内容正文:
新教材化学答案 —38
CaO + H2O + FeCl2 Fe(OH)2↓ + CaCl2、
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;
(5)反 应 釜 3 中,25 ℃ 时 Ca2+ 浓 度 为 50gL-1,即
Ca2+ 的物质的量浓度为
50g
40gmol-1
1L =125mol
/L,反
应釜3中调节pH 使得Fe2+ 、Fe3+ 完全沉淀,而 Ca2+ 不
沉淀,故有:c(OH- )< Ksp
[Ca(OH)2]
c(Ca2+ )
= 5.0×10
-6
1.25
=2×10-3,c(H+ )> 10
-14
2×10-3
=5×10-12,即理论上溶
液的pH 低于-lg(5×10
-12)=113;
(6)①由流程图可知,FeCl36H2O 水 解 生 成 FeOOH
过程中生成了 HCl, 中的 N 上有孤电子对显碱
性,能与 HCl反应生成盐 ,从而促进水解正
向进行,故反应ⅱ中 的作用是中和反应过程中
生成的 HCl,促进FeCl36H2O水解;
②反 应 ⅱ 的 化 学 方 程 式 为 FeCl36H2O+3
FeOOH+4H2O+3 .
小卷练透27 基本理论综合应用(A)
1.(1)C (2)C (3)0.05 19.2
(4)①C ②温度升高,反应速率加快
(5)CuInTe2 ( 12,
1
2
,1
2 )
[试题解析](1)由图可知,升高温度,反应Ⅰ的平衡常数
减小,说明平衡向逆反应方向移动,该反应为气体体积
减小的放热反应,降低温度和增大压强有利于平衡向正
反应方向移动,提高甲醇的选择性,故选 C;
(2)由图可知,升高温度,反应Ⅱ的平衡常数增大,说明
平衡向正反应方向移动,该反应为焓变大于0的吸热反
应,由盖斯定律可知,反应Ⅰ—Ⅲ得到反应Ⅱ,则 ΔH1
-ΔH3>0,所以
ΔH1
ΔH3
<1,故选 C;
(3)由题意可建立如下三段式:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起(mol) 0.2 0.6 0 0
变(mol) 0.1 0.3 0.1 0.1
平(mol) 0.1 0.3 0.1 0.1
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
起(mol) 0.1 0.3 0 0.1
变(mol) 0.05 0.05 0.05 0.05
平(mol) 0.05 0.25 0.05 0.15
则平衡时二氧化碳的浓度为005mol/L,反应Ⅰ的平衡
常数为 0.1×0.15
0.05×0.253
=192;
(4)①由图可知,400~600 ℃范围内,二氧化碳的转化
率增大幅度大于氢气转化率的增大幅度,则S值呈增大
趋势,600~1000℃范围内,二氧化碳的转化率增大幅
度小于氢气转化率的增大幅度,则S 值呈减小趋势,所
以400~1000℃范围内,S值的变化趋势为先增大后减
小,故选 C;
②由图像可知,氢气转化率在600 ℃时大于400 ℃,说
明温度升高,反应速率加快,消耗氢气的量增大;
(5)由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点、面上和体心的铜
原子个数为8×18+4×
1
2+1=4
,位于棱上、面上和面
心的铟原子个数为4×14+6×
1
2=4
,位于体内的碲原
子个数为8,则晶体的化学式为CuInTe2;由位于顶点的 A
点原子的分数坐标为(0,0,0)可知,晶胞的边长为1,则位
于体心的B点原子的分数坐标为 ( 12,
1
2
,1
2 ) .
2.(1)ABC (2)-165.2kJmol-1
(3)①0.27 9p44t ②
曲线2 0.004
③CH4(g) C(s)+2H2(g) >
[试题解析](1)氯化钙溶液、小苏打溶液、硫酸铵溶液均
不能与二氧化碳反应,只有纯碱溶液能与二氧化碳发生
反应,答案选 ABC;
(2)H2、CH4 的燃烧热 ΔH 分别为-2858kJmol-1、
-8900kJmol-1,1molH2O(l)转化为 H2O(g)吸收
44kJ的热量,根据盖斯定律,4倍氢气燃烧热-甲烷燃
烧热,再将气态水转化为液态水得出甲烷化反应热化学
方程式:甲 烷 化 反 应(主 反 应):CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) ΔH,故 ΔH = (-2858kJ
mol-1)×4-(-8900kJmol-1)+(+44kJmol-1)
×2=-1652kJmol-1;
(3)①设起始时n(H2)=4mol,n(CO2)=1mol,则发生
甲烷 化 反 应 消 耗 的 CO2 为 1 mol×60% ×50% =
03mol,发生逆变换反应消耗的CO2 为1mol×60%-
03mol=03mol.
CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)
n(转化)/mol 0.3 1.2 0.3 0.6
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
n(转化)/mol 0.3 0.3 0.3 0.3
反应达到 平 衡 后 各 气 体 的 物 质 的 量 为n(CO2)=(1-
03-03)mol=04mol,n(H2)=(4-12-03)mol
=25 mol,n(CH4)=03 mol,n(CO)=03 mol,
n(H2O)=(06+03)mol=09mol.平衡后混合气体
的总物质的量=(04+25+03+03+09)mol=44
mol.Kp =
(0.94.4×p) × (
0.3
4.4×p)
(2.54.4×p) × (
0.4
4.4×p)
=027,v(H2O)=
(0.94.4×p) MPa
tmin =
9p
44tMPa
min-1;
②结合图中 CO2 的变化曲线可知,温度较低时(大约在
600℃以下),甲烷化反应的逆反应占主导地位,且随着
温度的升高,甲烷化反应的化学平衡逆向移动,CO2 的
含量 逐 渐 增 大,则 H2 的 含 量 也 逐 渐 增 大,CH4 和
H2O(g)的含量逐渐减小[此阶段
n(H2O)
n(CH4)
≈ 21
],故 曲
新教材化学答案 —39
线1是 CH4 的变化曲线:曲线2是 H2O(g)的变化曲
线;曲线 3 是 H2 的 变 化 曲 线,温 度 较 高 时 (大 约 在
650℃以上),逆变换反应的正反应占主导地位,且随着
温度的 升 高,H2 的 含 量 逐 渐 减 小;设 起 始 时n(H2)=
4mol,n(CO2)=1mol,达到平衡时消耗的CO2 为xmol:
CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O
起始浓度(mol) 1 4 0 0
变化浓度(mol) x 4x x 2x
平衡浓度(mol) 1-x 4-4x x 2x
曲线1和曲线3交叉点处,n(H2)=n(CH4),4-4x=
x,解 得 x=08;达 到 平 衡 时 各 气 体 的 物 质 的 量 为
n(CO2)=02 mol,n(H2)=08 mol,n(CH4)=08
mol,n(H2O)=16mol,平衡后混合气体的总物质的量
=02mol+08mol+08mol+16mol=34mol.在
温度 和 容 器 的 体 积 一 定 时,p(平衡)
p(起始)=
n(平衡)
n(起始)
,则
p(平衡)
01MPa=
3.4mol
5mol
,解得p(平衡)=0068 MPa,故曲
线1和 曲 线 3 交 叉 点 处 CO2 的 平 衡 分 压:p(CO2)=
0068MPa×0.23.4=0004MPa
;
③相同温度下,反应 CH4(g) C(s)+2H2(g)的平衡
常数最大.平衡常数越大,反应进行的程度越大,故积
碳反应主要由该反应造成;温度越高,该反应的平衡常
数越大,说明升高温度该反应的化学平衡正向移动,故
该反应为吸热反应,反应的 ΔH>0.
3.(1)吸热 (2)-49kJ/mol
(3)ACE (4)0.5
(5)①CO2+6e- +6H+ CH3OH+H2O ②28
[试题解析](1)整个过程只消耗太阳能,H2O 和 CO2 仅
充当能量的媒介且可实现完美循环,这是典型的人工光
合过程,光合过程中太阳能转化为化学能(或 CH3OH
+O2 →CO2+H2O 为放热反应),则过程 H2O+CO2
→CH3OH+O2 为吸热反应;
(2)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
=[(-201kJ/mol)+(-242kJ/mol)]-(-394kJ/
mol)=-49kJ/mol;
(3)主反应的正反应气体分子数减小,副反应反应前后
气体分子数不变,其他条件相同时,增大压强,主反应正
向移动、CO2 的平衡转化率增大,CH3OH 的选择性增
大,则p1>p2,A正确;恒温密闭体系中,加压时主反应
正向移动,CO2、H2 物质的量减小,副反应平衡逆向移
动,B错误;300~350℃在不同的压强下 CO2 的平衡转
化率趋于重合、升高温度 CO2 的平衡转化率增大,说明
压强影响不大、升温平衡正向移动为主,说明此时以发
生副反应为主,C正确;催化剂不能使平衡发生移动,不
能提高甲醇的平衡产率,D 错误;该体系中所有物质都
呈气态,建立平衡的过程中混合气体的总质量始终不
变,混合气体的总物质的量是变量,混合气体的平均摩
尔质量是变量,故当体系中混合气体的平均摩尔质量不
再改变,则该体系达到平衡状态,E正确;
(4)设 CO2、H2 的初始物质的量均为amol.列三段式
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
n(起始)(mol) a a 0 0
n(转化)(mol) 0.2a 0.6a 0.2a 0.2a
n(平衡)(mol) 0.8a 0.4a 0.2a 0.2a
平 衡 总 物 质 的 量 为 1.6a mol,平 衡 时 CO2、H2、
CH3OH、H2O 的 分 压 依 次 为 1 MPa、05 MPa、
025MPa、025 MPa,则 该 反 应 的 平 衡 常 数 Kp =
0.25MPa×0.25MPa
1MPa×(0.5MPa)3
=05(MPa)-2.
