2025年高考化學(xué)總復(fù)習(xí)分類(lèi)訓(xùn)練：原理綜合題-反應(yīng)熱+速率+平衡（解析卷）

4<65原理豫合曼——雙法理+速率+平衡

1.【2023年山東卷】一定條件下，水氣變換反應(yīng)CO+H2OUCO2+H2的中間產(chǎn)物是HCOOH。為探究

該反應(yīng)過(guò)程，研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分子反應(yīng)：

I.HCOOHUCO+HQ（快）

II.HCCXDHCO2+H2（ft）

研究發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)I、n中，H+僅對(duì)反應(yīng)I有催加速作用；反應(yīng)I速率遠(yuǎn)大于反應(yīng)n,近似認(rèn)為反應(yīng)I

建立平衡后始終處于平衡狀態(tài)。忽略水電離，其濃度視為常數(shù)?；卮鹣铝袉?wèn)題：

（1）一定條件下，反應(yīng)I、II的焰變分別為△&、AH2,則該條件下水氣變換反應(yīng)的焰變AH=—（用含

AHP八兄的代數(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)。工溫度下，HCOOH電離

平衡常數(shù)為Ka，當(dāng)HCOOH平衡濃度為xmoLLT時(shí)，H+濃度為mol-U1,此時(shí)反應(yīng)I應(yīng)速率v=_

mol.L，h-（用含Ka、x和k的代數(shù)式表示）-

（3）T3溫度下，在密封石英管內(nèi)完全充滿LOmoLL-HCOOH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）。M時(shí)刻測(cè)得

CO、CO?的濃度分別為0.70mol-Ui（）.l6moi?「，反應(yīng)H達(dá)平衡時(shí)，測(cè)得H2的濃度為ymol1-'。體系

c（CO）

達(dá)平衡后哈八（=—（用含y的代數(shù)式表示，下同），反應(yīng)n的平衡常數(shù)為—O

相同條件下，若反應(yīng)起始時(shí)溶液中同時(shí)還含有（HOmoLIJ4鹽酸，則圖示點(diǎn)a、b、c、d中，CO的濃度峰值

點(diǎn)可能是—（填標(biāo)號(hào)）。與不同鹽酸相比，CO達(dá)濃度峰值時(shí)，CO?濃度（填“增大”“減小”或“不

c（CO）

變）c（島5H）的反應(yīng)___（填“增大”“減小”或“不變”）。

【答案】（1）AH2-AH1

（2）kxylKax

5-5y

(3)a減小不變

6y1-y

【解析】(I)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)n-反應(yīng)1=水氣變換反應(yīng)，故水氣變換反應(yīng)的焰變AH=AH2—

(2)T1溫度時(shí)，HCOOH建立電離平衡：

HCOOHUHCOO+H+

平衡濃度(mol?I?)xc(HCOO)c(H+)

瑞卵,c(HC。。一)=c(H+),故c(H+尸盾。

v=kc(H+)-c(HCOOH)=%/不。

(3)h時(shí)刻時(shí)，c(CO)達(dá)到最大值，說(shuō)明此時(shí)反應(yīng)I達(dá)平衡狀態(tài)。此時(shí)

_、

HCOOHCO+H2O

。時(shí)刻轉(zhuǎn)化濃度(mol?E1)0.700.70

HCOOH--Xco+

2H2

1時(shí)刻轉(zhuǎn)化濃度(mol?E1)0.160.160.16

-1kG一C(C°)_0.70_t而列一?由TT：大平

故ti時(shí)刻c(HCOOH)=1.0-0.70-0.16=0.14mol.L'K⑴-c(HCOOH)0,14°反應(yīng)H達(dá)千

衡過(guò)程，

HCOOHUco+H2O

L時(shí)刻到反應(yīng)II平衡

a

轉(zhuǎn)化濃度(mol?I?)"

HCOOH?co

2+H2

L時(shí)刻到反應(yīng)II平衡

bbb

轉(zhuǎn)化濃度(mol?L」)

_1

則c(H2)=b+0.16=y,b=(y-0.16)mol-L,c(HCOOH)=0.14-a-b=0.3-a-y,c(CO)=a+0.7,K(I)=

c(CO)O.3-a-y<0.8-5yc(CO)0-8~5y+0.75-5y

(-ccm=,n7=§，a=。故gc、=6_______=二—，K(II)=

c(HCOOH)a+0.76c(CO,)-6y

c(CC>2)c(凡)6y2

c(HCOOH)-0.8-5y?07-l-y。

~6-,

加入O.lmoLL-i鹽酸后，H+對(duì)反應(yīng)I起催化作用，加快反應(yīng)I的反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡所需時(shí)間，故

