2024版新高考版化學總復習專題十一化學反應速率和化學平衡十年高考題分類

北京曲一線圖書策劃有限公司2024版《5年高考3年模擬》A版第第頁專題十一化學反應速率和化學平衡考點一化學反應速率1.(2022北京,14,3分)CO2捕獲和轉化可減少CO2排放并實現(xiàn)資源利用,原理如圖1所示。反應①完成之后,以N2為載氣,將恒定組成的N2、CH4混合氣,以恒定流速通入反應器,單位時間流出氣體各組分的物質的量隨反應時間變化如圖2所示。反應過程中始終未檢測到CO2,在催化劑上檢測到有積炭。下列說法不正確的是()圖1圖2A.反應①為CaO+CO2CaCO3;反應②為CaCO3+CH4CaO+2CO+2H2B.t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2的速率不變,推測有副反應CH4C+2H2C.t2時刻,副反應生成H2的速率大于反應②生成H2的速率D.t3之后,生成CO的速率為0,是因為反應②不再發(fā)生答案C根據題圖1,可知反應①為CO2與CaO反應生成CaCO3,反應②為CaCO3與CH4在催化劑作用下反應生成CaO、CO和H2,A正確;由題圖2可知,t1~t3,n(H2)比n(CO)多,生成H2的速率不變,又因為在催化劑上檢測到有積炭,故發(fā)生的副反應為CH4C+2H2,B正確;t2時刻,CO的氣體流速=反應②生成的H2的氣體流速≈1.5mmol·min-1,副反應生成的H2的氣體流速≈0.5mmol·min-1,故副反應生成H2的速率小于反應②生成H2的速率,C錯誤;只有反應②生成CO,題圖2中t3之后CO氣體流速為0,反應②不再發(fā)生,所以CO的生成速率為0,D正確。方法技巧認真審題,仔細觀察原理示意圖和坐標圖:①提取題中有價值的信息,找出每一個轉化過程的反應物和生成物;②讀懂坐標圖中每一條曲線代表的物質,然后確定其變化量。2.(2022廣東,15,4分)在相同條件下研究催化劑Ⅰ、Ⅱ對反應X→2Y的影響,各物質濃度c隨反應時間t的部分變化曲線如圖,則()A.無催化劑時,反應不能進行B.與催化劑Ⅰ相比,Ⅱ使反應活化能更低C.a曲線表示使用催化劑Ⅱ時X的濃度隨t的變化D.使用催化劑Ⅰ時,0~2min內,v(X)=1.0mol·L-1·min-1答案D由題圖可知,無催化劑時,反應能進行,但是反應速率比較慢,A項錯誤;在相同條件下,與催化劑Ⅱ相比,在使用催化劑Ⅰ時生成物的濃度變化量更大,反應速率更快,故催化劑Ⅰ使反應活化能更低,B項錯誤;0~2min時,反應物濃度的變化量與生成物濃度的變化量之比等于其化學計量數之比,故a曲線表示使用催化劑Ⅰ時X的濃度隨t的變化,C項錯誤;使用催化劑Ⅰ時,0~2min內,v(X)=(4.0mol·L-1-2.0mol·L-1)÷2min=1.0mol·L-1·min-1,D項正確。方法技巧在做與物質濃度變化圖像相關試題時,首先認真讀懂圖像中每一條曲線代表的是哪種物質,然后確定其變化量;比較催化劑催化效果時,看相同時間內反應物或生成物濃度的變化量,如果相同時間內,反應物或生成物的濃度變化量較大,則化學反應速率較快,催化劑使反應活化能更低。3.(2022河北,13,4分)(雙選)恒溫恒容條件下,向密閉容器中加入一定量X,發(fā)生反應的方程式為①XY;②YZ。反應①的速率v1=k1c(X),反應②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2為速率常數。圖a為該體系中X、Y、Z濃度隨時間變化的曲線,圖b為反應①和②的lnk~1T曲線。下列說法錯誤的是()A.隨c(X)的減小,反應①、②的速率均降低B.體系中v(X)=v(Y)+v(Z)C.欲提高Y的產率,需提高反應溫度且控制反應時間D.溫度低于T1時,總反應速率由反應②決定答案AB由題圖a可知,濃度隨時間增加逐漸減小的曲線代表的是X,濃度隨時間增加逐漸增大的曲線代表的是Z,濃度隨時間增加先增大后減小的曲線代表的是Y;由題圖b可知,反應①的速率常數隨溫度升高增大的幅度小于反應②的。由題圖a可知,隨c(X)的減小,c(Y)先增大后減小,因此,反應①的速率隨c(X)的減小而降低,而反應②的速率隨c(X)的減小先升高后降低,A錯誤。根據體系中發(fā)生的反應可知,在Y的濃度達到最大值之前,單位時間內X的減少量等于Y和Z的增加量,故v(X)=v(Y)+v(Z),但在Y的濃度達到最大值之后,單位時間內Z的增加量等于X和Y的減少量,故v(X)+v(Y)=v(Z),B錯誤。由題圖a可知,Y的濃度先增大后減小,故要控制反應時間;升高溫度可以加快反應速率,提高單位時間內Y的產率;故欲提高Y的產率,需提高反應溫度且控制反應時間,C正確。由題圖b可知,溫度低于T1時,k1>k2,反應②為慢反應,因此,總反應速率由反應②決定,D正確。4.(2022湖南,6,3分)甲基丙烯酸甲酯是合成有機玻璃的單體。舊法合成的反應:(CH3)2CO+HCN(CH3)2C(OH)CN(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4CH2C(CH3)COOCH3+NH4HSO4新法合成的反應:+CO+CH3OHCH2C(CH3)COOCH3下列說法錯誤的是(阿伏加德羅常數的值為NA)()A.HCN的電子式為H∶C??N∶B.新法沒有副產物產生,原子利用率高C.1L0.05mol·L-1的NH4HSO4溶液中NH4+的微粒數小于0.05D.Pd的作用是降低反應的活化能,使活化分子數目增多,百分數不變答案D催化劑能夠降低反應的活化能,使更多的分子變?yōu)榛罨肿?所以單位體積內活化分子數目增多,活化分子百分數增大,D不正確。關聯(lián)知識原子利用率=期望產物的總質量生成物的總質量5.(2022浙江1月選考,19,2分)在恒溫恒容條件下,發(fā)生反應A(s)+2B(g)3X(g),c(B)隨時間的變化如圖中曲線甲所示。下列說法不正確的是()A.從a、c兩點坐標可求得從a到c時間間隔內該化學反應的平均速率B.從b點切線的斜率可求得該化學反應在反應開始時的瞬時速率C.在不同時刻都存在關系:2v(B)=3v(X)D.維持溫度、容積、反應物起始的量不變,向反應體系中加入催化劑,c(B)隨時間變化關系如圖中曲線乙所示答案CC項,在不同時刻都存在關系:3v(B)=2v(X),錯誤。6.(2022浙江6月選考,20,2分)恒溫恒容的密閉容器中,在某催化劑表面上發(fā)生氨的分解反應:2NH3(g)N2(g)+3H2(g)。測得不同起始濃度和催化劑表面積下氨濃度隨時間的變化,如下表所示。下列說法不正確的是()編號時間/minc(NH3)/(10-3mol·L-1)表面積/cm2020406080①a2.402.001.601.200.80②a1.200.800.40x③2a2.401.600.800.400.40A.實驗①,0~20min,v(N2)=1.00×10-5mol·L-1·min-1B.實驗②,60min時處于平衡狀態(tài),x≠0.40C.相同條件下,增加氨氣的濃度,反應速率增大D.相同條件下,增加催化劑的表面積,反應速率增大答案C實驗①,0~20min,v(NH3)=0.4×10?320mol·L-1·min-1=2.00×10-5mol·L-1·min-1,v(N2)=12v(NH3)=1.00×10-5mol·L-1·min-1,A正確;催化劑只影響反應速率,不影響平衡狀態(tài),實驗③中NH3的平衡濃度為0.40×10-3mol·L-1,而實驗②中NH3的起始濃度與實驗③的不同,故x≠0.40,B正確;由實驗①和實驗②可知,催化劑表面積相同時,NH3的起始濃度對反應速率無影響,C不正確;由實驗①和實驗③可知,NH3起始濃度相同時,催化劑表面積越大7.(2019浙江4月選考,22,2分)高溫高壓液態(tài)水具有接近常溫下弱酸的c(H+)或弱堿的c(OH-),油脂在其中能以較快的反應速率水解。與常溫常壓水相比,下列說法不正確的是()A.高溫高壓液態(tài)水中,體系溫度升高,油脂水解反應速率加快B.高溫高壓液態(tài)水中,油脂與水的互溶能力增強,油脂水解反應速率加快C.高溫高壓液態(tài)水中,c(H+)增大,可催化油脂水解反應,且產生的酸進一步催化水解D.高溫高壓液態(tài)水中的油脂水解,相當于常溫下在體系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH-)的堿的水解答案D體系溫度升高,油脂水解反應速率加快,A正確;高溫高壓液態(tài)水中,油脂與水的互溶能力增強,增大了油脂分子與水分子的接觸,水解反應速率加快,B正確;高溫高壓液態(tài)水中,c(H+)增大,可催化油脂水解反應,且產生的酸進一步催化水解,C正確;高溫高壓下的液態(tài)水,盡管具有接近常溫下弱酸的c(H+)或弱堿的c(OH-),但仍然呈中性,c(H+)=c(OH-),與常溫下在油脂水解時加入相同c(H+)的酸或相同c(OH-)的堿不相同,D錯誤。