1、大题精做八 以能量和化学平衡串联反应原理精选大题1.（2018南昌二中理综）甲醇可作为燃料电池的原料。工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。（1）已知在常温常压下：2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(g) H1275.6kJ/mol2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H566.0kJ/molH2O(g)=H2O(l) H44.0kJ/mol写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：。（2）甲醇脱氢可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)，甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。回答下列问题：600K时，Y点甲醇的(逆)(正)（填“”
2、或“”、“”、“(正)，由图可知，升温，甲醇的平衡转化率增大，说明正向是吸热反应，从Y点到X点应该让反应逆向进行，所以可采取降温的措施，又因为正向是体积增大的反应，还可采取增大压强的措施；当甲醇的起始浓度不一样时，转化率就不一定等于90%，所以在t1K时，该反应的平衡常数为8.1molL1是不正确的；（3）由表中数据可知，实验的前20min CH3OH的浓度变化了0.0014mol/L，则生成氢气浓度是0.0014mol/L，(H2)0.0014/207.0105molL1min1；实验相比，实验甲醇的起始浓度是实验的2倍，而达平衡时的浓度却小于2倍，说明T1到T2平衡向正向移动，而反应为吸热
3、反应，所以T2大于T1；实验、值起始浓度相等，但到达平衡的时间实验小于，所以催化剂的催化效率：实验实验。【答案】（1）CH3OH(l)+ O2(g)=CO(g) + 2H2O(l) H442.8kJmol （2）降低温度和增大压强不正确。因为当CH3OH的起始浓度不同时，其转化率就不等于90%。（3）7.0105molL1min1 1.（2019浙江选考模拟）甲醇是一种可再生能源，由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下：反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H1=-49.58kJmol-1反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2反应：CO(g)+2
4、H2(g)CH3OH(g)H3=-90.77kJmol-1回答下列问题：(1)反应的H2=_。(2)反应能够自发进行的条件是_ (填“较低温度”、“ 较高温度”或“任何温度”)(3)恒温，恒容密闭容器中，对于反应，下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是_。A.混合气体的密度不再变化B.混合气体的平均相对分子质量不再变化C.CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1311 D.甲醇的百分含量不再变化(4)对于反应，不同温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示，下列有关说法不正确的是_。A.其他条件不变，若不使用催化剂，则250时CO2的平衡转化率可能位于M1B.温度低于250时
5、，随温度升高甲醇的产率增大C.M点时平衡常数比N点时平衡常数大D.实际反应应尽可能在较低的温度下进行，以提高CO2的转化率(5)若在1L密闭容器中充入3molH2和1molCO2发生反应，250时反应的平衡常数K=_；若要进一步提高甲醇体积分数。可采取的措施有_。【解析】(1)根据盖斯定律：=-得反应的H2=+41.19kJmol-1；(2)G=HTS0时，反应能够自发进行，该反应的S0、H”或“0，故答案为；根据反应方程式MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)可知该反应正向为气体体积增大的方向，在相同温度下，压强越大氢气的
6、转化率越小，由图1可知：在相同温度下p1下氢气的转化率最大，所以p1压强最小，p3下氢气的转化率最小，所以p3压强最大，所以p3p2p1，故答案为p3p2p1；由MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)，设A混合气体的总物质的量为1mol，则A点时H2的物质的量为0.4mol，H2O的物质的量为0.4mol，则变化的H2的物质的量为0.4mol，A点时H2的为平衡转化率为(H2)=0.4mol0.4mol+0.4mol100%=50%，故答案为50%；B点时H2、CO的体积分数均为25%，混合气体为H2、CO、H2O，则H2O
7、的体积分数为1-25%-25%=50%，B点对应的平衡常数K=p（CO）2p(H2O)4p(H2)4=0.01，故答案为0.01【答案】（1）61 （2）12（H2-H1）（3）阳极区2H+2e=H2(或2H2O+2e=H2+2OH) （4） p3p2p1 50% 0.01 4.（2019四川省诊断理综）研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。回答下列问题：I.CO可用于高炉炼铁，已知Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2(g) H1=a kJ/ mol3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4 (s)+CO2(g) H2=bkJ/mol则反应Fe2
