2020年高考真题和模拟题化学分项汇编--专题14 化学反应原理综合（解析版）

专题 14 化学反应原理综合 1．（2020 年新课标Ⅰ）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2 的催化氧 化：SO2(g)+ O2(g) SO3(g) ΔH=−98 kJ·mol−1。回答下列问题： (1)钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与 SO2(g)反应生成 VOSO4(s)和 V2O4(s)的热化学方程式 为：_________。 (2)当 SO2(g)、O2(g)和 N2(g)起始的物质的量分数分别为 7.5%、10.5%和 82%时，在 0.5MPa、2.5MPa 和 5.0MPa 压强下，SO2 平衡转化率 α 随温度的变化如图所示。反应在 5.0MPa、550℃时的 α=__________，判断的依 据是__________。影响 α 的因素有__________。 (3)将组成(物质的量分数)为 2m% SO2(g)、m% O2(g)和 q% N2(g)的气体通入反应器，在温度 t、压强 p 条件下 进行反应。平衡时，若 SO2 转化率为 α，则 SO3 压强为___________，平衡常数 Kp=___________(以分压表 示，分压=总压×物质的量分数)。 (4)研究表明，SO2 催化氧化的反应速率方程为：v=k( −1)0.8(1−nα')。式中：k 为反应速率常数，随温度 t 升 高而增大；α 为 SO2 平衡转化率，α'为某时刻 SO2 转化率，n 为常数。在 α'=0.90 时，将一系列温度下的 k、α 值代入上述速率方程，得到 v~t 曲线，如图所示。 2020 年高考真题 1 2 钒催化剂→ ′ α α 曲线上 v 最大值所对应温度称为该 α'下反应的最适宜温度 tm。ttm 后，v 逐渐下降。 原因是__________________________。 【答案】（1）2V2O5(s)+ 2SO2(g)⇌ 2VOSO4(s)+ V2O4(s) ∆H= -351 kJ∙mol-1 （2）0.975 该反应气体分子数减少，增大压强，α 提高。所以，该反应在 550℃、压强为 5.0MPa＞2.5MPa ＝p２的，所以 p1=5.0MPa 反应物（N2 和 O2）的起始浓度（组成）、温度、压强 （3） （4）升高温度，k 增大使 v 逐渐提高，但 α 降低使 v 逐渐下降。当 t＜tm，k 增大对 v 的提高大于 α 引起的 降低；当 t＞tm，k 增大对 v 的提高小于 α 引起的降低 【解析】【分析】根据盖斯定律，用已知的热化学方程式通过一定的数学运算，可以求出目标反应的反应热； 根据压强对化学平衡的影响，分析图中数据找到所需要的数据；根据恒压条件下总压不变，求出各组分的 分压，进一步可以求出平衡常数；根据题中所给的速率公式，分析温度对速率常数及二氧化硫的转化率的 影响，进一步分析对速率的影响。 【详解】(1)由题中信息可知： ①SO2(g)+ O2(g)⇌SO3(g) ∆H= -98kJ∙mol-1 ②V2O4(s)+ SO3(g)⇌V2O5(s)+ SO2(g) ∆H2= -24kJ∙mol-1 ③V2O4(s)+ 2SO3(g)⇌2VOSO4(s) ∆H1= -399kJ∙mol-1 根据盖斯定律可知，③-②×2 得 2V2O5(s)+ 2SO2(g)⇌ 2VOSO4(s)+ V2O4(s)，则∆H= ∆H1-2∆H2=( -399kJ∙mol-1)-( -24kJ∙mol-1)×2= -351kJ∙mol-1，所以该反应的热化学方程式为：2V2O5(s)+ 2SO2(g)⇌ 2VOSO4(s)+ V2O4(s) ∆H= -351 kJ∙mol-1； (2) SO2(g)+ O2(g)⇌SO3(g)，该反应是一个气体分子数减少的放热反应，故增大压强可以使化学平衡向正反 应方向移动。因此，在相同温度下，压强越大，SO2 的平衡转化率越大，所以，该反应在 550℃、压强为 5.0MPa 条件下，SO2 的平衡转化率一定高于相同温度下、压强为 2.5MPa 的，因此，p1=5.0MPa，由图中数据可知， α=0.975。影响 α 的因素就是影响化学平衡移动的因素，主要有反应物（N2 和 O2）的浓度、温度、压强等。 2m 100 m pα α− ( ) 0.5 1.51 100 mp m α α α  −  −  1 2 1 2 (3)假设原气体的物质的量为 100mol，则 SO2、O2 和 N2 的物质的量分别为 2m mol、m mol 和 q mol， 2m+m+q=3m+q=100，SO2 的平衡转化率为 α，则有下列关系： 平衡时气体的总物质的量为 n(总)= 2m(1-α)+m(1-α)+2mαmol+q mol，则 SO3 的物质的量分数为 。