北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 化学
第九章 化学反应速率与化学平衡
考点1 化学反应速率
1.(2024黑、吉、辽,10,3分)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,150 ℃
时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,15 h后异山梨醇浓度不再变化。下
列说法错误的是( )
A.3 h时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.0~3 h平均速率v(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
答案 A
2.(2024安徽,12,3分)室温下,为探究纳米铁去除水样中SeO2-
的影响因素,测得不同条
4
件下SeO2-
浓度随时间变化关系如下图。
4
实验序号 水样体积/mL 纳米铁质量/mg 水样初始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
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下列说法正确的是( )
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(SeO2- )=2.0 mol·L-1·h-1
4
B.实验③中,反应的离子方程式为2Fe+SeO2- +8H+ 2Fe3++Se+4H O
4 2
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,SeO2-
的去除效果越好
4
答案 C
3.(2024江苏,13,3分)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应(忽略其他副反应):
①CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH =41.2kJ·mol-1
2 2 2 1
②CO(g)+2H (g) CH OH(g) ΔH
2 3 2
225℃、8×106Pa下,将一定比例CO 、H 混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装
2 2
置及L 、L 、L …位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH OH的体积分数如图
1 2 3 3
所示。下列说法正确的是( )
A.L 处与L 处反应①的平衡常数K相等
4 8
B.反应②的焓变ΔH >0
2
C.L 处的H O的体积分数大于L 处
9 2 5
D.混合气从起始到通过L 处,CO的生成速率小于CH OH的生成速率
1 3
答案 C
4.(2022北京,14,3分)CO 捕获和转化可减少CO 排放并实现资源利用,原理如图1所示。
2 2
反应①完成之后,以N 为载气,将恒定组成的N 、CH 混合气,以恒定流速通入反应器,单
2 2 4
位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检
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测到CO
2
,在催化剂上检测到有积炭。下列说法不正确的是
( )
图1 图2
A.反应①为CaO+CO CaCO ;反应②为CaCO +CH CaO+2CO+2H
2 3 3 4 2
B.t ~t ,n(H )比n(CO)多,且生成H 的速率不变,推测有副反应CH C+2H
1 3 2 2 4 2
C.t 时刻,副反应生成H 的速率大于反应②生成H 的速率
2 2 2
D.t 之后,生成CO的速率为0,是因为反应②不再发生
3
答案 C
5.(2022广东,15,4分)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X→2Y的影响,各物质浓度
c随反应时间t的部分变化曲线如图,则
( )
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
答案 D
6.(2022河北,13,4分)(双选)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程
式为①X Y;②Y Z。反应①的速率v =k c(X),反应②的速率v =k c(Y),式中k 、
1 1 2 2 1
k 为速率常数。图a为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线,图b为反应①和②的
2
1
lnk~ 曲线。下列说法错误的是
T
( )
A.随c(X)的减小,反应①、②的速率均降低
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B.体系中v(X)=v(Y)+v(Z)
C.欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间
D.温度低于T 时,总反应速率由反应②决定
1
答案 AB
7.(2022湖南,6,3分)甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。
旧法合成的反应:(CH ) C O+HCN (CH ) C(OH)CN
3 2 3 2
(CH ) C(OH)CN+CH OH+H SO CH C(CH )COOCH +NH HSO
3 2 3 2 4 2 3 3 4 4
新法合成的反应: +CO+CH OH CH C(CH )COOCH
3 2 3 3
下列说法错误的是(阿伏加德罗常数的值为N )
A
( )
A.HCN的电子式为H∶C︙︙N∶
B.新法没有副产物产生,原子利用率高
C.1 L 0.05 mol·L-1的NH HSO 溶液中NH+ 的微粒数小于0.05N
4 4 4 A
D.Pd的作用是降低反应的活化能,使活化分子数目增多,百分数不变
答案 D
8.(2022浙江1月选考,19,2分)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g) 3X(g),c(B)随
时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是
( )
A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率
B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率
C.在不同时刻都存在关系:2v(B)=3v(X)
D.维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c(B)随时间变化关
系如图中曲线乙所示
答案 C
9.(2022浙江6月选考,20,2分)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解
反应:2NH (g) N (g)+3H (g)。测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时
3 2 2
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间的变化,如下表所示。下列说法不正确的是
( )
A.实验①,0~20 min,v(N )=1.00×10-5 mol·L-1·min-1
2
B.实验②,60 min时处于平衡状态,x≠0.40
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
答案 C
10.(2019浙江4月选考,22,2分)高温高压液态水具有接近常温下弱酸的c(H+)或弱碱的
c(OH-),油脂在其中能以较快的反应速率水解。与常温常压水相比,下列说法不正确的是(
)
A.高温高压液态水中,体系温度升高,油脂水解反应速率加快
B.高温高压液态水中,油脂与水的互溶能力增强,油脂水解反应速率加快
C.高温高压液态水中,c(H+)增大,可催化油脂水解反应,且产生的酸进一步催化水解
D.高温高压液态水中的油脂水解,相当于常温下在体系中加入了相同c(H+)的酸或相同
c(OH-)的碱的水解
答案 D
11.(2018浙江4月选考,22,2分)某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O 的物质
2
的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应2NO(g)+O (g) 2NO (g),在其他条件相同
2 2
时,测得实验数据如下表:
NO达到所列转化率需要时间/s
压强/(×105 Pa) 温度/℃
50% 90% 98%
30 12 250 2 830
1.0
90 25 510 5 760
30 0.2 3.9 36
8.0
90 0.6 7.9 74
根据表中数据,下列说法正确的是( )
A.升高温度,反应速率加快
B.增大压强,反应速率变慢
C.在1.0×105 Pa、90 ℃条件下,当转化率为98%时反应已达平衡
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D.若进入反应塔的混合气体为a mol,反应速率以v=Δn/Δt表示,则在8.0×105 Pa、30 ℃
条件下,转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370 mol·s-1
答案 D
12.(2015福建理综,12,6分)在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如下
表。下列判断不正确的是( )
T/K
v/mmol·L-1·min-1
0.600 0.500 0.400 0.300
c/mol·L-1
318.2 3.60 3.00 2.40 1.80
328.2 9.00 7.50 a 4.50
b 2.16 1.80 1.44 1.08
A.a=6.00
B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变
C.b<318.2
D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同
答案 D
13.(2015上海单科,20,4分)对于合成氨反应,达到平衡后,以下分析正确的是( )
A.升高温度,对正反应的反应速率影响更大
B.增大压强,对正反应的反应速率影响更大
C.减小反应物浓度,对逆反应的反应速率影响更大
D.加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大
答案 B
14.(2014课标Ⅰ,9,6分)已知分解1 mol H O 放出热量98 kJ。在含少量I-的溶液
2 2
中,H O 分解的机理为:
2 2
H O +I- H O+IO- 慢
2 2 2
H O +IO- H O+O +I- 快
2 2 2 2
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.反应速率与I-浓度有关
B.IO-也是该反应的催化剂
C.反应活化能等于98 kJ·mol-1
D.v(H O )=v(H O)=v(O )
2 2 2 2
答案 A
15.(2014北京理综,12,6分)一定温度下,10 mL 0.40 mol/L H O 溶液发生催化分解。不
2 2
同时刻测得生成O 的体积(已折算为标准状况)如下表。
2
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t/min 0 2 4 6 8 10
V(O)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9
2
不正确
下列叙述 的是(溶液体积变化忽略不计)( )
···
A.0~6 min的平均反应速率:v(H O )≈3.3×10-2 mol/(L·min)
2 2
B.6~10 min的平均反应速率:v(H O )<3.3×10-2 mol/(L·min)
2 2
C.反应至6 min时,c(H O )=0.30 mol/L
2 2
D.反应至6 min时,H O 分解了50%
2 2
答案 C
16.(2014重庆理综,7,6分)在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g) Y(g),温度
T 、T 下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
1 2
A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
a-b
B.T 下,在0~t 时间内,v(Y)= mol·L-1·min-1
2 1 t
1
C.M点的正反应速率v 大于N点的逆反应速率v
正 逆
D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小
答案 C
17.(2024江苏,17,16分)氢能是理想清洁能源,氢能产业链由制氢、储氢和用氢组成。
(1)利用铁及其氧化物循环制氢,原理如图1所示。反应器Ⅰ中化合价发生改变的元素
有 C 、 H 、 F e ;含CO和H 各1mol的混合气体通过该方法制氢,理论上可获得 16/ 9
2
或 1.7 8 mol H 。
2
图1
(2)一定条件下,将氮气和氢气按n(N )∶n(H )=1∶3混合匀速通入合成塔,发生反应
2 2
N +3H 2NH 。海绵状的α-Fe作催化剂,多孔Al O 作为α-Fe的“骨架”和
2 2 3 2 3
气体吸附剂。
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①H 中含有CO会使催化剂中毒。CH COO[Cu(NH ) ]和氨水的混合溶液能吸收CO生成
2 3 3 2
CH COO[Cu(NH ) CO]溶液,该反应的化学方程式为 C H COO[Cu(NH ) ]+NH +CO
3 3 3 3 3 2 3
CH COO[Cu(NH ) CO ] 或 C H COO[Cu(NH ) ]+NH · H O+CO CH COO[Cu(NH ) CO]+H O 。
3 3 3 3 3 2 3 2 3 3 3 2
②Al O 含量与α-Fe表面积、出口处氨含量关系如图2所示。Al O 含量大于2%,出口
2 3 2 3
处氨含量下降的原因是 α-Fe 表面积减小 , 吸附 N H 量增大 。
3
图2
(3)反应H +HC
O-
HCOO-+H O可用于储氢。
2 3 2
①密闭容器中,其他条件不变,向含有催化剂的0.1mol·L-1NaHCO 溶液中通入H ,HCOO-
3 2
产率随温度变化如图3所示。温度高于70℃,HCOO-产率下降的可能原因是 H CO- 受热
3
分解导致浓度下降、 H 溶解量下降、催化剂活性下降、 HCO O - 受热分解 。
2
图3 图4
②使用含氨基物质(化学式为CN-NH ,CN是一种碳衍生材料)联合Pd-Au催化剂储氢,可
2
能机理如图4所示。氨基能将HCO-
控制在催化剂表面,其原理是 氨基 H 与 H
CO-
中的
3 3
羟基 O 形成 N—H… O 氢键 ;用重氢气(D )代替H ,通过检测是否存在 DCO O - 、 CN-NH D
2 2
(填化学式)确认反应过程中的加氢方式。
18.(2018北京理综,27,12分)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能
的转化与存储。过程如下:
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(1)反应Ⅰ:2H SO (l) 2SO (g)+2H O(g)+O (g) ΔH =+551 kJ·mol-1
2 4 2 2 2 1
反应Ⅲ:S(s)+O (g) SO (g) ΔH =-297 kJ·mol-1
2 2 3
反应Ⅱ的热化学方程式: 。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H SO 在平衡体系中物质的量分数随温度的变
2 4
化关系如图所示。p p (填“>”或“<”),得出该结论的理由是
2 1
。
(3)I-可以作为水溶液中SO 歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。
2
ⅰ.SO +4I-+4H+ S↓+2I +2H O
2 2 2
ⅱ.I +2H O+ + +2I-
2 2
(4)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO 歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO 饱和
2 2
溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I 易溶解在KI溶液中)
2
序
A B C D
号
试
剂 a mol·L-1 KI 0.2 mol·L-1 KI
组
0.4 mol·L-1 KI
0.2 mol·L-1 H2SO4
0.2 mol·L-1 H2SO4
0.000 2 mol I2
成
实
验 溶液变黄,一段时间后出 溶液由棕褐色很快褪色,变成黄
溶液变黄,出现浑浊较A快 无明显现象
现 现浑浊 色,出现浑浊较A快
象
①B是A的对比实验,则a= 。
②比较A、B、C,可得出的结论是
。
③实验表明,SO 的歧化反应速率D>A。结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因:
2
。
答案 (1)3SO (g)+2H O(g) 2H SO (l)+S(s) ΔH =-254 kJ·mol-1
2 2 2 4 2
(2)> 反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向进行,H SO
2 4
的物质的量增大,体系总物质的量减小,H SO 的物质的量分数增大