(5)①根据图示,a电极为阳极,b电极为阴极,b极上生
成 CH3OH 的 电 极 反 应 式 为 CO2 +6e- +6H+
CH3OH+H2O.
②由图 知,控 制 电 压 为 0.8V 时,阴 极 生 成 02 mol
C2H5OH 和02molH2,阴极的电极反应式为2CO2+
12e- +12H+ C2H5OH+3H2O、2H+ +2e-
H2↑,电 解 时 转 移 电 子 物 质 的 量 为 02 mol×12+
02mol×2=28mol.
小卷练透28 基本理论综合应用(B)
1.(1)①ΔH1-ΔH2 增大
②先溴代再水解 溴代反应生成的2G溴丙烷含量高
(2)①D ②45% 911 ③
分子筛能分离出 HCl,降低
HCl浓度,使反应Ⅱ平衡正向移动
[试题解析](1)①根据图示Ⅰ.CH3CH2CH3(g)+Cl∗ (g)
CH3CH2CH2∗(g)+HCl(g) ΔH1
Ⅱ.CH3CH2CH3(g)+Cl∗ (g)∗ CH(CH3)2(g)+
HCl(g) ΔH2;根据盖斯定律Ⅰ-Ⅱ得∗CH(CH3)2(g)
CH3CH2CH2∗ (g)的 ΔH=(ΔH1-ΔH2)kJmol-1;
活化能越大,反应速率受温度影响越大,升高温度时,丙烷
的氯化体系中n(1G氯丙烷)与n(2G氯丙烷)的比值增大;
②溴代反应生成的2G溴丙烷含量高,以丙烷为原料通过
“卤代G水解”过程合成2G丙醇时,为了提高2G丙醇的含
量,可以采取的措施为先溴代再水解;
(2)①Cl2 的消耗速率与 HCl的生成速率相等,不能判
断正逆反应速率是否相等,反应不一定达到平衡状态,
A错误;升高温度,平衡逆向移动,氯 气 平 衡 转 化 率 降
低,T1>T2>T3,氯气平衡的转化率T1 时最小,根据图
示氯气平衡的转化率 T1 时最大,且 T1 时随着压强增
大,转化率先升高后不变,即压强较大时,T1 时反应可
能达到平衡,实验 T2、T3 时反应均未达到平衡状态,B
错误;a温度高反应速率快,达到平衡状态时所需要的
时间 a<b,C 错 误;CH2 CHCH3(g)+Cl2(g)
CH2ClCHClCH3(g) ΔH<0、ΔS<0,所以反应Ⅰ在低
温下可以自发进行,D正确;
②一定温度下,向填充有催化剂的恒容密闭容器中以物
质的量之比为2∶1充入 CH2 CHCH3 和 Cl2.实验
测得 反 应 前 容 器 内 气 体 压 强 为 300kPa,则 实 验 前
CH2 CHCH3 的 压 强 为 200 kPa、Cl2 的 压 强 为
100kPa;
CH2 CHCH3(g)+Cl2(g) CH2ClCHClCH3(g) Δp
1 1 1 1
x y z 300-240
CH2 CHCH3(g)+Cl2(g) CH2ClCHClCH3(g)反
应,氯气的压强减小60kPa,CH2 CHCH3(g)压强减
小60kPa,生成 CH2ClCHClCH3(g)的压强为60kPa,
HCl的分压为30kPa,CH2 CHCH3(g)+Cl2(g)
CH2 CHCH2Cl(g)+HCl(g)反应,CH2 CHCH3(g)
压强 减 小 30 kPa,氯 气 的 压 强 减 小 30 kPa,生 成
新教材化学答案 —40
CH2ClCHClCH3(g)的压强为30kPa;实验测得反应前
容器内气体压强为300kPa,平衡时容器内气体压强为
240kPa,HCl的分压为30kPa.则 CH2 CHCH3 的
平衡转化率为60+30
200 ×100%=45%
;反应Ⅱ的平衡常
数Kp=
30×30
(200-60-30)×(100-60-30)=
9
11
;
③分子筛膜反应器可以提高反应Ⅱ的转化率的原因为
分子筛能分离出 HCl,降低 HCl浓度,使反应Ⅱ平衡正
向移动.
