2023届新高考化学选考一轮总复习试题-专题十二化学反应速率和化学平衡

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AD2.(2021浙江6月选考,20,2分)一定温度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中发生分解反应:2N2O54NO2+O2。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表:t/s06001200171022202820xc(N2O5)/(mol·L-1)1.400.960.660.480.350.240.12下列说法正确的是()A.600~1200s,生成NO2的平均速率为5.0×10-4mol·L-1·s-1B.反应2220s时,放出的O2体积为11.8L(标准状况)C.反应达到平衡时,v正(N2O5)=2v逆(NO2)D.推测上表中的x为3930答案D3.(2020浙江1月选考,21,2分)一定温度下,在2L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/molt/minn(A)n(B)n(C)02.02.4050.9101.6151.6下列说法正确的是()A.0~5min用A表示的平均反应速率为0.09mol·L-1·min-1B.该反应在10min后才达到平衡C.平衡状态时,c(C)=0.6mol·L-1D.物质B的平衡转化率为20%答案C4.(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+NX+Y;②M+NX+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是()A.0~30min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-3mol·L-1·min-1B.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ZD.反应①的活化能比反应②的活化能大答案A5.(2017江苏单科,10,2分)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大答案D6.(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0.012mol·L-1·min-1D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0mol·L-1时,半衰期为62.5min答案B考点二化学平衡1.(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D2.(2021海南,8,2分)制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)ΔH>0,下列说法正确的是()A.该反应ΔS<0B.升高温度,反应速率增大C.恒温下,增大总压,H2O(g)的平衡转化率不变D.恒温恒压下,加入催化剂,平衡常数增大答案B3.[2022届T8联考(1),11]已知:CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g),速率方程为v=k·c(NO2),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lgK=RT+C(式中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NO2(g),一定温度下发生反应,压强不再变化时,该反应达到平衡C.恒温恒压条件下充入He,有利于提高NO2的平衡转化率D.降低温度,有利于提高NO2平衡转化率答案D4.(2020浙江7月选考,18,2分)5mL0.1mol·L-1KI溶液与1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液发生反应:2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq),达到平衡。下列说法不正确的是()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FeSO4固体,平衡逆向移动D.该反应的平衡常数K=c答案D5.(2020浙江1月选考,19,2分)在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O,能得到无水MgCl2。下列说法不正确的是()A.MgCl2·nH2O(s)MgCl2·(n-1)H2O(s)+H2O(g)ΔH>0B.MgCl2·2H2O(s)Mg(OH)2(s)+2HCl(g),HCl气流可抑制反应进行C.MgCl2·H2O(s)Mg(OH)Cl(s)+HCl(g),升高温度,反应更易发生D.MgCl2·4H2O(s)MgCl2·2H2O(s)+2H2O(g),HCl气流可抑制反应进行答案D6.(2019浙江4月选考,17,2分)下列说法正确的是()A.H2(g)+I2(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B.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡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.1molN2和3molH2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出热量Q1;在相同温度和压强下,当2molNH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收热量Q2,Q2不等于Q1答案B7.(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A8.(2018浙江11月选考,22,2分)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-197.8kJ·mol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表:温度/K压强/(105Pa)1.015.0710.125.350.767399.299.699.799.899.972397.598.999.299.599.677393.596.997.898.699.0下列说法不正确的是()A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等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SO2的转化率已相当高答案B9.(2018天津理综,5,6分)室温下,向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸,溶液中发生反应C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是()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C2H5BrC.若反应物均增大至2mol,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D10.(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)4(g)。230℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2℃,固体杂质不参与反应。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)4分解率较低D.该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)答案B11.(2017海南单科,11,4分)(双选)已知反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH<0。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(CO2)增加C.更换高效催化剂,α(CO)增大D.充入一定量的氮气,n(H2)不变答案AD12.(2021北京,10,3分)NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0。下列分析正确的是()A.1mol平衡混合气体中含1molN原子B.断裂2molNO2中的共价键所需能量小于断裂1molN2O4中的共价键所需能量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B13.(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()A.升高温度,若c(Z)增大,则ΔH>0B.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C14.(2021江苏,14,3分)NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,NH3的转化率、N2的选择性[2n生成(N2A.其他条件不变,升高温度,NH3的平衡转化率增大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NH3应选择反应温度高于250℃D.高效除去尾气中的NH3,需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂答案D15.(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CO2。基于CuO/Cu2O载氧体的甲烷化学链燃烧技术示意图如下。空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为:①2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s)ΔH1=-227kJ·mol-1②8CuO(s)+CH4(g)4Cu2O(s)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-348kJ·mol-1(1)反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=kJ·mol-1。

