10年高考化学真题分类专题十一化学反应速率和化学平衡练习含答案

专题十一化学反应速率和化学平衡考点1化学反应速率1.(2022北京,14,3分)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用,原理如图1所示。反应①完成之后,以N2为载气,将恒定组成的N2、CH4混合气,以恒定流速通入反应器,单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测到CO2,在催化剂上检测到有积炭。下列说法不正确的是()图1图2A.反应①为CaO+CO2CaCO3;反应②为CaCO3+CH4CaO+2CO+2H2B.t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2的速率不变,推测有副反应CH4C+2H2C.t2时刻,副反应生成H2的速率大于反应②生成H2的速率D.t3之后,生成CO的速率为0,是因为反应②不再发生答案C2.(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,0~2min内,v(X)=1.0mol·L-1·min-1答案D3.(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①XY;②YZ。反应①的速率v1=k1c(X),反应②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2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lnk~1T曲线。下列说法错误的是()A.随c(X)的减小,反应①、②的速率均降低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T1时,总反应速率由反应②决定答案AB4.(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:(CH3)2CO+HCN(CH3)2C(OH)CN(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4CH2C(CH3)COOCH3+NH4HSO4新法合成的反应:+CO+CH3OHCH2C(CH3)COOCH3下列说法错误的是(阿伏加德罗常数的值为NA)()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.1L0.05mol·L-1的NH4HSO4溶液中NH4+的微粒数小于0.05D.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D5.(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C6.(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:2NH3(g)N2(g)+3H2(g)。测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示。下列说法不正确的是()A.实验①,0~20min,v(N2)=1.00×10-5mol·L-1·min-1B.实验②,60min时处于平衡状态,x≠0.40C.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C7.(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D8.(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O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),在其他条件相同时,测得实验数据如下表:压强/(×105Pa)温度/℃NO达到所列转化率需要时间/s50%90%98%1.030122502830902551057608.0300.23.936900.67.974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1.0×105Pa、90℃条件下,当转化率为98%时反应已达平衡D.若进入反应塔的混合气体为amol,反应速率以v=Δn/Δt表示,则在8.0×105Pa、30℃条件下,转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370mol·s-1答案D9.(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/Kv/mmol·L-1·min-1c/mol·L-10.6000.5000.4000.300318.23.603.002.401.80328.29.007.50a4.50b2.161.801.441.08A.a=6.00B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变C.b<318.2D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同答案D10.(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B11.(2014课标Ⅰ,9,6分)已知分解1molH2O2放出热量98kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为:H2O2+I-H2O+IO-慢H2O2+IO-H2O+O2+I-快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98kJ·mol-1D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)答案A12.(2014北京理综,12,6分)一定温度下,10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确···的是(溶液体积变化忽略不计A.0~6min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol/(L·min)B.6~10min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10-2mol/(L·min)C.反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol/LD.反应至6min时,H2O2分解了50%答案C13.(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T1、T2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()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B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)=a-bt1mol·LC.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小答案C14.(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:(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1反应Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH3=-297kJ·mol-1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,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是。

(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。ⅰ.SO2+4I-+4H+S↓+2I2+2H2Oⅱ.I2+2H2O+

++2I-

(4)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18mLSO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)序号ABCD试剂组成0.4mol·L-1KIamol·L-1KI0.2mol·L-1H2SO40.2mol·L-1H2SO40.2mol·L-1KI0.0002molI2实验现象溶液变黄,一段时间后出现浑浊溶液变黄,出现浑浊较A快无明显现象溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快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,SO2的歧化反应速率D>A。结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因:。

