2024屆五年高考化學(xué)真題分類訓(xùn)練：十三 化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用

專題十三化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用

題組一

1.［2021海南，10分］碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化廣泛存在于自然界及人類的生產(chǎn)和

生活中。已知25。(2,lOOkPa時：

①lmol葡萄糖［C6Hl2。66)］完全燃燒生成CO2?和電0(1),放出2804kJ熱

量。

1

②CO(g)+|o2(g)=CO2(g)AH=-283kJ.moP

回答問題：

(1)25。(：時,CC)2(g)與。0(1)經(jīng)光合作用生成葡萄糖［C6Hl2()6(s)］和C)2(g)

的熱化學(xué)方程式為6co2(g)+6H2。⑴=C5Hl2O5G)+6C)2(g)AH=+2804kJ?

moLo

［解析］由已知①可得C6Hl2。6。)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(1)AH=-2804kJ-

mor1,則CC)2(g)與小0(1)經(jīng)光合作用生成葡萄糖和氧氣的熱化學(xué)方程式為

-1

6C02(g)+6H20(1)=C6H1206(S)+602(g)AH=+2804kJ-mol。

(2)25℃,lOOkPa時，氣態(tài)分子斷開lmol化學(xué)鍵的焰變稱為鍵焰。已知

0二0、C二0鍵的鍵焰分別為495kJ-molT、799kJ?moL,CO(g)分子中碳氧

鍵的鍵烯為1067.5kJ-mol-1□

［解析］設(shè)CO中碳氧鍵的鍵焰為%kJ?mori,根據(jù)鍵熔定義，由已知②可得久+

等一799X2=-283,解得％=1067.5。

(3)溶于水的CO2只有部分轉(zhuǎn)化為H2cC)3(aq),大部分以水合CO2的形式存

在，水合CC)2可用CC)2(aq)表示。已知25。(：時,H2CO3(aq)CO2(aq)+

H2O(1)的平衡常數(shù)K=600，正反應(yīng)的速率可表示為v(H2cO3)=心?

c(H2c。3),逆反應(yīng)的速率可表示為貝CC)2)=k2-c(CO2),則B=黑(用含ki

6UU

的代數(shù)式表示)。

c(CO)

［解析］反應(yīng)達平衡時，K=2=600,又反應(yīng)達平衡時，正、逆反應(yīng)速率

c(H2cO3)

