内容正文:
金版教程 高考总复习首选用卷 化学
滚动检测3(第四、五章)
时间:75分钟 满分:100分
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1.(2023·浙江温州中学联考)根据图中的各物质间的能量循环图,下列说法正确的是( )
A.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7+ΔH8
B.ΔH5<0,ΔH7>0,ΔH8<0
C.Br(g)的ΔH6小于Cl(g)的ΔH6
D.ΔH5+ΔH6+ΔH7+ΔH8<ΔH2
答案 D
解析 根据盖斯定律可以计算出Na(s)+Cl2(g)===NaCl(s)的反应热,即ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH8或ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH5+ΔH6+ΔH7+ΔH8,A错误;钠原子失去电子吸热,即ΔH5>0;钠离子与氯离子结合生成氯化钠放热,即ΔH7<0;物态变化中气态到液态,液态到固态均放热,即ΔH8<0,B错误;Br的非金属性比Cl的弱,得电子能力比Cl的弱,气态非金属原子得电子放热,所以Br(g)的ΔH6大于Cl(g)的ΔH6,C错误;分析反应可知,ΔH2>0、ΔH4<0、ΔH8<0,ΔH5+ΔH6+ΔH7+ΔH8=ΔH4+ΔH8<0,则ΔH5+ΔH6+ΔH7+ΔH8<ΔH2,D正确。
2.(2023·浙江三地市高三模拟)海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭,常用外加电流法对其进行保护(如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助电极)。下列有关叙述中不正确的是( )
A.a为负极,b为正极
B.高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的
C.通电时,海水中的阳离子向钢制管桩电极移动
D.通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
答案 B
解析 高硅铸铁为惰性辅助电极,作为阳极材料不损耗,B错误。
3.(2023·浙江宁波高三二模)一定条件下,CH3CH===CH2与HCl发生加成反应有①、②两种可能,反应进程中能量变化如图所示。下列说法中不正确的是( )
A.反应①、②焓变不同,与产物稳定性有关,与反应的中间状态无关
B.反应①、②均经过两步反应完成,对应的分步反应过程中均放出能量
C.其他条件不变,适当提高反应温度,可以提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例
D.相同条件下,CH3CHClCH3(g)的生成速率大于CH3CH2CH2Cl(g)
答案 B
解析 根据题图可知,反应①、②的第一步都是产物总能量高于反应物总能量,即第一步吸收能量,B说法错误。
4.将4 mol A和2 mol B在2 L的恒容密闭容器中发生反应:2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0,反应2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1。下列说法正确的是( )
A.2 s后物质A的转化率为15%
B.当v(C)=2v(B)时,该反应达到了平衡状态
C.达到平衡状态时,增加A的物质的量,平衡正向移动,C的体积分数升高
D.达到平衡状态时,升高温度,平衡逆向移动,v正增大
答案 D
解析 反应2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,列三段式:
2A(g)+B(g)2C(g)
开始/mol·L-1 2 1 0
转化/mol·L-1 0.6 0.3 0.6
2 s后/mol·L-1 1.4 0.7 0.6
2 s后物质A的转化率为×100%=30%,A错误;当v(C)=2v(B)时,不能判断正、逆反应速率的关系,则不能判断该反应是否达到了平衡状态,B错误;增加A的物质的量,虽然平衡正向移动,但C的百分含量减小,C错误。
5.(2023·湖南长郡中学联考)新型催化剂的研发可以改变许多物质的合成路径,我国科学家研制出的以石墨烯为载体的催化剂,可使H2O2在常温下将CH4直接转化为含氧有机物,其主要原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.过程Ⅰ会使体系能量降低
B.物质的稳定性:②<③
C.总反应方程式:CH4+3H2O2===HCOOH+4H2O
D.三种有机产物均是平面分子
答案 C
解析 过程Ⅰ是CH4转化为—CH3与—H的过程,此过程需断裂化学键,断裂化学键需要吸收热量,体系能量增大,A错误;物质②是CH3OH,③是中间体,中间体稳定性差,B错误;由题图知,②是CH3OH,④是HCHO,均是CH4的氧化产物,由此可推出物质⑥是甲酸,C正确;CH3OH中存在四面体结构,故CH3OH一定不是平面分子,D错误。
6.(2023·福建南平测试)某化学研究小组探究外界条件对反应mA(g)+nB(g)qC(g)的速率和平衡的影响,下列判断正确的是( )
A.由图a可知,T1>T2,该反应的正反应为吸热反应
B.由图b可知,m+n>q
C.图c是绝热条件下速率和时间的图像,由此说明该反应的正反应为吸热反应
D.图d中,若m+n=q,则与曲线b相比,曲线a一定是增大了压强
答案 B
解析 由“先拐先平数值大”知,T1>T2,升高温度,平衡时C(g)的体积分数降低,说明逆反应为吸热反应,A错误;同一温度下,增大压强,C(g)的体积分数增大,说明正反应为反应前后气体体积减小的反应,则m+n>q,B正确;该反应的正反应若为吸热反应,由于反应过程中反应物浓度减小,且绝热条件下温度降低,则反应速率在开始时就应该逐渐减小,C错误;题图d中曲线a、b表示的平衡状态相同,但反应速率不同,若m+n=q,改变压强平衡不移动,与曲线b相比,曲线a可能是增大压强,也可能是使用了催化剂,D错误。
