北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
专题十二 化学反应速率和化学平衡
基础篇 固本夯基
考点一 化学反应速率
1.(2020山东,14,4分)(双选)1,3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步:第一步H+进攻1,3-丁
二烯生成碳正离子( );第二步Br-进攻碳正离子完成1,2-加成或1,4-加成。反
应进程中的能量变化如下图所示。已知在0 ℃和40 ℃时,1,2-加成产物与1,4-加成产物
的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法正确的是( )
A.1,4-加成产物比1,2-加成产物稳定
B.与0 ℃相比,40 ℃时1,3-丁二烯的转化率增大
C.从0 ℃升至40 ℃,1,2-加成正反应速率增大,1,4-加成正反应速率减小
D.从0 ℃升至40 ℃,1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
答案 AD
2.(2021浙江6月选考,20,2分)一定温度下,在N O 的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解
2 5
反应:2N O 4NO +O 。在不同时刻测量放出的O 体积,换算成N O 浓度如下表:
2 5 2 2 2 2 5
t/s 0 600 1 200 1 710 2 220 2 820 x
c(N O )/
2 5 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
(mol·L-1)
下列说法正确的是( )
A.600~1 200 s,生成NO 的平均速率为5.0×10-4 mol·L-1·s-1
2
B.反应2 220 s时,放出的O 体积为11.8 L(标准状况)
2
C.反应达到平衡时,v (N O )=2v (NO )
正 2 5 逆 2
D.推测上表中的x为3 930
答案 D
3.(2020浙江1月选考,21,2分)一定温度下,在2 L 的恒容密闭容器中发生反应A(g)
+2B(g) 3C(g)。反应过程中的部分数据如下表所示:
n/mol
n(A) n(B) n(C)
t/min
0 2.0 2.4 0
5 0.9
10 1.6
15 1.6
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下列说法正确的是( )
A.0~5 min用A表示的平均反应速率为0.09 mol·L-1·min-1
B.该反应在10 min后才达到平衡
C.平衡状态时,c(C)=0.6 mol·L-1
D.物质B的平衡转化率为20%
答案 C
4.(2021河北,13,4分)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个
反应:①M+N X+Y;②M+N X+Z。反应①的速率可表示为v =k c2(M),反应②的速
1 1
率可表示为v =k c2(M)(k 、k 为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化
2 2 1 2
情况如图。下列说法错误的是( )
A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-3 mol·L-1·min-1
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
答案 A
5.(2017江苏单科,10,2分)H O 分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下
2 2
H O 浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
2 2
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A.图甲表明,其他条件相同时,H O 浓度越小,其分解速率越快
2 2
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H O 分解速率越快
2 2
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H O 分解速率越快
2 2
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H O 分解速率的影响大
2 2
答案 D
6.(2021辽宁,12,3分)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂
浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是(
)
A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为62.5 min
答案 B
考点二 化学平衡
1.(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
2.(2021海南,8,2分)制备水煤气的反应C(s)+H O(g) H (g)+CO(g) ΔH>0,下列说法正
2 2
确的是( )
A.该反应ΔS<0
B.升高温度,反应速率增大
C.恒温下,增大总压,H O(g)的平衡转化率不变
2
D.恒温恒压下,加入催化剂,平衡常数增大
答案 B
3.[2022届T8联考(1),11]已知:CO(g)+NO (g) CO (g)+NO(g),速率方程为v=k·c(NO ),
2 2 2
R
其中k为反应速率常数且只与温度有关,该反应平衡常数与温度的关系为lg K= +C(式
T
中R、C为常数,且R>0。T为温度,单位为K)。下列说法正确的是( )
A.恒温恒容条件下再充入CO,c(CO)增大,v增大
B.向一容积不变的容器中充入一定量的CO(g)和NO (g),一定温度下发生反应,压强不再
2
变化时,该反应达到平衡
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C.恒温恒压条件下充入He,有利于提高NO 的平衡转化率
2
D.降低温度,有利于提高NO 平衡转化率
2
答案 D
4.(2020浙江7月选考,18,2分)5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液与 1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl 溶
3
液发生反应:2Fe3+(aq)+2I-(aq) 2Fe2+(aq)+I (aq),达到平衡。下列说法不正确的是(
2
)
A.加入苯,振荡,平衡正向移动
B.经苯2次萃取分离后,在水溶液中加入KSCN,溶液呈血红色,表明该化学反应存在限度
C.加入FeSO 固体,平衡逆向移动
4
c2(Fe2+)
D.该反应的平衡常数K=
c2(Fe3+)·c2(I-)
答案 D
5.(2020浙江1月选考,19,2分)在干燥的HCl气流中加热MgCl ·6H O,能得到无水
2 2
MgCl 。下列说法不正确的是 ( )
2
A.MgCl ·nH O(s) MgCl ·(n-1)H O(s)+H O(g) ΔH>0
2 2 2 2 2
B.MgCl ·2H O(s) Mg(OH) (s)+2HCl(g),HCl气流可抑制反应进行
2 2 2
C.MgCl ·H O(s) Mg(OH)Cl(s)+HCl(g),升高温度,反应更易发生
2 2
D.MgCl ·4H O(s) MgCl ·2H O(s)+2H O(g),HCl气流可抑制反应进行
2 2 2 2 2
答案 D
6.(2019浙江4月选考,17,2分)下列说法正确的是( )
A.H (g)+I (g) 2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变
2 2
B.C(s)+H O(g) H (g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡
2 2
C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g) 2C(?)已达平衡,则A、C不能同时
是气体
D.1 mol N 和3 mol H 反应达到平衡时H 转化率为10%,放出热量Q ;在相同温度和压
2 2 2 1
强下,当2 mol NH 分解为N 和H 的转化率为10%时,吸收热量Q ,Q 不等于Q
3 2 2 2 2 1
答案 B
7.(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
8.(2018浙江11月选考,22,2分)已知:2SO (g)+O (g) 2SO (g) ΔH=-197.8 kJ·mol-1。
2 2 3
起始反应物为SO 和O (物质的量之比为2∶1,且总物质的量不变)。SO 的平衡转化率(%)
2 2 2
随温度和压强的变化如下表:
压强/(105 Pa)
温度/K
1.01 5.07 10.1 25.3 50.7
673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9
723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6
773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0
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下列说法不正确的是( )
A.一定压强下降低温度,SO 的转化率增大
2
B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO 所需要的时间相等
2
C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO 的转化率已相当高
2
答案 B
9.(2018天津理综,5,6分)室温下,向圆底烧瓶中加入1 mol C H OH和含1 mol HBr的氢
2 5
溴酸,溶液中发生反应C H OH+HBr C H Br+H O,充分反应后达到平衡。已知常压
2 5 2 5 2
下,C H Br和C H OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是( )
2 5 2 5
A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量
B.增大HBr浓度,有利于生成C H Br
2 5
C.若反应物均增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始温度提高至60 ℃,可缩短反应达到平衡的时间
答案 D
10.(2017天津理综,6,6分)常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO) (g)。230 ℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO) 的沸点为42.2 ℃,固
4 4
体杂质不参与反应。
第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO) ;
4
第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230 ℃制得高纯镍。
下列判断正确的是( )
A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大
