專題9 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 10年高考化學(xué)真題專題分類匯編

專題九化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡考點(diǎn)1化學(xué)反應(yīng)速率1.(2024黑、吉、遼,10,3分)異山梨醇是一種由生物質(zhì)制備的高附加值化學(xué)品,150℃時(shí)其制備過程及相關(guān)物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如圖所示,15h后異山梨醇濃度不再變化。下列說法錯(cuò)誤的是()A.3h時(shí),反應(yīng)②正、逆反應(yīng)速率相等B.該溫度下的平衡常數(shù):①>②C.0~3h平均速率v(異山梨醇)=0.014mol·kg-1·h-1D.反應(yīng)②加入催化劑不改變其平衡轉(zhuǎn)化率答案A2.(2024安徽,12,3分)室溫下,為探究納米鐵去除水樣中SeO42-實(shí)驗(yàn)序號水樣體積/mL納米鐵質(zhì)量/mg水樣初始pH①5086②5026③5028下列說法正確的是()A.實(shí)驗(yàn)①中,0~2小時(shí)內(nèi)平均反應(yīng)速率v(SeO42-)=2.0mol·L-1B.實(shí)驗(yàn)③中,反應(yīng)的離子方程式為2Fe+SeO42-+8H+2Fe3++Se+4HC.其他條件相同時(shí),適當(dāng)增加納米鐵質(zhì)量可加快反應(yīng)速率D.其他條件相同時(shí),水樣初始pH越小,SeO4答案C3.(2024江蘇,13,3分)二氧化碳加氫制甲醇過程中的主要反應(yīng)(忽略其他副反應(yīng)):①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1=41.2kJ·mol-1②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2225℃、8×106Pa下,將一定比例CO2、H2混合氣勻速通過裝有催化劑的絕熱反應(yīng)管。裝置及L1、L2、L3…位點(diǎn)處(相鄰位點(diǎn)距離相同)的氣體溫度、CO和CH3OH的體積分?jǐn)?shù)如圖所示。下列說法正確的是()A.L4處與L8處反應(yīng)①的平衡常數(shù)K相等B.反應(yīng)②的焓變ΔH2>0C.L9處的H2O的體積分?jǐn)?shù)大于L5處D.混合氣從起始到通過L1處,CO的生成速率小于CH3OH的生成速率答案C4.(2022北京,14,3分)CO2捕獲和轉(zhuǎn)化可減少CO2排放并實(shí)現(xiàn)資源利用,原理如圖1所示。反應(yīng)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(yīng)器,單位時(shí)間流出氣體各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖2所示。反應(yīng)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(yīng)①為CaO+CO2CaCO3;反應(yīng)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(yīng)CH4C+2H2C.t2時(shí)刻,副反應(yīng)生成H2的速率大于反應(yīng)②生成H2的速率D.t3之后,生成CO的速率為0,是因?yàn)榉磻?yīng)②不再發(fā)生答案C5.(2022廣東,15,4分)在相同條件下研究催化劑Ⅰ、Ⅱ?qū)Ψ磻?yīng)X→2Y的影響,各物質(zhì)濃度c隨反應(yīng)時(shí)間t的部分變化曲線如圖,則()A.無催化劑時(shí),反應(yīng)不能進(jìn)行B.與催化劑Ⅰ相比,Ⅱ使反應(yīng)活化能更低C.a曲線表示使用催化劑Ⅱ時(shí)X的濃度隨t的變化D.使用催化劑Ⅰ時(shí),0~2min內(nèi),v(X)=1.0mol·L-1·min-1答案D6.(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(yīng)的方程式為①XY;②YZ。反應(yīng)①的速率v1=k1c(X),反應(yīng)②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2為速率常數(shù)。圖a為該體系中X、Y、Z濃度隨時(shí)間變化的曲線,圖b為反應(yīng)①和②的lnk~1T曲線。下列說法錯(cuò)誤的是()A.隨c(X)的減小,反應(yīng)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(chǎn)率,需提高反應(yīng)溫度且控制反應(yīng)時(shí)間D.溫度低于T1時(shí),總反應(yīng)速率由反應(yīng)②決定答案AB7.(2022湖南,6,3分)甲基丙烯酸甲酯是合成有機(jī)玻璃的單體。舊法合成的反應(yīng):(CH3)2CO+HCN(CH3)2C(OH)CN(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4CH2C(CH3)COOCH3+NH4HSO4新法合成的反應(yīng):+CO+CH3OHCH2C(CH3)COOCH3下列說法錯(cuò)誤的是(阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)()A.HCN的電子式為H∶C??N∶B.新法沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生,原子利用率高C.1L0.05mol·L-1的NH4HSO4溶液中NH4+的微粒數(shù)小于0.05D.Pd的作用是降低反應(yīng)的活化能,使活化分子數(shù)目增多,百分?jǐn)?shù)不變答案D8.(2022浙江1月選考,19,2分)在恒溫恒容條件下,發(fā)生反應(yīng)A(s)+2B(g)3X(g),c(B)隨時(shí)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(diǎn)坐標(biāo)可求得從a到c時(shí)間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率B.從b點(diǎn)切線的斜率可求得該化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)開始時(shí)的瞬時(shí)速率C.在不同時(shí)刻都存在關(guān)系:2v(B)=3v(X)D.維持溫度、容積、反應(yīng)物起始的量不變,向反應(yīng)體系中加入催化劑,c(B)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖中曲線乙所示答案C9.(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(yīng):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(shí)間的變化,如下表所示。下列說法不正確的是()A.實(shí)驗(yàn)①,0~20min,v(N2)=1.00×10-5mol·L-1·min-1B.實(shí)驗(yàn)②,60min時(shí)處于平衡狀態(tài),x≠0.40C.相同條件下,增加氨氣的濃度,反應(yīng)速率增大D.相同條件下,增加催化劑的表面積,反應(yīng)速率增大答案C10.(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(yīng)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(yīng)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(qiáng),油脂水解反應(yīng)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(yīng),且產(chǎn)生的酸進(jìn)一步催化水解D.高溫高壓液態(tài)水中的油脂水解,相當(dāng)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D11.(2018浙江4月選考,22,2分)某工業(yè)流程中,進(jìn)入反應(yīng)塔的混合氣體中NO和O2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.10和0.06,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g),在其他條件相同時(shí),測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:壓強(qiáng)/(×105Pa)溫度/℃NO達(dá)到所列轉(zhuǎn)化率需要時(shí)間/s50%90%98%1.030122502830902551057608.0300.23.936900.67.974根據(jù)表中數(shù)據(jù),下列說法正確的是()A.升高溫度,反應(yīng)速率加快B.增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率變慢C.在1.0×105Pa、90℃條件下,當(dāng)轉(zhuǎn)化率為98%時(shí)反應(yīng)已達(dá)平衡D.若進(jìn)入反應(yīng)塔的混合氣體為amol,反應(yīng)速率以v=Δn/Δt表示,則在8.0×105Pa、30℃條件下,轉(zhuǎn)化率從50%增至90%時(shí)段NO的反應(yīng)速率為4a/370mol·s-1答案D12.(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(shí)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(shí)改變反應(yīng)溫度和蔗糖的濃度,v可能不變C.b<318.2D.不同溫度時(shí),蔗糖濃度減少一半所需的時(shí)間相同答案D13.(2015上海單科,20,4分)對于合成氨反應(yīng),達(dá)到平衡后,以下分析正確的是()A.升高溫度,對正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大B.增大壓強(qiáng),對正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大C.減小反應(yīng)物濃度,對逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大D.加入催化劑,對逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大答案B14.(2014課標(biāo)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(jī)理為:H2O2+I-H2O+IO-慢H2O2+IO-H2O+O2+I-快下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是()A.反應(yīng)速率與I-濃度有關(guān)B.IO-也是該反應(yīng)的催化劑C.反應(yīng)活化能等于98kJ·mol-1D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)答案A15.(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(shí)刻測得生成O2的體積(已折算為標(biāo)準(zhǔn)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(jì))(A.0~6min的平均反應(yīng)速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol/(L·min)B.6~10min的平均反應(yīng)速率:v(H2O2)<3.3×10-2mol/(L·min)C.反應(yīng)至6min時(shí),c(H2O2)=0.30mol/LD.反應(yīng)至6min時(shí),H2O2分解了50%答案C16.(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(yīng):2X(g)Y(g),溫度T1、T2下X的物質(zhì)的量濃度c(X)隨時(shí)間t變化的曲線如圖所示,下列敘述正確的是()A.該反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量大于進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量B.T2下,在0~t1時(shí)間內(nèi),v(Y)=a-bt1mol·LC.M點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆D.M點(diǎn)時(shí)再加入一定量X,平衡后X的轉(zhuǎn)化率減小答案C17.(2024江蘇,17,16分)氫能是理想清潔能源,氫能產(chǎn)業(yè)鏈由制氫、儲氫和用氫組成。(1)利用鐵及其氧化物循環(huán)制氫,原理如圖1所示。反應(yīng)器Ⅰ中化合價(jià)發(fā)生改變的元素有C、H、Fe;含CO和H2各1mol的混合氣體通過該方法制氫,理論上可獲得16/9或1.78molH2。

