化學(xué)反應(yīng)原理大題集訓(xùn)

1.利用反應(yīng)原理CH4（g）+2H2s（g）=iCS2（g）+4H2（g）,既可以消除工業(yè)廢氣中的H2S,又可以獲得

CS2和H2O

（1）CS2在制造玻璃等方面應(yīng)用廣泛。已知CS2（1）的燃燒熱為1077kJ-mor1,寫出表示CS?⑴燃燒熱的

熱化學(xué)方程式__________________________________

（2）CH4、H2S、CS2的鍵角從大到小的順序為

（3）反應(yīng)CH4（g）+2H2s（g）=^CS2（g）+4H2（g河認為由如下反應(yīng)分步實現(xiàn)：

反應(yīng)i.2H2s（g）=^2H2（g）+S2（g）AHi=+170kJ-moC1

1

反應(yīng)ii.CH4（g）+S2（g）=^CS2（g）+2H2（g）AH2=+64kJmoF

現(xiàn)將原料按"（CH4）"（H2s）=1:2通入某密閉容器中（保持體系壓強為60kPa）,不同溫度下反應(yīng)相

同時間后，測得比和CS2的體積分數(shù)如圖1所示：

圖1

①請在圖2中畫出低溫階段反應(yīng)ii過程中的能量變化曲線:

②實驗測得在950?1150°C范圍內(nèi)（其他條件相同），S2（g）的體積分數(shù)隨溫度升高先增大后減小，其

原因可能是

③在1150℃時，為提高H2S的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可采取的措施是

（列舉兩條）

④假定圖1中1200℃下為平衡態(tài)，則該溫度下CH4（g）+2H2s（g）^^CS2（g）+4H2（g）的壓強平衡常

數(shù)Kp=kPa2（列出計算式即可，&是以分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓x物質(zhì)的量分

數(shù)）

（4）工業(yè)上處理廢氣中的H2s也可以用氧化鋅法，其原理為H2S+ZnO=ZnS+H2O0某六方ZnO晶

胞的結(jié)構(gòu)如圖3所示：

圖2

具有相似晶胞結(jié)構(gòu)的ZnS和ZnO晶體，熔點：ZnS（填“>”或“<"）ZnO；六方ZnO晶體的密度

為_____

g-cmR設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,用含。、b、NA的代數(shù)式表示）

2.油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫，需要回收處理并加以利用?；卮鹣?/p>

列問題:

（1）已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

①2H2s（g）^=iS2（g）+2H2（g）AHi=+180kJmoF1

②CS2（g）+2H2（g）^^CH4（g）+S2（g）△和=-81kJmoC1

1

則反應(yīng)③CH4g）+2H2s（g）-iCS2（g）+4H2（g）的AH3=_______kJmoC；下列敘述能說明反應(yīng)③

達到平衡狀態(tài)的是（填字母）。

A.斷裂2molC—H的同時生成1molC=S

B.恒容條件下，體系壓強不再變化

C.恒容條件下，氣體的密度不再變化

D.。正（H2S）=2o逆（CS2）

（2）在不同溫度、反應(yīng)壓強為100kPa,進料H2s的摩爾分數(shù)（可看成體積分數(shù)）為0.1%?20%（其余為

N#的條件下，對于反應(yīng)①，H2s分解平衡轉(zhuǎn)化率的結(jié)果如圖1所示。貝。，、T2和73由大到小的順

序為;H2s的摩爾分數(shù)越大，H2s分解平衡轉(zhuǎn)化率越小的原因是

（3）反應(yīng)①和③的NG隨溫度的變化如圖2所示，已知AG=-7?71nK（R為常數(shù)，T為溫度，K為平衡

常數(shù)），則在

1000K時，反應(yīng)的自發(fā)趨勢①（填或“=”）③。在1000K、100kPa反應(yīng)條件

下，將n（H2S）：n（CH4）：n（N2）=3：2：15的混合氣進行反應(yīng),達到平衡時”（CS2）：〃（封）約為1：4,

"（S2）微乎其微,其原因是___________________________________________________________________