CO濃度峰值提前，由于時(shí)間縮短，反應(yīng)H消耗的HCOOH減小，體系中HCOOH濃度增大，導(dǎo)致CO

濃度大于t!時(shí)刻的峰值，故c(CO)最有可能在a處達(dá)到峰值。此時(shí)c(CO2)會(huì)小于不含鹽酸的濃度，

病c(C扁O)=K(I),溫度不變，平衡常數(shù)不變，則孤c(CO血)的值不變,。

2.【2023年湖北卷】納米碗CmHio是一種奇特的碗狀共軟體系。高溫條件下，C^Hio可以由。4。凡。分子

經(jīng)過(guò)連續(xù)5步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應(yīng)生成。C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的反應(yīng)機(jī)理和能量變化

如下：

H2

C40H20C40Hl9,c40Hl8

過(guò)渡態(tài)3

150.8

過(guò)渡態(tài)2

過(guò)渡態(tài)1110.3

C40H18+H-+H2

70.9

20.7/

9.5

0.0C40Hl9+H2

C40Hl9,+H2

c40H20+H?

反應(yīng)歷程

回答下列問(wèn)題:

(1)已知C40H中的碳?xì)滏I和碳碳鍵的鍵能分別為431.0kJ-moL和298.0kTmo「，H-H鍵能為

436.0kJmor10估算C40H20(g)=C4oH|8(g)+H式g)的AH=kJmoF1。

(2)圖示歷程包含個(gè)基元反應(yīng)，其中速率最慢的是第個(gè)。

(3)C^H］。納米碗中五元環(huán)和六元環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)目分別為、。

(4)1200K時(shí)，假定體系內(nèi)只有反應(yīng)C4°H|2(g)=C40HK)(g)+H2(g)發(fā)生，反應(yīng)過(guò)程中壓強(qiáng)恒定為p0(即

1。乩2的初始?jí)簭?qiáng))，平衡轉(zhuǎn)化率為a,該反應(yīng)的平衡常數(shù)/為(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)

算，分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

⑸C4oH19(g)。C40H18(g)+H-(g)^C40H”(g)UC40H10(g)+H.(g)反應(yīng)的山K(K為平衡常數(shù))隨溫度倒

數(shù)的關(guān)系如圖所示。已知本實(shí)驗(yàn)條件下，InK=黑+c(R為理想氣體常數(shù)，c為截距)。圖中兩條線幾

RT

乎平行，從結(jié)構(gòu)的角度分析其原因是O

(6)下列措施既能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，又能增大生成C40HHi的反應(yīng)速率的是(填標(biāo)號(hào))。

a.升高溫度b.增大壓強(qiáng)c.加入催化劑

【答案】⑴128

(2)33

(3)610

a2

(4)E

(5)在反應(yīng)過(guò)程中，斷裂和形成的化學(xué)鍵相同

(6)a

【解析】(1)由C40H20和C4°H18的結(jié)構(gòu)式和反應(yīng)歷程可以看出，c40H20中斷裂了2根碳?xì)滏I，形成

-1=-1

了1根碳碳鍵，所以C40H2()(g)^40H18(g)+H2(g)的Xi—431x2—298—436kJ-mol+128kJ-mol,

故答案為：128；

(2)由反應(yīng)歷程可知，包含3個(gè)基元反應(yīng)，分別為：CH+H.0d40Hlg+H,，

4020'40ly2

c40H19+H?Ud”HI9,+H2，C4?H19,+H2UCH18+H.+H2，其中第三個(gè)的活化能最大，反應(yīng)速率最

慢，故答案為：3；3；

(3)由C40H2。的結(jié)構(gòu)分析，可知其中含有1個(gè)五元環(huán)，10個(gè)六元環(huán)，每脫兩個(gè)氫形成一個(gè)五元環(huán)，則

CMH。總共含有6個(gè)五元環(huán)，10個(gè)六元環(huán)，故答案為：6;10；

(4)1200K時(shí)，假定體系內(nèi)只有反應(yīng)C40Hl2(g)=C4。Hl()(g)+H2(g)發(fā)生，反應(yīng)過(guò)程中壓強(qiáng)恒定為p0(即

C4oMz的初始?jí)簭?qiáng))，平衡轉(zhuǎn)化率為a,設(shè)起始量為Imol,則根據(jù)信息列出三段式為

C40H12(g)。404()值)+H2(g)

起始量(mol)100

變化量(mol)aaa

平衡量(mol)\-aaa

1—QQQ01+?ct011+Ia

則P(C40H12)=P0x—,P(C40H10)=P0x—,P(H2)=Pox—,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=-=

IICl1十CL1十Q.ACX.

