專項(xiàng)12 化學(xué)反應(yīng)原理綜合題-2021年新高考復(fù)習(xí)化學(xué)階段性新題

2021 年新高考復(fù)習(xí)化學(xué)階段性新題精選專項(xiàng)特訓(xùn)（山東專用 ·2 月期） 專項(xiàng)十二 化學(xué)反應(yīng)原理綜合題 1．（2021· 山東高三月考）乙烷裂解制乙烯具有成本低。收率高、投資少、污染小等優(yōu)點(diǎn)。目前裂解方法有 電催化、光催化裂解、直接裂解、氧氣或二氧化碳氧化乙烷裂解等?；卮鹣铝袉栴}： (1)乙烷直接裂解時(shí)溫度、壓強(qiáng)及平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖所示： (2)已知乙烷直接裂解、 CO   氧化裂解和 O  氧化裂解反應(yīng)如下： ①反應(yīng)的 ΔH _______(填“ > ”或“ < ”，下同)0， p1 _______ p 2 。 ②T℃時(shí)，將乙烷與氦氣的混合氣體(乙烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為 m% )通入一密閉容器中發(fā)生反應(yīng) C H (g) C H (g) + H (g) 。平衡時(shí)容器壓強(qiáng)為 p Pa ，此時(shí)乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為 α，則乙烯的平衡分 2 6 2 4 2 壓為_______，反應(yīng)的平衡常數(shù) K p= _______(用分壓表示，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。 2 2 (Ⅰ) C H (g) C H (g) + H (g) ΔH 2 6 2 4 2  1 (Ⅱ) CO (g) + C H (g) 2 2 6 C H (g) + CO(g) + H O(g) ΔH 2 4 2  2 (Ⅲ) 2C H (g) + O (g)=2C H (g) + 2H O(g) ΔH 2 6 2 2 4 2  3 ①反應(yīng) 2CO(g) + O2 (g)=2CO 2 (g) 的 ΔH = _______(用含 ΔH 2 和 ΔH 3 的代數(shù)式表示)。 ②反應(yīng)(Ⅰ)、(Ⅱ)的平衡常數(shù)分別為 K1 、 K 2 ，則反應(yīng) CO2 (g) + H 2 (g) CO(g) + H 2O(g) 的平衡常數(shù)為 K = _______(用含 K 、 K 的代數(shù)式表示)。 1 2 ③在 800°C 時(shí)發(fā)生反應(yīng)(Ⅲ)，乙烷的轉(zhuǎn)化率、乙烯的選擇性和收率隨投料比  n (C H n (O )    的變化關(guān)系如圖所示： ) 2 6 2 控制  n (C H n (O )   =2 ，而不采用選擇性更高的 n (O )   =3.5 ，除可防止積碳外，另一原因是_______； 2 6  2 ) n (C H ) 2 6 2 n (O )   <2 時(shí)， n (O ) n (C H ) 2 6 2 n (C H 2 6 2 )  越小，乙烷的轉(zhuǎn)化率越大，乙烯的選擇性和收率越小的原因是_______。 ΔH  -2ΔH n (O ) > 【答案】  ＜ mα 100+mα  p mα2p (1-α)(100+mα)  K 2 3        2       K 1 n (C H 2 6 2 )  為 2~3.5 時(shí)， 乙烯的收率幾乎不變 氧氣過量，乙烷發(fā)生了深度氧化，生成 CO 等其他物質(zhì) 【詳解】 (1)①由圖示可知在同壓下，溫度升高乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)， H > 0 ；由反應(yīng) C H (g) C H (g) + H (g) 可知，該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，所以當(dāng)溫度相同時(shí)增大壓強(qiáng) 2 6 2 4 2 平衡逆向移動(dòng)，乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率減小，由圖示可知 p1＜p2，故答案為：＞；＜； ②設(shè)總物質(zhì)的量為100mol ，則乙烷為 m mol ：由三段式  起 變 C H (g ) 2 6 m ma C H (g ) + H (g ) 2 4 2 0 0 ma ma  可得平 終 m-ma ma ma 衡時(shí)乙烷、乙烯以及氫氣的 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為：   m - ma ma ma 、 、 ；乙烯的分壓為 100 + ma 100 + ma 100 + ma 100 + ma                     p  (C H ) p ÷ 100 + ma   ø =               = m - ma ma p (C H )× p (H ) ´ p ；平衡常數(shù) K = 2 4 2 p 2 6 æ   ma   ö2 ç è p 100 + ma  ma 2p (1 - α )(100 + ma ) ，故答案為： ma 100 + ma  ´ p ； ma 2p (1 - α )(100 + ma ) ； (2)①由蓋斯定律有： ΔH = ΔH -2ΔH ，故答案為： ΔH -2ΔH ； 3 2 3 2 ②由題意有：目標(biāo)方程 CO2 (g) + H 2 (g) CO(g) + H O(g) 等于方程(Ⅱ)-(Ⅰ)，所以有 K = K2 ，故答案 2 K 1 ③乙烷高溫氧化除生成乙烯外，還會(huì)生成 CO  、CO 2、C 及 CH 等。由圖知，在投料比 2 £  n (COH) ) < 3.5 n 為： K2 ； K 1 2 6 4 2 (O )   = 2 也剛好符合反應(yīng)的化學(xué) 時(shí)，隨著投料比增大，轉(zhuǎn)化率減小，選擇性增大，但收率幾乎不變； n (C H ) 2 6 n 2 計(jì)量數(shù)之比，  n (C2H6 ) n (O ) 減小，氧氣增多，生成的乙烯還可能進(jìn)一步被氧化，生成 CO 等其他物質(zhì)；故答案 2 n  (O )   為 2~3.5 時(shí)，乙烯的收率幾乎不變；氧氣過量，乙烷發(fā)生了深度氧化，生成CO 等其他物質(zhì)。 