專題09 第27題 化學反應原理大綜合（強化訓練）-2021年高考化學三輪沖刺復習（教師版含解析）

專題09第27題化學反應原理大綜合（強化訓練）

1.工業(yè)上用N2和H2合成NH3"N2+3H2U2NH3+Q”（反應條件略）。請回答下列問題：

（1）在實際化工生產(chǎn)中，為提高NH3的產(chǎn)率，可以采取的措施有（寫兩個）：,o

（2）氨氣與酸反應得到錢鹽，某（NHQ2SO4水溶液的pH=5,原因是溶液中存在平衡（用離子方程

式表示），該反應對水的電離平衡起到作用（填“促進”“抑制”或“無影響”）。（NH4）2SO4溶液中的離

子濃度由大到小的順序為o

（3）某科研小組研究：在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質的量對合成NH3反應的影響。實驗

結果如圖所示：（圖中T表示溫度，”表示起始時H2物質的量）

①圖像中八和八的關系是：72/（填“>”“<”"=”或“無法確定”）。

②在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，反應物N2的轉化率最大的是（填字母）。

③若容器容積為2L,b點對應的〃=0.15mol,測得平衡時H2、Na的轉化率均為60%,則平衡時N2的物質的

量濃度為mol/Lo

+

【答案】增加氮氣的投入量將生成的氨氣降溫液化及時移出NH>H2O^NH3-H2O+H促進

c（NH；）>c（SO：）>c（H+）>c（OH）<c0.01

【分析】

要提高NH.的產(chǎn)率，需要使平衡正向移動，據(jù)此分析解答；NH；水解導致硫酸鍍溶液顯酸性，據(jù)此分析解

答；合成氨的反應為放熱反應，溫度升高,化學平衡向著吸熱方向移動，當?shù)獨夂蜌錃獾奈镔|的量之比為1:3

時達平衡狀態(tài)時氨的百分含量最大，判斷起始加入N2的物質的量，結合H2、N2的轉化率均為60%分析解

答。

【詳解】

（1）工業(yè)上的合成氨的反應是氣體物質的量減小的放熱反應，在實際化工生產(chǎn)中，為提高NH3的產(chǎn)率，可以

采取的措施有：增加氮氣的投入量；將生成的氨氣降溫液化及時移出，故答案為：增加氮氣的投入量；將

生成的氨氣降溫液化及時移出：

(2)NH；水解導致硫酸鍍溶液顯酸性，水解的方程式為NH：+H2O=NH”H2O+H+；鹽類的水解促進水的電離;

水解后(NHQ2SO4水溶液的pH=5,溶液中的離子濃度由大到小的順序為c(NH；)>c(SO：)>c(H+)>c(OH),

故答案為：NH；+H2OUNH3?H2O+H+；促進；c(NH；)>c(SO：)>c(H+)>c(OH)；

(3)①合成氨的反應為放熱反應，溫度升高，化學平衡向著吸熱方向移動，從力到了2反應體系中氨氣的百分

數(shù)增加，故故答案為：<；

②b點代表平衡狀態(tài)，c點表示又加入了氫氣，平衡向右移動，氮氣的轉化率增大，因此反應物N2的轉化

率最大的是c,故答案為：c；

③當?shù)獨夂蜌錃獾奈镔|的量之比為1：3時達平衡狀態(tài)時氨的百分含量最大，平衡點時產(chǎn)物的產(chǎn)率最大，根

據(jù)圖示，當起始氧氣的物質的量為0.15mol時氨的含量最大，故起始加入N2的物質的量為0.05mol,測得平

衡時H2、N2的轉化率均為60%,則平衡時氮氣的濃度是竺網(wǎng)史9^^=0.01mol/L,故答案為：0.01。

2L

2.CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體，中國政府承諾，到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005

年下降40%?50%。CO2的綜合利用是解決溫室問題的有效途徑。

⑴研究表明CCh和出在催化劑存在下可發(fā)生反應生成CH3OHO己知部分反應的熱化學方程式如下：

3,

1

CH30H(g)+-O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)AWi=akJ?mol

H2(g)+；O2(g)=H2O(l)A42=bkJ?mol-'

H2O(g)=H2O(l)Aft=ckJ?mol-1

則CO2(g)+3H2(g)af珍CH3OH(g)+H2O(g)\H=_kJ?mOL

(2)為研究CCh與CO之間的轉化，讓一定量的CCh與足量碳在體積可變的密閉容器中反應：

C(s)+C02(g)峰專2co(g)A”，反應達平衡后，測得壓強、溫度對CO的體積分數(shù)(<p(CO)%)的影響如圖所示。

100

<p(CO)/%

80

60

40

20

0

30050070090011001300

溫度/t

回答下列問題:

①壓強Pl、P2、P3的大小關系是Ka、Kb、Kc為a、b、c三點對應的平衡常數(shù)，則其大小關系是一。

②900℃、1.0MPa時，足量碳與amolCCh反應達平衡后,CO2的轉化率為—（保留三位有效數(shù)字）,該反應

的平衡常數(shù)Kp=_（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓X物質的量分數(shù)）。

⑶以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2。4為催化劑，可以將C02和CH4直接轉化成乙酸,

CO2（g）+CH4（g）灌為CH3coOH（g）。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖所示。250?

