2020届高考化学二轮复习题型特训（精编24题）——化学反应原理综合题(选考)【 答案+解析】

这是一份2020届高考化学二轮复习题型特训（精编24题）——化学反应原理综合题(选考)【 答案+解析】，共56页。
二轮复习题型特训
化学反应原理综合题
【精编24题 答案+解析】
1.“雾霾”成为人们越来越关心的环境问题。雾霾中含有二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等污染性物质。请回答下列问题：
(1)汽车尾气是雾霾形成的原因之一。尾气治理可用汽油中挥发出来的烃类物质(CxHy)催化还原尾气中的NO气体，该过程的化学方程式为_______________________________________________________________。
(2)冬季燃煤供暖产生的废气也是雾霾的主要来源之一。经研究发现将煤碳在O2/CO2的气氛下燃烧，能够降低燃煤时NO的排放，主要反应为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH。
已知：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)
ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1
②2CO(g)2C(s)＋O2(g)　ΔH2＝＋221 kJ·mol－1
③C(s)＋O2(g)CO2(g)　ΔH3＝－393.5 kJ·mol－1
则ΔH＝________。
(3)某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na2SO3溶液进行电解，其中阴、阳膜组合电解装置如图一所示，电极材料为石墨。
①a表示________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。A～E分别代表生产中的原料或产品，其中C为硫酸，则A表示________，E表示________。
②阳极的电极反应式为_______________________________________。

(4)SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。若在T1 ℃、0.1 MPa条件下，往一密闭容器中通入SO2和O2[其中n(SO2)∶n(O2)＝2∶1]，测得容器内总压强与反应时间的关系如图二所示。
①图中A点时，SO2的转化率为________。
②在其他条件不变的情况下，测得T2 ℃时压强的变化曲线如图二所示，则C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vC(正)________(填“>”“vB(正)＝vB(逆)>vA(逆)。③设起始通入2b mol SO2，b mol O2，在B点达到平衡时O2转化了y mol，根据三段式法进行计算：
　　　　2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始(mol) 2b　　　　b　　　　　0
转化(mol) 2y　　　　y　　　　　2y
平衡(mol) 2b－2y　　b－y　　　 2y
在恒温恒容条件下，气体压强之比等于物质的量之比，故＝，解得y＝0.9b，故Kp＝＝
＝24 300(MPa)－1。
答案：(1)4CxHy＋(8x＋2y)NO===4xCO2＋(4x＋y)N2＋2yH2O　(2)－746.5 kJ·mol－1　(3)①阳　NaOH溶液　氢气
②SO－2e－＋H2O===2H＋＋SO
(4)①45%　②>　③24 300(MPa)－1

2.汽车尾气排放的CO、NOx等气体是大气污染的主要来源,NOx也是大雾天气的主要成因之一。
(1)科学家研究利用催化技术将尾气中有害的NO和CO转变成无害的气体,其热化学方程式为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)
ΔH1=-746.5 kJ·mol-1。
已知:2C(s)+O2(g)2CO(g)
ΔH2=-221.0 kJ·mol-1,
CO2(g)C(s)+O2(g)
ΔH3=+393.5 kJ·mol-1。
①C(s)的燃烧热ΔH=　　　　。 
②NO(g)分解成两种气体单质的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)一定温度下,向初始容积均为2 L的A、B、C三个容器中,均投入5 mol CO气体和4 mol NO气体发生如下反应:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。

①如图表示该反应中NO的平衡转化率(α)随温度、压强变化的示意图,则X代表的物理量是　　　,Y1　　Y2(填“>”或“tC
b.3个容器中NO的平衡转化率的大小顺序为αA>αB>αC
c.当A容器内气体平均摩尔质量不变时,说明该反应处于化学平衡状态
d.当B容器内气体密度保持不变时,说明该反应处于化学平衡状态
③当B容器中保持平衡时,NO所占体积分数为25%,则相同温度下,A容器中逆反应的平衡常数K=　　　　　(保留两位有效数字)。 
(3)利用反应NO2+NH3N2+H2O(未配平)消除用电器中NO2的简易装置如图所示。