答案(1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=-254kJ·mol-1(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,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大(3)SO2SO42(4)①0.4②I-是SO2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.(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0.10mol·L-1,TFAA的浓度为0.08mol·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.t1时刻,体系中有E存在B.t2时刻,体系中无F存在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0.08mol·L-1答案AC2.(2022北京,12,3分)某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”,能高选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后,经处理能全部转化为HNO3。原理示意图如下。已知:2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0下列说法不正确的是()A.温度升高时不利于NO2吸附B.多孔材料“固定”N2O4,促进2NO2N2O4平衡正向移动C.转化为HNO3的反应是2N2O4+O2+2H2O4HNO3D.每获得0.4molHNO3时,转移电子的数目为6.02×1022答案D3.(2022广东,13,4分)恒容密闭容器中,BaSO4(s)+4H2(g)BaS(s)+4H2O(g)在不同温度下达平衡时,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<0B.a为n(H2O)随温度的变化曲线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BaSO4,H2的平衡转化率增大答案C4.(2022海南,8,2分)某温度下,反应CH2CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是()A.增大压强,v正>v逆,平衡常数增大B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动D.恒容下,充入一定量的CH2CH2(g),CH2CH2(g)的平衡转化率增大答案C5.(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D6.(2022江苏,13,3分)乙醇—水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)ΔH=173.3kJ·mol-1CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol-1在1.0×105Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)=1∶3时,若仅考虑上述反应,平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。CO的选择性=n生成下列说法正确的是()A.图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化B.升高温度,平衡时CO的选择性增大C.一定温度下,增大n(C2H5OH)/n(H2O)可提高乙醇平衡转化率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H2产率答案B7.(2020浙江7月选考,20,2分)一定条件下:2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0。在测定NO2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50kPaB.温度130℃、压强300kPaC.温度25℃、压强100kPaD.温度130℃、压强50kPa答案D8.(2020江苏单科,15,4分)(双选)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应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在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,CH4和CO2的平衡转化率随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CH4的平衡转化率B.曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化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、800K、n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,反应至CH4转化率达到X点的值,改变除温度外的特定条件继续反应,CH4转化率能达到Y点的值答案BD9.(2019海南单科,3,2分)反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH>0,在一定条件下于密闭容器中达到平衡,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D10.(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()A.与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的CO2增多、石灰石沉积B.与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)D.海水呈弱碱性,大气中CO2浓度增加,会导致海水中CO3答案D11.(2018浙江4月选考,14,2分)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,若在恒压绝热容器中发生,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(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2答案A12.(2016四川理综,6,6分)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。设起始n(H2O)n(CH4)=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数φ(CHA.该反应的焓变ΔH>0B.图中Z的大小为a>3>bC.图中X点对应的平衡混合物中n(D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小答案A13.(2015安徽理综,11,6分)汽车尾气中NO产生的反应为:N2(g)+O2(g)2NO(g)。一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,如图曲线a表示该反应在温度T下N2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N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是()A.温度T下,该反应的平衡常数K=4(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A14.(2015天津理综,6,6分)某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(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1molZ(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=2B.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∶1D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4mol·L-1答案D15.(2014四川理综,7,6分)在10L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:实验编号温度/℃起始时物质的量/mol平衡时物质的量/moln(X)n(Y)n(M)①7000.400.100.090②8000.100.400.080③8000.200.30a④9000.100.15b下列说法正确的是()A.实验①中,若5min时测得n(M)=0.050mol,则0至5min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2mol/(L·min)B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0C.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C16.(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,CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+247kJ·mol-1,K1Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol-1,K2请回答:(1)有利于提高CO2平衡转化率的条件是。

A.低温低压B.低温高压C.高温低压D.高温高压(2)反应CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的ΔH=kJ·mol-1,K=(用K1,K2表示)。

(3)恒压、750℃时,CH4和CO2按物质的量之比1∶3投料,反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化。①下列说法正确的是。

A.Fe3O4可循环利用,CaO不可循环利用B.过程ⅱ,CaO吸收CO2可促使Fe3O4氧化CO的平衡正移C.过程ⅱ产生的H2O最终未被CaO吸收,在过程ⅲ被排出D.相比于反应Ⅰ,该流程的总反应还原1molCO2需吸收的能量更多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)CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率,R=Δn(CO2)/Δn(CH4)(同一时段内CO2与CH4的物质的量变化量之比)。①常压下CH4和CO2按物质的量之比1∶3投料,某一时段内CH4和CO2的转化率随温度变化如图1,请在图2中画出400~1000℃之间R的变化趋势,并标明1000℃时R值。图1图2②催化剂X可提高R值,另一时段内CH4转化率、R值随温度变化如下表:温度/℃480500520550CH4转化率/%7.911.520.234.8R2.62.42.11.8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H2O占比越高C.温度升高,CH4转化率增加,CO2转化率降低,R值减小D.改变催化剂提高CH4转化率,R值不一定增大答案(1)C(2)+329K1·K(3)①BC②通入He,CaCO3分解平衡正移,导致c(CO2)c(CO(4)①②C17.(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-H2O”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)+H2O(l)Ca(OH)2(s)ΔH1=-65.17kJ·mol-1②Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)ΔH2=-16.73kJ·mol-1③Al(s)+OH-(aq)+3H2O(l)[Al(OH)4]-(aq)+32H2(g)ΔH3=-415.0kJ·mol-1则CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)的ΔH4=kJ·mol-1。

