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2019届二轮复习 大题强化训练(一) 化学反应原理综合应用 作业（全国通用）
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大题强化训练(一) 化学反应原理综合应用
1．(2018·辽宁五校协作体模拟)碳氢化合物是重要的能源物质。
(1)丙烷脱氢可得丙烯。已知有关化学反应的能量变化如图所示。
则相同条件下，反应C3H8(g)===CH3CH===CH2(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH＝5.60，c(H2CO3)＝1.5×10－5mol·L－1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCO＋H＋的平衡常数K1＝________。(结果保留2位有效数字，已知10－5.60＝2.5×10－6)
(3)用氨气制取尿素的反应为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g) ΔH＜0。某温度下，向容积为100 L的密闭容器中通入4 mol NH3和2 mol CO2，该反应进行到40 s时达到平衡，此时CO2的转化率为50%。
①理论上生产尿素的条件是________。
A．高温、高压 B．高温、低压
C．低温、低压 D．低温、高压
②下列描述能说明反应达到平衡状态的是________。
A．反应混合物中CO2和H2O的物质的量之比为1∶2
B．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗2a mol NH3，同时生成a mol H2O
D．保持温度和容积不变，混合气体的压强不随时间的变化而变化
③该温度下此反应的平衡常数K的值为________。
④图中的曲线Ⅰ表示该反应在前25 s内NH3的浓度随时间的变化。则在0～25 s内该反应的平均反应速率v(CO2)＝________。保持其他条件不变，只改变一个条件，NH3的浓度变化曲线变成曲线Ⅱ，则改变的条件可能是________。
【解析】 (1)根据题图可写出热化学方程式：C3H8(g)===CH4(g)＋HCCH(g)＋H2(g) ΔH＝＋156.6 kJ·mol－1 ①和CH3CHCH2(g)===CH4(g)＋HCCH(g) ΔH＝＋32.4 kJ·mol－1②，根据盖斯定律，由①－②可得C3H8(g)===CH3CH===CH2(g)＋H2(g) ΔH＝＋124.2 kJ·mol－1。
(2)达到电离平衡时溶液中c(HCO)＝c(H＋)＝2.5×10－6mol·L－1，则电离平衡常数K1＝＝≈4.2×10－7。(3)①合成尿素的反应为气体总体积减小且放热的反应，故理论上生产尿素应选择低温、高压的条件。②达到平衡状态时CO2和H2O的物质的量均不再发生变化，但二者的物质的量之比不一定是1∶2，A项错误；该反应中有液体物质生成，故混合气体的总质量不再随时间发生变化，可以说明反应达到平衡状态，B项正确；无论反应是否达到平衡状态，单位时间内消耗2a mol NH3，同时一定生成a mol H2O，故C项不能说明反应达到平衡状态，C项错误；该反应前后气体分子数不相等，温度和容积恒定时，混合气体的压强不再发生变化，可以说明反应达到平衡状态，D项正确。③根据三段式法，则有：
2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)
起始/(mol) 4 2 0 0
转化/(mol) 2 2×50% 1 1
平衡/(mol) 2 1 1 1
故平衡常数K＝＝2 500。④从题图曲线Ⅰ可知，0～25 s内v(NH3)＝6×10－4 mol·L－1·s－1，则v(CO2)＝v(NH3)＝3×10－4mol·L－1·s－1。
【答案】 (1)＋124.2
(2)4.2×10－7
(3)①D ②BD ③2 500 ④3×10－4mol·L－1·s－1 加入CO2，增大CO2的浓度
2．(2018·烟台模拟)以天然气为原料合成甲醇。有关热化学方程式如下：
①2CH4(g)＋O2(g)2CO(g)＋4H2(g)
ΔH1＝－70.8 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2
③2CH4(g)＋O2(g)2CH3OH(g)
ΔH3＝－251.0 kJ·mol－1
(1)反应②的ΔH2＝________kJ·mol－1。
(2)在体积可变的密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2，在不同条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强变化如图1所示。
图1 图2
①M点时，H2的转化率为________；压强：p1________p2(填“＞”“＜”或“＝”)。
②反应速率：N点v正(CO)________(填“＞”“＜”或“＝”)M点v逆(CO)。
③若压强为p1，在1 L恒容密闭容器中进行上述反应(起始投料不变)，在不同温度下上述反应的平衡常数的对数(lg K)如图2所示。则温度为506 K时，平衡常数K＝________(保留三位小数)，B、C、D、E四点中能正确表示该反应的lg K与T的关系的点为________。
④在2 L恒容密闭容器中充入a(a＞0)mol H2、2 mol CO和7.4 mol CH3OH(g)，在506 K下进行上述反应。为了使该反应逆向进行，a的范围为________________。
(3)某甲醇－空气燃料电池以KOH溶液为电解质溶液。当KOH全部转化成KHCO3时停止放电，写出此时负极的电极反应式__________________________。