(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/Cu2O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(O2)为21%],发生反应①。平衡时x(O2)随反应温度T变化的曲线如图所示。985℃时O2的平衡转化率α(O2)=(保留2位有效数字)。

(5)根据上图,x(O2)随温度升高而增大的原因是。反应温度必须控制在1030℃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/Cu2O载氧体,反应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-160±2.337.3±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akJ、bkJ,则ab(填“>”“=”或“<”)。

答案(1)-802(2)c2(H2(3)>(4)58%(5)反应①为放热反应,温度升高平衡左移温度高于1030℃时,x(O2)大于21%,载氧体无法载氧(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,CH4与H2O重整主要发生下列反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)已知CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)ΔH=-178.8kJ·mol-1。向重整反应体系中加入适量多孔CaO,其优点是。

(2)CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为反应Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH=246.5kJ·mol-1反应Ⅱ:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol-1反应Ⅲ:2CO(g)CO2(g)+C(s)ΔH=-172.5kJ·mol-1①在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g),可减少C(s)的生成,反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)4CO(g)+8H2(g)的ΔH=。

②1.01×105Pa下,将n起始(CO2)∶n起始(CH4)=1∶1的混合气体置于密闭容器中,不同温度下重整体系中CH4和CO2的平衡转化率如图1所示。800℃下CO2平衡转化率远大于600℃下CO2平衡转化率,其原因是

。

图1(3)利用铜-铈氧化物(xCuO·yCeO2,Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO,催化氧化过程中Cu、Ce的化合价均发生变化,可能机理如图2所示。将n(CO)∶n(O2)∶n(H2)∶n(N2)=1∶1∶49∶49的混合气体以一定流速通过装有xCuO·yCeO2催化剂的反应器,CO的转化率随温度变化的曲线如图3所示。图2图3①Ce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H2的产率;提供热量(2)①657.1kJ/mol②反应Ⅰ、反应Ⅱ的ΔH>0,高温下正反应进行程度大,CO2反应的量多;反应Ⅲ的ΔH<0,高温下正反应进行程度小,CO2的生成量小(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H2(或CO)还原为Cu17.(2017课标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,有着广泛的用途。回答下列问题:(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As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。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。

(3)已知:As(s)+32H2(g)+2O2(g)H3AsO4(s)ΔH1H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH22As(s)+52O2(g)As2O5(s)ΔH3则反应As2O5(s)+3H2O(l)2H3AsO4(s)的ΔH=。

(4)298K时,将20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合,发生反应:AsO33-(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(As①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(AsO3c.c(AsO43-)/c(Asd.c(I-)=ymol·L-1②tm时,v正v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。

