内容正文:
猜押 反应原理综合题
猜押考点
3年真题
考情分析
押题依据
液相中的化学平衡
2024年第19题
2023年第19题
2022年第19题
通过以实际生产中的真实工业反应为素材,从不同角度进行设问完成对ΔH的计算、化学反应速率与平衡概念的理解及计算、电化学装置的分析等必备知识的考查。试题的信息通常会以各种各样的图像作为呈现形式,试题形式的多样性有助于完成对考生的“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”多个维度的化学学科素养的考查。
广东高考反应原理综合题近几年都是以液相中的化学平衡为背景,从配合物、弱酸、氧化剂等角度考查了化学反应原理在真实情境中的应用。
1.(2025·广东佛山·一模)乙酸乙酯是应用最广泛的脂肪酸酯之一。
(1)乙酸乙酯水解可用于制备化工原料。
①基态O原子价层电子排布式为 。
②常温下,某CH3COONa溶液pH=9,则c(CH3COOH)+c(H+)= mol·L-1。
③18O标记的乙酸乙酯在NaOH溶液中发生水解的部分历程如下:
已知可快速平衡。
能量变化如图:
反应I、II、III、IV中,表示乙酸乙酯在NaOH溶液中水解的决速步是 ,总反应△H= (用含E1、E2、E3、E4的代数式表示),体系中含18O的微粒除A、B、D、E外,还有 。
(2)反应CH3COOH(l)+CH3CH2OH(l)CH3COOCH3CH3(l)+H2O(l)的∆H<0,∆S>0。
①反应 自发进行(选填“低温下”“高温下”“任意温度下”或“不能”)。
②T℃时,该反应平衡常数Kx==1,其中,n(总)为平衡时乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水的物质的量之和。1mol乙醇和1mol乙酸充分反应后,乙酸的转化率为 (写出计算过程)。
(3)制备乙酸乙酯的实验中,常用饱和碳酸钠溶液收集产物。
CH3COOCH2CH3+H2O+Na2CO3CH3COONa+CH3CH2OH+NaHCO3 K=7.03×105,理论上用饱和碳酸钠溶液收集乙酸乙酯不合理。设计如下实验:
序号
操作
现象
i
取10mL饱和NaOH溶液(4.5mol·L-1)和5mL乙酸乙酯混合,加入2mL乙醇,常温下振荡5min
混合液变澄清、透明、均一
ii
取10mL饱和Na2CO3溶液(pH=12.5)和5mL乙酸乙酯混合,加入2mL乙醇并加热至90℃,振荡5min
混合液仍为乳浊液,静置后分层
根据实验,用饱和Na2CO3溶液收集乙酸乙酯是合理的,其原因有:
①饱和Na2CO3溶液极性较大,乙酸乙酯在其中的溶解度比在NaOH溶液中 (填“大”或“小”)。
②从速率角度分析, 。
【答案】(1)2s22p4 1×10−5 Ⅰ E1−E2+E3–E4 OH−、H2O、
(2)任意温度下 50%
(3)小 饱和碳酸钠溶液中c(OH-)小,反应速率慢
【解析】(1)①基态O原子价层电子为其2s、2p能级上的电子,其基态O原子价层电子排布式为2s22p4;
②常温下,某CH3COONa溶液pH=9,溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)、存在物料守恒c(Na+)= c(CH3COO-)+c(CH3COOH),所以存在c(CH3COOH)+c(H+)= c(OH-)=mol/L=10-5mol/L;
③反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中,反应所需活化能越大,反应速率越慢,慢反应为乙酸乙酯在NaOH溶液中水解的决速步,根据图知,反应Ⅰ为乙酸乙酯在NaOH溶液中水解的决速步,总反应为A生成D,则总反应ΔH=E1-E2+E3-E4;体系中含18O的微粒除A、B、D、E外,还有18OH-、H218O、CH3CO18OH;
(2)①该反应ΔH<0、ΔS>0,该反应能自发进行,则ΔH-TΔS<0,反应任意温度下自发进行;
②x(B)=,n(总)为平衡时乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水的物质的量之和,T℃时,该反应平衡常数Kx=等于生成物物质的量幂之积与反应物物质的量幂之积的比,Kx=1;1mol乙醇和1mol乙酸充分反应后,设乙酸的转化率为x,则达到平衡时消耗n(CH3COOH)=xmol;列三段式如下:
Kx====1,x=50%。
(3)①根据实验i知,乙酸乙酯和NaOH溶液、乙醇混合后常温下振荡,混合液变澄清、透明、均一,说明溶液中不含乙酸乙酯;实验ii中饱和碳酸钠溶液和乙酸乙酯、乙醇混合并加热,混合液仍为乳浊液,静置后分层,说明混合溶液中还含有乙酸乙酯,饱和Na2CO3溶液极性较大,乙酸乙酯在其中的溶解度比在NaOH溶液中小;
②实验i混合溶液碱性强、实验ii混合溶液碱性弱,根据现象知,实验i的反应速率大于实验ii,说明溶液碱性越强,反应速率越快,饱和碳酸钠溶液中c(OH-)小,反应速率慢。
2.(2025·广东梅州·一模)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有,需要回收处理并加以利用。
(1)根据文献,对的处理主要有两种方法。
①克劳斯工艺。该工艺经过两步反应使转化为:
反应I:
反应II:
写出该工艺总反应的热化学方程式 。
②分解法。反应III:,该反应能自发进行的条件是 。
③相比克劳斯工艺,分解法处理的优点是 。
(2)消除天然气中是能源领域的研究热点,利用表面吸附时,研究表明有两种机理途径,如下图所示。
下列说法中,正确的有___________。
A.的速率:途径1途径2
B.途径2历程中最大能垒为
C.在吸附过程中提供了O原子
D.吸附在催化剂表面的水分子解吸出来时放出能量
(3)科研人员把铁的配合物(L为配体)溶于弱碱性的海水中,制成吸收液,将气体转化为单质硫。该工艺包含两个阶段:①的吸收氧化;②的再生。反应原理如下:
i.
ii.
