1、 1 / 32 专题专题 09 化学反应原理综合化学反应原理综合 1（重庆市高 2020 届高三质量调研）铁及铁的氧化物广泛应于生产、生活、航天、科研领域。 (1)铁氧化合物循环分解水制 H2 已知：H2O(l)=H2(g) O2(g) H1285.5 kJ/mol 6FeO(s)O2(g) =2Fe3O4(s) H2313.2 kJ/mol 则：3FeO(s)H2O(l)=H2(g)Fe3O4(s) H3_ (2)Fe2O3与CH4反应可制备“纳米级”金属铁， 其反应为： 3CH4(g) Fe2O3(s) 2Fe(s) 6H2(g) 3CO(g) H4 此反应的化学平衡常数表达式为_。 在容
2、积均为 VL的、三个相同密闭容器中加入足量“纳米级”金属铁，然后分别充入 a molCO和 2a mol H2， 三个容器的反应温度分别保持 T1、 T2、 T3， 在其他条件相同的情况下， 实验测得反应均进行到 t min 时 CO的体积分数如图 1所示，此时 I、II、III三个容器中一定处于化学平衡状态的是_(选填 “”“”或“”)；制备“纳米级”金属铁的反应：H4 _ 0(填“”或“”)。 在 T下，向某恒容密闭容器中加入 3molCH4(g)和 2mol Fe2O3(s)进行上述反应，反应起始时压强为 P0， 反应进行至 10min 时达到平衡状态，测得此时容器的气体压强是起始压强的
3、 2 倍。10 min 内用 Fe2O3(s)表示 的平均反应速率为_g min1； T下该反应的 Kp = _；T下若起始时向该容 器中加入 2molCH4(g)、4mol Fe2O3(s)、1molFe(s)、2mol H2(g)、2molCO(g)，则起始时 v (正)_v (逆) (填 “”、“”或“”)。 (3)纳米铁粉与水中 NO3反应的离子方程式为 4Fe+ NO3+10H+=4Fe2+NH4+3H2O 研究发现，若 pH偏低将会导致 NO3的去除率下降，其原因是_。 相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中 NO3的速率有较大差异，图 2 中所产生的差异的可能原因是 _(答一条)。
4、2 / 32 【答案】128.9 kJ/mol 36 2 3 4 COH CH cc K c 8 P06 纳米铁粉与 H反 应生成 H2 Cu 或 Cu2+催化纳米铁粉去除 NO3的反应(或形成的 FeCu原电池增大纳米铁粉去除 NO3 的反应速率) 【解析】 (1)已知：H2O(l)=H2(g) O2(g) H1285.5 kJ/mol；6FeO(s)O2(g)=2Fe3O4(s) H2313.2 kJ/mol；3FeO(s)H2O(l)=H2(g)Fe3O4(s) H3； 由盖斯定律可得： =+ 1 2 ， 则 H3=H1+ 1 2 H2= 285.5 kJ/mol+ 1 2 (313.2
5、 kJ/mol)=128.9 kJ/mol； (2)3CH4(g)Fe2O3(s)2Fe(s)6H2(g)3CO(g)的化学平衡常数表达式为 36 2 3 4 COH CH cc K c ； 在容积均为 VL的、三个相同密闭容器中加入足量“纳米级”金属铁，然后分别充入 a molCO和 2a mol H2，发生反应 2Fe(s)6H2(g)3CO(g)3CH4(g)Fe2O3(s)，根据图 1中、图象，CO百分含 量由小到大依次为：，T1中的状态转变成 T2中的状态，CO百分含量减小，说明平衡正向移动， 说明 T1未达平衡状态，T2中的状态转变成 T3中的平衡状态，CO 百分含量增大，说明平衡
6、逆向移动，说明 T2可能达平衡状态，一定达到化学平衡状态的是；2Fe(s)6H2(g)3CO(g)3CH4(g)Fe2O3(s)，该反应 正反应为放热反应，则上述反应 3CH4(g)Fe2O3(s)2Fe(s)6H2(g)3CO(g)的 H4大于 0； 在 T下，向某恒容密闭容器中加入 3molCH4(g)和 2mol Fe2O3(s)进行上述反应，反应起始时压强为 P0， 反应进行至 10min 时达到平衡状态，测得此时容器的气体压强是起始压强的 2 倍，设消耗甲烷的物质的量 为 xmol，则： 4232 3CH (g)+Fe O (s)2Fe(s)+6H (g)+3CO(g) (mol)3
