高考化学备考优生百日闯关系列专题01化学反应速率与化学平衡原理综合应用(含解析)

专题01 化学反应速率与化学平衡原理综合应用1．【2015新课标Ⅱ卷理综化学】甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。

利用合成气（主要成分为CO 、CO 2和H 2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：①CO(g)+2H 2(g)CH 3OH(g) △H 1 ②CO 2(g)+3H 2(g)CH 3OH （g ）+H 2O(g) △H 2 ③CO 2(g)+H 2(g)CO(g)+H 2O(g) △H 3 回答下列问题：（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：由此计算△H 1= kJ.mol -1，已知△H 2=-58kJ.mol -1，则△H 3= kJ.mol -1（2）反应①的化学平衡常数K 的表达式为 ；图1中能正确反映平衡常数K 随温度变化关系的曲线为 （填曲线标记字母），其判断理由是 。

（3）合成气的组成n(H 2)/n(CO+CO 2)＝2.60时，体系中的CO 平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。

α（CO ）值随温度升高而 （填“增大”或“减小”），其原因是 。

图2中的压强由大到小为_____，其判断理由是_____。

【答案】（1）—99；＋41（2）)(c )(c )(c 223H CO OH CH K ∙=；a ；反应①为放热反应，平衡常数应随温度升高变小；（3）减小；升高温度时，反应①为放热反应，平衡向向左移动，使得体系中CO 的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又产生CO 的量增大；总结果，随温度升高，使CO 的转化率降低；P 3＞P 2＞P 1；相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO 的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO 的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高【考点定位】本题主要是考查反应热计算、盖斯定律应用、平衡常数以及外界条件对平衡状态的影响等【名师点晴】本题从知识上考查了热化学方程式、盖斯定律，平衡图像、外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，考查了学生对知识理解、综合运用能力。

将热化学方程式、盖斯定律，平衡图像、外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，碳、氮及其化合物的性质等知识同低碳经济、温室气体的吸收等环境问题联系起来，充分体现了学以致用的目的，更突显了化学是一门实用性的学科的特点。

2．【2015山东理综化学】合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。

（1）一定温度下，某贮氢合金（M）的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强（p），横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比（H/M）。

在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MH x，随着氢气压强的增大，H/M逐惭增大；在AB段，MH x与氢气发生氢化反应生成氢化物MH y，氢化反应方程式为：zMH x(s)+H2(g)==ZMH y(s) △H(Ⅰ)；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。

反应（Ⅰ）中z=_____（用含x和y的代数式表示）。

温度为T1时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v=______mL•g-1•min。

反应的焓变△HⅠ_____0（填“>”“<”或“=”）。

（2）η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，η（T1）____η（T2）（填“>”“<”或“=”）。

当反应（Ⅰ）处于图中a 点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应（Ⅰ）可能处于图中的_____点（填“b”“c”或“d”），该贮氢合金可通过______或_______的方式释放氢气。

【答案】（1）2/(y—x)；30；< （2）>；c；加热减压【考点定位】本题以合金贮氢材料为背景，考查了元素守恒的应用、化学反应速率的计算、焓变的判断、化学平衡移动及影响因素、热化学方程式的书写。

【名师点睛】本题素材选取新颖，化学反应速率与化学平衡完全围绕图像展开，这就要求考生具有较强的读图能力，能够快速的从图表中得到有用的数据，是解答本题的关键，本题第二小题为创新的题型，定义了一个新的陌生物理量，并且对该物理量进行分析，这就要求考生们对平时所学知识做到深入理解、活学活用，才能顺利的解答，第3小题为热化学方程式的书写，为常规题目，只要考生注意正负号、物质的状态以及数值的计算等，即可得到正确答案。

试题一般考查化学反应速率、化学平衡理论在化工生产中的应用，具体考点有：（1）化学反应速率、化学平衡的相关计算；（2）以图像、表格的形式考查影响化学反应速率的因素和化学平衡理论；（3）外界条件对化学平衡的影响，以及对知识整合能力、分析和解决问题的能力；（4）考查化学平衡常数，化学常数与温度、反应热的关系；利用物质的平衡浓度与温度判断化学平衡常数的大小，及用浓度商的关系判断是否达到平衡状态。

（5）用化学反应速率、化学平衡理论在化工生产中的应用，同时考虑生产成本和经济效益等。

1．（1）人们常用催化剂来选择反应进行的方向，左图所示为一定条件下1molCH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去].①写出1moL HCHO与O2发生反应时生成CO和H2O(g)的热化学方程式_______________；②CH3OH与O2在有催化剂作用下反应，产物中HCHO比率大大提高的原因是_______________；（2）①一定温度下，将N2H4与NO2以体积比为1：1置于10L定容容器中发生反应2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(l)△H＜0，下列能说明反应达到平衡状态的是_______；A．混合气体密度保持不变 B.2v正(NO2)=3v逆(N2)C．N2H4与NO2体积比保持不变 D．体系压强保持不变②在某温度下，10L密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量变化如下表：ⅰ前2min内NO2的平均反应速率为_____________(保留2位有效数字，下同)该温度下反应的平衡常数K=___________________。