2 4
(3)SO
SO2-
4H+
2 4
(4)①0.4
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②I-是SO 歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速
2
率
③反应ⅱ比ⅰ快;D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快
考点2 化学平衡 化学反应的方向
1.(2024浙江6月选考,11,3分)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
Ⅰ C H (g)+CO (g) C H (g)+CO(g)+H O(g) ΔH >0
2 6 2 2 4 2 1
Ⅱ C H (g)+2CO (g) 4CO(g)+3H (g) ΔH >0
2 6 2 2 2
向容积为10 L的密闭容器中投入2 mol C H 和3 mol CO ,不同温度下,测得5 min时
2 6 2
(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是( )
温度(℃) 400 500 600
乙烷转化率(%) 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性(%) 92.6 80.0 61.8
转化为乙烯的乙烷的物质的量
注:乙烯选择性= ×100%
转化的乙烷的总物质的量
A.反应活化能:Ⅰ<Ⅱ
B.500 ℃时,0~5 min反应Ⅰ的平均速率为v(C H )=2.88×10-3 mol·L-1·min-1
2 4
C.其他条件不变,平衡后及时移除H O(g),可提高乙烯的产率
2
D.其他条件不变,增大投料比[n(C H )/n(CO )]投料,平衡后可提高乙烷转化率
2 6 2
答案 D
2.(双选)(2024山东,15,4分)逆水气变换反应:CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g)
2 2 2
ΔH>0。一定压力下,按CO 、H 物质的量之比n(CO )∶n(H )=1∶1投料,T ,T 温度时反
2 2 2 2 1 2
应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为
v=kc0.5(H )c(CO ),T 、T 温度时反应速率常数k分别为k 、k 。下列说法错误的是(
2 2 1 2 1 2
)
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A.k >k
1 2
v(T ) k
B.T 、T 温度下达平衡时反应速率的比值: 1 < 1
1 2 v(T ) k
2 2
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.T 温度下,改变初始投料比例,可使平衡时各组分摩尔分数与T 温度时相同
2 1
答案 CD
3.(2024浙江1月选考,14,3分)酯在NaOH溶液中发生水解反应,历程如下:
已知:
①
②RCOOCH CH 水解相对速率与取代基R的关系如下表:
2 3
取代基R CH ClCH ClCH
3 2 2
水解相对速率 1 290 7 200
下列说法不正确的是( )
A.步骤Ⅰ是OH-与酯中Cδ+作用
B.步骤Ⅲ使Ⅰ和Ⅱ平衡正向移动,使酯在NaOH溶液中发生的水解反应不可逆
C.酯的水解速率:FCH COOCH CH >ClCH COOCH CH
2 2 3 2 2 3
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D. 与OH-反应、 与18OH-反应,两者所得醇和羧酸
盐均不同
答案 D
4.(2023山东,14,4分)(双选)一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径如下:
已知反应初始E的浓度为0.10 mol·L-1,TFAA的浓度为0.08 mol·L-1,部分物种的浓度随
时间的变化关系如图所示,忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是( )
A.t 时刻,体系中有E存在
1
B.t 时刻,体系中无F存在
2
C.E和TFAA反应生成F的活化能很小
D.反应达平衡后,TFAA的浓度为0.08 mol·L-1
答案 AC
5.(2022北京,12,3分)某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N O “固定”,能高选择性
2 4
吸附NO 。废气中的NO 被吸附后,经处理能全部转化为HNO 。原理示意图如下。
2 2 3
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已知:2NO (g) N O (g) ΔH<0
2 2 4
下列说法不正确的是
( )
A.温度升高时不利于NO 吸附
2
B.多孔材料“固定”N O ,促进2NO N O 平衡正向移动
2 4 2 2 4
C.转化为HNO 的反应是2N O +O +2H O 4HNO
3 2 4 2 2 3
D.每获得0.4 mol HNO 时,转移电子的数目为6.02×1022
3
答案 D
6.(2022广东,13,4分)恒容密闭容器中,BaSO (s)+4H (g) BaS(s)+4H O(g)在不同温度
4 2 2
下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是
( )
A.该反应的ΔH<0
B.a为n(H O)随温度的变化曲线
2
C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO ,H 的平衡转化率增大
4 2
答案 C
7.(2022海南,8,2分)某温度下,反应CH CH (g)+H O(g) CH CH OH(g)在密闭容器
2 2 2 3 2
中达到平衡。下列说法正确的是
( )
A.增大压强,v >v ,平衡常数增大
正 逆
B.加入催化剂,平衡时CH CH OH(g)的浓度增大
3 2
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C.恒容下,充入一定量的H O(g),平衡向正反应方向移动
2
D.恒容下,充入一定量的CH CH (g),CH CH (g)的平衡转化率增大
2 2 2 2
答案 C
8.(2022浙江1月选考,20,2分)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表
示为AB(s) An+(aq)+Bn-(aq),其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型
强电解质,下列说法正确的是 ( )
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 D
9.(2022江苏,13,3分)乙醇—水催化重整可获得H 。其主要反应为
2
C H OH(g)+3H O(g) 2CO (g)+6H (g) ΔH=173.3 kJ·mol-1
2 5 2 2 2
CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH=41.2 kJ·mol-1
2 2 2
在1.0×105 Pa、n (C H OH)∶n (H O)=1∶3时,若仅考虑上述反应,平衡时CO 和CO的选
始 2 5 始 2 2
择性及H 的产率随温度的变化如图所示。
2
n (CO)
生成
CO的选择性= ×100%
n (CO )+n (CO)
生成 2 生成
下列说法正确的是
( )
A.图中曲线①表示平衡时H 产率随温度的变化
2
B.升高温度,平衡时CO的选择性增大
C.一定温度下,增大n(C H OH)/n(H O)可提高乙醇平衡转化率
2 5 2
D.一定温度下,加入CaO(s)或选用高效催化剂,均能提高平衡时H 产率
2
答案 B
第 14 页 共 69 页第 14 页 共 69 页
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10.(2020浙江7月选考,20,2分)一定条件下:2NO (g) N O (g) ΔH<0。在测定NO
2 2 4 2
的相对分子质量时,下列条件中,测定结果误差最小的是( )
A.温度0 ℃、压强50 kPa
B.温度130 ℃、压强300 kPa
C.温度25 ℃、压强100 kPa
D.温度130 ℃、压强50 kPa
答案 D
11.(2020江苏单科,15,4分)(双选)CH 与CO 重整生成H 和CO的过程中主要发生下列
4 2 2
反应
CH (g)+CO (g) 2H (g)+2CO(g) ΔH=247.1 kJ·mol-1
4 2 2
H (g)+CO (g) H O(g)+CO(g) ΔH=41.2 kJ·mol-1
2 2 2
在恒压、反应物起始物质的量比n(CH )∶n(CO )=1∶1条件下,CH 和CO 的平衡转化率随
4 2 4 2
温度变化的曲线如下图所示。下列有关说法正确的是( )
A.升高温度、增大压强均有利于提高CH 的平衡转化率
4
B.曲线B表示CH 的平衡转化率随温度的变化
4
C.相同条件下,改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠
D.恒压、800 K、n(CH )∶n(CO )=1∶1条件下,反应至CH 转化率达到X点的值,改变除温
4 2 4
度外的特定条件继续反应,CH 转化率能达到Y点的值
4
答案 BD
12.(2019海南单科,3,2分)反应C H (g) C H (g)+H (g) ΔH>0,在一定条件下于密闭容
2 6 2 4 2
器中达到平衡,下列各项措施中,不能提高乙烷的平衡转化率的是( )
A.增大容器容积 B.升高反应温度
C.分离出部分氢气 D.等容下通入惰性气体
答案 D
13.(2019浙江4月选考,20,2分)在温热气候条件下,浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海
地区却很少。下列解析不正确的是 ( )
第 15 页 共 69 页第 15 页 共 69 页
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A.与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的CO 增多、石灰石沉积
2
B.与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被CO 溶解,沉积少
2
C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为:CaCO (s)+H O(l)+CO (aq) Ca(HCO ) (aq)
3 2 2 3 2
D.海水呈弱碱性,大气中CO 浓度增加,会导致海水中CO2-浓度增大
2 3
答案 D
14.(2018浙江4月选考,14,2分)反应N (g)+3H (g) 2NH (g) ΔH<0,若在恒压绝热容
2 2 3
器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是( )
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,断开H—H键的数目和形成N—H键的数目相等
D.容器内气体的浓度c(N )∶c(H )∶c(NH )=1∶3∶2
2 2 3
答案 A
15.(2016四川理综,6,6分)一定条件下,CH 与H O(g)发生反应:CH (g)+H O(g) CO(g)
4 2 4 2
n(H O)
+3H (g)。设起始 2 =Z,在恒压下,平衡时CH 的体积分数φ(CH )与Z和T(温度)
2 n(CH ) 4 4
4
的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的焓变ΔH>0
B.图中Z的大小为a>3>b
n(H O)
C.图中X点对应的平衡混合物中 2 =3
n(CH )
4
D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH )减小
4
答案 A
16.(2015安徽理综,11,6分)汽车尾气中NO产生的反应为:N (g)+O (g) 2NO(g)。一定
2 2
条件下,等物质的量的N (g)和O (g)在恒容密闭容器中反应,如图曲线a表示该反应在温
2 2
度T下N 的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N 的浓
2 2
度随时间的变化。下列叙述正确的是( )
第 16 页 共 69 页第 16 页 共 69 页
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4(c -c )2
A.温度T下,该反应的平衡常数K= 0 1
c2
1
B.温度T下,随着反应的进行,混合气体的密度减小
C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D.若曲线b对应的条件改变是温度,可判断该反应的ΔH<0
答案 A
17.(2015天津理综,6,6分)某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)
发生反应:
X(g)+mY(g) 3Z(g)
平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol
Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是( )
A.m=2
B.两次平衡的平衡常数相同
C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1
D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-1
答案 D
18.(2014四川理综,7,6分)在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)
M(g)+N(g),所得实验数据如下表:
起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol
实验编号 温度/℃
n(X) n(Y) n(M)
① 700 0.40 0.10 0.090
② 800 0.10 0.40 0.080
③ 800 0.20 0.30 a
④ 900 0.10 0.15 b
下列说法正确的是( )
A.实验①中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,则0至5 min时间内,用N表示的平均反
应速率v(N)=1.0×10-2 mol/(L·min)
B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0
C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%
D.实验④中,达到平衡时,b>0.060
答案 C
第 17 页 共 69 页第 17 页 共 69 页
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19.(2024北京,16,10分)HNO 是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备HNO 。
3 3
(1)方法一:早期以硝石(含NaNO )为氮源制备HNO ,反应的化学方程式为H SO (浓)
3 3 2 4
+NaNO NaHSO +HNO ↑。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和 。
3 4 3
(2)方法二:以NH 为氮源催化氧化制备HNO ,反应原理分三步进行。
3 3
①第Ⅰ步反应的化学方程式为 。
②针对第Ⅱ步反应进行研究:在容积可变的密闭容器中,充入2n mol NO和n mol O 进
2
行反应。在不同压强下(p 、p ),反应达到平衡时,测得NO转化率随温度的变化如图所示。
1 2
解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因 。
(3)方法三:研究表明可以用电解法以N 为氮源直接制备HNO ,其原理示意图如下。
2 3
①电极a表面生成NO-的电极反应式: 。
3
第 18 页 共 69 页第 18 页 共 69 页
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O-
②研究发现:N
2
转化可能的途径为N
2
NO N 3。电极a表面还发生ⅲ.H
2
O
O 。ⅲ的存在,有利于途径ⅱ,原因是 。
2
(4)人工固氮是高能耗的过程,结合N 分子结构解释原因:
2
。方法三为N 的直接利用提供了一种新的思路。
2
答案
(1)难挥发性
(2)①4NH +5O 4NO+6H O ②该反应放热，且正反应的气体分子数减少，y点
3 2 2
的温度高于x点的温度，为使两点的NO转化率相同，需增大压强，故y点的容器容积
小于x点的容器容积
(3)①N -10e-+6H O 2NO-+12H+ ②ⅲ产生的O 参与ⅱ中NO的氧化
2 2 3 2
(4)N 分子中的氮氮三键的键能较大，破坏它需要较大的能量
2
20.(2024黑、吉、辽,18,13分)为实现氯资源循环利用,工业上采用RuO 催化氧化法处
2
理HCl废气:
1
2HCl(g)+ O (g) Cl (g)+H O(g) ΔH =-57.2 kJ·mol-1 ΔS K
2 2 2 2 1
将HCl和O 分别以不同起始流速通入反应器中,在360 ℃、400 ℃和440 ℃下反应,通
2
过检测流出气成分绘制HCl转化率(α)曲线,如下图所示(较低流速下转化率可近似为
平衡转化率)。
图1
第 19 页 共 69 页第 19 页 共 69 页
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图2