7、2000 1 (mol)xx2xx 3 (mol)3-x2xx 初始 变化 平衡 压强之比为气体物质的量之比，则平衡时气体物质的量为 6mol，列式为 3x+2x+x6，解得 x1.5mol，10 min 内用 Fe2O3(s)表示的平均反应速率为 1 1.5mol 160g/mol 3 10min =8g/min，T下该反应的 Kp 3 / 32 = 生成物平衡分压幂次方乘积 反应物平衡分压幂次方乘积 = 63 2 3 4 HCO CH pp p = 63 00 3 0 1 () 2 1 () 2 PP P =P06； 假设容器的体积为 1L， 则在 T下， 平衡时有 1.5molCH4(g
8、)，3molH2(g)，1.5molCO(g)，该反应的平衡常数 K= 36 2 3 4 c COcH c CH （） （） （） = 36 3 1.53 1.5 =36； 若起始时向该容器中加入 2molCH4(g)、4mol Fe2O3(s)、1molFe(s)、2mol H2(g)、2molCO(g)，QC= 36 2 3 4 c COcH c CH （） （） （） = 36 3 22 2 =26v (逆)； (3)pH 偏低，氢离子浓度偏大，则铁可与氢离子反应生成氢气，可导致 NO3-的去除率下降； 由图 2可知铜离子浓度越大，去除率越大，铜离子可起到催化作用，也可能形成原电池反应。
9、 2（安徽省芜湖市示范高中 2020 届高三 5 月联考合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，解决了 亿万人口生存问题。 回答下列问题： （1）科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。 由图可知合成氨反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的H=_kJmol-1。该历程中速率最快的一步的活化能（E） 为_kJmol-1。 （2）工业合成氨反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，当进料体积比 V(N2)V(H2)=13时，平衡气体中 NH3 的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示： 4 / 32 500时，反应的平衡常数
10、Kp(100MPa)_Kp(30MPa)。（填“”、“”、“”） 500、30MPa 时，氢气的平衡转化率为_（保留 3 位有效数字），Kp=_(MPa)-2（列出计算式）。 Kp为平衡分压代替平衡浓度计算求得的平衡常数（分压=总压 物质的量分数） （3）科学家利用电解法在常温常压下合成氨，工作时阴极区的微观示意图如图，其中电解液为溶解有三氟 甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂。 阴极区生成 NH3的电极反应式为_。 下列说法正确的是_（填标号）。 A该装置用金(Au)作催化剂，目的是降低 N2的键能 B三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性 C选择性透过膜可允许 N2和 NH3通过，防止 H2O进入装置
11、【答案】-92 17 = 33.3% 2 3 (3020%) (3020%)(30 60%) N2+6e-+6C2H5OH=2NH3+6C2H5O- BC 【解析】 （1）由图可知，合成氨反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的H=生成物总能量-反应物总能量 =2 4692 kJmol-1。该历程中速率最快的反应，即吸热最少的反应，活化能（E）为 17kJmol-1。 5 / 32 （2）由平衡常数定义可知，500时，温度恒定，相同可逆反应，反应的平衡常数不变，Kp(100MPa) Kp(30MPa)。 500、30MPa 时，氨气的物质的量分数为 20%，在恒温恒压时，物质的量之比与体
