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文檔簡介
專題06化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡
2021年化學(xué)高考題
1.(2021?浙江)一定溫度下:在N2O5的四氯化碳溶液(l()()mL)中發(fā)生分解反應(yīng):
2N2O5^4NO2+O2o在不同時刻測量放出的0?體積,換算成N2O5濃度如下表:
t/s06001200171022202820X
c(N2O5)/(mol-U')1.400.960.660.480.350.240.12
下列說法正確的是
A.600-1200s,生成NO?的平均速率為5.0x1(F*mol?「7
B.反應(yīng)2220s時,放出的。2體積為11.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
C.反應(yīng)達(dá)到平衡時,v正電。5)=2丫逆(叫)
D.推測上表中的x為3930
【答案】D
【詳解】
-1-1
A.6(X)~1200s,N2o5的變化量為(0.96-0.66)mol-L==0.3molL.在此時間段內(nèi)NO2
的變化量為其2倍,即0.6mol-LT,因此,生成NO?的平均速率為
°=i.OxlO^molL-'-s-1,A說法不正確;
600s
-1
B.由表中數(shù)據(jù)可知,反應(yīng)2220s時,N2O5的變化量為(1.40-0.35)mol.廣==1.05molL,
其物質(zhì)的量的變化量為1.05mol-I?xO.1L=O.105mol,O?的變化量是其即0.0525mol,
因此,放出的。2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.0525molx22.4L/mol=1.176L,B說法不正確;
C.反應(yīng)達(dá)到平衡時,正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,用不同物質(zhì)表示該反應(yīng)的速率時,其數(shù)值
之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,2匕E(N2(D5)=V逆(NO?),C說法不正確;
D.分析表中數(shù)據(jù)可知,該反應(yīng)經(jīng)過1110s(600-1710,1710-2820)后N2O5的濃度會變?yōu)樵?/p>
來的因此,N2O5的濃度由0.24mol?LT變?yōu)?.12mol?LT時,可以推測上表中的x為
(2820+1110)=3930,D說法正確。
綜上所述,本題選D。
2.(2021?浙江)相同溫度和壓強下,關(guān)于物質(zhì)燧的大小比較,合理的是
A.ImolCH4(g)<lmolH2(g)B.ImolH2O(g)<2molH2O(g)
C.ImolH2O(s)>lmolH2O(1)D.ImolC(s,金剛石)>ImolC卜,石墨)
【答案】B
【詳解】
A.CH^g)和H2(g)物質(zhì)的量相同,且均為氣態(tài),CHJg)含有的原子總數(shù)多,CH/g)的
摩爾質(zhì)量大,所以嫡值lmolCH4(g)>lmolH2(g),A錯誤;
B.相同狀態(tài)的相同物質(zhì),物質(zhì)的量越大,燧值越大,所以燧值lmolH2O(g)<2molH2(3(g),
B正確;
C.等量的同物質(zhì),熠值關(guān)系為:S(g)>S(l)>S(s),所以牖值ImolHzCXsklmolH?。。),
C錯誤;
D.從金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)組成上來看,金剛石的微觀結(jié)構(gòu)更有序,燧值更低,所以端值
ImolC(s,金剛石)<lmolC(s,石墨),D錯誤;
答案為:Bo
3.(2021?廣東高考真題)反應(yīng)X=2Z經(jīng)歷兩步:①XfY;②丫.2Z。反應(yīng)體系中X、
Y、Z的濃度c隨時間t的變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是
z/s
A.a為c(X)隨t的變化曲線
B.1時,c(X)=c(Y)=c(Z)
c.L時,丫的消耗速率大于生成速率
D.t?后,c(Z)=2c0-c(Y)
【答案】D
【分析】
由題中信息可知,反應(yīng)X=2Z經(jīng)歷兩步:①XfY;②丫.2Z。因此,圖中呈不斷減小
趨勢的a線為X的濃度c隨時間f的變化曲線,呈不斷增加趨勢的線為Z的濃度c隨時間,的
變化曲線,先增加后減小的線為丫的濃度,隨時間f的變化曲線。
【詳解】
A.X是唯一的反應(yīng)物,隨著反應(yīng)的發(fā)生,其濃度不斷減小,因此,由圖可知,a為4X)隨,
的變化曲線,A正確;
B.由圖可知,分別代表3種不同物質(zhì)的曲線相交于《時刻,因此,4時C(X)=C(Y)=C(Z),
B正確;
C.由圖中信息可知,弓時刻以后,丫的濃度仍在不斷減小,說明弓時刻反應(yīng)兩步仍在向正反
應(yīng)方向發(fā)生,而且反應(yīng)①生成丫的速率小于反應(yīng)②消耗丫的速率,即與時丫的消耗速率大于
生成速率,C正確;