7.(2021·河北高考)KO2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是( )
A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过
B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极
C.产生1 Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9 g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9 g水
答案 D
解析 由题图可知,a电极为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为K-e-===K+,b电极为正极,发生还原反应,电极反应式为O2+K++e-===KO2,总反应式为K+O2===KO2。金属钾易与氧气反应,为防止钾与氧气反应,电池所选择隔膜应允许K+通过,不允许O2通过,故A正确;由分析可知,放电时,a为负极,b为正极,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极应与直流电源的正极相连,作电解池的阳极,故B正确;由分析可知,生成1 mol超氧化钾时,消耗1 mol氧气,两者的质量比值为(1 mol×71 g/mol)∶(1 mol×32 g/mol)≈2.22,故C正确;铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO4+2H2O===PbO2+Pb+2H2SO4,反应消耗2 mol水,转移2 mol电子,由得失电子数目守恒可知,消耗3.9 g钾时,铅酸蓄电池消耗水的质量为×18 g/mol=1.8 g,故D错误。
8.(2020·山东高考)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用如图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+
B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜
C.当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g
D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
答案 B
9.(2023·河北衡水联考)其他条件相同,向温度分别为800 K和1000 K的恒容密闭容器加入足量焦炭并充入CO2,发生反应C(s)+CO2(g)2CO(g)。从pCO=10 kPa开始,CO和CO2分压的对数lg pCO和lg pCO2随时间变化曲线如图所示,已知:M点坐标为(0,2.77),N点坐标为(z,1.49),下列判断正确的是( )
A.800 K时lg pCO随时间变化的曲线是n
B.反应C(s)+CO2(g)2CO(g)是放热反应
C.用分压表示反应速率,曲线q在0~z min内的平均速率(CO2)= kPa·min-1
D.只向平衡体系中加入焦炭,CO2的转化率增大
答案 C
10.(2023·浙江1月选考)标准状态下,气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0],下列说法不正确的是( )
A.E6-E3=E5-E2
B.可计算Cl—Cl键能为2(E2-E3) kJ·mol-1
C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ>历程Ⅰ
D.历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)+O(g)===O2(g)+Cl(g) ΔH=(E5-E4) kJ·mol-1
答案 C
解析
根据历程Ⅰ,O3(g)+O(g)2O2(g)的ΔH=(E6-E3) kJ·mol-1,根据历程Ⅱ,O3(g)+O(g)2O2(g)的ΔH=(E5-E2) kJ·mol-1,则E6-E3=E5-E2,A正确;根据图示,Cl(g)的相对能量为(E2-E3) kJ·mol-1,由于Cl2(g)的相对能量为0,故Cl2(g)===Cl(g)+Cl(g)的ΔH=2(E2-E3) kJ·mol-1,即Cl—Cl键能为2(E2-E3) kJ·mol-1,B正确;历程Ⅱ使用了催化剂Cl,催化剂不能使平衡发生移动,则O3的平衡转化率:历程Ⅱ=历程Ⅰ,C错误;历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应为活化能最小的反应,即ClO(g)+O(g)===O2(g)+Cl(g) ΔH=(E5-E4) kJ·mol-1,D正确。
11.(2023·黑龙江哈尔滨九中检测)氨的催化氧化是工业制硝酸的基础,其反应机理如图1,在1 L密闭容器中充入1 mol NH3和2 mol O2,测得有关产物的物质的量与温度的关系如图2。下列说法错误的是( )
A.加入PtRh合金的目的是提高反应的速率
B.氨的催化氧化最佳温度应控制在840 ℃左右
C.520 ℃时,NH3的转化率为40%
D.840 ℃以上,发生了反应:2NO(g) O2(g)+N2(g) ΔH>0
答案 C
解析 PtRh合金作催化剂可以降低反应的活化能,加快反应速率,A正确;根据题图2可知840 ℃时氨的催化氧化生成NO的量最多,B正确;520 ℃时,生成0.2 mol NO和0.2 mol N2,根据氮原子守恒可知有0.6 mol NH3转化,即NH3的转化率为60%,C错误;840 ℃以上,N2的物质的量上升,NO的物质的量下降,说明发生了反应2NO(g)O2(g)+N2(g),升高温度,氮气物质的量增加,说明该反应的正反应是吸热反应,ΔH>0,D正确。
