化学反应原理大题

化学反应原理大题
1.（12分）氯化亚砜(SOCl2)具有很强的氯化能力和脱水能力，在有机合成中具有重要的应用。

工业上用
硫酸厂尾气中的SO2与SCl2、Cl2为原料合成SOCl2，反应如下：
Ⅰ. SO2 (g)+Cl2(g)SO2Cl2(g) ΔH = −471.7 kJ·mol−1
Ⅱ. SCl2(g)+SO2Cl2 (g)2SOCl2(g) ΔH = −5.6 kJ·mol−1
回答下列问题：
（1）该条件下，由SO2(g)、Cl2(g)和SCl2(g)，制备1 mol SOCl2(g)放出的热量为kJ。

（2）一定条件下，在5 L的恒容密闭容器中通入一定量的SO2、SCl2与Cl2，反应4 min后达到平衡。

若初始压强为p0，反应过程中容器内总压强(p)随时间(t)变化如下图所示（平衡时温度与初始温度相同）。

容器内各组分物质的量如下表。

①0～容器内压强增大的原因为。

②反应Ⅰ、Ⅱ达平衡时，SCl2的平衡转化率为。

③K为平衡常数，p K=−lg K，该温度下，反应Ⅱ的p K = （保留两位有效数字，lg2 = 0.30）。

（3）常温下，将SO2通入到NaOH溶液中，充分反应后得到a mol·L−1的NaHSO3溶液，该溶液的pH=5，
则溶液中c() c(H2SO3)（填“>”“=”或“＜”），的电离常数约为（用含a 的式子表示）。

【答案】（1）238.65 （2分）
（2）①反应为放热反应，温度升高使体系压强增大（2分，表述合理即可）
②20%（2分）③0.30（2分）（3）>（2分）（2分）
2．C1 化学是目前研究的热点问题。

（1）己知:2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H =a kJ·mol-1 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H =+130kJ·mol-1 H-H、O=O、H-O 键的键能分别为436kJ/mol、496kJ/mol、462kJ/mol。

则a=_______。

（2）以甲醇为原料制备H2的一种原理如下:
I.CH3OH(g) CO(g)+2H2(g) △H =+90kJ·mol-1
II.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H =-41kJ·mol-1
①在绝热恒容密闭容器中，加入一定量的CH3OH(g)在一定条件下发生反应I，下列情况能说明该反应达
到平衡状态的是____________(填代号)
A．容器内温度不变B．容器内气体总质量不再变化
C．CH3OH(g)和CO(g)的浓度之比不再变化D．混合气体的密度不再变化
②温度为T℃时，向10L 恒容密闭容器中充入1mol CH3OH(g)和lmolH2O(g)，发生反应I和反应II，达
到平衡时测得CO 的物质的量为0.4mol，CO2的物质的量为0.2mol。

则反应II的平衡常数K=_____。

该温度下，在某时刻平衡体系中c(CO2)=2mol/L、c(H2)=2mol/L、c(CO)=4mol/L、c(H2O)=4mol/L，则该时刻上述反应II 的平衡移动方向为__________(填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不移动”)。

（3）H2和CO在一定条件(温度、压强和催化剂) 下合成CH4，发生反应: CO(g) +3H2(g)H4(g)+H2O(g) △H<0。

如下图，温度低于T0时，随着温度升高，CH4的产率增大，其原因是________________________。

（4）合成气(H2、CO) 不仅是化工原料，也是清洁能源。

如果H2和CO 以体积比1:1组成混合气体与空气构成碱性燃料电池(KOH溶液为电解质溶液且足量)，假设CO和H2同时按比例发生反应，则燃料电池负极的电极反应式为____________________________________________。

【答案】一220 AC 0.875 或7/8 正反应方向T0之前反应未达到平衡，升高温度，反应速率加快，CH4 的产率增大CO+H2+6OH--4e-=CO32-+4H2O
3.直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境。

