（江苏专用）高考化学二轮复习 专题六 化学反应速率、化学平衡及化学反应与能量的综合应用课堂评价-人教版高三全册化学试题

专题六 化学反应速率、化学平衡及化学反应与能量的综合应用【课堂评价】1（2014淮安市5月份信息卷）氢是一种重要的非金属元素。氢的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有着广泛而重要的作用。（1）某硝酸厂处理尾气中NO的方法是：催化剂存在时用H2将NO还原为N2。已知：则H2还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是： 。（2）在一定条件下，用H2将二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO2(g)+4H2 (g) CH4 (g)+2H2O(g)向一容积为2 L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2，在300时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2 0.2mol·L一1，H2 0.8mol·L一1，CH40.8mol·L一1，H2O1.6mol·L一1。则CO2的平衡转化率为 。上述反应的平衡常数表达式K= 。200时该反应的平衡常数K=64.8，则该反应的H 0（填“>或“<”）。（3）H2的获得途径很多，由哈工大研究小组设计的微生物电解有机废水法，既可以清除废水中的有机杂质，同时可以获得氢气。右图为一种处理含甲醇工业废水的微生物电解池，写出电解过程中，阳极发生的电极反应式： 。【答案】 （1）2NO(g) +2H2(g)N2(g) + 2H2O(g) H665kJ·moL1（2）80%； c(CH4)·c2(H2O)/c(CO2)·c4(H2)； （3）CH3OH6eH2OCO26H+ 【解析】（1）根据图示，可知，该反应的H2×630+2×436 4×463945 =665kJ/moL；（2） CO2(g)+4H2 (g) CH4 (g)+2H2O(g) 起始 1.0mol/L 4.0mol/L 0 0转化 0.8mol/L 3.2mol/L 0.8mol/L 1.6mol/L平衡 0.2mol/L 0.8mol/L 0.8mol/L 1.6mol/L则CO2的平衡转化率为0.8/1.0×100%=80%根据化学方程式可以写出平衡常数表达式为K=c(CO2)c(H2)4/(c(CH4)c(H2O)2)300,K=0.8×1.62/(0.2×0.84)=25, 题给信息200，K=64.8，说明温度升高，K减小，平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应。 （3）阳极失电子，发生氧化反应，元素化合价升高，根据图给信息，应该是CH3OH转变为CO2，不足的O由H2O提供，同时产生H+，根据电荷守恒和元素守恒配平即可。2(2014盐城中学第二次模拟)乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：2CO(g) + 4H2 (g) CH3CH2OH(g) + H2O(g) H= -256.1kJ·mol1。已知：H2O(l) = H2O(g) H= + 44kJ·mol1CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) H= -41.2kJ·mol1（1）以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：2CO2(g) + 6H2(g) CH3CH2OH(g) + 3H2O(l) H= 。（2）CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4 + H2O CO + 3H2，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：温度/800100012001400平衡常数0.451.92276.51771.5该反应是 反应（填“吸热”或“放热”）；T时，向1L密闭容器中投入1molCH4和1mol H2O(g)，平衡时c(CH4)=0.5mol·L1，该温度下反应CH4 + H2O CO +3H2的平衡常数K= 。汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以AgZSM5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如右图。1 若不使用CO，温度超过775，发现NO的分解率降低，其可能的原因为 ；在n(NO)/n(CO)=1的条件下，应控制的最佳温度在 左右。用CxHy（烃）催化还原NOx也可消除氮氧化物生成无污染的物质。写出CH4与NO2发生反应的化学方程式： 。 （4）乙醇空气燃料电池中使用的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2离子。该电池负极的电极反应式为 。【答案】 305.7 kJ·mol1          吸热  6.75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   870CH4+2NO2CO2+N2+2H2O     CH3CH2OH12e+6O2=2CO2+3H2O【解析】（1）考查盖斯定律的应用。根据已知反应可知，×2即得到2CO2(g)+6H2(g)  CH3CH2OH(g)+3H2O(l)，所以该反应热是256.1kJ/mol41.2kJ/mol-44kJ/mol×3=-305.7kJ/mol。（2）随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，所以正反应是吸热反应。平衡时c(CH4)=0.5mol·L1，所以消耗甲烷是0.5mol/L，则生成CO是0.5mol/L，氢气是1.5mol/L，剩余甲烷和水蒸气都是0.5mol/L，所以平衡常数为0.5×1.53/(0.5×0.5)=6.75。（3）应用反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行，所以NO的分解率降低。根据图像可知，在n(NO)/n(CO)=1的条件下，温度为870转化率最高，所以应该控制的温度是870。NO2能把甲烷氧化生成CO2、氮气和水，方程式为CH4+2NO2CO2+N2+2H2O。（4）原电池中负极失去电子，由于电解质能传递O2离子，而在原电池中阴离子是向负极移动的，所以负极方程式为CH3CH2OH12e+6O2=2CO2+3H2O。3（2014南师大附中5月份模拟） 1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨。2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体表面合成氨的反应过程，示意如下图：（1）图表示生成的NH3离开催化剂表面，图和图的含义分别是_ _，_ _。（2）已知：4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g); H= - 1266.8 kJ/molN2(g) + O2(g) = 2NO(g) ; H = + 180.5kJ/mol， 氨催化氧化的热化学方程式为_ _ 。（3）500下，在A、B两个容器中均发生合成氨的反应。隔板固定不动，活塞可自由移动。当合成氨在容器B中达平衡时，测得其中含有1.0molN2，0.4molH2，0.4molNH3，此时容积为2.0L。则此条件下的平衡常数为_ _；保持温度和压强不变，向此容器中通入0.36molN2，平衡将_ _（填“正向”、“逆向”或“不”）移动。向A、B两容器中均通入xmolN2和ymolH2，初始A、B容积相同，并保持温度不变。若要平衡时保持N2在A、B两容器中的体积分数相同，则x与y之间必须满足的关系式为_ _。【答案】（1）N2、H2被吸附在催化剂表面，在催化剂表面N2、H2中化学键断裂（2）4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) H=-905.8kJ/mol （3）10 逆向 x=y 【解析】（1）图表示N2、H2被吸附在催化剂表面，图表示在催化剂表面N2、H2中化学键断裂，图表示在催化剂表面形成氨分子（形成新的共价键）。（2）第一个方程式 + 第二个方程式×2 即可得到目标反应，H=- 1266.8 + 180.5×2=-905.8kJ/mol；（3）达到平衡时，c(N2)=0.5mol/L c(H2)=0.2mol/L c(NH3)=0.2mol/L ，此时K=0.22/(0.5×0.23)=10；保持压强不变，通入0.36molN2，则此时气体的总物质的量为2.16mol，此时的体积V=2.16mol×2L/1.8mol =2.4L此时c(N2)=1.36/2.4mol/L=0.57mol/L c(H2)=c(NH3)=1/6mol/L ，Q=(1/6)2/0.57×(1/6)3=10.58 > K，所以平衡向逆反应方向移动。A容器中转化的N2为amol ，B容器中转化的N2为bmol ,A中N2 + 3H2 2NH3 B中N2 + 3H2 2NH3 起始 x mol y mol 0 起始 x mol y mol 0转化 amol 3amol 2amol 转化 bmol 3bmol 2bmol平衡(xa)mol(y3a)mol 2amol 平衡 (xb)mol(y3b)mol 2bmol因为达到平衡时两容器中N2的体积分数相同，则有(xa)/( xa+ y3a+ 2a) = (xb)/( xb+ y3b+ 2b)，解得x=y