專題十化學反應速率和化學平衡-2023高考化學二輪復習習題

專題十化學反應速率和化學平衡高頻考點考點一化學反應速率及其影響因素基礎(chǔ)化學反應速率及其計算。重難影響化學反應速率的因素。綜合反應速率常數(shù)及其相關(guān)計算?；A(chǔ)1.(2022浙江1月選考,19,2分)在恒溫恒容條件下,發(fā)生反應A(s)+2B(g)3X(g),c(B)隨時間的變化如圖中曲線甲所示。下列說法不正確的是()A.從a、c兩點坐標可求得從a到c時間間隔內(nèi)該化學反應的平均速率B.從b點切線的斜率可求得該化學反應在反應開始時的瞬時速率C.在不同時刻都存在關(guān)系:2v(B)=3v(X)D.維持溫度、容積、反應物起始的量不變,向反應體系中加入催化劑,c(B)隨時間變化關(guān)系如圖中曲線乙所示答案C2.(2014北京理綜,12,6分)一定溫度下,10mL0.40mol/LH2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折算為標準狀況)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)()A.0~6min的平均反應速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol/(L·min)B.6~10min的平均反應速率:v(H2O2)<3.3×10-2mol/(L·min)C.反應至6min時,c(H2O2)=0.30mol/LD.反應至6min時,H2O2分解了50%答案C3.(2022河南名校大聯(lián)考,12)控制大氣中NOx的排放是全球關(guān)注的熱點,催化脫硝法中的催化還原法是目前工業(yè)上成熟的方法。以NH3為還原劑的催化反應原理之一為2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g),若向VL的恒容密閉容器中投入4molNH3和一定量NO、NO2,測得NH3(g)、N2(g)、H2O(g)的濃度隨時間變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是()A.V=4B.a點時該反應達到平衡C.曲線Ⅱ表示N2的濃度變化D.從開始到30s,用H2O(g)表示的平均反應速率為0.04mol·L-1·s-1答案C4.(2021浙江6月選考,20,2分)一定溫度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中發(fā)生分解反應:2N2O54NO2+O2。在不同時刻測量放出的O2體積,換算成N2O5濃度如下表:t/s06001200171022202820xc(N2O5)/(mol·L-1)1.400.960.660.480.350.240.12下列說法正確的是()A.600~1200s,生成NO2的平均速率為5.0×10-4mol·L-1·s-1B.反應2220s時,放出的O2體積為11.8L(標準狀況)C.反應達到平衡時,v正(N2O5)=2v逆(NO2)D.推測上表中的x為3930答案D5.(2021河北,13,4分)室溫下,某溶液初始時僅溶有M和N且濃度相等,同時發(fā)生以下兩個反應:①M+NX+Y;②M+NX+Z。反應①的速率可表示為v1=k1c2(M),反應②的速率可表示為v2=k2c2(M)(k1、k2為速率常數(shù))。反應體系中組分M、Z的濃度隨時間變化情況如圖。下列說法錯誤的是()A.0~30min時間段內(nèi),Y的平均反應速率為6.67×10-3mol·L-1·min-1B.反應開始后,體系中Y和Z的濃度之比保持不變C.如果反應能進行到底,反應結(jié)束時62.5%的M轉(zhuǎn)化為ZD.反應①的活化能比反應②的活化能大答案A6.(2021廣東,14,4分)反應X2Z經(jīng)歷兩步:①XY;②Y2Z。反應體系中X、Y、Z的濃度c隨時間t的變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是()A.a為c(X)隨t的變化曲線B.t1時,c(X)=c(Y)=c(Z)C.t2時,Y的消耗速率大于生成速率D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)答案D重難7.(2016北京理綜,8,6分)下列食品添加劑中,其使用目的與反應速率有關(guān)的是()A.抗氧化劑B.調(diào)味劑C.著色劑D.增稠劑答案A8.(2019浙江4月選考,22,2分)高溫高壓液態(tài)水具有接近常溫下弱酸的c(H+)或弱堿的c(OH-),油脂在其中能以較快的反應速率水解。與常溫常壓水相比,下列說法不正確的是()A.高溫高壓液態(tài)水中,體系溫度升高,油脂水解反應速率加快B.高溫高壓液態(tài)水中,油脂與水的互溶能力增強,油脂水解反應速率加快C.高溫高壓液態(tài)水中,c(H+)增大,可催化油脂水解反應,且產(chǎn)生的酸進一步催化水解D.高溫高壓液態(tài)水中的油脂水解,相當于常溫下在體系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH-)的堿的水解答案D9.(2020海南,16,10分)作為一種綠色消毒劑,H2O2在公共衛(wèi)生事業(yè)中發(fā)揮了重要的作用。已知反應:H2O2(l)H2O(l)+O2(g)ΔH=-98kJ·mol-1K=2.88×1020回答下列問題:(1)H2O2的強氧化性使其對大多數(shù)致病菌和病毒具有消殺功能。用3%醫(yī)用H2O2對傳染病房噴灑消毒時,地板上有氣泡冒出,該氣體是。

(2)純H2O2可作為民用驅(qū)雹火箭推進劑。在火箭噴口鉑網(wǎng)催化下,H2O2劇烈分解:H2O2(l)H2O(g)+O2(g),放出大量氣體,驅(qū)動火箭升空。每消耗34gH2O2,理論上(填“放出”或“吸收”)熱量98kJ(填“大于”“小于”或“等于”)。

(3)純H2O2相對穩(wěn)定,實驗表明在54℃下恒溫貯存2周,濃度仍能保持99%,原因是H2O2分解反應的(填編號)。

a.ΔH比較小b.K不夠大c.速率比較小d.活化能比較大(4)向H2O2稀溶液中滴加數(shù)滴含Mn2+的溶液,即有氣泡快速逸出,反應中Mn2+起作用。某組實驗數(shù)據(jù)如下:

t/min01020304050c(H2O2)/mol·L-10.700.490.350.250.170.120~30minH2O2反應的平均速率v=mol·L-1·min-1。

(5)H2O2的一種衍生物K2S2O8,陰離子結(jié)構(gòu)式為()。其中性溶液加熱至沸后,溶液pH降低,用離子方程式表明原因:。

答案(1)O2(或氧氣)(2)放出小于(3)cd(4)催化劑0.015(5)2S2O82-+2H2O4H++4SO42-+O2↑10.(2017課標Ⅲ,28,14分)砷(As)是第四周期ⅤA族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有著廣泛的用途?；卮鹣铝袉栴}:(1)畫出砷的原子結(jié)構(gòu)示意圖。

(2)工業(yè)上常將含砷廢渣(主要成分為As2S3)制成漿狀,通入O2氧化,生成H3AsO4和單質(zhì)硫。寫出發(fā)生反應的化學方程式。該反應需要在加壓下進行,原因是。

(3)已知:As(s)+H2(g)+2O2(g)H3AsO4(s)ΔH1H2(g)+O2(g)H2O(l)ΔH22As(s)+O2(g)As2O5(s)ΔH3則反應As2O5(s)+3H2O(l)2H3AsO4(s)的ΔH=。

(4)298K時,將20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合,發(fā)生反應:AsO33-(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO43-)與反應時間(t)的關(guān)系如圖所示。①下列可判斷反應達到平衡的是(填標號)。

a.溶液的pH不再變化b.v(I-)=2v(AsO33-)c.c(AsO43-)/c(AsO33-)不再變化d.c(I-)=ymol·L-1②tm時,v正v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。

