2021屆高考化學(xué)二輪備考高頻熱點(diǎn)特訓(xùn)：化學(xué)反應(yīng)原理綜合大題(一)(解析版)

化學(xué)反應(yīng)原理綜合大題(一)

1.苯硫酚(C6H5—SH)是一種用途廣泛的有機(jī)合成中間體。工業(yè)上常用氯苯

(C6H5?C1)和硫化氫(HzS)反應(yīng)來(lái)制備苯硫酚，但會(huì)有副產(chǎn)物苯(C6H6)生成。

1

LC6H5—Cl(g)+H2S(g)=C6H5-SH(g)+HCl(g)AHi=-16.8kJmor

II.C6H5—Cl(g)+H2S(g)=C6H6(g)+HCl(g)+1S8(g)AH2

o

反應(yīng)II的烙變不易測(cè)量，現(xiàn)查表得如下數(shù)據(jù)；

1

HI.C6Hs—SH(g)=C6H6(g)+!S8(g)AH3=-29.0kJ-mol

o

請(qǐng)回答：(1)將一定量的C6H5—Cl和H2S的混合氣體充入恒容的密閉容器

中，控制反應(yīng)溫度為T(假設(shè)只發(fā)生反應(yīng)I),下列可以作為反應(yīng)I達(dá)到平衡的判據(jù)

是o

A.氣體的壓強(qiáng)不變B.平衡常數(shù)不變

C.v正(H2S)=v逆(HC1)D.容器內(nèi)氣體密度不變

(2)反應(yīng)II為不可逆反應(yīng)，請(qǐng)簡(jiǎn)述理由

__________________________________________________________________O

(3)現(xiàn)將一定量的C6H5—C1和H2s置于一固定容積的容器中模擬工業(yè)生產(chǎn)

過(guò)程，在不同溫度下均反應(yīng)20分鐘測(cè)定生成物的濃度，得到圖1和圖2。

（R力IbS與GH3ro的起始物質(zhì)的量之比）

①圖1顯示溫度較低時(shí)c6H5—。濃度的增加程度大于c6H6的主要原因

②結(jié)合圖1和圖2,該模擬工業(yè)生產(chǎn)制備C6H5-C1的適宜條件為

③590℃時(shí)，C6H5—C1和H2s混合氣體（體積比為2：5,總物質(zhì)的量為amol）

在VL的固定容積中進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得容器中C6H5—SH的物質(zhì)的量

為5moLC6H6的物質(zhì)的量為白moL則該溫度下反應(yīng)I的平衡常數(shù)為

714

（保留兩位有效數(shù)字）。

④一定量的C6H5—C1和H2s在恒溫恒容條件下發(fā)生反應(yīng)，畫出產(chǎn)物

C6H5—SH的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化的曲線圖o

產(chǎn)物濃度

時(shí)間

【答案】（1）C（2）反應(yīng)H的AH2=45.8kJ?moHvO,AS>0,說(shuō)明其正反

應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)，而逆反應(yīng)為非自發(fā)反應(yīng)，所以反應(yīng)n為不可逆反應(yīng)

2

⑶①反應(yīng)I的活化能小于反應(yīng)II的活化能，反應(yīng)I的反應(yīng)速率快于反應(yīng)II,

相同時(shí)間內(nèi)獲得的產(chǎn)物的濃度自然反應(yīng)I比反應(yīng)II多

②溫度590K,R=2.5左右(2?4~2.6都可以)(3)0.86

【解析】(1)反應(yīng)I為：CHs—Cl(g)+H2s(g)=

1

C6H5.SH(g)+HCI(g)AHi=-16.8kJ-mor：A項(xiàng)，.反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不變，故

氣體的壓強(qiáng)不變，A不能作為平衡判據(jù)；B項(xiàng)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不

變平衡常數(shù)始終不變，故B不能作為平衡判據(jù);C項(xiàng),v正(H2S)=v逆(HC1)=v逆(H2S),

則速率相等，C能作為平衡判據(jù)；D項(xiàng)，氣體質(zhì)量守恒、體積固定，則容器內(nèi)

