专题5 反应热 化学反应速率与化学平衡
1.(2022·江苏省南京市、盐城市一模)SO2既是大气主要污染物之一,又在生产生活中具有广泛应用,如可生产SO3并进而制得硫酸等,其反应原理为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1。实验室可用铜和浓硫酸制取SO2。对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列说法正确的是 ( )
A.该反应在任何条件下都能自发进行
B.反应达平衡后再通入O2,SO3的体积分数一定增加
C.反应在高温、催化剂条件下进行可提高SO2的平衡转化率
D.2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所含键能总和比2 mol SO3(g)所含键能小
2.(2022·江苏省盐城市上学期期中)对于反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH<0。下列有关说法不正确的是 ( )
A.CH4既是氧化产物,又是还原产物
B.提高的值可增大H2的转化率
C.升高温度有利于提高CO2的平衡转化率
D.提高CO2转化为CH4的转化率,需研发在低温区高效催化剂
3.(2022·江苏省苏北四市上学期期末调研)对于可逆反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=-41.8 kJ·mol-1,下列说法正确的是 ( )
A.温度升高,化学平衡常数减小
B.NO2作还原剂被氧化
C.使用催化剂能增大SO2平衡转化率
D.在密闭容器中加入1 mol SO2和1 mol NO2,充分反应后放出41.8 kJ的热量
4.(2022·江苏省南京市、盐城市第一次模拟)二维锑片(Sb)是一种新型的CO2电化学还原催化剂。酸性条件下人工固碳装置中CO2气体在Sb表面发生三种催化竞争反应,其反应历程如图所示(*表示吸附态中间体)。下列说法不正确的是 ( )
A.生成HCOOH吸收的能量最多
B.使用Sb改变了反应的路径
C.Sb电极表面生成CO的反应为*CO2+2e-+H2OCO+2OH-
D.Sb对三种催化竞争反应的选择效果为HCOOH>H2>CO
5.(2022·南通模拟)工业上利用NH3和CO2制取尿素 [CO(NH2)2],有关反应的热化学方程式如下:
反应Ⅰ:2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l) ΔH=a kJ/mol
反应Ⅱ:H2NCOONH4(l)H2O(l)+CO(NH2)2(l) ΔH=b kJ/mol
下列有关说法正确的是 ( )
A.反应2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+CO(NH2)2(l)的ΔH=(a-b)kJ/mol
B.反应Ⅰ在一定温度下能自发进行,则a>0
C.采用高压,既能加快反应Ⅰ的速率又能提高原料的平衡转化率
D.生产过程中及时将水分离出去,可以加快反应Ⅱ的正反应速率
6.(2022·苏州模拟)通过以下两步反应可实现NH4Cl分解产物的分离。
NH4Cl(s)+MgO(s)NH3(g)+Mg(OH)Cl(s) ΔH=+61.34 kJ/mol
Mg(OH)Cl(s)HCl(g)+MgO(s) ΔH=+97.50 kJ/mol
下列说法不正确的是 ( )
A.反应NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)的ΔH=+158.84 kJ/mol
B.两步反应的ΔS均大于0
C.MgO是NH4Cl分解反应的催化剂
D.5.35 g NH4Cl完全分解理论上可获得标准状况下的HCl约2.24 L
7.(2022·无锡高三质量检测)二氧化硫是一种应用广泛的化工原料。在接触法制硫酸的工业中,二氧化硫制取三氧化硫的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
ΔH=-196 kJ/mol。下列有关用二氧化硫制取三氧化硫的说法正确的是 ( )
A.反应的ΔS>0
B.1 mol SO2与足量O2反应,放出的热量为98 kJ
C.工业上用通入足量的空气来提高SO2的转化率
D.反应中每消耗1 mol SO2转移的电子数目约等于 4×6.02×1023