③tm时v逆tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是。

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)2As2S3+5O2+6H2O4H3AsO4+6S增加反应物O2的浓度,提高As2S3的转化速率(3)2ΔH1-3ΔH2-ΔH3(4)①a、c②大于③小于tm时生成物浓度较低④4y3(x-y考点三化学平衡常数及应用1.(2021江苏,8,3分)N2是合成氨工业的重要原料,NH3不仅可制造化肥,还能通过催化氧化生产HNO3;HNO3能溶解Cu、Ag等金属,也能与许多有机化合物发生反应;在高温或放电条件下,N2与O2反应生成NO,NO进一步氧化生成NO2。2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH=-116.4kJ·mol-1。大气中过量的NOx和水体中过量的NH4+、NO3-均是污染物。通过催化还原的方法,可将烟气和机动车尾气中的NOx转化为N2,也可将水体中的NO3-转化为N2。对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),A.该反应的ΔH<0,ΔS<0B.反应的平衡常数可表示为K=cC.使用高效催化剂能降低反应的焓变D.其他条件相同,增大n(O答案A2.(2020北京,10,3分)一定温度下,反应I2(g)+H2(g)2HI(g)在密闭容器中达到平衡时,测得c(I2)=0.11mmol·L-1、c(H2)=0.11mmol·L-1、c(HI)=0.78mmol·L-1。相同温度下,按下列4组初始浓度进行实验,反应逆向进行的是()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C3.(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的反应:CO(g)+NO(g)CO2(g)+12N2(g)ΔH=-374.3kJ·mol-1K=2.5×1060,反应速率较小。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>2.5×1060C.升高温度,既增大反应速率又增大KD.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准答案D4.(2020江苏单科,8,2分)反应SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是()A.该反应ΔH>0、ΔS<0B.该反应的平衡常数K=cC.高温下反应每生成1molSi需消耗2×22.4LH2D.用E表示键能,该反应ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-4E(H—Cl)答案B5.(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:HOCH2CH2CH2COOH+H2O在298K下,γ-羟基丁酸水溶液的初始浓度为0.180mol·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/minc/(mol·L-1)210.024500.050800.0711000.0811200.0901600.1042200.116∞0.132(1)该反应在50~80min内的平均反应速率为mol·L-1·min-1。

(2)120min时γ-羟基丁酸的转化率为。

(3)298K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℃,100kPa时:①1mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出2804kJ热量。②CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH=-283kJ·mol-1回答问题:(1)25℃时,CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为。

(2)25℃,100kPa时,气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。已知OO、CO键的键焓分别为495kJ·mol-1、799kJ·mol-1,CO(g)分子中碳氧键的键焓为kJ·mol-1。

(3)溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3(aq),大部分以水合CO2的形式存在,水合CO2可用CO2(aq)表示。已知25℃时,H2CO3(aq)CO2(aq)+H2O(l)的平衡常数K=600,正反应的速率可表示为v(H2CO3)=k1·c(H2CO3),逆反应的速率可表示为v(CO2)=k2·c(CO2),则k2=(用含k1的代数式表示)。

(4)25℃时,潮湿的石膏雕像表面会发生反应:CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq),其平衡常数K=。[已知Ksp(CaSO4)=9.1×10-6,Ksp(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)6CO2(g)+6H2O(l)C6H12O6(s)+6O2(g)ΔH=+2804kJ·mol-1(2)1067.5(3)k1600(4)3.25×103(5)存在碳酸钙的沉淀溶解平衡,CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq),当游客数量增多时,游客呼吸产生的二氧化碳气体与CO327.(2020山东,18,12分)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下: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回答下列问题:(1)ΔH3=kJ·mol-1。

(2)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,此时H2O(g)的浓度为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(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。图甲图乙已知:CO2的平衡转化率=n(CH3OH的平衡产率=n(其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图(填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是

。

(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为(填标号)。

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(2)a+bV(3)乙p1、p2、p3T1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影响(4)A8.(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)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)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: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c0,根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据计算K(400℃)=(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(O2)过低、过高的不利影响分别是。

(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:CuCl2(s)CuCl(s)+12Cl2(g)ΔH1=83kJ·mol-1CuCl(s)+12O2(g)CuO(s)+12Cl2ΔH2=-20kJ·mol-1CuO(s)+2HCl(g)CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=-121kJ·mol-1则4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=kJ·mol-1。

(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:负极区发生的反应有(写反应方程式)。电路中转移1mol电子,需消耗氧气L(标准状况)。

