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2019届二轮复习 大题分点提速练(二) 化学反应原理综合试题集训 作业（全国通用）
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大题分点提速练(二) 化学反应原理综合试题集训
(分值：50分，建议用时：35分钟)
非选择题：共50分。每个试题考生都必须作答。
1．(10分)(2018·黑龙江五校联考)氨是一种重要的化工原料，工业合成氨对农业、化工和国防意义重大。回答下列有关问题：
(1)NH3在纯氧中燃烧发生置换反应，该反应的化学方程式为____________________________________________________________，
若反应过程中转移0.3 mol电子，则得到标准状况下氧化产物的体积为________L。
(2)随着机动车数量的增加，大气污染物中氮的氧化物逐渐增多。利用氨的还原性可治理氮氧化物的污染。已知下列热化学方程式：
①N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l)
ΔH2＝b kJ·mol－1
则4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(l) ΔH3＝________kJ·mol－1。(用含字母的代数式表示)
(3)氨的水溶液的溶质为一水合氨(NH3·H2O)，一水合氨和联氨(H2N—NH2)均为重要的碱，其电离常数如下表：
弱碱
NH3·H2O
H2N—NH2
电离常数(Kb)
2.0×10－5
Kb1＝3.0×10－6
Kb2＝7.6×10－15
①联氨的二级电离方程式为_______________________________________。
②常温下，浓度均为0.1 mol·L－1的NH3·H2O和H2N—NH2溶液，pH较大的是________(写化学式)。
③常温下，0.1 mol·L－1的氯化铵溶液中c(H＋)＝________mol·L－1。
(4)工业生产中可用天然气来制备合成氨的原料气H2，反应的化学方程式：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
某科研小组在2 L密闭容器中模拟该工业生产，一定温度下测得如下部分数据：
时间/min
n(CH4)/mol
n(H2O)/mol
n(CO)/mol
n(H2)/mol
0
0.40
1.00
0
0
5
0.20
a
c
0.60
7
b
0.80
0.20
d
10
0.21
0.81
0.19
0.64
①前5 min，平均反应速率v(CO)＝________mol·L－1·min－1。
②该温度下的平衡常数K＝________(保留3位小数)。
③第7～10 min，在反应体系中充入了一定量的H2，平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，第10 min________(填“是”或“否”)达到新的平衡状态。
【解析】 (1)根据提示“置换反应”可写出化学方程式：4NH3＋3O22N2＋6H2O，根据化合价变化可知N2为氧化产物，生成1 mol N2，转移6 mol电子，故转移0.3 mol电子时，生成0.05 mol N2。(2)根据盖斯定律，由热化学方程式②－热化学方程式①×4，可得4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(l) ΔH3＝(b－4a)kJ·mol－1。(3)①根据一水合氨的电离方程式可写出N2H4的电离方程式：N2H4＋H2ON2H＋OH－、N2H＋H2ON2H＋OH－。②碱性越强，溶液pH越大，而NH3·H2O的电离常数比H2N—NH2的大，即前者的碱性强。③NH3·H2O的电离常数Kb＝c(NH)·c(OH－)/c(NH3·H2O)，NH的水解常数Kh＝c(NH3·H2O)·c(H＋)/c(NH)，由此可推出Kb·Kh＝c(H＋)·c(OH－)＝KW，水解常数Kh＝KW/Kb＝c(H＋)·c(NH3·H2O)/c(NH)＝c2(H＋)/c(NH)，c(NH)≈0.1 mol·L－1，得c2(H＋)＝5×10－11，即c(H＋)≈7.1×10－6mol·L－1。(4)①对比表格中5 min和7 min时的数据可知，a＝0.80，b＝0.20，c＝0.20，d＝0.60，故0～5 min平均反应速率v(CO)＝0.20 mol/(2 L×5 min)＝0.02 mol·L－1·min－1。②比较5 min和7 min时的数据可知5 min时反应已经达到平衡，故平衡常数K＝0.303×0.10/(0.10×0.40)≈0.068。③加入生成物，平衡向逆反应方向移动。10 min时，Qc＝≈0.073≠0.068，故反应未达到平衡状态。
【答案】 (1)4NH3＋3O22N2＋6H2O 1.12
(2)(b－4a)
(3)①N2H＋H2ON2H＋OH－ ②NH3·H2O ③7.1×10－6
(4)①0.02 ②0.068 ③逆向 否
2．(10分)(2018·试题调研)燃煤产生的烟气中含有较多的CO2、CO、SO2等影响环境的气体。如何综合利用这些气体一直是科研单位研究的热点。
(1)已知：
2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH1
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2
2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH3
用ΔH2、ΔH3表示ΔH1，ΔH1＝________。
(2)针对CO2与H2反应转化为二甲醚(g)和H2O(g)，研究发现，该反应中CO2的平衡转化率随反应温度、投料比[n(H2)/n(CO2)]的变化曲线如图：