8.(2022·常州月考)由于化石燃料的长期大量消耗,传统能源逐渐枯竭,而人类对能源的需求量越来越高,氢能源和化学电源的开发与利用成为全球发展的重要问题。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保获取氢能源的方法,其反应过程如下:
已知反应1:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH<0
反应2:H2SO4(aq)SO2(g)+H2O(l)+O2(g) ΔH>0
反应3:2HI(aq)H2(g)+I2(g) ΔH>0
下列说法错误的是 ( )
A.该过程实现了将太阳能转化为化学能
B.该过程降低了水分解制氢反应的活化能,可加快反应速率
C.热化学硫碘循环分解水的总反应为2H2O2H2↑+O2↑
D.升高热源温度可使上述三个反应的平衡常数均增大
9.(2022·江苏省盐城市上学期期中考试)对机动车尾气中的NO进行处理,可以保护环境,减少污染。研究表明使用乙醇汽油并不能减少NO的排放量。某研究小组在实验室对机动车尾气以耐高温试剂Ag—ZSW—5催化,测得NO转化为N2的转化率随反应温度的变化如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.NO直接分解为N2的反应为吸热反应
B.增大压强,可提高NO还原为N2的平衡转化率
C.使用催化剂,可提高NO还原为N2的平衡转化率
D.汽缸中吸入足量空气使汽油完全燃烧,可以减少尾气中的NO排放
10.(2022·江苏省苏锡常镇四市下学期调研一)汽车尾气中的CO、NOx、硫氧化物、乙烯、丙烯等碳氢化合物会引起光化学烟雾、酸雨等污染;汽油抗震添加剂四乙基铅(熔点-136 ℃,极易挥发)的排放严重危害人体中枢神经系统。汽车尾气净化装置可将污染物中的CO和NO转化为无害气体,发生反应为2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ·mol-1。对于反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g),下列说法正确的是 ( )
A.反应的平衡常数可表示为K=
B.使用催化剂可降低反应的活化能,减小反应的焓变
C.增大压强能加快反应速率,提高反应物的平衡转化率
D.用E总表示键能之和,该反应ΔH=E总(生成物)-E总(反应物)
11.(2022·江苏省南通市第一次调研测试)草酸二甲酯[(COOCH3)2]催化加氢制乙二醇的反应体系中,发生的主要反应为
反应Ⅰ:(COOCH3)2(g)+2H2(g)CH3OOCCH2OH(g)+CH3OH(g) ΔH1<0
反应Ⅱ:(COOCH3)2(g)+4H2(g)HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g) ΔH2<0
压强一定的条件下,将(COOCH3)2、H2按一定比例、流速通过装有催化剂的反应管,测得(COOCH3)2的转化率及CH3OOCCH2OH、HOCH2CH2OH的选择性
×100%与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线B表示HOCH2CH2OH的选择性随温度变化
B.190~198 ℃范围内,温度升高,(COOCH3)2的平衡转化率增大
C.190~198 ℃范围内,温度升高,逐渐减小
D.192 ℃时,其他条件一定,加快气体的流速可以提高(COOCH3)2转化率
专题5 反应热 化学反应速率与化学平衡
1.D 解析:A项,该反应为气体分子数减小的反应,故ΔS<0,且该反应为放热反应,故只在低温条件下能自发进行,错误;B项,当通入足量O2时,参与反应的O2少,生成的SO3略有增多,但是由于没有反应的O2的量更多,则SO3的体积分数反而减小,错误;C项,催化剂不可以改变SO2的平衡转化率,错误;D项,反应的ΔH=E[2molSO2(g)+1molO2(g)]-E[2molSO3(g)]=-196.6kJ·mol-1<0,则有E[2molSO2(g)+1molO2(g)]
3.A 解析:A项,该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,正确;B项,由方程式可知,反应中二氧化氮中氮元素的化合价降低被还原,是反应的氧化剂,错误;C项,使用催化剂,化学平衡不移动,二氧化硫的转化率不变,错误;D项,该反应为可逆反应,可逆反应不可能完全反应,则密闭容器中1mol二氧化硫和1mol二氧化氮不可能完全反应,充分反应后放出的热量小于41.8kJ,错误。