2.(1)①< ②-234.9
(2)①减小 增大 ②>
(3)0.3 0.17
(4)CH3OH+H2O
催化剂
△
CO2↑+3H2↑ CO∗ 、H∗2
将混合气体通过碱石灰
[试题解析](1)①物质由液态到气态需要吸收能量,因
此液态水的相对能量低于气态水;
②根据反应 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
ΔH2= +412kJ/mol可 知,CO2(g)的 相 对 能 量 为
(-1105-2418-0-412)kJ/mol= -3935kJ/
mol,由 于 C2H5OH(g)+3H2O(g) 2CO2 (g)+
6H2(g) ΔH1=+1733kJmol-1,因此C2H5OH(g)
的相对能量为[-3935×2+6×0-3×(-2418)-
1733]kJ/mol=-2349kJ/mol;
(2)①压缩容器体积,反应ⅰ平衡逆向移动,乙醇的平衡
转化率减小;反应ⅱ的正逆反应速率均增大;
②已知:lnK=-ΔHRT+
ΔS
R
(R 为常数,忽略温度变化对
ΔH、ΔS的影响),两个反应均为放热反应,升高相同的
温度,ΔH 越大,ΔK 越大,即ΔK1ΔK2
>1;
(3)C2H5OH (g)的 转 化 率 为 90%,即 Δc=
Δn
V =
2mol×90%
2L =09mol
/L,0~3min内v(C2H5OH)=
0.9mol/L
3min =03mol
L-1min-1;假设 CO 平衡时的
浓度为xmol/L,可得三段式:
C2H5OH(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g)
起始(mol/L) 1 3 0 0
转化(mol/L) 0.9 2.7 1.8 5.4
平衡(mol/L) 0.1
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
起始(mol/L)
转化(mol/L) x x x x
平衡(mol/L) x
达 到 平 衡 时,c(CO2)= (18-x)mol/L,c(H2)=
(54-x)mol/L,c(H2O)=(3-27+x)mol/L=(03
+x)mol/L,容 器 内 CO(g)的 体 积 分 数 为 10%,即
x
0.1+x+1.8-x+5.4-x+0.3+x×100%=10%
,解
得x=076 mol/L,即c(CO2)= (18-x)mol/L=
104mol/L,c(H2)=(54-x)mol/L=464mol/L,
c(H2O)=(3-27+x)mol/L=(03+x)mol/L=
106mol/L,反应ⅱ的平衡 常 数 K=c
(CO)c(H2O)
c(CO2)c(H2)
=
0.76mol/L×1.06mol/L
1.04mol/L×4.64mol/L=017
;
(4)反应物为 CH3OH、H2O,生成物为 CO2、H2,总反应
式为 CH3OH+H2O
催化剂
△
CO2↑+3H2↑;由 图 可
知,该过程产生的中间体有:CO∗ 、H∗2 ;电解过程中会有
部分 CO2 扩散到 N极区,则纯化 H2 的方法为:将混合
气体通过碱石灰,使 CO2 被吸收.
3.(1)D (2)BC
(3)①> ②k3 显示单独氧化SO2 时产生 ClO过慢,同
时氧化时由反应ⅰ产生的ClO部分与SO2 作用,使SO2
的氧化率提高明显
(4)320
(5)①
NO
+4e- +4H+
NH2
+
H2O ②pH 越 大,c(OH- )越 大,Fe2+ 转 化 生 成 的
Fe(OH)2越多,沉积在铁炭表面的固体越多,硝基苯的
去除率越低
[试题解析](1)合成氨可生产氮肥,氮肥可提高粮食产
量,A正确;蛋白质主要由 C、H、N、O 元素组成,有些蛋
白质还有 P、S元素,B正确;豆科植物的根瘤菌可将空
气中氮气转化为含氮化合物,实现自然固氮,C正确;二
氧化硫具有还原性,可用作葡萄酒的抗氧化剂,D错误.
