2020高考化學(xué)押題及答案 (五)

押課標(biāo)卷理綜第28題化學(xué)反應(yīng)原理

高考頻度：★★★★★難易程度：★★★★☆

考情分析與預(yù)測(cè)

一、考題分析

化學(xué)反應(yīng)原理主要考查熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡、電解質(zhì)溶液等主干理論知識(shí)，主

要命題點(diǎn)有蓋斯定律的應(yīng)用，反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的分析?，化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式書(shū)寫(xiě)與計(jì)算，反應(yīng)條件

的分析選擇、生產(chǎn)生活中的實(shí)際應(yīng)用等，試題常以填空、讀圖、作圖、計(jì)算等形式呈現(xiàn)。

二、近四年考點(diǎn)分布分析

全試題載體類(lèi)型考點(diǎn)分布

大

反

五平

氣相

國(guó)題速率因平衡標(biāo)

應(yīng)

常

衡

數(shù)

年份團(tuán)應(yīng)

卷癱(溶轉(zhuǎn)化率圖像分電化學(xué)原理

號(hào)素及計(jì)志及移

熱

的

計(jì)

算

體系液)體系計(jì)算析及應(yīng)用

算動(dòng)原理

qI

201928qq7

1

201828VKp表

I

q

201728K

201627YqKsp7

201927ylylqVqKpyl7

Jq

201827qTVK7

IIqqq

201727TK7

201627TqqT

201928ylKTT

201828TNq7

IIIq

20172844K7

201627T77表達(dá)式7

丁真題再現(xiàn)

[2019新課標(biāo)II卷】環(huán)戊二烯(O)是重要的有機(jī)化工原料，廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)?；卮?/p>

下列問(wèn)題：

(1)已知：0(g)O(g)+H2(g)AHi=100.3kJmoi①

H2(g)+I2(g)^^2HI(g)△Ho-11.0kJmoi②

1

對(duì)于反應(yīng)：O(g)+I2(g)C#(g)-2HI(g)③A”3二kJmoro

(2)某溫度下，等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯(\辦在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)③，起始總壓為105pa,平衡

時(shí)總壓增加了20%,環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為,該反應(yīng)的平衡常數(shù)%=Pao達(dá)到平衡

后，欲增加環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有(填標(biāo)號(hào))。

A.通入性性氣體B.提高溫度

C.增加環(huán)戊烯濃度D.增加碘濃度

(3)環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。不同溫度下，溶液中環(huán)戊二烯濃度與反

應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(填標(biāo)號(hào))。

(.

□.1^46

?

O1^2

E

。

、

超7\

炭,}8

袈

U.J46

22

氐

JX。

.2

反應(yīng)時(shí)間/h

A.TI>72

B.a點(diǎn)的反應(yīng)速率小于c點(diǎn)的反應(yīng)速率

C.a點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的逆反應(yīng)速率

D.b點(diǎn)時(shí)二聚體的濃度為0.45moLLT

環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵3aHM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為勺)，后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)

(4)

域中。二茂鐵的電化學(xué)制備原理如下圖所示，其中電解液為溶解有濕化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二烯

的DMF溶液(DMF為惰性有機(jī)溶劑)。

該電解池的陽(yáng)極為，總反應(yīng)為。電解制備需要在無(wú)水條件下進(jìn)

行，原因?yàn)?/p>

【答案】（1）89.3

(2)40%3.56X104BD

(3)CD

(4)Fe電極+H2f(Fe+2c5H6=^Fe(CsHs)2+H2T)

水會(huì)阻礙中間物Na的生成；水會(huì)電解生成OH,進(jìn)一步與Fe?+反應(yīng)生成Fe（OH）2

【解析】（1）根據(jù)蓋斯定律①?②，可得反應(yīng)③的AH=89.3kJ/mol：

（2）假設(shè)反應(yīng)前碘單質(zhì)與環(huán)戊烯均為nmol,平衡時(shí)環(huán)戊烯反應(yīng)了xmol,根據(jù)題意可知;

O（g）+h（g）=。（g）+2HI（g）增加的物質(zhì)的量

1mol1mol1mol2mol1mol

xmol2nx20%

得x=0.4nmol,轉(zhuǎn)化率為0.4n/nxl00%=40%：

o?+I2o

2HI(g)P

（初）0.5x1050.5X10500

APOSxlC^xW%0.5x105x40%0.5x105X4O%1x105x40%

P（平）0.3xl050.3x1050.2xl050.4x105

(0.4X105)2X0.2X105

-------------------=3.56x104；

O.3xlO5xO.3xlO5

A.T、V一定，通入惰性氣體，由于對(duì)反應(yīng)物和生成物濃度無(wú)影響，速率不變，平衡不移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；