①25℃时,溶液中、和在含硫粒子总浓度中所占分数随溶液pH的变化关系如下图,由图计算,的, ,则的电离程度比水解程度 (填“大”或“小”)。
②再生反应在常温下进行,解离出的易与溶液中的形成沉淀。若溶液中的,,为避免有FeS沉淀生成,应控制溶液pH不大于 (写出计算过程。已知25℃时,)。
【答案】(1) 高温 副产物可作燃料
(2)BC
(3) 小 8
【解析】(1)①根据盖斯定律,可得该工艺总反应的热化学方程式:;
②反应III焓变大于0,熵变大于0,因此在高温条件下可以自发进行;
③克劳斯工艺为与氧气反应生成和水,分解法处理生成和氢气,分解法的优点是副产物可作燃料。
(2)A.反应活化能:途径1>途径2,因此速率:途径1<途径2,故A错误;
B.途径2历程中的能垒依次为、、,故B正确;
C.反应过程为硫化氢转化为单质硫和水,反应需要增加一个氧原子,可能来源于催化剂,故C正确;
D.由吸附历程知,得到吸附状态的水分子的过程放出能量,那么吸附在催化剂表面的水分子解吸出来时需吸收能量,故D错误;
故答案为BC。
(3)①根据题意pH=13时、的所占分数相等,则;的电离平衡常数为,水解平衡常数为,因此的电离程度小于水解程度;
②再生反应在常温下进行,解离出的易与溶液中的形成沉淀。若溶液中的,根据得到,根据和,得到,pH=8,因此为避免有FeS沉淀生成,应控制溶液pH不大于8。
3.(2025·广东汕头·一模)氯乙酸是一种化工中间体,具有重要的应用与研究价值。
(1)氯乙酸是一种重要的有机酸。
①比较元素的电负性: H(填“<”“>”或“=”,下同)。
②比较羧酸的酸性: 。
(2)常温时,氯乙酸在质子酸的催化作用下可与乙醇发生酯化反应,反应的历程如图1。
①该反应的正、逆反应活化能分别为,则 。
②由经验公式得。其中k为速率常数,为活化能,T为热力学温度,R、C为常数。图2表示该反应的正逆反应随温度的变化曲线,其中表示正反应的速率常数是曲线 (填“I”或“II”),判断依据是 。
③下列说法正确的是 。
A.在氯乙酸分子的羰基中氧原子比碳原子更容易结合
B.生成中间体II的反应为酯化反应的决速步
C.加热可促进生成中间体II的反应平衡正向移动
D.氯乙酸相比于乙酸更难形成中间体I或中间体II
(3)将控制醇酸物质的量比、含有氯乙酸的乙醇溶液通入填充固体酸催化剂的恒压反应器中,在相同反应时间内合成氯乙酸乙酯,测得流出液中各组分含量随温度的变化曲线如图3所示。
已知:当温度低于物质沸点(见下表)时,该物质挥发对反应的影响可忽略。
氯乙酸
乙醇
氯乙酸乙酯
沸点/℃
189.0
78.3
143.0
①催化剂的最佳催化温度为 。
②温度高于时,氯乙酸乙酯产量明显下降的原因是 。
③计算时该反应的平衡常数 (在以下,体系中存在副反应,写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)> <
(2) I 根据经验公式,曲线斜率的大小由活化能决定,正反应活化能较小,升温对正反应速率常数的影响较小;氯乙酸酯化反应为放热反应,升温对正反应速率影响较小 AB
(3) 当反应温度高于乙醇沸点,升温加剧乙醇挥发损失,催化剂活性可能降低,氯乙酸乙酯产量减小 4.3
【解析】(1)①同一周期从左到右,元素的电负性逐渐增强,同一主族从上到下,元素的电负性逐渐减弱,电负性:Cl>H;
②由于氯原子的对电子的诱导效应使得羧基中的氢原子更容易解离,故酸性:<;
(2)①=正反应活化能-逆反应活化能==;
②根据经验公式,曲线斜率的大小由活化能决定,正反应活化能较小,升温对正反应速率常数的影响较小,则其中表示正反应的速率常数是曲线I;
③A.在酸催化下,氧原子由于其高电负性,比碳原子更容易吸引并结合H+,A项正确;
B.决速步通常是反应中最慢的一步,从图中看出,生成中间体II的反应为酯化反应的决速步,B项正确;
C.加热能加快反应速率,但不一定能够促进平衡向正向移动,C项错误;
D.氯乙酸由于氯原子的存在,可能会增加羰基碳的亲电性,从而更容易形成中间体I,D项错误;
答案选AB;
(3)①由图可知,60℃时,合成得到氯乙酸乙酯的量达到最高,则催化剂的最佳催化温度为60℃;
②当反应温度高于乙醇沸点,升温加剧乙醇挥发损失,催化剂活性可能降低,使氯乙酸乙酯产量减小;
③醇酸物质的量比,氯乙酸的物质的量为,则乙醇的物质的量为15mol,反应后生成氯乙酸乙酯的物质的量为7.8mol,反应达平衡后,氯乙酸的物质的量为2mol,说明有0.2mol氯乙酸发生副反应,列出三段式:
则酯化反应的平衡常数为K= ==;
4.(2025·广东珠海·一模)的捕集,利用与封存技术是实现碳达峰,碳中和的热点研究方向。乙醇胺(化学式为,以下简写为)在工业上可用作吸收剂。
Ⅰ.的吸收:用吸收发生反应a:。
(1)乙醇胺分子中电负性最强的元素是 (填元素符号)。
(2)X的化学式是 。
(3)与结合过程的能量变化如图1。分别向相同体积的溶液中加入相同体积,不同浓度的,测得溶液吸收的体积随时间变化的曲线如图2。
①反应b: 。
②图2曲线Ⅰ在内,的平均吸收速率为 。
③下列有关说法正确的有 。
A.加入有利于的吸收
B.加入的浓度:Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ
C.的吸收速率随着反应的进行逐渐增大
D.吸收时,反应b逆向移动,吸收热量
Ⅱ.再生:被溶液吸收后全部转化为(简称吸收液),吸收液存在如反应c所示的平衡:
反应c:
(4)若被吸收后形成1L的吸收液,平衡时。此时要使吸收液中的发生反应c全部转化为,需要从外界吸收热量 kJ。