2co3)_附

相等,即/qc(H2cO3)=k2c(CC)2)，故k2=

c(CO2)-600

(4)25。(：時，潮濕的石膏雕像表面會發(fā)生反應(yīng)：CaSOjs)+CO/(aq)O

CaCO3(s)+SO/(aq)，其平衡常數(shù)K=3250。［已知Ksp(CaSOD=9.1x

10-6,Ksp(CaCC)3)=2.8x10-9］

2+6

［解析］已知Ksp(CaSC)4)=c(Ca)-c(SO^)=9.1x10-,/fsp(CaCO3)=

c(Ca2+).c(COi-)=2,8x10-9,則該反應(yīng)的K=嚼招=落:需=

9axi°：=3250o

2.8X10-9

(5)溶洞景區(qū)限制參觀的游客數(shù)量，主要原因之一是游客呼吸產(chǎn)生的氣體對

鐘乳石有破壞作用，從化學(xué)平衡的角度說明其原因鐘乳石的主要成分是

CaCO?,游客呼出的CO,氣體可與CaCOa發(fā)生反應(yīng)CaCO?+CO?+H?0二Ca2++

2HCO5,且CO?使CO?+H20OH2cO3=H++HCO^平衡正向移動，H+與

COj~結(jié)合又使平衡CaCO式s)OCa2+(aq)+CO4Xaq)正向移動，從而使鐘乳石

遭到破壞。

2.［2021全國乙卷，15分］一氯化碘(IC1)是一種鹵素互化物，具有強氧化性，

可與金屬直接反應(yīng)，也可用作有機合成中的碘化劑?；卮鹣铝袉栴}：

(1)歷史上海藻提碘中得到一種紅棕色液體，由于性質(zhì)相似，Liebig誤認為

是IC1,從而錯過了一種新元素的發(fā)現(xiàn)。該元素是澳(或Br)。

［解析］根據(jù)題給信息“得到一種紅棕色液體”，且含有一種新元素，結(jié)合鹵素

的性質(zhì)，可知所得液體中含有的新元素應(yīng)為澳(或Br)。

(2)氯鋁酸領(lǐng)(BaPtCQ固體加熱時部分分解為BaCk、Pt和2,376.8℃時平

衡常數(shù)K'p=1.0x104Pa20在一硬質(zhì)玻璃燒瓶中加入過量BaPtCL，抽真空后，

通過一支管通入碘蒸氣(然后將支管封閉)。在376.8。(2,碘蒸氣初始壓強為

20.0kPa0376.8℃平衡時，測得燒瓶中壓強為32.5kPa，則p?=kPa，反應(yīng)

21cl(g)二Cl2(g)+I2(g)的平衡常數(shù)K=蘭士舞需軍”2(列出計算式即

可)。

［解析］結(jié)合BaPtCk(s)OBaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g)可得376.8眩時K'p=1.0x

42242

10Pa=p(Cl2),則平衡時p(C12)=V1.0x10Pa=1.0x10Pa=O.lkPa□

相同溫度、相同容積下，氣體物質(zhì)的量之比等于壓強之比，設(shè)平衡時12減小的

壓強為xkPa,根據(jù)三段式法得

=2ICl(g)

I2(g)+Cl2(g)

起始壓強/(kPa)：20.00

轉(zhuǎn)化壓強/(kPa)：XX2x

平衡壓強/(kPa)：20.0-x0.12x

根據(jù)平衡時總壓強為32.5kPa得(20.0-%)+0.1+2%=32.5，解得％=12.4,則

平衡時Pici=12.4kPax2=24.8kPa。結(jié)合上述分析可知反應(yīng)21cl(g)=[2(g)+

p(Cl)Xp(I)_100X(20.0X103-12.4X103)

的平衡常數(shù)22

Cl2(g)K=p2(ICl)—(24.8X103)2

(3)McMorris測定和計算了在136?180℃范圍內(nèi)下列反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp：

2NO(g)+2ICl(g)U2NOCl(g)+l2(g)/fpl

2NOCl(g)^2NO(g)+Cl2(gXp2

得至1JlgKpi~"和lgKp2~半均為線性關(guān)系，如圖所示:

-yxlCP/K-'

①由圖可知，NOC1分解為NO和Cl?反應(yīng)的/月大于0(填“大于”或“小

于“)。

［解析］結(jié)合圖像lgKp2?器X103可知，隨著橫坐標逐漸增大，即溫度逐漸降

低，lg/2逐漸減小，即平衡逆向移動，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即

大于0。

②反應(yīng)21cl(g)=Cl2(g)+I2(g)的K=%?%(用Kpi、Kp2表示)；該反應(yīng)的

/H大于0(填“大于”或“小于”)，寫出推理過程設(shè)廠>7,即之由圖

T

可知：lgKp2(T')—lgKp?(D>|lgKp(T')—lgKp,(D|=lgKp,(D-lgKp,(T'),

則回Kp?/')?KpdZOl>回Kp2(T)?KpdZH，KCT>>KCT)(2分)。

p2(NOxp(C12)

［解析］結(jié)合題中信息可知KP】=需器普

%p2(NOCl)

21cl(g)=［2(g)+Cl2(g)的平衡常數(shù)K=當索F=Kpi?Kp2。設(shè)T'>T，即

7；<p據(jù)題圖可知lgKp2(T')—lgKp2(T)>|lgKpi(T)—lgKpi(T)|=lgKpl(T)-

IgKp。'),則lgKp2(T')+lgKpi(『)>lgKp2(T)+lgKpi(T),即叨/。)?

