2020-2021高考化学化学反应原理综合考查综合题汇编含详细答案

2020-2021高考化学化学反应原理综合考查综合题汇编含详细答案
一、化学反应原理综合考查
1．(1)SO2的排放主要来自于煤的燃烧，工业上常用氨水吸收法处理尾气中的 SO2。

已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下：
①SO2(g)+NH3·H2O(aq)=NH4HSO3(aq) ΔH1=a kJ/mol；
②NH3·H2O(aq)+ NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(ag)+H2O(l) ΔH2=b kJ/mol；
③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq) ΔH3=c kJ/mol。

则反应 2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的ΔH=____kJ/mol。

(2)SO2是形成酸雨的主要污染物，燃煤脱硫原理为 2CaO(s)+2SO2(g)+O2(g)⇌2CaSO4(s)。

向10L 恒温恒容密闭容器中加入 3mol CaO，并通入 2mol SO2和 lmol O2发生上述反应，2min 时达平衡，此时 CaSO4为1.8mol。

0〜2min 内，用 SO2表示的该反应的速率v(SO2)=____，其他条件保持不变，若上述反应在恒压条件下进行，达到平衡时 SO2的转化率____(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)NO 的排放主要来自于汽车尾气，净化原理为：2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)
ΔH=−746.8kJ/mol。

实验测得，v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v 逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k 正、k 逆为速率常数，只与温度有关)。

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 1mol NO，在一定温度下达到平衡时，CO 的转化率为 40%，则k正︰k逆=____。

(4)以连二硫酸根(S2O42-)为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO，装置如图所示：
①阴极区的电极反应式为____。

②NO 吸收转化后的主要产物为 NH4+，若通电时电路中转移了 0.3mol e－，则此通电过程中理论上吸收的 NO 在标准状况下的体积为____mL。

(5)欲用 5L Na2CO3溶液将 23.3g BaSO4固体全都转化为 BaCO3，则所用的 Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为____。

[已知：常温下K(BaSO4)=1×10−7、K(BaCO3)=2.5×10−6]。

(忽略溶液体积的变化)
【答案】2a+2b+c 0.09mol/(L·min) 增大﹤20
81
2SO32-+4H++2e- =S2O42-+2H2O 1344
0.52mol/L 【解析】【分析】
(1)根据盖斯定律解答；
(2)根据化学反应速率的数学表达式计算反应速率；向正反应方向进行，气体物质的量减小，维持恒压不变，SO 2的转化率比恒容时增大；
(3)①正反应为放热反应，升高温度平衡向左移动，则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数，据此解答；
②当反应达到平衡时，,v v =正逆故
222222(CO )
(NO)k c(N )c k c c (N )K ⨯==⨯正逆，平衡时()2c N 0.2mol /L =，()2c CO 0.4mol /L =，据此解答；
(4)①阴极区发生还原反应，从图中找出阴极反应物，写它发生还原反应的电极反应式； ②NO 吸收转化后的主要产物为NH 4+，写出关系式，按电子数守恒，求出一氧化氮在标准状况下体积；
(5) n(BaSO 4)=23.3g
233g/mol
=0.1mol ，将0.1mol 硫酸钡溶解于5L 溶液中，设至少需要物质的量
浓度为xmol/L 的Na 2CO 3溶液，当BaSO 4完全溶解后，所得5L 溶液中c(SO 42-)=0.02mol/L ，此时溶液中c(CO 32-)=(x-0.02)mol/L ，由BaSO 4+CO 32-=BaCO 3+SO 42-可知，此反应的化学平衡常数()()
()()()()
()()222744
4622233
3c SO c SO c Ba sp BaSO 1100.02
0.04sp BaCO 2.510x 0.02
c CO c CO c Ba K K K -
-+
---
-+⨯=
=
====⨯-。

【详解】
(1)根据盖斯定律，热化学方程式①×2+②×2+③得：
()()()()()232242422SO g 4NH H O aq O g 2(NH )SO aq 2H O l +⋅+=+，故该反应的()2a 2b c KJ /mol H =++V ，故答案为：2a+2b+c ；
(2)生成CaSO 4物质的量为1.8mol 的同时消耗SO 2的物质的量为1.8mol ，根据化学反应速率的数学表达式，v(SO 2)=1.8/(10×2)mol/(L·
min)=0.09 mol/(L·min)；向正反应方向进行，气体物质的量减小，维持恒压不变，SO 2的转化率比恒容时增大，故答案为：0.09mol/(L·min)；增大；
(3)①正反应为放热反应，升高温度平衡向左移动，则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数，浓度不变，故k 正增大的倍数小于k 逆增大的倍数，故答案为：<；
②当反应达到平衡时，,v v =正逆故
222222(CO )(NO)k c(N )c k c c (N )
K ⨯==⨯正逆，平衡时()2N 0.2mol /L c =，()2CO 0.4mol /L c =，则
222222222(CO )(NO)(k c(N )c 0.20.420k c c 0.60.68N )1⨯⨯===⨯⨯正逆，故答案为：2081
； (4) ①由图可知，阴极区通入液体主要含SO 32-，流出主要含S 2O 42-，所以阴极区电极反应式为2SO 32-+4H ++2e -=S 2O 42-+2H 2O ，故答案为：2SO 32-+4H ++2e -=S 2O 42-+2H 2O ；
②NO 吸收转化后的主要产物为NH 4+，若通电一段时间后阴极区n (SO 32-)减少了0.3mol ，此过程转移0.3mole −；由于NO 吸收转化后的主要产物为NH 4+，NO ～NH 4+～5e −，若电路中转
移转移0.3mole −，消耗NO0.06mol ，标准状况下体积为V(NO)=0.06mol×22.4L/mol=1.344L=1344mL ，故答案为：1344；
(5)设至少需要物质的量浓度为x 的23Na CO 溶液，当4BaSO 完全溶解后，所得5L 溶液中
()2-4c SO =0.02mol/L ，此时溶液中()
()2-3c CO =x-0.02mol/L ，由
()()()()2-2-4334BaSO s +CO aq =BaCO s +SO aq 可知，此反应的化学平衡常数
()()
()()
()()
()()2227444622233
3c SO c SO c Ba sp BaSO 1100.02
0.04sp BaCO 2.510x 0.02
c CO c CO c Ba K K K --+
---
-+⨯=
=
====⨯-，解得x=0.52mol/L ，故答案为：0.52mol/L 。