fnX---------

°1+a

0.2Q2

P(CMH|2)=P0「，故答案為：P°「；

1—aa

(5)C40H19(g)UC4°H|3(g)+H?(g)及C40Hu(g)UC40HHi(g)+H-(g)反應(yīng)的InK(K為平衡常數(shù))隨溫度倒

AH

數(shù)的關(guān)系如圖。圖中兩條線幾乎平行，說(shuō)明斜率幾乎相等，根據(jù)InK二器+c(R為理想氣體常數(shù)，c

為截距)可知，斜率相等，則說(shuō)明焰變相等，因?yàn)樵诜磻?yīng)過(guò)程中，斷裂和形成的化學(xué)鍵相同，故答案

為：在反應(yīng)過(guò)程中，斷裂和形成的化學(xué)鍵相同；

(6)a.由反應(yīng)歷程可知，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫，反應(yīng)正向進(jìn)行，提高了平衡轉(zhuǎn)化率反應(yīng)速率也加

快，a符合題意；

b.由化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)為正向體積增大的反應(yīng)，加壓，反應(yīng)逆向進(jìn)行，降低了平衡轉(zhuǎn)化率，b不符

合題意；

c.加入催化劑，平衡不移動(dòng)，不能提高平衡轉(zhuǎn)化率，c不符合題意；

故答案為：a。

3.【2023年廣東卷】配合物廣泛存在于自然界，且在生產(chǎn)和生活中都發(fā)揮著重要作用。

(1)某有機(jī)物R能與Fe?+形成橙紅色的配離子[FeR3『+,該配離子可被HNO3氧化成淡藍(lán)色的配離子

①基態(tài)Fe?+的3d電子軌道表示式為o

2++3+

②完成反應(yīng)的離子方程式：NO-+2[FeR3]+3H=+2[FeR3]+H2O

(2)某研究小組對(duì)(1)中②的反應(yīng)進(jìn)行了研究。

用濃度分別為2.0〃町/.i:\2.5mol-LA3.0mol.I?的HNO3溶液進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)，得到c([FeR、『)隨時(shí)間t的

變化曲線如圖。

①c（HNO3）=3.0mol-L、L在0?1min內(nèi)，[FeR的平均消耗速率=

②下列有關(guān)說(shuō)法中，正確的有o

c([FeR3r

B.[Fe&廣平衡轉(zhuǎn)化率：

C.三組實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)速率都隨反應(yīng)進(jìn)程一直減小

D.體系由橙紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榈{(lán)色所需時(shí)間：tm>tn>t]

（3）R的衍生物L(fēng)可用于分離稀土。溶液中某稀土離子（用M表示）與L存在平衡：

M+LML給

ML+LML2K2

研究組配制了L起始濃度c°（L）=0.02molL\M與L起始濃度比c°（M）/Co（L）不同的系列溶液，反應(yīng)平衡

后測(cè)定其核磁共振氫譜。配體L上的某個(gè)特征H在三個(gè)物種L、ML、ML?中的化學(xué)位移不同，該特

征H對(duì)應(yīng)吸收峰的相對(duì)峰面積S（體系中所有特征H的總峰面積計(jì)為1）如下表。

c(M)/c(L)

00S(L)S(ML)S(ML2)

01.0000

aX<0.010.64

b<0.010.400.60

【注】核磁共振氫譜中相對(duì)峰面積S之比等于吸收峰對(duì)應(yīng)H的原子數(shù)目之比；“<0.01”表示未檢測(cè)到。

①Co（M）/Co（L）=a時(shí)，x=。

②c0（M）/c0（L）=b時(shí)，平衡濃度比%（ML2）:c￥（ML）=o

（4）研究組用吸收光譜法研究了（3）中M與L反應(yīng)體系。當(dāng)c°（L）=1.0xl05moi時(shí)，測(cè)得平衡時(shí)各物

種CY/C0（L）隨c°（MyCo（L）的變化曲線如圖。co（M）/co（L）=O.51時(shí)，計(jì)算M的平衡轉(zhuǎn)化率（寫(xiě)

出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

3L0KL

0.40----------X

0.0

0.51c°(M)/c°(L)

3d

【答案］|||||I|I|I|IHNO2

(2)5xIO-5mol/(L?min)A、B

(3)0.363：4或0.75

(4)98%

3d

【解析】(1)①基態(tài)Fe2+的3d電子軌道表示式為||II?I?IAI?I；

②根據(jù)原子守恒可知離子方程式中需要增加HNO2o

(2)①濃度分另U為2.0mol-Ll、2.5mol-I?、3.0mol-L」的HN。3溶液，反應(yīng)物濃度增加，反應(yīng)速率增大，據(jù)此

可知三者對(duì)應(yīng)的曲線分別為I、II、III；c(HNO3)=3.0mol-I?時(shí)，在0?Imin內(nèi)，觀察圖像可知

1

2+(l.S-l^xlO^mol-L

[FeR3]的平均消耗速率為=5x10-5mol/(L-min)；

Imin

②A.對(duì)于反應(yīng)NO3+2[FeR3/+3H+BHNO2+2[FeR3/+H2O,加水稀釋?zhuān)胶馔Ｗ訑?shù)增加的方向移

動(dòng)，[FeRs/含量增加，[FeR3r含量減小,增大，A正確;