回答下列问题:
(1)ΔS < 0(填“>”或“<”);T = 36 0 ℃。
3
(2)结合以下信息,可知H 的燃烧热ΔH= -285. 8 kJ·mol-1。
2
H O(l) H O(g) ΔH =+44.0 kJ·mol-1
2 2 2
H (g)+Cl (g) 2HCl(g) ΔH =-184.6 kJ·mol-1
2 2 3
(3)下列措施可提高M点HCl转化率的是 B D (填标号)。
A.增大HCl的流速
B.将温度升高40 ℃
C.增大n(HCl)∶n(O )
2
D.使用更高效的催化剂
(4)图中较高流速时,α(T )小于α(T )和α(T ),原因是 温度低 , 反应速率慢 ,HC l 的转
3 2 1
化率低 。
(5)设N点的转化率为平衡转化率,则该温度下反应的平衡常数K= 6 (用平衡物质的
量分数代替平衡浓度计算)。
(6)负载在TiO 上的RuO 催化活性高,稳定性强。TiO 和RuO 的晶体结构均可用下图表
2 2 2 2
示,二者晶胞体积近似相等,RuO 与TiO 的密度比为1.66,则Ru的相对原子质量为 10 1
2 2
(精确至1)。
21.(2024山东,20,12分)水煤气是H 的主要来源,研究CaO对C-H O体系制H 的影响,涉
2 2 2
及主要反应如下:
C(s)+H O(g) CO(g)+H (g) (Ⅰ) ΔH >0
2 2 1
CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g) (Ⅱ) ΔH <0
2 2 2 2
CaO(s)+CO (g) CaCO (s) (Ⅲ) ΔH <0
2 3 3
回答下列问题:
(1)C(s)+CaO(s)+2H O(g) CaCO (s)+2H (g)的焓变ΔH= Δ H +ΔH +ΔH (用代数
2 3 2 1 2 3
式表示)。
第 20 页 共 69 页第 20 页 共 69 页
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(2)压力p下、C-H O-CaO体系达平衡后,图示温度范围内C(s)已完全反应,CaCO (s)在
2 3
T 温度时完全分解。气相中CO、CO 和H 摩尔分数随温度的变化关系如图所示,则a线
1 2 2
对应物种为 H (填化学式)。当温度高于T 时,随温度升高c线对应物种摩尔分数逐
2 1
渐降低的原因是 随温度升高 , 反应 (Ⅱ ) 平衡逆向移动 , 故 C O 摩尔分数逐渐降低 。
2
(3)压力p下、温度为T 时,图示三种气体的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05,则反应
0
5
CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g)的平衡常数K = ;此时气体总物质的量为4.0
2 2 2 p 9
mol,则CaCO (s)的物质的量为 0. 5 mol;若向平衡体系中通入少量CO (g),重新达平
3 2
衡后,分压p(CO )将 不变 (填“增大”“减小”或“不变”),p(CO)将 不变 (填
2
“增大”“减小”或“不变”)。
22.(2024浙江6月选考,19,10分)氢是清洁能源,硼氢化钠(NaBH )是一种环境友好的固体
4
储氢材料,其水解生氢反应方程式如下。(除非特别说明,本题中反应条件均为25 ℃、
101 kPa)
NaBH (s)+2H O(l) NaBO (aq)+4H (g) ΔH<0
4 2 2 2
请回答:
(1)该反应能自发进行的条件是 C 。
A.高温 B.低温
C.任意温度 D.无法判断
(2)该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响,下列措施中可加快反应速率的是 AC 。
A.升高溶液温度
B.加入少量异丙胺[(CH ) CHNH ]
3 2 2
C.加入少量固体硼酸[B(OH) ]
3
D.增大体系压强
第 21 页 共 69 页第 21 页 共 69 页
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(3)为加速NaBH 水解,某研究小组开发了一种水溶性催化剂,当该催化剂足量、浓度一
4
定且活性不变时,测得反应开始时生氢速率v与投料比[n(NaBH )/n(H O)]之间的关系,结
4 2
果如图1所示。请解释ab段变化的原因 a b 段随投料比增大 , 反应物水的物质的量分数
降低 , 微粒间的有效碰撞减少 , 生成 H 速率降低 。
2
图1
图2
(4)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐
燃料电池工作原理如图2所示,正极上的电极反应式是 O +4e - +2CO 2C O2- 。该
2 2 3
电池以3.2 A恒定电流工作14分钟,消耗H 体积为0.49 L,故可测得该电池将化学能转化
2
为电能的转化率为 70% 。[已知:该条件下H 的摩尔体积为24.5 L/mol;电荷量q(C)=
2
电流I(A)×时间t(s);N =6.0×1023 mol-1;e=1.60×10-19 C。]
A
(5)资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式,可以设计能自发
进行的多种制备方法,将反应副产物偏硼酸钠(NaBO )再生为NaBH 。(已知:ΔG是反应
2 4
的自由能变化量,其计算方法也遵循盖斯定律,可类比ΔH计算方法;当ΔG<0时,反应能自
发进行。)
Ⅰ.NaBH (s)+2H O(l) NaBO (s)+4H (g) ΔG =-320 kJ/mol
4 2 2 2 1
1
Ⅱ.H (g)+ O (g) H O(l) ΔG =-240 kJ/mol
2 2 2 2 2
1
Ⅲ.Mg(s)+ O (g) MgO(s) ΔG =-570 kJ/mol
2 2 3
请书写一个方程式表示NaBO 再生为NaBH 的一种制备方法,并注明ΔG NaBO (s)
2 4 2
+2H (g)+2Mg(s) NaBH (s)+2MgO(s) ΔG=-340 kJ/mol[ 或 NaBO (s)+2H O(l)
2 4 2 2
+4Mg(s) NaBH (s)+4MgO(s) ΔG=-1 000 kJ/mol] 。(要求:反应物不超过三种物
4
质;氢原子利用率为100%。)
第 22 页 共 69 页第 22 页 共 69 页
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23.(2024浙江1月选考,19,10分)通过电化学、热化学等方法,将CO 转化为HCOOH等
2
化学品,是实现“双碳”目标的途径之一。
请回答:
(1)某研究小组采用电化学方法将CO 转化为HCOOH,装置如图1。电极B上的电极反应
2
式是 C O +2 e - +2 H + HCOO H 。
2
(2)该研究小组改用热化学方法,相关热化学方程式如下:
Ⅰ:C(s)+O (g) CO (g) ΔH =-393.5 kJ·mol-1
2 2 1
Ⅱ:C(s)+H (g)+O (g) HCOOH(g) ΔH =-378.7 kJ·mol-1
2 2 2
Ⅲ:CO (g)+H (g) HCOOH(g) ΔH
2 2 3
①ΔH = +14. 8 kJ·mol-1。
3
②反应Ⅲ在恒温、恒容的密闭容器中进行,CO 和H 的投料浓度均为1.0 mol·L-1,平衡
2 2
常数K=2.4×10-8,则CO 的平衡转化率为 2.4×1 0 - 8 。
2
③用氨水吸收HCOOH,得到1.00 mol·L-1氨水和0.18 mol·L-1甲酸铵的混合溶液,298
K时该混合溶液的pH= 1 0 。[已知:298 K时,电离常数K (NH ·H O)=1.8×10-5、
b 3 2
K (HCOOH)=1.8×10-4]
a
(3)为提高效率,该研究小组参考文献优化热化学方法,在如图2密闭装置中充分搅拌催
化剂M的DMSO(有机溶剂)溶液,CO 和H 在溶液中反应制备HCOOH,反应过程中保持
2 2
CO (g)和H (g)的压强不变,总反应CO +H HCOOH的反应速率为v,反应机理如下列三
2 2 2 2
个基元反应,各反应的活化能E <E E (不考虑催化剂活性降低或丧失)。
2 1 3
Ⅳ:M+CO 2 Q E 1 ≪
Ⅴ:Q+H L E
2 2
Ⅵ:L M+HCOOH E
3
第 23 页 共 69 页第 23 页 共 69 页
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①催化剂M足量条件下,下列说法正确的是 C D 。
A.v与CO (g)的压强无关
2
B.v与溶液中溶解H 的浓度无关
2
C.温度升高,v不一定增大
D.在溶液中加入N(CH CH ) ,可提高CO 转化率
2 3 3 2
②实验测得:298 K,p(CO )=p(H )=2 MPa下,v随催化剂M浓度c变化如图3。c≤c 时,v
2 2 0
随c增大而增大;c>c 时,v不再显著增大。请解释原因 由 E <E E 可知反应Ⅵ为总反
0 2 1 3
应的决速步 , c ≤ c
0
时 , v 随 c 增大而增大 , 因 M 是基元反应Ⅳ的反应 ≪物 , 直接影响基元反
应Ⅵ中反应物 L 的生成 ;c> c 时 , v 不再显著增大 , 因受限于 C O (g ) 和 H (g ) 在溶液中的溶
0 2 2
解速度 ( 或浓度 ) 。
24.(2023浙江1月选考,19,10分)“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一,CH 还
4
原CO 是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
2
Ⅰ:CH (g)+CO (g) 2CO(g)+2H (g) ΔH =+247 kJ·mol-1,K
4 2 2 1 1
Ⅱ:CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH =+41 kJ·mol-1,K
2 2 2 2 2
请回答:
(1)有利于提高CO 平衡转化率的条件是 。
2
A.低温低压 B.低温高压
C.高温低压 D.高温高压
(2)反应CH (g)+3CO (g) 4CO(g)+2H O(g)的ΔH= kJ·mol-1,K= (用
4 2 2
K ,K 表示)。
1 2
(3)恒压、750 ℃时,CH 和CO 按物质的量之比1∶3投料,反应经如下流程(主要产物已标
4 2
出)可实现CO 高效转化。
2
第 24 页 共 69 页第 24 页 共 69 页
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①下列说法正确的是 。
A.Fe O 可循环利用,CaO不可循环利用
3 4
B.过程ⅱ,CaO吸收CO 可促使Fe O 氧化CO的平衡正移
2 3 4
C.过程ⅱ产生的H O最终未被CaO吸收,在过程ⅲ被排出
2
D.相比于反应Ⅰ,该流程的总反应还原1 mol CO 需吸收的能量更多
2
②过程ⅱ平衡后通入He,测得一段时间内CO物质的量上升,根据过程ⅲ,结合平衡移动
原理,解释CO物质的量上升的原因
。
(4)CH 还原能力(R)可衡量CO 转化效率,R=Δn(CO )/Δn(CH )(同一时段内CO 与CH 的
4 2 2 4 2 4
物质的量变化量之比)。
①常压下CH 和CO 按物质的量之比1∶3投料,某一时段内CH 和CO 的转化率随温度
4 2 4 2
变化如图1,请在图2中画出400~1 000 ℃之间R的变化趋势,并标明1 000 ℃时R值。
图1 图2
②催化剂X可提高R值,另一时段内CH 转化率、R值随温度变化如下表:
4
温度/℃ 480 500 520 550
CH 转化率/% 7.9 11.5 20.2 34.8
4
R 2.6 2.4 2.1 1.8
下列说法不正确的是 。
A.R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率
B.温度越低,含氢产物中H O占比越高
2
C.温度升高,CH 转化率增加,CO 转化率降低,R值减小
4 2
D.改变催化剂提高CH 转化率,R值不一定增大
4
答案 (1)C (2)+329 K ·K2
1 2
c(CO )
(3)①BC ②通入He,CaCO 分解平衡正移,导致 2 增大,促进Fe还原CO 平衡正
3 c(CO) 2
移
第 25 页 共 69 页第 25 页 共 69 页
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(4)①
②C
25.(2022 湖北,19,14 分)自发热材料在生活中的应用日益广泛。某实验小组为探究
“CaO-Al-H O”体系的发热原理,在隔热装置中进行了下表中的五组实验,测得相应实验
2
体系的温度升高值(ΔT)随时间(t)的变化曲线,如图所示。
回答下列问题:
(1)已知:
①CaO(s)+H O(l) Ca(OH) (s)
2 2
ΔH =-65.17 kJ·mol-1
1
第 26 页 共 69 页第 26 页 共 69 页
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②Ca(OH) (s) Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH =-16.73 kJ·mol-1
2 2
3
③Al(s)+OH-(aq)+3H O(l) [Al(OH) ]-(aq)+ H (g) ΔH =-415.0 kJ·mol-1
2 4 2 2 3
则 CaO(s)+2Al(s)+7H O(l) Ca2+(aq)+2[Al(OH) ]-(aq)+3H (g) 的 ΔH =
2 4 2 4
kJ·mol-1。
(2)温度为T时,K [Ca(OH) ]=x,则Ca(OH) 饱和溶液中c(OH-)= (用含x的代数式
sp 2 2
表示)。
(3)实验a中,4 min后ΔT基本不变,原因是 。
(4)实验b中,ΔT的变化说明Al粉与H O在该条件下 (填“反应”或“不反应”)。
2
实验c中,前3 min的ΔT有变化,其原因是 ;3 min后ΔT
基本不变,其原因是 微粒的量有限。
(5)下列说法不能解释实验d在10 min内温度持续升高的是 (填标号)。
A.反应②的发生促使反应①平衡右移
B.反应③的发生促使反应②平衡右移
C.气体的逸出促使反应③向右进行
D.温度升高导致反应速率加快
(6)归纳以上实验结果,根据实验e的特征,用文字简述其发热原理 。
答案 (1)-911.9 (2)√32x
(3)反应生成的Ca(OH) 覆盖在CaO表面,阻止反应进行 (4)不反应 Al和溶液中的OH-
2
发生了反应,放出热量 OH-
(5)A (6)实验e中,发生反应①、②和③,反应③中有气体生成,气体的逸出促使反应③向
右进行,反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小,促使反应②平衡右移,反应②的发生促
使反应①平衡右移,这三步反应都是放热反应,温度升高导致反应速率加快
考点3 化学平衡常数及其相关计算
1.(2024北京,10,3分)可采用Deacon催化氧化法将工业副产物HCl制成Cl ,实现氯资源
2
的再利用。反应的热化学方程式:4HCl(g)+O (g) 2Cl (g)+2H O(g) ΔH=-114.4
2 2 2
kJ·mol-1。下图所示为该法的一种催化机理。
下列说法不正确的是( )
A.Y为反应物HCl,W为生成物H O
2
B.反应制得1 mol Cl ,须投入2 mol CuO
2
C.升高反应温度,HCl被O 氧化制Cl 的反应平衡常数减小
2 2
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D.图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
答案 B
2.(2024湖南,14,3分)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的CH OH(g)和CO(g),发生如
3
下反应:
主反应:CH OH(g)+CO(g) CH COOH(g) ΔH
3 3 1
副反应:CH OH(g)+CH COOH(g) CH COOCH (g)+H O(g) ΔH
3 3 3 3 2 2
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数δ[如δ(CH COOH)=
3
n(CH COOH)
3 ]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所
n(CH COOH)+n(CH COOCH )
3 3 3
示,下列说法正确的是( )
n(CH OH)
A.投料比x代表 3
n(CO)
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.ΔH <0,ΔH >0
1 2
D.L、M、N三点的平衡常数:K(L)=K(M)>K(N)
答案 D
3.(2023湖南,13,3分)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH 和一定量的H O,发生反
4 2
n(CH )
4
应:CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g)。CH 的平衡转化率按不同投料比x[x= ]
4 2 2 4 n(H O)
2
随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
第 28 页 共 69 页第 28 页 共 69 页
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A.x <x
1 2
B.反应速率:v <v
b正 c正
C.点a、b、c对应的平衡常数:K<K =K
a b c
D.反应温度为T ,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
1
答案 B