①a电极上的反应式为　　　　　　　　。 
②常温下,若用该电池电解0.6 L饱和食盐水,一段时间后,测得饱和食盐水pH变为13,则理论上b电极上消耗B气体的体积为　　　　　 mL(标准状况,假设电解过程中溶液体积不变)。 
答案 (1)①-393.5 kJ·mol-1　②2NO(g)N2(g)+O2(g)　ΔH=-180.5 kJ·mol-1
(2)①压强　αB>αC,正确;c.A容器中气体质量不变,气体的总物质的量减小,则气体平均摩尔质量不变时,说明该反应处于化学平衡状态,正确;d.B容器中气体质量不变,容器体积恒定不变,则气体密度始终不变时,不能说明该反应达到平衡状态,错误。③向初始容积均为2 L的B容器中,投入5 mol CO气体和4 mol NO气体发生反应,设生成氮气物质的量为x,列三段式:
　　　　2CO(g)　+　2NO(g)2CO2(g)+N2(g)
起始/mol 5 4 0 0
转化/mol 2x 2x 2x x
平衡/mol 5-2x 4-2x 2x x
平衡时,NO所占体积分数为25%。
则4-2x9-x=25%,解得x=1,则B中平衡常数K=0.5×121.52×12=29,相同温度下K不变,则A容器中逆反应的平衡常数K=92=4.5。
(3)①根据图示可知,a极失去电子发生氧化反应,则为氨气在碱性条件下发生氧化反应生成氮气的反应,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O。②电解0.6 L饱和食盐水,电解反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,一段时间后,测得饱和食盐水pH变为13,则溶液中n(OH-)=0.6 L×0.1 mol·L-1=0.06 mol,则转移电子为0.06 mol,同一串联电路转移电子数相同。设消耗的NO2体积为V,根据b极电极反应有:
2NO2+8e-+4H2ON2+8OH-
44.8 L 8 mol
V 0.06 mol
则V=44.8 L×0.06mol8mol=0.336 L=336 mL。

3.工业上利用N2和H2可以实现合成氨气,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续生产。请回答下列有关问题:
(1)已知N2(g)+O2(g)2NO(g)
ΔH=+180.5 kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH=-92.4 kJ. mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g)
ΔH=-483.6 kJ·mol-1
写出氨气经催化氧化完全生成一氧化氮和水蒸气的热化学方程式为 　 。 
(2)在一定体积的密闭容器中,进行化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),该反应的化学平衡常数K与温度t的关系如下表:
t/K
298
398
498
K
4.1×106
K1
K2

①比较K1、K2的大小:K1　　　　K2(填“>”“=”或“”“　②AD
(3)①NO+5e-+6H+NH4++H2O　②10-6
(4)K2。②2v正(H2)=3v逆(NH3),正、逆反应速率比等于计量数比,一定达到平衡状态,A正确;2v正(N2)=v逆(H2),正、逆反应速率比不等于计量数比,没有达到平衡状态,B错误;N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在恒温恒压下反应,压强是恒量,容器内压强保持不变,不一定达到平衡状态,C错误;根据ρ=m(总)V(总),在恒温恒压下反应,气体总质量不变、容器体积变小,所以密度是变量,混合气体的密度保持不变说明反应达到平衡,D正确。
(3)①阴极发生还原反应,根据示意图,NO在阴极得电子发生还原反应生成NH4+,所以阴极电极反应式为NO+5e-+6H+NH4++H2O。②pH=6的NH4NO3溶液中,c(H+)=10-6 mol·L-1,根据质子守恒可知,NH4NO3溶液中c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(H+)=10-6 mol·L-1。
(4)平衡常数K=1c2(NH3)·c(CO2)=10.52×0.25=16。同温同压下,体积比等于物质的量比,设T ℃和平衡时容器的压强不变,再向体积可变的容器中充入3 mol NH3,容器体积为V,4 L0.5mol·L-1×4 L+0.25 mol·L-1×4 L=
V0.5mol·L-1×4 L+0.25 mol·L-1×4 L+3 mol,V=8 L,此时Q=1(58)2×(18)>16,即Q>K,反应逆向进行,即v正0)。
则ΔH＝________kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代数式表示)。
(2)用合成气制甲醇的反应为2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)　ΔH，在10 L的恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。
①ΔH________(填“>”“
(3)①p3　②(MPa)－4　(4)a＝b

9.合成氨工业是基础化学工业的重要组成部分。
(1)以NH3与CO2为原料可合成化肥尿素。
已知：①2NH3(g)＋CO2(g)===NH2CO2NH4(s)
ΔH1＝－159.5 kJ·mol－1；
②NH2CO2NH4(s)===CO(NH2)2＋H2O(l)
ΔH2＝＋28.5 kJ·mol－1
③H2O(l)===H2O(g)　ΔH3＝＋44.0 kJ·mol－1。
则NH3(g)与CO2(g)合成CO(NH2)2(s)和H2O(g)的热化学方程式为_____________________________________________________________________。
(2)工业合成氨在合成塔中进行，测得合成塔入口气体体积之比V(N2)∶V(H2)∶V(NH3)＝6∶18∶1，出口气体体积之比为V(N2)∶V(H2)∶V(NH3)＝9∶27∶8，则H2的转化率为________。
(3)为降低合成氨工业废水的氨氮浓度，在厌氧氨氧化菌的催化作用下，使铵盐与亚硝酸盐反应生成N2，该反应的离子方程式是_____________________________________________________________________。

