2020届一轮复习人教版解答题之反应原理综合题学案

2020届一轮复习人教版解答题之反应原理综合题学案

‎2020届一轮复习人教版 解答题之 反应原理综合题 学案 ‎1．(2018·全国卷Ⅲ)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：‎ ‎(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式： __________________________________________________。‎ ‎(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：‎ ‎2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)‎ ΔH1＝48 kJ·mol－1‎ ‎3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)‎ ΔH2＝－30 kJ·mol－1‎ 则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为________kJ·mol－1。‎ ‎(3)对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。‎ ‎①343 K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343 K＝________(保留2位小数)。‎ ‎②在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有______、______。‎ ‎③比较a、b处反应速率大小：va____vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v＝v正－v逆＝k正x－k逆xx，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的＝____(保留1位小数)。‎ ‎[把脉考点]‎ 第(1)问 考查化学方程式的书写 第(2)问 考查利用盖斯定律求算反应热 第(3)问 ‎①‎ 考查转化率及平衡常数的相关计算 ‎②‎ 考查外界条件对速率和平衡的影响 ‎③‎ 考查反应速率大小比较、根据信息进行相关计算 解析：(1)SiHCl3遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，结合原子守恒推知SiHCl3与水蒸气反应除生成(HSiO)2O外，还生成HCl，化学方程式为2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl。‎ ‎(2)将题给两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×3＋②可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)，则有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48 kJ·mol－1＋(－30 kJ·mol－1)＝114 kJ·mol－1。‎ ‎(3)温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，曲线a达到平衡的时间短，则曲线a代表343 K时SiHCl3的转化率变化，曲线b代表323 K时SiHCl3的转化率变化。‎ ‎①由题图可知，343 K时反应的平衡转化率α＝22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1 mol·L－1，则有 ‎2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)‎ 起始浓度/mol·L－1 1 0 0‎ 转化浓度/mol·L－1 0.22 0.11 0.11‎ 平衡浓度/mol·L－1 0.78 0.11 0.11‎ 则343 K时该反应的平衡常数 K343 K＝＝≈0.02。‎ ‎②在343 K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物压强或浓度、改进催化剂等。‎ 答案：(1)2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl ‎(2)114　(3)①22　0.02　②及时移去产物　改进催化剂　提高反应物压强(浓度)　③大于　1.3‎ ‎2．(2017·全国卷Ⅰ)近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：‎ ‎(1)下列事实中，不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是________(填标号)。‎ A．氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应，而亚硫酸可以 B．氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸 C．0.10 mol·L－1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1‎ D．氢硫酸的还原性强于亚硫酸 ‎(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。‎ 通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为______________________________________、_________________________，制得等量H2所需能量较少的是____________。‎ ‎(3)H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。‎ ‎①H2S的平衡转化率α1＝__________%，反应平衡常数K＝________。‎ ‎②在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2______α1，该反应的ΔH______0。(填“>”“<”或“＝”)‎ ‎③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________(填标号)。‎ A．H2S　　　　　　　　　 B．CO2‎ C．COS D．N2‎ ‎[把脉考点]‎ 第(1)问 考查酸性强弱的比较、弱电解质的电离平衡 第(2)问 考查应用盖斯定律书写热化学方程式、反应热大小的比较 第(3)问 ‎①‎ 考查平衡转化率、平衡常数的计算 ‎②‎ 考查温度对化学平衡的影响 ‎③‎ 考查浓度对化学平衡、转化率的影响 解析：(1)根据较强酸制备较弱酸原理，氢硫酸不和NaHCO3反应，亚硫酸与NaHCO3反应，说明亚硫酸、碳酸、氢硫酸的酸性依次减弱，A项正确；溶液的导电能力与离子总浓度有关，相同浓度下，氢硫酸溶液导电能力弱，说明氢硫酸的电离能力较弱，即电离出的氢离子浓度较小，B项正确；相同浓度下，亚硫酸的pH较小，故它的酸性较强，C项正确；酸性强弱与还原性无关，酸性强调酸电离出氢离子的难易，而还原性强调还原剂失电子的难易，D项错误。(2)系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)都是吸热反应，从热化学方程式可以看出，系统(Ⅱ)制备1 mol H2需要消耗20 kJ能量，而系统(Ⅰ)制备1 mol H2需要消耗286 kJ能量，故系统(Ⅱ)消耗的能量较少。(3)①用三段式法计算：该反应是等气体分子数反应，平衡时n(H2O)＝0.02×0.50 mol＝0.01 mol。‎ ‎　 　　　H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)‎ 起始/mol 0.40　 　 0.10　　　0　　　　0‎ 转化/mol 0.01 0.01 0.01 0.01‎ 平衡/mol 0.39 0.09 0.01 0.01‎ α(H2S)＝×100%＝2.5%。对于等气体分子数反应，可直接用物质的量替代浓度计算平衡常数：K＝＝≈2.8×10－3。②总物质的量不变，H2O的物质的量分数增大，说明平衡向右移动，H2S的转化率增大。即升高温度，平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应。③平衡之后，再充入H2S，则CO2的转化率增大，H2S的转化率减小，A项错误；充入CO2，平衡向右移动，H2S的转化率增大，B项正确；充入COS，平衡向左移动，H2S的转化率减小，C项错误；充入N2，无论体积是否变化，对于气体分子数相等的反应，平衡不移动，H2S的转化率不变，D项错误。‎ 答案：(1)D　‎ ‎(2)H2O(l)===H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋286 kJ·mol－1‎ H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝＋20 kJ·mol－1‎ 系统(Ⅱ)‎ ‎(3)①2.5　2.8×10－3　②>　>　③B ‎3.(2016·全国卷Ⅲ)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：‎ ‎(1)NaClO2的化学名称为________。‎ ‎(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度323 K，NaClO2溶液浓度为5×10－3 mol·L－1。‎ 反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。‎ 离子 SO SO NO NO Cl－‎ c/(mol·L－1)‎ ‎8.35×10－4‎ ‎6.87×10－6‎ ‎1.5×10－4‎ ‎1.2×10－5‎ ‎3.4×10－3‎ ‎①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式________________________。增加压强，NO的转化率________(填“提高”“不变”或“降低”)。‎ ‎②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________(填“增大”“不变”或“减小”)。‎ ‎③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pe如图所示。‎ ‎①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变”或“减小”)。‎ ‎②反应ClO＋2SO2SO＋Cl－的平衡常数K表达式为__________________。‎ ‎(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。‎ ‎①从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是________________________________________________________________________。‎ ‎②已知下列反应：‎ SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l)　ΔH1‎ ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq)　ΔH2‎ CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH3‎ 则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝________。‎ ‎[把脉考点]‎ 第(1)问 考查化学用语规范 第(2)问 ‎①‎ 考查压强对转化率的影响 ‎②‎ 考查反应过程中离子浓度的变化 ‎③‎ 考查外界条件对反应速率的影响 第(3)问 ‎①‎ 考查根据图像分析气体的平衡分压对平衡常数的影响 ‎②‎ 考查平衡常数表达式的书写 第(4)问 ‎①‎ 考查外界条件对化学平衡的影响 ‎②‎ 考查利用盖斯定律求算反应热 解析：(1)NaClO2中Cl元素的化合价为＋3，其化学名称为亚氯酸钠。(2)①分析表中数据可知，NaClO2溶液脱硝过程中主要生成Cl－和NO，结合电子守恒和元素守恒写出离子方程式：4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋3Cl－＋2H2O。该反应中只有NO是气体，增加压强，有利于NO的吸收，NO的转化率提高。②由于吸收SO2和NO过程中生成H＋，溶液中c(H＋)不断增大，溶液的pH逐渐减小。③由表中数据可知，相同时间内，c(SO)比c(NO)增加得多，说明脱硫反应速率大于脱硝反应速率，其原因除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同外，还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高。(3)①由图可知，温度升高，SO2和NO的平衡分压pe对应的－lg pe逐渐减小，说明SO2和NO的平衡分压pe逐渐增大，则脱硫、脱硝反应逆向进行，平衡常数均减小。②反应ClO＋2SO2SO＋Cl－的平衡常数K的表达式为K＝。(4)①利用Ca(ClO)2替代NaClO2，形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率高。②将题给三个热化学方程式分别标号为Ⅰ、Ⅱ、‎ Ⅲ，根据盖斯定律，由Ⅰ＋Ⅱ－Ⅲ可得：SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)，则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。‎ 答案：(1)亚氯酸钠　(2)①4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋3Cl－＋2H2O　提高　②减小　③大于 NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高　(3)①减小 ‎②K＝　(4)①形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高 ‎②ΔH1＋ΔH2－ΔH3‎ 化学反应原理综合题是高考必考题型，常与生产、生活、科技等紧密联系的物质为背景材料，把热化学、电化学及四大平衡知识融合在一起命制，题目设问较多，涉及内容也较多，多数题目含有图像或图表，导致思维转换角度较大，对考生思维能力的要求较高。‎ 主要考查学生的信息处理能力、学科内综合分析能力，应用反应原理解决生产实际中的具体问题，体现了“变化观念与平衡思想”的核心素养。　　　　 ‎ ‎　高考题点逐一研究——清盲点 化学反应原理综合题是高考的重点和难点，是考生主要失分点，要想顺利突破此点，需从两方面着手：‎ 一要抓住两条知识主线：一条是能量线，由此可串联化学反应的反应热和电化学知识；另一条是平衡线，由此可串联化学平衡、电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡。特别注意平衡移动原理适用于所有的动态平衡，可以用平衡移动原理对四大平衡进行分析比较，以加深对平衡的特点、本质及平衡移动方向等的理解，还可以借助图表来直观理解平衡移动原理，达到一提一条线，一串串一片。‎ 二要从反应热的计算、化学平衡状态的标志及平衡移动方向的判断、平衡转化率及平衡常数的相关计算、信息图像题的综合分析四个命题角度掌握解题技法，做到举一通百，万变不离其中。