4.(2022湖南,14,4分)(双选)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y
发生反应:2X(g)+Y(g) Z(g) ΔH,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压
强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.ΔH>0
B.气体的总物质的量:n<n
a c
C.a点平衡常数:K>12
D.反应速率:v <v
a正 b正
答案 BC
5.(2022江苏,10,3分)用尿素水解生成的NH 催化还原NO,是柴油机车辆尾气净化的主要
3
方法。反应为
4NH (g)+O (g)+4NO(g) 4N (g)+6H O(g)
3 2 2 2
下列说法正确的是 ( )
A.上述反应ΔS<0
c4 (N )·c6 (H O)
2 2
B.上述反应平衡常数K=
c4 (N H )·c(O )·c4 (NO)
3 2
C.上述反应中消耗1 mol NH ,转移电子的数目为2×6.02×1023
3
D.实际应用中,加入尿素的量越多,柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小
答案 B
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6.(2024河北,17,15分)氯气是一种重要的基础化工原料,广泛应用于含氯化工产品的生产。
硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
(1)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:
SO (g)+Cl (g) SO Cl (g) ΔH=-67.59 kJ·mol-1
2 2 2 2
①若正反应的活化能为E kJ·mol-1,则逆反应的活化能E = kJ·mol-1(用含E 的
正 逆 正
代数式表示)。
②恒容密闭容器中按不同进料比充入SO (g)和Cl (g),测定T 、T 、T 温度下体系达平
2 2 1 2 3
衡时的Δp(Δp=p -p,p 为体系初始压强,p =240 kPa,p为体系平衡压强),结果如图1。
0 0 0
图1中温度由高到低的顺序为 ,判断依据为
。M点Cl 的转化率为 ,T 温度下用分压表示的平衡常数K = kPa-1。
2 1 p
③图2曲线中能准确表示T 温度下Δp随进料比变化的是 (填字母)。
1
(2)1,4-二(氯甲基)苯(D)是有机合成中的重要中间体,可由对二甲苯(X)的氯化反应合成。
对二甲苯浅度氯化时反应过程为
第 30 页 共 69 页第 30 页 共 69 页
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以上各反应的速率方程均可表示为v=kc(A)c(B),其中c(A)、c(B)分别为各反应中对应反
应物的浓度,k为速率常数(k ~k 分别对应反应①~⑤)。某温度下,反应器中加入一定量的
1 5
X,保持体系中氯气浓度恒定(反应体系体积变化忽略不计),测定不同时刻相关物质的浓
度。
已知该温度下,k ∶k ∶k ∶k ∶k =100∶21∶7∶4∶23。
1 2 3 4 5
①30 min时,c(X)=6.80 mol·L-1,且30~60 min内v(X)=0.042 mol·L-1·min-1,反应进行到60
min时,c(X)= mol·L-1。
②60 min时,c(D)=0.099 mol·L-1,若0~60 min产物T的含量可忽略不计,则此时c(G)=
c(D)
mol·L-1;60 min后,随T的含量增加, (填“增大”“减小”或“不变”)。
c(G)
答案 (1)①E +67.59 ②T 、T 、T 该反应为气体分子数减小的反应,且ΔH<0,反应
正 3 2 1
正向进行时,容器内压强减小,温度从T 到T ,平衡时Δp增大,说明反应正向进行程度逐
3 1
渐增大,对应温度逐渐降低 75% 0.03 ③D
(2)①5.54 ②0.033 增大
7.(2024贵州,17,14分)在无氧环境下,CH 经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值
4
的芳烃产品。一定温度下,CH 芳构化时同时存在如下反应:
4
ⅰ.CH (g) C(s)+2H (g) ΔH =+74.6 kJ·mol-1 ΔS=+80.84 J·mol-1·K-1
4 2 1
ⅱ.6CH (g) C H (l)+9H (g) ΔH
4 6 6 2 2
回答下列问题:
(1)反应ⅰ在1 000 K时 能 (选填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知25 ℃时有关物质的燃烧热数据如表,则反应ⅱ的ΔH = 6a-b-9 c
2
kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
物质 CH (g) C H (l) H (g)
4 6 6 2
ΔH/(kJ·mol-1) a b c
第 31 页 共 69 页第 31 页 共 69 页
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(3)受反应ⅰ影响,随着反应进行,单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低,原因是
反应ⅰ有积炭生成 , 随着反应的进行 , 生成的积炭逐渐增多 , 覆盖在催化剂表面 , 使催化
剂催化性能逐渐降低 , 化学反应速率逐渐减小 。
(4)对催化剂在不同的pH条件下进行处理,能够改变催化剂的活性。将催化剂在5种不
同pH条件下处理后分别用于催化CH 芳构化,相同反应时间内测定相关数据如下表,其
4
中最佳pH为 10. 0 ,理由是 pH=10. 0 时 , 产物中积炭平均含量最低 ,C H 平均转化率
4
最大 , 芳烃平均产率最高 。
pH CH 平均转化率/% 芳烃平均产率/% 产物中积炭平均含量/%
4
2.4 9.60 5.35 40.75
4.0 9.80 4.60 45.85
7.0 9.25 4.05 46.80
10.0 10.45 6.45 33.10
12.0 9.95 4.10 49.45
(5)973 K、100 kPa下,在某密闭容器中按n(C H )∶n(CH )=1∶5充入气体,发生反应
6 6 4
C H (g)+CH (g) C H (g)+H (g),平衡时C H 与C H 的分压比为4∶1,则C H 的平衡转
6 6 4 7 8 2 6 6 7 8 6 6
0.2
( ×100 kPa)2
6 0.22
化率为 20 % ,平衡常数K = 或
p 0.8 4.8 0.8×4.8
( ×100 kPa)( ×100 kPa)
6 6
(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,列出计算式即可)。
(6)引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯,反应如下:
(两个反应可视为同级数的平行反应)
v k A ( E a,2 -E a,1)
对于同级数的平行反应有 1= 1= 1e RT ,其中v、k分别为反应速率和反应速率
v k A
2 2 2
k
1
常数,E 为反应活化能,A 、A 为定值,R为常数,T为温度,同一温度下 是定值。已知
a 1 2 k
2
E <E ,若要提高苯的产率,可采取的措施有 适当降低温度 , 加入合适的催化剂
a,苯 a,二甲苯
( 合理即可 ) 。
第 32 页 共 69 页第 32 页 共 69 页
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8.(2024全国甲,28,15分)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶
联为丙烯(C H )的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题:
3 6
(1)已知如下热化学方程式:
CH (g)+Br (g) CH Br(g)+HBr(g) ΔH =-29 kJ·mol-1
4 2 3 1
3CH Br(g) C H (g)+3HBr(g) ΔH =+20 kJ·mol-1
3 3 6 2
计算反应3CH (g)+3Br (g) C H (g)+6HBr(g)的ΔH= -6 7 kJ·mol-1。
4 2 3 6
(2)CH 与Br 反应生成CH Br,部分CH Br会进一步溴化。将8 mmol CH 和8 mmol Br 通
4 2 3 3 4 2
入密闭容器,平衡时,n(CH )、n(CH Br)与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只
4 3
有CH 、CH Br和CH Br )。
4 3 2 2
(ⅰ)图中CH Br的曲线是 a (填“a”或“b”)。
3
(ⅱ)560 ℃时,CH 的转化率α= 80 % ,n(HBr)= 7. 8 mmol。
4
(ⅲ)560 ℃时,反应CH Br(g)+Br (g) CH Br (g)+HBr(g)的平衡常数K= 10.9 2 。
3 2 2 2
(3)少量I 可提高生成CH Br的选择性。500 ℃时,分别在有I 和无I 的条件下,将8
2 3 2 2
mmol CH 和8 mmol Br 通入密闭容器,溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见
4 2
下图。
第 33 页 共 69 页第 33 页 共 69 页
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v(有I )
2
(ⅰ)在11~19 s之间,有I 和无I 时CH Br的生成速率之比 = 3∶ 2 。
2 2 3 v(无I )
2
(ⅱ)从图中找出I 提高了CH Br选择性的证据: 有 I 时生成的 C H B r 比无 I 时多 , 生成
2 3 2 3 2
的 C H Br 比无 I 时少 。
2 2 2
(ⅲ)研究表明,I 参与反应的可能机理如下:
2
①I (g) ·I(g)+·I(g)
2
②·I(g)+CH Br (g) IBr(g)+·CH Br(g)
2 2 2
③·CH Br(g)+HBr(g) CH Br(g)+·Br(g)
2 3
④·Br(g)+CH (g) HBr(g)+·CH (g)
4 3
⑤·CH (g)+IBr(g) CH Br(g)+·I(g)
3 3
⑥·I(g)+·I(g) I (g)
2
根据上述机理,分析I 提高CH Br选择性的原因: 改变了反应机理 , 发生了反应
2 3
CH Br (g)+CH (g) 2CH Br(g ) 。
2 2 4 3
9.(2024新课标,29,14分)Ni(CO) (四羰合镍,沸点43 ℃)可用于制备高纯镍,也是有机
4
化合物羰基化反应的催化剂。回答下列问题:
(1)Ni基态原子价电子的轨道表示式为 。镍的晶胞结构类
√2
型与铜的相同,晶胞体积为a3,镍原子半径为 a 。
4
(2)Ni(CO) 结构如图所示,其中含有σ键的数目为 8 ,Ni(CO) 晶体的类型为 分子
4 4
晶体 。
(3)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下,Ni(s)和CO(g)反应达平衡时,Ni(CO)
4
体积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)+4CO(g) Ni(CO) (g)的ΔH 小于
4
0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑, 增大压强、降低温度 有利于
Ni(CO) 的生成(写出两点),p 、100 ℃时CO的平衡转化率α= 97.3 % ,该温度下平
4 3
衡常数K = 9×1 0 3 (MPa)-3。
p
第 34 页 共 69 页第 34 页 共 69 页
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(4)对于同位素交换反应Ni(C16O) +C18O Ni(C16O) C18O+C16O,20 ℃时反应物浓度随时
4 3
间的变化关系为c (Ni(C16O) )=c (Ni(C16O) )e-kt(k为反应速率常数),则Ni(C16O) 反应一
1 4 0 4 4
ln2
半所需时间t = (用k表示)。
1 k
2
10.(2024湖南,18,15分)丙烯腈( )是一种重要的化工原料。工业上以
N 为载气,用TiO 作催化剂生产 的流程如下:
2 2
已知:①进料混合气进入两釜的流量恒定,两釜中反应温度恒定;
②反应釜Ⅰ中发生的反应:
ⅰ.HOCH CH COOC H (g) +H O(g) ΔH
2 2 2 5 2 1
③反应釜Ⅱ中发生的反应:
ⅱ. +NH (g) +C H OH(g) ΔH
3 2 5 2
ⅲ. +H O(g) ΔH
2 3
④在此生产条件下,酯类物质可能发生水解。
回答下列问题:
(1)总反应HOCH CH COOC H (g)+NH (g) +C H OH(g)+2H O(g)
2 2 2 5 3 2 5 2
ΔH= Δ H +ΔH +ΔH (用含ΔH 、ΔH 和ΔH 的代数式表示);
1 2 3 1 2 3
第 35 页 共 69 页第 35 页 共 69 页
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(2)进料混合气中n(HOCH CH COOC H )∶n(C H OH)=1∶2,出料中四种物质(
2 2 2 5 2 5
、 、C H OH、H O)的流量(单位时间内出料口流
2 5 2
出的物质的量)随时间变化关系如图:
①表示 的曲线是 c (填“a”“b”或“c”);
②反应釜Ⅰ中加入C H OH的作用是 抑制酯类物质的水解 ;
2 5
③出料中没有检测到 的原因是 反应ⅲ为不可逆反应 ;
④反应11 h后,a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是 催化剂 Ti O 的活性减
2
弱 ;
(3)催化剂TiO 再生时会释放CO ,可用氨水吸收获得NH HCO 。现将一定量的NH HCO 固
2 2 4 3 4 3
体(含0.72 g水)置于密闭真空容器中,充入CO 和NH ,其中CO 的分压为100 kPa,在27
2 3 2
℃下进行干燥。为保证NH HCO 不分解,NH 的分压应不低于 4 0 kPa[已知
4 3 3
p(H O)=2.5×102 kPa·mol-1×n(H O),NH HCO 分解的平衡常数K =4×104(kPa)3];
2 2 4 3 p
(4)以 为原料,稀硫酸为电解液,Sn作阴极,用电解的方法可制得
Sn(CH CH CN) ,其阴极反应式为 Sn+4C H CHCN+4 H + +4 e - Sn(CH CH CN) 。
2 2 4 2 2 2 4
11.(2024安徽,17,15分)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料,由乙烷制乙烯的研究备
受关注。回答下列问题:
【乙烷制乙烯】
(1)C H 氧化脱氢反应:
2 6
2C H (g)+O (g) 2C H (g)+2H O(g)
2 6 2 2 4 2
ΔH=-209.8 kJ·mol-1
1
C H (g)+CO (g) C H (g)+H O(g)+CO(g) ΔH=178.1 kJ·mol-1
2 6 2 2 4 2 2
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计算:2CO(g)+O (g) 2CO (g) ΔH= -56 6 kJ·mol-1
2 2 3
(2)C H 直接脱氢反应为C H (g) C H (g)+H (g) ΔH,C H 的平衡转化率与温度和压强
2 6 2 6 2 4 2 4 2 6
的关系如图所示,则ΔH > 0(填“>”“<”或“=”)。结合下图,下列条件中,达到平衡
4
时转化率最接近40%的是 b (填标号)。
a.600 ℃,0.6 MPa
b.700 ℃,0.7 MPa
c.800 ℃,0.8 MPa
(3)一定温度和压强下,反应ⅰ C H (g) C H (g)+H (g) K
2 6 2 4 2 a
1
反应ⅱ C H (g)+H (g) 2CH (g) K ( K 远大于K )
2 6 2 4 a a a
2 2 1
(K是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)
a
1
①仅发生反应ⅰ时,C H 的平衡转化率为25.0%,计算K = 。
2 6 a 1 15
②同时发生反应ⅰ和ⅱ时,与仅发生反应ⅰ相比,C H 的平衡产率 增大 (填“增大”
2 4
“减小”或“不变”)。
【乙烷和乙烯混合气的分离】
(4)通过Cu+修饰的Y分子筛的吸附—脱附,可实现C H 和C H 混合气的分离。Cu+的 空
2 4 2 6
轨道 与C H 分子的π键电子形成配位键,这种配位键强弱介于范德华力和共价键之间。
2 4
用该分子筛分离C H 和C H 的优点是 选择性强 , 吸附效果好 。
2 4 2 6
(5)常温常压下,将C H 和C H 等体积混合,以一定流速通过某吸附剂,测得两种气体出口浓
2 4 2 6
度(c)与进口浓度(c)之比随时间变化关系如图所示。下列推断合理的是 BC (填标号)。
0
第 37 页 共 69 页第 37 页 共 69 页
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A.前30 min,两种气体均未被吸附
B.p点对应的时刻,出口气体的主要成分是C H
2 6
C.a-b对应的时间段内,吸附的C H 逐渐被C H 替代
2 6 2 4
12.(2023全国乙,28,14分)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途,如可用作农药防治小麦
黑穗病,制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题:
(1)在N 气氛中,FeSO ·7H O的脱水热分解过程如图所示:
2 4 2
根据上述实验结果,可知x= ,y= 。
(2)已知下列热化学方程式:
FeSO ·7H O(s) FeSO (s)+7H O(g) ΔH =a kJ·mol-1
4 2 4 2 1
FeSO ·xH O(s) FeSO (s)+xH O(g) ΔH =b kJ·mol-1
4 2 4 2 2
FeSO ·yH O(s) FeSO (s)+yH O(g) ΔH =c kJ·mol-1
4 2 4 2 3
则FeSO ·7H O(s)+FeSO ·yH O(s) 2(FeSO ·xH O)(s)的ΔH= kJ·mol-1。
4 2 4 2 4 2
(3)将FeSO 置入抽空的刚性容器中,升高温度发生分解反应:
4
2FeSO (s) Fe O (s)+SO (g)+SO (g)(Ⅰ)
4 2 3 2 3
平衡时p ~T的关系如下图所示。660 K时,该反应的平衡总压p = kPa,平衡
SO 总
3
常数K (Ⅰ)= (kPa)2。K (Ⅰ)随反应温度升高而 (填“增大”“减小”
p p
或“不变”)。
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(4)提高温度,上述容器中进一步发生反应2SO (g) 2SO (g)+O (g)(Ⅱ),平衡时p =
3 2 2 O
2
(用p 、p 表示)。在929 K时,p =84.6 kPa,p =35.7 kPa,则p =
SO SO 总 SO SO
3 2 3 2
kPa,K (Ⅱ)= kPa(列出计算式)。
p
答案 (1)4 1
(2)a+c-2b
p -p 2.64×46.262
SO SO
(3)3.0 2.25 增大 2 3 46.26
4 35.72
13.(2023新课标,29,15分)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首
位。回答下列问题:
1 3
(1)根据图1数据计算反应 N (g)+ H (g) NH (g)的ΔH= kJ·mol-1。
2 2 2 2 3
第 39 页 共 69 页第 39 页 共 69 页
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(2)研究表明,合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位,
N *表示被吸附于催化剂表面的N )。判断上述反应机理中,速率控制步骤(即速率最慢步
2
2
骤)为 (填步骤前的标号),理由是 。
(3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe O )使用前经H 还原,生成α-Fe包裹的Fe O 。已
3 4 2 3 4
知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287 pm,密度为7.8 g·cm-3。则α-Fe晶胞中含有Fe的
原子数为 (列出计算式,阿伏加德罗常数的值为N )。
A
(4)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如
图所示。其中一种进料组成为x =0.75、x =0.25,另一种为x =0.675、x =0.225、
H N H N
2 2 2 2
x =0.10。(物质i的摩尔分数:x=n/n )
Ar i i 总
图3
图4
①图中压强由小到大的顺序为 ,判断的依据是 。
②进料组成中含有惰性气体Ar的图是 。
1
③图3中,当p =20 MPa、x =0.20时,氮气的转化率α= 。该温度时,反应
2 NH 3 2
3
N (g)+ H (g) NH (g)的平衡常数K = MPa-1(化为最简式)。
2 2 2 3 p
答案 (1)-45
(2)ⅱ 1个N * 分子变为2个N*的能垒最大,反应最慢,为速率控制步骤(N 分子中 键能大,
2 2
解离为N原子所需能量最多)
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7.8×(287×10-10)3×N
(3) A
56
(4)①p、p、p/p<p<p 正反应是气体分子数减小的反应,同温下,压强越大平衡转化率越大,
1 2 3 1 2 3
√3
x 越大 ②图4 ③33.3%
NH 3 36
14.(2023山东,20,12分)一定条件下,水气变换反应CO+H O CO +H 的中间产物是
2 2 2
HCOOH。为探究该反应过程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应:
Ⅰ.HCOOH CO+H O (快)
2
Ⅱ.HCOOH CO +H (慢)
2 2
研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中,H+仅对反应Ⅰ有催化加速作用;反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ,近
似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离,其浓度视为常数。
回答下列问题:
(1)一定条件下,反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为ΔH 、ΔH ,则该条件下水气变换反应的焓变
1 2
ΔH= (用含ΔH 、ΔH 的代数式表示)。
1 2
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为v=kc(H+)c(HCOOH),k为反应速率常数。T 温度下,HCOOH
1
电离平衡常数为K,当HCOOH平衡浓度为x mol·L-1时,H+浓度为 mol·L-1,此时
a
反应Ⅰ正反应速率v= mol·L-1·h-1(用含K、x和k的代数式表示)。
a
(3)T 温度下,在密封石英管内完全充满1.0 mol·L-1 HCOOH水溶液,使HCOOH分解,分
2
解产物均完全溶于水,含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他
存在形式)。t 时刻测得CO、CO 的浓度分别为0.70 mol·L-1、0.16 mol·L-1;反应Ⅱ达平
1 2
c(CO)
衡时,测得H 的浓度为y mol·L-1。体系达平衡后 = (用含y的代数
2 c(CO )
2
式表示,下同),反应Ⅱ的平衡常数为 。
相同条件下,若反应起始时溶液中同时还含有0.10 mol·L-1盐酸,则图示点a、b、c、d
中,CO新的浓度峰值点可能是 (填标号)。与不含盐酸相比,CO达浓度峰值
c(CO)
时,CO 浓度 (填“增大”“减小”或“不变”), 的值 (填
2 c(HCOOH)
“增大”“减小”或“不变”)。
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答案 (1)ΔH -ΔH
2 1
(2)√K x kx√K x
a a
5(1- y) 6 y2
(3) a 减小 不变
6 y 1- y
15.(2023湖南,16,14分)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料,可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ.苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式:
21
①C H C H (g)+ O (g) 8CO (g)+5H O(g) ΔH =-4 386.9 kJ·mol-1
6 5 2 5 2 2 2 2 1
②C H CH CH (g)+10O (g) 8CO (g)+4H O(g) ΔH =-4 263.1 kJ·mol-1
6 5 2 2 2 2 2
1
③H (g)+ O (g) H O(g) ΔH =-241.8 kJ·mol-1
2 2 2 2 3
计算反应④C H C H (g) C H CH CH (g)+H (g)的ΔH = kJ·mol-1;
6 5 2 5 6 5 2 2 4
(2)在某温度、100 kPa下,向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④,其平衡转化率为
50%,欲将平衡转化率提高至75%,需要向反应器中充入 mol水蒸气作为稀释气
(计算时忽略副反应);
(3)在913 K、100 kPa下,以水蒸气作稀释气、Fe O 作催化剂,乙苯除脱氢生成苯乙烯外,
2 3
还会发生如下两个副反应:
⑤C H C H (g) C H (g)+CH CH (g)
6 5 2 5 6 6 2 2
⑥C H C H (g)+H (g) C H CH (g)+CH (g)
6 5 2 5 2 6 5 3 4
以上反应体系中,芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S(S=
转化为目的产物所消耗乙苯的量
×100%)随乙苯转化率的变化曲线如图所示,其中曲
已转化的乙苯总量
线b代表的产物是 ,理由是 ;
(4)关于本反应体系中催化剂Fe O 的描述错误的是 ;
2 3
A.X射线衍射技术可测定Fe O 晶体结构
2 3
B.Fe O 可改变乙苯平衡转化率
2 3
C.Fe O 降低了乙苯脱氢反应的活化能
2 3
第 42 页 共 69 页第 42 页 共 69 页
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D.改变Fe O 颗粒大小不影响反应速率
2 3
Ⅱ.苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多种方法,其中一种方法的关键步骤是某Cu(Ⅰ)的配合物促进
·
C
6
H
5
CH
2
X(引发剂,X表示卤素)生成自由基C
6
H 5CH
2
,实现苯乙烯可控聚合。
(5)引发剂C H CH Cl、C H CH Br、C H CH I中活性最高的是 ;
6 5 2 6 5 2 6 5 2
(6)室温下,①Cu+在配体L的水溶液中形成[Cu(L) ]+,其反应平衡常数为K;②CuBr在水中
2
的溶度积常数为K 。由此可知,CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为
sp
(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。
答案 (1)+118
(2)5
(3)甲苯 随着反应④进行,c(H )增大,导致反应⑥速率加快,甲苯的选择性提高
2
(4)BD
(5)C H CH I
6 5 2
(6)K·K
sp
16.(2023辽宁,18,14分)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO ·5H O)取精华法”。借助现代
4 2
仪器分析,该制备过程中CuSO ·5H O分解的TG(热重)曲线及DSC曲线(反映体系热量
4 2
变化情况,数值已省略)如下图所示。700 ℃左右有两个吸热峰,则此时分解生成的氧化
物有SO 、 和 (填化学式)。
2
(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下),副产物为亚硝基硫酸,主要反应如下:
NO +SO +H O NO+H SO
2 2 2 2 4
2NO+O 2NO
2 2
(ⅰ)上述过程中NO 的作用为 。
2
(ⅱ)为了适应化工生产的需求,铅室法最终被接触法所代替,其主要原因是
(答出两点即可)。
第 43 页 共 69 页第 43 页 共 69 页
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1
(3)接触法制硫酸的关键反应为SO 的催化氧化:SO (g)+ O (g) SO (g) ΔH=-98.9
2 2 2 2 3
kJ·mol-1
(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速率
(数值已略去)与温度的关系如下图所示,下列说法正确的是 。
a.温度越高,反应速率越大
b.α=0.88的曲线代表平衡转化率
c.α越大,反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同α下的最大速率,选择最佳生产温度
(ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和转
化率关系如下图所示,催化性能最佳的是 (填标号)。
(ⅲ)设O 的平衡分压为p,SO 的平衡转化率为α,用含p和α 的代数式表示上述催化氧
2 2 e e
化反应的K = (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
p
答案 (1)CuO SO
3
(2)(ⅰ)催化剂 (ⅱ)反应过程有NO、NO 参与,容易污染环境;制备的硫酸纯度不高,含有
2
副产物亚硝基硫酸等合理答案
α
e
(3)(ⅰ)cd (ⅱ)d (ⅲ) 1
(1-α )p2
e
17.(2022广东,19,14分)铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。
(1)催化剂Cr O 可由(NH ) Cr O 加热分解制备,反应同时生成无污染气体。
2 3 4 2 2 7
①完成化学方程式:(NH ) Cr O Cr O + + 。
4 2 2 7 2 3
第 44 页 共 69 页第 44 页 共 69 页
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②Cr O 催化丙烷脱氢过程中,部分反应历程如图 1,X(g)→Y(g)过程的焓变为
2 3
(列式表示)。
图1
③Cr O 可用于NH 的催化氧化。设计从 NH 出发经过3步反应制备HNO 的路线
2 3 3 3 3
(用“→”表示含氮物质间的转化);其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为
。
(2)K Cr O 溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡:
2 2 7
(ⅰ)Cr
O2-
(aq)+H O(l)
2HCrO-
(aq) K =3.0×10-2(25 ℃)
2 7 2 4 1
(ⅱ)HCrO-
(aq)
CrO2-
(aq)+H+(aq) K =3.3×10-7(25 ℃)
4 4 2
①下列有关K Cr O 溶液的说法正确的有 。
2 2 7
A.加入少量硫酸,溶液的pH不变
B.加入少量水稀释,溶液中离子总数增加
C.加入少量NaOH溶液,反应(ⅰ)的平衡逆向移动
D.加入少量K Cr O
固体,平衡时c2(HCrO-
)与c(Cr
O2-
)的比值保持不变
2 2 7 4 2 7
c(CrO2-
)
②25 ℃时,0.10 mol·L-1 K Cr O 溶液中 lg 4 随 pH 的变化关系如图 2。当
2 2 7 c(Cr O2- )
2 7
pH=9.00时,设Cr O2- 、HCrO- 与CrO2- 的平衡浓度分别为x、y、z mol·L-1,则x、y、z之
2 7 4 4
间的关系式为
=0.10;计算溶液中HCrO-
的平衡浓度(写出计算过程,结果保留
4
两位有效数字)。
图2
③在稀溶液中,一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长(λ)有关;在一定波长范围
内,最大A对应的波长(λ )取决于物质的结构特征;浓度越高,A越大。混合溶液在某一波
max
长的A是各组分吸收程度之和。为研究pH对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响,配制浓度相同、
第 45 页 共 69 页第 45 页 共 69 页
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pH不同的K Cr O 稀溶液,测得其A随λ的变化曲线如图3。波长λ 、λ 和λ
中,与CrO2-
2 2 7 1 2 3 4
c(H+ )·c2 (CrO2-
)
4
的 λ 最接近的是 ;溶液 pH 从 a 变到 b 的过程中, 的值
max c(Cr O2- )
2 7
(填“增大”“减小”或“不变”)。
图3
答案 (1)①N ↑ 4H O ②E -E +ΔH+E -E
2 2 1 2 3 4
③NH NO NO HNO 2NO+O 2NO 或 3NO +H O
3 2 3 2 2 2 2
2HNO +NO,4NO +O +2H O 4HNO
3 2 2 2 3
1 1
c2 (HCrO-
)
(2)①BD ② x+ y+ z 当 pH=9.00 时,溶液中 c(H+)=10-9 mol·L-1,K = 4
2 2 1 c(Cr O2- )
2 7
y2 c(CrO2- )·c(H+ ) z·10-9 y2·z·10-9 10-9yz
=3.0×10-2= ,K = 4 =3.3×10-7= ,K ·K = =
x 2 c(HCrO- ) y 1 2 x·y x
4
yz yz
c(CrO2-
)
=3.0×10-2×3.3×10-7=9.9×10-9, =9.9,故 =0.10。根据图像,pH=9.00 时,lg 4
x 99x c(Cr O2- )
2 7
z z yz
=lg =4.2, =104.2,结合 =0.10,可得 y=9.9×10-4.2,即 HCrO- 的平衡浓度为 9.9×10-4.2
x x 99x 4
mol·L-1 ③λ 增大
3
18.(2022海南,16,10分)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。其中涉及反应:
CO (g)+4H (g) 2H O(g)+CH (g)
2 2 2 4
回答问题:
(1)已知:电解液态水制备1 mol O (g),电解反应的ΔH=+572 kJ·mol-1。由此计算H (g)的燃
2 2
烧热(焓)ΔH= kJ·mol-1。
(2)已知:CO (g)+4H (g) 2H O(g)+CH (g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系
