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整体感知—“化学反应原理”大题的考法研究(学生自主研习)
[品考题考法]
1.(2022·山东等级考)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5.0×10-3mol BL或BD为初始原料,在493 K、3.0×103 kPa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X kJ;以BD为原料,体系从环境吸热Y kJ。忽略副反应热效应,反应Ⅰ焓变ΔH(493 K,3.0×103 kPa)=______kJ·mol-1。
(2)初始条件同上。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)。
(3)(xBD/xBL)max为达平衡时xBD与xBL的比值。(493 K,2.5×103 kPa)、(493 K,3.5×103 kPa)、(513 K,2.5×103 kPa)三种条件下,以5.0×10-3 mol BL为初始原料,在相同体积的刚性容器中发生反应,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____________(填代号);与曲线b相比,曲线c达到=1.0所需时间更长,原因是_______________________________________________。
答案:(1)-200(X+Y)
(2)ac 8.3×10-8 0.08 39%
(3)c 由于b和c代表的温度相同,而压强对反应速率的影响可忽略,压强增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动,(xBD/xBL)max增大,故=1.0所需时间更长
2.(2022·广东等级考)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)。
③Cr2O3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)Cr2O(aq)+H2O(l) 2HCrO(aq)
K1=3.0×10-2(25 ℃)
(ⅱ)HCrO(aq) CrO(aq)+H+(aq)
K2=3.3×10-7(25 ℃)
①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(HCrO)与c(Cr2O)的比值保持不变
②25 ℃时,0.10 mol·L-1K2Cr2O7溶液中lg随pH的变化关系如图2。当pH=9.00时,设Cr2O、HCrO与CrO的平衡浓度分别为x、y、z mol·L-1,则x、y、z之间的关系式为________=0.10;计算溶液中HCrO的平衡浓度________________________________(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
③在稀溶液中,一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长(λ)有关;在一定波长范围内,最大A对应的波长(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CrO的λmax最接近的是______;溶液pH从a变到b的过程中,的值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案:(1)①N2↑ 4H2O
② (E1-E2)+ΔH+(E3-E4)
③NH3NONO2