B.第一阶段,在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度,选50 ℃
C.第二阶段,Ni(CO) 分解率较低
4
D.该反应达到平衡时,v [Ni(CO) ]=4v (CO)
生成 4 生成
答案 B
11.(2017海南单科,11,4分)(双选)已知反应CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g) ΔH<0。
2 2 2
在一定温度和压强下于密闭容器中,反应达到平衡 。下列叙述正确的是( )
A.升高温度,K减小
B.减小压强,n(CO )增加
2
C.更换高效催化剂,α(CO)增大
D.充入一定量的氮气,n(H )不变
2
答案 AD
12.(2021北京,10,3分)NO 和N O 存在平衡:2NO (g) N O (g) ΔH<0。下列分析正
2 2 4 2 2 4
确的是( )
A.1 mol平衡混合气体中含1 mol N原子
B.断裂2 mol NO 中的共价键所需能量小于断裂1 mol N O 中的共价键所需能量
2 2 4
C.恒温时,缩小容积,气体颜色变深,是平衡正向移动导致的
D.恒容时,水浴加热,由于平衡正向移动导致气体颜色变浅
答案 B
13.(2021辽宁,11,3分)某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应 2X(s)
Y(s)+Z(g),一段时间后达到平衡。下列说法错误的是( )
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A.升高温度,若c(Z)增大,则ΔH>0
B.加入一定量Z,达新平衡后m(Y)减小
C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后c(Z)增大
D.加入一定量氩气,平衡不移动
答案 C
14.(2021江苏,14,3分)NH 与O 作用分别生成N 、NO、N O的反应均为放热反应。工
3 2 2 2
业尾气中NH 可通过催化氧化为N 除去。将一定比例NH 、O 和N 的混合气体以一定
3 2 3 2 2
2n (N )
生成 2
流速通过装有催化剂的反应管,NH 的转化率、N 的选择性[ ×100%]与温
3 2 n (N H )
总转化 3
度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.其他条件不变,升高温度,NH 的平衡转化率增大
3
B.其他条件不变,在175~300 ℃范围,随着温度的升高,出口处氮气、氮氧化物的量均不
断增大
C.催化氧化除去尾气中的NH 应选择反应温度高于250 ℃
3
D.高效除去尾气中的NH ,需研发低温下NH 转化率高和N 选择性高的催化剂
3 3 2
答案 D
15.(2021福建,13,13分)化学链燃烧(CLC)是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技
术,与传统燃烧方式相比,避免了空气和燃料的直接接触,有利于高效捕集CO 。基于
2
CuO/Cu O载氧体的甲烷化学链燃烧技术示意图如下。
2
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为:
①2Cu O(s)+O (g) 4CuO(s) ΔH =-227 kJ·mol-1
2 2 1
②8CuO(s)+CH (g) 4Cu O(s)+CO (g)+2H O(g) ΔH =-348 kJ·mol-1
4 2 2 2 2
(1)反应CH (g)+2O (g) CO (g)+2H O(g) ΔH= kJ·mol-1。
4 2 2 2
(2)反应②的平衡常数表达式K= 。
(3)氧的质量分数:载氧体Ⅰ (填“>”“=”或“<”)载氧体Ⅱ。
(4)往盛有CuO/Cu O载氧体的刚性密闭容器中充入空气[氧气的物质的量分数x(O )为
2 2
21%],发生反应①。平衡时x(O )随反应温度T变化的曲线如图所示。985 ℃时O 的平
2 2
衡转化率α(O )= (保留2位有效数字)。
2
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(5)根据上图,x(O )随温度升高而增大的原因是 。反应温
2
度必须控制在1 030 ℃以下,原因是 。
(6)载氧体掺杂改性,可加快化学链燃烧速率。使用不同掺杂的CuO/Cu O载氧体,反应②
2
活化能如下表所示。
载氧体掺杂物质 氧化铝 膨润土
活化能/kJ·mol-1 60±2.3 37.3±1.3
由表中数据判断:使用 (填“氧化铝”或“膨润土”)掺杂的载氧体反应较快;使
用氧化铝或者膨润土掺杂的载氧体,单位时间内燃料反应器释放的热量分别为a kJ、b
kJ,则a b(填“>”“=”或“<”)。
答案 (1)-802
c2(H O)c(CO ) [H O]2[CO ]
(2) 2 2 (或 2 2 )
c(CH ) [CH ]
4 4
(3)>
(4)58%
(5)反应①为放热反应,温度升高平衡左移 温度高于1 030 ℃时,x(O )大于21%,载氧体
2
无法载氧
(6)膨润土 <
16.(2021江苏,18,14分)甲烷是重要的资源,通过下列过程可实现由甲烷到氢气的转化。
(1)500 ℃时,CH 与H O重整主要发生下列反应:
4 2
CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g)
4 2 2
CO(g)+H O(g) H (g)+CO (g)
2 2 2
已知CaO(s)+CO (g) CaCO (s) ΔH=-178.8 kJ·mol-1。向重整反应体系中加入适量多
2 3
孔CaO,其优点是 。
(2)CH 与CO 重整的主要反应的热化学方程式为
4 2
反应Ⅰ:CH (g)+CO (g) 2CO(g)+2H (g)
4 2 2
ΔH=246.5 kJ·mol-1
反应Ⅱ:H (g)+CO (g) CO(g)+H O(g) ΔH=41.2 kJ·mol-1
2 2 2
反应Ⅲ:2CO(g) CO (g)+C(s) ΔH=-172.5 kJ·mol-1
2
①在CH 与CO 重整体系中通入适量H O(g),可减少C(s)的生成,反应3CH (g)+CO (g)
4 2 2 4 2
+2H O(g) 4CO(g)+8H (g)的ΔH= 。
2 2
②1.01×105 Pa下,将n (CO )∶n (CH )=1∶1的混合气体置于密闭容器中,不同温度下重
起始 2 起始 4
整体系中CH 和CO 的平衡转化率如图1所示。800 ℃下CO 平衡转化率远大于600
4 2 2
℃下CO 平衡转化率,其原因是
2
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。
图1
(3)利用铜-铈氧化物(xCuO·yCeO ,Ce是活泼金属)催化氧化可除去H 中少量CO,催化氧
2 2
化过程中Cu、Ce的化合价均发生变化,可能机理如图2所示。将
n(CO)∶n(O )∶n(H )∶n(N )=1∶1∶49∶49的混合气体以一定流速通过装有xCuO·yCeO 催化剂
2 2 2 2
的反应器,CO的转化率随温度变化的曲线如图3所示。
图2
图3
①Ce基态原子核外电子排布式为[Xe]4f15d16s2,图2所示机理的步骤(ⅰ)中,元素Cu、Ce
化合价发生的变化为 。
②当催化氧化温度超过150 ℃时,催化剂的催化活性下降,其可能原因是
。
答案 (1)提高H 的产率;提供热量
2
(2)①657.1 kJ/mol ②反应Ⅰ、反应Ⅱ的ΔH>0,高温下正反应进行程度大,CO 反应的量
2
多;反应Ⅲ的ΔH<0,高温下正反应进行程度小,CO 的生成量小
2
(3)①Cu由+2价变为+1价,Ce由+4价变为+3价 ②温度升高,Cu2+(或Cu+)被H (或CO)
2
还原为Cu
17.(2017课标Ⅲ,28,14分)砷(As)是第四周期ⅤA族元素,可以形成As S 、As O 、
2 3 2 5
H AsO 、H AsO 等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题:
3 3 3 4
(1)画出砷的原子结构示意图 。
(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As S )制成浆状,通入O 氧化,生成H AsO 和单质硫。
2 3 2 3 4
写出发生反应的化学方程式 。该反应需要在加压下进
行,原因是 。
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3
(3)已知:As(s)+ H (g)+2O (g) H AsO (s) ΔH
2 2 2 3 4 1
1
H (g)+ O (g) H O(l) ΔH
2 2 2 2 2
5
2As(s)+ O (g) As O (s) ΔH
2 2 2 5 3
则反应As O (s)+3H O(l) 2H AsO (s)的ΔH= 。
2 5 2 3 4
(4)298 K时,将20 mL 3x mol·L-1 Na AsO 、20 mL 3x mol·L-1 I 和20 mL NaOH溶
3 3 2
液混合,发生反应:AsO3-
(aq)+I (aq)+2OH-(aq)
AsO3-
(aq)+2I-(aq)+H O(l)。溶液中
3 2 4 2
c(AsO3-
)与反应时间(t)的关系如图所示。
4
①下列可判断反应达到平衡的是 (填标号)。
a.溶液的pH不再变化
b.v(I-)=2v(AsO3-
)
3
c.c(AsO3- )/c(AsO3-
)不再变化
4 3
d.c(I-)=y mol·L-1
②t 时,v v (填“大于”“小于”或“等于”)。
m 正 逆
③t 时v t 时v (填“大于”“小于”或“等于”),理由是 。
m 逆 n 逆
④若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为 。
答案 (1)
(2)2As S +5O +6H O 4H AsO +6S
2 3 2 2 3 4
增加反应物O 的浓度,提高As S 的转化速率
2 2 3
(3)2ΔH -3ΔH -ΔH
1 2 3
(4)①a、c ②大于 ③小于 t 时生成物浓度较低
m
4 y3
④ (mol·L-1)-1
(x- y)2
考点三 化学平衡常数及应用
1.(2021江苏,8,3分)N 是合成氨工业的重要原料,NH 不仅可制造化肥,还能通过催化氧
2 3
化生产HNO ;HNO 能溶解Cu、Ag等金属,也能与许多有机化合物发生反应;在高温或
3 3
放电条件下,N 与O 反应生成NO,NO进一步氧化生成NO 。2NO(g)+O (g) 2NO (g)
2 2 2 2 2
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ΔH=-116.4 kJ·mol-1。大气中过量的NO
和水体中过量的NH+ 、NO-
均是污染物。通过
x 4 3
催化还原的方法,可将烟气和机动车尾气中的NO 转化为N
,也可将水体中的NO-
转化
x 2 3
为N 。对于反应2NO(g)+O (g) 2NO (g),下列说法正确的是( )
2 2 2
A.该反应的ΔH<0,ΔS<0
c2(NO)·c(O )
2
B.反应的平衡常数可表示为K=
c2(NO )
2
C.使用高效催化剂能降低反应的焓变
n(O )
D.其他条件相同,增大 2 ,NO的转化率下降
n(NO)
答案 A
2.(2020北京,10,3分)一定温度下,反应I (g)+H (g) 2HI(g)在密闭容器中达到平衡时,
2 2
测得c(I )=0.11 mmol·L-1、c(H )=0.11 mmol·L-1、c(HI)=0.78 mmol·L-1。相同温度下,按
2 2
下列4组初始浓度进行实验,反应逆向进行的是( )
A B C D
c(I )/mmol·L-1 1.00 0.22 0.44 0.11
2