Kpi(T')>lg［Kp2(T)?Kpi(T)］,故K(廠)>K(T),由此可判斷出

2ICl(g)=I2(g)+Cl2(g)為吸熱反應(yīng)，即/H大于Oo

(4)Kistiakowsky曾研究了NOCI光化學(xué)分解反應(yīng)，在一定頻率(v)光的照射

下機理為：

NOC1+/iv-NOC1*

NOC1+NOC1*-2N0+Cl2

其中/iv表示一個光子能量，NOC1*表示NOC1的激發(fā)態(tài)?？芍?，分解lmol的

NOC1需要吸收止￡mol的光子。

［解析］結(jié)合在光的照射下NOC1分解的反應(yīng)機理可得，總反應(yīng)為2NOC1+癡-

2N0+Cl2,可知分解lmolNOCl時需吸收0.5mol光子。

3.［2020天津節(jié)選,13分］利用太陽能光解水，制備的出用于還原CO2合成有機

物，可實現(xiàn)資源的再利用。回答下列問題：

I.半導(dǎo)體光催化劑浸入水或電解質(zhì)溶液中，光照時可在其表面得到產(chǎn)物

(1)圖1為該催化劑在水中發(fā)生光催化反應(yīng)的原理示意圖。光解水能量轉(zhuǎn)化

形式為光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

圖1

［解析］在光照下，水轉(zhuǎn)化為H2、02,故能量轉(zhuǎn)化形式為光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

(2)若將該催化劑置于Na2sO3溶液中，產(chǎn)物之一為SOr,另一產(chǎn)物為正。

若將該催化劑置于AgNOs溶液中，產(chǎn)物之一為。2，寫出生成另一產(chǎn)物的離子反

應(yīng)式Ag++e-=Ago

［解析］SOF轉(zhuǎn)化為S。匯的過程中，硫元素化合價升高，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化

合價有升必有降的規(guī)律及反應(yīng)體系中只有Na、S、H、。四種元素，可知另一

產(chǎn)物為出。在催化劑存在的條件下，AgNC)3溶液通過反應(yīng)生成。2，氧元素的

化合價升高，故有單質(zhì)銀生成，相應(yīng)的離子反應(yīng)式為Ag++e-=Ag。

II.用電還原CO?可以在一定條件下合成CH30H(不考慮副反應(yīng))

CO2(g)+3H2(g)WCH30H(g)+H2O(g)AH<0

(3)某溫度下，恒容密閉容器中，CO2和出的起始濃度分別為amol」T和

3amol-L-1,反應(yīng)平衡時，CH30H的產(chǎn)率為b,該溫度下反應(yīng)平衡常數(shù)的值為

2'/a2(l-b)4°

［解析］列三段式如下：

CO2(g)+3H2(g)UCH30H(g)+H2O(g)

起始濃度/(mol?IT】)a3a00

轉(zhuǎn)化濃度/(mol-L-1)abSababab

平衡濃度/(mol-L-1)a(l—b)3a(1—b)abab

2

K_C(CH3OH)XC(H2。)_b

327a2(if)4°

一C(CO2)XC(H2)

(4)恒壓下，CO?和H2的起始物質(zhì)的量比為1:3時，該反應(yīng)在無分子篩膜時

甲醇的平衡產(chǎn)率和有分子篩膜時甲醇的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖2所示，其中分

子篩膜能選擇性分離出出0O

①甲醇平衡產(chǎn)率隨溫度升高而降低的原因為該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平

衡逆向移動（或平衡常數(shù)減?。?。

［解析］該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高有利于平衡逆向移動，甲醇的平衡產(chǎn)率隨

溫度升高而降低。

②P點甲醇產(chǎn)率高于T點的原因為分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H?0，有利

于反應(yīng)正向進行，甲醇產(chǎn)率升高。

［解析］P點對應(yīng)反應(yīng)有分子篩膜，分子篩膜能選擇性分離出水，有利于反應(yīng)正向

進行，故P點甲醇產(chǎn)率高于T點甲醇產(chǎn)率。

③根據(jù)圖2,在此條件下采用該分子篩膜時的最佳反應(yīng)溫度為210℃o

［解析］由圖2知，當溫度為210。（2時，甲醇的產(chǎn)率最高，因此最佳反應(yīng)溫度為

210℃o

III.調(diào)節(jié)溶液pH可實現(xiàn)工業(yè)廢氣CO?的捕獲和釋放

(5)已知25。(2碳酸電離常數(shù)為Ka1、Ka2,當溶液pH=12時，

c(H2co3)：C(HCO5):C(CO<)=1:IO"?:?心?。

[解析]Kai=人2=pH=12時，c(H+)=10-12mol.

