从巩固到提高 高考化学二轮微专题27 化学反应与能量

I. C₂H₆(g)=C₂H₄(g) + H₂(g) (快)   ΔH₁

II. CO₂(g) + H₂(g)= CO(g) + H₂O(g) (慢) ΔH₂=+42kJ·mol^-1

则：①反应I的ΔH₁ = kJ ·mol^-1。

②已知：ΔG=ΔH- T·ΔS。当ΔG＞0，反应非自发；当ΔG<0，反应自发。若反应I的ΔS=+120J·K^-1·mol^-1 ， 反应I自发进行的最低温度T=K。

③相比于提高c(C₂H₆) ，提高c(CO₂)对主反应总速率影响更大，其原因是。

①CH₃- CH₃→CH₃- CH₂·+ H⁺+e^- ，

②CH₃-CH₂·→CH₂=CH₂+H⁺+e^- ，

③CO₂+e^-→$\text{C}{\text{O}}_2^{\text{-}}$ ，

④$\text{C}{\text{O}}_2^{\text{-}}$+ H⁺→·COOH，

⑤              ，

则：自由基CH₃-CH₂·的电子式为 ，⑤的反应式为。

①其他条件相同时，1mol C₂H₆与1mol CO₂经相同反应时间测得如表实验数据：

在催化剂相同时，温度越高C₂H₄产率更高的原因是 ； 相同温度时，催化剂2催化下C₂H₄产率更高的原因是。

②在容器体积为1.0L，充入2 mol C₂H₆和3 mol CO₂同时发生主、副反应，乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性与温度、压强的关系如图所示。则：判断P₁＞P₂的理由是 ；M点主反应的平衡常数为(结果保留2 位有效数字)。

甲同学据此认为：“煤炭燃烧时加少量水，可以使煤炭燃烧放出更多的热量”。

乙同学根据盖斯定律作出了下列循环图

CO歧化：2CO(g)=CO₂(g)+C(s) △H=-172kJ/mol

CH₄裂解：CH₄(g)=C(s)+2H₂(g) △H=+75kJ/mol

对积炭反应进行计算，得到以下温度和压强对积炭反应中平衡炭量的影响图，其中表示温度和压强对CH₄裂解反应中平衡炭量影响的是(选填序号) ， 理由是。

综合以上分析，为抑制积炭产生，应选用高温、低压条件。

该反应可以储能的原因是。

某条件下，除发生主反应外，主要副反应为CO₂(g)+H₂(g)=CO(g)+H₂O(g) △H=+41kJ/mol。研究者研究反应物气体流量、CH₄/CO₂物质的量比对CH₄转化率(X_CH4)、储能效率的影响，部分数据如下所示。

气体流量越大，CH₄转化率越低，原因是：随着流量的提高，反应物预热吸热量增多，体系温度明显降低，。

写出二氧化碳催化加氢制甲醇的热化学方程式。

①该过程容易产生副产物。

②上述合成甲醇的反应速率较慢，要使反应速率加快，需要降低某步骤的能量变化，写出该基元反应的化学方程式：。

反应a：CO₂(g)+3H₂(g)$\underset{}{\rightleftharpoons }$CH₃OH(g)+H₂O(g) △H₁；

反应b：CO₂(g)+H₂(g)$\underset{}{\rightleftharpoons }$CO(g)+H₂O(g) △H₂>0。

在传统的催化固定反应床(CFBR)中，CO₂转化率和甲醇选择性通常都比较低，科学团队发展了一种具有反应分离双功能的分子筛膜催化反应器(MR)用于CO₂催化加氢制备甲醇，极大地改善了该问题，原理如图所示。

保持压强为5MPa，向密闭容器中投入一定量CO₂和H₂ ， 不同反应模式下CO₂的平衡转化率和甲醇选择性的相关实验数据如表所示。

已知CH₃OH选择性：转化的CO₂中生成CH₃OH的百分比。

CFBR模式时，投料比$\frac{\text{n}\text{(}{\text{H}}_{\text{2}}\text{)}}{\text{n}\text{(}\text{C}{\text{O}}_{\text{2}}\text{)}}$=3一定温度下发生反应，下列说法能作为反应a达到平衡状态的判据是____(填选项字母)。