c(H )/mmol·L-1 1.00 0.22 0.44 0.44
2
c(HI)/mmol·L-1 1.00 1.56 4.00 1.56
(注:1 mmol·L-1=10-3 mol·L-1)
答案 C
3.(2020海南,6,2分)NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间
1
的反应:CO(g)+NO(g) CO (g)+ N (g) ΔH=-374.3 kJ·mol-1 K=2.5×1060,反应速率
2 2 2
较小。有关该反应的说法正确的是( )
A.K很大,NO与CO在排入大气之前就已反应完全
B.增大压强,平衡将向右移动,K>2.5×1060
C.升高温度,既增大反应速率又增大K
D.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
答案 D
4.(2020江苏单科,8,2分)反应SiCl (g)+2H (g) Si(s)+4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列
4 2
有关该反应的说法正确的是( )
A.该反应ΔH>0、ΔS<0
c4(HCl)
B.该反应的平衡常数K=
c(SiCl )×c2(H )
4 2
C.高温下反应每生成1 mol Si需消耗2×22.4 L H
2
D.用E表示键能,该反应ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-4E(H—Cl)
答案 B
5.(2019海南单科,14,8分)由γ-羟基丁酸生成γ-丁内酯的反应如下:HOCH CH CH COOH
2 2 2
+H O
2
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在298 K下,γ-羟基丁酸水溶液的初始浓度为0.180 mol·L-1,测得γ-丁内酯的浓度随时间
变化的数据如表所示。回答下列问题:
t/min c/(mol·L-1)
21 0.024
50 0.050
80 0.071
100 0.081
120 0.090
160 0.104
220 0.116
∞ 0.132
(1)该反应在50~80 min内的平均反应速率为 mol·L-1·min-1。
(2)120 min时γ-羟基丁酸的转化率为 。
(3)298 K时该反应的平衡常数K= 。
(4)为提高γ-羟基丁酸的平衡转化率,除适当控制反应温度外,还可采取的措施是
。
答案 (1)7×10-4 (2)50% (3)11/4
(4)及时分离出产物γ-丁内酯;使用浓硫酸作吸水剂
6.(2021海南,16,10分)碳及其化合物间的转化广泛存在于自然界及人类的生产和生活中。
已知25 ℃,100 kPa时:
①1 mol葡萄糖[C H O (s)]完全燃烧生成CO (g)和H O(l),放出2 804 kJ热量。
6 12 6 2 2
1
②CO(g)+ O (g) CO (g)
2 2 2
ΔH=-283 kJ·mol-1
回答问题:
(1)25 ℃时,CO (g)与H O(l)经光合作用生成葡萄糖[C H O (s)]和O (g)的热化学方程式
2 2 6 12 6 2
为 。
(2)25 ℃,100 kPa时, 气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知O O、C
O键的键焓分别为495 kJ·mol-1、799 kJ·mol-1,CO(g)分子中碳氧键的键焓为
kJ·mol-1。
(3)溶于水的CO 只有部分转化为H CO (aq),大部分以水合CO 的形式存在,水合CO 可
2 2 3 2 2
用CO (aq)表示。已知25 ℃时,H CO (aq) CO (aq)+H O(l)的平衡常数K=600,正反应
2 2 3 2 2
的速率可表示为v(H CO )=k ·c(H CO ),逆反应的速率可表示为v(CO )=k ·c(CO ),则k =
2 3 1 2 3 2 2 2 2
(用含k 的代数式表示)。
1
(4)25 ℃时,潮湿的石膏雕像表面会发生反应:CaSO
(s)+CO2-
(aq) CaCO
(s)+SO2-
(aq),
4 3 3 4
其平衡常数K= 。[已知K (CaSO )=9.1×10-6,K (CaCO )=2.8×10-9]
sp 4 sp 3
(5)溶洞景区限制参观的游客数量,主要原因之一是游客呼吸产生的气体对钟乳石有破坏
作用,从化学平衡的角度说明其原因 。
答案 (1)6CO (g)+6H O(l) C H O (s)+6O (g) ΔH=+2 804 kJ·mol-1 (2)1 067.5
2 2 6 12 6 2
k
(3) 1 (4)3.25×103 (5)存在碳酸钙的沉淀溶解平衡,CaCO (s) Ca2+(aq)+CO2- (aq),
600 3 3
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当游客数量增多时,游客呼吸产生的二氧化碳气体与CO2-
反应,使平衡正向移动,造成钟
3
乳石溶解
7.(2020山东,18,12分)探究CH OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH OH的
3 3
产率。以CO 、H 为原料合成CH OH涉及的主要反应如下:
2 2 3
Ⅰ.CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g)
2 2 3 2
ΔH =-49.5 kJ·mol-1
1
Ⅱ.CO(g)+2H (g) CH OH(g)
2 3
ΔH =-90.4 kJ·mol-1
2
Ⅲ.CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH
2 2 2 3
回答下列问题:
(1)ΔH = kJ·mol-1。
3
(2)一定条件下,向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO 和3 mol H 发生上述
2 2
反应,达到平衡时,容器中CH OH(g)为a mol, CO为b mol,此时H O(g)的浓度为
3 2
mol·L-1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应Ⅲ的平衡常数为 。
(3)不同压强下,按照n(CO )∶n(H )=1∶3投料,实验测定CO 的平衡转化率和CH OH的平衡
2 2 2 3
产率随温度的变化关系如图所示。
图甲
图乙
n(CO ) -n(CO )
2 初始 2 平衡
已知:CO 的平衡转化率= ×100%
2 n(CO )
2 初始
n(CH OH)
3 平衡
CH OH的平衡产率= ×100%
3 n(CO )
2 初始
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其中纵坐标表示CO 平衡转化率的是图 (填“甲”或“乙”);压强p 、p 、p 由大
2 1 2 3
到小的顺序为 ;图乙中T 温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是
1
。
(4)为同时提高CO 的平衡转化率和CH OH的平衡产率,应选择的反应条件为 (填
2 3
标号)。
A.低温、高压 B.高温、低压
C.低温、低压 D.高温、高压
答案 (1)+40.9
a+b b(a+b)
(2)
V (1-a-b)(3-3a-b)
(3)乙 p 、p 、p T 时以反应Ⅲ为主,反应前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有
1 2 3 1
影响 (4)A
8.(2019课标Ⅲ,28,15分)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产
出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下
列问题:
(1)Deacon发明的直接氧化法为:4HCl(g)+O (g) 2Cl (g)+2H O(g)。下图为刚性容器
2 2 2
中,进料浓度比c(HCl)∶c(O )分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系:
2
可知反应平衡常数K(300 ℃) K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始
浓度为c ,根据进料浓度比c(HCl)∶c(O )=1∶1的数据计算K(400 ℃)=
0 2
(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。
进料浓度比c(HCl)∶c(O )过低、过高的不利影响分别是 。
2
(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:
1
CuCl (s) CuCl(s)+ Cl (g) ΔH =83 kJ·mol-1
2 2 2 1
1 1
CuCl(s)+ O (g) CuO(s)+ Cl (g)
2 2 2 2
ΔH =-20 kJ·mol-1
2
CuO(s)+2HCl(g) CuCl (s)+H O(g)
2 2
ΔH =-121 kJ·mol-1
3
则4HCl(g)+O (g) 2Cl (g)+2H O(g)的ΔH= kJ·mol-1。
2 2 2
(3)在一定温度的条件下,进一步提高HCl的转化率的方法是 。(写出2种)
(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一
种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如下图所示:
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负极区发生的反应有 (写反应方程式)。
电路中转移1 mol电子,需消耗氧气 L(标准状况)。
(0.42)2×(0.42)2
答案 (1)大于
(1-0.84)4×(1-0.21)c
0
O 和Cl 分离能耗较高、HCl转化率较低
2 2
(2)-116 (3)增加反应体系压强、及时除去产物
(4)Fe3++e- Fe2+,4Fe2++O +4H+ 4Fe3++2H O 5.6
2 2
9.(2021山东,20,12分)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油添加剂。在催化剂作用
下,可通过甲醇与烯烃的液相反应制得,体系中同时存在如下反应:
反应Ⅰ: +CH OH ΔH
3 1
反应Ⅱ: +CH OH ΔH
3 2
反应Ⅲ: ΔH
3
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数K 与温度T变化关系如图所示。据
x
ΔH
1
图判断,A和B中相对稳定的是 (用系统命名法命名); 的数值范围是
ΔH
2
(填标号)。
第 14 页 共 41 页第 14 页 共 41 页
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A.<-1 B.-1~0 C.0~1 D.>1
(2)为研究上述反应体系的平衡关系,向某反应容器中加入1.0 mol TAME,控制温度为
353 K,测得TAME的平衡转化率为α。
已知反应Ⅲ的平衡常数K =9.0,则平衡体系中B的物质的量为 mol,反应Ⅰ的平
x
3
衡常数K = 。
x
1
同温同压下,再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释,反应Ⅰ的化学平衡将
(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”);平衡时,A与CH OH物质的量浓度之比