疑難突破升高溫度(A)、增大反應物的接觸面積(B)、使用催化劑(C)均能使化學反應速率加快。8.(2018浙江4月選考,22,2分)某工業(yè)流程中,進入反應塔的混合氣體中NO和O2的物質的量分數分別為0.10和0.06,發(fā)生化學反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g),在其他條件相同時,測得實驗數據如下表:壓強/(×105Pa)溫度/℃NO達到所列轉化率需要時間/s50%90%98%1.030122502830902551057608.0300.23.936900.67.974根據表中數據,下列說法正確的是()A.升高溫度,反應速率加快B.增大壓強,反應速率變慢C.在1.0×105Pa、90℃條件下,當轉化率為98%時反應已達平衡D.若進入反應塔的混合氣體為amol,反應速率以v=Δn/Δt表示,則在8.0×105Pa、30℃條件下,轉化率從50%增至90%時段NO的反應速率為4a/370mol·s-1答案D由表中數據可知,溫度升高,為使壓強不變,體積變大,導致濃度減小,反應速率變慢,故A錯誤;根據表中數據,相同溫度時,增大壓強,達到所列轉化率的時間減少,化學反應速率加快,故B錯誤;由題給信息無法判斷轉化率為98%時反應是否達到平衡,故C錯誤;當混合氣體為amol,其中NO為a/10mol,轉化率從50%增至90%時,NO反應了a/25mol,經過了3.7s,反應速率v=ΔnΔt=a25mol3.7s=4a3709.(2015福建理綜,12,6分)在不同濃度(c)、溫度(T)條件下,蔗糖水解的瞬時速率(v)如下表。下列判斷不正確的是()T/Kv/mmol·L-1·min-1c/mol·L-10.6000.5000.4000.300318.23.603.002.401.80328.29.007.50a4.50b2.161.801.441.08A.a=6.00B.同時改變反應溫度和蔗糖的濃度,v可能不變C.b<318.2D.不同溫度時,蔗糖濃度減少一半所需的時間相同答案D根據題表信息可知,相同溫度時,隨著濃度以等差數列遞減,其瞬時速率也以等差數列遞減,故a=6.00;同時改變反應溫度和反應物濃度,瞬時速率有可能不變;相同濃度時,溫度越高,反應速率越快,故b<318.2;溫度升高,瞬時速率加快,故蔗糖濃度減少一半時,所用時間并不相等,D項錯誤。評析題目信息以表格形式呈現(xiàn),圍繞變量控制來設問,綜合考查了控制變量思想在研究反應速率的影響因素中的應用。10.(2015上海單科,20,4分)對于合成氨反應,達到平衡后,以下分析正確的是()A.升高溫度,對正反應的反應速率影響更大B.增大壓強,對正反應的反應速率影響更大C.減小反應物濃度,對逆反應的反應速率影響更大D.加入催化劑,對逆反應的反應速率影響更大答案BA項,合成氨反應的正反應是放熱反應,升高溫度,正反應、逆反應的反應速率都增大,但是溫度對吸熱反應的速率影響更大,所以對該反應來說,升高溫度對逆反應速率影響更大,錯誤。B項,合成氨的正反應是氣體體積減小的反應,增大壓強,對正反應的反應速率影響更大,正確。C項,減小反應物濃度,對正反應的反應速率影響更大,錯誤。D項,加入催化劑,對正、逆反應的反應速率影響相同,錯誤。11.(2014課標Ⅰ,9,6分)已知分解1molH2O2放出熱量98kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的機理為:H2O2+I-H2O+IO-慢H2O2+IO-H2O+O2+I-快下列有關該反應的說法正確的是()A.反應速率與I-濃度有關B.IO-也是該反應的催化劑C.反應活化能等于98kJ·mol-1D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)答案A由于反應速率由慢反應決定,故I-濃度越大,反應速率越快,A正確;IO-為中間產物,不是催化劑,B錯誤;活化能不是反應熱,反應熱是正、逆反應活化能的差值,C錯誤;D錯誤。疑難突破催化劑與中間產物的區(qū)別:開始就有,在總反應中被消掉的物質是催化劑;開始沒有,反應過程中生成,在總反應中也被消掉的物質是中間產物,如本題中的I-是催化劑,IO-是中間產物。易錯警示本題易錯選D。不能根據過程中的某步反應判斷反應速率的關系,應根據總反應判斷,總反應為2H2O22H2O+O2↑,v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2)。12.(2014北京理綜,12,6分)一定溫度下,10mL0.40mol/LH2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折算為標準狀況)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列敘述不正確···的是(溶液體積變化忽略不計A.0~6min的平均反應速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol/(L·min)B.6~10min的平均反應速率:v(H2O2)<3.3×10-2mol/(L·min)C.反應至6min時,c(H2O2)=0.30mol/LD.反應至6min時,H2O2分解了50%答案CA項,0~6min內,產生n(O2)=1×10-3mol,消耗n(H2O2)=2×10-3mol,則v(H2O2)=ΔcΔt=2×10-3mol10×10-3L6min≈3.3×10-2mol/(L·min),故A正確;B項,依照A項解題步驟,可知B項正確;C項,反應至6min時,消耗n(H2O2)為2×10-3mol,剩余c(H2O2)=10×10-3L×0.40mol/L-2×10-3mol10×10-3L=0.20mol/L,13.(2014重慶理綜,7,6分)在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應:2X(g)Y(g),溫度T1、T2下X的物質的量濃度c(X)隨時間t變化的曲線如圖所示,下列敘述正確的是()A.該反應進行到M點放出的熱量大于進行到W點放出的熱量B.T2下,在0~t1時間內,v(Y)=a-bt1mol·LC.M點的正反應速率v正大于N點的逆反應速率v逆D.M點時再加入一定量X,平衡后X的轉化率減小答案C依據題中圖示,可看出T1>T2,由于T1時X的平衡濃度大,可推出該反應為放熱反應。A項,M點與W點比較,X的轉化量前者小于后者,故進行到M點放出的熱量應小于進行到W點放出的熱量,A項錯誤;B項,2v(Y)=v(X)=a-bt1mol·L-1·min-1,B項錯誤;C項,T1>T2,溫度越高,反應速率越大,M點的正反應速率v正>W點的正反應速率v'正,而W點的正反應速率v'正=其逆反應速率v'逆>N點的逆反應速率v逆,C項正確;D項,恒容時充入X,壓強增大,平衡正向移動14.(2013福建理綜,12,6分)NaHSO3溶液在不同溫度下均可被過量KIO3氧化,當NaHSO3完全消耗即有I2析出,依據I2析出所需時間可以求得NaHSO3的反應速率。將濃度均為0.020mol·L-1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0mL、KIO3(過量)酸性溶液40.0mL混合,記錄10~55℃間溶液變藍時間,55℃時未觀察到溶液變藍,實驗結果如圖。據圖分析,下列判斷不正確的是()A.40℃之前與40℃之后溶液變藍的時間隨溫度的變化趨勢相反B.圖中b、c兩點對應的NaHSO3反應速率相等C.圖中a點對應的NaHSO3反應速率為5.0×10-5mol·L-1·s-1D.溫度高于40℃時,淀粉不宜用作該實驗的指示劑答案B由圖可知,A項正確;圖中b、c兩點對應的溫度不同,故NaHSO3的反應速率也不同,B項錯誤;a點NaHSO3的反應速率為v=ΔcΔt=0.020×0.010.05×80mol·L-1·S-1=5×10-5mol·L-1·s-1,C項正確;由題干信息可知℃時不宜用淀粉作指示劑,D項正確。評析該題考查的知識點雖常見,但立意新穎,若考生只注意圖像中的表面現(xiàn)象,會誤認為B項正確,從而錯選其他選項。15.(2018北京理綜,27,12分)近年來,研究人員提出利用含硫物質熱化學循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉化與存儲。過程如下:(1)反應Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1反應Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH3=-297kJ·mol-1反應Ⅱ的熱化學方程式:。

