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化学反应原理综合题(原卷版)_05-化学-高考总复习_一轮复习_2024年_2024年高三化学一轮复习高考专项训练知识梳理练习_资料

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专项训练  化学反应原理综合题
1.(2023·全国·统考高考真题)甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。
回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①
    
    
②
     
    
反应③
的
_______
,平衡常数
_______(用
表示)。
(2)电喷雾电离等方法得到的
(
等)与
反应可得
。
与
反应能高选择性地生成甲醇。分别在
和
下(其他反应条件相同)进行反应
,结果如下图所示。图中
的曲线是_______(填“a”或
“b”。
、
时
的转化率为_______(列出算式)。
  
(3)
分别与
反应,体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相
似,图中以
示例)。
1
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(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,反应速率会变慢,则
与
反应的能量变化应为图中曲线_______(填“c”或“d”)。
(ⅲ)
与
反应,氘代甲醇的产量
_______
(填“>”“<”
或“=”)。若
与
反应,生成的氘代甲醇有_______种。
2.(2023·全国·统考高考真题)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位
居世界首位。回答下列问题:
(1)根据图1 数据计算反应
的
_______
。
(2)研究表明,合成氨反应在
催化剂上可能通过图2 机理进行(*表示催化剂表面吸附
位,
表示被吸附于催化剂表面的
)。判断上述反应机理中,速率控制步骤(即速
率最慢步骤)为_______(填步骤前的标号),理由是_______。
2
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(3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为
)使用前经
还原,生成
包裹的
。
已知
属于立方晶系,晶胞参数
,密度为
,则
晶胞中含有
的原子数为_______(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为
)。
(4)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结
果如下图所示。其中一种进料组成为
,另一种为
。(物质i 的摩尔分数:
)
①图中压强由小到大的顺序为_______,判断的依据是_______。
②进料组成中含有惰性气体
的图是_______。
③图3 中,当
、
时,氮气的转化率
_______。该温度时,反应
的平衡常数
_______
(化为最简式)。
3.(2023·全国·统考高考真题)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途,如可用作农药
防治小麦黑穗病,制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题:
(1)在
气氛中,
的脱水热分解过程如图所示:
3
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根据上述实验结果,可知
_______,
_______。
(2)已知下列热化学方程式:
则
的
_______
。
(3)将
置入抽空的刚性容器中,升高温度发生分解反应:
(Ⅰ)。平衡时
的关系如下图所示。
时,该反应的平衡总压
_______
、平衡常数
_______
。
随反应温度升高而_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
4
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(4)提高温度,上述容器中进一步发生反应
(Ⅱ),平衡时
_______(用
表示)。在
时,
,则
_______
,
_______
(列出计算式)。
4.(2023·辽宁·统考高考真题)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代
仪器分析,该制备过程中CuSO4·5H2O 分解的TG 曲线(热重)及DSC 曲线(反映体系热
量变化情况,数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰,则此时分解生成的
氧化物有SO2、_______和_______(填化学式)。
  
(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下),副产物为亚硝基硫酸,主要反应如下:
NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4
2NO+O2=2NO2
(ⅰ)上述过程中NO2的作用为_______。
(ⅱ)为了适应化工生产的需求,铅室法最终被接触法所代替,其主要原因是_______(答
出两点即可)。
(3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化:
SO2(g)+
O2(g)
SO3(g) ΔH=-98.9kJ·mol-1
(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速率
(数值已略去)与温度的关系如下图所示,下列说法正确的是_______。
5
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a.温度越高,反应速率越大
b.α=0.88 的曲线代表平衡转化率
c.α 越大,反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同下的最大速率,选择最佳生产温度
(ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和
转化率关系如下图所示,催化性能最佳的是_______(填标号)。
  