圖1(2)一定條件下,將氮?dú)夂蜌錃獍磏(N2)∶n(H2)=1∶3混合勻速通入合成塔,發(fā)生反應(yīng)N2+3H22NH3。海綿狀的α-Fe作催化劑,多孔Al2O3作為α-Fe的“骨架”和氣體吸附劑。①H2中含有CO會使催化劑中毒。CH3COO[Cu(NH3)2]和氨水的混合溶液能吸收CO生成CH3COO[Cu(NH3)3CO]溶液,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3COO[Cu(NH3)2]+NH3+COCH3COO[Cu(NH3)3CO]或CH3COO[Cu(NH3)2]+NH3·H2O+COCH3COO[Cu(NH3)3CO]+H2O。

②Al2O3含量與α-Fe表面積、出口處氨含量關(guān)系如圖2所示。Al2O3含量大于2%,出口處氨含量下降的原因是α-Fe表面積減小,吸附NH3量增大。

圖2(3)反應(yīng)H2+HCO3-HCOO-+H2①密閉容器中,其他條件不變,向含有催化劑的0.1mol·L-1NaHCO3溶液中通入H2,HCOO-產(chǎn)率隨溫度變化如圖3所示。溫度高于70℃,HCOO-產(chǎn)率下降的可能原因是HCO3-受熱分解導(dǎo)致濃度下降、H2溶解量下降、催化劑活性下降、HCOO-圖3圖4②使用含氨基物質(zhì)(化學(xué)式為CN-NH2,CN是一種碳衍生材料)聯(lián)合Pd-Au催化劑儲氫,可能機(jī)理如圖4所示。氨基能將HCO3-控制在催化劑表面,其原理是氨基H與HCO3-中的羥基O形成N—H…O氫鍵;用重氫氣(D2)代替H2,通過檢測是否存在18.(2018北京理綜,27,12分)近年來,研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲。過程如下:(1)反應(yīng)Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH3=-297kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式:。

(2)對反應(yīng)Ⅱ,在某一投料比時(shí),兩種壓強(qiáng)下,H2SO4在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。p2p1(填“>”或“<”),得出該結(jié)論的理由是。

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

++2I-

(4)探究ⅰ、ⅱ反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶液變黃,一段時(shí)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(shí)驗(yàn),則a=。

