2016年10月浙江省化学选考专项复习化学平衡经典题

1化学平衡1、国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度，消除氮氧化物污染有多种方法。(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：①CH4(g)＋4NO2(g)=4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)△H=—574kJ·mol－1②CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)△H=—1160kJ·mol－1③H2O(g)=H2O(l)△H=—44.0kJ·mol－1写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式(2)用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，其反应为：2NO＋2CO催化剂2CO2＋N2△H0为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：时间(s)012345c(NO)(mol/L)1.00×10－34.50×10－42.50×10－41.50×10－41.00×10－41.00×10－4c(CO)(mol/L)3.60×10－33.05×10－32.85×10－32.75×10－32.70×10－32.70×10－3请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：①前2s内的平均反应速率v(NO)______v(CO)（填、=或）。②在该温度下，反应的平衡常数K＝。③已知尾气通过排气系统的时间是很短的，下列措施能提高尾气转化率的是。A．选用更高效的催化剂B．排气系统保持适当的温度C．增大尾气和催化剂的接触面积D．减小压强④研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。编号T(℃)NO初始浓度(mol/L)CO初始浓度(mol/L)催化剂的比表面积(m2/g)Ⅰ2801.20×10－35.80×10－382Ⅱ124Ⅲ350a请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。b请在以下坐标图中，画出上表中的三个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图。c(NO)t22、氮及其化合物在人类的生存和发展中有极重要的价值，研究氮化合物间的转化一直是化学家们的重要工作。（1）已知反应：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=-483.6lkJ·mol-1②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1③4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-905kJ·mol-1④4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)ΔH则反应④的ΔH=______________。在一个密闭容器内，一定量的氨气与氧气的混合气体在催化剂作用下，在不同温度时的生成物及生成物含量如上图所示：温度较低时以反应为主（选填上述已知反应序号“①②③④”）为主。当温度提高到900℃以上时，升高温度NO的产率逐渐降低的原因是：。从氨氧化制硝酸整个过程考虑，理论上消耗氨和空气的体积比是：。（2）使用近一个世纪的哈伯法合成氨工艺通常转化率为10%至15%。1998年两位希腊化学家，发明了一种合成氨的新方法。在常压下，将氢气与用氦稀释的氮气分别通入一加热到570℃的以锶-铈-钇-钙钛矿多孔陶瓷(SCY)为固体电解质的电解池中，SCY能透过阳离子，在实验中原料转化率高达78%。实验装置如图所示。通电后，图中a相连的电极发生的电极反应式为：___________________。若用这种方法合成1molNH3消耗akJ的电能，则合成1molNH3过程中将会放出________________________kJ的热量。（3）温度T℃下，在一个体积为1L的真空密闭容器中加入0.5molCaCO3在t1时刻达到平衡，在此过程中CO2浓度变化如右图所示。若在t2时迅速拉活塞使气体体积增大到2L，在t3时体系重新达到平衡。请在右图中补充完整CO2浓度变化示意图(整个过程中温度维持不变)。在t3时刻反应CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)的平衡常数K=。若在t3时维持温度与容器总体积不变，充入0.5molN2最后平衡时容器中的CaCO3的质量为。若在t1时维持温度与容器总压强不变，充入0.1molN2最后平衡时容器中的CaCO3的质量为。33、甲醇是一种很好的燃料，被称为21世纪的新型燃料。（1）工业上可通过H2和CO化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)11116molkJH已知：)()(21)(22gCOgOgCO12283molkJH)()(21)(222gOHgOgH131242mokJH1mol甲醇燃烧生成CO2和水蒸气放出kJ的热量。（2）在压强为0.1MPa、催化剂作用下，将amolCO与3amolH2的混合气体充入VL容器制备甲醇。①若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是。A．升高温度B．将CH3OH（g）从体系中分离C．充入He，使体系总压强增大D．再充入1molCO和3molH2②为了寻找合成甲醇的适宜温度和压强，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。A．则上表中剩余的实验条件数据：a=________、b=_______。B．根据反应特点，右上图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图，请指明图中的压强P1=_________MPa。③100℃时，CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)反应的平衡常数为（用含a、V的代数式表示）。（3）甲醇燃料电池具备甲醇燃料容易携带、容易存储等优点，目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源。右图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型，Y极为电池的极，A微粒为。写出X极的电极反应式。