(2)根据生成物结构分析,X中碳氮双键比碳氧双键更容
易与 Y发生反应,A错误;生成该聚合物的反应属于加聚
反应,原子利用率为100%,B正确;若—S—S—键断裂可
形成 —SH,—SH 一 定 条 件 下 又 可 生 成—S—S—,则
TPU 是一种基于二硫键(—S—S—)的自修复聚氨酯材
料,C正确;废弃的该聚合物若直接高温焚烧处理,可能
会产生氮氧化物、硫氧化物等有毒气体,不能直接焚烧
处理,D错误;
(3)①根据表中数据,ClO2 与 NO 的两步反应的k1、k2
均大于 ClO2 与SO2 反应的k3、k4,说明 ClO2 与 NO 反
应更快,因此 ClO2 氧化SO2 的活化能大于 ClO2 与 NO
反应的活化能;
②根据图像可知,ClO2 单独氧化 SO2 时,氧化率较低,
同时氧化SO2 和 NO 时,ClO2 氧化 SO2 的氧化率有明
显上升,结合ⅰ、ⅲ、ⅳ的速率常数可知,k3 显示单独氧
化SO2 时产生 ClO 过慢,同时氧化时由反应ⅰ产生的
ClO部分与SO2 作用,使SO2 的氧化率提高明显;
(4)在某温度下,原料组成n(CO)∶n(NO)=1∶1,初始
总压为100kPa的恒容容器中进行上述反应,相同条件
下,气体压 强 之 比 等 于 其 物 质 的 量 之 比,起 始 时,CO、
NO的 分 压 均 为 50kPa,达 到 平 衡 时 CO2 的 分 压 为
40kPa,由 方 程 式 2CO(g)+2NO(g) N2 (g)+
2CO2(g)可知,N2 的平衡分压为20kPa,CO、NO 的分
压均为(50-2×20)kPa=10kPa,该反应的相对压力平
衡常数Krp=
20
100× (
40
100)
2
( 10100)
2
× ( 10100)
2=320.
(5)①在酸性条件下,
NO
→
NH2
时,转
新教材化学答案 —41
移电子数为4,电极反 应 式:
NO
+4e- +4H+
NH2
+H2O;
②该方法为原电池原理,负极铁失去电子得到 Fe2+ ,而
pH 越大,c(OH- )越大,Fe2+ 转化生成的 Fe(OH)2 越
多,沉积在铁炭表面的固体越多,硝基苯的去除率越低.
小卷练透29 有机推断与有机合成(A)
1.(1)2G氯丙酸 (2)取代反应
(3)(酮)羰基、(酚)羟基 (4)1 (5)sp2、sp3
(6)
OCCH(CH3)2
O
或
(H3C)2HC OOCH
(7)
HO
CH3COOH
BF3
→
HO C
O
CH3
HCHO
稀 NaOH
→
HO C
O
CH CH2
催化剂
→
HO C
O
CH CH2
[试题解析]A中氢原子被溴原子取代生成 B,B中溴原
子被—ONa取代生成 C,C 酸化得到 D,D 的结构简式
为
CH3
OH
CH3 ,运用逆向分析法,根据 F的结构
简式可知,D和 CH3COOH 发生取代反应生成 E,E为
CH3C
O
CH3
OH
CH3
,E发生取代反应生成 F,F和
苯甲醛在氢氧化钠溶液的条件下,发生信息中的反应生
成 G为
CH HC C
O
CH3
OCHCOOH
CH3CH3
.
(1)根据系统命名法,CH3CHClCOOH 的主链为丙酸,
编号后名称为2G氯丙酸;
(2)D 的 结 构 简 式 为
CH3
OH
CH3 ,E 为
CH3C
O
CH3
OH
CH3
,可知由 D 生成 E的反应类型
为取代反应;
(3)E为 CH3C
O
CH3
OH
CH3
,E中官能团的名称为
(酮)羰基、(酚)羟基;
(4)G的结构简式为
CH HC C
O
CH3
OCHCOOH
CH3CH3
,根据连有
4个不同原子或原子团的碳原子是手性碳原子,可知 G
中含手性碳的个数为1个;
(5)根据合成路线可知F为
CH3CO
CH3
OCH(CH3)COONa
CH3
,其中碳原子的
杂化类型为sp2、sp3;
(6)E为 CH3C
O
CH3
OH
CH3
,H 是 E的芳香族同分
异构体,说明 H 中含有苯环,满足下列条件①能发生水
解反应且1molH 能与2molNaOH 恰好完全反应,则
说明 M 是酚羟基和羧酸形成的酯,②核磁共振氢谱有5
组峰,且峰面积之比为1∶1∶2∶2∶6,根据氢原子面
积比知,含有相同类型的2个甲基,且结构对称,符合条
件 的 结 构 简 式 为
OCCH(CH3)2
O
或
(H3C)2HC OOCH ;
(7) 以 苯 酚、 醋 酸 为 主 要 原 料 制 备
HO C
O
CH CH2
,根 据 逆 分 析 法 可 知 其 单
体为
HO C
O
CH CH2
,进一步根据题目信
息反 应 可 知 形 成 碳 碳 双 键 不 饱 和 键,是 甲 醛 与
HO C
O
CH3
发生反应,进一步逆推是苯酚和
乙酸发生取代反应生成
HO C
O
CH3
,所以合
成路线为
HO
CH3COOH
BF3
→
HO C
O
CH3
HCHO
稀 NaOH
→
HO C
O
CH CH2
催化剂
→
新教材化学27—2
小卷练透27 基本理论综合应用(A)
非选择题:本题共3小题,共42分.
