【化学】化学化学反应原理综合考查的专项培优练习题附答案解析
一、化学反应原理综合考查
1．近年全球气候变暖，造成北极冰川大面积融化，其罪魁之一就是CO2，如何吸收大气中的CO2，变废为宝，是当今化学研究的主题之一。
I.二甲醚可用作溶剂、冷冻剂喷雾剂等，科学家提出利用CO2和H2合成二甲醚，反应原理为2CO2(g)+6H2(g)②CH3OCH3(g)+H2O(g)③CH3OH(g)则?H=__kJ/mol。
（2）一定温度下，在一个2L的密闭容器中充入2molCO2和6molH2发生上述反应，经过5min反应达到平衡，此时容器中压强与起始压强之比为3：4，则用CH3OCH3表示的平均反应速率为__，H2的转化率为___；此时若向体系中再加入2molCO2和1.5molH2O(g)，平衡__移动(填正向、逆向、不)。
（3）对于恒温恒容条件下进行的反应①，下列说法能说明反应已达平衡的是__。 A．混合气体密度不发生改变
B．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变 C．v(CO)正=v(H2)逆
D．n(CO)与n(H2)的比值不变
（4）一定温度下，密闭容器中进行的反应③，测得平衡时混合物中某物质的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示，则纵坐标表示的物质是__，压强P1_P2(填>、<)。
CH3OCH3(g)+3H2O(g) ?H
CO2(g)+H2(g) △H1=+42kJ/mol 2CH3OH(g) ?H2=+24.52kJ/mol
（1）已知：①H2O(g)+CO(g)
CO(g)+2H2(g) ?H3=+90.73kJ/mol
II.工业锅炉长期煮烧会形成锅垢(主要成分CaSO4、Mg(OH)2)，必须定期除去。
（5）CaSO4微溶于水和酸，可加入氢氧化钠并通入CO2使转化为CaCO3，然后加酸浸泡除去，反应的离子方程式为CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-，室温下，该反应的化学平衡常数为__(室温下，Ksp(CaCO3)=3×10-9，Ksp(CaSO4)=9×10-6)。
L－1·min－1 50% 正向 CD CH3OH > 3×103 【答案】－289.98 0.05mol·【解析】 【分析】 【详解】
垐?(1)根据盖斯定律，方程式2CO2(g)+6H2(g)噲?CH3OCH3(g)+3H2O(g)，可用－①×2－②－
③×2得到，则△H=－△H1×2－△H2－△H3×2=－(＋42)×2－(＋24.52)－(＋90.73)×2kJ·mol－1=－289.98kJ·mol－1；
(2)根据物质的量比等于压强比，平衡时容器中压强与起始压强之比为3:4，可得平衡时混合气体的物质的量为6mol，设达到平衡时，生成CH3OCH3的物质的量为xmol，有：
垐?2CO2(g)?6H2(g)噲?CH3OCH3(g)?3H2O(g)开始的物质的量2600
转化的物质的量2x6xx3x平衡的物质的量2?2x6?6xx3x可得2－2x+6－6x＋x＋3x=6mol，求解x=0.5mol，可得平衡时CO2、H2、CH3OCH3、H2O的物质的量分别为1mol、3mol、0.5mol、1.5mol； 用CH3OCH3表示的平均反应速率v?H2的转化率为??-1-10.5mol?0.05molgLgmin；
2L?5min3mol?100%?50%； 6min30.51.53?()c(CH3OCH3)gc(H2O)0.25?0.75322???0.037，若向体系平衡常数K?262613c(CO2)c(H2)0.5?1.5()2?()622中再加入2molCO2和1.5.molH2O(g)，此时CO2、H2、CH3OCH3、H2O的物质的量分别为3mol、3mol、0.5mol、3mol，则浓度商
0.533?()c(CH3OCH3)gc(H2O)0.25?1.5322Qc????0.033，可知Qc m(3)A．恒容条件下的气体间反应，根据??，根据质量守恒，混合气体的质量不变，恒 V容，体积不变，则混合气体密度永远不发生改变，不能说明反应达到平衡，A错误； mB．反应①前后气体分子数不变的反应，根据M?，根据质量守恒，混合气体的质量不 n3变，混合气体的物质的量不变，则混合气体的平均相对分子质量永远不会发生改变，不能说明反应达到平衡，B错误； C．正逆反应速率相等，反应达到平衡，C正确； D．随着反应的进行，n(CO)与n(H2)的比值时刻在变化，现在不变，说明达到平衡，D正确； 答案选CD； (4)根据图示，温度升高，该物质的体积分数减小。反应③的△H>0，升高温度，平衡正向移动，CH3OH的体积分数减小；则纵坐标表示的物质为CH3OH； 增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡逆向移动，CH3OH的体积分数增大，所以P1>P2； 垐?(5)根据CaSO4(s)+CO32-(aq)噲?CaCO3(s)+SO42-(aq)，平衡常数 Ksp(CaSO4)9?10-6c(SO2-c(Ca2+)c(SO2-4)4)K???=?3?103。 2-2+2-?9c(CO3)c(Ca)c(CO3)Ksp(CaCO3)3?10【点睛】 问题(2)中，同时加入2molCO2和1.5.molH2O(g)，不能根据勒夏特列原理判断，因此利用浓度商和平衡常数的关系，判断平衡移动方向。 2．（1）如图的氮循环是生态系统物质循环的重要部分，人类活动加剧了氮循环中的物质转化。 ①下列说法正确的是_______（填字母序号） A．固氮过程中，N2只做氧化剂 B．硝化过程需要有氧化剂参与 C．反硝化过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响 D．同化、氨化过程中，实现了氮元素在无机物和有机物之间的转化 ②反硝化过程中，CH3OH可作为反应的还原剂，1mol还原剂失去6mol电子。