgP與溫度()之間的關(guān)系如圖所示。根據(jù)圖判斷，反應(yīng)H_0(填“”或“ 62.5% 102.4Pa 2HSO4-2e-=S2O82-+2H+ 質(zhì)子 0.2g c(Na+)c(HCO3-)c(CO32-)c(OH-)c(H+) 【解析】（1） H=1160kJmol-1， H=+293kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律分析，+得熱化學(xué)方程式為：CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=1160+293=-867kJmol-1（2）從圖分析，隨著溫度升高，甲烷的分壓(Pa)的對(duì)數(shù)變大，說明甲烷減少，則說明升溫平衡正向移動(dòng)，即H 0； 從圖分析，達(dá)到平衡時(shí)乙炔的分壓為100 Pa，則消耗的甲烷的分壓為200Pa，乙烯的分壓為10 Pa，消耗的甲烷的分壓為20Pa，剩余甲烷的分壓為100 Pa，最初甲烷的分壓為100+200+20=320 Pa，則甲烷生成乙炔的平衡轉(zhuǎn)化率為200/320=62.5%。平衡時(shí)甲烷的分壓為100 Pa，乙烯的分壓為10 Pa，則氫氣的分壓為300+20=320 Pa，平衡常數(shù)為=102.4Pa。（3）電解硫酸氫鉀溶液制備過二硫酸鉀，所以說明硫元素化合價(jià)升高，即陽極為硫酸氫離子失去電子生成過二硫酸根離子，電極反應(yīng)為：2HSO4-2e-=S2O82-+2H+；溶液為酸性，反應(yīng)生成過多的氫離子，陰極反應(yīng)為：2H+2e-=H2，所以為質(zhì)子交換膜。當(dāng)有0.2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，陽極區(qū)向陰極區(qū)轉(zhuǎn)移0.2mol氫離子，陰極區(qū)有0.2mol氫離子變成氫氣，陰極區(qū)質(zhì)量不變，所以兩邊質(zhì)量變化差為0.2g。（4）當(dāng)O2通入量為8.96L時(shí)，即0.4mol氧氣，則消耗0.2mol甲烷，生成0.2mol二氧化碳，與0.3mol氫氧化鈉反應(yīng)，生成0.1mol碳酸鈉和0.1mol碳酸氫鈉，因?yàn)樘妓岣x子水解程度比碳酸氫根大，所以溶液中碳酸氫根離子濃度大于碳酸根離子濃度，溶液顯堿性，故離子濃度順序?yàn)椋篶(Na+)c(HCO3-)c(CO32-)c(OH-)c(H+)。10中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的“甲醇制取低碳烯經(jīng)（DMTO）技術(shù)”獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，該技術(shù)先由媒氣化制合成氣再由合成氣制甲醇和氨氣，最后由甲醇制乙烯和丙烯。(1)煤氣化包含一系列化學(xué)反應(yīng)，已知熱化學(xué)方程式： 則反應(yīng) _(2)以投料比合成甲醇：，溫度、壓強(qiáng)與的平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖所示回答下列問題：_(填”或“)0_(填“或“”)，時(shí)，點(diǎn)的_(填”或)。若起始時(shí)提高投料比的平衡轉(zhuǎn)化率將_(填”増大”或“減小”)。方法催化劑條件備注特點(diǎn)壓力溫度高壓法二元催化劑25303804001924年工業(yè)化(1)催化劑不易中毒，再生困難(2)副反應(yīng)多低壓法三元催化劑52302701966年工業(yè)化(1)催化劑易中毒，再生容易，壽命為12年(2)副反應(yīng)少參照下表，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中大多采用和，其優(yōu)點(diǎn)是_。 (3)和生成的反應(yīng)為 ，在催化劑作用下的反應(yīng)歷程如下(表示吸附態(tài))化學(xué)吸附：；表面反應(yīng)；，脫附：其中，的吸附分解反應(yīng)活化能高，速率慢，決定了合成氨的整體反應(yīng)速率.有利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件有_(填字母)A 低溫 B 高溫 C 低壓 D 高壓 E 催化劑標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，其中為標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)()，、和為各組分的平衡分壓，如，為平衡總壓，為平衡系統(tǒng)中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù).已知起始時(shí)向一密閉容器中投入 和 ，反應(yīng) 在恒定溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)下進(jìn)行，的平衡產(chǎn)率為，則該反應(yīng)的_(用含的代數(shù)式表示)。