3
c(A)∶c(CH OH)= 。
3
(3)为研究反应体系的动力学行为,向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和
CH OH。控制温度为353 K,A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表
3
B的变化曲线为 (填“X”或“Y”);t=100 s时,反应Ⅲ的正反应速率v 逆
正
反应速率v (填“>”“<”或“=”)。
逆
10-10α2
答案 (1)2-甲基-2-丁烯 D (2)0.9α 逆向移动 1∶10 (3)X <
α2
10.(2021浙江6月选考,29,10分)含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。
请回答:
(1)实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量SO :
2
Cu(s)+2H SO (l) CuSO (s)+SO (g)+2H O(l) ΔH=-11.9 kJ·mol-1
2 4 4 2 2
判断该反应的自发性并说明理由 。
(2)已知2SO (g)+O (g) 2SO (g) ΔH=-198 kJ·mol-1
2 2 3
850 K时,在一恒容密闭反应器中充入一定量的SO 和O ,当反应达到平衡后测得SO 、
2 2 2
O 和SO 的浓度分别为6.0×10-3 mol·L-1、8.0×10-3 mol·L-1和4.4×10-2 mol·L-1。
2 3
①该温度下反应的平衡常数为 。
②平衡时SO 的转化率为 。
2
(3)工业上主要采用接触法由含硫矿石制备硫酸。
①下列说法正确的是 。
A.须采用高温高压的反应条件使SO 氧化为SO
2 3
B.进入接触室之前的气流无需净化处理
C.通入过量的空气可以提高含硫矿石和SO 的转化率
2
D.在吸收塔中宜采用水或稀硫酸吸收SO 以提高吸收速率
3
②接触室结构如图1所示,其中1~4表示催化剂层。图2所示进程中表示热交换过程的
是 。
A.a →b B.b →a C.a →b D.b →a
1 1 1 2 2 2 2 3
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E.a →b F.b →a G.a →b
3 3 3 4 4 4
图1
图2
③对于放热的可逆反应,某一给定转化率下,最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。
在图3中画出反应2SO (g)+O (g) 2SO (g)的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转
2 2 3
化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图(标明曲线Ⅰ、Ⅱ)。
图3
图4
(4)一定条件下,在Na S-H SO -H O 溶液体系中,检测得到pH-时间振荡曲线如图4,同时
2 2 4 2 2
观察到体系由澄清→浑浊→澄清的周期性变化。可用一组离子方程式表示每一个周期
内的反应进程,请补充其中的2个离子方程式。
Ⅰ S2-+H+ HS-;
Ⅱ ① ;
Ⅲ HS-+H O +H+ S↓+2H O;
2 2 2
Ⅳ ② 。
答案 (1)不同温度下都能自发,是因为ΔH<0,ΔS>0
(2)①6.7×103 mol-1·L ②88%
(3)①C ②BDF
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③
(4)①HS-+4H O SO2- +4H O+H+
2 2 4 2
②S+3H O SO2- +2H O+2H+
2 2 4 2
综合篇 知能转换
综合 化学反应速率和化学平衡图像的综合分析
1.(2021广东,14,4分)反应X 2Z经历两步:①X Y;②Y 2Z。反应体系中X、
Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.a为c(X)随t的变化曲线
B.t 时,c(X)=c(Y)=c(Z)
1
C.t 时,Y的消耗速率大于生成速率
2
D.t 后,c(Z)=2c -c(Y)
3 0
答案 D
2.(2021湖南,11,4分)(双选)已知:A(g)+2B(g) 3C(g) ΔH<0,向一恒温恒容的密闭容器
中充入 1 mol A和3 mol B发生反应,t 时达到平衡状态 Ⅰ,在t 时改变某一条件,t 时
1 2 3
重新达到平衡状态 Ⅱ,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.容器内压强不变,表明反应达到平衡
B.t 时改变的条件:向容器中加入C
2
C.平衡时A的体积分数φ:φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)
D.平衡常数K:K(Ⅱ)<K(Ⅰ)
答案 BC
3.(2021北京,14,3分)丙烷经催化脱氢可制丙烯: C H C H +H 。600 ℃,将一定浓度
3 8 3 6 2
的CO 与固定浓度的C H 通过含催化剂的恒容反应器,经相同时间,流出的C H 、CO和
2 3 8 3 6
H 浓度随初始CO 浓度的变化关系如图。
2 2
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已知:①C H (g)+5O (g) 3CO (g)+4H O(l) ΔH=-2 220 kJ·mol-1
3 8 2 2 2
9
②C H (g)+ O (g) 3CO (g)+3H O(l)
3 6 2 2 2 2
ΔH=-2 058 kJ·mol-1
1
③H (g)+ O (g) H O(l)
2 2 2 2
ΔH=-286 kJ·mol-1
下列说法不正确的是( )
A.C H (g) C H (g)+H (g)
3 8 3 6 2
ΔH=+124 kJ·mol-1
B.c(H )和c(C H )变化差异的原因:CO +H CO+H O
2 3 6 2 2 2
C.其他条件不变,投料比c(C H )/c(CO )越大,C H 转化率越大
3 8 2 3 8
D.若体系只有C H 、CO、H 和H O生成,则初始物质浓度c 与流出物质浓度c之间一
3 6 2 2 0
定存在:3c (C H )+c (CO )=c(CO)+c(CO )+3c(C H )+3c(C H )
0 3 8 0 2 2 3 8 3 6
答案 C
4.(2022届河北承德期中,3)在密闭容器中进行反应:X(g)+3Y(g) 2Z(g)。有关下列图像
的说法正确的是( )
A.依据图a可判断正反应为吸热反应
B.在图b中,虚线可表示使用催化剂
C.图c可表示增大压强使平衡向逆反应方向移动
D.由图d中气体平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的ΔH>0
答案 B
5.(2022届黑龙江哈尔滨适应考,19)下列图示与对应的叙述相符的是( )
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图一 图二
图三 图四
A.图一表示反应:mA(s)+nB(g) pC(g) ΔH>0,在一定温度下,平衡时B的百分含量
(B%)随压强变化的关系,x点的正反应速率小于逆反应速率
B.图二是可逆反应:A(g)+B(s) C(s)+D(g)
ΔH>0的速率时间图像,在t 时刻改变条件一定是加入催化剂
1
C.图三表示对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),A的百分含量与温度(T)的变化
情况,则该反应的ΔH<0
D.图四所示图中的阴影部分面积的含义是(v -v )
正 逆
答案 C
6.(2021重庆巴蜀月考,10)根据如图所示所得推论正确的是( )
图一 图二
图三 图四
A.若图一表示恒温恒容条件下,反应2NO (g) N O (g)中,各物质的浓度与其消耗速率
2 2 4
之间的关系,则b点对应的状态为化学平衡状态
B.图二是C H (g) C H (g)+H (g)的平衡转化率与温度和压强的关系曲线,推断该反应
4 10 4 8 2
的ΔH>0、x>0.1
C.图三是0.5 mol·L-1CH COONa溶液及水的pH随温度的变化曲线,说明随温度升
3
高,CH COONa溶液中c(OH-)减小
3
D.图四是0.03 g镁条分别与2 mL 2 mol·L-1盐酸和醋酸溶液反应过程中密闭容器内气
体压强随时间的变化曲线,推断曲线①代表盐酸与镁条的反应
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答案 D
7.(2021福建莆田质检,6)二氧化碳在溶液中的存在形式随溶液pH的变化如下图所示,下
列说法正确的是( )
图1 图2
图3 图4
A.由图1可知碳酸的第二步电离平衡常数的数量级为10-10
B.图2表示的是H (g)+I (g) 2HI(g)在t 时刻达到平衡后使用催化剂的速率变化图像
2 2 1
C.图3中t时刻代表合成氨反应达到了化学平衡状态
D.由图4可知,N (g)+3H (g) 2NH (l) ΔH=-2(b+c-a) kJ/mol
2 2 3
答案 D
8.(2021黑龙江实验中学期中,15)以CO 和NH 为原料,通过反应:2NH (g)+CO (g)
2 3 3 2
CO(NH ) (l)+H O(l)合成尿素。该反应的平衡常数和温度关系如下表。( )
2 2 2
T/℃ 165 175 185 195
K 111.9 74.1 50.6 34.8
在一定温度和压强下,若原料气中的NH 和CO 物质的量之比(氨碳比x)与CO 平衡转化
3 2 2
率(α)的关系如图,下列说法正确的是( )
A.图中点B处NH 的平衡转化率为32%
3
[CO(N H ) ][H O]
2 2 2
B.该反应平衡常数的表达式为
[N H ]2[CO]
3
C.该反应中反应物的总键能大于生成物的总键能
D.氨碳比越高,合成CO(NH ) 时NH 的转化率越高
2 2 3
答案 A
9.(2020课标Ⅲ,28,14分)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO 的热点研究领域。
2
回答下列问题:
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(1)CO 催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C H )∶n(H O)=
2 2 4 2
。当反应达到平衡时,若增大压强,则n(C H ) (填“变大”“变小”或“不变”)。
2 4
(2)理论计算表明,原料初始组成n(CO )∶n(H )=1∶3,在体系压强为0.1 MPa,反应达到平衡
2 2
时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。
图中,表示C H 、CO 变化的曲线分别是 、 。CO 催化加氢合成C H 反应
2 4 2 2 2 4
的ΔH 0(填“大于”或“小于”)。
(3)根据图中点A(440 K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数K = (MPa)-3(列出
p
计算式。以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成C H 、C H 、C H 等低碳烃。
3 6 3 8 4 8
一定温度和压强条件下,为了提高反应速率和乙烯选择性,应当 。
答案 (1)1∶4 变大
(2)d c 小于
0.39
0.394×
9 1 4 1
(3) × 或 × 等
4 0.0393
0.396×
(0.39) 2 0.13
3
(4)选择合适催化剂等