①ΔH1________0(填“＞”或“＜”)。
②若其他条件不变，仅仅增大压强，则逆反应速率会__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，平衡常数K会________。
③在其他条件不变时，请在图中画出平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比[n(H2)/n(CO2)]变化的曲线图。
(3)研究发现，催化剂可以促使烟气CO、SO2转化为CO2、S(l)。反应原理为：2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol－1。
①其他条件相同，研究发现，分别选取Fe2O3、NiO、Cr2O3作上述反应的催化剂时，SO2的转化率随反应温度的变化如图，研究得出，应该选择Fe2O3作催化剂，主要原因可能是_____________________________________________。
②若在2 L恒容密闭容器中，将3 mol CO、1 mol SO2混合，在一定条件下引发反应，当SO2的平衡转化率为40%时，此时K＝________。
③向反应容器中再分别通入下列气体，可以使SO2转化率增大的是________(填写编号)。
A．CO B．SO2 C．N2 D．H2S E．CO2
【解析】 (1)根据盖斯定律，得出ΔH1＝ΔH3－2ΔH2。(2)①由题图可知，当投料比一定时，温度越高，CO2的平衡转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。②其他条件不变，增大压强，正、逆反应速率均增大；平衡常数只与温度有关，不随其他条件的变化而变化。③当反应物按系数之比投料时，CH3OCH3的体积分数最大。(3)①根据题图，可以得出Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源。②利用三段式法进行计算：
2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)
初始/mol 3 1 0
转化/mol 0.8 0.4 0.8
平衡/mol 2.2 0.6 0.8
K＝＝0.44。
③增加CO的量，可以使SO2的转化率增大，A项符合题意；若增加SO2的量，平衡向正反应方向移动，但是SO2的转化率会降低，B项不符合题意；通入N2，不影响平衡移动，C项不符合题意；通入H2S，H2S会与SO2反应，平衡逆向移动，SO2的转化率会降低，D项不符合题意；通入CO2，平衡逆向移动，SO2的转化率会降低，E项不符合题意。
【答案】 (1)ΔH3－2ΔH2
(2)①＜ ②增大 不变
(3)①Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源 ②0.44 ③A
3．(10分)苯乙烯是重要的基础有机化工原料。工业中以乙苯(C6H5—CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5—CH===CH2)的化学方程式为：
(1)已知：
化学键
C—H
C—C
C===C
H—H
键能/(kJ·mol－1)
412
348
612
436
H2和苯乙烯的燃烧热ΔH分别为－290 kJ·mol－1和－4 400 kJ·mol－1，则乙苯的燃烧热ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)在体积不变的恒温密闭容器中，发生乙苯催化脱氢的反应，反应过程中各物质浓度随时间变化的关系如图所示。在t1时刻加入H2，t2时刻反应再次达到平衡。回答下列问题：
①物质X为________，判断理由是___________________________________
____________________________________________________________。
②t2时刻，苯乙烯的浓度为________mol·L－1。
(3)在体积为2 L的恒温密闭容器中通入2 mol乙苯蒸气，2 min后达到平衡，测得氢气的浓度是0.5 mol·L－1，则乙苯蒸气的反应速率为________；维持温度和容器体积不变，向上述平衡中再通入1 mol氢气和1 mol乙苯蒸气，则v正________(填“大于”、“小于”或“等于”)v逆。
(4)实际生产时反应在常压下进行，且向乙苯蒸气中掺入水蒸气，利用热力学数据计算得到温度和投料比(M)对乙苯的平衡转化率的影响如图所示。[M＝n(H2O)/n(乙苯)]
①比较图中A、B两点对应的平衡常数大小：KA________(填“＞”、“＜”或“＝”)KB。
②图中投料比M1、M2、M3的大小顺序为________。
【解析】 (1)反应热＝反应物总键能－生成物总键能，由有机物的结构可知，乙苯催化脱氢反应的反应热等于—CH2CH3的总键能与—CH===CH2、H2的总键能之差，故乙苯催化脱氢反应的ΔH＝(5×412＋348－3×412－612－436)kJ·mol－1＝＋124 kJ·mol－1，根据盖斯定律，乙苯的燃烧热ΔH＝－290 kJ· mol－1＋(－4 400 kJ· mol－1)＋(＋124 kJ·mol－1)＝－4 566 kJ·mol－1。(2)①在t1时刻加入H2，根据图像知此时物质X的浓度不变，随后增大，因加入H2后平衡向左移动，故乙苯浓度增大，物质X为乙苯。②根据图像知物质Z是苯乙烯，物质Y是H2，t1时刻平衡时c(乙苯)＝a mol·L－1，c(苯乙烯)＝b mol·L－1，c(氢气)＝c mol·L－1，则该温度下K＝。设t1时刻加入x mol·L－1 H2，根据图像知t2时刻再次达到平衡时c(氢气)＝2c mol·L－1，则根据三段式法进行计算：
t1时/(mol·L－1) a b c＋x
转化/(mol·L－1) x－c x－c c＋x－2c