T

o

f

p

o

'

o

v

(4)在1000K、100kPa反應(yīng)條件下，將"(IS)"(CH。：”(甌=3：3：2的混合氣體進行反應(yīng)③，達

到平衡時，CS2分壓與H2s的分壓相同。則反應(yīng)③的Kp=(不用寫單位)。

3.甲烷化反應(yīng)即為氫氣和碳氧化物反應(yīng)生成甲烷，有利于實現(xiàn)碳循環(huán)利用。

已知涉及的反應(yīng)如下：

-1

反應(yīng)I：CO(g)+3H2(g)^^CH4(g)+H2O(g)A//1=-206.2kJ-mol

反應(yīng)II：CO(g)+H2O(g)^^CO2(g)+H2(g)AH2

1

反應(yīng)III：CO2(g)+4H2(g)=^CH4(g)+2H20(g)AH3=-165.0kJmoF

積碳反應(yīng)(CO的歧化反應(yīng)和CH4的裂解反應(yīng)是催化劑積碳的主要成因)：

2co(g)=^CCh(g)+C(s)(反應(yīng)W)；

CH4(g)=^C(s)+2H2(g)(反應(yīng)V)o

回答下列問題：

(1)A“2=kJ.moC

(2)在360℃時，在固定容積的容器中進行上述反應(yīng)(不考慮積碳反應(yīng))，平衡時CO和H2的轉(zhuǎn)化率及

和

CH4co2

的產(chǎn)率隨嘿:變化的情況如圖1所示

雙CO)

①圖中表示CO轉(zhuǎn)化率、CH4產(chǎn)率變化的曲線分別是、(填字母)，A、C兩點器

的值相同，C點通過改變溫度達到A點，則A、B、C三點溫度由大到小的順序是。

②按^^=3：1向恒容容器內(nèi)投料，初始壓強為P。，若僅發(fā)生I、II兩個反應(yīng)，達到平衡時總壓

為摯，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為a,則CH4的選擇性=________%[CH4的選擇性=不猾嗎丁義

4〃(CC)2)十〃(CH6

100%]；反應(yīng)I的Kp=(用平衡分壓表示，分壓=總壓X物質(zhì)的量分數(shù))

(3)已知各反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化曲線如圖2所示，相同時間內(nèi)甲烷產(chǎn)率隨溫度升高的變化曲

線如圖3。

溫度/七

2(X)250300350400450500550600

圖3

(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)，相同時間內(nèi)CH4的產(chǎn)率

在溫度高于330℃時降低的可能原因之一是催化劑活性降低，高溫導(dǎo)致催化劑活性降低的原因是

4.一種在常溫、常壓下催化電解實現(xiàn)工業(yè)合成氨反應(yīng)的工藝為2N2(g)+6H2OQ>^4NH3(g)+3O2(g)

△Hi=+1530kJ-mori。該反應(yīng)可分兩步完成：

1

反應(yīng)I：N2(g)+3H2(g)^=i2NH3(g)A//2=-92.4kJmor

反應(yīng)II：2H2O(l)^^2H2(g)+O2(g)AH3

(1)AH3=kJ-mol1

⑵將LOOmolN2和3.00mol比充入3L的恒容密閉容器中模擬反應(yīng)I：

①該反應(yīng)中物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線如圖甲所示，0?10min內(nèi)，V(H2)=

②不同溫度和壓強下測得平衡時混合物中氨的體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖乙所示，則B、C兩點的

平衡常數(shù)KBKc(填“>”“<”"=”或“不確定”)；B點時N2的轉(zhuǎn)化率=(保留2

位有效數(shù)字)

(3)從圖乙中獲知反應(yīng)I存在著高溫降低平衡產(chǎn)率與低溫降低反應(yīng)速率等調(diào)控矛盾。在工業(yè)生產(chǎn)中為

提高合成氨的產(chǎn)率，通常從以下多個視角來綜合考慮合理的工業(yè)生產(chǎn)條件：

反應(yīng)速率的視角：①加入催化劑②提高溫度(控制在催化劑的活性溫度范圍內(nèi))