请将该反应的离子方程式补充完整：5CH3OH+□NO3—_____________ （2）研究表明，氮氧化物（NOx）和二氧化硫都与大气中雾霾的形成有关。 ①已知：SO2生成SO3总反应方程式是2SO2(g)＋O2(g)此反应可通过如下两步完成：2NO(g)＋O2(g)NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)ΔH2＝_______。 2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ/mol 2NO2(g)ΔH1＝－113kJ/mol □_______+□_______+□_______+□_______， ②一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入NO2和SO2各1mol，5min达到平衡，此时容器中NO2和NO的浓度之比为1∶3，则NO2的平衡转化率是_______。 （3）砷（As）是第四周期ⅤA族元素，其化合物，有着广泛的用途。 ①AsH3的稳定性比NH3的稳定性_______（填“强’’或“弱’’）。用原子结构解释原因_______。 ②常将含砷废渣（主要成分为As2S3）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式_______。 ③298K时，将20mL3xmol?L-1Na3AsO3、20mL3xmol?L-1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反 应：AsO33-(aq)+I2(aq)+2OH-AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO43﹣)与反应时间（t）的 关系如图所示。若平衡时溶液的pH=14，则该反应的平衡常数K为_______。 【答案】BCD 5CH3OH+6NO3-N2↑+4HCO3-+CO32-+8H2O —41.8kJ/mol 75% 弱 N 和As位于同一主族，As的电子层数比N的多，原子半径As比N的大，得电子能力As比N弱，非金属性As比N弱，氢化物AsH3的稳定性比NH3弱 2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S 4y3 2(x-y)【解析】 【分析】 【详解】 （1）①A．氮气在大气中氧化为亚硝酸根离子、硝酸根离子，N的化合价升高，被氧化，所以N2作还原剂，故A错误； B．NH3转化成HNO2，增加了O元素，则NH3被氧气氧化，所以在硝化细菌作用下发生的硝化过程需要有氧化剂参与，故B正确； C．反硝化过程，生成氮气，向大气提供氮气，即反硝化过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响，故C正确； D．氨化过程是动植物蛋白转化为氨气或铵根离子，即有机物转化为无机物，同化、氨化过程中，实现了氮元素在无机物和有机物之间的转化，故D正确； 故选BCD。 ②反硝化过程中，CH3OH可作为反应的还原剂，1mol还原剂失去6mol电子。CH3OH与硝酸根离子反应生成氮气、碳酸根离子、碳酸氢根离子和水，反应的离子方程式为：5CH3OH+6NO3-N2↑+4HCO3-+CO32-+8H2O，故答案为：5CH3OH+6NO3- N2↑+4HCO3-+CO32-+8H2O； （2）①Ⅰ.2SO2(g)＋O2(g)Ⅱ.2NO(g)＋O2(g) 2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1 2NO2(g)ΔH1＝－113kJ·mol－1 盖斯定律计算（Ⅰ-Ⅱ）× 1 得到NO2(g)＋SO2(g)2SO3(g)＋NO(g)ΔH2＝-41.8 kJ·mol－1，故 mol－1； 答案为：-41.8 kJ· ②一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入NO2和SO2各1 mol，5min达到平衡，此时容器中NO2和NO的浓度之比为1：3，结合三行计算列式得到，设消耗NO2的物质的量为x： NO（+SO（2g）2g）?起始量（mol）变化量（mol）平衡量（mol）1x1-x1x1-xSO（+NO（g）3g）0xx0xx NO2和NO的浓度之比为1：3，物质的量之比=1：3，（1-x）：x=1：3，x=0.75mol，NO2 0.75mol×100%=75%， 1mol故答案为：75%； 的平衡转化率= （3）①非金属性：N>As，AsH3的稳定性比NH3的稳定性弱，用原子结构解释原因：N和As位于同一主族，As的电子层数比N的多，原子半径As比N的大，得电子能力As比N弱，非金属性As比N弱，氢化物AsH3的稳定性比NH3弱； ②常将含砷废渣（主要成分为As2S3）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫，结合电子转移配平得方程式为：2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S； 故答案为：2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S； ③列三段式如下： －AsO33－（aq）+I（2aq）+2OH?AsO43－（aq）+2I－（aq）+H2O（l） 起始量转化量平衡量xyx-yxyx-yyy22y2yc(AsO43－)?c2(I－)y??2y?4y3=根据平衡常数表达式K=，故答3－2－ = c(AsO3)?c?I2??c(OH)?x?y???x?y?(x-y)24y3案为：。 (x-y)2 3．合成氨对人类生存具有重大意义，反应为：N2（g）+3H2（g）在催化剂表面的微粒用*标注，省略了反应过程中部分微粒）。 2NH3（g）△H （1）科学家研究在催化剂表面合成氨的反应机理，反应步骤与能量的关系如图所示（吸附 ①NH3的电子式是___。
【化学】化学化学反应原理综合考查的专项培优练习题附答案解析