氣體密度始終不變，D不能作為平衡判據(jù)；則正確的是C；(2)按蓋斯定律，反應(yīng)

r1

11=反應(yīng)I+反應(yīng)印，則A//2=Afli+AW3=-45.8kJ-mol；反應(yīng)II為不可逆反應(yīng)，理

由為,反應(yīng)II的AH2=?45.8kJ?mol“vO,AS>0,說(shuō)明其正反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)，而逆

反應(yīng)為非自發(fā)反應(yīng)，所以反應(yīng)II為不可逆反應(yīng)；(3)①C6H5—C1由反應(yīng)I生成，

C6H6由反應(yīng)II生成，圖1顯示溫度較低時(shí)C6H5—C1濃度的增加程度大于C6H6,

要找主要原因，只能找內(nèi)因：反應(yīng)I的活化能小于反應(yīng)H的活化能，反應(yīng)I的反

應(yīng)速率快于反應(yīng)H,相同時(shí)間內(nèi)獲得的產(chǎn)物的濃度自然反應(yīng)I比反應(yīng)II多；②結(jié)

合圖1和圖2的數(shù)據(jù)信息，該模擬工業(yè)生產(chǎn)制備C6H5—。的適宜條件為溫度

590K,R=2.5左右；③590℃時(shí)，C6H5—C1和H2s混合氣體(體積比為2：5,總

3

物質(zhì)的量為amol)在VL的固定容積中進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得容器中

C6H5—SH的物質(zhì)的量為'mol,C6H6的物質(zhì)的量為Rmol,則該溫度下反應(yīng)I的

平衡常數(shù)計(jì)算過(guò)程如下：C6H5—Cl(g)+H2S(g)C6H5?SH(g)+HCl(g)中各成分變

化的物質(zhì)的量均為gmol,在反應(yīng)C6H5—Cl(g)+H2S(g)=C6H6(g)+HCl(g)+1s8(g)

中，各成分變化的物質(zhì)的量均為Rmol,開始時(shí)氯苯的總物質(zhì)的量為9mol,硫

化氫總物質(zhì)的量為ymol,達(dá)到平衡時(shí)，氯苯的物質(zhì)的量為

(y-y-^)mol=Amol,硫化氫物質(zhì)的量為/_>R)mol=|mol,根據(jù)化學(xué)平衡

a3a

常數(shù)的表達(dá)式，1<=中華=0.86.④根據(jù)圖1和圖2,隨著反應(yīng)的進(jìn)行，苯硫

d.d

---------X--------

14V2V

酚的濃度先增加然后降低，處于平衡狀態(tài)時(shí)不再變化，因此圖像是

2.甲醇是重要的有機(jī)化工原料，利用CO2和H2在催化劑作用下合成甲

醇的主要反應(yīng)為：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)AH=-SSkJ*mol^請(qǐng)

回答：

(1)上述反應(yīng)中的活化能及(正)瓦(逆)(填或"V")，該反應(yīng)應(yīng)選擇

高效催化劑(填“高溫”或“低溫”)。

(2)若T/C時(shí)將6moic。2和8molH2充入2L密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),

初始?jí)簭?qiáng)為pokPa,測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如下圖1中狀態(tài)Io圖中

4

數(shù)據(jù)A(l,6)代表在Imin時(shí)H?的物質(zhì)的量是6mol。

①T/C時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)&=(對(duì)于氣相反應(yīng)，用某組分

B的平衡壓強(qiáng)p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù)，記作%,如

p(B)印?x(B),p為平衡總壓強(qiáng)，x(B)為平衡體系中B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

