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重难09 平衡常数与速率常数的计算和应用
(
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总结瓦解此重难点的核心方法论与实战技巧
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聚焦可稳拿分数题目,确保重难点基础分值
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聚焦于中高难度题目,争夺关键分数
重难冲刺练
模拟实战 挑战顶尖:
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)
1.速率、转化率及平衡常数的计算方法——三段式法
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始量/(mol/L) a b 0 0
变化量/(mol/L) mx nx px qx
平衡量/(mol/L) a-mx b-nx px qx
(1)平衡转化率=×100%,
如α(A)平=×100%。
(2)平衡常数:K=。
(3)百分含量:φ(A)=×100%。
(4)平衡前后的压强之比(物质的量之比):=。
(5)平衡时的平均摩尔质量:
= g/mol。
(6)某气体组分的体积分数=×100%。
(7)生成物的产率:产率=×100%。
2.分压常数(Kp)与速率常数(k正、k逆)
(1)Kp的两种计算模板。
①平衡总压为p0。
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
n(平) a b c
p(分压) p0 p0 p0
Kp=。
②刚性容器起始压强为p0,平衡转化率为α。
2NO2(g)N2O4(g)
p(始) p0 0
Δp p0α p0α
p(平) p0-p0α p0α
Kp=。
(2)Kp与k正、k逆的关系。
以2NO2(g)N2O4(g)为例:
k正·p2(NO2)=k逆·p(N2O4)==Kp。
(建议用时:10分钟)
1.(2025·广东·二模)一定温度下,向恒容密闭容器中投入等物质的量的P和Q发生反应:①P(g)+Q(g)= M(g);②M(g)N(g)。部分物质的浓度随时间的变化如图所示,t2后达到平衡状态。下列说法正确的是
A.X为(M)随t的变化曲线 B.反应的活化能:①>②
C.0~内,(N)=mol/(L·s) D.该条件下,反应②的平衡常数
【答案】C
【分析】根据反应①P(g)+Q(g)= M(g);②M(g)N(g)可知,0~t1时间段内曲线下降的为反应物P或Q的浓度随时间变化,曲线先上升后下降为M的浓度随时间的变化,曲线一直上升的X代表N的浓度随时间变化。
【解析】A.根据分析,X为(N)随t的变化曲线,A错误;
B.由图可知,时间段内,M的浓度大于N,由此可知反应①为快反应,反应②为慢反应,反应的活化能:①<②,B错误;
C.0~内,P或Q浓度减少c1mol/L,反应①生成M的浓度为c1mol/L,t1时M浓度只有c2mol/L,说明反应②消耗的M的浓度为(c1-c2)mol/L,则生成的N的浓度为(c1-c2)mol/L,0~内,(N)=mol/(L·s),C正确;
D.t2时间P与Q 完全反应,生成M的浓度为c1mol/L,同时t2达到平衡时剩余M为c3mol/L,生成的N的浓度为(c1-c3)mol/L,反应②的平衡常数为,D错误;
答案选C。
2.(2025·广东湛江·二模)某课题组为探究汽车尾气转化为氮气的最佳反应条件,向体积为的刚性容器中按充入和,发生反应:。已知正、逆反应速率可以表达为,(,表示速率常数),测得的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A.该反应为吸热反应
B.压强的大小关系:
C.、、三点的化学平衡常数:
D.,若向该容器中充入和发生上述反应,点的
【答案】D
【解析】A.压强相同时,温度升高,的转化率减小,反应平衡逆移,故该反应为放热反应,选项A不正确;
B.温度相同时,压强增大,反应平衡正移,的转化率增大,故,选项B不正确;
C.M、X、Y三点温度不同,故化学平衡常数不相同,选项C不正确;