(5)向(4)的吸收液中加入(忽略溶液体积变化),与结合,反应c的平衡由M点移动到N点,如图。
①从能量利用和平衡移动的角度分析加入如何促进反应c中转化为: 。
②N点时,,可忽略其它含铜微粒。此时吸收液中的经反应b完全转化为,可以放出 kJ热量用于再生。(写出计算过程)
【答案】(1)O
(2)
(3)-21 0.75 BD
(4)15
(5)与结合,导致减小,且该过程为放热反应,促使反应c平衡正向移动,使得转化为 1.35
【解析】(1)乙醇胺,化学式为,含有C、N、O、H四种元素,元素非金属性越强,电负性越大,则电负性最大的是O元素;
(2)根据元素守恒和电荷守恒可知,X的化学式为;
(3)①由盖斯定律可知,;
②图2曲线Ⅰ在内,的吸收量是15.0L,则的平均吸收速率为;
③A.与结合生成,导致减小,导致平衡 逆向移动,不利于的吸收,A错误;
B.由A项分析可知,加入的浓度越大,越不利于的吸收,则加入的浓度:Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,B正确;
C.二氧化碳的吸收速率就是 的正反应速率,因此速率逐渐减小,C错误;
D.吸收二氧化碳时,减小,反应b平衡逆向移动,由①小问可知,平衡逆向移动是吸热过程,D正确;
故选BD;
(4)若被吸收后形成1L的吸收液,则,平衡时,说明的转化量为0.25mol,还剩余0.75mol没有转化,故要使吸收液中的发生反应c全部转化为,则需要吸收0.75mol×20kJ/mol=15kJ的热量;
(5)①向(4)的吸收液中加入,与结合,导致减小,且该过程为放热反应,促使反应c平衡正向移动,使得转化为;
②根据第(4)小问可知,M点平衡时,,,则,由图可知,,当向N点移动时,平衡后,列三段式: ,则,x=0.25mol/L,则原则上,由图可知,,则有0.45mol的被结合,,由化学式可知,,若完全转化为,放出热量为。
5.(2025·广东深圳·一模)铁及其化合物化学性质丰富,应用广泛。
(1)基态的价电子排布式为 ;结合价电子排布式,解释易被氧化为的原因 。
(2)某含铁催化剂可催化苯的羟基化反应,其催化机理如图所示:
①上述过程中,催化剂为 。
②该过程总反应为 (有机物写结构简式,不需注明反应条件)。
(3)标准摩尔生成焓是指一定温度与标准压强(101kPa)下由元素最稳定的单质生成1mol纯物质时的焓变。已知:常温下,与的标准摩尔生成焓分别为与,则在该条件下,分解转化为和的 (用含的式子表示)。
一定温度下,与混合溶液存在如下平衡(不考虑碘单质的挥发与阳离子的水解):
反应i:
反应ii:
(4)关于上述平衡体系的说法正确的有_____(填标号)。
A.加入,平衡时增大
B.加入固体,平衡时的值增大
C.升高温度,反应速率增大,反应速率减小
D.加水稀释,溶液中离子总数增大
(5)当时表示起始浓度,下同),部分相关微粒的物质的量浓度随时间变化曲线如图:
①结合图中变化分析,反应i的活化能 (填“大于”或“小于”)反应ii的活化能。
②内,上述体系中的平均反应速率 (保留两位有效数字)。
(6)保持混合溶液中,平衡时,与随起始投料比的变化曲线如图。计算反应ii的平衡常数 (写出计算过程,结果保留三位有效数字)。
【答案】(1) 失去一个电子价电子排布会变成,半满结构更稳定
(2)
(3)
(4)BD
(5)大于
(6)
【解析】(1)铁是第26号元素,基态的价电子排布式为;结合价电子排布式,价层电子排布,价层电子排布,失去一个电子价电子排布会变成,半满结构更稳定;
(2)①上述过程中,既参与反应,又重新生成,则催化剂为;
②如图所示,反应物为C6H6和N2O,生成物为N2和C6H5OH,该过程总反应为;
(3)①,②,根据盖斯定律,´②-①可得,;
(4)A.加入,碘单质中溶解度大,由水层进入有机层,则水层碘单质浓度降低,反应i平衡正向进行,在平衡时减小,A错误;
B.加入固体,增大,反应ii平衡正向移动,平衡时的值增大,B正确;
C.升高温度,反应速率增大,反应速率增大,C错误;
D.加水稀释,离子总浓度减小,平衡向着离子总浓度增大的方向移动,故溶液中离子总数增大,D正确;
故选BD;
(5)①图中的斜率大于的斜率,故生成的速率快于生成的速率,故反应i的活化能大于反应ii的活化能;
②内,上述体系中的平均反应速率;
(6)从图中可知,,当,平衡时,,设平衡时,反应i和反应ii中的变化量为,,列三段式,反应i:
反应ii:
可列式,,,,,解得x=0.005,y=0.002,则,,,反应ii的平衡常数。
6.(2025·广东·一模)的资源化利用是化学领域关注的热点。
Ⅰ.利用合成甲醇是资源化利用的一种途径。催化与反应制甲醇的化学方程式为,反应机理如图甲所示(★表示氧空位),反应进程如图乙所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,代表过渡态)。
(1)与同主族,则基态原子价层电子的轨道表示式为 。
(2)下列说法正确的是_______。
A.该反应在低温下能自发进行
B.催化剂能提高甲醇的平衡产率
C.“吸附a”与“氢化”两个步骤消耗的分子数之比为
D.降低步骤的能垒,能有效加快甲醇的生成速率
(3)恒容密闭容器中和的起始浓度分别为和,一定温度下只发生反应时反应达到平衡,平衡体系中的物质的量分数为b,则内 (用含a、b和t的式子表示)。
(4)恒定总压和碳氢投料比,在不同温度下反应相同时间后含碳主产物甲醇的产率如图所示。
①图中Q点对应的产率 (填“是”或“不是”)该温度下甲醇的平衡产率,理由为 。
②当温度高于时,甲醇的产率随温度下降的原因可能为 (写两条)。