B.升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，環(huán)戊烯轉(zhuǎn)化率升高，故B正確；C.增加環(huán)戊烯的濃度平衡正向移動(dòng)，

但環(huán)戊烯轉(zhuǎn)化率降低，故C錯(cuò)誤；D,增加L的濃度，平衡正向移動(dòng)，環(huán)戊烯轉(zhuǎn)化率升高，故D正確；

（3）A.溫度越高，反應(yīng)速率越快，其濃度下降的也越快。因此TI<T2,故A錯(cuò)誤；

B.a點(diǎn)比b點(diǎn)溫度低，但是濃度大。此選項(xiàng)討論的是瞬時(shí)反應(yīng)速率，其表現(xiàn)是曲線(xiàn)上某時(shí)刻點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的曲線(xiàn)切

線(xiàn)的斜率大小。從圖中的兩條切線(xiàn)不難看出，a處斜率較c要更負(fù)一些。也就是a處的反應(yīng)速率更大，故B

錯(cuò)誤；

C.a點(diǎn)、b點(diǎn)溫度相同，反應(yīng)一直在正向行，故v（正）>v（逆），a點(diǎn)反應(yīng)物濃度大于b點(diǎn)，故a點(diǎn)正反應(yīng)

速率大于b點(diǎn)，因此v（正a）>v（逆b）,故C正確；

D.b點(diǎn)時(shí)環(huán)戊二烯濃度由1.5mol/L減小到0.6mol/L,減少了0.9mol/L,因此生成二聚體0.45mol/L,故D正

確；答案：CD

(4)根據(jù)陽(yáng)極升失氧可知Fe為陽(yáng)極；根據(jù)題干信息Fe-2e-Fe2+,電解液中鈉離子起到催化劑的作用使得

環(huán)戊二烯得電子生成氫氣，同時(shí)與亞鐵離子結(jié)合生成二茂鐵，故電極反應(yīng)式為Fe+2匚〉=￡+H2T；電解

必須在無(wú)水條件下進(jìn)行，因?yàn)橹虚g產(chǎn)物Na會(huì)與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，亞鐵離子會(huì)和氫氧根離子結(jié)合

生成沉淀。

近年來(lái)，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長(zhǎng)。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)

化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。回答下列問(wèn)題：

(.)Deacon發(fā)明的直接氧化法為：4HCl(g)+O2(g)=2C12(g)+2H2O(g)o下圖為剛性容器中，進(jìn)料濃度比

c(HCl)：cQ)分別等于1：1、乙：1、7：1時(shí)HC1平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系：

%

/

呼

^

灣

軀

展

.O

H

可知反應(yīng)平衡常數(shù)K(300℃)K(400℃)(填“大于”或“小于”)。設(shè)HC1初始濃度

為3,根據(jù)進(jìn)料濃度比c(HCl)：c(O2)=l:1的數(shù)據(jù)計(jì)算K(400℃)=L列出計(jì)算式)。

按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)降低產(chǎn)物分離的能耗。進(jìn)料濃度比以HC1)：c(O2)

過(guò)低、過(guò)高的不利影響分別是o

(2)Deacon直接氧化法可按下列催化過(guò)程進(jìn)行：

1

d

CuCl2(s)=CuCl(s)+-Cl2(g)Aa=83kJmol

11.

CuCl(s)+_O2(g)=CuO(s)+_Ch(g)A〃2=-20kJmol

CuO(s)+2HCl(g)=CuCh(s)+H2O(g)A//3=-121kJmol"

M4HCl(g)+O2(g)=2C12(g)+2H2O(g)^A/7=kJ-molL

<3)在一定溫度的條件下，進(jìn)一步提高HC1的轉(zhuǎn)化率的方法是o(寫(xiě)出2種)

(4)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的某礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計(jì)了一種新的工藝

方案，主要包括電化學(xué)過(guò)程和化學(xué)過(guò)程，如下圖所示：

負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有(寫(xiě)反應(yīng)方程式)。電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，需消耗氧