③tm時v逆tn時v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是。

④若平衡時溶液的pH=14,則該反應的平衡常數(shù)K為。

答案(1)(2)2As2S3+5O2+6H2O4H3AsO4+6S增加反應物O2的濃度,提高As2S3的轉(zhuǎn)化速率(3)2ΔH1-3ΔH2-ΔH3(4)①a、c②大于③小于tm時生成物濃度較低④(mol·L-1)-111.(2017天津理綜,10,14分)H2S和SO2會對環(huán)境和人體健康帶來極大的危害,工業(yè)上采取多種方法減少這些有害氣體的排放,回答下列各方法中的問題。Ⅰ.H2S的除去方法1:生物脫H2S的原理為:H2S+Fe2(SO4)3S↓+2FeSO4+H2SO44FeSO4+O2+2H2SO42Fe2(SO4)3+2H2O(1)硫桿菌存在時,FeSO4被氧化的速率是無菌時的5×105倍,該菌的作用是。

(2)由圖1和圖2判斷使用硫桿菌的最佳條件為。若反應溫度過高,反應速率下降,其原因是。

圖1圖2方法2:在一定條件下,用H2O2氧化H2S(3)隨著參加反應的n(H2O2)/n(H2S)變化,氧化產(chǎn)物不同。當n(H2O2)/n(H2S)=4時,氧化產(chǎn)物的分子式為。

Ⅱ.SO2的除去方法1(雙堿法):用NaOH吸收SO2,并用CaO使NaOH再生NaOH溶液Na2SO3溶液(4)寫出過程①的離子方程式:;CaO在水中存在如下轉(zhuǎn)化:CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)從平衡移動的角度,簡述過程②NaOH再生的原理

。

方法2:用氨水除去SO2(5)已知25℃,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,H2SO3的=1.3×10-2、=6.2×10-8。若氨水的濃度為2.0mol·L-1,溶液中的c(OH-)=mol·L-1。將SO2通入該氨水中,當c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1時,溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)=。

答案(1)降低反應活化能(或作催化劑)(2)30℃、pH=2.0蛋白質(zhì)變性(或硫桿菌失去活性)(3)H2SO4(4)2OH-+SO2SO32-+H2OSO32-與Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移動,有NaOH生成(5)6.0×10-30.6212.(2018北京理綜,27,12分)近年來,研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲。過程如下:(1)反應Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1反應Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH3=-297kJ·mol-1反應Ⅱ的熱化學方程式:。

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

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

++2I-

(4)探究ⅰ、ⅱ反應速率與SO2歧化反應速率的關(guān)系,實驗如下:分別將18mLSO2飽和溶液加入到2mL下列試劑中,密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)序號ABCD試劑組成0.4mol·L-1KIamol·L-1KI0.2mol·L-1H2SO40.2mol·L-1H2SO40.2mol·L-1KI0.0002molI2實驗現(xiàn)象溶液變黃,一段時間后出現(xiàn)渾濁溶液變黃,出現(xiàn)渾濁較A快無明顯現(xiàn)象溶液由棕褐色很快褪色,變成黃色,出現(xiàn)渾濁較A快①B是A的對比實驗,則a=。

②比較A、B、C,可得出的結(jié)論是。

③實驗表明,SO2的歧化反應速率D>A。結(jié)合ⅰ、ⅱ反應速率解釋原因:。

答案(1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=-254kJ·mol-1(2)>反應Ⅱ是氣體物質(zhì)的量減小的反應,溫度一定時,增大壓強使反應正向進行,H2SO4的物質(zhì)的量增大,體系總物質(zhì)的量減小,H2SO4的物質(zhì)的量分數(shù)增大(3)SO2SO42-4H+(4)①0.4②I-是SO2歧化反應的催化劑,H+單獨存在時不具有催化作用,但H+可以加快歧化反應速率③反應ⅱ比ⅰ快;D中由反應ⅱ產(chǎn)生的H+使反應ⅰ加快綜合13.(2018課標Ⅲ,28,15分)三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料?；卮鹣铝袉栴}:(1)SiHCl3在常溫常壓下為易揮發(fā)的無色透明液體,遇潮氣時發(fā)煙生成(HSiO)2O等,寫出該反應的化學方程式:。

(2)SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應:2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)ΔH1=48kJ·mol-13SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g)ΔH2=-30kJ·mol-1則反應4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH為kJ·mol-1。

(3)對于反應2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑,在323K和343K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示。①343K時反應的平衡轉(zhuǎn)化率α=%。平衡常數(shù)K343K=(保留2位小數(shù))。

②在343K下:要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是;要縮短反應達到平衡的時間,可采取的措施有、。

③比較a、b處反應速率大小:vavb(填“大于”“小于”或“等于”)。反應速率v=v正-v逆=k正-k逆,k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數(shù),x為物質(zhì)的量分數(shù),計算a處的=(保留1位小數(shù))。

答案(1)2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl(2)114(3)①220.02②及時移去產(chǎn)物改進催化劑提高反應物壓強(濃度)③大于1.314.(2022河南十所名校階段測試一,17)環(huán)氧乙烷()可用作生產(chǎn)一次性口罩的滅菌劑。工業(yè)上常用乙烯氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷,反應原理為2CH2CH2(g)+O2(g)2(g)ΔH=-210kJ·mol-1。(1)若CH2CH2(g)的燃燒熱ΔH1=akJ·mol-1,則(g)的燃燒熱ΔH2=kJ·mol-1(用含a的代數(shù)式表示)。

(2)實驗測得2CH2CH2(g)+O2(g)2(g),v正=k正·c2(CH2CH2)·c(O2),v逆=k逆·c2()(k正、k逆均為速率常數(shù),只與溫度有關(guān))。①一定溫度下,在容積恒為1L的密閉容器中充入2molCH2CH2(g)和1molO2(g)(不考慮其他副反應的發(fā)生,下同),反應達到平衡時CH2CH2的轉(zhuǎn)化率為75%,則該反應的=(填數(shù)字)。

②達到平衡后,僅升高溫度,k正增大的倍數(shù)(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍數(shù)。

③保持溫度不變,將①中容器壓縮至0.5L,CH2CH2的平衡轉(zhuǎn)化率將(填“增大”或“減小”,下同),其平衡濃度將。

(3)工業(yè)生產(chǎn)中常用高選擇性的YS-8810銀催化劑催化上述反應,其反應機理如下:ⅰ.Ag+O2AgO2慢ⅱ.CH2CH2+AgO2+AgO快ⅲ.CH2CH2+6AgO2CO2+2H2O+6Ag快①增大CH2CH2的濃度(填“不能”或“能”)顯著提高的生成速率,其原因為。

②按上述反應機理,的選擇性為。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字,環(huán)氧乙烷的選擇性=