D.由圖可知,4時刻反應(yīng)①完成,X完全轉(zhuǎn)化為Y,若無反應(yīng)②發(fā)生,則《丫)=4,由于反
應(yīng)②Yf2Z的發(fā)生,G時刻丫濃度的變化量為。0-。(丫),變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,
所以Z的濃度的變化量為2[7一c(Y)],這種關(guān)系在與后仍成立,因此,D不正確。
綜上所述,本題選D。
4.(2021?河北高考真題)室溫下,某溶液初始時僅溶有M和N且濃度相等,同時發(fā)生以下
兩個反應(yīng):①M+N=X+Y;②M+N=X+Z,反應(yīng)①的速率可表示為Vi=kd(M),反應(yīng)②的速率可表示
為v產(chǎn)k/(M)(%、k?為速率常數(shù))。反應(yīng)體系中組分M、Z的濃度隨時間變化情況如圖,下列
說法錯誤的是
A.0?30min時間段內(nèi),丫的平均反應(yīng)速率為6.67X
B.反應(yīng)開始后,體系中丫和Z的濃度之比保持不變
C.如果反應(yīng)能進行到底,反應(yīng)結(jié)束時62.5%的M轉(zhuǎn)化為Z
D.反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活化能大
【答案】A
【詳解】
A.由圖中數(shù)據(jù)可知,3S應(yīng)〃時,M、Z的濃度分別為0.300mol-匚|和0.125mol.U1)則M
的變化量為0.5mol?1?-0.300mol-LT1=0.200mol-L-1.其中轉(zhuǎn)化為丫的變化量為
0.200mol-L7'-0.125mol-L-,=0.075mol-L/'o因此,0?3()min時間段內(nèi),丫的平均反
應(yīng)速率為竺Z迺L1二=o.oo25mol-L-LminT,A說法不正確;
30min
k,
B.由題中信息可知,反應(yīng)①和反應(yīng)②的速率之比為7r,丫和Z分別為反應(yīng)①和反應(yīng)②的產(chǎn)物,
女2
且兩者與M的化學(xué)計量數(shù)相同(化學(xué)計量數(shù)均為1),因此反應(yīng)開始后,體系中丫和Z的濃度
之比等于由于L、L為速率常數(shù),故該比值保持不變,B說法正確;
k2
C.結(jié)合A、B的分析可知因此反應(yīng)開始后,在相同的時間內(nèi)體系中丫和Z的濃度之比等于
O075moP"35
7k,t=2,因此,如果反應(yīng)能進行到底,反應(yīng)結(jié)束時有一的M轉(zhuǎn)化為Z,即
h0.125mol?-58
62.5%的M轉(zhuǎn)化為Z,C說法正確;
D.由以上分析可知,在相同的時間內(nèi)生成Z較多、生成丫較少,因此,反應(yīng)①的化學(xué)反應(yīng)速
率較小,在同一體系中,活化能較小的化學(xué)反應(yīng)速率較快,故反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活
化能大,D說法正確。
綜上所述,相關(guān)說法不正確的只有A,故本題選A。
5.(2021?浙江高考真題)取50mL過氧化氫水溶液,在少量V存在下分解:2HA=2H20+021。
在一定溫度下,測得02的放出量,轉(zhuǎn)換成H£z濃度(c)如下表:
t/min020406080
c/(mol,L-1)0.800.400.200.100.050
下列說法不正確的是
A.反應(yīng)20min時,測得0?體積為224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
B.20?40min,消耗HA的平均速率為0.OlOmol?L1?min1
C.第30min時的瞬時速率小于第50min時的瞬時速率
D.分解酶或FezG代替「也可以催化小傘分解
【答案】C
【詳解】
A.反應(yīng)20min時,過氧化氫的濃度變?yōu)?.4mol/L,說明分解的過氧化氫的物質(zhì)的量
n(H202)=(0.80-0.40)mol/LX0.051=0.02mol,過氧化氫分解生成的氧氣的物質(zhì)的量
/j(02)=0.01mol,標(biāo)況下的體積片〃?K=0.OlmolX22.4L/mol=0.224L=224mL,A正確;
B.20?40min,消耗過氧化氫的濃度為(0.40-0.20)mol/L=0.20mol/L,則這段時間內(nèi)的平均速
..Ac0.20mol/L
率%—=----------=0.OlOmol/(L,min),B正確;
t20min
C.隨著反應(yīng)的不斷進行,過氧化氫的濃度不斷減小,某一時刻分解的過氧化氫的量也不斷減
小,故第30min時的瞬時速率大于第50min時的瞬時速率,C錯誤;
D.I在反應(yīng)中起到催化的作用,故也可以利用過氧化氫分解酶或Fe。代替,D正確;
故答案選C。
二、多選題
6.(2021?湖南高考真題)鐵的配合物離子(用[L-Fe-H『表示)催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機
理和相對能量的變化情況如圖所示:
45.343.5
過渡態(tài)1/一\過渡態(tài)2
(
一
」0.-0\
。1
弓+M-2-2:
-~
二H1.8-.In
0U+--42.