‎ 命题点一　反应热的计算 ‎(一)求反应热的几种方法　‎ ‎1．从宏观角度分析计算 ΔH＝H1(生成物的总能量)－H2(反应物的总能量)‎ ‎2．从微观角度分析计算 ΔH＝E1(反应物的键能总和)－E2(生成物的键能总和)‎ ‎3．从活化能角度分析计算 ΔH＝E1(正反应的活化能)－E2(逆反应的活化能)‎ ‎4．根据盖斯定律计算 ‎(1)计算步骤 ‎(2)计算方法 ‎(二)化学反应中反应热的大小比较　‎ ‎1．同一反应的比较 ‎(1)反应物状态不同 例如：S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＜0‎ S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＜0‎ 因为等量反应物S(g)比S(s)所具有的能量多，反应放出热量就多，所以ΔH1＜ΔH2。‎ ‎(2)生成物状态不同 例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1＜0‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2＜0‎ 因为等量产物H2O(g)比H2O(l)所具有的能量多，反应放出热量少，所以ΔH1＞ΔH2。‎ ‎(注意：ΔH为负，放热越多，ΔH越小)‎ ‎(3)化学计量数不同 例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＜0‎ ‎2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＜0‎ 有2ΔH1＝ΔH2且ΔH1＞ΔH2。‎ ‎2．不同反应的比较 ‎(1)根据反应物的本性比较 等物质的量的不同物质与同一种物质反应时，越活泼的物质反应放热越多。例如：‎ H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH1‎ H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)　ΔH2‎ 因Cl2比Br2活泼，故ΔH1＜ΔH2。‎ ‎(2)根据反应程度不同比较 例如：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＜0‎ C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2＜0‎ 反应间存在关系，各步转化都是放热反应，第一个反应程度大，放热多，故ΔH1＜ΔH2。‎ ‎[注意]　比较ΔH的大小时，要将其数值和前面的符号“＋”“－”看作一个整体进行比较，不能只比较数值的大小。‎ ‎[对点训练]‎ ‎1．(2017·全国卷Ⅲ节选)砷(As)是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。‎ 已知：‎ As(s)＋H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s)　ΔH1‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2‎ ‎2As(s)＋O2(g)===As2O5(s)　ΔH3‎ 则反应As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH＝________。‎ 解析：将已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由①×2－②×3－③可得：As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)　ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。‎ 答案：2ΔH1－3ΔH2－ΔH3‎ ‎2．化学反应的焓变既可以通过实验测定，也可以根据理论计算。‎ ‎(1)一氧化碳还原氧化铁是工业炼铁的原理。已知：‎ ‎①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)‎ ΔH1＝－26.7 kJ·mol－1‎ ‎②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)‎ ΔH2＝－50.8 kJ·mol－1‎ ‎③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)‎ ΔH3＝－36.5 kJ·mol－1‎ 试写出CO气体还原固态FeO生成固态Fe和CO2气体的热化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)请根据表中的数据计算ΔH1和ΔH2。‎ 物质 石墨 H2‎ CO CH4‎ 燃烧热/(kJ·mol－1)‎ ‎393.5‎ ‎285.8‎ ‎283.0‎ ‎890.3‎ 化学键 H—H C===O H—O C—H E/(kJ·mol－1)‎ ‎436‎ ‎799‎ ‎1 076‎ ‎465‎ ‎413‎ CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)的ΔH1＝________kJ·mol－1；CH4(g)＋H2O(l)===3H2(g)＋CO(g)的ΔH2＝________kJ·mol－1。‎ 解析：(1)根据盖斯定律，由(①×3－②－③×2)×得FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝(ΔH1×3－ΔH2－ΔH3×2)×≈＋7.3 kJ·mol－1。(2)ΔH1＝2E(C===O)＋4E(H—H)－4E(C—H)－4E(H—O)＝(2×799＋4×436－4×413－4×465)kJ·mol－1＝－170 kJ·mol－1。根据燃烧热写出如下热化学方程式：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3＝－890.3 kJ·mol－1；H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH4＝－285.8 kJ·mol－1；CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH5＝－283.0 kJ·mol－1。根据盖斯定律可得ΔH2＝ΔH3－3ΔH4－ΔH5＝(－890.3＋3×285.8＋283.0)kJ·mol－1＝＋250.1 kJ·mol－1。‎ 答案：(1)FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)‎ ΔH＝＋7.3 kJ·mol－1‎ ‎(2)－170　＋250.1‎ ‎3．(2018·贵阳摸底)氮及其化合物在生活及工业生产中有着重要应用。请回答以下问题：‎ ‎(1)如图是N2(g)、H2(g)与NH3(g)之间转化的能量关系图，则：‎ ‎①N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②过程Ⅰ和过程Ⅱ的反应热________(填“相同”或“不同”)，原因是_________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎③一定温度下，在容积为1 L的密闭容器中充入1 mol N2(g)、3 mol H2(g)，达到平衡时，混合气体的总量为2.8 mol，则该条件下反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为________，H2的平衡转化率为_____________________________________________。‎ ‎(2)用NH3可以消除氮氧化物的污染，已知：‎ 反应Ⅰ：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)‎ ΔH1＝a kJ·mol－1‎ 反应Ⅱ：N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH2＝b kJ·mol－1‎ 反应Ⅲ：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)‎ ΔH3＝c kJ·mol－1‎ 则反应Ⅱ中的b＝________(用含a、c的代数式表示)，反应Ⅲ中的ΔS________(填“＞”“＜”或“＝”)0。‎ 解析：(1)①由题图可确定N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1。②反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，所以过程Ⅰ和过程Ⅱ的反应热相同。③设该条件下反应达到平衡时，有x mol N2发生反应，根据三段式法得 ‎　　　　　N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)‎ 起始/mol 1 3 0‎ 转化/mol x 3x 2x 平衡/mol 1－x 3－3x 2x 由达到平衡时，混合气体的总量为2.8 mol，可得(1－x)＋(3－3x)＋2x＝2.8，解得x＝0.6。则平衡时c(N2)＝0.4 mol·L－1，c(H2)＝1.2 mol·L－1，c(NH3)＝1.2 mol·L－1，平衡常数K＝＝。H2的平衡转化率为3×0.6÷3×100%＝60%。(2)根据盖斯定律，由(反应Ⅰ－反应Ⅲ)÷3，得N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH2＝ kJ·mol－1。反应Ⅲ中生成物气体的物质的量大于反应物气体的物质的量，所以反应Ⅲ是熵增反应，ΔS＞0。‎ 答案：(1)①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1　②相同　反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关　③　60%‎ ‎(2)　＞‎ ‎4．(2018·黄冈调研)‎ 中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。‎ 物质 燃烧热/(kJ·mol－1)‎ 氢气 ‎285.8‎ 甲烷 ‎890.3‎ 乙烯 ‎1 411.0‎ 已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式________________________________________________________________________。‎ 解析：根据H2、CH4和C2H4的燃烧热数据可写出热化学方程式：①H2(g)＋O2(g)‎ ‎===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，③C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由②×2－③－①×2得2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋202.0 kJ·mol－1。‎ 答案：2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋202.0 kJ·mol－1[或CH4(g)C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＝＋101.0 kJ·mol－1]‎ ‎[题后悟道]‎ 反应热计算中的注意事项 ‎1.物理变化也会有热效应 在物理变化过程中，也会有能量变化，虽然不属于吸热反应或放热反应，但在进行相关反应热计算时，必须要考虑发生物理变化时的热效应，如物质的三态变化或物质的溶解过程中的能量变化等。‎ ‎2.不可忽视化学键的物质的量 根据键能计算反应热时，要注意弄清各种化学键的物质的量，既要考虑热化学方程式中物质的化学计量数，又要考虑物质中各种化学键的个数，再进行计算。反应热(ΔH)等于反应物中的键能总和减去生成物中的键能总和，即ΔH＝ΣE反－ΣE生(E表示键能)。如反应3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)　ΔH＝3E(H—H)＋E(N≡N)－6E(N—H)。‎ ‎3.严格保证热化学方程式与ΔH变化的一致性 ‎(1)热化学方程式乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。‎ ‎(2)热化学方程式相加减时，相同状态的同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。‎ ‎(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变。‎ 命题点二　化学平衡状态的标志及平衡移动方向的判断 ‎(一)化学反应速率问题　‎ ‎1．外界条件对化学反应速率的影响 ‎(1)纯液体和固体浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面积的大小发生变化，故影响反应速率。‎ ‎(2)对于固体、液体物质，由于压强改变对它们的体积影响很小，因而压强对它们浓度的影响可看作不变，压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。‎ ‎(3)升高温度，不论吸热反应还是放热反应，也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。‎ ‎(4)使用催化剂催化的化学反应，由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才能达到最大，故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。‎ ‎(5)“惰性气体”(不参加反应的气体)对反应速率的影响。‎ ‎①恒温恒容：充入“惰性气体”总压强增大―→物质浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变。‎ ‎②恒温恒压：充入“惰性气体”体积增大物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。‎ ‎2．化学反应速率的相关计算 ‎(1)根据图表中数据和定义计算 v(X)＝，即v(X)＝＝，计算时一定要注意容器或溶液的体积，不能忽视容器或溶液的体积V，盲目地把Δn当作Δc代入公式进行计算。‎ ‎(2)根据化学方程式计算 对于反应“mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)”，有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q或＝＝＝。‎ ‎(二)化学平衡问题　‎ ‎1．化学平衡的标志 ‎(1)直接判断依据 ‎(2)间接判断依据 ‎①对于有有色气体存在的反应体系，如2NO2(g)N2O4(g)等，若体系的颜色不再发生改变，则反应已达平衡状态。‎ ‎②对于有气体存在且反应前后气体的物质的量发生改变的反应，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，若反应体系的压强不再发生变化或平均相对分子质量不再发生变化，则说明反应已达平衡状态。‎ ‎③对于有气体存在且反应前后气体的物质的量不发生改变的反应，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)，反应过程中的任何时刻体系的压强、气体的物质的量、平均相对分子质量都不变，故体系压强、气体的物质的量、平均相对分子质量不变均不能说明反应已达平衡状态。