【解析】 (1)根据盖斯定律知，①＋②×2＝③，代入数据计算得：ΔH2＝＝－90.1 kJ·mol－1。(2)①M点时，生成的CH3OH为0.25 mol，消耗H2的物质的量为0.25 mol×2＝0.50 mol，则H2的转化率α(H2)＝×100%＝25%。此反应的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动。由题图1知，在相同温度下，p2到p1，CH2OH的物质的量增大，说明平衡向正反应方向移动，即p1＞p2。②M、N点对应的温度相同，但M点对应的压强较大，反应速率较大。
③506 K时， CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始/(mol·L－1) 1 2 0
转化/(mol·L－1) 0.25 0.50 0.25
平衡/(mol·L－1) 0.75 1.50 0.25
K＝＝≈0.148。
K越大，lg K越大，该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡常数K减小，所以，B、E点符合题意。④温度不变，平衡常数不变，K＝0.148。为了使反应逆向进行，必须使Qc＞K，即＞0.148，解得：a＜10，又因为H2的物质的量必须大于0，所以，a的范围为0＜a＜10。(3)依题意，氧化产物为KHCO3，故负极的电极反应式为CH3OH－6e－＋7OH－===HCO＋5H2O。
【答案】 (1)－90.1
(2)①25% ＞ ②＜ ③0.148 BE ④0＜a＜10
(3)CH3OH－6e－＋7OH－===HCO＋5H2O
3．(2018·联考题，节选)(1)为了探究铜在酸化的硝酸钾溶液中的腐蚀速率，某同学设计如下方案：
实验
铜粉质量/g
pH
1 mol·L－1KNO3溶液体积/mL
恒温槽/℃
蒸馏水体积/mL
Ⅰ
2
2
15
30
0
Ⅱ
2
2
10
30
V1
Ⅲ
2
2
15
40
0
①表格中V1＝________。
②上述实验可能得出的结论是________(填代号)。
A．其他条件相同时，铜粉的接触面积越大，铜被腐蚀的速率越大
B．其他条件相同时，NO浓度越大，铜被腐蚀的速率越大
C．其他条件相同时，温度升高，铜被腐蚀的速率越大
D．其他条件相同时，pH越高，铜被腐蚀的速率越小
(2)已知：常温下，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。常温下，在一定量的氯化铜溶液中逐滴加入氨水至过量，可观察到先产生蓝色沉淀，后蓝色沉淀溶解转化成蓝色溶液。
①当溶液的pH＝8时，c(Cu2＋)＝________mol·L－1。
②已知：常温下，
Cu2＋(aq) ＋ 4NH3(aq)[Cu(NH3)4]2＋(aq) K1＝2.0×1013。
平衡1 a mol·L－1 b mol·L－1 c mol·L－1
平衡2 d mol·L－1 e mol·L－1 f mol·L－1
用等式表示a、b、c、d、e、f之间的关系：_____________________________
_________________________________________________________。
若向蓝色溶液中滴加少量的盐酸，Cu2＋的平衡转化率降低，原因是_________________________________________________________。
③蓝色沉淀溶解过程中存在平衡：Cu(OH)2(s)＋4NH3(aq) [Cu(NH3)4]2＋(aq)＋2OH－(aq) K2，常温下，K2＝________。
【解析】 (1)①本题采用控制变量法设计实验。平行实验中应保证溶液总体积相等，V1＝5。②比较实验Ⅰ和Ⅱ，仅改变硝酸钾溶液浓度，可以探究浓度对反应速率的影响；比较实验Ⅰ和Ⅲ，仅改变温度，可以探究温度对反应速率的影响。由于铜粉质量相等、溶液的pH相同，不能得出接触面积和pH对反应速率的影响。(2)①pH＝8，c(H＋)＝1×10－8mol·L－1，c(OH－)＝＝1×10－6mol·L－1，c(Cu2＋)＝＝2.2×10－8mol·L－1。②平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，利用平衡常数不变找出各物质平衡浓度之间的关系，常温下，平衡1和平衡2的平衡常数相同，故＝。铜离子平衡转化率降低，说明平衡向左移动，联系NH3＋H＋NH，知加入盐酸消耗了平衡体系中的NH3，NH3的浓度降低，平衡左移。③K2＝
＝
＝K1·Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×1013×2.2×10－20＝4.4×10－7。
【答案】 (1)①5 ②BC
(2)①2.2×10－8 ②＝ NH3与H＋结合生成了NH，降低了NH3的浓度，平衡左移 ③4.4×10－7
4．(2018·模拟精选)Ⅰ.在分析化学中常用Na2C2O4晶体作为基准物质测定KMnO4溶液的浓度。
(1)若将W g Na2C2O4配成100 mL标准溶液，移取20.00 mL置于锥形瓶中，则KMnO4溶液应装在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中，判断滴定达到终点的现象是____________________________________________
_________________________________________________________。
(2)写出热的经硫酸酸化的KMnO4与Na2C2O4反应生成Mn2＋和CO2的化学方程式：_________________________________________________________
