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重点7 化学反应原理的综合应用【命题规律】本专题的考查点主要是选修课本化学反应原理中化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡的内容,涉及到的知识点比较多,属高频考点。题型填空题、选择题都有,难度中等偏上。考查的核心素养以证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析为主。【备考建议】2020年高考备考的重点仍以盖斯定律的应用、电化学知识及化学平衡常数的考查为主。【限时检测】(建议用时:30分钟)1.(2019北京市朝阳区高考联考模拟)氮及其化合物的转化过程如图所示。下列分析合理的是A. 催化剂a表面发生了极性共价键的断裂和形成B. N2与H2反应生成NH3的原子利用率为100%C. 在催化剂b表面形成氮氧键时,不涉及电子转移D. 催化剂a、b能提高反应的平衡转化率【答案】B【详解】A.催化剂A表面是氮气与氢气生成氨气的过程,发生的是同种元素之间非极性共价键的断裂,A项错误;B. N2与H2在催化剂a作用下反应生成NH3属于化合反应,无副产物生成,其原子利用率为100%,B项正确;C. 在催化剂b表面形成氮氧键时,氨气转化为NO,N元素化合价由-3价升高到+2价,失去电子,C项错误;D. 催化剂a、b只改变化学反应速率,不能提高反应的平衡转化率,D项错误。2.(2019北京市朝阳区高考联考模拟)乙烯气相直接水合反应制备乙醇:C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下(起始时,n(H2O)n(C2H4)1 mol,容器体积为1 L)。下列分析不正确的是A. 乙烯气相直接水合反应的H0B. 图中压强的大小关系为:p1p2p3C. 图中a点对应的平衡常数K D. 达到平衡状态a、b所需要的时间:ab【答案】B【分析】依据图像分析,在同一个压强下,随着温度的升高,乙烯平衡转化率降低,不利于平衡向正反应方向进行,可知该反应正方向为放热反应;根据C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)可知,该反应是气体分子数减小的体系,再结合平衡常数表达式及压强与温度对速率与平衡的影响作答。【详解】A. 根据上述分析可知,乙烯气相直接水合反应为放热反应,即H0,A项正确;B. 由方程式C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g)可知该反应的正反应是气体分子数减小的反应,所以增大压强,平衡正向移动,乙烯的转化率提高,因此压强关系是:p1 p2 p3 p4,B项错误;C. 根据图示可知,起始时,n(H2O)n(C2H4)1 mol,容器体积为1 L,a点乙烯的平衡转化率为20%,则转化的乙烯的物质的量浓度为0.2mol/L,则: C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)开始(mol/L) 1 1 0转化(mol/L) 0.2 0.2 0.2平衡(mol/L) 0.8 0.8 0.2所以K=,C项正确;D. 增大压强,化学反应速率会加快,则反应达到平衡的时间会缩短,由上述分析可知,p2 p3,因此达到平衡状态a、b所需要的时间:ab,D项正确。3.(2019东北育才学校科学高中部高考模拟)二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一,它主要来自化石燃料的燃烧,研究CO催化还原SO2的适宜条件,在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。.从热力学角度研究反应(1)C(s)+O2(g)CO2(g) H1=-393.5 kJmol-1CO2(g)+C(s)2CO(g) H2=+172.5 kJmol-1S(s)+O2(g)SO2(g) H3=-296.0 kJmol-1写出CO 还原SO2的热化学方程式:_。(2)关于CO还原SO2的反应,下列说法正确的是_。A.在恒温恒容条件下,若反应体系压强不变,则反应已达到平衡状态B.平衡状态时,2v正(CO)=v逆(SO2)C.其他条件不变,增大SO2的浓度,CO的平衡转化率增大D.在恒温恒压的容器中,向达到平衡状态的体系中充入N2,SO2的平衡转化率不变NOx的排放主要来自于汽车尾气,包含NO2和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸附,发生反应如下:反应a:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) H=34.0kJ/mol反应b:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) H=64.2kJ/mol(3)对于反应a,在T1时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:时间(min)浓度(molL-1)01020304050NO1.000.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.36010min内,NO的平均反应速率v(NO)=_,当升高反应温度,该反应的平衡常数K_(选填“增大”、“减小”或“不变”)。30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡;根据上表中的数据判断改变的条件可能是_(填字母)。