该反应在恒压 容器中进行，因此，SO3 的分压 p(SO3)= ，p(SO2)= ，p(O2)= ，在该条 件下，SO2(g)+ O2(g)⇌2SO3(g) 的 Kp= 。 (4) 由于该反应是放热反应，温度升高后 α 降低。由题中信息可知，v= ，升高温度，k 增大使 v 逐渐提高，但 α 降低使 v 逐渐下降。当 t＜tm，k 增大对 v 的提高大于 α 引起的降低；当 t＞tm，k 增大对 v 的提高小于 α 引起的降低。 【点睛】本题有关化学平衡常数的计算是一个难点，尤其题中给的都是字母型数据，这无疑增大了难度。 这也是对考生的意志的考验，只要巧妙假设、小心求算，还是可以得到正确结果的，毕竟有关化学平衡的 计算是一种熟悉的题型。本题的另一难点是最后一问，考查的是速率公式与化学平衡的综合理解，需要明 确化学反应速率与速率常数及平衡转化率之间的函数关系，才能作出正确的解答。所以，耐心和细心才是 考好的保证。 2．（2020 年新课标Ⅱ）天然气的主要成分为 CH4，一般还含有 C2H6 等烃类，是重要的燃料和化工原料。 (1)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)= C2H4(g)+H2(g) ΔH，相关物质的燃烧热数据如下表所示： 物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g) 2 2 3 1SO + O SO2 0( ) 2m m 2( ) 2 2( ) 2m(1- ) m(1 ) mol mmol m m mmol αα α αα α−  矾催化剂 起始量 变化量 平衡量 ( ) ( ) ( ) ( )3n SO 2m mol 2m100% 100% 100%n 2m 1 m 1 2m mol q mol 100 m α α α α α α× = × = ×− + − + + −总 2m 100 m pα α− ( )2m 1 100 m pα α − − ( )m 1 100 m pα α − − 1 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 0.5 0.50.5 1.52 2 2m SO 100 m SO 2m 1 m 1 1 100100 m 100 m p p p p O mpp p m α αα α α α αα α −= =×    − − −×    − − −  ( )0.8 k 1 1 n α αα  − −   ′′ 燃烧热 ΔH/( kJ·mol−1) -1560 -1411 -286 ①ΔH=_________kJ·mol−1。 ②提高该反应平衡转化率的方法有_________、_________。 ③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为 α。反应的平衡 常数 Kp=_________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 (2)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4 C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为：r=k× ， 其中 k 为反应速率常数。 ①设反应开始时的反应速率为 r1，甲烷的转化率为 α 时的反应速率为 r2，则 r2=_____ r1。 ②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是_________。 A．增加甲烷浓度，r 增大 B．增加 H2 浓度，r 增大 C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k 减小 (3)CH4 和 CO2 都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示： ①阴极上的反应式为_________。 ②若生成的乙烯和乙烷的体积比为 2∶1，则消耗的 CH4 和 CO2 体积比为_________。 