D.,若向该容器中充入和发生题述反应,化学平衡常数K只与温度有关,N点为非平衡状态,对应同温度的M点为平衡状态,n(CO)=(2-2×40%)mol=1.2mol,n(NO)=1.2mol,n(CO2)=0.8mol,n(N2)=0.4mol,,选项D正确;
答案选D
3.时,向的溶液中一次性加入的溶液(混合溶液的体积近似等于所加溶液体积之和),发生反应,混合溶液中与反应时间(t)的变化如图所示。下列说法错误的是
A.时向溶液中加入溶液,平衡逆向移动。
B.E点对应的坐标为
C.过程中平均反应速率
D.时加入少量固体,溶液红色加深,说明上述反应是可逆反应
【答案】D
【解析】A.t4时刻向溶液中加入溶液,溶液总体积增大,瞬间的浓度同等倍数减小,使,则化学平衡逆向移动,A正确;
B.40mL 0.05mol/L的FeCl3溶液中一次性加入10mL0.15mol/L的KSCN溶液,t=0时刻反应尚未开始,溶液总体积为50mL,c(Fe3+)==0.04mol/L,E坐标为(0,0.04),B正确;
C.过程中平均反应速率,则,C正确;
D.Fe3+初始物质的量为0.002mol,SCN-初始物质的量为0.0015mol,根据反应的方程式可知Fe3+过量,故即使该反应不是可逆反应,加入KSCN固体后,剩余的铁离子也会与SCN-反应生成Fe(SCN)3,溶液红色加深,无法证明该反应是可逆反应,D错误;
故答案选D。
4.烯烃是一种应用广泛的化学原料。烯烃之间存在下列三个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
在压强为pkPa的恒压密闭容器中,反应达到平衡时,三种组分的物质的量分数x随温度T的变化关系如图所示。
下列说法错误的是
A.反应Ⅲ的
B.700K时反应Ⅱ的平衡常数
C.欲提高的物质的量分数,需研发低温条件下活性好且耐高压的催化剂
D.超过700K后曲线a下降的原因可能是随着温度升高反应Ⅰ逆向移动,反应Ⅱ正向移动
【答案】D
【解析】A.根据盖斯定律,将反应I加上反应II的2倍,再整体除以3得到反应III的,故A正确;
B.升高温度,反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ的化学平衡均正向移动,即丁烯的物质的量分数在不断减少,丙烯的物质的量分数先增加后减少,乙烯的物质的量分数在不断增加,故曲线a代表丙烯,曲线b代表丁烯,曲线c代表乙烯;700K时,丁烯和乙烯的物质的量分数均为0.2,丙烯的物质的量分数为0.6,反应Ⅱ的物质的量分数的平衡常数为,故B正确;
C.降低温度或增压,反应Ⅰ、反应Ⅲ的化学平衡均逆向移动,C4H8的物质的量分数增大,故提高C4H8的物质的量分数,需研发低温条件下活性好且耐高压的催化剂,故C正确;
D.根据图中信息丁烯在不断减小,则超过700K后曲线a下降的原因可能是随着温度升高反应I正向移动,反应II正向移动,反应II正向移动的程度大于反应I正向移动的程度,故D错误;
综上所述,答案为D。
5.恒容密闭容器中充入X,在催化剂作用下发生反应:,起始压强为p kPa,反应时间为t s,测得X的转化率随温度的变化如图中实线所示(虚线表示平衡转化率)。下列说法正确的是
A.该反应的
B.催化剂可降低该反应的焓变,提高平衡转化率
C.增大起始压强,X的平衡转化率增大
D.800℃时,内化学反应速率
【答案】D
【解析】A.根据图像可知,虚线表示平衡转化率,随温度升高,X的转化率增大,根据勒夏特列原理,该反应正反应为吸热反应,即ΔH>0,故A错误;
B.给定的反应中,焓变只与始终态有关,催化剂可以改变活化能,不能改变焓变,催化剂对平衡移动无影响,故B错误;
C.该反应为气体物质的量增大反应,增大起始压强,平衡逆向进行,X的平衡转化率降低,故C错误;
D.该时间段内,用X表示变化的压强为0.4pkpa,则Y的变化压强为0.4kPa,根据化学反应速率的定义,v(Y)==kPa/s,故D正确;
答案为D。
(建议用时:30分钟)
6.(25-26高三·广东高州·期中)600 K条件下,反应的速率方程为,k为速率常数,只与温度、催化剂有关;、为反应物的级数,它们之和为总反应的级数。实验测得初始浓度与速率的关系如下表:
实验
/
/
/
①
0.010
0.010
②
0.010
0.020
③
0.030
0.020
下列叙述错误的是
A.其他条件不变,加催化剂,k减小 B.