×100%)答案(1)(a+105)(2)①36②小于③增大增大(3)①不能乙烯參與的反應是快反應,而整個反應的反應速率取決于慢反應(合理即可)②85.7%考點二化學平衡移動和化學反應方向基礎(chǔ)化學反應方向與化學平衡狀態(tài)的判斷。重難影響化學平衡的因素。綜合反應速率與平衡綜合訓練。基礎(chǔ)1.(2022黑龍江佳木斯一中五調(diào),13)密閉容器中一定量的混合氣體發(fā)生反應:mA(g)+nB(g)pC(g)。平衡時,測得A的濃度為0.50mol·L-1,在溫度不變時,把容器容積擴大到原來的2倍,使其重新達到平衡,A的濃度為0.30mol·L-1,有關(guān)敘述不正確的是()A.平衡一定向右移動B.B的轉(zhuǎn)化率降低C.m+n>pD.C的體積分數(shù)降低答案A2.(2019江蘇單科,11,4分)氫氣與氧氣生成水的反應是氫能源應用的重要途徑。下列有關(guān)說法正確的是()A.一定溫度下,反應2H2(g)+O2(g)2H2O(g)能自發(fā)進行,該反應的ΔH<0B.氫氧燃料電池的負極反應為O2+2H2O+4e-4OH-C.常溫常壓下,氫氧燃料電池放電過程中消耗11.2LH2,轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為6.02×1023D.反應2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的ΔH可通過下式估算:ΔH=反應中形成新共價鍵的鍵能之和-反應中斷裂舊共價鍵的鍵能之和答案A3.(2015江蘇單科,11,4分)下列說法正確的是()A.若H2O2分解產(chǎn)生1molO2,理論上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為4×6.02×1023B.室溫下,pH=3的CH3COOH溶液與pH=11的NaOH溶液等體積混合,溶液pH>7C.鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕D.一定條件下反應N2+3H22NH3達到平衡時,3v正(H2)=2v逆(NH3)答案C4.(2014天津理綜,3,6分)運用相關(guān)化學知識進行判斷,下列結(jié)論錯誤的是()A.某吸熱反應能自發(fā)進行,因此該反應是熵增反應B.NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃試劑瓶中C.可燃冰主要是甲烷與水在低溫高壓下形成的水合物晶體,因此可存在于海底D.增大反應物濃度可加快反應速率,因此用濃硫酸與鐵反應能增大生成H2的速率答案D5.(2018浙江11月選考,14,2分)已知X(g)+3Y(g)2W(g)+M(g)ΔH=-akJ·mol-1(a>0)。一定溫度下,在體積恒定的密閉容器中,加入1molX(g)與1molY(g),下列說法正確的是()A.充分反應后,放出熱量為akJB.當反應達到平衡狀態(tài)時,X與W的物質(zhì)的量濃度之比一定為1∶2C.當X的物質(zhì)的量分數(shù)不再改變,表明該反應已達平衡D.若增大Y的濃度,正反應速率增大,逆反應速率減小答案C6.(2021江蘇,14,3分)NH3與O2作用分別生成N2、NO、N2O的反應均為放熱反應。工業(yè)尾氣中NH3可通過催化氧化為N2除去。將一定比例NH3、O2和N2的混合氣體以一定流速通過裝有催化劑的反應管,NH3的轉(zhuǎn)化率、N2的選擇性[×100%]與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A.其他條件不變,升高溫度,NH3的平衡轉(zhuǎn)化率增大B.其他條件不變,在175~300℃范圍,隨著溫度的升高,出口處氮氣、氮氧化物的量均不斷增大C.催化氧化除去尾氣中的NH3應選擇反應溫度高于250℃D.高效除去尾氣中的NH3,需研發(fā)低溫下NH3轉(zhuǎn)化率高和N2選擇性高的催化劑答案D重難7.(2021福建,5,4分)實驗室配制碘水時,通常將I2溶于KI溶液:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)。關(guān)于該溶液,下列說法正確的是()A.KI的電子式為B.滴入淀粉溶液,不變藍C.加水稀釋,平衡逆向移動D.加少量AgNO3固體,平衡正向移動答案C8.(2020浙江7月選考,20,2分)一定條件下:2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0。在測定NO2的相對分子質(zhì)量時,下列條件中,測定結(jié)果誤差最小的是()A.溫度0℃、壓強50kPaB.溫度130℃、壓強300kPaC.溫度25℃、壓強100kPaD.溫度130℃、壓強50kPa答案D9.(2018天津理綜,5,6分)室溫下,向圓底燒瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氫溴酸,溶液中發(fā)生反應:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反應后達到平衡。已知常壓下,C2H5Br和C2H5OH的沸點分別為38.4℃和78.5℃。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.加入NaOH,可增大乙醇的物質(zhì)的量B.增大HBr濃度,有利于生成C2H5BrC.若反應物均增大至2mol,則兩種反應物平衡轉(zhuǎn)化率之比不變D.若起始溫度提高至60℃,可縮短反應達到平衡的時間答案D10.(2019浙江4月選考,20,2分)在溫熱氣候條件下,淺海地區(qū)有厚層的石灰石沉積,而深海地區(qū)卻很少。下列解析不正確的是()A.與深海地區(qū)相比,淺海地區(qū)水溫較高,有利于游離的CO2增多、石灰石沉積B.與淺海地區(qū)相比,深海地區(qū)壓強大,石灰石巖層易被CO2溶解,沉積少C.深海地區(qū)石灰石巖層的溶解反應為:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)D.海水呈弱堿性,大氣中CO2濃度增加,會導致海水中CO32-濃度增大答案D11.(2018浙江11月選考,22,2分)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-197.8kJ·mol-1。起始反應物為SO2和O2(物質(zhì)的量之比為2∶1,且總物質(zhì)的量不變)。SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(%)隨溫度和壓強的變化如下表:溫度/K壓強/(105Pa)1.015.0710.125.350.767399.299.699.799.899.972397.598.999.299.599.677393.596.997.898.699.0下列說法不正確的是()A.一定壓強下降低溫度,SO2的轉(zhuǎn)化率增大B.在不同溫度、壓強下,轉(zhuǎn)化相同物質(zhì)的量的SO2所需要的時間相等C.使用催化劑可以縮短反應達到平衡所需的時間D.工業(yè)生產(chǎn)通常不采取加壓措施是因為常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已相當高答案B12.(2021遼寧,11,3分)某溫度下,在恒容密閉容器中加入一定量X,發(fā)生反應2X(s)Y(s)+Z(g),一段時間后達到平衡。下列說法錯誤的是()A.升高溫度,若c(Z)增大,則ΔH>0B.加入一定量Z,達新平衡后m(Y)減小C.加入等物質(zhì)的量的Y和Z,達新平衡后c(Z)增大D.加入一定量氬氣,平衡不移動答案C13.(2021北京,10,3分)NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0。下列分析正確的是()A.1mol平衡混合氣體中含1molN原子B.斷裂2molNO2中的共價鍵所需能量小于斷裂1molN2O4中的共價鍵所需能量C.恒溫時,縮小容積,氣體顏色變深,是平衡正向移動導致的D.恒容時,水浴加熱,由于平衡正向移動導致氣體顏色變淺答案B14.(2014北京理綜,26,14分)NH3經(jīng)一系列反應可以得到HNO3和NH4NO3,如下圖所示。(1)Ⅰ中,NH3和O2在催化劑作用下反應,其化學方程式是。

(2)Ⅱ中,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。在其他條件相同時,分別測得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(p1、p2)下隨溫度變化的曲線(如下圖)。①比較p1、p2的大小關(guān)系:。