氣L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

【答案】(1)大于一卜。42)2—02和Cb分離能耗較高、HC1轉(zhuǎn)化率較低

(1-OS/X(1-0.21)G

(2)-116

(3)增加反應(yīng)體系壓強(qiáng)、及時(shí)除去產(chǎn)物

3+2+2++3+

(4)Fe+e-=Fe,4Fe+O2+4H=4Fe+2H2O5.6

【解析】(1)根據(jù)反應(yīng)方程式知，HC1平御轉(zhuǎn)化率越大，平衡常數(shù)K越大，結(jié)合圖像知升高溫度平衡轉(zhuǎn)化

率降低，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則K(300C)>K(400C)；

由圖像知，40(TC時(shí)，HCI平衡轉(zhuǎn)化率為84%,用三段式法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得：

4HCl(g)+02(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)

起始：濃度)coco00

變化：濃度)O.84co0.21co0.42co0.42co

平衡：濃度)(l?0.84)co(l-0.21)coO.42coO.42co

(0.42)2x(042)2

則K=“er”：根據(jù)題干信息知，進(jìn)料濃度比過(guò)低，氧氣大量剩余，導(dǎo)致分離產(chǎn)物氯氣和氧

(1-X(1—U篦.Z1?)C.

氣的能耗較高；進(jìn)料濃度比過(guò)高，HC1不能充分反應(yīng)，導(dǎo)致HC1轉(zhuǎn)化率較低：

(2)根據(jù)蓋斯定律知，(反應(yīng)1+反應(yīng)11+反應(yīng)HI)x2得4HCI(g)+O2(g)=2C"g)+2H2O(g)

(A//1+A//2+AH3)x2=-lIdkJmol1；

(3)若想提高HC1的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)該促使平衡正向移動(dòng)，該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，可

以增大壓強(qiáng)，使平衡正向移動(dòng)；也可以及時(shí)除去產(chǎn)物，減小產(chǎn)物濃度，使平衡正向移動(dòng)；

(4)電解過(guò)程中，負(fù)極區(qū)即陰極上發(fā)生的是得電子反應(yīng)，元素化合價(jià)降低，屬于還原反應(yīng)，則圖中左側(cè)為

負(fù)極反應(yīng)，根據(jù)圖示信息知電極反應(yīng)為：Fe3++c=Fc2+和4Fe2+q4H+=4Fe3++2HQ?中轉(zhuǎn)移,

電子，根據(jù)電子得失守恒可知需消耗氧氣的物質(zhì)的量是lmol-4=0.25mol,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

0.25molx22.4L/mol=5.6Lo

一、求反應(yīng)熱的幾種方法

，2反應(yīng)物的慳能耳量T-M\X...

總咻&

修生成物的1...T...XL

總能量I.

反應(yīng)過(guò)程

放熱反應(yīng)A”vO

⑴從宏觀角度分析

△”=M（生成物的總能量）一〃2（反應(yīng)物的總能量）

⑵從微觀角度分析

△〃=Ei（反應(yīng)物的鍵能總和）一反（生成物的鍵能總和）

（3）從活化能角度分析

A”=E（正反應(yīng)活化能）一反（逆反應(yīng)活化能）

⑷根據(jù)蓋斯定律計(jì)算

①計(jì)算步驟

對(duì)比分析目標(biāo)方程式和已知方程式，調(diào)整已知方程

_:式的化學(xué)計(jì)量數(shù)與目標(biāo)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)一致：

U二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二

的J恭養(yǎng)后標(biāo)三用氐吊ME應(yīng)而疝至欣礪而海而蕨片?

儂尸、程式j(luò)

妥二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二、

司」按照疊加步驟中的調(diào)整方法，反應(yīng)熱也隨之做相：

篁］7、應(yīng)變化：

②計(jì)算方法

Qi為了將熱化學(xué)方程式相加減得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式，

囪口可將熱化學(xué)方程式顛倒過(guò)來(lái)，反應(yīng)熱的數(shù)值不變，但

巴J:符號(hào)相反

a

目T可為把了熱將化熱學(xué)化方學(xué)程方式程和式反相應(yīng)加熱減同得時(shí)到乘目以標(biāo)某熱個(gè)化化學(xué)學(xué)方計(jì)程量式數(shù),

ELf工而而而不加而板麻7；又黃落熱在摹蘇瓦氐廟加菠

忸中、即可得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也相加減

二、化學(xué)平衡移動(dòng)思維導(dǎo)圖

速率不變（如容積不變時(shí)

平

充人不參與反應(yīng)的氣體）衡

改

不

變

移

條

動(dòng)