②比較A、B、C,可得出的結(jié)論是。

③實(shí)驗(yàn)表明,SO2的歧化反應(yīng)速率D>A。結(jié)合ⅰ、ⅱ反應(yīng)速率解釋原因:。

答案(1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=-254kJ·mol-1(2)>反應(yīng)Ⅱ是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),溫度一定時(shí),增大壓強(qiáng)使反應(yīng)正向進(jìn)行,H2SO4的物質(zhì)的量增大,體系總物質(zhì)的量減小,H2SO4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大(3)SO2SO42-(4)①0.4②I-是SO2歧化反應(yīng)的催化劑,H+單獨(dú)存在時(shí)不具有催化作用,但H+可以加快歧化反應(yīng)速率③反應(yīng)ⅱ比ⅰ快;D中由反應(yīng)ⅱ產(chǎn)生的H+使反應(yīng)ⅰ加快考點(diǎn)2化學(xué)平衡化學(xué)反應(yīng)的方向1.(2024浙江6月選考,11,3分)二氧化碳氧化乙烷制備乙烯,主要發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng):ⅠC2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)ΔH1>0ⅡC2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)ΔH2>0向容積為10L的密閉容器中投入2molC2H6和3molCO2,不同溫度下,測得5min時(shí)(反應(yīng)均未平衡)的相關(guān)數(shù)據(jù)見下表,下列說法不正確的是()溫度(℃)400500600乙烷轉(zhuǎn)化率(%)2.29.017.8乙烯選擇性(%)92.680.061.8注:乙烯選擇性=轉(zhuǎn)化為乙烯的乙烷的物質(zhì)的量轉(zhuǎn)化的乙烷的總物質(zhì)的量A.反應(yīng)活化能:Ⅰ<ⅡB.500℃時(shí),0~5min反應(yīng)Ⅰ的平均速率為v(C2H4)=2.88×10-3mol·L-1·min-1C.其他條件不變,平衡后及時(shí)移除H2O(g),可提高乙烯的產(chǎn)率D.其他條件不變,增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料,平衡后可提高乙烷轉(zhuǎn)化率答案D2.(雙選)(2024山東,15,4分)逆水氣變換反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH>0。一定壓力下,按CO2、H2物質(zhì)的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶1投料,T1,T2溫度時(shí)反應(yīng)物摩爾分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。已知該反應(yīng)的速率方程為v=kc0.5(H2)c(CO2),T1、T2溫度時(shí)反應(yīng)速率常數(shù)k分別為k1、k2。下列說法錯(cuò)誤的是()A.k1>k2B.T1、T2溫度下達(dá)平衡時(shí)反應(yīng)速率的比值:vC.溫度不變,僅改變體系初始壓力,反應(yīng)物摩爾分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化曲線不變D.T2溫度下,改變初始投料比例,可使平衡時(shí)各組分摩爾分?jǐn)?shù)與T1溫度時(shí)相同答案CD3.(2024浙江1月選考,14,3分)酯在NaOH溶液中發(fā)生水解反應(yīng),歷程如下:已知:①②RCOOCH2CH3水解相對速率與取代基R的關(guān)系如下表:取代基RCH3ClCH2Cl2CH水解相對速率12907200下列說法不正確的是()A.步驟Ⅰ是OH-與酯中Cδ+作用B.步驟Ⅲ使Ⅰ和Ⅱ平衡正向移動,使酯在NaOH溶液中發(fā)生的水解反應(yīng)不可逆C.酯的水解速率:FCH2COOCH2CH3>ClCH2COOCH2CH3D.與OH-反應(yīng)、與18OH-反應(yīng),兩者所得醇和羧酸鹽均不同答案D4.(2023山東,14,4分)(雙選)一定條件下,化合物E和TFAA合成H的反應(yīng)路徑如下:已知反應(yīng)初始E的濃度為0.10mol·L-1,TFAA的濃度為0.08mol·L-1,部分物種的濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示,忽略反應(yīng)過程中的體積變化。下列說法正確的是()A.t1時(shí)刻,體系中有E存在B.t2時(shí)刻,體系中無F存在C.E和TFAA反應(yīng)生成F的活化能很小D.反應(yīng)達(dá)平衡后,TFAA的濃度為0.08mol·L-1答案AC5.(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(jīng)處理能全部轉(zhuǎn)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(shí)不利于NO2吸附B.多孔材料“固定”N2O4,促進(jìn)2NO2N2O4平衡正向移動C.轉(zhuǎn)化為HNO3的反應(yīng)是2N2O4+O2+2H2O4HNO3D.每獲得0.4molHNO3時(shí),轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為6.02×1022答案D6.(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(dá)平衡時(shí),各組分的物質(zhì)的量(n)如圖所示。下列說法正確的是()A.該反應(yīng)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(zhuǎn)化率增大答案C7.(2022海南,8,2分)某溫度下,反應(yīng)CH2CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密閉容器中達(dá)到平衡。下列說法正確的是()A.增大壓強(qiáng),v正>v逆,平衡常數(shù)增大B.加入催化劑,平衡時(shí)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(yīng)方向移動D.恒容下,充入一定量的CH2CH2(g),CH2CH2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率增大答案C8.(2022浙江1月選考,20,2分)AB型強(qiáng)電解質(zhì)在水中的溶解(可視作特殊的化學(xué)反應(yīng))表示為AB(s)An+(aq)+Bn-(aq),其焓變和熵變分別為ΔH和ΔS。對于不同組成的AB型強(qiáng)電解質(zhì),下列說法正確的是()A.ΔH和ΔS均大于零B.ΔH和ΔS均小于零C.ΔH可能大于零或小于零,ΔS大于零D.ΔH和ΔS均可能大于零或小于零答案D9.(2022江蘇,13,3分)乙醇—水催化重整可獲得H2。其主要反應(yīng)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(shí),若僅考慮上述反應(yīng),平衡時(shí)CO2和CO的選擇性及H2的產(chǎn)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(shí)H2產(chǎn)率隨溫度的變化B.升高溫度,平衡時(shí)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(zhuǎn)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(shí)H2產(chǎn)率答案B10.(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(zhì)量時(shí),下列條件中,測定結(jié)果誤差最小的是()A.溫度0℃、壓強(qiáng)50kPaB.溫度130℃、壓強(qiáng)300kPaC.溫度25℃、壓強(qiáng)100kPaD.溫度130℃、壓強(qiáng)50kPa答案D11.(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(yīng)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(yīng)物起始物質(zhì)的量比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1條件下,CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如下圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A.升高溫度、增大壓強(qiáng)均有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率B.曲線B表示CH4的平衡轉(zhuǎn)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(yīng)至CH4轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)的值,改變除溫度外的特定條件繼續(xù)反應(yīng),CH4轉(zhuǎn)化率能達(dá)到Y(jié)點(diǎn)的值答案BD12.(2019海南單科,3,2分)反應(yīng)C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH>0,在一定條件下于密閉容器中達(dá)到平衡,下列各項(xiàng)措施中,不能提高乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率的是()A.增大容器容積 B.升高反應(yīng)溫度C.分離出部分氫氣 D.等容下通入惰性氣體答案D13.(2019浙江4月選考,20,2分)在溫?zé)釟夂驐l件下,淺海地區(qū)有厚層的石灰石沉積,而深海地區(qū)卻很少。下列解析不正確的是()A.與深海地區(qū)相比,淺海地區(qū)水溫較高,有利于游離的CO2增多、石灰石沉積B.與淺海地區(qū)相比,深海地區(qū)壓強(qiáng)大,石灰石巖層易被CO2溶解,沉積少C.深海地區(qū)石灰石巖層的溶解反應(yīng)為:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)D.海水呈弱堿性,大氣中CO2濃度增加,會導(dǎo)致海水中CO3答案D14.(2018浙江4月選考,14,2分)反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,若在恒壓絕熱容器中發(fā)生,下列選項(xiàng)表明反應(yīng)一定已達(dá)平衡狀態(tài)的是()A.容器內(nèi)的溫度不再變化B.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化C.相同時(shí)間內(nèi),斷開H—H鍵的數(shù)目和形成N—H鍵的數(shù)目相等D.容器內(nèi)氣體的濃度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2答案A15.(2016四川理綜,6,6分)一定條件下,CH4與H2O(g)發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。設(shè)起始n(H2O)n(CH4)=Z,在恒壓下,平衡時(shí)CH4的體積分?jǐn)?shù)φ(CH4)A.該反應(yīng)的焓變ΔH>0B.圖中Z的大小為a>3>bC.圖中X點(diǎn)對應(yīng)的平衡混合物中n(D.溫度不變時(shí),圖中X點(diǎn)對應(yīng)的平衡在加壓后φ(CH4)減小答案A16.(2015安徽理綜,11,6分)汽車尾氣中NO產(chǎn)生的反應(yīng)為:N2(g)+O2(g)2NO(g)。一定條件下,等物質(zhì)的量的N2(g)和O2(g)在恒容密閉容器中反應(yīng),如圖曲線a表示該反應(yīng)在溫度T下N2的濃度隨時(shí)間的變化,曲線b表示該反應(yīng)在某一起始反應(yīng)條件改變時(shí)N2的濃度隨時(shí)間的變化。下列敘述正確的是()A.溫度T下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=4(B.溫度T下,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,混合氣體的密度減小C.曲線b對應(yīng)的條件改變可能是加入了催化劑D.若曲線b對應(yīng)的條件改變是溫度,可判斷該反應(yīng)的ΔH<0答案A17.(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(yīng):X(g)+mY(g)3Z(g)平衡時(shí),X、Y、Z的體積分?jǐn)?shù)分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1molZ(g),再次達(dá)到平衡后,X、Y、Z的體積分?jǐn)?shù)不變。下列敘述不正確的是()A.m=2B.兩次平衡的平衡常數(shù)相同C.X與Y的平衡轉(zhuǎn)化率之比為1∶1D.第二次平衡時(shí),Z的濃度為0.4mol·L-1答案D18.(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(yīng)X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:實(shí)驗(yàn)編號溫度/℃起始時(shí)物質(zhì)的量/mol平衡時(shí)物質(zhì)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(shí)驗(yàn)①中,若5min時(shí)測得n(M)=0.050mol,則0至5min時(shí)間內(nèi),用N表示的平均反應(yīng)速率v(N)=1.0×10-2mol/(L·min)B.實(shí)驗(yàn)②中,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2.0C.實(shí)驗(yàn)③中,達(dá)到平衡時(shí),X的轉(zhuǎn)化率為60%D.實(shí)驗(yàn)④中,達(dá)到平衡時(shí),b>0.060答案C19.(2024北京,16,10分)HNO3是一種重要的工業(yè)原料?？刹捎貌煌牡粗苽銱NO3。(1)方法一:早期以硝石(含NaNO3)為氮源制備HNO3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SO4(濃)+NaNO3NaHSO4+HNO3↑。該反應(yīng)利用了濃硫酸的性質(zhì)是酸性和。

(2)方法二:以NH3為氮源催化氧化制備HNO3,反應(yīng)原理分三步進(jìn)行。①第Ⅰ步反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

②針對第Ⅱ步反應(yīng)進(jìn)行研究:在容積可變的密閉容器中,充入2nmolNO和nmolO2進(jìn)行反應(yīng)。在不同壓強(qiáng)下(p1、p2),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測得NO轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示。解釋y點(diǎn)的容器容積小于x點(diǎn)的容器容積的原因

。

(3)方法三:研究表明可以用電解法以N2為氮源直接制備HNO3,其原理示意圖如下。①電極a表面生成NO3-的電極反應(yīng)式:②研究發(fā)現(xiàn):N2轉(zhuǎn)化可能的途徑為N2NONO3-。電極a表面還發(fā)生ⅲ.H2OO2。ⅲ的存在,有利于途徑ⅱ,原因是

。

(4)人工固氮是高能耗的過程,結(jié)合N2分子結(jié)構(gòu)解釋原因:。方法三為N2的直接利用提供了一種新的思路。

答案(1)難揮發(fā)性(2)①4NH3+5O24NO+6H2O②x點(diǎn)和y點(diǎn)的NO轉(zhuǎn)化率相等即氣體的總物質(zhì)的量相等,y點(diǎn)壓強(qiáng)大于x點(diǎn)且溫度高于x點(diǎn),壓強(qiáng)增大使容器容積減小的程度大于溫度升高使容器容積增大的程度(3)①N2-10e-+6H2O2NO3-+12H+②ⅲ生成的O2能將NO氧化為NO2,NO2易與H2O反應(yīng)生成N(4)N2分子中的氮氮三鍵的鍵能較大20.(2024黑、吉、遼,18,13分)為實(shí)現(xiàn)氯資源循環(huán)利用,工業(yè)上采用RuO2催化氧化法處理HCl廢氣:2HCl(g)+12O2(g)Cl2(g)+H2O(g)ΔH1=-57.2kJ·mol-1ΔSK將HCl和O2分別以不同起始流速通入反應(yīng)器中,在360℃、400℃和440℃下反應(yīng),通過檢測流出氣成分繪制HCl轉(zhuǎn)化率(α)曲線,如下圖所示(較低流速下轉(zhuǎn)化率可近似為平衡轉(zhuǎn)化率)。圖1圖2回答下列問題:(1)ΔS<0(填“>”或“<”);T3=360℃。

(2)結(jié)合以下信息,可知H2的燃燒熱ΔH=-285.8kJ·mol-1。

H2O(l)H2O(g)ΔH2=+44.0kJ·mol-1H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)ΔH3=-184.6kJ·mol-1(3)下列措施可提高M(jìn)點(diǎn)HCl轉(zhuǎn)化率的是BD(填標(biāo)號)。