②其他條件不變，僅改變某一條件后，測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如

圖狀態(tài)II、狀態(tài)III所示。則狀態(tài)III改變的條件可能是

③反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，在ti時(shí)刻迅速將容器體積壓縮

至1L,請(qǐng)?jiān)趫D2中畫出力時(shí)刻后I?正(H2)的變化趨勢(shì)圖

⑶目前二氧化碳加氫合成甲醇常選用銅基催化劑(CuO/ZnO/AWh),在相

5

同氫碳比［n（H2）/n（CO2）］下，某研究小組對(duì)催化劑組分的不同配比（假設(shè)為Catl、

Cat2、Cat3）進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果如圖所示。

①催化效率最佳的催化劑是,工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度是

②溫度高于T4K時(shí)，以Cat2為催化劑，CO2轉(zhuǎn)化率下降的原因可能是

【答案】（1）V低溫

49245

⑵①加T（正也可）②升高溫度

“oro

⑶①CatlT3②催化劑失活

【解析】(l)AH=Ea(正)定式逆)，CO2(g)+3H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)

AH=?58kJ?mol』，故上述反應(yīng)中的活化能后（正）〈瓦（逆），該反應(yīng)是懶減、放熱

6

反應(yīng)，按A//-7A5<0能自發(fā)反應(yīng)，故能低溫自發(fā)，應(yīng)選擇低溫高效催化劑;

(2)①TJC時(shí)，狀態(tài)I達(dá)到平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為2m01,則

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始(wo/)68

轉(zhuǎn)化(〃/)26

平衡(mo/)42

n平=4mol+2mol+2mol+2mol=1Omol,九始=6mol+8mol=14mol,

加10

則外=學(xué)，化學(xué)平衡常數(shù)

p(H2Q)p(CH3OH)=(隔xp4'(

p(CO2).p\H2).，皿-j

P'Y=浮，所以Kp=F"；②從圖象可知：I在8min達(dá)到平衡，III在5min達(dá)到

平衡，說(shuō)明反應(yīng)速率加快，可為升高溫度，加催化劑，增大壓強(qiáng)，平衡時(shí)氫氣的

物質(zhì)的量比I大，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移

動(dòng)，催化劑不影響平衡，該反應(yīng)是個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向

移動(dòng)，故狀態(tài)HI改變的條件可能是升高溫度；③反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持其他條

件不變，在力時(shí)刻迅速將容器體積壓縮至1L,則在力時(shí)刻，正逆反應(yīng)速率變

大，但反應(yīng)物濃度小于起始濃度，故比起始速率小，正大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，故

移動(dòng)過(guò)程中正反應(yīng)速率又有所減小，新平衡時(shí)速率比舊平衡時(shí)大，則u正(％)的

7

變化趨勢(shì)圖為:;(3)①由圖知，催化效率最佳的催化劑是

Catl；T3和T4時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率幾乎一樣，故工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度是T3；②溫

度高于T4K時(shí)，以Cat2為催化劑,CO2轉(zhuǎn)化率下降明顯,不同于Catl和Cat3,

主要原因應(yīng)該是催化劑自身引起的，可能是催化劑失活。

3.研究有害氣體的脫硝(除NOJ技術(shù)有積極的環(huán)保意義。汽車尾氣是城市

空氣污染源之一，其中主要污染物有NO和CO,一定條件下可發(fā)生反應(yīng):2NO(g)

+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)AH<()o

(1)T℃時(shí)，0.5molNO和0.5molCO在容積為500mL的恒溫密閉容器中發(fā)

生反應(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，體系壓強(qiáng)與初始?jí)簭?qiáng)之比為7：8。

①TC時(shí)，該反應(yīng)平衡常數(shù)Kc=0

②NO轉(zhuǎn)化率a隨時(shí)間變化曲線I如圖所示，若起始投料為0.5molNO和

1.0molCO,請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出NO轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線II。

③下列說(shuō)法正確的是

8

A.該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能

B.使用合適的催化劑可以提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率

C.平衡狀態(tài)下，若充入N2,則達(dá)到新平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率都增大

D.平衡狀態(tài)下，若保持溫度不變，將容器體積增加一倍，則平衡逆向移動(dòng),

反應(yīng)物濃度增大

（2）催化劑性能決定了尾氣處理效果。將NO和CO以一定的流速通過(guò)兩種不

同的催化劑（I、II）進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)量逸出氣體中NO含量，可測(cè)算尾氣脫氮率。相

同時(shí)間內(nèi)，脫氮率隨溫度變化曲線如圖所示。

①對(duì)于放熱反應(yīng)，平衡體系溫度越低，平衡脫氮率越_________（填“高”或

“低"）。曲線上a點(diǎn)的脫氮率（填或"=，，）對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮

率。

②催化劑II條件下，450℃后，脫氮率隨溫度升高而下降的原因可能是

9

【答案】⑴①1③AC

⑵①高<②溫度超過(guò)450。(3時(shí)，催化劑的活性可能降低，催化效果

減弱，相同時(shí)間內(nèi)脫氮率下降

【解析】(1)①TC時(shí)，0.5molNO和0.5molCO在容積為500mL的恒溫

密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，

2NO(g)+2CO(g)N:(g)+2C0:(g)

坪臺(tái)(mol)0.50.500

轉(zhuǎn)化(mol)2x2xx2x

平衡(mol)0.5-2x0.5-2x

體系壓強(qiáng)與初始?jí)簭?qiáng)之比為7:8,貝!I”必需等上在=(

\J.J+U.Joo

則皿=喂=咨~…。)~

c(CO)=0.5mol/L,

c(Nj=。.25mH九.該反應(yīng)平衡常數(shù)心簫籍皆黑)卜合黑j②反應(yīng)物

co的投料增加一倍，正反應(yīng)速率增大，NO轉(zhuǎn)化的更快，曲線n平衡點(diǎn)的出現(xiàn)

早于曲線I,co的投料增加，相當(dāng)于在原平衡狀態(tài)加入co,增大反應(yīng)物濃度，

平衡正向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率增大，曲線n平衡點(diǎn)縱坐標(biāo)大于曲線I,故答案為:

;③A項(xiàng)，該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，△“<(),讖=正反應(yīng)的

活化能?逆反應(yīng)的活化能，故正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能，A正確；B

項(xiàng)，使用合適的催化劑不影響平衡，故不可以提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率，B錯(cuò)誤;

10

C項(xiàng)，平衡狀態(tài)下，若充入N2,生成物濃度增大，則達(dá)到新平衡時(shí)，正、逆反

應(yīng)速率都增大，C正確；D項(xiàng)，平衡狀態(tài)下，若保持溫度不變，將容器體積增加

一倍，即減壓，則平衡逆向移動(dòng)，但因?yàn)轶w積擴(kuò)大，故反應(yīng)物濃度減小，D錯(cuò)誤；

故正確的是AC；(2)①溫度降低，平衡向放熱方向移動(dòng)，所以放熱反應(yīng)的平衡

轉(zhuǎn)化率隨溫度降低而升高，催化劑H條件下，450。(2脫氮率可達(dá)40%以上，而溫

度越低，放熱反應(yīng)的平衡脫氮率越高，a點(diǎn)溫度低于450。a平衡脫氮率應(yīng)高于

40%,故a點(diǎn)的脫氧率小于對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮率；②催化劑H條件下，隨著

溫度超過(guò)450。3反應(yīng)速率增大，相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)可能已經(jīng)平衡，升溫使放熱反

應(yīng)平衡逆向移動(dòng),脫氮率下降:或是溫度超過(guò)450℃時(shí)，催化劑的活性可能降低，

催化效果減弱，相同時(shí)間內(nèi)脫氮率下降。

4.利用生物質(zhì)碳制取氫氣是一種低耗能、高效率的制氫方法，其原理是以

生物質(zhì)碳與水蒸氣反應(yīng)制備氫氣。該方法由氣化爐制氫和燃燒爐再生生石灰兩步

構(gòu)成。其中氣化爐中涉及下列①?③的反應(yīng)，有關(guān)信息如下：

0C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)AHi；

?CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)AH2;

?CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)AH3；

(1)寫出在氣化爐內(nèi)利用該工藝制%總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式,反應(yīng)

熱△!!=(用含AHi、AH2>的代數(shù)式表示)。

(2)已知對(duì)于反應(yīng)①，下列圖像正確的是_______o

11

Morr分含量:平衡常數(shù)

