高考必考非选择题3化学反应原理中计算题研究word+教师解析版.docx
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高考必考非选择题3化学反应原理中计算题研究word+教师解析版
2019高考必考非选择题3
专题三 化学反应原理中计算题空的研究
热点题空一 热化学方程式及反应热的计算
1.书写热化学方程式的“五环节”
2.利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤和方法
(1)计算步骤
(2)计算方法
题组一 热化学方程式的书写
1.200℃时固体硝酸铵可以分解为N2O和H2O,此过程中每转移电子8mol,放出热量84.8kJ,写出此反应的热化学方程式:
_________________________________________________。
答案 NH4NO3(s)===N2O(g)+2H2O(g)ΔH=-42.4kJ·mol-1
2.氨气具有还原性,例如,氨气能与卤素单质发生置换反应。
已知几种化学键的键能数据如表所示:
化 学 键
N—H
N≡N
Br—Br
H—Br
键能/kJ·mol-1
391
946
194
366
请写出氨气与溴蒸气反应的热化学方程式:
___________________________________
答案 2NH3(g)+3Br2(g)===N2(g)+6HBr(g)ΔH=-214kJ·mol-1
3.已知:
25℃、101kPa时,Mn(s)+O2(g)===MnO2(s) ΔH=-520kJ·mol-1
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-297kJ·mol-1
Mn(s)+S(s)+2O2(g)===MnSO4(s)
ΔH=-1065kJ·mol-1
则SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是___________________________
答案 MnO2(s)+SO2(g)===MnSO4(s)ΔH=-248kJ·mol-1
4.[2017·全国卷Ⅰ,28
(2)]近期发现,H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。
回答下列问题:
下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为
_______________________、______________________________________,
制得等量H2所需能量较少的是________。
答案 H2O(l)===H2(g)+
O2(g) ΔH=286kJ·mol-1
H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH=20kJ·mol-1 系统(Ⅱ)
题组二 反应热的计算
5.用NH3可除去烟气中氮的氧化物,主要反应如下:
①4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-1627.2kJ·mol-1
②6NO(g)+4NH3(g)=5N2(g)+6H2O(g)
ΔH2=-1807kJ·mol-1
③6NO2(g)+8NH3(g)=7N2(g)+12H2O(g)
ΔH3=-2659.9kJ·mol-1
则N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH4=______kJ·mol-1。
已知:
O2、NO中的化学键键能分别为497.3kJ·mol-1、631.65kJ·mol-1,则N2中的化学键键能为__________________________。
答案 +179.8 945.8kJ·mol-1
6.二氧化碳回收利用是环保科学研究的热点课题。
已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃:
2CO2(g)+6H2(g)=CH2==CH2(g)+4H2O(g) ΔH。
(1)几种物质的能量(kJ·mol-1)如表所示(在标准状态下,规定单质的能量为0,测得其他物质生成时放出的热量为其具有的能量):
物质
CO2(g)
H2(g)
CH2==CH2(g)
H2O(g)
能量/kJ·mol-1
-394
0
52
-242
ΔH=____________________kJ·mol-1。
(2)几种化学键的键能(kJ·mol-1)。
化学键
C==O
H—H
C==C
H—C
H—O
键能/kJ·mol-1
803
436
615
a
463
a=____________________。
答案
(1)-128
(2)409.25
7.