10.(2019课标Ⅰ,28,14分)水煤气变换[CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g)]是重要的化工过
2 2 2
程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:
(1)Shibata曾做过下列实验:①使纯H 缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s),氧
2
化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H 的物质的量分数为0.025 0。②在同一
2
温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。
根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO H (填“大于”或“小
2
于”)。
(2)721 ℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和 H O(g)混合,采用适当的催化剂进
2
行反应,则平衡时体系中H 的物质的量分数为 (填标号)。
2
A.<0.25 B.0.25 C.0.25~0.50
D.0.50 E.>0.50
(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历
程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
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可知水煤气变换的ΔH 0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒
(活化能)E = eV,写出该步骤的化学方程式 。
正
(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H 分压随时间变化关系(如下
2
图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的p 和p 相等、p 和p 相等。
H O CO CO H
2 2 2
计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率v(a)= kPa·min-1。467 ℃时p 和
H
2
p 随时间变化关系的曲线分别是 、 。489 ℃时p 和p 随时间变化
CO H CO
2
关系的曲线分别是 、 。
答案 (1)大于 (2)C
(3)小于 2.02 COOH*+H*+H O* COOH*+2H*+OH*(或H O* H*+OH*)
2 2
(4)0.004 7 b c a d
11.(2021天津,16,14分)CS 是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S )与CH 为原
2 8 4
料制备CS ,S 受热分解成气态S ,发生反应2S (g)+CH (g) CS (g)+2H S(g),回答下列
2 8 2 2 4 2 2
问题:
(1)CH 的电子式为 ,CS 分子的立体构型为 。
4 2
(2)某温度下,若S 完全分解成气态S 。在恒温密闭容器中,S 与CH 物质的量比为2∶1时
8 2 2 4
开始反应。
①当CS 的体积分数为10%时,CH 的转化率为 。
2 4
②当以下数值不变时,能说明该反应达到平衡的是 (填序号)。
a.气体密度 b.气体总压
第 22 页 共 41 页第 22 页 共 41 页
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c.CH 与S 体积比 d.CS 的体积分数
4 2 2
(3)一定条件下,CH 与S 反应中CH 的平衡转化率、S 分解产生S 的体积分数随温度的
4 2 4 8 2
变化曲线如图所示。据图分析,生成CS 的反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。
2
工业上通常采用在600~650 ℃的条件下进行此反应,不采用低于600 ℃的原因是
。
(4)用燃煤废气(含N 、O 、SO 、CO 、H O、NO 等)使尾气中的H S转化为单质硫
2 2 2 2 2 x 2
(S),可实现废物利用,保护环境。写出其中一个反应的化学方程式 。
H
··
答案 (1)H·· C ··H 直线形
··
H
(2)①30% ②d
(3)放热 600 ℃时甲烷平衡转化率高达99%,低于600 ℃时,S 浓度明显偏小,且反应速
2
率慢
(4)2H S+SO 3S+2H O、2xH S+2NO 2xS+2xH O+N 、2H S+O 2S+2H O(写
2 2 2 2 x 2 2 2 2 2
出任意一个,或者其他合理答案均可 )
应用篇 知行合一
应用 化学平衡常数的创新应用——压强平衡常数(K )
p
1.(2022届湖北鄂东南期中,8)用焦炭还原NO 的反应为2NO (g)+2C(s) N (g)
2 2 2
+2CO (g),在恒温条件下,1 mol NO 和足量C发生反应,测得平衡时CO 和NO 的物质的
2 2 2 2
量浓度与平衡总压的关系如图所示。下列描述正确的是( )
A.A、C两点的浓度平衡常数关系:K(A)>K(C)
c c
B.C点NO 转化率最低
2
C.B点时,该反应的压强平衡常数K (B)=3.2 MPa
p
D.焦炭的用量越多,NO 的转化率越高
2
答案 C
2.(2022届重庆七中期中,17节选)H S广泛存在于许多燃气和工业废气中,脱除其中的
2
H S既可回收硫又可防止产生污染。回答下列问题:
2
第 23 页 共 41 页第 23 页 共 41 页
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(3)H S分解反应为2H S(g) 2H (g)+S (g)。在无催化剂及Al O 催化下,H S在反应器
2 2 2 2 2 3 2
中不同温度时反应,每间隔相同时间测定一次H S的转化率,其转化率与温度的关系如图
2
所示:
①该反应的ΔH (填“>”或“<”)0。
②在不加催化剂时,温度越高H S的转化率越接近平衡时的转化率,原因是
2
;
在约1 100 ℃时,有无Al O 催化,其转化率几乎相等,是因为 。
2 3
③若起始时在恒容密闭容器中只充入H S,在A点达到平衡时,若此时气体总压强为p,则
2
此温度反应的平衡常数K = (K 为以分压表示的平衡常数,气体分压=气体总压×体
p p
积分数)。
答案 (3)①> ②温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短 1 100 ℃时,Al O 几
2 3
乎失去催化活性 ③0.2p
3.(2022届河北承德期中,24)已知CO 催化加氢合成乙醇的反应原理为2CO (g)+6H (g)
2 2 2
n(H )
2
C H OH(g)+3H O(g) ΔH<0。设m为起始时的投料比,即m= 。
2 5 2 n(CO )
2
图1 图2 图3
(1)图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为 。
(2)图2中m 、m 、m 从大到小的顺序为 。
1 2 3
(3)图3表示在总压为5 MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态下各物质的物质的量分
数与温度的关系。则曲线d代表的物质的化学名称为 ,T 时,该反应的平衡常数K
4 p
的计算式为 。
答案 (1)T >T >T (2)m >m >m
3 2 1 1 2 3
(5×0.125)×(5×0.375)3
(3)乙醇
(5×0.125)2×(5×0.375)6
4.(2022届吉林长春外国语期中,15)甲烷和水蒸气催化制氢主要存在如下两个反应:
①CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g)
4 2 2
第 24 页 共 41 页第 24 页 共 41 页
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ΔH=+206 kJ/mol
②CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g)
2 2 2
ΔH=-41 kJ/mol
恒定压强为p 时,将n(CH )∶n(H O)=1∶3的混合气体投入反应器中,平衡时各组分的物质的
0 4 2
量分数与温度的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)写出CH 与CO 反应生成H 和CO的热化学方程式: 。
4 2 2
(2)关于甲烷和水蒸气催化制氢反应,下列叙述正确的是 。(填字母)
A.恒温、恒容条件下,加入惰性气体,压强增大,反应速率加快
B.恒温、恒容条件下,加入水蒸气,活化分子百分数增大,反应速率加快
C.升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率加快
D.加入合适的催化剂,同时降低反应温度,相同时间内的转化率可能不变
(3)恒定压强为p ,投料比为n(CH )∶n(H O)=1∶3时,从提高氢气产率角度考虑反应温度应
0 4 2
控制在 ℃。
(4)600 ℃时,CH 的平衡转化率为 (保留2位有效数字),反应①的平衡常数的计算
4
式为K = 。(K 是以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
p p
答案 (1)CH (g)+2CO (g) 2H (g)+2CO(g) ΔH=+247 kJ/mol (2)CD (3)700~750
4 2 2
(4)77.78%
0.06p ×(0.50p )3
0 0
0.04 p ×0.32p
0 0
5.(2022届河北石家庄期中,17节选)研究碳、氮、硫等元素化合物的性质或转化对建设
生态文明、美丽中国具有重要意义。
(3)工业上以CO和H 为原料合成甲醇的反应:CO(g)+2H (g) CH OH(g) ΔH<0。在
2 2 3
容积为1 L的恒容容器中,分别在T 、T 、T 三种温度下合成甲醇。上述三种温度下不
1 2 3
同H 和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系
2
如图所示。下列说法正确的是 (填标号)。
第 25 页 共 41 页第 25 页 共 41 页
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A.a、b、c三点H 的转化率:c>a>b
2
B.上述三种温度之间的关系为T >T >T
1 2 3
C.c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H ,再次达到平衡时H 的体积分数增大
2 2
D.a点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH OH,平衡不移动
3
(4)在一定条件下,向某恒容密闭容器中充入x mol CO 和y mol H ,发生反应CO (g)
2 2 2
+3H (g) CH OH(g)+H O(g) ΔH=-50 kJ/mol。
2 3 2
图1 图2
①图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线 (填
“a”或“b”),判断依据是 。
②若x=2、y=3,测得在相同时间内不同温度下H 的转化率如图2所示,则T 时,起始压强
2 2
为2.5 MPa,K = MPa-2(K 为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