《［FeRj")

B.HNO3濃度增加，[FeRs/轉(zhuǎn)化率增加，故%>%>出,B正確；

C.觀察圖像可知，三組實(shí)驗(yàn)反應(yīng)速率都是前期速率增加，后期速率減小，C錯(cuò)誤;

D.硝酸濃度越高，反應(yīng)速率越快，體系由橙紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榈{(lán)色所需時(shí)間越短，故D錯(cuò)誤;

故選ABo

(3)①Co(M)/c0(L)=a時(shí)，S(ML2)+S(ML)+S(L)=1,且S(ML2)=0.64,S(ML)<0.01得x=0.36；

②S(ML?)相比于S(ML)含有兩個(gè)配體，則S(ML?)與S(ML)的濃度比應(yīng)為S(ML?)相對(duì)峰面積S的一半

與S(ML)的相對(duì)峰面積S之比，即0%=3。

0.4~4

-61-61

(4)c0(M)=0.51c0(L)=5.1xlOmol-E；cY(ML)=cY(L)=O.4co(L)=4.0xIOmol-E,由L守恒可知

c平(ML)=

22

(M)=4.0x10-6mol-L1+1.Ox10-6mol-E1=5.0x10-6mol-L1；則M的轉(zhuǎn)化率為100%a98%。

4.【2022年福建卷】異丙醇(C3HgO)可由生物質(zhì)轉(zhuǎn)化得到，催化異丙醇脫水制取高值化學(xué)品丙烯(C3H6)

的工業(yè)化技術(shù)已引起人們的關(guān)注，其主要反應(yīng)如下:

1

I.C3H8O(g)^^C3H6(g)+H2O(g)AH1=+52kJ-mor

1

II.2c3H6(g)一^C6H12(g)AH2=-97kJ.moP

回答下列問(wèn)題：

(1)已知2GHQ(g)+9O2(g)=6CC)2(g)+8H2O(g)AH=-3750kJ.mol1,則C3H$(g)燃燒生成CC^g)和

H2O(g)的熱化學(xué)方程式為。

(2)在1350°。下，剛性密閉容器中的反應(yīng)體系內(nèi)水蒸氣濃度與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系如下表：

反應(yīng)時(shí)間/g04812t20

H2°濃度/ppm024403200360040004100

①4~8(is內(nèi)，v(C3HgO)=ppm-pis-1；

②t16(填或"=")o

(3)在恒溫剛性密閉容器中，反應(yīng)I、II均達(dá)到平衡的判據(jù)是(填標(biāo)號(hào))。

a.H2O(g)的分壓不變b.混合氣體密度不變

c.n(C3H6)=2n(C6H12)d.v正(H2O)=v逆(C3H8O)

(4)在一定條件下，若反應(yīng)I、II的轉(zhuǎn)化率分別為98%和40%,則丙烯的產(chǎn)率為

(5)下圖為反應(yīng)I、II達(dá)到平衡時(shí)IgQp與溫度的關(guān)系曲線。

溫度/℃

(已知：對(duì)于可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)q^cC(g)+dD(g),任意時(shí)刻Qp=P：?P：2,式中p(X))表示物質(zhì)

pa(A).pb(B)

x的分壓)

①在350℃恒壓平衡體系中充入少量水蒸氣時(shí)，反應(yīng)I的的狀態(tài)最有可能對(duì)應(yīng)圖中的點(diǎn)(填

“甲”“乙”或"丙”)，判斷依據(jù)是O

②350℃時(shí)，在密閉容器中加入一定量的C3HQ,體系達(dá)到平衡后，測(cè)得C6H□的分壓為xMPa,則水

蒸氣的分壓為MPa(用含x的代數(shù)式表示)。

1

【答案】(1)2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(g)AH=-3854kJ-mol

(2)190>

(3)ad

(4)58.8%

(5)甲反應(yīng)I平衡曲線為N,恒壓時(shí)充入水蒸氣，Qp>Kp(4+2x)

