高中化学用盖斯定律进行有关反应热的计算实验题

丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：

（1）正丁烷（ $C_4{H}_{10}$ ）脱氢制1-丁烯（ $C_4{H}_8$ ）的热化学方程式如下：

① $C_4{H}_{10}\left(g\right)= C_4{H}_8\left(g\right)+H_2\left(g\right)$  Δ H ₁

已知：② $C_4{H}_{10}\left(g\right)+ O_2\left(g\right)= C_4{H}_8\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right) \Delta H_2=-119kJ·mo{l}^{-1}$

③ $H_2\left(g\right)+ O_2\left(g\right)= H_{2}O\left(g\right) \Delta H_3=-242kJ·mo{l}^{-1}$

反应①的Δ H ₁为________kJ·mol ⁻¹。图（a）是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图， x_________0.1（填"大于"或"小于"）；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是__________（填标号）。

A．

升高温度

B．

降低温度

C．

增大压强

D．

降低压强

（2）丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂），出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图（b）为丁烯产率与进料气中 n（氢气）/ n（丁烷）的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是___________。

（3）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________、____________；590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_____________。

近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：   

（1）Deacon发明的直接氧化法为： $4HCl\left(g\right)+O_2\left(g\right)=2C{l}_2\left(g\right)+2H_{2}O\left(g\right)$ 。下图为刚性容器中，进料浓度比 c(HCl) ∶ $c\left(O_2\right)$ 分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数 K（300℃）________ K（400℃）（填"大于"或"小于"）。设HCl初始浓度为 $c_0$ ， 根据进料浓度比 c(HCl)∶ c(O ₂)=1∶1的数据计算 K（400℃）=________（列出计算式）。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)∶ $c\left(O_2\right)$ 过低、过高的不利影响分别是________。

（2）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：

$CuC{l}_2\left(s\right)=CuCl\left(s\right)+\frac{1}{2} C{l}_2\left(g\right)$  Δ $H_1=83kJ·mol{ }^{-1}$

$CuCl\left(s\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)=CuO\left(s\right)+\frac{1}{2}C{l}_2\left(g\right)$  Δ $H_2=-20kJ·mol{ }^{-1}$

$CuO\left(s\right)+2HCl\left(g\right)=CuC{l}_2\left(s\right)+H_{2}O\left(g\right)$     Δ $H_3=-121kJ·mol{ }^{-1}$

则 $4HCl\left(g\right)+O_2\left(g\right)=2C{l}_2\left(g\right)+2H_{2}O\left(g\right)$ 的   Δ H=________ $kJ·mol{ }^{-1}$ 。

（3）在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是________。（写出2种）   

（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：

负极区发生的反应有________（写反应方程式）。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气________L（标准状况）

环戊二烯（ ）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：   

（1）已知： (g) = (g)+H ₂(g) Δ H ₁=100.3kJ·mol ⁻¹    ①

H ₂(g)+ I ₂(g) =2HI(g) Δ H ₂=−11.0 kJ·mol ⁻¹    ②

对于反应： (g)+ I ₂(g) = (g)+2HI(g) ③ Δ H ₃=________kJ·mol ⁻¹。

（2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（ ）在刚性容器内发生反应③，起始总压为10 ⁵Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数 K _p=________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有________（填标号）。

A．	通入惰性气体	B．	提高温度
C．	增加环戊烯浓度	D．	增加碘浓度

（3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是__________（填标号）。

A．	T 1＞ T 2
B．	a点的反应速率小于c点的反应速率
C．	a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D．	b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L ^−1

（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C ₅H ₅) ₂结构简式为 ），后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。

该电解池的阳极为________，总反应为________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为________。

三氯氢硅（ $SiHC{l}_3$ ）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：   

（1） $SiHC{l}_3$ 在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成 $(HSiO{)}_{2}O$ 等，写出该反应的化学方程式________。    

（2） $SiHC{l}_3$ 在催化剂作用下发生反应：

$2SiHC{l}_3\left(g\right)=Si{H}_{2}C{l}_2\left(g\right)+ SiC{l}_4\left(g\right)$     $\Delta H_1=48kJ·mo{l}^{-1}$

$3Si{H}_{2}C{l}_2\left(g\right)=Si{H}_4\left(g\right)+2SiHC{l}_3\left(g\right)$   $\Delta H_2=-30kJ·mo{l}^{-1}$

则反应 $4SiHC{l}_3\left(g\right)=SiH\left|4\right|\left(g\right)+ 3SiC{l}_4\left(g\right)$ 的 $\Delta H=$ ________ $kJ·mo{l}^{-1}$ 。

（3）对于反应 $2SiHC{l}_3\left(g\right)=Si{H}_{2}C{l}_2\left(g\right)+SiC{l}_4\left(g\right)$ ，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在 $323K$ 和 $343K$ 时 $SiHC{l}_3$ 的转化率随时间变化的结果如图所示。

① $343K$ 时反应的平衡转化率 α=________%。平衡常数 $K_{343K}=$ ________（保留2位小数）。

②在 $343K$ 下：要提高 $SiHC{l}_3$ 转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________、________。

③比较a、b处反应速率大小： $v_a$ ________ $v_b$ （填"大于""小于"或"等于"）。反应速率 $v= v_{正}-v_{逆}=k_{正}{x^2}_{{\text{SiHCl}}_{\text{3}}}$ − $k_{逆}{x}_{{\text{SiH}}_{\text{2}}{\text{Cl}}_{\text{2}}}{x}_{{\text{SiCl}}_{\text{4}}}$ ， $k_{正}$ 、 $k_{逆}$ 分别为正、逆向反应速率常数， x为物质的量分数，计算a处 $\frac{v_{正}}{v_{逆}}$ =________（保留1位小数）。