(4)犹他大学化学家发明了N2/H2生物燃料电池，以质子交换膜为隔膜，在室温条件下合成了氨的同时还提供了电
能(工作原理如图甲所示)。该生物燃料电池中，正极电极反应式为______________________________________________________________________。
(5)NH3可用于烟气的脱硝，使烟气中的NO还原为N2。某研究小组研究了NH3和NO在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化关系，实验结果如图乙所示。在有氧条件下，温度580 K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是_____________________________________________________________________。
在温度在420～580 K时，有氧条件下NO生成N2的转化率明显高于无氧条件下原因可能是_______________________________________________________。
解析　(1)由盖斯定律知：2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－87.0 kJ·mol－1。(2)设入口气体量N2、H2、NH3物质的分别为6 mol、18 mol、1 mol，计算如下：
　　 　 N2　＋　3H22NH3
n0/mol：　 6 18 1
Δn/mol: x 3x 1＋2x
n平/mol: 6－x 18－3x 1＋2x
根据题意有(6－x)∶(1＋2x)＝9∶8，解得x＝1.5，则H2的转化率＝×100%＝×100%＝25%。(3)先根据题意写出NH＋NO―→N2↑，然后配平。(5)第一空要从温度升高对反应的影响或对催化剂的影响去考虑；第二空要从加入O2后，O2可能存在的影响去考虑。
答案　(1)2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH＝－87.0 kJ·mol－1
(2)25%
(3)NH＋NON2↑＋2H2O
(4)N2＋6e－＋6H＋===2NH3
(5)催化剂活性降低
NO与O2反应生成NO2，NO2更易与NH3反应

10.H2是一种清洁能源。在冶金、电力、材料等领域应用广泛。请回答下列问题:
(1)某科研团队利用透氧膜获得N2、H2的工作原理如图甲所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计)。上述过程中,膜Ⅰ侧所得气体的物质的量之比n(H2)∶n(N2)=3∶1,则CH4、H2O与O2反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 

甲
(2)用H2和CO合成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1。已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2=-49.0 kJ·mol-1,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH3=-41.1 kJ·mol-1,则ΔH1=　　　　　 kJ·mol-1。 
(3)向容积可变的密闭容器中充入1 mol CO和2.2 mol H2,在恒温恒压条件下发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),平衡时CO的转化率[α(CO)]随温度、压强的变化情况如图乙所示。

乙

丙
①压强:p1　　　　　(填“>”“　②54.5%　6p12　③B点和E点
(4)①2　1　②BD
解析 (1)空气中N2和O2的物质的量之比约为4∶1,膜Ⅰ侧所得气体中n(H2)n(N2)=3,氮气的量在反应前后不变,设氮气为4 mol,则生成的氢气是12 mol,由膜Ⅰ侧反应可知,12 mol水和1 mol氧气得到电子,膜Ⅰ上发生反应:12H2O+24e-12H2↑+12O2-、O2+4e-2O2-,膜Ⅱ上14 mol CH4中C失去84 mol电子、H得到56 mol电子时,总反应遵守电子守恒,则反应为14CH4+12H2O+O214CO+40H2。
(2)根据盖斯定律可得ΔH1=ΔH2+ΔH3=-90.1 kJ·mol-1。
(3)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是气体体积减小的反应,增大压强,平衡向右移动,CO的转化率会变大,结合图像乙,保持温度不变,转化率大的表示压强大,所以p1>p2。②该问可用三段式解决,M点α(CO)=60%,则CO转化了1 mol×60%=0.6 mol,下面列三段式:
　　　　CO(g)　+　2H2(g)CH3OH(g)
起始量/mol 1 2.2 0
转化量/mol 0.6 1.2 0.6
平衡量/mol 0.4 1 0.6
可知,H2转化了1.2 mol,则H2的转化率为1.2mol2.2mol×100%=54.5%。平衡时总物质的量n=(0.4+1+0.6) mol=2 mol。
Kp=p(CH3OH)p(CO)·p2(H2)=0.62p10.42p1×(12p1)2=6p12。
③该反应为放热反应,当温度越高时,平衡常数K越小,则lg K也会越小,因此T与lg K呈反比,所以B点和E点符合lg K与温度(T)的关系。
(4)①保持H2的浓度不变,则v1v2=cm1(NO)cm2(NO),带入编号1和编号2数据可得1.6560.414=0.2m0.1m,解得m=2,保持N2的浓度不变,则v1v2=cn1(H2)cn2(H2),带入编号1和编号3数据,得0.4142.070=0.1n0.5n,解得n=1。②H2O2参与两个反应,但第一步未做反应物,因而不是催化剂,实际上H2O2仅仅是中间产物,A项错误;反应ⅰ是慢反应,说明反应速率小,在其他条件一样的情况下,活化能比较高,B项正确;总反应速率由慢反应决定,即反应(ⅰ)决定总反应速率,C项错误;碰撞理论指出能发生化学反应的碰撞是指有效碰撞,即需要一定的能量和取向的碰撞,所以在所有碰撞中部分是有效地,D项正确。