(2)温度为T时,Ksp[Ca(OH)2]=x,则Ca(OH)2饱和溶液中c(OH-)=(用含x的代数式表示)。

(3)实验a中,4min后ΔT基本不变,原因是。

(4)实验b中,ΔT的变化说明Al粉与H2O在该条件下(填“反应”或“不反应”)。实验c中,前3min的ΔT有变化,其原因是;3min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10min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)3(3)反应生成的Ca(OH)2覆盖在CaO表面,阻止反应进行(4)不反应Al和溶液中的OH-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.(2023湖南,13,3分)向一恒容密闭容器中加入1molCH4和一定量的H2O,发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x=n(CH4A.x1<x2B.反应速率:vb正<vc正C.点a、b、c对应的平衡常数:Ka<Kb=KcD.反应温度为T1,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态答案B2.(2022湖南,14,4分)(双选)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY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>0B.气体的总物质的量:na<ncC.a点平衡常数:K>12D.反应速率:va正<vb正答案BC3.(2022江苏,10,3分)用尿素水解生成的NH3催化还原NO,是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)4N2(g)+6H2O(g)下列说法正确的是()A.上述反应ΔS<0B.上述反应平衡常数K=cC.上述反应中消耗1molNH3,转移电子的数目为2×6.02×1023D.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B4.(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N2气氛中,FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示:根据上述实验结果,可知x=,y=。

(2)已知下列热化学方程式:FeSO4·7H2O(s)FeSO4(s)+7H2O(g)ΔH1=akJ·mol-1FeSO4·xH2O(s)FeSO4(s)+xH2O(g)ΔH2=bkJ·mol-1FeSO4·yH2O(s)FeSO4(s)+yH2O(g)ΔH3=ckJ·mol-1则FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·yH2O(s)2(FeSO4·xH2O)(s)的ΔH=kJ·mol-1。

(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中,升高温度发生分解反应:2FeSO4(s)Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)平衡时pSO3~T的关系如下图所示。660K时,该反应的平衡总压p总=kPa,平衡常数Kp(Ⅰ)=(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而((4)提高温度,上述容器中进一步发生反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)(Ⅱ),平衡时pO2=(用pSO3、pSO2表示)。在929K时,p总=84.6kPa,pSO3=35.7kPa,则p答案(1)41(2)a+c-2b(3)3.02.25增大pSO5.(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)根据图1数据计算反应12N2(g)+32H2(g)NH3(g)的ΔH=kJ·mol-1(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,N2*表示被吸附于催化剂表面的N2)。判断上述反应机理中,速率控制步骤(即速率最慢步骤)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Fe3O4)使用前经H2还原,生成α-Fe包裹的Fe3O4。已知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287pm,密度为7.8g·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NA)。

(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xH2=0.75、xN2=0.25,另一种为xH2=0.675、xN2=0.225、xAr=0.10。(物质i图3图4①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。

③图3中,当p2=20MPa、xNH3=0.20时,氮气的转化率α=。该温度时,反应12N2(g)+32H2(g)NH3(g)的平衡常数Kp=MPa-1答案(1)-45(2)ⅱ1个N2*分子变为2个N*的能垒最大,反应最慢,为速率控制步骤(N2分子中键能大,解离为N原子所需能量最多(3)7(4)①p1、p2、p3/p1<p2<p3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,xNH3越大②图6.(2023山东,20,12分)一定条件下,水气变换反应CO+H2OCO2+H2的中间产物是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.HCOOHCO+H2O(快)Ⅱ.HCOOHCO2+H2(慢)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ΔH1、ΔH2,则该条件下水气变换反应的焓变ΔH=(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。

(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。T1温度下,HCOOH电离平衡常数为Ka,当HCOOH平衡浓度为xmol·L-1时,H+浓度为mol·L-1,此时反应Ⅰ正反应速率v=mol·L-1·h-1(用含Ka、x和k的代数式表示)。