)z-6/16.
0一T
血+
Uo+
HuIV+
混HOZ
++OO
女1OHOU
OO
要0++
HO
0—Z
UOOH
HHO+
U1
HO
O
0
H
反應(yīng)進程
下列說法錯誤的是
催化劑,
A.該過程的總反應(yīng)為HCOOH=—CO2t+H2t
B.田濃度過大或者過小,均導(dǎo)致反應(yīng)速率降低
C.該催化循環(huán)中Fe元素的化合價發(fā)生了變化
D.該過程的總反應(yīng)速率由n-in步驟決定
【答案】CD
【詳解】
A.由反應(yīng)機理可知,HCOOH電離出氫離子后,HCOO與催化劑結(jié)合,放出二氧化碳,然后又結(jié)
催化劑
合氫離子轉(zhuǎn)化為氫氣,所以化學(xué)方程式為HCOOHCO:,t+H21,故A正確;
B.若氫離子濃度過低,則反應(yīng)m-iv的反應(yīng)物濃度降低,反應(yīng)速率減慢,若氫離子濃度過高,
則會抑制加酸的電離,使甲酸根濃度降低,反應(yīng)I-II速率減慢,所以氫離子濃度過高或過
低,均導(dǎo)致反應(yīng)速率減慢,故B正確:
C.由反應(yīng)機理可知,F(xiàn)e在反應(yīng)過程中,做催化劑,化合價沒有發(fā)生變化,故C錯誤;
D.由反應(yīng)進程可知,反應(yīng)N-I能壘最大,反應(yīng)速率最慢,對該過程的總反應(yīng)起決定作用,
故D錯誤;
故選CD。
7.(2021?湖南高考真題)已知:A(g)+2B(g)=3C(g)△”<(),向一恒溫恒容的密閉
容器中充入ImolA和3molB發(fā)生反應(yīng),A時達(dá)到平衡狀態(tài)I,在與時改變某一條件,A時重
新達(dá)到平衡狀態(tài)H,正反應(yīng)速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是
A.容器內(nèi)壓強不變,表明反應(yīng)達(dá)到平衡
B.右時改變的條件:向容器中加入C
C.平衡時A的體積分?jǐn)?shù)9:。(11)>。(1)
D.平衡常數(shù)K:K(II)<K(I)
【答案】BC
【分析】
根據(jù)圖像可知,向恒溫恒容密閉容器中充入ImolA和3molB發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)時間從開始到ti
階段,正反應(yīng)速率不斷減小,3-七時間段,正反應(yīng)速率不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),時間
段,改變條件使正反應(yīng)速率逐漸增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動,匕以后反應(yīng)達(dá)到新的平衡狀態(tài),
據(jù)此結(jié)合圖像分析解答。
【詳解】
A.容器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為A(g)+2B(g)=3C(g),該反應(yīng)是氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng),所以在
恒溫恒容條件下,氣體的壓強始終保持不變,則容器內(nèi)壓強不變,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀
態(tài),A錯誤;
B.根據(jù)圖像變化曲線可知,t2?t3過程中,t2時%,瞬間不變,平衡過程中不斷增大,則說明
反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動,且不是“突變”圖像,屬于“漸變”過程,所以排除溫度與催化劑
等影響因素,改變的條件為:向容器中加入C,B正確;
C.最初加入體系中的A和B的物質(zhì)的量的比值為1:3,當(dāng)向體系中加入C時,平衡逆向移動,
最終A和B各自物質(zhì)的量增加的比例為1:2,因此平衡時A的體積分?jǐn)?shù)。(H)>9(1),C正
確;
D.平衡常數(shù)K與溫度有關(guān),因該反應(yīng)在恒溫條件下進行,所以K保持不變,D錯誤。
故選BC。
三、原理綜合題
8.(2021?山東高考真題)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加劑。在催化劑作用
下,可通過甲醇與烯危的液相反應(yīng)制得,體系中同時存在如圖反應(yīng):
反應(yīng)I:1+CH3()HW^/O△&
ATAME
反應(yīng)n:I+CHaOH\*、o
BTAME
回答下列問題:
(1)反應(yīng)I、ii、m以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)總與溫度T變化關(guān)系如圖所示。據(jù)圖判斷,
AH,
A和B中相對穩(wěn)定的是_(用系統(tǒng)命名法命名);—1的數(shù)值范圍是_(填標(biāo)號)。
△H,
(2)為研究上述反應(yīng)體系的平衡關(guān)系,向某反應(yīng)容器中加入1.OmolTAME,控制溫度為353K,
測得TAME的平衡轉(zhuǎn)化率為a。已知反應(yīng)ID的平衡常數(shù)々=9.0,則平衡體系中B的物質(zhì)的量
為_moL反應(yīng)I的平衡常數(shù)照=_。同溫同壓下,再向該容器中注入惰性溶劑四氫吠喃稀
釋,反應(yīng)I的化學(xué)平衡將_(填“正向移動”“逆向移動”或“不移動”)平衡時,A與CLOH
物質(zhì)的量濃度之比c(A):c(CH3OH)=—。
(3)為研究反應(yīng)體系的動力學(xué)行為,向盛有四氫吠喃的另一容器中加入一定量A、B和CHsOH。
控制溫度為353K,A、B物質(zhì)的量濃度c隨反應(yīng)時間t的變化如圖所示。代表B的變化曲線為
_(填“X”或"Y");t=100s時,反應(yīng)m的正反應(yīng)速率丫正_逆反應(yīng)速率v逆(填“>”“V”
或“=)。
T
O
U
V
9
【答案】2-甲基-2-丁烯D0.9a1?!愣?十二)逆向移動1:10X
a'
<
【詳解】
(1)由平衡常數(shù)小與溫度T變化關(guān)系曲線可知,反應(yīng)I、【I、III的平衡常數(shù)的自然對數(shù)隨溫度
升高(要注意橫坐標(biāo)為溫度的倒數(shù))而減小,說明3個反應(yīng)均為放熱反應(yīng),即△〃<()、
<0、△“<(),因此,A的總能量高于B的總能量,能量越低越穩(wěn)定,A和B中相對穩(wěn)定的是
B,其用系統(tǒng)命名法命名為2-甲基-2-丁烯;由蓋斯定律可知,1-11=111,則△令
0,因此△〃<△用,由于放熱反應(yīng)的△〃越小,其絕對值越大,則號的數(shù)值范圍是大于1,
△H)
選Do
(2)向某反應(yīng)容器中加入1.OmolTAME,控制溫度為353K,測得TAME的平衡轉(zhuǎn)化率為a,則平
衡時n(TAME)=(l-a)mol,n(A)+n(B)=n(CH30H)=amol。己知反應(yīng)HI的平衡常數(shù)83=9.0,
則而(=9.0,將該式代入上式可以求出平衡體系中B的物質(zhì)的量為0.9amol,n(A)=0.la
\—cc
\+a_W(l-?)(l+?)
mol,反應(yīng)I的平衡常數(shù)扁=-。?7--㈡--v=------3------。同溫同壓下,再向該容器中注
入惰性溶劑四氫吠喃稀釋,反應(yīng)1的化學(xué)平衡將向著分子數(shù)增大的方向移動,即逆向移動。
平衡時,TAME的轉(zhuǎn)化率變大,但是平衡常數(shù)不變,A與CH2H物質(zhì)的量濃度之比不變,c(A):
C(CH30H)=0.1a:a=l:10o
(3)溫度為353K,反應(yīng)HI的平衡常數(shù)公=9.0,-7-(=9.0o由A、B物質(zhì)的量濃度c隨反應(yīng)時
〃(A)
間t的變化曲線可知,X代表的平衡濃度高于Y,則代表B的變化曲線為X;由母線的變化趨
”(B)0.112
勢可知,100s以后各組分的濃度仍在變化,t=100s時一票=777777。10.2>9,因此,反
rt(A)0.011
應(yīng)HI正在向逆反應(yīng)方向移動,故其正反應(yīng)速率v正小于逆反應(yīng)速率v逆,填<。
9.(2021?浙江)含硫化合物是實驗室和工業(yè)上的常用化學(xué)品。請回答:
(1)實驗室可用銅與濃硫酸反應(yīng)制備少量SO?;
1
Cu(s)+2H2so式1)=CuSO4(s)+SO2(g)+2H2O(1)AH=-11.9kJ-moP?判斷該反應(yīng)
的自發(fā)性并說明理由______。
(2)已知2so2(g)+C)2(g)^^2so3(g)AH=-198kJ-mor'0850K時,在一恒容密閉反
應(yīng)器中充入一定量的SO?和。2,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后測得SO?、0?和SO:的濃度分別為
6.0x10-3mol.廠、8.0x10-3mol-匚和4.4x10-2molIT1.
①該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為O
②平衡時SC>2的轉(zhuǎn)化率為O
(3)工業(yè)上主要采用接觸法由含硫礦石制備硫酸。
①下列說法正確的是o
A.須采用高溫高壓的反應(yīng)條件使SO2氧化為SO?
