题型一 化学反应原理综合题
[专题强化训练]
1．(2019·福州四校高三联考)燃煤的过程中排放大量CO2、SO2、NOx以及固体颗粒物，对环境污染严重。请回答下列问题：
(1)将煤作为燃料常通过下列两种途径： 途径Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 ① 途径Ⅱ：先制水煤气，后燃烧水煤气 C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g) ΔH2>0 ②
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0 ③ 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0 ④
ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式是_________________________________。 (2)已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值(lg K)如表：
气化反应 C(s)＋H2O(g)C(s)＋2H2O(g)CO(g)＋H2(g) i CO2(g)＋2H2(g) ii lg K 700 K －2.64 －1.67 900 K －0.39 －0.03 1 200 K 1.58 1.44 升高温度时，反应i中H2的产率________(填“增大”“减小”或“不变”)。在900 K时，反应CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)的平衡常数的对数值(lg K)为__________。
(3)为了减少燃煤污染，可将煤燃烧产生的SO2制成自发电池，其电池总反应为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，该电池的负极反应式为_____________________________________。
用这种方法处理含SO2废气的优点是________________________________________。 (4)新型氨法烟气脱硫技术采用氨吸收烟气中的SO2生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵。亚硫酸铵又可用于燃煤烟道气脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式：___________________________________。
(5)用K2CO3溶液可吸收燃煤反应中生成的CO2，常温下pH＝10的K2CO3溶液中由水电离的OH的物质的量浓度为______________。常温下，0.1 mol·LKHCO3溶液的pH>8，则溶液中c(H2CO3)________(填“>”“＝”或“<”)c(CO3)。
解析：(1)根据盖斯定律，由(②×2＋③＋④)/2可得①，则2ΔH1＝2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4。(2)依题表中数据可知，温度升高时，反应i的lg K增大，平衡正向移动，反应i中H2的产率增大。根据盖斯定律，由反应ii－反应i得CO(g)＋H2O(g)
－0.03
2－
－
－1
CO2(g)＋H2(g)，
100.36
900 K时，此反应的平衡常数K＝－0.39＝10，则lg K＝0.36。(3)2SO2＋O2＋
10
1
2H2O===2H2SO4，在此反应中，SO2被氧化生成H2SO4，通入SO2的一极是负极，负极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e===SO4＋4H。(4)NO2与(NH4)2SO3反应时，NO2是氧化剂，还原产物是N2；(NH4)2SO3是还原剂，氧化产物是(NH4)2SO4。(5)常温下pH＝10的K2CO3溶液中，c(H)＝1×10
－10
＋
－
2－
＋
mol·L，c(OH)＝1×10mol·L，K2CO3溶液中的OH就是由水电离产生的。
－
2－
－1－－4－1－
KHCO3溶液显碱性，说明HCO3的水解能力大于其电离能力，故c(H2CO3)>c(CO3)。
答案：(1)2ΔH1＝2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4 (2)增大 0.36
(3)SO2＋2H2O－2e===SO4＋4H 减少环境污染，获得副产品H2SO4，获得电能 (4)4(NH4)2SO3＋2NO2===4(NH4)2SO4＋N2 (5)1×10mol·L >
2．(新题预测)“绿水青山就是金山银山”。近年来，绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题：
(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ·mol 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH3＝－221 kJ·mol
－1－1
－1
－4
－1－
2－
＋
c(N2)·c2(CO2)
若某反应的平衡常数表达式为K＝2，则此反应的热化学方程式为
c(NO)·c2(CO)
________________________________________________________________________。
(2)N2O5在一定条件下可发生分解反应：2N2O5(g)
4NO2(g)＋O2(g)，某温度下向恒容
密闭容器中加入一定量N2O5，测得N2O5浓度随时间的变化如下表：
t/min 0 1 0.71 2 0.50 3 0.35 4 0.25 5 0.17 c(N2O5)/(mol·L－1) 1.00 ①反应开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p1，则p1∶p0＝________。2～5 min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为________________。
②一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是________________(填字母)。
a．NO2和O2的浓度比保持不变 b．容器中压强不再变化 c．2v正(NO2)＝v逆(N2O5) d．气体的密度保持不变
(3)Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应：NO2(g)＋CO(g)
正
NO(g)＋CO2(g)，该反应中正反应速率v正＝k·p(NO2)·p(CO)，逆反应速率v逆＝k逆·p(NO)·p(CO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp
2
为________________(用k正、k逆表示)。
(4)如图是密闭反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃下，合成NH3反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线，已知该反应为放热反应。
①曲线a对应的温度是________。 ②M点对应的H2的转化率是________。
(5)工业生产中产生的SO2废气可用如图方法获得H2SO4。写出电解的阳极反应式：________________________________________________________________________。
c(N2)·c2(CO2)
解析：(1)若某反应的平衡常数表达式为K＝2，则其化学方程式为2NO(g)
c(NO)·c2(CO)
＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，将题中3个已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由②×2－①－③，可得：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝(－393.5 kJ·mol)×2－(＋180.5 kJ·mol)－(－221 kJ·mol)＝－746.5 kJ·mol。(2)①根据题表中数据及三段式法有：
2N2O5(g)
－1
－1
－1
－1
－1
4NO2(g)＋O2(g)
开始/(mol·L) 1.00 0 0 转化/(mol·L) 0.50 1.00 0.25 2 min时/(mol·L) 0.50 1.00 0.25
该反应在恒温恒容条件下发生，反应前后气体的压强之比等于物质的量之比，也等于物质的量浓度之比，所以p1∶p0＝(0.50＋1.00＋0.25)∶1.00＝7∶4。2～5 min内，v(N2O5)(0.50－0.17) mol·L－1－1－1＝＝0.11 mol·L·min，v(NO2)＝2v(N2O5)＝0.22 mol·L·min
(5－2) min
－1
－1－1
－1
。②反应过程中NO2和O2的浓度比始终保持不变，a项不能说明反应已经达到化学平衡状
态；该反应在反应前后气体分子数不相等，反应过程中容器内压强为变量，容器内压强不再变化可以说明反应已经达到化学平衡状态，b项符合题意；v正(NO2)＝2v逆(N2O5)时，正、逆反应速率相等，而2v正(NO2)＝v逆(N2O5)时，正、逆反应速率不相等，c项不能说明反应已经达到化学平衡状态；反应物和生成物全为气体，气体总质量不变，而容器恒容，故反应
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