t2时/(mol·L－1) a＋(x－c) b－(x－c) 2c
t2时刻再次达到的平衡与原平衡的平衡常数相同，则K＝＝，解得x＝，则t2时刻，苯乙烯的浓度为b－(x－c)mol·L－1＝ mol·L－1。(3)v(乙苯)＝v(H2)＝＝0.25 mol·L－1·mol－1。原平衡时氢气浓度为0.5 mol·L－1，苯乙烯的浓度为0.5 mol·L－1，乙苯的浓度为0.5 mol·L－1，平衡常数K＝0.5×0.5/0.5＝0.5。通入1 mol氢气和1 mol乙苯蒸气后，乙苯、苯乙烯、氢气的物质的量浓度分别为1 mol·L－1、0.5 mol·L－1、1 mol·L－1，则Qc＝0.5×1/1＝0.5＝K，所以平衡不移动。(4)①根据图像，升高温度，乙苯的平衡转化率增大，平衡向正反应方向移动，说明正反应为吸热反应，B点温度高于A点，则B点的平衡常数大于A点。②该反应的正反应为气体分子数增大的反应，保持温度和压强不变，加入水蒸气，容器体积增大，等效于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此加入水蒸气，能够提高乙苯的平衡转化率，加入的水蒸气的量越多，乙苯的平衡转化率越大，根据图像，投料比：M1＞M2＞M3。
【答案】 (1)－4 566
(2)①乙苯 加入H2后平衡向左移动，乙苯浓度增大
②(b2＋ab)/(2a＋b)
(3)0.25 mol·L－1·min－1 等于
(4)①＜ ②M1＞M2＞M3
4．(10分)含氮化合物在工农业生产中都有重要应用。
(1)氮和肼(N2H4)是两种最常见的氮氢化物。
已知：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)
ΔH1＝－541.8 kJ·mol－1，化学平衡常数为K1。
N2H4(g)＋O2(g)N2(g)＋2H2O(g)
ΔH2＝－534 kJ·mol－1，化学平衡常数为K2。
则用NH3和O2制取N2H4的热化学方程式为________________________________________，该反应的化学平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。
(2)对于2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，在一定温度下，于1 L的恒容密闭容器中充入0.1 mol NO和0.3 mol CO，反应开始进行。
①下列能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母代号)。
A．c(CO)＝c(CO2)
B．容器中混合气体的密度不变
C．v(N2)正＝2v(NO)逆
D．容器中混合气体的平均摩尔质量不变
②图1为容器内的压强(p)与起始压强(p0)的比值随时间(t)的变化曲线。0～5 min内，该反应的平均反应速率v(N2)＝________，平衡时NO的转化率为________。
图1 图2
(3)使用间接电化学法可处理燃烧烟气中的NO，装置如图2所示。已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式____________________________________________________________。
用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理___________________________
____________________________________________________________。
【解析】 (1)将题中热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①－2×②得：4NH3(g)＋O2(g)2N2H4(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋526.2 kJ·mol－1，K1＝，K＝，K＝＝。
(2)①c(CO)＝c(CO2)，反应不一定达到平衡状态，A项错误；混合气体的密度等于混合气体的质量除以容器体积，这是一个定值，故混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，B项错误；2v(N2)正＝v(NO)逆时反应达到平衡状态，C项错误；该反应在反应前后气体分子数不相等，故容器中混合气体的平均摩尔质量不变可以说明反应达到平衡状态，D项正确。②同温同容条件下压强之比等于物质的量之比，设0～5 min反应的NO为x mol，则反应的CO为x mol，生成N2 0.5x mol，生成CO2 x mol，则＝0.925，解得x＝0.06，故0～5 min内，v(N2)＝＝0.006 mol·L－1·min－1；由图像可知，在10 min时反应达到平衡，设达到平衡时反应的NO为y mol，则反应的CO为y mol，生成N2 0.5y mol，生成CO2 y mol，则＝0.90，解得y＝0.08，则平衡时NO的转化率为×100%＝80%。(3)由装置图可知，阴极室是HSO放电，在酸性条件下生成S2O，则阴极的电极反应式为2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O；由题图知，NO与S2O反应生成N2和HSO，离子方程式为2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO。
【答案】 (1)4NH3(g)＋O2(g)2N2H4(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋526.2 kJ·mol－1 (2)①D ②0.006 mol·L－1·min－1 80%
(3)2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O