12、积之比相同，即进料 体积比 V(N2)V(H2)=13，可假设 N2加入了 1mol，H2加入了 3mol，平衡转化了 xmol 氮气： N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 反应前 1 3 0 变化量 x 3x 2x 平衡时 1-x 3-3x 2x 氨气的物质的量分数= 2 100%100% 13322 xx xxxx =20%。即 x= 1 3 mol，氢气的平衡转化率 为=33.3%；平衡时，氮气和氨气的物质的量一致，即物质的量分数均为 20%，氢气为 60%， Kp= 22 33 33 2222 ()() ()()()() cNHpNH c N c Hp Np H = 2 3 (30
13、20%) (3020%)(30 60%) (MPa)-2。 （3）根据电解池原理，氮气与乙醇得电子生成氨气，阴极区生成 NH3的电极反应式为 N2+6e-+6C2H5OH=2NH3+6C2H5O-。 该装置用金(Au)作催化剂，目的是降低反应活化能，不能降低 N2的键能，A错误；从阴极反应看，三氟 甲磺酸锂并未参加反应，作用是增强导电性，B正确；从图中可知，选择性透过膜可允许 N2和 NH3通过， 防止 H2O进入装置，C正确；答案为 BC。 3（安徽省皖江名校联盟 2020 届高三第六次联考）近年全球气候变暖，造成北极冰川大面积融化，其罪 魁之一就是 CO2，如何吸收大气中的 CO2，变废为
14、宝，是当今化学研究的主题之一。 I.二甲醚可用作溶剂、冷冻剂喷雾剂等，科学家提出利用 CO2和 H2合成二甲醚，反应原理为 2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) H （1）已知：H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g) H1=+42kJ/mol CH3OCH3(g)+H2O(g) 2CH3OH(g) H2=+24.52kJ/mol CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) H3=+90.73kJ/mol 则H=_kJ/mol。 （2）一定温度下，在一个 2L 的密闭容器中充入 2molCO2和 6molH2发生上述反应，经过 5min 反应达到平 衡，此时
15、容器中压强与起始压强之比为 3：4，则用 CH3OCH3表示的平均反应速率为_，H2的转化率为_； 此时若向体系中再加入 2molCO2和 1.5molH2O(g)，平衡_移动(填正向、逆向、不)。 （3）对于恒温恒容条件下进行的反应，下列说法能说明反应已达平衡的是_。 6 / 32 A混合气体密度不发生改变 B混合气体的平均相对分子质量不再发生改变 Cv(CO)正=v(H2)逆 Dn(CO)与 n(H2)的比值不变 （4）一定温度下，密闭容器中进行的反应，测得平衡时混合物中某物质的体积分数在不同压强下随温度 的变化如图所示，则纵坐标表示的物质是_，压强 P1_P2(填、 3 103 【解析】
16、 (1)根据盖斯定律，方程式 2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)，可用 2 2 得到，则H=H1 2H2H3 2=(42) 2(24.52)(90.73) 2kJ mol1=289.98kJ mol1； (2)根据物质的量比等于压强比，平衡时容器中压强与起始压强之比为 3:4，可得平衡时混合气体的物质的量 为 6mol，设达到平衡时，生成 CH3OCH3的物质的量为 xmol，有： 2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) 可得 22x+66xx3x=6mol，求解 x=0.5mol，可得平衡时 CO2、H2、CH3OCH3、H2O 的
17、物质的量分别 为 1mol、3mol、0.5mol、1.5mol； 用 CH3OCH3表示的平均反应速率 -1-10.5mol 0.05mol L min 2L 5min v ； 7 / 32 H2的转化率为 3mol 100%50% 6min ； 平衡常数 3 33 332 262 2 62 6 2 0.51.5 () (CH OCH )(H O)0.25 0.75 22 0.037 13 (CO )(H )0.51.5 ( )( ) 22 cc K cc ， 若向体系中再加入 2molCO2 和 1.5.molH2O(g)，此时 CO2、H2、CH3OCH3、H2O 的物质的量分别为 3m