p p
答案 (3)D
800
(4)①a 该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小 ② (或9.88)
81
6.(2021湖北,19,14分|生产环保情境)丙烯是一种重要的化工原料,可以在催化剂作用下,
由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应 Ⅰ (直接脱氢):C H (g) C H (g)+H (g)
3 8 3 6 2
ΔH =+125 kJ·mol-1
1
1
反应Ⅱ(氧化脱氢):C H (g)+ O (g) C H (g)+H O(g) ΔH =-118 kJ·mol-1
3 8 2 2 3 6 2 2
(1)已知键能:E(C—H)=416 kJ·mol-1,E(H—H)=436 kJ·mol-1,由此计算生成1 mol碳碳π
键放出的能量为 kJ。
(2)对于反应Ⅰ,总压恒定为100 kPa,在密闭容器中通入C H 和N 的混合气体(N 不参与
3 8 2 2
反应),从平衡移动的角度判断,达到平衡后“通入N ”的作用是
2
;在温度为T 时,C H 的平衡转化率与通入气体中C H 的物质的量分数的关系如图a所
1 3 8 3 8
示,计算T 时反应Ⅰ的平衡常数K = kPa(以分压表示,分压=总压×物质的量分数,
1 p
保留一位小数)。
第 26 页 共 41 页第 26 页 共 41 页
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图a
(3)在温度为T 时,通入气体分压比为p(C H )∶p(O )∶p(N )=10∶5∶85的混合气体,各组分气体
2 3 8 2 2
的分压随时间的变化关系如图b所示。0~1.2 s生成C H 的平均速率为 kPa·s-1;
3 6
在反应一段时间后,C H 和O 的消耗速率比小于2∶1的原因为
3 8 2
。
图b
(4)恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为p(C H )∶p(O )∶p(N )=2∶13∶85的混合气体,已知
3 8 2 2
某反应条件下只发生如下反应(k,k'为速率常数):
反应Ⅱ:2C H (g)+O (g) 2C H (g)+2H O(g) k
3 8 2 3 6 2
反应Ⅲ:2C H (g)+9O (g) 6CO (g)+6H O(g) k'
3 6 2 2 2
实验测得丙烯的净生成速率方程为v(C H )=kp(C H )-k'p(C H ),可推测丙烯的浓度随时
3 6 3 8 3 6
间的变化趋势为 ,其理由是 。
答案 (1)271 (2)减小气体浓度,使平衡右移,提高C H (g)转化率 16.7 (3)2 H 和
3 8 2
C H 都消耗O
3 6 2
(4)先增大后减小 反应开始时,体系中主要发生反应Ⅱ,c(C H )逐渐增大,随着反应进
3 6
行,p(C H )减小,p(C H )增大,v(C H )减小,体系中主要发生反应Ⅲ,c(C H )逐渐减小
3 8 3 6 3 6 3 6
7.(2018课标Ⅰ,28,15分|生产环保情境)采用N O 为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,
2 5
在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:
(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N O 。该反应的氧化产物是一种
2 5
气体,其分子式为 。
(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N O (g)分解反应:
2 5
2N O (g) 4NO (g)+O (g)
2 5 2 2
2N O (g)
2 4
其中NO 二聚为N O 的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下
2 2 4
表所示[t=∞时,N O (g)完全分解]:
2 5
t/min 0 40 80 160 260 1 3001 700 ∞
p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1
第 27 页 共 41 页第 27 页 共 41 页
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①已知:2N O (g) 2N O (g)+O (g)
2 5 2 4 2
ΔH =-4.4 kJ·mol-1
1
2NO (g) N O (g) ΔH =-55.3 kJ·mol-1
2 2 4 2
1
则反应N O (g) 2NO (g)+ O (g)的ΔH= kJ·mol-1。
2 5 2 2 2
②研究表明,N O (g)分解的反应速率v=2×10-3×p (kPa·min-1)。t=62 min时,测得体系
2 5 N O
2 5
中p =2.9 kPa,则此时的p = kPa,v= kPa·min-1。
O N O
2 2 5
③若提高反应温度至35 ℃,则N O (g)完全分解后体系压强p (35 ℃) 63.1
2 5 ∞
kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是 。
④25 ℃时N O (g) 2NO (g)反应的平衡常数K = kPa(K 为以分压表示的平衡
2 4 2 p p
常数,计算结果保留1位小数)。
(3)对于反应2N O (g) 4NO (g)+O (g),R.A.Ogg提出如下反应历程:
2 5 2 2
第一步 N O NO +NO 快速平衡
2 5 2 3
第二步 NO +NO NO+NO +O 慢反应
2 3 2 2
第三步 NO+NO 2NO 快反应
3 2
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 (填标号)。
A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)
B.反应的中间产物只有NO
3
C.第二步中NO 与NO 的碰撞仅部分有效
2 3
D.第三步反应活化能较高
答案 (1)O (2)①53.1 ②30.0 6.0×10-2
2
③大于 温度提高,体积不变,总压强提高;NO 二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系
2
物质的量增加,总压强提高 ④13.4 (3)AC
8.(2021全国乙,28,15分|化学史料情境)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物,具有强氧化性,
可与金属直接反应,也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题:
(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体,由于性质相似,Liebig误认为是ICl,从而错过
了一种新元素的发现。该元素是 。
(2)氯铂酸钡(BaPtCl )固体加热时部分分解为BaCl 、Pt和Cl ,376.8 ℃时平衡常数
6 2 2
K' =1.0×104 Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl ,抽真空后,通过一支管通入碘蒸
p 6
气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃,碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时,测得
烧瓶中压强为32.5 kPa,则p = kPa,反应2ICl(g) Cl (g)+I (g)的平衡常数K=
ICl 2 2
(列出计算式即可)。
(3)McMorris测定和计算了在136~180 ℃范围内下列反应的平衡常数K :
p
2NO(g)+2ICl(g) 2NOCl(g)+I (g) K
2 p
1
2NOCl(g) 2NO(g)+Cl (g) K
2 p
2
1 1
得到lg K ~ 和lg K ~ 均为线性关系,如下图所示:
p 1 T p 2 T
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①由图可知,NOCl分解为NO和Cl 反应的ΔH 0(填“大于”或“小于”)。
2
②反应2ICl(g) Cl (g)+I (g)的K= (用K 、K 表示);该反应的ΔH
2 2 p p
1 2
0(填“大于”或“小于”),写出推理过程 。
(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应,在一定频率(ν)光的照射下机理为:
NOCl+hν NOCl*
NOCl+NOCl* 2NO+Cl
2
其中hν表示一个光子能量,NOCl*表示NOCl的激发态。可知,分解1 mol的NOCl需要
吸收 mol的光子。
答案 (1)溴(或Br)
100×(20×103-12.4×103)
(2)24.8
(24.8×103)2
(3)①大于 ②K ·K 大于
p p
1 2
1 1
设T'>T,即 < ,由图可知,lgK (T')-lgK (T)>|lgK (T')-lgK (T)|=lgK (T)-lgK (T')
T' T p 2 p 2 p 1 p 1 p 1 p 1
则:lg[K (T')·K (T')]>lg[K (T)·K (T)],K(T')>K(T)
p p p p
2 1 2 1
(4)0.5
9.(2021广东,19,14分|学术探索情境)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳
中和。CH 与CO 重整是CO 利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反
4 2 2
应:
a)CH (g)+CO (g) 2CO(g)+2H (g) ΔH
4 2 2 1
b)CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH
2 2 2 2
c)CH (g) C(s)+2H (g) ΔH
4 2 3
d)2CO(g) CO (g)+C(s) ΔH
2 4
e)CO(g)+H (g) H O(g)+C(s) ΔH
2 2 5
(1)根据盖斯定律,反应a的ΔH = (写出一个代数式即可)。
1
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有 。
A.增大CO 与CH 的浓度,反应a、b、c的正反应速率都增加
2 4
B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动
C.加入反应a的催化剂,可提高CH 的平衡转化率
4
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小
第 29 页 共 41 页第 29 页 共 41 页
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(3)一定条件下,CH 分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分 步进行,其中,
4
第 步的正反应活化能最大。
图1
(4)设Kr
为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替
p
浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p (p =100 kPa)。反应a、c、e的ln
0 0
1
Kr
