内容正文:
2025届高三化学复习----化学反应原理综合题
1.(23-24高三上·河南信阳·期末)乙二酸()俗名草酸,是一种二元弱酸,回答下列问题:
(1)①写出草酸的第一步电离方程式: 。
②下列措施能够使草酸溶液中增大的是 (填字母)。
A.加入固体 B.通入HCl气体 C.加入NaOH固体 D.加入固体
③常温下,的溶液中,水电离产生的浓度 。
④草酸的两步电离平衡常数为、,改变草酸溶液的pH,其平衡体系中含碳元素微粒物质的量分数与pH关系如图,则 。
(2)用滴定管盛装标准酸性溶液对某草酸溶液进行滴定实验以测定它的准确浓度。
①滴定过程中发生反应的离子方程式为 ,滴定终点的颜色变化为溶液由 变为 。
②假设每次所取草酸体积均为V mL,标准液浓度为,三次实验结果记录如下:
实验次数
第一次
第二次
第三次
消耗溶液体积/mL
x
y
z
第一次实验中记录消耗溶液的体积为xmL多于后两次,且差值较大,其原因可能是 (填字母)。
A.俯视读取滴定终点
B.盛装草酸溶液的滴定管只用蒸馏水清洗,未用草酸溶液润洗
C.滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定结束无气泡
D.锥形瓶预先用草酸润洗过
③据②所得数据,写出计算该草酸溶液的物质的量浓度的表达式 (需化简)。
2.(23-24高三上·山东泰安·期末)水溶液中的离子反应与平衡在生产和生活中有着广泛的用途。
(1)相同条件下,pH=10的氨水和pH=10的氢氧化钠溶液,水的电离程度 (填“前者大”、“后者大”或“相同”)。向氨水中滴加同浓度的CH3COOH溶液,滴加过程中 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)Na2S又称臭碱、硫化碱,用离子方程式说明Na2S溶液呈碱性的原因 。Na2S溶液中, (写出表达式,不含Na+)。
(3)常温下,向5mL浓度为溶液中加入0.1molNH4NO3晶体(假设溶液体积不变),溶液呈中性,则NH3⋅H2O的电离平衡常数 。
(4)烟气中的SO2可以用钠碱循环法加以处理,用Na2SO3溶液作为吸收液。25℃,、、的物质的量分数与pH的关系如图1所示。当吸收液pH降低为一定数值时,又可将吸收液通入如图2所示的电解槽(电极为惰性电极)进行再生。
①25℃时,吸收液pH=7时,溶液中各离子浓度的大小关系为 ;
②当吸收液pH=5.9时,可进行再生至pH≥8.9,其中放电的电极反应式为 ,再生后的吸收液中的最小值为 ,此时若有1molNa+通过离子交换膜,则再生后溶液中的的物质的量为 (保留一位小数,假设左室中溶液体积为1L,忽略体积变化)。
3.(24-25高三上·河南驻马店·开学考试)甲醇是重要的化工原料,利用合成气()在催化剂的作用下合成甲醇。在体积为的恒容密闭容器中,充入和,在一定条件下发生反应:,测得和的物质的量随时间的变化如图所示。回答下列问题:
(1)①时,水蒸气的平均反应速率为 ,此时v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
②下列措施能增大反应速率的是 (填字母)。
A.升高温度 B.降低压强 C.减小的浓度 D.加入合适的催化剂
(2)反应达到平衡时,的转化率为 ,的体积分数为 。
(3)下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
A.四种物质的浓度相等
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.混合气体的总压强不随时间的变化而变化
D.单位时间内消耗的同时生成
(4)化石燃料燃烧产生的是主要的温室气体之一,使用电化学方法能够对进行吸收。利用活泼金属与的反应,能够构建金属—电池。其中一种电池的模型如下图所示(图中是固体):
①a电极为该电池的 (填“正”或“负”)极。
②该电池中每转移电子,能够吸收 。
4.(23-24高三上·广西玉林·期末)我国向世界郑重承诺:2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。而研发二氧化碳捕捉和碳利用技术则是关键,其中催化加氢合成甲酸反应为:是一种很有前景的方法,且生成的甲酸是重要化工原料。回答下列问题:
(1)已知:298K时,部分物质的相对能量如表所示。
物质
相对能量/()
-393
0
-423.9
则= 。反应中应控制合适的投料比,随与的投料比增大,的转化率将 。
(2)催化加氢合成甲酸的过程中,不断升高温度,下列图像正确的是 (填标号)。
A
B
C
D
(3)恒容密闭容器中充入一定量的和合成,下列能说明该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
A.(浓度熵)不再变化 B.和的物质的量相等
C.气体的密度不再变化 D.的质量分数不再改变
(4)在某催化剂的作用下,和反应生成,同时发生副反应:
。维持容器容积1L不变,按照固定投料比将和按一定流速通过该催化剂,平衡时,测得如下数据:
温度(K)
转化率(%)
甲酸选择性(%)
323
40.0
50.0
343
54.6
48.3
注:甲酸的选择性是指发生反应的中转化为甲酸的百分比。
①数据表明,升高温度,转化率提高而甲酸选择性降低,其原因是 。
②323K下,与各按1mol投料,平衡时,的物质的量为 ,主反应的平衡常数= 。
5.(23-24高三上·广东广州·期末)CO2可转化成有机物实现碳循环。
(1)工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应过程中的能量变化如图所示。
总反应的热化学方程式为 ,总反应的化学平衡常数 (用、表示)。
(2)将转化为甲醇可实现减碳,反应原理为。向2L恒容密闭容器中充入和,在甲、乙两种不同催化剂作用下,反应相同时间,测得甲醇的物质的量分数随温度变化如图所示。
①下列叙述中能说明该反应已达平衡状态的有 (填字母序号)。
A.