，。(；口藍2匕口3『)電Clt%lC；Ug,I)

1212

IT1,則c(C0g)=10Ka2c(HC03),c(HCO.)=10Kalc(H2C03),進而可得

12

c(CO/)=1012(2x10/falc(H2CO3),故有c(H2co3):c(HCO.):c(COp)=

1212

c(H2co3):[10Kalc(H2C03)]：[1012(2x10Kalc(H2C03)]=

1:(1012(1):(1024(陽2)。

題組二

1.12022廣東，14分］銘及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應(yīng)用。

(1)催化劑酊2。3可由5%)2酊2。7加熱分解制備，反應(yīng)同時生成無污染氣

體。

①完成化學(xué)方程式XNHQzCrzO7~Cr2O3+&+4H?0。

［解析］根據(jù)化學(xué)方程式中反應(yīng)前后Cr的化合價降低，且反應(yīng)生成無污染氣體，

推出生成的無污染氣體為電，根據(jù)Cr和N得失電子守恒配平反應(yīng)，確定

(NH4)2Cr2O7,Cr2O3和電前的化學(xué)計量數(shù)均為1,再由H、0原子守恒，確

定另一產(chǎn)物為出0,且出0前的化學(xué)計量數(shù)為4。

②Cr2O3催化丙烷脫氫過程中，部分反應(yīng)歷程如圖l,X(g)tY(g)過程的焰變?yōu)?/p>

(￡*1—生)+(良一Eq)+4H(歹U式表示)o

［解析］從圖像看出，Y(g)的能量比X(g)的高，則X(g)轉(zhuǎn)化為Y(g)的反應(yīng)為吸熱

反應(yīng)，焰變?yōu)檎?，反?yīng)共經(jīng)歷三個過程，均為吸熱過程，第一個過程的熔變

為(Ei-&),第二個過程的熔變?yōu)?”，第三個過程的焰變?yōu)?魚-&),根據(jù)

蓋斯定律，將三個過程的焰變相加即為X(g)轉(zhuǎn)化為Y(g)過程的焰變。

③O2O3可用于NH3的催化氧化。設(shè)計從N%出發(fā)經(jīng)過3步反應(yīng)制備HNO3的

路線N%-NO-NO?-HNO3(用”表示含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化)；其中一個

有顏色變化的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2N0+=2N02。

［解析］從NH3出發(fā)經(jīng)過3步反應(yīng)制備HNO3的路線：NH3催化氧化生成NO,NO

被氧氣氧化生成NO2，N02溶于水生成HNO3。NO為無色，N02為紅棕色。

(2)1<2酊2。7溶液中存在多個平衡。本題條件下僅需考慮如下平衡：

2

(i)Cr2O^~(aq)+H2O(1)=2HCrO式aq)/=3.0x10-(25℃)

+-7

(ii)HCrOj(aq)=CrO^(aq)+H(aq)K2=3.3X10(25℃)