_________________________________________________________。
(3)25 ℃ 时，用pH计测得0.10 mol·L－1草酸钠溶液的pH＝a，则H2C2O4的第二级电离平衡常数Ka2＝________。
Ⅱ.(1)以CaO为吸收体，将生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2。相关主要反应如下：
a：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.0 kJ·mol－1
b：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－43 kJ·mol－1
c：CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s) ΔH＝－178.3 kJ·mol－1
①反应C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s)CaCO3(s)＋2H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。若K1、K2、K3分别为反应a、b、c的平衡常数，则该反应的平衡常数K＝________(用K1、K2、K3表示)。
②对于可逆反应C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s)CaCO3(s)＋2H2(g)，采取以下措施可以提高H2的产率的是________。(填字母)
A．降低体系的温度 B．压缩容器的体积
C．增加CaO的量 D．选用适当的催化剂
(2)利用甲醇与水蒸气反应制取H2，反应方程式如下：
CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.4 kJ·mol－1
一定温度下，向容积为2 L的密闭恒容容器中充入1 mol CH3OH(g)和3 mol H2O(g)，达到平衡状态时，吸收热量19.76 kJ。则
①达到平衡时混合气体的压强是反应前的________倍。
②此温度下该反应的平衡常数是________(保留两位有效数字)。
Ⅲ.已知：常温下，Ksp(PbSO4)≈2.0×10－8，Ksp(PbCO3)≈1.0×10－13。
若PbSO4和PbCO3在浊液中共存时c(SO)∶c(CO)＝________。
【解析】 Ⅰ.(1)高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡皮管，故KMnO4溶液应装在酸式滴定管中；KMnO4溶液呈紫色，达到滴定终点时，滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由无色变为浅紫红色，且半分钟内不褪色。(2)根据得失电子守恒、原子守恒配平化学方程式：2KMnO4＋5Na2C2O4＋8H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5Na2SO4＋10CO2↑＋8H2O。(3)0.10 mol·L－1草酸钠溶液的pH＝a，则溶液中c(H＋)＝10－amol·L－1，草酸钠溶液以C2O的一级水解为主，根据C2O＋H2OHC2O＋OH－，故c(HC2O)≈c(OH－)＝10a－14mol·L－1，c(C2O)＝(0.10－10a－14)mol·L－1≈0.1 mol·L－1，则H2C2O4的第二级电离平衡常数Ka2＝≈＝1013－2a。
Ⅱ.(1)①根据盖斯定律，由a＋b＋c可得：C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s) CaCO3(s)＋2H2(g) ΔH＝(131.0－43－178.3)kJ·mol－1＝－90.3 kJ·mol－1，该反应的平衡常数K＝K1·K2·K3。②该反应为放热反应，降低体系的温度，平衡向正反应方向移动，H2的产率增大，A项正确；该反应是气体分子数不变的反应，压缩容器的体积，平衡不移动，H2的产率不变，B项错误；增加CaO的量不会使平衡发生移动，H2的产率不变，C项错误；选用适当的催化剂，能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，但平衡不移动，H2的产率不变，D项错误。(2)达到平衡状态时，n(CO2)＝1 mol×＝0.4 mol，则c(CO2)＝0.2 mol·L－1。根据三段式法，存在：
CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)
起始/(mol·L－1) 0.5 1.5 0 0
转化/(mol·L－1) 0.2 0.2 0.2 0.6
平衡/(mol·L－1) 0.3 1.3 0.2 0.6
①在恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量(或浓度)之比，故平衡时的压强与反应前的压强的比值为＝1.2。
②平衡常数K＝＝≈0.11。
Ⅲ.若PbSO4和PbCO3共存时，二者均达到溶解平衡，c(SO)＝，c(CO)＝
又因为二者的c(Pb2＋)相同，故＝＝＝2.0×105。
【答案】 Ⅰ.(1)酸式 滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由无色变为浅紫红色，且半分钟内不褪色
(2)2KMnO4＋5Na2C2O4＋8H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5Na2SO4＋10CO2↑＋8H2O
(3)1013－2a
Ⅱ.(1)①－90.3 K1·K2·K3 ②A
(2)①1.2 ②0.11
Ⅲ.2.0×105