B.進入接觸室之前的氣流無需凈化處理
C.通入過量的空氣可以提高含硫礦石和SO?的轉(zhuǎn)化率
D.在吸收塔中宜采用水或稀硫酸吸收S0:以提高吸收速率
②接觸室結(jié)構(gòu)如圖1所示,其中1?4表示催化劑層。圖2所示進程中表示熱交換過程的是
A.一>bIB.bja2C.fb2D.b2—>a3E.a?—>b3F.b3—>a4
G.a4—>b4
③對于放熱的可逆反應(yīng),某一給定轉(zhuǎn)化率下,最大反應(yīng)速率對應(yīng)的溫度稱為最適宜溫度。在
圖3中畫出反應(yīng)2so2(g)+O2(g)=2so3(g)的轉(zhuǎn)化率與最適宜溫度(曲線I)、平衡轉(zhuǎn)化率
與溫度(曲線H)的關(guān)系曲線示意圖(標(biāo)明曲線I、II)o
(4)一定條件下,在Na2S-H2S。4-H2。2溶液體系中,檢測得到pH-時間振蕩曲線如圖4,
同時觀察到體系由澄清一渾濁一澄清的周期性變化??捎靡唤M離子方程式表示每一個周期內(nèi)
的反應(yīng)進程,請補充其中的2個離子方程式。
I.S2+H+=HS-
II.?_______;
m.HS-+H2O2+H+=SJ+2H2O;
IV??
【答案】不同溫度下都能自發(fā),是因為AH<0,AS>06,7xl03mor,.L88%C
100
轉(zhuǎn)
化
率HS-+4H2O2=SO;+4H2O+H-
%
S+3H2O2=SO^+2H2O+2H
【詳解】
(1)實驗室可用銅與濃硫酸反應(yīng)制備少量so?的反應(yīng)為
Cu(s)+2H2SO4(1)=CuSO4(s)+SO2(g)+2H,O(1)AH=-l1.9kJmor',由于該反應(yīng)
△“<0、A5>0,因此該反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進行。
(2)①根據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)可以求出該溫度下2sO2(g)+O2(g)U2SO3(g)的平衡常數(shù)為
2
_C(SO)_________(4.4xl(r2moi17)2_____________
K33
-2-32-31=6.7xl0mor'L
c(S02)c(02)-(6.0x10mol-17')x8.0x10mol-U
②平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率為
就鬻西X100%、而后骷端5”0%=88%;
(3)①A.在常壓下SO2催化氧化為SO3的反應(yīng)中,SO?的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高,工業(yè)上有采用高
壓的反應(yīng)條件,A說法不正確;
B.進入接觸室之前的氣流中含有會使催化劑中毒的物質(zhì),需經(jīng)凈化處理以防止催化劑中毒,
B說法不正確;
C.通入過量的空氣可以增大氧氣的濃度,可以使含硫礦石充分反應(yīng),并使化學(xué)平衡
2so2(g)+C)2(g)U2so3(g)向正反應(yīng)方向移動,因此可以提高含硫礦石和SO2的轉(zhuǎn)化率;
D.SO3與水反應(yīng)放出大量的熱,在吸收塔中若采用水或稀硫酸吸收SQ,反應(yīng)放出的熱量會
使硫酸形成酸霧從而影響SQ被水吸收導(dǎo)致SQ,的吸收速率減小,因此,在吸收塔中不宜采
用水或稀硫酸吸收SQ,D說法不正確。
綜上所述,相關(guān)說法正確的是C;
②反應(yīng)混合物在熱交換氣中與原料氣進行熱交換,在熱交換過程中,反應(yīng)混合物不與催化劑
接觸,化學(xué)反應(yīng)速率大幅度減小,故雖然反應(yīng)混合物的溫度降低,SO2的轉(zhuǎn)化率基本不變,
因此,圖2所示進程中表示熱交換過程的是2f4、%一小、2-4,因此選BDF;
③對于放熱的可逆反應(yīng)2so式g)+C)2(g)U2so3(g),該反應(yīng)的最適宜溫度為催化劑的催化
活性最好時所對應(yīng)的溫度,在該溫度下化學(xué)反應(yīng)速率最大,S02的轉(zhuǎn)化率也最大;當(dāng)溫度高
于最適宜溫度后,催化劑的催化活性逐漸減小,催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響超過了溫度升
高對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,因此化學(xué)反應(yīng)速率逐漸減小,SO?的轉(zhuǎn)化率也逐漸減?。挥捎谠?/p>
反應(yīng)為放熱反應(yīng),隨著溫度的升高,SO?的平衡轉(zhuǎn)化率減??;由于反應(yīng)混合物與催化劑層的
接觸時間較少,在實際的反應(yīng)時間內(nèi)反應(yīng)還沒有達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),故在相應(yīng)溫度下SO2的