①下列有關(guān)K2O2O7溶液的說法正確的有BDo

A.加入少量硫酸，溶液的pH不變

B.加入少量水稀釋，溶液中離子總數(shù)增加

C.加入少量NaOH溶液，反應(yīng)⑴的平衡逆向移動

D.加入少量a酊2。7固體，平衡時c2(HCrO］)與c(Cr2。，)的比值保持不變

［解析］反應(yīng)①+反應(yīng)(ii)x2得SO歹(aq)+H2O(1)W2CrO『+2H+。A項,

加入少量硫酸，總反應(yīng)平衡逆向移動，但根據(jù)勒夏特列原理知，平衡移動只能

削弱，不能消除，平衡后，溶液中c(H+)依然增大，所以溶液的pH變小，錯

誤；B項，由總反應(yīng)知，生成物的離子總數(shù)比反應(yīng)物的多，在加入少量水稀釋

時，生成物的濃度比反應(yīng)物的濃度下降得快，所以加入少量水后，平衡正向移

動，生成物的離子總數(shù)增多，正確；C項，加入少量NaOH溶液，反應(yīng)(ii)的平

衡正向移動，使得HCrO］的濃度減小，進而導(dǎo)致反應(yīng)①的平衡正向移動，錯

誤；D項，反應(yīng)(i)的平衡常數(shù)可表示為Ki=c2(HCrO7)/c(Cr2。，)，加入少量

&酊2。7固體，不會引起溶液溫度的變化，而Ki僅與溫度有關(guān)，所以Ki不變，

平衡時c2(HCrO7)/c(Cr2。＞)的比值也不變，正確。

②25。(2時，O.lOmol?廠&史。？溶液中炮器箓^隨PH的變化關(guān)系如圖2。

當pH=9.00時，設(shè)CBO萬、HCrO；與CrO匯的平衡濃度分別為久、y、zmol-

,則％、y、z之間的關(guān)系式為％+等(2分)；當溶液pH=9.0時，

黑盤彳＞IO,，因此可忽略溶液中C4O歹，即c(HCrO7)+c(CrO廠)=

O20mol.LT,反應(yīng)⑻的平衡常數(shù)K?=’但?：*，三三3.3X

10",聯(lián)立兩個方程式可得c(HCrOZ)=6.0xlO—mol.=0.10;計算溶液

中HCrO］的平衡濃度(寫出計算過程，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

［解析］pH=9.00時，O.lOmol?LT&Crz。？溶液中Cr原子的總濃度為0.20mol-

IT1，由Cr原子守恒知，2c（酊2。無）+c（HCrOj）+c（CrO^）=0.20mol?廣】，則

有為+之=0.10。

2

③在稀溶液中，一種物質(zhì)對光的吸收程度（2）與其所吸收光的波長（Q有關(guān);

在一定波長范圍內(nèi)，最大a對應(yīng)的波長Qmax）取決于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征;濃度越

高，a越大?；旌先芤涸谀骋徊ㄩL的a是各組分吸收程度之和。為研究pH對反

應(yīng)①和（ii）平衡的影響，配制濃度相同、pH不同的K2Cr2（）7稀溶液，測得其a

隨4的變化曲線如圖3。波長及、4和入3中，與CrOr的Amax最接近的是

羽；溶液pH從a變到匕的過程中，"H+尸:%-）的值增大（填，，增大，，，，減

小”或“不變”）。

［解析］根據(jù)反應(yīng)①、（ii）可知，溶液pH越大，溶液中c（Cr2。丈）+c（HCrC）I）+

c（CrO/）越大，混合溶液在某一波長的2越大，溶液的pH越大，溶液中

c（CrOt）越大，因此與CrO廠的最接近的是%；%婚=嚶黑x

c^Lr2O7）

黑)；,+)=F(cr?-*F),cW"署-)=精，溶液pH從。變到b的

2+

c(HCrO4)c(C=2。？)c(Cr2O7)c(H)

過程中，pH變大，c(H+)變小，而七?段不變，所以嗎柒裂的值增大。

2.［2020江蘇，14分］CO2/HCOOH循環(huán)在氫能的貯存/釋放、燃料電池等方面具

有重要應(yīng)用。

(1)CO2催化加氫。在密閉容器中，向含有催化劑的KHCO3溶液(CO?與

KOH溶液反應(yīng)制得)中通入出生成HCOCT,其離子方程式為HCO］+

催化劑

H2=HCOO-+H2O；其他條件不變，HCO3轉(zhuǎn)化為HCOO-的轉(zhuǎn)化率隨溫度的

變化如圖1所示。反應(yīng)溫度在4(TC?80℃范圍內(nèi)，HCO3催化加氫的轉(zhuǎn)化率迅

速上升，其主要原因是溫度升高反應(yīng)速率增大，溫度升高催化劑的活性增強。

20406080100120

溫度4

圖1

［解析］HCO.和也在催化劑的作用下反應(yīng)生成HCOCF,根據(jù)得失電子守恒、原

子守恒和電荷守恒可寫出反應(yīng)的離子方程式。溫度升高，反應(yīng)速率增大，同時

升高溫度催化劑的活性增強，HCO］催化加氫的反應(yīng)速率增大，相同反應(yīng)時間

內(nèi)，HCO］催化加氫的轉(zhuǎn)化率迅速上升。

(2)HCOOH燃料電池。研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖2所示，兩電

極區(qū)間用允許K+、H+通過的半透膜隔開。

①電池負極電極反應(yīng)式為HCOCT+20f-25=HCO)+比0(2分)；放電

過程中需補充的物質(zhì)A為旦皿(填化學(xué)式)。

［解析］負極發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下，HCOO-(其中的碳元素可看作+2價)