5．(2018·乌鲁木齐二次诊断)党的十九大报告指出：要持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战。当前空气质量检测的主要项目除了PM2.5外，还有CO、SO2、氮氧化物(NO和NO2)、O3等气体。
(1)汽车尾气中含有NO和CO气体，可利用催化剂对CO、NO进行催化转化反应：
2CO(g)＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g) ΔH
①已知下列热化学方程式：
N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－221.0 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－393.5 kJ·mol－1
则ΔH＝________。
②在一定温度下，将2.0 mol NO、2.4 mol CO气体通入到固定容积为2 L的密闭容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示。在0～15 min，以N2表示该反应的平均速率v(N2)＝____。若保持反应体系温度不变，20 min时再向容器中充入NO、N2各0.4 mol，化学平衡将________移动(填“向左”“向右”或“不”)。
(2)在相同温度下，两个体积均为1 L的恒容密闭容器中，发生CO、NO催化转化反应，有关物质的物质的量如表：
容编号器
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
NO
CO
N2
CO2
CO2
Ⅰ
0.2
0.2
0
0
a
Ⅱ
0.3
0.3
b
0.1
0.2
①容器Ⅰ中平衡后气体的压强为开始时的0.875倍，则a＝________。
②容器Ⅱ平衡时的气体压强为p，用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数K为________。
(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放。某研究小组在实验室以耐高温试剂AgZSW5对CO、NO催化转化进行研究。测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如图所示。
①在＝1条件下，最佳温度应控制在________左右。
②若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为__________________。
③加入CO后NO转化为N2的转化率增大的原因是__________________________(用平衡移动的原理解释)。
(4)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为__________________________。
【解析】 (1)①将3个热化学方程式分别标注为①②③，则根据盖斯定律③×2－②－①，可得2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝2×(－393.5 kJ/mol)－(－221.0 kJ/mol)－180.5 kJ/mol＝－746.5 kJ/mol。②由图可知，15 min内，N2浓度的变化量为0.2 mol/L，在0～15 min，以N2表示的该反应的平均速率v(N2)＝＝≈0.013 mol/(L·min)；将2.0 mol NO、2.4 mol CO气体通入固定容积为2 L的容器中，则
2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)
1.2 1 0 0
0.4 0.4 0.2 0.4
0.8 0.6 0.2 0.4
化学平衡常数K＝＝≈0.14，
20 min时再向容器中充入NO、N2各0.4 mol，则
2CO(g)＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g)
0.8 0.8 0.4 0.4
Qc＝＝≈0.156＞0.14，所以平衡将向左移动。
(2)①容器的体积为1 L，则
2CO(g)＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g)
0.2 0.2 0 0
a a 0.5a a
0.2－a 0.2－a 0.5a a
容器Ⅰ中平衡后气体的压强为开始时的0.875倍，恒温条件下，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，则(0.2－a＋0.2－a＋0.5a＋a)÷(0.2＋0.2)＝0.875，解得a＝0.1。②容器Ⅰ与容器Ⅱ温度相同，平衡常数相同，容器Ⅰ中的化学平衡常数K＝＝＝5，容器Ⅱ，
2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)
0.3 0.3 B 0.1
0.1 0.1 0.05 0.1
0.2 0.2 B＋0.05 0.2
K＝＝＝5，解得b＝0.15 mol，则平衡时气体的总物质的量为0.8 mol，各组分气体均为0.2 mol，各气体的分压均为，用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数Kp＝＝。(4)通入O2的一极发生还原反应，为燃料电池的正极，通入NO2气体的一极为燃料电池的负极，发生氧化反应，且NO2被氧化为N2O5，电极反应式为NO2＋NO－e－===N2O5。
【答案】 (1)①－746.5 kJ·mol－1 ②0.013 mol/(L·min) 向左
(2)①0.1 ②
(3)①870 K(860～880 K范围都可以) ②NO直接分解成N2的反应是放热反应，升高温度不利于反应进行 ③加入的CO与NO分解生成的O2反应，使NO分解平衡向生成N2的方向移动，因此NO转化率升高