答案(1)大于(O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低(2)-116(3)增加反应体系压强、及时除去产物(4)Fe3++e-Fe2+,4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O5.69.(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:+CH3OHΔH1反应Ⅱ:+CH3OHΔH2反应Ⅲ:ΔH3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Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断,A和B中相对稳定的是(用系统命名法命名);ΔH1ΔH2的数值范围是A.<-1B.-1~0C.0~1D.>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1.0molTAME,控制温度为353K,测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0,则平衡体系中B的物质的量为mol,反应Ⅰ的平衡常数Kx1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CH3OH物质的量浓度之比c(A)∶c(CH3OH)=。

(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CH3OH。控制温度为353K,A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为(填“X”或“Y”);t=100s时,反应Ⅲ的正反应速率v正逆反应速率v逆(填“>”“<”或“=”)。

答案(1)2-甲基-2-丁烯D(2)0.9α10-10α2α2逆向移动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SO2:Cu(s)+2H2SO4(l)CuSO4(s)+SO2(g)+2H2O(l)ΔH=-11.9kJ·mol-1判断该反应的自发性并说明理由。

(2)已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-198kJ·mol-1850K时,在一恒容密闭反应器中充入一定量的SO2和O2,当反应达到平衡后测得SO2、O2和SO3的浓度分别为6.0×10-3mol·L-1、8.0×10-3mol·L-1和4.4×10-2mol·L-1。①该温度下反应的平衡常数为。

②平衡时SO2的转化率为。

(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SO2氧化为SO3B.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SO2的转化率D.在吸收塔中宜采用水或稀硫酸吸收SO3以提高吸收速率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.a1→b1B.b1→a2C.a2→b2D.b2→a3E.a3→b3F.b3→a4G.a4→b4图1图2③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2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(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Na2S-H2SO4-H2O2溶液体系中,检测得到pH-时间振荡曲线如图4,同时观察到体系由澄清→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。ⅠS2-+H+HS-;Ⅱ①;

ⅢHS-+H2O2+H+S↓+2H2O;Ⅳ②。

答案(1)不同温度下都能自发,是因为ΔH<0,ΔS>0(2)①6.7×103mol-1·L②88%(3)①C②BDF③(4)①HS-+4H2O2SO42-+4H2②S+3H2O2SO42-+2H2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X2Z经历两步:①XY;②Y2Z。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.t1时,c(X)=c(Y)=c(Z)C.t2时,Y的消耗速率大于生成速率D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)答案D2.(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1molA和3molB发生反应,t1时达到平衡状态Ⅰ,在t2时改变某一条件,t3时重新达到平衡状态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.t2时改变的条件:向容器中加入CC.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BC3.(2021北京,14,3分)丙烷经催化脱氢可制丙烯:C3H8C3H6+H2。600℃,将一定浓度的CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器,经相同时间,流出的C3H6、CO和H2浓度随初始CO2浓度的变化关系如图。已知:①C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2220kJ·mol-1②C3H6(g)+92O2(g)3CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-2058kJ·mol-1③H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=-286kJ·mol-1下列说法不正确的是()A.C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)ΔH=+124kJ·mol-1B.c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因:CO2+H2CO+H2OC.其他条件不变,投料比c(C3H8)/c(CO2)越大,C3H8转化率越大D.若体系只有C3H6、CO、H2和H2O生成,则初始物质浓度c0与流出物质浓度c之间一定存在:3c0(C3H8)+c0(CO2)=c(CO)+c(CO2)+3c(C3H8)+3c(C3H6)答案C4.(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B5.(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()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t1时刻改变条件一定是加入催化剂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<0D.图四所示图中的阴影部分面积的含义是(v正-v逆)答案C6.(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2NO2(g)N2O4(g)中,各物质的浓度与其消耗速率之间的关系,则b点对应的状态为化学平衡状态B.图二是C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)的平衡转化率与温度和压强的关系曲线,推断该反应的ΔH>0、x>0.1C.图三是0.5mol·L-1CH3COONa溶液及水的pH随温度的变化曲线,说明随温度升高,CH3COONa溶液中c(OH-)减小D.图四是0.03g镁条分别与2mL2mol·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答案D7.(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4A.由图1可知碳酸的第二步电离平衡常数的数量级为10-10B.图2表示的是H2(g)+I2(g)2HI(g)在t1时刻达到平衡后使用催化剂的速率变化图像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,N2(g)+3H2(g)2NH3(l)ΔH=-2(b+c-a)kJ/mol答案D8.(2021黑龙江实验中学期中,15)以CO2和NH3为原料,通过反应:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)合成尿素。该反应的平衡常数和温度关系如下表。()T/℃165175185195K111.974.150.634.8在一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2物质的量之比(氨碳比x)与CO2平衡转化率(α)的关系如图,下列说法正确的是()A.图中点B处NH3的平衡转化率为32%B.该反应平衡常数的表达式为[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(NH2)2时NH3的转化率越高答案A9.(2020课标Ⅲ,28,14分)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题:(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)=。当反应达到平衡时,若增大压强,则n(C2H4)(填“变大”“变小”或“不变”)。