C.其他条件不变,升高温度,k增大 D.该反应总反应的级数为3
【答案】A
【分析】首先通过实验数据求反应级数α和β。对比实验①和②:c0(NO) 不变,c0(O2)变为2倍,速率变为2倍,所以β= 1;对比实验②和③:c0(O2)不变,c0(NO) 变为3倍,速率变为9倍(结合表中数据),所以α =2,,v= kc2(NO)×c(O2),据以上分析解答。
【解析】A.速率常数k与催化剂有关,加催化剂会使k增大(不是减小),故A错误;
B.结合分析,代入实验①数据,2.5×10-3= k×(0.010mol/L)2×0.010mol/L,计算得 k= 2.5×103mol-2•L2•s-1,故B正确;
C.温度升高,反应速率增大,k (速率常数)会增大,故C正确;
D.总反应级数为α+β=2+1=3,故D正确;
故选A。
7.(25-26高三上·广东·期中)反应 是综合利用的关键步骤,不同温度时测得该反应在催化条件下转化率随时间变化的关系如图所示。已知速率方程:,分别是正、逆反应的速率常数,下列说法不正确的是
A.其他反应条件一定时,控制温度在353.15 K,可获得最优的转化率
B.从0开始的平均反应速率:a点点
C.353.15 K时
D.升温、及时移除产物可以增加的产量,提高的平衡转化率
【答案】C
【解析】A.由图可知,在353.15 K下,转化率达到最大,故要获得最优的转化率,应控制温度在353.15 K,A正确;
B.a点与b点中的转化率相同,说明消耗等量的,所需时间越短,说明反应速率越快,a点时间短,a点平均反应速率快,B正确;
C.由图可知,在353.15 K下,反应到达平衡时,,的转化率为,设初始投料浓度为,则平衡时,,所以有,可知,C错误;
D.从化学平衡原理分析,如要增加的产量,提高转化率,只需要保证平衡正向移动即可,可采取升温、及时移除产物的方式,D正确;
故选C。
8.(2025·广东·模拟预测)工业上先将金红石(TiO2)转化为TiCl4,后制得在医疗等领域具有重要用途的金属钛(Ti)。在恒容密闭容器中加入一定量的TiO2、C和Cl2,发生如下转化制备TiCl4:
已知:一定温度下,由元素的最稳定单质生成1 mol纯物质的热效应称为该物质的摩尔生成焓,部分物质的摩尔生成焓如下表所示。
物质
TiCl4(g)
CO(g)
Cl2(g)
TiO2(s)
C(s)
摩尔生成焓/(kJ·mol-1)
-763.2
-110.5
0
-944
0
(1)反应 ΔH= kJ·mol-1该反应 (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)对于反应,为增大Cl2平衡转化率可采取的措施有 。
(3)常温下TiCl4是一种无色液体,分子结构与CCl4相同。TiCl4极易水解生成Ti(OH)4,再使Ti(OH)4受热分解制备TiO2。
①TiCl4的晶体类型是 。
②TiCl4稳定性比CCl4差,试从物质结构角度分析其原因: 。
(4)恒压(p MPa)条件下,一定量的TiO2、Cl2、C发生上述反应,平衡体系中气体组分TiCl4、CO、CO2的体积分数随温度变化的理论计算结果如图所示。
①图中表示CO的曲线是 (填“a”或“b”),其曲线变化的原因是 。
②在1400℃下,反应的平衡常数Kp= MPa(用含x1、x3、p的式子表示,KP为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1)-40.2 能
(2)减小压强(或降低温度或及时冷却移出TiCl4)
(3)分子晶体 Ti的原子半径大于C,Ti—Cl键键长大于C—Cl,Ti—Cl键键能低,易断裂
(4)a C还原CO2的反应为吸热反应,随温度升高,反应向生成CO的方向进行,CO2的量减少,CO的量增加
【解析】(1)ΔH=(-110.5 kJ·mol-1)×2+(-763.2 kJ·mol-1)-(-944 kJ·mol-1)=-40.2 kJ·mol-1;该反应ΔH<0,ΔS>0,ΔG=ΔH-TΔS<0,故该反应能自发进行。