(4)NO2＋NO－e－===N2O5
1．(2018·辽宁五校协作体模拟)碳氢化合物是重要的能源物质。
(1)丙烷脱氢可得丙烯。已知有关化学反应的能量变化如图所示。
则相同条件下，反应C3H8(g)===CH3CH===CH2(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH＝5.60，c(H2CO3)＝1.5×10－5mol·L－1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCO＋H＋的平衡常数K1＝________。(结果保留2位有效数字，已知10－5.60＝2.5×10－6)
(3)用氨气制取尿素的反应为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g) ΔH＜0。某温度下，向容积为100 L的密闭容器中通入4 mol NH3和2 mol CO2，该反应进行到40 s时达到平衡，此时CO2的转化率为50%。
①理论上生产尿素的条件是________。
A．高温、高压 B．高温、低压
C．低温、低压 D．低温、高压
②下列描述能说明反应达到平衡状态的是________。
A．反应混合物中CO2和H2O的物质的量之比为1∶2
B．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗2a mol NH3，同时生成a mol H2O
D．保持温度和容积不变，混合气体的压强不随时间的变化而变化
③该温度下此反应的平衡常数K的值为________。
④图中的曲线Ⅰ表示该反应在前25 s内NH3的浓度随时间的变化。则在0～25 s内该反应的平均反应速率v(CO2)＝________。保持其他条件不变，只改变一个条件，NH3的浓度变化曲线变成曲线Ⅱ，则改变的条件可能是________。
【解析】 (1)根据题图可写出热化学方程式：C3H8(g)===CH4(g)＋HCCH(g)＋H2(g) ΔH＝＋156.6 kJ·mol－1 ①和CH3CHCH2(g)===CH4(g)＋HCCH(g) ΔH＝＋32.4 kJ·mol－1②，根据盖斯定律，由①－②可得C3H8(g)===CH3CH===CH2(g)＋H2(g) ΔH＝＋124.2 kJ·mol－1。
(2)达到电离平衡时溶液中c(HCO)＝c(H＋)＝2.5×10－6mol·L－1，则电离平衡常数K1＝＝≈4.2×10－7。(3)①合成尿素的反应为气体总体积减小且放热的反应，故理论上生产尿素应选择低温、高压的条件。②达到平衡状态时CO2和H2O的物质的量均不再发生变化，但二者的物质的量之比不一定是1∶2，A项错误；该反应中有液体物质生成，故混合气体的总质量不再随时间发生变化，可以说明反应达到平衡状态，B项正确；无论反应是否达到平衡状态，单位时间内消耗2a mol NH3，同时一定生成a mol H2O，故C项不能说明反应达到平衡状态，C项错误；该反应前后气体分子数不相等，温度和容积恒定时，混合气体的压强不再发生变化，可以说明反应达到平衡状态，D项正确。③根据三段式法，则有：
2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)
起始/(mol) 4 2 0 0
转化/(mol) 2 2×50% 1 1
平衡/(mol) 2 1 1 1
故平衡常数K＝＝2 500。④从题图曲线Ⅰ可知，0～25 s内v(NH3)＝6×10－4 mol·L－1·s－1，则v(CO2)＝v(NH3)＝3×10－4mol·L－1·s－1。
【答案】 (1)＋124.2
(2)4.2×10－7
(3)①D ②BD ③2 500 ④3×10－4mol·L－1·s－1 加入CO2，增大CO2的浓度
2．(2018·烟台模拟)以天然气为原料合成甲醇。有关热化学方程式如下：
①2CH4(g)＋O2(g)2CO(g)＋4H2(g)
ΔH1＝－70.8 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2
③2CH4(g)＋O2(g)2CH3OH(g)
ΔH3＝－251.0 kJ·mol－1
(1)反应②的ΔH2＝________kJ·mol－1。
(2)在体积可变的密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2，在不同条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强变化如图1所示。
图1 图2
①M点时，H2的转化率为________；压强：p1________p2(填“＞”“＜”或“＝”)。
②反应速率：N点v正(CO)________(填“＞”“＜”或“＝”)M点v逆(CO)。
③若压强为p1，在1 L恒容密闭容器中进行上述反应(起始投料不变)，在不同温度下上述反应的平衡常数的对数(lg K)如图2所示。则温度为506 K时，平衡常数K＝________(保留三位小数)，B、C、D、E四点中能正确表示该反应的lg K与T的关系的点为________。
④在2 L恒容密闭容器中充入a(a＞0)mol H2、2 mol CO和7.4 mol CH3OH(g)，在506 K下进行上述反应。为了使该反应逆向进行，a的范围为________________。
(3)某甲醇－空气燃料电池以KOH溶液为电解质溶液。当KOH全部转化成KHCO3时停止放电，写出此时负极的电极反应式__________________________。
