2019高考化学 难点剖析 专题34 盖斯定律的应用练习.doc
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专题34 盖斯定律的应用1(2018年成都七中高考模拟考试理科综合)近几年我国大面积发生雾霾天气,2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。空气中的CO、SO2、氮氧化物等污染气体会通过大气化学反应生成PM2.5颗粒物。(1) 用CaSO4代替O2与燃料CO反应,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术,既可提高燃烧效率,又能得到较纯的CO2,以便于被处理。反应为主反应,反应和为副反应。CaSO4(s)4CO(g)=CaS(s)4CO2(g) H1189.2 kJmol-1CaSO4(s)CO(g)=CaO(s)CO2(g)SO2(g) H2210.5 kJmol-1CO(g)=C(s)CO2(g) H386.2 kJmol-1反应2CaSO4(s)7CO(g)=CaS(s)CaO(s)6CO2(g)C(s)SO2(g)的H_(2)已知由CO生成CO2的化学方程式为COO2CO2O。其正反应速率为v正=K正c(CO) c(O2),逆反应速率为v逆=K逆c(CO2) c(O),K正、K逆为速率常数。在2500 K下,K正=1.21105 Ls-1mol-1,K逆=3.02105 Ls-1mol-1。则该温度下上述反应的平衡常数K值为_(保留小数点后一位小数)。(3)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应:C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g) H=Q kJmol-1。在T1时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下: 时间(min)浓度(molL-1)01020304050NO1.000.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.36CO200.210.300.300.360.36 010 min内,NO的平均反应速率v(NO)=_;30 min后只改变某一条件,反应达新平衡,根据上表数据判断改变的条件可能是_(选填字母);a加入一定量的活性炭 b通入一定量的NO c适当缩小容器的体积 d加入合适的催化剂若30min后升高温度至T2,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为533,则Q_0 (填“”、“”或“”)。(4)利用如图所示电解装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2,并用阴极室排出的溶液吸收NO2。与电源b极连接的电极的电极反应式为_。 (5)NO2在一定条件下可转化为NH4NO3和NH4NO2。相同温度下,等浓度NH4NO3和NH4NO2两份溶液,测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小,分析可能的原因_。【答案】151.1 kJmol-10.40.042 molL-1min-1bc2HSO32e2H+ =S2O422H2ONO2水解呈碱性,对NH4+的水解起促进作用 或答出NO2与NH4+氧化还原产生氮气对平衡无影响,故a不符合;b通入一定量的NO,反应正向进行,达到平衡后一氧化氮、氮气、二氧化碳浓度增大,故b符合;c适当缩小容器的体积,反应前后是气体体积不变的反应,平衡不动,但个物质浓度增大,符合要求,故c符合;d加入合适的催化剂,只能改变化学反应速率,不能改变平衡,浓度不变,故d不符合;故答案为:bc;若30min后,达到平衡时容器中NO、N2、CO2的浓度之比2:1:1,升高温度至T2,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,所以平衡逆向进行,逆向是吸热反应,正反应方向是放热反应Q0; (4)根据图中信息可知,与电源b极连接的电极上HSO3得电子转化为S2O42,发生的电极反应式为2HSO32e2H+ =S2O422H2O;(5)NO2在一定条件下可转化为NH4NO3和NH4NO2。相同温度下,等浓度NH4NO3和NH4NO2两份溶液,NO2水解呈碱性,对NH4+的水解起促进作用 或答出NO2与NH4+氧化还原产生氮气,故测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小。2(2019届全国大联考高三入学调研考试卷(四)氮的氧化物是大气污染物之一,用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物,可防止空气污染。回答下列问题:已知:2C(s)+O2(g)=2CO(g) H=- 221 kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g) H=- 393.5 kJ/molN2(g)+O2(g)=2NO(g) H= +181 kJ/mol (1)若某反应的平衡常数表达式为K=,请写出此反应的热化学方程式:_;下列措施能够增大此反应中NO的转化率的是(填字母代号)_。a增大容器压强 b升高温度 c使用优质催化剂 d增大CO的浓度(2)向容积为2L的密闭容器中加入活性炭(足量)和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),NO和N2的物质的量变化如下表所示。物质的量/molT1/T2/05 min10 min15 min20 min25 min30 minNO2.01.160.800.800.500.400.40N200.420.600.600.750.800.80 05min内,以CO2表示的该反应速率v(CO2)=_,该条件下的平衡常数K=_。