2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO
5．(10分)(2018·试题调研)磷单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。回答下列问题：
(1)有一种磷单质的结构式是，它与白磷的关系是________。
(2)已知PCl5(g)中P—Cl键的键能为a kJ·mol－1，PCl3(g)中P—Cl键的键能为b kJ·mol－1，Cl2(g)中Cl—Cl键的键能为c kJ·mol－1，则反应PCl5(g)??PCl3(g)＋Cl2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。在2 L恒容密闭容器中，充入2 mol PCl5(g)，达到平衡时，PCl5(g)的转化率为80%，该反应的平衡常数K＝________；若再充入1 mol PCl5(g)，达到新平衡后，PCl5(g)的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)PH3的稳定性________(填“大于”或“小于”)GeH4。“鬼火”主要是PH3在空气中燃烧所致，“鬼火”生成的最终物质是________(填化学式)。PH3具有强还原性，PH3与AgNO3溶液在某条件下反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，则二者反应的化学方程式为____________________。
(4)298 K时，向H3PO4溶液中滴入NaOH溶液，溶液中H3PO4、H2PO、HPO和PO的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示。
①H3PO4的三步电离常数分别为Ka1、Ka2、Ka3，则Ka2＝________；请根据结构与性质的关系解释Ka1≫Ka2的原因_________________________________。
②pH＝7时，溶液中主要含磷元素的离子浓度大小关系为________，Kh(HPO)＝________。
【解析】 (2)PCl5的分解反应是气体分子数增大的可逆反应，平衡后再充入PCl5(g)，相当于将容器压缩，平衡逆向移动，PCl5(g)的转化率减小。(3)PH3燃烧生成P2O5和H2O，P2O5与H2O化合生成H3PO4。(4)①Ka2＝，图中HPO与H2PO的交点表示c(HPO)＝c(H2PO)，此时Ka2＝c(H＋)＝1.0×10－7.2。
②Kh(HPO)＝＝＝＝＝1.0×10－6.8。
【答案】 (1)互为同素异形体
(2)5a－3b－c 3.2 减小
(3)大于 H3PO4 PH3＋2AgNO3===H3PO4＋2Ag↓＋2NO (4)①1.0×10－7.2 第一步电离后生成的阴离子较难进一步电离出带正电荷的氢离子
②c(H2PO)＞c(HPO) 1.0×10－6.8
6．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
图1
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/%
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
36.0
③
0.2
2.0
90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是______________________________________。
图2 图3
(3)该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：
假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：________________；
……
(4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。
【解析】 (1)本题采用“控制变量法”进行研究，即保持其他条件相同，只考虑其中一个因素对实验的影响。探究醋酸浓度对电化学腐蚀的影响时，应保证碳粉和铁粉的质量与参照实验相同，因此实验②中铁粉为2.0 g；对比实验①和③可知，铁粉的质量及醋酸的浓度相同，而碳粉的质量不同，显然探究的是碳粉的含量对铁的电化学腐蚀的影响。(2)当铁发生析氢腐蚀时，由于生成H2，容器的压强不断增大，而发生吸氧腐蚀时，由于消耗O2，容器的压强不断减小，t2时容器的压强明显小于起始压强，说明铁发生了吸氧腐蚀，此时Fe作负极，失去电子发生氧化反应；碳粉作正极，O2在其表面得到电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)。
(3)Fe发生电化学腐蚀时，放出热量，使体系的温度升高。
(4)参照实验①中药品的用量及操作方法，更换多孔橡皮塞，增加进、出气导管，并通入稀有气体，排出空气，滴加醋酸溶液，同时测量瓶内压强的变化、温度的变化等，确定猜想一是否成立。
【答案】 (1)②2.0 ③碳粉含量的影响
(2)吸氧 见右图 还原 O2＋2H2O＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)
(3)反应放热，温度升高
(4)实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：
①药品用量和操作同编号①实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)；
②通入氩气排净瓶内空气；
③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化、检验Fe2＋等)。