【解析】 (1)根据盖斯定律知，①＋②×2＝③，代入数据计算得：ΔH2＝＝－90.1 kJ·mol－1。(2)①M点时，生成的CH3OH为0.25 mol，消耗H2的物质的量为0.25 mol×2＝0.50 mol，则H2的转化率α(H2)＝×100%＝25%。此反应的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动。由题图1知，在相同温度下，p2到p1，CH2OH的物质的量增大，说明平衡向正反应方向移动，即p1＞p2。②M、N点对应的温度相同，但M点对应的压强较大，反应速率较大。
③506 K时， CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始/(mol·L－1) 1 2 0
转化/(mol·L－1) 0.25 0.50 0.25
平衡/(mol·L－1) 0.75 1.50 0.25
K＝＝≈0.148。
K越大，lg K越大，该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡常数K减小，所以，B、E点符合题意。④温度不变，平衡常数不变，K＝0.148。为了使反应逆向进行，必须使Qc＞K，即＞0.148，解得：a＜10，又因为H2的物质的量必须大于0，所以，a的范围为0＜a＜10。(3)依题意，氧化产物为KHCO3，故负极的电极反应式为CH3OH－6e－＋7OH－===HCO＋5H2O。
【答案】 (1)－90.1
(2)①25% ＞ ②＜ ③0.148 BE ④0＜a＜10
(3)CH3OH－6e－＋7OH－===HCO＋5H2O
3．(2018·联考题，节选)(1)为了探究铜在酸化的硝酸钾溶液中的腐蚀速率，某同学设计如下方案：
实验
铜粉质量/g
pH
1 mol·L－1KNO3溶液体积/mL
恒温槽/℃
蒸馏水体积/mL
Ⅰ
2
2
15
30
0
Ⅱ
2
2
10
30
V1
Ⅲ
2
2
15
40
0
①表格中V1＝________。
②上述实验可能得出的结论是________(填代号)。
A．其他条件相同时，铜粉的接触面积越大，铜被腐蚀的速率越大
B．其他条件相同时，NO浓度越大，铜被腐蚀的速率越大
C．其他条件相同时，温度升高，铜被腐蚀的速率越大
D．其他条件相同时，pH越高，铜被腐蚀的速率越小
(2)已知：常温下，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。常温下，在一定量的氯化铜溶液中逐滴加入氨水至过量，可观察到先产生蓝色沉淀，后蓝色沉淀溶解转化成蓝色溶液。
①当溶液的pH＝8时，c(Cu2＋)＝________mol·L－1。
②已知：常温下，
Cu2＋(aq) ＋ 4NH3(aq)[Cu(NH3)4]2＋(aq) K1＝2.0×1013。
平衡1 a mol·L－1 b mol·L－1 c mol·L－1
平衡2 d mol·L－1 e mol·L－1 f mol·L－1
用等式表示a、b、c、d、e、f之间的关系：_____________________________
_________________________________________________________。
若向蓝色溶液中滴加少量的盐酸，Cu2＋的平衡转化率降低，原因是_________________________________________________________。
③蓝色沉淀溶解过程中存在平衡：Cu(OH)2(s)＋4NH3(aq) [Cu(NH3)4]2＋(aq)＋2OH－(aq) K2，常温下，K2＝________。
【解析】 (1)①本题采用控制变量法设计实验。平行实验中应保证溶液总体积相等，V1＝5。②比较实验Ⅰ和Ⅱ，仅改变硝酸钾溶液浓度，可以探究浓度对反应速率的影响；比较实验Ⅰ和Ⅲ，仅改变温度，可以探究温度对反应速率的影响。由于铜粉质量相等、溶液的pH相同，不能得出接触面积和pH对反应速率的影响。(2)①pH＝8，c(H＋)＝1×10－8mol·L－1，c(OH－)＝＝1×10－6mol·L－1，c(Cu2＋)＝＝2.2×10－8mol·L－1。②平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，利用平衡常数不变找出各物质平衡浓度之间的关系，常温下，平衡1和平衡2的平衡常数相同，故＝。铜离子平衡转化率降低，说明平衡向左移动，联系NH3＋H＋NH，知加入盐酸消耗了平衡体系中的NH3，NH3的浓度降低，平衡左移。③K2＝
＝
＝K1·Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×1013×2.2×10－20＝4.4×10－7。
【答案】 (1)①5 ②BC
(2)①2.2×10－8 ②＝ NH3与H＋结合生成了NH，降低了NH3的浓度，平衡左移 ③4.4×10－7
4．(2018·模拟精选)Ⅰ.在分析化学中常用Na2C2O4晶体作为基准物质测定KMnO4溶液的浓度。
(1)若将W g Na2C2O4配成100 mL标准溶液，移取20.00 mL置于锥形瓶中，则KMnO4溶液应装在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中，判断滴定达到终点的现象是____________________________________________
_________________________________________________________。
(2)写出热的经硫酸酸化的KMnO4与Na2C2O4反应生成Mn2＋和CO2的化学方程式：_________________________________________________________
_________________________________________________________。
(3)25 ℃ 时，用pH计测得0.10 mol·L－1草酸钠溶液的pH＝a，则H2C2O4的第二级电离平衡常数Ka2＝________。