【答案】(1)①137 ②升高温度 减小压强(增大体积) ③ (2)①1－α ②AD (3)①CO2+2e−=CO+O2− ②6∶5 【解析】 【分析】(1)①先写出三种气体的燃烧热的热化学方程式，然后根据盖斯定律进行计算，得到目标反应的 ∆H； ②反应 C2H6(g) C2H4(g) + H2(g)为气体体积增大的吸热反应，升高温度、减小压强平衡等都向正反应方向 →高温 4CHc ×α( 1+α) p( 2+α) ( 1- α)  移动； ③根据已知乙烷的转化率，设起始时加入的乙烷和氢气各为 1mol，列出三段式，求出平衡时各物质的分压， 带入平衡常数的计算公式进行计算； (2)①根据 r=k× ，若 r1=kc，甲烷转化率为 甲烷的浓度为 c(1- )，则 r2= kc(1- )； ②根据反应初期的速率方程为：r=k× ，其中 k 为反应速率常数，据此分析速率变化的影响因素； (3)①由图可知，CO2 在阴极得电子发生还原反应，电解质传到 O2-，据此写出电极反应； ②令生成乙烯和乙烷分别为 2 体积和 1 体积，根据阿伏加德罗定律，同温同压下，气体体积比等于物质的 量之比，再根据得失电子守恒，得到发生的总反应，进而计算出为消耗 CH4 和 CO2 的体积比。 【详解】(1)①由表中燃烧热数值可知： ①C2H6(g)+ O2(g)=2CO2(g) +3H2O(l) ∆H1= -1560kJ∙mol-1；②C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g) +2H2O(l) ∆H2= -1411kJ∙mol-1；③H2(g)+ O2(g)=H2O(l) ∆H3= -286kJ∙mol-1；根据盖斯定律可知，①-②-③得 C2H6(g) =C2H4(g) + H2(g)，则∆H= ∆H1-∆H2-∆H3=( -1560kJ∙mol-1)-( -1411kJ∙mol-1)- ( -286kJ∙mol-1)=137kJ∙mol-1，故答案为 137； ②反应 C2H6(g) C2H4(g) + H2(g)为气体体积增大的吸热反应，升高温度、减小压强平衡都向正反应方向 移动，故提高该反应平衡转化率的方法有升高温度、减小压强（增大体积）； ③设起始时加入的乙烷和氢气各为 1mol，列出三段式， C2H6(g) C2H4(g) + H2(g) 起始（mol） 1 0 1 转化（mol） α α 平衡（mol） 1- 1+ 平衡时，C2H6、C2H4 和 H2 平衡分压分别为 p、 p 和 p，则反应的平衡常数为 Kp= ； (2) ①根据 r=k× ，若 r1= kc，甲烷转化率为 甲烷的浓度为 c(1- )，则 r2= kc(1- )，所以 r2=(1- )r1； ②A．增大反应物浓度反应速率增大，故 A 说法正确； B．由速率方程可知，初期阶段的反应速率与氢气浓度无关，故 B 说法错误； C．反应物甲烷的浓度逐渐减小，结合速率方程可知，乙烷的生成速率逐渐减小，故 C 说法错误； D．化学反应速率与温度有关，温度降低，反应速率常数减小，故 D 正确。 4CHc α时， α α 4CHc 7 2 1 2   α α α α 1 α 2 α − + α 2 α+ 1 α 2 α + + 1 α 2 α 1 α α + + − （ ） （ ）（ ） 4CHc α时， α α α 答案选 AD。 (3) ①由图可知，CO2 在阴极得电子发生还原反应，电极反应为 CO2+2e-=CO+O2-； ②令生成乙烯和乙烷分别为 2 体积和 1 体积，根据阿伏加德罗定律，同温同压下，气体体积比等于物质的 量之比，再根据得失电子守恒，得到发生的总反应为：6CH4+5CO2=2C2H4+ C2H6+5H2O+5CO，即消耗 CH4 和 CO2 的体积比为 6:5。 3．（2020 年新课标Ⅲ）二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用 CO2 的热点研究领域。回答下列问题： （1）CO2 催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比 n(C2H4)∶n(H2O)=__________。当反应达 到平衡时，若增大压强，则 n(C2H4)___________(填“变大”“变小”或“不变”)。 （2）理论计算表明，原料初始组成 n(CO2)∶n(H2)=1∶3，在体系压强为 0.1MPa，反应达到平衡时，四种组 分的物质的量分数 x 随温度 T 的变化如图所示。 图中，表示 C2H4、CO2 变化的曲线分别是______、______。CO2 催化加氢合成 C2H4 反应的 ΔH______0(填“大 于”或“小于”)。 （3）根据图中点 A(440K，0.39)，计算该温度时反应的平衡常数 Kp=_________(MPa)−3(列出计算式。以分 压表示，分压=总压×物质的量分数)。 （4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 C3H6、C3H8、C4H8 等低碳烃。