2 2 2 4
如图1所示。
第 46 页 共 69 页第 46 页 共 69 页
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图1
①若反应为基元反应,且反应的ΔH与活化能(E)的关系为|ΔH|>E。补充完成该反应过程
a a
的能量变化示意图(图2)。
图2
②某研究小组模拟该反应。温度 t下,向容积为10 L的抽空的密闭容器中通入0.1 mol
CO 和 0.4 mol H ,反应平衡后测得容器中 n(CH )=0.05 mol。则 CO 的转化率为
2 2 4 2
,反应温度t约为 ℃。
(3)在相同条件下,CO (g)与H (g)还会发生不利于氧循环的副反应:
2 2
CO (g)+3H (g) H O(g)+CH OH(g)
2 2 2 3
在反应器中按n(CO )∶n(H )=1∶4通入反应物,在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到
2 2
2 min时,测得反应器中CH OH、CH 浓度(μmol·L-1)如下表所示。
3 4
t=350 ℃ t=400 ℃
催化剂
c(CH OH) c(CH ) c(CH OH) c(CH )
3 4 3 4
催化剂
10.8 12 722 345.2 42 780
Ⅰ
催化剂
9.2 10 775 34 38 932
Ⅱ
在选择使用催化剂Ⅰ和350 ℃条件下反应,0~2 min生成CH OH的平均反应速率为
3
μmol·L-1·min-1;若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和 400 ℃的反应条件,
原因是 。
答案 (1)-286
(2)①
②50% 660.2(或660.1或660.3,其他合理答案也可)
第 47 页 共 69 页第 47 页 共 69 页
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(3)5.4 相同催化剂,400 ℃的反应速率更快;相同温度,催化剂Ⅱ副产物浓度低,甲烷的比
例高
19.(2022河北,16,14分)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有
良好的应用前景。
(1)298 K时,1 g H 燃烧生成H O(g)放热121 kJ,1 mol H O(l)蒸发吸热44 kJ。表示H 燃烧
2 2 2 2
热的热化学方程式为 。
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应:
Ⅰ CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g)
4 2 2
Ⅱ CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g)
2 2 2
①下列操作中,能提高CH (g)平衡转化率的是 (填标号)。
4
A.增加CH (g)用量
4
B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除CO(g)
D.加入催化剂
②恒温恒压条件下,1 mol CH (g)和 1 mol H O(g)反应达平衡时,CH (g)的转化率为
4 2 4
α,CO (g)的物质的量为b mol,则反应Ⅰ的平衡常数K= [写出含有α、b
2 x
xp (C)·xq (D)
的计算式;对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),K= ,x为物质的量分数]。
x xm (A)·xn (B)
其他条件不变,H O(g)起始量增加到5 mol,达平衡时α=0.90,b=0.65,平衡体系中H (g)的物
2 2
质的量分数为 (结果保留两位有效数字)。
(3)氢氧燃料电池中氢气在 (填“正”或“负”)极发生反应。
(4)在允许 O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中,C H 放电的电极反应式为
n 2n+2
。
(5)甲醇燃料电池中,吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到 CO,四步可能脱氢产物
及其相对能量如图,则最可行途径为a→ (用b~j等代号表示)。
1
答案 (1)H (g)+ O (g) H O(l) ΔH=-286 kJ·mol-1
2 2 2 2
(α-b)(3α+b) 3
(2)①BC ② 0.43
(1-α)(1-α-b)(2+2α) 2
第 48 页 共 69 页第 48 页 共 69 页
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(3)负
(4)C H -(6n+2)e-+(3n+1)O2- nCO +(n+1)H O
n 2n+2 2 2
(5)b→e→f→i
20.(2022湖南,16,13分)2021年我国制氢量位居世界第一,煤的气化是一种重要的制氢途
径。回答下列问题:
(1)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H O(g),起始压强为
2
0.2 MPa时,发生下列反应生成水煤气:
Ⅰ.C(s)+H O(g) CO(g)+H (g) ΔH =+131.4 kJ·mol-1
2 2 1
Ⅱ.CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g) ΔH =-41.1 kJ·mol-1
2 2 2 2
①下列说法正确的是 :
A.平衡时向容器中充入惰性气体,反应Ⅰ的平衡逆向移动
B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡
2
C.平衡时H 的体积分数可能大于
2 3
D.将炭块粉碎,可加快反应速率
②反应平衡时,H O(g)的转化率为 50%,CO 的物质的量为 0.1 mol。此时,整个体系
2
(填“吸收”或“放出”)热量 kJ,反应Ⅰ的平衡常数K = (以分压表示,
p
分压=总压×物质的量分数)。
(2)一种脱除和利用水煤气中CO 方法的示意图如下:
2
①某温度下,吸收塔中K CO 溶液吸收一定量的CO
后,c(CO2- )∶c(HCO-
)=1∶2,则该溶液的
2 3 2 3 3
pH= (该温度下H CO 的K =4.6×10-7,K =5.0×10-11);
2 3 a a
1 2
②再生塔中产生CO 的离子方程式为 ;
2
③利用电化学原理,将CO 电催化还原为C H ,阴极反应式为 。
2 2 4
答案 (1)①BD ②吸收 31.2 0.02
O- O2-
(2)①10 ②2HC 3 C 3 +CO 2 ↑+H 2 O
③2CO +12e-+12H+ C H +4H O
2 2 4 2
21.(2022全国甲,28,14分)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。
目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO )转化为TiCl ,再进一步还原得到钛。回答下列
2 4
问题:
第 49 页 共 69 页第 49 页 共 69 页
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(1) TiO 转化为TiCl 有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其
2 4
平衡常数如下:
(ⅰ)直接氯化:
TiO
2
(s)+2Cl
2
(g) TiCl
4
(g)+O
2
(g) ΔH
1
=172 kJ·mol-1, K
p 1
=1.0×10-2
(ⅱ)碳氯化:
TiO (s)+2Cl (g)+2C(s) TiCl (g)+2CO(g)
2 2 4
ΔH =-51 kJ·mol-1,K =1.2×1012 Pa
2 p
2
①反应2C(s)+O (g) 2CO(g)的ΔH为 kJ·mol-1,K = Pa。
2 p
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化,其原因是 。
③对于碳氯化反应:增大压强,平衡 移动(填“向左”“向右”或“不”);温度升高,
平衡转化率 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在1.0×105 Pa,将TiO 、C、Cl 以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成
2 2
比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
①反应C(s)+CO (g) 2CO(g)的平衡常数K (1 400 ℃)= Pa。
2 p
②图中显示,在200 ℃平衡时TiO 几乎完全转化为TiCl ,但实际生产中反应温度却远高
2 4
于此温度,其原因是 。
(3)TiO 碳氯化是一个“气—固—固”反应,有利于TiO -C“固—固”接触的措施是
2 2
。
答案 (1)①-223 1.2×1014 ②碳氯化反应熵增、放热且平衡常数远大于105 Pa ③向
左 变小
(2)①7.2×105 ②为了提高反应速率,在相同时间内得到更多的TiCl 产品,提高效益
4
(3)搅拌或研磨固体成粉
22.(2022全国乙,28,14分)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,
需要回收处理并加以利用。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①2H S(g)+3O (g) 2SO (g)+2H O(g) ΔH =-1 036 kJ·mol-1
2 2 2 2 1
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②4H S(g)+2SO (g) 3S (g)+4H O(g) ΔH =94 kJ·mol-1
2 2 2 2 2
③2H (g)+O (g) 2H O(g) ΔH =-484 kJ·mol-1
2 2 2 3
计算H S热分解反应④2H S(g) S (g)+2H (g)的ΔH = kJ·mol-1。
2 2 2 2 4
(2)较普遍采用的H S处理方法是克劳斯工艺,即利用反应①和②生成单质硫。另一种方
2
法是,利用反应④高温热分解 H S。相比克劳斯工艺,高温热分解方法的优点是
2
,缺点是 。
(3)在1 470 K、100 kPa反应条件下,将n(H S)∶n(Ar)=1∶4的混合气进行H S热分解反应。
2 2
平衡时混合气中 H S 与 H 的分压相等,H S 平衡转化率为 ,平衡常数 K =
2 2 2 p
kPa。
(4)在1 373 K、100 kPa反应条件下,对于n(H S)∶n(Ar)分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的
2
H S-Ar混合气,热分解反应过程中H S转化率随时间的变化如下图所示。
2 2
①n(H S)∶n(Ar) 越 小 ,H S 平 衡 转 化 率 , 理 由 是
2 2
。
②n(H S)∶n(Ar)=1∶9对应图中曲线 ,计算其在0~0.1 s之间,H S分压的平均变化率
2 2
为 kPa·s-1。
答案 (1)+170
(2)高温热分解能够获得H ,H 可作燃料,且副产物少 能耗高
2 2
(3)50% 4.76
(4)①越高(或越大) H S的热分解反应为气体分子数增大的反应,恒压条件下,不断充入
2
Ar,导致H S的分压降低,相当于减压,平衡正向移动,H S的平衡转化率升高 ②d 24.9
2 2
23.(2022山东,20,11分)利用γ-丁内酯(BL)制备1,4-丁二醇(BD),反应过程中伴有生成四氢
呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反应,涉及反应如下:
已知:①反应Ⅰ为快速平衡,可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响;②因反应Ⅰ在高压H 氛围
2
下进行,故H 压强近似等于总压。回答下列问题:
2
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(1)以5.0×10-3 mol BL或BD为初始原料,在493 K、3.0×103 kPa的高压H 氛围下,分别
2
在恒压容器中进行反应。达平衡时,以BL为原料,体系向环境放热X kJ;以BD为原料,体
系从环境吸热 Y kJ。忽略副反应热效应,反应Ⅰ焓变 ΔH(493 K,3.0×103 kPa)=
kJ·mol-1。
(2)初始条件同上。x 表示某物种i的物质的量与除H 外其他各物种总物质的量之比,x
i 2 BL
和x 随时间t变化关系如图甲所示。实验测得 X<Y,则图中表示x 变化的曲线是
BD BL
;反应Ⅰ平衡常数K = kPa-2(保留两位有效数字)。以BL为原料时,t 时刻x =
p 1 H O
2
,BD产率= (保留两位有效数字)。
图甲
(3)(x /x ) 为达平衡时x 与x 的比值。(493 K,2.5×103 kPa)、(493 K,3.5×103 kPa)、
BD BL max BD BL
(513 K,2.5×103 kPa)三种条件下,以5.0×10-3mol BL为初始原料,在相同体积的刚性容器中
x /x
BD BL
发生反应, 随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压H 氛围下进行,可
(x /x ) 2
BD BL max
忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、c中,(x /x ) 最大的是 (填代号);与曲
BD BL max
x /x
BD BL
线 b 相 比 , 曲 线 c 达 到 =1.0 所 需 时 间 更 长 , 原 因 是
(x /x )
BD BL max
。
图乙
答案 (1)-200(X+Y)
(2)ac 8.3×10-8 0.08 39%
(3)c 由于b和c代表的温度相同,而压强对反应速率的影响可忽略,压强增大反应Ⅱ、Ⅲ
x /x
BD BL
均是逆向进行,(x /x ) 增大,故 =1.0所需时间更长
BD BL max (x /x )
BD BL max
第 52 页 共 69 页第 52 页 共 69 页
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24. （2022浙江1月选考，29，10分)工业上,以煤炭为原料,通入一定比例的空气和水
蒸气,经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。
请回答:
(1)在C和O 的反应体系中:
2
反应1 C(s)+O (g) CO (g) ΔH =-394 kJ·mol-1
2 2 1
反应2 2CO(g)+O (g) 2CO (g) ΔH =-566 kJ·mol-1
2 2 2
反应3 2C(s)+O (g) 2CO(g) ΔH
2 3
①设y=ΔH-TΔS,反应1、2和3的y随温度T的变化关系如图1所示。图中对应于反应3
的线条是 。
图1
②一定压强下,随着温度的升高,气体中CO与CO 的物质的量之比 。
2
A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断
(2)水煤气反应:C(s)+H O(g) CO(g)+H (g) ΔH=131 kJ·mol-1。
2 2
工业生产水煤气时,通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应,其理由是
。
(3)一氧化碳变换反应:CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g) ΔH=-41 kJ·mol-1。
2 2 2
①一定温度下,反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压):p(CO)=0.25
MPa、p(H O)=0.25 MPa、p(CO )=0.75 MPa和p(H )=0.75 MPa,则反应的平衡常数K的数
2 2 2
值为 。
②维持与题①相同的温度和总压,提高水蒸气的比例,使CO的平衡转化率提高到90%,则
原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为 。
③生产过程中,为了提高变换反应的速率,下列措施中合适的是 。
A.反应温度愈高愈好 B.适当提高反应物压强
C.选择合适的催化剂 D.通入一定量的氮气
④以固体催化剂M催化变换反应,若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离,能
量—反应过程如图2所示。
图2
第 53 页 共 69 页第 53 页 共 69 页
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用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理):步骤Ⅰ: ;步骤
Ⅱ: 。
答案 (1)①a ②B
(2)水蒸气与煤炭反应吸热,氧气与煤炭反应放热,交替通入空气和水蒸气有利于维持体系
热量平衡,保持较高温度,有利于加快化学反应速率
(3)①9.0 ②1.8∶1 ③BC
④M+H O MO+H MO+CO M+CO
2 2 2
25.(2022浙江6月选考,29,10分)主要成分为H S的工业废气的回收利用有重要意义。
2
(1)回收单质硫。将三分之一的H S燃烧,产生的SO 与其余H S混合后反应:
2 2 2
3
2H S(g)+SO (g) S (s)+2H O(g)
2 2 8 8 2
在某温度下达到平衡,测得密闭系统中各组分浓度分别为 c(H S)=2.0×10-5 mol·L-1、
2
c(SO )=5.0×10-5 mol·L-1、c(H O)=4.0×10-3 mol·L-1,计算该温度下的平衡常数 K=