Ⅱ.捕获有助于实现碳中和。海洋是地球上最大的“碳库”,海水中存在的主要碳平衡关系如图所示。
已知:①;。
②25℃时,海水的,表层海水中。
(5)时,表层海水中浓度最大的含碳微粒为 (填“”“”或“”)。
(6)海洋中形成珊瑚礁(主要成分为)可能涉及反应。请从化学平衡的角度,通过计算判断该反应进行的趋势大小: (平衡常数可反映反应的趋势。一般认为时,反应基本能完全进行;时,则反应很难进行)。
【答案】(1)
(2)AC
(3)
(4)不是 该反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,Q点温度低于,甲醇的平衡产率应高于时的 温度升高,催化剂的活性降低;或温度升高,主反应逆向移动;或温度高于,促进了副反应的进行等
(5)
(6)值已经很接近,该反应进行的趋势很大
【解析】(1)
Ga是第31号元素,基态Ga原子价层电子排布式为4s24p1,轨道表示式;
(2)A.由图可知,该反应为放热、熵减反应,,,可自发,故需要低温下自发,A正确;
B.催化剂不影响化学平衡,不能提高甲醇的平衡产率,B错误;
C.“吸附a” 消耗1个,“氢化”消耗2个(生成甲基和水),两个步骤消耗的分子数之比为,C正确;
D.降低最后一步的能垒(能垒最大),能有效加快甲醇的生成速率,D错误;
故选AC;
(3)根据已知可列三段式,,,;
(4)①放热反应,若在平衡状态,温度升高,平衡逆向移动,甲醇的产率降低,图中甲醇的产率还在升高,故Q点所示的条件下,反应还未达到平衡状态;该反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,Q点温度低于,甲醇的平衡产率应高于时的;
②温度升高,催化剂的活性降低;或温度升高,主反应逆向移动;或温度高于,促进了副反应的进行等;
(5)时,二氧化碳溶于水形成碳酸,表层海水中碳酸以第一步电离为主,故浓度最大的含碳微粒为;
(6)值已经很接近,该反应进行的趋势很大;
7.(2025·广东东莞·一模)氰离子()可与多种金属离子形成配离子,在化学分析、分离提纯、冶金、电镀等领域有重要应用。
(1)基态N原子价层电子的轨道表示式为: ,化合物不含有的化学键类型是 (填字母)。
a.离子键 b.极性共价键 c.非极性共价键 d.配位键
(2)已知:
写出NaCN溶液发生水解反应的热化学方程式: 。
(3)25℃时,,在该温度下,
①溶液中近似为 。
②将浓度相等的HCN与NaCN溶液等体积混合,判断溶液呈 (填“酸”“碱”或“中”)性,并结合有关数据解释原因: 。
(4)保持室温不变下,将一定量固体投入溶液中,1min时固体反应完全,反应为。若反应进行到第20s时,测得溶液(忽略NaCN水解和溶液体积变化),则反应前20s内,的溶解速率为 。
(5)常温下,溶液中分别与三种金属离子形成配离子、、,平衡时,与的关系如图所示,其中I是与变化的关系。
①当I对应的相关离子浓度处于点P时,的解离速率 生成速率(填“>”、“<”或“=”)。
②当Ⅱ和Ⅲ对应相关离子的混合液处于Q点,向其中加少量粉末,达平衡时,与的大小:前者 后者(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(1) c
(2)
(3) 碱 NaCN溶液水解显碱性,水解常数,则HCN电离程度小于NaCN水解程度,混合溶液呈碱性。
(4)
(5)> <
【解析】(1)基态N原子价层电子排布式为2s22p3,则轨道表示式为:,化合物中存在配离子和钠离子间的离子键,配离子内银离子和CN-之间有配位键,CN-内有极性共价键,不含有的化学键类型是非极性共价键,故选c。
(2)已知:①
根据 得②,根据盖斯定律,-①-②得
则NaCN溶液发生水解反应的热化学方程式:。
(3)①25℃时,, ,则在该温度下,溶液中近似为。
②将浓度相等的HCN与NaCN溶液等体积混合,判断溶液呈碱性,结合有关数据解释原因:NaCN溶液水解显碱性,水解常数,则HCN电离程度小于NaCN水解程度,混合溶液呈碱性。
(4)保持室温不变下,将一定量固体投入溶液中,1min时固体反应完全,反应为。若反应进行到第20s时,测得溶液(忽略NaCN水解和溶液体积变化),则生成氢氧根,消耗,则反应前20s内,的溶解速率为。
(5)I是与变化的关系。由P点状态移动到形成配离子的反应的平衡状态时,不变,增大,即增大、减小,即平衡左移,则P点状态离子的解离速率>生成速率。
设金属离子形成配离子的离子方程式为金属离子配离子,则平衡常数,,即,故三种金属离子形成配离子时,m越大,对应曲线斜率越大,则Ⅱ代表、Ⅲ代表;
当Ⅱ和Ⅲ对应相关离子的混合液处于Q点,向其中加少量粉末,会消耗形成配离子,使得溶液中减小(沿横坐标轴向右移动),与曲线在Q点相交后,随着继续增大,Ⅱ位于Ⅲ上方,即,则,故达平衡时,与的大小:前者<后者。
8.(2025·广东广州·一模)氨能与形成配合物和,该反应在生产和生活中发挥着重要的作用。
(1)基态原子价层电子的轨道表示式为 ,中与间形成的化学键为 。
(2)将置于溶液中,通入,转化为的离子方程式为: 。反应1小时测得溶液中银的总浓度为,的溶解速率为 。
(3)氨与形成配合物有助于溶解。常温下,向饱和溶液(含足量固体)中滴加氨水,主要存在以下平衡:
(i)
(ii)
(iii)
①下列有关说法中,正确的有 (填编号)。
A.加少量水稀释,平衡后溶液中、均减小
B.随增大,反应ⅱ平衡正向移动,增大
C.随增大,不变
D.溶液中存在
②反应 (用、、表示)。
(4)向溶液中通入足量得到澄清溶液(设溶液体积不变),溶液中、、的物质的量分数随的变化如图所示。
已知溶液中,。