如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。
(本题属于开放性试题，合理答案均给分)
(分值：50分，建议用时：35分钟)
非选择题：共50分。每个试题考生都必须作答。
1．(10分)(2018·黑龙江五校联考)氨是一种重要的化工原料，工业合成氨对农业、化工和国防意义重大。回答下列有关问题：
(1)NH3在纯氧中燃烧发生置换反应，该反应的化学方程式为____________________________________________________________，
若反应过程中转移0.3 mol电子，则得到标准状况下氧化产物的体积为________L。
(2)随着机动车数量的增加，大气污染物中氮的氧化物逐渐增多。利用氨的还原性可治理氮氧化物的污染。已知下列热化学方程式：
①N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l)
ΔH2＝b kJ·mol－1
则4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(l) ΔH3＝________kJ·mol－1。(用含字母的代数式表示)
(3)氨的水溶液的溶质为一水合氨(NH3·H2O)，一水合氨和联氨(H2N—NH2)均为重要的碱，其电离常数如下表：
弱碱
NH3·H2O
H2N—NH2
电离常数(Kb)
2.0×10－5
Kb1＝3.0×10－6
Kb2＝7.6×10－15
①联氨的二级电离方程式为_______________________________________。
②常温下，浓度均为0.1 mol·L－1的NH3·H2O和H2N—NH2溶液，pH较大的是________(写化学式)。
③常温下，0.1 mol·L－1的氯化铵溶液中c(H＋)＝________mol·L－1。
(4)工业生产中可用天然气来制备合成氨的原料气H2，反应的化学方程式：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
某科研小组在2 L密闭容器中模拟该工业生产，一定温度下测得如下部分数据：
时间/min
n(CH4)/mol
n(H2O)/mol
n(CO)/mol
n(H2)/mol
0
0.40
1.00
0
0
5
0.20
a
c
0.60
7
b
0.80
0.20
d
10
0.21
0.81
0.19
0.64
①前5 min，平均反应速率v(CO)＝________mol·L－1·min－1。
②该温度下的平衡常数K＝________(保留3位小数)。
③第7～10 min，在反应体系中充入了一定量的H2，平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，第10 min________(填“是”或“否”)达到新的平衡状态。
【解析】 (1)根据提示“置换反应”可写出化学方程式：4NH3＋3O22N2＋6H2O，根据化合价变化可知N2为氧化产物，生成1 mol N2，转移6 mol电子，故转移0.3 mol电子时，生成0.05 mol N2。(2)根据盖斯定律，由热化学方程式②－热化学方程式①×4，可得4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(l) ΔH3＝(b－4a)kJ·mol－1。(3)①根据一水合氨的电离方程式可写出N2H4的电离方程式：N2H4＋H2ON2H＋OH－、N2H＋H2ON2H＋OH－。②碱性越强，溶液pH越大，而NH3·H2O的电离常数比H2N—NH2的大，即前者的碱性强。③NH3·H2O的电离常数Kb＝c(NH)·c(OH－)/c(NH3·H2O)，NH的水解常数Kh＝c(NH3·H2O)·c(H＋)/c(NH)，由此可推出Kb·Kh＝c(H＋)·c(OH－)＝KW，水解常数Kh＝KW/Kb＝c(H＋)·c(NH3·H2O)/c(NH)＝c2(H＋)/c(NH)，c(NH)≈0.1 mol·L－1，得c2(H＋)＝5×10－11，即c(H＋)≈7.1×10－6mol·L－1。(4)①对比表格中5 min和7 min时的数据可知，a＝0.80，b＝0.20，c＝0.20，d＝0.60，故0～5 min平均反应速率v(CO)＝0.20 mol/(2 L×5 min)＝0.02 mol·L－1·min－1。②比较5 min和7 min时的数据可知5 min时反应已经达到平衡，故平衡常数K＝0.303×0.10/(0.10×0.40)≈0.068。③加入生成物，平衡向逆反应方向移动。10 min时，Qc＝≈0.073≠0.068，故反应未达到平衡状态。
【答案】 (1)4NH3＋3O22N2＋6H2O 1.12
(2)(b－4a)
(3)①N2H＋H2ON2H＋OH－ ②NH3·H2O ③7.1×10－6
(4)①0.02 ②0.068 ③逆向 否
2．(10分)(2018·试题调研)燃煤产生的烟气中含有较多的CO2、CO、SO2等影响环境的气体。如何综合利用这些气体一直是科研单位研究的热点。
(1)已知：
2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH1
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2
2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH3
用ΔH2、ΔH3表示ΔH1，ΔH1＝________。
(2)针对CO2与H2反应转化为二甲醚(g)和H2O(g)，研究发现，该反应中CO2的平衡转化率随反应温度、投料比[n(H2)/n(CO2)]的变化曲线如图：
①ΔH1________0(填“＞”或“＜”)。
②若其他条件不变，仅仅增大压强，则逆反应速率会__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，平衡常数K会________。