2 2
。
(2)热解H S制H 。根据文献,将H S和CH 的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料,
2 2 2 4
另一边出料),发生如下反应:
Ⅰ 2H S(g) 2H (g)+S (g) ΔH =170 kJ·mol-1
2 2 2 1
Ⅱ CH (g)+S (g) CS (g)+2H (g) ΔH =64 kJ·mol-1
4 2 2 2 2
总反应:
Ⅲ 2H S(g)+CH (g) CS (g)+4H (g)
2 4 2 2
投料按体积之比V(H S)∶V(CH )=2∶1,并用N 稀释;常压、不同温度下反应相同时间后,测
2 4 2
得H 和CS 体积分数如下表:
2 2
温度/℃ 950 1 000 1 050 1 100 1 150
H /(V%) 0.5 1.5 3.6 5.5 8.5
2
CS /(V%) 0.0 0.0 0.1 0.4 1.8
2
请回答:
①反应Ⅲ能自发进行的条件是 。
②下列说法正确的是 。
A.其他条件不变时,用Ar替代N 作稀释气体,对实验结果几乎无影响
2
B.其他条件不变时,温度越高,H S的转化率越高
2
C.由实验数据推出H S中的 键强于CH 中的 键
2 4
D.恒温恒压下,增加N 的体积分数,H 的浓度升高
2 2
③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行,画出由反应原料经两步生成产物的反应
过程能量示意图。
第 54 页 共 69 页第 54 页 共 69 页
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④在1 000 ℃、常压下,保持通入的H S体积分数不变,提高投料比[V(H S)∶V(CH )],H S的
2 2 4 2
转化率不变,原因是 。
⑤在950 ℃~1 150 ℃范围内(其他条件不变),S (g)的体积分数随温度升高发生变化,写出
2
该变化规律并分析原因 。
答案 (1)8.0×108 L·mol-1
(2)①高温 ②AB
③
④1 000 ℃时CH 不参与反应,相同分压的H S经历相同的时间转化率相同
4 2
⑤先升后降。在低温段,以反应Ⅰ为主,随温度升高,S (g)的体积分数增大;在高温段,随温
2
度升高,反应Ⅱ消耗S 的速率大于反应Ⅰ生成S 的速率,S (g)的体积分数减小
2 2 2
26.(2020天津,16,14分)利用太阳能光解水,制备的H 用于还原CO 合成有机物,可实现资
2 2
源的再利用。回答下列问题:
Ⅰ.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中,光照时可在其表面得到产物
(1)上图为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为
。
(2)若将该催化剂置于Na SO 溶液中,产物之一为SO2- ,另一产物为 。若将该催
2 3 4
化剂置于AgNO 溶液中,产物之一为O ,写出生成另一产物的离子反应式
3 2
。
Ⅱ.用H 还原CO 可以在一定条件下合成CH OH(不考虑副反应)
2 2 3
CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g) ΔH<0
2 2 3 2
第 55 页 共 69 页第 55 页 共 69 页
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(3)某温度下,恒容密闭容器中,CO 和H 的起始浓度分别为a mol·L-1和3a mol·L-1,反应平
2 2
衡时,CH OH的产率为b,该温度下反应平衡常数的值为 。
3
(4)恒压下,CO 和H 的起始物质的量比为1∶3时,该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率
2 2
和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如下图所示,其中分子筛膜能选择性分离出
H O。
2
①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为
。
②P点甲醇产率高于T点的原因为
。
③根据上图,在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为 ℃。
Ⅲ.调节溶液pH可实现工业废气CO 的捕获和释放
2
(5)CO2-的空间构型为 。已知25 ℃碳酸电离常数为K 、K ,当溶液pH=12
3 a 1 a 2
时,c(H CO )∶c(HCO- )∶c(CO2- )=1∶ ∶ 。
2 3 3 3
答案 (1)光能转化为化学能
(2)H Ag++e- Ag
2
b2
(3)
27a2(1-b)4
(4)①该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动(或平衡常数减小)
②分子筛膜从反应体系中不断分离出H O,有利于反应正向进行,甲醇产率升高 ③210
2
(5)平面(正)三角形 1012·K 1024·K ·K
a a a
1 1 2
27.(2019天津理综,10,14分)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多
晶硅的简易过程。
第 56 页 共 69 页第 56 页 共 69 页
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回答下列问题:
Ⅰ.硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl 气体和H ,放出225 kJ热量,该反应的
3 2
热化学方程式为 。SiHCl 的电子式为
3
。
Ⅱ.将SiCl 氢化为SiHCl 有三种方法,对应的反应依次为:
4 3
①SiCl (g)+H (g) SiHCl (g)+HCl(g) ΔH >0
4 2 3 1
②3SiCl (g)+2H (g)+Si(s) 4SiHCl (g) ΔH <0
4 2 3 2
③2SiCl (g)+H (g)+Si(s)+HCl(g) 3SiHCl (g) ΔH
4 2 3 3
(1)氢化过程中所需的高纯度H 可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H 的电极名
2 2
称 (填“阳极”或“阴极”),该电极反应方程式为
。
(2)已知体系自由能变ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度
的关系如图1所示,可知:反应①能自发进行的最低温度是 ;相同温度下,反应②
比反应①的ΔG小,主要原因是 。
(3)不同温度下反应②中SiCl 转化率如图2所示。下列叙述正确的是 (填序号)。
4
a.B点:v >v
正 逆
b.v :A点>E点
正
c.反应适宜温度:480~520 ℃
(4)反应③的ΔH = (用ΔH ,ΔH 表示)。温度升高,反应③的平衡常数K
3 1 2
(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl 、SiHCl 和Si外,还有 (填
4 3
分子式)。
答案 Ⅰ.Si(s)+3HCl(g) SiHCl (g)+H (g)
3 2
ΔH=-225 kJ·mol-1
Ⅱ.(1)阴极 2H O+2e- H ↑+2OH-或2H++2e- H ↑
2 2 2
(2)1 000 ℃ ΔH <ΔH 导致反应②的ΔG小
2 1
(3)a、c
(4)ΔH -ΔH 减小
2 1
(5)HCl、H
2
第 57 页 共 69 页第 57 页 共 69 页
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28.(2018课标Ⅱ,27,14分)CH -CO 催化重整不仅可以得到合成气(CO和H ),还对温室气
4 2 2
体的减排具有重要意义。回答下列问题:
(1)CH -CO 催化重整反应为:CH (g)+CO (g) 2CO(g)+2H (g)。
4 2 4 2 2
已知:C(s)+2H (g) CH (g) ΔH=-75 kJ·mol-1
2 4
C(s)+O (g) CO (g) ΔH=-394 kJ·mol-1
2 2
1
C(s)+ O (g) CO(g) ΔH=-111 kJ·mol-1
2 2
该催化重整反应的ΔH= kJ·mol-1。有利于提高CH 平衡转化率的条件是
4
(填标号)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH 、1 mol CO 以及催化剂进行重整反
4 2
应,达到平衡时CO 的转化率是50%,其平衡常数为 mol2·L-2。
2
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关
数据如下表:
积碳反应CH
4
(g) C(s)+2H
2
(g) 消碳反应CO
2
(g)+C(s) 2CO(g)
ΔH/(kJ·mol-1) 75 172
活化能/ 催化剂X 33 91
(kJ·mol-1) 催化剂Y 43 72
①由上表判断,催化剂X Y(填“优于”或“劣于”),理由是
。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的
变化关系如下图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率
(v)的叙述正确的是 (填标号)。
A.K 、K 均增加
积 消
B.v 减小、v 增加
积 消
C.K 减小、K 增加
积 消
D.v 增加的倍数比v 增加的倍数大
消 积
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH )·[p(CO )]-0.5(k为
4 2
速率常数)。在p(CH )一定时,不同p(CO )下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则
4 2
p(CO )、p (CO )、p(CO )从大到小的顺序为 。
a 2 b 2 c 2
第 58 页 共 69 页第 58 页 共 69 页
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1
答案 (1)247 A
3
(2)①劣于 相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳
反应活化能相对小,消碳反应速率大 AD
②p(CO )、p (CO )、p(CO )
c 2 b 2 a 2
29.(2018海南单科,16,9分)过氧化氢(H O )是重要的化工产品,广泛应用于绿色化学合成、
2 2
医疗消毒等领域。回答下列问题:
(1)已知:
1
H (g)+ O (g) H O(l) ΔH =-286 kJ·mol-1
2 2 2 2 1
H (g)+O (g) H O (l) ΔH =-188 kJ·mol-1
2 2 2 2 2
过氧化氢分解反应2H O (l) 2H O(l)+O (g)的ΔH= kJ·mol-1。不同温度下过
2 2 2 2
氧化氢分解反应的平衡常数K K (填“大于”“小于”或“等于”)。
313 K 298 K
(2)100 ℃时,在不同金属离子存在下,纯过氧化氢24 h的分解率见下表:
离子 加入量/(mg·L-1) 分解率/% 离子 加入量/(mg·L-1) 分解率/%
无 — 2 Fe3+ 1.0 15
Al3+ 10 2 Cu2+ 0.1 86
Zn2+ 10 10 Cr3+ 0.1 96
由上表数据可知,能使过氧化氢分解反应活化能降低最多的离子是 。贮运过氧
化氢时,可选用的容器材质为 (填标号)。
A.不锈钢 B.纯铝 C.黄铜 D.铸铁
(3)过氧化氢的K =2.24×10-12,H O 的酸性 H O(填“大于”“小于”或“等
a 2 2 2
1
于”)。研究表明,过氧化氢溶液中HO-
的浓度越大,过氧化氢的分解速率越快。常温下,
2
不同浓度的过氧化氢分解率与pH的关系如图所示。一定浓度的过氧化氢,pH增大分解
率增大的原因是 ;相同pH下,过氧化氢浓度越
大分解率越低的原因是 。
第 59 页 共 69 页第 59 页 共 69 页
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答案 (1)-196(1分) 小于(1分)
(2)Cr3+(1分) B(1分)
(3)大于(1分)
pH升高,HO-
的浓度增大,分解速率加快(2分) 过氧化氢浓度越高,其电
2
离程度越低,分解率越小(2分)
30.(2018浙江4月选考,30,10分)(一)以四甲基氯化铵[(CH ) NCl]水溶液为原料,通过电解
3 4
法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH ) NOH],装置如图1所示。
3 4
图1
(1)收集到(CH ) NOH的区域是 (填 “a”“b”“ c”或“d”)。
3 4
(2)写出电池总反应 。
(二)乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成:
CH COOH(l)+C H OH(l) CH COOC H (l)+H O(l) ΔH=-2.7 kJ·mol-1
3 2 5 3 2 5 2
已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表:
纯物质 沸点/℃ 恒沸混合物(质量分数) 沸点/℃
乙醇 78.3 乙酸乙酯(0.92)+水(0.08) 70.4
乙酸 117.9 乙酸乙酯(0.69)+乙醇(0.31) 71.8
乙酸乙酯 77.1 乙酸乙酯(0.83)+乙醇(0.08)+水(0.09) 70.2
请完成:
(1)关于该反应,下列说法不合理的是 。
A.反应体系中硫酸有催化作用
B.因为化学方程式前后物质的化学计量数之和相等,所以反应的ΔS等于零
C.因为反应的ΔH接近于零,所以温度变化对平衡转化率的影响大
D.因为反应前后都是液态物质,所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计
(2)一定温度下该反应的平衡常数K=4.0。若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数
比例投料,则乙酸乙酯的平衡产率y= ;若乙酸和乙醇的物质的量之比为n∶1,相应平
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衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x,请在图2中绘制x随n变化的示意图(计算时不
计副反应)。
图2
(3)工业上多采用乙酸过量的方法,将合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加热至110 ℃左
右发生酯化反应并回流,直到塔顶温度达到70~71 ℃,开始从塔顶出料,控制乙酸过量的
作用有 。
(4)近年,科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法:2C H OH(g)
2 5
CH COOC H (g)+2H (g)
3 2 5 2
在常压下反应,冷凝收集,测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图3所示。关
于该方法,下列推测合理的是 。
图3
A.反应温度不宜超过300 ℃
B.增大体系压强,有利于提高乙醇平衡转化率
C.在催化剂作用下,乙醛是反应历程中的中间产物
D.提高催化剂的活性和选择性,减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键
答案 (10分)(一)(1)d(1分)
(2)2(CH ) NCl+2H O 2(CH ) NOH+H ↑+Cl ↑(1分)
3 4 2 3 4 2 2
(二)(1)BC(2分)
(2)0.67或67%(1分)
(2分)
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(3)提高乙醇转化率;有利于后续产物分离(1分)
(4)ACD(2分)
31.(2017课标Ⅰ,28,14分)近期发现,H S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号
2
分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:
(1)下列事实中,不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是 (填标号)。
A.氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以
B.氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸
C.0.10 mol·L-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1
D.氢硫酸的还原性强于亚硫酸
(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为
、 ,制得等量H 所需能量较少的是
2
。
(3)H S与CO 在高温下发生反应:H S(g)+CO (g) COS(g)+H O(g)。在610 K时,将
2 2 2 2 2
0.10 mol CO 与0.40 mol H S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为
2 2
0.02。
①H S的平衡转化率α = %,反应平衡常数K= 。
2 1
②在620 K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H S的转化率α α ,该反
2 2 1
应的ΔH 0。(填“>”“<”或“=”)
③向反应器中再分别充入下列气体,能使H S转化率增大的是 (填标号)。
2