為： n (C H ) 2 6 2 2．（2021· 山東省濟(jì)南市萊蕪第一中學(xué)高三月考）NH3、NOx、SO2 處理不當(dāng)易造成環(huán)境污染，如果對(duì)這些氣 體加以利用就可以變廢為寶，既減少了對(duì)環(huán)境的污染，又解決了部分能源危機(jī)問題。 (l)硝酸廠常用催化還原方法處理尾氣。CH4 在催化條件下可以將 NO2 還原為 N2，已知： CH (g)+2O (g)=CO (g)+2H O(l) ΔH =-890.3kJ × mol -1 ① 4 2 2 2 1 N (g)+2O (g)=2NO (g) ΔH =+67.7kJ × mol -1 ② 2 2 2 2 則反應(yīng) CH 4 (g) + 2NO 2 (g) = CO 2 (g) + N 2 (g) + 2H 2O ΔH=___________ (2)工業(yè)上利用氨氣生產(chǎn)氫氰酸(HCN)的反應(yīng)為：CH4(g)+NH3(g) HCN(g)+3H2(g) ΔH>0 ①在一定溫度條件下，向 2L 恒容密閉容器中加入 2mol CH4 和 2mol NH3，初始?jí)簭?qiáng)為 4×105Pa，平衡時(shí) NH3 體積分?jǐn)?shù)為 30%，所用時(shí)間為 10min，則該時(shí)間段內(nèi)用 CH4 的濃度變化表示的反應(yīng)速率為 ___________mol·L?l·min?1，該溫度下平衡常數(shù) Kp=___________(用平衡分壓代替平衡濃度表示，分壓=總壓 ×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))，若保持溫度不變，再向容器中加入 CH4 和 H2 各 1mol，則再次平衡時(shí) HCN 的體積分?jǐn)?shù) ___________(填“增大”“不變”或“減小”)。 ②其他條件一定，達(dá)到平衡時(shí) NH3 轉(zhuǎn)化率隨外界條件 X 變化的關(guān)系如圖 1 所示，X 代表___________(填字 母代號(hào))。 A．溫度 B．壓強(qiáng) C．原料中 CH4 與 NH3 的體積比 (3)某研究小組用 NaOH 溶液吸收尾氣中的二氧化硫，將得到的Na2SO3 進(jìn)行電解生產(chǎn)硫酸，其中陰、陽膜組 合電解裝置如圖 2 所示，電極材料為石墨，A—E 分別代表生產(chǎn)中的原料或產(chǎn)品，b 表示___________(填“陰” 或“陽”)離子交換膜。陽極的電極反應(yīng)式為___________。 【答案】-958.0kJ·mol?1 3 4 0.025   7.5×109 Pa2   減小   B   陰   SO 2- -2e?+H2O=2H++SO 2- 【分析】 (l) 根據(jù)蓋斯定律計(jì)算焓變； (2) ①利用“三段式”計(jì)算反應(yīng)速率、平衡常數(shù)； ②根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析； (3) 電解池中陰離子向陽極移動(dòng)，陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)； 【詳解】 (l)① CH (g)+2O (g)=CO (g)+2H O(l) 4 2 2 2 ΔH =-890.3kJ × mol -1 1 ② N (g)+2O (g)=2NO (g) 2 2 2 ΔH =+67.7kJ × mol -1 2 根據(jù)蓋斯定律①-②得 CH 4 (g) + 2NO 2 (g) = CO 2 (g) + N 2 (g) + 2H 2O ΔH= -890.3kJ × mol-1 -67.7kJ × mol-1 = -958.0kJ·mol?1； (2) ①  初始(mol) 轉(zhuǎn)化(mol) CH (g ) + NH (g ) 4 3 2 2 x x HCN (g ) + 3H (g ) 2 0 0 x 3x 平衡(mol) 2 - x 2 - x x 3x 平衡時(shí) NH3 體積分?jǐn)?shù)為 30%，則    2-x    = 0.3  ，x=0.5mol，用 CH4 的濃度變化表示的反應(yīng)速率為 0.5         æ 1.5       ö3 溫度下平衡常數(shù) Kp=   5 ø  = 7.5×109 Pa2；若保持溫度不變，再向容器中加入 CH 1.5         1.5 4 + 2 x 0.5mol 5 = 0.025 mol· L?l·min?1；初始?jí)簭?qiáng)為 4×105Pa，則平衡后的壓強(qiáng)為 ´ 4 ´105 Pa= 5×105Pa，該 2L ´10min 4 ´ 5 ´10 5 ´ ç ´ 5 ´105 ÷ è 5 4 ´ 5 ´105 ´ ´ 5 ´105 5 5 和 H2 各 1mol，相當(dāng)于加壓，則再次平衡時(shí) HCN 的體積分?jǐn)?shù)減??； ②A．CH4(g)+NH3(g) HCN(g)+3H2(g)正反應(yīng)吸熱，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，甲烷轉(zhuǎn)化率增大，所 以 X 不代表溫度，故不選 A； B．CH4(g)+NH3(g) HCN(g)+3H2(g)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，甲烷轉(zhuǎn)化率減小，所以 X 可以代表 3． 2021· 山東濰坊市· 壽光現(xiàn)代中學(xué)高三月考）CO2 和 CH4 是兩種主要的溫室氣體，以 CO2 和 CH4 為原料制 壓強(qiáng)，故選 B； 3 4 C．原料中 CH4 與 NH3 的體積比越大，甲烷轉(zhuǎn)化率越小，所以 X 不代表 CH4 與 NH3 的體積比，故不選 C； (3) 電解 Na2SO3 溶液生產(chǎn)硫酸，SO32-在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成 SO42-，所以 SO32-應(yīng)該向陽極移動(dòng)，b 表示陰 離子交換膜。