300C時，乙酸的生成速率降低的主要原因是一?

△

乙

酸

的

生

成

速

率

反應溫度汽：

【答案】3b-a-cpi<p2<p3Ka=Kb<Kc66.7%3.2MPa催化劑的催化效率降低

【詳解】

3

1

(1)已知：①CH30H(g).-O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)A//1=akJ?mol

@H2(g)+—0?(g)=H20(1)A//2=bkJ.mol-1

③H：iO(g)=H2O(l)△H?=ckJ,mol-1

則根據(jù)蓋斯定律，將②x3-①-②，整理可得：CCh(g)+3H2(g)峰@CHsOH(g)+H2O(g)AH=(3b-a-c)kJ/mol；

(2)①反應C(s)+CO2(g)峰？2co(g)的正反應是氣體體積增大的反應，在溫度不變時，增大壓強，化學平衡

逆向移動，導致CO的體積分數(shù)減小.根據(jù)圖象可知，在壓強pi、p?、P3時CO的含量的大小關系是：Pl>

P2>P3?說明壓強大小關系為：P1<P2<P3；

對于確定的化學反應，化學平衡常數(shù)只與溫度有關，而與壓強無關。根據(jù)圖象可知反應溫度：a=b<c,a、b

兩點溫度相同，則K“=心；在壓強不變都是p3時，升高溫度，CO的含量增大，說明升高溫度，化學平衡正

向移動，因此化學平衡常數(shù)增大K>Kb,故a、b、c三點對應的平衡常數(shù)，則其大小關系是K產(chǎn)Kb<K；

②根據(jù)圖象可知：在溫度為90()℃,壓強為1.0MPa時，CO的含量是80%,足量碳與amolCCh反應，假設

CO2的轉化率為x,則達平衡后，CO?的物質的量為〃(CC)2)=a(l-x)mol,〃(CO)=2axmol,則

2ax2

--=80%,解得x=-=66.7%,故達到平衡后CO2的轉化率為66.7%；

a(l-x)+2ax3

2174

根據(jù)上述計算可知，反應達到平衡后CO2的轉化率為—.平衡時n(CO2)=—amol；n(CO)=2x—amol=-amol,

3333

在容器的容積不變時，氣體的物質的量的比等于壓強之比，則平衡時各種氣體的分壓

14

p(CO2)--xl.0MPa=0.2MPa；p(CO)=-xl.0MPa=0.8MPa,故該反應的平衡常數(shù)

082

Kp=^MPa=3.2MPa：

0.2

(3)溫度升高，化學反應速率加快，導致乙酸生成速率加快。在溫度為250~300℃時，催化劑的催化效率降

低，所以乙酸的生成速率降低。

3.CCh制甲醇是極具前景的資源化研究領域。CCh制甲醇有多種方法，其中CCh催化加氫的主要反應是：

I.CO2(g)+3H2(g)@il]CH3OH(g)+H2O(g)△//l=-49.4kJ/mol

II.CO2(g)+H2(g)@il]CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ/mol

回答下列問題：

(l)CO(g)+2H2(g)@麗CH30H(g)△%=kJ/mol。

⑵已知反應I的速率方程為vkk,E?x(CO2)"x(H2)]3,y逆=kQx(CH3OH)?x(H2O),k上、k逆均為速率常數(shù)且

只與溫度有關，x為物質的量分數(shù)。其物質的量分數(shù)平衡常數(shù)Kx=(以k正、k逆表示)

⑶控制CCh和H2初始投料比為1：3時;溫度對CO2平衡轉化率及甲醇和CO的產(chǎn)率的影響如圖所示:

MC0

25I5

求

東

將

等

拳20H0<

墀

6

0

-5

'230240250260270280

溫度一

①溫度升高，co產(chǎn)率上升的原因是。

②在250C以上，升高溫度CO2的轉化率增大，但甲醇的產(chǎn)率降低，原因是?