1

【解析】(1)設(shè)III2C3H8O(g)+9O2(g)=6CO2(g)+8H2O(g)AH=-3750kJ.mol,根據(jù)蓋斯定律DI-2xI

得2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(g)AH=-3854kJ-mol。

(2)①4?811s內(nèi)，v(H,CO=%"^"pp:mws-i=190pp:mws"，則v(C3H8O)=v(H2O)=190ppm^^s」；

8-4

②0?4Pls、4?8卬、8?12即，△c(H2。)逐漸減小，說(shuō)明反應(yīng)速率減小，8?12即內(nèi)，Ac(H20)=400ppm,

12~1：2內(nèi)，Ac(H20)=400ppm,貝！J即t>16。

(3)a.H2O的分壓不變，則C3H6的分壓也不變，反應(yīng)1、II各組分分壓不變，反應(yīng)1、II均達(dá)到平衡，a

正確；

b.反應(yīng)物和生成物均為氣體，混合氣體的總質(zhì)量不變，剛性密閉容器體積不變，則混合氣體密度不變，

不能作為反應(yīng)I、II均達(dá)到平衡的判據(jù)，b錯(cuò)誤；

c.當(dāng)n(C3H6)=2n(C6Hj時(shí)，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡，不能作為反應(yīng)1、II均達(dá)到平衡的判據(jù)，c錯(cuò)誤；

d.v正(H?O)=v逆(C3H8。)，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)I達(dá)平衡，各組分分壓不變，C3H6的分壓不

變，說(shuō)明反應(yīng)II也達(dá)平衡，d正確；

故選ado

(4)設(shè)C3H8。的物質(zhì)的量為Imol,若ImolC3H8。完全反應(yīng)，理論上生成ImolC3H6,因?yàn)榉磻?yīng)I、II的

轉(zhuǎn)化率分別為98%和40%,反應(yīng)I生成lmolx98%=0.98molC3H6,反應(yīng)II消耗了40%C3H6,則達(dá)平衡

時(shí)C3H6的物質(zhì)的量為0.98molx(1-40%)=0.588mol,所以丙烯的產(chǎn)率為"幽㈣xl00%=58.8%。

Imol

(5)①反應(yīng)i為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，反應(yīng)n為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，則升高溫度，反應(yīng)I正向

移動(dòng)，&逐漸增大，反應(yīng)II逆向移動(dòng)，2逐漸減小，即反應(yīng)I為平衡曲線為N,反應(yīng)n平衡曲線為

M；在350℃恒壓平衡體系中充入少量水蒸氣時(shí)，對(duì)于反應(yīng)I而言，相當(dāng)于增大生成物濃度，使得以>

即lg&增大，反應(yīng)I的狀態(tài)最有可能對(duì)應(yīng)圖中的甲；

②由圖可知，350。(2時(shí)達(dá)平衡后，lgQp=O,則350℃時(shí)Kp=&=i,設(shè)水蒸氣的平衡分壓為aMPa,則反應(yīng)

2c3H6(g)=C6H12(g)

&》，，，—一起始/MPaa0

II的c3H6起始分壓為aMPa,對(duì)反應(yīng)II列三段式有?口

變化/MPa2xX

平衡/MPaa-2xX

解得a=(4+2x)MPao

5.【2022年上海卷】利用ALO3催化氮?dú)夂铣砂睔?，并生成CO、凡等燃料氣的方程式如下所示:

反應(yīng)①：A12O3(S)+N2(g)+3CH4(g)=3co(g)+6區(qū)(g)+2AlN(s)

反應(yīng)②：2AlN(s)+3H2O(g)UMO3(S)+2NH3(g)

(1)氮原子核外電子排布式為：。

(2)比較C、N、0原子的半徑大?。?

(3)反應(yīng)①的進(jìn)程如圖所示，則R和P2的大小為：o

<

髀

翹

算

W

H

O

(4)某一2L恒溫恒容裝置，反應(yīng)前充入3moi甲烷，lOmin后，甲烷為1.2mol,求前l(fā)Omin氮?dú)獾姆磻?yīng)

速率為：o

(5)寫(xiě)出反應(yīng)①和反應(yīng)②的總反應(yīng)方程式：0

(6)這個(gè)制取氨氣的方法和工業(yè)制取氨氣相比，優(yōu)點(diǎn)是：、0

【答案】(1)Is22s22P3

(2)C>N>0

(3)P|<。2

(4)0.03mol-L-'-min1

(5)N2(g)+3cH4(g)+3H2O(g)^^^2NH3(g)+3CO(g)+6H2(g)

(6)原料更易獲取無(wú)需高壓或?qū)ρb置要求低、副產(chǎn)物可用于燃料

【解析】(1)氮原子核外有7個(gè)電子，其核外電子排布式為Is22s22P3。

(2)同周期主族元素的原子，隨原子序數(shù)遞增，原子半徑逐漸減小，故原子半徑C>N>O。

(3)反應(yīng)①為氣體體積增大的反應(yīng)，其他條件不變，壓強(qiáng)增大，平衡逆向移動(dòng)，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率降

低，根據(jù)圖示，當(dāng)溫度不變時(shí)，A下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率大于0?下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，則P1<P2。

榔

占

髀

題

詳

S

K

O

溫度

(4)根據(jù)反應(yīng)①知，V(N2)=1V(CH4),根據(jù)題意知，

"(CHj=3moi1,2mol_md.L1min1,則？(2)=0.03mol-L1min-1?