18、ol、3mol、0.5mol、3mol，则浓度 商 3 33 332 2626 62 22 0.53 ( ) (CH OCH )(H O)0.25 1.5 22 0.033 33 (CO )(H )1.51.5 ( )( ) 22 cc Qc cc ，可知 Qc0，升高温度，平衡正向移动，CH3OH 的 体积分数减小；则纵坐标表示的物质为 CH3OH； 增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡逆向移动，CH3OH 的体积分数增大，所以 P1P2； (5)根据 CaSO4(s)+CO32-(aq) CaCO3(s)+SO42-(aq)，平衡常数 2-2+2-6 43 44 2-2+2-9
19、333 (CaSO ) (SO )(Ca) (SO )9 10 =3 10 (CO )(Ca) (CO )(CaCO )3 10 sp sp K ccc K cccK 。 4（安徽省马鞍山市 2020 届高考第二次模拟）丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回 答下列问题： （1）正丁烷（C4H10）脱氢制 1-丁烯（C4H8）的热化学方程式如下： C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) H1 已知：C4H10(g)+ 1 2 O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) H2=-119 kJmol -1 H2(g)+ 1 2 O2(g)= H2O(g) H3=-242 kJm
20、ol -1 反应的 H1为_ kJmol -1。图（a）是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图， x_0.1 （填“大于”或“小于”） ； 欲使丁烯的平衡产率提高， 应采取的措施是_ （填 标号）。 8 / 32 A升高温度 B降低温度 C增大压强 D降低压强 （2）丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂），出口气 中含有丁烯、丁烷、氢气等。图（b）为丁烯产率与进料气中 n（氢气）/n（丁烷）的关系。图中曲线呈现 先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_。 （3）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯
21、产率在 590 之前随温度升高而增大的原因可能是_、_；590之后，丁烯产率快 速降低的主要原因可能是_。 【答案】+123kJmol 1 B 【解析】 （1）系统中（I）最终是水分解制取氢气，系统(I)最终是 H2S 分解为硫和氢气。利用盖斯定律，依据反应 H2SO4(aq)=SO2(g)+ H2O(l)+ 1 2 O2(g) H1 =+327 kJ/mol、 SO2 (g)+I2(s)+2H2O(l) =2HI(aq)+ H2SO4(aq) H2=-151kJ/mol、2HI(aq)=H2(g)+I2(s)H3=+110 kJ/mol、H 2S(g) + H2SO4(aq)= S(s)+
22、SO2(g) +2H2O(l) H4=+61 kJ/mol，将上述反应进行如下变形:十+，整理可得系统( I )的热化学方程式为 H2O(l)=H2(g)+-O2(g) H=+286 kJ/mol；+，整理可得系统( II )的热化学方程式为 H2S(g)= H2(g)+S(s)H=+20 kJ/mol； （2）由题意设 H2S 转化的物质的量为 x， H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g) 起始（mol）0.40 0.10 0 0 转化（mol） x x x x 平衡（mol）0.40-x 0.10-x x x 已知反应平衡后水的物质的量分数为 0.02，则 x 0.40x0.