(4)300℃,在固定容積為1.0L的容器中初始投料2.0molCO2和3.2molH2,反應I達到平衡狀態(tài)時，CCh的轉

化率為50%,甲醇的選擇性為60%(參與反應的CO2中轉化為甲醇的百分比)。則300℃時反應I的平衡常數(shù)

K=。

(5)電催化還原二氧化碳制甲醇是新的研究熱點。

①研究人員曾經(jīng)用覆蓋過渡金屬的石墨為陰極，稀硫酸為電解質溶液，在陰極通入CCh制得甲醇。陰極的

電極反應式為：。

②研究人員用表面附著ZnO薄膜的Cu2O為電極，以電催化還原CO2制甲醇獲得突破。附著ZnO薄膜的Cu2O

電極的制作方法是：在一定條件下，CsO為陰極，電解Zn(NO3)2溶液，在陰極表面沉積ZnO,電極反應式

為(請補充完整)：Zn2++NO；+2e-=,。

③研究發(fā)現(xiàn)：其他條件相同時，電解不同濃度的Zn(NO3)2溶液所得電極用于電催化制備甲醇產(chǎn)量的關系如

圖，其中最適宜制作電極的Zn(NO3)2溶液濃度是mol/Lo

123456

時間一

甲醉產(chǎn)量與鋅離子濃度的關系

k正

【答案】-90.6溫度升高，反應n的平衡向正反應方向移動，反應I的平衡向逆反應方向移動,

k逆

使c(CC)2)和以比)的濃度增大，進一步促進反應H的平衡向正反應方向移動，CO產(chǎn)率上升25CTC以上,

溫度升高，反應I的平衡向逆反應方向移動，反應II的平衡向正反應方向移動，但溫度對反應n的平衡影

+2+

響更大0.60CO2+6H+6e=CH3OH+H2OZn+NO；+2e=ZnO+NO20.05

【詳解】

(1)I.CO2(g)+3H2(g)§ilCH3OH(g)+H2O(g)△”i=-49.4kJ/mol

11.CO2(g)+H2(g)@50CO(g)+H2O(g)△42=+41.2kJ/mo1

利用蓋斯定律，將反應I-反應II,即得CO(g)+2H2(g)目呢CH.QH(g)△也=-49.4kJ/mo1-41.2kJ/mol=-

90.6kJ/molo答案為：-90.6；

(2)反應I達平衡時,「產(chǎn)v逆，即k,E?x(CO2)[x(H2)]3=kis?x(CH3OH)?x(H2O),其物質的量分數(shù)平衡常數(shù)

x(CHQH>x(Hq)k正公』k正

X(CO2>[X(H2)]3\逆?？诎笧?

k逆

(3)①對于兩個平衡體系，溫度升高，反應I逆向移動，反應n正向移動，則co產(chǎn)率上升的原因是：溫度

升高，反應II的平衡向正反應方向移動，反應I的平衡向逆反應方向移動，使c(CO2)和C(H2)的濃度增大，

進一步促進反應n的平衡向正反應方向移動，co產(chǎn)率上升。

②在250℃以上，升高溫度，反應I逆向移動，則甲醇的產(chǎn)率降低，反應H正向移動，且應占主導地位，所

以CO2的轉化率增大，但原因是250℃以上，溫度升高，反應1的平衡向逆反應方向移動，反應I【的平衡向

正反應方向移動，但溫度對反應II的平衡影響更大。答案為：溫度升高，反應n的平衡向正反應方向移動,

反應I的平衡向逆反應方向移動，使c(co”和c(H2)的濃度增大，進一步促進反應n的平衡向正反應方向移

動，CO產(chǎn)率上升；250℃以上，溫度升高，反應I的平衡向逆反應方向移動，反應H的平衡向正反應方向

移動，但溫度對反應II的平衡影響更大；

(4)30(TC,在固定容積為1.0L的容器中初始投料2.0molCO2和3.2molH2,反應I達到平衡狀態(tài)時，CO2的轉

化率為50%,甲醇的選擇性為60%,則反應II中CCh的變化量為2moix50%(l-60%)=0.4mol。可建立如下三

段式：

co2+H2CO+H2O(g)

變化量(mol)0.40.40.40.4

co2(g)+3H2(g)CH30H(g)+H2O(g)

起始量(mol)23.200

變化量(mol)0.61.80.60.6

平衡量(mol)2-0.6-0.43.2-1.8-0.40.60.6+0.4

則300c時反應I的平衡常數(shù)長="@4=0.60。答案為：0.60；

1.0x1.03

(5)①用覆蓋過渡金屬的石墨為陰極，稀硫酸為電解質溶液，在陰極通入CO2得電子產(chǎn)物與H+反應制得甲醇

+

等，則陰極的電極反應式為：CO2+6H+6e=CH3OH+H2Oo

②在一定條件下，CU2O為陰極，電解Zn(NO3)2溶液，在陰極表面，ZM+與NO］得電子產(chǎn)物作用生成ZnO,

2+

同時生成NO?,電極反應式為：Zn+NO3+2e=ZnO+NO,?

