化学反应原理的综合应用1.氮及其化合物的转化过程如图所示。

下列分析合理的是A. 催化剂a表面发生了极性共价键的断裂和形成B. N2与H2反应生成NH3的原子利用率为100%C. 在催化剂b表面形成氮氧键时，不涉及电子转移D. 催化剂a、b能提高反应的平衡转化率【答案】B【详解】A.催化剂A表面是氮气与氢气生成氨气的过程，发生的是同种元素之间非极性共价键的断裂，A项错误；B. N2与H2在催化剂a作用下反应生成NH3属于化合反应，无副产物生成，其原子利用率为100%，B项正确；C. 在催化剂b表面形成氮氧键时，氨气转化为NO，N元素化合价由-3价升高到+2价，失去电子，C项错误；D. 催化剂a、b只改变化学反应速率，不能提高反应的平衡转化率，D项错误。

2.乙烯气相直接水合反应制备乙醇：C 2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)。

乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下（起始时，n(H2O)＝n(C2H4)＝1 mol，容器体积为1 L）。

下列分析不正确．．．的是A. 乙烯气相直接水合反应的∆H＜0B. 图中压强的大小关系为：p1＞p2＞p3C. 图中a点对应的平衡常数K ＝5 16D. 达到平衡状态a、b所需要的时间：a＞b【答案】B【分析】依据图像分析，在同一个压强下，随着温度的升高，乙烯平衡转化率降低，不利于平衡向正反应方向进行，可知该反应正方向为放热反应；根据C 2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)可知，该反应是气体分子数减小的体系，再结合平衡常数表达式及压强与温度对速率与平衡的影响作答。

【详解】A. 根据上述分析可知，乙烯气相直接水合反应为放热反应，即∆H＜0，A项正确；B. 由方程式C2H4(g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)可知该反应的正反应是气体分子数减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的转化率提高，因此压强关系是：p1< p2< p3< p4，B项错误；C. 根据图示可知，起始时，n(H2O)＝n(C2H4)＝1 mol，容器体积为1 L，a点乙烯的平衡转化率为20%，则转化的乙烯的物质的量浓度为0.2mol/L，则: C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)开始(mol/L) 1 1 0转化(mol/L) 0.2 0.2 0.2平衡(mol/L) 0.8 0.8 0.2所以K=0.2/L0.8/L0.8/Lmolmol mol=516，C项正确；D. 增大压强，化学反应速率会加快，则反应达到平衡的时间会缩短，由上述分析可知，p2 < p3，因此达到平衡状态a、b所需要的时间：a＞b，D项正确。

3.二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一,它主要来自化石燃料的燃烧,研究CO催化还原SO2的适宜条件,在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。

Ⅰ.从热力学角度研究反应（1）C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol-1S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-296.0 kJ·mol-1写出CO 还原SO2的热化学方程式:_________________。

（2）关于CO还原SO2的反应,下列说法正确的是______。

A.在恒温恒容条件下,若反应体系压强不变,则反应已达到平衡状态B.平衡状态时,2v正(CO)=v逆(SO2)C.其他条件不变,增大SO2的浓度,CO的平衡转化率增大D.在恒温恒压的容器中,向达到平衡状态的体系中充入N2,SO2的平衡转化率不变Ⅱ．NO x的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NO x进行吸附，发生反应如下：反应a：C(s)+2NO(g)N 2(g)+CO2(g) ΔH=－34.0kJ/mol反应b：2C(s)+2NO 2(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=－64.2kJ/mol（3）对于反应a，在T1℃时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：时间(min)浓度(mol·L-1)0 10 20 30 40 50NO 1.00 0.58 0.40 0.40 0.48 0.48N20 0.21 0.30 0.30 0.36 0.36①0~10min内，NO的平均反应速率v(NO)=___________，当升高反应温度，该反应的平衡常数K___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是___________(填字母)。

A．加入一定量的活性炭 B．通入一定量的NOC．适当缩小容器的体积 D．加入合适的催化剂（4）①某实验室模拟反应b，在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T2℃，如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。

请从动力学角度分析，1050kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因_____________；在1100kPa时，NO2的体积分数为___________。

②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作K p)；在T2℃、1.1×106Pa时，该反应的化学平衡常数K p=___________(计算表达式表示)；已知：气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。

