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题型以速率、平衡为中心的原理综合题
1．石油化工生产中，利用裂解反应可以获得重要化工原料乙烯、丙烯。一定条件下，正丁烷裂解的主反应如下：
反应ⅠC4H10(g)催化剂
CH4(g)＋CH3CH===CH2(g)ΔH1；
反应ⅠC4H10(g)催化剂
C2H6(g)＋CH2===CH2(g)ΔH2；
回答下列问题：
(1)正丁烷、乙烷和乙烯的燃烧热分别为Q1 kJ·mol－1、Q2 kJ·mol－1、Q3 kJ·mol－1，反应Ⅰ的ΔH2＝________。
(2)一定温度下，向容积为5 L的密闭容器中通入正丁烷，反应时间(t)与容器内气体总压强(p)数据如下：
t/min0a2a3a4a
p/MPa57.28.48.88.8
Ⅰ该温度下，正丁烷的平衡转化率α＝________；反应速率可以用单位时间内分压的变化表示，即v＝Δp/Δt，前2a min内正丁烷的平均反应速率v(正丁烷)＝________MPa·min－1。
Ⅰ若平衡时甲烷、乙烯的体积分数分别为2
11、
1
4，则该温度下反应Ⅰ的压强平衡常数K p＝
________MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，保留三位有效数字)。
Ⅰ若反应在恒温、恒压条件进行，平衡后反应容器的体积________8.8 L(填“>”“<”或“＝”)。
Ⅰ实际生产中发现高于640 K后，乙烯和丙烯的产率随温度升高增加幅度减小，可能的原因是______________________________(任写1条)。
(3)一种丁烷燃料电池工作原理如图所示。
ⅠA 电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。 Ⅰ写出B 电极的电极反应式：________。
解析 (1)ⅠC 4H 10(g)＋6.5O 2(g)===4CO 2(g)＋5H 2O(l) ΔH ＝－Q 1 kJ·mol －1
ⅠC 2H 6(g)＋3.5O 2(g)===2CO 2(g)＋3H 2O(l) ΔH ＝－Q 2 kJ·mol －1
ⅠCH 2===CH 2(g)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－Q 3 kJ·mol －1 Ⅰ－Ⅰ－Ⅰ得：C 4H 10(g)
催化剂
C 2H 6(g)＋CH 2===CH 2(g) ΔH 2＝(Q 2＋Q 3－Q 1) kJ·mol －
1；
(2)Ⅰ设该温度下，正丁烷的平衡转化率α，平衡时，5(1－α)＋5α＋5α＝8.8，α＝0.76；前2a min 内压强从5 MPa 增大到8.4 MPa ，即前2a min 内正丁烷的Δp ＝3.4 MPa ，根据v (正丁烷)＝Δp /Δt ＝(8.4 MPa －5 MPa)/2a min ＝1.7/a MPa·min －1；
Ⅰ反应Ⅰ C 4H 10(g)
催化剂
CH 4(g)＋CH 3CH===CH 2(g)，平衡时，若平衡时甲烷、乙烯的
体积分数分别为211、14，则丙烯和乙烷的体积分数分别为211、1
4，正丁烷为1－2/11－2/11－1/4－1/4＝3/22，K p ＝8.8×211×8.8×211
8.8×322＝2.13；Ⅰ反应为体积变大的反应，若反应在恒温、恒压条件
进行，平衡后反应容器的体积变大，故体积大于8.8 L ；Ⅰ高于640 K 后，乙烯和丙烯的产率随温度升高增加幅度减小，可能的原因是：催化剂活性降低(或反应物浓度降低等)；(3)A 电极上氧气得电子，发生还原反应；B 电极上正丁烷被氧化，电极反应式为：C 4H 10＋13O 2－－26e
－
===4CO 2＋5H 2O 。
答案(1)(Q2＋Q3－Q1) kJ·mol－1
(2)Ⅰ76% 1.7/aⅠ2.13Ⅰ>Ⅰ催化剂活性降低(或反应物浓度降低等)
(3)Ⅰ还原ⅠC4H10＋13O2－－26e－===4CO2＋5H2O
2．(2019·陕西省高三下学期第一次模拟，27)Ⅰ.硫和氮的氧化物直接排放会引发严重的环境问题，请回答下列问题：
(1)下列环境问题主要由硫氧化物和氮氧化物的排放引发的是________。
A．全球变暖B．酸雨
C．水体富营养化(水华)D．白色污染
(2)SO2的排放主要来自于煤的燃烧。常用石灰石脱硫，其产物可以做建筑材料。
已知：CaCO3(s)===CO2(g)＋CaO(s)
ΔH＝＋178.2 kJ/mol
SO2(g)＋CaO(s)===CaSO3(s)
ΔH＝－402 kJ/mol
2CaSO3(s)＋O2(g)===2CaSO4(s)
ΔH＝－234.2 kJ/mol
写出石灰石脱硫的热化学反应方程式_______________________。
Ⅰ.NO x的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NO x进行吸附，发生反应如下：
反应a：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)
ΔH＝－34.0 kJ/mol
反应b：2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)
ΔH＝－64.2 kJ/mol
(3)对于反应a，在T1 Ⅰ时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：
Ⅰ0～10 min内，NO的平均反应速率v(NO)＝________，当升高反应温度，该反应的平衡常数K________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
Ⅰ30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是________(填字母)。
A．加入一定量的活性炭B．通入一定量的NO
C适当缩小容器的体积D．加入合适的催化剂
(4)某实验室模拟反应b，在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T2Ⅰ，如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请从动力学角度分析，1 050 kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因______________________；
在1 100 kPa时，NO2的体积分数为________。
(5)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作K p)；在T2 Ⅰ、1.1×106Pa时，该反应的化学平衡常数K p＝___________________