O溫度

D

(3)在某恒容、絕熱密閉容器中模擬上述氣化爐制氫中的反應(yīng)②，下列能說(shuō)明

該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是。

A.混合氣體的壓強(qiáng)不再變化

B.H2O(g)>H2(g)的物質(zhì)的量之比為1:1,且不再變化

C.混合氣體的密度保持不變

D.斷裂a(bǔ)molH—H鍵的同時(shí)形成2amolH—O鍵

(4)已知反應(yīng)②的AH=-41.1kJ-moF1,O-H、H-H的鍵能分別為464

kJ?mo「i、436kJ-mol-1；CO的結(jié)構(gòu)類似N2,其碳氧鍵鍵能達(dá)到1072.9k肌mol

一則CO2中C=O的鍵能為kJ-mo「L

(5)對(duì)于反應(yīng)③，若平衡時(shí)再充入CO2,使其濃度增大，則平衡移

動(dòng)(填“正向”“逆向”或“不”)；當(dāng)重新平衡后，CO2濃度(填“變大”“變小”

或“不變”)。

【答案】(l)C(s)+2H2O(g)+CaO(s)=CaCO3(s)+2H2(g)AH=A//i

+△“2+△為

(2)BC(3)AB(4)803(5)正向不變

【解析】(1)氣化爐中涉及下列①~③的反應(yīng)，①C(s)+H2O(g)=CO(g)+

H2(g)AH1；(2)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)AH2;(3)CaO(s)+

CO2(g)=CaCO3(s)AH3,根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)①+②+③可得總反應(yīng)C(s)

+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),AH=AHi4-AH2+AW3；⑵對(duì)于反

應(yīng)①，當(dāng)△">()時(shí)：A項(xiàng)，平衡時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，則V逆〉v正，

但正逆反應(yīng)速率均增大，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，升高溫度，速率增大，平衡正向移動(dòng),

%的產(chǎn)率增大，B正確；C項(xiàng)，平衡時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，H2O的百分

含量降低，升高溫度，速率增大，平衡正向移動(dòng)，H2O的百分含量降低，C正確；

D項(xiàng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，D錯(cuò)誤；故選BC；(3)恒容、

絕熱密閉容器中，對(duì)于反應(yīng)②：A項(xiàng)，混合氣體的壓強(qiáng)為變量，當(dāng)混合氣體的壓

強(qiáng)不再變化時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A正確；B項(xiàng)，當(dāng)HzO(g)、HMg)的物質(zhì)的

量之比為1:1,且不再變化時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B正確；C項(xiàng)，恒容容器，

混合氣體的密度始終不變，因此不能通過(guò)密度不變來(lái)判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡，C

錯(cuò)誤；D項(xiàng)，斷裂a(bǔ)molH—H鍵的同時(shí)形成2amolH—O鍵均為逆反應(yīng)方向，

不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，D錯(cuò)誤；故選AB；(4)根據(jù)△止反應(yīng)物的總鍵能?生成物

的總鍵能，設(shè)C=O的鍵能為xkJ/moL則有(1072.9+464x2).(2x+436)=41.l,解

得x=803,即CO2中C=O的鍵能為803kJ/mol；(5)對(duì)于反應(yīng)③，平衡時(shí)再充入

CO2,使其濃度增大，平衡正向移動(dòng)，該反應(yīng)的平衡常溫度不變，

平衡常數(shù)不變，故CO2的濃度不變。

5.氨氣可與其他氣體發(fā)生反應(yīng)消除污染或生成重要產(chǎn)品。

I：研究發(fā)現(xiàn)NH3可消除硝酸尾氣中的NOo已知25℃,lOOKPa時(shí)：

13

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)-92.4kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH=-483.6kJ/mol

N2(g)+O2(g)=2NO(g)AH=+180.0kJ/mol

(l)4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)的為

⑵維持相同的壓強(qiáng)P,當(dāng)Nib與NO的物質(zhì)的量之比分別為1:3,3:1,

4:1時(shí)，反應(yīng)相同時(shí)間，NO的脫除率(類似于轉(zhuǎn)化率)隨溫度的變化如圖所示:

圖中曲線a對(duì)應(yīng)的NH3與NO的物質(zhì)的量之比為

1200。(：后NO脫除率上升的可能原因是o

(3)對(duì)于氣相反應(yīng),用某組分B的平衡壓強(qiáng)p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)