1.(14分)(2024安徽联考)CO2 作为主要的温室气体,对人类的生
产生活有着重要影响,H2 还原CO2 是实现“碳达峰、碳中和”的有
效途径之一,相关的反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3
反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数与温度
变化关系如图所示.
(1)有利于提高CO2 合成CH3OH
选择性的条件是 .(填
字母)
A.高温高压 B.高温低压
C.低温高压 D.低温低压
(2)
ΔH1
ΔH3
的取值范围是 .(填字母)
A.<-1 B.-1~0 C.0~1 D.>1
(3)一定条件下,向体积为5L的恒温密闭容器中加入1molCO2 和
3molH2 发生上述反应,平衡时,容器中 H2 的浓度为025mol
L-1,CH3OH 的浓度为01molL-1,此时 CO2 的浓度为
molL-1,反应Ⅰ的平衡常数为 (保留一位小数).
(4)H2 还原能力(S)可衡量CO2 转化率,已知S=
Δn(CO2)
Δn(H2)
,即相
同时间段内CO2 与 H2 物质的量变化量之比,常压下 H2 和CO2
按物质的量之比3∶1投料,反应相同时间,H2 和CO2 转化率如
图1所示:
①在400~1000范围内,S值的变化趋势是 ;(填字母)
A.一直增大 B.一直减小
C.先增大后减小 D.先减小后增大
②由图像可知,H2 转化率在600℃时大于400℃,其原因是
;
(5)一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系,晶胞参数如图2所
示,晶胞棱边夹角均为90°,晶体由原子填充,该晶体的化学式为
;以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶
胞中各原子的位置,称为原子的分数坐标,如 A 点原子的分数坐
标为(0,0,0),则B点原子的分数坐标为 .
2.(2024保定一模)CO2 是典型的温室气体,Sabatier反应可实现
CO2 转化为甲烷,实现 CO2 的资源化利用.合成 CH4 过程中涉
及如下反应:
甲烷化反应(主反应):CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH
逆变换反应(副反应):CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
ΔH=+411kJmol-1
回答下列问题:
(1)Sabatier反应所需的CO2 可从工业尾气中捕获,下列不能作为
捕获剂的是 (填标号).
A.氯化钙溶液 B.小苏打溶液
C.硫酸铵溶液 D.纯碱溶液
(2)已知:H2、CH4 的燃烧热 ΔH 分别为-2858kJmol-1、
-8900kJmol-1,1molH2O(l)转化为 H2O(g)吸收44kJ的
热量.甲烷化反应的ΔH= .
(3)已知:CH4 的选择性=
转化为CH4 消耗CO2 的物质的量
消耗CO2 的总物质的量
×
100%.科研小组按
n(H2)
n(CO2)
=41
进行投料,从以下三个角度探究
影响CH4 选择性的因素.
①若在恒温(T ℃)恒压(p MPa)容器中进行反应,反应tmin达到
平衡,二氧化碳的平衡转化率为60%,甲烷的选择性为50%,则逆
变换反应的Kp= (保留两位小数).从反应开始到平衡
用 H2O(g)的压强变化表示的平均反应速率为 MPa
min-1(写出计算式).
②若在恒容容器中进行反应(初始压强
为01MPa),平衡时各气体的物质的量
分数随温度变化的曲线如图所示.图中
表示 H2O(g)的物质的量分数随温度变
化的曲线是 (填“曲线1”“曲线
2”或“曲线3”).曲线1和曲线3交叉点
处CO2 的平衡分压为 MPa
(计算该空时忽略逆变换反应).
③积碳会使催化剂的活性降低,从而影
响甲烷的选择性,各积碳反应的平衡常
数与温度关系如下表所示:
CH4(g) C(s)+2H2(g) K1
2CO(g) C(s)+CO2(g) K2
CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(g) K3
温度/℃ K1 K2 K3
800 21.60 0.136 0.133
850 33.94 0.058 0.067
900 51.38 0.027 0.036
由表中数据可知,积碳反应主要由反应
引起(填化学方程式),该反应的ΔH 0(填“>”或“<”).
3.(14分)(2024沈阳质检)2023杭州亚运会火炬塔燃料首次使用
新型燃料—绿色零增碳甲醇,用实际行动向世界展示了我国对碳
中和的决心和成果,具体流程如下图.
回答下列问题:
(1)整个过程只消耗太阳能.H2O和CO2 仅充当能量的媒介且可
实现完美循环,这是典型的人工光合过程,则过程 H2O+CO2
→CH3OH+O2 为 反应(填“吸热”或“放热”).
(2)CO2 催化加氢制备甲醇,反应如下:
主反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+412
kJmol-1
表中数据是该反应中相关物质的标准摩尔生成焓(ΔfHθm)(标准摩
尔生成焓是指在29815K、100kPa由稳定态单质生成1mol化合
物时的焓变).则ΔH1= kJmol-1.