11.近年我国汽车拥有量呈较快增长趋势，汽车尾气已成为重要的空气污染物。回答下列问题：
(1)汽车发动机工作时会引起反应：N2(g)＋O2(g)2NO(g)，是导致汽车尾气中含有NO的原因这一。2 000 K时，向容积为2 L的密闭容器中充入2 mol N2与2 mol O2，发生上述反应，经过5 min达到平衡，此时容器内NO的体积分数为0.75%，则该反应在5 min内的平均反应速率v(O2)＝________mol·L－1·min－1，N2的平衡转化率为________，2 000 K时该反应的平衡常数K＝________。
(2)一定量NO发生分解的过程中，NO的转化率随时间变化的关系如图所示。
①反应2NO(g)N2(g)＋O2(g)为________(填“吸热”或“放热”)反应。
②一定温度下，能够说明反应2NO(g)N2(g)＋O2(g)已达到平衡的是________(填序号)。
a．容器内的压强不发生变化
b．混合气体的密度不发生变化
c．NO、N2、O2的浓度保持不变
d．单位时间内分解4 mol NO，同时生成2 mol N2
③在四个容积和温度均完全相同的密闭容器中分别加入下列物质，相应物质的量(mol)如表所示。相同条件下达到平衡后，N2的体积分数最大的是________(填容器代号)。

容器代号
NO
N2
O2
A
2
0
0
B
0
1
1
C
0.4
0.6
0.8
D
1
0.5
0.4
(3)当发动机工作时，发生反应产生的尾气中的主要污染物为NOx。可用CH4催化还原NOx以消除氮氧化物污染。
已知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－574 kJ·mol－1
CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－867 kJ·mol－1
①写出CH4与NO反应生成N2、CO2、H2O(g)的热化学方程式：
_____________________________________________________________。
②使用催化剂可以将汽车尾气的主要有害成分一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)转化为无毒气体，该反应的化学方程式为
_____________________________________________________________。
解析：(1)该反应在反应前后气体分子数不变，则平衡时n(NO)＝4 mol×0.75%＝0.03 mol，转化的O2的物质的量为0.015 mol，v(O2)＝＝0.001 5 mol·L－1·min－1。转化的N2的物质的量也为0.015 mol，N2的平衡转化率为×100%＝0.75%。平衡时n(NO)＝0.03 mol，n(N2)＝n(O2)＝1.985 mol，平衡常数K＝＝＝2.28×10－4。(2)①由题图知，T2时先达到平衡，则T2>T1，T2→T1，温度降低，NO的转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应。②反应前后该反应的气体分子总数不变，则容器内的压强始终不变，a项不能说明反应已达到平衡，a项不符合题意；该反应体系中全为气体物质，混合气体的体积始终不变，因此混合气体的密度始终不变，b项不能说明反应已达到平衡，b项不符合题意；NO、N2、O2的浓度保持不变，说明反应已达到平衡，c项符合题意；单位时间内分解4 mol NO，同时生成2 mol N2均为正反应方向，d项不能说明反应已达到平衡，d项不符合题意。③对于N2(g)＋O2(g)2NO(g)，A容器中反应等效于B容器中反应，C容器中反应等效于起始时充入0.8 mol N2、1 mol O2，C容器中反应相当于B容器中反应起始时减少0.2 mol N2，平衡后N2的体积分数比B容器中的小，D容器中反应等效于起始时充入1 mol N2、0.9 mol O2，D容器中反应相当于B容器中反应起始时减少0.1 mol O2，平衡后N2的体积分数比B容器中的大，故N2的体积分数最大的为D容器。(3)①将题给热化学方程式依次编号为a、b，根据盖斯定律，由b×2－a可得CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－867 kJ·mol－1×2－(－574 kJ·mol－1)＝－1 160 kJ·mol－1。②由题意知，使用催化剂可将CO和NOx转化为CO2和N2，化学方程式为2xCO＋2NOx2xCO2＋N2。
答案：(1)0.001 5　0.75%　2.28×10－4　(2)①放热
②c　③D　(3)①CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 160 kJ·mol－1
②2xCO＋2NOx2xCO2＋N2