2．水蒸汽催化重整生物油是未来工业化制氢的可行方案。

以乙酸为模型物进行研究，发生的主要反应如下：
Ⅰ.CH 3COOH （g ）+2H 2O （g ）⇌2CO 2（g ）+4H 2（g ） △H 1 Ⅱ.CH 3COOH （g ）⇌2CO （g ）+2H 2（g ） △H 2 Ⅲ.CO 2（g ）+H 2（g ）⇌CO （g ）+H 2O （g ） △H 3 回答下列问题：
（1）用△H 1、△H 2表示，△H 3=___。

（2）重整反应的含碳产物产率、H 2产率随温度、水与乙酸投料比（S/C ）的变化关系如图（a ）、（b ）所示。

①由图（a ）可知，制备H 2最佳的温度约为___。

②由图（b ）可知，H 2产率随S/C 增大而___（填“增大”或“减小”）。

（3）向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH 3COOH 和H 2O 混合气体，若仅发生反应Ⅰ至平衡状态，测得H 2的体积分数为50%，则CH 3COOH 的平衡转化率为___。

（4）反应体系常生成积碳。

当温度一定时，随着S/C 增加，积碳量逐渐减小，其原因用化学方程式表示为___。

【答案】
21
H -H 2
V V 800℃ 增大 40% C(s)+H 2O (g)CO(g)+H 2(g)
【解析】 【分析】
【详解】
(1)根据题干信息分析，反应Ⅲ=1
2(反应Ⅱ-反应Ⅰ)，由盖斯定律可得213-2
H H H ∆∆∆=，故答案为：
21
-2
H H ∆∆； (2)①由图(a)可知，制备H 2在800℃时，达到最高转化率，则制备氢气最佳的温度约为800℃,故答案为：800℃；
②由图(b)可知，S/C 增大时，反应I 平衡向正反应方向移动，反应III 平衡向逆反应方向移动，使体系中的H 2的量增大，故答案为：增大；
(3)设CH 3COOH 和H 2O 的物质的量均为1mol ，平衡时，反应了CH 3COOH x mol ，列三段式有：
()()()()()()()
3222CH COOH g +2H O g 2CO g + 4H g mol 1100mol x 2x 2x 4x mol 1-x
1-2x
2x
4x
ƒ
起始转化平衡
测得H 2的体积分数为50%，则41
112242
x x x x x =-+-++，计算得x=0.4mol ，醋酸的转
化率为：
0.4mol
100%1mol
⨯=40%，即CH 3COOH 平衡转化率为40%，故答案为：40%； (4)当温度一定时，随着S/C 增加，积碳量逐渐减小，是由于积碳与水蒸气反应生成了CO 和H 2，反应的化学方程式为C(s)+H 2O (g)CO(g)+H 2(g)，故答案为：
C(s)+H 2O (g)
CO(g)+H 2(g)；
3．1799年，英国化学家汉弗莱·戴维发现了N 2O 气体。

在食品行业中，N 2O 可用作发泡 剂和密封剂。

(l) N 2是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，NH 3与O 2在加热和催化剂的作用下生成N 2O 的化学方程式为________。

(2)N 2O 在金粉表面发生热分解反应：2N 2O(g) =2N 2(g)+O 2(g) △H 。

已知：2NH 3(g)+3N 2O(g)=4N 2(g)+3H 2O(l) △H 1=-1010KJ/mol 4NH 3(g)+3O 2(g) =2N 2(g)+6H 2O(l) △H 2=-1531KJ/mol △H=__________。

(3)N 2O 和CO 是环境污染性气体，研究表明，CO 与N 2O 在Fe +作用下发生反应：
N 2O(g)+CO(g)垐?噲?CO 2(g)十N 2(g)的能量变化及反应历程如下图所示，两步反应分别为：反应①Fe ++N 2O 垐?噲?FeO+N 2；反应②______________
由图可知两步反应均为____(填“放热”或“吸热”)反应，由______(填“反应①或反应②”)决定反应达到平衡所用时间。

