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《高考12题逐题突破》：化学反应原理综合题的研究——化学反应原理逐空特训1．根据要求解答下列问题(1)[2018·天津，10(2)①]CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)＋CO2(g)催化剂2CO(g)＋2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键C—HC==OH—HCO(CO)键能/kJ·mol－14137454361075则该反应的ΔH＝________。答案＋120kJ·mol－1解析反应的ΔH＝413kJ·mol－1×4＋745kJ·mol－1×2－1075kJ·mol－1×2－436kJ·mol－1×2＝＋120kJ·mol－1。(2)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。写出表述生成1molN2的热化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________。答案N2O(g)＋NO(g)===N2(g)＋NO2(g)ΔH＝－139kJ·mol－1(3)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。该转化可通过如图所示的催化循环实现。其中，反应①为2HCl(g)＋CuO(s)H2O(g)＋CuCl2(s)ΔH1反应②生成1molCl2的反应热为ΔH2，则总反应的热化学方程式为________________________________________________________________________(反应热用ΔH1和ΔH2表示)。答案2HCl(g)＋12O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2解析由图示可知，整个过程为4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，反应①为2HCl(g)＋CuO(s)H2O(g)＋CuCl2(s)ΔH1，反应②的热化学方程式为CuCl2(s)＋12O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)ΔH2，根据盖斯定律，由①＋②可得总反应的热化学方程式为2HCl(g)＋12O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2。2．解答下列各小题。(1)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，浓缩液中主要含有I－、Cl－等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中cI－cCl－为____________________。[已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17](2)已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，若向50mL0.018mol·L－1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L－1的盐酸，混合后溶液中Ag＋的浓度为________mol·L－1，pH为________。(3)25℃时，亚碲酸(H2TeO3)的Ka1＝1×10－3，Ka2＝2×10－8。该温度下，0.1mol·L－1H2TeO3的电离度α约为__________________(α＝已电离弱电解质分子数弱电解质分子总数×100%)；NaHTeO3溶液的pH________(填“”“”或“＝”)7。答案(1)4.7×10－7(2)1.8×10－72(3)10%解析(1)cI－cCl－＝cI－cAg＋cCl－cAg＋＝KspAgIKspAgCl＝8.5×10－171.8×10－10≈4.7×10－7。(2)根据反应中HCl和硝酸银的物质的量可知盐酸过量，则计算剩余的氯离子的物质的量浓度为0.020－0.018mol·L－12＝0.001mol·L－1，根据AgCl的溶度积的表达式计算即可；因为该反应中氢离子未参加反应，所以溶液的体积变为100mL时，氢离子的浓度为0.01mol·L－1，则pH＝2。(3)亚碲酸(H2TeO3)为二元弱酸，以一级电离为主，H2TeO3的电离度为α，H2TeO3HTeO－3＋H＋起始浓度/mol·L－10.100电离浓度/mol·L－10.1α0.1α0.1α平衡浓度/mol·L－10.1(1－α)0.1α0.1αKa1＝1×10－3＝0.1α×0.1α0.11－α，解得α≈10%；已知Ka1＝1×10－3，则HTeO－3的水解常数Kh＝KwKa1＝1×10－141×10－3＝10－11Ka2，故HTeO－3的电离程度大于其水解程度，NaHTeO3溶液显酸性，pH7。3．工业上先将煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H2时，存在以下平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。(1)向2L恒容密闭容器中充入CO和H2O(g)，800℃时测得部分数据如下表。t/min01234n(H2O)/mol1.201.040.900.700.70n(CO)/mol0.800.640.500.300.30则从反应开始到2min时，用H2表示的反应速率为____________________________；该温度下反应的平衡常数K＝__________(小数点后保留2位有效数字)。(2)相同条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO(g)、1molH2O(g)、2molCO2(g)、2molH2(g)，此时v正________(填“”“”或“＝”)v逆。(3)已知该反应在不同的温度下的平衡常数数值分别为t/℃70080083010001200K1.671.191.000.600.38某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：3c(CO)·c(H2O)＝5c(H2)·c(CO2)，判断此时的温度是______。答案(1)0.075mol·L－1·min－11.19(2)(3)1000℃解析(1)v(H2)＝v(H2O)＝1.20－0.90mol2L×2min＝0.075mol·L－1·min－1，由表格数据可知3min后达到平衡，根据“三段式”可计算平衡时：n(H2)＝0.50mol，n(CO2)＝0.50molK＝cCO2cH2cCOcH2O＝0.502×0.5020.302×0.702≈1.19。