Ⅱ.(1)以CaO为吸收体，将生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2。相关主要反应如下：
a：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.0 kJ·mol－1
b：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－43 kJ·mol－1
c：CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s) ΔH＝－178.3 kJ·mol－1
①反应C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s)CaCO3(s)＋2H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。若K1、K2、K3分别为反应a、b、c的平衡常数，则该反应的平衡常数K＝________(用K1、K2、K3表示)。
②对于可逆反应C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s)CaCO3(s)＋2H2(g)，采取以下措施可以提高H2的产率的是________。(填字母)
A．降低体系的温度 B．压缩容器的体积
C．增加CaO的量 D．选用适当的催化剂
(2)利用甲醇与水蒸气反应制取H2，反应方程式如下：
CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.4 kJ·mol－1
一定温度下，向容积为2 L的密闭恒容容器中充入1 mol CH3OH(g)和3 mol H2O(g)，达到平衡状态时，吸收热量19.76 kJ。则
①达到平衡时混合气体的压强是反应前的________倍。
②此温度下该反应的平衡常数是________(保留两位有效数字)。
Ⅲ.已知：常温下，Ksp(PbSO4)≈2.0×10－8，Ksp(PbCO3)≈1.0×10－13。
若PbSO4和PbCO3在浊液中共存时c(SO)∶c(CO)＝________。
【解析】 Ⅰ.(1)高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡皮管，故KMnO4溶液应装在酸式滴定管中；KMnO4溶液呈紫色，达到滴定终点时，滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由无色变为浅紫红色，且半分钟内不褪色。(2)根据得失电子守恒、原子守恒配平化学方程式：2KMnO4＋5Na2C2O4＋8H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5Na2SO4＋10CO2↑＋8H2O。(3)0.10 mol·L－1草酸钠溶液的pH＝a，则溶液中c(H＋)＝10－amol·L－1，草酸钠溶液以C2O的一级水解为主，根据C2O＋H2OHC2O＋OH－，故c(HC2O)≈c(OH－)＝10a－14mol·L－1，c(C2O)＝(0.10－10a－14)mol·L－1≈0.1 mol·L－1，则H2C2O4的第二级电离平衡常数Ka2＝≈＝1013－2a。
Ⅱ.(1)①根据盖斯定律，由a＋b＋c可得：C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s) CaCO3(s)＋2H2(g) ΔH＝(131.0－43－178.3)kJ·mol－1＝－90.3 kJ·mol－1，该反应的平衡常数K＝K1·K2·K3。②该反应为放热反应，降低体系的温度，平衡向正反应方向移动，H2的产率增大，A项正确；该反应是气体分子数不变的反应，压缩容器的体积，平衡不移动，H2的产率不变，B项错误；增加CaO的量不会使平衡发生移动，H2的产率不变，C项错误；选用适当的催化剂，能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，但平衡不移动，H2的产率不变，D项错误。(2)达到平衡状态时，n(CO2)＝1 mol×＝0.4 mol，则c(CO2)＝0.2 mol·L－1。根据三段式法，存在：
CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)
起始/(mol·L－1) 0.5 1.5 0 0
转化/(mol·L－1) 0.2 0.2 0.2 0.6
平衡/(mol·L－1) 0.3 1.3 0.2 0.6
①在恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量(或浓度)之比，故平衡时的压强与反应前的压强的比值为＝1.2。
②平衡常数K＝＝≈0.11。
Ⅲ.若PbSO4和PbCO3共存时，二者均达到溶解平衡，c(SO)＝，c(CO)＝
又因为二者的c(Pb2＋)相同，故＝＝＝2.0×105。
【答案】 Ⅰ.(1)酸式 滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由无色变为浅紫红色，且半分钟内不褪色
(2)2KMnO4＋5Na2C2O4＋8H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5Na2SO4＋10CO2↑＋8H2O
(3)1013－2a
Ⅱ.(1)①－90.3 K1·K2·K3 ②A
(2)①1.2 ②0.11
Ⅲ.2.0×105
5．(2018·乌鲁木齐二次诊断)党的十九大报告指出：要持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战。当前空气质量检测的主要项目除了PM2.5外，还有CO、SO2、氮氧化物(NO和NO2)、O3等气体。