(2)理论计算表明,原料初始组成n(CO2)∶n(H2)=1∶3,在体系压强为0.1MPa,反应达到平衡时,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C2H4、CO2变化的曲线分别是、。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH0(填“大于”或“小于”)。

(3)根据图中点A(440K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数Kp=(MPa)-3(列出计算式。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C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。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)dc小于(3)94×10.039(4)选择合适催化剂等10.(2019课标Ⅰ,28,14分)水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,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H2缓慢地通过处于721℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是COH2(填“大于”或“小于”)。

(2)721℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为(填标号)。

A.<0.25B.0.25C.0.25~0.50D.0.50E.>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。可知水煤气变换的ΔH0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正=eV,写出该步骤的化学方程式。

(4)Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、p计算曲线a的反应在30~90min内的平均速率v(a)=kPa·min-1。467℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是、。489℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是答案(1)大于(2)C(3)小于2.02COOH*+H*+H2O*COOH*+2H*+OH*(或H2O*H*+OH*)(4)0.0047bcad11.(2021天津,16,14分)CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2,S8受热分解成气态S2,发生反应2S2(g)+CH4(g)CS2(g)+2H2S(g),回答下列问题:(1)CH4的电子式为,CS2分子的立体构型为。

(2)某温度下,若S8完全分解成气态S2。在恒温密闭容器中,S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应。①当CS2的体积分数为10%时,CH4的转化率为。

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c.CH4与S2体积比d.CS2的体积分数(3)一定条件下,CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。据图分析,生成CS2的反应为(填“放热”或“吸热”)反应。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N2、O2、SO2、CO2、H2O、NOx等)使尾气中的H2S转化为单质硫(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。

答案(1)H··C··HH··(2)①30%②d(3)放热600℃时甲烷平衡转化率高达99%,低于600℃时,S2浓度明显偏小,且反应速率慢(4)2H2S+SO23S+2H2O、2xH2S+2NOx2xS+2xH2O+N2、2H2S+O22S+2H2O(写出任意一个,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(Kp)1.(2022届湖北鄂东南期中,8)用焦炭还原NO2的反应为2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1molNO2和足量C发生反应,测得平衡时CO2和NO2的物质的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:Kc(A)>Kc(C)B.C点NO2转化率最低C.B点时,该反应的压强平衡常数Kp(B)=3.2MPaD.焦炭的用量越多,NO2的转化率越高答案C2.(2022届重庆七中期中,17节选)H2S广泛存在于许多燃气和工业废气中,脱除其中的H2S既可回收硫又可防止产生污染。回答下列问题:(3)H2S分解反应为2H2S(g)2H2(g)+S2(g)。在无催化剂及Al2O3催化下,H2S在反应器中不同温度时反应,每间隔相同时间测定一次H2S的转化率,其转化率与温度的关系如图所示:①该反应的ΔH(填“>”或“<”)0。