件

速

率

改

變

d濃度變化卜平式正）”（逆）

衡平衡正向移動(dòng)

改變程度不同

-T壓強(qiáng)變化卜移

。（正）小逆）動(dòng)

。（正）e（逆）

-I溫度變化卜平衡逆向移動(dòng)

反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)

正確分析反應(yīng)特點(diǎn)-------氣體體積變化（增大、減小、不變）

反應(yīng)吸熱還是放熱

恒溫恒容

明確反應(yīng)的外界條件------恒溫恒壓

溫度變化

正向移動(dòng)

逆向移動(dòng)

不移動(dòng)

物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、

質(zhì)量分?jǐn)?shù)、轉(zhuǎn)化率、密度、

平均相對(duì)分子質(zhì)量等

三、化學(xué)平衡的計(jì)算解題思維路徑

1.化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)方法

平衡?/(")平衡

對(duì)反應(yīng):，〃A(g)+〃B(g)==pC(g)+qD(g),

產(chǎn)(4)平衡.(B)平衡

⑴由于固體或純液體的濃度是一常數(shù)，如果反應(yīng)中有固體或純液體參加或生成，則表達(dá)式中不能出現(xiàn)固

體或純液體;稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加反應(yīng)，由于水的濃度是常數(shù)而不必出現(xiàn)在表達(dá)式中;非水溶液中

進(jìn)行的反應(yīng)，若有水參加或生成，則應(yīng)出現(xiàn)在表達(dá)式中。例如:

CH3coOH(1)+HOCH2cH3coOCH2cH3。)+口2。(1)的平衡常數(shù)表達(dá)式為

C(CHCOOCHCH)C(HO)

K=----3-----2---3---2--

C(CHRC00H)C(CHRCH?0H)

⑵表達(dá)式與化學(xué)計(jì)量數(shù)一一對(duì)應(yīng)，化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，表達(dá)式就不同;可逆反應(yīng)中，正反應(yīng)的表

達(dá)式與逆反應(yīng)的表達(dá)式互為倒數(shù)。例如：

C\NH3)

①N2(g)+3H2(g)=^2NH3(g)K\=-------

c(N2yc\H2)

3

C(N2)C(H2)

②2NH3(g)一N2(g)+3H2(g)K2=--------

CHNH3)

C(NH3)

13-------------------

(3>-N2(g)+-H(g)^NH3(g)K3=13

2229n

1「

同一溫度下,K、代、代的數(shù)值都固定但相互之間不相等，顯然K產(chǎn)焉,％=跖。

2.轉(zhuǎn)化率計(jì)算公式

反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量(或質(zhì)量、濃度)

轉(zhuǎn)化率=-----------------------------------------xlOO%

反應(yīng)物起始的物質(zhì)的量(或質(zhì)量、濃度)o

3“三段式”模式進(jìn)行化學(xué)平衡計(jì)算

根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行(或平衡移動(dòng))的方向，設(shè)某反應(yīng)物消耗的量，然后列式求解。

例：w?A(g)+〃B(g)pC(g)+qD(g)

起始量：。h00

變化量:/nrnxpxqx

平衡量:。-如b-nxpxqx

注意:①變化量與化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)成比例。

②這里。、b可指:物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、氣體體積等。

③弄清起始量、平衡量、平衡轉(zhuǎn)化率三者之間的互換關(guān)系。

④在利用平衡常數(shù)時(shí)，要注意反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)。

知識(shí)點(diǎn)4化學(xué)平衡圖像題的解題技巧

1.緊扣特征。弄清可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱還是放熱，體積增大、減小還是不變，有無(wú)固體、純液體物質(zhì)

參與反應(yīng)等。

2.先拐先平。在含量(轉(zhuǎn)化率)一時(shí)間由線(xiàn)中,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的則先達(dá)到平衡，說(shuō)明該曲線(xiàn)反應(yīng)速率快,表示溫

度較高、有催化劑、壓強(qiáng)較大等。

3.定一議二。當(dāng)圖像中有三個(gè)量時(shí)，先確定一個(gè)量不變，再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系，有時(shí)還需要作輔助線(xiàn)。

4.三步分析法。一看反應(yīng)速率是增大還是減小;二看v(正)、v(逆)的相對(duì)大小;三看化學(xué)平衡移動(dòng)的方向。

避戰(zhàn)演練,/

1.中科院大連化學(xué)物理研究所設(shè)計(jì)了一種新型Na-Fe3CMHZSM-5多功能復(fù)合催化劑，成功實(shí)現(xiàn)了C02