③從圖中可以看出，Zn(NQ；)2溶液的濃度越大，甲醇的產(chǎn)量越高，所以最適宜制作電極的Zn(NO3)2溶液濃

+2+

度是0.05mol/L。答案為：CO2+6H+6e=CH3OH+H2O；Zn+NO'+2e=ZnO+NO2；0.05。

【點睛】

計算平衡常數(shù)時，我們切莫忽視反應II引起的溶液中CO2、H2、H2O(g)濃度的變化。

4.氮氧化物是環(huán)境污染物，研究氮氧化物轉化有重要的意義。請回答：

⑴催化轉化器可使汽車尾氣反應而轉化：2NO(g)+2CO(g)目加N2(g)+2CO2(g)AH

己知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)AHI=akJ-mol-1

2C(s)+O2(g)=2CO(g)AH2=bkJmol-1

C(s)+O2(g)=CC)2(g)AH3=CkJ-mol-1

則AH=kJ-moH(用含a、b、c的代數(shù)式表示)。

(2)T℃時，將等物質的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中發(fā)生尾氣催化轉化反應，容器中NO物

質的量隨時間變化如圖所示。

①T七時，該化學反應的平衡常數(shù)K=。

②下列事實可判斷汽車尾氣轉化反應達到化學平衡狀態(tài)的是

A.V(NO)=2V(N2)B.混合氣平均相對分子質量不再變化

C.體系中NO和CO的轉化率相等D.氣體的密度不再變化

③已知汽車尾氣轉化反應的△H<0.10min后，改變下列示意圖橫坐標對應的反應條件，縱坐標對應的量變

化關系正確的是。

(3)工業(yè)上常用臭氧處理含NO,的廢水。03可由電解稀硫酸制得，原理如圖。圖中陰極為(填“A”

或“B”)，陽極(惰性電極)的電極反應式為o

質

子

交

換

膜

+

【答案】2a-b-c1BCB3H2O-6e-O3+6H

【詳解】

(1)已知:①N2(g)+O2(g)=2NO?AHi=akJ?moH；②2c(s)+Ch(g)=2C0(g)△H2=bkJ?moH；?C(s)+O2(g)=CO2(g)

△H3=ckJ?mor',蓋斯定律計算得①x2■?②-③到2NO(g)+2CO(g)DN2(g)+2CO2(g)AH=(2a-b-c)kbmoH,故答

案為：2a-b-c；

(2)①TC時，將等物質的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中發(fā)生尾氣轉化反應，圖中可知NO和

CO起始物質的量2.0mol,NO達到平衡狀態(tài)下物質的量l.OmoL結合2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CCh(g)三段

式

2NO(g)+2CO(g)DN2(g)+2CO2(g)

起始(mol/L)1.01.000

轉化(mol/L)0.5

0.50.250.5

平衡(mol/L)0.50.50.250.5

C(N2>C2(COJ0.52X0.25

平衡常數(shù)T故答案為:

K=221；

C2(NO)-C2(CO)0.5X0.5-

②A.NO的消耗速率等于N?消耗速率的2倍，說明同一物質正逆反應速率相同，但v(NO)=2v(N2)始終成立,

即不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故A不選；

B.該反應是氣體物質的量減小的反應，又因為氣體總質量不變，則反應過程中混合氣平均相對分子質量增

大，當混合氣平均相對分子質量不再變化時，說明反應達到平衡，故B選；

C.反應過程中NO和CO的轉化率始終相等，當體系中NO和CO的轉化率相等時不能說明反應達到平衡,

故C不選；

D.氣體總質量和容器體積都不變，則反應過程中氣體的密度始終不變，當氣體的密度不再變化時，不能說

明反應達到平衡，故D不選；

故答案為：B；

③A.平衡常數(shù)只與溫度有關，壓強增大，平衡常數(shù)不變，故A錯誤；

B.該反應正向為放熱反應，降低溫度有利于反應向正反應方向移動，N2的體積分數(shù)增大，故B錯誤；

C.增大NO的量，反應正向移動，但NO的轉化率反而減小，故C正確；

D.該反應正向為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉化率降低，故D錯誤：

故答案為：C；

(3)根據(jù)已知圖，A極出來的是03,B極出來的是H2,說明A極發(fā)生的氧化反應為陽極，B極發(fā)生還原反應

+

為陰極，陽極(惰性電極)的電極反應式為3H2O-6e-=O3+6H+,故答案為：B；3H2O-6e=O3+6H?