12.(2023·广东深圳模拟)Xe和F2形成的氟化物有XeF6、XeF4、XeF2三种,已知:在低温下主要发生Xe+3F2XeF6,随着温度升高XeF6、XeF4依次发生分解反应。如图表示的是以0.125 mol/L Xe和1.225 mol/L F2为始态得到的生成物在平衡体系内的分压与反应温度的关系。
下列说法错误的是( )
A.由图可知Xe的三种氟化物中XeF2最稳定
B.反应XeF4(g)XeF2(g)+F2(g)的ΔH<0
C.制备XeF6的合适温度约为550 K
D.XeF2与NaOH溶液反应产生O2的化学方程式为2XeF2+4NaOH===2Xe↑+O2↑+4NaF+2H2O
答案 B
13.(2023·江西鹰潭市高三一模)利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.电子流向:电极B→负载→电极A
B.若有机物为葡萄糖,处理0.25 mol有机物,电路中转移电子6 mol
C.电极A上的反应式为X-4e-===Y+4H+
D.若B电极上消耗氧气22.4 L,B电极区域溶液增重36 g
答案 B
解析 由题图可知,O2在电极B上得电子生成H2O,则电极B为正极,电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O,电极A为负极,电极反应式为X-2e-===Y+2H+,电子由负极流出沿导线流入正极,所以电子流向:电极A→负载→电极B,A、C错误;葡萄糖分子式为C6H12O6,反应后生成CO2,C元素由0价升高到+4价,处理0.25 mol有机物,电路中转移电子0.25 mol×4×6=6 mol,B正确;未说明氧气是否处于标准状况,无法计算22.4 L氧气的物质的量,D错误。
14.(2023·辽宁高考信息必刷卷)一定温度下,在两个容积均为1 L的密闭容器中,充入一定量的反应物,发生反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH<0。相关反应数据如下表所示:
容器编号
温度/℃
起始物质的量/mol
10 s时物质
的量/mol
NO
CO
N2
Ⅰ
T1
0.2
0.2
0.05
Ⅱ
T2(T2>T1)
0.2
0.2
0.05
下列说法正确的是( )
A.前10 s,容器Ⅰ中的化学反应速率v(CO2)=0.005 mol·L-1·s-1
B.该反应在任何温度下均能自发进行
C.10 s时,容器Ⅰ中的反应一定处于平衡状态
D.若向容器Ⅱ中再充入0.08 mol NO和0.04 mol N2,反应将向正反应方向进行
答案 D
解析 根据反应方程式,T1 ℃时,前10 s生成二氧化碳物质的量为2×0.05 mol=0.1 mol,则v(CO2)==0.01 mol·L-1·s-1,A错误;该反应ΔH<0、ΔS<0,根据ΔG=ΔH-TΔS<0反应自发进行,可知该反应低温下能自发进行,B错误;假设容器Ⅰ达到平衡,因为容器Ⅱ的温度高于容器Ⅰ的,因此升高温度,平衡向逆反应方向进行,氮气物质的量应小于0.05 mol,现在等于0.05 mol,说明容器Ⅰ没有达到平衡,容器Ⅱ达到平衡状态,C错误;容器Ⅱ达到平衡状态时,存在三段式:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
0.2 0.2 0 0
0.1 0.1 0.05 0.1
0.1 0.1 0.05 0.1
则平衡常数K===5,若向容器Ⅱ中再充入0.08 mol NO和0.04 mol N2,则Q=≈2.8<5,所以反应将向正反应方向移动,D正确。
15.(2023·河北石家庄检测)工业上制备硫酸过程中涉及反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-1。某体积可变的密闭容器中投入一定量SO2和O2,在p1、p2两不同压强下平衡时SO2和SO3的含硫百分含量随温度的变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.图中X表示SO3的含硫百分含量随温度的变化
B.p1>p2
C.SO2浓度:c(b)>c(a)
D.平衡常数:K(a)=K(b)
答案 C
解析 由题给数据可知,该反应为放热反应,温度越高,SO3的含量越低,则题图中X表示SO2的含硫百分含量随温度的变化,A错误;题图中Y表示SO3的含硫百分含量随温度的变化,该反应为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,SO3的含硫百分含量增大,则p2>p1,B错误;由题图可知a、b两点时SO2和SO3的含硫百分含量相等,由于p2>p1,b点容器体积小,则SO2浓度:c(b)>c(a),C正确;该反应为放热反应,温度越高,平衡常数越小,则平衡常数:K(a)>K(b),D错误。
二、非选择题
16.有研究表明,内源性H2S作为气体信号分子家族新成员,在舒张血管等方面具有重要的生理作用,而笼状COS(羰基硫)分子可作为H2S的新型供体(释放剂)。已知COS的分子结构与CO2相似,试回答下列问题。
(1)COS的结构式为____________。
(2)已知:①COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) ΔH1=+15 kJ·mol-1。
②COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) ΔH2=-56 kJ·mol-1。
③CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH3,则ΔH3=______________。
(3)COS可由CO和H2S在一定条件下反应制得。在恒容的密闭容器中发生反应CO(g) +H2S(g)COS(g)+H2(g)并达到平衡,相关数据如表所示,则该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
