2020-2021备战高考化学知识点过关培优训练∶化学反应原理综合考查含答案 下载本文

c2(SO3)K=2,保持O2浓度不变,扩大容器体积,SO2、SO3浓度同等程度的减小,

c(SO2)c(O2)则Qc=K,平衡不移动。 【点睛】

(2)②需要注意,由于平衡常数只与CO2的浓度有关,因此平衡常数不变,CO2的浓度不变,因此达到新平衡时,CO2的浓度与原浓度相同,作图要注意。

9.水煤气变换[CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制

氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:

(1)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用

标注。

该历程中决速步骤的化学方程式为__(方程式两边若有相同物料不用约简)。水煤气变换反应的热化学方程式为__。

(2)t1℃时,密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,发生水煤气变换反应,容器中各物质浓度(单位:mol·L-1)变化如下表所示: 时间(min) 0 2 3 4 5 6 CO 0.200 0.138 c1 c1 0.116 0.096 H2O 0.300 0.238 c2 c2 0.216 0.266 CO2 0 0.062 c3 c3 0.084 0.104 H2 0 0.062 c3 c3 ①一定处于平衡状态的时间段为__。

②5~6min时间段内,平衡移动方向为__(填“向左移动”或“向右移动”),根据表中数据判断,平衡移动的原因是__(填字母编号)。

a.增加了H2O(g)的量 b.增加氢气浓度 c.使用催化剂 d.降低温度 ③t2℃时(t2>t1),在相同条件下发生上述反应,达平衡时,CO浓度__c1(填“>”“<”或“=”)。

(3)已知反应Fe(s)+CO2(g)

FeO(s)+CO(g)的平衡常数随温度变化情况如图所示:

①该反应是__(填“吸热”或“放热”)反应。

②若T1时水煤气变换反应的平衡常数等于0.5,则T1时FeO(s)+H2(g)平衡常数为__。

(4)水煤气可做燃料电池的燃料。一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。电极A上H2参与的电极反应为__。假设催化炉产生的CO与H2物质的量之比为1︰2。电极A处产生的CO2有部分参与循环利用,其利用率为__。

Fe(s)+H2O(g)的

【答案】COOH75% 【解析】 【分析】 【详解】

+H+H2O=COOH+2H+OH CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

?H=-0.72NAeV/mol 3min~4min 向右移动 a > 吸热 1 H2+CO32--2e-=H2O+CO2

(1)起始状态反应物的相对能量为0,最终状态生成物的相对能量为-0.72eV,反应物的能量高于生成物的能量,水煤气变换反应为放热反应,即ΔH小于0。该历程中两次能垒分别为1.59eV-(-0.32eV)=1.91eV,1.86eV-(-0.16eV)=2.02eV,最大能垒(活化能)E正=2.02eV。该步骤的反应物的相对能量为-0.16eV的物质:COOH为相对能量为1.41eV的物质:COOHCOOH

+H

+H2O

=COOH

+2H

CO(g)+H2O(g)平衡状态;

②5min~6min时间段内,H2O的浓度增大,CO浓度减小,说明是增加了H2O的量,平衡正移,故答案为:向右移动;a;

③该反应的正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,CO转化率减小,则CO浓度>c1,故答案为:>;

+2H+OH

+OH

+H

+H2O

,生成物

,由此可得该步骤的化学方程式:

,水煤气变换反应的热化学方程式为

CO2(g)+H2(g) ?H=-0.72NAeV/mol。

(2)①从表格中数据分析,第3~4min时,体系中各物质的浓度不再变化,说明已经达到

(3)①升高温度化学平衡常数增大,说明Fe(s)+CO2(g)案为:吸热; ②T1时反应Fe(s)+CO2(g)