陽極的電極反應(yīng)式為 SO 2- -2e?+H2O=2H++SO 2- 。 【點(diǎn)睛】 “ 本題考查反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)平衡計(jì)算、電解原理應(yīng)用，明確蓋斯定律、電解原理是解題關(guān)鍵，會(huì)利用 三段 式”計(jì)算平衡常數(shù)，注意理解 Kp 的定義。 （ 造更高價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品是用來緩解溫室效應(yīng)的研究方向，回答下列問題： (1)工業(yè)上 CH4-H2O 催化重整是目前大規(guī)模制取合成氣(CO 和 H2 的混合氣)的重要方法，其原理為： 反應(yīng)Ⅰ：CH4(g)+H2O(g) 反應(yīng)Ⅱ：CO(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) Δ H1=+206.4kJ·mol-1 CO2(g)+H2(g) Δ H2=-41kJ·mol-1 CH4(g)和 H2O(g)反應(yīng)生成 CO2(g)和 H2(g)的熱化學(xué)方程式是___________，反應(yīng)Ⅱ逆反應(yīng)活化能 Ea(逆)為 124kJ·mol-1，則該反應(yīng)的 Ea(正)活化能為___________kJ·mol-1。 (2)將等物質(zhì)的量 CH4(g)和 H2O(g)加入恒溫恒容的密閉容器中(壓強(qiáng) 100kPa)，發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ，容器內(nèi) 氣體的壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如下表所示。 時(shí)間/min 0    60     120 180 240 300 360 壓強(qiáng)/kPa 100  118 132 144 154 162 162 用單位時(shí)間內(nèi)氣體分壓的變化來表示反應(yīng)速率，即 v= Δp Δt  ，則反應(yīng)Ⅰ前 180min 內(nèi)平均反應(yīng)速率 v(CH4)=___________kPa·min-1(保留小數(shù)點(diǎn)后 2 位，下同)，300min 時(shí)，測(cè)得氫氣壓強(qiáng)[p(H2)]為 105kPa，KP 為用氣體分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則反應(yīng)Ⅱ平衡常數(shù) KP=___________。 (3)若反應(yīng)Ⅱ的正、逆反應(yīng)速率分別可表示為 v 正=k 正 c(CO)·c(H2O)；v 逆=k 逆 c(CO2)·c(H2)，k 正、k 逆分別為正、 逆反應(yīng)速率常數(shù)，c 為物質(zhì)的量濃度。一定溫度下，在體積為 1L 的恒容密閉容器中加入 4molH2O(g)和 4molCO(g)發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得 CO 和 CO2 的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如下圖所示。 ①下列說法中，說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________。 a、容器中的壓強(qiáng)不再變化時(shí) b、v(H2O)=v(H2) c、c(CO)：c(H2O)：c(CO2)：c(H2)=1：1：4：4 d、n(CO)：n(H2O)=1：1，保持不變 ②a 點(diǎn)時(shí)，v 逆：v 正=___________。 CO2(g)+4H2(g)  Δ H=+165.4kJ·mol-1    83    0.12    9.47    c    1 【答案】CH4(g)+2H2O(g) 0.0625 【詳解】 (1)反應(yīng) CH4(g)+2H2O(g)  CO2(g)+4H2(g)可由反應(yīng) I+反應(yīng) II 得到，根據(jù)蓋斯定律，  16 或 CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)， Δ H= Δ H1+ Δ H2=+206.4kJ·mol-1+(-41kJ·mol-1)=+165.4kJ·mol-1；根據(jù) Δ H2=Ea(正)-Ea(逆)可得，Ea(正)= Δ H2+Ea(逆)=-41kJ·mol-1+124kJ·mol-1=83kJ·mol-1； (2)設(shè) CH4 的壓強(qiáng)變化為 x，根據(jù)題意得： ，故  1 CH (g ) + H O (g ) 4 2 1 1 x CO (g ) + 3H (g ) 2 1         3 ΔV 4-2=2 144kPa-100kPa=44kPa  2 =      ，解得 x  44kPa » 0.12 kPa·min-1；將等物質(zhì)的量 CH (g)和 H O(g)加入恒溫恒容的密閉容器中(壓 x=22KPa，v= Δp  22kPa = Δt  180min  4 2 強(qiáng) 100kPa)，則 CH4(g)和 H2O(g)起始?jí)簭?qiáng)均為 50kPa，設(shè)反應(yīng) I 中 CH4 的壓強(qiáng)變化為 x，反應(yīng) II 中 CO 壓強(qiáng) 的變化為 y，根據(jù)題意得： CH (g) + H O(g)  CO(g) + 3H (g) 起始(kPa) 變化(kPa) 終止(kPa) 4 50 x 50-x 2 50 x 50-x  0 x x 2 0 3x 3x CO(g) + H O(g) CO (g) + H (g) 2 2 2 起始(kPa) 變化(kPa) 終止(kPa) x y x-y 50-x y 50-x-y 0 y y 3x y 3x+y  ，根據(jù) 300min 時(shí)，氫氣壓強(qiáng) p(H2)為 105kPa， í ，解得 í         ，則 300min 時(shí) H2O、CO、H2、CO2 的壓強(qiáng) 3x + y = 105kPa                 y=12kPa 分別為 7kPa、9kPa、105kPa、12kPa，Kp=  p(CO  )p(H  ) =         » 9.47 ； 總壓強(qiáng)為 162kPa 可得： ì50kPa - x + 50kPa - x + x + 3x = 162kPa ìx = 31kPa î î 12 ´105 2 2 p(CO)p(H O) 19 ´ 7 2 (3)根據(jù)圖像可知，平衡時(shí) CO 濃度為 0.8mol/L，CO2 濃度為 3.2mol/L，可得： CO(g) + H O(g) CO (g) + H (g) 2 2 2 起始(mol/L) 變化(mol/L) 終止(mol/L) 4 3.2 0.8 4 3.2 0.8 0 3.2 3.2 0 3.2 3.2  。 ①a．反應(yīng)前后系數(shù)不變，故壓強(qiáng)是定值，不能判定平衡，a 錯(cuò)誤； b．v(H2O)=v(H2)沒有說明反應(yīng)方向，不能判定平衡，b 錯(cuò)誤； c．根據(jù)上述分析可知，平衡時(shí) c(CO)：c(H2O)：c(CO2)：c(H2)=1：1：4：4，c 正確； d．CO 和 H2O 投入比例為 1：1，反應(yīng)比例為 1：1，因此剩余比例也為 1：1，是定值，不能判定平衡，d 錯(cuò) 誤； 故選 c； ②該反應(yīng)的平衡常數(shù) K=  c(CO  )c(H  ) =         =16，平衡時(shí) v   = v   ，v   =k   c(CO)·c(H2O)；v   =k c(CO)c(H  O)   0.8 ´ 0.8 2 2  2 3.2 ´ 3.2  正 逆 正 正 逆  逆 c(CO2)·c(H2)，故 k 正 c(CO)·c(H2O)=k 逆 c(CO2)·c(H2)，所以 k k  正 = 逆 c(CO )c(H ) 2 2 c(CO)c(H O) 2  =16，a 點(diǎn)處 n(CO)=n(CO2)， 由于 CO 起始量為 4mol，故此時(shí) n(CO)=n(CO2)=2mol，所以此時(shí) n(H2O)=n(H2)=2mol，體積為 1L，故 k  c(CO)gc(H O)  = c(CO)=c(CO2)=c(H2O)=c(H2)=2mol/L， v v  逆 = k逆c(CO2 )gc(H2 ) k k  逆 = 1 16  或 0.625。 正 正 2 正 4．（2021· 山東高三月考）氮有多種的氧化物可以通過反應(yīng)相互轉(zhuǎn)化，請(qǐng)回答下列有關(guān)問題 (1)298K，101 kPa 條件下，已知如下反應(yīng) 2NO2(g) N2O4(g) 1=-57 kJ/mol N2(g)＋O2(g) 2NO(g) 2=＋180.5 kJ/mol NO(g)＋ 1 2  O2(g)  NO2(g) △H3=-58.2 kJ/mol ①反應(yīng) N2O4(g) ②有關(guān) N2O4(g) N2(g)＋2O2(g)的 =___________。 N2(g)＋2O2(g)反應(yīng)過程，下列敘述正確的是___________ A．改變催化劑可以減少反應(yīng)△H B．在體積不變的容器中發(fā)生反應(yīng)，密度不變說明達(dá)到平衡 C．恒壓條件下充入稀有氣體，反應(yīng)速率減小 D．恒溫恒容條件下反應(yīng)平衡后，再充入 N2O4，N2O4 轉(zhuǎn)化率降低 (2)在 4 L 固定容積的密閉容器中只充入 0.80 mol 的 N2O4，發(fā)生 N2O4(無色)  2NO2(紅棕色)反應(yīng)，80s 時(shí)容 器內(nèi)顏色不再變化，此時(shí) n(N2O4)=0.20 mol， ①求此過程中用 NO2 表示的平均反應(yīng)速率為___________，平衡時(shí)壓強(qiáng)為 P1，Kp=___________(用平衡分壓 代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)) ②若使密閉容器內(nèi)顏色變深，可采取的措施___________。 A．縮小體積 B．充入稀有氣體 C．加熱 D．體積不變加入 N2O4 (3)利用 CH4(g)＋2NO2(g) CO2(g)＋N2(g)＋2H2O(g) =-868.74 kJ/mol，可以進(jìn)行無害化處理， ①相同條件下，選用 a、b、c 三種催化劑進(jìn)行反應(yīng)，生成氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量與時(shí)間變化如圖 1，活化能最小的 是___________[用 E(a)、E(b)、E(c)表示三種催化劑下該反應(yīng)的活化能]。 ②在催化劑 a 作用下測(cè)得相同時(shí)間處理 NO2 的量與溫度關(guān)系如圖 2.試說明圖中曲線先增大后減小的原因 ___________(假設(shè)該溫度范圍內(nèi)催化劑的催化效率相同)。 【答案】-7.1 kJ/mol CD 3.75×10-3 mol/(L·s) 36P 1    ACD   E(a)   低于 300℃，反應(yīng)未達(dá) 7 平衡，隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，故 NO2 處理量增大，高于 300℃，平衡逆向移動(dòng)，導(dǎo)致 NO2 處理量 減小 【詳解】 ( (1)①運(yùn)用蓋斯定律，利用已知方程式 –①+②+③×2)，可得目標(biāo)方程式，故 =-( 1 H2 H3×2)= -7.1 kJ/mol； ②A．催化劑改變活化能，但不影響反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)，故不影響焓變，A 錯(cuò)誤； B．由質(zhì)量守恒，知反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，又體積不變，故密度始終不變，不能用于判斷平衡，B 錯(cuò)誤； C．恒壓沖入稀有氣體，由于容器體積增大，氣體濃度減小，故反應(yīng)速率減小，C 正確； D．