物质 H2(g) CO2(g) H2O(g) CH3OH(g)
ΔfHθm/kJmol-1 0 -394 -242 -201
(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 右 图,
CH3OH 的选择性=
n(CH3OH)
n(CO2)
×100%,则下列说法正确的是
.
A.p1>p2
B.恒温密闭体系中,加压时副反应平衡不移动
C.300~350℃曲线变化的原因可能是此时以发生副反应为主
D.加入选择性更好的催化剂,可以提高甲醇的平衡产率
E.300℃时,当体系中混合气体的平均摩尔质量不再改变,则该体
系达到平衡状态
(4)在T ℃下,恒压反应器中,按初始投料n(CO2)∶n(H2)=1∶1
发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),初始总
压为2MPa,反应平衡后,H2 的平衡转化率为60%,则该反应的
平衡常数Kp= (MPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度计
算,分压=总压×物质的量分数).
(5)一种基于铜基金属簇催化剂电催化还原CO2 制备甲醇的装置
如左下图所示.控制其他条件相同,将一定量的CO2 通入该电催
化装置中,阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如右下图
所示.
①b电极生成CH3OH 的电极反应式为 .
②控制电压为08V,电解时转移电子的物质的量为 mol.
新教材化学27—1
新教材化学28—2
小卷练透28 基本理论综合应用(B)
非选择题:本题共3小题,共42分.
1.(14分)(2024甘肃一模)卤代烃在有机物转化过程中有着重要
的作用,卤代烃通过不同的反应可以转化成其它类型的化合物,因
此研究卤代烃反应的历程及实质很有意义.回答下列问题:
(1)一定温度下,丙烷的氯化、溴化过程中决速步反应能量图及一
段时间后产物的选择性如图所示:
①反应∗CH(CH3)2(g)CH3CH2CH2∗(g)的ΔH=
kJmol-1(用ΔH1 和ΔH2 表示);升高温度时,丙烷的氯化体系
中n(1G氯丙烷)与n(2G氯丙烷)的比值 (填“增大”“减小”
或“不变”).
②以丙烷为原料通过“卤代G水解”过程合成2G丙醇时,为了提高
2G丙醇的含量,可以采取的措施为 (填“先氯代再
水解”或“先溴代再水解”),理由为 .
(2)丙烯与氯气可发生的反应:
Ⅰ:CH2 CHCH3(g)+Cl2(g) CH2ClCHClCH3(g)
ΔH3=-133kJ/mol
Ⅱ:CH2CHCH3(g)+Cl2(g) CH2 CHCH2Cl(g)+HCl(g)
ΔH4=-100kJ/mol
①将CH2 CHCH3 和Cl2 的混合气体以一定流速通过填充有催
化剂的反应器,出口气中含有CH2 CHCH3、Cl2、CH2ClCHClCH3、
CH2 CHCH2Cl、HCl.实验测得 Cl2 的转化率与温度、压强的
关系如图1所示.已知T1>T2>T3,下列有关说法正确的是
(填序号).
A.Cl2 的消耗速率与 HCl的生成速率相等时反应达到了平衡状态
B.图中T1、T2、T3 时反应均未达到平衡状态
C.达到平衡状态时所需要的时间a>b
D.反应Ⅰ在低温下可以自发进行
②一定温度下,向填充有催化剂的恒容密闭容器中以物质的量之
比为2∶1充入CH2 CHCH3 和Cl2.实验测得反应前容器内气
体压强为300kPa,平衡时容器内气体压强为240kPa,HCl的分
压为30kPa.则CH2 CHCH3 的平衡转化率为 ;反应
Ⅱ的平衡常数Kp= (用平衡时的分压表示).
③分 子 筛 膜 反 应 器 可 提 高 反 应 Ⅱ 的 平 衡 转 化 率,进 而 增 大
CH2 CHCH2Cl的选择性,原理如图2所示.分子筛膜反应器可
以提高反应Ⅱ的转化率的原因为 .
2.(14分)(2024邯郸一模)研究可再生资源甲醇、乙醇等低碳醇,
对于环境问题和能源问题都具有非常的意义.利用乙醇、水催化
重整可获得 H2.相关主要反应如下:
反应ⅰ:C2H5OH(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g)
ΔH1=+1733kJ/mol
反应ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+412
kJ/mol
请回答下列问题:
(1)298K时,相关物质的相对能量如表所示.
物质 CO(g) H2O(g) H2(g)
相对能量/(kJmol-1) -110.5 -241.8 0
①由表中数据推测,H2O(l)的相对能量 (填“>”“<”或
“=”)-241.8kJ;
②C2H5OH(g)的相对能量为 kJmol-1.