②隨溫度升高,該反應平衡常數(shù)變化的趨勢是。

(3)Ⅲ中,降低溫度,將NO2(g)轉(zhuǎn)化為N2O4(l),再制備濃硝酸。①已知:2NO2(g)N2O4(g)ΔH12NO2(g)N2O4(l)ΔH2下列能量變化示意圖中,正確的是(選填字母)。

②N2O4與O2、H2O化合的化學方程式是。

(4)Ⅳ中,電解NO制備NH4NO3,其工作原理如下圖所示。為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補充物質(zhì)A。A是,說明理由:。

答案(1)4NH3+5O24NO+6H2O(2)①p1<p2②減小(3)①A②2N2O4+O2+2H2O4HNO3(4)NH3根據(jù)反應:8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,電解產(chǎn)生的HNO3多15.(2019天津理綜,10,14分)多晶硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料。以下是由粗硅制備多晶硅的簡易過程。回答下列問題:Ⅰ.硅粉與HCl在300℃時反應生成1molSiHCl3氣體和H2,放出225kJ熱量,該反應的熱化學方程式為。SiHCl3的電子式為。

Ⅱ.將SiCl4氫化為SiHCl3有三種方法,對應的反應依次為:①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH1>0②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)ΔH2<0③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3(1)氫化過程中所需的高純度H2可用惰性電極電解KOH溶液制備,寫出產(chǎn)生H2的電極名稱(填“陽極”或“陰極”),該電極反應方程式為。

(2)已知體系自由能變ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0時反應自發(fā)進行。三個氫化反應的ΔG與溫度的關(guān)系如圖1所示,可知:反應①能自發(fā)進行的最低溫度是;相同溫度下,反應②比反應①的ΔG小,主要原因是。

(3)不同溫度下反應②中SiCl4轉(zhuǎn)化率如圖2所示。下列敘述正確的是(填序號)。

a.B點:v正>v逆b.v正:A點>E點c.反應適宜溫度:480~520℃(4)反應③的ΔH3=(用ΔH1,ΔH2表示)。溫度升高,反應③的平衡常數(shù)K(填“增大”“減小”或“不變”)。

(5)由粗硅制備多晶硅過程中循環(huán)使用的物質(zhì)除SiCl4、SiHCl3和Si外,還有(填分子式)。

答案Ⅰ.Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)ΔH=-225kJ·mol-1Ⅱ.(1)陰極2H2O+2e-H2↑+2OH-或2H++2e-H2↑(2)1000℃ΔH2<ΔH1導致反應②的ΔG小(3)a、c(4)ΔH2-ΔH1減小(5)HCl、H216.(2022江西贛州一模,28)SO2、NO2是主要的空氣污染源,需要經(jīng)過處理才能排放?；卮鹣铝袉栴}:(1)二氧化硫在V2O5作用下的催化氧化是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的主要反應。熱化學方程式為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-akJ·mol-1,其催化機理如下:第1步:SO2(g)+V2O5(s)SO3(g)+V2O4(s)ΔH=+bkJ·mol-1第2步:V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)2VOSO4(s)ΔH=+ckJ·mol-1第3步:(寫熱化學方程式,ΔH的值用含a、b、c的代數(shù)式表示)。

(2)一定條件下,用Fe2O3作催化劑對燃煤煙氣進行回收。反應為:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s)ΔH<0;T℃時,在容積恒為1L的密閉容器中投入總物質(zhì)的量為2mol的氣體,此時體系總壓強為p0,按n(CO)∶n(SO2)為1∶1、3∶1投料時SO2轉(zhuǎn)化率的變化情況如圖。①圖中表示n(CO)∶n(SO2)=3∶1的變化曲線是(填字母)。

②用SO2的濃度變化表示曲線b在0~30min內(nèi)的反應速率為(保留兩位有效數(shù)字),此時該平衡體系的Kp為(Kp以分壓表示)。

(3)一定溫度下,在容積恒為1L的密閉容器中,加入0.30molNO與過量的金屬Al發(fā)生反應:Al(s)+2NO(g)N2(g)+Al2O3(s)ΔH<0。已知在此條件下NO與N2的消耗速率與各自的濃度有如下關(guān)系:v(NO)=k1·c2(NO),v(N2)=k2·c(N2),其中k1、k2表示速率常數(shù)。①下列敘述中不能表明該反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是。

A.該反應體系壓強保持不變B.v正(NO)=v逆(N2)≠0C.Al的質(zhì)量不發(fā)生變化D.體系溫度不發(fā)生變化E.混合氣體的相對分子質(zhì)量不發(fā)生改變②在T1溫度下,k1=0.004L·mol-1·min-1,k2=0.002min-1,該溫度下反應的平衡常數(shù)的值為。

③在T2溫度下,NO的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如下圖,則溫度T1T2(填“>”“=”或“<”)。

答案(1)4VOSO4(s)+O2(g)2V2O5(s)+4SO3(g)ΔH=-(3a+2b+2c)kJ·mol-1(2)①a②0.0083mol·L-1·min-1(3)①BD②1③>綜合17.(2021海南,8,3分)制備水煤氣的反應C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)ΔH>0。下列說法正確的是()A.該反應ΔS<0B.升高溫度,反應速率增大C.恒溫下,增大總壓,H2O(g)的平衡轉(zhuǎn)化率不變D.恒溫恒壓下,加入催化劑,平衡常數(shù)增大答案B18.(2020浙江1月選考,21,2分)一定溫度下,在2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應A(g)+2B(g)3C(g)。反應過程中的部分數(shù)據(jù)如下表所示:t/minn/moln/moln(A)n(B)n(C)02.02.4050.9101.6151.6下列說法正確的是()A.0~5min用A表示的平均反應速率為0.09mol·L-1·min-1B.該反應在10min后才達到平衡C.平衡狀態(tài)時,c(C)=0.6mol·L-1D.物質(zhì)B的平衡轉(zhuǎn)化率為20%答案C19.(2022湖南,14,4分)(雙選)向體積均為1L的兩恒容容器中分別充入2molX和1molY發(fā)生反應:2X(g)+Y(g)Z(g)ΔH,其中甲為絕熱過程,乙為恒溫過程,兩反應體系的壓強隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()A.ΔH>0B.氣體的總物質(zhì)的量:na<ncC.a點平衡常數(shù):K>12D.反應速率:va正<vb正答案BC20.(2017課標Ⅱ,27,14分)丁烯是一種重要的化工原料,可由丁烷催化脫氫制備?；卮鹣铝袉栴}:(1)正丁烷(C4H10)脫氫制1-丁烯(C4H8)的熱化學方程式如下:①C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)ΔH1已知:②C4H10(g)+O2(g)C4H8(g)+H2O(g)ΔH2=-119kJ·mol-1③H2(g)+O2(g)H2O(g)ΔH3=-242kJ·mol-1反應①的ΔH1為kJ·mol-1。圖(a)是反應①平衡轉(zhuǎn)化率與反應溫度及壓強的關(guān)系圖,x0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高,應采取的措施是(填標號)。

A.升高溫度B.降低溫度C.增大壓強D.降低壓強圖(a)(2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應器(氫氣的作用是活化催化劑),出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產(chǎn)率與進料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關(guān)系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢,其降低的原因是

。

圖(b)圖(c)(3)圖(c)為反應產(chǎn)率和反應溫度的關(guān)系曲線,副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在590℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是、;590℃之后,丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是。