再充入 N2O4，相當(dāng)于等比例增加投料，壓強(qiáng)增大，相對(duì)于舊平衡，平衡逆向移動(dòng)，故 N2O4 轉(zhuǎn)化率降低， D 正確； 故答案選 CD； (2)根據(jù)題意列三段式如下： N O 2 4 起始 0.80 mol 轉(zhuǎn)化 0.60 mol 平衡 0.20 mol 2NO 2 0 1.20 mol 1.20 mol ① υ(NO )=        = 4 L   =3.75?10 -3 mol/(L?s) ，即過程中 NO2 的平均反應(yīng)速率為 3.75×10-3      80 s △c(NO ) 1.2 mol 2 2 (0.20+1.20) mol     7           (0.20+1.20) mol      7 mol/(L·s)；平衡時(shí) P(N2O4)= P 0.20 mol                     1.20 mol 6P ×P = 1 ，P(NO )=            ×P = 1 ，故 1 2 1 P2 (NO ) ( 6P1 )2 36P 36P P(N O )          7             7 P1 2 K = = 7 = 1 ，故此處填 1 ； p 2 4 7 ②A．縮小體積，可使 NO2 濃度增大，A 符合題意；B．由于體積固定，稀有氣體與反應(yīng)無關(guān)，故 NO2 濃度 不變，顏色也不變，B 不符合題意；C．該反應(yīng) N2O4(g) 2NO2(g)為吸熱反應(yīng)，加熱升溫平衡正向移動(dòng)， NO2 濃度增大，體系顏色加深，C 符合題意；D．后充入的 N2O4 部分轉(zhuǎn)化為 NO2，加上之前的 NO2，NO2 濃度增大，顏色加深，D 符合題意；故此處填 ACD； (3)①根據(jù)圖 1 可知，在催化劑 a 作用下，反應(yīng)達(dá)平衡所用時(shí)間最短，故反應(yīng)速率最快，所以催化劑a 使反應(yīng) 活化能降低的最多，即活化能最小的是 E(a)； ②該溫度范圍內(nèi)催化劑活性效率相同，故縱坐標(biāo)的變化考慮是溫度變化引起，曲線為相同時(shí)間內(nèi)處理NO2 的量，則曲線上的點(diǎn)不一定代表平衡態(tài)。溫度低，反應(yīng)速率慢，不能達(dá)到平衡，溫度升高，反應(yīng)速率加快， 反應(yīng)逐漸達(dá)平衡，平衡后再升溫，由于平衡逆向移動(dòng)，NO2 處理量減少，所以圖中 300℃為第一個(gè)平衡點(diǎn)， 300℃之前未達(dá)平衡，300℃后發(fā)生平衡移動(dòng)，故此處填：低于 300℃，反應(yīng)未達(dá)平衡，隨著溫度升高，反應(yīng) 速率加快，故 NO2 處理量增大，高于 300℃，平衡逆向移動(dòng)，導(dǎo)致 NO2 處理量減小。 5．（2020· 濟(jì)南市· 山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三月考）血紅蛋白(Hb)與肌紅蛋白(Mb)是由肽鏈和血紅素輔基組成的可 結(jié)合氧的蛋白，廣泛存在于人體組織中?；卮鹣铝袉栴}： (1)血紅蛋白能結(jié)合 O2 形成動(dòng)脈血，存在如下反應(yīng)： ①Hb(aq)+H+(aq) ②HbH+(aq)+O2(g) ③Hb(aq)+O2(g) HbH+(aq)   ΔH1 HbO2(aq)+H+(aq)  ΔH2 HbO2(aq)  ΔH3 ΔH3=___(用 ΔH1、ΔH2 表示)，反應(yīng)②可自發(fā)進(jìn)行，則其 ___0(填“＞”或“＜”)。 血液中還同時(shí)存在反應(yīng)：④CO2+H2O H++HCO 3 ，旅客常因?yàn)榍嗖馗咴难醴謮狠^低，體內(nèi)CO2 不能 及時(shí)排出體外而產(chǎn)生高原反應(yīng)，從化學(xué)平衡角度解釋產(chǎn)生高原反應(yīng)的原因___。 科研人員僅對(duì)于反應(yīng)②進(jìn)行模擬研究發(fā)現(xiàn)，37℃，pH 分別為 7.2、7.4、7.6 時(shí)氧氣分壓 p(O2)與達(dá)到平衡時(shí) HbH+與氧氣的結(jié)合度 α(轉(zhuǎn)化率)的關(guān)系如圖 1 所示，當(dāng) pH=7.6 時(shí)對(duì)應(yīng)的曲線應(yīng)為___(填“A”或“B”)。 (2)肌肉中肌紅蛋白 Mb 也可結(jié)合 O2 形成 MbO2 的反應(yīng)為 Mb(aq)+O2(g) MbO2(aq)，其平衡常數(shù) c(Mb)p(O ) ，正反應(yīng)速率 v 正=k 正· c(Mb)·p(O2)，逆反應(yīng)速率 v 逆=k 逆· c(MbO2)。其它條件不變，隨著氧 K= c(MbO ) 2 2 分壓 p(O2)增大， 正 的值___(填“增大”、“減小”或“不變”)；在氧分壓 p(O2)=2.00 kPa 的平衡體系中， 2  =4.0。若吸入的空氣中 p(O )=21 kPa，計(jì)算此時(shí) Mb 與氧氣的最大結(jié)合度 α(轉(zhuǎn)化率)約為___(保留 c(Mb) v k k 逆 c(MbO ) 2 v 兩位有效數(shù)字)；圖 2 中 C 點(diǎn)時(shí)， 正 =___。 逆 【答案】ΔH1+ΔH2 ＜ 氧分壓較低，促進(jìn)反應(yīng)②逆向進(jìn)行，體內(nèi)H+濃度降低，促進(jìn)反應(yīng)④正向進(jìn)行， CO2 被消耗，不能及時(shí)排出體外 A 不變 98% 1.0 【詳解】 (1)根據(jù)蓋斯定律，將反應(yīng)①+②，整理可得 Hb(aq)+O2(g) HbO2(aq) ΔH3=ΔH1+ΔH2； 若氧分壓降低，促進(jìn)反應(yīng)②逆向進(jìn)行，導(dǎo)致體內(nèi) H+濃度降低，促進(jìn)反應(yīng)④正向進(jìn)行，CO2 被消耗，因此不 能及時(shí)排出體外； 在溫度不變時(shí)，溶液 pH 越大，溶液中 c(H+)就越小，反應(yīng)②正向移動(dòng)，導(dǎo)致血液中c(HbO2)越大。