12.研究碳、氮及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。
(1)氧化还原法消除NOx的转化如下：NONO2N2
已知：NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝－200.9 kJ·mol－1
2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝－116.2 kJ·mol－1
则反应Ⅰ的热化学方程式为
_____________________________________________________________。
(2)有人设想将CO按下列反应除去：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH>0，请你分析该设想能否实现？________(填“能”或“否”)，依据是
______________________________________________________________。
(3)一定条件下，CO可与粉末状的氢氧化钠作用生成甲酸钠。已知常温时，甲酸的电离平衡常数Ka＝1.70×10－4。
①甲酸钠的水溶液呈碱性，请用离子方程式表示其原因
____________________________________________________________
______________________________________________________________。
②向20 mL 0.1 mol·L－1的甲酸钠溶液中滴加10 mL 0.1 mol·L－1的盐酸，混合液呈________(填“酸”或“碱”)性，溶液中离子浓度从大到小的顺序为
______________________________________________________________。
(4)活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。在2 L恒容密闭容器中加入0.100 0 mol NO和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表所示：
温度
固体活性炭/mol
NO/mol
A/mol
B/mol
200 ℃
2.000
0.040 0
0.030 0
0.030 0
335 ℃
2.005
0.050 0
0.025 0
0.025 0
①该反应的正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
②200 ℃时，平衡后向恒容容器中再充入0.1 mol NO，再次平衡后，NO的百分含量将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③计算反应在335 ℃时的平衡常数为________。
解析：(1)将题给热化学方程式依次编号为①、②，由①＋②可得：3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)　ΔH＝－317.1 kJ·mol－1。(2)该反应是吸热、熵减的反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS知，该反应在任何温度下均不能自发进行。(3)①根据甲酸的电离平衡常数可知其为弱酸，HCOO－水解使甲酸钠的水溶液呈碱性。②向20 mL 0.1 mol·L－1的甲酸钠溶液中滴加10 mL 0.1 mol·L－1的盐酸，得到等浓度的HCOONa、HCOOH和NaCl的混合液。HCOO－发生水解反应：HCOO－＋H2OHCOOH＋OH－，水解常数Kh＝＝＝＝0.59×10－10c(HCOO－)>c(Cl－)>c(H＋)>c(OH－)。(4)根据题意可确定反应的化学方程式为C(s)＋2NO(g)CO2(g)＋N2(g)。①对比表中数据可知，升高温度，NO的平衡浓度增大，即升高温度，平衡逆向移动，说明正反应是放热反应。②该反应是反应前后气体分子数不变的反应，增大NO的浓度，NO的百分含量不变。③335 ℃达到平衡时，NO、CO2、N2的浓度分别为0.025 0 mol·L－1、0.012 5 mol·L－1、0.012 5 mol·L－1，则平衡常数K＝＝＝0.25。
答案：(1)3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)
ΔH＝－317.1 kJ·mol－1　(2)否　该反应是焓增、熵减的反应，根据ΔG＝ΔH－T·ΔS，ΔG>0
(3)①HCOO－＋H2OHCOOH＋OH－　②酸
c(Na＋)>c(HCOO－)>c(Cl－)>c(H＋)>c(OH－)
(4)①放热　②不变　③0.25