实验
1
2
温度/℃
150
400
起始时
n(CO)/mol
10.0
20.0
n(H2S)/mol
10.0
20.0
n(COS)/mol
0
0
n(H2)/mol
0
0
平衡时
n(CO)/mol
7.0
16.0
(4)利用CO2、CH4在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体,在能源和环境上具有双重意义。甲烷-二氧化碳重整的催化转化原理如图所示。
已知:反应a CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+216 kJ·mol-1;
反应b CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+158.6 kJ·mol-1。
①过程(二)实现了含氢物种与含碳物种的分离,写出生成H2O(g)的化学方程式:______________________________________。
②假设过程(一)和过程(二)中各步反应均转化完全,下列说法正确的是________(填标号)。
a.过程(一)和过程(二)中均含有氧化还原反应
b.过程(二)中使用的催化剂为Fe3O4和CaCO3
c.若过程(一)中投料比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1,可导致过程(二)中催化剂失效
③该技术中总反应的热化学方程式为______________________________。
答案 (1)O===C===S (2)-71 kJ·mol-1 (3)放热
(4)①4H2+Fe3O43Fe+4H2O(g) ②a
③CH4(g)+3CO2(g)===2H2O(g)+4CO(g) ΔH=+388.2 kJ·mol-1
17.(2023·山东师范大学附属中学测试)氢能是新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:
(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是________________________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:______________________________________。
(2)化工生产的副产物氢是氢气的来源之一。可通过电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH-FeO+3H2↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色FeO,镍电极附近有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4在强碱性条件下稳定存在,易被H2还原。
①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中,需要将阴极产生的气体及时排出,其原因是________________________。
③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2所示,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:______________________________________。
(3)图3为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中,负极是________(填“a”“b”或“c”)。
②环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为__________________________________。
③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上消耗氧气的体积为________L(标准状况)。
答案 (1)污染小、可再生、原料来源丰富、热值高(任写其中两点,其他合理答案也可) H2-2e-+2OH-===2H2O
(2)①阳极室 ②防止Na2FeO4与H2反应,使产率降低
③M点:c(OH-)相对较低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢,产率较低[或N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3生成,使Na2FeO4产率降低]
(3)①c ②2Cu2++3OH-+Cl-===Cu2(OH)3Cl↓ ③0.448
18.(2023·浙江1月选考)二十大报告提出,要积极稳妥推进碳达峰、碳中和,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=+247 kJ·mol-1,K1
Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41 kJ·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,反应经如图1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1 mol CO2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2,请在图3中画出400~1000 ℃之间R的变化趋势,并标明1000 ℃时R值。
②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/℃
480
500
520
550