A.增大HCl的流速B.將溫度升高40℃C.增大n(HCl)∶n(O2)D.使用更高效的催化劑(4)圖中較高流速時(shí),α(T3)小于α(T2)和α(T1),原因是溫度低,反應(yīng)速率慢,HCl的轉(zhuǎn)化率低。

(5)設(shè)N點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率為平衡轉(zhuǎn)化率,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=6(用平衡物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平衡濃度計(jì)算)。

(6)負(fù)載在TiO2上的RuO2催化活性高,穩(wěn)定性強(qiáng)。TiO2和RuO2的晶體結(jié)構(gòu)均可用下圖表示,二者晶胞體積近似相等,RuO2與TiO2的密度比為1.66,則Ru的相對原子質(zhì)量為101(精確至1)。

21.(2024山東,20,12分)水煤氣是H2的主要來源,研究CaO對C-H2O體系制H2的影響,涉及主要反應(yīng)如下:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(Ⅰ)ΔH1>0CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)ΔH2<0CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)(Ⅲ)ΔH3<0回答下列問題:(1)C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)的焓變ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3(用代數(shù)式表示)。

(2)壓力p下、C-H2O-CaO體系達(dá)平衡后,圖示溫度范圍內(nèi)C(s)已完全反應(yīng),CaCO3(s)在T1溫度時(shí)完全分解。氣相中CO、CO2和H2摩爾分?jǐn)?shù)隨溫度的變化關(guān)系如圖所示,則a線對應(yīng)物種為H2(填化學(xué)式)。當(dāng)溫度高于T1時(shí),隨溫度升高c線對應(yīng)物種摩爾分?jǐn)?shù)逐漸降低的原因是隨溫度升高,反應(yīng)(Ⅱ)平衡逆向移動,故CO2摩爾分?jǐn)?shù)逐漸降低。

(3)壓力p下、溫度為T0時(shí),圖示三種氣體的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.50、0.15、0.05,則反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)Kp=

59;此時(shí)氣體總物質(zhì)的量為4.0mol,則CaCO3(s)的物質(zhì)的量為0.5mol;若向平衡體系中通入少量CO2(g),重新達(dá)平衡后,分壓p(CO2)將不變(填“增大”“減小”或“不變”),p(CO)將不變(填“增大”“減小”或“不變”)。

22.(2024浙江6月選考,19,10分)氫是清潔能源,硼氫化鈉(NaBH4)是一種環(huán)境友好的固體儲氫材料,其水解生氫反應(yīng)方程式如下。(除非特別說明,本題中反應(yīng)條件均為25℃、101kPa)NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(aq)+4H2(g)ΔH<0請回答:(1)該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的條件是C。

A.高溫B.低溫C.任意溫度D.無法判斷(2)該反應(yīng)比較緩慢。忽略體積變化的影響,下列措施中可加快反應(yīng)速率的是AC。

A.升高溶液溫度B.加入少量異丙胺[(CH3)2CHNH2]C.加入少量固體硼酸[B(OH)3]D.增大體系壓強(qiáng)(3)為加速NaBH4水解,某研究小組開發(fā)了一種水溶性催化劑,當(dāng)該催化劑足量、濃度一定且活性不變時(shí),測得反應(yīng)開始時(shí)生氫速率v與投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]之間的關(guān)系,結(jié)果如圖1所示。請解釋ab段變化的原因ab段隨投料比增大,反應(yīng)物水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)降低,微粒間的有效碰撞減少,生成H2速率降低。

圖1圖2(4)氫能的高效利用途徑之一是在燃料電池中產(chǎn)生電能。某研究小組的自制熔融碳酸鹽燃料電池工作原理如圖2所示,正極上的電極反應(yīng)式是O2+4e-+2CO22CO32-。該電池以3.2A恒定電流工作14分鐘,消耗H2體積為0.49L,故可測得該電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率為70%。[已知:該條件下H2的摩爾體積為24.5L/mol;電荷量q(C)=電流I(A)×?xí)r間t(s);NA=6.0×1023mol-1;e=1.60×10-19C(5)資源的再利用和再循環(huán)有利于人類的可持續(xù)發(fā)展。選用如下方程式,可以設(shè)計(jì)能自發(fā)進(jìn)行的多種制備方法,將反應(yīng)副產(chǎn)物偏硼酸鈉(NaBO2)再生為NaBH4。(已知:ΔG是反應(yīng)的自由能變化量,其計(jì)算方法也遵循蓋斯定律,可類比ΔH計(jì)算方法;當(dāng)ΔG<0時(shí),反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。)Ⅰ.NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g)ΔG1=-320kJ/molⅡ.H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔG2=-240kJ/molⅢ.Mg(s)+12O2(g)MgO(s)ΔG3=-570kJ/mol請書寫一個(gè)方程式表示NaBO2再生為NaBH4的一種制備方法,并注明ΔGNaBO2(s)+2H2(g)+2Mg(s)NaBH4(s)+2MgO(s)ΔG=-340kJ/mol[或NaBO2(s)+2H2O(l)+4Mg(s)NaBH4(s)+4MgO(s)ΔG=-1000kJ/mol]。(要求:反應(yīng)物不超過三種物質(zhì);氫原子利用率為100%。)

23.(2024浙江1月選考,19,10分)通過電化學(xué)、熱化學(xué)等方法,將CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH等化學(xué)品,是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的途徑之一。請回答:(1)某研究小組采用電化學(xué)方法將CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,裝置如圖1。電極B上的電極反應(yīng)式是CO2+2e-+2H+HCOOH。

(2)該研究小組改用熱化學(xué)方法,相關(guān)熱化學(xué)方程式如下:Ⅰ:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1Ⅱ:C(s)+H2(g)+O2(g)HCOOH(g)ΔH2=-378.7kJ·mol-1Ⅲ:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)ΔH3①ΔH3=+14.8kJ·mol-1。

②反應(yīng)Ⅲ在恒溫、恒容的密閉容器中進(jìn)行,CO2和H2的投料濃度均為1.0mol·L-1,平衡常數(shù)K=2.4×10-8,則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為2.4×10-8。

③用氨水吸收HCOOH,得到1.00mol·L-1氨水和0.18mol·L-1甲酸銨的混合溶液,298K時(shí)該混合溶液的pH=10。[已知:298K時(shí),電離常數(shù)Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5、Ka(HCOOH)=1.8×10-4]

(3)為提高效率,該研究小組參考文獻(xiàn)優(yōu)化熱化學(xué)方法,在如圖2密閉裝置中充分?jǐn)嚢璐呋瘎㎝的DMSO(有機(jī)溶劑)溶液,CO2和H2在溶液中反應(yīng)制備HCOOH,反應(yīng)過程中保持CO2(g)和H2(g)的壓強(qiáng)不變,總反應(yīng)CO2+H2HCOOH的反應(yīng)速率為v,反應(yīng)機(jī)理如下列三個(gè)基元反應(yīng),各反應(yīng)的活化能E2<E1?E3(不考慮催化劑活性降低或喪失)。Ⅳ:M+CO2QE1Ⅴ:Q+H2LE2Ⅵ:LM+HCOOHE3①催化劑M足量條件下,下列說法正確的是CD。

A.v與CO2(g)的壓強(qiáng)無關(guān)B.v與溶液中溶解H2的濃度無關(guān)C.溫度升高,v不一定增大D.在溶液中加入N(CH2CH3)3,可提高CO2轉(zhuǎn)化率②實(shí)驗(yàn)測得:298K,p(CO2)=p(H2)=2MPa下,v隨催化劑M濃度c變化如圖3。c≤c0時(shí),v隨c增大而增大;c>c0時(shí),v不再顯著增大。請解釋原因由E2<E1?E3可知反應(yīng)Ⅵ為總反應(yīng)的決速步,c≤c0時(shí),v隨c增大而增大,因M是基元反應(yīng)Ⅳ的反應(yīng)物,直接影響基元反應(yīng)Ⅵ中反應(yīng)物L(fēng)的生成;c>c0時(shí),v不再顯著增大,因受限于CO2(g)和H2(g)在溶液中的溶解速度(或濃度)。

24.(2023浙江1月選考,19,10分)“碳達(dá)峰·碳中和”是我國社會發(fā)展重大戰(zhàn)略之一,CH4還原CO2是實(shí)現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟(jì)的有效途徑之一,相關(guān)的主要反應(yīng)有:Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+247kJ·mol-1,K1Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol-1,K2請回答:(1)有利于提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的條件是。

A.低溫低壓B.低溫高壓C.高溫低壓D.高溫高壓(2)反應(yīng)CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的ΔH=kJ·mol-1,K=(用K1,K2表示)。