(2)对于反应,为增大Cl2平衡转化率可采取的措施是减小压强(或降低温度或及时冷却移出TiCl4)。
(3)①常温下TiCl4是一种无色液体,则TiCl4的晶体类型是分子晶体。
②TiCl4稳定性比CCl4差原因是Ti的原子半径大于C,Ti—Cl键键长大于C—Cl,Ti—Cl键键能低,易断裂。
(4)①随温度升高,反应Ⅰ平衡逆向移动,CO2的量减少,而反应Ⅱ平衡正向移动,CO2的量也减少,故曲线b表示CO2的体积变化,则曲线a表示CO的体积变化。
②根据图像可得在1400℃下CO2的分压为x3pMPa,CO的分压为x1pMPa,该反应的平衡常数。
9.(2025·广东·模拟预测)乙炔可用于照明、焊接及切割金属,也是制备乙醛、苯、合成橡胶等的基本原料。
回答下列问题:
(1)氢气与煤在镍基催化剂作用下可制备乙炔,总反应式为 。
已知部分反应如下:
Ⅰ、 ;
Ⅱ、 ;
Ⅲ、 。
①基态Ni原子的3d能级上的未成对电子数为 。
② ;说明反应Ⅱ在高温下可自发进行的原因是 。
③一定条件下,向2 L的恒容密闭容器中加入足量碳粉和,发生上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,5 min后容器内总压强不再变化,容器中为,为0.1 mol,为0.3 mol,则内用浓度变化表示的平均反应速率 。
(2)我国科研团队利用和AuPd合金实现了乙烯选择性断键生产乙炔,相关反应为 。
①反应可分为两个过程:ⅰ、在表面的四重空位,乙烯裂解为乙炔和氢气;ⅱ、在AuPd表面合金削弱乙炔在上的吸附强度,使乙炔从催化剂表面脱附。乙炔从催化剂表面脱附过程中 (填“吸收”或“放出”)能量。
②在密闭容器中充入乙烯发生反应,测得乙烯平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:
三点的化学平衡常数分别为,则相对大小关系为 。
(3)工业上可用甲烷裂解法制乙炔。有关反应原理如下:
反应1: ;
反应2: 。
①的速率方程为(、为正、逆反应速率常数,与温度有关),其他条件相同,达到平衡时,达到平衡时。由此推知, (填“”、“”或“”)。
②一定温度下,在总压强保持恒定为121 kPa时,向某密闭容器中充入和组成的混合气体发生反应1、反应2,测得的平衡转化率与通入气体中的物质的量分数的关系如图所示:
已知M点乙炔的选择性为[乙炔的选择性]。请计算该温度下反应2的平衡常数 (写出计算过程,结果保留两位有效数字,是以分压表示的平衡常数,分压总压物质的量分数)。
【答案】(1)2 反应Ⅱ的,反应在高温下可自发进行
(2)吸收 或
(3)
【解析】(1)①Ni为28号元素,基态Ni原子的价层电子排布式为,所以3d能级上的未成对电子数为2,故答案为:2;
②由盖斯定律可知, ;自发反应需要,反应Ⅱ为吸热的熵增反应,故在高温下可自发进行,故答案为:;高温;
③容器中为,为0.1 mol,为0.3 mol,根据氢原子守恒,共消耗的物质的量为,则内用浓度变化表示的平均反应速率,故答案为:;
(2)①依题意“在AuPd表面合金削弱乙炔在上的吸附强度,使乙炔从催化剂表面脱附”,克服吸附需要吸收能量,故答案为:吸收;
②该反应的正反应为吸热反应,其他条件相同时,升高温度,平衡正向移动,乙烯的平衡转化率增大,则X代表温度,Y代表压强,因此两点温度相同,化学平衡常数相同,对吸热反应而言,温度越高,平衡常数越大,因此化学平衡常数:,故答案为:或;
(3)①反应 是吸热反应,升高温度,化学平衡正向移动,化学平衡常数增大,的速率方程为,,平衡时,,则,在达到平衡时达到平衡时,所以,故答案为:;
②假设通入的混合气体总物质的量为,在M点占气体总物质的量的0.6,则通入的物质的量为,甲烷平衡转化率为,则反应消耗的的物质的量为,未反应的甲烷的物质的量为,根据M点时乙炔的选择性为,可知反应1:消耗的物质的量为,根据物质反应转化关系可知其产生为,产生为;发生反应2:消耗的物质的量为,根据物质反应转化关系可知其产生为,产生为,则平衡时气体总物质的量,所以该条件下反应2的化学平衡常数,故答案为:。