随 (温度的倒数)的变化如图2所示。
p T
图2
①反应a、c、e中,属于吸热反应的有 (填字母)。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为Kr
= 。
p
③在图2中A点对应温度下、原料组成为n(CO )∶n(CH )=1∶1、初始总压为100 kPa的
2 4
恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H 的分压为40 kPa。计算CH 的平衡转化率,
2 4
写出计算过程。
(5)CO 用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途: 。
2
答案 (1)ΔH -ΔH (或ΔH +ΔH -ΔH ) (2)AD (3)4 4 (4)①ac
②Kr
=
3 4 2 3 5 p
p2(H )
2
p(CH )·p
4 0
p2(H )
③A点对应温度下反应c的lnKr =0,则平衡体系中Kr = 2 =1,即
p p p(CH )·p
4 0
402kPa2
=1,p(CH )=16 kPa,初始p(CH )=50 kPa,则CH 的平衡转化率为
100 kPa×p(CH ) 4 4 4
4
50 kPa-16 kPa
×100%=68% (5)作制冷剂(合理即可)
50 kPa
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10.(2021湖南,16,14分|实验探究情境)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且
安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键 H—H N—H
键能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
在一定温度下,利用催化剂将NH 分解为N 和H 。回答下列问题:
3 2 2
(1)反应2NH (g) N (g)+3H (g) ΔH= kJ·mol-1;
3 2 2
(2)已知该反应的ΔS=198.9 J·mol-1·K-1,在下列哪些温度下反应能自发进行? (填标
号);
A.25 ℃ B.125 ℃ C.225 ℃ D.325 ℃
(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将 0.1 mol
NH 通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa),各物质的分压随时间
3
的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变,t 时反应达到平衡,用H 的浓度变化表示0~t 时间内的反应速率
1 2 1
v(H )= mol·L-1·min-1(用含t 的代数式表示);
2 1
②t 时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后N 分压变
2 2
化趋势的曲线是 (用图中a、b、c、d表示),理由是 ;
③在该温度下,反应的标准平衡常数Kө= [已知:分压=总压×该组分物质的量分数,
p g p h
( ) ( )
G · H
pө pө
对于反应dD(g)+eE(g) gG(g)+hH(g) Kө= ,其中pө=100 kPa,p 、p 、
p d p e G H
( ) ( )
D · E
pө pө
p 、p 为各组分的平衡分压]。
D E
方法Ⅱ.氨电解法制氢气
利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。
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(4)电解过程中OH-的移动方向为 (填“从左往右”或“从右往左”);
(5)阳极的电极反应式为 。
0.02
答案 (1)+90.8 (2)CD (3)① ②b 体积压缩一半瞬间,N 压强变大(为80
t 2
1
kPa),该反应为气体分子数增大的反应,加压平衡逆向移动,N 的压强随着平衡逆向移动而
2
变小 ③0.48 (4)从右往左
(5)2NH -6e-+6OH- N +6H O
3 2 2
11.(2020浙江1月选考,29,10分)研究NO 之间的转化具有重要意义。
x
(1)已知:N O (g) 2NO (g) ΔH>0
2 4 2
将一定量N O 气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为T 。
2 4 1
①下列可以作为反应达到平衡的判据是 。
A.气体的压强不变
B.v (N O )=2v (NO )
正 2 4 逆 2
C.K不变
D.容器内气体的密度不变
E.容器内颜色不变
②t 时刻反应达到平衡,混合气体平衡总压强为p,N O 气体的平衡转化率为75%,则反应
1 2 4
N O (g) 2NO (g)的平衡常数K = [对于气相反应,用某组分B的平衡压强
2 4 2 p
p(B)代替物质的量浓度c(B),也可表示平衡常数,记作K ,如p(B)=p·x(B),p为平衡总压
p
强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数]。
③反应温度T 时,c(N O )随t(时间)变化曲线如图1,画出0~t 时段,c(NO )随t变化曲线。
1 2 4 2 2
保持其他条件不变,改变反应温度为T (T >T ),再次画出0~t 时段,c(NO )随t变化趋势的
2 2 1 2 2
曲线。
图1
(2)NO氧化反应:2NO(g)+O (g) 2NO (g)分两步进行,其反应过程能量变化示意图如
2 2
图2。
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图2
Ⅰ 2NO(g) N O (g) ΔH
2 2 1
Ⅱ N O (g)+O (g) 2NO (g) ΔH
2 2 2 2 2
①决定NO氧化反应速率的步骤是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O 气体,保持其他条件不变,控制反应温度分
2
别为T 和T (T >T ),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图3。
3 4 4 3
图3
转化相同量的NO,在温度 (填“T ”或“T ”)下消耗的时间较长,试结合反应过程
3 4
能量图(图2)分析其原因 。
36
答案 (1)①AE ② p
7
③
(2)①Ⅱ ②T ΔH <0,温度升高,反应Ⅰ平衡逆移,c(N O )减小;浓度降低的影响大于温
4 1 2 2
度对反应Ⅱ速率的影响
12.(2020课标Ⅰ,28,14分|生产环保情境)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫
1
酸生产中的关键工序是SO 的催化氧化:SO (g)+ O (g) SO (g) ΔH=-98
2 2 2 2 3
kJ·mol-1。回答下列问题:
(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示,V O (s)与SO (g)反应生成VOSO (s)和
2 5 2 4
V O (s)的热化学方程式为 。
2 4
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图(a)
(2)当SO (g)、O (g)和N (g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5
2 2 2
MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下,SO 平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应
2
在5.0 MPa、550 ℃时的α= ,判断的依据是 。
影响α的因素有 。
图(b)
(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO (g)、m% O (g)和q% N (g)的气体通入反应器,在
2 2 2
温度t、压强p条件下进行反应。平衡时,若SO 转化率为α,则SO 压强为 ,
2 3
平衡常数K = (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
p
(4)研究表明,SO 催化氧化的反应速率方程为:
2
α
v=k( -1)0.8(1-nα')
α'
式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;α为SO 平衡转化率,α'为某时刻SO 转化率,
2 2
n为常数。在α'=0.90时,将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程,得到v~t曲线,如
图(c)所示。
图(c)
曲线上v最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度t 。t<t 时,v逐渐提高;t>t
m m m
后,v逐渐下降。原因是 。
答案 (1)2V O (s)+2SO (g) 2VOSO (s)+V O (s) ΔH=-351 kJ·mol-1
2 5 2 4 2 4
(2)0.975 该反应气体分子数减少,增大压强,α提高。5.0 MPa>2.5 MPa=p ,所以p =5.0
2 1
MPa 温度、压强和反应物的起始浓度(组成)
α
2mα
(3)
100-mα
p
(1-α)1.5(
m
p)0.5
100-mα
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(4) 升高温度 ,k 增大使 v 逐渐提高 , 但 α 降低使 v 逐渐下降 。t<t 时,k增大对v的提高大于
m
α引起的降低;t>t 后,k增大对v的提高小于α引起的降低
m
13.(2021辽宁,17,13分|生产环保情境)苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺,
一定条件下,发生如下反应:
Ⅰ.主反应: (g)+3H (g) (g) ΔH <0
2 1
Ⅱ.副反应: (g) (g)
ΔH >0
2
回答下列问题:
(1)已知:Ⅲ.2H (g)+O (g) 2H O(l) ΔH
2 2 2 3
Ⅳ.2 (g)+15O (g) 12CO (g)+6H O(l) ΔH
2 2 2 4
Ⅴ. (g)+9O (g) 6CO (g)+6H O(l) ΔH
2 2 2 5
则ΔH = (用ΔH 、ΔH 和ΔH 表示)。
1 3 4 5
(2)有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有 。
A.适当升温 B.适当降温
C.适当加压 D.适当减压
(3)反应Ⅰ在管式反应器中进行,实际投料往往在n(H )∶n(C H )=3∶1的基础上适当增大H
2 6 6 2
用量,其目的是 。
(4)氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时,才能发生反应,机理如图。当H 中混
2
有微量H S或CO等杂质时,会导致反应Ⅰ的产率降低,推测其可能原因为
2
。
(5)催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合孤电子对,
下图中可作为酸性中心的原子的标号是 (填“①”“②”或“③”)。
催化剂载体表面结构片段
(6)恒压反应器中,按照n(H )∶n(C H )=4∶1投料,发生Ⅰ、Ⅱ反应。总压为p ,平衡时苯的转
2 6 6 0
化率为α,环己烷的分压为p,则反应Ⅰ的K = (列出计算式即可,用平