根據(jù)圖示 可知：在 p(O2)移動(dòng)，pH=7.6 時(shí) Hb 與 O2 結(jié)合程度最大，說明 pH=7.6 對(duì)應(yīng)的曲線是 A，pH=7.2 時(shí)對(duì)應(yīng)曲線 是 B； c  (Mb)·p (O ) =K， k 等于該溫 (2)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，v 正= v 逆，則 k 正· c(Mb)·p(O2)=k 逆· c(MbO2)， k k  正 = 逆 c (MbO )    k  2 正 2 逆 度下的化學(xué)平衡常數(shù)，化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與其它外界條件無關(guān)，所以隨著 O2 分壓 p(O2)增大 ，  正 k k 逆 不變； =         =2.0 (kPa)-1。 在氧分壓 p(O2)=2.00 kPa 時(shí)，K= c(MbO )      4.0 2 c(Mb) × p(O )  2.00kPa 2 假設(shè)吸入的空氣中 p(O2)=21kPa 時(shí)，Mb 與氧氣的最大結(jié)合度為 α，則 K=  c(MbO  ) 2 c(Mb) × p(O ) 2 =2.0(kPa)-1，p(O2)=21 c(Mb)                                         42.0+1.0 kPa，則 c(MbO )                                         42.0 2 =2.0×21 k Pa=42.0，所以 Mb 與 O 的最大結(jié)合度 α= 2  ×100% =98%； 圖 2 中 C 點(diǎn)時(shí)，p(O2)=2.00 kPa，結(jié)合度 α=80%，則    c(Mb） 1-20.0% =        = ，所以 1 c(MbO ) 80.0% 4 2 ×p(O2)=2.0 (kPa)-1×  ×2.00 kPa=1.0。 v v  正 =K× 逆 c(Mb）              1 c(MbO ) 4 2 6．（2021· 山東煙臺(tái)市· 高三期末） CH4 既是重要的清潔能源也是一種重要的化工原料。以 CO2、H2 為原料 合成 CH4 涉及的主要反應(yīng)如下： Ⅰ：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) H1 Ⅱ： CO (g )+ H 2  2 (g ) CO (g )+ H O (g ) 2  △H2=+41.2 kJ/mol 常溫常壓下，H2(g)和 CH4(g)的摩爾燃燒焓分別為-285.8 kJ/mol 和-890.3 kJ/mol； H2O (1) = H2O (g ) DH = +44.0kJ × mol -1 3 (1)△H1_______ kJ/mol。 (2)一定條件下，向恒容密閉容器中通入 1 mol CO2 和 3 mol H2 發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，容器中 CH4(g) 為 a mol，H2O(g)為 b mol，則反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)為_______(用含 a、b 的代數(shù)式表示)。 (3)n(H2)：n(CO2)=4：1 的混合氣體充入反應(yīng)器中，當(dāng)氣體總壓強(qiáng)為 0.1 MPa，平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 如圖所示： 200~550℃時(shí)，CO2 的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度升高而增大的原因是_______。反應(yīng)器中應(yīng)選擇適宜的溫度是 _______。 (4)為探究 CO  2 (g )+ 4H (g )  CH (g )+ 2H O (g )的反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系，起始時(shí)，向恒容密閉容器 2 4 2 中通入濃度均為 1.0 mol/L CO2 與 H2。平衡時(shí)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)繪制出兩條反應(yīng)速率—濃度關(guān)系曲線： v - c (CO ) 和 v -c (H O)。 正 2 逆 2 則與曲線 v - c (CO 正  2 ) 相對(duì)應(yīng)的是上圖中曲線_______(填“甲”或“乙”)；該反應(yīng)達(dá)到平衡后，某一時(shí)刻降低 溫度，重新達(dá)到平衡，平衡常數(shù)_______(填“增大”或“減小”)，則此時(shí)曲線甲對(duì)應(yīng)的平衡點(diǎn)可能為_______(填 字母，下同)，曲線乙對(duì)應(yīng)的平衡點(diǎn)可能為_______。 【答案】-164.9 b(b-2a) (1+a-b)(3-2a-b)  1＜0 H2＞0，溫度升高時(shí)，反應(yīng)Ⅰ向左移動(dòng)使CO2 增加的量 (1)由題目已知信息可知：熱化學(xué)方程式：①H2(g)+  1 O (g)=H2O(l) =-285.8 kJ/mol； × V   V 1+a-b   3-2a-b (1+a-b)(3-2a-b) ； 比反應(yīng)Ⅱ向右移動(dòng)使 CO2 減少的量多 200℃ 乙 增大 D M 【詳解】 2 2 ②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.3 kJ/mol； ③H2O(l)=H2O(g) =+44 kJ/mol 根據(jù)蓋斯定律，將 4×①-②+2×③，整理可得：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) =-164.9 kJ/mol； (2)一定條件下，向恒容密閉容器中通入 1 mol CO2 和 3 mol H2 發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，容器中 CH4(g) 為 a mol，H2O(g)為 b mol，由反應(yīng)方程式 