2. (1) ①0.2mol·L^-1·min^-1　1.25　②cd

(2) 2H₂(g)+2NO(g)2H₂O(l)+N₂(g)

ΔH =-752.1kJ·mol^-1

(3) ①<

②

1. (1) b　放热

(2) 1.20×10^-3　5.80×10^-3　探究等质量催化剂比表面积不同时对合成甲醇化学反应速率的影响规律

(3) CO的转化率随温度的升高而降低

(4) NaHCO₃溶液中存在如下平衡:HCH⁺+C、H₂OH⁺+OH^-,Mg和H⁺反应生成H₂和Mg²⁺,Mg²⁺与OH^-、C生成难溶物Mg(OH)₂·3MgCO₃,则H⁺、OH^-、C的浓度均降低,促使上述两平衡均向右移动。故Mg与饱和NaHCO₃溶液反应产生大量H₂

2.　 (2013·肇庆一模)消除汽车尾气是减少城市空气污染的热点研究课题。

(1) 汽车内燃机工作时发生反应:N₂(g)+O₂(g)2NO(g),生成的NO是汽车尾气的主要污染物。T ℃时,向5L密闭容器中充入6.5molN₂和7.5molO₂,在5min时反应达到平衡状态,此时容器中NO的物质的量是5mol(不考虑后续反应)。则

①5min内该反应的平均速率v(NO)=　　;在T℃时,该反应的平衡常数K=　　。

②反应开始至达到平衡的过程中,容器中下列各项发生变化的是　　(填字母)。

a. 混合气体的密度

b. 混合气体的压强

c. 正反应速率

d. 单位时间内,N₂和NO的消耗量之比

(2) 用H₂或CO催化还原NO可以达到消除污染的目的。

已知:2NO(g)N₂(g)+O₂(g)　 ΔH=-180.5kJ·mol^-1

2H₂O(l)2H₂(g)+O₂(g)　 ΔH=+571.6kJ·mol^-1

则H₂(g)与NO(g)反应生成N₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式是　。

(3) 当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时,反应2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g)+N₂(g)中,NO的浓度[c(NO)]随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。

①该反应的ΔH　　(填“>”或“<”)0。

②若催化剂的表面积S₁>S₂ ,在上图中画出c(NO) 在T₁、 S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线(并作相应标注)。

趁热打铁,事半功倍。请同学们及时完成《配套检测与评估》中的练习第175-178页。

专题八　化学反应原理综合题型研究

[典题演示]

变式训练1　(1) 2　2.5

(2) ②和③　①和②

(3) 0.010或1.0×10^-2

(4)

变式训练2　(1) 0.3mol·L^-1·min^-1

(2) 或

(3) ab

(4) ①二　②>

(5) ①NO、NO₂　②-1627.2kJ·mol^-1

CO(NH₂)₂+H₂O-6e^-CO₂+N₂+6H⁺

[课堂评价]

1.　 (2013·梅州期末改编)工业上在催化剂作用下可利用CO合成甲醇:CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g),图1表示反应过程中能量的变化情况,图2表示CO转化率随温度的变化曲线。

图1

图2

请回答下列问题:

(1)在图1中,曲线　　(填“a”或“b”)表示使用了催化剂;该反应属于　　(填“吸热”或“放热”)反应。

(2) 为探究外界条件对合成甲醇化学反应速率的影响规律,某科技工作者设计了以下三组实验,部分数据已填人表中,请补充完整。

其中设计实验组①和②的目的是　。

(3) “图2”所揭示的规律是: 在p₁压强下达平衡时,　　　　　　　　。并请画出在p₂(p₂>p₁)压强下的曲线。

(4) 请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg和NaHCO₃溶液反应产生大量气泡的原因牋　　　　　　　　　　。

0.10　 0.10　 0.10　 0.30

平衡浓度/mol·L^-1:

　 x-0.10　　　 x-0.10　　　 0.10　 0.30

K===27

解得x=0.11

转化率=×100%=91%

(3)(2012·广东高考)向KI、Na₂S₂O₃与淀粉的混合溶液中加入一定量的K₂S₂O₈溶液,当溶液中的　　耗尽后,溶液颜色将由无色变成为蓝色。为确保能观察到蓝色,S₂与S₂初始的物质的量需满足的关系为n(S₂)∶n(S₂)　　。

I₂遇淀粉溶液变蓝,依题意,第一个反应生成的I₂易被Na₂S₂O₃还原,当Na₂S₂O₃耗尽,I₂才存在溶液中,这时溶液才变蓝。将题给两个反应相加可知S₂2S₂,由两种离子的关系可知n(S₂)∶n(S₂)<2时,第一步反应生成的I₂不被完全反应溶液才变蓝。