平衡移動和原料的轉(zhuǎn)化率的視角：③④

(4)科學(xué)家為避免直接破壞N三N鍵而消耗大量熱能，通過新型催化劑降低了反應(yīng)路徑(如圖丙)中決

速步的能壘，使該反應(yīng)在常溫、常壓下采用電化學(xué)方法也能實現(xiàn)，反應(yīng)裝置如圖丁所示:

能泮細NH

量1*NN./b

N,*NHNH,

\NH,

*NH世!J.「fNH

?NH3

質(zhì)子導(dǎo)體

反應(yīng)路徑

圖西圖T

①反應(yīng)路徑中的決速步為(填或“W”)

②陰極上的電極反應(yīng)式為_________________________

5.甲烷是一種清潔能源，也是一種重要的化工原料，常用作合成甲醇

(1)1840年瑞士化學(xué)家蓋斯通過大量的實驗證明：不管化學(xué)反應(yīng)是,其反應(yīng)熱都是相同的，

這就是蓋斯定律。已知甲烷、碳單質(zhì)、氫氣的燃燒熱分別為890kJ/mol、393.5kJ/moh285kJ/moL

則甲烷裂解制備炭黑的熱化學(xué)方程式為

(2)科學(xué)家們曾嘗試用甲烷催化法消除汽車尾氣中的NO,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+

4NO(g)^=^2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)NH=-1155kJ/mol

①該反應(yīng)_______(填“能”或“不能”)自發(fā)進行

②向絕熱、恒容密閉容器中加入一定量的CH4(g)和NO(g)發(fā)生反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)到達平衡狀

態(tài)的是(填字母)。

a.體系中混合氣體的壓強不變b.體系中o(N2)：O(CC)2)=2：1

c.體系的溫度不變d.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變e.混合氣體

的密度不變

(3)以甲烷為原料通過以下反應(yīng)合成甲醇：2cH4(g)+O2(g)：^=^2CH30H(g)AH=-251.0kJ/mol-

現(xiàn)將2moicH/g)和1molC)2(g)充入恒容密閉容器中，在不同溫度和壓強下進行上述反應(yīng)。測得平

衡時甲醇的物質(zhì)的量隨溫度、壓強的變化如圖所示：

l

o

u

l

/

m

o

x

c

u

T?T7K

①結(jié)合反應(yīng)原理及圖像分析可知：pi時降低溫度，n(CH4)(填“增大”“減小”或“不變”);

Pi7M填“>"y域“=”)

②E、F、N點對應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)大小關(guān)系為(用&E)、&F)、&N)表示)

③To℃,若F點對應(yīng)的平衡時〃(CH3OH)=1mol,總壓強為4MPa,則用分壓代替濃度表示F點的

平衡常數(shù)&=MPa_1(分壓=總壓義物質(zhì)的量分數(shù))

(4)CCh加氫制甲醇也具有重要的經(jīng)濟價值，其熱化學(xué)方程式為CO2(g)+3H2(g)^^^CH3OH(g)+

H2O(g)AH<0,已知m為起始時H2和CO2的投料比。下圖中其中投料比最大的是(填“網(wǎng)”

“m2”或“彼”)，理由是

%

、

榔

s港

T

t

c

。

6.運用化學(xué)反應(yīng)原理研究與氨氣有關(guān)反應(yīng)有重要意義。請回答下列問題。

I.已知合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N2(g)+3H2(g)=^2NH3(g)△8=-90.8kJ-moir

(1)我國科學(xué)家為了解決合成氨反應(yīng)速率和平衡產(chǎn)率的矛盾，選擇使用Fe—TiO2rHy雙催化劑，通過

光輻射產(chǎn)生溫差(如體系溫度為495℃時，F(xiàn)e的溫度為547℃,而TiO2rHy的溫度為415℃)。結(jié)合

圖示解釋該雙催化劑的工作原理(已知：常溫下氮氮三鍵不易斷

裂)o熱Fe冷Ti雙溫催化原理如下：

II.催化氧化法除尾氣中氨氣的反應(yīng)為：a.4NH3(g)+3O2(g)^^2N2(g)+6H2O(g)AM=—1282

kJ-mol1

在實際反應(yīng)中還伴隨如下副反應(yīng)發(fā)生：b.4NH3(g)+5O,(g)^^4NO(g)+6H2O(g)AH2=-992

kJmol

c.4NH3(g)+4O2(g)^^2N2O(g)+6H2O(g)AH3=-1118

kJmol1

⑵反應(yīng)a在常壓下自發(fā)進行的溫度條件是(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)