答案(1)123小于AD(2)氫氣是產(chǎn)物之一,隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大,逆反應速率增大(3)升高溫度有利于反應向吸熱方向進行溫度升高反應速率加快丁烯高溫裂解生成短鏈烴類21.(2021福建,13,13分)化學鏈燃燒(CLC)是利用載氧體將空氣中的氧傳輸至燃料的新技術(shù),與傳統(tǒng)燃燒方式相比,避免了空氣和燃料的直接接觸,有利于高效捕集CO2?；贑uO/Cu2O載氧體的甲烷化學鏈燃燒技術(shù)示意圖如下?？諝夥磻髋c燃料反應器中發(fā)生的反應分別為:①2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s)ΔH1=-227kJ·mol-1②8CuO(s)+CH4(g)4Cu2O(s)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-348kJ·mol-1(1)反應CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=kJ·mol-1。

(2)反應②的平衡常數(shù)表達式K=。

(3)氧的質(zhì)量分數(shù):載氧體Ⅰ(填“>”“=”或“<”)載氧體Ⅱ。

(4)往盛有CuO/Cu2O載氧體的剛性密閉容器中充入空氣[氧氣的物質(zhì)的量分數(shù)x(O2)為21%],發(fā)生反應①。平衡時x(O2)隨反應溫度T變化的曲線如圖所示。985℃時O2的平衡轉(zhuǎn)化率α(O2)=(保留2位有效數(shù)字)。

(5)根據(jù)上圖,x(O2)隨溫度升高而增大的原因是。反應溫度必須控制在1030℃以下,原因是。

(6)載氧體摻雜改性,可加快化學鏈燃燒速率。使用不同摻雜的CuO/Cu2O載氧體,反應②活化能如下表所示。載氧體摻雜物質(zhì)氧化鋁膨潤土活化能/kJ·mol-160±2.337.3±1.3由表中數(shù)據(jù)判斷:使用(填“氧化鋁”或“膨潤土”)摻雜的載氧體反應較快;使用氧化鋁或者膨潤土摻雜的載氧體,單位時間內(nèi)燃料反應器釋放的熱量分別為akJ、bkJ,則ab(填“>”“=”或“<”)。

答案(1)-802(2)(或)(3)>(4)58%(5)反應①為放熱反應,溫度升高平衡左移溫度高于1030℃時,x(O2)大于21%,載氧體無法載氧(6)膨潤土<考點三化學平衡常數(shù)及其相關(guān)計算基礎(chǔ)化學平衡常數(shù)及相關(guān)計算。重難分壓平衡常數(shù)相關(guān)計算。綜合化學平衡與平衡常數(shù)綜合練習?；A(chǔ)1.(2020海南,6,2分)NO與CO是燃油汽車尾氣中的兩種有害氣體,常溫常壓下它們之間的反應:CO(g)+NO(g)CO2(g)+N2(g)ΔH=-374.3kJ·mol-1K=2.5×1060,反應速率較小。有關(guān)該反應的說法正確的是()A.K很大,NO與CO在排入大氣之前就已反應完全B.增大壓強,平衡將向右移動,K>2.5×1060C.升高溫度,既增大反應速率又增大KD.選用適宜催化劑可達到尾氣排放標準答案D2.(2020山東,18,12分)探究CH3OH合成反應化學平衡的影響因素,有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應如下:Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90.4kJ·mol-1Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3回答下列問題:(1)ΔH3=kJ·mol-1。

(2)一定條件下,向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生上述反應,達到平衡時,容器中CH3OH(g)為amol,CO為bmol,此時H2O(g)的濃度為mol·L-1(用含a、b、V的代數(shù)式表示,下同),反應Ⅲ的平衡常數(shù)為。

(3)不同壓強下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,實驗測定CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。已知:CO2的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%CH3OH的平衡產(chǎn)率=×100%其中縱坐標表示CO2平衡轉(zhuǎn)化率的是圖(填“甲”或“乙”);壓強p1、p2、p3由大到小的順序為;圖乙中T1溫度時,三條曲線幾乎交于一點的原因是。

(4)為同時提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率,應選擇的反應條件為(填標號)。

A.低溫、高壓B.高溫、低壓C.低溫、低壓D.高溫、高壓答案(1)+40.9(2)(3)乙p1、p2、p3T1時以反應Ⅲ為主,反應Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,壓強改變對平衡沒有影響(4)A重難3.(2022全國甲,28,14分)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途。目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為TiCl4,再進一步還原得到鈦。回答下列問題:(1)TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應的熱化學方程式及其平衡常數(shù)如下:(ⅰ)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=172kJ·mol-1,=1.0×10-2(ⅱ)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)ΔH2=-51kJ·mol-1,=1.2×1012Pa①反應2C(s)+O2(g)2CO(g)的ΔH為kJ·mol-1,Kp=Pa。

②碳氯化的反應趨勢遠大于直接氯化,其原因是。

③對于碳氯化反應:增大壓強,平衡移動(填“向左”“向右”或“不”);溫度升高,平衡轉(zhuǎn)化率(填“變大”“變小”或“不變”)。

(2)在1.0×105Pa,將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分數(shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。①反應C(s)+CO2(g)2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)=Pa。

②圖中顯示,在200℃平衡時TiO2幾乎完全轉(zhuǎn)化為TiCl4,但實際生產(chǎn)中反應溫度卻遠高于此溫度,其原因是。

(3)TiO2碳氯化是一個“氣—固—固”反應,有利于TiO2-C“固—固”接觸的措施是。

答案(1)①-2231.2×1014②碳氯化反應熵增、放熱且平衡常數(shù)遠大于105Pa③向左變小(2)①7.2×105②為了提高反應速率,在相同時間內(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)品,提高效益(3)攪拌或研磨固體成粉4.(2022全國乙,28,15分)油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫,需要回收處理并加以利用?；卮鹣铝袉栴}:(1)已知下列反應的熱化學方程式:①2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-1036kJ·mol-1②4H2S(g)+2SO2(g)3S2(g)+4H2O(g)ΔH2=94kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH3=-484kJ·mol-1計算H2S熱分解反應④2H2S(g)S2(g)+2H2(g)的ΔH4=kJ·mol-1。

(2)較普遍采用的H2S處理方法是克勞斯工藝,即利用反應①和②生成單質(zhì)硫。另一種方法是,利用反應④高溫熱分解H2S。相比克勞斯工藝,高溫熱分解方法的優(yōu)點是,缺點是。

(3)在1470K、100kPa反應條件下,將n(H2S)∶n(Ar)=1∶4的混合氣進行H2S熱分解反應。平衡時混合氣中H2S與H2的分壓相等,H2S平衡轉(zhuǎn)化率為,平衡常數(shù)Kp=kPa。

(4)在1373K、100kPa反應條件下,對于n(H2S)∶n(Ar)分別為4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合氣,熱分解反應過程中H2S轉(zhuǎn)化率隨時間的變化如下圖所示。①n(H2S)∶n(Ar)越小,H2S平衡轉(zhuǎn)化率,理由是。