下圖中可以表示標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)隨溫度的變化趨勢(shì)的是_(填字母)【答案】-41 增大 低壓法所需的動(dòng)力設(shè)備要求低，耗能也低，副反應(yīng)少，催化劑易再生 【或】 【解析】 (1)已知： 根據(jù)蓋斯定律：得反應(yīng) 的，因此，本題正確答案是：-41；（2）由圖象可知，一氧化碳轉(zhuǎn)化率隨溫度升高減小，說明升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故H0；CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故P1P2，故答案為：，；M點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率大于平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率，平衡逆向移動(dòng)，；故答案為：；提高起始時(shí)的投料比，相當(dāng)于增大氫氣的濃度，平衡正向移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率將增大，故答案為：增大；由表可知其優(yōu)點(diǎn)是：1、壓強(qiáng)低，對(duì)設(shè)備要求不高；2、反應(yīng)溫度低，節(jié)省能源；3、催化劑再生容易，副反應(yīng)少；故答案為：低壓法所需的動(dòng)力設(shè)備要求低，耗能也低，副反應(yīng)少，催化劑易再生。（3）由合成氨的熱化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，且氨氣生成的方向?yàn)轶w積減小的方向，A項(xiàng)，降低溫度，平衡正向移動(dòng)，則低溫有利于提高合成氨平衡產(chǎn)率，故選A項(xiàng)；B項(xiàng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則高溫不利于提高合成氨平衡產(chǎn)率，故不選B項(xiàng)；C項(xiàng)，降低壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，則低壓不利于提高合成氨平衡產(chǎn)率，故不選C項(xiàng)；D項(xiàng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，則高壓有利于提高合成氨平衡產(chǎn)率，故選D項(xiàng)；E項(xiàng)，催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變化學(xué)平衡的狀態(tài)，則催化劑不能提高合成氨平衡產(chǎn)率，故不選E項(xiàng)。綜上所述，本題正確答案為AD。N2和H2起始物質(zhì)的量分別為 和 ，反應(yīng)在恒定溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)下進(jìn)行，NH3的平衡產(chǎn)率為，則： 起始量（mol） 0轉(zhuǎn)化量（mol） a平衡量（mol） a 平衡時(shí)總物質(zhì)的量為（2-）a mol則=， = ，=，則=；=，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，逐漸減小，故隨著溫度的升高，逐漸減小，減小的程度不是均勻的，故選D項(xiàng)。故答案為：；D。11研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用具有重要的社會(huì)意義?；卮鹣铝袉栴}：CO可用于高爐煉鐵，已知：Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2(g) H1=a kJ/mol3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) H2=b kJ/mol則反應(yīng)Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)的H3=_kJ/mol（用含a、b的代數(shù)式表示）。一定條件下，CO2和CO可以互相轉(zhuǎn)化。（1）某溫度下，在容積為2L的密閉容器按甲、乙兩種方式投入反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。容器反應(yīng)物甲8 mol CO2(g)、16 mol H2(g)乙w mol CO2(g)、x mol H2(g)、y mol CO(g)、z mol H2O(g)甲容器15 min后達(dá)到平衡，此時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為75%。則015 min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(H2)=_，此條件下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_。欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分?jǐn)?shù)相等，則w、x、y、z需滿足的關(guān)系是：y_z（填“”、“”或“=”），且y=_（用含x、w的等式表示）。（2）研究表明，溫度、壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)“C6H5CH2CH3(g)+CO2(g)C6H5CH=H2(g)+CO(g) +H2O(g) H ”中乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率影響如圖所示：則H_0（填“”、“”或“=”），壓強(qiáng)p1、p2、p3從大到小的順序是_。（3）CO可被NO2氧化