(2)若上述反应在某密闭容器中发生并达到平衡状态.
①压缩容器的体积,乙醇的平衡转化率 (填“增大”“减小”
或“不变”,下同),反应ⅱ的逆反应速率 .
②已知:lnK=-ΔHRT+
ΔS
R
(R 为常数,忽略温度变化对ΔH、ΔS的
影响),升高温度后反应ⅰ、ⅱ的化学平衡常数变化量分别为则
ΔK1、ΔK2,则
ΔK1
ΔK2
1(填“>”“<”或“=”).
(3)T ℃时,向2L恒容密闭容器中充入2molC2H5OH(g)和
6molH2O(g),发生反应ⅰ和反应ⅱ,3min后达到平衡状态,测
得C2H5OH(g)的转化率为90%,容器内 CO(g)的体积分数为
10%,则0~3min内v(C2H5OH)= molL-1min-1.
该温度下,反应ⅱ的平衡常数K= (结果保留2位小数).
(4)近日,湖南大学某科研团队在“热电耦合催化———电化学”促进
低温高效甲醇蒸汽重整制氢(MSR)方面取得进展,其原理如图所
示(图中带“∗”的微粒代表吸附在电极上):
电催化(HOR)反应的总电极反应式为 ,该过程
产生的中间体有 ;电解过程中会有部分CO2 扩散到 N极
区,则纯化 H2 的方法为 .
3.(14分)(2024湖北八市联考)“事物的双方既相互对立又相互统
一”的哲学观点在化学中有着诸多体现.
Ⅰ.硫和氮两种元素与人们的生活密切相关,自然界中硫、氮的循
环是维持生态平衡的重要物质基础.
(1)下列说法错误的是 (填标号).
A.合成氨很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿
问题
B.组成生命体的蛋白质中含有硫和氮
C.豆科植物的根瘤菌可实现自然固氮
D.二氧化硫有毒,不可用作食品添加剂
(2)一种具有高弹性的自修复聚氨酯材料(TPU)结构如下:
该 聚 合 物 由 X ( ) 和 Y
( )聚合而成,下列说法正确的是
(填标号).
A.X中碳氧双键比碳氮双键更容易与Y发生反应
B.生成该聚合物反应的原子利用率为100%
C.其自修复性可能与—S—S—有关
D.废弃的聚合物直接焚烧处理即可
Ⅱ.含硫、氮物质的使用在为人类带来益处的同时,也给人们带来
了一些困扰.利用化学原理处理含硫、氮的废气、废液等具有重要
意义.
(3)二氧化氯(ClO2)可用于烟气中SO2 和 NO的脱除.研究发现
ClO2 氧化SO2 和 NO时涉及以下基元反应.
脱硝:ⅰ.NO(g)+ClO2(g)NO2(g)+ClO(g) k1=17×
1011mLmol-1s-1
ⅱ.NO(g)+ClO(g)NO2(g)+Cl(g) k2=88×1012 mL
mol-1s-1
脱硫:ⅲ.SO2(g)+ClO2(g)SO3(g)+ClO(g) k3=21×
10-4mLmol-1s-1
ⅳ.SO2(g)+ClO(g)SO3(g)+Cl(g) k4=69×1011 mL
mol-1s-1
其中k为速率常数.对于基元反应:aA(g)+bB(g)cC(g)+
dD(g),其速率方程表达式为v=kca(A)cb(B)
实验测得:ClO2 分别单独氧化纯SO2、纯 NO 以及同时氧化二者
混合物的氧化率随时间(t)的变化情况如图所示.
①其它因素都相同时,ClO2 氧化SO2 的活化能 (填“>”
或“<”)ClO2 氧化 NO的活化能.
②请结合ⅰ、ⅲ、ⅳ的速率常数,判断 NO的存在是否会影响ClO2
氧化SO2 的速率并说明理由: .
(4)CO也可以与 NO反应生成无污染物:2CO(g)+2NO(g)
N2(g)+2CO2(g).
已知:ⅰ.在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度,可得到
相对压力平衡常数Krp.
ⅱ.气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100
kPa).
在某温度下,原料组成n(CO)∶n(NO)=1∶1,初始总压为100
kPa的恒容容器中进行上述反应,达到平衡时 CO2 的分压为40
kPa,则该反应的相对压力平衡常数Krp= .
(5)污水中的硝基苯可用铁炭混合物在酸性条件下处理.硝基苯
转化过程如下:
NO2
→
NO
→
NH2
①
NO
→
NH2
的电极反应式为 .
②其他条件一定,相同时间内,硝基苯的去除率与pH 的关系如图
2所示.pH 越大,硝基苯的去除率越低的原因可能是
.
新教材化学28—1