ⅱ关于上述反应，下列叙述不正确的是_____________。

A．达到平衡时，移走部分N2，平衡将向右移动，正反应速率加快B．缩小容器的体积，平衡向右移动，c(N2H4)将变大C．在相同条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，应选用乙催化剂D．若保持平衡时的温度和压强不变，再向容器中充入He，则此时v(逆) ＞v(正) ⅲ．请画出该反应中n(NO2)随时间变化曲线，并画出在第7min分别升温、加压、加催化剂的情况下n(NO2)随时间变化示意图如图(在图上注明变化的条件)。

【答案】（1）①HCHO(g)+1/2O2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=-235KJ•mol-1②催化剂使生成HCHO的活化能降低，同时使生成CO的活化能升高，并且生成HCHO的活化能低于生成CO的活化能。

（2）①AD ②i 0.025mol·L-1﹒min-1 8.4(mol·L-1)-1 ii Aiii正反应速率降低，故A错误；B．缩小容器的体积，平衡向右移动，但因体积减小，依据勒夏特列原考点：考查了热化学方程式书写和平衡状态的判断、作图象的问题和化学平衡常数、化学方程式的书写以及电极反应式的书写。

2．研究发现，含pm2.5的雾霾主要成分有SO2、NO x、C x H y及可吸入颗粒等。

（1）雾霾中能形成酸雨的物质是_____________。

（2）为消除NO x对环境的污染，可利用NH3在一定条件下与NO反应生成无污染的气体。

－1已知：4NH－1N①下列表示NH3(g)与NO(g)在一定条件下反应，生成无污染气体的能量转化关系示意图正确的是：___________(填字母)② 右图是反应4NH32(g)+6H2O(g)过程中NH3的体积分数随X变化的示意图，X代表的物理量可能是_________，原因是_________。

（3）右图电解装置可将雾霾中的SO2、NO转化为(NH4)2SO4，① 阴极的电极反应式是。

② 物质A是_____________(填化学式)，理由是_________________________。

（4）为减少雾霾、降低大气中有害气体含量，研究机动车尾气中CO、NO x及C x H y的排放量意义重大。

机动车尾气污染物的含量与空/燃比 (空气与燃油气的体积比)的变化关系示意图如图所示，请解释：① 随空/燃比增大，CO和C x H y的含量减少的原因是。

② 当空/燃比达到15后，NO x减少的原因可能是_____________。

【答案】（1）SO2和 NO X（2）①a ② 温度或压强；因为该反应是放热及体积增大的可逆反应，升高温度或增大压强，平衡均逆向移动，使NH3的体积分数增大（3）①NO + 5e－+ 6H+= NH4＋+ H2O②H2SO4，根据反应：5SO2+ 2NO+ 8H2O 电解(NH4)2SO4+ 4H2SO4，产物中除有(NH4)2SO4外还有H2SO4（4）①空/燃比增大，燃油气燃烧更充分，故CO、CxHy含量减少②因为反应 N2(g)+O2是吸热反应，当空/燃比大于15后，由于燃油气含量减少，燃油气燃烧放出的热量相应减少，环境温度降低，使该反应不易进行，故NO x减少考点：考查化学反应与能量变化、电解原理的应用和平衡图像分析。

3．氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。

（1）下图1是1molNO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式____ 。

（2）在固定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H=－92.4kJ·mol－1用一定物质的量的N2和H2合成NH3，三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，在其它条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时NH3的质量分数如右图所示此时甲、乙、丙三个容器中一定达到化学平衡状态的是，都达到平衡状态时，NH3的质量分数最高的是____ 。

下图2是实验室在三个不同条件的密闭容器中，分别加入浓度均为c(N2)=0.10 mol/L，c(H2) = 0.26 mol/L进行反应时，N2的浓度随时间的变化如下图①、②、③曲线所示。

I．该反应实验②平衡时H2的转化率为。

II．据图2所示，②装置中有一个条件与①不同。

请指出②相对①改变的条件。

III．计算实验③的平衡常数为___________________。

（3）最近美国Simons等科学家发明了使NH3直接用于燃料电池的方法，其装置用铂黑作电极、加入碱性电解质溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入NH3．其电池反应生成一种单质和一种化合物，写出负极的电极反应式。