③在其他条件不变时，请在图中画出平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比[n(H2)/n(CO2)]变化的曲线图。
(3)研究发现，催化剂可以促使烟气CO、SO2转化为CO2、S(l)。反应原理为：2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol－1。
①其他条件相同，研究发现，分别选取Fe2O3、NiO、Cr2O3作上述反应的催化剂时，SO2的转化率随反应温度的变化如图，研究得出，应该选择Fe2O3作催化剂，主要原因可能是_____________________________________________。
②若在2 L恒容密闭容器中，将3 mol CO、1 mol SO2混合，在一定条件下引发反应，当SO2的平衡转化率为40%时，此时K＝________。
③向反应容器中再分别通入下列气体，可以使SO2转化率增大的是________(填写编号)。
A．CO B．SO2 C．N2 D．H2S E．CO2
【解析】 (1)根据盖斯定律，得出ΔH1＝ΔH3－2ΔH2。(2)①由题图可知，当投料比一定时，温度越高，CO2的平衡转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。②其他条件不变，增大压强，正、逆反应速率均增大；平衡常数只与温度有关，不随其他条件的变化而变化。③当反应物按系数之比投料时，CH3OCH3的体积分数最大。(3)①根据题图，可以得出Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源。②利用三段式法进行计算：
2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)
初始/mol 3 1 0
转化/mol 0.8 0.4 0.8
平衡/mol 2.2 0.6 0.8
K＝＝0.44。
③增加CO的量，可以使SO2的转化率增大，A项符合题意；若增加SO2的量，平衡向正反应方向移动，但是SO2的转化率会降低，B项不符合题意；通入N2，不影响平衡移动，C项不符合题意；通入H2S，H2S会与SO2反应，平衡逆向移动，SO2的转化率会降低，D项不符合题意；通入CO2，平衡逆向移动，SO2的转化率会降低，E项不符合题意。
【答案】 (1)ΔH3－2ΔH2
(2)①＜ ②增大 不变
(3)①Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源 ②0.44 ③A
3．(10分)苯乙烯是重要的基础有机化工原料。工业中以乙苯(C6H5—CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5—CH===CH2)的化学方程式为：
(1)已知：
化学键
C—H
C—C
C===C
H—H
键能/(kJ·mol－1)
412
348
612
436
H2和苯乙烯的燃烧热ΔH分别为－290 kJ·mol－1和－4 400 kJ·mol－1，则乙苯的燃烧热ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)在体积不变的恒温密闭容器中，发生乙苯催化脱氢的反应，反应过程中各物质浓度随时间变化的关系如图所示。在t1时刻加入H2，t2时刻反应再次达到平衡。回答下列问题：
①物质X为________，判断理由是___________________________________
____________________________________________________________。
②t2时刻，苯乙烯的浓度为________mol·L－1。
(3)在体积为2 L的恒温密闭容器中通入2 mol乙苯蒸气，2 min后达到平衡，测得氢气的浓度是0.5 mol·L－1，则乙苯蒸气的反应速率为________；维持温度和容器体积不变，向上述平衡中再通入1 mol氢气和1 mol乙苯蒸气，则v正________(填“大于”、“小于”或“等于”)v逆。
(4)实际生产时反应在常压下进行，且向乙苯蒸气中掺入水蒸气，利用热力学数据计算得到温度和投料比(M)对乙苯的平衡转化率的影响如图所示。[M＝n(H2O)/n(乙苯)]
①比较图中A、B两点对应的平衡常数大小：KA________(填“＞”、“＜”或“＝”)KB。
②图中投料比M1、M2、M3的大小顺序为________。
【解析】 (1)反应热＝反应物总键能－生成物总键能，由有机物的结构可知，乙苯催化脱氢反应的反应热等于—CH2CH3的总键能与—CH===CH2、H2的总键能之差，故乙苯催化脱氢反应的ΔH＝(5×412＋348－3×412－612－436)kJ·mol－1＝＋124 kJ·mol－1，根据盖斯定律，乙苯的燃烧热ΔH＝－290 kJ· mol－1＋(－4 400 kJ· mol－1)＋(＋124 kJ·mol－1)＝－4 566 kJ·mol－1。(2)①在t1时刻加入H2，根据图像知此时物质X的浓度不变，随后增大，因加入H2后平衡向左移动，故乙苯浓度增大，物质X为乙苯。②根据图像知物质Z是苯乙烯，物质Y是H2，t1时刻平衡时c(乙苯)＝a mol·L－1，c(苯乙烯)＝b mol·L－1，c(氢气)＝c mol·L－1，则该温度下K＝。设t1时刻加入x mol·L－1 H2，根据图像知t2时刻再次达到平衡时c(氢气)＝2c mol·L－1，则根据三段式法进行计算：
t1时/(mol·L－1) a b c＋x
转化/(mol·L－1) x－c x－c c＋x－2c
t2时/(mol·L－1) a＋(x－c) b－(x－c) 2c