(2)對反應Ⅱ,在某一投料比時,兩種壓強下,H2SO4在平衡體系中物質的量分數隨溫度的變化關系如圖所示。p2p1(填“>”或“<”),得出該結論的理由是。

(3)I-可以作為水溶液中SO2歧化反應的催化劑,可能的催化過程如下。將ⅱ補充完整。ⅰ.SO2+4I-+4H+S↓+2I2+2H2Oⅱ.I2+2H2O+

++2I-

(4)探究ⅰ、ⅱ反應速率與SO2歧化反應速率的關系,實驗如下:分別將18mLSO2飽和溶液加入到2mL下列試劑中,密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)序號ABCD試劑組成0.4mol·L-1KIamol·L-1KI0.2mol·L-1H2SO40.2mol·L-1H2SO40.2mol·L-1KI0.0002molI2實驗現(xiàn)象溶液變黃,一段時間后出現(xiàn)渾濁溶液變黃,出現(xiàn)渾濁較A快無明顯現(xiàn)象溶液由棕褐色很快褪色,變成黃色,出現(xiàn)渾濁較A快①B是A的對比實驗,則a=。

②比較A、B、C,可得出的結論是。

③實驗表明,SO2的歧化反應速率D>A。結合ⅰ、ⅱ反應速率解釋原因:。

答案(1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=-254kJ·mol-1(2)>反應Ⅱ是氣體物質的量減小的反應,溫度一定時,增大壓強使反應正向進行,H2SO4的物質的量增大,體系總物質的量減小,H2SO4的物質的量分數增大(3)SO2SO42?(4)①0.4②I-是SO2歧化反應的催化劑,H+單獨存在時不具有催化作用,但H+可以加快歧化反應速率③反應ⅱ比ⅰ快;D中由反應ⅱ產生的H+使反應ⅰ加快解析本題以“含硫物質熱化學循環(huán)”素材為載體,考查熱化學方程式的書寫、平衡移動、實驗方案的設計與分析等知識。(1)反應Ⅱ為3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s),根據蓋斯定律,由(反應Ⅰ+反應Ⅲ)即得反應Ⅱ的逆反應,所以反應Ⅱ的ΔH=-(551-297)kJ·mol-1=-254kJ·mol-1。(2)反應Ⅱ是氣體物質的量減小的反應,加壓時平衡正向移動,H2SO4的物質的量分數會升高,所以p2>p1。(3)催化劑在反應前后質量和化學性質保持不變,在ⅰ中I-被氧化為I2,則在ⅱ中I2應該被SO2還原為I-,結合原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒可配平反應ⅱ的離子方程式。(4)①B是A的對比實驗,B中加入0.2mol·L-1的H2SO4,A中不加H2SO4,所以KI的濃度應該與A相同,即a=0.4。②比較A、B、C可知,有H2SO4和KI時,SO2歧化反應速率較只有KI時快;只有H2SO4,無KI時不發(fā)生歧化反應,所以可得出的結論為酸性增強,I-催化SO2歧化反應速率提高。規(guī)律總結Fe3+催化H2O2分解與I-催化SO2歧化反應相似,Fe3+催化H2O2分解的過程為:2Fe3++H2O2O2↑+2Fe2++2H+、2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。16.(2011全國,28,15分)反應aA(g)+bB(g)cC(g)(ΔH<0)在等容條件下進行。改變其他反應條件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段體系中各物質濃度隨時間變化的曲線如下圖所示:回答問題:(1)反應的化學方程式中,a∶b∶c為;

(2)A的平均反應速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)從大到小排列次序為;

(3)B的平衡轉化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是,其值是;

(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移動的方向是,采取的措施是;

(5)比較第Ⅱ階段反應溫度(T2)和第Ⅲ階段反應溫度(T3)的高低:T2T3(填“>”“<”“=”),判斷的理由是;

(6)達到第三次平衡后,將容器的體積擴大一倍,假定10min后達到新的平衡,請在下圖中用曲線表示第Ⅳ階段體系中各物質的濃度隨時間變化的趨勢(曲線上必須標出A、B、C)。答案(1)1∶3∶2(2分)(2)vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)(3分)(3)αⅢ(B)0.19(19%)(各1分,共2分)(4)向正反應方向從反應體系中移出產物C(各1分,共2分)(5)>此反應為放熱反應,降低溫度,平衡向正反應方向移動(1分,2分,共3分)(6)(注:只要曲線能表示出平衡向逆反應方向移動及各物質濃度的相對變化比例即可)(3分)解析(1)Ⅰ階段,20.0min內,Δc(A)=2.00mol·L-1-1.00mol·L-1=1.00mol·L-1,Δc(B)=6.00mol·L-1-3.00mol·L-1=3.00mol·L-1,Δc(C)=2.00mol·L-1,則a∶b∶c=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=1∶3∶2。(2)vⅠ(A)=2.00mol·L-1-1.00mol·L-120.0min=0.05vⅡ(A)=1.00mol·L-1-0.62mol·L-115.0min≈0.025mol·L-1·min-1,vⅢ(A)=0.62mol·L-1-0.50mol·L-110.0min=0.012(3)αⅠ(B)=6.00mol·L-1-3.00mol·L-16.00mol·L-1×100%=50%,αⅡ(B)=3.00mol·(4)由圖示可知,由第一次平衡到第二次平衡,A、B的濃度減小,說明平衡正向移動。由物質C的濃度變化可知,導致平衡正向移動采取的措施是從反應體系中移出了產物C。(5)由圖示可知,Ⅱ→Ⅲ,平衡正向移動,由于正反應是放熱的,故Ⅱ→Ⅲ是降溫過程,即T2>T3。(6)第三次平衡后,將容器的體積擴大一倍,則各物質的濃度減半,由于容器的體積擴大,壓強減小,平衡會向逆反應方向(氣體體積增大的方向)移動,故平衡后,0.25mol·L-1<c(A)<0.50mol·L-1,0.75mol·L-1<c(B)<1.50mol·L-1,0<c(C)<0.50mol·L-1。注意各物質濃度的相對變化應符合化學計量數的比例。17.(2011重慶,29,14分)臭氧是一種強氧化劑,常用于消毒、滅菌等。(1)O3與KI溶液反應生成的兩種單質是和。(填分子式)