(3)恒壓、750℃時(shí),CH4和CO2按物質(zhì)的量之比1∶3投料,反應(yīng)經(jīng)如下流程(主要產(chǎn)物已標(biāo)出)可實(shí)現(xiàn)CO2高效轉(zhuǎn)化。①下列說法正確的是。

A.Fe3O4可循環(huán)利用,CaO不可循環(huán)利用B.過程ⅱ,CaO吸收CO2可促使Fe3O4氧化CO的平衡正移C.過程ⅱ產(chǎn)生的H2O最終未被CaO吸收,在過程ⅲ被排出D.相比于反應(yīng)Ⅰ,該流程的總反應(yīng)還原1molCO2需吸收的能量更多②過程ⅱ平衡后通入He,測得一段時(shí)間內(nèi)CO物質(zhì)的量上升,根據(jù)過程ⅲ,結(jié)合平衡移動原理,解釋CO物質(zhì)的量上升的原因。

(4)CH4還原能力(R)可衡量CO2轉(zhuǎn)化效率,R=Δn(CO2)/Δn(CH4)(同一時(shí)段內(nèi)CO2與CH4的物質(zhì)的量變化量之比)。①常壓下CH4和CO2按物質(zhì)的量之比1∶3投料,某一時(shí)段內(nèi)CH4和CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖1,請?jiān)趫D2中畫出400~1000℃之間R的變化趨勢,并標(biāo)明1000℃時(shí)R值。圖1圖2②催化劑X可提高R值,另一時(shí)段內(nèi)CH4轉(zhuǎn)化率、R值隨溫度變化如下表:溫度/℃480500520550CH4轉(zhuǎn)化率/%7.911.520.234.8R2.62.42.11.8下列說法不正確的是。

A.R值提高是由于催化劑X選擇性地提高反應(yīng)Ⅱ的速率B.溫度越低,含氫產(chǎn)物中H2O占比越高C.溫度升高,CH4轉(zhuǎn)化率增加,CO2轉(zhuǎn)化率降低,R值減小D.改變催化劑提高CH4轉(zhuǎn)化率,R值不一定增大答案(1)C(2)+329K1·K(3)①BC②通入He,CaCO3分解平衡正移,導(dǎo)致c(CO2)c(CO(4)①②C25.(2022湖北,19,14分)自發(fā)熱材料在生活中的應(yīng)用日益廣泛。某實(shí)驗(yàn)小組為探究“CaO-Al-H2O”體系的發(fā)熱原理,在隔熱裝置中進(jìn)行了下表中的五組實(shí)驗(yàn),測得相應(yīng)實(shí)驗(yàn)體系的溫度升高值(ΔT)隨時(shí)間(t)的變化曲線,如圖所示。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(shí),Ksp[Ca(OH)2]=x,則Ca(OH)2飽和溶液中c(OH-)=(用含x的代數(shù)式表示)。

(3)實(shí)驗(yàn)a中,4min后ΔT基本不變,原因是。

(4)實(shí)驗(yàn)b中,ΔT的變化說明Al粉與H2O在該條件下(填“反應(yīng)”或“不反應(yīng)”)。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)d在10min內(nèi)溫度持續(xù)升高的是(填標(biāo)號)。

A.反應(yīng)②的發(fā)生促使反應(yīng)①平衡右移B.反應(yīng)③的發(fā)生促使反應(yīng)②平衡右移C.氣體的逸出促使反應(yīng)③向右進(jìn)行D.溫度升高導(dǎo)致反應(yīng)速率加快(6)歸納以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果,根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(yīng)生成的Ca(OH)2覆蓋在CaO表面,阻止反應(yīng)進(jìn)行(4)不反應(yīng)Al和溶液中的OH-發(fā)生了反應(yīng),放出熱量OH-(5)A(6)實(shí)驗(yàn)e中,發(fā)生反應(yīng)①、②和③,反應(yīng)③中有氣體生成,氣體的逸出促使反應(yīng)③向右進(jìn)行,反應(yīng)③的發(fā)生使得溶液中OH-的濃度減小,促使反應(yīng)②平衡右移,反應(yīng)②的發(fā)生促使反應(yīng)①平衡右移,這三步反應(yīng)都是放熱反應(yīng),溫度升高導(dǎo)致反應(yīng)速率加快考點(diǎn)3化學(xué)平衡常數(shù)及其相關(guān)計(jì)算1.(2024北京,10,3分)可采用Deacon催化氧化法將工業(yè)副產(chǎn)物HCl制成Cl2,實(shí)現(xiàn)氯資源的再利用。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-114.4kJ·mol-1。下圖所示為該法的一種催化機(jī)理。下列說法不正確的是()A.Y為反應(yīng)物HCl,W為生成物H2OB.反應(yīng)制得1molCl2,須投入2molCuOC.升高反應(yīng)溫度,HCl被O2氧化制Cl2的反應(yīng)平衡常數(shù)減小D.圖中轉(zhuǎn)化涉及的反應(yīng)中有兩個(gè)屬于氧化還原反應(yīng)答案B2.(2024湖南,14,3分)恒壓下,向某密閉容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g),發(fā)生如下反應(yīng):主反應(yīng):CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(g)ΔH1副反應(yīng):CH3OH(g)+CH3COOH(g)CH3COOCH3(g)+H2O(g)ΔH2在不同溫度下,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測得兩種含碳產(chǎn)物的分布分?jǐn)?shù)δ[如δ(CH3COOH)=n(CH3A.投料比x代表nB.曲線c代表乙酸的分布分?jǐn)?shù)C.ΔH1<0,ΔH2>0D.L、M、N三點(diǎn)的平衡常數(shù):K(L)=K(M)>K(N)答案D3.(2023湖南,13,3分)向一恒容密閉容器中加入1molCH4和一定量的H2O,發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比x[x=n(CH4)nA.x1<x2B.反應(yīng)速率:vb正<vc正C.點(diǎn)a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù):Ka<Kb=KcD.反應(yīng)溫度為T1,當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)答案B4.(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(yīng):2X(g)+Y(g)Z(g)ΔH,其中甲為絕熱過程,乙為恒溫過程,兩反應(yīng)體系的壓強(qiáng)隨時(shí)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(zhì)的量:na<ncC.a點(diǎn)平衡常數(shù):K>12D.反應(yīng)速率:va正<vb正答案BC5.(2022江蘇,10,3分)用尿素水解生成的NH3催化還原NO,是柴油機(jī)車輛尾氣凈化的主要方法。反應(yīng)為4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)4N2(g)+6H2O(g)下列說法正確的是()A.上述反應(yīng)ΔS<0B.上述反應(yīng)平衡常數(shù)K=cC.上述反應(yīng)中消耗1molNH3,轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為2×6.02×1023D.實(shí)際應(yīng)用中,加入尿素的量越多,柴油機(jī)車輛排放的尾氣對空氣污染程度越小答案B6.(2024河北,17,15分)氯氣是一種重要的基礎(chǔ)化工原料,廣泛應(yīng)用于含氯化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通過氯化反應(yīng)制備。(1)硫酰氯常用作氯化劑和氯磺化劑,工業(yè)上制備原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)ΔH=-67.59kJ·mol-1①若正反應(yīng)的活化能為E正kJ·mol-1,則逆反應(yīng)的活化能E逆=kJ·mol-1(用含E正的代數(shù)式表示)。

②恒容密閉容器中按不同進(jìn)料比充入SO2(g)和Cl2(g),測定T1、T2、T3溫度下體系達(dá)平衡時(shí)的Δp(Δp=p0-p,p0為體系初始壓強(qiáng),p0=240kPa,p為體系平衡壓強(qiáng)),結(jié)果如圖1。圖1中溫度由高到低的順序?yàn)?判斷依據(jù)為。M點(diǎn)Cl2的轉(zhuǎn)化率為,T1溫度下用分壓表示的平衡常數(shù)Kp=kPa-1。