B.混合气体的压强不再变化
C.混合气体的相对分子质量保持不变
D.单位时间内断开,同时生成
②温度下,从开始到c点,甲醇的平均反应速率= ,平衡常数 。
③该反应的 0(填“>”或“<”),理由是 。
6.(24-25高三上·黑龙江·阶段练习)还原实现“双减”目标,涉及反应如下:
Ⅰ. ;
Ⅱ. 。
回答下列问题:
(1)升高温度时,将 (填“增大”“减少”或“不变”)。
(2)物质的标准摩尔生成焓是指在标准压力(100kPa)和某温度下,由元素最稳定的单质生成1mol该纯净物时的焓变。一些物质在298K时的标准摩尔生成焓()如表所示。
物质
()
0
。
(3)阿伦尼乌斯公式为(其中k为反应速率常数,A为比例系数,R为理想气体常数,为反应的活化能,e为自然对数的底,T为温度),反应Ⅰ的速率方程为,,增大体系的压强, (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)一定条件下,向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体,平衡转化率和选择性[]随温度、投料比的变化曲线如图所示。
①表示选择性的曲线是 (填“”或“”);平衡转化率随温度升高发生如图变化的原因是 。
②生成的最佳条件是 (填序号)。
a.220℃, b.220℃,
c.320℃, d.320℃,
(5)一定温度下,向恒压密闭容器中通入和,充分反应后,测得平衡转化率为a,选择性为b,该温度下反应Ⅰ的平衡常数 (为以物质的量分数表示的平衡常数)。
7.(24-25高三上·陕西安康·开学考试)甲醇(CH3OH) 是一种重要的化工原料,以甲烷为原料直接水化合成甲醇的同时还可生成清洁能源H2,其反应的化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)。
回答下列问题:
(1)已知部分化学键键能如下表:
化学键
C—H
O—H
C—O
H—H
键能/(kJ·mol⁻¹)
413
463
336
436
则 CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g)的 △H= kJ/mol。
(2)温度为T₁时,向恒容密闭容器中通入一定量的甲烷与水蒸气发生上述反应,测得平衡时甲烷的转化率α(CH₄)及甲醇的体积分数ψ(CH3OH)随投料时水碳比[]的变化如图所示:
①α(CH4)随投料时 的变化曲线为 (填“a”或“b”);T₁时, 甲烷直接水化反应的平衡常数K= 。
②改变温度为T2,以 投料,测得甲烷的平衡转化率为60%,则 T2 T1 (填“>”“<”或“=”),原因为 。
(3)研究发现通过甲烷直接电催化氧化更容易生成( CH3OH,其电解装置如图所示:
①已知甲烷在催化电极[Na3Fe3(PO4)3]上生成 CH3OH的反应分两步完成:
第一步:CH4-e-+Na3Fe3(PO4)3+OH-=Na3Fe3(PO4)3(CH3)+H2O
则第二步反应式为 。
②理论上生成32 g CH₃OH时,Pt电极上生成 mol气体。
8.(23-24高三下·内蒙古鄂尔多斯·期末)研究氮的氧化物的性质对环境保护有重要意义。回答下列问题:
(1)用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。在酸性溶液中,HClO氧化NO生成和的离子方程式为 。
(2)如图为和充分反应生成的能量变化图。若断裂分子中的化学键,需要 能量。该反应中反应物所具有的总能量 (填“高于”“低于”或“等于”)生成物所具有的总能量。
(3)消除的反应原理为。在一定温度下,向恒容密闭容器中充入一定量的和进行上述反应。下列情况能用来判断该反应达到化学平衡状态的是___________(填字母)。
A.和浓度相同
B.容器中混合气体的平均密度不再变化
C.容器内的物质的量浓度不再变化
D.单位时间内,消耗同时生成
(4)一定条件下,在2L密闭容器内,发生反应,随时间变化如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
0.040
0.014
0.008
0.005
0.005
0.005
用表示内该反应的平均速率 ,在第5s时,的转化率为 %。
(5)、和熔融可制作燃料电池,其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物可循环使用。已知该电池总反应式为。负极为 (填“石墨I”或“石墨II”),正极电极反应式为 。
9.(24-25高三上·甘肃兰州·开学考试)汽车尾气主要含有一氧化碳、二氧化硫、一氧化氮等物质,是造成城市空气污染的主要因素之一,回答下列问题:
(1)已知汽缸中氮气和氧气反应生成一氧化氮的能量变化值如图所示,图中三种分子最稳定的是 ,生成2 mol NO时 。
(2)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量,其工作原理如图所示:
①Pt电极上的电极反应式为 。
②传感器在一段时间内监测出NO的含量为67.2 L(标况),则电池工作时转移电子数目为 。
(3)在恒温恒容(2L)的密闭容器中充入3 mol CO和3 mol NO混合气体,发生反应:,测得反应过程中的体积分数与时间(min)的关系如下图所示。
①反应达到平衡时的反应速率为 ,NO的转化率为 。
②平衡后往该容器中再充入一定量的氦气,则的反应速率 。(填“增大”、“减小”或“不变”)
③能说明上述反应已达化学平衡状态的是 (填字母)。
A. B.混合气体密度保持不变
C.反应容器内压强保持不变 D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
10.(23-24高三下·广东·期末)近年来,科学家致力于将二氧化碳和氢气转化为甲醇(CH3OH)的技术研究。某温度下CO2加氢制甲醇的总反应为:。在固定容积为2.0L的密闭容器中充入0.8mol的CO2和2.4mol的H2,测得CO2和CH3OH的物质的量随时间变化如下图。
请回答下列问题:
(1)在25℃、101 kPa下,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。已知1g CH3OH(l)完全燃烧生成CO2和液态水时,放热22.68 kJ。请写出表示CH3OH燃烧热的热化学方程式 。
(2)下列说法正确的是_______。
A.反应物的化学键断裂要吸收的能量大于生成物的化学键形成要放出的能量
B.往容器中充入一定量的N2,反应速率不变
C.分离出CH3OH后,正反应速率不变,逆反应速率一直在减小
D.2min时混合气体的密度等于9min时混合气体的密度
(3)2min内CH3OH的反应速率为 ;该反应平衡时H2的转化率为 。
(4)恒温恒容条件下,能说明反应已达平衡状态的是 。