(2)O3在水中易分解,一定條件下,O3的濃度減少一半所需的時間(t)如下表所示。已知:O3的起始濃度為0.0216mol/L。pHt/minT/℃3.04.05.06.02030123116958301581084815503126157①pH增大能加速O3分解,表明對O3分解起催化作用的是。

②在30℃、pH=4.0條件下,O3的分解速率為mol/(L·min)。

③據表中的遞變規(guī)律,推測O3在下列條件下分解速率依次增大的順序為。(填字母代號)

a.40℃、pH=3.0 b.10℃、pH=4.0c.30℃、pH=7.0(3)O3可由臭氧發(fā)生器(原理如下圖)電解稀硫酸制得。①圖中陰極為(填“A”或“B”),其電極反應式為。

②若C處通入O2,則A極的電極反應式為。

③若C處不通入O2,D、E處分別收集到xL和yL氣體(標準狀況),則E處收集的氣體中O3所占的體積分數為。(忽略O3的分解)

答案(1)I2O2(2)①OH-②1.00×10-4③b、a、c(3)①A2H++2e-H2↑②O2+4H++4e-2H2O③(x-2y)/y解析本題考查反應速率的計算及影響因素、電解池電極反應式的書寫及計算等知識。(1)根據氧化還原反應基本原理不難確定生成的兩種單質是I2和O2。(2)①分析表中的數據知,pH增大,O3的分解速率加快,則對O3分解起催化作用的是OH-。②查表計算v(O3)=12×0.0216mol/L108min=1.00×10-4mol/(L·min)。③分析表中數據知,a項中反應時間31min<ta<158min,同理tb>231min,tc<15min,故可判斷O3的分解速率的大小順序是b<a<c。(3)①由圖知電極B產生O3和O2,則B極為陽極,故A極為陰極,電極反應式為2H++2e-H2↑。②若C處通入O2,則得電子的是氧化性更強的O2,電極反應式為O2+4H++4e-2H2O。③由得失電子守恒得:6×V(O3)22.4L+4×yL-V考點二化學平衡1.(2022北京,12,3分)某MOFs多孔材料孔徑大小和形狀恰好將N2O4“固定”,能高選擇性吸附NO2。廢氣中的NO2被吸附后,經處理能全部轉化為HNO3。原理示意圖如下。已知:2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0下列說法不正確的是()A.溫度升高時不利于NO2吸附B.多孔材料“固定”N2O4,促進2NO2N2O4平衡正向移動C.轉化為HNO3的反應是2N2O4+O2+2H2O4HNO3D.每獲得0.4molHNO3時,轉移電子的數目為6.02×1022答案D2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0,溫度升高,平衡逆向移動,NO2生成N2O4的轉化率降低,多孔材料不能將更多的N2O4“固定”,故不利于NO2吸附,A正確;多孔材料“固定”N2O4,使混合氣體中N2O4的濃度降低,促進平衡2NO2N2O4正向移動,B正確;N2O4與O2和H2O發(fā)生氧化還原反應生成硝酸,C正確;由C項中反應2N2O4+O2+2H2O4HNO3可知,每生成0.4molHNO3,轉移電子的數目為0.4×6.02×1023,D錯誤。2.(2022廣東,13,4分)恒容密閉容器中,BaSO4(s)+4H2(g)BaS(s)+4H2O(g)在不同溫度下達平衡時,各組分的物質的量(n)如圖所示。下列說法正確的是()A.該反應的ΔH<0B.a為n(H2O)隨溫度的變化曲線C.向平衡體系中充入惰性氣體,平衡不移動D.向平衡體系中加入BaSO4,H2的平衡轉化率增大答案C隨著溫度升高,n(H2)減小,說明平衡正向移動,反應的ΔH>0,A不正確;起始時H2為4mol,200℃時H2約為0.5mol,即約有3.5molH2參加反應,根據化學方程式計算可知此時生成的H2O約為3.5mol,故題圖中最上方的曲線為n(H2O)隨溫度的變化曲線,B不正確;恒容體系中充入惰性氣體,H2、H2O的濃度均不變,平衡不移動,C正確;BaSO4為固體,加入BaSO4,平衡不移動,D不正確。歸納總結改變外界條件,引起平衡體系中物質濃度改變,平衡才可能發(fā)生移動。3.(2022海南,8,2分)某溫度下,反應CH2CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密閉容器中達到平衡。下列說法正確的是()A.增大壓強,v正>v逆,平衡常數增大B.加入催化劑,平衡時CH3CH2OH(g)的濃度增大C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反應方向移動D.恒容下,充入一定量的CH2CH2(g),CH2CH2(g)的平衡轉化率增大答案CA項,增大壓強,平衡向氣體分子數增大的方向即正向移動,則v正>v逆,但平衡常數不變,錯誤;B項,加入催化劑,平衡不移動,平衡時CH3CH2OH(g)的濃度不變,錯誤;C項,恒容下,充入一定量的H2O(g),即增大H2O(g)的濃度,平衡正向移動,正確;D項,恒容下,充入一定量的CH2CH2(g),H2O(g)的平衡轉化率增大,而其自身的平衡轉化率減小,錯誤。易錯提醒平衡常數是溫度的函數,溫度不變則平衡常數不變。4.(2022湖北,19,14分)自發(fā)熱材料在生活中的應用日益廣泛。某實驗小組為探究“CaO-Al-H2O”體系的發(fā)熱原理,在隔熱裝置中進行了下表中的五組實驗,測得相應實驗體系的溫度升高值(ΔT)隨時間(t)的變化曲線,如圖所示。實驗編號反應物組成a0.20gCaO粉末5.0mLH2Ob0.15gAl粉5.0mLH2Oc0.15gAl粉5.0mL飽和石灰水d0.15gAl粉5.0mL石灰乳e0.15gAl粉0.20gCaO粉末5.0mLH2O回答下列問題:(1)已知:①CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)ΔH1=-65.17kJ·mol-1②Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)ΔH2=-16.73kJ·mol-1③Al(s)+OH-(aq)+3H2O(l)[Al(OH)4]-(aq)+32H2(g)ΔH3=-415.0kJ·mol-1則CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)的ΔH4=kJ·mol-1。

(2)溫度為T時,Ksp[Ca(OH)2]=x,則Ca(OH)2飽和溶液中c(OH-)=(用含x的代數式表示)。

(3)實驗a中,4min后ΔT基本不變,原因是。

(4)實驗b中,ΔT的變化說明Al粉與H2O在該條件下(填“反應”或“不反應”)。實驗c中,前3min的ΔT有變化,其原因是;3min后ΔT基本不變,其原因是微粒的量有限。

(5)下列說法不能解釋實驗d在10min內溫度持續(xù)升高的是(填標號)。

A.反應②的發(fā)生促使反應①平衡右移B.反應③的發(fā)生促使反應②平衡右移C.氣體的逸出促使反應③向右進行D.溫度升高導致反應速率加快(6)歸納以上實驗結果,根據實驗e的特征,用文字簡述其發(fā)熱原理