(4)在固定体积的密闭容器中，发生反应：N 2O(g)+CO(g)垐?噲?CO 2(g)+N 2(g)，改变原料气配
比进行多组实验(各次实验的温度可能相同，也可能不同)，测定N 2O 的平衡转化率。

部分实验结果如图所示：
①如果要将图中C 点的平衡状态改变为B 点的平衡状态，应采取的措施是：____ ； ②图中C 、D 两点对应的实验温度分别为T C 和T D ，，通过计算判断T C ____T D (填“>”“=”或“<”)。

(5)在某温度下，向1L 密闭容器中充入CO 与N 2O ，发生反应：N 2O(g)+CO(g)垐?噲?CO 2(g)十
N 2(g)，随着反应的进行，容器内CO 的物质的量分数变化如下表所示： 时间/min 0 2 4 6 8 10 物质的量分数
50.0%
40.25%
32.0%
26.2%
24.0%
24.0%
则该温度下反应的平衡常数K=____。

【答案】2NH 3+2O 2
催化剂N 2O+3H 2O -163kJ/mol FeO ++CO 垐?噲?CO 2
+Fe + 放热 反应①
降低温度 = 1.17 【解析】 【分析】
(2)利用盖斯定律求反应热；
(3)根据总反应减去反应①得到反应②；根据反应物和生成物的相对能量判断反应热；根据活化能的相对大小判断化学反应速率大小，从而确定决速步； (4)根据不同温度下的平衡常数的大小，判断温度的变化； (5)根据三等式求算平衡常数。

【详解】
(1)NH 3和O 2反应得到N 2O ，根据化合价升降守恒配平，NH 3中N 的化合价从－3升高到N 2O 中的＋1，共升高4价；O 2中O 的化合价从0降低到－2，共降低4价，化合价升降守恒，则NH 3和O 2的系数比为1：1，根据原子守恒配平，可得2NH 3+2O 2
催化剂N 2O+3H 2
O ；
(2) 已知①2NH 3(g)+3N 2O(g)=4N 2(g)+3H 2O(l) △H 1=-1010KJ/mol ，②4NH 3(g)+3O 2(g) =2N 2(g)+6H 2O(l) △H 2=-1531KJ/mol ；反应①×2
3-反应②×13
可得目标反应，则△H=△H 1×
23-△H 2×13=-1010kJ/mol ×2
3-(-1531kJ/mol)×13
=-163kJ/mol ； (3)总反应为N 2O(g)+CO(g)垐?噲?CO 2(g)十N 2(g)，实际过程是分2步进行，因此反应①和反
应②相加得到总反应，则反应②等于总反应减去反应①，可得反应②为
FeO ++CO 垐?噲?CO 2+Fe +；
根据反应历程图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，则该两步反应均为放热反应；
根据反应①的历程图可知，由Fe ＋
和N 2O 经过过渡态得到产物FeO ＋
和N 2，过渡态和反应物Fe ＋和N 2O 的能量差为反应①的活化能，同理，可知反应②的活化能，可知，反应①的活化能大于反应②的活化能，活化能越大，化学反应速率越慢，而化学反应速率慢的步骤为决速步，决定反应达到平衡所用时间，即反应①决定反应达到平衡所用时间； (4)①根据图像，C 点和B 点，反应物的投料比相同，但是B 点表示的平衡状态，N 2O 的转化率高于C 点，C 点的平衡状态改变为B 点的平衡状态，平衡正向移动，N 2O 的转化率增加；B 和C 点的反应物投料比相同，因此不是改变反应物的浓度；反应前后的气体体积不变，因此压强不影响平衡移动，只能是温度，该反应为放热反应，平衡正向移动，因此采取的措施是降低温度；
①利用三等式求出C 和D 点平衡状态的平衡常数，从而比较温度大小； 设定容器体积的体积为V L 。

C 点的平衡状态其反应物的投标比为1，则设N 2O 和CO 的物质的量均为1mol ，其N 2O 的转化率为0.50，则根据三等式有
222N O(g)+CO(g)CO (g)+N (g)
1100
0.50.50.50.50.50.50.50.5
垐?噲?开始的物质的量开始的物质的量平衡的物质的量，则在平衡常数
2220.50.5(N )(CO )=10.50.5
(N O)(CO)c c V V K c c V V
⨯
=
=⨯； D 点的平衡状态其反应物的投标比为1.5，则设N 2O 和CO 的物质的量为1.5mol 和1mol ，其N 2O 的转化率为0.40，N 2O 反应了1.5mol ×0.40=0.6mol ，则根据三等式有
222N O(g)+CO(g)CO (g)+N (g)
1.5100
0.60.60.60.60.90.40.60.6垐?噲?开始的物质的量开始的物质的量平衡的物质的量，则在平衡常数
2220.60.6
(N )(CO )=10.90.4
(N O)(CO)c c V
V K c c V V
⨯
==⨯； C 点和D 点表示的平衡状态的平衡常数相同，则温度相同，有T C =T D ；
(5)根据表格的数据，开始时CO 的物质的量分数为50.0%，则设CO 和N 2O 的物质的量各位1mol ，假设到达平衡时，CO 转化了xmol ，根据三等式有
222N O(g)+CO(g)CO (g)+N (g)
1100
11x x x x x x x x
--垐?噲?开始的物质的量开始的物质的量平衡的物质的量，达到平衡时，CO 的物质的量
分数为24.0%，则有
1-100%24.0%1-1-x
x x x x
⨯=+++，解得x=0.52mol ，则平衡常数
2220.520.52
(N )(CO )1
1= 1.170.480.48
(N O)(CO)11
c c K c c ⨯
=≈⨯。