A.CO2(g)体积分数保持不变
B.容器中气体压强保持不变
C.容器中CH3OH浓度与H2O浓度之比为
D.混合气体的密度保持不变
E.H2的生成速率是H2O生成速率的3倍
(5)甲醇是优质的清洁燃料,可制作碱性甲醇燃料电池,其工作原理如下图所示。
电池总反应方程式为:,则电极A的电极反应式为 。当消耗甲醇的质量为1.6g时,假设电池的能量转化率为80%,则导线中转移电子的物质的量为 mol。
11.(23-24高三上·山西大同·期末)伴随着我国航天事业的飞速发展,常见推进剂的燃料包括汽油、液肼、液氢的研究成了航天工业中的重要课题。
Ⅰ.已知一定温度下,由元素的最稳定单质生成纯物质的热效应称为该物质的摩尔生成焓,用表示。相同状况下有关物质的摩尔生成焓如下图所示:
(1)火箭推进剂可用作燃料,作氧化剂,反应的热化学方程式可表示为 ;利用以上数据是否能计算出的燃烧热 (填“能”或“否”)。
(2)结合化学反应原理分析,作推进剂燃料与能自发进行反应的原因是 。
Ⅱ.利用“一碳化学”技术可有效实现工业制氢,为推进剂提供了丰富的氢燃料,该工业制氢方法主要涉及以下两个反应:
a:
b:
(3)反应机理如下,请补充其中的一个反应方程式(表示催化剂的活性中心)。
①
②
③
④
⑤
(4)已知为反应的标准压强平衡常数,其表达方法为:在浓度平衡常数表达式中,用各组分气体平衡时的相对分压代替浓度,气体的相对分压等于其分压(单位为)除以标准压力。反应的(为温度)的变化如图所示。
反应的标准压强平衡常数表达式= ,能表示反应的曲线为 。维持温度下,往恒容密闭容器中通入等物质的量的混合气体发生反应,初始压强为,达平衡时体系压强为。该温度下的平衡分压为 (结果保留3位有效数字)。
12.(24-25高三上·山东泰安·开学考试)一种将甲烷漠化再偶联为丙烯()的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题:
(1)已知:
计算反应的 。
(2)与反应生成,部分会进一步溴化。将和,通入密闭容器,平衡时,、与温度的关系见图(假设反应后的含碳物质只有、和)。
(i)图中的曲线是 (填“a”或“b”);
(ii)560℃时,的转化率 , ;
(iii)560℃时,反应的平衡常数K= 。
(3)少量可提高生成的选择性。时,分别在有和无的条件下,将和,通入密闭容器,溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见图。
(i)从图中找出提高了选择性的证据: ;
(ii)研究表明,参与反应的可能机理如下:
①
②
③
④
⑤
⑥
根据上述机理,分析提高选择性的原因: 。
13.(24-25高三上·四川凉山·开学考试)研究化学反应过程中能量的转化对于实际生产具有重要的意义。回答下列问题:
(1)化学反应中伴随着能量变化,下列变化属于吸热反应的是
a.镁条与稀硫酸反应b.盐酸与碳酸氢钠c.碳酸钙分解d.固体与固体e.硝酸铵溶于水
(2)化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时释放的能量不同引起的,气缸中1molN2和1molO2反应生成2molNO的能量变化如图所示。
该条件下,N2和O2反应生成NO的热化学方程式为 。
(3)合成氨工业中,合成塔中N2与H2反应,每产生2mol,放出92kJ热量,已知断开1mol键、1mol键分别需要吸收的能量为436kJ、946kJ;则1mol键断裂吸收的能量等于 kJ。
(4)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3kJ・mol-1
C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393.5kJ・mol-1
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH3=-285.8kJkJ・mol-1
则C(s,石墨)+2H2(g)=CH4(g) ΔH= 。
(5)某甲醇燃料电池的工作原理如图所示,a、b均为石墨电极。
①b为原电池 (填“正”或“负”)极。
②a极的电极反应式为 。
③溶液中K+移向 (填“a”或“b”)极。
14.(23-24高三上·北京东城·期末)2023年10月,“神舟十七号”载人飞船成功发射升空,标志着我国航天事业的飞速发展。火箭推进剂的研究是航天工业中的重要课题,常见火箭推进剂的燃料包括汽油、肼等。
(1)火箭推进剂可用做燃料,做氧化剂。已知气体与足量气体充分反应生成氮气与水蒸气时放出的热量,写出该反应的热化学方程式: 。
(2)火箭推进器内氢氧燃烧的简化反应历程如图所示,分析其反应机理:
①化学反应的各步反应中,速率最慢的一步是整个化学反应的速率控制步骤,该步简称“速控步”。上述历程中的速控步是第 步。
②由第ⅲ步变化可推断键能大于键能,推断依据是 。
③工业上采用微通道反应器甲烷干重整方法制取氢气,涉及反应如下:
A.
B.
已知:产物中平衡时的氢碳比随温度的变化如图所示。
分析图中氢碳比随温度升高增大的原因是 。
15.(24-25高三上·广东惠州·阶段练习)乙烷是一种重要的化工原料,可用作制冷剂、燃料、制备乙烯的原料。回答下列问题:
已知:①
②
③
(1)乙烷催化氧化裂解法是一种新型的制备乙烯的方法,则 。
(2)1000℃时,在某刚性密闭容器内充入一定量的C2H6(g),只发生反应①,若平衡时容器中总压为pPa,乙烷的转化率为α,则该反应的平衡常数 (用含p、α的代数式表示,为用分压表示的平衡常数,气体分压=气体总压×物质的量分数)。达到平衡后,欲增大反应速率,可采取的措施有 (填选项字母)。
A.升高温度 B.通入惰性气体 C.减小压强 D.加入催化剂
(3)科技工作者结合实验与计算机模拟结果,研究了乙烷在催化剂表面脱氢制乙烯的反应,其部分历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注,TS表示过渡态)。此部分历程中决速步骤的反应方程式为 ,该决速步骤的活化能为 kcal/mol。
(4)乙烷的氧化裂解反应产物中除了C2H4外,还存在CH4、CO、C等副产物,积碳是催化剂最常见的一种中毒方式。图甲为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响,图乙为的值对乙烷氧化裂解反应性能的影响。
[乙烯选择性;乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]下列说法正确的是_______。
A.有利于提高乙烷平衡转化率的条件是高温低压
B.乙烷的转化率随温度的升高而增大的原因是此时反应未达平衡,升高温度,反应速率加快,反应物的转化率增大
C.较低时,生成乙烯的选择性较低的原因可能是氧气过量,乙烷发生深度氧化而导致乙烯的选择性降低
D.反应的最佳温度为700℃左右