。

答案(1)-911.9(2)3(3)反應生成的Ca(OH)2覆蓋在CaO表面,阻止反應進行(4)不反應Al和溶液中的OH-發(fā)生了反應,放出熱量OH-(5)A(6)實驗e中,發(fā)生反應①、②和③,反應③中有氣體生成,氣體的逸出促使反應③向右進行,反應③的發(fā)生使得溶液中OH-的濃度減小,促使反應②平衡右移,反應②的發(fā)生促使反應①平衡右移,這三步反應都是放熱反應,溫度升高導致反應速率加快解析(1)根據蓋斯定律知,①+②+2×③可得反應CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g),則ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17kJ·mol-1)+(-16.73kJ·mol-1)+2′(-415.0kJ·mol-1)=-911.9kJ·mol-1。(2)溫度為T時,Ca(OH)2飽和溶液中,Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),c(OH-)=2c(Ca2+),Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2+)?c2(OH-)=x,則c(OH-)=32x。(3)實驗a中,CaO和H2O反應生成Ca(OH)2,放出熱量;4min后ΔT基本不變,是因為Ca(OH)2覆蓋在CaO表面,阻止了反應進行。(4)實驗b中,ΔT幾乎不變,說明Al粉與H2O在該條件下不反應;實驗c中,前3min的ΔT有變化,是因為Al和溶液中的OH-發(fā)生了反應,放出熱量,3min后ΔT基本不變,是因為飽和石灰水中OH-的濃度較低,OH-的量有限。(5)實驗d中,發(fā)生反應②和③,反應③中有氣體生成,氣體的逸出促使反應③向右進行,反應③的發(fā)生使得溶液中OH-的濃度減小,促使反應②平衡右移,這兩步反應都是放熱反應,溫度升高導致反應速率加快;實驗d在10min內溫度持續(xù)升高與反應①無關。5.(2022江蘇,13,3分)乙醇—水催化重整可獲得H2。其主要反應為C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)ΔH=173.3kJ·mol-1CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol-1在1.0×105Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)=1∶3時,若僅考慮上述反應,平衡時CO2和CO的選擇性及H2的產率隨溫度的變化如圖所示。CO的選擇性=n生成下列說法正確的是()A.圖中曲線①表示平衡時H2產率隨溫度的變化B.升高溫度,平衡時CO的選擇性增大C.一定溫度下,增大n(C2H5OH)/n(H2O)可提高乙醇平衡轉化率D.一定溫度下,加入CaO(s)或選用高效催化劑,均能提高平衡時H2產率1.答案B依據CO的選擇性公式,平衡時CO的選擇性和CO2的選擇性之和為1,符合此特點的曲線為①、③,且兩曲線交點對應的縱坐標接近50%,CO只存在于第二個反應中,該反應正向吸熱,升高溫度平衡右移,CO的選擇性增大,所以曲線③代表CO的選擇性,曲線①代表CO2的選擇性,當溫度超過300℃時,以第二個反應為主,所以平衡時H2的產率隨溫度升高而下降。曲線②為平衡時H2產率隨溫度的變化,A錯誤。升高溫度,平衡時CO的選擇性增大,B正確。增大n(C2H5OH)/n(H2O)可提高H2O的平衡轉化率,C2H5OH平衡轉化率降低,C錯誤。CaO與CO2反應,使兩個反應均向H2的物質的量增大的方向進行,可提高H2產率,選用高效催化劑,只能提高單位時間內H2的產率,不能改變反應的化學平衡狀態(tài),不能提高平衡時H2產率,D錯誤。6.(2020浙江7月選考,20,2分)一定條件下:2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0。在測定NO2的相對分子質量時,下列條件中,測定結果誤差最小的是()A.溫度0℃、壓強50kPaB.溫度130℃、壓強300kPaC.溫度25℃、壓強100kPaD.溫度130℃、壓強50kPa答案D測定NO2的相對分子質量時,由于存在可逆反應2NO2(g)N2O4(g),氣體中必然存在N2O4,混合氣體的平均相對分子質量偏大,欲讓誤差最小,應使可逆反應平衡逆向移動,減少N2O4的含量。該反應是放熱反應,升溫有利于平衡逆向進行;該反應是氣體分子數減少的反應,減壓有利于平衡逆向進行,故適宜的條件應為高溫、低壓,D項符合題意。7.(2020江蘇單科,15,4分)(雙選)CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發(fā)生下列反應CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)ΔH=247.1kJ·mol-1H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)ΔH=41.2kJ·mol-1在恒壓、反應物起始物質的量比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1條件下,CH4和CO2的平衡轉化率隨溫度變化的曲線如下圖所示。下列有關說法正確的是()A.升高溫度、增大壓強均有利于提高CH4的平衡轉化率B.曲線B表示CH4的平衡轉化率隨溫度的變化C.相同條件下,改用高效催化劑能使曲線A和曲線B相重疊D.恒壓、800K、n(CH4)∶n(CO2)=1∶1條件下,反應至CH4轉化率達到X點的值,改變除溫度外的特定條件繼續(xù)反應,CH4轉化率能達到Y點的值答案BDA項,結合題給信息及圖像可知,反應CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)為氣體分子數增大的吸熱反應,故要提高CH4的平衡轉化率,可以通過升高溫度或減小壓強來使平衡正向移動,錯誤;B項,通過兩個反應可知,相同條件下,CO2的消耗量比CH4的大,轉化率也會比CH4的高,故通過圖像可知曲線A表示CO2的平衡轉化率,曲線B表示CH4的平衡轉化率,正確;C項,相同條件下,高效催化劑只能加快化學反應速率,不影響平衡的移動,故轉化率不變,錯誤;D項,轉化率由X提高到Y,可以通過適當減小壓強、增大CO2的濃度等方法來實現(xiàn),正確。8.(2019海南單科,3,2分)反應C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH>0,在一定條件下于密閉容器中達到平衡,下列各項措施中,不能提高乙烷的平衡轉化率的是()A.增大容器容積 B.升高反應溫度C.分離出部分氫氣 D.等容下通入惰性氣體答案DA項,增大容器容積相當于減小壓強,平衡正向移動,乙烷的平衡轉化率增大;B項,該反應為吸熱反應,升高溫度,平衡正向移動,乙烷的平衡轉化率增大;C項,分離出部分氫氣,平衡正向移動,乙烷的平衡轉化率增大;D項,等容下通入惰性氣體,原平衡體系中各物質的濃度不變,平衡不移動,乙烷的平衡轉化率不變。9.(2018浙江4月選考,14,2分)反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,若在恒壓絕熱容器中發(fā)生,下列選項表明反應一定已達平衡狀態(tài)的是()A.容器內的溫度不再變化B.容器內的壓強不再變化C.相同時間內,斷開H—H鍵的數目和形成N—H鍵的數目相等D.容器內氣體的濃度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2答案A題述反應在恒壓絕熱容器中發(fā)生且反應放熱,容器內的溫度不再變化則表明反應達到平衡狀態(tài),故A正確;反應在恒壓容器中發(fā)生,容器內的壓強一直不變,故B錯誤;斷開H—H鍵和形成N—H鍵都表示向正反應方向進行,且二者不可能相等,故C錯誤;容器內氣體的濃度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2,無法判斷反應是否達到平衡,故D錯誤。解題導引(1)判斷化學平衡狀態(tài)的方法:①正逆相等,速率必須是一個正反應速率、一個逆反應速率,且經過換算后同一物質的消耗速率和生成速率相等。②如果一個量是隨著反應進行而改變的,其不變時為平衡狀態(tài);隨反應的進行保持不變的量,不能作為是否達到平衡狀態(tài)的判斷依據。(2)注意抓反應在“恒壓絕熱容器”中進行這一關鍵信息。10.(2016四川理綜,6,6分)一定條件下,CH4與H2O(g)發(fā)生反應:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。設起始n(H2O)n(CH4)=Z,在恒壓下,平衡時CH4的體積分數φ(CHA.該反應的焓變ΔH>0B.圖中Z的大小為a>3>bC.圖中X點對應的平衡混合物中n(D.