一定温度和压 强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当___________________。 3．【答案】（1）1∶4 变大 （2）d c 小于 （3） 或 等3 9 1 4 0.039 × 4 36 2 0.390.39 14 0.39 0.10.39 ( )3 × × × （4）选择合适催化剂等 【解析】 【分析】根据质量守恒定律配平化学方程式，可以确定产物的物质的量之比。根据可逆反应的特点分析增 大压强对化学平衡的影响。根据物质的量之比等于化学计量数之比，从图中找到关键数据确定代表各组分 的曲线，并计算出平衡常数。根据催化剂对化反应速率的影响和对主反应的选择性，工业上通常要选择合 适的催化剂以提高化学反应速率、减少副反应的发生。 【详解】(1)CO2 催化加氢生成乙烯和水，该反应的化学方程式可表示为 2CO2+6H2 ⇌ CH2 = CH2+4H2O，因 此，该反应中产物的物质的量之比 n(C2H4)：n(H2O)=1：4。由于该反应是气体分子数减少的反应，当反应 达到平衡状态时，若增大压强，则化学平衡向正反应方向移动，n(C2H4)变大。 (2) 由题中信息可知，两反应物的初始投料之比等于化学计量数之比；由图中曲线的起点坐标可知，c 和 a 所表示的物质的物质的量分数之比为 1:3、d 和 b 表示的物质的物质的量分数之比为 1:4，则结合化学计量数 之比可以判断，表示乙烯变化的曲线是 d，表示二氧化碳变化曲线的是 c。由图中曲线的变化趋势可知，升 高温度，乙烯的物质的量分数减小，则化学平衡向逆反应方向移动，则该反应为放热反应，∆H 小于 0。 (3) 原料初始组成 n(CO2)∶n(H2)=1∶3，在体系压强为 0.1Mpa 建立平衡。由 A 点坐标可知，该温度下，氢 气和水的物质的量分数均为 0.39，则乙烯的物质的量分数为水的四分之一，即 ，二氧化碳的物质的量 分数为氢气的三分之一，即 ，因此，该温度下反应的平衡常数 (MPa)-3= (MPa)-3。 (4)工业上通常通过选择合适的催化剂，以加快化学反应速率，同时还可以提高目标产品的选择性，减少副 反应的发生。因此，一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，应当选择合适的催化剂。 4．（2020 年天津卷）利用太阳能光解水，制备的 H2 用于还原 CO2 合成有机物，可实现资源的再利用。回 答下列问题： Ⅰ.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物 (1)下图为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为___________。 0.39 4 0.39 3 4 2 3 6 0.390.39 14 0.10.390.39 3 pK × = ×  ×   3 9 1 4 0.039 × (2)若将该催化剂置于 Na2SO3 溶液中，产物之一为 ，另一产物为__________。若将该催化剂置于 AgNO3 溶液中，产物之一为 O2，写出生成另一产物的离子反应式__________。 Ⅱ.用 H2 还原 CO2 可以在一定条下合成 CH3OH(不考虑副反应)： (3)某温度下，恒容密闭容器中，CO2 和 H2 的起始浓度分别为 a mol‧L-1 和 3 a mol‧L-1，反应平衡时，CH3OH 的产率为 b，该温度下反应平衡常数的值为___________。 (4)恒压下，CO2 和 H2 的起始物质的量比为 1:3 时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时 甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出 H2O。 ①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为____________。 ②P 点甲醇产率高于 T 点的原因为___________。 ③根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为___________°C。 Ⅲ.调节溶液 pH 可实现工业废气 CO2 的捕获和释放 (5) 的空间构型为__________。已知 25℃碳酸电离常数为 Ka1、Ka2，当溶液 pH=12 时， =1：_______：__________。 【答案】I.(1)光能转化为化学能 (2)H2 II.