②在不加催化剂时,温度越高H2S的转化率越接近平衡时的转化率,原因是

;

在约1100℃时,有无Al2O3催化,其转化率几乎相等,是因为。

③若起始时在恒容密闭容器中只充入H2S,在A点达到平衡时,若此时气体总压强为p,则此温度反应的平衡常数Kp=(Kp为以分压表示的平衡常数,气体分压=气体总压×体积分数)。

答案(3)①>②温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短1100℃时,Al2O3几乎失去催化活性③0.2p3.(2022届河北承德期中,24)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)ΔH<0。设m为起始时的投料比,即m=n(H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m1、m2、m3从大到小的顺序为。

(3)图3表示在总压为5MPa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,T4时,该反应的平衡常数Kp的计算式为。

答案(1)T3>T2>T1(2)m1>m2>m3(3)乙醇(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:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=+206kJ/mol②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=-41kJ/mol恒定压强为p0时,将n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合气体投入反应器中,平衡时各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。回答下列问题:(1)写出CH4与CO2反应生成H2和CO的热化学方程式:。

(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p0,投料比为n(CH4)∶n(H2O)=1∶3时,从提高氢气产率角度考虑反应温度应控制在℃。

(4)600℃时,CH4的平衡转化率为(保留2位有效数字),反应①的平衡常数的计算式为Kp=。(Kp是以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)

答案(1)CH4(g)+2CO2(g)2H2(g)+2CO(g)ΔH=+247kJ/mol(2)CD(3)700~750(4)77.78%05.(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H2为原料合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0。在容积为1L的恒容容器中,分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系如图所示。下列说法正确的是(填标号)。

A.a、b、c三点H2的转化率:c>a>bB.上述三种温度之间的关系为T1>T2>T3C.c点状态下再通入1molCO和4molH2,再次达到平衡时H2的体积分数增大D.a点状态下再通入0.5molCO和0.5molCH3OH,平衡不移动(4)在一定条件下,向某恒容密闭容器中充入xmolCO2和ymolH2,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-50kJ/mol。图1图2①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H2的转化率如图2所示,则T2时,起始压强为2.5MPa,Kp=MPa-2(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。

答案(3)D(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②80081(或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):C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)ΔH1=+125kJ·mol-1反应Ⅱ(氧化脱氢):C3H8(g)+12O2(g)C3H6(g)+H2O(g)ΔH2=-118kJ·mol-1(1)已知键能:E(C—H)=416kJ·mol-1,E(H—H)=436kJ·mol-1,由此计算生成1mol碳碳π键放出的能量为kJ。

(2)对于反应Ⅰ,总压恒定为100kPa,在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与反应),从平衡移动的角度判断,达到平衡后“通入N2”的作用是;在温度为T1时,C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图a所示,计算T1时反应Ⅰ的平衡常数Kp=kPa(以分压表示,分压=总压×物质的量分数,保留一位小数)。

图a(3)在温度为T2时,通入气体分压比为p(C3H8)∶p(O2)∶p(N2)=10∶5∶85的混合气体,各组分气体的分压随时间的变化关系如图b所示。0~1.2s生成C3H6的平均速率为kPa·s-1;在反应一段时间后,C3H8和O2的消耗速率比小于2∶1的原因为

。

图b(4)恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为p(C3H8)∶p(O2)∶p(N2)=2∶13∶85的混合气体,已知某反应条件下只发生如下反应(k,k'为速率常数):反应Ⅱ:2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g)k反应Ⅲ:2C3H6(g)+9O2(g)6CO2(g)+6H2O(g)k'实验测得丙烯的净生成速率方程为v(C3H6)=kp(C3H8)-k'p(C3H6),可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为,其理由是。

