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1、 32化学反应原理综合题1硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。(1)已知25 时：O2(g)S(s)=SO2(g)Ha kJmol1O2(g)2SO2(g)2SO3(g)Hb kJmol1则SO3(g)分解生成O2(g)与S(s)的热化学方程式为_。(2)研究SO2催化氧化生成SO3的反应，回答下列相关问题：图甲是SO2(g)和SO3(g)的浓度随时间的变化情况。反应从开始到平衡时，用O2表示的平均反应速率为_。在一容积可变的密闭容器中充入20 mol SO2(g)和10 mol O2(g)，O2的平衡转化率随温度(T)、压强(p)的变化如图乙所示。则p1与p2的大小关系是p1_p2
2、(填“”“”或“”)，A、B、C三点的平衡常数大小关系为_(用KA、KB、KC和“”或“”表示)。(3)常温下，H2SO3的电离平衡常数Ka11.54102，Ka21.02107。将SO2通入水中反应生成H2SO3。试计算常温下H2SO32HSO的平衡常数K_。(结果保留小数点后两位数字)浓度均为0.1 molL1的Na2SO3、NaHSO3混合溶液中，_。(4)往1 L 0.2 molL1 Na2SO3溶液中加入0.1 mol的CaCl2固体，充分反应后(忽略溶液体积变化)，溶液中c(Ca2)_(已知，常温下Ksp(CaSO3)1.28109)。(5)用含等物质的量溶质的下列溶液分别吸收SO
3、2，理论吸收量最多的是_(填字母)。ANa2SO3溶液BFe(NO3)3溶液CBa(OH)2溶液D酸性KMnO4溶液解析：(1)依据盖斯定律，得到SO3(g)分解成S(s)和O2(g)的热化学反应方程式：SO3(g)O2(g)S(s)H(a) kJmol1。(2)根据化学反应速率的数学表达式，v(SO2) molL1min10.75 molL1min1，利用化学反应速率之比等于化学计量数之比，因此有v(O2) molL1min10.375 molL1min1。作等温线，反应前气体系数之和大于反应后气体系数，因此增大压强，平衡向正反应方向移动，O2的转化率增大，即p1KC，即KBKAKC。(3)
4、根据平衡常数的定义，KKa1Ka21.541021.021071.57109。根据物料守恒，2c(Na)3c(SO)c(HSO)c(H2SO3)，因此有。(4)发生的反应是Na2SO3CaCl2=CaSO32NaCl，反应后溶液中c(SO)0.1 molL1，Kspc(Ca2)c(SO)，解得c(Ca2)1.28108 molL1。(5)令这些物质的物质的量为1 mol，A项，发生Na2SO3SO2H2O=2NaHSO3，吸收SO2的物质的量为1 mol；B项，根据得失电子数目守恒，有1(32)3(52) moln(SO2)2，解得n(SO2)5 mol；C项，发生Ba(OH)22SO2=Ba
5、(HSO3)2，因此吸收2 mol SO2；D项，1(72) moln(SO2)2，解得n(SO2)2.5 mol；综上所述，Fe(NO3)3溶液吸收SO2最多。答案：(1)SO3(g)O2(g)S(s)H(a) kJmol1(2)0.375 molL1min1KAKC(3)1.57109(或1.5)(4)1.28108 molL1(5)B2研究CO2、CO的处理方法对环境保护有重要意义。(1)已知：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H41 kJmol1C(s)2H2(g)CH4(g)H73 kJmol12CO(g)C(s)CO2(g)H171 kJmol1则CO2(g)4H2(g)
6、CH4(g)2H2O(g)H_。(2)CO2与H2反应可合成甲醇：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)。某温度下，将1 mol CO2和3 mol H2充入体积不变的 2 L 密闭容器中，发生上述反应。测得不同时期的反应前后压强关系如下：时间(h)123456p后/p前0.900.850.820.810.800.80用CO2表示第1小时反应的平均速率v(CO2)_ molL1h1。该温度下的H2平衡转化率为_。(3)CO2与NH3反应可合成尿素：CO2(g)2NH3(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)。在T1 时，将1 mol CO2和2 mol NH3置于1 L密闭容器中
7、，发生上述反应，在t时刻，测得容器中CO2转化率约为73%。保持其他初始实验条件不变，分别在温度为T2 、T3 、T4 、T5 时，重复上述实验，经过相同时间测得CO2转化率并绘制变化曲线如图所示：该反应的H_0(填“”或“”)。T4 时该反应的平衡常数K_。在T1 T3 之间，CO2转化率逐渐增大，其原因是_。(4)工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2，得溶液X，再利用电解法使K2CO3溶液再生，其装置示意图如图所示：阳极区产生CO2的原因是_(用离子方程式表示)。利用平衡移动原理，简述CO在阴极区再生的原因_。解析：(1)根据盖斯定律2即得到CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2
8、O(g)H162 kJmol1。(2) CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)起始量(mol) 1 3 00转化量(mol) x 3x x x平衡量(mol) 1x 33x x x1 h后有0.9，解得x0.2，所以用CO2表示第1小时反应的平均速率v(CO2)0.1 molL1h1。平衡时有0.8，解得x0.4，所以该温度下的H2平衡转化率为100%40%。(3)转化率达到最大值后升高温度转化率降低，这说明正反应是放热反应，即该反应的H v逆，温度越高，CO2转化率越大。(4)阳极区OH放电，产生H，H和HCO反应生成CO2，离子方程式为HHCO=H2OCO2。溶液中HCO存在
9、电离平衡：HCOHCO，阴极H放电浓度减小平衡右移，CO再生；或阴极H放电OH浓度增大，OH与HCO反应生成CO，CO再生。答案：(1)162 kJmol1(2)0.140%(3)v逆，温度越高，CO2转化率越大(合理即可)(4)HHCO=H2OCO2HCO存在电离平衡：HCOHCO，阴极H 放电浓度减小平衡右移，CO再生(或阴极H放电OH浓度增大，OH 与HCO反应生成CO，CO再生)(合理即可)3二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的一个重要战略方向，发展成一项重要的新兴产业。(1)已知：CH4、CO、H2的燃烧热分别为890 kJmol1、283 kJmol1、285.8 kJmol
10、1，计算下列反应的反应热。CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H_ kJmol1。(2)二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃，起始时以0.1 MPa、n(H2)n(CO2)31的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)H。温度对CO2的平衡转化率和催化效率的影响如图1所示：图中M点时，乙烯的体积分数为_(保留2位有效数字)；为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施有_、_(任写两条)。不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图2所示：b曲线代表的物质是_；T1温度下，H2的平衡转化率为_，相对于起始状态，平衡时气体的平均分子量增
11、大的百分率为_(保留三位有效数字)。(3)电解法制取乙烯如图3所示。其中电极a接电源的_极，该电极反应式为_。解析：(1)根据CH4、H2和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式：O2(g)2H2(g)=2H2O(l)H1571.6 kJmol1；CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H2890 kJmol1；2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3566 kJmol1。利用盖斯定律将可得：CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)HH2H1H3247.6 kJmol1。(2)设H2的物质的量为3n mol，则CO2的物质的量为n mol，从图看出M点时CO2的转化率为50%，则有：6H2(g)2CO2(g)C2H4(g)4H2O(g)起始/mol3nn00变化/mol 1.5n 0.5n 0.25n nM点/mol 1.5n 0.5n 0.25n n乙烯的体积分数为