t2时刻再次达到的平衡与原平衡的平衡常数相同，则K＝＝，解得x＝，则t2时刻，苯乙烯的浓度为b－(x－c)mol·L－1＝ mol·L－1。(3)v(乙苯)＝v(H2)＝＝0.25 mol·L－1·mol－1。原平衡时氢气浓度为0.5 mol·L－1，苯乙烯的浓度为0.5 mol·L－1，乙苯的浓度为0.5 mol·L－1，平衡常数K＝0.5×0.5/0.5＝0.5。通入1 mol氢气和1 mol乙苯蒸气后，乙苯、苯乙烯、氢气的物质的量浓度分别为1 mol·L－1、0.5 mol·L－1、1 mol·L－1，则Qc＝0.5×1/1＝0.5＝K，所以平衡不移动。(4)①根据图像，升高温度，乙苯的平衡转化率增大，平衡向正反应方向移动，说明正反应为吸热反应，B点温度高于A点，则B点的平衡常数大于A点。②该反应的正反应为气体分子数增大的反应，保持温度和压强不变，加入水蒸气，容器体积增大，等效于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此加入水蒸气，能够提高乙苯的平衡转化率，加入的水蒸气的量越多，乙苯的平衡转化率越大，根据图像，投料比：M1＞M2＞M3。
【答案】 (1)－4 566
(2)①乙苯 加入H2后平衡向左移动，乙苯浓度增大
②(b2＋ab)/(2a＋b)
(3)0.25 mol·L－1·min－1 等于
(4)①＜ ②M1＞M2＞M3
4．(10分)含氮化合物在工农业生产中都有重要应用。
(1)氮和肼(N2H4)是两种最常见的氮氢化物。
已知：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)
ΔH1＝－541.8 kJ·mol－1，化学平衡常数为K1。
N2H4(g)＋O2(g)N2(g)＋2H2O(g)
ΔH2＝－534 kJ·mol－1，化学平衡常数为K2。
则用NH3和O2制取N2H4的热化学方程式为________________________________________，该反应的化学平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。
(2)对于2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，在一定温度下，于1 L的恒容密闭容器中充入0.1 mol NO和0.3 mol CO，反应开始进行。
①下列能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母代号)。
A．c(CO)＝c(CO2)
B．容器中混合气体的密度不变
C．v(N2)正＝2v(NO)逆
D．容器中混合气体的平均摩尔质量不变
②图1为容器内的压强(p)与起始压强(p0)的比值随时间(t)的变化曲线。0～5 min内，该反应的平均反应速率v(N2)＝________，平衡时NO的转化率为________。
图1 图2
(3)使用间接电化学法可处理燃烧烟气中的NO，装置如图2所示。已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式____________________________________________________________。
用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理___________________________
____________________________________________________________。
【解析】 (1)将题中热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①－2×②得：4NH3(g)＋O2(g)2N2H4(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋526.2 kJ·mol－1，K1＝，K＝，K＝＝。
(2)①c(CO)＝c(CO2)，反应不一定达到平衡状态，A项错误；混合气体的密度等于混合气体的质量除以容器体积，这是一个定值，故混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，B项错误；2v(N2)正＝v(NO)逆时反应达到平衡状态，C项错误；该反应在反应前后气体分子数不相等，故容器中混合气体的平均摩尔质量不变可以说明反应达到平衡状态，D项正确。②同温同容条件下压强之比等于物质的量之比，设0～5 min反应的NO为x mol，则反应的CO为x mol，生成N2 0.5x mol，生成CO2 x mol，则＝0.925，解得x＝0.06，故0～5 min内，v(N2)＝＝0.006 mol·L－1·min－1；由图像可知，在10 min时反应达到平衡，设达到平衡时反应的NO为y mol，则反应的CO为y mol，生成N2 0.5y mol，生成CO2 y mol，则＝0.90，解得y＝0.08，则平衡时NO的转化率为×100%＝80%。(3)由装置图可知，阴极室是HSO放电，在酸性条件下生成S2O，则阴极的电极反应式为2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O；由题图知，NO与S2O反应生成N2和HSO，离子方程式为2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO。
【答案】 (1)4NH3(g)＋O2(g)2N2H4(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋526.2 kJ·mol－1 (2)①D ②0.006 mol·L－1·min－1 80%
(3)2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O
2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO
5．(10分)(2018·试题调研)磷单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。回答下列问题：
(1)有一种磷单质的结构式是，它与白磷的关系是________。
(2)已知PCl5(g)中P—Cl键的键能为a kJ·mol－1，PCl3(g)中P—Cl键的键能为b kJ·mol－1，Cl2(g)中Cl—Cl键的键能为c kJ·mol－1，则反应PCl5(g)??PCl3(g)＋Cl2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。在2 L恒容密闭容器中，充入2 mol PCl5(g)，达到平衡时，PCl5(g)的转化率为80%，该反应的平衡常数K＝________；若再充入1 mol PCl5(g)，达到新平衡后，PCl5(g)的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)PH3的稳定性________(填“大于”或“小于”)GeH4。“鬼火”主要是PH3在空气中燃烧所致，“鬼火”生成的最终物质是________(填化学式)。PH3具有强还原性，PH3与AgNO3溶液在某条件下反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，则二者反应的化学方程式为____________________。
(4)298 K时，向H3PO4溶液中滴入NaOH溶液，溶液中H3PO4、H2PO、HPO和PO的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示。
①H3PO4的三步电离常数分别为Ka1、Ka2、Ka3，则Ka2＝________；请根据结构与性质的关系解释Ka1≫Ka2的原因_________________________________。
②pH＝7时，溶液中主要含磷元素的离子浓度大小关系为________，Kh(HPO)＝________。
【解析】 (2)PCl5的分解反应是气体分子数增大的可逆反应，平衡后再充入PCl5(g)，相当于将容器压缩，平衡逆向移动，PCl5(g)的转化率减小。(3)PH3燃烧生成P2O5和H2O，P2O5与H2O化合生成H3PO4。(4)①Ka2＝，图中HPO与H2PO的交点表示c(HPO)＝c(H2PO)，此时Ka2＝c(H＋)＝1.0×10－7.2。
②Kh(HPO)＝＝＝＝＝1.0×10－6.8。
【答案】 (1)互为同素异形体
(2)5a－3b－c 3.2 减小
(3)大于 H3PO4 PH3＋2AgNO3===H3PO4＋2Ag↓＋2NO (4)①1.0×10－7.2 第一步电离后生成的阴离子较难进一步电离出带正电荷的氢离子
②c(H2PO)＞c(HPO) 1.0×10－6.8
6．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
图1
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/%
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
36.0
③
0.2
2.0
90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是______________________________________。
图2 图3
(3)该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：
假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：________________；
……
(4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。
【解析】 (1)本题采用“控制变量法”进行研究，即保持其他条件相同，只考虑其中一个因素对实验的影响。探究醋酸浓度对电化学腐蚀的影响时，应保证碳粉和铁粉的质量与参照实验相同，因此实验②中铁粉为2.0 g；对比实验①和③可知，铁粉的质量及醋酸的浓度相同，而碳粉的质量不同，显然探究的是碳粉的含量对铁的电化学腐蚀的影响。(2)当铁发生析氢腐蚀时，由于生成H2，容器的压强不断增大，而发生吸氧腐蚀时，由于消耗O2，容器的压强不断减小，t2时容器的压强明显小于起始压强，说明铁发生了吸氧腐蚀，此时Fe作负极，失去电子发生氧化反应；碳粉作正极，O2在其表面得到电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)。
(3)Fe发生电化学腐蚀时，放出热量，使体系的温度升高。
(4)参照实验①中药品的用量及操作方法，更换多孔橡皮塞，增加进、出气导管，并通入稀有气体，排出空气，滴加醋酸溶液，同时测量瓶内压强的变化、温度的变化等，确定猜想一是否成立。
【答案】 (1)②2.0 ③碳粉含量的影响
(2)吸氧 见右图 还原 O2＋2H2O＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)
(3)反应放热，温度升高
(4)实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：
①药品用量和操作同编号①实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)；
②通入氩气排净瓶内空气；
③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化、检验Fe2＋等)。
如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。
(本题属于开放性试题，合理答案均给分)
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