8、O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)的H3=_kJ/mol(用含a、b的代数式表示).一定条件下，CO2和CO可以互相转化。（1）某温度下，在容积为2L的密闭容器按甲、乙两种方式投入反应物发生反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。甲容器15min后达到平衡，此时CO2的转化率为75%。则015min内平均反应速率v(H2)= _，此条件下该反应的平衡常数K=_。欲使平衡后乙与甲中相同组分气体的体积分数相等，则、x、y、z需满足的关系是_，且_ (用含y的等式表示)。（2）研究表明，温度、压强对反应“C6H5CH2CH3(g)+CO2(g)C6H5CH=CH2
9、(g)+CO(g)+H2O(g) H”中乙苯的平衡转化率影响如下图所示：则H_0(填“”“0；该反应的n气0，则压强越大，乙苯的平衡转化率越小，故p1p2p3；（3）达平衡时v正=v逆，即k正c(CO)c(NO2)=k逆c(CO2)c(NO)，故k正/k逆=c(CO2)c(NO)/c(CO)c(NO2)=k。【答案】I.（b+2a）/3 .（1）0.2molL1min1 1.8 x=2w+y z=y （2）p1p2p3（3）k=k正/k逆5.（2018天成教育研究院理综）碳元素与人们的日常生活、生活和科学研究密不可分。请回答下列问题。(1)乙烯具有水果催熟的功效，乙烯的电子式是_。(2)Al2
10、O3真空碳热还原一氯化法是一种新的炼铝工艺，该法流程短，设备简单，符合目前国家提倡节能减排、改造升级的大环境。其中冶炼过程中发生的反应有：()2Al2O3(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) H1；()Al2O3(s)+Al4C3(s)+3AlCl3(g)=9AlCl(g)+3CO(g) H2；()3AlCl(g)=AlCl3(g)+2Al(l) H3；则Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g) H4=_(用含H1、H2、H3的代数式表示)。Al4C3是真空碳热还原一氯化法炼铝的中间产物，该物质与水反应生成最简单的有机物。该反应的化学方程式为_。(3)利用活性炭的
11、还原性可处理机动车的尾气(氮氧化物)，发生如下反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) H0，一定条件下，密闭容器中的有关物质的浓度与时间的变化如下表所示：时间/mim浓度/(mol/L)01020304050NO2.01.160.400.400.60.6N200.42ab1.21.2CO200.42ab1.21.2020min内的平均反应速率v(CO2)=_molL1min1；第一次达到平衡的平衡常数K=_。30min时只改变某一条件，则改变的条件可能是_ (填字母编号)。a升高温度 b降低温度 c再通入一定量的NOd缩小容器的体积 e加入合适的催化剂f增大容器休积(4)炼钢炉中发
12、生复杂的化学反应，其中包括反应：C(s)+CO2(g)2CO(g) H0。将1molCO2与足量的碳充入到一个恒压密闭容器中，总压强为P总。达到平衡时，容器内气体体积分数与温度的关系如下图：CO2体积分数为86%时，CO2的转化率为_%(结果保留一位小数，下同)。已知：气体分压P分=P总气体体积分数，达到平衡时用气体的分压代替气体浓度所表示的平衡常数为Kp，则900时，Kp=_(用含p总的代数式表示)。【解析】（1）由乙烯的成键特点可得其分子的电子式为：（2）由盖斯定律可得目标热化学方程式可由13+13+转化而得到，则H4=13H1+13H2+H3，故答案为：H4=13H1+13H2+H3；A
13、l4C3与水反应发生强烈的水解生成Al(OH)3和CH4，故答案为：Al4C3+l2H2O=4Al(OH)3+3CH4（3）020min内NO的浓度变化2.0mol/L-0.4mol/L=1.6mol/L，则CO2的浓度增加为1.6mol/L2=0.8mol/L，其平均反应速率v(CO2)=0.8mol/L20min=0.04molL1min1，由反应方程式可得该反应的平衡常数K=c(N2)c(CO2)c2(NO)=0.80.80.42=4，故答案为：0.04molL1min1、4；30min时改变某一条件后，在第二次达到平衡后平衡常数K=1.21.20.62=4，和第一次平衡时相同，则改变的
14、条件不可能是温度，且在新平衡下，各物质的浓度都变为原来的1.5倍，则改变的条件只能在其它条件不变时将体积压缩到原来的23或在其它条件不变时又充入一定量的NO（为原起始NO物质的量的0.5倍），故答案为：cd；（4）设CO2的转化率为x，则剩余CO2为（1-x）mol，生成CO为2xmol，CO2的体积分数=1-x1-x+2x=0.86，解得x0.075，故答案为：7.5%；由题示信息可得Kp=p2(CO)p(CO2)=0.942 P2总0.06 P2总=14.73p总，故答案为：14.73p总。【答案】（1）（2）13H1+13H2+H3 Al4C3+l2H2O=4Al(OH)3+3CH4（3）0.04molL1min1 4 cd （4）7.5% 14.73p总10
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