工业上常采用催化还原法和碱吸收法处理SO2气体。

(1)下图所示：1mol CH4完全燃烧生成气态水的能量变化和1mol S(g)燃烧的能量变化。

在催化剂作用下，CH4
可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2，写出该反应的热化学方程式________________________________。

(2)焦炭催化还原二氧化硫的化学方程式为2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)。

一定压强下，向1L密闭容器中充入足量的焦炭和1molSO2发生反应，测得SO2的生成速率与S2(g)的生成速率随温度变化的关系如图所示：
①A、B、C、D四点对应的状态中，达到平衡状态的有_____________(填字母)。

②该反应的△H_____0(填“>”“<”或“=”)。

③下列措施能够增大SO2平衡转化率的是______________。

A．降低温度 B．增加C的量 C．减小容器体积 D．添加高效催化剂
(3)用氨水吸收SO2。

25℃时2．0mol·L-1的氨水中，NH3·H2O的电离度α
=______(×100％)。

将含SO2的烟气通入该氨水中，当溶液显中性时，溶液中的=_____。

(已知25℃，K b(NH3·H2O)=1.8×10-5；K a1(H2SO3)=1.3×10-2，K a2(H2SO3)=6.2×10-8)
(4)当吸收液失去吸收能力后通入O2可得到NH4HSO4溶液，用如图所示装置电解所得NH4HSO4溶液可制得强氧化剂(NH4)2S2O8
①写出电解NH4HSO4溶液的化学方程式____________。

②若用9．65A的恒定电流电解饱和NH4HSO4溶液1小时，理论上生成的(NH4)2S2O8的物质的量为________。

(F=96500C·mol-1)
【答案】(1). CH4(g)+2SO2(g)=2S(g)+CO2(g)+2H2O(g), ∆H=352 KJ/mol;(2). C(3). <(4). A (5). 0.3%(6). 0.62(7). 2NH4HSO4==(NH4)2S2O8+H2↑(8). 0.18mol
4．氢气作为清洁能源有着广泛的应用前景，含硫天然气制备氢气的流程如图。

请回答下列问题：
Ⅰ.转化脱硫：将天然气压入吸收塔，30℃时，在T·F菌作用下，酸性环境中脱硫过程示意图如图。

过程i的离子反应方程式为_____。

已知：①Fe3＋在pH＝1.9时开始沉淀，pH＝3.2时沉淀完全。

②30℃时，在T·F菌作用下，不同pH的FeSO4溶液中Fe2＋的氧化速率如表。

在转化脱硫中，请在表中选择最佳pH范围是____<pH<____，这样选择的原因是：______。

Ⅱ.蒸气转化：在催化剂的作用下，水蒸气将CH4氧化。

结合如图回答问题。

（3）①该过程的热化学方程式是_____。

②比较压强P1和P2的大小关系：P1____P2(选填“<”、“>”或“＝”)。

Ⅲ.CO变换：500℃时，CO进一步与水反应生成CO2和H2。

Ⅳ.提纯：将CO2和H2分离得到H2的过程如示意图如图。

（4）吸收池中发生反应的离子方程式是______。

【答案】2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ 1.5 1.9 当pH＞1.9时，Fe3+开始沉淀，导致Fe2+、Fe3+离子浓度均下降，降低反应速率；当pH＜1.5时，T·F菌活性降低，反应速率减慢CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ∆H=+204kJ/mol ＞CO2+H2O+CO32-=2HCO3-
5.甲醇水蒸气重整制氢(SRM)系统简单，产物中H2 含量高、CO含量低(CO会损坏燃料电池的交换膜)，是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。

反应如下:
反应Ⅰ(主) :CH 3OH(g)+ H2O(g) CO2(g)+ 3H2(g) ΔH1=+49kJ/mol
反应Ⅱ(副) :H2(g)+ CO2(g) CO(g)+ H2O(g) ΔH2=+41kJ/mol
温度高于300℃则会同时发生反应Ⅲ: CH3OH(g) CO(g)+2H2(g) ΔH3
（1）计算反应ⅢΔH3= _________。