采用 $N_2{O}_5$ 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 $N_2{O}_5$ ， 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 $N_2{O}_5$ (g)分解反应：

其中 $N{O}_2$ 二聚为 $N_2{O}_4$ 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=x时, $N_2{O}_4$ (g)完全分解):

t/min	0	40	80	160	260	1300	1700	∞
P/kPa	35.8	40.3	42.5	45.9	49.2	61.2	62.3	63.1

①已知： $2N_2{O}_5（g）=2N_2{O}_4（g）+O_2（g）$ $△H_1=-4.4kJ·mo{l}^{-1}$

$2N{O}_2（g）=N_2{O}_4（g）$ $△H_2=-55.3kJ·mo{l}^{-1}$

则反应 $N_2{O}_5\left(g\right)=2N{O}_2\left(g\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)$ 的△H=________ $kJ·mo{l}^{-1}$

②研究表明, $N_2{O}_5$ (g)分解的反应速率  $v=2\times {10}^{-3}\times p_{N_2{O}_3}(KPa·mi{n}^{-1})$ ，t=62min时,测得体系中 $p_{O_2}=2.9kPa$  ,则此时的 $p_{N_2{O}_5}$ =________  kPa，V=________ kPa， $mi{n}^{-1}$ 。

③若提高反应温度至35℃,则 $N_2{O}_5(g）$ 完全分解后体系压强 $p_X$ (35℃)________63.1kPa(填"大于""等于"或"小于"),原因是________。

④25℃时 $N_2{O}_4\left(g\right) \leftrightharpoons 2N{O}_2\left(g\right)$ 反应的平衡常数 $K_p=$ ________ kPa ( $K_p$ 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 $2N_2{O}_5\left(g\right)\to 4N{O}_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)$ ,R，A，Ogg提出如下反应历程:

第一步 $N_2{O}_5\leftrightharpoons N{O}_3+N{O}_2$    快速平衡

第二步 $N{O}_2+N{O}_3\rightharpoonup NO+N{O}_2+O_2$      慢反应

第三步 $NO+N{O}_3\rightharpoonup 2N{O}_2$     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．	ν(第一步的逆反应P>ν(第二步反应)
B．	反应的中间产物只有 $N{O}_3$
C．	第二步中 $N{O}_2$ 与 $N{O}_3$ 的碰撞仅部分有效
D．	第三步反应活化能较高。

煤燃烧排放的烟含有 $S{O}_2$ 和 $N{O}_x$ ， 形成酸雨、污染大气，采用 $NaCl{O}_2$ 溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝．回答下列问题：

（1） $NaCl{O}_2$ 的化学名称为________．

（2）在鼓泡反应器中通入含 $S{O}_2$ 、 $N{O}_x$ 的烟气，反应温度323K， $NaCl{O}_2$ 溶液浓度为 $5\times {10}^{﹣ 3}mol•L^{﹣ 1}$ ． 反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表．

离子	$SO{4}^{2 ﹣}$	$S{O_3}^{2 ﹣}$	$N{O_3}^{﹣}$	$N{O_2}^{﹣}$	$C{l}^{﹣}$
c/ $（mol•L^{﹣1}）$	$8.35\times {10}^{﹣4}$	$6.87\times {10}^{﹣6}$	$1.5\times {10}^{﹣4}$	$1.2\times {10}^{﹣5}$	$3.4\times {10}^{﹣3}$

①写出 $NaCl{O}_2$ 溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式________．增加压强，NO的转化率________（填"提高"、"不变"或"降低"）．

②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________（填"增大"、"不变"或"减小"）．

③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率（填"大于"或"小于"）原因是除了 $S{O}_2$ 和NO在烟气中初始浓度不同，还可能是________．

（3）在不同温度下， $NaCl{O}_2$ 溶液脱硫、脱硝的反应中 $S{O}_2$ 和NO的平衡分压 $p_0$ 如图所示．

①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______（填"增大"、"不变"或"减小"）．

②反应 $Cl{O}_2{ }^{﹣}+2S{O_3}^2 ﹣═2S{O_4}^{2 ﹣}+C{l}^{﹣}$ 的平衡常数K表达式为________．

（4）如果采用 $NaClO$ 、 $Ca（Cl{O}_2)$ 替代 $NaCl{O}_2$ ，也能得到较好的烟气脱硫效果．

①从化学平衡原理分析， $Ca（ClO{）}_2$ 相比 $NaClO$ 具有的优点是________．

②已知下列反应：

$S{O}_2（g）+2OH{ }^{﹣}（aq）═S{O_3}^{2 ﹣}（aq）+H_{2}O（1）△H_1$

$ClO{ }^{﹣}（aq）+S{O}_{ 3}{ }^{2 ﹣}（aq）═SO{ }_4{ }^{2 ﹣}（aq）+C{l}^{ ﹣}（aq）△H{ }_2$

$CaS{O}_4（s）═Ca{ }^{2+}（aq）+S{O}_{ 4}{ }^{2 ﹣}（aq）△H{ }_3$

则反应 $S{O}_2（g）+C{a}^{2+}（aq）+Cl{O}^{﹣}（aq）+2O{H}^{﹣}（aq）═CaS{O}_4（s）+H_{2}O（l）+C{l}^{﹣}$ （aq）的△H=________．