(2)Q＝cCO2cH2cCOcH2O＝1×10.5×0.5＝4＞K故平衡逆向移动，v正＜v逆。(3)由关系式可知K＝35＝0.60，对应温度为1000℃。4．(1)工业上可用H2和CO2制备甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。某温度下，将1molCO2和3molH2充入体积不变的2L密闭容器中，发生上述反应，测得不同时刻反应前后的压强关系如图1所示：①用H2表示的前2h的平均反应速率v(H2)＝____________________。②该温度，CO2的平衡转化率为___________________________________。(2)在300℃、8MPa下，将CO2和H2按物质的量之比1∶3通入一密闭容器中，上述反应，达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的平衡常数为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)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)ΔH。在0.1MPa时，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，如图2所示为不同温度(T)下，平衡时四种气态物质的物质的量(n)的关系。①该反应的ΔH________(填“＞”或“＜”)0。②曲线c表示的物质为__________(填化学式)。(4)在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一，相关反应如下：主反应：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)副反应：CO2＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)①工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是___________________________________。②T℃时，若在体积恒为2L的密闭容器中同时发生上述反应，将物质的量之和为5mol的H2和CO2以不同的投料比进行反应，结果如图3所示。若a、b表示反应物的转化率，则表示H2转化率的是_____________________________，c、d分别表示CH4(g)和CO(g)的体积分数，由图可知nH2nCO2＝__________时，甲烷产率最高。答案(1)①0.225mol·L－1·h－1②40%(2)148(3)①＜②C2H4(4)①催化剂②b45．氯气及其化合物在生产生活中有重要的应用。氯气是有机合成中的重要试剂，丙烯(CH2==CHCH3)和Cl2在一定条件下发生反应：CH2==CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2==CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，达到平衡时Cl2的转化率如图所示(T1＜T2＜T3)：(1)该反应的ΔH______(填“＞”或“＜”)0。(2)下列措施能增大丙烯的平衡转化率的是________(填字母)。A．降低温度B．减小容器的体积C．使用新型催化剂D．从容器中移走氯化氢(3)T1时，在容积为5L的密闭容器中充入0.15mol丙烯和0.10molCl2,10min时达到平衡，则v(Cl2)＝________________________________________________________mol·L－1·min－1，平衡常数K＝________，保持温度不变，减小投料比，K值将________(填“增大”“减小”或“不变”)；若起始时向该容器中充入0.30mol丙烯、0.20molCl2、0.15molCH2==CHCH2Cl和0.30molHCl，判断反应进行的方向并说明理由：________________________________________________________________________。(4)上述反应在低于某温度时，CH2==CHCH2Cl的产率快速下降，可能的原因是________________________________________________________________________。答案(1)＜(2)AD(3)0.00121不变向正反应方向进行，因为Q＝0.75＜K(合理即可)(4)丙烯与氯气发生了加成反应(合理即可)解析(1)根据图像，随着温度升高，Cl2的转化率降低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，即该反应ΔH＜0。(2)正反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，丙烯转化率增大，故A项正确；此反应属于反应前后气体体积不变的反应，减小容器的体积，相当于增大压强，平衡不移动，故B项错误；使用催化剂对化学平衡移动无影响，故C项错误；移走氯化氢，平衡向正反应方向移动，丙烯的转化率增大，故D项正确。(3)nC3H6nCl2＝0.15mol0.10mol＝1.5，T1时氯气的转化率为60%，则CH2==CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2==CHCH2Cl(g)＋HCl(g)起始/mol0.150.1000变化/mol0.060.060.060.06平衡/mol0.090.040.060.06则v(Cl2)＝0.065×10mol·L－1·min－1＝0.0012mol·L－1·min－1；根据化学平衡常数的定义得K＝1；K值只受温度的影响，减小投料比，化学平衡常数不变；此时的浓度商Q＝cCH2==CHCH2ClcHClcCH2==CHCH3cCl2＝nCH2==CHCH2ClnHClnCH2==CHCH3nCl2＝0.15mol×0.30mol0.30mol×0.20mol＝0.75＜1，推出反应向正反应方向进行。(4)丙烯与氯气发生加成反应，造成产率降低。6．根据要求解答下列问题。(1)可用O2将HCl转化为Cl2：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。已知相关化学键的键能如表所示：化学键H—ClO==OCl—ClH—OE/kJ·mol－1abcd则该反应的ΔH＝________(用含a、b、c、d的代数式表示)