13.汽车尾气中氮氧化物的处理对实现绿色环保、减少雾霾具有重要意义。
(1)汽车尾气中的主要污染物为NO，用H2催化还原NO可以达到消除污染的目的。
已知：①2NO(g)N2(g)＋O2(g)　ΔH＝－180.5 kJ·mol－1
②2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1
写出H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式________。
(2)用焦炭还原NO的反应为2NO(g)＋C(s)N2(g)＋CO2(g)，向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400 ℃、400 ℃、T ℃)容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间(t)的变化情况如下表所示：
t/min
0
40
80
120
160
n(NO)(甲容器)/mol
2.00
1.50
1.10
0.80
0.80
n(NO)(乙容器)/mol
1.00
0.80
0.65
0.53
0.45
n(NO)(丙容器)/mol
2.00
1.45
1.00
1.00
1.00
①该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
②乙容器中反应在200 min时达到平衡状态，则0～200 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)＝________。
(3)新型O3氧化技术对尾气中的氮氧化物的脱除效果显著，尾气中的NOx多数以NO形式存在，可发生反应NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)，然后通入Na2SO3溶液可转化为N2。
①将NO2转化N2的离子方程式为
____________________________________________________________。
②在一定条件下，将NO和O3通入绝热恒容密闭容器中发生上述反应，正反应速率随时间的变化如图1所示。下列说法正确的是________。
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：b点小于c点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，NO的转化量：a～b段小于b～c段

(4)利用固体氧化物电解池(SOEC)通过电解方式分解氮氧化物如图2所示。该电源的b端是__________________________________________________极，
当电路中通过的电子数为6.02×1022时，处理掉的NO质量为________。
解析：(1)由盖斯定律，①－②可得2H2(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2H2O(l)，则ΔH＝－180.5 kJ·mol－1－(＋571.6 kJ·mol－1)＝－752.1 kJ·mol－1。(2)①对比甲、丙两容器中n(NO)数据可知，丙中反应的反应速率大于甲的，则丙中的反应温度高，且平衡时丙中的NO比甲中的多，故相当于丙中平衡逆向移动，故正反应为放热反应。②由于该反应为反应前后气体分子数不变的反应，故达到平衡时，甲、乙两容器中NO的含量相同，即两容器中的平衡为等效平衡，故乙中反应达到平衡时，NO的物质的量应为0.40 mol，故v(NO)＝＝0.003 mol·L－1·min－1。
(3)①NO2将Na2SO3氧化为Na2SO4，本身被还原为N2，由化合价升降法配平得2NO2＋4SO===N2＋4SO。②由图可知反应速率开始时增大，该反应为放热反应，使得容器内的温度升高。反应物的总能量高于生成物的总能量，C项错误；由题图1可知c点v正还在变化，故反应在c点并没有达到平衡状态，A项错误；随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，反应物浓度：b点大于c点，B项错误；Δt1时间段内反应速率小于Δt2时间段，故相同时间段内NO的转化量：a～b段小于b～c段，D项正确。(4)由题图2可知通入的NO转化为N2，该极得到电子，故为阴极，其电极反应式为2NO＋4e－===N2＋2O2－，故通过的电子为0.1 mol时，参与反应的NO为1.50 g。
答案：(1)2H2(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－752.1 kJ·mol－1
(2)①放热　②0.003 mol·L－1·min－1
(3)①2NO2＋4SO===N2＋4SO　②D
(4)负　1.50 g

