题型三化学反应原理综合1.(2018·全国Ⅰ卷,28)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5,该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为。(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应:其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,N2O5(g)完全分解]:t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-12NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1则反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)的ΔH=kJ·mol-1。②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×(kPa·min-1)。t=62min时,测得体系中=2.9kPa,则此时的=kPa,v=kPa·min-1。③若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是。④25℃时,N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。(3)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:第一步N2O5NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3NO+NO2+O2慢反应第三步NO+NO32NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是(填标号)。A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高解析:(1)Cl2与AgNO3反应生成N2O5,还应该有AgCl,氧化产物是一种气体,则该气体为O2。(2)①令2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-1a2NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1b根据盖斯定律,a式×-b式可得N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)ΔH=53.1kJ·mol-1②由方程式2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)可知,62min时,=2.9kPa,则减小的N2O5为5.8kPa,此时=35.8kPa-5.8kPa=30.0kPa,则v(N2O5)=2×10-3×30.0kPa·min-1=6.0×10-2kPa·min-1。③温度提高,体积不变,总压强提高,NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高。④时间无限长时N2O5完全分解,故由2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)知,此时生成的=2=2×35.8kPa=71.6kPa,=0.5×35.8kPa=17.9kPa。由题意知,平衡时体系的总压强为63.1kPa,则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1kPa-17.9kPa=45.2kPa,设N2O4的压强为xkPa,则N2O4(g)2NO2(g)初始压强/kPa071.6转化压强/kPax2x平衡压强/kPax71.6-2x则x+(71.6-2x)=45.2,解得x=26.4,71.6kPa-26.4kPa×2=18.8kPa,Kp==≈13.4kPa。(3)第一步反应快速平衡,说明正、逆反应速率很大,极短时间内即可达到平衡,A正确;第二步反应慢,说明有效碰撞次数少,C正确;由题给三步反应可知,反应的中间产物有NO3和NO,B错误;反应快,说明反应的活化能较低,D错误。答案:(1)O2(2)①53.1②30.06.0×10-2③大于温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高④13.4(3)AC2.(2016·全国Ⅱ卷,27)丙烯腈()是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛()和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题:(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:①C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)C3H3N(g)+3H2O(g)ΔH=-515kJ·mol-1②C3H6(g)+O2(g)C3H4O(g)+H2O(g)ΔH=-353kJ·mol-1两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是;有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是。(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460℃。低于460℃时,丙烯腈的产率(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是;高于460℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是(双选,填标号)。A.催化剂活性降低B.平衡常数变大C.副反应增多D.反应活化能增大(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为,理由是。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为。解析:(1)由热化学方程式可知,反应①气体分子数增加,是一个熵增的放热反应,反应②气体分子数不变,是一个熵变化不大的放热量较大的反应...