(3)T2温度下,在密封石英管内完全充满1.0mol·L-1HCOOH水溶液,使HCOOH分解,分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)。t1时刻测得CO、CO2的浓度分别为0.70mol·L-1、0.16mol·L-1;反应Ⅱ达平衡时,测得H2的浓度为ymol·L-1。体系达平衡后c(CO)c(CO2)=(用含y相同条件下,若反应起始时溶液中同时还含有0.10mol·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达浓度峰值时,CO2浓度(填“增大”“减小”或“不变”),c(CO)c(HCOOH答案(1)ΔH2-ΔH1(2)Kax(3)5(1-y)67.(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:①C6H5C2H5(g)+212O2(g)8CO2(g)+5H2O(g)ΔH1=-4386.9kJ·mol-1②C6H5CHCH2(g)+10O2(g)8CO2(g)+4H2O(g)ΔH2=-4263.1kJ·mol-1③H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH3=-241.8kJ·mol-1计算反应④C6H5C2H5(g)C6H5CHCH2(g)+H2(g)的ΔH4=kJ·mol-1;

(2)在某温度、100kPa下,向反应器中充入1mol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913K、100kPa下,以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂,乙苯除脱氢生成苯乙烯外,还会发生如下两个副反应:⑤C6H5C2H5(g)C6H6(g)+CH2CH2(g)⑥C6H5C2H5(g)+H2(g)C6H5CH3(g)+CH4(g)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已转化的乙苯总量×100%)随乙苯转化率的变化曲线如图所示,其中曲线b代表的产物是,理由是(4)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是;

A.X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构B.Fe2O3可改变乙苯平衡转化率C.Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能D.改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率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C6H5CH2X(引发剂,X表示卤素)生成自由基C6H5C·H2,(5)引发剂C6H5CH2Cl、C6H5CH2Br、C6H5CH2I中活性最高的是;

(6)室温下,①Cu+在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]+,其反应平衡常数为K;②CuBr在水中的溶度积常数为Ksp。由此可知,CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为(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(H2)增大,导致反应⑥速率加快,甲苯的选择性提高(4)BD(5)C6H5CH2I(6)K·Ksp8.(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(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析,该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG(热重)曲线及DSC曲线(反映体系热量变化情况,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SO2、和(填化学式)。

(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:NO2+SO2+H2ONO+H2SO42NO+O22NO2(ⅰ)上述过程中NO2的作用为。

(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)。

(3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化:SO2(g)+12O2(g)SO3(g)ΔH=-98.9kJ·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O2的平衡分压为p,SO2的平衡转化率为αe,用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算)。

答案(1)CuOSO3(2)(ⅰ)催化剂(ⅱ)反应过程有NO、NO2参与,容易污染环境;制备的硫酸纯度不高,含有副产物亚硝基硫酸等合理答案(3)(ⅰ)cd(ⅱ)d(ⅲ)α9.(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Cr2O3可由(NH4)2Cr2O7加热分解制备,反应同时生成无污染气体。①完成化学方程式:(NH4)2Cr2O7Cr2O3++。

②Cr2O3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(列式表示)。

图1③Cr2O3可用于NH3的催化氧化。设计从NH3出发经过3步反应制备HNO3的路线(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)K2Cr2O7溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡:(ⅰ)Cr2O72-(aq)+H2O(l)2HCrO4-(aq)K1=3.0×10-2(ⅱ)HCrO4-(aq)CrO42-(aq)+H+(aq)K2=3.3×10-7①下列有关K2Cr2O7溶液的说法正确的有。

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K2Cr2O7固体,平衡时c2(HCrO4-)与c(Cr2O②25℃时,0.10mol·L-1K2Cr2O7溶液中lgc(CrO42-)c(Cr2O72-)随pH的变化关系如图2。当pH=9.00时,设Cr2O72-、HCrO4-与CrO42-的平衡浓度分别为x、y、zmol·L-1,则图2③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(λmax)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、pH不同的K2Cr2O7稀溶液,测得其A随λ的变化曲线如图3。波长λ1、λ2和λ3中,与CrO42-的λmax最接近的是;溶液pH从a变到b的过程中,c(H+)·图3答案(1)①N2↑4H2O②E1-E2+ΔH+E3-E4③NH3NONO2HNO32NO+O22NO2或3NO2+H2O2HNO3+NO,4NO2+O2+2H2O4HNO3(2)①BD②x+12y+12z当pH=9.00时,溶液中c(H+)=10-9mol·L-1,K1=c2(HCrO4-)c(Cr2O72-)=3.0×10-2=y2x,K2=c(CrO42-)·c(H+)c(HCrO4-)=3.3×10-7=z·10-9y,K1·K2=y2·z·10-9x·y=10-9yzx10.(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:CO2(g)+4H2(g)2H2O(g)+CH4(g)回答问题:(1)已知:电解液态水制备1molO2(g),电解反应的ΔH=+572kJ·mol-1。由此计算H2(g)的燃烧热(焓)ΔH=kJ·mol-1。