FeO(s)+CO(g)为吸热反应,故答

FeO(s)+CO(g)的平衡常数K=2,即c(CO)/c(CO2)=2,若T1时

水煤气变换反应的平衡常数等于0.5,即K=

c?CO2?c?H2?c?CO?c?H2O?=0.5,所以平衡时

c?H2O?c?H2?=1,所以T1时FeO(s)+H2(g)Fe(s)+H2O(g)的平衡常数K=

c?H2O?c?H2?=1;

(4)A为负极,负极上CO和H2被氧化生成二氧化碳和水,则电极A上前去参与的反应为:H2+CO32--2e-=H2O+CO2;假设催化炉产生的CO与H2物质的量分别为1mol、2mol,电极A处转移电子为6mol,产生的CO2为4mol,在阴极发生的电极反应为O2+2CO2+4e-=2CO32-,当转移6mol电子时,参与循环反应的CO2为3mol,参与循环的利用率=

3mol?100%=75%。 4mol

10.钼及其合金在冶金、环保和航天等方面有着广泛的应用。

(1)Mo可被发烟硝酸及氢氟酸氧化为MoO2F2和MoOF4(少量),硝酸本身被还原为NO2,则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________。 (2)已知:2Mo(s)+3O2(g)=2MoO3(s) △H1; 2MoS2(s)+7O2(g)=2MoO3(s)+4SO2(g) △H2; MoS2(s)+2 O2(g)=Mo(s)+2SO2(g) △H3

则△H3=_________(用含△H1、△H2的代数式表示)

(3)电氧化法提纯钼的原理:将辉钼矿(MoS2)放入装有食盐水的电解槽中,用惰性电极电解,MoS2被氧化为MoO4和SO4

①辉钼矿应放入电解槽的_________(填“阴极区”或“阳极区”)。 ②阴极的电极反应式为___________________________。

(4)碳酸钠作固硫剂并用氢还原辉钼矿的原理为MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)

Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) △H,实验测得平衡时的有关变化曲线如图所示。

2-2-

①由图1可知,该反应△H______(填“>”或“<”)0,p1、p2、p3由大到小的顺序为_______________________。

②由图2可知,A点时H2的平衡转化率为____________。

③B点对应的平衡常数K=__________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)(MPa)2。

【答案】6:1 (△H2-△H1) 阳极区 2H+2e=H2↑(或2H2O+2e=H2↑+2OH) > p3>p2>p1 50% 0.01 【解析】 【分析】 【详解】

(1)在反应中N的化合价从+5→+4降低1价,Mo从0→+6升高6价,根据氧化还原反应中化合价升降总数相等,必有6个硝酸中N降低6×1=6价,同时有1个Mo升高1×6=6价,即6个硝酸和1个Mo同时反应,即氧化剂有6摩尔硝酸反应时,就有1摩尔还原剂钼反应,因此氧化剂与还原剂的物质的量之比为6:1,故答案为6:1;

(2)根据盖斯定律2Mo(s)+3O2(g)=2MoO3(s)①;2MoS2(s)+7O2(g)=2MoO3(s)+4SO2(g)②;MoS2(s)+2 O2(g)=Mo(s)+2SO2(g)③,(②式-①式)÷2=③式,所以△H3=(△H2-△H1),故答案为(△H2-△H1);

(3)将辉钼矿(MoS2)放入装有食盐水的电解槽中,用惰性电极电解,MoS2被氧化为MoO42-和SO42-,所以辉钼矿应放入电解槽的阳极,故答案为阳极区;阴极区放电的阳离子为钠离子和氢离子,放电顺序氢离子在钠离子之前,阴极氢离子放电的电极反应为2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e=H2↑+2OH),故答案为2H+2e=H2↑(或2H2O+2e=H2↑+2OH); (4)①由图1相同压强下,温度升高,氢气转化率增大,则平衡正向移动,又因为温度升高平衡向吸热反应方向移动,所以该反应正向吸热,△H>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p3>p2>p1,故答案为p3>p2>p1 ②由MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)

Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s),设A混合气体的

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