轉(zhuǎn)化率低于其平衡轉(zhuǎn)化率。因此,反應(yīng)2SC)2(g)+O2(g)U2so;(g)的轉(zhuǎn)化率與最適宜溫度
(曲線I)、平衡轉(zhuǎn)化率與溫度(曲線H)的關(guān)系曲線示意圖可表示如下:
(4)由pH-時間振蕩曲線可知,在Na?S—H2sO4—H?。?溶液體系中,溶液的pH呈先增大
后減小的周期性變化,同時觀察到體系由澄清一渾濁一澄清的周期性變化,硫化鈉與硫酸反
應(yīng)生成HS-,S2-+H+=HS-,然后發(fā)生HS-+4H20=S0f+4H2。+H+,該過程溶液的pH
基本不變,溶液保持澄清;溶液變渾濁時HS-被Hz。?氧化為S,即發(fā)生
+
HS+H2O2+H=S^+2H2O,該過程溶液的pH增大;溶液又變澄清時S又被H?02氧化
為SO;,發(fā)生S+3H2O2=SOf+2H2O+2H+,該過程溶液的pH在減小。因此可以推測該
過程中每一個周期內(nèi)的反應(yīng)進程中依次發(fā)生了如下離子反應(yīng):S2+H+=HS-、
-
HS+4H2O2=S0;+4H2O+H\HS'+H2O2+H"=S+2H2O、
S+3H2O2=S0f+2H2。+2H+。
10.(2021?廣東高考真題)我國力爭于2030年前做到碳達(dá)峰,2060年前實現(xiàn)碳中和。(K
與CO2重整是CO?利用的研究熱點之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng):
a)CH<(g)+C02(g)02co(g)+2H2(g)M
b)CO2(g)+H2(g)UCO(g)+H2O(g)M
c)CH4(g)^C(s)+2H2(g)M
d)2C0(g)^C02(g)+C(s)M
e)CO(g)+Hz(g)UH£(g)+C(s)M
(1)根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)a的M=(寫出一個代數(shù)式即可)。
(2)上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后,下列說法正確的有o
A.增大CO?與CL的濃度,反應(yīng)a、b、c的正反應(yīng)速率都增加
B.移去部分C(s),反應(yīng)c、d、e的平衡均向右移動
C.加入反應(yīng)a的催化劑,可提高CH,的平衡轉(zhuǎn)化率
D.降低反應(yīng)溫度,反應(yīng)a?e的正、逆反應(yīng)速率都減小
(3)一定條件下,CH」分解形成碳的反應(yīng)歷程如圖所示。該歷程分步進行,其中,第
步的正反應(yīng)活化能最大。
(4)設(shè)乂為相對壓力平衡常數(shù),其表達(dá)式寫法:在濃度平衡常數(shù)表達(dá)式中,用相對分壓代替
濃度。氣體的相對分壓等于其分壓(單位為kPa)除以R(R=100kPa)。反應(yīng)a、c、e的ln4
隨上(溫度的倒數(shù))的變化如圖所示。
T
①反應(yīng)a、c、e中,屬于吸熱反應(yīng)的有(填字母)。
②反應(yīng)C的相對壓力平衡常數(shù)表達(dá)式為4=O
③在圖中A點對應(yīng)溫度下、原料組成為/?(C02):A(CH4)=1:1、初始總壓為lOOkPa的恒容密閉容
器中進行反應(yīng),體系達(dá)到平衡時員的分壓為40kPa。計算OU的平衡轉(zhuǎn)化率,寫出計算過程
_________________O
(5)COz用途廣泛,寫出基于其物理性質(zhì)的一種用途:。
XHj)
v)2
Po
【答案】M+曲-曲或儆「故AD44ac68%做冷凍劑
(P(CHJ)
P。
【分析】
根據(jù)蓋斯定律計算未知反應(yīng)的反應(yīng)熱;根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素判斷反應(yīng)速
率的變化及轉(zhuǎn)化率的變化;根據(jù)圖像及曲線高低判斷反應(yīng)進程和活化能的相對大小;根據(jù)平
衡時反應(yīng)物的分壓計算平衡轉(zhuǎn)化率;根據(jù)C02的物理性質(zhì)推測CO2的用途。
【詳解】
(1)根據(jù)題目所給出的反應(yīng)方程式關(guān)系可知,a=b+c-e=c-d,根據(jù)蓋斯定律則有
(2)A.增大CO?和CH,的濃度,對于反應(yīng)a、b、c來說,均增大了反應(yīng)物的濃度,反應(yīng)的正反
應(yīng)速率增大,A正確;
B.移去部分C(s),沒有改變反應(yīng)體系中的壓強,反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率均不變,平衡不移動,
B錯誤;
C.催化劑可以同等條件下增大正逆反應(yīng)速率,只能加快反應(yīng)進程,不改變反應(yīng)的平衡狀態(tài),
平衡轉(zhuǎn)化率不變,C錯誤;
D.降低溫度,體系的總能量降低,正、逆反應(yīng)速率均減小,D正確;
故答案選AD;