4．尿素在农业、医药等诸多领域应用广泛。

工业上有多种工艺用NH 3和CO 2直接合成尿素。

(1)水溶液全循环法合成尿素的反应过程可用下列热化学方程式表示： 反应I 2NH 3(1) +CO 2(g)⇌NH 2 COONH 4(1) △H 1 = - 119.2 kJ•mol -1 反应II NH 2COONH 4(1)⇌CO(NH 2)2(1)+ H 2O(1) △H 2= 15.5 kJ•mol -1
①写出NH 3(1)与CO 2(g)反应生成CO(NH 2)2(1)和液态水的热化学方程式：______。

②该工艺要求在190~ 200℃、13 ~ 24 MPa 的条件下反应，90℃左右反应可实现最高平衡转化率。

试解释选择高压条件的理由：_________。

(2)在不同氨碳比L=
()()
32n NH n CO 和水碳比W=
()()
22n H O n CO 条件下CO 2平衡转化率x 随温度T 变
化情况如图所示：
①CO2平衡转化率x随温度T升高先增大后减小，试分析原因：_________。

②在图中，画出L=4、W=O时CO2平衡转化率x随温度T变化的曲线示意图____。

(3)实验室模拟热气循环法合成尿素，T℃度时，将5.6mol NH3与5.2molCO2在容积恒定为0.5L的恒温密闭容器中发生反应：2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O (g) △H1＝—43kJ•mol-1。

达到平衡状态时，NH3与CO2的平衡分压之比 p(NH3): p(CO2)= 2:13。

[p(NH3)= x(NH3)•p，x(NH3)为平衡体系中NH3的物质的量分数，p为平衡总压]。

①T ℃时，该反应的平衡常数 K = ______________。

②若不考虑副反应，对于该反应体系，下列说法正确的是 _________ 。

A．当反应体系中气体分子的平均摩尔质量保持不变时，反应达到平衡状态
B．相同条件下，提高水碳比或降低氨碳比都会使NH3的平衡转化率降低
C．在容器中加入CaO，(可与 H2O反应)，提高CO(NH2)2产率
D．反应开始后的一段时间内，适当升温可提高单位时间内CO2的转化率
【答案】2NH3(l)+ CO2(g)⇌CO(NH2)2 (l)+ H2O(l) △H =-103.7kJ·mol-1 190~200℃时，NH
2COONH4容易分解为 NH3和CO2，高压有利于反应I正向进行温度升高，反应I平衡逆向移动，反应II 平衡正向移动，在190~200℃之前，反应II 正向进行的趋势更大，190~200℃之后，反应I逆向进行的趋势更大
1.5625 D
【解析】
【分析】
【详解】
（1）水溶液全循环法合成尿素的反应过程可用下列热化学方程式表示：
反应I 2NH3(1) +CO2(g)⇌NH2 COONH4(1) △H1 = - 119.2 kJ•mol-1
反应II NH2COONH4(1)⇌CO(NH2)2(1)+ H2O(1) △H2= 15.5 kJ•mol-1
①根据盖斯定律，反应I+反应II得：NH3(1)与CO2(g)反应生成CO(NH2)2(1)和液态水的热化学方程式：2NH3(l)+ CO2(g)⇌CO(NH2)2 (l)+ H2O(l) △H =-103.7kJ·mol-1。

故答案为：2NH3(l)+ CO2(g)⇌CO(NH2)2 (l)+ H2O(l) △H2=-103.7kJ·mol-1；
②反应I 2NH3(1) +CO2(g)⇌NH2 COONH4(1) 是气体体积减小的反应，选择高压条件的理由：190~200℃时，NH 2COONH4容易分解为 NH3和CO2，高压有利于反应I正向进行。

故答案为：190~200℃时，NH 2COONH4容易分解为 NH3和CO2，高压有利于反应I正向进行；（2）①CO2平衡转化率x随温度T升高先增大后减小，因为：温度升高，反应I平衡逆向移动，反应II 平衡正向移动，在190~200℃之前，反应II 正向进行的趋势更大，190~200℃之后，反应I逆向进行的趋势更大。

故答案为：温度升高，反应I平衡逆向移动，反应II 平衡正向移动，在190~200℃之前，反应II 正向进行的趋势更大，190~200℃之后，反应I逆向进行的趋势更大；
②L越大，氨的比例越大，根据反应I ，提高氨的浓度，二氧化碳的转化率增大，曲线应在原曲线之上，温度升高，反应I平衡逆向移动，反应II 平衡正向移动，在190~200℃之前，反应II 正向进行的趋势更大，转化率先增大，此后变小，L=4、W=O时CO2平衡转化率x
随温度T变化的曲线示意图。