(1)[2016·全国卷Ⅱ,26(3)]联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。
回答下列问题:
①2O2(g)+N2(g)===N2O4(l) ΔH1
②N2(g)+2H2(g)===N2H4(l) ΔH2
③O2(g)+2H2(g)===2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g)
ΔH4=-1048.9kJ·mol-1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4=________,联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为________________________________________________________________________
(2)CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。
已知:
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)
ΔH1=akJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)
ΔH2=bkJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3=ckJ·mol-1
反应CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
答案
(1)2ΔH3-2ΔH2-ΔH1 反应放热量大,产生大量的气体
(2)a+2b-2c
热点题空二 有关反应速率、平衡常数、转化率的计算
1.对化学反应速率计算公式的理解
对于反应mA(g)+nB(g)===cC(g)+dD(g)
(1)计算公式:
v(B)=
=
。
(2)同一反应用不同的物质表示反应速率时,数值可能不同,但意义相同。
不同物质表示的反应速率,存在如下关系:
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶c∶d。
(3)注意事项
①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。
②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率,而不是即时速率,且计算时取正值。
2.化学平衡计算中常用公式
(1)对于可逆反应:
aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)在一定温度下达到化学平衡时,其计算的表达式为
化学平衡常数K=
(式中的浓度是指平衡状态的浓度)
Kp=
其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D两气体的分压,
气体的分压=气体总压×体积分数
气体体积之比=气体物质的量之比
(2)同一化学反应,化学反应方程式写法不同,其平衡常数表达式亦不同。
例如:
N2O4(g)=2NO2(g) K=
N2O4(g)=NO2(g) K′=
=
2NO2(g)=N2O4(g) K″=
=
因此书写平衡常数表达式时,要与化学反应方程式相对应,否则意义就不明确。
(3)转化率计算公式
转化率(α)=
×100%
题组一 识图计算反应速率
1.用催化剂可以使NO、CO污染同时降低,2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),根据传感器记录某温度下NO、CO的反应进程,测量所得数据绘制出如图。
前1s内的平均反应速率v(N2)=__________,第2s时的x值范围________。
答案 2.7×10-4mol·L-1·s-1 30.6>x>25.2
2.研究漂白液的稳定性对其生产和保存有实际意义。
下图是30℃时,三种漂白液中NaClO的质量百分含量随时间的变化关系。
(1)分解速率v(Ⅰ)________(填“>”“<”或“=”)v(Ⅱ),其原因是
________________________________________________________________________。
(2)漂白液Ⅰ在4~8天内的分解速率为________mol·L-1·d-1。
(常温下漂白液的密度近似等于1g·cm-3,溶液体积变化忽略不计,计算结果保留2位有效数字)
答案
(1)> 相同条件下,Ⅰ中NaClO浓度大,因而反应速率大
(2)0.047
题组二 有关平衡常数和转化率的计算
3.[2017·全国卷Ⅰ,28(3)①]近期发现,H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。
回答下列问题:
H2S与CO2在高温下发生反应:
H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。
在610K时,将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
H2S的平衡转化率α1=________%,反应平衡常数K=________。
答案 2.5 2.8×10-3
4.[2017·全国卷Ⅲ,28(4)①]砷(As)是第四周期ⅤA族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。
回答下列问题:
298K时,将20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合,发生反应:
AsO
(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)AsO
(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。
溶液中c(AsO
)与反应时间(t)的关系如图所示。
若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为____。
答案
5.化学家研究在催化剂作用下,通过反应:
CCl4+H2CHCl3+HCl使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)。
此反应伴随有副反应,会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等。
已知CCl4的沸点为77℃,CHCl3的沸点为61.2℃。
在密闭容器中,该反应在110℃下达到平衡状态后,测得如下数据(假设不考虑副反应):
实验序号
温度/℃
初始CCl4的浓度/mol·L-1
初始H2的浓度/mol·L-1
CCl4平衡转化率
1
110
0.8
1.2
a
2
110
1
1
50%
3
100
1
1
b
(1)此反应的化学平衡常数表达式为___________________________________________。