‎ ‎2．外界条件对化学平衡移动的影响规律 温度的影响 升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动 浓度的影响 增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动 压强的影响 增大压强会使平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强会使平衡向气体体积增大的方向移动 ‎[对点训练]‎ ‎1．(2017·全国卷Ⅲ节选)砷(As)是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。‎ ‎298 K时，将20 mL 3x mol·L－1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。‎ ‎(1)下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。‎ a．溶液的pH不再变化 b．v(I－)＝2v(AsO)‎ c．c(AsO)/c(AsO)不再变化 d．c(I－)＝y mol·L－1‎ ‎(2)tm时，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。‎ ‎(3)tm时v逆________tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是____________________________________。‎ ‎(4)若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为______________________。‎ 解析：(1)溶液的pH不再变化，即OH－的浓度不再变化，所以平衡体系中各组分的浓度均不再变化，说明反应达到平衡状态，a项正确；当v正(I－)＝2v逆(AsO)或v逆(I－)＝2v正(AsO)时反应达到平衡状态，选项中的速率未指明是正反应速率还是逆反应速率，故b项错误；反应达到平衡之前，c(AsO)逐渐减小而c(AsO)逐渐增大，故c(AsO)/c(AsO)逐渐增大，当c(AsO)/c(AsO)不变时反应达到平衡状态，c项正确；根据离子方程式可知反应体系中恒有c(I－)＝2c(AsO)，观察图像可知反应达到平衡时c(AsO)＝y mol·L－1，此时c(I－)＝2y mol·L－1，故d项错误。(2)tm时反应未达到平衡状态，所以v正大于v逆。(3)从tm到tn，反应逐渐趋于平衡状态，反应物浓度逐渐减小而生成物浓度逐渐增大，所以正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，故tm时v逆小于tn时v逆。(4)根据题意，起始时c(AsO)＝c(I2)＝x mol·L－1。根据图像可知平衡时c(AsO)＝y mol·L－1，则此时c(I－)＝2y mol·L－1，c(AsO)＝c(I2)＝(x－y) mol·L－1，平衡时溶液的pH＝14，则c(OH－)＝1 mol·L－1，故该反应的平衡常数K＝＝。‎ 答案：(1)ac　(2)大于　(3)小于　tm时生成物浓度较低 ‎(4) ‎2．污染性气体NO2与CO在一定条件下的反应为2NO2(g)＋4CO(g)4CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0，某温度下，在1 L恒容密闭容器中充入0.1 mol NO2和0.2 mol CO，此时容器内的压强为1个大气压，5 s时反应达到平衡，容器内的压强变为原来的。‎ ‎(1)反应从开始到平衡NO2的转化率α(NO2)＝______，平衡常数K＝________(只列代数式)。‎ ‎(2)下列说法不能说明该反应已达到平衡状态的是____。(填字母)‎ A．容器内混合气体颜色不再变化 B．容器内的压强保持不变 C．2v逆(NO2)＝v正(N2)‎ D．容器内混合气体密度保持不变 ‎(3)能使该反应的反应速率增大，且平衡逆向移动的是________。(填字母)‎ A．及时分离出CO2‎ B．适当升高温度 C．减小容器体积使体系压强增大 D．选择高效催化剂 解析：(1)反应前容器内有0.3 mol气体，容器内的压强为1个大气压，反应达到平衡时，容器内的压强变为原来的，即总物质的量变为原来的 ‎，所以平衡时容器内气体的物质的量为0.3 mol×＝0.29 mol，相对初始物质的量减少了0.01 mol，根据化学方程式中各物质系数关系可知，反应从开始到平衡，有0.02 mol NO2发生反应，故NO2的转化率α(NO2)＝×100%＝20%。根据三段式法可求出平衡常数K＝。(2)该反应体系中只有NO2为有色气体，其余均无色，容器内混合气体颜色不再变化，说明NO2的浓度不变，即反应达到平衡状态，A不合题意；该反应为气体分子数减小的反应，恒容条件下容器内的压强不变，说明反应达到平衡状态，B不合题意；v逆(NO2)＝2v正(N2)时说明反应达到平衡状态，C符合题意；容器的容积不变，气体质量不变，故气体密度一直不变，所以，容器内混合气体密度不变不能说明反应达到平衡状态，D符合题意。(3)及时分离出CO2，反应速率减小，平衡正向移动，A错误；该反应的正反应放热，升高温度，反应速率加快，平衡逆向移动，B正确；该反应为气体分子数减小的反应，减小容器体积使体系压强增大，反应速率加快，平衡正向移动，C错误；催化剂能加快反应速率，但不改变平衡状态，D错误。‎ 答案：(1)20%　　(2)CD　(3)B ‎3．在一定温度下，向2 L固定容积的密闭容器中通入2 mol CO2、3 mol H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＜0。回答下列问题：‎ ‎(1)能说明该反应已达平衡状态的是________(填字母，下同)。‎ A．CO2的体积分数保持不变 B．体系中n(CO2)/n(H2)的值保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．单位时间内有n mol H—H键断裂，同时有n mol O—H键生成 ‎(2)下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)的值增大的是________。‎ A．升高温度 B．恒温恒容下，充入He C．使用高效催化剂 D．恒温恒容下，再充入2 mol CO2、3 mol H2‎ ‎(3)反应10 min时体系达到平衡状态，此时CO2的转化率为25%，该反应的反应速率v(H2)＝________，反应的平衡常数K＝________(保留三位有效数字)；若使K的值变为1，则应采取的措施是________。‎ A．增大压强　　　　　　 B．恒压下加入一定量H2‎ C．降低温度 D．升高温度 解析：‎ ‎(1)各物质的物质的量分数或体积分数保持不变，说明反应达到平衡状态；该反应的投料比不等于其化学计量数之比，当反应物的物质的量之比保持不变时，说明反应达到平衡状态；反应中物质的总质量和体积恒定不变，不管反应是否达到平衡，混合气体的密度都不变，无法说明反应是否达到平衡状态；H—H键的断裂和O—H键的生成都表示正反应，无法说明反应是否达到平衡状态。(2)反应正向移动时，n(CH3OH)/n(CO2)的值增大。升高温度，平衡逆向移动；恒温恒容下，充入He，平衡不移动；催化剂不影响化学平衡的移动；D项条件可等效为增大压强，平衡正向移动。(3)达到平衡时CO2的转化率为25%，即CO2反应了2 mol×25%＝0.5 mol，则 ‎　　　 CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)‎ 起始/mol 2 3 0 0‎ 转化/mol 0.5 1.5 0.5 0.5 ‎ 平衡/mol 1.5 1.5 0.5 0.5 ‎ 平衡时c(CO2)＝c(H2)＝0.75 mol·L－1，c(CH3OH)＝c(H2O)＝0.25 mol·L－1，v(H2)＝＝0.075 mol·L－1·min－1，平衡常数K＝≈0.198。K只与温度有关，若使K的值变为1，则应改变温度使平衡正向移动，应采取的措施是降低温度。‎ 答案：(1)AB　(2)D ‎(3)0.075 mol·L－1·min－1　0.198　C ‎4．(1)在400 ℃时，向1 L的恒容反应器中充入1 mol CH4，发生反应2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋202.0 kJ·mol－1，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则在该温度下，其平衡常数K＝____。按化学平衡移动原理，在图1中画出CH4的平衡转化率与温度及压强(p1＞p2)的关系曲线。‎ ‎(2)在制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g)C2H6(g)＋H2(g)。在常温下，向体积为1 L的恒容反应器中充入1 mol CH4，然后不断升高温度，得到图2所示C2H4与C2H6的体积分数关系。‎ ‎①在200 ℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因是_____________________________‎ ‎____________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②在600 ℃后，乙烯的体积分数减少的主要原因是_______________________________‎ ‎____________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)设平衡时转化的CH4的物质的量为2x mol，根据三段式法进行计算：‎ ‎　　　　　2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)‎ 起始/mol 1 0 0‎ 转化/mol 2x x 2x 平衡/mol 1－2x x 2x 则×100%＝20.0%，解得x＝0.25，则平衡时CH4、C2H4、H2的物质的量浓度分别为0.50 mol·L－1、0.25 mol·L－1和0.50 mol·L－1，则K＝＝0.25。该反应为吸热反应，升高温度，CH4的平衡转化率增大；该反应为气体分子数增大的反应，温度相同时增大压强，CH4的平衡转化率降低，据此画出图像。(2)①题图中200 ℃时乙烷的量比乙烯多，这是因为该条件下乙烷的生成速率比乙烯的快。②在600 ℃后，乙烯的体积分数减少，主要是因为乙烯发生了分解反应。‎ 答案：(1)0.25　如图所示 ‎(2)①在200 ℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快 ‎②在600 ℃后，乙烯开始分解为碳和氢气 ‎[题后悟道]‎ ‎　　1.判断平衡状态的技巧 可逆反应达到平衡状态的两个直接标志是正逆反应速率相等、反应物与生成物浓度保持不变；间接标志是“变量不变”，可采用极端假设的方法，对比反应前和完全反应后该物理量如何变化，如果该物理量是可变的而题目给出一定条件下保持不变即可认为该条件下反应达到化学平衡状态。如对于某恒容容器中的反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，未反应时，气体的密度最小，反应物全部转化为生成物时，气体的密度最大，若一定条件下该反应体系中气体的密度不变，则说明反应达到化学平衡状态。‎ ‎2.利用平衡常数判断平衡移动方向 除利用平衡移动原理确定平衡移动的方向外，还可以通过平衡常数确定，当Q＜K，平衡正向移动，当Q＞K，平衡逆向移动。平衡正向移动时，反应物的转化率不一定都增大，如对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，增大O2的浓度，平衡正向移动，SO2的转化率增大，但O2的转化率减小。浓度变化一般会引起化学平衡移动，但有特殊情况，如对于反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，当容器的体积缩小时，相当于增大压强，各物质的浓度都发生改变，但平衡不移动。‎ 命题点三　转化率及平衡常数的相关计算 ‎ (一)化学平衡常数　‎ ‎1．注意事项 ‎(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度变化无关。‎ ‎(2)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入化学平衡常数公式。‎ ‎(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若方程式中各物质的化学计量数等比例扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。‎ 如N2＋3H22NH3　K＝a，则有：‎ ‎2NH3N2＋3H2　K′＝ N2＋H2NH3　K″＝a ‎2．具体应用 ‎(1)K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。‎ ‎(2)若用任意状态的浓度幂之积的比值(称为浓度商，用Q表示)与K比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。即：对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，‎ Q＝。‎ Q＜K 反应向正反应方向进行 Q＝K 反应达到平衡状态 Q＞K 反应向逆反应方向进行 ‎(3)利用K可判断反应的热效应。‎ 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；‎ 若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。‎ ‎(4)计算转化率。‎ 依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。‎ ‎(二)化学平衡常数与转化率的计算　‎ ‎1．明确四个量(起始量、变化量、平衡量和差量)‎ ‎　　　　　N2　＋　3H22NH3　Δn＝2‎ 起始量 1 3 0‎ 变化量 a b c　　　 c 平衡量 1－a 3－b c ‎(1)反应物的平衡量＝起始量－转化量。‎ ‎(2)生成物的平衡量＝起始量＋转化量。‎ ‎(3)各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此，抓变化浓度是解题的关键。‎ ‎(4)化学平衡前后，同种元素原子的物质的量相等。‎ ‎2．掌握三个百分数 ‎(1)转化率＝×100%＝×100%‎ ‎(2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。‎ 产率＝×100%‎ ‎(3)平衡混合物某组分的百分含量＝×100%‎ ‎3．牢记一个万能模式(“三段式”法)‎ 如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。‎ ‎　　　　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)‎ 起始/(mol·L－1) a b 0 0‎ 变化/(mol·L－1) mx nx px qx 平衡/(mol·L－1)　 a－mx　 b－nx px qx K＝ ‎[对点训练]‎ ‎1．(2018·全国卷Ⅰ节选)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。‎ F．Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应：‎ ‎2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)‎ ‎　‎ ‎　 　2N2O4(g)‎ 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：‎ t/min ‎0‎ ‎40‎ ‎80‎ ‎160‎ ‎260‎ ‎1 300‎ ‎1 700‎ ‎∞‎ p/kPa ‎35.8‎ ‎40.3‎ ‎42.5‎ ‎45.9‎ ‎49.2‎ ‎61.2‎ ‎62.3‎ ‎63.1‎ ‎(1)已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)‎ ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1　‎ ‎2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1‎ 则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝______kJ·mol－1。‎ ‎(2)研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v＝2×10－3×p(kPa·min－1)。t＝62 min时，测得体系中p＝2.9 kPa，则此时的p＝________kPa，v＝________kPa·min－1。‎ ‎(3)若提高反应温度至35 ℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)________63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是______________________________________‎ ‎_______________________________。‎ ‎(4)25 ℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。‎ 解析：(1)把已知两反应按顺序编号为a、b，根据盖斯定律，a式×－b式可得：‎ N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)ΔH＝53.1 kJ·mol－1‎ ‎(2)由方程式2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)可知，62 min时，p＝2.9 kPa，则减小的N2O5为5.8 kPa，此时p＝35.8 kPa－5.8 kPa＝30.0 kPa，则v(N2O5)＝2×10－3×30.0 kPa·min－1＝6.0×10－2 kPa·min－1。‎ ‎(3)温度提高，体积不变，总压强提高；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高。‎ ‎(4)时间无限长时N2O5完全分解，故由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)知，此时生成的p＝2p＝2×35.8 kPa＝71.6 kPa，p＝0.5×35.8 kPa＝17.9 kPa。由题意知，平衡时体系的总压强为63.1 kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1 kPa－17.9 kPa＝45.2 kPa，设N2O4的压强为x kPa，则 ‎　　　　　 N2O4(g)2NO2(g)‎ 初始压强/kPa 0 71.6‎ 转化压强/kPa x 2x 平衡压强/kPa x 71.6－2x 则x＋(71.6－2x)＝45.2，解得x＝26.4,71.6 kPa－26.4 kPa×2＝18.8 kPa，Kp＝＝≈13.4 kPa。‎ 答案：(1)53.1　(2)30.0　6.0×10－2　(3)大于　温度提高，体积不变，总压强提高；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高　(4)13.4‎ ‎2．(2019届高三·襄阳调研)用天然气与CO2反应可制备合成气(CO和H2的混合气体)，在10 L密闭容器中通入1 mol CH4与1 mol CO2，在一定条件下发生反应CH4(g)＋CO2(g) ‎2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。‎ ‎(1)1 100 ℃、p2下，气体混合后反应经过10 min至x点所对应的平衡，用CO的变化量表示反应速率v(CO)＝____________________________。‎ ‎(2)由图可知，压强p1________p2(填“大于”或“小于”)；压强为p2时，在y点v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)；y点对应的反应的平衡常数K＝________。‎ 解析：(1)x点对应的CH4的平衡转化率为80%，反应消耗CH4、CO2的物质的量均为0.8 mol，生成CO、H2的物质的量均为1.6 mol，v(CO)＝＝0.016 mol·L－1·min ‎－1。(2)该反应是一个气体分子数增大的反应，减小压强，平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大，相同温度下p1时CH4的平衡转化率大，故p1＜p2。压强为p2时，y点对应的CH4的转化率小于平衡转化率，即反应正向进行，故v正＞v逆。平衡常数只与温度有关，y点对应反应的平衡常数与x点对应的平衡常数相等，x点对应的平衡常数K＝＝1.638 4。‎ 答案：(1)0.016 mol·L－1·min－1‎ ‎(2)小于　大于　1.638 4‎ ‎3．亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂，工业上可用NO与Cl2合成，回答下列问题：‎ ‎(1)一定条件下，氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯，涉及有关反应的热化学方程式和平衡常数如表：‎ 反应 热化学方程式 平衡常数 ‎①‎ ‎2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)　ΔH1‎ K1‎ ‎②‎ ‎4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)　ΔH2‎ K2‎ ‎③‎ ‎2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　ΔH3‎ K3‎ 则ΔH3＝________(用ΔH1、ΔH2表示)；K3＝________(用K1、K2表示)。‎ ‎(2)300 ℃时，在一密闭容器中发生反应：2ClNO(g)2NO(g)＋Cl2(g)，其正反应速率表达式v正＝k·cn(ClNO)。测得正反应速率和对应浓度的数据如表：‎ 序号 c(ClNO)/(mol·L－1)‎ v正/(mol·L－1·s－1)‎ ‎①‎ ‎0.30‎ ‎3.60×10－9‎ ‎②‎ ‎0.60‎ ‎1.44×10－8‎ ‎③‎ ‎0.90‎ ‎3.24×10－8‎ 则n＝________，k＝________；达到平衡后，若减小压强，则混合气体的平均相对分子质量将________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(3)25 ℃时，向体积为2 L且带气压计的恒容密闭容器中通入0.08 mol NO和0.04 mol Cl2发生反应：2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　ΔH。已知：反应起始和平衡时温度相同。‎ ‎①测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图1曲线a所示，则ΔH________(填“＞”“＜”或“不确定”)0；若其他条件相同，仅改变某一条件时，测得压强(p)随时间(t)的变化如图1曲线b所示，则改变的条件是________________________。‎ ‎②图2是两位同学描绘的上述反应平衡常数的对数值(lg K)与温度的变化关系图像，其中正确的曲线是____(填“甲”或“乙”)；m的值为________。‎ 解析：(1)根据盖斯定律可知，反应③＝2×反应①－反应②，则ΔH3＝2ΔH1－ΔH2，K3＝K/K2。(2)3.60×10－9＝k×0.30n,1.44×10－8＝k×0.60n，解得n＝2，k＝4.0×10－8；减小压强，平衡正向移动，则混合气体的平均相对分子质量将减小。(3)①分析题图1曲线a知反应过程中压强先增大后减小直至不变，压强先增大是因为正反应放热，随着反应的进行，反应物浓度减小，压强又减小直至不变，故ΔH＜0。曲线b与曲线a相比，反应速率加快，平衡状态不变，故改变的条件是加入催化剂。②该反应为放热反应，则升温平衡逆向移动，平衡常数减小，lg K减小，故曲线乙正确。设反应达到平衡时，Cl2转化了x mol·L－1，由三段式法计算：‎ ‎　　　　　　 2NO(g)　＋　Cl2(g)2ClNO(g)‎ 起始/(mol·L－1) 0.04 0.02 0‎ 转化/(mol·L－1) 2x x 2x 平衡/(mol·L－1) 0.04－2x 0.02－x 2x 根据反应起始和平衡时温度相同，且反应在恒容容器中进行，则有＝，解得x＝0.01，故25 ℃时平衡常数K＝＝＝100，lg K＝2。‎ 答案：(1)2ΔH1－ΔH2　K/K2‎ ‎(2)2　4.0×10－8　减小 ‎(3)①＜　加入催化剂　②乙　2‎ ‎4．能源问题一直是社会关注的热点话题，研究得出DME(二甲醚，CH3OCH3)属于未来清洁能源之一，回答下列问题：‎ ‎(1)已知：①C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH1‎ ‎②CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CO(g)＋4H2(g)　ΔH2‎ ‎③C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH3‎ 则3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)　ΔH＝________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的表达式表示)。‎ ‎(2)针对反应3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，在恒定压强下，该反应的反应物CO的平衡转化率随温度和不同投料比的变化如图所示。‎ ‎①该反应的ΔH________(填“＞”或“＜”)0，则该反应在________(填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。若仅提高投料比[n(H2)/n(CO)]，则该反应的平衡常数K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎②研究发现，使用CuMn合金作催化剂，可以有效加快该反应的反应速率，实验测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂中n(Mn)/n(Cu)的关系如图所示。‎ 则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为________时最有利于二甲醚的合成。‎ ‎③在实际生产过程中，需要加入催化剂，而且反应器必须要进行热交换，以保证反应器的温度控制在270～340 ℃，其原因是_____________________________________________‎ ‎_______________________________________。‎ ‎(3)300 ℃时，在2 L恒容密闭容器中，通入物质的量均为3 mol的CO、H2，发生反应3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，5 min时反应达到平衡，测得CH3OCH3(g)的浓度为0.45 mol·L－1。‎ ‎①此反应的平衡常数为________________。‎ ‎②反应物CO的转化率为________________。‎ ‎③改变下列条件，可以提高反应物CO的转化率的是________(填字母)。‎ a．增加CO的物质的量 b．增加H2的物质的量 c．加入惰性气体He，增大压强 d．将二甲醚液化，及时从生成物中转移走 解析：(1)根据盖斯定律，由③－①－②可以得出3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)　ΔH＝ΔH3－ΔH1－ΔH2。(2)①当投料比一定时，温度越高，CO的平衡转化率越低，所以升温，平衡左移，该反应的正反应为放热反应，且该反应的ΔS＜0，根据ΔH－TΔS ‎＜0时反应可自发进行，知反应温度不宜太高，故在低温时可自发进行。平衡常数只与温度有关，不随投料比的变化而变化。②由题图可知当催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0时，CO的转化率最大，生成的二甲醚最多。③由上述分析可知，该反应的正反应为放热反应，反应过程中，容器内的温度必然升高，从平衡移动角度分析，不利于产物的生成，另外，温度不断升高，催化剂的活性将降低，反应速率会变慢。(3)①设此时间段内CO转化的物质的量浓度为x mol·L－1，根据三段式法有 ‎　　　　 　　　　3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)‎ 初始/(mol·L－1) 1.5 1.5 0 0‎ 转化/(mol·L－1) x x x x 平衡/(mol·L－1) 1.5－x 1.5－x x x 由题意知，x＝0.45，解得x＝1.35，该反应的平衡常数K＝＝×104。②反应物CO的转化率为×100%＝90%。③增加CO的物质的量可以提高H2的转化率，而CO的转化率降低，a错误；增加H2的物质的量则可以提高CO的转化率，b正确；加入惰性气体He，尽管可增大反应体系压强，但是各反应物的浓度均没有改变，平衡不移动，反应物CO的转化率不变，c错误；将二甲醚液化，及时从生成物中转移走，可以使平衡向正反应方向移动，反应物CO的转化率提高，d正确。‎ 答案：(1)ΔH3－ΔH1－ΔH2‎ ‎(2)①＜　低温　不变　②2.0(与2.0接近的值均算正确，如2.1)　③制取二甲醚的反应是放热反应，随着反应的进行，反应器内的温度必然升高，而温度升高，化学平衡向左移动，同时，温度不断升高，催化剂的活性将降低，均不利于二甲醚的合成 ‎(3)①×104　②90%　③bd ‎[题后悟道]‎ ‎1.涉及化学平衡常数考查中应注意的问题 ‎(1)固体物质、纯液体物质、在水溶液中进行的反应中的H2O不列入平衡常数的计算表达式中；气体反应、有机反应中的H2O的浓度要列入平衡常数的计算表达式中。‎ ‎(2)平衡常数(K)式中的浓度是平衡状态时物质的量浓度，而浓度商(Q)式中的浓度是任意时刻的物质的量浓度。‎ ‎2.反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的转化率分析 ‎(1)若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。‎ ‎(2)若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，B的转化率增大，但A的转化率减小。如[2017·全国卷Ⅰ T28(3)]H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是　B　(填标号)。