①点溶液中 。
②计算点溶液中的转化率 (写出计算过程,已知)。
【答案】(1) 配位键
(2)2H2O 4OH- 10-5
(3)D K1K2Ksp
(4)10-3.53 60%
【解析】(1)氮元素的原子序数为7,基态原子的价电子排布式为2s22p3,轨道表示式为;银氨络离子中具有空轨道的银离子与具有孤电子对的氨分子形成配位键,故答案为:;配位键;
(2)由题意可知,银转化为银氨络离子的反应为银与氨水、氧气反应生成银氨络离子和氢氧根离子,反应的离子方程式为4Ag+O2+8NH3+2H2O=4[Ag(NH3)2]++ 4OH—,反应1小时测得溶液中银的总浓度为1.08mg/L,则由方程式可知,银的溶解速率为=10—5mol/h,故答案为:2H2O;4OH—;10—5;
(3)①A.加少量水稀释时,氯化银的溶度积不变,则平衡后溶液中银离子、氯离子的浓度不变,故错误;
B.平衡常数是温度函数,温度不变,平衡常数不变,则溶液中氨分子浓度增大时,反应ⅱ平衡向正反应方向移动,但平衡常数K1不变,故错误;
C.由平衡常数可知,溶液中=,则溶液中氨分子浓度增大时,平衡常数K2不变,溶液中和的值减小,故错误;
D.滴加氨水的氯化银饱和溶液中存在物料守恒关系,故正确;
故选D;
②由方程式可知,反应的平衡常数K=== K1K2Ksp,故答案为:K1K2Ksp;
(4)①溶液中银离子与氨水的反应存在如下平衡:,反应的平衡常数K=== K1K2=107.06,由图可知,M点银离子浓度与二氨合银离子浓度相等,则溶液中氨分子的浓度为10-3.53mol/L,故答案为:10-3.53;
②设M点一氨合银离子浓度和二氨合银离子浓度分别为x mol/L、y mol/L,由银原子个数守恒和物料守恒可得:x+2y=0.1,由ii的平衡常数可得:x=10-3.53×103.24y,解得x=0.02、y=0.04,则溶液中银离子的转化率为60%,故答案为:60%。
9.(2025·广东广州·联考)常温下物质R在水溶液中存在以下电离平衡:。Zn2+可与多种配体形成多样的配离子,Zn2+在溶液体系中存在以下多种反应:
I. ΔH1
Ⅱ. ΔH2
Ⅲ. ΔH3
(1)R、与配位存在多个竞争反应,其中有,该反应ΔH= 。
(2)写出反应I的平衡常数表达式K1= 。常温下,往含Zn2+的的溶液体系中加入固体,反应I的平衡常数 (填“变大”“不变”或“变小”)。
(3)关于含Zn2+的溶液体系,下列说法正确的是___________。
A.当溶液中不变时,说明反应达到了平衡状态
B.平衡体系中仅加入,新平衡时Zn2+的转化率增大
C.在水溶液中能水解
D.当平衡体系中时,(表示反应Ⅲ的平衡常数)
(4)某种含Zn矿物的主要成分是难溶于水的。常温下,利用溶液体系将Zn元素浸出,调节不同的总R浓度和pH后,浸出液中Zn元素的总浓度变化如下图[总R浓度为]。
①总R浓度不为0时:pH在6~10之间,随着pH的增大,总R浓度逐渐增大,Zn元素浸出率 (填“增大”“减小”或“不变”)。pH在10~12.5之间,随着pH增大,浸出液中Zn元素总浓度呈下降趋势的原因是 。
②任意总R浓度下:pH在12.5~14之间,浸出液中Zn元素总浓度均随pH增大逐渐上升,pH=14时,浸出液中锌元素主要存在形式的化学式是 。
③总R浓度为5 mol·L-1、pH=10时,浸出液Zn元素总浓度为0.07 mol·L-1且几乎都以的形式存在。已知常温下,R的电离平衡常数,此时溶液中= mol·L-1 (写出计算过程)。
【答案】(1)
(2) 不变
(3)ACD
(4)增大 在区间,增大,平衡正向移动,导致溶液中元素总浓度下降 0.72
【解析】(1)利用盖斯定律,将反应Ⅱ-Ⅲ得:。
(2)反应中为固体,平衡常数表达式。平衡常数只受温度的影响,平衡体系溶液中加入固体,溶液的温度不变,则平衡常数不变。
(3)A.在含的的溶液体系中,溶液中R浓度不变,可说明反应达到了平衡状态,A项正确;
B.加入,溶液中增大,虽然三个平衡均正向移动,但根据勒夏特列原理,的转化率反而减小,B项不正确;
C.根据可判断R水溶液相当于弱碱,可水解呈酸性,离子方程式可表示为,即,C项正确;
D.时,,即,D项正确;
故选ACD。
(4)①总R浓度不为0时,由图可知,在之间,增大或总R浓度增大,浸出液中总元素浓度增大,原因是增大,平衡逆向移动导致增大,总R浓度增大,也会导致增大,从而使平衡正向移动,减小,溶解平衡正向移动,浸出液中总浓度增大。pH在区间,继续增大,正向移动,导致溶液中元素总浓度下降;
②为之间,随着增加,浓度增加,会继续与反应转变为,使溶液中元素的浓度上升;
③根据Kb===1.8×10-5,……①。总R浓度为5 mol·L-1,依据物料守恒c(RH+)+c(R)+4c{[ZnR4]2+}=5 mol·L-1,c(RH+)+c(R)= 5 mol·L-1-4×0.07mol·L-1=4.72mol·L-1……②,解得:c(RH+)=0.72 mol·L-1。
10.(2025·广东广州·月考)能与生成,常用于自然界中提取银或废液中回收银。
(1)已知Ag在第五周期,与Cu同族,的价层电子排布式为 。中 原子提供孤电子对。
(2)向AgCl悬浊液中加入少量NaCN粉末,沉淀会逐渐溶解。此过程也可以表示为,则此反应的 。
已知:
(3)常温下,向含有溶液中加入,生成黑色沉淀,存在以下平衡:
ⅰ. ;
ⅱ. 。
①下列说法正确的是 (填标号)。
A.加入时,反应ⅰ的平衡逆向移动,其平衡常数减小
B.随着增大,减小
C.溶液中存在
D.加水稀释,反应ⅱ的平衡正向移动,增大
②反应 (用、表示)。
(4)由于有剧毒,生产中常改用提取。