③圖2曲線中能準(zhǔn)確表示T1溫度下Δp隨進(jìn)料比變化的是(填字母)。

(2)1,4-二(氯甲基)苯(D)是有機(jī)合成中的重要中間體,可由對二甲苯(X)的氯化反應(yīng)合成。對二甲苯淺度氯化時(shí)反應(yīng)過程為以上各反應(yīng)的速率方程均可表示為v=kc(A)c(B),其中c(A)、c(B)分別為各反應(yīng)中對應(yīng)反應(yīng)物的濃度,k為速率常數(shù)(k1~k5分別對應(yīng)反應(yīng)①~⑤)。某溫度下,反應(yīng)器中加入一定量的X,保持體系中氯氣濃度恒定(反應(yīng)體系體積變化忽略不計(jì)),測定不同時(shí)刻相關(guān)物質(zhì)的濃度。已知該溫度下,k1∶k2∶k3∶k4∶k5=100∶21∶7∶4∶23。①30min時(shí),c(X)=6.80mol·L-1,且30~60min內(nèi)v(X)=0.042mol·L-1·min-1,反應(yīng)進(jìn)行到60min時(shí),c(X)=mol·L-1。

②60min時(shí),c(D)=0.099mol·L-1,若0~60min產(chǎn)物T的含量可忽略不計(jì),則此時(shí)c(G)=mol·L-1;60min后,隨T的含量增加,c(D)c(G)(填“增大”“減小”答案(1)①E正+67.59②T3、T2、T1該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),且ΔH<0,反應(yīng)正向進(jìn)行時(shí),容器內(nèi)壓強(qiáng)減小,溫度從T3到T1,平衡時(shí)Δp增大,說明反應(yīng)正向進(jìn)行程度逐漸增大,對應(yīng)溫度逐漸降低75%0.03③D(2)①5.54②0.033增大7.(2024貴州,17,14分)在無氧環(huán)境下,CH4經(jīng)催化脫氫芳構(gòu)化可以直接轉(zhuǎn)化為高附加值的芳烴產(chǎn)品。一定溫度下,CH4芳構(gòu)化時(shí)同時(shí)存在如下反應(yīng):ⅰ.CH4(g)C(s)+2H2(g)ΔH1=+74.6kJ·mol-1ΔS=+80.84J·mol-1·K-1ⅱ.6CH4(g)C6H6(l)+9H2(g)ΔH2回答下列問題:(1)反應(yīng)ⅰ在1000K時(shí)能(選填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。

(2)已知25℃時(shí)有關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表,則反應(yīng)ⅱ的ΔH2=6a-b-9ckJ·mol-1(用含a、b、c的代數(shù)式表示)。

物質(zhì)CH4(g)C6H6(l)H2(g)ΔH/(kJ·mol-1)abc(3)受反應(yīng)ⅰ影響,隨著反應(yīng)進(jìn)行,單位時(shí)間內(nèi)甲烷轉(zhuǎn)化率和芳烴產(chǎn)率逐漸降低,原因是反應(yīng)ⅰ有積炭生成,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,生成的積炭逐漸增多,覆蓋在催化劑表面,使催化劑催化性能逐漸降低,化學(xué)反應(yīng)速率逐漸減小。

(4)對催化劑在不同的pH條件下進(jìn)行處理,能夠改變催化劑的活性。將催化劑在5種不同pH條件下處理后分別用于催化CH4芳構(gòu)化,相同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)測定相關(guān)數(shù)據(jù)如下表,其中最佳pH為10.0,理由是pH=10.0時(shí),產(chǎn)物中積炭平均含量最低,CH4平均轉(zhuǎn)化率最大,芳烴平均產(chǎn)率最高。

pHCH4平均轉(zhuǎn)化率/%芳烴平均產(chǎn)率/%產(chǎn)物中積炭平均含量/%2.49.605.3540.754.09.804.6045.857.09.254.0546.8010.010.456.4533.1012.09.954.1049.45(5)973K、100kPa下,在某密閉容器中按n(C6H6)∶n(CH4)=1∶5充入氣體,發(fā)生反應(yīng)C6H6(g)+CH4(g)C7H8(g)+H2(g),平衡時(shí)C6H6與C7H8的分壓比為4∶1,則C6H6的平衡轉(zhuǎn)化率為20%,平衡常數(shù)Kp=

(0.2(6)引入丙烷可促進(jìn)甲烷芳構(gòu)化制備苯和二甲苯,反應(yīng)如下:(兩個(gè)反應(yīng)可視為同級數(shù)的平行反應(yīng))對于同級數(shù)的平行反應(yīng)有v1v2=k1k2=A1A2e(8.(2024全國甲,28,15分)甲烷轉(zhuǎn)化為多碳化合物具有重要意義。一種將甲烷溴化再偶聯(lián)為丙烯(C3H6)的研究所獲得的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下?；卮鹣铝袉栴}:(1)已知如下熱化學(xué)方程式:CH4(g)+Br2(g)CH3Br(g)+HBr(g)ΔH1=-29kJ·mol-13CH3Br(g)C3H6(g)+3HBr(g)ΔH2=+20kJ·mol-1計(jì)算反應(yīng)3CH4(g)+3Br2(g)C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=-67kJ·mol-1。

(2)CH4與Br2反應(yīng)生成CH3Br,部分CH3Br會進(jìn)一步溴化。將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器,平衡時(shí),n(CH4)、n(CH3Br)與溫度的關(guān)系見下圖(假設(shè)反應(yīng)后的含碳物質(zhì)只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。(ⅰ)圖中CH3Br的曲線是a(填“a”或“b”)。

(ⅱ)560℃時(shí),CH4的轉(zhuǎn)化率α=80%,n(HBr)=7.8mmol。

(ⅲ)560℃時(shí),反應(yīng)CH3Br(g)+Br2(g)CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常數(shù)K=10.92。

(3)少量I2可提高生成CH3Br的選擇性。500℃時(shí),分別在有I2和無I2的條件下,將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器,溴代甲烷的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間(t)的變化關(guān)系見下圖。(ⅰ)在11~19s之間,有I2和無I2時(shí)CH3Br的生成速率之比v(有I(ⅱ)從圖中找出I2提高了CH3Br選擇性的證據(jù):有I2時(shí)生成的CH3Br比無I2時(shí)多,生成的CH2Br2比無I2時(shí)少。

(ⅲ)研究表明,I2參與反應(yīng)的可能機(jī)理如下:①I2(g)·I(g)+·I(g)②·I(g)+CH2Br2(g)IBr(g)+·CH2Br(g)③·CH2Br(g)+HBr(g)CH3Br(g)+·Br(g)④·Br(g)+CH4(g)HBr(g)+·CH3(g)⑤·CH3(g)+IBr(g)CH3Br(g)+·I(g)⑥·I(g)+·I(g)I2(g)根據(jù)上述機(jī)理,分析I2提高CH3Br選擇性的原因:改變了反應(yīng)機(jī)理,發(fā)生了反應(yīng)CH2Br2(g)+CH4(g)2CH3Br(g)。

9.(2024新課標(biāo),29,14分)Ni(CO)4(四羰合鎳,沸點(diǎn)43℃)可用于制備高純鎳,也是有機(jī)化合物羰基化反應(yīng)的催化劑?；卮鹣铝袉栴}:(1)Ni基態(tài)原子價(jià)電子的軌道表示式為

。鎳的晶胞結(jié)構(gòu)類型與銅的相同,晶胞體積為a3,鎳原子半徑為

24a。

(2)Ni(CO)4結(jié)構(gòu)如圖所示,其中含有σ鍵的數(shù)目為8,Ni(CO)4晶體的類型為分子晶體。

(3)在總壓分別為0.10、0.50、1.0、2.0MPa下,Ni(s)和CO(g)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),Ni(CO)4體積分?jǐn)?shù)x與溫度的關(guān)系如圖所示。反應(yīng)Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)的ΔH小于0(填“大于”或“小于”)。從熱力學(xué)角度考慮,增大壓強(qiáng)、降低溫度有利于Ni(CO)4的生成(寫出兩點(diǎn)),p3、100℃時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率α=97.3%,該溫度下平衡常數(shù)Kp=9×103(MPa)-3。

(4)對于同位素交換反應(yīng)Ni(C16O)4+C18ONi(C16O)3C18O+C16O,20℃時(shí)反應(yīng)物濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系為c1(Ni(C16O)4)=c0(Ni(C16O)4)e-kt(k為反應(yīng)速率常數(shù)),則Ni(C16O)4反應(yīng)一半所需時(shí)間t12=10.(2024湖南,18,15分)丙烯腈()是一種重要的化工原料。工業(yè)上以N2為載氣,用TiO2作催化劑生產(chǎn)的流程如下:已知:①進(jìn)料混合氣進(jìn)入兩釜的流量恒定,兩釜中反應(yīng)溫度恒定;②反應(yīng)釜Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng):ⅰ.HOCH2CH2COOC2H5(g)+H2O(g)ΔH1③反應(yīng)釜Ⅱ中發(fā)生的反應(yīng):ⅱ.+NH3(g)+C2H5OH(g)ΔH2ⅲ.+H2O(g)ΔH3④在此生產(chǎn)條件下,酯類物質(zhì)可能發(fā)生水解。回答下列問題:(1)總反應(yīng)HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3(用含ΔH1、ΔH2和ΔH3的代數(shù)式表示);