（2）反应1能够自发进行的原因是_______________，升温有利于提高CH3OH转化率，但也存在一个明显的缺点是__________。

（3）右图为某催化剂条件下，CH3OH转化率、CO生成率与温度的变化关系。

①随着温度的升高,CO的实际反应生成率没有不断接近平衡状态生成率的原因是____________ (填标号)。

A.反应Ⅱ逆向移动
B.部分CO 转化为CH3OH
C.催化剂对反应Ⅱ的选择性低
D.催化剂对反应Ⅲ的选择性低
②随着温度的升高，CH3OH 实际反应转化率不断接近平衡状态转化率的原因是______。

③写出一条能提高CH3OH转化率而降低CO生成率的措施_________。

（4）250℃，一定压强和催化剂条件下，1.00molCH3OH 和1.32molH2O 充分反应(已知此条件下可忽略反应Ⅲ),平衡时测得H2为2.70mol,CO有0.030mol,试求反应Ⅰ中CH3OH 的转化率_________，反应Ⅱ的平衡常数_________(结果保留两位有效数字)
【答案】(1). +90kJ/mol (2). 反应Ⅰ为熵增加的反应(3). CO含量升高，破坏燃料电池的交换膜(4). C (5). 升温反应速率加快(6). 其它条件不变，提高n(水)/n(甲醇)的比例(或其它条件不变，选择
更合适的借化剂) (7). 91% (8). 5.6×10-3
6.燃煤烟气的脱硫脱硝是目前研究的热点。

（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= -574 kJ•mol-1
②CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -1160 kJ•mol-1
③H2O(g) = H2O(l) △H= -44 kJ•mol-1
写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g) 、CO2(g)和H2O( l ) 的热化学方程式_____________。

（2）某科研小组研究臭氧氧化--碱吸收法同时脱除SO2和NO工艺，氧化过程反应原理及反应热、活化能数据如下：
反应Ⅰ：NO(g)+ O3(g) NO2(g)+O2(g) △H1 = -200.9 kJ•mol-1 Ea1 = 3.2 kJ•mol-1
反应Ⅱ：SO2(g)+ O3(g)SO3(g)+O2(g) △H2 = -241.6 kJ•mol-1 Ea2 = 58 kJ•mol-1
已知该体系中臭氧发生分解反应：2O3(g) 3O2(g)请回答：
其它条件不变，每次向容积为2L反应器中充入含1.0 mol NO、1.0 mol SO2的模拟烟气和2.0 mol O3，改变温度，反应相同时间t后体系中NO和SO2的转化率如图所示：
①由图1可知相同温度下NO的转化率远高于SO2，结合题中数据分析其可能原因_______。

②下列说法正确的是________。

A．P点一定为平衡状态点
B．温度高于200℃后，NO和SO2的转化率随温度升高显著下降、最后几乎为零
C．其它条件不变，若缩小反应器的容积可提高NO和SO2的转化率
D．臭氧氧化过程不能有效地脱除SO2，但后续步骤碱吸收可以有效脱硫
③假设100℃时P、Q均为平衡点，此时反应时间为10分钟，发生分解反应的臭氧占充入臭氧总量的10%，则体系中剩余O3的物质的量是________mol；NO的平均反应速率为________；反应Ⅱ在此时的平衡常数为_______________。

（3）用电化学法模拟工业处理SO 2。

将硫酸工业尾气中SO 2通入如图装置（电极均为惰性材料）进行实验，
可用于制备硫酸，同时获得电能：
①M 极发生的电极反应式为___________________。