(2)已知:CO2(g)+4H2(g)2H2O(g)+CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。图1①若反应为基元反应,且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。图2②某研究小组模拟该反应。温度t下,向容积为10L的抽空的密闭容器中通入0.1molCO2和0.4molH2,反应平衡后测得容器中n(CH4)=0.05mol。则CO2的转化率为,反应温度t约为℃。

(3)在相同条件下,CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的副反应:CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)在反应器中按n(CO2)∶n(H2)=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2min时,测得反应器中CH3OH、CH4浓度(μmol·L-1)如下表所示。催化剂t=350℃t=400℃c(CH3OH)c(CH4)c(CH3OH)c(CH4)催化剂Ⅰ10.812722345.242780催化剂Ⅱ9.2107753438932在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应,0~2min生成CH3OH的平均反应速率为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)①②50%660.2(或660.1或660.3,其他合理答案也可)(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11.(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)298K时,1gH2燃烧生成H2O(g)放热121kJ,1molH2O(l)蒸发吸热44kJ。表示H2燃烧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:ⅠCH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ⅡCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)①下列操作中,能提高CH4(g)平衡转化率的是(填标号)。

A.增加CH4(g)用量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,1molCH4(g)和1molH2O(g)反应达平衡时,CH4(g)的转化率为α,CO2(g)的物质的量为bmol,则反应Ⅰ的平衡常数Kx=[写出含有α、b的计算式;对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),Kx=xp(C)·xq(D)xm(A)·xn(B),x为物质的量分数]。其他条件不变,H2O(g)起始量增加到5mol,达平衡时α=0.90,b=0.65,(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,CnH2n+2放电的电极反应式为。

(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)。

答案(1)H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=-286kJ·mol-1(2)①BC②(α(3)负(4)CnH2n+2-(6n+2)e-+(3n+1)O2-nCO2+(n+1)H2O(5)b→e→f→i12.(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1molH2O(g),起始压强为0.2MPa时,发生下列反应生成水煤气: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C.平衡时H2的体积分数可能大于2D.将炭块粉碎,可加快反应速率②反应平衡时,H2O(g)的转化率为50%,CO的物质的量为0.1mol。此时,整个体系(填“吸收”或“放出”)热量kJ,反应Ⅰ的平衡常数Kp=(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。

(2)一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下:①某温度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,c(CO32-)∶c(HCO3-)=1∶2,则该溶液的pH=(该温度下H2CO3的Ka1=4.6×10②再生塔中产生CO2的离子方程式为;

③利用电化学原理,将CO2电催化还原为C2H4,阴极反应式为。

答案(1)①BD②吸收31.20.02(2)①10②2HCO3-CO32-+CO2③2CO2+12e-+12H+C2H4+4H2O13.(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(TiO2)转化为TiCl4,再进一步还原得到钛。回答下列问题:(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:(ⅰ)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=172kJ·mol-1,Kp1=1.0×10(ⅱ)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)ΔH2=-51kJ·mol-1,Kp2=1.2×10①反应2C(s)+O2(g)2CO(g)的ΔH为kJ·mol-1,Kp=Pa。

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1.0×105Pa,将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(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)+CO2(g)2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)=Pa。

②图中显示,在200℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是。

(3)TiO2碳氯化是一个“气—固—固”反应,有利于TiO2-C“固—固”接触的措施是。

答案(1)①-2231.2×1014②碳氯化反应熵增、放热且平衡常数远大于105Pa③向左变小(2)①7.2×105②为了提高反应速率,在相同时间内得到更多的TiCl4产品,提高效益(3)搅拌或研磨固体成粉14.(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: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计算H2S热分解反应④2H2S(g)S2(g)+2H2(g)的ΔH4=kJ·mol-1。

(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺,即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是,利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺,高温热分解方法的优点是,缺点是。