A加入一定量的活性炭 B通入一定量的NOC适当缩小容器的体积 D加入合适的催化剂(4)某实验室模拟反应b,在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体,维持温度为T2,如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请从动力学角度分析,1050kPa前,反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因_;在1100kPa时,NO2的体积分数为_。用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp);在T2、1.1106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=_(计算表达式表示);已知:气体分压(P分)=气体总压(P总)体积分数。【答案】(1)2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s)H=-270.0 kJmol-1 (2)AC (3)0.042mol/(Lmin) 减小 BC (4)1050kPa前反应未达平衡状态,随着压强增大,反应速率加快,NO2转化率提高 50% 或【详解】(1)CO与SO2的反应方程式为2COSO2=2CO2S, C(s)+O2(g)= CO2(g),CO2(g)+C(s) =2CO(g),S(s)+O2(g)= SO2(g),因此有得出2CO(g)SO2(g)=2CO2(g)S(s) H=270.0kJmol1;(2)A、根据反应方程式,硫为固体,其余为气体,反应前后气体分子数之和不相等,因此当压强不再改变,说明反应达到平衡,故A正确;B、不同物质的速率表示达到平衡,要求反应的方向一正一逆,且反应速率之比等于系数之比,即v正(CO)=2v逆(SO2),故B错误;C、其他条件不变,增大SO2的浓度,增加反应物的浓度,平衡向正反应反应移动,CO的转化率增大,故C正确;D、恒温恒压下,通入非反应气体,容器的体积增大,物质的量浓度降低,平衡向逆反应方向进行,SO2的转化率的降低,故D错误;答案为AC;(3)根据反应速率数学表达式,v(NO)=(1.000.58)mol/L10min=0.042mol/(Lmin);反应a和b都是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向进行,化学平衡常数只受温度的影响,即升高温度,平衡常数K减小;A、活性炭为固体,加入活性炭,不影响化学平衡,故A不符合题意;B、通入一定量的NO,NO浓度增大,平衡向正反应方向移动,N2浓度增大,故B符合题意;C、适当缩小容器的体积,所有气体的浓度均增大,故C符合题意;D、加入合适的催化剂,不影响化学平衡,故D不符合题意;答案为BC;(4)根据示意图,1050kPa前,反应未达到平衡,随着压强增大,反应速率增大,NO2的转化率加快;假设通入1molNO2,2C(s)2NO2(g) N2(g)2CO2(g) 起始: 1 0 0 变化: 0.4 0.2 0.4 平衡: 0.6 0.2 0.4 1100kPa时,NO2的体积分数为0.6mol/(0.60.20.4)mol100%=50%;NO2的体积分数为1/2,N2的体积分数为0.2mol/(0.60.20.4)mol=1/6,CO2的体积分数为1/3,Kp=或。4.(2019山东省德州市高考联考模拟)用化学反应原理研究N、S元素的化合物有着重要的意义。(1)已知:一定温度下 Hl=1966kJmol-1 H2=1138kJmol-1写出NO2(g)和SO2(g)反应生成SO3(g)和NO(g)的热化学方程式_(2)一定温度下,分别向A、B容器中充入5mol NO和25mol O2,A保持恒容,B保持恒压。发生反应 不考虑,起始时A、B的体积均为2 L。下列能说明A、B容器均达到平衡状态的是_。aA、B容器的压强均不发生变化bA、B容器中气体颜色均不发生变化cA、B容器中气体的密度不再发生变化dA、B容器中气体的平均摩尔质量不再发生变化T时,A、B容器均达到平衡状态时,A中O2的浓度为05molL-1,则NO的转化率为_,B中反应的平衡常数KB=_。(3)将一定量的SO2和O2通入A容器中,测得SO2的浓度随时间变化如图实线所示。ab、bc、cd三段平均反应速率最大的是_;de段平均反应速率为_。仅改变某一个条件,测得SO2的浓度随时间变化如图中虚线所示,则改变的条件是_。图装置可将雾霾中的NO、SO2转化为(NH4)2SO4,则阴极的电极反应为_。【答案】(1)NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g)H=-41.4kJmol-1 (2)bd 60% 4.5 (3)ab 0 加入催化剂 NO+6H+5e-=NH4+H2O【解析】(1) 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) Hl=1966kJmol-1 2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H2=1138kJmol-1根据盖斯定律得:NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g)H=41.4kJmol-1;答案:NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g)H=41.4kJmol-1(2
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