第15 min后,温度调整到T2,数据变化如上表所示,则T1_ T2(填“”“T2。若30min时,保持T2不变,向该容器中再加入该四种反应混合物各2 mol,此时各量分析如下: T2时平衡常数K=4, 加入混合物后Qc=1.36K,则此时反应正向移动;由于温度不变,平衡常数为定值,新平衡时有:=4,解得x=0.2;经计算NO起始总量为2mol+2mol=4mol,达到新平衡时NO的物质的量为(1.2-20.2)mol/L2L=1.6mol,转化的NO共4mol-1.6mol=2.4mol,所以最终达平衡时NO的转化率a=。(3)由于KspCu(OH)2p2p3 该反应的正反应为气体体积减小的反应,相同温度下,增大压强平衡正移,NH3 的体积分数增大,由图可知p1p2p3 5.93103 (mol/L)-2 或 5925.93(mol/L)-2 N2+6e-+6H+=2NH3 3H2-6e-=6H+ 9.33L【解析】H=E断-E成=945.8+3435.5-6390.8=-92.5 kJ/mol 在恒温恒压条件下通NH3相当于平衡不移动,所以不变;恒温恒容条件下相当于加压,平衡正移,比值减小;该反应的正反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡正移。NH3 的体积分数增大,由图可知p1p2p3。 由图可知氨气的体积分数为0.667,根据三段式可计算出c(NH3)=0.16mol/L c(N2)=0.02mol/L c(H2)=0.06mol/L,则K=5925.93; 相当于正逆速率相等,能说明该反应达到平衡状态;气体密度会随平衡的移动而变化,不变时说明达平衡,能说明该反应达到平衡状态;中的量永远为定值,不能说明该反应达到平衡状态;答案选; 正极:N2+6e-+6H+=2NH3 负极:3H2-6e-=6H+ 整个计算用电子守恒,通过2molH+时则有1/3molN2参与反应,相当于(1/3)(5/4)22.4=9.33L空气。8(2018届山东省师范大学附属中学高三第十一次模拟)硫的氧化物是形成酸雨的罪魁祸首,含硫烟气(主要成分为SO2)的处理备受关注,主要有以下两种方法。请回答下列问题:.碱液吸收法步骤1:用足量氨水吸收SO2。步骤2:再加入熟石灰,发生反应2NHCa22OHSO=CaSO32NH3H2O。(1)已知:25 时,Kb(NH3H2O)a;Ksp(CaSO3)b。该温度下,步骤2中反应的平衡常数K_(用含a、b的代数式表示)。.水煤气还原法已知:.2CO(g)SO2(g) S(l)2CO2(g) H137.0 kJmol1.2H2(g)SO2(g) S(l)2H2O(g) H245.4 kJmol1(2)写出CO(g)与H2O(g)反应生成CO2(g) 、H2(g)的热化学方程式为_。若该反应在绝热、恒容体系中进行,达到平衡的标志_。A氢氧键的断裂速率等于氢氢键的断裂速率B混合气体的平均摩尔质量保持不变C混合气体的总压强保持不变D H2O(g) 与H2(g)的体积比保持不变(3)反应的正反应的活化能E_(填“”“”“”“ 2 700 增大 反应和反应均为气体分子总数减小的反应,只缩小容器容积,平衡均向右移动,SO2的转化率增大(3)根据反应热等于正反应活化能减去逆反应活化能,E(正)- E(逆)=H245.4进行分析判断。(4) 根据图像可知,当(SO2)一定时,比值越大,氢气的转化率就越大。根据图像判断出该反应为吸热反应,T1T2,温度越高,反应速率越快。(5)根据题给的起始量和平衡量,结合两个反应关系,可以计算出反应的平衡常数K。详解:.(1)25 时,Kb(NH3H2O)c(OH)c(NH)/c(NH3H2O)=a2;Ksp(CaSO3)c(SO)c(Ca2+)/c(CaSO3)=b;根据反应2NHCa22OHSO=CaSO32NH3H2O可知该反应的平衡常数为K=c2(NH3H2O)c(CaSO3)/c2(NH)c(Ca2+)c2(OH) c(SO)=1/Kb2 Ksp=1/ba2;正确答案:1/ba2。.(2)根据盖斯定律:反应(-)1/2,可以得到CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g) H141.2kJmol1 ;断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍,说明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,A错误;反应前后混合气体的总质量不变,反应前后混合气体的总量不变,因此混合气体的平均摩尔质量恒为定值,不能判断反应达到平衡状态,B错误;根据气态方程:PV=nRT,当V、n保持不变时,压强与温度成正比,因为该反应在绝热、恒容体系中进行,当体系内温度不变时,体系的压强不再发生变化,反应达到平衡状态,C正确;H2O(g)为反应物不断被消耗,H2(g)为生成物,不断增多,当二者体积比保持不变时,即物质的浓度保持不变,反应达到平衡状态,D正确;正确答案:CD。(3)反应为:2H2(g)SO2(g) S(l)2H2O(g) H245.4 kJmol1,反应热等于正反应活化能减去逆反应活化能,E(正)- E(逆)=H245.4,E(正)=E(逆)45.4,所以反应的正反应的活化能EH2;正确答案:。(5) .2CO(g)SO2(g) S(l)2CO2(g) 起始量 2 2 0 0变化量 1.6 0.8 1.6平衡量 0.4 1.2 1.6.2H2(g)SO2(g) S(l)2H2O(g) 起始量 2 1.2 0变化量 1.8 0.9 1.8平衡量 0.2 0.3 1.8针对反应各物质浓度为c(H2)=0.02mol/L, c(SO2)=0.03 mol/L, c(H2O)=0.18 mol/L, 该温度下,反应的平衡常数Kc2(H2O)/c2(H2)c(SO2),带入数值可求出反应的平衡常数=2700;正确答案:2700。 