2Lxl0min

(5)反應(yīng)①+反應(yīng)②可得總反應(yīng)的方程式，化學(xué)方程式為

N2(g)+3CH4(g)+3H2O(g)、蠹、2NH3(g)+3CO(g)+6H2(g)o

(6)工業(yè)制取氨氣需高溫、高壓，因此該方法的優(yōu)點(diǎn)是原料更易獲取，無(wú)需高壓，對(duì)裝置要求低，副產(chǎn)

物可用于燃料等。

6.【2022年山東卷】利用/丁內(nèi)酯(BL)制備1,4-丁二醇(BD),反應(yīng)過(guò)程中伴有生成四氫吹喃(THF)和

1-丁醇(BuOH)的副反應(yīng)，涉及反應(yīng)如下:

-C/(g)+凡0值)

O+2凡、CHCHOH/、THF

922.

?'-2HI(g)

2CHCHOH

BL22

BD、CH3cH2cH2cH20H(g)+H2O(g)

反應(yīng)

IBuOH

已知：①反應(yīng)I為快速平衡，可認(rèn)為不受慢反應(yīng)n、III的影響；②因反應(yīng)I在高壓H2氛圍下進(jìn)行，故H?

壓強(qiáng)近似等于總壓?；卮鹣铝袉?wèn)題：

(1)以5.0xl(r3moiBL或BD為初始原料，在493K、3.0xl()3kPa的高壓H2氛圍下，分別在恒壓容器中進(jìn)

行反應(yīng)。達(dá)平衡時(shí)，以BL為原料，體系向環(huán)境放熱XkJ；以BD為原料，體系從環(huán)境吸熱YkJ。忽

1

略副反應(yīng)熱效應(yīng)，反應(yīng)I焰變AH(493K,3.0*103kpa)=kJ.molo

(2)初始條件同上。Xj表示某物種i的物質(zhì)的量與除H?外其它各物種總物質(zhì)的量之比，XBL和XBD隨時(shí)間

t變化關(guān)系如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)得X<Y,則圖中表示XBL變化的曲線是;反應(yīng)I平衡常數(shù)Kp=

kPa"(保留兩位有效數(shù)字)。以BL為原料時(shí)，M時(shí)刻XH20=,BD產(chǎn)率=(保留

兩位有效數(shù)字)。

3

⑶(XBD/XBL)1mx為達(dá)平衡時(shí)XBD與XBL的比值。(493X25x1()3]^)、(493K,3.5xlOkPa),

(513X25x1()3]^)三種條件下，以5.0x10-3molBL為初始原料，在相同體積的剛性容器中發(fā)生反應(yīng)，

X/x

：七隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖乙所示。因反應(yīng)在高壓H2氛圍下進(jìn)行，可忽略壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的

X/X

lBDBL；max

影響。曲線A.B.c中，(XBD/XBL)1mx最大的是(填代號(hào))；與曲線b相比，曲線c達(dá)到

x/x

=L°所需時(shí)間更長(zhǎng),原因是_______O

(XBD/XBLJ1MX

【答案】(1)-200(X+Y)

(2)a或c8.3x10-80.0839%

(3)c由于b和c代表的溫度相同，而壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響可忽略，壓強(qiáng)增大反應(yīng)H、III均是逆

x/x

向移動(dòng)，(XBD/XBL)max增大，故[=L0所需時(shí)間更長(zhǎng)

(XBD/XBL)max

【解析】

(1)依題意，結(jié)合已知信息，可推定在同溫同壓下，以同物質(zhì)的量的BL或BD為初始原料，達(dá)到平衡時(shí)

的狀態(tài)相同，兩個(gè)平衡完全等效。則以5.0xl0-3mol的BL為原料，達(dá)到平衡時(shí)放出XkJ熱量與同物質(zhì)

的量的BD為原料達(dá)到平衡時(shí)吸收YkJ熱量的能量二者能量差值為(X+Y)kJ,則Imol時(shí)二者能量差值

為200(X+Y)kJ,反應(yīng)I為放熱反應(yīng)，因此焰變AH=-200(X+Y)kJ.mol\

(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)定X<Y,則達(dá)到平衡時(shí)BD物質(zhì)轉(zhuǎn)化量大于BL物質(zhì)轉(zhuǎn)化量，平衡狀態(tài)BD物質(zhì)的量較小，根