②质子交换膜右侧的溶液在反应后pH ________（填“增大”、“减小”、“不变”）。

③当外电路通过0.2 mol 电子时，质子交换膜左侧的溶液质量______（填“增大”或“减小”）_______克。

【答案】
(1). CH 4(g)+2NO 2(g)= N 2(g)+CO 2(g)+2H 2O(l) △H=-955 kJ/mol (2). 反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ，相同条件下更易发生反应 (3). BCD (4). 0.65 (5). 0.0425mol/(L.min) (6). 0.96 (7). SO 2+2H 2O-2e - =SO 42- +4H + (8). 增大 (9). 增大 (10). 6.2
7．工业上利用合成气(CO 、CO 2和H 2)来生产甲醇，有关反应的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。

Ⅰ.2H 2(g)＋CO(g)CH 3OH(g) ΔH 1 Ⅱ.H 2(g)＋CO 2(g)H 2O(g)＋CO(g) ΔH 2 Ⅲ.3H 2(g)＋CO 2(g)
CH 3OH(g)＋H 2O(g) ΔH 3
(1)若合成气为H 2和CO 2，发生反应Ⅲ。

①由H 2(g)和CO 2(g)合成CH 3OH(g)的ΔH 3＝____________。

(用ΔH 1、ΔH 2表示) ②下列措施能使反应Ⅲ的平衡体系中nH2nCH3OH
增大的是________(填字母)。

A ．将水蒸气从体系中分离出去 B ．恒压时充入氦气 C ．升高温度
D ．恒容时再充入一定量CO 2
③500 ℃测得反应Ⅲ在10 min 时，H 2(g)、CO 2(g)、CH 3OH(g)、H 2O(g)的浓度分別为2 mol·
L －
1、1.0 mol·L －
1、0.6 mol·L －
1、0.6 mol·L －
1，则此时v 正______(填“>”“＝”或“<”)v 逆。

从开始到该时
刻，用H 2表示反应的平均速率为v (H 2)＝________________________________。

(2)用合成气H 2、CO 和CO 2生产甲醇。

当()()()nCO ＋nCO2nH2
＝a 时，体系中CO 平衡转化率[α(CO)]与温度和
压强关系的一些散点如图1所示。

520 K 、压强为p 时，α(CO)处于C 点。

①若保持温度不变，增大压强，则可能是图中的________点(填字母，下同)。

②若保持压强不变，升高温度，则可能是图中的________点。

(3)利用甲醇燃料电池进行电解的装置如图2，其中A 、B 、D 均为石墨电极，C 为铜电极。

工作一段时间后断开K ，此时A 、B 两极上生成等物质的量的气体。

①乙中B 电极为________(填“阴极”或“阳极”)，该电极上生成的气体在标准状况下的体积为________________________________________________________________________。

②丙装置溶液中金属阳离子的物质的量(n )与转移电子的物质的量[n (e －
)]变化关系如图3，则图中c 线表示的是________(填离子符号)的变化。

答案 (1)①ΔH 1＋ΔH 2 ②AD ③> 0.18 mol·L －
1·min
－1
(2)①D ②I (3)①阴极 2.24 L ②Cu 2＋
8．甲醛(HCHO)俗称蚁醛，是一种重要的有机原料。

Ⅰ.利用甲醇(CH 3OH)制备甲醛
脱氢法：CH 3OH(g)===HCHO(g)＋H 2(g) ΔH 1＝＋92.09 kJ·mol －
1
氧化法：CH 3OH(g) ＋21
O 2(g)===HCHO(g)＋H 2O(g) ΔH 2
(1)已知：2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(g) ΔH 3＝－483.64 kJ·mol －
1，则ΔH 2＝____________________________。

(2)与脱氢法相比，氧化法在热力学上趋势较大，其原因为______________________________ ________________________________________________________________________。

(3)图1为甲醇制备甲醛反应的lg K (K 为平衡常数)随温度(T )的变化曲线。

曲线________(填“a ”或“b ”)对应脱氢法，判断依据为__________________。

Ⅱ.甲醛的用途
(4)将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品(结构简式如图2)，该物质在医药等工业中有广泛用途。