一定条件下，用甲烷可以消除氮的氧化物(NO_x)的污染。

已知：①$\text{C}{\text{H}}_{\text{4}}\text{(}\text{g}\text{)}\text{+}\text{4}\text{N}{\text{O}}_{\text{2}}\text{(}\text{g}\text{)}\text{=}\text{4}\text{N}\text{O}\text{(}\text{g}\text{)}\text{+}\text{C}{\text{O}}_{\text{2}}\text{(}\text{g}\text{)}\text{+}\text{2}{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}\text{(}\text{g}\text{)}$ $\text{Δ}{\text{H}}_{\text{1}}\text{=}\text{-}\text{5}\text{7}\text{4}\text{.}\text{1}\text{k}\text{J}\cdot \text{m}\text{o}{\text{l}}^{\text{-}\text{1}}$

②$\text{C}{\text{H}}_{\text{4}}\text{(}\text{g}\text{)}\text{+}\text{4}\text{N}\text{O}\text{(}\text{g}\text{)}\text{=}\text{2}{\text{N}}_{\text{2}}\text{(}\text{g}\text{)}\text{+}\text{C}{\text{O}}_{\text{2}}\text{(}\text{g}\text{)}\text{+}\text{2}{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}\text{(}\text{g}\text{)}$ $\text{Δ}{\text{H}}_{\text{2}}\text{=}\text{-}\text{1}\text{1}\text{6}\text{0}\text{.}\text{6}\text{k}\text{J}\cdot \text{m}\text{o}{\text{l}}^{\text{-}\text{1}}$

则$\text{C}{\text{H}}_{\text{4}}\text{(}\text{g}\text{)}\text{+}\text{2}\text{N}{\text{O}}_{\text{2}}\text{(}\text{g}\text{)}\text{=}{\text{N}}_{\text{2}}\text{(}\text{g}\text{)}\text{+}\text{C}{\text{O}}_{\text{2}}\text{(}\text{g}\text{)}\text{+}\text{2}{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}\text{(}\text{g}\text{)}$ $\text{Δ}\text{H}$=。

①一定温度下，向体积为0.5L的密闭容器中通入2molNO和1.5molO₂反应，平衡时NO的转化率为50%，求该温度下反应的平衡常数K=L/mol。

②在某体积恒定的密闭容器中，通入2mol NO和1molO₂ ， 反应经历相同时间，测得不同温度下NO的转化率如图，则150℃时，v(正)v(逆)(填“$>$”、“$=$”或“$<$”)。

③判断在恒温恒容条件下该反应已达到平衡状态的是(填字母)。

A．$2v_{\text{正}}\mathrm{(}\text{N}{\text{O}}_{\text{2}}\mathrm{)}=v_{\text{逆}}\mathrm{(}{\text{O}}_{\text{2}}\mathrm{)}$ B．反应容器中压强不随时间变化而变化

C．混合气体颜色深浅保持不变       D．混合气体质量保持不变

CO₂与H₂合成液态甲醇的热化学方程式为。

①0~ 20 min内，用CH₃OH的浓度变化表示的平均 反应速率：v(CH₃OH)= mol·L^-1·min^-1。

②该温度下，反应的平衡常数K= (结果保 留两位小数)。

③若在上述平衡状态下，再向容器中充入1mol CO₂和1molH₂O(g)，则反应速率 v_(正)v_(逆) (填“＞”“＜ “或“= “)。

$\text{4}\text{N}{\text{H}}_{\text{3}}\left(\text{g}\right)\text{+}\text{3}{\text{O}}_{\text{2}}\left(\text{g}\right)\text{=}\text{2}{\text{N}}_{\text{2}}\left(\text{g}\right)\text{+}\text{6}{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}\left(\text{l}\right)$       $\text{Δ}\text{H}\text{=}\text{-}\text{1}\text{5}\text{3}\text{0}\text{.}\text{0}\text{k}\text{J}\text{/}\text{m}\text{o}\text{l}$

则合成氨反应的热化学方程式为。

前20min内$\text{v}\left(\text{N}{\text{H}}_{\text{3}}\right)\text{=}$$\text{m}\text{o}\text{l}\cdot {\text{L}}^{\text{-}\text{1}}\cdot \text{m}\text{i}{\text{n}}^{\text{-}\text{1}}$ ， 放出的热量为 ， 25min时采取的措施是。