(5)最新研究发现在乙烷的氧化裂解反应体系中充入一定量CO2能更好的提高乙烷的转化率和乙烯的收率,请结合方程式说明原因 。
16.(23-24高三下·四川成都·期末)近年来,碳中和、碳达峰成为热点。
Ⅰ.以CO2、H2为原料生产甲醇是一种有效利用二氧化碳的途径。涉及的反应如下:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
(1)表中数据是该反应中相关物质的标准摩尔生成焓(标准摩尔生成焓是指在、100kPa下由稳定态单质生成化合物时的焓变)。则
物质
H2(g)
CO2(g)
H2O(g)
CH3OH(g)
0
-394
-242
-201
(2)在CO2加氢合成甲醇的体系中,下列说法不正确的是_______(填序号)。
A.若在绝热恒容容器中,反应ⅰ的平衡常数K保持不变,说明反应ⅰ、ⅱ都已达平衡
B.若气体的平均相对分子质量不变,说明反应ⅰ、ⅱ都已达平衡
C.体系达平衡后,若压缩体积,反应ⅱ平衡不移动
D.选用合适的催化剂可以提高甲醇的平衡产量
(3)探究影响CH3OH合成反应化学平衡的因素,有利于提高CH3OH的产率。CO2的平衡转化率X和CH3OH的选择性S随温度、压强变化如下图:
已知:。
①请判断p1、p2的大小关系:p1 p2(填“>”或“<”)。
②400℃左右,表示CO2平衡转化率的两条曲线几乎交于一点的原因是
(4)在下,恒压反应器中,按初始投料发生反应ⅰ:,初始总压为,反应平衡后,的平衡转化率为,则该反应的平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
II.近年,科学家发现,可用光电化学法将CO2还原为有机物实现碳资源的再生利用,其装置如左图所示,其他条件一定时,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示:
其中,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
(5)当电解电压为ulV时,阴极生成HCOOH的电极反应式为 。
(6)当电解电压为u2V时,电解生成的HCOOH和HCHO的物质的量之比为5:4,则图中生成HCHO的法拉第效率为 。
17.(24-25高三上·浙江·开学考试)“碳循环”是指碳元素在地球上的生物圈、岩石圈、水圈及大气圈中交换,并随地球的运动循环不止的现象。请回答:
I.通过捕捉工业废气中的,再将其合成甲醇,这种甲醇被称为零碳燃料。其合成甲醇的反应为:
(1)该反应正反应活化能比逆反应活化能 (填“大”、“小”或“无法确定”),理由是 。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中通入和,初始压强为,体系达到平衡状态时的体积分数为20%。
①下列说法正确的是 。
A.平衡时,气体的转化率为80%
B.升高体系温度,导致正反应速率减小,逆反应速率增大
C.当混合气体的密度保持不变时,无法说明反应已达到平衡状态
D.为提高甲醇的产率与反应速率,可通过选择性分离膜不断分离甲醇来实现
②对于气体参与的反应表示平衡常数时用气体组分的平衡压强代替该气体物质的量浓度。在温度下,合成甲醇反应的平衡常数 。
Ⅱ.“碳循环”在一定程度上推动了“氮循环”。其中铵盐是一类重要的含氮化合物,应用广泛。如可用作净水剂、食品添加剂;用于定量分析医药和电子产业中。
(3)在下,溶液中溶液中,则a b(填“>”、“<”或“=”)。
(4)如图是的几种电解质溶液的随温度变化的曲线。在下,溶液中 (填准确值)
18.(24-25高三上·江西宜春·阶段练习)CO、(主要指NO和)是大气主要污染物之一、有效去除大气中的CO、是环境保护的重要课题。
已知:反应1:
反应2:
反应3:
反应4:
回答下列问题:
(1)计算 ,反应3自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)已知反应4在某催化剂作用下的反应历程如图。
① (填“>”或“<”)0。
②该反应历程的决速步骤为过程 。
(3)向密闭容器中充入一定量的和,保持总压为,发生反应4.当时NO的平衡转化率随温度T以及 K下NO的平衡转化率随投料比的变化关系如图。
①能表示此反应已经达到平衡状态的是 (填标号)。
A.气体的密度保持不变 B.NO的浓度不变
C. D.保持不变
②表示时NO的平衡转化率随温度T的变化关系的曲线是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”),理由是 。
③a、d两点对应的平衡常数大小比较为 (填“>”“<”或“=”)。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
学科网(北京)股份有限公司
参考答案:
1.(1) B、D (或者)
(2) 无色 浅紫红色(或者浅红色、浅紫色) C、D
【详解】(1)①多元弱酸分步电离,草酸的第一步电离方程式:;
②A、C加入碱性物质,下降,电离平衡正向移动,增多,则减小,B、D加入酸性物质,增大,电离平衡逆向移动,减小,则增大;
③常温下,的溶液中的氢氧根只可能来自于水的电离,用除以等于,则求得mol/L;
④根据电离平衡常数表达式,结合交点处两种微粒浓度相等,可得出草酸的两步电离平衡常数为,,则;
(2)①酸性溶液与草酸溶液反应的离子方程式为:,滴定终点的颜色变化为溶液由无色变为浅紫红色(或者浅红色、浅紫色);
②第一次实验中记录消耗溶液的体积为读数偏大;
A.俯视读取滴定终点读取液面偏高,读数偏小,A错误;
B.盛装草酸溶液的滴定管只用蒸馏水清洗,未用草酸溶液润洗,则锥形瓶中待测液浓度偏小,用去的高锰酸钾就少,B错误;
C.滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定结束无气泡,读数大于实际进入锥形瓶中高锰酸钾溶液体积,导致读数偏大,C符合题意;
D.锥形瓶预先用草酸润洗过,待测液所含草酸物质的量多,用去高锰酸钾偏多,D符合题意;
答案选CD;
③据草酸与高锰酸钾反应方程式中量的关系,去掉误差较大的第一组读数,可求出草酸溶液的物质的量浓度的表达式为 mol⋅L。
2.(1) 相同 增大
(2)
(3)
(4) 100 1.1mol
【详解】(1)溶液中水电离出的OH−浓度等于溶液中水电离出的氢离子浓度,都代表了水的电离程度,相同条件下,pH=10的氨水和pH=10的氢氧化钠溶液,氢氧根离子浓度相同,则氢离子浓度也相同,水的电离程度相同。氨水中, ,温度不变电离平衡常数不变,氨水中加入醋酸导致溶液中c(OH-)减小,在滴加过程中逐渐增大。
(2)Na2S是强碱弱酸盐,Na2S溶液水解呈碱性,离子方程式主要为:。Na2S溶液中,存在物料守恒,电荷守恒:,二式合并,得到 (写出表达式,不含Na+)。