I：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)中物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知， 反應(yīng)產(chǎn)生 a mol CH4(g)，同時(shí)產(chǎn)生 2a mol H2O(g)，消耗 a mol CO2(g)和 4a mol H2(g)，則反應(yīng)方程式 II： CO2 (g )+ H2 (g ) CO (g )+ H2O (g ) 產(chǎn)生(b-2a) mol H2O(g)，產(chǎn)生(b-2a) mol CO(g)，消耗 CO2(g)、H2(g) 的物質(zhì)的量都是(b-2a) mol，因此此時(shí)容器中 n(CO2)=[(1-a)-(b-2a)]=(1+a-b)mol，n(H2)=[(3-4a)-(b-2a)]=(3-2a-b) mol，n(CO)= (b-2a) mol，n(H2O)=b mol，假設(shè)反應(yīng)容器的容積是 V L，反應(yīng) II 的化學(xué)平衡常數(shù) b b-2a b(b-2a) K= = × V V (3)200~550℃時(shí)，CO2 的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度升高而增大是由于 1＜0 H2＞0，溫度升高時(shí)，反應(yīng)Ⅰ的 化學(xué)平衡逆向移動(dòng)使 CO2 增加的量比反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)平衡正向移動(dòng)使 CO2 減少的量多，因此 CO2 的物質(zhì)的量 分?jǐn)?shù)隨溫度升高而增大； 反應(yīng)器中應(yīng)選擇的溫度應(yīng)該有利于合成 CH4，由于反應(yīng) I  H1＜0，故適宜的溫度是較低溫度為 200℃； (4)在反應(yīng)開始時(shí) CO2 與 H2 的濃度都是 1.0 mol/L，且隨著反應(yīng)的進(jìn)行，CO2 的濃度逐漸減小，正反應(yīng)速率越 來越小，故與曲線 v - c (CO 正  2 ) 相對(duì)應(yīng)的是上圖中曲線中的乙； 7．（2021· 山東濱州市· 高三期末）熱化學(xué)碘硫循環(huán)可用于大規(guī)模制氫氣，SO   水溶液還原 I  和 HI 分解均是 該反應(yīng)達(dá)到平衡后，某一時(shí)刻降低溫度，由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)， 重新達(dá)到平衡時(shí)，平衡常數(shù)增大； 根據(jù)圖象可知：反應(yīng)平衡時(shí)圖中對(duì)應(yīng)點(diǎn)應(yīng)為 E 和 F，降低溫度后，反應(yīng)速率減小，平衡正向移動(dòng)，CH4 的濃 度會(huì)增大，CO2 的濃度減小，則此時(shí)曲線甲對(duì)應(yīng)的平衡點(diǎn)可能為 D 點(diǎn)，曲線乙對(duì)應(yīng)的平衡點(diǎn)可能為 M 點(diǎn)。 2 2 其中的主要反應(yīng).回答下列問題： (1)碘硫熱化學(xué)循環(huán)中， SO 2水溶液還原 I2的反應(yīng)包括： SO 2 + I 2 + 2H 2O 3H + + HSO - + 2I - 、 4 I - ，若起始時(shí) n (I )=n (SO )=1mol ，I -、I - 、H+ 、HSO - 的物質(zhì)的量隨起始投料  n (H 2O ) I - + I  2  2 2 3 4 n (SO ) 2 的變化如圖所示： (2)反應(yīng) HI(g)      1 2        2 2 圖中曲線 a 表示的微粒為 H+ ，b 為__________，c 為____________. 1 H (g) + I (g) ，起始時(shí) HI 的物質(zhì)的量為1mol ，起始?jí)簭?qiáng)為 0.1MPa ，平衡時(shí) HI(g) 2 和 H 2(g) 的物質(zhì)的量隨溫度變化如圖所示： ①該反應(yīng)的 ΔH _______(填>”或“<”)0. ②600℃時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù) K p= _______( K p 為分壓表示的平衡常數(shù)). (3)只需一步完成的反應(yīng)稱為基元反應(yīng)，基元反應(yīng)aA+dD=gG+hH 的速率方程為 v=kca (A) × cd (D) ，其中 k . 為速率常數(shù)；非基元反應(yīng)由多個(gè)基元反應(yīng)組成，其速率方程可由反應(yīng)機(jī)理推定 反應(yīng) H (g) + I (g) 2HI(g) 的反應(yīng)機(jī)理如下： 2 2 2     k1 第一步： I  k-1 2I (快速平衡) 第二步： I+H  2 k2 k-2 H I (快速平衡) 2 k3 第三步： H I+I ¾¾® 2HI (慢反應(yīng)) 2 ①第一步反應(yīng)_________(填“放出”或“吸收”)能量. ② H 2(g) 與 I2 (g) 反應(yīng)生成 HI(g) 的速率方程為 v= __________(用含 k1 、 k -1 、 k 2 …的代數(shù)式表示). 