(2)進(jìn)料混合氣中n(HOCH2CH2COOC2H5)∶n(C2H5OH)=1∶2,出料中四種物質(zhì)(、、C2H5OH、H2O)的流量(單位時(shí)間內(nèi)出料口流出的物質(zhì)的量)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖:①表示的曲線是c(填“a”“b”或“c”);

②反應(yīng)釜Ⅰ中加入C2H5OH的作用是抑制酯類物質(zhì)的水解;

③出料中沒有檢測到的原因是反應(yīng)ⅲ為不可逆反應(yīng);

④反應(yīng)11h后,a、b、c曲線對應(yīng)物質(zhì)的流量逐漸降低的原因是催化劑TiO2的活性減弱;

(3)催化劑TiO2再生時(shí)會釋放CO2,可用氨水吸收獲得NH4HCO3?，F(xiàn)將一定量的NH4HCO3固體(含0.72g水)置于密閉真空容器中,充入CO2和NH3,其中CO2的分壓為100kPa,在27℃下進(jìn)行干燥。為保證NH4HCO3不分解,NH3的分壓應(yīng)不低于40kPa[已知p(H2O)=2.5×102kPa·mol-1×n(H2O),NH4HCO3分解的平衡常數(shù)Kp=4×104(kPa)3];

(4)以為原料,稀硫酸為電解液,Sn作陰極,用電解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4,其陰極反應(yīng)式為Sn+4CH2CHCN+4H++4e-Sn(CH2CH2CN)4。

11.(2024安徽,17,15分)乙烯是一種用途廣泛的有機(jī)化工原料,由乙烷制乙烯的研究備受關(guān)注?；卮鹣铝袉栴}:【乙烷制乙烯】(1)C2H6氧化脫氫反應(yīng):2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)ΔH1=-209.8kJ·mol-1C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH2=178.1kJ·mol-1計(jì)算:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH3=-566kJ·mol-1

(2)C2H6直接脫氫反應(yīng)為C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH4,C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示,則ΔH4>0(填“>”“<”或“=”)。結(jié)合下圖,下列條件中,達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率最接近40%的是b(填標(biāo)號)。

a.600℃,0.6MPab.700℃,0.7MPac.800℃,0.8MPa(3)一定溫度和壓強(qiáng)下,反應(yīng)ⅰC2H6(g)C2H4(g)+H2(g)Ka反應(yīng)ⅱC2H6(g)+H2(g)2CH4(g)Ka2(K(Ka是以平衡物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平衡濃度計(jì)算的平衡常數(shù))①僅發(fā)生反應(yīng)ⅰ時(shí),C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率為25.0%,計(jì)算Ka1=②同時(shí)發(fā)生反應(yīng)ⅰ和ⅱ時(shí),與僅發(fā)生反應(yīng)ⅰ相比,C2H4的平衡產(chǎn)率增大(填“增大”“減小”或“不變”)。

【乙烷和乙烯混合氣的分離】(4)通過Cu+修飾的Y分子篩的吸附—脫附,可實(shí)現(xiàn)C2H4和C2H6混合氣的分離。Cu+的空軌道與C2H4分子的π鍵電子形成配位鍵,這種配位鍵強(qiáng)弱介于范德華力和共價(jià)鍵之間。用該分子篩分離C2H4和C2H6的優(yōu)點(diǎn)是選擇性強(qiáng),吸附效果好。

(5)常溫常壓下,將C2H4和C2H6等體積混合,以一定流速通過某吸附劑,測得兩種氣體出口濃度(c)與進(jìn)口濃度(c0)之比隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。下列推斷合理的是BC(填標(biāo)號)。

A.前30min,兩種氣體均未被吸附B.p點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻,出口氣體的主要成分是C2H6C.a-b對應(yīng)的時(shí)間段內(nèi),吸附的C2H6逐漸被C2H4替代12.(2023全國乙,28,14分)硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途,如可用作農(nóng)藥防治小麥黑穗病,制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等。回答下列問題:(1)在N2氣氛中,FeSO4·7H2O的脫水熱分解過程如圖所示:根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可知x=,y=。

(2)已知下列熱化學(xué)方程式:FeSO4·7H2O(s)FeSO4(s)+7H2O(g)ΔH1=akJ·mol-1FeSO4·xH2O(s)FeSO4(s)+xH2O(g)ΔH2=bkJ·mol-1FeSO4·yH2O(s)FeSO4(s)+yH2O(g)ΔH3=ckJ·mol-1則FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·yH2O(s)2(FeSO4·xH2O)(s)的ΔH=kJ·mol-1。

(3)將FeSO4置入抽空的剛性容器中,升高溫度發(fā)生分解反應(yīng):2FeSO4(s)Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)平衡時(shí)pSO3~T的關(guān)系如下圖所示。660K時(shí),該反應(yīng)的平衡總壓p總=kPa,平衡常數(shù)Kp(Ⅰ)=(kPa)2。Kp(Ⅰ)隨反應(yīng)溫度升高而(填“增大”“減小”或“不變”(4)提高溫度,上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)(Ⅱ),平衡時(shí)pO2=(用pSO3、pSO2表示)。在929K時(shí),p總=84.6kPa,pSO3=35.7kPa,則pS答案(1)41(2)a+c-2b(3)3.02.25增大pSO2-13.(2023新課標(biāo),29,15分)氨是最重要的化學(xué)品之一,我國目前氨的生產(chǎn)能力位居世界首位?；卮鹣铝袉栴}:(1)根據(jù)圖1數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)12N2(g)+32H2(g)NH3(g)的ΔH=kJ·mol-1。(2)研究表明,合成氨反應(yīng)在Fe催化劑上可能通過圖2機(jī)理進(jìn)行(*表示催化劑表面吸附位,N2*表示被吸附于催化劑表面的N2)。判斷上述反應(yīng)機(jī)理中,速率控制步驟(即速率最慢步驟)為(填步驟前的標(biāo)號),理由是(3)合成氨催化劑前驅(qū)體(主要成分為Fe3O4)使用前經(jīng)H2還原,生成α-Fe包裹的Fe3O4。已知α-Fe屬于立方晶系,晶胞參數(shù)a=287pm,密度為7.8g·cm-3。則α-Fe晶胞中含有Fe的原子數(shù)為(列出計(jì)算式,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。

(4)在不同壓強(qiáng)下,以兩種不同組成進(jìn)料,反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)與溫度的計(jì)算結(jié)果如圖所示。其中一種進(jìn)料組成為xH2=0.75、xN2=0.25,另一種為xH2=0.675、xN2=0.225、xAr=0.10。(物質(zhì)i圖3圖4①圖中壓強(qiáng)由小到大的順序?yàn)?判斷的依據(jù)是。

②進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖是。

③圖3中,當(dāng)p2=20MPa、xNH3=0.20時(shí),氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率α=。該溫度時(shí),反應(yīng)12N2(g)+32H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)Kp=MPa-1(答案(1)-45(2)ⅱ1個(gè)N2*分子變?yōu)?個(gè)N*的能壘最大,反應(yīng)最慢,為速率控制步驟(N2分子中鍵能大,解離為N原子所需能量最多(3)7(4)①p1、p2、p3/p1<p2<p3正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),同溫下,壓強(qiáng)越大平衡轉(zhuǎn)化率越大,xNH3越大②圖4③33.3%14.(2023山東,20,12分)一定條件下,水氣變換反應(yīng)CO+H2OCO2+H2的中間產(chǎn)物是HCOOH。為探究該反應(yīng)過程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反應(yīng):Ⅰ.HCOOHCO+H2O(快)Ⅱ.HCOOHCO2+H2(慢)研究發(fā)現(xiàn),在反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中,H+僅對反應(yīng)Ⅰ有催化加速作用;反應(yīng)Ⅰ速率遠(yuǎn)大于反應(yīng)Ⅱ,近似認(rèn)為反應(yīng)Ⅰ建立平衡后始終處于平衡狀態(tài)。忽略水的電離,其濃度視為常數(shù)?；卮鹣铝袉栴}:(1)一定條件下,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的焓變分別為ΔH1、ΔH2,則該條件下水氣變換反應(yīng)的焓變ΔH=(用含ΔH1、ΔH2的代數(shù)式表示)。