(ⅲ)设O2的平衡分压为p,SO2的平衡转化率为αe,用含p 和αe的代数式表示上述催化
氧化反应的Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
5.(2023·湖北·统考高考真题)纳米碗
是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件
下,
可以由
分子经过连续5 步氢抽提和闭环脱氢反应生成。
的反应机理和能量变化如下: 
6
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回答下列问题:
(1)已知
中的碳氢键和碳碳键的键能分别为
和
,H-H
键能为
。估算
的
_______
。
(2)图示历程包含_______个基元反应,其中速率最慢的是第_______个。
(3)
纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为_______、_______。
(4)1200K 时,假定体系内只有反应
发生,反应过程中压
强恒定为
(即
的初始压强),平衡转化率为α,该反应的平衡常数
为
_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)
及
反应的
(
为平
衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下,
(R 为理想气体
常数,c 为截距)。图中两条线几乎平行,从结构的角度分析其原因是_______。
7
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(6)下列措施既能提高反应物的平衡转化率,又能增大生成
的反应速率的是
_______(填标号)。
a.升高温度    b.增大压强    c.加入催化剂
6.(2023·湖南·统考高考真题)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料,可通过苯乙烯聚
合制得。
Ⅰ.苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①
②
③
计算反应④
的
_______
;
(2)在某温度、
下,向反应器中充入
气态乙苯发生反应④,其平衡转化率
为50%,欲将平衡转化率提高至75%,需要向反应器中充入_______
水蒸气作为稀
释气(计算时忽略副反应);
(3)在
、
下,以水蒸气作稀释气。
作催化剂,乙苯除脱氢生成苯乙烯
外,还会发生如下两个副反应:
⑤
⑥
以上反应体系中,芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S(
8
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)随乙苯转化率的变化曲线如图所示,其中
曲线b 代表的产物是_______,理由是_______;
  
(4)关于本反应体系中催化剂
的描述错误的是_______;
A.X 射线衍射技术可测定
晶体结构
B.
可改变乙苯平衡转化率
C.
降低了乙苯脱氢反应的活化能
D.改变
颗粒大小不影响反应速率
Ⅱ.苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多种方法,其中一种方法的关键步骤是某
(Ⅰ)的配合物促进
(引发剂,X 表示卤素)生成自由基
,实现苯乙烯可控聚合。
(5)引发剂
中活性最高的是_______;
(6)室温下,①
在配体L 的水溶液中形成
,其反应平衡常数为K;②
在水中的溶度积常数为
。由此可知,
在配体L 的水溶液中溶解反应的平
衡常数为_______(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。
7.(2023·山东·统考高考真题)一定条件下,水气变换反应
的
中间产物是
。为探究该反应过程,研究
水溶液在密封石英管中的分
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子反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中,
仅对反应Ⅰ有催加速作用;反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ,
近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离,其浓度视为常数。回答
下列问题:
(1)一定条件下,反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为
、
,则该条件下水气变换反应的焓
变
_____(用含
的代数式表示)。
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为:
,k 为反应速率常数。
温度下,
电离平衡常数为
,当
平衡浓度为
时,
浓度为_____
,此时反应Ⅰ应速率
_____
(用含
和k 的代数式表示)。
(3)
温度下,在密封石英管内完全充满
水溶液,使
分解,
分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的
其他存在形式)。
时刻测得
的浓度分别为
,反应Ⅱ
达平衡时,测得
的浓度为
。体系达平衡后
_____(用含y 的代数式
表示,下同),反应Ⅱ的平衡常数为_____。
相同条件下,若反应起始时溶液中同时还含有
盐酸,则图示点
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中,
的浓度峰值点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比,
达浓度峰值时,
浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”),
的反应_____(填“增
大”“减小”或“不变”)。
8.(2023·浙江·统考高考真题)水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:
         
该反应分两步完成:
                   