(3) 2- 4SO 2 2 3 2CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g) Δ ”、“”、“ ③20% （5）①> ② 相同温度下，曲线乙的转化率低于曲线甲的转化率，说明 M 点不是平衡点，反应仍向正反 应进行 温度升高催化剂活性降低 【解析】（1）尾气中含有碳烟的主要原因为燃料燃烧不充分。 （2）若反应 CO2(g)+ N2(g)⇌ C(s)+NO(g)的活化能为 akJ·mol-1，则反应 C(s)+2NO(g)⇌CO2(g)+N2(g)的 逆反应活化能为 2a kJ·mol-1，根据盖斯定律：①-②可得 C(s)+2NO(g)⇌CO2(g)+N2(g) ΔH=-574 kJ·mol-1，故 反应 C(s)+2NO(g)⇌CO2(g)+N2(g)的活化能为（2a-574）kJ·mol-1。 （3）满足自发进行的条件是：ΔH-TΔS=-113.0 kJ·mol-1-T (-145.3 10-3) kJ mol-1·K-1v 逆。 ②温度升高催化剂活性降低，催化效率降低，则在相同时间内测得 NO 转化率降低。 9．（2020 届广东省佛山市质检）CoS2 催化 CO 烟气脱硫具有广阔的工业化前景。回答下列问题： 1 2 1 2 1 2 × × ⋅ 1 1 0.80 p kPa=0.4p kPa2.0 11 1 1 p kPa-0.4p kPa 0.06p kPa min10min −= ⋅ 0.4mol 100% 20%2mol × = （1）已知： CoS2(s) +CO(g) CoS(s) +COS(g) ∆H1 2COS(g) +SO2(g) 3S(s) +2CO2(g) ∆H2 S(s) +CoS(S) CoS2 (s) △H3 则 2CO(g)+ SO2(g) 2CO2(g)+S(s) ∆H4=____。 (用∆H1、 ∆H2、∆H3 表示) （2）在恒温、恒压的容器中模拟回收硫，加入 SO2 起始量均为 1mol，测得 CO2 的平衡体积分数随 CO 和 SO2 的投料比变化如图 1： ①当投料比为 2 时，t min 时测得 SO2 转化率为 50%，则用 S 的生成速率表示的反应速率 v=______g·min-1。 ②当投料比为 3 时，CO2 的平衡体积分数对应的点是______________。 （3）向体积均为 1L 的恒温、恒客密团容器通入 2 mol CO 和| mol SO2。反应体系总压强随时间的变化如图 2： ①相对于 I，II 改变的外界条件是____________________。 ②SO2 的平衡转化率为______，平衡常数 Kp =________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。 （4）利用电解法处理 SO2 尾气可制备保险粉 (Na2S2O4).电解装置如图，则 a____ b (填“>” “=”或“0，故答案为：Ⅲ； ②0~5min 内 v(CO2)= v(CO)= × mol·L-1·min-1，故答案为：0.02mol•L-1•min-1； ③反应Ⅱ.Mn(s)+CO2(g) MnO(s)+CO(g)为气体体积不变的放热反应，根据“变量不变达平衡”进行判断； A．反应为气体不变的反应，反应过程容器的体积不是变量，不能作为平衡状态的判断依据，选项 A 不选； B．反应是一个固体质量增大的反应，固体的质量为变量，当固体的质量不再改变说明达到平衡状态，选项 B 选； C．反应是一个气体质量减小的反应，气体的总质量为变量，当不再改变说明达平衡状态，选项 C 选。 故答案为：BC； ④向恒容密闭容器中加入 Mn3C 并充入 0.1molCO，若只发生反应Ⅲ，则在 A 点反应达到平衡，ln ，则 ，当容器的总压为 akPa 时，CO 的转化率为 ，A 点对应温度下的 Kp(Ⅲ)= 0.5akPa，故答案为：33.3%；0.5akPa。 12．（2020 届五岳（湖南、河南、江西）高三线上联考）联氨(N2H4)和次磷酸钠(NaH2PO2)都具有强还原性. 都有着广泛的用途。 （1）已知:①N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-621.5 kJ●mol-1 ②N2O4(l)-=N2(g)+2O2(g) △H2=+204.3 kJ●mol-1 则火箭燃料的燃烧反应为 2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g) △H=_____. （2）已知反应 N2H4(g)+ 2Cl2(g) N2(g)+4HCl(g),T°C 时,向 V L 恒容密闭容器中加入 2 mol N2H4(g)和 4 mol Cl2(g) ,测得 Cl2 和 HCl 的浓度随时间的关系如图所示。 ①0~ 10 min 内,用 N2(g)表示的平均反应速率 v(N2)=_______。 4 5 4 5 0.125mol / L 0.025min = ( )2 p(CO) 2.3031g 0p CO K= = ( )2 1c(CO)= c CO2 0.5 100% 33.3%1 0.5 × =+ ( )2 p(CO) =p CO  ②M 点时,N2H4 的转化率为______(精确到 0.1)%。 ③T °C 时,达到平衡后再向该容器中加入 1.2 mol N2H4(g)、0.4 mol Cl2(g)、0. 8 mol N2 (g)、1.2 mol HCl(g) ,此 时平衡______(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。 （3）①在惰性气体中,将黄磷(P4)与石灰乳和碳酸钠溶液一同加入高速乳化反应器中制得 NaH2PO2,同时还产 生磷化氢(PH3)气体,该反应的化学方程式为________________。 ②次磷酸(H3PO2)是一元酸，常温下.1.0 mol●L-1 的 NaH2PO2 溶液 pH 为 8,则次磷酸的 Ka=___________。 ③用次磷酸钠通过电渗析法制备次磷酸.装置如图 2 所示。交换膜 A 属于____(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜, 电极 N 的电极反应式为______,当电路中流过 3.8528×105库仑电量时.制得次磷酸的物质的量为_____ (一个电 子的电量为 1.6×10- 19 库仑,NA 数值约为 6. 02× 1023)。 【答案】（1）-1038.7kJ•mol-1 （2）①0.06mol/(L•min) ②33.3 ③逆向移动 （3）① 2P4+3Ca(OH)2+3Na2CO3+6H2O==== 6NaH2PO2+2PH3↑+3CaCO3 ②1.0×10-2 ③阳离子 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 4mol 【解析】 （1）根据盖斯定律，反应①×2+②即可得火箭燃料的燃烧反应 2N2H4（1）+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g)△ H=(-621.5×2+204.3)kJ•mol-1=-1038.7kJ•mol-1； （2）根据图示，Cl2 作为反应物浓度需减小，HCl 作为生成物浓度需增大， ①△c(Cl2)=(2-0.8)mol/L=1.2mol/L，v(Cl2)= =0.12mol/(L•min)，根据反应速率与计量系数成正 比可得 v(N2)= v(Cl2)=0.06mol/(L•min)， ②据图可知反应开始时 c(Cl2)=2mol/L，投料为 2 mol N2H4(g)和 4 mol Cl2(g) ，则开始时 c(N2H4)=1mol/L， 容器体积为 2L，设 M 点 N2H4 的转化量为 x mol/L，列三段式： 1.2mol/L= 10min c t ∆ ∆ 1 2 M 点 Cl2 和 HCl 的浓度相等，则 2-2x=4x 解得 x= mol/L，则 N2H4 的转化率为 =33.3%； ③据图可知反应平衡时 c(Cl2)=0.8mol/L，初始 c(Cl2)=2mol/L，c(N2H4)=1mol/L，则根据反应方程式 N2H4(g)+ 2Cl2(g) N2(g)+4HCl(g)可知，反应中消耗 c(Cl2)=1.2mol/L，消耗 c(N2H4)=0.6mol/L，生成 c(N2)=0.6mol/L， c(HCl)=2.4mol/L，所以平衡时各物质的浓度为 c(Cl2)=0.8mol/L，c(N2H4)=0.4mol/L，c(N2)=0.6mol/L， c(HCl)=2.4mol/L，则该温度下的平衡常数 K= =77.76； 平衡后再向该容器中加入 1.2molN2H4(g)、0.4 mol Cl2(g)、0.8molN2(g)、1.2molHCl(g)，各物质的浓度变为 c(Cl2)=1mol/L，c(N2H4)=1mol/L，c(N2)=1mol/L，c(HCl)=3mol/L，此时 Qc= =81>K，所以平衡逆向移 动； （3）①该反应中反应物有 P4、Ca(OH)2、Na2CO3 等、生成物有 NaH2PO2、PH3 等，据此可知该反应中 P 元 素化合价既升高又降低，发生歧化，升高 1 价，降低 3 价，则 NaH2PO2 和 PH3 的系数比为 3：1，再结合元 素守恒可知方程式为：2P4+3Ca(OH)2+3Na2CO3+6H2O==== 