(3)常温下,向5mL浓度为溶液中加入0.1molNH4NO3晶体(假设溶液体积不变),溶液呈中性,则10-7mol/L,依据电荷守恒可知, ,则混合溶液中含0.1mol的,结合物料守恒可知混合溶液中含5×10-4mol的NH3·H2O,则平衡常数=2×10-5mol/L。
(4)H2SO3在水溶液中分步电离: 、,则随着pH不断增大,亚硫酸浓度不断降低,亚硫酸氢根浓度先逐渐增大后逐渐减小,随着亚硫酸氢根浓度逐渐减小亚硫酸根浓度逐渐增大;
①由图1可知,25℃时,吸收液pH=6.9时,亚硫酸氢根浓度等于亚硫酸根浓度,则吸收液pH=7时,亚硫酸氢根浓度略小于亚硫酸根浓度,且溶液呈中性,则溶液中各离子浓度的大小关系为;
②当吸收液pH=5.9时,可进行再生至pH≥8.9,由图2可知,右侧为阳极, 在阳极放电发生氧化反应生成硫酸根,则电极反应式为:;
由图1知:,再生后的吸收液pH≥8.9,时,即≤10-8.9mol/L, ,当最大时,值最小,则代入=10-8.9mol/L,得再生后的吸收液中的最小值=102=100;
左室中:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,此时若有1molNa+通过离子交换膜,则生成了1molOH-,又,消耗1mol,生成1mol; pH=5.9的原吸收液中,==,设c()=x,则c()=10x,pH=8.9的吸收液中,c()=x+1,c()=10x-1,此时==100,解得x≈0. 1mol,故再生后溶液中的的物质的量为1. 1mol。
3.(1) 0.125 > AD
(2) 75% 30%
(3)C
(4) 负 1.5
【详解】(1)①时,水蒸气的平均反应速率为;此时反应还未达到平衡,反应在正向移动,故v(正)>v(逆);
②能增大该反应的反应速率有升高温度,增大压强,选择合适的催化剂,增大的浓度等,故答案为:AD;
(2)反应达到平衡时,反应掉的物质的量为1.00mol-0.25mol=0.75mol,的转化率为;增加的物质的量为0.75mol,结合反应方程式可知,平衡时总物质的量为2.5mol,故的体积分数为:;
(3)A.反应达到平衡时,四种物质的浓度分别为0.25mol⋅L,2.25 mol⋅L,0.75 mol⋅L,0.75 mol⋅L,故A错误;
B.反应前后气体总质量不变,容器的体积不变,混合气体的密度始终为定值,因此密度不变,不能判定反应达到平衡,故B错误;
C.因为该反应是气体总量减小的反应,随反应进行,混合气体总物质的量发生变化,混合气体的压强不随时间的变化而变化时,说明混合气体总的物质的量不再改变,说明反应达到平衡,故C正确;
D.单位时间内消耗3 mol的同时生成1 mol,反应始终按此比例进行,不能说明反应达到平衡,故D错误;
故选C;
(4)①在电池中,a电极Li失电子转化为Li+,作负极;
②根据正极电极反应式:可得,该电池中每转移2 mol电子,能够吸收1.5mol。
4.(1) -30.9 减小
(2)AC
(3)AD
(4) 主反应为放热反应,副反应为吸热反应,升高温度,副反应正移程度大于主反应逆移程度 0.2mol
【详解】(1)由反应热与生成物总能量和反应物总能量的差值相等可知,反应;随与投料比增大,二氧化碳会促进氢气的转化,而的转化率将减小,的转化率将增大。
(2)A.该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,则题给图示符合题意;
B.升高温度,化学反应速率加快,则题给图示不符合题意;
C.未平衡时温度越高反应速率越快甲酸浓度越大,该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,甲酸的浓度减小,则催化加氢合成甲酸的过程中,甲酸的浓度先增大后减小,所以题给图示符合题意;
D.结合选项C,则催化加氢合成甲酸的过程中,氢气的体积分数先减小后增大,所以题给图示不符合题意;
故选AC;
(3)A.反应中,浓度熵不断增大,当其不再改变,反应已达到平衡状态,A符合题意;
B.当和的物质的量相等,可能是某一时刻的情况,不能证明反应达到平衡,B不符合题意;
C.根据质量守恒,反应前后,气体的总质量不变,恒容条件下,气体的密度是恒定量,不能证明反应达到平衡状态,C不符合题意;
D.的质量分数不再改变,反应已达到平衡状态,D符合题意。
故选AD;
(4)①主反应: ,副反应: ,升高温度,主反应逆移,副反应正移,且正移程度大于逆移程度,导致升高温度,转化率提高而甲酸选择性降低。
②323K下,平衡时,转化率为40%,而选择性为50%,故生成的物质的量为1×40%×50%=0.2mol。此时共转化1×40%=0.4mol,与在两个反应中反应比例相同,也转化0.4mol,故与平衡时各有0.6mol,因此主反应的。
5.(1) CO2(l)+2NH3(l)CO(NH2)2(l)+H2O(l)ΔH=E1-E2+E3-E4 K1•K2
(2) BC 21.3 < c点达到平衡,升高温度时甲醇的物质的量分数减小,平衡逆向移动,则正反应为放热反应
【详解】(1)由图可知,总反应为CO2(l)+2NH3(l)CO(NH2)2(l)+H2O(l),总反应=反应Ⅰ+反应Ⅱ,则焓变ΔH=E1-E2+(E3-E4)=E1-E2+E3-E4,热化学方程式为CO2(l)+2NH3(l)CO(NH2)2(l)+H2O(l)ΔH=E1-E2+E3-E4,总反应的平衡常数K3=K1•K2,故答案为:CO2(l)+2NH3(l)CO(NH2)2(l)+H2O(l)ΔH=E1-E2+E3-E4;K1•K2;
(2)①A.反应过程中始终存在c(CH3OH)=c(H2O),则不能据此判断反应是否达到平衡状态,A错误;
B.正反应是气体分子数减小的反应,恒温恒容条件下混合气体的压强不再变化的状态是平衡状态,B正确;
C.正反应是气体分子数减小的反应,混合气体的质量m不变,正向进行时气体的物质的量n减小,则混合气体的相对分子质量保持不变的状态是平衡状态,C正确;
D.单位时间内断开1molC=O,同时生成3molH-H,即6正(CO2)=逆(H2),不符合反应计量数关系,则不是平衡状态,D错误;
故答案为:BC;
②反应的三段式为:
c点时达到平衡状态,甲醇的物质的量分数为30%,即×100%=30%,解得x=0.375,T4温度下,从开始到c点,甲醇的平均反应速率=mol/(L•min),平衡常数K===≈21.3,故答案为:;21.3;
③由图可知,c点时达到平衡状态,升高温度时,甲醇的物质的量分数减小,即升高温度时,平衡逆向移动,正反应放热,焓变ΔH<0,故答案为:<;c点达到平衡,升高温度时甲醇的物质的量分数减小,平衡逆向移动,则正反应为放热反应。
6.(1)减小
(2)
(3)不变
(4) 反应Ⅱ是吸热反应,反应Ⅰ是放热反应,升高温度,平衡转化率随温度的升高而增大,反应Ⅱ平衡正向移动的程度大于反应Ⅰ平衡逆向移动的程度(合理即可) c
(5)(或)
【详解】(1)Ⅰ. ;
Ⅱ.