故答案为：
；
（3）①T ℃时，该反应的平衡常数:
()()()()()
322222NH g +CO g CO NH s +H O g /mol 5.6 5.20/mol 2x x x /mol
5.6-2x
5.2-x
x
ƒ
开始变化平衡
5.622
5.213x x -=- ，
x=2.6mol
K=2
2.60.52.60.4()0.50.5
⨯= 1.5625。

故答案为：1.5625；
②A ．2NH 3(g)+CO 2(g)⇌CO(NH 2)2(s)+H 2O (g) 该反应中，若平衡正向移动，混合气的总质量减小，总物质的量也减小，所以反应体系中气体分子的平均摩尔质量不能确定是否保持不变，故当反应体系中气体分子的平均摩尔质量不再变化时，不能判断反应是否达到平衡状态，故A 错误；
B ．相同条件下，提高水碳比相当于提高生成物浓度，氨的平衡转化率降低，降低氨碳比会使NH 3的平衡转化率增大，故B 错误；
C ．在容器中加入CaO ，(可与 H 2O)反应，但生成的氢氧化钙也能与反应物反应，降低CO(NH 2)2产率，故C 错误；
D ．反应开始后的一段时间内，在没有达到平衡前，适当升温可提高单位时间内CO 2的转化率，故D 正确； 故选D 。

故答案为：D 。

5．研究NO 的性质对建设美丽家乡，打造宜居环境具有重要意义。

(1)自然界在闪电时，生成NO 的反应方程式为__________________。

(2)T ℃时在容积为2L 的恒容密闭容器中，充入NO 和O 2发生反应：2NO(g)+O 2(g)⇌2NO 2(g)，不同时刻测得容器中n (NO)、n (O 2)如表：
①在T ℃下，0~2s 时，该反应的平均反应速率(NO)v =________；
②该温度下反应的平衡常数K =________，在T ℃下，能提高NO 的平衡转化率的措施有_______、________。

(3)已知NO 和O 2反应的历程如图，回答下列问题：
①写出其中反应①的热化学方程式也(△H 用含物理量E 的等式表示)：________。

②试分析上述基元反应中，反应①和反应②的速率较小的是_____（选填“反应①”或“反应②”）；已知反应①会快速建立平衡状态，反应②可近似认为不影响反应①的平衡。

对该反应体系升高温度，发现总反应速率变慢，其原因可能是____________。

【答案】N 2＋O 2闪电2NO 0.15mol·L －1·s －1 160.0L·mol －1 增大O 2的浓度 增大体系压强 2NO(g)ƒN 2O 2(g) △H =－(E 3－E 2)kJ·mol －1 反应② 因为反应①为放热反应，升高温度，反应①平衡逆向移动，导致c (N 2O 2)减小，反应②变慢，而反应②为慢反应是总反应速率的决速反应
【解析】
【分析】
(2)根据(NO)=c n v t V t
∆∆=∆∆计算化学反应速率；根据2222(NO )=(NO)(O )c K c c 求算平衡常数； (3)根据△H =生成物的总能量－反应物的总能量求算△H ；
(4)一般来说，活化能越大，化学反应速率越慢。

【详解】
(1)在闪电时，N 2和O 2会发生化合反应生成NO ，化学方程式为N 2＋O 2闪电2NO ；
(2)①在T ℃下，0～2s 时，n (NO)从1mol 降低到0.4mol ，变化了0.6mol ，容器体积为2L 。

根据(NO)=c n v t V t ∆∆=∆∆，带入数据，有-1-10.6mol (NO)=0.15mol L s 2L 2s
v =⨯g g ； ②根据方程式，从开始到平衡，消耗n (NO)=1mol －0.2mol=0.8mol ，则生成
n (NO 2)=0.8mol 。

平衡时，NO 、O 2、NO 2的物质的量分别为0.2mol 、0.2mol 、0.8mol ，容器
体积为2L ，平衡常数2222(NO )=(NO)(O )
c K c c ，带入数据，有220.8mol (
)2==160.0L/mol 0.2mol 0.2mol ()()22L K L L ⨯； 在T ℃下，提高NO 的转化率，需平衡向正反应方向移动，需要注意的是，温度已经限定，不能改变温度。

则增大NO 的转化率，可以增大O 2的浓度；该反应是气体分子数减小
的反应，可以压缩体积，增大压强；
(3)①根据图像，反应①为NO(g)反应化合生成N 2O 2(g)，根据△H =生成物的能量－反应物的
能量，则热化学方程式：2NO(g)ƒN 2O 2(g) △H =－(E 3－E 2)kJ·
mol －1； ②一般来说，活化能越大，化学反应速率越慢。

反应①的活化能为E 4－E 3，反应②的活化能为E 5－E 2，根据图示，反应②的活化能大，化学反应速率较小；
化学反应速率慢的基元反应是总反应的决速步，反应②的活化能大，化学反应速率较小，是总反应的决速步。

从图示看，反应①和②都是放热反应，升高温度，平衡均逆向移动，由于反应①快速达到平衡，则反应①的产物N 2O 2的浓度会减小，但对于反应②来说，c (N 2O 2)减小，会使得反应②的反应速率减小，而反应②是总反应的决速步，因此总反应速率变慢。