已知: ;
。
向溶液中加入固体,得到澄清溶液(溶液体积不变),溶液中、、的物质的量分数随的变化如图所示。
已知:溶液中。
①曲线 (填标号)表示的变化。
②m点约为 。
【答案】(1) C
(2)
(3)B
(4)c
【解析】(1)已知Ag在第五周期,与Cu同族,Cu+的价层电子排布式为3d10,则的价层电子排布式为。中配体为CN-,CN-中C原子和N原子都含有孤电子对,由于C的电负性小于N,对电子对的吸引能力较弱,则C原子提供孤电子对;
(2)已知:①Ag+(aq)+2CN-(aq)(aq) ;②AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ;③2NaCN (s)2CN-(aq)+2Na+(aq);由盖斯定律可知,①+②+③可得 ;
(3)A.加入时,S2-和Ag+反应生成Ag2S沉淀,Ag+的浓度减小,反应ⅰ的平衡逆向移动,平衡常数只受温度影响,反应ⅰ的平衡常数不变,A错误;
B.温度不变,反应ⅰ的平衡常数不变,则=是定值,随着增大,减小,B正确;
C.溶液中存在电荷守恒:,C错误;
D.加水稀释,反应ⅱ的平衡正向移动,但减小,D错误;
故选B;
②由盖斯定律可知,-反应ⅱ-2×反应ⅰ可得,由、的表示式可知该反应的平衡常数K=;
(4)①已知:、,向溶液中加入固体,随着c(R2-)的增大,-lgc(R2-)减小,的物质的量分数减小,的物质的量分数先增大后减小,的物质的量分数增大,则曲线c表示的变化;
②由①可知,曲线a代表的变化,m点的物质的量分数为0.8,的浓度为0.08mol/L,此时的物质的量分数为0,则的浓度为0.1mol/L-0.08mol/L=0.02mol/L,反应的平衡常数,则=mol/L。
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液相中的化学平衡
2024年第19题
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2022年第19题
通过以实际生产中的真实工业反应为素材,从不同角度进行设问完成对ΔH的计算、化学反应速率与平衡概念的理解及计算、电化学装置的分析等必备知识的考查。试题的信息通常会以各种各样的图像作为呈现形式,试题形式的多样性有助于完成对考生的“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”多个维度的化学学科素养的考查。
广东高考反应原理综合题近几年都是以液相中的化学平衡为背景,从配合物、弱酸、氧化剂等角度考查了化学反应原理在真实情境中的应用。
1.(2025·广东佛山·一模)乙酸乙酯是应用最广泛的脂肪酸酯之一。
(1)乙酸乙酯水解可用于制备化工原料。
①基态O原子价层电子排布式为 。
②常温下,某CH3COONa溶液pH=9,则c(CH3COOH)+c(H+)= mol·L-1。
③18O标记的乙酸乙酯在NaOH溶液中发生水解的部分历程如下:
已知可快速平衡。
能量变化如图:
反应I、II、III、IV中,表示乙酸乙酯在NaOH溶液中水解的决速步是 ,总反应△H= (用含E1、E2、E3、E4的代数式表示),体系中含18O的微粒除A、B、D、E外,还有 。
(2)反应CH3COOH(l)+CH3CH2OH(l)CH3COOCH3CH3(l)+H2O(l)的∆H<0,∆S>0。
①反应 自发进行(选填“低温下”“高温下”“任意温度下”或“不能”)。
②T℃时,该反应平衡常数Kx==1,其中,n(总)为平衡时乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水的物质的量之和。1mol乙醇和1mol乙酸充分反应后,乙酸的转化率为 (写出计算过程)。
(3)制备乙酸乙酯的实验中,常用饱和碳酸钠溶液收集产物。
CH3COOCH2CH3+H2O+Na2CO3CH3COONa+CH3CH2OH+NaHCO3 K=7.03×105,理论上用饱和碳酸钠溶液收集乙酸乙酯不合理。设计如下实验:
序号
操作
现象
i
取10mL饱和NaOH溶液(4.5mol·L-1)和5mL乙酸乙酯混合,加入2mL乙醇,常温下振荡5min
混合液变澄清、透明、均一
ii
取10mL饱和Na2CO3溶液(pH=12.5)和5mL乙酸乙酯混合,加入2mL乙醇并加热至90℃,振荡5min
混合液仍为乳浊液,静置后分层
根据实验,用饱和Na2CO3溶液收集乙酸乙酯是合理的,其原因有:
①饱和Na2CO3溶液极性较大,乙酸乙酯在其中的溶解度比在NaOH溶液中 (填“大”或“小”)。
②从速率角度分析, 。
2.(2025·广东梅州·一模)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有,需要回收处理并加以利用。
(1)根据文献,对的处理主要有两种方法。
①克劳斯工艺。该工艺经过两步反应使转化为:
反应I:
反应II:
写出该工艺总反应的热化学方程式 。
②分解法。反应III:,该反应能自发进行的条件是 。
③相比克劳斯工艺,分解法处理的优点是 。
(2)消除天然气中是能源领域的研究热点,利用表面吸附时,研究表明有两种机理途径,如下图所示。
下列说法中,正确的有___________。
A.的速率:途径1途径2
B.途径2历程中最大能垒为
C.在吸附过程中提供了O原子
D.吸附在催化剂表面的水分子解吸出来时放出能量
(3)科研人员把铁的配合物(L为配体)溶于弱碱性的海水中,制成吸收液,将气体转化为单质硫。该工艺包含两个阶段:①的吸收氧化;②的再生。反应原理如下:
i.
ii.