⑶其他條件不變，升高溫度，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率(填“增大”“減小”或“不變”)。原因為

(4)將一定比例的NH3和02的混合氣體以一定流速通過裝有催化劑的反應(yīng)管，NH3的轉(zhuǎn)化率、生成

N2的選擇率與溫度的關(guān)系如圖所示。

1001-—o——1100

%

#8(

H36(

I4(

S2(

X70g

N

6()之

200225250275300

溫度

①其他條件不變，在℃?范圍,催化氧化除去尾氣中的

175300°CNH3應(yīng)選擇反應(yīng)溫度氾圍為

200℃?225℃之間，理由是

②隨溫度的升高，N2選擇率下降的原因可能為

III.請回答:

(5)含氮化合物對工業(yè)生產(chǎn)有多種影響，化學(xué)工作者設(shè)計了如下再利用的方案：

以NH3和CO2為原料合成尿素［CO(NH2)2］，兩步反應(yīng)的能量變化如圖：

能量/kJ?moL

NH2COONH4(S)

反應(yīng)過.

①已知第二步反應(yīng)決定了生產(chǎn)尿素的快慢，可推測0________治(填“〈”或“=”)

②該反應(yīng)達到化學(xué)平衡后，下列措施能提高NH3轉(zhuǎn)化率的是

A.選用更有效的催化劑B.及時從體系轉(zhuǎn)移出生成的尿素

C.降低反應(yīng)體系的溫度D.增大二氧化碳的濃度

(6)某實驗小組為了模擬工業(yè)合成尿素，在恒溫恒容的真空密閉容器中充入一定量的CO2和NH3發(fā)生

反應(yīng)：2NH3(g)+CO2(g)^^^CO(NH2)2(s)+H2O(g),反應(yīng)過程中NH3的體積分數(shù)如圖所示。實驗

測得體系平衡時的壓強為10MPa,計算該反應(yīng)的平衡常數(shù)&=(MPa)-2(已知：分壓=

總壓x體積分數(shù))。

N

7.龍巖5月質(zhì)檢)丙烯月青()是合成橡膠及合成樹脂等工業(yè)中的重要原料，以

HO

為原料合成丙烯睛的反應(yīng)過程如下:

(g)+HO(g)AH1

反應(yīng)I：2

O

反應(yīng)n：J~0-、g)+NH,(g)"(g)

+HO(g)+\^-OH(g)

2AW2

科學(xué)家通過DFT計算得出反應(yīng)II的歷程包含p、q兩步，其中P步反應(yīng)的化學(xué)方程式為

0

、1TiO2.N

?（g）+H2O（g）

已知：部分化學(xué)鍵鍵能如表所示:

化學(xué)鍵能

化學(xué)鍵鍵能/(kJ/mol)

鍵/(kJ/mol)

C-H413c=c615

O-H463c-o351

N-H389c=o745

c-c348ON891

C-N305

（l）q步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

0

（2）在盛有催化劑TiO2>壓強為200kPa的恒壓密閉容器中按體積比2：15充入值）和

NH3發(fā)生反應(yīng)，通過實驗測得平衡體系中含碳物質(zhì)（乙醇除外）的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度的變化如圖所

zj\O

100%-

90%j

80%-

70%-

60%-

50%-

40%-

30%-

20%-

10%c

0%S

150200250300350

溫度/t

①AM0（填“>”“V”）

O

②含碳物質(zhì)檢測過程中，未檢測出J^NH（勖反應(yīng)活化能相對大小應(yīng)為P（填“>”“V”）q

③M點時，體系中H2O（g）的體積分數(shù)為（保留三位有效數(shù)字）。

④N點時，反應(yīng)H的壓強平衡常數(shù)Kp=kPa（保留三位有效數(shù)字）；150?350℃范圍內(nèi),

物質(zhì)的量分數(shù)表示的平衡常數(shù)砥的相對大?。悍磻?yīng)I（填“>”“V”或“="）反應(yīng)II

⑤上述條件下丙烯晴的平衡產(chǎn)率不高，實際生產(chǎn)中會向反應(yīng)器中再充入一定量N2（不參與反應(yīng)），請

解釋該操作的目的并說明理由：______________________________________________________

【化學(xué)反應(yīng)原理大題集訓(xùn)】答案

1.(l)CS2(l)+3O2(g)=CO2(g)+2SO2(g)AH=-1077kJ-mor'

