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1、非選擇題專項訓練三化學反應原理1.(2015湖北宜昌模擬)煤化工中兩個重要反應為C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)H=+131. 3 kJmol-1,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。(1)下列說法正確的是(填字母)。A.在容積固定的容器中進行反應,當混合氣體的密度不再變化時反應達到最大限度B.反應中增加C(s)的量能增大反應速率C.在密閉容器中反應達平衡時,其他條件不變,分離出產生的H2對正反應速率無影響(2)若工業(yè)上要增大反應的速率,最經濟的措施為。(3)現(xiàn)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入2 L恒容密閉容器中進行反應,得到如下三組數(shù)據(jù):實驗組溫度/起始量

2、/mol平衡量/mol達到平衡所需時間/minCOH2OH2CO2650421.61.65900210.50.53900abcdt實驗中,從反應開始到反應達到平衡時,以H2O(g)表示的平均反應速率為。反應的H0(填“大于”“小于”或“等于”)。實驗中,若平衡時,CO的轉化率大于水蒸氣的,則a、b必須滿足的關系是,與實驗相比,化學平衡常數(shù)(填“增大”“減小”或“不變”)。若在900 時,實驗反應達到平衡后,向容器中再充入1 mol CO、0.5 mol H2O(g)、0.2 mol CO2、0.5 mol H2,平衡移動(填“向正反應方向”“向逆反應方向”或“不”)。(4)CO、H2可用于制備

3、甲醇和甲醚,其反應為(m、n均大于0):()CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=-m kJmol-1()2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-n kJmol-1已知2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H0則m與n的關系為。2.(2015廣東汕頭模擬)近年,陰霾天氣出現(xiàn)頻率不斷增大。減少污染氣體排放,合理利用或轉化NO2、SO2、CO、NO等氣體成為世界共同關注的課題。(1)在一定條件下,環(huán)境科學家利用CO和H2合成多種有價值產品。合成下列產品原子利用率最高的是。A.葡萄糖B.二甲醚(CH3OCH3)C.乙醇D.甲醇(2)回收硫酸廠和煙氣中的二

4、氧化硫制硫酸,模擬裝置如圖所示:已知電子由鉑極經外電路流向石墨電極。寫出鉑極反應式:。反應過程中,石墨電極附近電解質溶液的pH。(填“增大”“減小”或“不變”)(3)在一定條件下NH3和NO2反應:8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g)在2 L恒容密閉容器中充入8 mol NH3、6 mol NO2在一定條件下反應,混合氣體中氮氣物質的量與時間關系如下表所示:t/min2468101215n(N2)/mol0.501.503.04.24.84.94.9寫出化學平衡常數(shù)表達式:。計算反應前8 min時氨氣的平均反應速率為。在該條件下,NO2最大轉化率為。升高溫度,上述反應的

5、平衡常數(shù)將。A.增大B.減小C.不變D.變化不確定(4)已知部分熱化學方程式如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H1N2(g)+O2(g)2NO(g)H22H2(g)+O2(g)2H2O(g)H34NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)H4H4=。3.(2015安徽合肥檢測)甲醇是一種重要的化工原料,在生產中有著重要的應用。工業(yè)上用甲烷氧化法合成甲醇的反應有:()CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H1=+247.3 kJmol-1()CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H2=-90.1 kJmol-1()2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H3=

6、-566.0 kJmol-1回答下列問題:(1)鎳合金是反應()的重要催化劑。工業(yè)上鎳的制備工藝流程包括:硫化鎳(NiS)制粒后在1 100 的溫度下焙燒產生氧化鎳;采用煉鋼用的電弧爐,用石油焦(主要成分為碳)作還原劑,在1 6001 700 的溫度下還原氧化鎳生成金屬鎳熔體。寫出這兩步反應的化學方程式:。(2)用CH4和O2直接制備甲醇的熱化學方程式為。根據(jù)化學反應原理,分析反應()對CH4轉化率的影響是。(3)某溫度下,向4 L密閉容器中通入6 mol CO2和6 mol CH4,發(fā)生反應(),平衡體系中各組分的體積分數(shù)均為,則此溫度下該反應的平衡常數(shù)K=,CH4的轉化率為。(4)工業(yè)上可

7、通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,反應方程式為:CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g)H=-29.1 kJmol-1?？蒲腥藛T對該反應進行了研究,部分研究結果如下:壓強對甲醇轉化率的影響壓強一定時溫度對反應速率的影響從壓強對甲醇轉化率的影響“效率”看,工業(yè)制取甲酸甲酯應選擇的壓強是。實際工業(yè)生產中采用的溫度是80 ,其理由是。(5)直接甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于結構簡單、能量轉化率高、對環(huán)境無污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注。DMFC的工作原理如圖所示:通入a氣體的電極是原電池的(填“正”或“負”)極,其電極反應式為。常溫下,用此電池電解(惰性電極)0.5 L飽和食鹽水