(1)汽车尾气中含有NO和CO气体，可利用催化剂对CO、NO进行催化转化反应：
2CO(g)＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g) ΔH
①已知下列热化学方程式：
N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－221.0 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－393.5 kJ·mol－1
则ΔH＝________。
②在一定温度下，将2.0 mol NO、2.4 mol CO气体通入到固定容积为2 L的密闭容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示。在0～15 min，以N2表示该反应的平均速率v(N2)＝____。若保持反应体系温度不变，20 min时再向容器中充入NO、N2各0.4 mol，化学平衡将________移动(填“向左”“向右”或“不”)。
(2)在相同温度下，两个体积均为1 L的恒容密闭容器中，发生CO、NO催化转化反应，有关物质的物质的量如表：
容编号器
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
NO
CO
N2
CO2
CO2
Ⅰ
0.2
0.2
0
0
a
Ⅱ
0.3
0.3
b
0.1
0.2
①容器Ⅰ中平衡后气体的压强为开始时的0.875倍，则a＝________。
②容器Ⅱ平衡时的气体压强为p，用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数K为________。
(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放。某研究小组在实验室以耐高温试剂AgZSW5对CO、NO催化转化进行研究。测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如图所示。
①在＝1条件下，最佳温度应控制在________左右。
②若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为__________________。
③加入CO后NO转化为N2的转化率增大的原因是__________________________(用平衡移动的原理解释)。
(4)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为__________________________。
【解析】 (1)①将3个热化学方程式分别标注为①②③，则根据盖斯定律③×2－②－①，可得2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝2×(－393.5 kJ/mol)－(－221.0 kJ/mol)－180.5 kJ/mol＝－746.5 kJ/mol。②由图可知，15 min内，N2浓度的变化量为0.2 mol/L，在0～15 min，以N2表示的该反应的平均速率v(N2)＝＝≈0.013 mol/(L·min)；将2.0 mol NO、2.4 mol CO气体通入固定容积为2 L的容器中，则
2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)
1.2 1 0 0
0.4 0.4 0.2 0.4
0.8 0.6 0.2 0.4
化学平衡常数K＝＝≈0.14，
20 min时再向容器中充入NO、N2各0.4 mol，则
2CO(g)＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g)
0.8 0.8 0.4 0.4
Qc＝＝≈0.156＞0.14，所以平衡将向左移动。
(2)①容器的体积为1 L，则
2CO(g)＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g)
0.2 0.2 0 0
a a 0.5a a
0.2－a 0.2－a 0.5a a
容器Ⅰ中平衡后气体的压强为开始时的0.875倍，恒温条件下，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，则(0.2－a＋0.2－a＋0.5a＋a)÷(0.2＋0.2)＝0.875，解得a＝0.1。②容器Ⅰ与容器Ⅱ温度相同，平衡常数相同，容器Ⅰ中的化学平衡常数K＝＝＝5，容器Ⅱ，
2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)
0.3 0.3 B 0.1
0.1 0.1 0.05 0.1
0.2 0.2 B＋0.05 0.2
K＝＝＝5，解得b＝0.15 mol，则平衡时气体的总物质的量为0.8 mol，各组分气体均为0.2 mol，各气体的分压均为，用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数Kp＝＝。(4)通入O2的一极发生还原反应，为燃料电池的正极，通入NO2气体的一极为燃料电池的负极，发生氧化反应，且NO2被氧化为N2O5，电极反应式为NO2＋NO－e－===N2O5。
【答案】 (1)①－746.5 kJ·mol－1 ②0.013 mol/(L·min) 向左
(2)①0.1 ②
(3)①870 K(860～880 K范围都可以) ②NO直接分解成N2的反应是放热反应，升高温度不利于反应进行 ③加入的CO与NO分解生成的O2反应，使NO分解平衡向生成N2的方向移动，因此NO转化率升高
(4)NO2＋NO－e－===N2O5
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