(2)CS2>CH4>H2S

⑶①

②低溫階段，只發(fā)生反應(yīng)i,溫度升高，S2(g)的體積分數(shù)增大；高溫階段，溫度升高，反應(yīng)ii

消耗S2(g)的速率大于反應(yīng)i生成S2(g)的速率，S2(g)的體積分數(shù)減小(合理即可)。

③減小體系壓強、及時分離出產(chǎn)物、減小起始時H2s與CH4的物質(zhì)的量之比、在恒壓條件下通

入稀有氣體稀釋反應(yīng)物等(任寫兩條，合理即可)

6x244

④10x202

(4)<嘿XI伊。

解析：(1)CS2⑴充分燃燒轉(zhuǎn)化為SO2(g)和CO2(g),由題意知，lmolCS2(l)充分燃燒釋放1077kJ熱量。

(2)CS2為直線形分子，鍵角為180。，CFU為正四面體形分子，鍵角為109°28',H2s中S含有兩對孤電

子對，孤電子對與成鍵電子對的排斥作用較大，故H2s鍵角比CH4小。(3)①由題圖1可知，低溫

階段只發(fā)生反應(yīng)i,說明反應(yīng)ii的活化能比反應(yīng)i高，結(jié)合AH2>0可畫圖。④1200°C時，生的體

積分數(shù)是CS2的4倍，則根據(jù)已知反應(yīng)，可認為反應(yīng)體系中S2的體積分數(shù)為0,則CH4和H2s的體積

分數(shù)之和為1—40%—10%=50%,根據(jù)初始投料比可知，平衡時，CH4的體積分數(shù)為乎%、H2s的

體積分數(shù)為晉％,平衡分壓p(CH4)=乎%x60kPa=10kPa,p(H2S)=20kPa,p?2)=6kPa,p(H2)

=24kPa,則與寸富累黑=^^?kPa2°(4)ZnS和ZnO均為離子晶體，氧離子的半徑比

硫離子的半徑小，ZnO中離子鍵的強度較大，熔點較高；1pm=10-i°cm,由圖中參數(shù)可知，晶胞的

體積為坐〃2隊10-3°enP,1個晶胞中含2個Zn、2個O,故晶體的密度為----相?------g-cm3=

NAX令隊210-30

108\330-3

flWX10gem。

2.(1)+261BD

(2)八>，2>73恒壓條件下，H2s的摩爾分數(shù)增大，平衡正向移動，最終H2s的轉(zhuǎn)化率降低

(3)<在1000K,反應(yīng)①AG>0,反應(yīng)趨勢小，反應(yīng)③AG<0,反應(yīng)趨勢大，占主導(dǎo)

(4)1.28X104

11

解析：(1)反應(yīng)③等于反應(yīng)①減去反應(yīng)②，AH3=+180kJ-mor'-C-SlkJmor)=+261kJ.mol-;A

項中都表示正反應(yīng)，故A不符合題意；該反應(yīng)是氣體分子數(shù)變化的反應(yīng)，恒容條件下壓強不變即達

到平衡，故B符合題意；恒容條件又都是氣體參與反應(yīng)，故密度始終保持不變，故C不符合題意。

(2)反應(yīng)①是吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡正向移動，則H2s的轉(zhuǎn)化率增大，故TI>T2>T3。⑶在1000K,

反應(yīng)①AG>0,不易自發(fā)，反應(yīng)③AG<0,容易自發(fā)，故反應(yīng)自發(fā)趨勢①〈③。(4)設(shè)w(H2s)=3mol,