溫度不變時,圖中X點對應的平衡在加壓后φ(CH4)減小答案AA項,根據圖像可知,溫度升高,φ(CH4)減小,說明平衡右移,則正反應是吸熱反應,該反應的焓變ΔH>0,故正確;B項,溫度一定時,Z增大,平衡右移,φ(CH4)減小,則a<3<b,故錯誤;C項,X點對應的起始混合物中n(H2O)n(CH4)=3,由于反應時消耗n(H2O)∶n(CH4)=1∶1,則平衡時n(H211.(2015安徽理綜,11,6分)汽車尾氣中NO產生的反應為:N2(g)+O2(g)2NO(g)。一定條件下,等物質的量的N2(g)和O2(g)在恒容密閉容器中反應,如圖曲線a表示該反應在溫度T下N2的濃度隨時間的變化,曲線b表示該反應在某一起始反應條件改變時N2的濃度隨時間的變化。下列敘述正確的是()A.溫度T下,該反應的平衡常數K=4(B.溫度T下,隨著反應的進行,混合氣體的密度減小C.曲線b對應的條件改變可能是加入了催化劑D.若曲線b對應的條件改變是溫度,可判斷該反應的ΔH<0答案AN2(g)+O2(g)2NO(g)起始(mol·L-1): c0 c0 0轉化(mol·L-1): c0-c1 c0-c1 2(c0-c1)平衡(mol·L-1): c1 c1 2(c0-c1)故溫度T下,K=4(c0-c1)2c12,A項正確;對于反應物、生成物均為氣體的反應來說,恒容條件下,密度是定值,B項不正確;催化劑只影響反應速率,不影響平衡狀態(tài),C項不正確;若曲線b對應的條件改變是溫度,則a到b應是升溫,升高溫度12.(2015天津理綜,6,6分)某溫度下,在2L的密閉容器中,加入1molX(g)和2molY(g)發(fā)生反應:X(g)+mY(g)3Z(g)平衡時,X、Y、Z的體積分數分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1molZ(g),再次達到平衡后,X、Y、Z的體積分數不變。下列敘述不正確的是()A.m=2B.兩次平衡的平衡常數相同C.X與Y的平衡轉化率之比為1∶1D.第二次平衡時,Z的濃度為0.4mol·L-1答案D在2L的密閉容器中,反應達平衡時,各物質的體積分數之比等于各物質的物質的量之比,即平衡時,n(X)∶n(Y)∶n(Z)=30%∶60%∶10%=3∶6∶1。設第一次平衡時X消耗的物質的量為x,則X(g)+mY(g)3Z(g)初始 1mol 2mol 0轉化 x mx 3x平衡 1mol-x2mol-mx 3x(1mol-x)∶(2mol-mx)∶3x=3∶6∶1,解得x=0.1mol、m=2,由此可得A項、C項正確。同理可得第二次平衡時,Z的濃度為0.2mol·L-1,D項錯誤。平衡常數只與溫度有關,兩次平衡反應溫度相同,故平衡常數相同,B項正確。13.(2014四川理綜,7,6分)在10L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g),發(fā)生反應X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得實驗數據如下表:實驗編號溫度/℃起始時物質的量/mol平衡時物質的量/moln(X)n(Y)n(M)①7000.400.100.090②8000.100.400.080③8000.200.30a④9000.100.15b下列說法正確的是()A.實驗①中,若5min時測得n(M)=0.050mol,則0至5min時間內,用N表示的平均反應速率v(N)=1.0×10-2mol/(L·min)B.實驗②中,該反應的平衡常數K=2.0C.實驗③中,達到平衡時,X的轉化率為60%D.實驗④中,達到平衡時,b>0.060答案CA項,0至5min內,v(M)=0.050mol10L5min=1×10-3mol/(L·min),v(N)=v(M)=1×10-3mol/(L·B項,根據“三段式”:X(g)+Y(g)M(g)+N(g)初始(mol/L)0.0100.04000轉化(mol/L)0.0080.0080.0080.008平衡(mol/L)0.0020.0320.0080.008K=0.008mol/L×0.008mol/L0.002mol/L×0.032mol/LX(g)+Y(g)M(g)+N(g)初始(mol/L)0.020 0.030 0 0轉化(mol/L)x x x x平衡(mol/L)0.020-x 0.030-xx x根據溫度不變,K不變可得x2(0.020-x)(0.030-x)=1,x=0.012,X的轉化率=0.012mol/L0.020mol/L×100%=60%,C項正確;由實驗①②中數據可知該反應為放熱反應,900℃時的平衡常數應小于800(b10mol/L)20.10?14.(2013重慶理綜,7,6分)將E和F加入密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應:E(g)+F(s)2G(g)。忽略固體體積,平衡時G的體積分數(%)隨溫度和壓強的變化如下表所示:壓強/MPa體積分數/%溫度/℃1.02.03.081054.0ab915c75.0d1000ef83.0①b<f②915℃、2.0MPa時E的轉化率為60%③該反應的ΔS>0④K(1000℃)>K(810℃)上述①~④中正確的有()A.4個 B.3個 C.2個 D.1個答案A1.0MPa、810℃時G的平衡體積分數為54.0%,2.0MPa、915℃時G的平衡體積分數為75.0%,由題意可知加壓平衡向左移動,G的體積分數減小,只有正反應為吸熱反應,升溫平衡向右移動才能得到上面的結果,故該反應的正反應為吸熱反應。壓強大,溫度低,均有利于平衡左移,①正確;915℃、2.0MPa時G的平衡體積分數為75.0%,設E的初始量為amol,轉化量為xmol,E(g)+F(s)2G(g)起始 amol 0mol轉化 xmol 2xmol平衡 (a-x)mol2xmol則2xa+x×100%=75.0%,x=0.6a,E的轉化率為0.6aa×100%=60%,②正確;由方程式可知1mol氣體E與固體F反應可生成2mol氣體G,③正確;降溫,平衡向左移動15.(2013安徽理綜,11,6分)一定條件下,通過下列反應可以制備特種陶瓷的原料MgO:MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)ΔH>0該反應在恒容的密閉容器中達到平衡后,若僅改變圖中橫坐標x的值,重新達到平衡后,縱坐標y隨x變化趨勢合理的是()選項xyA溫度容器內混合氣體的密度BCO的物質的量CO2與CO的物質的量之比CSO2的濃度平衡常數KDMgSO4的質量(忽略體積)CO的轉化率答案A由題圖可知增大x的量,y值將變大。A項,題給反應正反應為吸熱反應,隨溫度升高平衡正向移動,氣體總質量變大,而容器容積不變,故混合氣體密度增大,符合題圖;B項,增大CO的物質的量,平衡正向移動,CO2物質的量增大,但是根據勒夏特列原理可知,CO的轉化率減小,所以n(CO2)n(CO)減小,該項不符合題圖;C項,改變SO2濃度,化學平衡發(fā)生移動,但平衡常數K僅隨溫度變化,該項不符合題圖;D項,改變評析本題把圖和表相結合考查化學平衡知識,形式新穎,考查知識點全面。本題對考生能力要求較高,屬于中等難度題。16.(2013四川理綜,6,6分)在一定溫度下,將氣體X和氣體Y各0.16mol充入10L恒容密閉容器中,發(fā)生反應X(g)+Y(g)2Z(g)ΔH<0,一段時間后達到平衡。反應過程中測定的數據如下表:t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列說法正確的是()A.反應前2min的平均速率v(Z)=2.0×10-3mol/(L·min)B.其他條件不變,降低溫度,反應達到新平衡前v(逆)>v(正)C.該溫度下此反應的平衡常數K=1.44D.其他條件不變,再充入0.2molZ,平衡時X的體積分數增大答案CA項,反應前2min的平均反應速率v(Y)=0.16mol?0.12mol10L2min=2.0×10-3mol/(L·min),由反應方程式可知v(Y)∶v(Z)=1∶2,則v(Z)=4.0×10-3mol/(L·min);B項,ΔH<0,該反應的正反應為放熱反應,其他條件不變,降低溫度時,平衡向正反應方向移動,達到新平衡前v(正)>v(逆);C項,該溫度下7min時反應已達平衡,若設在此過程中YX(g)+Y(g)2Z(g)始0.16mol 0.16mol 0變Δn Δn 2Δn平0.10mol 0.10mol 2ΔnΔn=0.16mol-0.10mol=0.06mol平衡常數K=c2(Z)c(X)·c(Y)=0.12mol10L20.10mol10L考點三化學平衡常數及其相關計算化學反應的方向1.(2022廣東,19,14分)鉻及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應用。(1)催化劑Cr2O3可由(NH4)2Cr2O7加熱分解制備,反應同時生成無污染氣體。①完成化學方程式:(NH4)2Cr2O7Cr2O3++。