在110℃时平衡常数为_____________________________________________________。
(2)实验1中,CCl4的转化率a__________(填“大于”“小于”或“等于”)50%。
(3)实验2中,10h后达到平衡,H2的平均反应速率为________________。
(4)实验3中,b的值________(填字母)。
A.等于50%B.大于50%
C.小于50%D.无法判断
答案
(1)K=
1
(2)大于 (3)0.05mol·L-1·h-1 (4)D
题组三 化学平衡常数的综合计算
6.亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,可由NO和Cl2反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)=2NOCl(g)。
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
①2NO2(g)+NaCl(s)=NaNO3(s)+NOCl(g)
②4NO2(g)+2NaCl(s)=2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)
③2NO(g)+Cl2(g)=2NOCl(g)
设反应①②③对应的平衡常数依次为K1、K2、K3,则K1、K2、K3之间的关系为______________________。
(2)300℃时,2NOCl(g)=2NO(g)+Cl2(g)。
正反应速率的表达式为v正=k·cn(NOCl)(k为速率常数,只与温度有关),测得速率与浓度的关系如表所示:
序号
c(NOCl)/mol·L-1
v/mol·L-1·s-1
①
0.30
3.60×10-9
②
0.60
1.44×10-8
③
0.90
3.24×10-8
n=________,k=________。
(3)在1L恒容密闭容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g),在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示:
①反应开始到10min时NO的平均反应速率v(NO)=________mol·L-1·min-1。
②T2时该反应的平衡常数K为________。
③Cl2的平衡转化率为__________。
(4)若按投料比[n(NO)∶n(Cl2)]=2∶1把NO和Cl2加入到一恒压的密闭容器中发生反应,平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图B所示:
①该反应的ΔH________(填“>”“<”或“=”)0。
②在p压强条件下,M点时容器内NO的体积分数为________。
③若反应一直保持在p压强条件下进行,则M点的分压平衡常数Kp=________(用含p的表达式表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数)。
答案
(1)K2·K3=K
(2)2 4.0×10-8L·mol-1·s-1
(3)①0.1 ②2 ③50% (4)①< ②40% ③Kp=
热点题空三 有关电离常数、溶度积常数的计算
1.依据电离常数表达式计算(以弱酸HA为例)
(1)Ka=
,若只是弱酸溶液,则c(H+)=c(A-),Ka=
。
(2)Ka与pH的关系
pH=-lgc(H+)=-lg
=-lgKa+lg
。
(3)Ka与A-水解常数Kh的关系
A-+H2OHA+OH-
Kh=
=
=
。
2.溶度积(Ksp的常见计算类型)
(1)已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度,如Ksp=a的饱和AgCl溶液中c(Ag+)=
mol·L-1。
(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的浓度,如某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)=10amol·L-1。
(3)计算沉淀转化的平衡常数,如Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),平衡常数K=
=
=
。
题组一 有关电离常数的计算
1.[2017·天津,10(5)]已知25℃,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,H2SO3的Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8。
(1)若氨水的浓度为2.0mol·L-1,溶液中的c(OH-)=________mol·L-1。
(2)将SO2通入该氨水中,当c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1时,溶液中的
=________。
答案
(1)6.0×10-3
(2)0.62
2.2×10-3mol·L-1的氢氟酸水溶液中,调节溶液pH(忽略调节时体积变化),测得平衡体系中c(F-)、c(HF)与溶液pH的关系如图。
则25℃时,HF电离平衡常数为Ka(HF)=_______________________(列式求值)。
答案
=
=4×10-4。
3.25℃时,将amol·L-1的氨水与0.01mol·L-1的盐酸等体积混合所得溶液中c(NH
)=c(Cl-),则溶液显______(填“酸”“碱”或“中”)性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离平衡常数Kb=________。
答案 中
题组二 有关Ksp的计算
4.[2017·海南,14(3)]向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液,当有BaCO3沉淀生成时溶液中
=_______________。
已知Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。
答案 24
5.[2016·全国卷Ⅰ,27(3)]在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl-,利用Ag+与CrO
生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。
当溶液中Cl-恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10-5mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)为________mol·L-1,此时溶液中c(CrO
)等于________mol·L-1。
(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10)
答案 2.0×10-5 5.0×10-3
6.常温下,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。