若原料完全反应生成乌洛托品，则甲醛与氨的物质的量之比为________。

(5)将甲醛水溶液与硫酸镍(NiSO4)混合，可用于化学镀镍。

若反应过程中有CO2产生，则该反应的离子方程式为_____________________________________________________。

Ⅲ.甲醛的检测
(6)室内甲醛超标会危害人体健康，通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。

一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图3所示，则b极的电极反应式为_____________________________
________________________________________________________________________，
当电路中转移4×10－4 mol电子时，传感器内参加反应的HCHO为________mg。

答案(1)－149.73 kJ·mol－1
(2)脱氢法的反应为吸热反应，氧化法的反应为放热反应，放热反应在热力学上趋势较大
(3)b脱氢吸热(4)3∶2 (5)2Ni2＋＋HCHO＋H2O===2Ni＋CO2↑＋4H＋(6)O2＋4e－＋4H＋===2H2O3 9.氮及其化合物如NH3及铵盐、N2H4、N2O4等在中学化学、化工工业、国防等领域占有重要地位。

（1）发射航天火箭常用肼(N2H4)与N2O4作燃料与助燃剂。

肼(N2H4)与N2O4的反应为2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H= -1077kJ•mol-1
已知相关反应的化学键键能数据如下表所示：
则使1mol N2O4(g)分子中化学键完全断裂时需要吸收的能量是___________。

（2）N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。

将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[a(N2O4)]随温度的变化如图所示。

①由图推测该反应的△H ___0（填“>”或“<”），理由为________________。

②图中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强p o为108 kPa，则该温度下反应的平衡常数K p=_________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

③在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系v( N2O4)=k1p(N2O4)，v(NO2)=k2p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。

相应的速率压强关系如图所示，一定温度下，k1、k2与平衡常数K p的关系是k1=___________，在下左图上标出的点中，能表示反应达到平衡状态的点为__________（填字母代号）。

（3）电解NO2制备NH4NO3，其工作原理如图所示。

①阳极的电极反应式为________________________________________。

②为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充某种化合物A，则A的化学式为_________。

【答案】(1). 1941 kJ (2). >(3). 温度升高，α（N2O4）增加，说明平衡右移。

该反应为吸热反应，△H>0(4). 115.2KPa(5). (6). B点与D点(7). NO2-e-+H2O=NO3-+2H+(8). NH3
10. . (14分)氮的固定意义重大，氮肥的大面积使用提高了粮食产量。

(1)目前人工固氮有效且有意义的方法是(用一个化学方程式表示)。

(2)自然界发生的一个固氮反应是N2(B)+O2(g) 2NO(g)，已知N2、O2、NO三种分子中化学键断裂所吸收的能量依次为946 kJ·mol-1、498kJ·mol-1、632kJ·mol-1，则该反应的△H=
kJ·mol-1。

(3)恒压100 kPa时，反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1，反应2NO2(g)N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。

①图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡时NO的转化率，则点对应的压强最大。

②恒压100 kPa、25 ℃时，2NO2(g) N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分数
为，列式计算平衡常数K p= 。

(K p用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)
(4)室温下，用往射器吸入一定量NO2气体，将针头插入胶塞密封，然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定，此时手握针筒有热感，继续放置一段时间。

从活塞固定时开始观察，气体颜色逐渐(填“变深”或“变浅”)，原因是。

[已知2NO2(g)N2O4(g)在几微秒内即可达到化学平衡] 【答案】(14分，每空2分)
(1)N2+3H22NH3(2)+180
(3)①B ②66.7% (100KPa/ 66.7%)/[100KPa/(1-66.7%]2
(4)变浅活塞固定时2NO2(g) N2O4(g)已达平衡状态，因反应是放热反应，放置时气体温度下降，平衡向正反应方向移动，NO2浓度降低。