據(jù)圖示可知，表示xBL變化的曲線是a或c；該平衡狀態(tài)下BL的分壓是0.48x3.0xl()3kPa,BD的分

p(BD)

壓是0.36x3.0xl03kPa,出的壓強(qiáng)近似等于總壓，故反應(yīng)I平衡常數(shù)&=/、=

P(BL)?p(H2)

…Kpa-2=8.3xlO-8kPa-2以BL為原料時(shí)，根據(jù)題給反應(yīng)I、II、III可知，體系總

0.48x3xl0Jx(3xl03)2;

物質(zhì)的量的增加量正好是BD參與反應(yīng)H、III的量，也正好是H2O(g)的物質(zhì)的量，設(shè)ti時(shí)BL轉(zhuǎn)化了

amoLBD轉(zhuǎn)化了bmol,則體系總物質(zhì)的量為(5.0xl(?3+b)mol,得到5.0x10：-a=0、

5.0x103+b

鬲%=。.36,求得a=|xQ、b$x-則口時(shí)刻此時(shí)BD的

a-b

產(chǎn)率為-----

5x10-3rxl00%?39%o

(3)依題意，反應(yīng)I是正向放熱過(guò)程，以BL為初始原料，溫度升高則平衡逆向移動(dòng)，溫度越高，反應(yīng)速

x/x

率越快，達(dá)到平衡時(shí)的時(shí)間越短，(XBD/XBL)max越小，1牛，的值越大；相同溫度時(shí)，壓強(qiáng)增

\XBD/XBL/max

大,BD的比重增大，(XUD/XBIX增大，又可忽略壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響，則(XBD&BL)max最大即

（B：最小,對(duì)應(yīng)曲線口由于b和C代表的溫度相同，而壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響可忽略，壓強(qiáng)

（XBD/XBL）max

x/x

BDBL

增大反應(yīng)H、III均是逆向移動(dòng)，（X/X）111ax增大，故/=1。所需時(shí)間更長(zhǎng)。

（XBD/XBL）max

7.【2022年遼寧卷】工業(yè)合成氨是人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，目前己有三位科學(xué)家因其獲得諾貝爾

111

獎(jiǎng)，其反應(yīng)為：N2(g)+3H2(g)^2NH3(g)AH=-92.4kJ-molAS=-200J-K-mol

回答下列問(wèn)題：

（1）合成氨反應(yīng)在常溫下（填“能”或“不能”）自發(fā)。

（2）溫（填“高”或“低"，下同）有利于提高反應(yīng)速率，___________溫有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率,

綜合考慮催化劑（鐵觸媒）活性等因素，工業(yè)常采用400-500℃。

針對(duì)反應(yīng)速率與平衡產(chǎn)率的矛盾，我國(guó)科學(xué)家提出了兩種解決方案。

（3）方案二：M-LiH復(fù)合催化劑。

上10000

?f10000

蟆000

-8000

?

C100C

UU6000

IW

'74000?Fe-LiH

/10爵

M-Mn-LiH

?W2000

1-^-Cr-LiH,

與

回

趙

0.1以100150200250300350400溫度/七

VCrMnFeCoNi催化劑

下列說(shuō)法正確的是一

a.300℃時(shí)，復(fù)合催化劑比單一催化劑效率更高

b.同溫同壓下，復(fù)合催化劑有利于提高氨的平衡產(chǎn)率

c.溫度越高，復(fù)合催化劑活性一定越高

ap1，

（4）某合成氨速率方程為：v=kc（N2）c（H2）.c（NH3）,根據(jù)表中數(shù)據(jù)，Y=,

c(M)c(Hjc(NHs)V

實(shí)驗(yàn)

mol?L1mol?L1mol-L1molU1s1

1mnPq

22mnP2q

3mnO.lp10q

4m2nP2.828q

在合成氨過(guò)程中，需要不斷分離出氨的原因?yàn)閛

a.有利于平衡正向移動(dòng)b.防止催化劑中毒c.提高正反應(yīng)速率

(5)某種新型儲(chǔ)氫材料的晶胞如圖，八面體中心為M金屬離子，頂點(diǎn)均為NH3配體；四面體中心為硼原

子，頂點(diǎn)均為氫原子。若其摩爾質(zhì)量為188g則M元素為(填元素符號(hào))；在該化合

物中，M離子的價(jià)電子排布式為

【答案】(1)能

(2)高低

(3)a

(4)-1a

(5)Fe3d6

【解析】

(1)氨的分離對(duì)反應(yīng)速率的影響；從反應(yīng)速率方程可以推知，當(dāng)以麗,)降低時(shí)，v增大。注意由于反應(yīng)

速率方程通常由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，其中v應(yīng)指凈反應(yīng)速率，即唾-惰，因此在其他條件一定時(shí)，分離氨氣是