①25℃时,溶液中、和在含硫粒子总浓度中所占分数随溶液pH的变化关系如下图,由图计算,的, ,则的电离程度比水解程度 (填“大”或“小”)。
②再生反应在常温下进行,解离出的易与溶液中的形成沉淀。若溶液中的,,为避免有FeS沉淀生成,应控制溶液pH不大于 (写出计算过程。已知25℃时,)。
3.(2025·广东汕头·一模)氯乙酸是一种化工中间体,具有重要的应用与研究价值。
(1)氯乙酸是一种重要的有机酸。
①比较元素的电负性: H(填“<”“>”或“=”,下同)。
②比较羧酸的酸性: 。
(2)常温时,氯乙酸在质子酸的催化作用下可与乙醇发生酯化反应,反应的历程如图1。
①该反应的正、逆反应活化能分别为,则 。
②由经验公式得。其中k为速率常数,为活化能,T为热力学温度,R、C为常数。图2表示该反应的正逆反应随温度的变化曲线,其中表示正反应的速率常数是曲线 (填“I”或“II”),判断依据是 。
③下列说法正确的是 。
A.在氯乙酸分子的羰基中氧原子比碳原子更容易结合
B.生成中间体II的反应为酯化反应的决速步
C.加热可促进生成中间体II的反应平衡正向移动
D.氯乙酸相比于乙酸更难形成中间体I或中间体II
(3)将控制醇酸物质的量比、含有氯乙酸的乙醇溶液通入填充固体酸催化剂的恒压反应器中,在相同反应时间内合成氯乙酸乙酯,测得流出液中各组分含量随温度的变化曲线如图3所示。
已知:当温度低于物质沸点(见下表)时,该物质挥发对反应的影响可忽略。
氯乙酸
乙醇
氯乙酸乙酯
沸点/℃
189.0
78.3
143.0
①催化剂的最佳催化温度为 。
②温度高于时,氯乙酸乙酯产量明显下降的原因是 。
③计算时该反应的平衡常数 (在以下,体系中存在副反应,写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
4.(2025·广东珠海·一模)的捕集,利用与封存技术是实现碳达峰,碳中和的热点研究方向。乙醇胺(化学式为,以下简写为)在工业上可用作吸收剂。
Ⅰ.的吸收:用吸收发生反应a:。
(1)乙醇胺分子中电负性最强的元素是 (填元素符号)。
(2)X的化学式是 。
(3)与结合过程的能量变化如图1。分别向相同体积的溶液中加入相同体积,不同浓度的,测得溶液吸收的体积随时间变化的曲线如图2。
①反应b: 。
②图2曲线Ⅰ在内,的平均吸收速率为 。
③下列有关说法正确的有 。
A.加入有利于的吸收
B.加入的浓度:Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ
C.的吸收速率随着反应的进行逐渐增大
D.吸收时,反应b逆向移动,吸收热量
Ⅱ.再生:被溶液吸收后全部转化为(简称吸收液),吸收液存在如反应c所示的平衡:
反应c:
(4)若被吸收后形成1L的吸收液,平衡时。此时要使吸收液中的发生反应c全部转化为,需要从外界吸收热量 kJ。
(5)向(4)的吸收液中加入(忽略溶液体积变化),与结合,反应c的平衡由M点移动到N点,如图。
①从能量利用和平衡移动的角度分析加入如何促进反应c中转化为: 。
②N点时,,可忽略其它含铜微粒。此时吸收液中的经反应b完全转化为,可以放出 kJ热量用于再生。(写出计算过程)
5.(2025·广东深圳·一模)铁及其化合物化学性质丰富,应用广泛。
(1)基态的价电子排布式为 ;结合价电子排布式,解释易被氧化为的原因 。
(2)某含铁催化剂可催化苯的羟基化反应,其催化机理如图所示:
①上述过程中,催化剂为 。
②该过程总反应为 (有机物写结构简式,不需注明反应条件)。
(3)标准摩尔生成焓是指一定温度与标准压强(101kPa)下由元素最稳定的单质生成1mol纯物质时的焓变。已知:常温下,与的标准摩尔生成焓分别为与,则在该条件下,分解转化为和的 (用含的式子表示)。
一定温度下,与混合溶液存在如下平衡(不考虑碘单质的挥发与阳离子的水解):
反应i:
反应ii:
(4)关于上述平衡体系的说法正确的有_____(填标号)。
A.加入,平衡时增大
B.加入固体,平衡时的值增大
C.升高温度,反应速率增大,反应速率减小
D.加水稀释,溶液中离子总数增大
(5)当时表示起始浓度,下同),部分相关微粒的物质的量浓度随时间变化曲线如图:
①结合图中变化分析,反应i的活化能 (填“大于”或“小于”)反应ii的活化能。
②内,上述体系中的平均反应速率 (保留两位有效数字)。
(6)保持混合溶液中,平衡时,与随起始投料比的变化曲线如图。计算反应ii的平衡常数 (写出计算过程,结果保留三位有效数字)。
6.(2025·广东·一模)的资源化利用是化学领域关注的热点。
Ⅰ.利用合成甲醇是资源化利用的一种途径。催化与反应制甲醇的化学方程式为,反应机理如图甲所示(★表示氧空位),反应进程如图乙所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,代表过渡态)。
(1)与同主族,则基态原子价层电子的轨道表示式为 。
(2)下列说法正确的是_______。
A.该反应在低温下能自发进行
B.催化剂能提高甲醇的平衡产率
C.“吸附a”与“氢化”两个步骤消耗的分子数之比为
D.降低步骤的能垒,能有效加快甲醇的生成速率
(3)恒容密闭容器中和的起始浓度分别为和,一定温度下只发生反应时反应达到平衡,平衡体系中的物质的量分数为b,则内 (用含a、b和t的式子表示)。