23、10xxx =0.02，解得 x=0.01，故 H2S 的平衡转化率 a1= 0.01mol 0.40mol 100%=2.5%；反应平衡常数 K= 2 0.01 0.400.01 0.100.01 2.810-3； 答案为：2.5；2.8 10-3； 水的物质的量分数增大，说明升高温度平衡正向移动，则 H2S 的转化率 a2a1，且正反应吸热，即H 0； 19 / 32 答案为： ； A.充入 H2S，浓度增大，平衡正向移动，H2S 的转化率减小，故 A 错误； B.充入 CO2，平衡正向移动，H2S 的转化率增大，故 B 正确； C.充入 COS ，平衡逆向移动，H2S 的转化率减小，故
24、C 错误； D.充入 N2，平衡不移动，H2S 的转化率不变，故 D 错误； 答案选 B。 11（河北唐山市 2020 届高三第一次模拟）燃煤烟气中含有大量 NOx和 SO2，可经处理消除。 （1）用 CH4催化还原 NOx可以消除氮氧化物的污染。 CH4(g)+ 4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+ 2H2O(g)； H1=574.0 kJ mol-1 CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g)； H2= 1160.0 kJ mol-1 反应 CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+ 2H2O(g)； H3=_； 若该反应中将 NOx还
25、原为 N2，消耗标准状况下 5.6L CH4，则反应过程中转移的电子物质的量为_； （2） 用 CH4原 NO2的反应为 CH4(g)+ 2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+ 2H2O(g)， 向两个容积均为 2L温度分别为 T1 C、 T2 C 的恒温恒容密闭容器中分别加入物质的量为 1 mol的 CH4和 2molNO2，测得各容器中 n(NO2)随反应时 间 t的变化如图所示： T1_T2(填“”或“”)； T1 C 时，4080 min，用 N2的浓度变化表示的平均反应速率为 v(N 2)=_，此温度下的化学平衡常数 K=_； T1 C 下， 200 min 时， 向容器中再加入
26、 CH4、 NO2和 H 2O(g)各 l mol， 化学平衡_移动(填“正向”、 “逆 向”或“不”)； （3）亚氯酸钠(NaClO2)和次氯酸钠(NaClO)碱性混合液作为复合吸收剂可脱除烟气中的 NOx、SO2，使其转 化为 NO3-、SO42-。 20 / 32 写出 NO与 NaClO2反应的离子方程式：_； 下图表示在一定条件下温度与复合吸收剂对烟气中 SO2、NO脱除效率的关系。图中 SO2比 NO脱除效率 高的原因可能是_ ( 答出一点即可)； （4）用碱液脱硝是目前研究的课题之一。 将 NO、NO2 控制物质的量之比接近 1：1 通入足量氢氧化钠溶液可制 NaNO2溶液。请写
27、出该反应的离子 方程式_。 将工业上氢氧化钠溶液脱硝得到的 NaNO2、NaNO3的混合液和 NaOH溶液分别加到下图所示的电解槽中 进行电解。写出 A 室 NO2发生的电极反应：_。 【答案】867kJmol-1 2mol 0.0025molL-1min-1 0.25 正向 4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O SO2易溶于水， NO 难溶于水， SO2溶于吸收剂中的浓度明显比 NO 大(或 SO2的还原性强或脱硝反应活化能较高) NO+NO2+2OH-=2NO2-+ H2O 2NO2-+6e-+4H2O=8OH-+ N2 【解析】 (1)已知：CH4(g)+ 4N
28、O2(g) 4NO(g)+CO2(g)+ 2H2O(g) H1=574.0 kJ mol-1， CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g) H2= 1160.0 kJ mol-1， 21 / 32 由盖斯定律： 2 可得，CH 4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+ 2H2O(g) H3= 867kJmol -1； 还原 NOx至 N2，消耗标准状况下 5.6LCH4，n(CH4)=0.25mol，根据反应可知，CH4转化为 CO2，C 元素由 -4 价变为+4价，1mol CH4参与反应转移 8mol电子，0.25mol CH4参与反应整个过程中
