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专题12 化学反应原理综合题
1.(2023·山东卷)一定条件下,水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程,研究水溶液在密封石英管中的分子反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中,仅对反应Ⅰ有催加速作用;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、,则该条件下水气变换反应的焓变_____(用含的代数式表示)。
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为:,k为反应速率常数。温度下,电离平衡常数为,当平衡浓度为时,浓度为_____,此时反应Ⅰ应速率_____(用含和k的代数式表示)。
(3)温度下,在密封石英管内完全充满水溶液,使分解,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)。时刻测得的浓度分别为,反应Ⅱ达平衡时,测得的浓度为。体系达平衡后_____(用含y的代数式表示,下同),反应Ⅱ的平衡常数为_____。
相同条件下,若反应起始时溶液中同时还含有盐酸,则图示点中,的浓度峰值点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比,达浓度峰值时,浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”),的反应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
2.(2022·山东卷)利用丁内酯(BL)制备1,丁二醇(BD),反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和丁醇(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在高压氛围下进行,故压强近似等于总压。回答下列问题:
(1)以或BD为初始原料,在、的高压氛围下,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;以BD为原料,体系从环境吸热。忽略副反应热效应,反应Ⅰ焓变_______。
(2)初始条件同上。表示某物种i的物质的量与除外其它各物种总物质的量之比,和随时间t变化关系如图甲所示。实验测得,则图中表示变化的曲线是_______;反应Ⅰ平衡常数_______(保留两位有效数字)。以BL为原料时,时刻_______,BD产率=_______(保留两位有效数字)。
(3)为达平衡时与的比值。、、三种条件下,以为初始原料,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。因反应在高压氛围下进行,可忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、c中,最大的是_______(填代号);与曲线b相比,曲线c达到所需时间更长,原因是_______。
3.(2021·山东卷)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下,可通过甲醇与烯烃的液相反应制得,体系中同时存在如图反应:
反应Ⅰ:+CH3OH △H1
反应Ⅱ:+CH3OH△H2
反应Ⅲ: △H3
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);的数值范围是___(填标号)。
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1.0molTAME,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“=)。
1.(2023·潍坊二模)以和焦炭为原料的炼铁工业会产生大量的碳氧化物,研究碳氧化物的转化对“双碳”目标的实现具有重要意义。实验室模拟炼铁过程,并在一定条件下完成的转化。测得时相关变化及数据如图所示,回答下列问题:
炼铁工业:
已知:反应,
(1)在密闭容器中加入和焦炭(容器中与的体积比为),发生反应,初始压强为,经达平衡时完全反应,该体系总压为,计算用压强变化表示的反应速率__________,反应Ⅲ的___________;保持其他条件不变,向体系中充入一定量,平衡后___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)时,反应II、III的分别为,则反应的__________,该温度下的标准焓_______。
(3)时,向的恒容密闭容器中充