14.在工业上常用CO与H2合成甲醇，热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
ΔH＝a kJ·mol－1。
已知：①O2(g)＋CO(g)CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
③CH3OH(g)＋O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－192.2 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)a＝________。
(2)已知由CO2生成CO的化学方程式为CO2(g)＋O(g)CO(g)＋O2(g)，其正反应速率为v正＝k正·c(CO2)·c(O)，逆反应速率为v逆＝k逆·c(CO)·c(O2)，k为速率常数。2 500 K时，k逆＝1.21×105 L·s－1·mol－1，k正＝3.02×105 L·s－1·mol－1，则该温度下该反应的平衡常数K为________。(保留小数点后一位小数)
(3)在T1时，向体积为2 L的恒容容器中充入物质的量之和为3 mol的CO和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数(φ)与的关系如图所示。
①当起始＝2时，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.6，则0～5 min内平均反应速率v(H2)＝______。若此刻再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol，达到新平衡时H2的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②当＝3.5时，达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图像中的________(填“D”“E”或“F”)点。
(4)在一容积可变的密闭容器中充有10 mol CO和20 mol H2。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。
①A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为________。
②若达到平衡状态A时，容器的体积为10 L，则在平衡状态B时容器的体积为________L。
(5)以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。则电源的负极为________(填“A”或“B”)，写出阳极的电极反应式________。
解析：(1)根据盖斯定律，由①＋②×2－③可得a＝－283.0－241.8×2＋192.2＝－574.4。(2)该反应的平衡常数K＝c(CO)·c(O2)/[c(CO2)·c(O)]，而反应达到平衡时，v正＝v逆，即k正·c(CO2)·c(O)＝k逆·c(CO)·c(O2)，c(CO)·c(O2)/[c(CO2)·c(O)]＝k正/k逆≈2.5。(3)①＝2，又n(CO)＋n(H2)＝3 mol，则n(H2)＝2 mol，n(CO)＝1 mol,0～5 min内转化的CO的Δn(CO)＝0.6 mol，
　　　　　　　　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
c(起始)/(mol·L－1)　 0.5　　1　　　　　 　0
Δc/(mol·L－1)　　　　 0.3　　0.6　　 　　　0.3
c(平衡)/(mol·L－1)　　 0.2　　0.4　　　　 　0.3
v(H2)＝0.6 mol·L－1/5 min＝0.12 mol·L－1·min－1，K＝0.3 mol·L－1/[0.2 mol·L－1×(0.4 mol·L－1)2]>(0.3 mol·L－1＋0.2 mol·L－1)/[(0.2 mol·L－1＋0.2 mol·L－1)×(0.4 mol·L－1)2]，所以平衡正向移动，v正大于v逆，H2的转化率将增大。②反应物按方程式中各物质的计量数比投料时产物的体积分数最大，否则都会使产物的体积分数减小，故应选F点。(4)①平衡常数与温度有关，CO与H2反应生成CH3OH的反应为放热反应，则升高温度，平衡常数减小，则KCKC。②达到平衡状态A时，容器的体积为10 L，状态A与B的平衡常数相同，状态A时CO的转化率是0.5，则平衡时CO的物质的量是10 mol×(1－0.5)＝5 mol，浓度是0.5 mol·L－1，氢气的物质的量浓度是CO的2倍，c(H2)为1 mol·L－1，生成甲醇的物质的量是5 mol，浓度是0.5 mol·L－1，所以平衡常数KA＝1 L2·mol－2；设状态B时容器的体积是V L，状态B时CO的转化率是0.8，则平衡时，CO的物质的量浓度为2/V mol·L－1，氢气的物质的量浓度是4/V mol·L－1，生成甲醇的物质的量浓度是8/V mol·L－1，KB＝[8/V mol·L－1]/[2/V mol·L－1×(4/V mol·L－1)2]＝1 L2·mol－2，解得V＝2。
(5)根据图中H＋向右移动，使右侧电极为阴极，故B为负极，左侧电极为阳极，阳极上CH3OH、CO转化为(CH3O)2CO，电极反应式为2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋。
答案：(1)－574.4
(2)2.5
(3)①0.12 mol·L－1·min－1　增大　②F
(4)①KA＝KB>KC　②2
(5)B　2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋

15.“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
(1)已知：①CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1
②C(s)＋2H2(g)CH4(g)　ΔH＝－73 kJ·mol－1
③2CO(g)C(s)＋CO2(g)　ΔH＝－171 kJ·mol－1
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式：________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，在容积为2 L密闭容器中，充入1 mol CO2和3.25 mol H2在一定条件下发生反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化如图所示：
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝________。
②下列措施一定不能使CO2的转化率增大的是________。
A．在原容器中再充入1 mol CO2　　　
B．在原容器中再充入1 mol H2
C．在原容器中充入1 mol氦气
D．使用更有效的催化剂
E．缩小容器的容积 F．将水蒸气从体系中分离
(3)煤化工通常研究不同条件下CO转化率以解决实际问题。已知在催化剂存在条件下反应：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)中CO的平衡转化率随p(H2O)/p(CO)及温度变化关系如图所示：
①上述反应的正反应方向是________反应(填“吸热”或“放热”)；
②对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp)，则该反应的Kp＝________，提高，则Kp________(填“变大”“变小”或“不变”)。
使用铁镁催化剂的实际工业流程中，一般采用400 ℃左右、＝3～5，采用此条件的原因可能是_______________________________________
__________________________________________________________。



