专题09 第27题 化学反应原理大综合（强化训练）1
1．工业上用N2和H2合成NH3 “N2 + 3H2 ?2NH3+Q”(反应条件略)。请回答下列问题：
(1)在实际化工生产中，为提高NH3的产率，可以采取的措施有(写两个)：___________，___________。
(2)氨气与酸反应得到铵盐，某(NH4)2SO4水溶液的pH=5，原因是溶液中存在平衡___________(用离子方程式表示)，该反应对水的电离平衡起到___________作用(填“促进”“抑制”或“无影响”)。(NH4)2SO4溶液中的离子浓度由大到小的顺序为___________。
(3)某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如图所示：(图中T表示温度，n表示起始时H2物质的量)
①图像中T2和T1的关系是：T2___________T1(填“”“”“”或“无法确定”)。
②在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最大的是___________(填字母)。
③若容器容积为2L，b点对应的n=0.15mol，测得平衡时H2、N2的转化率均为60%，则平衡时N2的物质的量浓度为___________ mol/L。
2．CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体，中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。CO2的综合利用是解决温室问题的有效途径。
(1)研究表明CO2和H2在催化剂存在下可发生反应生成CH3OH。己知部分反应的热化学方程式如下：
CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) ΔH1=a kJ?mol-1
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(1) ΔH2=b kJ?mol-1
H2O(g)=H2O(l) ΔH3=c kJ?mol-1
则CO2(g)+3H2(g) ?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=___kJ?mol-1。
(2)为研究CO2与CO之间的转化，让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应：C(s)+CO2(g) ?2CO(g) ΔH，反应达平衡后，测得压强、温度对CO的体积分数(φ(CO)%)的影响如图所示。
回答下列问题：
①压强p1、p2、p3的大小关系是______；Ka、Kb、Kc为a、b、c三点对应的平衡常数，则其大小关系是___。
②900℃、1.0 MPa时，足量碳与a mol CO2反应达平衡后，CO2的转化率为___(保留三位有效数字)，该反应的平衡常数Kp=__(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(3)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，CO2(g)+CH4(g) ?CH3COOH(g)。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300℃时，乙酸的生成速率降低的主要原因是___。
3．CO2制甲醇是极具前景的资源化研究领域。CO2制甲醇有多种方法，其中CO2催化加氢的主要反应是：
I．CO2(g)+3H2(g) ?CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.4kJ/mo1
Ⅱ．CO2(g)+H2(g) ?CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ/mo1
回答下列问题：
(1)CO(g)+2H2(g) ?CH3OH(g) △H3=___________kJ/mol。
(2)已知反应Ⅰ的速率方程为v正=k正?x(CO2)·[x(H2)]3，v逆=k逆?x(CH3OH)?x(H2O)，k正、k逆均为速率常数且只与温度有关，x为物质的量分数。其物质的量分数平衡常数Kx=___________(以k正、k逆表示)
(3)控制CO2和H2初始投料比为1：3时，温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO的产率的影响如图所示：
①温度升高，CO产率上升的原因是___________。
②在250℃以上，升高温度CO2的转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是___________。
(4)300℃，在固定容积为1.0L的容器中初始投料2.0molCO2和3.2molH2，反应I达到平衡状态时，CO2的转化率为50%，甲醇的选择性为60%(参与反应的CO2中转化为甲醇的百分比)。则300℃时反应I的平衡常数K=___________。
(5)电催化还原二氧化碳制甲醇是新的研究热点。
①研究人员曾经用覆盖过渡金属的石墨为阴极，稀硫酸为电解质溶液，在阴极通入CO2制得甲醇。阴极的电极反应式为：___________。
②研究人员用表面附着ZnO薄膜的Cu2O为电极，以电催化还原CO2制甲醇获得突破。附着ZnO薄膜的Cu2O电极的制作方法是：在一定条件下，Cu2O为阴极，电解Zn(NO3)2溶液，在阴极表面沉积ZnO，电极反应式为(请补充完整)：Zn2+++2e-=_________，___________。