5.近年來，全球丙烯需求快速增長，研究丙烷制丙烯有著重要的意義。

相關反應有：

I.c3H8在無氧條件下直接脫氫：c3H8(g)口C3H6(g)+H2(g)AHi=+124kJ-molT

II.逆水煤氣變換：CO2(g)+H2(g)nCO(g)+H2O(g)\H2

III.CO2氧化C3H8脫氫制取丙烯：C3H8(g)+CCh(g)口C3H6(g)+CO(g)+H2O(g)Aft

已知:CO和H2的燃燒熱分別為-283.0kJmolT、-285.8kJmoP；

H2O(g)=H2O(l)A//=-44kJ-mol1

請回答：

⑴反應II的△%=kJ-mor1'

(2)下列說法正確的是

A.升高溫度反應I的平衡常數(shù)增大

B.選擇合適的催化劑可以提高丙烷平衡轉化率和丙烯選擇性

c.反應n能自發(fā),則ASVO

D.恒溫恒壓下通入水蒸氣有利于提高丙烷轉化率

(3)在不同壓強下(0.1MPa、0.01MPa),反應I中丙烷和丙烯的物質的量分數(shù)隨溫度變化如圖所示，請計算

556℃反應I的平衡常數(shù)Kp=(對于氣相反應，用某組分B的平衡壓強p(B)代替物質的量濃度c(B)

也可表示平衡常數(shù)，記作弓,如p(B尸p.x(B),p為平衡總壓強，x(B)為平衡系統(tǒng)中B的物質的量分數(shù))。

(4)反應I須在高溫下進行，但溫度過高時易發(fā)生副反應，導致丙烯選擇性降低，且高溫將加劇催化劑表面

積炭，導致催化劑迅速失活。工業(yè)上常用CO2氧化C.3H8脫氫制取丙烯。請說明原因：。

(5)研究表明，二氧化碳氧化丙烷脫氫制取丙烯可采用鋁的氧化物為催化劑，其反應機理如圖所示。該工藝

可以有效消除催化劑表面的積碳，維持催化劑活性，原因是o

【答案】41.2AD0.0125MPaCO2能與H2發(fā)生反應H使反應1平衡正移，提高丙烯產(chǎn)率

CO2+C-2CO,可以消除催化劑表面的積炭

【詳解】

⑴已知：CO和H2的燃燒熱分別為-283.0kJmoL、-285.8kJmol1,可得①CO(g)+；C)2(g)=CO2(g)△”=-

283.0kJ-mol1

1

②H2(g)+5C)2(g)=H2O⑴△”=-285.8kJ-mol1

③H2O(g)=H2O(l)AW=-44kJmol-'

根據(jù)蓋斯定律，將②-①-③，整理可得CO2(g)+H2(g)口CO(g)+H2O(g)A//2=+41.2kJ/mol；

(2)A.反應I的正反應是吸熱反應，升高溫度，反應【的化學平衡正向移動，使其化學平衡常數(shù)增大，A正

確；

B.選擇合適的催化劑只能改變反應速率，但不能使化學平衡發(fā)生移動，因此不能提高丙烷平衡轉化率，B

錯誤;