                    
请回答:
(1)
_______
。
(2)恒定总压
和水碳比[
]投料,在不同条件下达到平衡时
和
的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表:
条件1
0.40
0.40
0
条件2
0.42
0.36
0.02
①在条件1 下,水煤气变换反应的平衡常数
___________。
②对比条件1,条件2 中
产率下降是因为发生了一个不涉及
的副反应,写出该
反应方程式____。
(3)下列说法正确的是______。
A.通入反应器的原料气中应避免混入
B.恒定水碳比
,增加体系总压可提高
的平衡产率
C.通入过量的水蒸气可防止
被进一步还原为
D.通过充入惰性气体增加体系总压,可提高反应速率
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(4)水煤气变换反应是放热的可逆反应,需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去
除”反应过程中的余热(如图1 所示),保证反应在最适宜温度附近进行。
①在催化剂活性温度范围内,图2 中b-c 段对应降温操作的过程,实现该过程的一种操
作方法是______。
A.按原水碳比通入冷的原料气    B.喷入冷水(蒸气)   C.通过热交换器换热
②若采用喷入冷水(蒸气)的方式降温,在图3 中作出
平衡转化率随温度变化的曲线
____。
(5)在催化剂活性温度范围内,水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的
吸附(快速)、反应及产物分子脱附等过程。随着温度升高,该反应的反应速率先增大后
减小,其速率减小的原因是________。
9.(2023·广东深圳·翠园中学校考模拟预测)我国在应对气候变化工作中取得显著成
效,并向国际社会承诺2030 年实现“碳达峰”,2060 年实现“碳中和”。因此将
转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。异丁烯
作为汽
油添加剂的主要成分,可利用异丁烷与
反应来制备。
反应I:
反应II:
已知:
回答下列问题:
(1)已知:异丁烷,异丁烯,CO 的燃烧热热化学方程式的焓变分别为
,
,
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,则
___________(用题目给的反应焓变来表示)
(2)向
恒容密闭容器中加入
和
,利用反应Ⅰ
制备异丁烯。已知
。已知正反应速率表示为
,逆反应速率表示为
,其中
、
为速率常数。
①图中能够代表
的曲线为___________(填“
”“
”“
”或“
”)。
②温度为
时,该反应化学平衡常数
___________,平衡时
转化
率___________50%(填“>”、“=”、“<”)。
(3)
重整技术是实现“碳中和”的一种理想的
利用技术,反应为:
。在
时,将
和
按物质的量之为
充入密闭容器中,分别在无催化剂及
催化下反应相同时间,测得
的转化
率与温度的关系如图所示:
a
①点
转化率相等的原因是___________。
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②在
、900℃、
催化条件下,将
、
、
按物质的量之比为
充入密闭容器,
的平衡转化率为
,此时平衡常数
___________(以分压表示,
分压=总压×物质的量分数;写出含
、n、p 的计算表达式)。
(4)相比于反应II 直接脱氢,有人提出加入适量空气。采用异丁烷氧化脱氢的方法制备
异丁烯,发生反应
相比于异丁烷直按脱氢制备丁烯。从产率角度分析该方法的优点
是___________。
(5)利用电化学可以将
有效转化为
,装置如图所示。
装置工作时,阴极除有
生成外,还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的
副产物可能是___________,标准状况下,当阳极生成
的体积为
时,测得阴
极区内的
,则电解效率为___________。(忽略电解前后液体
积的变化)
已知:电解效率=
×100%。
10.(2023·云南楚雄·统考模拟预测)O3具有杀菌消毒作用,但是O3含量过大时对人
体有害。已知O3的氧化能力比O2的强,O3氧化2-甲基-2-丁烯(C5H10)的有关反应如下:
 
C
①
5H10(g) +2O3 (g) 
CH3COCH3(g)+CH3CHO(g)+2O2(g)   ΔH1<0
CH
②
3CHO(g) +O3(g) 
CH3COOH(g)+O2(g)    ΔH2<0
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(1)C5H10(g) + 3O3(g) 
CH3COCH3 (g) +CH3COOH(g) +3O2(g)     ΔH= 
___________。(用含ΔH1和ΔH2的代数式表示)
(2)在一定温度下,向刚性密闭容器中充入1 mol C5H10 (g)和4 mol O3 (g),发生反应:
C5H10(g) +3O3(g) 
CH3COCH3(g) +CH3COOH(g)+ 3O2(g)。下列叙述正确的是
___________。( 填标号)
A.达到平衡时,O2的体积分数小于50%
B.混合气体的密度不随时间变化时达到平衡状态
C.加入催化剂,不能提高单位时间内2-甲基- 2-丁烯的转化率
D.平衡后,及时分离出CH3COOH,能提高CH3COCH3的平衡产率
(3)在密闭容器中充入C5H10 (g)和O3(g), 发生反应C5H10(g) + 3O3(g) 
CH3COCH3 
(g) +CH3COOH(g) +3O2(g)    ΔH,测得 C5H10的平衡转化率[α (C5H10)]与温度。压强的
关系如图1 所示。 
①一定压强下,随着温度升高, C5H10的平衡转化率降低,原因是___________。
②根据图1 可知,p1___________ (填“>”、 “<”或“=”)p2 ,判断依据是___________。
(4)在一定温度下,向一恒容密闭容器中充入一定量O3,发生反应2O3
3O2,气体总
压强与时间关系如图2 所示。0~10 min 时,O2分压变化率为___________kPa·min-1
(5)一定温度、总压强保持在96.0 kPa 下,向一密闭容器中充入1 mol C5H10 (g)和3 mol 
O3(g)发生反应①和反应②,一段时间后达到平衡,测得C5H10的转化率为80%,
CH3COOH 的物质的量与C5H10相同。计算反应①的平衡常数Kp=___________ kPa. 
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(用分压计算的平衡常数为Kp,分压等于总压 ×物质的量分数)
(6)最新技术是以固体聚合物电解质(SPE)膜为复合电极,酸性溶液为电解质溶液,电解
水制备臭氧。阳极上的电极反应式为___________。
11.(2023·海南海口·海南华侨中学校考模拟预测)油气开采、石油化工、煤化工等行
业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①
  