29、转移的电子物质的量 为 0.25mol 8=2mol； (2)根据先拐先平数值大原则，先拐先平温度高，则 T1T2； T1 C 时，结合图像，4080 min ，NO2物质的量变化量=1.50mol-1.10mol=0.40mol，浓度变化量 = 0.40mol 2L =0.20mol/L，根据反应 CH4(g)+ 2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+ 2H2O(g)，浓度的变化量之比等于计量 系数比，则 N2的浓度变化量为 0.10mol/L，则 v(N2)= 0.10mol/L 80min-40min = 0.0025molL-1min-1；120min 时 T1 C 下，反应达到平
30、衡，平衡时 NO2物质的量为 1mol，利用三段式： 42222 CHg+ 2NOgNg+COg+ 2H O g mol/L0.51000 mol/L0.250.50.250.250.5 mol/L0.250.50.250.250.5 始 变 平 化学平衡常数 K= 2 2 222 22 24 c Nc COcH O0.25 0.25 0.5 = cNOc CH0.50.25 =0.25； T1 C 下，200 min 时，向容器中再加入 CH4、NO2和 H 2O(g)各 l mol， Qc= 2 2 222 22 24 c Nc COcH O0.25 0.25 11 = cNOc CH10
31、.7512 K=0.25，则化学平衡正向移动； (3)废气中的 NO与 NaClO2反应，NaClO2具有氧化性，NO具有还原性，发生氧化还原反应，生成 NO3-、 Cl-，则此反应的离子方程式为 4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O； SO2易溶于水，而 NO 难溶于水，导致吸收剂中 SO2浓度明显比 NO 大，则 SO 2比 NO 脱除效率高； (4)将 NO、NO2 控制物质的量之比接近 1：1通入足量氢氧化钠溶液可制 NaNO2溶液，该反应的离子方程 式：NO+NO2+2OH-=2NO2-+ H2O； NO2在阴极得电子被还原为氮气，结合 B 室的溶液是碱性溶
32、液，故放电的方程式为： 2NO2+6e+4H2O=8OH+N2。 12（河南省郑州市 2020 届高三第二次质检）氢能是一种公认的高热值清洁能源，目前世界各国正致力于 将高污染高排放的碳能源过渡成清洁高效低排放的氢能源。氢能开发包括以下三个环节： 一、氢燃料的制备 (1)我国氢气的主要来源是焦炉气制氢， 所制得的氢气含有较多的 CO和 H2S， 中温干法脱硫是用氧化铁将硫 22 / 32 元素转化为硫化铁。干法脱硫的反应方程式为_。 (2)我国科研人员用木屑水蒸汽气化制取氢燃料，在一定条件下，反应器中存在如下反应： i.CO2 (g) +C(s)=2CO (g) H1 ii.C(s) + H2
33、O(g)=CO ( g) + H2 (g) H2 iii.C(s) + 2H2 (g)=CH4( g) H3 iv.CO(g) + H2O(g)=CO2 ( g) + H2 (g) H4 v. CH4(g)+ 2 H2O(g)= CO2 ( g) + 4H2 (g) H5 H5=_ 。 研究中 CaO 的添加量按照 CaO 中所含的 Ca 和松木屑所含碳的物质的量比确定，在 750，控制水蒸气 流量为 0.lg/(ming)下，探究催化剂加入量对产气组分和气化性能的影响，结果如表所示： n(Ca)/n(C) 气体体积分数 碳转化率/% H2 CO CO2 CH4 0 45.58 22.70 2
34、2.37 7.54 61.22 0.5 52.95 21.74 19.11 5.14 56.59 1.0 58.62 22.37 12.60 5.31 61.42 由表中数据， n(Ca) / n(C) =_时最为合理。 n(Ca) / n(C) 由 0 到 0.5时， H2的体积分数显著增加的原因_。 体系的气化温度不仅对木屑的热解气化反应有影响 ， 而且对 CaO 吸收 CO2 的能力以及 CaCO3的分解反应 也有很大影响。 实验过程中， 控制 n(Ca) / n(C) 为 1.0， 水蒸气流量为 0.1 g/(min g)， 将气化反应温度从 700 升到 850，气化温度对产氢率、产