②Cr2O3催化丙烷脫氫過程中,部分反應歷程如圖1,X(g)→Y(g)過程的焓變?yōu)?列式表示)。

圖1③Cr2O3可用于NH3的催化氧化。設計從NH3出發(fā)經過3步反應制備HNO3的路線(用“→”表示含氮物質間的轉化);其中一個有顏色變化的反應的化學方程式為。

(2)K2Cr2O7溶液中存在多個平衡。本題條件下僅需考慮如下平衡:(ⅰ)Cr2O72?(aq)+H2O(l)2HCrO4?(aq)K1=3.0×10-2(ⅱ)HCrO4?(aq)CrO42?(aq)+H+(aq)K2=3.3×10-7①下列有關K2Cr2O7溶液的說法正確的有。

A.加入少量硫酸,溶液的pH不變B.加入少量水稀釋,溶液中離子總數增加C.加入少量NaOH溶液,反應(ⅰ)的平衡逆向移動D.加入少量K2Cr2O7固體,平衡時c2(HCrO4?)與c(Cr2O②25℃時,0.10mol·L-1K2Cr2O7溶液中l(wèi)gc(CrO42?)c(Cr2O72?)隨pH的變化關系如圖2。當pH=9.00時,設Cr2O72?、HCrO4?與CrO42?的平衡濃度分別為x、y、zmol·L-1,則圖2③在稀溶液中,一種物質對光的吸收程度(A)與其所吸收光的波長(λ)有關;在一定波長范圍內,最大A對應的波長(λmax)取決于物質的結構特征;濃度越高,A越大?；旌先芤涸谀骋徊ㄩL的A是各組分吸收程度之和。為研究pH對反應(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影響,配制濃度相同、pH不同的K2Cr2O7稀溶液,測得其A隨λ的變化曲線如圖3。波長λ1、λ2和λ3中,與CrO42?的λmax最接近的是;溶液pH從a變到b的過程中,c(H+)·圖3答案(1)①N2↑4H2O②E1-E2+ΔH+E3-E4③NH3NONO2HNO32NO+O22NO2或3NO2+H2O2HNO3+NO,4NO2+O2+2H2O4HNO3(2)①BD②x+12y+12z當pH=9.00時,溶液中c(H+)=10-9mol·L-1,K1=c2(HCrO4?)c(Cr2O72?)=3.0×10-2=y2x,K2=c(CrO42?)·c(H+)c(HCrO4?)=3.3×10-7=z·10?9y,K1·K2=y2·z·10?9x·y=10?9yzx解析(1)①該反應生成無污染氣體,應為N2,另一產物則為H2O,根據得失電子守恒、原子守恒可配平化學方程式。②由題圖1可知,X(g)→Y(g)為吸熱過程,故焓變?yōu)閄(g)、Y(g)間的能量差,為E1-E2+ΔH+E3-E4。③NH3經過以下3步反應可生成HNO3:4NH3+5O24NO+6H2O、2NO+O22NO2、3NO2+H2O2HNO3+NO。(2)①A項,加入少量硫酸,溶液中c(H+)增大,pH減小,錯誤;B項,加入少量水稀釋,反應(ⅰ)、(ⅱ)的平衡均會向溶質微粒數增加的方向移動,故離子總數增加,正確;C項,加入少量NaOH溶液,消耗溶液中H+,反應(ⅱ)的平衡正向移動,c(HCrO4?)減小,故反應(ⅰ)的平衡正向移動,錯誤;D項,由于K1=c2(HCrO4?)c(Cr2O72?),②根據元素質量守恒可知2c(Cr2O72?)+c(HCrO4?)+c(CrO42?)=0.10mol·L-1×2,代入數據可得2x+y+z=0.20,即x+③根據(2)①中C選項的分析可知,pH越大,反應(ⅰ)、(ⅱ)平衡正向移動的程度越大,溶液中c(CrO42?)越大,其對應變化曲線的λmax越接近CrO42?的λmax,故圖中最接近CrO42?的λmax為pH=9時曲線的λmax,其次是pH=7時曲線的λ3。由于λ1<λ2<λ3,故a<b<7。K22·K1=c2(CrO42?)·c2(H+)c2(HCrO4?)·c2(HCr2.(2022海南,16,10分)某空間站的生命保障系統(tǒng)功能之一是實現(xiàn)氧循環(huán)。其中涉及反應:CO2(g)+4H2(g)2H2O(g)+CH4(g)回答問題:(1)已知:電解液態(tài)水制備1molO2(g),電解反應的ΔH=+572kJ·mol-1。由此計算H2(g)的燃燒熱(焓)ΔH=kJ·mol-1。

(2)已知:CO2(g)+4H2(g)2H2O(g)+CH4(g)的平衡常數(K)與反應溫度(t)之間的關系如圖1所示。圖1①若反應為基元反應,且反應的ΔH與活化能(Ea)的關系為|ΔH|>Ea。補充完成該反應過程的能量變化示意圖(圖2)。圖2②某研究小組模擬該反應。溫度t下,向容積為10L的抽空的密閉容器中通入0.1molCO2和0.4molH2,反應平衡后測得容器中n(CH4)=0.05mol。則CO2的轉化率為,反應溫度t約為℃。

(3)在相同條件下,CO2(g)與H2(g)還會發(fā)生不利于氧循環(huán)的副反應:CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)在反應器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶4通入反應物,在不同溫度、不同催化劑條件下,反應進行到2min時,測得反應器中CH3OH、CH4濃度(μmol·L-1)如下表所示。催化劑t=350℃t=400℃c(CH3OH)c(CH4)c(CH3OH)c(CH4)催化劑Ⅰ10.812722345.242780催化劑Ⅱ9.2107753438932在選擇使用催化劑Ⅰ和350℃條件下反應,0~2min生成CH3OH的平均反應速率為μmol·L-1·min-1;若某空間站的生命保障系統(tǒng)實際選擇使用催化劑Ⅱ和400℃的反應條件,原因是。

答案(1)-286(2)①②50%660.2(或660.1或660.3,其他合理答案也可)(3)5.4相同催化劑,400℃的反應速率更快;相同溫度,催化劑Ⅱ副產物濃度低,甲烷的比例高解析(1)H2(g)的燃燒熱指在101kPa時,1molH2(g)完全燃燒生成H2O(l)所釋放的熱量。由2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH=+572kJ·mol-1可得2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-572kJ·mol-1,則H2(g)燃燒熱為ΔH=(-572÷2)kJ·mol-1=-286kJ·mol-1。(2)①根據圖1可知溫度越高,平衡常數越小,則CO2(g)+4H2(g)2H2O(g)+CH4(g)的正反應放熱,即反應物總能量大于生成物總能量;由反應的ΔH與活化能(Ea)的關系|ΔH|>Ea=a可知反應物總能量與生成物總能量之差大于a,故生成物總能量低于a。②利用三段式法解答:CO2(g)+4H2(g)2H2O(g)+CH4(g)起始(mol)0.10.400轉化(mol)0.050.20.10.05平衡(mol)0.050.20.10.05CO2的平衡轉化率為0.050.1×100%=50%,反應的平衡常數K=(0.110(3)v(CH3OH)=Δc(CH3OH)Δt=10.8μmol·L?12min=5.4μmol·L-1·min方法指導第(2)問中①題畫圖時,關鍵要找到生成物總能量數值(即最低點);第(3)問分析表格數據時,注意控制變量分析外界條件對反應的影響。3.(2022河北,16,14分)氫能是極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?以氫燃料為代表的燃料電池有良好的應用前景。(1)298K時,1gH2燃燒生成H2O(g)放熱121kJ,1molH2O(l)蒸發(fā)吸熱44kJ。表示H2燃燒熱的熱化學方程式為。