10.(2025·广东·模拟预测)镍、钴等过渡金属及其化合物在能源催化领域应用广泛。
(1)基态Co原子的价层电子排布式为 。
(2)以乙醇和水蒸气为原料可制备能源气体。将和通入恒容密闭容器中,反应体系存在下列过程。
编号
过程
I
II
Ⅲ
① 。
②不同温度下,平衡时和的选择性[的选择性]、乙醇的转化率如图所示。的选择性随温度变化关系曲线为 ;温度为时,
(3)在某刚性密闭容器中,分别以醇水比为、、、投料(乙醇的起始物质的量相同),反应相同时间测得氢气生成速率随温度变化的关系如图所示。图中醇水比为时,各点均已达到平衡状态。已知有机物在催化剂表面容易发生积碳。
①高温条件下,增大水醇比有利于消除积碳,原因是 。
②由图可知、醇水比为时产生氢气的速率为,若催化剂的质量为,反应时间为,则产生氢气的质量为 g。(已知代表催化剂)
(4)时,在某真空密闭容器中,将和一定量按醇水比为投料发生反应Ⅰ和Ⅱ,初始压强为,平衡时容器内压强为,平衡时,。则反应Ⅱ的平衡常数 (写出计算过程,结果用计算式表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1)3d74s2
(2)+173.3 a 1.02
(3)水可以与催化剂表面的积碳发生反应,从而消耗积碳,有利于消除催化剂表面的积碳 17.4
(4)
【解析】(1)Co是27号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,Co在元素周期表的ds区,价层电子包括最外层的s电子和次外层的d电子,所以基态Co原子的价层电子排布式为3d74s2;
(2)① 根据盖斯定律,由I+2II=Ⅲ,故;反应I、Ⅲ为吸热反应,反应II为放热反应,随着温度的升高,反应I、Ⅲ平衡正向移动,反应II平衡逆向移动,反应II逆向移动CO2转化为 CO,故温度升高CO的选择性增大,因为CO的选择性+ CO2的选择性=1,则CO2的选择性减小,表示CO2选择性的曲线为a,表示CO选择性的曲线为c,则b表示乙醇的转化率;由图可知,温度为573 K时,CO2的选择性为85%,CO的选择性为15%,,加入量为1 mol,乙醇的转化率为60%,故发生发应的的物质的量为0.6 mol,则生成,两个方程联立解得;
(3)高温条件下,增大水醇比,会使反应体系中的水的量相对增多,水可以与催化剂表面的积碳发生反应(例如生成CO、CO2和H2等),从而消耗积碳,有利于消除催化剂表面的积碳;已知氢气生成速率为,催化剂质量为20 g,反应时间为3 h,首先计算氢气的物质的量:n(H2) =,氢气的摩尔质量为2 g/mol,则氢气的质量m(H2)=
(4)根据理想气体状态方程pV = nRT,在T、V不变时,压强之比等于物质的量之比,故,,设反应Ⅰ中转化的物质的量为x mol,设反应Ⅱ中CO转化的物质的量为y mol,列出反应Ⅰ和Ⅱ的三段式: ,平衡时总物质的量=(1-x)+(3-x-y)+(2x-y)+y+(4x+y)=4+4x=5.92 mol,解得x=0.48 mol;,平衡时容器内压强为,n(H2)=(4x+y) mol,平衡时总物质的量为5.92 mol,,解得y=0.08 mol,故反应Ⅱ中各物质的分压为:、、、,。
(建议用时:50分钟)
11.(2025·广东深圳·三模)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:
(1)根据图1数据计算反应的 。
(2)研究表明,合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位,表示被吸附于催化剂表面的)。基态的价层电子排布式为 。判断上述反应机理中,速率控制步骤(即速率最慢步骤)为 (填步骤前的标号),理由是 。
(3)合成氨的生产流程示意如下。
下列说法不正确的是 。
A.控制原料气,是因为相对易得,适度过量可提高转化率