常温下,在一定量的氯化铜溶液中逐滴加入氨水至过量,可观察到先产生蓝色沉淀,后蓝色沉淀溶解转化成蓝色溶液。
(1)当pH=8时,表明已完全沉淀,计算此时c(Cu2+)=__________mol·L-1。
(2)常温下,Cu2+(aq)+4NH3(aq)[Cu(NH3)4]2+(aq)
K1=2.0×1013,蓝色沉淀溶解过程中存在平衡:
Cu(OH)2(s)+4NH3(aq)[Cu(NH3)4]2+(aq)+2OH-(aq),其平衡常数K2=______________。
答案
(1)2.2×10-8
(2)4.4×10-7
专题特训
A组
1.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)[2017·天津,7(3)]0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28kJ,该反应的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
(2)已知1mol钠的单质在足量O2中燃烧,恢复至室温,放出255.5kJ热量,写出该反应的热化学方程式:
______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)下图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:
________________________________________________________________________。
答案
(1)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)===TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6kJ·mol-1
(2)2Na(s)+O2(g)===Na2O2(s) ΔH=-511kJ·mol-1
(3)NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=-234kJ·mol-1
2.工业上先将煤转化为CO,再利用CO和水蒸气反应制H2时,存在以下平衡:
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)
(1)向2L恒容密闭容器中充入CO和H2O(g),800℃时测得部分数据如下表。
t/min
0
1
2
3
4
n(H2O)/mol
1.20
1.04
0.90
0.70
0.70
n(CO)/mol
0.80
0.64
0.50
0.30
0.30
则从反应开始到2min时,用H2表示的反应速率为____________________________;该温度下反应的平衡常数K=__________(小数点后保留2位有效数字)。
(2)相同条件下,向2L恒容密闭容器中充入1molCO(g)、1molH2O(g)、2molCO2(g)、2molH2(g),此时v正________(填“>”“<”或“=”)v逆。
(3)已知该反应在不同的温度下的平衡常数数值分别为
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
1.67
1.19
1.00
0.60
0.38
某温度下,如果平衡浓度符合下列关系式:
3c(CO)·c(H2O)=5c(H2)·c(CO2),判断此时的温度是______。
答案
(1)0.075mol·L-1·min-1 1.19
(2)< (3)1000℃
3.H2S是一种重要的化工原料,用于荧光粉、光导体、光电曝光计等的制造。
(1)H2S是石油化工中原油脱硫的中间体,反应原理如下:
①COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) ΔH1=+7kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-42kJ·mol-1
写出COS气体和水蒸气反应生成CO2和H2S的热化学方程式:
________________________________________________________________________。
(2)某温度下,向密闭容器中充入5molH2O(g)和5molCOS(g),测得混合气体中H2S的体积分数φ(H2S)与反应时间t的关系如图所示。
①A点的正反应速率________(填“大于”“小于”或“等于”)B点的逆反应速率。
②该条件下,COS的平衡转化率为________。
③该温度下,反应的平衡常数K为________。
④在B点对应的平衡状态,改变下列条件,能使COS的平衡转化率增大的是_______(填字母)。
a.通入H2O(g)b.升温
c.降温d.加压
e.加入催化剂
答案
(1)COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g) ΔH=-35kJ·mol-1
(2)①大于 ②80% ③16 ④ac
4.25℃时,亚碲酸(H2TeO3)的Ka1=1×10-3,Ka2=2×10-8。
该温度下,0.1mol·L-1H2TeO3的电离度α约为______________(α=
×100%);NaHTeO3溶液的pH________(填“>”“<”或“=”)7。
答案 10% <
5.解答下列各小题。
(1)(2015·全国卷Ⅰ,28节选)浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子,取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中
为________________。
[已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17]
(2)[2015·海南,15
(2)]已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,若向50mL0.018mol·L-1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L-1的盐酸,混合后溶液中Ag+的浓度为________mol·L-1,pH为________。
(3)煅粉主要含MgO和CaO,用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,室温下,若滤液中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1,则滤液pH大于________[Mg(OH)2的Ksp=5×10-12]。
答案
(1)4.7×10-7
(2)1.8×10-7 2 (3)11
B组
1.甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1
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