(3)由圖可知,反應(yīng)過程中能量變化出現(xiàn)了4個峰,即吸收了4次活化能,經(jīng)歷了4步反應(yīng);
且從左往右看4次活化能吸收中,第4次對應(yīng)的峰最高,即正反應(yīng)方向第4步吸收的能量最
多,對應(yīng)的正反應(yīng)活化能最大。
⑷①隨著溫度的升高,反應(yīng)a和c的In4增大,說明牙的數(shù)值增大,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進
行,反應(yīng)a和c為吸熱反應(yīng),同理反應(yīng)e的In芯;減小,說明"的減小,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向
進行,反應(yīng)e為放熱反應(yīng),故答案為ac;
(/XH2))2
②用相對分壓代替濃度,則反應(yīng)c的平衡常數(shù)表達(dá)式4Po
(P(CHJ);
Po
pCHj)
(一)2
即止命
③由圖可知,A處對應(yīng)反應(yīng)c的In4=0,=1,解方程的p2(Hj=p(CH,),已
P。
知反應(yīng)平衡時p(H)=40kPa,則有p(CII)=16kPa,且初始狀態(tài)時pCCHj=—X100kPa=50kPa,
2l1+1
,,50kPa-16kPa
故CH,的平衡轉(zhuǎn)化率為-------------X100%=68%;
50kPa
(5)固態(tài)CO?即為干冰,干冰用于制冷或人工降雨均是利用其物理性質(zhì)。
【點睛】
本題難點在于「與"關(guān)系曲線的判斷,在曲線中斜率為正為放熱反應(yīng),斜率為負(fù)為吸熱反應(yīng)。
11.(2021?全國高考真題)一氯化碘(IC1)是一種鹵素互化物,具有強氧化性,可與金屬直
接反應(yīng),也可用作有機合成中的碘化劑?;卮鹣铝袉栴}:
(1)歷史上海藻提碘中得到一種紅棕色液體,由于性質(zhì)相似,Liebig誤認(rèn)為是ICL從而錯過
了一種新元素的發(fā)現(xiàn),該元素是。
⑵氯鉗酸領(lǐng)(BaPtC))固體加熱時部分分解為BaC^、Pt和C^,376.8℃時平衡常數(shù)
42
Kp=1.0xl0Pa,在一硬質(zhì)玻璃燒瓶中加入過量BaPtC%,抽真空后,通過一支管通入碘
蒸氣(然后將支管封閉),在376.8C,碘蒸氣初始壓強為20.0kPa。376.8℃平衡時,測得燒
瓶中壓強為32.5kPa,則p?=kPa,反應(yīng)21cl(g)=C12(g)+h(g)的平衡常數(shù)
K=(列出計算式即可)。
(3)McMorris測定和計算了在136?180C范圍內(nèi)下列反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp。
2NO(g)+2ICl(g)U2NOCl(g)+I2(g)Kpl
2NOCl(g)W2NO(g)+Cl2(g)Kp2
得到IgKp廣,和IgK^?(均為線性關(guān)系,如下圖所示;
8
R
-
p
H
?
D
H
B
U
^
H
B
q
R
@
W
B
-
4H
①由圖可知,N0C1分解為NO和Cl?反應(yīng)的AH0(填“大于”或“小于”)
②反應(yīng)21cl(g)=C12(g)+U(g)的K=(用Kpl、Kp?表示):該反應(yīng)的AH0(填
“大于”或“小于”),寫出推理過程?
(4)Kistiakowsky曾研究了N0C1光化學(xué)分解反應(yīng),在一定頻率(v)光的照射下機理為:
NOCl+hv——>NOC1*
NOC1+NOC1*——>2NO+Cl2
其中hv表示一個光子能量,NOC1*表示N0C1的激發(fā)態(tài)??芍纸釯mol的NOC1需要吸收
mol光子。
100X(20X103-12.4X103)
【答案】溟(或Br)24.8大于J?大
于設(shè)T'〉T,即"<(,由圖可知:
1
lgKp2(T')-lgKp2(T)>|lgKpl(T)-lgKpl(T)|=lgKpl(T)-lgKpl(T)則:
1g[KpO?4(T)]>1g⑴?%(T)],即k(T')>k(T),因此該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),
即AH大于00.5
【詳解】
(1)紅棕色液體,推測為漠單質(zhì),因此錯過發(fā)現(xiàn)的元素是溟(或Br);
(2)由題意玻376.8℃時璃燒瓶中發(fā)生兩個反應(yīng):
BaPtCl6(s)BBaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g),Cl2(g)+I2(g)U21cl(g)。
42
BaPtCl6(s)UBaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g)的平衡常數(shù)Kp=l.()xlOPa,則平衡時
242
P(Cl2)=1.0xl0Pa>平衡時p(C12)=100Pa,設(shè)到達(dá)平衡時E(g)的分壓減小pkPa,貝!]