B.合成氨一般选择进行,铁触媒的活性最大,原料气平衡转化率高
C.热交换的目的是预热原料气,同时对合成的氨气进行降温利于液化分离
D.压缩机加压是为了保证尽可能高的平衡转化率和反应速率
(4)工业以和为原料合成尿素。液相中,合成尿素的热化学方程式为:,在液相中,的平衡转化率与温度、初始氨碳比(用L表示,)、初始水碳比(用W表示,)关系如图。
①曲线A、B中, (填“A”或“B”)的W较小。
②对于液相反应,常用某组分M达到平衡时的物质的量分数x(M)代替平衡浓度来计算平衡常数(记作)。时,的的值为 。
【答案】(1)
(2) (ⅱ) 在化学反应中,最大的能垒为速率控制步骤,而断开化学键的步骤都属于能垒,由于的键能比键的大很多,因此,在上述反应机理中,速率控制步骤为(ⅱ)
(3)B
(4)A 3.25
【解析】(1)根据反应的转化历程中能量数据可知反应的反应物的活化能生成物的活化能。
(2)Fe为26号元素,其基态原子的价层电子排布式为:,则其基态的价层电子排布式为:;在化学反应中,最大的能垒为速率控制步骤,而断开化学键的步骤都属于能垒,由于的键能比键的大很多,因此断裂的步骤为速率控制步骤,在上述反应机理中,断裂的步骤为(ⅱ)步,则速率控制步骤为(ⅱ)。
(3)在合成氨的生产流程中说法不正确的是:
A.与氢气相比,氮气相对易得,则氮气过适当过量,可以增大反应物氮气的浓度,使平衡向正反应方向移动,有利于增大氢气的转化率,A正确;
B.铁触媒作为催化剂,只改变反应速率,不改变平衡,不影响平衡转化率,B错误;
C.合成氨需要在的温度下进行,而合成氨是放热反应,因此在进入合成塔时进行热交换,可以预热原料气,同时对合成的氨气进行降温利于液化分离,C正确;
D.合成氨是属于气体体积减小的反应,利用压缩机加压来增大压强可以使平衡向右移动,能同时提高平衡转化率和反应速率,D正确;
故答案为:B。
(4)①根据热化学方程式,由初始水碳比可知,W越小,的平衡转化率越大,根据图形可得A曲线的平衡转化率高,则W小;
②在时,此时;,水未取用;的平衡转化率为75%;设初始时的、,列三段式:,平衡总量为,则用平衡时的物质的量分数来计算的平衡常数为:。
12.(2025·广东深圳·一模)Ag+、Cu2+可形成配离子[Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+,在化学分析、分离提纯、冶金、电镀等领域有重要应用。
(1)Ag与Cu在同一族,则Ag在周期表中 (填“s”、“p”、“d”或“ds”)区,lmol[Ag(NH3)2]OH中含有σ键的数目为 NA。
(2)保持室温不变下,将一定量Ag2O固体投入20mL0.50mol/LNH3·H2O溶液中,lmin时固体完全溶解,反应的化学方程式为 。若反应进行到第20s时,测得溶液pH=13(忽略NH3·H2O电离和溶液体积变化),则反应前20s内,Ag2O的溶解速率为 mol·s-1。
(3)配制银氨溶液的总反应为Ag+(aq)+2NH3·H2O (aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+2H2O(1)△H。25℃时,向10mL0.1mol/LAgNO3溶液逐滴加入稀氨水,产生少量白色沉淀,继续滴加稀氨水至沉淀恰好完全溶解为止,制得银氨溶液。测得溶液中Ag+、Ag(NH3)+、[Ag(NH3)2]+的分布分数δ(δ(Ag)=)与lgc(NH3)关系如图所示,其中点P(-3.6,0.40)是曲线a与b的交点。
①已知:Ag+(aq)+NH3·H2O (aq)AgOH(s)+(aq) △H1
AgOH(s)+2NH3·H2O(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+OH-(aq)+2H2O(l)△H2
总反应的△H= (写出一个代数式即可)。
②曲线 (填“a”、“b”或“c”)代表δ([Ag(NH3)2]+)的变化趋势。