根据盖斯定律Ⅰ+Ⅱ得,,正反应反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,所以减小。
(2) ,则x-241.8+393.4-0=-48.5,x=-200.1。
(3)反应Ⅰ的速率方程为,,反应达到平衡,正逆反应速率相等,即,,增大体系的压强,平衡常数不变,则的值不变。
(4)①反应Ⅰ放热,升高温度平衡逆向移动,选择性减小,所以表示选择性的曲线是;反应Ⅱ是吸热反应,反应Ⅰ是放热反应,升高温度,平衡转化率随温度的升高而增大,则反应Ⅱ平衡正向移动的程度大于反应Ⅰ平衡逆向移动的程度。
②320℃时,平衡转化率较高,选择性较大,生成的最佳条件是320℃;时平衡转化率较高,选择性较大,所以故选c。
(5)一定温度下,向恒压密闭容器中通入和,充分反应后,测得平衡转化率为a,选择性为b,则反应消耗的物质的量为amol;反应剩余的的物质的量为(1-a)mol;参与反应Ⅰ的为abmol,参与反应Ⅰ的氢气为3abmol,生成甲醇的物质的量为abmol,生成水的物质的量为abmol;参与反应Ⅱ的为(a-ab)mol,参与反应Ⅱ的氢气为(a-ab)mol,生成CO的物质的量为(a-ab)mol,生成水的物质的量为(a-ab)mol,则平衡体系中氢气的物质的量为(3-3ab-a+ab)mol、水的物质的量为(ab+a-ab)mol,总气体物质的量为(1-a)+ (3-3ab-a+ab)+ab+(a-ab)+ (ab+a-ab)=(4-2ab)mol;该温度下反应Ⅰ的平衡常数。
7.(1)+104
(2) a 9 < =1投料,温度为T1时,甲烷的平衡转化率为75%,温度为T2时,甲烷的平衡转化率为60%,说明温度由T1变为T2,化学平衡逆向移动,因正反应为吸热反应,所以温度:T2<T1(或该反应为吸热反应,升高温度反应正向移动,甲烷的平衡转化率升高)
(3) Na3Fe3(PO4)3(CH3)-e-+OH-=Na3Fe3(PO4)3+CH3OH 1
【详解】(1)反应热等于断裂反应物化学键吸收的总键能与形成生成物化学键释放的总键能的差,则反应CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)的 △H=(4×413 kJ/mol+2×463 kJ/mol)-(3×413 kJ/mol+336 kJ/mol+463 kJ/molk+436 kJ/mol)=+104 kJ/mol;
(2)①在其它条件不变时,增大,相当于n(CH4)不变,n(H2O)增大,增大反应物浓度,化学平衡正向移动,有更多CH4发生反应,故平衡时CH4的转化率增大。故随着的增大,甲烷的平衡转化率增大,则曲线a为α(CH4)随投料时的变化曲线;
②由图可知:在温度为T1,=1时,α(CH4)=75%,设CH4与H2O的初始投料均为1 mol,容器的容积是V L,发生反应CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g),根据物质反应转化关系可知平衡时n(CH4)=0.25 mol,n(H2O)=0.25 mol,n(CH3OH)=n(H2)=0.75 mol,根据平衡常数的含义,可知该条件下化学平衡常数K==9;
当温度为T2时,甲烷的平衡转化率为60%<75%,甲烷的平衡转化率减小,说明温度由T1变为T2,化学平衡逆向移动,因该反应的正反应为吸热反应,逆反应为吸热反应,所以改变条件是降低温度,即温度:T2<T1;
(3)①催化电极上CH4发生氧化反应生成CH3OH的电极反应式为:CH4-2e-+2OH-=CH3OH+H2O。其分两步完成,则用电极反应式减去第一步反应可得第二步反应式:Na3Fe3(PO4)3(CH3)-e-+OH-=Na3Fe3(PO4)3+CH3OH;
②32 g CH3OH的物质的量为1 mol,根据催化电极上生成CH3OH的电极反应式可知,生成32 g CH3OH时,电路中转移2 mol e-,Pt电极连接电源负极作阴极,阴极的电极反应式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,则由于同一闭合回路中电子转移数目相同,当电路中转移2 mol e-时,Pt电极上生成1 mol H2。
8.(1)
(2) 吸收498kJ 低于
(3)C
(4) 0.004 87.5
(5) 石墨I
【详解】(1)HClO氧化NO的离子方程式为;
(2)根据能量变化图可知,断裂1 mol O2(g)分子中的化学键,需要吸收498 kJ能量,该反应中ΔH=946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2×632 kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1,则该反应为吸热反应,反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量;
(3)A.CH4和N2浓度相同不一定达到平衡,浓度不再改变才能说明平衡,A错误;
B.气体密度等于气体质量除以容器体积,气体质量不变,容器体积不变,密度始终不变,当容器中混合气体的平均密度不再变化,不能作为判断平衡的标志,B错误;
C.正向反应,二氧化氮物质的量浓度不断减小,当容器内NO2的物质的量浓度不再变化,说明已达到平衡,C正确;
D.单位时间内,消耗2 mol CH4,正向反应,同时生成2 mol CO2,都是正向反应,同一个方向,不能说明达到平衡,D错误;
故选C;
(4)根据表格数据可知,0~2s内,v(NO2)=,根据反应速率之比等于化学计量数之比可得,v(N2O4)=,在第5s时,NO2的转化率为;
(5)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,NO2作燃料、O2作氧化剂,所以石墨I为负极,石墨II为正极,则正极电极反应式为。
9.(1) +180kJ/mol
(2)
(3) 80% 不变 CD
【分析】阴离子向负极移动,因此NiO电极为负极、Pt为正极,正极氧气得电子生成氧负离子:O2+4e-=,负极NO失电子结合氧负离子生成NO2:;
【详解】(1)氮气的分子结构式为,化学性质稳定;该反应为N2+O2=2NO,根据ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,得到ΔH=(945+498-2×630)=+183kJ/mol,则生成1molNO时,,生成2 mol NO时,焓变为180kJ/mol;
故答案为:N2;+180kJ/mol;
(2)①根据分析,Pt为正极,正极氧气得电子生成氧负离子:;
故答案为:;
②根据分析,负极反应,,,则转移电子数为6NA;
故答案为:6NA;
(3)①设氮气的改变量为amol,,CO2的体积分数为,a=1.2mol;
平衡时;NO转化率为;
故答案为:;80%;
②在恒容容器中通入氦气,反应速率不变;
故答案为:不变;
③A.对于同一物质,正逆反应速率相等时,反应达到平衡状态,A错误;
B.,反应前后均为气体,根据质量守恒,m不变,在恒容下,密度始终不变,则密度不变不能代表平衡状态,B错误;
C.该反应为气体系数改变的反应,则压强不变,达到平衡状态,C正确;
D.,反应前后均为气体,根据质量守恒,m不变,该反应为气体系数改变的反应,则相对分子质量不变,达到平衡状态,D正确;
故答案为:CD。
10.(1)
(2)BD
(3) 75%
(4)ABE
(5) 0.24
【详解】(1)1g CH3OH(l)完全燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ,则1mol CH3OH(l)完全燃烧生成CO2和液态水时放热725.76 kJ,表示CH3OH燃烧热的热化学方程式为。