4       > 3 c (H )× c (I ) k  k 【答案】 I - HSO - 1 6  (或 0.167)   吸收 k k k 1 2 -1 -2  2 2 【詳解】 (1)隨著圖示橫坐標(biāo)的增大，意味水的增加，即加水稀釋，引發(fā)SO + I + 2H O 2 2 2  3H + + HSO - + 2I - 平 4 衡正向移動(dòng)， I- + I  2 I- 平衡逆向移動(dòng)，結(jié)合生成物的比例關(guān)系確定 a 曲線為 H+，b 曲線為 I-，c 曲線為 3 HSO- （稀釋后 HSO- 電離程度增大，故其濃度基本不變），曲線 d 為 I - ； 4 4 3 (2)①由圖像知，隨著溫度升高，HI 量逐漸減少，故平衡正向移動(dòng)，根據(jù)勒夏特列原理知該反應(yīng) ＞0； HI(g) ②結(jié)合圖像列三段式如下： 起始 1 mol 轉(zhuǎn)化 0.25 mol 平衡 0.75 mol 1            1 2 H (g)  +     I (g) 2            2 2 0            0    ，故平衡時(shí) HI 的物質(zhì) 0.125 mol    0.125 mol 0.125 mol    0.125 mol = ， x (H )=x (I )=            = ，故 0.75+0.125+0.125   4                0.75+0.125+0.125 8 的量分?jǐn)?shù) x (HI )= 0.75       3                    0.125       1 2 2 p 12 (H )?p 12 (I ) ( 1 ?0.1MPa) 1 ?(  1 ?0.1MPa) 1 1 p(HI)                              6 2 2 K = = 8 8 = ； p 4 (3)①由 I2 分子到 I 原子為斷鍵過程，需要吸收能量，故此處填“吸收”； ②多步反應(yīng)中，整體反應(yīng)速率由慢反應(yīng)決定，故速率 υ=k3?c(H 2I)?c(I) ，第一步為快速平衡，故 1 ?c(I ) ，同理由第二步得： k υ =k? c(I )=υ =k ? c2(I)，則 c2 (I)= 正 1 2 逆 -1 k -1  2 υ =k?  c(H )? c(I)=υ =k ?  c(H I)，則 c(H I)= 正                              逆 2 2 -2 2 2 ?c(H )?c(I)，故 k 2 k -2  2 υ=k ?c(H I)?c(I)=  k k k k  k 3 2 2 2 2 kk k 2 3 c(H )?c2 (I)= 1 2 3 c(H )?c(I ) -2 -1 -2  。 將固定比例 NH3 和 O2 的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器， 應(yīng)產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖所示。 8．（2021· 山東德州市· 高三期末）研究 C、N、S 和 Cl 元素的單質(zhì)及化合物的有效利用對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有重要意 義。請(qǐng)回答下列問題： (1)氨氣是工業(yè)制硝酸的主要原料之一，催化氧化步驟中發(fā)生的主要反應(yīng)如下： I. 4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g) ?H=-906kJ?mol?1 II. 4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g) ?H=-126kJ?mol?1 反 ①催化氧化步驟中，最適宜的溫度為______(填“T1”或“T2”) ②低于 T1℃時(shí)，NO 的產(chǎn)率較低的原因?yàn)開_____。 ③高于 T2℃時(shí)，NO 的產(chǎn)率降低的可能原因?yàn)開_____(填選項(xiàng)字母) A．催化劑活性降低 B．平衡常數(shù)減小 C．反應(yīng)活化能增大 D．氨氣溶于水 (2)N2O4 與 NO2 轉(zhuǎn)換的熱化學(xué)方程式為 N2O4(g)?2NO2(g) ?H=-akJ?mol?1。此反應(yīng)中，正反應(yīng)速率 v 正=K  正 ?p(N2O4)，逆反應(yīng)速率 v 逆=K 逆?p2(NO2)，其中 K 正、K 逆為速率常數(shù)，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù) Kp 為______(以 K 正、K 逆表示)。若將一定量 N2O4 投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度 298K、壓強(qiáng) 110kPa)，已知該條件下 K 逆 =5×102kPa-1?s-1，當(dāng) N2O4 分解 10%時(shí)，v 逆=______ kPa?s-1。 (3)以連二亞硫酸鹽( S O 2- )為還原劑脫除煙氣中的 NO，并通過電解再生，裝置如圖所示。陰極的電極反應(yīng) 2 4 式為______，電解槽中的隔膜為______(填“陽”或“陰”)離子交換膜。每處理 1mol NO，電路中通過電子的物 質(zhì)的量為______。 【答案】T2 溫度較低時(shí)，反應(yīng)速率慢，同時(shí)部分反應(yīng)物生成 N2 AB k k  正       2×105 逆 3 4 2SO 2- +2e-+4H+=S2O 2- +2H2O 陽 2mol 【詳解】 (1)①工業(yè)制硝酸時(shí)，用氨氣合成 NO，根據(jù)圖像，T2 時(shí)，NO 的產(chǎn)率最大，為最適宜的溫度； ②低于 T1℃時(shí)，反應(yīng)速率慢，且氨氣生成 N2 的產(chǎn)率大于 NO，導(dǎo)致 NO 的產(chǎn)率較低； ③A．升高溫度，催化劑活性降低，反應(yīng)速率減小，NO 的產(chǎn)率降低，A 符合題意； B．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，NO 的產(chǎn)率降低，B 符合題意； C．催化劑能夠降低反應(yīng)活化能，對(duì)平衡的移動(dòng)無影響，C 與題意不符； D．水為氣態(tài)，氨氣不溶于水，D 與題意不符； 答案為 AB； (2)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，同一物種的正逆反應(yīng)速率相等，即 v 正=v 逆，即 K 正?p(N2O4)= K 逆?p2(NO2)，Kp= p2(NO2)/p(N2O4)= K 正/K 逆；N2O4 分解 10%時(shí)，若 N2O4(g)初始量為 1， 初 反 剩 N O (g ) 2 4 1 0.1 0.9 2NO (g ) 2