(2)反應(yīng)Ⅰ正反應(yīng)速率方程為v=kc(H+)c(HCOOH),k為反應(yīng)速率常數(shù)。T1溫度下,HCOOH電離平衡常數(shù)為Ka,當(dāng)HCOOH平衡濃度為xmol·L-1時(shí),H+濃度為mol·L-1,此時(shí)反應(yīng)Ⅰ正反應(yīng)速率v=mol·L-1·h-1(用含Ka、x和k的代數(shù)式表示)。

(3)T2溫度下,在密封石英管內(nèi)完全充滿1.0mol·L-1HCOOH水溶液,使HCOOH分解,分解產(chǎn)物均完全溶于水,含碳物種濃度與反應(yīng)時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示(忽略碳元素的其他存在形式)。t1時(shí)刻測得CO、CO2的濃度分別為0.70mol·L-1、0.16mol·L-1;反應(yīng)Ⅱ達(dá)平衡時(shí),測得H2的濃度為ymol·L-1。體系達(dá)平衡后c(CO)c(CO2)=(用含y的代數(shù)式表示相同條件下,若反應(yīng)起始時(shí)溶液中同時(shí)還含有0.10mol·L-1鹽酸,則圖示點(diǎn)a、b、c、d中,CO新的濃度峰值點(diǎn)可能是(填標(biāo)號)。與不含鹽酸相比,CO達(dá)濃度峰值時(shí),CO2濃度(填“增大”“減小”或“不變”),c(CO)c(HCOOH)的值(填“增大”“減小”答案(1)ΔH2-ΔH1(2)Kax(3)5(1-y)6y15.(2023湖南,16,14分)聚苯乙烯是一類重要的高分子材料,可通過苯乙烯聚合制得。Ⅰ.苯乙烯的制備(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:①C6H5C2H5(g)+212O2(g)8CO2(g)+5H2O(g)ΔH1=-4386.9kJ·mol-1②C6H5CHCH2(g)+10O2(g)8CO2(g)+4H2O(g)ΔH2=-4263.1kJ·mol-1③H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH3=-241.8kJ·mol-1計(jì)算反應(yīng)④C6H5C2H5(g)C6H5CHCH2(g)+H2(g)的ΔH4=kJ·mol-1;

(2)在某溫度、100kPa下,向反應(yīng)器中充入1mol氣態(tài)乙苯發(fā)生反應(yīng)④,其平衡轉(zhuǎn)化率為50%,欲將平衡轉(zhuǎn)化率提高至75%,需要向反應(yīng)器中充入mol水蒸氣作為稀釋氣(計(jì)算時(shí)忽略副反應(yīng));

(3)在913K、100kPa下,以水蒸氣作稀釋氣、Fe2O3作催化劑,乙苯除脫氫生成苯乙烯外,還會發(fā)生如下兩個(gè)副反應(yīng):⑤C6H5C2H5(g)C6H6(g)+CH2CH2(g)⑥C6H5C2H5(g)+H2(g)C6H5CH3(g)+CH4(g)以上反應(yīng)體系中,芳香烴產(chǎn)物苯乙烯、苯和甲苯的選擇性S(S=轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物所消耗乙苯的量已轉(zhuǎn)化的乙苯總量×100%)隨乙苯轉(zhuǎn)化率的變化曲線如圖所示,其中曲線b代表的產(chǎn)物是,理由是(4)關(guān)于本反應(yīng)體系中催化劑Fe2O3的描述錯(cuò)誤的是;

A.X射線衍射技術(shù)可測定Fe2O3晶體結(jié)構(gòu)B.Fe2O3可改變乙苯平衡轉(zhuǎn)化率C.Fe2O3降低了乙苯脫氫反應(yīng)的活化能D.改變Fe2O3顆粒大小不影響反應(yīng)速率Ⅱ.苯乙烯的聚合苯乙烯聚合有多種方法,其中一種方法的關(guān)鍵步驟是某Cu(Ⅰ)的配合物促進(jìn)C6H5CH2X(引發(fā)劑,X表示鹵素)生成自由基C6H5C·H2,(5)引發(fā)劑C6H5CH2Cl、C6H5CH2Br、C6H5CH2I中活性最高的是;

(6)室溫下,①Cu+在配體L的水溶液中形成[Cu(L)2]+,其反應(yīng)平衡常數(shù)為K;②CuBr在水中的溶度積常數(shù)為Ksp。由此可知,CuBr在配體L的水溶液中溶解反應(yīng)的平衡常數(shù)為(所有方程式中計(jì)量系數(shù)關(guān)系均為最簡整數(shù)比)。

答案(1)+118(2)5(3)甲苯隨著反應(yīng)④進(jìn)行,c(H2)增大,導(dǎo)致反應(yīng)⑥速率加快,甲苯的選擇性提高(4)BD(5)C6H5CH2I(6)K·Ksp16.(2023遼寧,18,14分)硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。(1)我國古籍記載了硫酸的制備方法——“煉石膽(CuSO4·5H2O)取精華法”。借助現(xiàn)代儀器分析,該制備過程中CuSO4·5H2O分解的TG(熱重)曲線及DSC曲線(反映體系熱量變化情況,數(shù)值已省略)如下圖所示。700℃左右有兩個(gè)吸熱峰,則此時(shí)分解生成的氧化物有SO2、和(填化學(xué)式)。

(2)鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸(76%以下),副產(chǎn)物為亞硝基硫酸,主要反應(yīng)如下:NO2+SO2+H2ONO+H2SO42NO+O22NO2(ⅰ)上述過程中NO2的作用為。

(ⅱ)為了適應(yīng)化工生產(chǎn)的需求,鉛室法最終被接觸法所代替,其主要原因是(答出兩點(diǎn)即可)。

(3)接觸法制硫酸的關(guān)鍵反應(yīng)為SO2的催化氧化:SO2(g)+12O2(g)SO3(g)ΔH=-98.9kJ·mol-1(ⅰ)為尋求固定投料比下不同反應(yīng)階段的最佳生產(chǎn)溫度,繪制相應(yīng)轉(zhuǎn)化率(α)下反應(yīng)速率(數(shù)值已略去)與溫度的關(guān)系如下圖所示,下列說法正確的是。

a.溫度越高,反應(yīng)速率越大b.α=0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率c.α越大,反應(yīng)速率最大值對應(yīng)溫度越低d.可根據(jù)不同α下的最大速率,選擇最佳生產(chǎn)溫度(ⅱ)為提高釩催化劑的綜合性能,我國科學(xué)家對其進(jìn)行了改良。不同催化劑下,溫度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系如下圖所示,催化性能最佳的是(填標(biāo)號)。

(ⅲ)設(shè)O2的平衡分壓為p,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為αe,用含p和αe的代數(shù)式表示上述催化氧化反應(yīng)的Kp=(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算)。

答案(1)CuOSO3(2)(ⅰ)催化劑(ⅱ)反應(yīng)過程有NO、NO2參與,容易污染環(huán)境;制備的硫酸純度不高,含有副產(chǎn)物亞硝基硫酸等合理答案(3)(ⅰ)cd(ⅱ)d(ⅲ)α17.(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(yīng)用。(1)催化劑Cr2O3可由(NH4)2Cr2O7加熱分解制備,反應(yīng)同時(shí)生成無污染氣體。①完成化學(xué)方程式:(NH4)2Cr2O7Cr2O3++。

②Cr2O3催化丙烷脫氫過程中,部分反應(yīng)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(shè)計(jì)從NH3出發(fā)經(jīng)過3步反應(yīng)制備HNO3的路線(用“→”表示含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化);其中一個(gè)有顏色變化的反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(2)K2Cr2O7溶液中存在多個(gè)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(guān)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(shù)增加C.加入少量NaOH溶液,反應(yīng)(ⅰ)的平衡逆向移動D.加入少量K2Cr2O7固體,平衡時(shí)c2(HCrO4-)與c(Cr2O②25℃時(shí),0.10mol·L-1K2Cr2O7溶液中l(wèi)gc(CrO42-)c(Cr2O72-)隨pH的變化關(guān)系如圖2。當(dāng)pH=9.00時(shí),設(shè)Cr2O72-、HCrO4-與CrO42-的平衡濃度分別為x、y、zmol·L-1