‎ A.H2S　　　　　　　 B．CO2‎ C.COS D．N2‎ ‎(3)若按原比例同倍数增大(或减小)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器容积，则气体反应物的转化率与其化学计量数有关。‎ ‎　 ‎ ‎ 命题点四　信息图像题的综合分析 ‎ (一)宏观把握两类图像　‎ ‎1．速率变化图像 反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH＞0。‎ 反应速率—时间(vt)图像中，在平衡后的某时刻t1改变某一条件后，v正与v逆的变化有两种情况：‎ ‎(1)v正、v逆同时突变 ‎(2)v正、v逆之一渐变 ‎2．平衡移动图像 反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n＞p＋q，且ΔH＞0。‎ ‎(1)速率—时间图——注意断点 t1时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；t2时升高温度，对任何反应，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快；t3时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小；t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大。‎ ‎(2)转化率(或含量)—时间图——先拐先平 甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。‎ ‎(3)恒压(温)线——定一议二 分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。‎ ‎(二)微观精研三种常考题型　‎ 化学理论综合题中最容易失分的是速率与平衡的陌生图像，在非选择题中的陌生图像打破了传统的速率平衡图像模式，反应体系不再局限于气相反应，引入了更多的液相反应，纵坐标和横坐标不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率等物理量，而是引入了更多的变量，如两种物质的物质的量之比、气体分压的负对数等，使得图像更新颖、信息容量更大、题目难度更大。‎ 题型一　根据图像判断转化率和平衡常数 ‎[典例1]　(2016·全国卷Ⅰ节选)CrO和Cr2O在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)随c(H＋)的变化如图所示。‎ 由图可知，溶液酸性增大，CrO的平衡转化率______(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________。‎ ‎[图像分析]‎ 由图可知，溶液的酸性增强，Cr2O的浓度越大，平衡向正反应方向移动，因此CrO的平衡转化率增大；由反应2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O得该转化反应的平衡常数表达式为，根据A点数据可以得出c(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1、c(Cr2O)＝0.25 mol·L－1，可求出转化的c(CrO)＝0.25 mol·L－1×2＝0.5 mol·L－1，进一步可得平衡时c(CrO)＝0.5 mol·L－1，代入表达式中得平衡常数K＝1.0×1014。‎ ‎[典例2]　(2016·全国卷Ⅲ节选)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pe如图所示。‎ 由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变”或“减小”)。‎ ‎[图像分析]‎ 由图可知，温度升高，SO2和NO的平衡分压pe对应的－lg pe逐渐减小，说明SO2和NO的平衡分压pe逐渐增大，则脱硫、脱硝反应逆向进行，平衡常数均减小。‎ ‎[典例3]　‎ 二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的一个重要战略方向，发展成一项重要的新兴产业。二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃，起始时以0.1 MPa，n(H2)∶n(CO2)＝3∶1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH。‎ 则不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示：‎ b曲线代表的物质是________；T1温度下的平衡转化率为________。‎ ‎[图像分析]‎ 由图中n(H2)的变化趋势可知，随着温度的升高，n(H2)的量增大，平衡左移，ΔH＜0；且方程式同侧物质的物质的量变化趋势是一致的，故a曲线代表的物质为CO2；再由b的变化幅度大于c的，可知，b、c两曲线分别代表的物质为H2O和C2H4。求解平衡转化率时，由图中特定温度下给出物质的物质的量，再根据已知条件，套用转化率公式即可得出T1温度下的平衡转化率为50%。‎ ‎[典例4]　下图是当反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃下发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线。‎ ‎①曲线a对应的温度是________。‎ ‎②图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是________。‎ ‎③M点对应的H2转化率是________。‎ ‎[图像分析]‎ ‎ ①由于ΔH＜0，温度越高，混合物中NH3的物质的量分数越低，再结合图像可得出200 ℃、400 ℃、600 ℃下发生反应的曲线分别为a、b、c；‎ ‎②化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故K(Q)＝K(M)；又ΔH＜0，升高温度，平衡常数降低，故K(Q)＝K(M)＞K(N)；‎ ‎③由图像可知M点NH3的物质的量分数为60%，再结合反应方程式可求出转化率为75%。‎ ‎[典例5]　利用合成气(主要成分为CO和H2)合成甲醇，发生主要反应如下：‎ Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1‎ Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2‎ Ⅲ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH3‎ 上述反应对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化曲线如下图所示。‎ 则ΔH1________ΔH3(填“>”“<”或“＝”), 理由是_________________________________‎ ‎________________________________。‎ ‎[图像分析]‎ 由图可知，随着温度升高，K2增大，则ΔH2＞0，根据盖斯定律又得ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，所以ΔH1＜ΔH3。‎ 题型二　根据图像选择最佳反应条件 ‎[典例6]　(2016·全国卷Ⅱ节选)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：‎ ‎①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)ΔH＝－515 kJ·mol－1‎ ‎②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)ΔH＝－353 kJ·mol－1‎ 丙烯腈和丙烯醛的产率与的关系如图所示。由图可知，最佳约为________。‎ ‎[图像分析]‎ 由图可知，当＝1时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋近于0，如果再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳约为1。‎ ‎[典例7]　二甲醚催化重整制氢的反应过程，主要包括以下几个反应(以下数据为25 ℃、1.01×105 Pa测定)：‎ Ⅰ：CH3OCH3(g)＋H2O(l)2CH3OH(l)　ΔH＞0‎ Ⅱ：CH3OH(l)＋H2O(l)CO2(g)＋3H2(g)‎ ΔH＞0‎ Ⅲ：CO(g)＋H2O(l)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0‎ Ⅳ：CH3OH(l)CO(g)＋2H2(g)　ΔH＞0‎ 工业生产中测得不同温度下各组分体积分数及二甲醚转化率的关系如图所示：‎ 你认为反应控制的最佳温度应为________。‎ A．300～350 ℃　　　　 B．350～400 ℃‎ C．400～450 ℃ D．450～500 ℃‎ ‎[图像分析]‎ 分析多图问题时要学会综合分析，最后得出正确答案。由图1可看出在T＞400 ℃时二甲醚的体积分数很小，而H2的含量较高，CO2、CO的含量较低且变化趋势不再明显，再由图2到达450 ℃时二甲醚的转化率已达到很高，升高温度变化不明显，综合图1、图2和现实生产中的成本，温度应控制在400～450 ℃最合适。‎ ‎[典例8]　用催化转化装置净化汽车尾气，装置中涉及的反应之一为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。‎ 探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图所示的曲线。催化装置比较适合的温度和压强是________。‎ ‎[图像分析]‎ 从图中看出400 K,1 MPa时NO的转化率已比较高。‎ ‎[典例9]　研究发现利用NH3可消除硝酸工业尾气中的NO污染。NH3与NO的物质的量之比分别为1∶3、3∶1、4∶1时，NO脱除率随温度变化的曲线如图所示。‎ ‎①曲线a中，NO的起始浓度为6×10－4 mg·m－3，从A点到B点经过0.8 s，该时间段内NO的脱除速率为________mg·m－3·s－1。‎ ‎②曲线b对应的NH3与NO的物质的量之比是________，其理由是________________________________________________________________________。‎ ‎[图像分析]‎ 从A点到B点的浓度变化为(0.75－0.55)×6×10－4 mg·m－3＝1.2×10－4 mg·m－3，脱除速率为＝1.5×10－4 mg·m－3·s－1；根据勒夏特列原理，NH3与NO的物质的量之比越大，NH3的量越多，促使平衡向正反应方向移动，NO的脱除率越大，再根据图像，可推得曲线b对应的NH3与NO的物质的量之比为3∶1。‎ ‎[典例10]　煤制天然气发生2个反应，反应Ⅰ：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋135 kJ·mol－1，反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1。下图表示不同温度条件下，煤气化反应Ⅰ发生后的汽气比(水蒸气与原料气中CO物质的量之比)与CO平衡转化率的变化关系。‎ 若煤气化反应Ⅰ发生后的汽气比为0.8，经煤气化反应Ⅰ和水气变换反应Ⅱ后，得到CO与H2的物质的量之比为1∶3，则反应Ⅱ应选择的温度是________(填“T1”“T2”或“T3”)。‎ ‎[图像分析]‎ 要知道反应的温度，根据图像，只能求CO的转化率。‎ 设反应Ⅰ开始时n(H2O)＝a mol，平衡时转化的n(H2O)＝x mol，反应Ⅱ平衡时转化的n(H2O)＝y mol，则 ‎　　　‎ ‎　C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)‎ 起始：　　　　　a　　 　 　0 　　　0‎ 变化： x x x 平衡： a－x x x 汽气比为0.8，得出＝0.8，‎ ‎　　　　CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)‎ 起始：　　x　　　a－x　　 0　　　0‎ 变化： y y y y 平衡： x－y a－x－y y y 因此有：＝，解得＝，即CO的转化率为50%，对应温度是T3。‎ 题型三　解释图像中曲线的变化趋势 ‎[典例11]　(2017·全国卷Ⅱ节选)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。‎ 正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：‎ C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)‎ ΔH＝＋123 kJ·mol－1‎ 丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。如图为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是________________________。‎ ‎[图像分析]‎ 由图像中的曲线变化趋势可知随着n(氢气)/n(丁烷)的增大，丁烯的产率先升高后降低，这是因为氢气为产物，丁烷为反应物，随着n(氢气)/n(丁烷)逐渐增大，逆反应速率(v逆)增大，当v正＝v逆时丁烯的产率达到最高点，随后v逆＞v正反应向逆反应方向进行，丁烯的产率降低，曲线呈下降趋势。‎ ‎[典例12]　以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是________________________。‎ ‎[图像分析]‎ 在两条曲线中注意弄清每条曲线所表示的含义，分析两个量之间内在的联系。这里涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度，弄清影响因素即可。所以，250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。‎ ‎[典例13]　已知H2S高温热分解制H2的反应为H2S(g)H2(g)＋S(g)。‎ 在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S的分解实验。以H2S的起始浓度均为c mol·L－1测定H2S的转化率，结果如下图所示。图中a为H2S的平衡转化率与温度的关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：__________________________。‎ ‎[图像分析]‎ 弄清两条曲线表示的含义，温度低时，H2S转化率相差较大，温度高时，H2S转化率几乎相等。说明温度高时，在该段时间里已经达到平衡，因而温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短，故曲线b向曲线a靠近。‎ ‎[典例14]　 6NO(g)＋4NH3(g)5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 807.0 kJ·mol－1；NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线见下图。‎ 随着反应温度的进一步升高，在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是____________________。