44、CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛。已知（i）CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-90.1kJ•mol-1（ii）CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-49.0kJ•mol-1（iii）CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H3=-41.1kJ•mol-1（iV）2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJ•mol-1回答下列问题：(1)写出由H2和CO直接制备二甲醚的热化学方程式为。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响。(2)有研究者在催化剂（含Cu—Zn—Al—O和Al2O3）、压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是。（3）由CO和H2在催化剂作用下，也可以合成甲醇。反应原理为：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。①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)也可以平衡常数（记作KP），则以上反应KP＝；②在容积均为1L的密闭容器（a、b、c、d、e）中，分别充入1molCO和2molH2等量混合气体，在不同的温度下（温度分别为T1、T2、T3、T4、T5），经相同的时间，在t时刻，测得容器甲醇的体积分数（如图所示）。解析在T1～T2及T4～T5二个温度区间，容器内甲醇的体积分数如图所示的变化趋势，其原因是。③在不改变反应物用量情况下，将容器c中的平衡状态转变到容器d中的平衡状态，可采取的措施有（写出2点）、。5、目前，全国多个地区为雾霾所困，氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物有多种方法。在汽车上安装三效催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物（CO、NOx、碳氢化合物）进行相互反应，生成无毒物质，减少汽车尾气污染。已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)；△H=+180.5kJ/mo12C(s)+O2(g)=2CO(g)；△H=－221.0kJ/mo1C(s)+O2(g)=CO2(g)；△H=－393.5kJ/mo1（1）汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是。汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)+O2(g)，简述该设想能否实现的依据：。（2）汽车尾气中转化器中发生的反应：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=。（3）在一定温度下，在体积2L的密闭容器中充入0.8molNO和0.7molCO，5s达到平衡状态，此时容器中N2的体积分数为0.25。①达到平衡时N2平均反应速率v（N2）=mol·L-1·s-1，则该反应的平衡常数K=；若升高体系的温度，K值将（填“增加”、“减小”或“不变”）。②如图，在t2时刻，将容器的容积迅速扩大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，t3时刻达到新的平衡状态。请在右图中补充画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线：（4）如果要净化汽车尾气同时提高该反应的速率和NO的转化率，采取的措施是。A．降低温度B．增大压强同时加催化剂5C．升高温度同时充入N2D．及时将CO2和N2从反应体系中移走1、（1）CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)△H=—955kJ·mol－1(3分)（2）①＝（2分）②5000L·mol-1（3分）③ABC(三个全对得2分，只选2个且正确者得1分，其余不得分)④b（3分）a（3分）④的另一种答案：ba注意每画对1条线得1分2、（1）-1266.0-1kJmol[注：④=①×3-②×2ΔH=-483.61×3–(-92.4)×2=-1266.0(-1kJmol)]④温度提高到900℃以上时，主要以反应③为主，反应③是放热反应当温度升高，化学平衡向逆方向移动生成NO的产率逐渐降低1:10（2）+-23N+6H+6e=2NHa+46.2（3）0.210g0g[(1)第1空、第3空(2)第1空(3)作图每空各2分；其余每空1分。]3.（1）651（2分）（2）①BD（2分）②A．a=150，b=1/3B．0.1（各1分）③4a2/V2（2分）（3）正极（2分）H+（1分）X极：2CH4O-12e–+2H2O→12H++2CO2（2分）4、（1）2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ•mol-1（2分）该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大。（2分）（2）反应放热，温度升高，平衡左移。（2分）实验编号T(℃)NO初始浓度(mol/L)CO初始浓度(mol/L)催化剂的比表面积(m2/g)Ⅰ2801.20×10－35.80×10－382Ⅱ2801.20×10－35.80×10－3124Ⅲ3501.20×10－35.80×10－382实验编号T(℃)NO初始浓度(mol/L)CO初始浓度(mol/L)催化剂的比表面积(m2/g)Ⅰ2801.20×10－35.80×10－382Ⅱ3501.20×10－35.80×10－3124Ⅲ3501.20×10－35.80×10－3826（3）①322(CHOH)(CO)(H)ppp（2分）②T1－T2区间，化学反应未达到平衡状态，温度越高，化学反应速率越快，所以甲醇的体积分数随着温度的升高而提高。（2分）T3－T4区间，化学反应已达到平衡状态，由于正反应为放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以甲醇的体积分数减少。（2分）③升温减压（2分各1分）5、（1）升高温度，反应速率加快，平衡朝生成NO的方向移动（2分）；不可行，因为△H0，△S0，在任何情况下都不能自发进行（2分）。（2）-746.5kJ/mol(2分)（3）①0.03（2分）②540（2分），减小（1分）②（2分）（4）B（2分）