(4) (2013·广东高考)据上页图2,计算318s内第2组实验中生成的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。

由图给数据可知Δc()=11.8×10^-3mol·L^-1-3.5×10^-3mol·L^-1=8.3×10^-3mol·L^-1,由速率公式得:v()===5.5×10^-4mol·L^-1·s^-1。

课堂评价

4. 有关计算,这类综合题一定会涉及化学基本计算:

(1) (2010·广东高考)H₃BO₃溶液中存在如下反应:

H₃BO₃(aq)+H₂O(l)[B(OH)₄]^-(aq)+H⁺(aq)。已知0.70mol·L^-1 H₃BO₃溶液中,上述反应于298 K达到平衡时,c_平衡(H⁺)=2.0×10^-5mol·L^-1,c_平衡(H₃BO₃)≈c_起始(H₃BO₃),水的电离可忽略不计,求此温度下该反应的平衡常数K。(H₂O的平衡浓度不列入K的表达式中,计算结果保留两位有效数字)

某温度时平衡常数K等于生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积之比。理解平衡常数K的概念易得出正确结果。

K===5.7×10^-10

(2) (2011·广东高考)将等物质的量的CH₄和H₂O(g)充入1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,求CH₄的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。

设CH₄的初始物质的量为xmol。则

CH₄(g)+ H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)

初始浓度/mol·L^-1:

　 x　　 x　　 　 0　 　 0

转化浓度/mol·L^-1:

3. 利用盖斯定律进行简单计算,写出热化学方程式,判断反应是吸热反应还是放热反应。经常会涉及电化学的考查,如电极的判断、电极反应式的书写。

(1) (2010·广东高考)该反应的ΔH(填“<”、“=”或“>”)0。

(2) (2011·广东高考)由CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g),该反应的ΔH=+206 kJ·mol^-1得知反应是吸热反应,然后作出能量图。已知:CH₄(g)+2O₂(g)CO₂(g)+2H₂O(g)　ΔH=-802kJ·mol^-1,写出由CO₂生成CO的热化学方程式:　。

(3) (2012·广东高考)碘也可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料。该电池反应如下:

2Li(s)+I₂(s)2LiI(s)　　 　ΔH

已知:4Li(s)+O₂(g)2Li₂O(s)　　 ΔH₁

4LiI(s)+O₂(g)2I₂(s)+2Li₂O(s)　　　 ΔH₂

则电池反应的ΔH=　　　;碘电极作为该电池的　　极。

(4) (2013·广东高考)大气中的部分碘源于O₃对海水中I^-的氧化。将O₃持续通入NaI溶液中进行模拟研究。

O₃将I^-氧化成I₂的过程由3步反应组成:

①I^-(aq)+O₃(g)IO^-(aq)+O₂(g)　ΔH₁

②IO^-(aq)+H⁺(aq)HOI(aq)　ΔH₂

③HOI(aq)+I^-(aq)+H⁺(aq)I₂(aq)+H₂O(l)　ΔH₃

总反应的化学方程式为　　　　　　,其反应的ΔH=　　。

2. 分析不同条件的影响因素以后,按要求作图

(1) 如2011年广东高考:画出反应过程中体系的能量变化图(进行必要的标注)。

　画图要标注纵坐标、横坐标和ΔH、反应物、生成物。注意反应物与生成物的能量高低。

(2) 如2012年广东高考:分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S₂)-t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。

画图注意:加入催化剂,化学反应速率加快,反应完全所需时间少;降低反应温度,化学反应速率减慢,反应完全所需的时间多。但该反应不是可逆反应,不管改变何种外界条件,反应完全时c(S₂)不变。

二、 题型结构和特点

1. 给出图像(或表格)信息,找出不同条件对反应速率的影响

(1) 图像主要有:化学反应速率、化学平衡(或化学反应速率与化学平衡相结合)的图像。

①转化率与时间在不同温度下的变化曲线。如2010年广东高考:在其他条件相同时,反应H₃BO₃+3CH₃OHB(OCH₃)₃+3H₂O中,H₃BO₃的转化率(α)在不同温度下随反应时间(t)的变化见下图。

②产量与时间在不同催化剂下的变化曲线。如2011年广东高考:利用光能和光催化剂,可将CO₂和H₂O(g)转化为CH₄和O₂。紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH₄产量随光照时间的变化如下图所示。

(2) 表格主要有:浓度与化学反应速率。如2012年广东高考:为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表。

　(3) 如广东2013年高考题:为探究Fe²⁺对O₃氧化I^-反应的影响(反应体系如图1),某研究小组测定两组实验中浓度和体系pH,结果见图2和下表。

图1

图2

一、 涉及的知识块

化学反应与能量(反应热、电化学)、化学反应速率和化学平衡。