(4)恒定总压和碳氢投料比,在不同温度下反应相同时间后含碳主产物甲醇的产率如图所示。
①图中Q点对应的产率 (填“是”或“不是”)该温度下甲醇的平衡产率,理由为 。
②当温度高于时,甲醇的产率随温度下降的原因可能为 (写两条)。
Ⅱ.捕获有助于实现碳中和。海洋是地球上最大的“碳库”,海水中存在的主要碳平衡关系如图所示。
已知:①;。
②25℃时,海水的,表层海水中。
(5)时,表层海水中浓度最大的含碳微粒为 (填“”“”或“”)。
(6)海洋中形成珊瑚礁(主要成分为)可能涉及反应。请从化学平衡的角度,通过计算判断该反应进行的趋势大小: (平衡常数可反映反应的趋势。一般认为时,反应基本能完全进行;时,则反应很难进行)。
7.(2025·广东东莞·一模)氰离子()可与多种金属离子形成配离子,在化学分析、分离提纯、冶金、电镀等领域有重要应用。
(1)基态N原子价层电子的轨道表示式为: ,化合物不含有的化学键类型是 (填字母)。
a.离子键 b.极性共价键 c.非极性共价键 d.配位键
(2)已知:
写出NaCN溶液发生水解反应的热化学方程式: 。
(3)25℃时,,在该温度下,
①溶液中近似为 。
②将浓度相等的HCN与NaCN溶液等体积混合,判断溶液呈 (填“酸”“碱”或“中”)性,并结合有关数据解释原因: 。
(4)保持室温不变下,将一定量固体投入溶液中,1min时固体反应完全,反应为。若反应进行到第20s时,测得溶液(忽略NaCN水解和溶液体积变化),则反应前20s内,的溶解速率为 。
(5)常温下,溶液中分别与三种金属离子形成配离子、、,平衡时,与的关系如图所示,其中I是与变化的关系。
①当I对应的相关离子浓度处于点P时,的解离速率 生成速率(填“>”、“<”或“=”)。
②当Ⅱ和Ⅲ对应相关离子的混合液处于Q点,向其中加少量粉末,达平衡时,与的大小:前者 后者(填“>”、“<”或“=”)。
8.(2025·广东广州·一模)氨能与形成配合物和,该反应在生产和生活中发挥着重要的作用。
(1)基态原子价层电子的轨道表示式为 ,中与间形成的化学键为 。
(2)将置于溶液中,通入,转化为的离子方程式为: 。反应1小时测得溶液中银的总浓度为,的溶解速率为 。
(3)氨与形成配合物有助于溶解。常温下,向饱和溶液(含足量固体)中滴加氨水,主要存在以下平衡:
(i)
(ii)
(iii)
①下列有关说法中,正确的有 (填编号)。
A.加少量水稀释,平衡后溶液中、均减小
B.随增大,反应ⅱ平衡正向移动,增大
C.随增大,不变
D.溶液中存在
②反应 (用、、表示)。
(4)向溶液中通入足量得到澄清溶液(设溶液体积不变),溶液中、、的物质的量分数随的变化如图所示。
已知溶液中,。
①点溶液中 。
②计算点溶液中的转化率 (写出计算过程,已知)。
9.(2025·广东广州·联考)常温下物质R在水溶液中存在以下电离平衡:。Zn2+可与多种配体形成多样的配离子,Zn2+在溶液体系中存在以下多种反应:
I. ΔH1
Ⅱ. ΔH2
Ⅲ. ΔH3
(1)R、与配位存在多个竞争反应,其中有,该反应ΔH= 。
(2)写出反应I的平衡常数表达式K1= 。常温下,往含Zn2+的的溶液体系中加入固体,反应I的平衡常数 (填“变大”“不变”或“变小”)。
(3)关于含Zn2+的溶液体系,下列说法正确的是___________。
A.当溶液中不变时,说明反应达到了平衡状态
B.平衡体系中仅加入,新平衡时Zn2+的转化率增大
C.在水溶液中能水解
D.当平衡体系中时,(表示反应Ⅲ的平衡常数)
(4)某种含Zn矿物的主要成分是难溶于水的。常温下,利用溶液体系将Zn元素浸出,调节不同的总R浓度和pH后,浸出液中Zn元素的总浓度变化如下图[总R浓度为]。
①总R浓度不为0时:pH在6~10之间,随着pH的增大,总R浓度逐渐增大,Zn元素浸出率 (填“增大”“减小”或“不变”)。pH在10~12.5之间,随着pH增大,浸出液中Zn元素总浓度呈下降趋势的原因是 。
②任意总R浓度下:pH在12.5~14之间,浸出液中Zn元素总浓度均随pH增大逐渐上升,pH=14时,浸出液中锌元素主要存在形式的化学式是 。
③总R浓度为5 mol·L-1、pH=10时,浸出液Zn元素总浓度为0.07 mol·L-1且几乎都以的形式存在。已知常温下,R的电离平衡常数,此时溶液中= mol·L-1 (写出计算过程)。
10.(2025·广东广州·月考)能与生成,常用于自然界中提取银或废液中回收银。
(1)已知Ag在第五周期,与Cu同族,的价层电子排布式为 。中 原子提供孤电子对。
(2)向AgCl悬浊液中加入少量NaCN粉末,沉淀会逐渐溶解。此过程也可以表示为,则此反应的 。
已知:
(3)常温下,向含有溶液中加入,生成黑色沉淀,存在以下平衡:
ⅰ. ;
ⅱ. 。
①下列说法正确的是 (填标号)。
A.加入时,反应ⅰ的平衡逆向移动,其平衡常数减小
B.随着增大,减小
C.溶液中存在
D.加水稀释,反应ⅱ的平衡正向移动,增大
②反应 (用、表示)。
(4)由于有剧毒,生产中常改用提取。
已知: ;
。
向溶液中加入固体,得到澄清溶液(溶液体积不变),溶液中、、的物质的量分数随的变化如图所示。
已知:溶液中。
①曲线 (填标号)表示的变化。
②m点约为 。
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