被氧化生成HCO］(其中的碳元素為+4價)，則負極的電極反應(yīng)式為HCOCT+

2OH--2e-=HCO］+&0。正極反應(yīng)中，F(xiàn)e3+被還原為Fe?+,Fe?+再被02

在酸性條件下氧化為Fe3+,因為最終有K2sO4生成，02氧化Fe2+的過程中要

消耗H+,故需要補充的物質(zhì)A為H2so4。

②圖2所示的HC00H燃料電池放電的本質(zhì)是通過HC00H與02的反應(yīng)，將化學(xué)

能轉(zhuǎn)化為電能，其反應(yīng)的離子方程式為2HC00H+20f+0?=2HC0］+2H?0

或2HC0CT+02=2HC01。

半透膜

圖2

［解析］結(jié)合上述分析可知，HC00H與。2反應(yīng)的離子方程式為2HC00H+

20H"+C)2=2HCO]+2H2?；?HC0CT+O2=2HCO3。

(3)HC00H催化釋氫。在催化劑作用下，HC00H分解生成CO2和電可能的

反應(yīng)機理如圖3所示。

圖3

①HC00D催化釋氫反應(yīng)除生成CO2外，還生成血(填化學(xué)式)。

［解析］根據(jù)原子守恒并結(jié)合題圖3,可知HC00D催化釋氫反應(yīng)除生成CO2外，

還生成HDo

②研究發(fā)現(xiàn)：其他條件不變時，以HC00K溶液代替HC00H催化釋氫的效果更

佳，其具體優(yōu)點是提高釋放氫氣的速率，提高釋放出氫氣的純度。

［解析］從題圖3可以看出，HCOOH催化釋氫的第一步是轉(zhuǎn)化為HCOCF,故以

HCOOK溶液代替HCOOH催化釋氫，可以提高釋放氫氣的速率，又HCOOK催化

釋氫時，氫元素的來源單一，提高釋放出氫氣的純度。

題組三

1.12021湖南，14分］氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體，且安

全、易儲運，可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。

方法I.氨熱分解法制氫氣

相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)

化學(xué)鍵N=NH—HN—H

鍵能E/(kJ?mol-1)946436.0390.8

在一定溫度下，利用催化劑將N七分解為電和電。回答下列問題：

-1

(1)反應(yīng)2NH3?WN2(g)+3H2(g)JH=+90.8kJ-mol;

［解析］根據(jù)鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系，知/”=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和=

390.8kJ-mol-1x6—(946+436.0x3)kJ-mol-1=+90.8kJ-mol-1。

(2)已知該反應(yīng)的/S=198.9J-mor1?,在下列哪些溫度下反應(yīng)能自發(fā)進

行?篤(填標號)；

A.25℃B.125℃C.225℃D.325℃

［解析］因為反應(yīng)自發(fā)進行，故/G=/"-TAS=+90.8kJ-mol-1-Tx198.9x

10-3kJ-mol-1-K-1<0,T>457K,即溫度高于184。(2,選C、D。

(3)某興趣小組對該反應(yīng)進行了實驗探究。在一定溫度和催化劑的條件下，

將O.lmolNE通入3L的密閉容器中進行反應(yīng)(此時容器內(nèi)總壓為200kPa)各

物質(zhì)的分壓隨時間的變化曲線如圖所示。

0

"min

①若保持容器體積不變，h時反應(yīng)達到平衡，用電的濃度變化表示0?G時間

內(nèi)的反應(yīng)速率〃(電)=^mol??minT(用含J的代數(shù)式表示)；

［解析］根據(jù)2NH3(g)W3H2(g)+N2(g),由圖像可知，J時p(NH3)=p(H2)=

120kPa,p(N2)=4OkPa，設(shè)匕時氣體的總物質(zhì)的量為律，則=黑譽，解得

O.lmol200kPa

-1onB-pa

n=0.14mol,貝I］"時MN%)=n(H)=0.14molx——■—=0.06mol,故

2zouKra

/TT、0.06mol21._i1

v(H?)=----------=------mol-L-min。

乙3Lxt1min100t1

②時將容器體積迅速縮小至原來的一半并保持不變，圖中能正確表示壓縮后

電分壓變化趨勢的曲線是b(用圖中a、b、c、d表示)，理由是以時，快速

縮小容器體積為原來的一半，即對反應(yīng)體系加壓，壓強增大為原來的2倍，N?