 kJ·mol
②
  
 kJ·mol
计算反应③
的
_______kJ·mol
;反应③能够
自发的条件是_______(填“低温”或“高温”或“任何温度”)。
(2)在1000℃时,反应①的
 kJ·mol
,反应③的
 kJ·mol
。已
知
(R 为常数,T 为温度,K 为平衡常数),据此分析反应③处理
的工
艺方法的优点是_______。
(3)在不同温度、反应压强为100 kPa,进料比
分别为a、b、c 的条件下,反应
③
平衡转化率如下图所示,则a、b、c 由大到小的顺序为_______;
温度越高,反应③
平衡转化率越大的原因是_______。
(4)在T℃、p kPa 条件下,将
的混合气进行反应③,同时发生副
反应
,达到平衡时,
的转化率为80%,
的转化率为
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90%,则反应③的
_______
(列出计算式即可)。
12.(2023·辽宁沈阳·辽宁实验中学校考模拟预测)国家提出2030 年前实现碳达峰、
2060 年前实现碳中和的目标,利用
加氢制甲醇将成为实现目标的最佳路径.利用
加氢制甲醇的有关反应如下:
(1)已知:反应中相关的化学键键能数据如下.
化学键
键能
803
436
414
326
464
则
____________ kJ∙mol−1。
(2)在不同温度、压强和相同催化剂条件下,初始时加入
、
发生上
述反应,测得
的平衡转化率
随温度和压强的变化如图所示。
①压强:
、
、
的关系为_____________。
250℃
②
、
条件下,此时反应的化学平衡常数
_________(用含
的代数式表示,
分压=总压×物质的量分数)。
③要使反应在一定条件下建立的平衡正向移动,可采取的措施有__________(填字母)。
A.缩小反应容器的容积  B.恒压条件下充入He 气  C.升高温度      D.降低温度
E.使用合适的催化剂       F.从平衡体系中及时分离出
(3)实际合成反应时,不同条件下,
、
的体积比为1:3 反应时,会有
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生成。在恒压条件下,某时间段内
选择性(
选择性
)和产率随温度的变化如图所示:
合成甲醇最适宜的温度为________;a、b 两点
的转化率:a 点__________b 点(填
“>”“<”或“=”),理由是__________________。
13.(2023·海南海口·统考模拟预测)
(尿素)是一种重要的化工产品。回答
下列问题:
(1)尿素的结构简式如图所示。已知尿素熔点:132.7℃,丙酮熔点:-94.9℃。
二者相对分子质量相近,结构相似,尿素的熔点高于丙酮的原因是___________。
(2)工业上,用CO2和NH3制备尿素,总反应分两个基元反应:
①
②
反应过程中的能量变化如图所示。
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该反应的决速步骤是基元反应___________(填“①”或“②”),合成尿素的总反应自
发进行的条件是___________(填“较高温度”或“较低温度”)。
(3)碳酸丙烯酯(PC)是锂离子电池的常用溶剂,工业上常用尿素合成碳酸丙烯酯。已知:
碳酸丙烯酯(PC)的沸点为242℃;1,2-丙二醇(PG)的沸点为185℃;尿素在160℃以上
分解。以PG 和尿素为原料合成PC 的反应如下:
    