【答案】（1）2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s) ΔH=-270.0 kJ·mol-1（2）AC（3）①0.042mol/(L·min) 减小②BC（4）1050kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率提高 50%②2620.40.2()1.2 1.2 1.1100.6()1.2⨯⨯⨯或2611()36 1.110Pa14⨯⨯⨯【详解】（1）CO与SO2的反应方程式为2CO＋SO2=2CO2＋S，① C(s)+O2(g)= CO2(g)，②CO2(g)+C(s) =2CO(g)，③S(s)+O2(g)= SO2(g)，因此有①－②－③得出2CO(g)＋SO2(g)=2CO2(g)＋S(s) △H=－270.0kJ·mol－1；（2）A 、根据反应方程式，硫为固体，其余为气体，反应前后气体分子数之和不相等，因此当压强不再改变，说明反应达到平衡，故A 正确；B 、不同物质的速率表示达到平衡，要求反应的方向一正一逆，且反应速率之比等于系数之比，即v 正(CO)=2v 逆(SO 2)，故B 错误；C 、其他条件不变，增大SO 2的浓度，增加反应物的浓度，平衡向正反应反应移动，CO 的转化率增大，故C 正确；D 、恒温恒压下，通入非反应气体，容器的体积增大，物质的量浓度降低，平衡向逆反应方向进行，SO 2的转化率的降低，故D 错误；答案为AC ；（3）①根据反应速率数学表达式，v(NO)=(1.00－0.58)mol/L÷10min=0.042mol/(L·min)；反应a 和b 都是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数只受温度的影响，即升高温度，平衡常数K 减小；②A 、活性炭为固体，加入活性炭，不影响化学平衡，故A 不符合题意；B 、通入一定量的NO ，NO 浓度增大，平衡向正反应方向移动，N 2浓度增大，故B 符合题意；C 、适当缩小容器的体积，所有气体的浓度均增大，故C 符合题意；D 、加入合适的催化剂，不影响化学平衡，故D 不符合题意；答案为BC ；（4）①根据示意图，1050kPa 前，反应未达到平衡，随着压强增大，反应速率增大，NO 2的转化率加快；假设通入1molNO 2，2C(s)＋2NO 2(g)N 2(g)＋2CO 2(g)起始： 1 0 0 变化： 0.4 0.2 0.4平衡： 0.6 0.2 0.4 1100kPa 时，NO 2的体积分数为0.6mol/(0.6＋0.2＋0.4)mol×100%=50%；②NO 2的体积分数为1/2，N 2的体积分数为0.2mol/(0.6＋0.2＋0.4)mol=1/6，CO 2的体积分数为1/3，K p =2226262CO N 262NO 11(1.110) 1.110PP361P(1.110)2⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=2620.40.2()1.2 1.2 1.1100.6()1.2⨯⨯⨯或2611()36 1.110Pa 14⨯⨯⨯。

4.用化学反应原理研究N 、S 元素的化合物有着重要的意义。

（1）已知：一定温度下()()()2232SO g +O g 2SO g △H l =－196．6kJ·mol -1()()()222NO g +O g 2NO g △H 2=－113．8kJ·mol -1写出NO 2(g)和SO 2(g)反应生成SO 3(g)和NO(g)的热化学方程式_______________________（2）一定温度下，分别向A 、B 容器中充入5mol NO 和2．5mol O 2，A 保持恒容，B 保持恒压。

发生反应()()()222NO g +O g 2NO g [不考虑()()2242NO g N O g ]，起始时A 、B 的体积均为2 L 。

①下列能说明A 、B 容器均达到平衡状态的是__________。

a ．A 、B 容器的压强均不发生变化 b ．A 、B 容器中气体的颜色均不发生变化 c ．A 、B 容器中气体的密度不再发生变化 d ．A 、B 容器中气体的平均摩尔质量不再发生变化②T ℃时，A 、B 容器均达到平衡状态时，A 中O 2的浓度为0．5mol·L -1，则NO 的转化率为__________，B 中反应的平衡常数K B =____________________。

（3）将一定量的SO 2和O 2通入A 容器中，测得SO 2的浓度随时间变化如图实线所示。

①ab 、bc 、cd 三段平均反应速率最大的是________；de 段平均反应速率为_________。

②仅改变某一个条件，测得SO 2的浓度随时间变化如图中虚线所示，则改变的条件是___________________________________________________________________________。

③图装置可将雾霾中的NO 、SO 2转化为(NH 4)2SO 4，则阴极的电极反应为__________。

【答案】（1）NO 2（g ）+SO 2（g ）=SO 3（g ）+NO （g ）△H=-41.4kJ•mol -1（2）①bd ②60% 4.5（3）①ab 0 ②加入催化剂 ③NO+6H ++5e -=NH 4++H 2O 【解析】（1）① 2SO 2（g ）+O 2（g ）2SO 3（g ） △H l =－196．6kJ·mol -1② 2NO （g ）+O 2（g ）2NO 2（g ） △H 2=－113．8kJ·mol -1根据盖斯定律①－②得：NO 2（g ）+SO 2（g ）=SO 3（g ）+NO （g ）△H=－41.4kJ•mol -1； 答案：NO 2（g ）+SO 2（g ）=SO 3（g ）+NO （g ）△H=－41.4kJ•mol -1（2）①变量不再发生变化，证明达到了平衡；注意A 保持恒容，B 保持恒压； a ．B 容器的压强是定值，不是变量，故不选a ；b．A、B容器中气体的颜色均不发生变化，说明NO2的浓度不在发生变化，故选b；c．A容器中气体的密度是定值，不是变量，故不选c；d．因为M=m/n，m是定值，n是变量，所以平均摩尔质量是变量，故选d；②列A容器中反应的三行式：2NO（g） + O 2（g） 2NO2（g）c（初） 2.5 1.25 0△c 1.5 0.75 1.5c（末） 1 0.5 1.5则NO的转化率：1.5100%2.5⨯=60% k=221.510.5⨯=4.5 因为A、B容器温度相同,所以平衡常数相等；（3）①因为单位时间内变化越大反应速率越快，所以ab段平均反应速率最大；de段已达平衡，故平均反应速率为0；②对于反应前后物质的量发生变化的反应来说，只是加快反应速率，并未影响平衡，应该是加入催化剂；③阴极发生的应该是化合价降低，得电子的反应，因此NO生成NH4+，三步法配平①根据化合价变化，标明转移电子数NO+5e-=NH4+②根据左右两边电荷守恒确定氢离子的位置和系数NO+6H++5e-=NH4+③根据原子守恒确定水分子的位置和系数NO+6H++5e-=NH4++H2O；因此电极反应式为NO+6H++5e-=NH4++H2O；5.（2019·北京市朝阳区高考联考模拟）以海绵铜（CuO、Cu）为原料制备氯化亚铜（CuCl）的一种工艺流程如下。