②n(H2S)∶n(Ar)=1∶9對應圖中曲線,計算其在0~0.1s之間,H2S分壓的平均變化率為kPa·s-1。

答案(1)+170(2)高溫熱分解能夠獲得H2,H2可作燃料,且副產(chǎn)物少能耗高(3)50%4.76(4)①越高(或越大)H2S的熱分解反應為氣體分子數(shù)增大的反應,恒壓條件下,不斷充入Ar,導致H2S的分壓降低,相當于減壓,平衡正向移動,H2S的平衡轉(zhuǎn)化率升高②d24.95.(2022湖南,16,13分)2021年我國制氫量位居世界第一,煤的氣化是一種重要的制氫途徑?；卮鹣铝袉栴}:(1)在一定溫度下,向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g),起始壓強為0.2MPa時,發(fā)生下列反應生成水煤氣:Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH1=+131.4kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41.1kJ·mol-1①下列說法正確的是:

A.平衡時向容器中充入惰性氣體,反應Ⅰ的平衡逆向移動B.混合氣體的密度保持不變時,說明反應體系已達到平衡C.平衡時H2的體積分數(shù)可能大于D.將炭塊粉碎,可加快反應速率②反應平衡時,H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為50%,CO的物質(zhì)的量為0.1mol。此時,整個體系(填“吸收”或“放出”)熱量kJ,反應Ⅰ的平衡常數(shù)Kp=(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

(2)一種脫除和利用水煤氣中CO2方法的示意圖如下:①某溫度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,c(C)∶c(HC)=1∶2,則該溶液的pH=(該溫度下H2CO3的=4.6×10-7,=5.0×10-11);

②再生塔中產(chǎn)生CO2的離子方程式為;

③利用電化學原理,將CO2電催化還原為C2H4,陰極反應式為。

答案(1)①BD②吸收31.20.02(2)①10②2HCO3-CO32-+CO2↑+H2O③2CO2+12e-+12H+C2H4+4H2O6.(2019課標Ⅱ,27,15分)環(huán)戊二烯()是重要的有機化工原料,廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)?；卮鹣铝袉栴}:(1)已知:(g)(g)+H2(g)ΔH1=100.3kJ·mol-1①H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH2=-11.0kJ·mol-1②對于反應:(g)+I2(g)(g)+2HI(g)③ΔH3=kJ·mol-1。

(2)某溫度下,等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯()在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應③,起始總壓為105Pa,平衡時總壓增加了20%,環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為,該反應的平衡常數(shù)Kp=Pa。達到平衡后,欲增加環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有(填標號)。

A.通入惰性氣體B.提高溫度C.增加環(huán)戊烯濃度D.增加碘濃度(3)環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體,該反應為可逆反應。不同溫度下,溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應時間的關(guān)系如圖所示,下列說法正確的是(填標號)。

A.T1>T2B.a點的反應速率小于c點的反應速率C.a點的正反應速率大于b點的逆反應速率D.b點時二聚體的濃度為0.45mol·L-1(4)環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[Fe(C5H5)2,結(jié)構(gòu)簡式為],后者廣泛應用于航天、化工等領(lǐng)域中。二茂鐵的電化學制備原理如圖所示,其中電解液為溶解有溴化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有機溶劑)。該電解池的陽極為,總反應為。電解制備需要在無水條件下進行,原因為。

答案(1)89.3(2)40%3.56×104BD(3)CD(4)Fe電極水會阻礙中間物Na的生成;水會電解生成OH-,進一步與Fe2+反應生成Fe(OH)27.(2020課標Ⅰ,28,14分)硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品。接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98kJ·mol-1?；卮鹣铝袉栴}:(1)釩催化劑參與反應的能量變化如圖(a)所示,V2O5(s)與SO2(g)反應生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學方程式為

。

圖(a)圖(b)(2)當SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質(zhì)的量分數(shù)分別為7.5%、10.5%和82%時,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa壓強下,SO2平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度的變化如圖(b)所示。反應在5.0MPa、550℃時的α=,判斷的依據(jù)是。影響α的因素有。

(3)將組成(物質(zhì)的量分數(shù))為2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的氣體通入反應器,在溫度t、壓強p條件下進行反應。平衡時,若SO2轉(zhuǎn)化率為α,則SO3壓強為,平衡常數(shù)Kp=(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

(4)研究表明,SO2催化氧化的反應速率方程為:v=k(-1)0.8(1-nα')式中:k為反應速率常數(shù),隨溫度t升高而增大;α為SO2平衡轉(zhuǎn)化率,α'為某時刻SO2轉(zhuǎn)化率,n為常數(shù)。在α'=0.90時,將一系列溫度下的k、α值代入上述速率方程,得到v~t曲線,如圖(c)所示。圖(c)曲線上v最大值所對應溫度稱為該α'下反應的最適宜溫度tm。t<tm時,v逐漸提高;t>tm后,v逐漸下降。原因是。

答案(1)2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s)ΔH=-351kJ·mol-1(2)0.975該反應氣體分子數(shù)減少,增大壓強,α提高。5.0MPa>2.5MPa=p2,所以p1=5.0MPa溫度、壓強和反應物的起始濃度(組成)(3)p(4)升高溫度,k增大使v逐漸提高,但α降低使v逐漸下降。t<tm時,k增大對v的提高大于α引起的降低;t>tm后,k增大對v的提高小于α引起的降低8.(2020課標Ⅱ,28,14分)天然氣的主要成分為CH4,一般還含有C2H6等烴類,是重要的燃料和化工原料。(1)乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH1,相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表所示:物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol-1)-1560-1411-286①ΔH1=kJ·mol-1。

②提高該反應平衡轉(zhuǎn)化率的方法有、。

③容器中通入等物質(zhì)的量的乙烷和氫氣,在等壓下(p)發(fā)生上述反應,乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為α。反應的平衡常數(shù)Kp=(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

(2)高溫下,甲烷生成乙烷的反應如下:2CH4C2H6+H2。反應在初期階段的速率方程為:r=k×,其中k為反應速率常數(shù)。①設(shè)反應開始時的反應速率為r1,甲烷的轉(zhuǎn)化率為α時的反應速率為r2,則r2=r1。

②對于處于初期階段的該反應,下列說法正確的是。

A.增加甲烷濃度,r增大B.增加H2濃度,r增大C.乙烷的生成速率逐漸增大D.降低反應溫度,k減小(3)CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子,科學家利用電化學裝置實現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化,其原理如下圖所示:①陰極上的反應式為。

②若生成的乙烯和乙烷的體積比為2∶1,則消耗的CH4和CO2體積比為。

答案(1)①137②升高溫度減小壓強(增大體積)③×p(2)①(1-α)②AD(3)①CO2+2e-CO+O2-②6∶5綜合9.(2018課標Ⅱ,27,14分)CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對溫室氣體的減排具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}:(1)CH4-CO2催化重整反應為:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)CH4(g)ΔH=-75kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-394kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO(g)ΔH=-111kJ·mol-1該催化重整反應的ΔH=kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是(填標號)。

A.高溫低壓B.低溫高壓C.高溫高壓D.低溫低壓某溫度下,在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化劑進行重整反應,達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,其平衡常數(shù)為mol2·L-2。

(2)反應中催化劑活性會因積碳反應而降低,同時存在的消碳反應則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:積碳反應CH4(g)C(s)+2H2(g)消碳反應CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH/(kJ·mol-1)75172活化能/(kJ·mol-1)催化劑X3391催化劑Y4372①由上表判斷,催化劑XY(填“優(yōu)于”或“劣于”),理由是。在反應進料氣組成、壓強及反應時間相同的情況下,某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如下圖所示。升高溫度時,下列關(guān)于積碳反應、消碳反應的平衡常數(shù)(K)和速率(v)的敘述正確的是(填標號)。