答案：因为反应①为放热反应，升高温度，反应①平衡逆向移动，导致c (N 2O 2)减小，反应②变慢，而反应②为慢反应是总反应速率的决速反应。

6．乙烯是一种重要的化工原料，可由乙烷为原料制取，回答下列问题。

（1）传统的热裂解法和现代的氧化裂解法的热化学方程式如下：
①C 2H 6(g)=C 2H 4(g)+H 2(g) ΔH 1=+136kJ·
mol -1 ②C 2H 6(g)+1
2
O 2(g)=C 2H 4(g)+H 2O(g) ΔH 2=-110kJ·mol -1 已知反应相关的部分化学键键能数据如下： 化学键 H-H(g) H-O(g) O=O
键能(kJ·
mol -1) 436 x 496 由此计算x=___，通过比较ΔH 1和ΔH 2，说明和热裂解法相比，氧化裂解法的优点是___(任写一点)。

（2）乙烷的氧化裂解反应产物中除了C 2H 4外，还存在CH 4、CO 、CO 2等副产物(副反应均为放热反应)，图甲为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。

乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是___，反应的最佳温度为___(填序号)。

A ．700℃
B ．750℃
C ．850℃
D ．900℃
[乙烯选择性=242442n(C H )n(C H )+n(CH )+n(CO)+n(CO )
；乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]
（3）烃类氧化反应中，氧气含量低会导致反应产生积炭堵塞反应管。

图乙为262n(C H )n(O )的值对乙烷氧化裂解反应性能的影响。

判断乙烷氧化裂解过程中
262n(C H )n(O )
的最佳值是___，判断的理由是___。

（4）工业上，保持体系总压恒定为100kPa 的条件下进行该反应，通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体(惰性气体的体积分数为70%)，掺混惰性气体的目的是___。

反应达平衡时，各组分的体积分数如下表：
计算该温度下的平衡常数：K p =___(用平衡分压代替平衡浓度，平衡分压=总压×体积分数)。

【答案】465 氧化裂解反应是放热反应，节约能源(或氧化裂解反应热力学趋势上大) 温度升高，反应速率加快，转化率升高 C 2.0 比值小于2.0时，乙烯的收率降低；比值大于2.0时，乙烯的收率并未增加且产生更多的积炭，堵塞反应管 正反应是气体分子数增多的反应，恒压充入惰性气体相当于扩大容器体积，降低分压，有利于平衡正向移动 75(kPa)0.5
【解析】
【分析】
(1)根据盖斯定律，得出H 2(g)＋
12
O 2(g)=H 2O(g)的反应热，再根据△H ＝反应物的总键能−生成物的总键能，可求出x 的值； (2)温度升高，化学反应速率加快，根据图象，随温度升高，乙烷的转换率越高；综合乙烯的转化率和选择性，图中即可对应找出最佳的反应温度；
(3)含氧量高，会造成积炭，要根据图象找出乙烯收率高而相对积炭少的点，即图中()()
226O C H n n 的比值为2时最佳； (4)根据平衡常数与反应物、生成物的关系，并且将浓度关系转变为分压关系来解答。

【详解】
(1)根据盖斯定律，②−①得到：H 2(g)＋12
O 2(g)═H 2O(g) △H ＝−246kJ/mol ，根据键能关系△H ＝反应物的总键能−生成物的总键能＝436＋496/2−2x ＝−246，x ＝465；由热化学方程式可以看出，热裂解法是吸热反应，需要消耗能源，氧裂解法是放热反应，不需要从外界得到能量，故答案为：465；氧化裂解反应是放热反应，节约能源(或氧化裂解反应热力学趋势上大)；
(2)由图可知，随温度的升高，乙烷的转化率在升高，考虑化学反应速率的影响因素，温度越高，反应速率越快；由图，要乙烷的转化率尽可能高，而副产物又相对较少，及乙烯的选择性较高，应找到乙烯收率较高时的温度，对应下温度在850左右，故答案为：温度升
高，反应速率加快，转化率升高；C；
(3)由(2)分析可知，我们要选择乙烯收率较高的点，在图2中，比值小于2时，乙烯收率随比值增大在上升，比值大于2时，乙烯的收率并未增加，并且氧含量值在降低，会造成积炭，故答案为：2.0；比值小于2.0时，乙烯的收率降低；比值大于2.0时，乙烯的收率并未增加且产生更多的积炭，堵塞反应管；
(4)C2H6(g)＋1
2
O2(g)＝C2H4(g)＋H2O(g)反应是体积在增大的反应，充入惰性气体，总压恒
定，分压就降低了，压强降低会促使反应向体积增大的方向移动，即正向移动。

根据平衡
常数的表达式K p＝
()()
24
2
2
2
1
26
(C H))
H O
O
C
(
H
P P
P P
⋅
⋅
＝75(kPa)0.5，故答案为：75(kPa)0.5。

【点睛】
解答(1)关键在于考查断键吸热，成键放热的知识；利用反应速率的影响因素来分析实践生活中最佳的反应条件，本题主要考虑温度，化学反应速率常数的表达式要转变成用分压来表示。