直接加氫制取高辛烷值汽油，該研究成果被評(píng)價(jià)為“C02催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的突破性進(jìn)展

(1)已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH=-571.6kJ-mol

C8HI8(1)+3102(g)=8CO2(g)+9H2O(l)AH=-5518kJmol-'

2

則8CO2(g)+25H2(g)=C8Hi8(l)+16H2O(l)AH=_kJmol'o

(2)氨硼烷(NH3BH3)是儲(chǔ)氫量最高的材料之一，氨硼烷還可作燃料電池，其工作原理如圖1所示。氨

硼烷電池工作時(shí)正極的電極反應(yīng)式為O

（3）常見(jiàn)含硼的化合物有NaBH4、NaBCh,已知NaBHi溶于水生成NaBO2、H2,寫(xiě)出其化學(xué)方程式.

1為NaBH」反應(yīng)的半衰期（反應(yīng)一半所需要的時(shí)間，單位為min）oIgl⑺隨pH和溫度的變化如圖2所示,

2

則TiT2(填“>”或"v”)。

（4）燃油汽車(chē)尾氣含有大量的NO,在活化后的V2O5催化作用下，氨氣將NO還原成Nz的一種反應(yīng)歷

程如圖3所示。

+NH“快速

（反應(yīng)1）

（反應(yīng)2）

（反應(yīng)4）

-H.O.-N.

(反應(yīng)3)

圖3

根據(jù)圖寫(xiě)出總反應(yīng)的化學(xué)方程式.

【答案】（1）-1627

+

(2)2H+H2O2+2e=2H2O

(3)NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2f<

(4)4NO+4NH3+O24N2+6H2O

(Wfl(1)①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH=-57L6kJmol

25

②C8Hl8(1)+_O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=-55I8kJmol-'

2

根據(jù)蓋斯定律①X-②，整理可得：8co2（g）+25H2（g）=C8HMD+l6H2。⑴AH^-571.6kJ/mol）

2

25

X-（-5518kJ/mol）=-l627kJ/mol；

2

⑵氨硼烷（NH3?BH3）電池工作時(shí)的總反應(yīng)為：NH3*BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O,右側(cè)H2O2得到電子、

+Ql

發(fā)生還原反應(yīng)，所在電極為正極，電極反應(yīng)式為3H2O2+6H+6^

（3）NaBE可水解放出氫氣，反應(yīng)方程式為：NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2t.在酸性條件下，NaBHi不能

穩(wěn)定性存在，NaBH4和酸反應(yīng)生成硼酸和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：BHj+H++3HQ=HjBO、+4町.水

解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫促進(jìn)水解，使半衰期縮短，故「＜12；

(4)用V?Os作催化劑，NHa可將NO還原成N),結(jié)合反應(yīng)歷程圖可知反應(yīng)物還有氧氣，生成物為N,

和H2O,配平即得反應(yīng)方程式為4NO+4NH3+O2V2O54N2+6H2O。

2.CO、NO、NO?、SO2都是大氣污染物，減少這些氧化物排放對(duì)于環(huán)境保護(hù)具有重要的意義。

已知下列熱化學(xué)方程式

C(s)+O2(g)=COz(g)△M=?393.5kJmol"

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)AH2=+68kJmol'1

2C(s)+O2(g)=2CO(g)A//3=-221.0kJ.mol-'

(1)2NO2(g)+4CO(g)=4CO2(g)+N2(g)A//=_kJmor1?

①某溫度下，在2L密閉容器中充入0.4molCO和OSmolNCh,此時(shí)容器的壓強(qiáng)為2.0xlOsPa,5s時(shí)，容

器的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的0.95倍，則從反應(yīng)開(kāi)始到5秒末NO2的平均反應(yīng)速率v(N02)=mol/(Ls)0

