高考化学专题训练---化学反应原理综合考查的综合题分类含详细答案

高考化学专题训练---化学反应原理综合考查的综合题分类含详细答案

一、化学反应原理综合考查

1．碳、氮及其化合物在化工生产和国防工业中具有广泛应用。请回答：

（1）科学家研究利用某种催化剂，成功实现将空气中的碳氧化合物和氮氧化合物转化为无毒的大气循环物质。已知：

①N 2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol−1

②NO 2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol−1

③2NO(g)+O 2(g)2NO2(g) ΔH3=-112kJ·mol−1

则反应2NO(g)+2CO(g)N 2(g)+2CO2(g)的ΔH=__kJ·mol−1，有利于提高CO平衡转化率的条件是__（填标号）。

A．高温低压 B．低温高压 C．高温高压 D．低温低压

某温度下，在体积为2L的容器中加入2molNO、2molCO，达到平衡时CO的转化率是50%，其平衡常数为__。

（2）在密闭容器中充入10molCO和8molNO，发生反应，如下图为平衡时NO的体积分数与温度，压强的关系。

①由图判断，温度T1__T2（填“低于”或“高于”），理由是__？升高温度时，下列关于该反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是__填标号）。

A．K、V均增加 B．K增加，v减小

C．K减小，V增加 D．K、V均减小

②压强为20MPa、温度为T2下，若反应进行到10min达到平衡状态，容器的体积为2L，则此时CO的转化率=__，用CO2的浓度变化表示的平均反应速率v(CO2)=__，该温度下，如图所示A、B、C对应的p A(CO2)、p B(CO2)、p C(CO2)从大到小的顺序为__。

③若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大，重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的__点。

（3）用活化后的V2O5作催化剂，氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图所示。

测得该反应的平衡常数与温度的关系为1gK=5.08+217.5/T，该反应是__反应(填“吸热”或“放热”)。该反应的含氮气体浓度随温度变化如图所示，则将NO转化为N2的最佳温度为__；当温度达到700K时，发生副反应的化学方程式__。

【答案】-762 B 1 低于 )该反应为放热反应，其他条件相同时，升高温度有利于反应

向逆反应方向移动，图中T2对应的NO的体积分数更高，所以对应的温度也更高 C 10% 0.05mol·(L·min)−1p C(CO2)＞p B(CO2)＞p A(CO2) G 放热 600K 4NH3+5O24NO+6H2O 【解析】

【分析】

(1)由①N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol−1

②NO2(g)+CO(g)⇌NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol−1

③2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g) ΔH3=-112kJ·mol−1

结合盖斯定律可知，②×2＋③−①得到反应2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)；有利于提高CO

平衡转化率的条件根据反应是放热还是吸热、该反应气体体积缩小的角度进行分析；用“三

段式”法分析反应后各物质的浓度，化学反应平衡常数K=生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积

；

(2)①该反应是放热反应，温度越高，平衡逆向移动，NO的体积分数越大；升高温度时，反应向吸热方向进行；

②用“三段式”法分析反应后各物质的浓度，计算CO的转化率和用CO2的浓度变化表示的平均反应速率；该反应是气体体积减小的反应，压强越大，平衡正向移动，p(CO2)越大；

③D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大，平衡正向移动，NO的体积分数减小；

(3)1g K＝5.08＋217.5/T，可知温度越高，K越小；由图可知600K最适合将NO转化为N2，当温度达到700K时NO较多。

【详解】

(1)由①N 2(g)+O 2(g)⇌2NO(g) ΔH 1=+180kJ·mol −1 ②NO 2(g)+CO(g)⇌NO(g)+CO 2(g) ΔH 2=-235kJ·mol −1 ③2NO(g)+O 2(g)⇌2NO 2(g) ΔH 3=-112kJ·

mol −1 结合盖斯定律可知，②×2＋③−①得到反应2NO(g)+2CO(g)⇌N 2(g)+2CO 2(g)，其ΔH ＝(−235kJ/mol)×2＋(−112kJ/mol)−(＋180kJ/mol)＝−762kJ/mol ，则该反应是放热反应、气体体积缩小，有利于提高CO 平衡转化率的条件是低温高压；某温度下，在体积为2L 的容器中加入2molNO 、2molCO ，达到平衡时CO 的转化率是50%，列“三段式”得：

()()()()22(mol/L)1100(mol/L)0.5150%0.250.52NO g +2C (mol/L)

0.5

0.5

0.25

0O g N g +2CO g .5

⨯ƒ

起始量转化量平衡量

化学反应平衡常数K =2222

2(N )(CO )(NO)(CO)c c c c =2

22

0.250.50.50.5⨯⨯=1； (2)①该反应为放热反应，其他条件相同时，升高温度有利于反应向逆反应方向移动，图中T 2对应的NO 的体积分数更高，所以对应的温度也更高，则温度T 1低于T 2；升高温度时，反应向吸热方向进行，化学平衡常数减小，化学反应速率增加；

②压强为20MPa 、温度为T 2下，若反应进行到10min 达到平衡状态，NO 体积分数为40%，容器的体积为2L ，设平衡时c(N 2)=xmol/L ，用“三段式”法分析得：

()()()()22(mol/L)4500(mol/L)2NO g +2CO g N g 2x 2x x 2x (mol/L)

4-2x

5-2x

x

2x

+2CO g ƒ

起始量转化量平衡量

4-2x

100%(4-2x)+(5-2x)+x+2x

⨯=40%，解得x=0.25，CO 的转化率为

20.25100%5⨯⨯=10%，v (CO 2)= 20.25mol/L

10min

⨯=0.05mol·(L·min)−1；该反应是气体体积减小的反应，压强越大，平衡正向移动，p (CO 2)越大，A 、B 、C 对应的压强依次增大，则A 、B 、C 对应的p A (CO 2)、p B (CO 2)、p C (CO 2)从大到小的顺序为p C (CO 2)＞p B (CO 2)＞p A (CO 2)； ③D 点对反应容器降温，平衡正向移动，缩小体积至体系压强增大，平衡正向移动，NO 的体积分数减小，重新达到的平衡状态可能是图中A ～G 点中的G 点。

(3)lg K ＝5.08＋217.5/T ，可知温度越高，K 越小，则正反应为放热反应；由图可知，将NO 转化为N 2的最佳温度为600K ，当温度达到700K 时，发生副反应的化学方程式为4NH 3+5O 24NO+6H 2O 。

【点睛】

把握K 的意义、盖斯定律、图象分析为解答的关键，注意(2)为解答的难点，正确分析题目信息结合勒夏特列原理、化学平衡三段式解答。

2．(1)SO 2 的排放主要来自于煤的燃烧，工业上常用氨水吸收法处理尾气中的 SO 2。已知吸