的分壓瞬時增大為原來的2倍，隨后反應(yīng)2NH/g)=3H,?+N,?平衡逆向

移動，N〉的分壓減小，符合該變化趨勢的為b線;

［解析出時，快速縮小容器體積為原來的一半，即將反應(yīng)體系的壓強增大為原

來的2倍，N2的分壓瞬時增大為原來的2倍，隨后反應(yīng)2NH3Q)U3H2(g)+

M(g)的平衡逆向移動，電的分壓減小，變化趨勢的曲線為b線。

③在該溫度下，反應(yīng)的標準平衡常數(shù)K?=0.48(已知:分壓=總壓X該組分物

(PG『(PH『

質(zhì)的量分數(shù)，對于反應(yīng)dD(g)+eE(g)=gG(g)+hH(g)K一=,其中

(患)倜

Q

p-lOOkPa,pG、PH、PD、PE為各組分的平衡分壓)。

［解析］根據(jù)平衡時總壓為280kPa,NH3,H2,N2的分壓分別是120kPa、

120kPa、40kPa,代入公式得K°="孚=0,48。

1.202

方法n.氨電解法制氫氣

利用電解原理，將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣，其裝置如圖所示。

陰

離

子

交I-

NH,換

膜

KOH溶液KOH溶液

(4)電解過程中OH-的移動方向為從右往左(填“從左往右”或“從右往

左”)；

［解析］因為左側(cè)電極上NH3-電，NH3失去電子，所以左側(cè)電極為陽極，電解

質(zhì)溶液中的0H-向陽極移動，移動方向為從右往左。

(5)陽極的電極反應(yīng)式為2NH?—+60『二N?+6H?0。

［解析］陽極反應(yīng)是N%-5-N2,電解質(zhì)溶液為KOH溶液，故陽極的電極反

應(yīng)式為2N&-6e~+6OH-=N2+6H20。

2.［2021浙江1月選考，10分］“氯堿工業(yè)”以電解飽和食鹽水為基礎(chǔ)制取氯氣

等產(chǎn)品，氯氣是實驗室和工業(yè)上的常用氣體。

請回答：

通電

(1)電解飽和食鹽水制取氯氣的化學(xué)方程式是2NaCl+2H2O=2NaOH+H2T

+C1?T_o

［解析］電解飽和食鹽水得到NaOH、H2>Cl2,由此可寫出化學(xué)方程式。

(2)下列說法不正確的是A。

A.可采用堿石灰干燥氯氣

B.可通過排飽和食鹽水法收集氯氣

C.常溫下，可通過加壓使氯氣液化而儲存于鋼瓶中

D.工業(yè)上，常用氫氣和氯氣反應(yīng)生成的氯化氫溶于水制取鹽酸

［解析］C12可與堿石灰反應(yīng)，A項錯誤；C12在飽和食鹽水中溶解度很小，B項正

確；常溫下與鐵不反應(yīng)，可儲存于鋼瓶中，C項正確。

(3)在一定溫度下，氯氣溶于水的過程及其平衡常數(shù)為：

Cl2(g)UC12(aq)Ki=c(Cl2)/p

+-

Cl2(aq)+H2O(1)UH(aq)+Cl(aq)+HC10(aq)/<2

其中P為Ck(g)的平衡壓強,C(C12)為CI2在水溶液中的平衡濃度。

①Cl2(g)OCl2(aq)的焰變J%?_0。(填“>”“=”或“<”)

［解析］Cl?溶于水是牖值減小的過程，易溶于水，溶于水具有自發(fā)性，牖

減不利于過程自發(fā)進行，故其溶于水是放熱的過程，即/a<0。

②平衡常數(shù)K2的表達式為七=C(H+>C?；)C(HC1O)。

［解析］由平衡常數(shù)的定義知，&=4H+)?叱;)：(HC10)。

③氯氣在水中的溶解度(以物質(zhì)的量濃度表示)為c,則c=K1P+

1

(K/2P)3。(用平衡壓強p和上述平衡常數(shù)表示，忽略HQO的電離)