C.根據(jù)⑴計算可知反應I［熱化學方程式為CO2(g)+H2(g)口CO(g)+H2O(g)A42=+41.2kJ/mol,該反應的正

反應是吸熱反應，反應不能自發(fā)，C錯誤；

D.該反應的正反應是氣體體積增大的反應，在恒溫恒壓下通入水蒸氣，體系的體積增大，化學平衡正向移

動，因此有利于提高丙烷轉化率，D正確；

故合理選項是AD；

(3)對于反應I：C3HKg)口C3H“g)+H2(g)=+124kJmor1,該反應的正反應是氣體體積增大的吸熱

反應，在溫度不變時，增大壓強，化學平衡逆向移動，C3H8的轉化率降低，C3H6含量降低，所以最上邊斜

線表示的是壓強為01MPa的C3H8的轉化，下邊斜線表示的是0.01MPa的C3H8的轉化。若壓強

在壓強為0.1MPa,溫度為556℃時，假設丙烷的物質的量是1mol,反應消耗物質的量是x,根據(jù)圖象可知

丙烷在A點的物質的量分數(shù)50%,則平衡時各種氣體的物質的量分別是〃(QH8)=(l-x)mol,〃(C3H6)=〃(H2)=x

mol,由于C3H8的含量是50%,則工仁一=50%-解得x=1,氣體總物質的量〃(氣)=1+2=&,所以

(l-x)+x+x333

\1

g.IMPa?11

此時的平衡常數(shù)&=--------------------------=0.0125MPa；

0.1MPa?4

4

3

(4)反應I須在高溫下進行，但溫度過高時易發(fā)生副反應，會導致丙烯選擇性降低，且高溫將加劇催化劑表

面積炭，導致催化劑迅速失活。工業(yè)上常用CO?氧化C3H8脫氫制取丙烯，這是由于CO2能與H2發(fā)生反應

II,使反應I平衡正向移動，從而可提高丙烯產(chǎn)率；

(5)⑴反應為3c3H8+2CrO3=3C3H6+3H2O+CnO3；(ii)反應為Cr2Ch+3CO2=2CrO3+3CO,總反應方程式為：

C3H8(g)+CO2(g)=C3H6(g)+H2O(g)+CO(g)。該工藝可以有效消除催化劑表面的積碳，維持催化劑活性，這是

由于C能夠與CO2反應會產(chǎn)生CO,使C脫離催化劑表面，從而可以消除催化劑表面的積炭。

6.N%和聯(lián)氨(N2H4)是兩種重要的氮氫化合物，在科研和生產(chǎn)中應用廣泛。

⑴①已知:

共價鍵鍵能/kJ-mol-1

H-H436

N三N946

N-H391

注：拆開氣態(tài)物質中1mol某種共價鍵需要吸收的能量，就是該共價鍵的鍵能。

N2(g)+3H2(g)n2NH3(g)AH=kJ/mol

②聯(lián)氨(N2H。和N2O4可作為火箭推進劑。

已知：N2(g)+2O2(g)=N2O4(g)A/7=10.7kJ/mol

N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)A//=-543kJ/mol

N2H4(g)和N2O4(g)反應生成N2(g)和H2O(g)的熱化學方程式為。

(2)一定溫度下，向恒容的密閉容器中充入N2和H2發(fā)生反應：N2+3H2口2NH3,測得各組分濃度隨時間變

化如圖所示。

①表示c(N2)的曲線是。(填“曲線A”、“曲線B”或“曲線C”)

②O-to時，V(H2)=mol-L1-min'o

③下列措施不能使該反應速率加快的是。

a.升高溫度b.降低壓強c.使用催化劑

④下列能說明該反應達到平衡的是。

a.混合氣體的壓強不再變化b.2c-(H2)=3C(NH3)C.混合氣體的質量不再變化

【答案】-922N2H(g)+NO4(g)=3N(g)+4H2O(g)△"=-1096.7kJ/mol曲線A—ba

422%

【詳解】

⑴①N2(g)+3H?(g)口2NH3(g)△”=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=(946+436x3-391x6)kJ/mol=-92kJ/mol

②N2(g)+2Ch(g)=N2O4(g)AW=10.7kJ/mol①

N2H4(g)+Ch(g)=N2(g)+2H2O(g)AW=-543kJ/mol②

利用蓋斯定律，將反應②x2-①得，N2HMg)和N2O"g)反應生成N2(g)和H2O(g)的熱化學方程式為

2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)A/7=(-543kJ/mol)x2-10.7kJ/mol=-1096.7kJ/moU答案為：-92；

2N2H4(g)+N?O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)AH=-1096.7kJ/mol；

⑵①從圖中可以看出，從0~to,濃度變化分別為：曲線A0.2moi/L,曲線BO.6moi/L,曲線CO.4moi/L,由

濃度的變化量之比等于化學計量數(shù)之比，可確定表示c(N?)的曲線是曲線A。

1.0mol/L-0.4mol/L0,6

②O-to時，V(H2)-:=—mol-L'-min10

t0mint0

③a.升高溫度，反應混合氣的溫度升高，分子的能量增大，碰撞的次數(shù)增多，反應速率加快；

b.降低壓強，容器內混合氣體的濃度減小，分子碰撞的次數(shù)減少，化學反應速率減慢；

c.使用催化劑，可降低反應的活化能，使活化分子的百分數(shù)增多，反應的速率加快’

綜合以上分析，b符合題意，故選b。

@a.因為反應前后氣體的分子數(shù)不等，隨反應的不斷進行，氣體的分子數(shù)減小，壓強減小，當混合氣體的

壓強不變時，反應達平衡狀態(tài)：

b.不管反應是否達到平衡，都存在2c(比)=3C(NH3),所以反應不一定達平衡狀態(tài)：

c.不管反應進行到什么程度，混合氣體的質量始終不變，當質量不再變化時，反應不一定達平衡狀態(tài)；

綜合以上分析，a符合題意，故選a。

答案為：曲線A；y-；b；a?