(2)工業(yè)上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣,體系中發(fā)生如下反應:ⅠCH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ⅡCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)①下列操作中,能提高CH4(g)平衡轉化率的是(填標號)。

A.增加CH4(g)用量B.恒溫恒壓下通入惰性氣體C.移除CO(g)D.加入催化劑②恒溫恒壓條件下,1molCH4(g)和1molH2O(g)反應達平衡時,CH4(g)的轉化率為α,CO2(g)的物質的量為bmol,則反應Ⅰ的平衡常數Kx=[寫出含有α、b的計算式;對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),Kx=xp(C)·xq(D)xm(A)·xn(B),x為物質的量分數]。其他條件不變,H2O(g)起始量增加到5mol,達平衡時α=0.90,b=0.65,(3)氫氧燃料電池中氫氣在(填“正”或“負”)極發(fā)生反應。

(4)在允許O2-自由遷移的固體電解質燃料電池中,CnH2n+2放電的電極反應式為。

(5)甲醇燃料電池中,吸附在催化劑表面的甲醇分子逐步脫氫得到CO,四步可能脫氫產物及其相對能量如圖,則最可行途徑為a→(用b~j等代號表示)。

答案(1)H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=-286kJ·mol-1(2)①BC②(α(3)負(4)CnH2n+2-(6n+2)e-+(3n+1)O2-nCO2+(n+1)H2O(5)b→e→f→i解析(1)298K時,1gH2燃燒生成H2O(g)放熱121kJ,1molH2O(l)蒸發(fā)吸熱44kJ,則1molH2燃燒生成1molH2O(l)放熱286kJ,表示H2燃燒熱的熱化學方程式為H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=-286kJ·mol-1。(2)①增加CH4(g)用量可以提高H2O(g)的轉化率,但是CH4(g)平衡轉化率減小,A不符合題意;恒溫恒壓下通入惰性氣體,相當于減小體系壓強,反應混合物中各組分的濃度減小,反應Ⅰ的化學平衡正向移動,能提高CH4(g)平衡轉化率,B符合題意;移除CO(g),CO(g)的濃度減小,反應Ⅰ的化學平衡正向移動,能提高CH4(g)平衡轉化率,C符合題意;加入催化劑不能改變平衡狀態(tài),故不能提高CH4(g)平衡轉化率,D不符合題意。故選BC。②恒溫恒壓條件下,1molCH4(g)和1molH2O(g)反應達平衡時,CH4(g)的轉化率為α,列三段式:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)起始(mol)1100轉化(mol)ααα3α平衡(mol)1-α1-αα3αCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始(mol)α1-α03α轉化(mol)bbbb平衡(mol)α-b1-α-bb3α+b可知達平衡時,CO2(g)的物質的量為bmol,CH4(g)的物質的量為(1-α)mol,CO(g)的物質的量為(α-b)mol,H2O(g)的物質的量為(1-α-b)mol,H2(g)的物質的量為(3α+b)mol,則反應達平衡時混合氣體的總物質的量為(2α+2)mol,混合氣體中,CH4(g)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)的物質的量分數分別為1?α2+2α、1?α?b2+2α、α?b2+2α、3α+b2+2α,因此,反應Ⅰ的平衡常數Kx=α?b2+2α×(3α+b2+2α)31?α2+2α×1?α?b2+2α=(α?b)(3α+b)3(1?α)(1?α?b)(2+2α)2;其他條件不變,H(3)燃料電池中的燃料在負極發(fā)生氧化反應,因此,氫氧燃料電池中氫氣在負極發(fā)生反應。(4)在允許O2-自由遷移的固體電解質燃料電池中,CnH2n+2在負極發(fā)生氧化反應生成CO2和H2O,電極反應式為CnH2n+2-(6n+2)e-+(3n+1)O2-nCO2+(n+1)H2O。(5)由題圖可知,吸附在催化劑表面的甲醇分子逐步脫氫得到CO,甲醇在催化劑表面先失去碳原子上的H原子更容易,且能壘越低,活化能越小,越容易進行,top表示在催化劑表面進行,所以最可行的途徑為a→b→e→f→i。方法點撥對于連鎖可逆反應的三段式關系,在計算時可將第一個反應的平衡狀態(tài)視為第二個反應的起始狀態(tài);注意題給信息中物質的量分數平衡常數表達式的應用。4.(2022湖南,14,4分)(雙選)向體積均為1L的兩恒容容器中分別充入2molX和1molY發(fā)生反應:2X(g)+Y(g)Z(g)ΔH,其中甲為絕熱過程,乙為恒溫過程,兩反應體系的壓強隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()A.ΔH>0B.氣體的總物質的量:na<ncC.a點平衡常數:K>12D.反應速率:va正<vb正答案BC反應2X(g)+Y(g)Z(g)為氣體分子數減小的反應,甲為絕熱過程,從曲線甲可以看出反應過程中,體系的壓強先增大后減小,說明該反應是放熱反應,剛開始反應時溫度升高對壓強的影響大于氣體分子數減小對壓強的影響,故ΔH<0,A項錯誤;甲為絕熱過程,并且該反應為放熱反應,故a點的溫度比c點的溫度高,因為a點、c點的壓強相同,根據pV=nRT可知,氣體的總物質的量:na<nc,B項正確;a點平衡時壓強為p,溫度為T℃,起始時壓強為2p,溫度為T0℃,根據pV=nRT,2pp=3molT0n平T,則n平=3T02Tmol<1.5mol,設消耗Y的物質的量為n,則消耗X的物質的量為2n,生成Z的物質的量為n,則有n平=2mol-2n+1mol-n+n<1.5mol,n>0.75mol,故平衡時c(X)<0.5mol/L,c(Y)<0.25mol/L,c(Z)>0.75mol/L,K>0.75÷(0.52×0.25)=12,C項正確;解題關鍵考生在做圖像類型的試題時,一定要看清圖中曲線的變化規(guī)律,然后再結合題中化學方程式去分析。本題中曲線甲代表絕熱、曲線乙代表恒溫,而反應后氣體分子數減少,但在絕熱條件下壓強增大判斷出該反應為放熱反應。5.(2022湖南,16,13分)2021年我國制氫量位居世界第一,煤的氣化是一種重要的制氫途徑?；卮鹣铝袉栴}:(1)在一定溫度下,向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g),起始壓強為0.2MPa時,發(fā)生下列反應生成水煤氣:Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH1=+131.4kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41.1kJ·mol-1①下列說法正確的是:

A.平衡時向容器中充入惰性氣體,反應Ⅰ的平衡逆向移動B.混合氣體的密度保持不變時,說明反應體系已達到平衡C.平衡時H2的體積分數可能大于2D.將炭塊粉碎,可加快反應速率②反應平衡時,H2O(g)的轉化率為50%,CO的物質的量為0.1mol。此時,整個體系(填“吸收”或“放出”)熱量kJ,反應Ⅰ的平衡常數Kp=(以分壓表示,分壓=總壓×物質的量分數)。

(2)一種脫除和利用水煤氣中CO2方法的示意圖如下:①某溫度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,c(CO32?)∶c(HCO3?)=1∶2,則該溶液的pH=(該溫度下H2CO3的Ka1=4.6×10②再生塔中產生CO2的離子方程式為;

③利用電化學原理,將CO2電催化還原為C2H4,陰極反應式為