①该反应的平衡常数是。

②若2min时保持T℃和平衡时容器的压强不变，再向体积可变的容器中充入0.6mol$\text{N}{\text{H}}_{\text{3}}$ ， 则此时平衡(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)

①298K，101kPa下，下列反应

$\text{S}\left(\text{g}\right)+{\text{O}}_2\left(\text{g}\right)\underset{}{\overset{}{\rightleftharpoons }}\text{S}{\text{O}}_2\left(\text{g}\right)$   $\text{Δ}H=-296\mathrm{.}83\text{k}\text{J}\cdot \text{m}\text{o}{\text{l}}^{-1}$

$\text{S}\left(\text{g}\right)+3\mathrm{/}2{\text{O}}_2\left(\text{g}\right)\underset{}{\overset{}{\rightleftharpoons }}\text{S}{\text{O}}_3\left(\text{g}\right)$   $\text{Δ}H=-395\mathrm{.}70\text{k}\text{J}\cdot \text{m}\text{o}{\text{l}}^{-1}$

则反应$\text{S}{\text{O}}_2\left(\text{g}\right)+1\mathrm{/}2{\text{O}}_2\left(\text{g}\right)\underset{}{\overset{}{\rightleftharpoons }}\text{S}{\text{O}}_3\left(\text{g}\right)$能自发进行的条件是。

②两种方法在制备工艺上各有其优缺点，下列选项正确的是(可多选)。

A．在制备$\text{S}{\text{O}}_2$阶段，硫铁矿法产生较多的矿渣，且生成的气体净化处理比硫磺粉法复杂得多

B．两种方法产生的气体都不需要干燥

C．在$\text{S}{\text{O}}_2$转化为$\text{S}{\text{O}}_3$阶段，控制温度在500℃左右的主要原因是为了提高反应速率和平衡转化率

D．将原料粉碎后送入沸腾炉中，可以提高原料的利用率

①某温度下，假设进入接触室内$\text{S}{\text{O}}_2$的物质的量恒定。当$\text{S}{\text{O}}_2$和${\text{O}}_2$的物质的量比为1∶1，反应达到平衡时压强减少1/5；保持温度不变欲使$\text{S}{\text{O}}_2$的平衡转化率提高到90%，则${\text{O}}_2$和$\text{S}{\text{O}}_2$的物质的量比为应为(计算结果保留1位小数)。

②${\text{V}}_2{\text{O}}_5$催化氧化$\text{S}{\text{O}}_2$的反应过程可分为三步，请写出步骤Ⅱ的化学方程式：

步骤Ⅰ：$\text{S}{\text{O}}_2+{\text{V}}_2{\text{O}}_5={\text{V}}_2{\text{O}}_4+\text{S}{\text{O}}_3$

步骤Ⅱ：。

步骤Ⅲ：$2\text{V}\text{O}\text{S}{\text{O}}_4={\text{V}}_2{\text{O}}_5+\text{S}{\text{O}}_2+\text{S}{\text{O}}_3$

$\text{S}{\text{O}}_3+\text{S}{\text{O}}_2\underset{}{\overset{}{\rightleftharpoons }}\text{S}{\text{O}}_4^{2-}+\text{S}{\text{O}}^{2+}$

$\text{S}{\text{O}}_3+\text{S}{\text{O}}_2\underset{}{\overset{}{\rightleftharpoons }}{\text{S}}_2{\text{O}}_7^{2-}+\text{S}{\text{O}}^{2+}$

当稀释$\text{S}{\text{O}}_3$时，$c\left(\text{S}{\text{O}}_4^{2-}\right)\mathrm{/}c\left({\text{S}}_2{\text{O}}_7^{2-}\right)$的值(增大、减小或不变)，理由是。