③向银氨溶液中加入Cu(NO3)2固体,溶液中 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
④计算反应Ag++NH3[Ag(NH3)]+的平衡常数K(已知100.6≈3.98,写出计算过程,计算结果保留小数点后两位) 。
【答案】(1)ds 9
(2)Ag2O+4NH3·H2O =2[Ag(NH3)2]OH+3H2O 5×10-5
(3)△H2-△H3或△H1+△H2-0.5△H4 b 增大 1.99×103
【解析】(1)Cu是29号元素,为ⅠB族元素,Ag与Cu在同一族,则Ag在周期表中ds区,NH3中N-H键为σ键、OH-中的O-H键为σ键,NH3与Ag+之间的配位键为σ键,lmol[Ag(NH3)2]OH中含有σ键的数目为9NA。
(2)将一定量Ag2O固体投入20mL0.50mol/LNH3·H2O溶液中,lmin时固体完全溶解,Ag2O和氨水反应生成 [Ag(NH3)2]OH,反应的化学方程式为Ag2O+4NH3·H2O =2[Ag(NH3)2]OH+3H2O。若反应进行到第20s时,测得溶液pH=13,c(OH-)=0.1mol/L,根据Ag2O+4NH3·H2O =2[Ag(NH3)2]OH+3H2O,反应消耗n(Ag2O)= 0.1mol/L×0.02L÷2=0.001mol,则反应前20s内,Ag2O的溶解速率为mol·s-1。
(3)① Ⅰ .AgOH(s)+2NH3·H2O(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+OH-(aq)+2H2O(l)△H2
Ⅱ. AgOH(s)=Ag+(aq)+OH-(aq) △H3;
根据盖斯定律Ⅰ-Ⅱ得Ag+(aq)+2NH3·H2O (aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+2H2O(1)△H=△H2-△H3。
②随c(NH3)增大,Ag(NH3)2增大,则曲线b代表δ([Ag(NH3)2]+)的变化趋势。
③向银氨溶液中加入Cu(NO3)2固体,生成[Cu(NH3)4]2+,使Ag+(aq)+2NH3·H2O (aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+2H2O(1)逆向移动,溶液中增大。
④根据p点数据δ=δ=0.4,δ=1-0.4-0.4=0.2;c=2c; c(NH3)=10-3.6mol/L,反应Ag++NH3[Ag(NH3)]+的平衡常数K=。
13.(2025·广东深圳·模拟预测)酸性溶液主要组成为与(与会络合为),其具有溶铜速率快、稳定、易控制及易再生等优点,常应用于印刷线路板(PCB)的刻蚀。刻蚀原理为,
(1)CuCl中基态亚铜离子的价层电子轨道表示式为 。
(2)溶液中存在平衡: ,下列说法不正确的是_______(填序号)。
A.加入几滴溶液,平衡逆向移动
B.加热溶液,溶液由蓝绿色变为黄绿色,平衡常数增大
C.加水稀释,的比值会减小
D.加入少量固体,平衡正向移动,转化率增大
(3)盐酸的浓度会影响刻蚀速率,浓度相同,盐酸浓度分别为、、时,随时间的变化曲线如图所示,中间速率变缓慢的可能原因是 。
时,在内,的平均生成速率为 。
(4)能形成多种配合物。铜氨溶液具有显著的抗菌作用。往溶液中通入氨气,测得和铜氨各级配合物的物质的量分数与平衡体系的浓度的负对数)的关系如图所示。
①曲线5代表的含铜微粒为 。
②b点的纵坐标为 。
③结合图像信息,计算反应的平衡常数 。(已知的,写出计算过程)
【答案】(1)
(2)CD
(3)反应生成的固体覆盖了铜,阻碍反应进行,生成的速率较慢
(4) 0.14
【解析】(1)
CuCl中基态亚铜离子的价层电子排布式为3d10,其轨道表示式为,故答案为:。
(2)A.加入几滴溶液,Ag+与Cl-反应生成AgCl沉淀,使c(Cl-)减小,平衡逆向移动,A项正确;
B.反应为吸热反应,加热溶液,平衡正向移动,溶液由蓝色变为黄绿色,平衡常数K增大,B项正确;