②下列能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是一

A.適當(dāng)升高溫度

B.減小容器體積使體系壓強(qiáng)增大

C及時(shí)分離出CO2

D.向密閉容器中再充入0.4molNO2

(2)某溫度下，下列反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：

16

a.2NO2(g)#N2(g)+2O2(g)/Ci=7.0xl0

30

b.2NO(g)^N2(g)+O2(g)&=2.1xIO

反應(yīng)2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的平衡常數(shù)a-

(3)在催化劑作用下用CO還原NO?進(jìn)行尾氣處理。

①相同條件下，選用A、B、C三種催化劑進(jìn)行反應(yīng)，生成N2的物質(zhì)的量與時(shí)間變化如圖a。活化能最

小的是_(用&A)、E(B)、E?表示三種催化劑下該反應(yīng)活化能)。

②在催化劑B作用下，測(cè)得相同時(shí)間內(nèi)，處理NO?的量與溫度的關(guān)系如圖b。圖中曲線(xiàn)先增大后減小,

請(qǐng)說(shuō)明后減小的原因—(假設(shè)該溫度范圍內(nèi)催化效率相同)。

（4）煤燃燒產(chǎn)生的SO?用NaOH溶液吸收，將所得的Na2so3溶液進(jìn)行電解，可以制備H2so4,其原

理如圖c所示（電極材料為石墨）。a電極反應(yīng)式為。1）為_(kāi)（陰、陽(yáng)）極，d離子交換膜為_(kāi)（陰、陽(yáng)）離子交換

膜。

Wc

【答案】(1)-1200①0.01②BD

(2)3.0x10”

：3)①E?②因正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，300C已平衡，溫度升高平衡逆向移動(dòng)

22+

：4)SO3--2e+H2O=SO4+2H陰陽(yáng)

,

【解析】⑴己知:?C(s)+O2(g)=CO2(g)AH,=-393.5kJmor,

@N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)A//2=+68kJ-mor1,

③2c(s)+O2?=2co(g)A〃3=-22LOkJ-mol-1,

根據(jù)蓋斯定律：①x4-③x2-②可得：2NO2(g)+4CO(g)-4CO2(g)+N2(g)A77-l200kJiiiur'；

①結(jié)合題意，設(shè)5s末二氧化氮的物質(zhì)的量變化量為x,歹V三段式”,

2NO2(g)+4CO(g)4CO2(g)+N2(g)

始(mol)0.60.400

X

變(mol)X2x2x

2

X

5s末(mol)0.6-x0.4-2x2x

2

0.4+0.6_2.0xl（）5pa

相同條件下物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，則二八。c一~二一2.0x城pax0.95,解得

U.0—X+U.4—ZX+ZX+一

2

0.1mol

x=0.1mol,因此5秒末NO：的平均反應(yīng)速率V(NO2)=2L-001mol/(L-s)；

5s

②結(jié)合(1)計(jì)算，正反應(yīng)放熱且氣體體積減小的反應(yīng)，

A.適當(dāng)升高溫度，反應(yīng)速率增大，但平衡逆向移動(dòng)，故A不符合題意；

B.減小容器體積使體系壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向正向移動(dòng)，

故B符合題意；

C.及時(shí)分離出CO2,生成物濃度減小，平衡正向移動(dòng)，但反應(yīng)速率減慢，故c不符合題意；

D.向密閉容器中再充入0.4molNO2,反應(yīng)正向移動(dòng)，NCh濃度增大，反應(yīng)速率加快，故D符合題意；

答案選BD；

N2

(2)已知：a.2NO2(g)^N2(g)+2O2(g)<2)c(°2)=7.0x10'^

2

C(NO2)

C(N2)C(O2)

b.2NO(g)#N2(g)+O2(g)K?=---「/zc、—=2.1xlO30,

c~(NO)

反應(yīng)2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的平衡常數(shù)

C2(NO)C2(NO)C(N)C(O)c2(NO)c(N卜(O)K2.1xl030

"C2(NO)C(O)=c^NOjc(Ojc^)c(O)=c(Njc2(C)xC2：(NO)2二黑名。x-1。3"3x

10%

⑶①催化劑可以降低活化能，從而使反應(yīng)速率加快，根據(jù)圖a分析可得，曲線(xiàn)C反應(yīng)速率最快，則活

化能最低的為E?;

②300℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，300C之前，隨溫度升高反應(yīng)正向進(jìn)行，處理NO2的量

逐漸增多，達(dá)到平衡后，處理NCh的量達(dá)到最大值，由于反應(yīng)為放熱，繼續(xù)升高溫度平衡逆向移動(dòng)，處理

NO2的量逐漸減少；

(4)將所得的Na2s03溶液進(jìn)行電解，可以制備H2s04,根據(jù)裝置圖，a電極所在的上口流出的應(yīng)該是濃度

較大的硫酸，b電極所在的上口流出的是濃度較大的氫氧化鈉，即SO2?通過(guò)c膜在電極a失去電子被氧化為

硫酸根離子，a為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為：SO』--2e-+%o=s(v+2H+.c0為陰崗f交倏1之衲密fjfiiij除你近b電極，與b電極產(chǎn)上的機(jī)也根離r結(jié)合形或氧

利化鈉，b為陰報(bào)?電極反應(yīng)為2H2O+2C-=2OH-+HJ,為陽(yáng)離子交換股?