A.K積、K消均增加B.v積減小、v消增加C.K積減小、K消增加D.v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大②在一定溫度下,測得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k為速率常數(shù))。在p(CH4)一定時,不同p(CO2)下積碳量隨時間的變化趨勢如下圖所示,則pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序為。

答案(1)247A(2)①劣于相對于催化劑X,催化劑Y積碳反應的活化能大,積碳反應的速率小;而消碳反應活化能相對小,消碳反應速率大AD②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)易混易錯1.溫度對反應速率的影響(2021陜西西安重點高中三檢,17)在密閉容器中充入一定量的NO2,發(fā)生反應2NO2(g)N2O4(g)ΔH=-57kJ·mol-1。在溫度為T1、T2時,平衡體系中NO2的體積分數(shù)隨壓強變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是()A.a、c兩點的反應速率:a>cB.a、b兩點的轉(zhuǎn)化率:a<bC.a、c兩點氣體的顏色:a深,c淺D.由a點到b點,可以用加熱的方法答案B2.壓強對反應速率的影響(2022吉林長春質(zhì)監(jiān)一,9)反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在密閉容器中進行,下列條件的改變對其正反應速率幾乎無影響的是()A.保持體積不變,增加水蒸氣的物質(zhì)的量B.保持體積不變,充入氦氣使體系的壓強增大C.保持壓強不變,充入氦氣使體系的體積增大D.將容器的體積減小一半答案B3.體積分數(shù)與物質(zhì)的量的關(guān)系(2015天津理綜,6,6分)某溫度下,在2L的密閉容器中,加入1molX(g)和2molY(g)發(fā)生反應:X(g)+mY(g)3Z(g)平衡時,X、Y、Z的體積分數(shù)分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1molZ(g),再次達到平衡后,X、Y、Z的體積分數(shù)不變。下列敘述不正確的是()A.m=2B.兩次平衡的平衡常數(shù)相同C.X與Y的平衡轉(zhuǎn)化率之比為1∶1D.第二次平衡時,Z的濃度為0.4mol·L-1答案D4.催化劑存在時溫度對速率的影響(2018江蘇單科,10,2分)下列說法正確的是()A.氫氧燃料電池放電時化學能全部轉(zhuǎn)化為電能B.反應4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常溫下可自發(fā)進行,該反應為吸熱反應C.3molH2與1molN2混合反應生成NH3,轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目小于6×6.02×1023D.在酶催化淀粉水解反應中,溫度越高淀粉水解速率越快答案C5.平衡狀態(tài)的判定(2022黑龍江佳木斯一中五調(diào),5)將一定量純凈的氨基甲酸銨置于特制的密閉真空容器中(假設(shè)容器體積不變,固體試樣體積忽略不計),在恒定溫度下使其達到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)?？梢耘袛嘣摲纸夥磻呀?jīng)達到化學平衡的是()①2v(NH3)=v(CO2)②密閉容器中總壓強不變③密閉容器中混合氣體的密度不變④密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變A.②③④B.②③C.①②③④D.②④答案B題型模板模型一數(shù)形結(jié)合和平衡思想模型模型認知解化學平衡圖像題的“五項注意”1.注意曲線上的特殊點,如與坐標軸的交點、多條曲線的交點、拐點、極值點等。2.注意曲線坡度的“平”與“陡”,并弄清其意義。3.注意高溫、高壓時反應速率快,有利于先達到平衡,即“先拐先平”,也就是說其他條件不變時,較高溫度或較大壓強時達到平衡所用的時間短。4.注意運用圖像中濃度(或物質(zhì)的量)的變化來確定反應中物質(zhì)的化學計量數(shù)的關(guān)系,即化學計量數(shù)之比等于同一時間內(nèi)各反應物、生成物的濃度(或物質(zhì)的量)變化量之比。5.對時間—速率圖像,注意分清曲線的連續(xù)性、跳躍性,是“漸變”還是“突變”,是“大變”還是“小變”,是“變大”還是“變小”,變化后是否仍然相等等情況,才可確定對應改變的條件及如何改變。1.(2020江蘇單科,15,4分)(雙選)CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發(fā)生下列反應CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)ΔH=247.1kJ·mol-1H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)ΔH=41.2kJ·mol-1在恒壓、反應物起始物質(zhì)的量比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1條件下,CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A.升高溫度、增大壓強均有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率B.曲線B表示CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化C.相同條件下,改用高效催化劑能使曲線A和曲線B相重疊D.恒壓、800K、n(CH4)∶n(CO2)=1∶1條件下,反應至CH4轉(zhuǎn)化率達到X點的值,改變除溫度外的特定條件繼續(xù)反應,CH4轉(zhuǎn)化率能達到Y(jié)點的值答案BD2.(2021山東日照期末校際聯(lián)考,7)向1L密閉容器中充入xmolA和ymolB發(fā)生反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)ΔH。下圖中曲線2為70℃下反應的轉(zhuǎn)化率α(A)-t曲線。下列說法正確的是()A.若其他條件不變,曲線4一定是使用了催化劑,降低了反應的活化能B.若ΔH>0,其他條件不變,保持反應絕熱,圖像可能為曲線5C.若ΔH<0,其他條件不變,保持反應絕熱,圖像變?yōu)榍€3,則N點的v正大于曲線2上M點的v逆D.保持溫度、體積不變,x∶y=a∶b時對應的體積分數(shù)φ1(D)與x∶y>a∶b時對應的φ2(D),大小關(guān)系為φ1(D)<φ2(D)答案C3.(2021湖南,16,14分)氨氣中氫含量高,是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體,且安全、易儲運,可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣相關(guān)化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)化學鍵H—HN—H鍵能E/(kJ·mol-1)946436.0390.8在一定溫度下,利用催化劑將NH3分解為N2和H2?；卮鹣铝袉栴}:(1)反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g)ΔH=kJ·mol-1;

(2)已知該反應的ΔS=198.9J·mol-1·K-1,在下列哪些溫度下反應能自發(fā)進行?(填標號);

A.25℃B.125℃C.225℃D.325℃(3)某興趣小組對該反應進行了實驗探究。在一定溫度和催化劑的條件下,將0.1molNH3通入3L的密閉容器中進行反應(此時容器內(nèi)總壓為200kPa),各物質(zhì)的分壓隨時間的變化曲線如圖所示。①若保持容器體積不變,t1時反應達到平衡,用H2的濃度變化表示0~t1時間內(nèi)的反應速率v(H2)=mol·L-1·min-1(用含t1的代數(shù)式表示);

②t2時將容器體積迅速縮小至原來的一半并保持不變,圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢的曲線是(用圖中a、b、c、d表示),理由是

;

③在該溫度下,反應的標準平衡常數(shù)K?=[已知:分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分數(shù),對于反應dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)K?=,其中p?=100kPa,pG、pH、pD、pE為各組分的平衡分壓]。

方法Ⅱ.氨電解法制氫氣利用電解原理,將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣,其裝置如圖所示。(4)電解過程中OH-的移動方向為(填“從左往右”或“從右往左”);