答案(1)271(2)减小气体浓度,使平衡右移,提高C3H8(g)转化率16.7(3)2H2和C3H6都消耗O2(4)先增大后减小反应开始时,体系中主要发生反应Ⅱ,c(C3H6)逐渐增大,随着反应进行,p(C3H8)减小,p(C3H6)增大,v(C3H6)减小,体系中主要发生反应Ⅲ,c(C3H6)逐渐减小7.(2018课标Ⅰ,28,15分|生产环保情境)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,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N2O5。该反应的氧化产物是一种气体,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N2O5(g)分解反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,N2O5(g)完全分解]:t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-12NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1则反应N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)的ΔH=kJ·mol-1。

②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1)。t=62min时,测得体系中pO2=2.9kPa,则此时的pN2O5③若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是。

④25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。

(3)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:第一步N2O5NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3NO+NO2+O2慢反应第三步NO+NO32NO2快反应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NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高答案(1)O2(2)①53.1②30.06.0×10-2③大于温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高④13.4(3)AC8.(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(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2,376.8℃时平衡常数K'p=1.0×104Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6,抽真空后,通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8℃,碘蒸气初始压强为20.0kPa。376.8℃平衡时,测得烧瓶中压强为32.5kPa,则pICl=kPa,反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=(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Kp:2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g)Kp2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)Kp得到lgKp1~1T和lgKp2~①由图可知,NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH0(填“大于”或“小于”)。

②反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的K=(用Kp1、Kp2表示);该反应的ΔH0(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+hνNOCl*NOCl+NOCl*2NO+Cl2其中hν表示一个光子能量,NOCl*表示NOCl的激发态。可知,分解1mol的NOCl需要吸收mol的光子。

答案(1)溴(或Br)(2)24.8100(3)①大于②Kp1·K设T'>T,即1T'<1T,由图可知,lgKp2(T')-lgKp2(T)>|lgK则:lg[Kp2(T')·Kp1(T')]>lg[K(4)0.59.(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。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2c)CH4(g)C(s)+2H2(g)ΔH3d)2CO(g)CO2(g)+C(s)ΔH4e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)ΔH5(1)根据盖斯定律,反应a的ΔH1=(写出一个代数式即可)。

(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CO2与CH4的浓度,反应a、b、c的正反应速率都增加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CH4的平衡转化率D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小(3)一定条件下,CH4分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分步进行,其中,第步的正反应活化能最大。

图1(4)设Kpr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,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100kPa)。反应a、c、e的lnKpr随1T(图2①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Kpr=③在图2中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率,写出计算过程。(5)CO2用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:。

答案(1)ΔH3-ΔH4(或ΔH2+ΔH3-ΔH5)(2)AD(3)44(4)①ac②Kpr③A点对应温度下反应c的lnKpr=0,则平衡体系中Kpr=p2(H2)p(CH4)·p0=1,即4010.(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—HN—H键能E/(kJ·mol-1)946436.0390.8在一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题:(1)反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)ΔH=kJ·mol-1;

(2)已知该反应的ΔS=198.9J·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0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。①若保持容器体积不变,t1时反应达到平衡,用H2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(H2)=mol·L-1·min-1(用含t1的代数式表示);

②t2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N2分压变化趋势的曲线是(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,对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)Kө=pGpөg·pHpөhpDpөd·pEpө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。(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。

答案(1)+90.8(2)CD(3)①0.02t1②b体积压缩一半瞬间,N2压强变大(为80kPa),该反应为气体分子数增大的反应,加压平衡逆向移动,N2的压强随着平衡逆向移动而变小(5)2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O11.(2020浙江1月选考,29,10分)研究NOx之间的转化具有重要意义。(1)已知:N2O4(g)2NO2(g)ΔH>0将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为T1。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正(N2O4)=2v逆(NO2)C.K不变D.容器内气体的密度不变E.容器内颜色不变②t1时刻反应达到平衡,混合气体平衡总压强为p,N2O4气体的平衡转化率为75%,则反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数Kp=[对于气相反应,用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B),也可表示平衡常数,记作Kp,如p(B)=p·x(B),p为平衡总压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数]。