3.消除氮氧化物和硫氯化物有多種方法。

(1)用活性炭還原法：某研究小組向某密閉容器中加入足量的活性炭和NO,發(fā)生反應(yīng)：C(s)+2NO(g)

±N2(g)+CO2(g)A/7=QkJmol在下，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：

時(shí)間(min)

01020304050

濃度mol/L

NO1.000.400.200.300.30

N200.400.600.60

CO200.600.60

①0?lOmin內(nèi)，N2的平均反應(yīng)速率U(N2)=,TJC時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。

②30min后，若只改變一個(gè)條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度如上表所示，則改變的條件可能

是(填字母)

a,加入一定量的活性炭b.改變反應(yīng)體系的溫度c.縮小容器的體積d.通入一定量的NO

③若30min后升高溫度至T2℃,重新達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO.N2.CO2的濃度之比為7：3：3,則

該反應(yīng)的0(填“>”、"="、或"V”)

⑵N%催化還原法：原理如圖所示

催化劑

①若煙氣中C(NO2)：C(NO)=1：1,發(fā)生如圖甲所示的脫氮反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移1.5mol電子時(shí)放

出的熱量為113.8kJ,則發(fā)生該脫氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為o

②圖乙是在一定時(shí)間內(nèi)，使用不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對(duì)應(yīng)的脫氮率，由圖可知工業(yè)使用的

最佳催化劑和相應(yīng)溫度分別為—;使用Mn作催化劑時(shí)，脫氮率b?a段呈現(xiàn)如圖變化的可能原因是_°

⑶直接電解吸收也是脫硝的一種方法。用6%的稀硝酸吸收NOx生成亞硝酸，再將吸收液導(dǎo)入電解

槽電解，使之轉(zhuǎn)化為硝酸。電解裝置如圖所示。

①圖中b應(yīng)連接電源的(填“正極”或“負(fù)極

②將石墨電極設(shè)置成顆粒狀的目是

③陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為O

【答案】(1)①0.03molL-Lmin“4

②cd③V

：2)①2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)「2用糖)+3比0延)A〃=455.2kJ/mol②Mn,200℃b~a段，溫度較

低，催化劑活性較低，脫氮反應(yīng)速率較慢，反應(yīng)還沒(méi)達(dá)到化學(xué)平衡(反應(yīng)限度)，隨著溫度升高反應(yīng)速率變

大，一定時(shí)間參與反應(yīng)的氮氧化物變多，導(dǎo)致脫氮率逐漸升高

⑶①負(fù)極②增大吸收液與電極的接觸面積，提高電解反應(yīng)的效率③H2O+HNO2-2e-=NOEH+

=NO2H+

(或NO2+H2O-2e-3)

【解析】⑴①由圖可得小0)=10°妨°-o//L=006molLmin由同?反應(yīng)中，

10min

物質(zhì)的速率之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，可知

0.06mol-L-1min_1

-----------------=0.03molLmin：由題給表格可知，20min時(shí)N2的濃度為0.40mol/L,

V(N2)=

則NO的濃度為1.00mol/L-0.40moi/Lx2=0.20mol/L,30min時(shí)NO的濃度為0.20mol/L,則20~30min時(shí)反應(yīng)

c(N,)xc(CO,)0.4x0.4

保持平衡狀態(tài)，此時(shí)平衡常數(shù)K二I2/1-)=-------=4。故答案為：0.03molL」min」；4；

r(NO)—0.202

②分析表中數(shù)據(jù)，30min后若只改變一個(gè)條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度均為原平衡的1.5倍，

據(jù)此進(jìn)行分析：

a.活性炭為固體，加入一定量的活性炭，平衡不移動(dòng)，a項(xiàng)不可能；

b.改變體系溫度，平衡會(huì)移動(dòng)，但不會(huì)導(dǎo)致NO、N2、CCh的濃度均增大，b項(xiàng)不可能；

c.縮小容器體積，反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，平衡不移動(dòng)，但物質(zhì)的濃度都變大，c項(xiàng)可能；

d.通入一定量的NO,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，由于反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，達(dá)平衡后NO、