也可表示平衡常數(shù)，記作Kp,如p(B)=p?x(B),p為平衡總壓強(qiáng)，x(B)為平

衡系統(tǒng)中B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。根據(jù)曲線數(shù)據(jù)，求1000。(：時(shí)此反應(yīng)4NH3(g)+6

NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)的化學(xué)平衡常數(shù)&=。(列式即可,

14

無(wú)需化簡(jiǎn)。）

II:NH3還可以與CO2反應(yīng)生成尿素，其反應(yīng)過(guò)程為如下兩步:

第一步：.2NH3(I)+CO2(g)=NH2COONH4(D(氨基甲酸鉉)

第二步：NH2COONH4(1)2H2O(1)+H2NCONH2(l)A/f2

在一體積為0.5L密閉容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳，實(shí)驗(yàn)測(cè)得

反應(yīng)中各組分的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如下圖所示:

_*

氣基甲酸鉉

尿“素?（水）

二氧化碳

（4）則第一步反應(yīng)的活化能Eal第二步反應(yīng)的活化能反2（填大

于、小于或等于）。

⑸維持其他條件不變，在容器中加入一種合適的催化劑能大幅提升第二步

反應(yīng)的速率，而對(duì)第一步反應(yīng)的速率影響不大，請(qǐng)?jiān)谏蠄D中畫出氨基甲酸錢和尿

素的物質(zhì)的量隨時(shí)間（10?70分鐘）的變化曲線。

15

【答案】(D?1806kJ/moI

(2)4:1NO發(fā)生了分解或其他副反應(yīng)(寫催化劑失活不得分)

,0.3、5,0.36、6

(---)x(---)p

(3)小(1000。0=啰^46(其他部分化簡(jiǎn)的合理答案皆可)

(406)4x(l06)6

(4)小于

尿素曲線終時(shí)比原

先高，曲線一直上升；氨基甲酸按各點(diǎn)比原先低，沒(méi)有先上升再下降。)

【解析】I:(1)已知：?Nieg)+3H2(g)—2NHj(g)A/f=-92.4kJ/mol,

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH=-483.6kJ/mol,③Nz(g)+O2(g)=2NO(g)=

+180.0kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律，將②x3?①x2-③x3可得

4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g),則AH=(-483.6kJ/mol)x3-(-92.4

kJ/moI)x2-(+180.0kJ/mol)x3=-1806kJ/moI；(2)NH3與NO的物質(zhì)的量的比值越

大，NO脫除率越大，故其物質(zhì)的量之比分別為1：3、3：1、4：1時(shí)，對(duì)應(yīng)的曲

線為c、b、a,故曲線a對(duì)應(yīng)NH3與NO的物質(zhì)的量之比是4:1；12(MFC后NO

脫除率上升的可能原因是NO發(fā)生了分解或其他副反應(yīng)；(3)如圖，1000。(：時(shí)C

16

點(diǎn)為平衡點(diǎn)，此時(shí)NO的去除率為0?36,設(shè)NO的起始物質(zhì)的量為ImoLC點(diǎn)是

b曲線上一點(diǎn)，則起始時(shí)N%的物質(zhì)的量為3m01,此時(shí)：

4液3（g）+6M7（g）一5生痣）+64。幅）

起始物質(zhì)的量（皿/）3100

變化物質(zhì)的量（〃/）0.240.360.30.36

平衡物質(zhì)的量（皿，）2.760.640.30.36

/0.3、5Q36\6

/（乂）、/（旦0）二（赤）“何）P

反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=

p”NH、xp6（NO）-2.764工（0?%65

4.06；J.d

II:（4）由圖象可知在20分鐘左右，氨氣和二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸鉉后

不再變化，發(fā)生的是第一步反應(yīng)，氨基甲酸錢先增大再減小最后達(dá)到平衡，發(fā)生

的是第二步反應(yīng)，從曲線斜率不難看出第二步反應(yīng)速率慢，則第一步反應(yīng)的活化

能Ed小于第二步反應(yīng)的活化能反2；（5）使用催化劑，能降低反應(yīng)活化能，加

快反應(yīng)速率，對(duì)第二步反應(yīng)速率加快，氨基甲酸鏤和尿素的物質(zhì)的量在相同的時(shí)