35、气率的影响如表： 温度/ 气体体积分数 碳转化率/% H2 CO CO2 700 51.78 20.75 19.89 54.37 750 58.62 22.37 12.60 61.42 800 55.63 26.05 12.71 73.43 850 54.16 26.94 13.82 83.34 23 / 32 从产氢率的角度考虑，最佳操作温度是_。 随着反应的进行，发现 CaO 的吸收能力逐渐降低，原因是_。 二、氢燃料的存储 (3)将氢气储存于液体燃料中，可以解决氢气的安全高效存储和运输问题。由于甲醇具有单位体积储氢量高、 活化温度低等优点，是理想的液体储氢平台分子。我国学者构建一种双功能
36、结构的催化剂，反应过程中， 在催化剂的表面同时活化水和甲醇。如图是甲醇脱氢转化的反应历程( TS 表示过渡态）。 根据图像判断甲醇脱氢反应中断裂的化学键是_，该反应的H_0( 填“大于”、“等于”或“小于”) 三、氢燃料的应用。一种氢能电池的原理如图： (4)正极的电极反应式为_。在 Pt 电极表面镜一层细小的铅粉，原因是_。 【答案】Fe2O3+3H2S =Fe2S3+3H2O H5=2H2-H1-H3 或 H5=2H4-H3+H1或 H5=H2+H4-H3 1 CaO作为 CO2 的吸收剂，使产气中 CO2 分压降低，从而使水煤气变换反应平衡向生成 H2 的方向移 动 750 CaO吸收C
37、O2产生的CaCO3附着在CaO的表面， 阻止了CaO对CO2的进一步吸收 O-H 键和 C-H 键 小于 O2+2H2O+4e-=4OH- 铂粉吸附气体的能力强 【解析】 (1)根据题干可知，该反应为氧化铁与硫反应，生成硫化铁和水，反应方程式为：Fe2O3+3H2S =Fe2S3+3H2O； (2)根据盖斯定律 v=2 ii- i- iii=2 iv-iii+i= ii+ iv- iii，则 H5=2H2-H1-H3=H5=2H4-H3+H1=H5=H2+H4-H3； 根据表格中产氢率，n(Ca) / n(C)=1 时最高；n(Ca) / n(C)由 0到 0.5 时，H2的体积分数显著增加
38、的原因是 24 / 32 CaO 作为 CO2 的吸收剂，使产气中 CO2 分压降低，从而使水煤气变换反应平衡向生成 H2 的方向移动； 根据表格可知 750时，产氢率最高； CaO与二氧化碳反应生成碳酸钙，附着在 CaO的表面，阻止了 CaO对 CO2的进一步吸收； (3)甲醇的分子式为 CH3OH，脱氢反应中断裂的化学键是 O-H键和 C-H 键；该反应的相对能量降低，反应 放热； (4)正极得电子，发生还原反应，电极方程式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；粉末吸附气体的能力强，增加反应速 率。 13（湖北省名师联盟 2020 届高三第三次模拟）1，2-二氯丙烷(CH2ClCHClCH
39、3)是一种重要的化工原料， 工业上可用丙烯加成法制备，主要副产物为 3-氯丙烯(CH2=CHCH2Cl)，反应原理为： ICH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2ClCHClCH3(g) H1=-134kJ mol1 IICH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) H2=-102kJ mol1 请回答下列问题： (1)已知 CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)CH2ClCHClCH3(g)的活化能 Ea(正)为 132kJ mol1， 则该反应的活化能 Ea(逆)为_kJ mol1。 (2)一定温度下， 密闭容器中发生反应 I 和反应 II， 达
40、到平衡后增大压强， CH2ClCHClCH3的产率_ （填“增大”“减小”或“不变”），理由是_。 (3)起始时向某恒容绝热容器中充入 1mol CH2=CHCH3和 1mol Cl2发生反应 II，达到平衡时，容器内气体压 强_（填“增大”“减小”或“不变”）。 (4)一定温度下，向恒容密闭容器中充入等物质的量的 CH2=CHCH3(g)和 Cl2(g)。在催化剂作用下发生反应 I， 容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。 时间/min 0 60 120 180 240 300 360 压强/kPa 80 74.2 69.4 65.2 61.6 57.6 57.6 用单位时间内气体分压的变