通過(guò)降低逆反應(yīng)速率，從而提高凈反應(yīng)速率。

(2)&(”)6?(34)2中，氫元素化合價(jià)的判斷：由于電負(fù)性N>H>B,因此N/中H顯+1價(jià)，BH；

中H元素的化合價(jià)為-1價(jià)；(3)中根據(jù)圖像進(jìn)行判斷，利用控制變量法進(jìn)行分析；(4)利用實(shí)驗(yàn)對(duì)

比，注意選擇對(duì)比實(shí)驗(yàn)室，選擇控制變量，找變量；(5)利用晶胞密度計(jì)算公式計(jì)算元素的相對(duì)原子

質(zhì)量，根據(jù)元素相對(duì)原子質(zhì)量進(jìn)行判斷元素；

(1)對(duì)于合成氨反應(yīng)，常溫下，

AG=AW-7AS=-92AkJ-mol1-298Kx(—0.2/K'-mor1)=-32.8V-mo/1<0,故合成氨反應(yīng)在常

溫下能自發(fā)進(jìn)行；

(2)其他條件一定時(shí)，升高溫度，可以提供更高的能量，使活化分子百分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)速率加快；合成

氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，要提高平衡轉(zhuǎn)化率，即使反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，應(yīng)降低溫度；故答案為：高、低；

(3)由題圖可知，300。。時(shí)，復(fù)合催化劑催化時(shí)合成氨反應(yīng)的反應(yīng)速率比單-催化劑催化時(shí)大很多，說(shuō)明

300℃時(shí)復(fù)合催化劑比單-催化劑效率更高，a正確；同溫同壓下，復(fù)合催化劑能提高反應(yīng)速率，但不

能使平衡發(fā)生移動(dòng)，故不能提高氨的平衡產(chǎn)率，b錯(cuò)誤；溫度過(guò)高，復(fù)合催化劑可能會(huì)失去活性，催

化效率反而降低，c錯(cuò)誤；故選a；

(4)將實(shí)驗(yàn)1、3中數(shù)據(jù)分別代入合成氨的速率方程可得：①口:上!!!”.!？中，，③

10q=k-ma-np.(0.1p)\可得y=T。合成氨過(guò)程中，不斷分離出氨，即降低體系中c(N4)，生成

物濃度下降，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但不會(huì)提高正反應(yīng)速率，a正確，c錯(cuò)誤；反應(yīng)主產(chǎn)物即氨不能

使催化劑中毒，b錯(cuò)誤。

（5）由圖可知，“■哦表M（N“3）6,“O”代表颯，面心立方最密堆積的晶胞中，“■”處于8個(gè)

頂角和6個(gè)面心，則每個(gè)晶胞中含“■”的個(gè)數(shù)為8X"+6X；=4,8個(gè)“O”均處于晶胞內(nèi)部，則

和“0”的個(gè)數(shù)之比為4:8=1:2,故該晶體的化學(xué)式為M（N&）6?（84）2；又知該化合物的

摩爾質(zhì)量為188g?moL,則有Mr（M）+17x6+15x2=188,解得Mr（M）=56,故M元素為既?；?/p>

物注（”）6?（3"4）2中，V?3整體為。價(jià)，由訂中B為+3價(jià)，H為-1價(jià)，則既為+2價(jià)，基態(tài)Fe原

子核外電子排布式為[Ar]3d64s2,失老4s軌道上的2個(gè)電子得到&2+,故&②+的價(jià)電子排布式為

3d6。

8.（2021?湖北真題）丙烯是一種重要的化工原料，可以在催化劑作用下，由丙烷直接脫氫或氧化脫氫制

備。

1

反應(yīng)I（直接脫氫）：C3H8（g）=C3H6（g）+H2（g）AHi=+125kJ-mol-

1

反應(yīng)II（氧化脫氫）：C3H8（g）+102（g）=C3H6（g）+H2O（g）AH2=-11SkJ-mol

（1）已知鍵能：E（C—H）=416kJ-moH,E（H—H）=436kJ-moE,由此計(jì)算生成Imol碳碳兀鍵放出的能量為

—kJ。

（2）對(duì)于反應(yīng)I,總壓恒定為lOOkPa,在密閉容器中通入C3H8和N2的混合氣體（N2不參與反應(yīng)），從平

衡移動(dòng)的角度判斷，達(dá)到平衡后“通入N2”的作用是—。在溫度為T(mén)1時(shí)，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率與通入氣

體中C3H8的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的關(guān)系如圖a所示，計(jì)算Ti時(shí)反應(yīng)I的平衡常數(shù)Kp=_kPa（以分壓表示，分

壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，保留一位小數(shù)）。

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