p
衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
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3 1
答案 (1) ΔH + ΔH -ΔH
2 3 2 4 5
(2)BC (3)提高苯的利用率
(4)金属催化剂会与H S或CO反应从而失去催化活性
2
p
(5)② (6) 1-α (4-3α ) 3
p p
5-3α 0 5-3α 0
创新篇 守正出奇
创新 化学反应速率的创新考查——反应速率常数
1.(2021河北高考联考,8|设问创新)某反应A(g)+B(g) C(g)+D(g)的速率方程为
v=k·cm(A)·cn(B)(k为速率常数),其半衰期(当剩余反应物恰好是起始的一半时所需的时
0.7
间)为 。改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如下表所示。
k
c(A)/ c(B)/ v/(10-3 mol·
(mol·L-1) (mol·L-1) L-1·min-1)
0.25 0.050 1.4
0.50 0.050 2.8
1.00 0.050 5.6
0.50 0.100 2.8
下列说法正确的是( )
A.速率方程中的m=1、n=1
B.该反应的速率常数k=2.8×10-3 min-1
C.增大反应物浓度,k增大导致反应的瞬时速率加快
D.在过量的B存在时,反应掉87.5%的A所需的时间是375 min
答案 D
2.(2022届安徽师大附中月考,16|素材创新) 1889年,阿仑尼乌斯提出了反应速率常数与
E
温度间关系的经验公式:lnk=lnA- a (k为反应速率常数,R为摩尔气体常量,T为热力学
RT
温度,E 为活化能,A为比例系数),该公式可以用于计算基元反应(指在反应中一步直接转
a
1
化为产物的反应)的活化能。下图是三个不同的基元反应的lnk随 变化的曲线图。
T
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下列关于上述基元反应的说法中错误的是( )
A.活化能由大到小的顺序是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ
B.一定温度下,活化能小的反应,化学反应速率大
C.对于不同反应,温度升高时活化能大的反应速率变化大
D.对于同一反应,反应速率随温度的升高而增大
答案 A
3.(2022届黑龙江哈尔滨适应考,20|素材创新)用CO还原N O的化学方程式为N O(g)
2 2
+CO(g) N (g)+CO (g) ΔH<0。在体积均为1 L的密闭容器A(500 ℃,恒温)、B(起
2 2
始500 ℃,绝热)中分别加入0.1 mol N O、0.4 mol CO和相同催化剂。实验测得A、B
2
容器中N O的转化率随时间的变化关系如图所示。该反应的反应速率v =k
2 正
·c(N O)·c(CO),v =k ·c(N )·c(CO )。k 、k 分别是正、逆反应速率常数。
正 2 逆 逆 2 2 正 逆
下列说法错误的是( )
A.A容器中N O的转化率随时间的变化关系是图中的b曲线
2
1
B.500 ℃该反应的化学平衡常数K=
45
v
正
C.M处的 ≈1.69
v
逆
D.要缩短b曲线对应容器达到平衡的时间,但不改变N O的平衡转化率,在催化剂一定的
2
情况下可采取充入氮气加压的措施
答案 D
4.(2022届河北唐山期中,10)(双选)已知2NO+2H 2H O+N 的速率方程为v =k
2 2 2 正 正
cα(NO)cβ(H ),在800 ℃下测定了不同初始浓度与正反应速率的关系,数据如下表,则下列
2
说法中正确的是( )
实验 c (NO)/( mol·L-1) c (H )/( mol·L-1) v
0 0 2 正
1 1 1 v
2 2 1 4v
3 1 2 2v
4 2 x 16v
A.α、β的值分别为2、1
B.表中的x为4
C.降低温度,k 可能增大
正
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k
正
D.若v =k c2(H O)c(N ),则K=
逆 逆 2 2 c k
逆
答案 AB
5.(2022届河北承德期中,23节选)合理利用和转化NO 、SO 、CO、NO等污染性气体是
2 2
环保领域的重要课题。
(2)已知2NO(g)+O (g) 2NO (g)的反应历程分两步:
2 2
①2NO(g) N O (g)(快)
2 2
v =k ·c2(NO),v =k ·c(N O )
1正 1正 1逆 1逆 2 2
②N O (g)+O (g) 2NO (g)(慢)
2 2 2 2
v =k ·c(N O )·c(O ),v =k ·c2(NO )
2正 2正 2 2 2 2逆 2逆 2
一定温度下,反应2NO(g)+O (g) 2NO (g)达到平衡状态,该反应的平衡常数的表达式
2 2
K= (用k 、k 、k 、k 表示),反应①的活化能E 与反应②的活化能E 的大
1正 1逆 2正 2逆 1 2
小关系为E E (填“>”“<”或“=”)。
1 2
k ·k
1正 2正
答案 (2) <
k ·k
1逆 2逆
6.(2016海南单科,16,9分)顺-1,2-二甲基环丙烷和反-1,2-二甲基环丙烷可发生如下转化:
该反应的速率方程可表示为v(正)=k(正)c(顺)和v(逆)=k(逆)c(反),k(正)和k(逆)在一定温
度时为常数,分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题:
(1)已知:t 温度下,k(正)=0.006 s-1,k(逆)=0.002 s-1。该温度下反应的平衡常数值K =
1 1
;该反应的活化能E(正)小于E(逆),则ΔH 0(填“小于”“等于”或“大于”)。
a a
(2)t 温度下,图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是 (填曲线编号),
2
平衡常数值K = ;温度t t (填“小于”“等于”或“大于”),判断理由
2 2 1
是 。
答案 (1)3 小于
7
(2)B 大于 对于放热反应,升高温度时平衡向逆反应方向移动
3
7.(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
(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
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(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
2 2 2 2
中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k 为 (以K和k 表示)。若k =0.002 7 min-1,在t=40 min时,v
逆 逆 正 正
= min-1。
正
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 (1)MnSO (或Mn2+) (2)4.7×10-7 (3)299
4
0.108×0.108
(4)① ②k /K 1.95×10-3 ③A、E
0.7842 正
8.(2020课标Ⅱ,28,14分|设问创新)天然气的主要成分为CH ,一般还含有C H 等烃类,是
4 2 6
重要的燃料和化工原料。
(1)乙烷在一定条件可发生如下反应:C H (g) C H (g)+H (g) ΔH ,相关物质的燃烧热
2 6 2 4 2 1
数据如下表所示:
物质 C H (g) C H (g) H (g)
2 6 2 4 2
燃烧热ΔH/(kJ·mol-1) -1 560 -1 411 -286
①ΔH = kJ·mol-1。
1
②提高该反应平衡转化率的方法有 、 。
③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气,在等压下(p)发生上述反应,乙烷的平衡转化率为
α。反应的平衡常数K = (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压
p
×物质的量分数)。
(2)高温下,甲烷生成乙烷的反应如下:2CH C H +H 。反应在初期阶段的速率方程
4 2 6 2
为:r=k×c ,其中k为反应速率常数。
CH
4
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①设反应开始时的反应速率为r ,甲烷的转化率为α时的反应速率为r ,则r =
1 2 2
r 。
1
②对于处于初期阶段的该反应,下列说法正确的是 。
A.增加甲烷浓度,r增大
B.增加H 浓度,r增大
2
C.乙烷的生成速率逐渐增大
D.降低反应温度,k减小
(3)CH 和CO 都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其
4 2
原理如下图所示:
①阴极上的反应式为 。
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1,则消耗的CH 和CO 体积比为 。
4 2
答案 (1)①+137
②升高温度 减小压强(增大体积)
α(1+α)
③ ×p (2)①(1-α) ②AD
(2+α)(1-α)
(3)①CO +2e- CO+O2- ②6∶5
2
9.(2021黑龙江省实验期中,24)氮是地球上含量比较丰富的一种元素,氮的化合物在工业
生产和生活中有重要的作用。
Ⅰ.已知298 K时,发生反应:N O (g) 2NO (g)
2 4 2
(1)反应达到平衡后,压缩容器的体积,再次达到平衡时混合气体的颜色 (填“变
深”“变浅”或“不变”)。
(2)恒容密闭容器中发生上述反应,已知v =k ·p(N O ),v =k ·p2(NO ),K = (用k 、
正 正 2 4 逆 逆 2 p 正
k 表示)。若初始压强为100 kPa,k =2.8×104 s-1,当NO 的体积分数为40%时,v =
逆 正 2 正
kPa·s-1。[其中p(N O )和p(NO )分别是N O 和NO 的分压,分压=p ×气体体积分数,k 、
2 4 2 2 4 2 总 正
k 为速率常数]
逆
Ⅱ.在催化剂作用下,H 可以还原NO消除污染,反应为2NO(g)+2H (g) N (g)+2H O(g)
2 2 2 2
ΔH=a kJ· mol-1。
(3)若每生成7 g N 放出166 kJ的热量,则a= 。
2
(4)该反应分两步进行:
①2NO(g)+H (g) N (g)+H O (g) ΔH
2 2 2 2 1
②H O (g)+H (g) 2H O(g) ΔH
2 2 2 2 2
已知:总反应分多步进行时,较慢的一步决定总反应速率。
Ⅲ.总反应的速率表达式v=kc2(NO)·c(H )(k为速率常数,只和温度有关)。由上述信息可
2
知,正反应的活化能较低的是 (填“①”或“②”)。
(5)将2 mol NO和1 mol H 充入一个恒容的密闭容器中,经相同时间测得N 的体积分
2 2
数与温度的关系如图所示。低于900 K时,N 的体积分数 (填“是”或“不是”)
2
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对应温度下平衡时的体积分数,原因是 。高于900 K时,N 的体积分数降低的可能
2
原因是 。
k
正
答案 (1)变深 (2) 2.1×106 (3)-664 (4)②
k
逆
(5)不是 该反应为放热反应,平衡时N 的体积分数应随着温度的升高而降低 催化剂的
2
活性下降、升温平衡逆向移动、副反应增多等
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