［解析］設(shè)與水反應(yīng)消耗的濃度為q，則反應(yīng)生成的c(H+)=c(Cr)=

c(HC10)=q,K2—c^/c(Cl2),c：=c(Cl2),XK2—K^pxK2,c1—

風(fēng)赤，Cl2的溶解度c=Cl2的平衡濃度+CI2的消耗濃度=c(Cl2)+q=

KiP+K\K2Po

(4)工業(yè)上，常采用“加碳氯化”的方法以高鈦渣(主要成分為TiC)2)為原料

生產(chǎn)TiC)，相應(yīng)的化學(xué)方程式為：

29

ITiO2(s)+2Cl2(g)WTiCl4(g)+02(g)AHX=181kJ-moL,%=3.4x10-

_148

H2C(s)+02(g)02CO(g)AHn=-221kJ-mol,Kn=1.2x10

結(jié)合數(shù)據(jù)說明氯化過程中加碳的理由反應(yīng)I+II得:TiC)2(s)+2ck(g)+2C(s)=

TiCL(g)+2co(g).K=KIKII=4.08x溺遠大于KI,反應(yīng)［［使TiO,氯化

為TiCL得以實現(xiàn):=AHI+/月11=-40k【?mori，反應(yīng)H可為反應(yīng)I提供

所需的能量。

［解析］加碳可消耗反應(yīng)I中生成的。2發(fā)生反應(yīng)n,由反應(yīng)I+n可得到反應(yīng)

-1

TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)=2C0(g)+TiCl4(g)21H=-40kJ-mol,K=

K］Kii=4.08x1019?&,并且反應(yīng)H放熱，所以反應(yīng)H的存在使TiC)?生成

TiCl4的反應(yīng)更易進行。

(5)在一定溫度下，以12為催化劑,氯苯和C12在CS2中發(fā)生平行反應(yīng)，分別生成

鄰二氯苯和對二氯苯，兩產(chǎn)物濃度之比與反應(yīng)時間無關(guān)。反應(yīng)物起始濃度均為

0.5mol?IT】,反應(yīng)30min測得氯苯15%轉(zhuǎn)化為鄰二氯苯，25%轉(zhuǎn)化為對二氯

苯。保持其他條件不變,若要提高產(chǎn)物中鄰二氯苯的比例，可采用的措施是

ABo

A.適當提高反應(yīng)溫度B.改變催化劑

C.適當降低反應(yīng)溫度D.改變反應(yīng)物濃度

［解析］從反應(yīng)30min測得氯苯15%轉(zhuǎn)化為鄰二氯苯，25%轉(zhuǎn)化為對二氯苯可

知，氯苯生成鄰二氯苯的活化能較大，反應(yīng)速率較慢，受溫度的影響較大，因

此升高溫度可提高產(chǎn)物中鄰二氯苯的比例，A項正確、C項錯誤；催化劑具有

選擇性，選用有利于生成鄰二氯苯的催化劑可提高產(chǎn)物中鄰二氯苯的比例，B

項正確；改變反應(yīng)物濃度會影響反應(yīng)速率，但由“兩產(chǎn)物濃度之比與反應(yīng)時間

無關(guān)”知改變反應(yīng)物濃度無法提高產(chǎn)物中鄰二氯苯的比例，D項錯誤。

3.［2020全國卷II,14分］天然氣的主要成分為C%,一般還含有C2H6等垃

類，是重要的燃料和化工原料。

(1)乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng)：C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)A%,相關(guān)

物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表所示：

物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)

燃燒熱/H/(kJ?mo「i)-1560-1411-286

①/%=137kl-mol_1o

［解析］根據(jù)題表中數(shù)據(jù)信息可寫出熱化學(xué)方程式①C2H6(g)+

1

102(g)=2C02(g)+3H2O(1)AH=-1560kJ-mor.(ii)C2H4(g)+

3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1)AH=-1411kJ.moL、(iii)H2(g)+