①2H₂(g)+O₂(g)= 2H₂O(g) ΔH₁= -484 kJ· mol^-1

②COS(g)+ H₂O(g)⇌H₂S(g)+CO₂(g) ΔH₂= -36kJ·mol^-1

③CO的燃烧热为283 kJ·mol^-1

反应CO(g)+ H₂S(g)⇌COS(g)+ H₂(g)的   ΔH= kJ·mol^-1。

＋

关于该反应的下列叙述正确的是(填标号)。

A．步骤①是慢反应，活化能较大

B．总反应的速率由步骤②决定

C．反应进程中S₂属于中间产物

D．更换催化剂可改变E和ΔH

＋

300℃和320℃时，φ(H₂S)随时间变化关系的曲线分别是、 ， 判断的理由是。

i：CO (g) + 2H₂(g)⇌CH₃OH (g) ΔH₁=- 90. 1KJ/ mol

ii：2CH₃OH (g)⇌CH₃OCH₃(g)+ H₂O(g) ΔH₂=- 24.5KJ/mol

则总反应的ΔH= ； 若反应过程中能量变化如图所示，则总反应速率主要由反应 (选填“i ”或“ii”)决定。

a.升高温度   b.增大压强   c.使用合适催化剂   d.及时分离二甲醚

①反应在100℃，5. 0 ×10⁵Pa时，CO的平衡转化率α=  ， 判断依据是  ， 该条件下的平衡体系中二甲醚的体积分数约为 %(保 留小数点后一位)。

②一定温度下，同一反应用平衡浓度表示的平衡常数Kc和用平衡分压表示的平衡常数Kp间存在定量关系，可以借助公式pV= nRT进行推导(其中T为体系温度；p为气体压强；V为气体体积；n为气体物质的量；R为常数)。则当体系温度为T时，总反应Kc与Kp的关系为Kc=Kp(用含 R、T的式子表示)。

①下列说法中正确的是(填英文字母)。

A．增大氢碳比，平衡正向移动，平衡常数增大

B．v(CH₃OH)=v(CO₂)时，反应达到平衡

C．当混合气体平均摩尔质量不变时，达到平衡

D．当混合气体密度不变时，达到平衡

②在700K、氢碳比为3.0的条件下，某时刻测得容器内CO₂、H₂、CH₃OH、H₂O的物质的量分别为2mol、2mol、1mol和1mol，则此时正反应速率和逆反应速率的关系是(填英文字母)。

A．v(正)>v(逆)             B．v(正)<v(逆)       C．(正)=r(逆)          D．无法判断

①该催化剂在较低温度时主要选择反应(“Ⅲ”或“Ⅳ”或“Ⅴ”)。研究发现，若温度过高，三种含碳产物的物质的量会迅速降低，其主要原因可能是：。

②在一定温度下达到平衡，此时测得容器中部分物质的含量为：n(CH₄)=0.1mol，n(C₂H₄)=0.4mol，n(CH₃OH)=0.5mol。则该温度下反应Ⅲ的平衡常数K(Ⅲ)=L²/mol²(保留两位小数)。

该反应能自发的条件是(填“低温”或“高温”)。

①图中对应等温过程的曲线是(填“a”或“b”)，判断的理由是。

②t=250℃时，当x(CH₃OH)=0.10时，$\text{C}{\text{O}}_{\text{2}}$的平衡转化率$\text{α}\text{=}$ ， (保留小数点后一位)此条件下该反应的Kp=。(保留小数点后两位)(对于气相反应，可以用分压表示，分压=总压×物质的量分数)。

合成氨反应的热化学方程式为。

①SO₂(g)+2NH₃·H₂O(aq)=(NH₄)₂SO₃(aq)+H₂O(l) △H₁

②(NH₄)₂SO₃(aq)+SO₂(g)+H₂O(l)=2NH₄HSO₃(aq) △H₂

③2NH₄HSO₃(aq)+2NH₃·H₂O+O₂(g)=2(NH₄)₂SO₄(aq)+2H₂O(l) △H₃

则2SO₂(g)+4NH₃·H₂O(aq)+O₂(g)=2(NH₄)₂SO₄(aq)+2H₂O(l)的△H=。

A．SO₃和NO的浓度比保持不变

B．混合气体的颜色保持不变

C．容器中压强不再变化

D．恒容混合气体的密度保持不变

①达到平衡后，仅升高温度，k_正增大的倍数(填“＞”“＜”或“=”)k_逆增大的倍数。

②若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO，总压为a，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为50%，则$\frac{{\text{k}}_{\text{正}}}{{\text{k}}_{\text{逆}}}$=；在t₁min时再向容器内加入1molCO和1molNO，保持温度不变，则再次达平衡时NO的转化率(填“增大”“减小”或“不变”)。整个过程中容器中的气压(P)与反应时间(t)的关系曲线如图所示，则用平衡分压代替平衡浓度表示的压强平衡常数K_p=。