列三段式

CH4(g)+2H2S(g)^^CS2(g)+4H2(g)

初始/mol3300

轉(zhuǎn)化/molX2xX4x

平衡/mol3~x3—2xX4x

達到平衡時，CS2分壓與H2s的分壓相同即有3~2x=x,解得x=l,平衡后氣體的總物質(zhì)的量為2moi

14

100X—X(100X—)4

+1mol+1mol+4mol+2mol=10mol,則Kp=--------z--------------\~=1-28X104

lOOX^X(lOOX^)2o

3.(1)-41.2

(2)①bcB=OAG+M，

(3)放熱高溫時，積碳反應(yīng)主要發(fā)生CH4裂解，導(dǎo)致催化劑積碳，活性降低

1

解析(1)根據(jù)蓋斯定律知，反應(yīng)11=反應(yīng)I-反應(yīng)III,NH2=A//1-Aft=-206.2kJ-moC-(-165.0

kJ-mo「)=—41.2kJmol-^

⑵①結(jié)合反應(yīng)，器學(xué)大,CO轉(zhuǎn)化率越大，直到接近100%,故b表示CO轉(zhuǎn)化率變化的曲線；隨

著￡爆的增大，CO接近完全轉(zhuǎn)化，CH4產(chǎn)率逐漸增大，直到接近100%,故c表示CH4產(chǎn)率變化的

曲線；b表示CO轉(zhuǎn)化率變化的曲線，B、C均在曲線b上，溫度：B=C,結(jié)合反應(yīng)I、II,兩反應(yīng)

均為放熱反應(yīng)，則溫度越低CO轉(zhuǎn)化率越高，A點轉(zhuǎn)化率高于C,故溫度：B=C>Ao

②設(shè)起始投料w(CO)="mol,則n(H2)=3nmol,列出反應(yīng)I三段式：

CO(g)+3H2(g)^=iCH4(g)+H2O(g)

起始/moln3n00

轉(zhuǎn)化/molx3xxx

平衡/moln-x3〃-3尤xx

反應(yīng)II前后氣體體積不變，反應(yīng)I前后總物質(zhì)的量減少2xmol,根據(jù)初始壓強為po,達到平衡時總壓

為竽，則_盤=,，解得x=0.5a；CO的平衡轉(zhuǎn)化率為。，列出反應(yīng)II三段式:

CO(g)+H2O(g)znCO2(g)+H2(g)

起始/mol0.5〃0.5〃01.5〃

轉(zhuǎn)化/molna~0.5nna~0.5nna~0.5nna~0.5n

平衡/moln(l—a)n(l-a)〃(〃一0.5)〃(l+a)

則小的選擇性=1。。％=%；平衡時,CO的分壓為吟六義孤=叮四、H2

的八亡3(l+a>o,.0.5M3也口八M八五隊〃(1一。)丫3(l-a)p

v-0

的分壓為一命一義不A)=---4------、CH4的分壓為市X不?0=q、H2O的分壓為一端一又手)=--4-----，

(l-a)popo

4X88

反應(yīng)I的Kp_(]a)pox[(i+a叫](l+apXpH

4.(1)+571.6

⑵①0.075mol-L^min1

②=82%

(3)增大壓強增大N2的濃度

(4)①II

+-

@N2+6H+6e=2NH3

解析：(1)由蓋斯定律知，Ay"%/A%=+571.6kJmoCi。

(2)①由圖甲可知，從反應(yīng)開始到達到平衡，X、Y的濃度變化量分別為0.50moLLr和0.75moLLr,

變化量之比為2：3,所以X為NH3>Y為H2,則0?10min內(nèi)v(H2)=0.75mol-L^^lOmin=0.075

mol-L-I-min-'o②由于B、C兩點的溫度相同，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，因此KB=KC；B點平衡體系

中氨的體積分數(shù)為70%,設(shè)氮氣的轉(zhuǎn)化率為x,則平衡時氫氣和氨氣的變化量分別為3xmol和2xmol,

平衡體系中共有(4—2x)mol氣體，所以二^xl00%=70%,解得小82%。

(3)根據(jù)影響平衡移動的因素分析，該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強可以使平衡正向移動，