反应和反应均为气体分子总数减小的反应,只缩小容器容积,平衡均向右移动,SO2的转化率增大,所以其他条件不变,6 min时缩小容器容积,(SO2)增大;正确答案:增大;反应和反应均为气体分子总数减小的反应,只缩小容器容积,平衡均向右移动,SO2的转化率增大。9(2018届吉林省吉大附中高三第四次模拟考试)李克强总理在2018年国务院政府工作报告中强调“今年二氧化硫、氮氧化物排放量要下降3%。”因此,研究烟气的脱硝(除NOx)、脱硫(除SO2)技术有着积极的环保意义。(1)汽车的排气管上安装“催化转化器”,其反应的热化学方程式为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) H=-746.50kJmol-1。T时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中,若温度和体积不变,反应过程中(015min) NO的物质的量随时间变化如图。 图中a、b分别表示在相同温度下,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中n (NO)的变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是_。(填“a”或“b”)T时,该反应的化学平衡常数K=_;平衡时若保持温度不变,再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol,则平衡将_移动。(填“向左”、“向右”或“不”)15min时,若改变外界反应条件,导致n (NO)发生图中所示变化,则改变的条件可能是_ (任答一条即可)。(2)在催化剂作用下,用还原剂如肼(N2H4)选择性地与NOx反应生成N2和H2O。已知200时:.3N2H4(g)=N2(g)+4NH3(g) H1=-32.9 kJmol-1;II. N2H4(g)+H2(g) =2NH3(g) H2=-41.8 kJmol-1。写出肼的电子式:_。200时,肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为:_。目前,科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝原理,其脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如下图所示。 为达到最佳脱硝效果,应采取的条件是_。(3)利用电解装置也可进行烟气处理,如图可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-,阳极的电极反应式为_;物质A是_ (填化学式)。 【答案】 b 5 L/mol 不 增加CO的物质的量浓度或减少生成物浓度或降温等 N2H4(g)=N2(g)+2H2(g) H=+50.7 kJmol-1 350左右、负载率3% SO2+ 2H2O-2e-=SO42-+4H+ H2SO4详解:(1) 由图象可知,曲线a变化慢,即反应速率慢,曲线b变化快,即反应速率快,催化剂的表面积越大,催化效率越高,反应速率越快,所以表示催化剂表面积较大的曲线是b;已知n起(NO)= n起(CO)=0.4mol, n平(NO)=0.2mol,则平衡时c平(NO)=c平(CO)=0.1mol/L,c平(CO2)=0.1mol/L,c平(N2)=0.05mol/L,故K= =5 L/mol;若保持温度不变,则K值不变,再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol时,其Qc= =K,所以平衡不移动;15min时,反应物NO的物质的量迅速减小,但不是突然变小,可能的原因是增大了CO的浓度或减小了生成物的浓度,使平衡正向移动,由于反应是放热反应,也可能是降低温度使平衡正向移动。(2) 肼的电子式为;根据盖斯定律,反应-2反应即得N2H4(g)=N2(g)+ 2H2(g) H=H1-2H2=+50.7 kJmol-1;分析图象信息可知,负载率过高或过低,脱硝率都不是最高的,而温度过低或过高,脱硝率也不是最高的,只有在350左右,负载率为3.0%时脱硝率最高。(3)根据题目叙述,结合装置可知阳极反应物为SO2,生成物为SO42-,所以阳极反应式为SO2+ 2H2O-2e- =SO42-+4H+,而阴极反应为NO+H+5e- =NH4+H2O,所以总反应式为2NO+5SO2+8H2O=(NH4)2SO4+4H2SO4,由此反应方程式可知,装置中的物质A是H2SO4。10(2018届四川省宜宾市高三第三次诊断考试)NOx是造成大气污染的主要物质,用还原法将其转化为无污染的物质,对于消除环境污染有重要意义。(1) 已知:2C(s)+O2(g)2CO(g) H1= -221.0 kJ/molN2(g)+O2(g)2NO (g) H2= +180.5 kJ/mol2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) H3= -746.0 kJ/mol回答下列问题:用焦炭还原NO生成无污染气体的热化学方程式为_。在一定温度下,向甲、乙、丙三个恒容密闭容器中加入一定量的NO和足量的焦炭,反应过程中测得各容器中c(NO)(mol/L)随时间(s)的变化如下表。已知:三个容器的反应温度分别为T甲= 400、T乙= 400、T丙= a 时间0 s10 s20 s30 s40 s甲2.001.501.100.800.80乙1.000.800.650.530.45丙2.001.451.001.001.00 甲容器中,该反应的平衡常数K=_。丙容器的反应温度a _400(填“”、“BC,相同时间内生成的N2越多,反应速率越快,活化能越低,故该反应活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由大到小的顺序是Ea(C) Ea(B) Ea(A);- 配套讲稿:
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