CH4转化率/%
7.9
11.5
20.2
34.8
R
2.6
2.4
2.1
1.8
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)+329 K1·K
(3)①BC ②通入He,CaCO3分解平衡正移,导致增大,促进Fe还原CO2平衡正移
(4)①
②C
解析 (2)根据盖斯定律,由Ⅰ+Ⅱ×2,可得CH4(g)+3CO2(g) 4CO(g)+2H2O(g) ΔH=+247 kJ·mol-1+41 kJ·mol-1×2=+329 kJ·mol-1,根据化学计量数扩大为原来的n倍,平衡常数为原来的n次方,反应相加,平衡常数相乘,知K=K1·K。
(3)①从流程图可以看出,Fe3O4和CaO都是先反应,后生成,都能循环利用,A错误;过程ⅱ中Fe3O4氧化CO:Fe3O4+4CO3Fe+4CO2,CaO吸收CO2,c(CO2)减小,平衡正向移动,B正确;根据流程可知,过程ⅱ产生的H2O在过程ⅲ中被排出,没有被CaO吸收,C正确;该流程的总反应为CH4(g)+3CO2(g) 4CO(g)+2H2O(g),由(2)可知,其还原1 mol CO2吸收的能量比反应Ⅰ少,D错误。②过程ⅲ发生反应:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)、3Fe(s)+4CO2(g) Fe3O4(s)+4CO(g),恒压时通入He,容器体积增大,CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)平衡正向移动,导致增大,从而使3Fe(s)+4CO2(g) Fe3O4(s)+4CO(g)平衡正向移动,因此CO的物质的量上升。
(4)①设起始时CH4、CO2分别为a mol、3a mol,根据图2,1000 ℃时CH4转化率为100%,CO2转化率为60%,则Δn(CO2)=3a mol×60%=1.8a mol,Δn(CH4)=a mol×100%=a mol,R=Δn(CO2)/Δn(CH4)=1.8。根据图示,随着温度升高,CH4的转化率先逐渐增大,后基本不变,CO2的转化率逐渐增大,从图示可知,CH4、CO2的转化率之差先增大(约600 ℃时最大)后减小,最终比起始时大,则R先减小后增大,最终比起始时小。②反应Ⅰ中CH4和CO2的变化量相同,R值提高说明催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率,A正确;由表可知,温度越低,R值越大,说明参与反应Ⅱ的CO2越多,生成的H2O越多,B正确;温度升高,反应Ⅰ、Ⅱ平衡均正向移动,CH4、CO2转化率均增大,C错误;由表中数据可知,改变催化剂提高CH4转化率,R值不一定增大,D正确。
19.(2023·河北省张家口市高三二模)1氯丙烷是一种重要的有机合成中间体,在一定温度下可以转化为2氯丙烷,其转化原理如下:
ⅰ. ΔH1=-271.96 kJ·mol-1
ⅱ. ΔH2=-267.80 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)1氯丙烷转化为2氯丙烷的热化学方程式为____________________________________________________。
(2)在恒温恒压条件下,将丙烯和HCl按起始投料n(丙烯)∶n(HCl)=1∶2匀速通过装有等量相同催化剂的反应器,测得不同温度下丙烯和HCl的转化率如图(忽略温度对催化剂的影响):
①表示HCl转化率的曲线为________(填“L1”或“L2”),理由为________________________________________________________________________________________________。
②T1温度下丙烯转化率最高的原因为______________________________________________________________________________。
③已知T2温度下,平衡时2氯丙烷的体积分数为10%,则1氯丙烷的体积分数为________(保留两位有效数字,下同);反应ⅰ的平衡常数Kx=________[对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),Kx=,x为物质的量分数]。
(3)向恒温恒容密闭容器中充入一定量的1氯丙烷,只发生1氯丙烷转化为2氯丙烷的反应。保持温度不变,向平衡体系中再充入一定量的1氯丙烷,再次平衡后,1氯丙烷的体积分数________(填“增大”“减小”或“不变”),原因为____________________________________________________________________________________________________。
答案 (1) ΔH=+4.16 kJ·mol-1
(2)①L1 丙烯和HCl的转化量相等,但起始投入的HCl物质的量多,所以其转化率低 ②T1温度前,温度升高,反应速率加快,丙烯转化率升高;T1温度后,温度升高,反应ⅰ、反应ⅱ平衡均逆向移动,丙烯转化率降低(答案合理即可)
③26% 5.3
(3)不变 温度不变,所以平衡常数不变,两种物质的比例不变(答案合理即可)
解析 (2)③已知T2温度下,平衡时2氯丙烷的体积分数为10%,设丙烯和HCl起始投入的物质的量分别为1 mol、2 mol,平衡时生成1氯丙烷和2氯丙烷分别为x mol和y mol,则:
ⅰ.
变化 x mol x mol x mol
ⅱ.
变化 y mol y mol y mol
终态: (g)为(1-x-y) mol;HCl为(2-x-y) mol;为x mol;为y mol。由题图可知,丙烯转化率为80%,所以x+y=0.8,所以最终总物质的量为2.2 mol;则1氯丙烷的体积分数为-0.1≈0.26(26%),反应ⅰ的平衡常数Kx=≈5.3。
1
学科网(北京)股份有限公司
$$