【點睛】

從反應開始至達到平衡，可逆反應中各物質的變化量之比始終等于化學計量數(shù)之比。

7.氮氧化物發(fā)生的反應是討論化學平衡問題的常用體系?；卮鹣铝袉栴}：

(1)①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)A//i

②2NH3(g)+2O2(g)=N2O(g)+3H2O(g)Aft

1

③2N2。(g尸N20(g)+-02(g)Aft

上述反應AM、A"、之間的關系式為o

(2)恒壓條件下，NO和02的起始濃度一定、催化反應時間相同，測得不同溫度下NO轉化為NCh的轉化率

如圖中實線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉化率隨溫度的變化)。

100

80

hl/\..l

0100200300400500600

溫度

①圖中X點所示條件下，反應___________達到平衡（填“已經(jīng)”或“未”）。

②2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）0（填“〉”或"v”）。

（3）對于反應2NO+O2U2NO2,有人提出如下反應歷程：

第一步2NOUN2O2快速平衡

第二步N2O2+O2T2NO2慢反應

其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是（填標號）

A.u（第一步的逆反應）<v（第二步反應）

B.N2O2是反應的中間產(chǎn)物

C.第二步反應活化能較高

D.第二步中N2O2與02的每一次碰撞均是有效碰撞

（4）已知：N2O4（g）^2NO2（g）A//>0o298K時，將一定量N2O4氣體充入恒容的密閉容器中發(fā)生反應。

①八時刻反應達到平衡，混合氣體平衡總壓強為p,N2O4氣體的平衡轉化率為25%,則NCh分壓為

，（分壓=總壓x物質的量分數(shù)），反應N2O4（g）U2NCh（g）的平衡常數(shù)仆=（對于氣相反應，

用某組分B的物質的量分數(shù)x（B）代替物質的量濃度c（B）也可表示平衡常數(shù)，記作K）。

②若提高反應溫度至315K,且在恒壓情況下反應達到平衡，則N2O4氣體的平衡轉化率25%（填

原因是。

14

【答案】未<BC0.4p—p>溫度升高，平衡正向移動；體系分

子數(shù)增加，由于壓強不變、溫度升高，容器體積增大，反應向氣體分子數(shù)增加的方向移動。

【分析】

根據(jù)蓋斯定律計算△%；根據(jù)圖象，圖中虛線，表示相同條件下NO的平衡轉化率隨溫度的變化，而實線，

隨溫度升高，NO的轉化率先升高后降低，是因為溫度較低時，由于反應較慢，一段時間內，反應還未達到

平衡，據(jù)此分析解答（2）；根據(jù)化學平衡常數(shù)的計算表達式，結合溫度和壓強對平衡的影響分析解答（4）。

【詳解】

(l)?4NH3(g)+5O2(g)#4NO(g)+6H2O(g)AWl,②2NH3(g)+2Ch(g)=N2O(g)+3H2O(g)\Hz,@2N2O

(g)=N2O(g)+-O2(g)A”3,根據(jù)蓋斯定律,③=②-工x①，因此△，3=△H2-L△Hl,故答案為：Att=A//2--A//i；

2222

(2)①根據(jù)圖象，圖中虛線，表示相同條件下NO的平衡轉化率隨溫度的變化，而實線，隨溫度升高，NO

的轉化率先升高后降低，是因為溫度較低時，由于反應較慢，一段時間內，反應還未達到平衡，因此X點

沒有達到平衡狀態(tài)，故答案為：未；

②圖中虛線，表示相同條件下NO的平衡轉化率隨溫度的變化，溫度越高NO轉化率越低，說明溫度升高平

衡向逆反應方向移動，根據(jù)勒夏特列原理可知該反應為放熱反應，則△”<(),故答案為：<；

(3)A.第一步快速達到平衡，說明反應速率快，第二步是慢反應，說明反應速率慢，因此u(第一步的逆反應)