(5)陽極的電極反應式為。

答案(1)+90.8(2)CD(3)①②b體積壓縮一半瞬間,N2壓強變大(為80kPa),該反應為氣體分子數(shù)增大的反應,加壓平衡逆向移動,N2的分壓隨著平衡逆向移動而變小③0.48(4)從右往左(5)2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O模型實踐化學平衡狀態(tài)標志的判斷判斷化學平衡狀態(tài)的兩種方法1.動態(tài)標志:v正=v逆≠0(1)同種物質(zhì):同一物質(zhì)的生成速率等于消耗速率。(2)不同物質(zhì):必須標明是“異向”的反應速率關(guān)系。如aA+bBcC+dD,=時,反應達到平衡狀態(tài)。2.靜態(tài)標志:各種“量”不變(1)各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度不變。(2)各物質(zhì)的百分含量(物質(zhì)的量分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)等)不變。(3)溫度、壓強(反應前后氣體體積不相等)或顏色(某組分有顏色)不變?？傊?若物理量由變量變成了不變量,則表明該可逆反應達到平衡狀態(tài);若物理量一直為“不變量”,則不能作為判斷平衡狀態(tài)的標志。4.(2017天津理綜,6,6分)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃時,該反應的平衡常數(shù)K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸點為42.2℃,固體雜質(zhì)不參與反應。第一階段:將粗鎳與CO反應轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4;第二階段:將第一階段反應后的氣體分離出來,加熱至230℃制得高純鎳。下列判斷正確的是()A.增加c(CO),平衡向正向移動,反應的平衡常數(shù)增大B.第一階段,在30℃和50℃兩者之間選擇反應溫度,選50℃C.第二階段,Ni(CO)4分解率較低D.該反應達到平衡時,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)答案B5.(2018浙江4月選考,14,2分)反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,若在恒壓絕熱容器中發(fā)生,下列選項表明反應一定已達平衡狀態(tài)的是()A.容器內(nèi)的溫度不再變化B.容器內(nèi)的壓強不再變化C.相同時間內(nèi),斷開H—H鍵的數(shù)目和形成N—H鍵的數(shù)目相等D.容器內(nèi)氣體的濃度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2答案A6.(2021廣東汕頭質(zhì)監(jiān),7)NH3作為重要的化工原料,工業(yè)上常用來制HNO3,中間發(fā)生反應:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH<0。某溫度下,在容積為1L的密閉容器中充入2.0molNH3(g)和2.5molO2(g),測得平衡時c(NO)為1.5mol/L。下列說法正確的是()A.升高溫度,可使NO的濃度增大B.容器內(nèi)密度保持不變,可說明反應達到平衡狀態(tài)C.達到平衡后通入O2,正反應速率逐漸增大D.NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為75%答案D模型應用速率常數(shù)與化學平衡常數(shù)的應用1.化學反應速率常數(shù)及其應用(1)速率方程反應:aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g)表達式:v正=k正ca(A)·cb(B)(其中k正為正反應的速率常數(shù)),v逆=k逆·cg(G)·ch(H)(其中k逆為逆反應的速率常數(shù))。(2)速率常數(shù)與化學平衡常數(shù)之間的關(guān)系一定溫度下,可逆反應:aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g),達到平衡狀態(tài)時,v正=v逆,則:①k正·ca(A)·cb(B)=k逆·cg(G)·ch(H)。②==K。2.化學平衡常數(shù)的應用(1)判斷可逆反應進行的程度K值大,說明反應進行的程度大,反應物的轉(zhuǎn)化率高;K值小,說明反應進行的程度小,反應物的轉(zhuǎn)化率低。K<10-510-5~105>105反應程度很難進行反應可逆反應接近完全(2)判斷化學反應進行的方向?qū)τ诳赡娣磻猘A(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),在一定溫度下的任意時刻,反應物與生成物濃度有如下關(guān)系:Q=,稱為濃度商。Q<K反應向正反應方向進行,v正>v逆Q=K反應處于化學平衡狀態(tài),v正=v逆Q>K反應向逆反應方向進行,v正<v逆(3)判斷可逆反應的熱效應7.(2020北京,10,3分)一定溫度下,反應I2(g)+H2(g)2HI(g)在密閉容器中達到平衡時,測得c(I2)=0.11mmol·L-1、c(H2)=0.11mmol·L-1、c(HI)=0.78mmol·L-1。相同溫度下,按下列4組初始濃度進行實驗,反應逆向進行的是()ABCDc(I2)/mmol·L-11.000.220.440.11c(H2)/mmol·L-11.000.220.440.44c(HI)/mmol·L-11.001.564.001.56(注:1mmol·L-1=10-3mol·L-1)答案C8.(2021山東淄博一模,14)(雙選)向某恒容密閉容器中充入等物質(zhì)的量的PCl3(g)和Cl2(g),發(fā)生如下反應:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)。測得不同溫度下PCl3(g)的轉(zhuǎn)化率α與時間的關(guān)系如圖所示。其速率方程為v正=k正·c(PCl3)·c(Cl2),v逆=k逆·c(PCl5)(k是速率常數(shù),只與溫度有關(guān))。下列說法錯誤的是()A.該反應的ΔH<0B.M點:>C.升高溫度,k正增大的倍數(shù)大于k逆增大的倍數(shù)D.T1時,若平衡體系中c(Cl2)=0.25mol·L-1,則=18答案CD9.(2021全國甲,28,14分)二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳?；卮鹣铝袉栴}:(1)二氧化碳加氫制甲醇的總反應可表示為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)該反應一般認為通過如下步驟來實現(xiàn):①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41kJ·mol-1②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90kJ·mol-1總反應的ΔH=kJ·mol-1;若反應①為慢反應,下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應能量變化的是(填標號),判斷的理由是。

(2)合成總反應在起始物n(H2)/n(CO2)=3時,在不同條件下達到平衡,設(shè)體系中甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)為x(CH3OH),在t=250℃下的x(CH3OH)~p、在p=5×105Pa下的x(CH3OH)~t如圖所示。①用各物質(zhì)的平衡分壓表示總反應的平衡常數(shù),表達式Kp=;

②圖中對應等壓過程的曲線是,判斷的理由是

;

③當x(CH3OH)=0.10時,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α=,反應條件可能為或。

答案(1)-49AΔH1為正值,ΔH2和ΔH為負值,反應①活化能大于反應②的(2)①②b總反應ΔH<0,升高溫度時平衡向逆反應方向移動,甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)變?、?3.3%5×105Pa,210℃9×105Pa,250℃10.(2021湖北,19,14分)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。反應Ⅰ(直接脫氫):C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)ΔH1=+125kJ·mol-1反應Ⅱ(氧化脫氫):C3H8(g)+O2(g)C3H6(g)+H2O(g)ΔH2=-118kJ·mol-1(1)已知鍵能:E(C—H)=416kJ·mol-1,E(H—H)=436kJ·mol-1,由此計算生成1mol碳碳π鍵放出的能量為kJ。

(2)對于反應Ⅰ,總壓恒定為100kPa,在密閉容器中通入C3H8和N2的混合氣體(N2不參與反應),從平衡移動的角度判斷,達到平衡后“通入N2”的作用是;在溫度為T1時,C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率與通入氣體中C3H8的物質(zhì)的量分數(shù)的關(guān)系如圖a所示,計算T1時反應Ⅰ的平衡常數(shù)Kp=kPa(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù),保留一位小數(shù))。

圖a圖b(3)在溫度為T2時,通入氣體分壓比為p(C3H8)∶p(O2)∶p(N2)=10∶5∶85的混合氣體,各組分