從而提高原料轉(zhuǎn)化率；N2較易得到、價廉，增大N2的濃度也可使平衡正向移動，同時能提高H2的轉(zhuǎn)

化率。

(4)①反應(yīng)路徑中的決速步為活化能最高的一步，故決速步為H。②與電源負極相連的電極為陰極，

+

陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為N2+6H+6e-=2NH3O

5.(1)一步完成還是分幾步完成CH4(g)=C(s)+2H2(g)AH=+73.5kJ/mol

⑵①能②ac

⑶①減小>②K(K)=K(F)>K(N)?1.25

(4)如保持“(CO2)不變，增大"(H2),平衡正向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大

解析：(1)1840年瑞士化學(xué)家蓋斯通過大量的實驗證明：不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成，

其反應(yīng)熱都是相同的，這就是蓋斯定律；根據(jù)燃燒熱分別寫出熱化學(xué)方程式，

?C(s)+O2(g)=CO2(g)AH=—393.5kJ/mol

②H2(g)+1O2(g)=H2O(l)AH=-285kJ/mol

③CH/g)+2O2(g)=CO2(g)+2H20(1)AH=—890kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律計算③一①一2x②得CH4(g)-C(s)+2H2(g)AH=(-890+393.5+2x285)kJ/mol=

+73.5kJ/mol,故答案為+73.5kJ/mol;(2)①該反應(yīng)為隔增給減的反應(yīng)，\G=\H-TNS<Q,反應(yīng)能自

發(fā)進行；

②向絕熱、恒容密閉容器中加入一定量的CH/g)和NO(g)發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+4NO(g)=^2N2(g)

+CO2(g)+2H2O(g)AH=-1155kJ/mol;a.反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pM

=nRT,溫度變化，故壓強也是變量，根據(jù)“變量不變達平衡”，體系中混合氣體的壓強不變能說明反

應(yīng)達平衡狀態(tài)，選項a正確；b.隨著反應(yīng)的進行,根據(jù)物質(zhì)計量數(shù)關(guān)系，反應(yīng)后體系中保持V(N2):v(COz)

=2：1,無法說明反應(yīng)達平衡狀態(tài)，選項b錯誤；c.反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行溫度發(fā)生變化，

當(dāng)體系的溫度不變時反應(yīng)達平衡，選項c正確；d.反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，氣體總質(zhì)量、總物質(zhì)

的量不變，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不變，無法說明反應(yīng)達平衡，選項d錯誤；e.反應(yīng)為氣

體體積不變的反應(yīng)，氣體總質(zhì)量、總體積不變，混合氣體的密度始終不變，無法說明反應(yīng)達平衡，選

項e錯誤；答案選ac;(3)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動，則pi時降低溫度，n(CH4)

減小，增大壓強，平衡正向移動，CH4的物質(zhì)的量減小，則pi>02；②升高溫度，平衡正向移動，平

衡常數(shù)增大，相同溫度平衡常數(shù)相同，則有K(E)=K(F)>K(N)；

③根據(jù)數(shù)據(jù)列三段式：

2CHl(g)+O2(g)^^2CH3()H(g)

起始量(mol)210

變化量(mol)10.51

平衡量(moD10.51

此時總壓強為4MPa,則p(CH4)=表x4MPa=1.6MPa,p(O2)=0.8MPa,p(CH3OH)=1.6MPa,

(1.6MPa)

則a=(1,6MPa)2x0.8MPa=L25MPaT(4)根據(jù)圖中信息可知，保持〃(C°2)不變，增大〃(外)，

平衡正向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故其中投料比最大的是如。

6.⑴N三N鍵在“熱Fe”表面斷裂，利于提高合成氨的反應(yīng)速率；氨氣在“冷Ti”表面生成，利于提高

氨的平衡產(chǎn)率

⑵任意溫度

(3)減小a、b、c三個反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡均逆向移動

(4)①該溫度范圍NN的轉(zhuǎn)化率較大，且氮氣的選擇率較高，副產(chǎn)物較少

②催化劑對生成氮氣的反應(yīng)活性下降，副反應(yīng)的反應(yīng)速率加快

⑸①<②CD

(6)0.15

解析：⑴根據(jù)圖中信息，“熱Fe”高于體系溫度，N2在“熱Fe”表面斷裂，有利于提高合成氨反應(yīng)速率；

“冷Ti”低于體系溫度，氨氣在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡產(chǎn)率；(2)反應(yīng)a的△”<(),AS

