2020-2021备战高考化学知识点过关培优易错试卷训练∶化学反应原理综合考查及答案解析

2020-2021备战高考化学知识点过关培优易错试卷训练∶化学反应原理综合考

查及答案解析

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： ①N2(g)+O2(g)②NO2(g)+CO(g)③2NO(g)+O2(g)

2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol?1 NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol?1 2NO2(g) ΔH3=-112kJ·mol?1

N2(g)+2CO2(g)的ΔH=__kJ·mol?1，有利于提高CO平衡转化率的条

则反应2NO(g)+2CO(g)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pA(CO2)、pB(CO2)、pC(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)?1 pC(CO2)＞pB(CO2)＞pA(CO2) G 放热 600K 4NH3+5O2【解析】 【分析】

(1)由①N2(g)+O2(g)?2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol?1 mol?1 ②NO2(g)+CO(g)?NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol?1 ③2NO(g)+O2(g)?2NO2(g) ΔH3=-112kJ·

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=

4NO+6H2O

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)1gK＝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①N2(g)+O2(g)?2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol?1 mol?1 ②NO2(g)+CO(g)?NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol?1 ③2NO(g)+O2(g)?2NO2(g) ΔH3=-112kJ·

结合盖斯定律可知，②×2＋③?①得到反应2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(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：

2NO?g?+2CO?g??起始量(mol/L)转化量(mol/L)平衡量(mol/L)10.50.511?50%0.5N2?g?+2CO2?g?00.250.2500.50.5

c(N2)c2(CO2)0.25?0.52==1； 化学反应平衡常数K=2c(NO)c2(CO)0.52?0.52(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T2对应的NO的体积分数更高，所以对应的温度也更高，则温度T1低于T2；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T2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(N2)=xmol/L，用“三段式”法分析得：

2NO?g?+2CO?g??起始量(mol/L)转化量(mol/L)平衡量(mol/L)42x4-2x52x5-2xN2?g?+2CO2?g?0xx02x2x

4-2x?100%=40%，解得x=0.25，CO的转化率为

(4-2x)+(5-2x)+x+2x2?0.252?0.25mol/L?100%=10%，v(CO2)= =0.05mol·(L·min)?1；该反应是气体体积减小510min的反应，压强越大，平衡正向移动，p(CO2)越大，A、B、C对应的压强依次增大，则A、B、C对应的pA(CO2)、pB(CO2)、pC(CO2)从大到小的顺序为pC(CO2)＞pB(CO2)＞pA(CO2)； 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)lgK＝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N2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4NH3+5O2【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。

4NO+6H2O。

2．利用工业废气 CO2 或 CO 和 H2 在一定条件下可制备燃料甲醇。

Ⅰ．利用工业废气 CO 合成甲醇，其能量变化示意图如下：

(1)图中曲线 a 到曲线 b 的措施是_______。该反应 ΔS________0(填“>”或“<”)

(2)一定条件下，在 2 L 密闭容器中充入 1 mol CO 和 2 mol H2，10 min 后达到平衡，放出热量 45.5kJ，则 10 min 内 H2 的转化率为_____；该温度下反应的平衡常数 K=_____；达到平衡后，再向容器中充入 CO、H2、CH3OH 各 1 mol，则此时 υ正_____υ逆 (填“>”“<”或“=”) (3)下列措施可以提高甲醇产率的是_____。 a．压缩容器体积

b．将 CH3OH (g)从体系中分离

c．恒容条件下充入He，使体系总压强增大 d．恒压条件下再充入 10mol CO 和 20mol H2

(4)现有容积均为 1L 的 a、b、c 三个密闭容器，向其中分别充入 1molCO 和 2molH2 的混合气体，控制温度，进行反应，测得相关数据的关系如图所示。b 中甲醇体积分数大于 a 中的原因是_______达到平衡时，a、b、c 中 CO 的转化率大小关系为_______。

Ⅱ．用工业废气中的 CO2制取甲醇和水蒸气

(5)一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，在不同催化剂作用下发生反应 I、反应II与反应III，相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示：

①催化剂效果最佳的反应是_____(填“反应 I”，“反应 II”，“反应 III”)。