(4)科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置实现了用CO2和H2O合成CH4。下列关于该电池的叙述错误的是________。
A．该装置能量转化形式仅存在将太阳能转化为电能
B．铜电极为正极，电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O
C．电池内部H＋透过质子交换膜从左向右移动
D．为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硝酸
解析：(1)由盖斯定律知②＋③－①×2可得目标热化学方程式。(2)①反应方程式为CO2＋3H2CH3OH＋H2O(g)，故反应速率v(H2)＝3v(CO2)＝3×(0.75 mol÷2 L÷10 min)＝0.112 5 mol·L－1·min－1；②使CO2的转化率增大须使平衡向正反应方向移动，可采取的措施有增大压强、分离生成物或增加另一种反应物等，在原容器中再充入1 mol CO2，虽然平衡向正反应方向移动，但CO2自身的转化率降低；在原容器中充入1 mol氦气和使用催化剂，平衡不移动。(3)①作垂直于y轴的辅助线，可看出在p(H2O)/p(CO)不变的情况下，温度越高，CO的平衡转化率越低，故正反应为放热反应。②400 ℃左右、投料比3～5时转化率已经很高，再增大压强比，成本提高较多，但CO的平衡转化率提高幅度不大，经济上不合算。
(4)由图可知，该装置将太阳能转化为电能，再转化为化学能；根据电子流向知，铜为正极，电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O；放电时氢离子向正极移动；若加入硝酸，会溶解铜电极，且硝酸易挥发，也使产物不纯。
答案：(1)CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－162 kJ·mol－1
(2)①0.112 5 mol·L－1·min－1　②ACD
(3)①放热　②　不变　催化剂的活性温度在400 ℃左右；投料比太低，CO的平衡转化率不高，而400 ℃左右，投料比3～5时CO的平衡转化率较高，已能满足要求，再增加投料比，成本增大，但CO的平衡转化率提高不多，经济上不合算
(4)AD

16.镓(Ga)与铝位于同一主族，金属镓的熔点是29.8 ℃，沸点是2 403 ℃，是一种广泛用于电子工业和通讯领域的重要金属。
(1)工业上利用镓与NH3在1 000 ℃高温下合成固体半导体材料氮化镓(GaN)，同时生成氢气，每生成1 mol H2时放出10.27 kJ热量。写出该反应的热化学方程式___________________________________________________。
(2)在密闭容器中，充入一定量的Ga与NH3发生反应，实验测得反应平衡体系中NH3的体积分数与压强p和温度T的关系曲线如图1所示。

①图1中A点和C点化学平衡常数的大小关系是：KA________(填“”)KC，理由是_________________________________________________
___________________________________________________________。
②在T1和p6条件下反应至3 min时达到平衡，此时改变条件并于D点处重新达到平衡，H2的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示(3～4 min的浓度变化未表示出来)，则改变的条件为________(仅改变温度或压强中的一种)。
(3)气相平衡中用组分的平衡分压(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp)，用含p6的式子表示B点的Kp＝________。
(4)电解精炼法提纯镓的具体原理如下：以粗镓(含Zn、Fe、Cu杂质)为阳极，以高纯镓为阴极，以NaOH溶液为电解质，在电流作用下使粗镓溶解进入电解质溶液，并通过某种离子迁移技术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。
①已知离子氧化性顺序为Zn2＋Cu，故阳极上先是Zn放电，后是Ga放电，因此阳极泥为Fe、Cu。②Ga与Al同主族，由Al3＋与NaOH溶液反应生成AlO的离子方程式，类推Ga3＋与NaOH溶液反应生成GaO的离子方程式：Ga3＋＋4OH－===GaO＋2H2O。GaO在阴极上发生还原反应转化为Ga，电极反应式为GaO＋3e－＋2H2O===Ga＋4OH－。
答案：(1)2Ga(l)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g)　ΔH＝－30.81 kJ·mol－1　(2)①”或“c(OH－)>c(H＋)　0.2
(5)c(OH－)>c(CO)>c(HCO)，湖水中无机碳的浓度为＝0.01 mol/L；(4)①根据CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，相同温度条件下，压强越大，CO的转化率越大，根据图像，p1＜p2；②起始时在密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，平衡后，c(H2)＝0.5 mol/L ，则c(CO)＝0.25 mol/L ，c(CH3OH)＝0.25 mol/L ，该反应的平衡常数K＝ ＝4；③由CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为283.0 kJ·mol－1和725.8 kJ·mol－1，1 mol液态水变成气态水吸热44.0 kJ，则①CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)　ΔH ＝－283.0 kJ·mol－1，②CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－725.8 kJ·mol－1，③H2O(l)＝H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ/mol，由盖斯定律可知用②－①＋③得反应CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g)，该反应的反应热ΔH＝－726.5 kJ/mol－(－283.0 kJ/mol)＋(＋44.0 kJ/mol)＝－354.8 kJ·mol－1；(5)根据电子移动的方向，c为负极，甲醇具有还原性，在负极上发生氧化反应生成CO2，电极反应式为：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。
答案：(1)CO2＋CaCO3＋H2O===Ca2＋＋2HCO
(2)5.65
(3)c(Na＋)>c(OH－)>c(CO)>c(HCO)　0.01
(4)小于　4
CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－354.8 kJ/mol
(5)CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