間內(nèi)變化量增大，且縮短達(dá)到平衡所需要的時(shí)間，可知氨基甲酸鏤和尿素的物質(zhì)

的量隨時(shí)間（10~70分鐘）的變化曲線為

6.大氣污染是中國(guó)第一大環(huán)境污染問(wèn)題，氮和硫的氧化物排放是造成大氣

污染的原因之一。

17

I.(1)SO2的排放主要來(lái)自煤的燃燒，工業(yè)上常用氨水吸收法處理尾氣中的SO2。

已知吸收過(guò)程中相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下：

1

①SO2(g)+NH3?H2O(aq)=NH4HSO3(aq)AH^akJ-mol

②NH3?H2O(aq)+NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(aq)+H2O(l)A%=bkJmol”

③2(NH4)2SO3(aq)+C)2(g)=2(NH4)2SO4(aq)AH3=ckJ?mol/

寫出氨水吸收SO2生成(NH5SO4總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

O

(2)工業(yè)生成中也可利用CO從燃煤煙氣中脫硫：2CO(g)+SO2(g)=S(l)+

2CO2(g)AH=?270kJ-molL在模擬回收硫的實(shí)驗(yàn)中，向某恒容密閉容器中充

入2.8molCO和ImolSO?氣體，反應(yīng)在不同條件下進(jìn)行，反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)

間的變化如圖所示。

①與實(shí)驗(yàn)a相比，實(shí)驗(yàn)b在其他條件不變的情況下使用了催化劑，請(qǐng)?jiān)谏?/p>

圖中畫出實(shí)驗(yàn)b體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化示意圖o

②請(qǐng)利用分壓計(jì)算該條件下實(shí)驗(yàn)c的平衡常數(shù)K=—(列出計(jì)算式即可)。

(注：某物質(zhì)的分壓=該物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x總壓)

18

II.NO可用氨水一臭氧組合高效脫除，與臭氧反應(yīng)的過(guò)程如下：

1

NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)AH=-200.9kJmol

(3)在恒容密閉容器中，NO氧化率隨。喘值以及溫度的變化曲線如圖所

n(NO)

示

O

N

O

班

化

率

/

%

100200300400500洱度凡

①NO氧化率隨喘值增大而增大的主要原因是

n(NO)

________________________________________________________________________O

②當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，03分解產(chǎn)生活性極高的氧原子可與NO2中的氧結(jié)

合形成氧氣，此時(shí)NO氧化率隨溫度升高而降低的可能原因有：

________________________________________________________________________________O

(4)用電解法生產(chǎn)己二庸［(CH2cH2CN”］可減少氮氧化合物的排放，裝置如圖

所示。電解時(shí)Pb電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為

流速推進(jìn)器

、^產(chǎn)二.

CH2-CHCN1ftLi

.................................°質(zhì)子交換黑

5%HjSO,沼液—

'PHVA——極

19

［答案］(l)2SO2(g)+4NH3-H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)

AH3=(2a+2b+c)kJ?mol'1

(3);^值增大，th濃度增加，有利于平衡N°(g)+°式口-N°2(g)+°2(g)

正向移動(dòng)②平衡后，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；NOz+OANO+O2

+

(4)2CH2=CHCN+2H+2e=(CH2CH2CN)2

【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律可知，氨水吸收SO2生成(NH4)2SO4總反應(yīng)可由反

應(yīng)①X2反應(yīng)②X2反應(yīng)③疊加可得，熱化學(xué)方程式為：

2so2(g)+4NH3?H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)AHa=(2a+2b+c)kJ-mol1；(2)

實(shí)驗(yàn)b在其他條件不變的情況下使用了催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)

速率，平衡不移動(dòng)，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，則實(shí)驗(yàn)b體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變

化示意圖為：;根據(jù)物質(zhì)的起始量，設(shè)消耗二氧化硫物質(zhì)的

量x,有三段式:

20

2CO(g)+SO?(g)一2CO/g)+S(1)

起(mol)2.810

轉(zhuǎn)(mol)2xx2x

平(mol)2.8-2x1-x2x

則在實(shí)驗(yàn)c的條件下有：技?二流,解得x=0.76m。，三種氣體的體積分

數(shù)分別為：墨，獲，花，利用分壓計(jì)算該條件下實(shí)驗(yàn)c的平衡常數(shù)

根據(jù)平衡移動(dòng)原理，增大喘

;(3)①比值，。3濃度增

加，有利于平衡NO(g)+O3(g)=NO2(g)+OKg)正向移動(dòng)，使NO氧化率增大;

②當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，平衡逆向移動(dòng)；03分解生成活性極高的氧原子，NO轉(zhuǎn)

化率降低，說(shuō)明反應(yīng)中NCh轉(zhuǎn)化為NO,故可能發(fā)生了反應(yīng)NCh+OANO+O2;

(4)根據(jù)裝置圖可知，PbO2-AgO電極有氧氣生成，則該電極作負(fù)極，發(fā)生氧化反

應(yīng)，Pb電極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2CH2=CHCN+2H++2e-(CH2cH2CN)2。

7.研究含硫物質(zhì)的循環(huán)，是能源開發(fā)和利用的重要途徑之一。

⑴研究人員利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)，過(guò)程如下:

①反應(yīng)I：2H2s04⑴=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)AH=+551kJ*mol1

4

反應(yīng)DI：S(s)+O2(g)=SO2(g)AH3=-297kJ*mol

21

反應(yīng)n的熱化學(xué)方程式為

②對(duì)于反應(yīng)H,將投料比(n(SO2):n(H2O))為3:2的混合氣體充入恒容的密

閉容器中，在不同壓強(qiáng)下，H2SO4在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化關(guān)

系如下圖所示。下列說(shuō)法不正確的是_______________

A.P2>P1,反應(yīng)n的AS<0

B.使用合適催化劑可以提高112so4在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

C.其他條件相同時(shí)，投料比(n(SO2):n(H2O))改變?yōu)?:1,可提高SO2的平

衡轉(zhuǎn)化率

D.當(dāng)容器內(nèi)氣體的密度不變時(shí)，可判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

E.溫度升高，有利于反應(yīng)速率加快，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率提高，K值變小

(2)“硫碘循環(huán)”法是分解水制氫氣的研究熱點(diǎn)，涉及下列三個(gè)反應(yīng)：

反應(yīng)A：SO2(g)+I2(aq)+2H2O(1)=2HI(aq)+H2SO4(aq)

反應(yīng)B：2HI(g)=H2(g)+I2(g)

反應(yīng)C：2H2SO4(g)=2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g)

①某溫度下將ImolHI充入密閉容器中發(fā)生反應(yīng)B,達(dá)到第1次平衡后,

用選擇性膜完全分離出H2,達(dá)到第2次平衡后再次分離H2,重復(fù)多次，平衡

時(shí)”(HI)如下表:

達(dá)到平衡的第1第2第3第4第5

.........

次數(shù)次次次次次

w(HI)/mol0.780.670.600.550.51.........

歸納出分離H2的次數(shù)對(duì)HT轉(zhuǎn)化率的影響

第2次平衡時(shí)12的物質(zhì)的量為n(I2)=mol；

②反應(yīng)A發(fā)生時(shí)，溶液中同時(shí)存在以下化學(xué)平衡：I2(aq)+I(aq)七

(aq),其反應(yīng)速率極快且平衡常數(shù)很大?，F(xiàn)將ImolSCh緩緩?fù)ㄈ牒?molL的

水溶液中恰好完全反應(yīng)。請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出溶液中h的物質(zhì)的量〃(b)隨反應(yīng)時(shí)間

，變化的曲線圖

-1

【答案】⑴①3sO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)AH2=-254kJ-mol

②BCE

⑵①隨著分離％次數(shù)的增加，HI的轉(zhuǎn)化率逐漸提高，但提高幅度逐漸減

23

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