4.C 解析:A项,生成三种产物中HCOOH的能量最大,故吸收的能量最多,正确;B项,从题图中看,催化剂Sb改变了反应的路径,正确;C项,反应条件为酸性,所以不可能生成OH-,Sb电极表面生成CO的反应为*CO2+2e-+2*H+CO+H2O,错误;D项,活化能越小,反应越容易进行,生成HCOOH的活化能最小,生成CO的活化能最大,生成H2的活化能居中,正确。
5.C 解析:将反应Ⅰ和反应Ⅱ相加可知A项反应的ΔH=(a+b)kJ/mol,A错误;反应能自发进行,则ΔH-TΔS<0,由反应Ⅰ可知该反应的ΔS<0,故ΔH<0,即a<0,B错误;反应Ⅰ的正反应为气体体积减小的反应,故高压时反应速率能加快,平衡正向移动,能提高原料的平衡转化率,C正确;将水分离后,相当于降低了生成物的浓度,反应速率减小,D错误。
6.C 解析:将两个反应依次编号为①、②,根据盖斯定律①+②可得NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g) ΔH=158.84kJ/mol,A正确;两步反应都是由固体生成气体的反应,两步反应的ΔS均大于0,B正确;由两个方程式可看出,MgO主要作用是吸收NH4Cl(s)分解产生的HCl(g),防止HCl(g)再和NH3(g)反应,而不是催化剂,C错误;根据反应NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)可知,n(HCl)=n(NH4Cl)==0.1mol,标准状况下的体积约为2.24L,D正确。
7.C 解析:SO2制取SO3的反应是气体体积缩小的反应,ΔS<0,A错误;该反应是可逆反应,1molSO2与足量O2反应时,用于生成SO3的SO2小于1mol,故放出的热量小于98kJ,B错误;通入足量的空气能增大O2的浓度进而使得平衡正向移动,SO2的转化率提高,C正确;在反应中,每消耗1molSO2转移2mol电子,D错误。
8.D 解析:由题图可知该过程中利用太阳能使化学反应发生,实现了太阳能转化为化学能,A正确;将给定的三个反应方程式相加可得反应方程式为H2O(l)H2(g)+O2(g),即2H2O2H2↑+O2↑,故该过程是利用SO2和I2作催化剂使H2O分解的过程,在该过程中催化剂降低了反应的活化能,加快反应速率,B、C正确;反应1的ΔH<0,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,D错误。
9.B 解析:A项,根据题图,800K之后随温度升高,NO转化为N2的转化率降低,2NON2+O2平衡向左移动,逆反应为吸热反应,则NO直接分解为N2的反应为放热反应,错误;B项,2NO+2CON2+2CO2,正反应气体物质的量减少,增大压强,平衡正向移动,可提高NO还原为N2的平衡转化率,正确;C项,催化剂不能使平衡移动,使用催化剂,不能提高NO还原为N2的平衡转化率,错误;D项,汽车汽缸中NO的生成反应为N2(g)+O2(g)2NO(g),NO的生成与汽油是否完全燃烧无关,即不能减少尾气中的NO排放,错误。
10.C 解析:A项,反应的平衡常数应表示为K=,错误;B项,催化剂能改变反应的活化能,但不改变反应的焓变,错误;C项,增大压强能加快反应速率,2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,反应物的平衡转化率升高,正确;D项,反应的焓变为反应物键能之和减去生成物键能之和,用E总表示键能之和,该反应ΔH=E总(反应物)-E总(生成物),错误。
11.C 解析:A项,由曲线A上CH3OOCCH2OH选择性为50%时,曲线C表示HOCH2CH2OH的选择性恰好为50%,则曲线C表示HOCH2CH2OH的选择性随温度变化,错误;B项,两反应均为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,190~198℃范围内,温度升高,(COOCH3)2的平衡转化率减小,错误;C项,190~198℃范围内,反应Ⅱ[(COOCH3)2(g)+4H2(g)HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g)
ΔH2<0]为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,每减少2molCH3OH,只减少1molHOCH2CH2OH,HOCH2CH2OH减小的幅度小于CH3OH,故逐渐减小,正确;D项,192℃时,其他条件一定,加快气体的流速,有的(COOCH3)2来不及反应,反应物(COOCH3)2转化率降低,错误。