(3)在1470K、100kPa反应条件下,将n(H2S)∶n(Ar)=1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等,H2S平衡转化率为,平衡常数Kp=kPa。

(4)在1373K、100kPa反应条件下,对于n(H2S)∶n(Ar)分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合气,热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如下图所示。①n(H2S)∶n(Ar)越小,H2S平衡转化率,理由是。

②n(H2S)∶n(Ar)=1∶9对应图中曲线,计算其在0~0.1s之间,H2S分压的平均变化率为kPa·s-1。

答案(1)+170(2)高温热分解能够获得H2,H2可作燃料,且副产物少能耗高(3)50%4.76(4)①越高(或越大)H2S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Ar,导致H2S的分压降低,相当于减压,平衡正向移动,H2S的平衡转化率升高②d24.915.(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H2氛围下进行,故H2压强近似等于总压。回答下列问题:(1)以5.0×10-3molBL或BD为初始原料,在493K、3.0×103kPa的高压H2氛围下,分别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XkJ;以BD为原料,体系从环境吸热YkJ。忽略副反应热效应,反应Ⅰ焓变ΔH(493K,3.0×103kPa)=kJ·mol-1。

(2)初始条件同上。xi表示某物种i的物质的量与除H2外其他各物种总物质的量之比,xBL和xBD随时间t变化关系如图甲所示。实验测得X<Y,则图中表示xBL变化的曲线是;反应Ⅰ平衡常数Kp=kPa-2(保留两位有效数字)。以BL为原料时,t1时刻xH2O=,BD产率=(保留两位有效数字图甲(3)(xBD/xBL)max为达平衡时xBD与xBL的比值。(493K,2.5×103kPa)、(493K,3.5×103kPa)、(513K,2.5×103kPa)三种条件下,以5.0×10-3molBL为初始原料,在相同体积的刚性容器中发生反应,xBD/xBL(xBD/xBL)max随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压H2氛围下进行,可忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、c中,(xBD/xBL)max最大的是(图乙答案(1)-200(X+Y)(2)ac8.3×10-80.0839%(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均是逆向进行,(xBD/xBL)max增大,故xBD16.（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O2的反应体系中:反应1C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1=-394kJ·mol-1反应22CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH2=-566kJ·mol-1反应32C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH3①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1②一定压强下,随着温度的升高,气体中CO与CO2的物质的量之比。

A.不变B.增大C.减小D.无法判断(2)水煤气反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=131kJ·mol-1。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)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=-41kJ·mol-1。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)=0.25MPa、p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa和p(H2)=0.75MPa,则反应的平衡常数K的数值为。

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)①a②B(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)①9.0②1.8∶1③BC④M+H2OMO+H2MO+COM+CO217.(2022浙江6月选考,29,10分)主要成分为H2S的工业废气的回收利用有重要意义。(1)回收单质硫。将三分之一的H2S燃烧,产生的SO2与其余H2S混合后反应:2H2S(g)+SO2(g)38S8(s)+2H2O(g)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(H2S)=2.0×10-5mol·L-1、c(SO2)=5.0×10-5mol·L-1、c(H2O)=4.0×10-3mol·L-1,计算该温度下的平衡常数K=。

(2)热解H2S制H2。根据文献,将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料,另一边出料),发生如下反应:Ⅰ2H2S(g)2H2(g)+S2(g)ΔH1=170kJ·mol-1ⅡCH4(g)+S2(g)CS2(g)+2H2(g)ΔH2=64kJ·mol-1总反应:Ⅲ2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g)投料按体积之比V(H2S)∶V(CH4)=2∶1,并用N2稀释;常压、不同温度下反应相同时间后,测得H2和CS2体积分数如下表:温度/℃9501000105011001150H2/(V%)0.51.53.65.58.5CS2/(V%)0.00.00.10.41.8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N2作稀释气体,对实验结果几乎无影响B.其他条件不变时,温度越高,H2S的转化率越高C.由实验数据推出H2S中的键强于CH4中的键D.恒温恒压下,增加N2的体积分数,H2的浓度升高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。④在1000℃、常压下,保持通入的H2S体积分数不变,提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)],H2S的转化率不变,原因是。

