第1部分 专题11 化学反应原理综合试题-2021高考化学二轮复习【名师导航】配套Word教参(全国版)

1．(2020·全国卷Ⅰ，T28)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋SO3(g)　ΔH＝－98 kJ·mol－1。 O2(g) 回答下列问题： (1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为________________ 图(a) 图(b) (2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α＝________，判断的依据是____________________________________________________________________ 影响α的因素有_________________________________________________。 (3)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为________，平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。 (4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v＝k (1－nα′)式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图(c)所示。 图(c) 曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。t<tm时，v逐渐提高；t>tm后，v逐渐下降。原因是___________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ [解析]　(1)根据题图(a)知，V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH2＝－24 kJ·mol－1①，V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s)　ΔH1＝－399 kJ·mol－1②。根据盖斯定律，由②－①×2得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝(－399＋48) kJ·mol－1＝－351 kJ·mol－1。(2)由题给反应式知，该反应为气体分子数减少的反应，其他条件一定时，增大压强，SO2平衡转化率增大，故p1＝5.0 MPa。结合题图(b)知5.0 MPa、550 ℃时对应的SO2平衡转化率为0.975。影响平衡转化率的因素有：温度、压强、反应物的起始浓度等。(3)设通入的SO2、O2和N2共100 mol，利用三段式法进行计算： 　　　　　SO2(g)＋SO3(g)O2(g) 起始量/mol 2m m 0 转化量/mol 2mα mα 2mα 平衡量/mol 2m－2mα m－mα 2mα 平衡时气体的总物质的量为(3m＋q－mα) mol，则p(SO2)＝p×(2m－2mα)/(3m＋q－mα)，p(O2)＝p×(m－mα)/(3m＋q－mα)，p(SO3)＝p×2mα/(3m＋q－mα)，因3m＋q＝100，Kp＝)。(4)升高温度，反应速率常数k增大，反应速率v提高，但α降低使反应速率逐渐下降。t＜tm时，k增大对v的提高大于α引起的降低；t＞tm后，k增大对v的提高小于α引起的降低。)(O2()，代入计算得Kp＝ [答案](1)2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝－351 kJ·mol－1 (2)0.975　该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。5.0 MPa>2.5 MPa＝p2，所以p1＝5.0 MPa　温度、压强和反应物的起始浓度(组成) (3))p　 (4)升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。t<tm时，k增大对v的提高大于α引起的降低；t>tm后，k增大对v的提高小