Cl2(g)+I2(g)U2ICl(g)
開始/(kPa)20.00
十/?“c、c,376.8C平衡時,測得燒瓶中壓強為32.5kPa,則
變化/(kPa)p2p
平衡/(kPa)0.120.0-p2p
0.1+20.0+p=32.5,解得p=12.4,則平衡時p?=2pkPa=2X12.4kPa=24.8kPa;則平衡時,L(g)
333
的分壓為(20.0-p)kPa=(20X10-12.4X10)Pa,pra=24.8kPa=24.8X10Pa,
p(Cl2)=0.lkPa=100Pa,因此反應(yīng)21cl(g)=CL(g)+h(g)的平衡常數(shù)
100X(20X103-12.4X103)
K(24.8xl03)2,
(3)①結(jié)合圖可知,溫度越高,上越小,IgKp?越大,即Kp,越大,說明升高溫度平衡
T
2NOCl(g)=2NO(g)+C12(g)正向移動,則N0C1分解為N0和C%反應(yīng)的大于0;
②I.2NO(g)+2ICl(g)=2NOCl(g)+I2(g)Kpl
II.2NOCl(g)B2NO(g)+Cl2(g)Kp2
I+II得2ICl(g)=Cl2(g)+I2(g),則2ICl(g)=J(g)+%(g)的K=Kp?;該反應(yīng)的AH
大于0;推理過程如下:設(shè)T'>T,即:<(,由圖可知:
lgKp2(T')-lgKp2(T)>|lgKpl(T')-lgKpl(T)|=lgKpl(T)-lgKpl(T)則:
lg[Kp2(T).Kp|(T)]>lg[Kp2(T).Ka(T)],即k(T?k(T),因此該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),
即AH大于0;
(4)I.NOCl+hv——>NOC1*
II.NOC1+NOC1*——>2NO+C12
1+II得總反應(yīng)為2N0Cl+hv=2N0+Ck,因此2molN0Cl分解需要吸收Imol光子能量,則分解Imol
的N0C1需要吸收0.5mol光子。
12.(2021?全國高考真題)二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳?;卮?/p>
下列問題:
(1)二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為:
CO2(g)+3H2(g)=CH30H(g)+H2O(g)
該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實現(xiàn):
l
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2(Xg)AHl=+41kJ.mor
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)AH2=-90kJ.mol-'
總反應(yīng)的AH=kJmol1;若反應(yīng)①為慢反應(yīng),下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應(yīng)能量變
化的是(填標(biāo)號),判斷的理由是o
體
體
系
系
能
能
量
量
B.
體
體
系
系
能
能
量
量
AC.
反應(yīng)進程反應(yīng)進程
(2)合成總反應(yīng)在起始物n(Hj/n(CC)2)=3時,在不同條件下達(dá)到平衡,設(shè)體系中甲醇的物
質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x(CHQH),在t=250C下的x(CHQH)?p、在p=5xl()5pa下的
x(CH3()H)?t如圖所示。
p/105Pa
(
H
O
C
H
0
X
200210220230240250260270280
t/℃
①用各物質(zhì)的平衡分壓表示總反應(yīng)的平衡常數(shù),表達(dá)式Kp=
②圖中對應(yīng)等壓過程的曲線是,判斷的理由是;
③當(dāng)x(CHQH)=0.10時,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率a=—,反應(yīng)條件可能為—或
【答案】-49A△4為正值,△A為和△〃為負(fù)值,反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的
p(H2O)p(CH3OH)
p3(H2).p(CC)2)b總反應(yīng)△/《(),升高溫度時平衡向逆反應(yīng)方向移動,甲醇的
物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變小33.3%5X105Pa,210℃9X105Pa,250℃
【詳解】
⑴二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),該
反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實現(xiàn):
l
①CC)2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH1=+41kJ.mol,
②CO(g)+2H2(g)=CH3(DH(g)AH2=-90kJ.mor',根據(jù)蓋斯定律可知,①+②可得二氧化
碳加氫制甲醇的總反應(yīng)為:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)
AH=(+41kJ.mor')+(-90kJ.mor')=-49kJ.mor';該反應(yīng)總反應(yīng)為放熱反應(yīng),因此生成
物總能量低于反應(yīng)物總能量,反應(yīng)①為慢反應(yīng),因此反應(yīng)①的活化能高于反應(yīng)②,同時反應(yīng)
①的反應(yīng)物總能量低于生成物總能量,反應(yīng)②的反應(yīng)物總能量高于生成物總能量,因此示意
圖中能體現(xiàn)反應(yīng)能量變化的是A項,故答案為:-49;A;△〃為正值,△笈為和A〃為負(fù)值,
反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的。
(2)①二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)為CC>2(g)+3H2(g)=CH30H(g)+H2(D(g),因此利用
p(H2O)p
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