‎ ‎[图像分析]‎ 可逆反应转化率的变化一般可以从平衡移动的角度去分析，该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行；也可从高温条件下会发生4NH3＋5O2===4NO＋6H2O副反应，使NO转化率降低。‎ ‎[典例15]　NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。在氨气足量的情况下，不同c(NO2)/c(NO)、不同温度对脱氮率的影响如图所示(已知氨气催化还原氮氧化物的正反应为放热反应)，请回答温度对脱氮率的影响：________________________________________________________________________。‎ ‎[图像分析]‎ 根据图示信息：300 ℃之前，温度升高脱氮率逐渐增大；300 ℃之后，温度升高脱氮率逐渐减小。说明300 ℃之前，反应未平衡，反应向右进行，脱氮率增大；300 ℃时反应达平衡后，升温平衡逆向移动，脱氮率减小。‎ ‎ 卷——基础保分练 ‎1．(2018·福州质检)金属钒(V)及其化合物有着广泛的用途。请回答以下问题：‎ ‎(1)钒在溶液中的主要聚合状态与溶液的pH关系如图1所示。V2O中V元素的化合价是________，请写出溶液中VO转化为V2O的离子方程式：____________________‎ ‎________________。‎ ‎(2)“弱碱性铵盐沉钒法”原理是在含有钒元素的溶液中加入铵盐后形成NH4VO3沉淀，图2是在工业生产中不同pH环境下沉钒率的测定值。实际工业生产中常选择pH＝7.5为沉钒的最佳条件，当pH超过8.0时沉钒率降低，其原因是溶液中的VO转化为V2O、________________________。(请另写出一点原因)‎ ‎(3)NH4VO3在高温下分解产生的V2O5可作为硫酸工业中2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝p的催化剂，其催化原理如图3所示。‎ ‎①过程a和过程b的热化学方程式为V2O5(s)＋SO2(g)V2O4(s)＋SO3(g)　ΔH＝q；‎ V2O4(s)＋O2(g)＋2SO2(g)2VOSO4(s)　ΔH＝r。‎ 请写出过程c的热化学方程式：__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②T ℃下，反应：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0中SO3的转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图4所示。T ℃下，将2 mol SO3置于10 L密闭容器中，反应达到平衡后，体系总压强为0.10 MPa。B点的化学平衡常数的值是________。‎ ‎(4)全钒液流电池是一种可充电电池，装置如图5所示。若在放电过程中有H＋从A池移向B池，则：‎ ‎①放电过程中，起负极作用的是________池。(填“A”或“B”)‎ ‎②充电过程中，阳极反应式为___________________________________________。‎ 解析：(1)设V2O中V元素的化合价是x，则2x－2×7＝－4，解得x＝＋5。溶液中VO转化为V2O，V的化合价不变，离子方程式为2VO＋2OH－V2O＋H2O。(2)沉钒原理为加入铵盐后形成NH4VO3沉淀，当pH超过8.0时，NH容易转化为NH3·H2O，沉钒率降低。(3)①根据盖斯定律，由总的热化学方程式2SO2(g)＋O22SO3(g)　ΔH＝p减去过程a、过程b的热化学方程式，可得过程c的热化学方程式为2VOSO4(s)V2O5(s)＋SO3(g)＋SO2(g)‎ ΔH＝p－q－r。②反应达到平衡后，体系总压强为0.10 MPa，则A点为平衡点，此时SO3的转化率为20%，则达平衡时SO3为1.6 mol，SO2为0.4 mol，O2为0.2 mol，A点化学平衡常数K＝＝＝0.001 25。B点与A点温度相同，化学平衡常数相等。(4)①根据原电池工作时阳离子向正极移动及“放电过程中H＋从A池移向B池”知，A池起负极作用，B池起正极作用。②充电过程的阳极反应与放电过程的正极反应互为逆反应，由图可知，放电时正极上发生还原反应，VO转化为VO2＋，则充电过程中，阳极上发生氧化反应，VO2＋转化为VO，阳极反应式为VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋。‎ 答案：(1)＋5　2VO＋2OH－V2O＋H2O ‎(2)pH过大，溶液中的NH会转化为NH3·H2O(合理即可)‎ ‎(3)①2VOSO4(s)V2O5(s)＋SO3(g)＋SO2(g)　ΔH＝p－q－r ‎②0.001 25‎ ‎(4)①A　②VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋‎ ‎2．综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。‎ Ⅰ.一定温度下(T1＜T2)，在三个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，3 min后反应达到平衡。反应过程中涉及的数据如表所示：‎ 编号容器 温度/℃‎ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol CO(g)‎ H2(g)‎ CH3OH(g)‎ ‎①‎ T1‎ ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.18‎ ‎②‎ T1‎ ‎0.4‎ ‎0.8‎ ‎③‎ T2‎ ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.16‎ ‎(1)容器①中，平衡时CO的浓度为________mol·L－1。3 min内用H2表示的平均反应速率为________mol·L－1·min－1。‎ ‎(2)T2 ℃时，该反应的平衡常数为________。该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。‎ ‎(3)容器②中，平衡时CH3OH(g)的物质的量________(填“大于”“小于”或“等于”)0.36 mol。‎ ‎(4)下列选项中，能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母)。‎ a．容器中气体密度不再变化 b．气体平均相对分子质量不再变化 c．CH3OH(g)浓度不再变化 d．消耗1 mol CO的同时生成1 mol CH3OH(g)‎ ‎(5)下列选项中，能提高CO转化率的有________(填字母)。‎ a．加压　　　　　　　　　 b．增大c(H2)‎ c．加入合适的催化剂 d．升高温度 ‎(6)若T2 ℃时向容器③中充入0.2 mol CO、0.2 mol H2、0.5 mol CH3OH(g)，反应将向________(填“正”或“逆”)反应方向进行。‎ Ⅱ.利用H2和CO2在一定条件下可以合成乙烯：‎ ‎6H2＋2CO2CH2===CH2＋4H2O。‎ ‎(7)已知：4.4 g CO2与H2完全转化为CH2===CH2和H2O(g)共放出6.39 kJ的热量，‎ 写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(8)温度对CO2的转化率及催化剂的催化效率的影响如图所示。‎ ‎①下列有关说法不正确的是________(填字母)。‎ a．N点对应的反应速率最大 b．250 ℃时，催化剂的催化效率最高 c．其他条件相同时，M点对应的乙烯的产量比N点的高 ‎②若在密闭容器中充入体积比为3∶1的H2和CO2，M点对应的产物CH2===CH2的体积分数为________%(保留两位有效数字)。‎ 解析：(1)由题意知，生成0.18 mol CH3OH(g)，需消耗0.18 mol CO，故平衡时CO的浓度为＝0.01 mol·L－1，v(CH3OH)＝＝0.03 mol·L－1·min－1，v(H2)＝2v(CH3OH)＝0.06 mol·L－1·min－1。‎ ‎(2)　　　　　　　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)‎ 起始/(mol·L－1) 0.1 0.2 0‎ 转化/(mol·L－1) 0.08 0.16 0.08‎ 平衡/(mol·L－1) 0.02 0.04 0.08‎ 则K＝＝2 500。容器③和容器①相比，温度升高，平衡时CH3OH(g)的物质的量减小，相当于温度升高平衡逆向移动，故该反应为放热反应。(3)假设平衡不发生移动，则平衡时容器②中CH3OH(g)的物质的量为0.18 mol×2＝0.36 mol，但容器②中压强较大，平衡正向移动，CH3OH(g)的物质的量增大，故容器②中，平衡时CH3OH(g)的物质的量大于0.36 mol。(4)气体的质量和体积恒定，气体的密度始终不变，a项错误；气体的总质量不变，总物质的量减小，故平均相对分子质量不变时，反应达到平衡状态，b项正确；CH3OH(g)浓度不变时，反应达到平衡状态，c项正确；消耗1 mol CO和生成1 mol CH3OH(g)都表示反应向正反应方向进行，不能判断反应是否达到平衡状态，d项错误。(5)a、b项使平衡正向移动，CO转化率增大；c项使平衡不发生移动，CO转化率不变；d项使平衡逆向移动，CO转化率减小。(6)Q＝＝250＜K，反应向正反应方向进行。‎ ‎(7)4.4 g CO2的物质的量为0.1 mol，与H2完全反应转化为CH2===CH2和H2‎ O(g)放出6.39 kJ的热量，则2 mol CO2与H2完全反应转化为CH2===CH2和H2O(g)放出的热量 为6.39 kJ×20＝127.8 kJ，故热化学方程式为6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－127.8 kJ·mol－1。(8)①a项，温度越高，反应速率越大，催化剂效率越高，反应速率越大，N点对应的温度虽然高，但催化剂的效率却较低，故N点对应的反应速率不是最大，错误；b项，由图可知，250 ℃时催化剂的催化效率最高，正确；c项，其他条件相同时，M点对应的CO2的转化率比N点的高，故M点对应的乙烯的产量比N点的高，正确。②M点对应的CO2的转化率为50%，故消耗0.5体积的CO2和1.5体积的H2，生成0.25体积的CH2===CH2和1体积的H2O(g)，则平衡时剩余0.5体积的CO2和1.5体积的H2，故CH2===CH2的体积分数为×100%≈7.7%。‎ 答案：(1)0.01　0.06　(2)2 500　放热　(3)大于 ‎(4)bc　(5)ab　(6)正 ‎(7)6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－127.8 kJ·mol－1　(8)①a　②7.7‎ ‎3．目前国家正在倡导推进传统产业改造升级，引导企业创新优化产业结构。其根本目的是节能减排，“减排”的关键是减少CO2排放，而“减排”的重要手段是合理利用CO2。回答下列问题：‎ ‎(1)CO2的电子式是________。‎ ‎(2)利用CO2可合成尿素[CO(NH2)2]，合成原料除CO2外，还有NH3。该方法制备尿素的化学方程式是________________________________________________________，该方法制备尿素一般需＞2，即NH3过量，原因是_______________________________________‎ ‎_______________________________________________。‎ ‎(3)利用太阳能，以CO2为原料制取炭黑的流程如图1所示：‎ ‎“过程1”生成1 mol炭黑的反应热为ΔH1；“过程2”的热化学方程式为2Fe3O4(s) ‎6FeO(s)＋O2(g)　ΔH2。则图1中制备炭黑的热化学方程式为____________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(4)将1 mol CO2和3 mol H2充入容积为1 L的恒容密闭容器中，发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH。‎ ‎①图2是测得的该反应中X、Y的浓度随时间变化的曲线，其中X为________(写化学式)，反应达到平衡时的平均反应速率v(H2)＝________。‎ ‎②不同温度下平衡时，混合气体中H2的物质的量随温度的变化曲线如图3所示，则该反应的ΔH________(填“＞”“＜”或“不能确定”)0；测定温度小于T2时，反应体系中无O2存在，则T1～T2的温度范围内，H2的物质的量急剧增大的原因可能是________________________________________________________________________。‎ ‎(5)CO2还可以合成甲醇：CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)　ΔH＝－53.7 kJ·mol－1，一定条件下，将1 mol CO2和2.8 mol H2充入容积为2 L的绝热密闭容器中，发生上述反应。CO2的转化率[α(CO2)]在不同催化剂作用下随时间的变化曲线如图4所示。‎ 过程Ⅰ的活化能________(填“＞”“＜”或“＝”)过程Ⅱ的活化能，n点的平衡常数K＝________。‎ 解析：(1)CO2的结构式为O===C===O，故其电子式为C。(2)NH3与CO2反应生成尿素的化学方程式为2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O。该方法制备尿素时需NH3过量，原因是NH3易液化、易溶于水，比CO2更易于回收。(3)根据提示可写出“过程1”的热化学方程式：6FeO(s)＋CO2(g)===2Fe3O4(s)＋C(s，炭黑)　ΔH1，而“过程2”的热化学方程式为2Fe3O4(s)6FeO(s)＋O2(g)　ΔH2。根据盖斯定律，将两个热化学方程式相加即得CO2(g)C(s，炭黑)＋O2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2。(4)①由图2可知X的浓度逐渐增大，故X为生成物，且X的浓度的变化量在0.25～0.50 mol·L－1之间，由初始浓度知Y为CO2，达到平衡时CO2的浓度变化了0.75 mol·L－1，根据各物质系数关系知，X为C2H4。v(H2)＝3v(CO2)＝3×＝0.225 mol·L－1·min－1。②由图3可知，随着温度的升高，H2的物质的量增加，即升温平衡向生成H2的方向移动，故ΔH＜0；“温度小于T2时，反应体系中无O2存在”说明H2O未分解，故T1～T2的温度范围内，H2的物质的量急剧增大的原因可能是乙烯分解生成了H2。(5)由CO2的转化率曲线可知，过程Ⅰ比过程Ⅱ 先达到平衡状态，说明过程Ⅰ反应速率快，因此过程Ⅰ的活化能较小。n点时CO2的平衡转化率是80%，则应用“三段式”法计算：‎ ‎　　　　 　　　　CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)‎ 起始浓度/(mol·L－1) 0.5 1.4 0 0‎ 转化浓度/(mol·L－1) 0.4 1.2 0.4 0.4‎ 平衡浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0.4 0.4‎ 故n点的平衡常数K＝＝200。