(2)A. ,正反应放热,反应物的化学键断裂要吸收的能量小于生成物的化学键形成要放出的能量,故A错误;
B. 往容器中充入一定量的N2,反应物浓度不变,反应速率不变,故B正确;
C. 分离出CH3OH后,正反应速率逐渐减小,逆反应速先减小后增大,故C错误;
D. 反应前后气体总质量不变、容器体积不变,密度是恒量,2min时混合气体的密度等于9min时混合气体的密度,故D正确;
选BD。
(3)2min内CH3OH的物质的量增大0.4mol,反应速率为;该反应平衡时,CO2的物质的量减少0.6mol,氢气的物质的量减少1.8mol,H2的转化率为。
(4)A.CO2(g)体积分数保持不变,说明二氧化碳浓度不变,反应一定达到平衡状态,故A正确;
B.反应前后气体系数和不同,压强是变量,容器中气体压强保持不变,反应一定达到平衡状态,故选B;
C.容器中CH3OH浓度与H2O浓度之比为,不能判断浓度是否还发生改变,反应不一定平衡,故不选C;
D.反应前后气体总质量不变、容器体积不变,密度是恒量,混合气体的密度保持不变,反应不一定平衡,故不选D;
E.H2的生成速率是H2O生成速率的3倍,可知正逆反应速率相等,反应一定平衡,故选E;
选ABE。
(5)电池总反应方程式为,则电极A甲醇失电子生成碳酸根离子,电极反应式为。当消耗甲醇的质量为1.6g时,甲醇失电子的物质的量为0.3mol,假设电池的能量转化率为80%,则导线中转移电子的物质的量为0.24mol。
11.(1) 否
(2)该反应是气体体积增大的反应,其,又由于,所以恒成立,在任何温度下均可自发进行
(3)
(4) x 21.8
【详解】(1)①根据摩尔生成焓的定义,可得到以下三种物质的摩尔生成焓的热化学方程式:
Ⅰ.;
Ⅱ.;
Ⅲ.;
据盖斯定律4×Ⅲ-(2×Ⅰ+Ⅱ)可得热化学方程式:,其焓变=。燃烧热是指101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,水应是液态,所以若要计算的燃烧热,需要确定液态水的生成焓。
(2)根据热化学方程式可知该反应是气体体积增大的反应,所以其,又由于、T>0,所以恒成立,在任何温度下均可自发进行。
(3)据a+2×b得,则a+2×b-①-②-③-⑤可得反应④的方程式为;
(4)根据标准压强平衡常数的表达方法,反应的标准压强平衡常数表达式为;由于反应为吸热反应,则温度越高,其平衡常数越大,即越小,其越大,则能表示反应的曲线为;因为反应在反应前后气体体积不变,所以体系压强的改变是反应造成的,设通入的物质的量均为,设该温度下平衡时转化了,根据以上数据,可列出反应的三段式如下:,平衡时体系物质的量的增加量为(a-m)+(a-m)+2m+2m-2a=2m,体系压强增加,则,可得,则转化后的物质的量为,的物质的量为,该反应中生成的的物质的量为,生成的的物质的量为,反应的曲线为,在温度下,反应的,即。反应初始时,反应的浓度商,说明反应向正反应进行。设反应平衡时转化了,根据以上数据,可列出反应的三段式如下,则,解得,达到平衡状态时,体系中的物质的量为,体系中起始气体的总物质的量3amol,增加2mmol,m=0.25a,所以平衡时体系中气体的总物质的量,则的平衡分压为。
12.(1)﹣67.6
(2) b 84% 11.8 mmol 40.12
(3) 5s后,有I2催化的CH2Br2的含量逐渐降低,CH3Br的含量陡然升高 I2的投入消耗了部分CH2Br2,且CH2Br2转化为CH3Br
【分析】根据盖斯定律计算化学反应热;根据影响化学反应速率的因素判断还行反应进行的方向从而判断曲线归属;根据反应前后的变化量计算转化率;根据平衡时各物质的物质的量计算平衡常数;根据一段时间内物质的含量变化计算速率并计算速率比;根据图示信息和反应机理判断合适的原因。
【详解】(1)根据盖斯定律,计算反应的;
(2)①甲烷与溴单质反应生成一溴甲烷,反应放热,温度升高反应平衡向逆方向移动,即甲烷的曲线是b;
②根据反应列出三段式,,则甲烷的转化率;
③由于一溴甲烷会与溴单质进一步溴化生成二溴甲烷,最终平衡时一溴甲烷只有5mmol,则;
④560℃反应最终平衡时,设容器体积为V,各物质的平衡浓度分别为、、、,则平衡常数;
(3)①从图中可以看出,大约5s以后有I2催化的CH2Br2的含量逐渐降低,有I2催化的CH3Br的含量陡然上升,因此,可以利用此变化判断I2提高了CH3Br的选择性;
②根据反应机理,I2的投入消耗了部分CH2Br2,同时也消耗了部分HBr,使得消耗的CH2Br2发生反应生成了CH3Br,提高了CH3Br的选择性;
13.(1)bcd
(2)N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180kJ・mol-1
(3)391
(4)-74.8kJ・mol-1
(5) 正 CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O b
【详解】(1)a.金属与酸反应为放热反应;
b.盐酸与碳酸氢钠反应为吸热反应;
c.绝大多数分解反应为吸热反应,碳酸钙分解反应为吸热反应;
d.固体与固体反应为吸热反应;
e.硝酸铵溶于水是物理变化;
(2)物质键能如图示,根据焓变=反应物总键能-生成物总键能,N2和O2反应生成NO的热化学方程式:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180kJ・mol-1;
(3)设键键能为x,焓变=反应物总键能-生成物总键能,即,解得;
(4)①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3kJ・mol-1;
②C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393.5kJ・mol-1;
③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH3=-285.8kJkJ・mol-1;根据盖斯定律:②+③×2-①得C(s,石墨)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-74.8kJ・mol-1;
(5)①根据电子转移方向可知,a电极为该原电池负极,b电极为原电池正极;
②a电极为原电池负极,电极反应式:CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O;
③原电池中阳离子向着正极移动,K+移向b极移动。
14.(1)
(2) ⅰ 该步反应涉及一个键断裂的吸热过程和一个键形成的放热过程,总反应放热,可推测键能大于键能 随着温度的升高,反应A、B的平衡均向正反应方向移动,且反应A正向移动的程度更大
【详解】(1)已知气体与足量气体充分反应生成氮气与水蒸气时放出的热量,则该反应的热化学方程式为;
(2)①化学反应的各步反应中,速率最慢的一步是整个化学反应的速率控制步骤,活化能越大、反应速率越慢,则上述历程中的速控步是第ⅰ步;
②第ⅲ步变化涉及一个键断裂的吸热过程和一个键形成的放热过程,总反应放热,所以可推测键能大于键能;
③反应A.、B.均为吸热反应,随着温度的升高,反应A、B的平衡均向正反应方向移动,且反应A正向移动的程度更大,所以氢碳比随温度升高增大。
15.(1)-105
(2) AD
(3) =C2H4+2H* 45.61
(4)BC
(5)CO2能与C发生反应CO2+C 2CO,可以消除催化剂表面的积碳,加快反应速率