6NaH2PO2+2PH3↑+3CaCO3； ②次磷酸(H3PO2)是一元酸，1.0mol•L-1 的 NaH2PO2 溶液水解方程式为：H2PO2-+H2O=H3PO2+OH-，pH=8， 则 c(H+)=10-8mol/L，c(OH-)=c(H3PO2)=10-6mol/L，c(H2PO2-)=(1.0-10-6)mol/L≈1mol/L，Ka= =1.0×10-2； ③根据图示可知，产品室产生次磷酸，则电极 M 应为阳极电解水中的 OH-，剩余 H+通过交换膜 A 移向产品 室，所以交换膜 A 为阳离子交换膜；电极 N 为阴极电解 H+，电极 N 的电极反应式为 2H2O+2e-=H2↑+2OH-； 电路中流过 3.8528×105 库仑电量时，转移的电子的物质的量为 =4mol，次磷酸根带一个负 电荷，氢离子带一个正电荷，所以电解过程中转移 1mol 电子生成 1mol 次磷酸，则转移 4mol 电子时生成 4mol 次磷酸。 13．（2020 届安徽省皖南八校高三临门一卷）氨催化分解既可防治氨气污染，又能得到氢能源。回答下列问 题： （1）已知：①4NH3(g)+3O2(g)⇌2N2(g)+6H2O(g)ΔH1=－1266.6kJ·mol-1 ( ) ( ) ( ) ( )2 -1 -1 - 2 1 4 2N H g +2 + mol L 1 2 0 0 m Cl ol L x 2x x 4x mo g N g 4HC l L 1-x 2-2 l x x 4x g    起始( ) 转化( ) 平衡( ) 1 3 -1 -1 1 mol L3 1mol L    4 2 0.6 2.4 0.4 0.8 × × 4 2 1 3 1 1 × × ( ) ( ) ( ) + - -8 2 2 -6 3 2 H H PO 10 1=H PO 10 c c c × 5 -19 A 1 1.6 10 3.8528 10 N ×× × ②H2(g)+ O2(g)=H2O（1）ΔH2=－285.8kJ·mol-1 ③H2O（1）=H2O(g)ΔH3=+44.0kJ·mol-1 反应①的热力学趋势很大（平衡常数很大），其原因是________________。NH3 分解的热化学方程式为 ________________。 （2）在 Co—Al 催化剂体系中，压强 p0 下氨气以一定流速通过反应器，得到不同催化剂下 NH3 转化率随温 度变化的关系如图所示。活化能最小的催化剂为________________：升高温度，NH3 的平衡转化率增大， 其原因是________________；温度一定时，如果增大气体流速，则 b 点对应的点可能________________（填 “a”“c”“d”“e”或“f”）。 （3）温度为 T 时，体积为 1L 的密闭容器中加入 0.8molNH3 和 0.1molH2，30min 达到平衡时，N2 的体积分 数为 20%，则 T 时反应 2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)的平衡常数 K=________________mol2·L-2，NH3 的分解率为 ________________，达到平衡后再加入 0.8molNH3 和 0.1molH2，NH3 的转化率________________（填“增 大”“不变”或“减小”）。 （4）将氨溶解于水也可消除氨气的污染。常温下，向 10mL0.1mol·L-1 氨水中逐滴加入相同浓度的 CH3COOH 溶液，在滴加过程中 =________________（填标号）． A．始终碱小 B．始终增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小 【答案】（1）反应①放出的热量很大 2NH3(g) N2(g)+3H2(g) △H=+92.1kJ/mol （2）90CoAl NH3 分解反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动 e （3）7.5 75% 减小 （4）B 【解析】 （1）反应①的 ΔH1=－1266.6kJ·mol-1，放出的热量很大，故热力学趋势很大； 反应：①4NH3(g)+3O2(g)⇌2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=－1266.6kJ·mol-1 1 2 + 4 3 2 c(NH ) c(NH H O)⋅ ②H2(g)+ O2(g)=H2O（1） ΔH2=－285.8kJ·mol-1 ③H2O（1）=H2O(g) ΔH3=+44.0kJ·mol-1 根据盖斯定律，将方程式 ×①-3×（②+③）得方程式 