‎ 答案：(1)C ‎(2)2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O　‎ NH3易液化、易溶于水，便于尾气回收 ‎(3)CO2(g)C(s，炭黑)＋O2(g)‎ ΔH＝ΔH1＋ΔH2‎ ‎(4)①C2H4　0.225 mol·L－1·min－1‎ ‎②＜　乙烯分解生成H2‎ ‎(5)＜　200‎ ‎4．水体污染的治理是环境科学家研究的课题之一，氮及其化合物处理已成环保重点。‎ ‎(1)还原法可以处理废水中的硝酸根离子。铝粉在碱性条件下还原硝酸盐，得到N2、AlO等。写出反应的离子方程式：____________________________________________‎ ‎__________________________________。‎ ‎(2)电解法可除去废水中的氨氮。实验室用石墨电极电解一定浓度的(NH4)2SO4和NaCl的酸性混合溶液。阳极产生的氯气与水反应生成次氯酸，次氯酸可氧化铵根离子。在电解过程中，阴极附近电解质溶液的pH____(填“升高”“降低”或“不变”)。‎ ‎(3)向废水中通入一定量氯气，利用次氯酸氧化氨或铵盐：‎ ‎①NH(aq)＋4HClO(aq)===NO(aq)＋6H＋(aq)＋4Cl－(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝a kJ·mol－1‎ ‎②NH(aq)＋HClO(aq)===NH2Cl(aq)＋H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ ‎③2NH2Cl(aq)＋HClO(aq)===N2(g)＋H2O(l)＋3H＋(aq)＋3Cl－(aq)　ΔH3＝c kJ·mol－1‎ 则反应④2NH(aq)＋3HClO(aq)===N2(g)＋3H2O(l)＋5H＋(aq)＋3Cl－(aq)的ΔH＝________ kJ·mol－1。在反应①中氧化剂、还原剂的物质的量之比为________。‎ ‎(4)工业上，用活性炭法还原氮氧化物。在密闭容器中充入一定量活性炭和NO，发生反应：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH。在T1℃‎ 时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度(mol·L－1)如表所示：‎ t /min 物质 ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ NO ‎1.0‎ ‎0.58‎ ‎0.40‎ ‎0.40‎ ‎0.48‎ ‎0.48‎ N2‎ ‎0‎ ‎0.21‎ ‎0.30‎ ‎0.30‎ ‎0.36‎ ‎0.36‎ CO2‎ ‎0‎ ‎0.21‎ ‎0.30‎ ‎0.30‎ ‎0.36‎ ‎0.36‎ ‎①T1 ℃时，平衡常数K为____________。‎ ‎②30 min之后，只改变某一条件，该条件可能是____________。‎ ‎③若30 min之后，降低温度至T2 ℃，重新达到平衡，测得NO、N2、CO2的浓度之比为1∶1∶1，则降低温度时平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动。‎ 解析：(1)依题意，离子方程式为10Al＋6NO＋4OH－===10AlO＋3N2↑＋2H2O。(2)阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阴极附近电解质溶液的pH升高。(3)根据盖斯定律知，②×2＋③得④，则ΔH＝(2b＋c)kJ·mol－1。(4)①20 min平衡时，c(NO)＝0.40 mol·L－1，c(N2)＝c(CO2)＝0.30 mol·L－1，K＝＝＝＝0.562 5。②30 min→40 min，c(NO)、c(N2)、c(CO2)分别净增0.08 mol·L－1、0.06 mol·L－1、0.06 mol·L－1，则改变的一个条件可能是增加NO的浓度0.2 mol·L－1；观察发现两次平衡时NO、N2、CO2的浓度之比都为4∶3∶3，说明还可能是缩小容器体积(等气体分子数反应，平衡不移动)。③T1 ℃平衡状态时，NO、N2、CO2的浓度之比为4∶3∶3，降低温度达到新平衡时，浓度之比为1∶1∶1，说明平衡向右移动。‎ 答案：(1)10Al＋6NO＋4OH－===‎ ‎10AlO＋3N2↑＋2H2O ‎(2)升高　(3)2b＋c　4∶1‎ ‎(4)①0.562 5　②增加NO浓度或缩小容器体积　③向右 ‎5．(2018·南昌模拟)二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。‎ ‎(1)科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图所示。若“重整系统”发生的反应中 ＝6，则FexOy的化学式为________，“热分解系统”中每分解1 mol FexOy，转移电子的物质的量为________。‎ ‎(2)二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题。在一个1 L密闭恒容容器中分别投入1.5 mol CO2、5.0 mol H2，发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH；在不同温度下，用传感技术测出平衡时H2的物质的量变化关系如图所示。‎ ‎①该反应的ΔH________(填“＞”“＜”或“不能确定”)0。‎ ‎②在TA温度下的平衡常数K＝________。‎ ‎③提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是：________(列举1项)。‎ ‎④在TA温度下，其他条件不变，起始时若按1 mol CO2、2 mol H2、1 mol C2H4(g)、2 mol H2O(g)进行投料，此时v(正)________(填“＞”“＜”或“＝”)v(逆)。‎ ‎(3)用氨水吸收CO2制化肥(NH4HCO3)。‎ ‎①已知：NH3·H2O(aq)NH(aq)＋OH－(aq)‎ ΔH1＝a kJ·mol－1‎ CO2(g)＋H2O(l)H2CO3(aq)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ H2CO3(aq)＋OH－(aq)HCO(aq)＋H2O(l)‎ ΔH3＝c kJ·mol－1‎ 则利用NH3·H2O吸收CO2制备NH4HCO3的热化学方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎②已知常温下相关数据如表：‎ Kb(NH3·H2O)‎ ‎2×10－5‎ Ka1(H2CO3)‎ ‎4×10－7‎ Ka2(H2CO3)‎ ‎4×10－11‎ 则反应NH＋HCO＋H2ONH3·H2O＋H2CO3的平衡常数K＝________。‎ 解析：(1)“重整系统”中FeO和CO2反应生成FexOy和C，若＝6，配平化学方程式为6FeO＋CO22Fe3O4＋C，故FexOy为Fe3O4。“热分解系统”中Fe3O4分解生成FeO和O2，根据Fe3O4→3FeO可知，每分解1 mol Fe3O4，转移电子的物质的量为 ‎×3 mol＝2 mol。(2)①根据图示，升高温度，n(H2)增大，说明平衡向逆反应方向移动，根据平衡移动原理，升温时平衡向吸热反应方向移动，故逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，ΔH＜0。②TA温度下反应达到平衡时n(H2)＝2.0 mol，根据化学方程式，可以计算出达到平衡时n(CO2)＝0.5 mol，n(C2H4)＝0.5 mol，n(H2O)＝2.0 mol，则该温度下的平衡常数K＝＝＝0.5。③该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，CO2的转化率增大；或增大反应物H2的浓度，平衡正向移动，CO2的转化率增大。④起始时浓度商Q＝＝＝0.25＜K，故该可逆反应向正反应方向进行，v(正)＞v(逆)。(3)①根据盖斯定律，由第一个反应＋第二个反应＋第三个反应，可得：NH3·H2O(aq)＋CO2(g)NH(aq)＋HCO(aq)，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝(a＋b＋c)kJ·mol－1。②该反应的平衡常数K＝＝＝＝＝1.25×10－3。‎ 答案：(1)Fe3O4　2 mol ‎(2)①＜　②0.5　③通过缩小容器容积增大压强(合理即可)　④＞‎ ‎(3)①NH3·H2O(aq)＋CO2(g)NH(aq)＋HCO(aq)‎ ‎　ΔH＝(a＋b＋c)kJ·mol－1　②1.25×10－3‎ 卷——重点增分练 ‎1．(2018·潍坊统考)铅及其化合物广泛用于蓄电池、机械制造、电缆防护等行业。‎ ‎(1)用PbS熔炼铅的过程中会有如下反应发生：‎ ‎2PbS(s)＋3O2(g)===2PbO(s)＋2SO2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1‎ PbS(s)＋2O2(g)===PbSO4(s)　ΔH＝b kJ·mol－1‎ PbS(s)＋2PbO(s)===3Pb(s)＋SO2(g)　ΔH＝c kJ·mol－1‎ 写出PbS与PbSO4反应生成Pb和SO2的热化学方程式________________________________________________________________________。‎ ‎(2)利用电解法也可制得金属铅。将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含PbCl的电解液。用惰性电极电解Na2PbCl4溶液制得金属Pb，装置如图所示。‎ a电极的名称是________(填“阴极”或“阳极”)，b电极的电极反应式为________________________________________________________________________，‎ 该生产过程中可以循环利用的物质是________。‎ ‎(3)铅蓄电池是一种用途广泛的二次电池。铅蓄电池的电池反应通常表示为：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。铅蓄电池充电时，二氧化铅电极应与外接电源的________(填“正极”或“负极”)相连接，该电极的电极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎(4)PbO2受热会随温度升高逐步分解。称取23.9 g PbO2，将其加热分解，受热分解过程中固体质量随温度的变化如图所示。‎ A点与C点对应物质的化学式分别为________、________。‎ 解析：(1)将题给热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由①×－②＋③×，可得：PbS(s)＋PbSO4(s)===2Pb(s)＋2SO2(g)　ΔH＝kJ·mol－1。(2)根据装置图及制备原理可知，b电极上PbCl转化为Pb，发生还原反应：PbCl＋2e－===Pb＋4Cl－，则b电极为阴极，a电极为阳极。电解一段时间后，阴极区溶液为HCl和NaCl的混合溶液，由题目信息“将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中”知，可以循环利用的物质为HCl和NaCl。(3)充电时，PbO2电极上PbSO4转化为PbO2，发生氧化反应：PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO，PbO2电极为阳极，与外接电源的正极相连。(4)n(PbO2)＝＝0.1 mol，n(Pb)＝0.1 mol。受热分解过程中Pb元素质量不变，A点n(O)＝＝0.15 mol，n(Pb)∶n(O)＝0.1 mol∶0.15 mol＝2∶3，故对应物质的化学式为Pb2O3；C点n(O)＝＝0.1 mol，n(Pb)∶n(O)＝0.1 mol∶0.1 mol＝1∶1，故对应物质的化学式为PbO。‎ 答案：(1)PbS(s)＋PbSO4(s)===2Pb(s)＋2SO2(g)‎ ΔH＝ kJ·mol－1‎ ‎(2)阳极　PbCl＋2e－===Pb＋4Cl－　HCl和NaCl ‎(3)正极　PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO ‎(4)Pb2O3　PbO ‎2．研究碳、氮及其化合物的转化对环境的改善有重大意义。‎ ‎(1)氧化还原法消除NOx的转化如下：‎ NONO2N2‎ 已知：NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g)‎ ΔH＝－200.9 kJ·mol－1‎ ‎2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝－116.2 kJ·mol－1‎ 则NO与O3只生成NO2的热化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)有人设想将CO按下列反应除去：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH＞0，请你分析该反应能否自发进行？________(填“能”或“否”)，依据是________________________________________________________________________。‎ ‎(3)活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。在2 L恒容密闭容器中加入0.100 0 mol NO和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如下表：‎ 固体活性炭/mol NO/mol A/mol B/mol ‎200 ℃‎ ‎2.000‎ ‎0.040 0‎ ‎0.030 0‎ ‎0.030 0‎ ‎335 ℃‎ ‎2.005‎ ‎0.050 0‎ ‎0.025 0‎ ‎0.025 0‎ ‎①结合表中数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式 ‎________________________________________________________________________，该反应的正反应为________‎ ‎(填“吸热”或“放热”)反应。‎ ‎②200 ℃时，平衡后向恒容容器中再充入0.100 0 mol NO，再次平衡后，NO的体积分数将________。(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(4)用亚硫酸钠溶液吸收二氧化硫得到亚硫酸氢钠溶液，然后电解该溶液可制得硫酸，电解原理示意图如图所示。请写出开始时阳极的电极反应式：________________________________________________________________________。‎ ‎(5)常温下，Ksp(BaCO3)＝2.5×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10，控制条件可实现沉淀转化：BaSO4(s)＋CO(aq)BaCO3(s)＋SO(aq)，该反应的平衡常数K的表达式：K＝________，欲用1 L Na2CO3溶液将0.01 mol BaSO4全部转化为BaCO3，则Na2CO3溶液的最初浓度应不低于________。‎ 解析：(1)将已知两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①＋②得3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)　ΔH＝－317.1 kJ·mol－1。