N2、CO2的濃度均成比例增大，d項(xiàng)可能；

答案為：cd；

③設(shè)T2°C后重新達(dá)到平衡時(shí)，NO的濃度為7x,則此時(shí)的平衡常數(shù)

K='2/」==0.18<4,說(shuō)明升高溫度反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則反應(yīng)的△”<(),故

2-Fp55)-(7x)2

答案為：V；

(2)①由圖知NH3催化還原法中，NH3被NO、NO2氧化成N2,NO、NO2做氧化劑，故反應(yīng)方程式為：

2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)M2N2(g)+3H2O(g),每2moiNH3反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移6moi電子，根據(jù)“反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移

1.5mol電子時(shí)放出熱量為113.8kJ”可知，轉(zhuǎn)移6mol電子，放出熱量二xl13.80=455.2kJ,故該脫

氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)I2N2(g)+3H2O(g)AH=-455.2kJ/mol；答案為：

2NH3(g)+N0(g)+N6(g)I12N2(g)+3HiO(g)A7/=-455.2kJ/mol；

②由圖乙可知，Mn作催化劑，在200C時(shí)的脫氮率最高。Cr作催化劑，在450C左右脫氮率最高，相

比Mn做催化劑更節(jié)約能源，由此可知工業(yè)使用的最佳催化劑和相應(yīng)溫度為Mn,200℃；脫氮率b?a段呈

現(xiàn)如圖變化的可能原因是開(kāi)始溫度較低，催化劑的活性較低，故脫氮反應(yīng)速率較慢，隨著溫度升高，反應(yīng)速

率變大，一定時(shí)間參與反應(yīng)的氮氧化物變多，導(dǎo)致脫氮率逐漸升高，故答案為：Mn,200#C；b?a段，溫

度較低，催化劑活性較低，脫氮反應(yīng)速率較慢，反應(yīng)還沒(méi)達(dá)到化學(xué)平衡(反應(yīng)限度)，隨著溫度升高反應(yīng)速

率變大，一定時(shí)間參與反應(yīng)的氮氧化物變多，導(dǎo)致脫氮率逐漸升高；

(3)①由題意可知，在電解槽中亞硝酸發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛?，則生成氣體的反應(yīng)為還原反應(yīng)，即b

電極處發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)電解池原理，可知發(fā)生還原反應(yīng)的為電解池的陰極，與電源的負(fù)極相連，故答案為:

負(fù)極：

②增大反應(yīng)物的接觸面積能加快反應(yīng)速率，故石瞿電極為顆粒狀，可增大接觸面積，提高電解效率，

答案為：增大吸收液與電極的接觸面積，提高電解反應(yīng)的效率；

=N+3H+

③電極的陽(yáng)極為氧化反應(yīng)，即亞硝酸被氧化成硝酸，故電極反應(yīng)方程式為：H2O+HNO2-2e0<

++

(figN02+H2O-2e=NO3+2H),答案為：H2O+HNO2-2e=N03+3H+NOM-H2O-2e=NOji-2H)o

4.工業(yè)上，常采用氧化還原方法處理尾氣中的CO、NOo

方法1：氧化法。瀝青混凝土可作為反應(yīng)：2CO(g)+O2(g)=^2CO2(g)的催化劑。圖甲表示在相同

的恒容密閉容器、相同起始濃度、相同反應(yīng)時(shí)間段下，使用同質(zhì)量的不同瀝青混凝土3型、P型)催化時(shí)，

co的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系。

圖甲

(1)在a、b、c、d四點(diǎn)中，未達(dá)到平衡狀態(tài)的是。

(2)已知c點(diǎn)時(shí)容器中02濃度為O.CMmolL-',則50℃時(shí)，在a型瀝青混凝土中CO轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)

K=(用含x的代數(shù)式表示)。

⑶下列關(guān)于圖甲的說(shuō)法正確的是o

A.CO轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)K(a)<K(c)

B.在均未達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，同溫下。型瀝青混凝土中CO轉(zhuǎn)化速率比。型要大

C.b點(diǎn)時(shí)CO與0)分子方間發(fā)牛有效碰撞的幾率在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最高

D.e點(diǎn)轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)突變的原因可能是溫度升高后催化劑失去活性

方法2：還原法。某含鉆催化劑可以催化消除柴油車(chē)尾氣中的碳煙(C)和