【详解】(1)根据盖斯定律,将①+②+③得C2H6(g)+O2(g)⇌C2H4(g)+H2O(g) ∆H4=(+136.8kJ/mol)+(-285.8kJ/mol)+(+44kJ/mol)=-105kJ/mol。
(2)设起始充入C2H6(g)物质的量为a mol,列三段式,
平衡时总物质的量为a(1+α),平衡时C2H6、C2H4、H2的分压依次为p、p、p,该反应的平衡常数Kp==;
A.升高温度能增大反应速率,A项选;
B.通入惰性气体,由于容器容积不变,各气体浓度不变,反应速率不变,B项不选;
C.减小压强,反应速率减小,C项不选;
D.加入催化剂能增大反应速率,D项选;
答案选AD;
(3)活化能最大的步骤反应速率最慢,为决速步骤,由乙烷在催化剂表面脱氢制乙烯反应的历程图可知,+H*→C2H4+2H*的活化能最大为33.59kcal/mol-(-12.02kcal/mol)=45.61kcal/mol,则决速步骤的反应方程式为=C2H4+2H*;
(4)A.乙烷的氧化裂解反应为气体分子数增大的放热反应,有利于提高乙烷平衡转化率的条件是低温低压,A项错误;
B.乙烷的氧化裂解反应为放热反应,升高温度乙烷的平衡转化率应降低,则乙烷的转化率随温度的升高而增大的原因是此时反应未达平衡,升高温度,反应速率加快,反应物的转化率增大,B项正确;
C.乙烯的氧化裂解反应产物中除了C2H4,还有CO、C等副产物,较低时,生成乙烯的选择性较低的原因可能是氧气过量,乙烷发生深度氧化而导致乙烯的选择性降低,C项正确;
D.根据图甲可知,反应的最佳温度为850℃左右,在此温度下乙烷的转化率较高、乙烯的收率较大,D项错误;
答案选BC;
(5)乙烯的氧化裂解反应产物中除了C2H4,还有CH4、CO、C等副产物,在乙烷的氧化裂解反应体系中充入一定量CO2能更好的提高乙烷的转化率和乙烯的收率的原因是:CO2能与C发生反应CO2+C2CO,可以消除催化剂表面的积碳,加快反应速率。
16.(1)- 49kJ/mol
(2)CD
(3) > 左右,以反应ii为主,反应ii前后气体分子数不变,压强改变对平衡没有影响
(4)0.5
(5)CO2+2e-+2H+=HCOOH
(6)24%
【详解】(1)焓变=生成物的标准摩尔生成焓-反应物的标准摩尔生成焓=-201-242+394=-49kJ/mol;
(2)A.若在绝热恒容容器中,反应ⅰ的平衡常数K保持不变,说明体系温度不变,可以说明反应ⅰ、ⅱ都已达平衡,A正确;
B.反应ⅰ的质量不变,物质的量是一个可变的值,平均相对分子质量不变,说明反应ⅰ各物质的浓度不变,则反应ⅱ中各物质的浓度也不变,所以可以说明反应ⅰ、ⅱ都已达平衡,B正确;
C.体系达平衡后,若压缩体积,增大压强,则反应ⅰ平衡正向移动,CO2和H2减小,使得反应ⅱ平衡逆向移动,C错误;
D.催化剂可以改变化学反应速率,但是不能改变平衡的转化率,D错误;
故选CD。
(3)①增大压强,反应ⅰ平衡正向移动,CH3OH的选择性增大,由图可知,p1CH3OH的选择性大于p2CH3OH的选择性,所以p1>p2;
②400℃左右,表示CO2平衡转化率的两条曲线几乎交于一点的原因是:400℃左右,以反应ii为主,反应ii前后气体分子数不变,压强改变对平衡没有影响;
(4)假设二氧化碳和氢气的物质的量各为1mol,转化的二氧化碳为x,则,反应平衡后,H2的平衡转化率为60%,解得x=0.2mol,则平衡时CO2的物质的量为0.8mol,H2的物质的量为0.4mol,CH3OH的物质的量为0.2mol,H2O的物质的量为0.2mol,恒压反应器中,总压不变,则平衡时p(CO2)=,p(H2)=,p(CH3OH)=p(H2O)=,;
(5)由电解装置可知,阳极发生氧化反应生成氧气,阴极发生还原反应生成甲酸、甲醛、甲醇、乙醇,其中阴极生成HCOOH的电极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH;
(6)当电解电压为u2V时,电解生成的HCOOH和HCHO的物质的量之比为5:4,由图可知,HCOOH的法拉第效率为15%,则HCOOH的法拉第效率与HCHO的法拉第效率之比为:,电解生成的HCOOH和HCHO的物质的量之比为5:4,1molCO2转化为1molHCOOH转移2mol电子,1molCO2转化为1molHCHO转移4mol电子,则,解得m=24%。
17.(1) 小 因为反应自发,,则,又因为,所以
(2) C
(3)<
(4)
【详解】(1)因为反应自发,,则,又因为,所以,答案为小;因为反应自发,,则,又因为,所以;
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中通入和,初始压强为,体系达到平衡状态时的体积分数为20%,设的转化率为x,根据三段式有:
,x=0.5,平衡时各气体的物质的量分别为2mol-1mol=1mol,5mol-3mol=2mol,1mol,1mol,总物质的量为4mol,压强为,
①A.根据上述分析可知,平衡时,气体的转化率为50%,故A错误;
B.升高体系温度,正反应速率、逆反应速率均增大,故B错误;
C.反应恒容密闭容器中进行且反应物均为气体,密度始终保持不变,故当混合气体的密度保持不变时,无法说明反应已达到平衡状态,故C正确;
D.通过选择性分离膜不断分离甲醇,平衡正向移动,可提高甲醇的产率,但反应速率减小,故D错误;
答案选C;
②对于气体参与的反应表示平衡常数时用气体组分的平衡压强代替该气体物质的量浓度。在温度下,合成甲醇反应的平衡常数==;
(3)NH4Al(SO4)2与NH4HSO4中的均发生水解,但是NH4Al(SO4)2中Al3+水解呈酸性抑制水解,电离出H+同样抑制水解,因为电离生成的H+浓度比Al3+水解生成的H +浓度大,所以NH4HSO4中水解程度比NH4Al(SO4)2中的小,溶液中铵根离子浓度,b> a;故答案为:<;
(4)时,溶液中pH=3,c(OH-)=10-11mol/L,根据电荷守恒,阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数,,可以求出=10-3mol/L -10-11mol/L =(10-3-10-11)mol/L 。
18.(1) -746.0 低温
(2) < 4
(3) AB I 该反应为放热反应,温度越高,NO(g)的平衡转化率越小 >
【详解】(1)根据盖斯定律可知,反应3=2×反应1-反应2,则;该反应为气体分子数减小的放热反应,ΔS<0,根据ΔG=ΔH-TΔS<0,可知,反应3自发进行的条件是低温;
(2)①由图可知,反应4为放热反应,则;
②由图可知,该反应过程4的活化能最大,则该反应历程的决速步骤为过程4;
(3)①反应4为气体分子数减小的放热反应,且为恒压容器,以此解题。,
A.随着反应进行,容器体积发生变化,容器中物质的质量不变,则密度是变量,当密度不变时,反应平衡,A正确;
B.随着反应进行,一氧化氮逐渐被消耗,当其浓度不变时,说明正逆反应速率相等,达到平衡状态,B正确;
C.根据方程式可知,当,反应平衡,而,不能证明反应平衡,C错误;
D.氮气和水都是产物,反应正向开始,则始终不变,故当不变时,不能证明反应达到平衡,D错误;
故选AB;
②反应4为气体分子数减小的放热反应,当温度升高时,平衡逆向移动,一氧化氮的转化率减小,则表示时NO的平衡转化率随温度T的变化关系的曲线是I;理由是:该反应为放热反应,温度越高,NO(g)的平衡转化率越小;
③反应4为气体分子数减小的放热反应,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,则a、d两点对应的平衡常数大小比较为>。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页
学科网(北京)股份有限公司
$$