(2)2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH＞0为焓增、熵减的反应，则ΔG＝ΔH－TΔS＞0，故该反应不能自发进行。(3)①200 ℃达到平衡状态时消耗0.060 0 mol NO和0.030 mol活性炭，生成0.030 0 mol A和0.030 0 mol B两种气体，根据原子守恒可知生成物为CO2和N2，则NO与活性炭反应的化学方程式为2NO(g)＋C(s)CO2(g)＋N2(g)；由表中数据可知，升高温度平衡逆向移动，即该反应的正反应为放热反应。②200 ℃时，2NO(g)＋C(s)CO2(g)＋N2(g)在反应前后气体分子数相等，平衡后向恒容容器中再充入0.100 0 mol NO，相当于增大压强，平衡不移动，则NO的体积分数将不变。(4)Na2SO3溶液吸收SO2得NaHSO3溶液，电解NaHSO3溶液时HSO在阳极发生氧化反应，其电极反应式为HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋。(5)根据该沉淀转化的反应可知其平衡常数K＝＝＝＝0.04；发生沉淀转化后溶液中c(SO)＝0.01 mol·L－1，则平衡时有≤0.04，解得平衡时c(CO)≥0.25 mol·L－1，故Na2CO3溶液的最初浓度≥0.25 mol·L－1＋0.01 mol·L－1＝0.26 mol·L－1。‎ 答案：(1)3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)‎ ΔH＝－317.1 kJ·mol－1‎ ‎(2)否　该反应是焓增、熵减的反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS＞0‎ ‎(3)①2NO(g)＋C(s)CO2(g)＋N2(g)　放热　②不变 ‎(4)HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋‎ ‎(5)　0.26 mol·L－1‎ ‎3．(2018·山西八校联考)氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，其开发利用是科学家们研究的重要课题。试回答下列问题：‎ ‎(1)与化石燃料相比，氢气作为燃料的优点是________________(答出两点)。‎ ‎(2)与氢气直接燃烧相比较，设计成镍氢电池可以大大提高能量的转换率，在镍氢电池充电过程中储氢合金(M)吸氢转化为MH2，总反应为：xNi(OH)2＋MxNiOOH＋MHx，试写出放电过程中负极的电极反应式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)施莱辛(Schlesinger)等人提出可用NaBH4与水反应制氢气：BH＋2H2O===BO＋4H2↑，已知NaBH4与水反应后所得溶液显碱性，溶液中各离子浓度大小关系为________________________________________________________________________，‎ 用离子方程式表示溶液显碱性的原因_____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)在容积均为V L的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中，分别放入a g的储氢合金(M)和b mol H2发生反应：2M(s)＋xH2(g)2MHx(s)‎ ΔH＜0。三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到1 min时M的质量如图所示，此时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容器中反应一定达到化学平衡状态的是________。当三个容器中的反应都达到化学平衡时，H2转化率最大的反应温度是________。‎ ‎(5)储氢还可以借助有机物，如利用乙苯与苯乙烯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：‎ 维持体系总压恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢。已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝________(用含α、n、V的代数式表示)。‎ 解析：(1)与化石燃料相比，氢气作为燃料的优点有：原料来源广、燃烧热值高、污染小、可再生等。(2)根据电池总反应，放电时负极上MHx发生氧化反应，电极反应式为MHx＋xOH－－xe－===M＋xH2O。(3)NaBH4与水反应后所得溶液为NaBO2溶液，溶液显碱性，说明NaBO2为强碱弱酸盐，BO发生水解：BO＋2H2OH3BO3＋OH－使溶液呈碱性，离子浓度大小关系为：c(Na＋)＞c(BO)＞c(OH－)＞c(H＋)。(4)起始时充入a g储氢合金(M)和b mol H2，则反应从正反应方向进行。正向进行且未达到平衡状态时，升高温度储氢合金的质量逐渐减小，当减小到最大限度时，反应达到平衡状态，此时再升高温度，平衡逆向移动，储氢合金的质量逐渐增大，故容器Ⅲ中的反应一定达到化学平衡状态。温度低有利于H2的转化，所以当三个容器内的反应都达到化学平衡时，H2转化率最大的反应温度是T1。(5)平衡时，n(乙苯)＝n(1－α)，n(苯乙烯)＝nα，n(H2)＝nα，由于体系总压恒定，所以反应前后物质的量之比等于体积之比，有n∶(n＋nα)＝V∶V(反应后)，V(反应后)＝(1＋α)V ‎，故该温度下反应的平衡常数K＝＝。‎ 答案：(1)原料来源广、燃烧热值高、污染小、可再生等(任写两点)‎ ‎(2)MHx＋xOH－－xe－===M＋xH2O ‎(3)c(Na＋)＞c(BO)＞c(OH－)＞c(H＋)　BO＋2H2OH3BO3＋OH－[硼酸写成B(OH)3也可]‎ ‎(4)Ⅲ　T1‎ ‎(5) ‎4．燃煤产生的烟气中含有较多的CO2、CO、SO2等影响环境的气体。如何综合利用这些气体一直是科研单位研究的热点。‎ ‎(1)已知：‎ ‎2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1‎ CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2‎ ‎2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3‎ 用ΔH2、ΔH3表示ΔH1，ΔH1＝__________________________________________________‎ ‎____________________________________。‎ ‎(2)针对CO2与H2反应转化为二甲醚(g)和H2O(g)，研究发现，该反应中CO2的平衡转化率随反应温度、投料比[n(H2)/n(CO2)]的变化曲线如图：‎ ‎①ΔH1________(填“＞”或“＜”)0。‎ ‎②若其他条件不变，仅仅增大压强，则逆反应速率会________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，平衡常数K会________。‎ ‎③在其他条件不变时，请在图中画出平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比[n(H2)/n(CO2)]变化的曲线图。‎ ‎(3)研究发现，催化剂可以促使烟气CO、SO2转化为CO2、S。反应原理为2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)‎ ΔH＝－270 kJ·mol－1。‎ ‎①其他条件相同，研究发现，分别选取Fe2O3、NiO、Cr2O3作上述反应的催化剂时，SO2的转化率随反应温度的变化如图，研究得出，应该选择Fe2O3作催化剂，主要原因可能是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②若在2 L恒容密闭容器中，将3 mol CO、1 mol SO2混合，在一定条件下引发反应，当SO2的平衡转化率为40%时，此时K＝________。‎ ‎③向反应容器中再分别通入下列气体，可以使SO2转化率增大的是________(填字母)。‎ A．CO　 B．SO2　　C．N2　　D．H2S　　E．CO2‎ 解析：(1)根据盖斯定律，得出ΔH1＝ΔH3－2ΔH2。(2)①由题图可知，当投料比一定时，温度越高，CO2的平衡转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。②其他条件不变，增大压强，正、逆反应速率均增大；平衡常数只与温度有关，不随其他条件的变化而变化。③当反应物按系数之比投料时，CH3OCH3的体积分数最大。(3)①根据题图，可以得出Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源。②利用三段式法进行计算：‎ ‎　　　　2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)‎ 初始/mol 3 1 0‎ 转化/mol 0.8 0.4 0.8‎ 平衡/mol 2.2 0.6 0.8‎ K＝≈0.44。‎ ‎③增加CO的量，可以使SO2的转化率增大，A项符合题意；若增加SO2的量，平衡向正反应方向移动，但是SO2的转化率会降低，B项不符合题意；通入N2，不影响平衡移动，C项不符合题意；通入H2S，H2S会与SO2反应，平衡逆向移动，SO2的转化率会降低，D项不符合题意；通入CO2，平衡逆向移动，SO2的转化率会降低，E项不符合题意。‎ 答案：(1)ΔH3－2ΔH2　(2)①＜　②增大　不变 ‎③‎ ‎(3)①Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源　②0.44　③A ‎5．(2018·唐山统考)苯乙烯是重要的化工原料。以乙苯(C6H5—CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5—CH===CH2)，反应的化学方程式为 C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH===CH2(g)＋H2(g)‎ ΔH＝＋117.6 kJ·mol－1。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1；C6H5—CH2CH3(g)＋O2(g)===8CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－4 607.1 kJ·mol－1。‎ 则C6H5—CH===CH2(g)＋10O2(g)===8CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝________。‎ ‎(2)工业上，在恒压设备中进行上述反应制取苯乙烯，常在乙苯蒸气中通入大量水蒸气。请用化学平衡理论解释通入大量水蒸气的原因____________________________。‎ ‎(3)已知T ℃下，将a mol乙苯蒸气通入到体积为V L的密闭容器中进行上述反应，反应时间与容器内的总压强数据如表：‎ 时间 t/min ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ 总压强 p/×1 000 kPa ‎1.0‎ ‎1.3‎ ‎1.45‎ ‎1.5‎ ‎1.5‎ ‎①由表中数据计算0～10 min内v(C6H5—CH2CH3)＝________。(用含a、V的式子表示)‎ ‎②该反应平衡时乙苯的转化率为________。‎ ‎(4)苯乙烯与溴化氢发生的加成反应产物有两种，其反应的化学方程式如下：‎ ⅰ.C6H5—CH===CH2(g)＋HBr(g)C6H5—CH2CH2Br(g)‎ ⅱ.C6H5—CH===CH2(g)＋HBr(g)C6H5—CHBrCH3(g)‎ ‎600 ℃时，向3 L恒容密闭容器中充入1.2 mol C6H5—CH===CH2(g)和1.2 mol ‎ HBr(g)发生反应，达到平衡时C6H5—CH2CH2Br(g)和C6H5—CHBrCH3(g)的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线如图所示。‎ ‎①600 ℃时，反应ⅱ的化学平衡常数Kⅱ＝________。‎ ‎②反应平衡后，若保持其他条件不变，向该容器中再充入1 mol C6H5—CH2CH2Br(g)，则反应ⅱ将________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。‎ ‎③在恒温恒容的密闭容器中，苯乙烯与溴化氢发生ⅰ、ⅱ两个加成反应，判断反应已达到平衡状态的是________。‎ A．容器内混合气体的密度不再改变 B．C6H5—CH2CH2Br(g)的生成速率与 C6H5—CHBrCH3(g)的分解速率相等 C．反应器中压强不再随时间变化而变化 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变 解析：(1)将题中已知热化学方程式依次编号为①②③④，根据盖斯定律，④＝③－②－①，故ΔH＝－4 607.1 kJ·mol－1－(－285.8 kJ·mol－1)－(117.6 kJ·mol－1)＝－4 438.9 kJ·mol－1。(2)该反应是气体分子数增大的可逆反应，恒压条件下通入水蒸气，总压不变，容器体积增大，平衡向正反应方向移动，苯乙烯产量提高。(3)①根据C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH===CH2(g)＋H2(g)，设0～10 min内乙苯转化x mol，则10 min末乙苯为(a－x)mol，苯乙烯、H2均为x mol，根据起始时和10 min时的压强，有a∶(a＋x)＝1.0∶1.3，解得x＝0.3a，故v(乙苯)＝＝ mol·L－1·min－1。②根据表格中数据，反应在30 min时处于平衡状态，设平衡建立过程中乙苯转化y mol，则平衡时乙苯为(a－y)mol，苯乙烯、H2均为y mol，根据起始时和平衡时的压强，有a∶(a＋y)＝1.0∶‎ ‎1.5，解得y＝0.5a，故乙苯的平衡转化率为×100%＝50%。(4)①根据图示，600 ℃两反应达平衡时，n(C6H5—CHBrCH3)＝0.6 mol，n(C6H5—CH===CH2)＝(1.2－0.3－0.6)mol＝0.3 mol，n(HBr)＝0.3 mol，则反应ⅱ的平衡常数Kⅱ＝＝20。②反应平衡后，向该容器中再充入1 mol C6H5—CH2CH2Br(g)，反应ⅰ向逆反应方向移动，苯乙烯、HBr的浓度增大，即反应ⅱ向正反应方向移动。③‎ 该反应体系全为气体，气体质量不变，又容器恒容，因此气体密度始终不变，A项不能说明反应达平衡；C6H5—CH2CH2Br(g)的生成速率与C6H5—CH2CH2Br(g)的分解速率相等时反应达平衡，B项错误；两个反应在反应前后气体分子数均不相等，因此气体的压强为变量，压强不变时可以说明反应达平衡；反应体系全为气体，气体质量不变，两个反应前后气体分子数均不相等，因此气体的平均相对分子质量为变量，故混合气体的平均相对分子质量不变可以说明反应达平衡。‎ 答案：(1)－4 438.9 kJ·mol－1‎ ‎(2)该反应是气体分子数增大的可逆反应，恒压条件下通入水蒸气，总压不变，容器容积增大，平衡正移，苯乙烯产量提高 ‎(3)① mol·L－1·min－1　②50%‎ ‎(4)①20　②正向　③CD