7．I.亚硫酸钠的氧化反应:2Na2SO3(aq) +O2(aq)=2Na2SO4(aq) ∆H=x kJ/mol。

其反应速率受溶解氧浓度影响,分为富氧区和贫氧区两个阶段。

（1）已知O2(g) ƒO2(aq) ∆H=y kJ/mol，Na2SO3溶液与O2(g)反应的热化学方程式为
___________________。

（2）291.5K时,1.0L溶液中Na2SO3初始量分别为4、6、8、12mmol,溶解氧浓度初始值为9.60mg/L,每5s记录溶解氧浓度,实验结果如图所示。

当Na2SO3初始量为12mmol,经过20s溶解氧浓度降为6.40mg/L,则0～20s内Na2SO3的平均反应速率为
_______mol/(L·s)。

（3）为确定贫氧区速率方程v=k·c a(SO32-)·c b(O2)中的a、b的值(取整数),分析实验数据。

①当溶解氧浓度为4.0mg/L时,c(SO32-)与速率数值关系如表(甲)所示，则a=____。

②当溶解氧浓度小于4.0mg/L时,图中曲线皆为直线,Na2SO3氧化速率与溶解氧浓度无关,
则b=_______。

（4）两个阶段不同温度的速率常数之比如表(乙)所示。

已知a 1221E k 11ln
=-(-)k R T T ,R 为常数。

Ea (富氧区)_____ (填“＞”或“＜”)Ea (贫氧区)。

反应阶段
速率方程 K (291.5K)k k （297.0） 富氧区
v =k ·c (SO 32-)·c (O 2) 1.47 贫氧区 v =k ·c a (SO 32-)·c b (O 2) 2.59
II . （5）在容积固定的密闭容器中,起始充入0.2 mol SO 2和0.1 mol O 2,反应体系起始总压强0.1MPa 。

反应在一定温度下达到平衡时SO 2的转化率为90%。

该反应的压强平衡常数Kp =________ ( 分压=总压×物质的量分数)(写单位)。

（6）利用原电池原理,也可用SO 2和O 2来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极。

请写出该电池负极反应式_________________________。

【答案】2Na 2SO 3(aq ) +O 2(g )=2Na 2SO 4(aq ) ∆H =(x +y )kJ /mol 1×10-5 2 0 ＜
24300MPa -1 2+224SO 22H O SO 4H e ---+=+
【解析】
【分析】
【详解】
(1) 2Na 2SO 3(aq ) +O 2 (aq )=2Na 2SO 4(aq ) ∆H =x kJ /mol
①；
O 2(g ) ƒO 2(aq ) ∆H =y kJ /mol ②；
将方程式①+②得2Na 2SO 3 (aq ) +O 2 (g )=2Na 2SO 4(aq ) ∆H =(x +y )kJ /mol ；
(2) 0～20s 内溶解氧浓度变化量=(9.60-6.40)mg /L =3.20mg /L =3.20×10-3g /L ，则△c (O 2)=33.2010g 32g L /mol
-⨯/ =10-4mol /L ，根据方程式得△c (Na 2SO 3)=2△c (O 2)=2×10-
4mol /L ，0～20s 内Na 2SO 3的平均反应速率v =4210mo 20l L s
-⨯/ =1×10-5mol •L -1•s -1； (3)①当溶解氧浓度为4.0 mg /L 时，c (SO 32-)与速率数值关系如表(甲)所示，v 1：
v 2=c 1a (SO 32-)：c 2a (SO 32-)，24.4 5.65=10.2365a a .，解得a =2； ②当溶解氧浓度小于4.0mg •L -1时，图中曲线皆为直线，说明该方程为一次函数，k 为常
数，v 与c (SO 32-)有关，溶解氧浓度对v 无影响，所以
b =0；
(4) ln 12K K 随着Ea 的增大而增大，富氧区的ln 12K K 较小，故E a (富氧区)＜E a (贫氧区)； （5）2
232SO +O 2SO 0.20.100.18
0.090.180.020.010.18
ƒ开始转化平衡 设平衡时的总压强P ，0.30.21=0.1P
，P =0.07 MPa ，Kp =220.180.07MPa 0.21=0.020.010.07MPa 0.07MPa 0.210.21⎛⎫⨯ ⎪⎝⎭⎛⎫⎛⎫⨯⨯⨯ ⎪ ⎪⎝
⎭⎝⎭ 24300MPa -1； （6）SO 2和O 2来制备硫酸，硫元素化合价升高，负极为SO 2失电子生成硫酸根离子，反应
的离子方程式是2+224SO 22H O SO 4H e ---+=+。

8．（1）乙基叔丁基醚(以ETBE 表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂。

用乙醇与异丁烯(以IB 表示)在催化剂HZSM －5催化下合成ETBE ，反应的化学方程式为：
C 2H 5OH(g)+IB(g)
ETBE(g) △H 。

回答下列问题： 反应物被催化剂HZSM －5吸附的顺序与反应历程的关系如图所示，该反应的△H =__kJ·mol -1。

反应历程的最优途径是__(填C 1、C 2或C 3)。

（2）一定条件下，用Fe 2O 3、NiO 或Cr 2O 3作催化剂对燃煤烟气回收。

反应为
2CO(g)+SO 2(g)2CO 2(g)+S(l) ΔH =-270kJ·mol -1
①其他条件相同、催化剂不同，SO 2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe 2O 3和NiO 作催
化剂均能使SO 2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe 2O 3的主要优点是：__。