在某恒容密闭容器中加入物质的量之比为2:1 的PG 和尿素,加入催化剂充分反应,测
得相同时间内不同温度下PC 的收率如图所示(PC 的收率
)。
190℃
①
以上,PC 的收率降低的主要原因可能是___________(答一条)。
②若a 点为平衡点,则该点温度下PG 的平衡转化率为___________。
14.(2023·辽宁鞍山·鞍山一中校考模拟预测)丙醛是一种重要的有机原料,在许多领
域都有广泛的应用。在铑催化剂作用下,乙烯羰基合成丙醛涉及的反应如下:
主反应Ⅰ:
 
副反应Ⅱ:
 
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回答下列问题:
(1)T℃时,向恒压容器中充入0.2mol
、0.2mol
和0.2molCO(g),若在该
条件下只发生主反应Ⅰ:
①达平衡时,放出15.48kJ 的能量;若向相同容器中充入0.4mol
,在
相同条件下达到平衡时,吸收20.64kJ 的能量,则反应Ⅰ的
___________kJ/mol。
②下列说法能说明反应I 达到平衡的是(             )
A、CO 的消耗速率等于
的生成速率
B、气体的密度不再随时间改变
C、平衡常数K 不再随时间改变
D、气体平均摩尔质量不再随时间改变
(2)在恒压密闭容器中,通入1mol
、1molCO 和一定物质的量的
,在一定温度
和铑催化剂作用下,发生上述反应,测得
的转化率(α)和丙醛选择性(x)
随
变化关系如图1 所示。
表示乙烯转化率的曲线是___________(填a 或b)
(3)保持温度不变,在恒容反应器中,按照
投料,发生
Ⅰ、Ⅱ反应,起始总压为3pkPa,反应达到平衡时
的转化率为80%,
的选择
性为25%,则
的转化率为___________%,反应Ⅰ的
___________
(用含p
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的代数式表示)。
(4)在恒压条件下,按照
投料,匀速通入装有催化剂的
反应器中发生反应Ⅰ和Ⅱ,相同时间内,测得不同温度下
的转化率(α)如图2 中曲
线n 所示(图2 中,曲线m 表示相同条件下
的平衡转化率随温度的变化)。测得
___________
(填“>”、“=”、“<”),产生这一结果的原因可能是
___________。
15.(2023·湖南长沙·长沙市明德中学校考模拟预测)氮及其化合物是科学家们一直在
探究的问题,它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。回答下列问题:
(1)查阅资料:标准摩尔生成焓是指在25℃和101kPa 时,由元素最稳定的单质生成
1mol 纯化合物时的焓变,符号为
。已知以下物质的标准摩尔生成焓如下表所示。
物质
NH3(g)
H2O(g)
由此可得
        
___________kJ/mol。
(2)氨气的催化氧化是工业制取硝酸的重要步骤,假设只会发生以下两个竞争反应Ⅰ、
Ⅱ。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
为分析某催化剂对该反应的选择性,将1molNH3和2molO2充入1L 密闭容器中,在不
同温度相同时间下,测得有关物质的量关系如图。
①该催化剂在低温时对反应___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的选择性更好。
520℃
②
时,容器中NH3的转化率=___________
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③高于840℃时,NO 的产率降低的可能原因是___________(填选项字母)。
A.NH3溶于水                            B.NH3的浓度降低
C.反应I 的平衡常数变小                D.催化剂活性降低
(3)已知反应
,某研究小组研究不同温度
T1℃、T2℃下的平衡状态中lgp(NO2)和lgp(SO3)两个压强对数的关系如图所示,实验初
始时体系中的p(NO2)和p(SO2)相等、p(NO)和p(SO3)相等。
a
①、b 两点体系压强pa与pb的比值
___________;同一温度下图像呈线性变化的
理由是___________
②温度为T1时化学平衡常数Kp=___________
(4)某同学设计用NO—空气质子交换膜燃料电池探究将雾霾中的SO2、NO 转化为
(NH4)2SO4的原理。
①燃料电池放电过程中负极的电极反应式为___________。
②若甲装置中消耗22.4LO2(标况),则乙装置中SO2和NO 转化的物质的量共有
___________mol。
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