(第二步反應)，故A錯誤；B.根據(jù)總反應2NO+Chu2NO2,N2O2是反應的中間產(chǎn)物，故B正確；C.第

二步是慢反應，說明第二步反應活化能較高，故C正確；D.N2O2與02的碰撞不一定是有效碰撞，需要滿

足合適的取向和能量，故D錯誤；故答案為：BC；

(4)①N2O4(g)U2NCh(g),N2O4氣體的平衡轉化率為25%,設起始時N2O4的物質的量為x,則平衡時剩余的

05x

N2O4為0.75x,生成的NCh為0.5x,混合氣體平衡總壓強為p,則Nth分壓為px------------=0.4p；N2O4

0.5x+0.75x

2

075x(()41D)44

分壓為px--------=0.6p；反應N2O4(g)=2NCh(g)的平衡常數(shù)K.='=—p,故答案為:0.4p；—p；

0.5x+0.75x0.6p1515

②N2O4(g)U2NCh(g)A/7>0,為吸熱反應，溫度升高，平衡正向移動，體系中分子數(shù)增加，由于壓強不變、

溫度升高，容器的體積增大，反應向氣體分子數(shù)增加的方向移動，因此N2O4氣體的平衡轉化率增大，故答

案為：>;溫度升高，平衡正向移動，體系分子數(shù)增加，由于壓強不變、溫度升高，容器體積增大，反應

向氣體分子數(shù)增加的方向移動。

8.國內外目前生產(chǎn)苯乙烯的方法主要是乙苯脫氫法，反應原理如下：

(g)目1］腌物］畫(g)+H2(g)AHL

(1)已知：部分化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表所示：

共價鍵C-CC-HC=CH-H

鍵能/(kJmoH)347.7413.4615436

則AHi=_______

(2)實際生產(chǎn)過程中，通常向乙苯中摻人水蒸氣，保持體系總壓為常壓(lOlkPa)的條件下進行反應。乙苯的平

n（乙本）

］的關系如圖1所示。

n(H2O)

①摻入水蒸氣的目的是；

②投料比（mi、m2、m3）由大到小的順序為；

③若投料比m=l：9,反應溫度為600C,并保持體系總壓為常壓的條件下進行反應，下列事實不能作為該

反應達到平衡的依據(jù)的是（填選項字母）。

a.V正（乙苯）=丫逆（乙苯）

b.容器內氣體密度不再變化

c.容器內氣體的平均相對分子質量不再變化

d.苯乙烯的體積分數(shù)不再變化。

e.容器內苯乙烯與氏的物質的量之比不再變化

④若m2=l：9,保持體系總壓為常壓（lOlkPa）,則A點溫度下，該反應的平衡常數(shù)Kp=kPa（列出計算式

即可，3為用平衡分壓代替平衡濃度表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓x物質的量分數(shù)）；若其他條件不變，將A

點對應起始反應物置于某恒容密閉容器中，則乙苯的平衡轉化率（填或“=”）60%。

（3）實驗測得，乙苯脫氫反應的速率方程為v『k,『P"，k逆為速率常數(shù)）。如圖2（lgk

表示速率常數(shù)的對數(shù)；3表示表示溫度的倒數(shù)）所示，①②③④四條斜線中，Igk逆隨器變化關系的是斜線③,

則Igk正隨-變化關系的是斜線。

T

IgA:

y(K?)

圖2

（4）近年來，用CO2作為溫和氧化劑，選擇性氧化乙苯制苯乙烯的綠色反應體系不斷取得新進展。在coz氣

氛下，乙苯脫氫反應可能存在一步法和二步法兩種途徑，如圖3所示。

七

CO2(g)g

途徑1/

A/，》

y

CO(g)+H2O(g)

CO(g)JI2O(g)

圖g)3

則C02(g)+（g）日岫回曷雕ffl(g)+CO(g)+H2O(g)反應的平衡常數(shù)K=（用含Ki、K2的

代數(shù)式表示）。

【答案】+123.5kJ/mol保持體系的壓強為常壓，摻入水蒸氣相當于加壓，時平衡正向移動，增大乙苯的

IlOlx-3-|x|101x^-|

轉化率m3>m2>m|e-------史U------史2<④K,CK2

【詳解】

（1）由ZXH=ZE反+ZE生，則

AH=（347.7+5x413.4）kJ/mol-（3x413.4+436）kJ/mol=+123.5kJ/mol,故答案為：+123.5kJ/mol：

（2）①保持體系的壓強為常壓，摻入水蒸氣相當于加壓，時平衡正向移動，增大乙苯的轉化率，故答案為：

保持體系的壓強為常壓，摻入水蒸氣相當于加壓，時平衡正向移動，增大乙苯的轉化率；

②參入的水蒸氣越多，投料比m越小，乙苯的平衡常數(shù)越大，故投料比的大小順序為：m3>m2>mi,故

答案為：m3>m2>ml；

③

a.1）正（乙苯）=1）逆（乙苯），正、逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故a不選；

b.達到平衡狀態(tài)前，容器內氣體總質量不