②某科研小组用Fe 2O 3作催化剂。

在380℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO 2)]为1∶1、3∶1时SO 2转化率的变化情况(图2)。

则图2中表示n(CO)∶n(SO 2)=3∶1的变化曲线为__。

（3）已知NO 2存在如下平衡：2NO 2(g)N 2O 4(g) △H <0，在一定条件下NO 2与N 2O 4的
消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系：v(NO 2)=k 1·
p 2(NO 2)，v(N 2O 4)=k 2·p(N 2O 4)，相应的速率与其分压关系如图所示。

一定温度下，k 1、k 2与平衡常数K p (压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k 1=__；在图标出点中，指出能表示反应达到平衡状态的点是__，理由是__。

（4）二氧化硫的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应O 2(g)+2SO 2(g)2SO 3(g)。

已知：标准平衡常数K θ=23θ222θθpSO [
]p pSO pO [][]p p ，其中p θ为标准压强(1×105Pa)，p(SO 3)、p(O 2)和p(SO 2)为各组分的平衡分压，如p(SO 3)=x(SO 3)p ，p 为平衡总压，x(SO 3)为平衡系统中SO 3的物质的量分数。

SO 2和O 2起始物质的量之比为2：1，反应在恒定温度和标准压强下进行，SO 3的平衡产率为ω，则K θ=___(用含ω的最简式表示)。

【答案】-4a C 3 Fe 2O 3作催化剂时，在相对较低的温度可获得较高的SO 2转化率，从而节
约能源 a k 1=2k 2·
K P BD 达到平衡时，N 2O 4与NO 2的消耗速率满足条件v(NO 2)=2v(N 2O 4) 23
(3-)(1-)ωωω 【解析】
【分析】
（1）由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，由图给数据可计算△H ；活化能的大小可以反映化学反应发生的难易程度，活化能越小，反应越容易进行； （2）①Fe 2O 3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO 2的转化率，从而节约大量能
源；
②n （CO ）：n （SO 2）=2：1时反应速率界于n （CO ）：n （SO 2）=3：1和n （CO ）：n （SO 2）=1：1之间，反应速率介于二者之间，且二氧化硫的转化率和n （CO ）：n （SO 2）=3：1是相等的；
（3）当反应达到平衡时，正逆反应速率相等，NO 2与N 2O 4的消耗速率的关系为v （NO 2）=2v （N 2O 4），则k 1•p 2（NO 2）=2k 2•p （N 2O 4）；满足平衡条件v （NO 2）=2v （N 2O 4）即为平衡点，B 、D 点的压强之比等于其反应速率之比为1：2；
（4）设SO 2和O 2起始物质的量为2mol 和1mol ，由SO 3的平衡产率为ω可知，平衡时SO 3的物质的量为2ω，由题意建立三段式计算可得。

【详解】
（1）由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，则该反应的△H =—（5—1）akJ/mol=—4 akJ/mol ；活化能的大小可以反映化学反应发生的难易程度，过渡态1和2的活化能都为6akJ/mol ，过渡态3的活化能为4akJ/mol ，活化能越小，反应越容易进行，过渡态3的活化能最小，反应历程最优，故答案为：-4a ；C 3；
（2）①根据图示内容，对比260℃时不同催化剂作用下SO 2的转化率，可以看出Cr 2O 3作催化剂时，反应速率最快，Fe 2O 3和NiO 作催化剂均能使SO 2的转化率达到最高，但是Fe 2O 3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO 2的转化率，从而节约大量能源，故答案为：Fe 2O 3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO 2的转化率，从而节约大量能源； ②n （CO ）：n （SO 2）=2：1时反应速率界于n （CO ）：n （SO 2）=3：1和n （CO ）：n （SO 2）=1：1之间，反应速率介于二者之间，且二氧化硫的转化率和n （CO ）：n （SO 2）=3：1是相等的，Fe 2O 3作催化剂时，曲线a 符合，故答案为：a ；
（3）反应的化学平衡常数K p =2422p(N O )
p (NO )，当反应达到平衡时，正逆反应速率相等，NO 2与N 2O 4的消耗速率的关系为v （NO 2）=2v （N 2O 4），则k 1•p 2（NO 2）=2k 2•p （N 2O 4），k 1=2k 2·K P ；满足平衡条件v （NO 2）=2v （N 2O 4）即为平衡点，B 、D 点的压强之比等于其反
应速率之比为1：2，所以B 、D 为平衡点，故答案为：2k 2·
K P ；BD ； （4）设SO 2和O 2起始物质的量为2mol 和1mol ，由SO 3的平衡产率为ω可知，平衡时SO 3的物质的量为2ω，由题意建立如下三段式：
()()()
223mol mol 2 O g +2SO g 2SO g ωωω 2
mol 1- 2-2 2ω ω ω起（） 1 2 0
变（）平（）
ƒ
由三段式可得p(SO 3)、p(O 2)和p(SO 2)分别为23-ωω×p θ、1-3-ωω×p θ、2-23-ωω×p θ，则标准平衡常数K θ=23θ222θθp SO [
]p p SO p O [][]p p （）（）（）=223-22-21-3-3-[][][]ωωωωωω⨯=23(3-)(1-)ωωω，故答案为：23(3-)(1-)ωωω。

【点睛】。