>0,則△G=A8—7AS<0,任意溫度下反應(yīng)都能自發(fā)進行；(3)由信息可知，a、b、c三個反應(yīng)均為

放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率減小；(4)①其他條件不變，反應(yīng)溫度范圍為

200℃?225°C之間時NH3的轉(zhuǎn)化率較大，且氮氣的選擇率較高，副產(chǎn)物較少；②由圖可知，低溫下

NH3轉(zhuǎn)化率和N2選擇率均較高，隨溫度的升高，N2選擇率下降的原因可能為催化劑對生成N2的反應(yīng)

活性下降，副反應(yīng)的速率變大；(5)①活化能越大，反應(yīng)速率越慢，慢反應(yīng)決定反應(yīng)速率，第二步反

應(yīng)決定了生產(chǎn)尿素的快慢，則第二步的活化能大于第一步活化能，即EI<E3;②催化劑只改變化學(xué)

反應(yīng)速率，不影響平衡移動，所以不能提高平衡時氨氣的轉(zhuǎn)化率，A錯誤；尿素是固體，從體系轉(zhuǎn)移

出生成的尿素，平衡不移動，氨氣的轉(zhuǎn)化率不變，B錯誤；降低反應(yīng)體系的溫度，平衡正向移動，氨

氣轉(zhuǎn)化率增大，C正確；增大二氧化碳的濃度，平衡正向移動，使氨氣消耗量增多，氨氣轉(zhuǎn)化率增大，

D正確；(6)起始氨氣的體積分數(shù)為50%,說明二氧化碳的體積分數(shù)也為50%,設(shè)起始氨氣和二氧化

碳的物質(zhì)的量均為Imol,平衡時二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為％,列出如下三段式：

2NH3(g)+CO2(g)=^CO(NH2)2(s)+H2O(g)

起始量/mol110

轉(zhuǎn)化量/mol

平衡量/mol1-2x

1—2x

平衡時氨氣的體積分數(shù)為1。~—xl00%=20%,解得混合氣體總物質(zhì)的量為(2—

1—2x-r1—x-rxo

35'-2X8

2Xg)mol=4mol,p(NH3)=——xlOMPa=2MPa,同理，p(CO2)=5MPa,p(H2O)=3MPa,Kp=

漢氏0)

3MPa-2

p2(NH3)xp(CC)2)=(2MPa>x5MPa=0.15(MPa)

O^(g)+NH3(g)-、^NHz(g)+、^OH(g)

(2)@>

②<

③12.4%

@2.14>

⑤提高丙烯晴的平衡轉(zhuǎn)化率，因為恒壓下充入N2,反應(yīng)II中各物質(zhì)分壓減小，平衡正向移動

解析：(1)反應(yīng)熱=反應(yīng)物鍵能總和一生成物鍵能總和可知，A//=(8x413+615+2x351+2x348+745

+3x389)kJ/mol—(8x413+615+2x348+745+305+2x389+351+463)kJ/mol=—28kJ/mol。(2)

N

①由圖知，在200℃之前，平衡體系中A亥■物質(zhì)的量分數(shù)幾乎不變，即反應(yīng)II反應(yīng)程度變化不大，

oO

平衡體系中'小^的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度的升高而逐漸增大，HO的物質(zhì)的量分數(shù)隨

溫度的升高而逐漸減小，則說明反應(yīng)I平衡正向移動，即反應(yīng)I為吸熱反應(yīng)，AHi>0o②反應(yīng)H的

O

歷程包含p、q兩步，含碳物質(zhì)檢測過程中，未檢測出'"''NH"說明生成該物質(zhì)的速率慢，消耗該

物質(zhì)的速率快，即其中q步為決速步驟，該步驟活化能較大，p步活化能Vq步活化能。③設(shè)初