③反应温度T1时,c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图1,画出0~t2时段,c(NO2)随t变化曲线。保持其他条件不变,改变反应温度为T2(T2>T1),再次画出0~t2时段,c(NO2)随t变化趋势的曲线。图1(2)NO氧化反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)分两步进行,其反应过程能量变化示意图如图2。图2Ⅰ2NO(g)N2O2(g)ΔH1ⅡN2O2(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH2①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O2气体,保持其他条件不变,控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图3。图3转化相同量的NO,在温度(填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长,试结合反应过程能量图(图2)分析其原因

。

答案(1)①AE②367③(2)①Ⅱ②T4ΔH1<0,温度升高,反应Ⅰ平衡逆移,c(N2O2)减小;浓度降低的影响大于温度对反应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。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+12O2(g)SO3(g)ΔH=-98kJ·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,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为

。

图(a)(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0MPa、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%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器,在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为α,则SO3压强为,平衡常数Kp=(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。

(4)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为:v=k(αα'-1)式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;α为SO2平衡转化率,α'为某时刻SO2转化率,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tm。t<tm时,v逐渐提高;t>tm后,v逐渐下降。原因是

。

答案(1)2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s)ΔH=-351kJ·mol-1(2)0.975该反应气体分子数减少,增大压强,α提高。5.0MPa>2.5MPa=p2,所以p1=5.0MPa温度、压强和反应物的起始浓度(组成)(3)2mα100-(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<tm时,k增大对v的提高大于α引起的降低;t>tm后,k增大对v的提高小于α引起的降低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)+3H2(g)(g)ΔH1<0Ⅱ.副反应:(g)(g)ΔH2>0回答下列问题:(1)已知:Ⅲ.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH3Ⅳ.2(g)+15O2(g)12CO2(g)+6H2O(l)ΔH4Ⅴ.(g)+9O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)ΔH5则ΔH1=(用ΔH3、ΔH4和ΔH5表示)。

(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(H2)∶n(C6H6)=3∶1的基础上适当增大H2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H2中混有微量H2S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

。

(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(H2)∶n(C6H6)=4∶1投料,发生Ⅰ、Ⅱ反应。总压为p0,平衡时苯的转化率为α,环己烷的分压为p,则反应Ⅰ的Kp=(列出计算式即可,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

答案(1)32ΔH3+12ΔH4(2)BC(3)提高苯的利用率(4)金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性(5)②(6)p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间)为0.7k。改变反应物浓度时c(A)/(mol·L-1)c(B)/(mol·L-1)v/(10-3mol·L-1·min-1)0.250.0501.40.500.0502.81.000.0505.60.500.1002.8下列说法正确的是()A.速率方程中的m=1、n=1B.该反应的速率常数k=2.8×10-3min-1C.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375min答案D2.(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温度间关系的经验公式:lnk=lnA-EaRT(k为反应速率常数,R为摩尔气体常量,T为热力学温度,Ea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>ⅢB.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A3.(2022届黑龙江哈尔滨适应考,20|素材创新)用CO还原N2O的化学方程式为N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH<0。在体积均为1L的密闭容器A(500℃,恒温)、B(起始500℃,绝热)中分别加入0.1molN2O、0.4molCO和相同催化剂。实验测得A、B容器中N2O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正=k正·c(N2O)·c(CO),v逆=k逆·c(N2)·c(CO2)。k正、k逆分别是正、逆反应速率常数。下列说法错误的是()A.A容器中N2O的转化率随时间的变化关系是图中的b曲线B.500℃该反应的化学平衡常数K=1C.M处的v正vD.要缩短b曲线对应容器达到平衡的时间,但不改变N2O的平衡转化率,在催化剂一定的情况下可采取充入氮气加压的措施答案D4.(2022届河北唐山期中,10)(双选)已知2NO+2H22H2O+N2的速率方程为v正=k正cα(NO)cβ(H2),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,则下列说法中正确的是()实验c0(NO)/(mol·L-1)c0(H2)/(mol·L-1)v正111v2214