2NH3(g) N2(g)+3H2(g) △H= ×(-1266.6 kJ/mol)-3×(-285.8+44) kJ/mol=+92.1 kJ/mol； （2）由图分析可知，90CoAl 催化剂在较低温度下就达到平衡状态，反应速率最快，反应的活化能最小； 由 2NH3(g) N2(g)+3H2(g) △H=+92.1kJ/mol 可知 NH3 分解反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方 向移动，NH3 的转化率增大；此反应为气体体积增大的反应，温度一定时，增大气体流速平衡逆向移动， 氨气转化率减小，b 点对应的点可能为 e 点，答案为：90CoAl；NH3 分解反应为吸热反应，升高温度，平衡 向正反应方向移动；e； （3）由题中数据可知，设达到平衡时氮气的物质的量为 xmol，列三段式为： 相同条件下气体的物质的量之比等于体积之比，所以达到平衡时 N2 的体积分数为： =20%，解得 x=0.3mol，因为容器体积为 1L，气体的物质的量与物质的量浓度数 值相等，所以平衡常数 K= =7.5，NH3 的分解率为 ×100%=75%；达到平衡后再加入 0.8molNH3 和 0.1molH2，相当于增大压强，反应逆向移动，氨气的转化率减小，答案为：7.5；75%；减小； （4）常温下，向 10mL0.1mol·L-1 氨水中逐滴加入相同浓度的 CH3COOH 溶液发生反应，CH3COOH 电离出 的 H+消耗 NH3·H2O 电离出的 OH-，c（OH-）减小，促进 NH3·H2O 的电离，铵根离子浓度增大，一水合氨 浓度减小，因此在滴加 CH3COOH 溶液过程中 比值始终增大，答案为 B。 14．（2020 届河北省名校联盟高三联考）乙醇是一种重要的化工原料和燃料，常见合成乙醇的途径如下： （1）乙烯气相直接水合法：C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g) ΔH1=akJ·mol-1 已知：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1323.0kJ·mol-1 C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH3=-1278.5kJ·mol-1，则 a=__。 （2）工业上常采用 CO2 和 H2 为原料合成乙醇，某实验小组将 CO2(g)和 H2(g)按 1：3 的比例置于一恒容密 闭容器中发生反应：2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g) ΔH=bkJ·mol-1。在相同的时间内，容器中 CO2 1 2 1 2  1 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 2 22NH g N g + 3H g mol 0.8 0 0.1 mol 2x x 3x mol 0.8-2x x 0.1+3x  始 转 平 x ×100%0.8-2x+x+0.1+3x 3 2 0.3 1 0.2 × 0.6 0.8 + 4 3 2 c(NH ) c(NH H O)⋅ 的浓度随温度 T 的变化如图 1 所示，上述反应的 pK(pK=-lgK，K 表示反应平衡常数)随温度 T 的变化如图 2 所示。 ①由图 1 可知，b=__(填“ ”“ ”或“ = ②T1~T2 区间，化学反应未达到平衡，反应正向进行，温度越高，反应速率越快，所以 CO2 的浓度随温度的 升高而减小；T3 以后曲线上对应的点均达到平衡，该反应的正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动， CO2 的浓度随温度的升高而增大； ③温度越高反应速率越快，所以逆反应速率最大的是 v3；提高 CO2 的浓度或及时移出生成物，平衡都可以 正向移动增大氢气的转化率，该反应正反为放热反应，适当降低温度也可以提高提高氢气的转化率； ④该反应为放热反应，所以温度越高平衡常数越小，则 pK 越大，所以 BE 二点表示错误； ⑤该反应焓变大于 0，焓变=正反应活化能-逆反应活化能>0，所以 Ea(正)> Ea(逆)；反应达到平衡时正逆反应速 率相等，即 v 正=k 正 c(C2H5OH)=v 逆=k 逆 c(CH3OCH3)，所以有 ，T℃时，k 正 =0.006s-1，k 逆=0.002s-1，所以该温度下平衡常数 K= =3，该反应前后气体系数之和相等，所以可以 用物质的量代替浓度计算浓度商和平衡常数， 所以该温度下向某恒容密闭容器中充入 1.5mol 乙醇和 4mol 甲醚时，浓度商 Q= ”“