A.H S B.CO C.COS D.N
2 2 2
答案 (1)D
1
(2)H O(l) H (g)+ O (g) ΔH=286 kJ·mol-1 H S(g) H (g)+S(s) ΔH=20
2 2 2 2 2 2
kJ·mol-1 系统(Ⅱ)
(3)①2.5 2.8×10-3
②> > ③B
32.(2017课标Ⅱ,27,14分)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下
列问题:
(1)正丁烷(C H )脱氢制1-丁烯(C H )的热化学方程式如下:
4 10 4 8
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反应①的ΔH 为 kJ·mol-1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系
1
图,x 0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是
(填标号)。
A.升高温度 B.降低温度
C.增大压强 D.降低压强
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催
化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)
的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是
。
(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化
合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是
、 ;590 ℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是
。
答案 (1)123 小于 AD
(2)氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率增大
(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成
短链烃类
33.(2016课标Ⅱ,27,14分)丙烯腈(CH CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙
2
烯氨氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH CHCHO)和乙腈(CH CN)等。回答下列
2 3
问题:
(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C H N)和副产物丙烯醛
3 3
(C H O)的热化学方程式如下:
3 4
3
①C H (g)+NH (g)+ O (g) C H N(g)+3H O(g) ΔH=-515 kJ·mol-1
3 6 3 2 2 3 3 2
②C H (g)+O (g) C H O(g)+H O(g) ΔH=-353 kJ·mol-1
3 6 2 3 4 2
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两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是 ;有
利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ;提高丙烯腈反应选
择性的关键因素是 。
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460 ℃。低于460
℃时,丙烯腈的产率 (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是
;高于460 ℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是 (双选,填标号)。
A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大
C.副反应增多 D.反应活化能增大
(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/
n(丙烯)约为 ,理由是 。进料气氨、空
气、丙烯的理论体积比约为 。
答案 (1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂
(2)不是 该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低 AC
(3)1 该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1
34.(2016课标Ⅲ,27,15分)煤燃烧排放的烟气含有SO 和NO ,形成酸雨、污染大气,采用
2 x
NaClO 溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题:
2
(1)NaClO 的化学名称为 。
2
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO 和NO的烟气,反应温度323 K,NaClO 溶液浓度为
2 2
5×10-3 mol·L-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
SO2- SO2- NO- NO-
Cl-
4 3 3 2
c/(mol·L-1) 8.35×10-4 6.87×10-6 1.5×10-4 1.2×10-5 3.4×10-3
①写出NaClO 溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式
2
。增加压强,NO的转化率 (填“提高”“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐 (填“增大”“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知,脱硫反应速率 脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。
原因是除了SO 和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是 。
2
(3)在不同温度下,NaClO 溶液脱硫、脱硝的反应中SO 和NO的平衡分压p 如图所示。
2 2 c
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①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均 (填“增大”
“不变”或“减小”)。
②反应ClO- +2SO2- 2SO2- +Cl-的平衡常数K表达式为 。
2 3 4
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO) 替代NaClO ,也能得到较好的烟气脱硫效果。
2 2
①从化学平衡原理分析,Ca(ClO) 相比NaClO具有的优点是
2
。
②已知下列反应:
SO (g)+2OH-(aq) SO2- (aq)+H O(l) ΔH
2 3 2 1
ClO-(aq)+SO2- (aq) SO2- (aq)+Cl-(aq) ΔH
3 4 2
CaSO (s)
Ca2+(aq)+SO2-
(aq) ΔH
4 4 3
则反应SO (g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq) CaSO (s)+H O(l)+Cl-(aq)的ΔH=
2 4 2
。
答案 (1)亚氯酸钠(2分)
(2)①4NO+3ClO- +4OH- 4NO- +2H O+3Cl-(2分)
2 3 2
提高(1分) ②减小(1分)
③大于(1分) NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高(1分)
(3)①减小(1分)
c2(SO2-)·c(Cl-)
② 4 (2分)
c2(SO2-)·c(ClO-)
3 2
(4)①形成CaSO 沉淀,反应平衡向产物方向移动,SO 转化率提高(2分)
4 2
②ΔH +ΔH -ΔH (2分)
1 2 3
35.(2015课标Ⅰ,28,15分)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回
答下列问题:
(1)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO 和H SO ,即可得到
2 2 4
I 。该反应的还原产物为 。
2
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(2)上述浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子。取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO 溶液,
3
c(I-)
当AgCl开始沉淀时,溶液中 为 。已知K (AgCl)=1.8×10-
c(Cl-) sp
10,K (AgI)=8.5×10-17。
sp
(3)已知反应2HI(g) H (g)+I (g)的ΔH=+11 kJ·mol-1,1 mol H (g)、1 mol I (g)分子中
2 2 2 2
化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂
时需吸收的能量为 kJ。
(4)Bodensteins研究了下列反应:
2HI(g) H (g)+I (g)
2 2
在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:
t/min 0 20 40 60 80 120
x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784
x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784
①根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为 。
②上述反应中,正反应速率为v =k x2(HI),逆反应速率为v =k x(H )x(I ),其中k 、k
正 正 逆 逆 2 2 正
为速率常数,则
逆
k 为 (以K和k 表示)。若k =0.002 7 min-1,在t=40 min时,v =
逆 正 正 正
min-1。
③由上述实验数据计算得到v ~x(HI)和v ~x(H )的关系可用下图表示。当升高到某一
正 逆 2
温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为 (填字母)。
答案 (15分)(1)MnSO (或Mn2+)(1分)
4
(2)4.7×10-7(2分)
(3)299(2分)
0.108×0.108
(4)①
0.7842
(2分) ②k
正
/K 1.95×10-3(每空2分,共4分) ③A、E(4分)
36.(2015课标Ⅱ,27,14分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成
分为CO、CO 和H )在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
2 2
①CO(g)+2H (g) CH OH(g) ΔH
2 3 1
②CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g) ΔH
2 2 3 2 2
③CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH
2 2 2 3
回答下列问题:
(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
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化学键 H—H C—O H—O C—H
E/(kJ·mol-1) 436 343 1 076 465 413
由此计算ΔH = kJ·mol-1;已知ΔH =-58 kJ·mol-1,则ΔH = kJ·mol-1。
1 2 3
(2)反应①的化学平衡常数K表达式为 ;图1中能正确反映平衡常数K
随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母),其判断理由是
。
图1 图2
(3)合成气组成n(H )/n(CO+CO )=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关
2 2
系如图2所示。α(CO)值随温度升高而 (填“增大”或“减小”),其原因是
;图2中的压强由大到小为 ,其判断理由是
。
答案 (1)-99 +41(每空2分,共4分)
c(CH OH) p(CH OH)
3 3
(2)K= [或K = ](1分)
c(CO)·c2(H ) p p(CO)·p2(H )
2 2
a 反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小(每空1分,共2分)
(3)减小 升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应
③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化
率降低(1分,2分,共3分)
p >p >p 相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转
3 2 1
化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有
利于CO的转化率升高(每空2分,共4分)
37.(2015广东理综,31,16分)用O 将HCl转化为Cl ,可提高效益,减少污染。
2 2
(1)传统上该转化通过如图所示的催化循环实现。其中,反应①为:
2HCl(g)+CuO(s) H O(g)+CuCl (s) ΔH
2 2 1
反应②生成1 mol Cl (g)的反应热为ΔH ,则总反应的热化学方程式为
2 2
(反应热用ΔH 和ΔH 表示)。
1 2
(2)新型RuO 催化剂对上述HCl转化为Cl 的总反应具有更好的催化活性。
2 2
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①实验测得在一定压强下,总反应的HCl平衡转化率随温度变化的α ~T曲线如图所示,
HCl
则总反应的ΔH
0(填“>”“=”或“<”);A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是 。
②在上述实验中若压缩体积使压强增大,画出相应α ~T曲线的示意图,并简要说明理由:
HCl
。
③下列措施中,有利于提高α 的有 。
HCl
A.增大n(HCl) B.增大n(O )
2
C.使用更好的催化剂 D.移去H O
2
(3)一定条件下测得反应过程中n(Cl )的数据如下:
2
t/min 0 2.0 4.0 6.0 8.0
n(Cl )/10-3mol 0 1.8 3.7 5.4 7.2
2
计算2.0~6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min-1为单位,写出计
算过程)。
答案 (1)4HCl(g)+O (g) 2H O(g)+2Cl (g) ΔH=2ΔH +2ΔH
2 2 2 1 2
(2)①< K(A)
②
相同温度时,压强越大,HCl的平衡转化率越大;相同压强时,升高温度,HCl的平衡转化率
降低 ③BD
5.4×10-3mol-1.8×10-3mol
(3)v(HCl)= ×2=1.8×10-3 mol·min-1
4.0min
38.(2014课标Ⅱ,26,13分)在容积为1.00 L的容器中,通入一定量的N O ,发生反应
2 4
N O (g) 2NO (g),随温度升高,混合气体的颜色变深。
2 4 2
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回答下列问题:
(1)反应的ΔH 0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变
化如上图所示。在0~60 s 时段,反应速率v(N O )为 mol·L-1·s-1;反应的平衡常数
2 4
K 为 。
1
(2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N O )以0.002 0 mol·L-1·s-1的平均速率降低,
2 4
经10 s又达到平衡。
①T 100 ℃(填“大于”或“小于”),判断理由是
。
②列式计算温度T时反应的平衡常数K
2
。
(3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。平衡向 (填“正反应”
或“逆反应”)方向移动,判断理由是
。
答案 (1)大于 0.001 0 0.36 mol·L-1(1分,2分,2分,共5分)
(2)①大于(1分)
反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高(2分)
②平衡时,c(NO )=0.120 mol·L-1+0.002 0 mol·L-1·s-1×10 s×2=0.16 mol·L-1
2
c(N O )=0.040 mol·L-1-0.002 0 mol·L-1·s-1×10 s=0.020 mol·L-1
2 4
(0.16mol·L-1)2
K = =1.3 mol·L-1(3分)
2 0.020mol·L-1
(3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动(每空1分,共2
分)
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