⑤在950℃~1150℃范围内(其他条件不变),S2(g)的体积分数随温度升高发生变化,写出该变化规律并分析原因。

答案(1)8.0×108L·mol-1(2)①高温②AB③④1000℃时CH4不参与反应,相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同⑤先升后降。在低温段,以反应Ⅰ为主,随温度升高,S2(g)的体积分数增大;在高温段,随温度升高,反应Ⅱ消耗S2的速率大于反应Ⅰ生成S2的速率,S2(g)的体积分数减小18.(2020天津,16,14分)利用太阳能光解水,制备的H2用于还原CO2合成有机物,可实现资源的再利用。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Na2SO3溶液中,产物之一为SO42-,另一产物为。若将该催化剂置于AgNO3溶液中,产物之一为O2,Ⅱ.用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0(3)某温度下,恒容密闭容器中,CO2和H2的起始浓度分别为amol·L-1和3amol·L-1,反应平衡时,CH3OH的产率为b,该温度下反应平衡常数的值为。

(4)恒压下,CO2和H2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H2O。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CO2的捕获和释放(5)CO32-的空间构型为。已知25℃碳酸电离常数为Ka1、Ka2,当溶液pH=12时,c(H2CO3)∶c(HCO答案(1)光能转化为化学能(2)H2Ag++e-Ag(3)b(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H2O,有利于反应正向进行,甲醇产率升高③210(5)平面(正)三角形1012·Ka11024·K19.(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。回答下列问题:Ⅰ.硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2,放出225kJ热量,该反应的热化学方程式为。SiHCl3的电子式为。

Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为: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)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H2的电极名称(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SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是(填序号)。

a.B点:v正>v逆b.v正:A点>E点c.反应适宜温度:480~520℃(4)反应③的ΔH3=(用ΔH1,ΔH2表示)。温度升高,反应③的平衡常数K(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SiCl4、SiHCl3和Si外,还有(填分子式)。

答案Ⅰ.Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)ΔH=-225kJ·mol-1Ⅱ.(1)阴极2H2O+2e-H2↑+2OH-或2H++2e-H2↑(2)1000℃ΔH2<ΔH1导致反应②的ΔG小(3)a、c(4)ΔH2-ΔH1减小(5)HCl、H220.(2018课标Ⅱ,27,14分)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:(1)CH4-CO2催化重整反应为: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)+12O2(g)CO(g)ΔH=-111kJ·mol-1该催化重整反应的ΔH=kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是(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2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为mol2·L-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CH4(g)C(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH/(kJ·mol-1)75172活化能/(kJ·mol-1)催化剂X3391催化剂Y4372①由上表判断,催化剂XY(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积、K消均增加B.v积减小、v消增加C.K积减小、K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大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(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为。

答案(1)247A1(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AD②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)21.(2018海南单科,16,9分)过氧化氢(H2O2)是重要的化工产品,广泛应用于绿色化学合成、医疗消毒等领域。回答下列问题:(1)已知:H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH1=-286kJ·mol-1H2(g)+O2(g)H2O2(l)ΔH2=-188kJ·mol-1过氧化氢分解反应2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)的ΔH=kJ·mol-1。不同温度下过氧化氢分解反应的平衡常数K313KK298K(填“大于”“小于”或“等于”)。

(2)100℃时,在不同金属离子存在下,纯过氧化氢24h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—2Fe3+1.015Al3+102Cu2+0.186Zn2+1010Cr3+0.196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Ka1=2.24×10-12,H2O2的酸性H2O(填“大于”“小于”或“等于”)。研究表明,过氧化氢溶液中HO2-的浓度越大,过氧化氢的分解速率越快。常温下,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,HO2-的浓度增大,分解速率加快(2分)过氧化氢浓度越高,其电离程度越低,分解率越小(222.(2018浙江4月选考,30,10分)(一)以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料,通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH],装置如图1所示。图1(1)收集到(CH3)4NOH的区域是(填“a”“b”“c”或“d”)。

(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:CH3COOH(l)+C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)+H2O(l)ΔH=-2.7kJ·mol-1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:2C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)+2H2(g)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3A.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(CH3)4NCl+2H2O2(CH3)4NOH+H2↑+Cl2↑(1分)(二)(1)BC(2分)(2)0.67或67%(1分)(2分)(3)提高乙醇转化率;有利于后续产物分离(1分)(4)ACD(2分)23.(2017课标Ⅰ,28,14分)近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,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.0.10mol·L-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1D.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H2所需能量较少的是。

(3)H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610K时,将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。①H