41、化来表示反应速率，即 p v= t ，则前 120min 内平均反应速率 v(CH2ClCHClCH3)=_kPa min1。(保留小数点后 2 位)。 该温度下，若平衡时 HCl 的体积分数为 1 8 ，则丙烯的平衡总转化率=_；反应 I 的平衡常数 Kp=_kPa1(Kp为以分压表示的平衡常数，保留小数点后 2 位)。 【答案】164 增大 反应 I 是一个气体物质的量减小的反应，达到平衡后增大压强，反应 I 正向移动， CH2ClCHClCH3的产率增大 增大 0.09 74% 0.21 25 / 32 【解析】 （1）已知：ICH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2ClCHClCH
42、3(g) H1=-134kJ mol1 IICH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) H2=-102kJ mol1 根据盖斯定律 III 得到 CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)CH2ClCHClCH3(g) H=H1- -H2=-32kJ mol1，且 H=Ea(正) Ea(逆)，则 Ea(逆)=164kJ mol1； （2）恒温恒压密闭装置中，根据平衡移动原理，增大压强平衡向气体粒子数目减小的方向进行，该反应往 正向移动，故 CH2ClCHClCH3的产率增大； （3）根据气体状态方程 PV=nRT，V、n 是定值，R 是常数，压强随 T 增
43、大而增大，由于容器是绝热恒容， 与外界没有热量交换，对于反应 II 正反应放热，体系吸收热量，绝热容器的温度升高，故体系压强增大； （4）恒温恒容的密闭装置，初始通入等物质的反应物初始体系总压 80 kPa，120min 总压为 69.4 kPa， 减小量为 10.6 kPa，根据反应 I 方程分析 CH2ClCHClCH3分压 10.6 kPa，根据 p v= t ， v(CH2ClCHClCH3)=0.09 120min 10.6 kPa kPa min1； 设初始充入等物质的量的 CH2=CHCH3和 Cl2均为 1mol，平衡时刻 CH2ClCHClCH3为 xmol，生成 CH2=C
44、HCH2Cl 和 HCl 均为 ymol，由于压强之比等于气体物质的量之比，有 802 = 57.62-x ，得 x=0.56mol，又 有平衡时 HCl 的体积分数为 1 8 ， 有 1 8 = y 2-x ， 得 y=0.18mol， 因此平衡时刻 CH2=CHCH3和 Cl2均为 0.26mol， CH2ClCHClCH3为 0.56mol，CH2=CHCH2Cl 和 HCl 均为 0.18mol，混合气体的总物质的量为 1.44mol，故丙 烯的平衡总转化率= 0.56+0.18 1 100%=74%；反应 I 中 CH2=CHCH3和 Cl2物质的量分数均为 0.26 1.44 ，且
45、 分压均为 57.60.26 1.44 kPa，CH2ClCHClCH3物质的量分数 0.56 1.44 ，且分压为 57.60.56 1.44 kPa，则 Kp= 2 0.56 57.6 1.44 0.26 57.6 1.44 0.21 kPa1。 14（辽宁省沈阳东北育才中学 2020 年高三质监）煤燃烧排放的烟气含有 SO2和 NOx，形成酸雨、污染大 气，采用 NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题： (1)NaClO2的化学名称为_。 (2)在鼓泡反应器中通入含有 SO2和 NO的烟气，反应温度为 323 K，NaClO2溶液浓度为 5 103mol L1。反 应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。 26 / 32 离子 SO42 SO32 NO3 NO2 Cl c/（mol L1） 8.35 104 6.87 106 1.5 104 1.2 105 3.4 1