8、(足量),若兩極共生成標準狀況下的氣體1.12 L,則溶液的pH為。4.(2015湖北黃岡模擬)新能源和資源綜合利用是科學研究的熱點課題。二甲醚是一種清潔能源,工業(yè)生產二甲醚的新工藝中主要發(fā)生三個反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1=-91 kJmol-12CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H2=-24 kJmol-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H3=-41 kJmol-1請回答下列問題:(1)新工藝的總反應為3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)H=。(2)舊工藝中僅發(fā)生反應和。在CO過量的情況下,新工藝中反應的發(fā)生可提

9、高CH3OCH3的產率,主要原因是。(3)二甲醚堿性燃料電池(電解液是NaOH溶液)是一種綠色電源,寫出負極反應式:。當電極上參與反應的O2為a L(標準狀況)時,電池中轉移電子數(shù)目為(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。(4)在2 L恒容密閉容器中投入3 mol CO(g)、3 mol H2(g)發(fā)生反應:3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)。已知CO平衡轉化率()與溫度、壓強的關系如圖所示:p1、p2、p3的大小關系為,判斷理由是。下列情況表示該反應達到平衡狀態(tài)的是(填字母)。A.混合氣體的密度保持不變B.斷裂碳氫鍵、氫氫鍵的速率相等C.混合氣體中H2的體積分數(shù)不變D.

10、相同時間內生成的CO、CO2的物質的量相等已知從反應開始到平衡點A需要時間為10 min,A點對應的平衡體系中c(CH3OCH3)=;在010 min內以H2表示的平均反應速率v(H2)=。A點的平衡常數(shù)Kp=。(Kp是用平衡時各組分的分壓替代其濃度的平衡常數(shù),組分分壓=混合氣體總壓強該組分的物質的量分數(shù))若溫度、起始投入H2量不變,增大投入原料值時,H2的轉化率會(填“增大”“減小”或“不變”)。(5)在2 L恒容密閉容器中投入2 mol CO和3 mol H2,進行反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),CO以平均速率v(CO)=0.1 molL-1min-1反應,經過5 min達

11、到平衡狀態(tài)。如果溫度不變,再向容器中分別充入1 mol CO、2 mol H2、1 mol CH3OH(g),平衡(填“向正反應方向移動”“向逆反應方向移動”或“不移動”),達到新平衡時平衡常數(shù)K=。參考答案1.答案:(1)A(2)粉碎固體C、增大水蒸氣的濃度、使用合適的催化劑(3)0.16 molL-1min-1小于a2m解析:(1)根據(jù)反應的化學方程式可知反應物C為固體,由于容器容積固定,當混合氣體的密度不再變化時,氣體總質量不變,說明相同時間內C(s)的消耗量與生成量相等,反應達到平衡,A項正確;反應中C為固體,增加其量不會影響反應速率,B項錯誤;分離出反應產生的H2,逆反應速率瞬時減小

12、,而后再逐漸增大,正反應速率會逐漸減小,直至正逆反應速率相等,C項錯誤。(2)根據(jù)反應的特點,增大反應速率最經濟的措施一是將固體C粉碎,增大反應物之間的接觸面積,二是增大水蒸氣的濃度,三是采用合適的催化劑。這里需要注意的是由于題目需要的是最經濟的措施,所以不宜采用升溫或加壓的方法來增大反應速率。(3)根據(jù)反應可知v(H2O)=v(CO2),則v(H2O)=v(CO2)=0.16 molL-1min-1。實驗達平衡時,c(CO2)=c(H2)=0.8 molL-1,c(CO)=1.2 molL-1,c(H2O)=0.2 molL-1,K=,同理可得K=,可見溫度升高K減小,正反應為放熱反應,H0

13、。反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)中,CO和H2O的化學計量數(shù)相同,二者發(fā)生轉化的物質的量相等,故當起始通入水蒸氣的物質的量大于CO的物質的量時,CO的轉化率大于水蒸氣的。溫度不變,化學平衡常數(shù)不變。在900 時,實驗反應達到平衡后,向此容器中再加入1 mol CO、0.5 mol H2O(g)、0.2 mol CO2、0.5 mol H2,此時有2.5 mol CO、1 mol H2O、0.7 mol CO2、1 mol H2,則c(CO)=1.25 molL-1,c(H2O)=0.5 molL-1,c(CO2)=0.35 molL-1,c(H2)=0.5 molL-1,Qc=0.28,故平衡應向正反應方向移動。(4)根據(jù)蓋斯定律,由()-()2可得:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H=(2m-n) kJmol-12m。2.答案:(1)AD(2)SO2+2H2O-2e-S+4H+增大(3)0.30 molL-1min-170%D(4)3H3+2H2-2H1解析:(1)原子利用最高為100%,即只有一種產物的反應原子利用率最高。有機物分子式能改成CO、H2形式的其原子利用率最高(100%)。葡萄糖(C6H12O6)改寫成6CO