③研究发现：其他条件相同时，电解不同浓度的Zn(NO3)2溶液所得电极用于电催化制备甲醇产量的关系如图，其中最适宜制作电极的Zn(NO3)2溶液浓度是___________mol/L。
4．氮氧化物是环境污染物，研究氮氧化物转化有重要的意义。请回答：
(1)催化转化器可使汽车尾气反应而转化：2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g) △H
已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1= a kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2= b kJ·mol-1
C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H3= c kJ·mol-1
则△H=___________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示) 。
(2)T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中发生尾气催化转化反应，容器中NO物质的量随时间变化如图所示。
①T℃时，该化学反应的平衡常数K=___________。
②下列事实可判断汽车尾气转化反应达到化学平衡状态的是___________
A． v(NO)=2v(N2) B． 混合气平均相对分子质量不再变化
C． 体系中NO和CO的转化率相等 D． 气体的密度不再变化
③已知汽车尾气转化反应的△H＜0.10 min后，改变下列示意图横坐标对应的反应条件，纵坐标对应的量变化关系正确的是___________。
(3)工业上常用臭氧处理含NO的废水。O3可由电解稀硫酸制得，原理如图。图中阴极为___________(填“A”或“B”)，阳极(惰性电极)的电极反应式为___________。
5．近年来，全球丙烯需求快速增长，研究丙烷制丙烯有着重要的意义。
相关反应有：
Ⅰ．C3H8在无氧条件下直接脱氢：C3H8(g) ?C3H6(g)+H2(g) ?H1 =+124 kJ·mol?1
Ⅱ．逆水煤气变换：CO2(g)+H2(g) ?CO(g)+H2O(g) ?H2
Ⅲ．CO2氧化C3H8脱氢制取丙烯：C3H8(g)+CO2(g) ?C3H6(g)+CO(g)+H2O(g) ?H3
已知：CO和H2的燃烧热分别为 ?283.0 kJ·mol?1、?285.8 kJ·mol?1；
H2O(g)=H2O(l) ?H=?44 kJ·mol?1
请回答：
(1)反应Ⅱ的?H2=___________kJ·mol?1。
(2)下列说法正确的是___________
A．升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B．选择合适的催化剂可以提高丙烷平衡转化率和丙烯选择性
C．反应Ⅱ能自发，则?S＜0
D．恒温恒压下通入水蒸气有利于提高丙烷转化率
(3)在不同压强下(0.1 MPa、0.01 MPa)，反应Ⅰ中丙烷和丙烯的物质的量分数随温度变化如图所示，请计算556℃反应Ⅰ的平衡常数Kp=___________(对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)=p·x(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数)。
(4)反应Ⅰ须在高温下进行，但温度过高时易发生副反应，导致丙烯选择性降低，且高温将加剧催化剂表面积炭，导致催化剂迅速失活。工业上常用CO2氧化C3H8脱氢制取丙烯。请说明原因：________。
(5)研究表明，二氧化碳氧化丙烷脱氢制取丙烯可采用铬的氧化物为催化剂，其反应机理如图所示。该工艺可以有效消除催化剂表面的积碳，维持催化剂活性，原因是_____。
6．NH3和联氨(N2H4)是两种重要的氮氢化合物，在科研和生产中应用广泛。
(1)①已知：
注：拆开气态物质中 1 mol 某种共价键需要吸收的能量，就是该共价键的键能。
N2(g)+3H2(g) ?2NH3(g) ?H=__________kJ/mol
②联氨(N2H4)和N2O4 可作为火箭推进剂。
已知：N2(g)+2O2(g)=N2O4(g) ?H=10.7kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ?H=-543kJ/mol
N2H4(g)和N2O4(g)反应生成 N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为_______。
(2)一定温度下，向恒容的密闭容器中充入N2和H2 发生反应：N2+3H22NH3，测得各组分浓度随时间变化如图所示。
①表示c(N2)的曲线是 _______。(填“曲线 A”、“曲线B”或“曲线C”)
②0~t0时，v(H2)=_______mol·L-1·min-1。
③下列措施不能使该反应速率加快的是_______。
a．升高温度 b．降低压强 c．使用催化剂
④下列能说明该反应达到平衡的是_______。
a．混合气体的压强不再变化 b．2c(H2)= 3c(NH3) c．混合气体的质量不再变化
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