04大题练三 化学反应原理综合应用.pdf

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1．(2019河南安阳二模，28)许多含氮物质既是农作物生长的营养物质，也是重要的能

源物质。

(1)肼(N2H4)、N2O4常用于航天火箭的发射。已知下列反应：

①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH＝＋180 kJ·mol－1

②2NO(g)＋O2(g)⇄2NO2(g)ΔH＝－112 kJ·mol－1

③2NO2(g)⇄N2O4(g)ΔH＝－57 kJ·mol－1

④2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1 136 kJ·mol－1

则N2H4与O2反应生成氮气与水蒸气的热化学方程式为__________________________________。

(2)一定温度下，向某密闭容器中充入1 mol NO2，发生反应：2NO2(g)⇄N2O4(g)，测得反应体系中气体体积分数与压强之间的关系如图所示：

①a、b、c三点逆反应速率由大到小的顺序为__________________。平衡时若保持压强、温度不变，再向体系中加入一定量的Ne，则平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。

②a点时NO2的转化率为______________，用平衡分压代替平衡浓度也可求出平衡常数K p，则该温度下K p＝__________Pa－1。

(3)已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g)⇄2NO2(g)中，v正＝k正c(N2O4)，v逆＝k逆c2(NO2)(k

正、k逆只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K＝10，则k正＝________k逆。升高温度，k正增大的倍数________(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。

(4)氨气是合成众多含氮物质的原料，利用H2、N2－生物燃料电池，科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂，X交换膜为隔膜，在室温条件下既实现了合成NH3的同时还获得电能。其工作原理如图：

则X膜为____________交换膜，正极上的电极反应式为__________________________。

1．(1)N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－562.5 kJ·mol－1

(2)①c＞b＞a逆向②66.7%600 p0

(3)10大于

(4)质子或阳离子N2＋6e－＋6H＋===2NH3

【解析】(1)已知：①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH＝＋180 kJ·mol－1②2NO(g)＋O2(g)⇄2NO2(g)ΔH＝－112 kJ·mol－1

③2NO 2(g)⇄N 2O 4(g) ΔH ＝－57 kJ·mol －

1

④2N 2H 4(g)＋N 2O 4(g)===3N 2(g)＋4H 2O(g) ΔH ＝－1 136 kJ·mol －1

根据盖斯定律，据(④＋③＋①＋②)×12可得：N 2H 4(g)＋O 2(g)===N 2(g)＋2H 2O(g)，则有ΔH ＝－562.5 kJ·mol －1。

(2)①由题图可知，a 点到c 点过程中N 2O 4的体积分数不断增大，故逆反应速率不断增大，a 、b 、c 三点逆反应速率由大到小的顺序为c ＞b ＞a ；一定温度下，保持压强不变，加入稀有气体，相当于降低压强，故平衡逆向移动。

②a 点时，设消耗了x mol NO 2，则可生成0.5x mol N 2O 4，剩余(1－x )mol NO 2，1－x ＝

0.5x ，解得x ＝23

mol ，此时NO 2的转化率约为66.7%；平衡时p (N 2O 4)＝0.96p 0，p (NO 2)＝0.04p 0，则K p ＝0.96p 0（0.04p 0）2＝600p 0

。 (3)已知v 正＝k 正c (N 2O 4)，v 逆＝k 逆c 2(NO 2)，当反应达到平衡时，v 正＝v 逆，则k 正c (N 2O 4)＝k 逆c 2(NO 2)，则v 正v 逆＝c 2（NO 2）c （N 2O 4）＝K ，又K ＝10，则k 正＝10k 逆；该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，k 正、k 逆均增大，且k 正增大的倍数大于k 逆增大的倍数。

(4)由题图可知，正极上N 2转化为NH 3时需要结合氢元素，故负极生成的氢离子应移向

正极，X 膜为质子交换膜或阳离子交换膜，正极的电极反应为N 2＋6e －＋6H ＋===2NH 3。

2．(2018安徽蚌埠第三次质检，28)CO 2、CO 是化石燃料燃烧后的主要产物。

(1)将体积比为2∶1的CO 2和CO 混合气体通入有适量Na 2O 2固体的密闭容器中，同时不断地用电火花点燃，产生一种固体物质，将该物质溶于水配成溶液。已知25 ℃时，该溶

液的K h1＝5×10－5mol ·L －1，则当溶液中c (HCO －3)∶c (CO 2－3)＝1∶2时，试求溶液的pH 约

为________。

(2)已知：2CO(g)＋O 2(g)===2CO 2(g) ΔH ＝－566.0 kJ·mol －1；键能E (O===O)＝499.0

kJ·mol －1。

①CO(g)＋O 2(g)⇄CO 2(g)＋O(g)的ΔH ＝________kJ ·mol －1。

②已知2 500 K 时，①中反应的平衡常数为0.40，某时刻该反应体系中各物质浓度满足：c (CO)·c (O 2)＝c (CO 2)·c (O)，则此时反应________(填“向左”或“向右”)进行。

(3)已知：反应CO 2(g)⇄CO(g)＋O(g)在密闭容器中CO 2分解实验的结果如图1；反应2CO 2(g)⇄2CO(g)＋O 2(g)中1 mol CO 2在不同温度下的平衡分解量如图2。

①分析图1，求2 min 内v (CO 2)＝________。

②分析图2，1 500 ℃时反应达平衡，此时容器体积为 1 L ，则反应的平衡常数K ＝________(写出计算式)。

(4)在容积可变的密闭容器中发生反应CO 2(g)＋H 2(g)⇄CO(g)＋H 2O(g)，c (CO)随反应时间t 变化如图3中曲线Ⅰ所示，此时平衡时容器体积为3 L 。

若在t 0时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，