C.加水稀释,c(Cl-)减小,,则增大,C项不正确;
D.加入少量氯化钠固体,氯离子浓度增大,平衡正向移动,但氯离子本身的转化率减小,D项不正确;
故答案为:CD。
(3)由刻蚀原理,铜会和H2CuCl4(aq)反应生成氯化亚铜沉淀,反应生成的固体CuCl覆盖了铜,阻碍反应进行,导致生成H2CuCl3的速率较慢;因HCl的浓度越低,平衡时H2CuCl3的浓度越低, 图中相同时间内最低的曲线为c(HCl)= 1.5mol/L时曲线,由曲线可知,c(HCl)= 1.5mol/L时,在0~1.5min内,H2CuCl3的浓度为0.3mol/L,平均生成速率为,故答案为:反应生成的固体覆盖了铜,阻碍反应进行,生成的速率较慢;。
(4)①往溶液中通入氨气,依次发生反应:①,②,③,④,则1代表Cu2+ 、2代表、3代表、4代表、5代表,故答案为:。
②由图像可以看出,b点时Cu2+和物质的量分数相等,且数值为0.43,4和5所代表的微粒物质的量分数几乎为0,则3所代表的的物质的量分数约为(1-0.43-0.43)=0.14,即b点的纵坐标约为0.14,故答案为:0.14。
③对于反应,平衡常数,在a点时,,此时,通过代入曲线后面交点数据,得到:反应,平衡常数,对于的溶解平衡,溶度积常数,总反应的平衡常数,根据多重平衡规则,总反应的平衡常数等于分步反应平衡常数之积,即,将、、代入可得:,故答案为:。
14.(2025·广东广州·二模)水煤气变换是重要的化工过程,铁的氧化物可作为该反应的催化剂。
水煤气变换反应:
(1)基态Fe原子价层电子的轨道表示式为 。
(2)使用作为反应催化剂,该反应分两步完成:
则 (用和表示)。
(3)科研小组研究了在两种不同催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如下图所示。其他条件相同时,下列说法正确的有___________(填字母)。
A.水煤气变换反应的
B.使用催化剂Ⅰ时,反应体系更快达到平衡。
C.催化剂Ⅱ条件下CO的平衡转化率比催化剂Ⅰ大
D.反应过程中,使用催化剂Ⅰ时中间产物所能达到的最高浓度更大
(4)科研人员研究了467℃和489℃时水煤气变换反应中和CO分压随时间变化关系如图1所示,催化剂为,实验初始时体系中的、。
①489℃时,随时间变化关系的曲线是 (填“a”或“b”)。
②467℃时反应在内的平均反应速率 (结果保留2位有效数字)。
(5)科研人员研究了温度和初始投料比对水煤气变换反应平衡状态的影响。已知:CO初始的物质的量恒定为。在527℃和784℃下,随的变化曲线如图2。
①计算527℃时水煤气变换反应的平衡常数= 。(以分压表示,分压总压×物质的量分数,写出计算过程)
②721℃时,在密闭容器中将等物质的量的和混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中的物质的量分数范围是 (填字母)。
A. B. C. D.
【答案】(1)
(2)
(3)AD
(4)b 0.0078
(5)4 B
【解析】(1)
基态Fe原子核外有26个电子,按照构造原理,其核外电子排布式为[Ar]3d64s2,按照洪特规则,价层电子3d上6个电子优先占据5个不同轨道,故价层电子的电子排布图为 ;故答案为:;
(2)使用作为反应催化剂,该反应分两步完成:
①
②
根据盖斯定律,①+②得:=;故答案为:;
(3)A.根据反应历程图可知,反应物能量高于生成物能量,水煤气变换反应的,A正确;
B. 根据反应历程图可知,使用催化剂Ⅰ时,中间产物转化为产物基元反应的活化能高于使用催化剂II时,反应速率较小,使用催化剂Ⅰ时反应体系达到平衡所需时间大于使用催化剂II时,B错误;
C. 催化剂不能使化学平衡发生移动,催化剂Ⅱ条件下CO的平衡转化率与催化剂Ⅰ条件下相同,C错误;
D. 根据反应历程图可知,使用催化剂Ⅰ时,反应物转化为中间产物转基元反应的活化能低于使用催化剂II时,反应速率较大,使用催化剂Ⅰ时中间产物所能达到的最高浓度比使用催化剂II时更大,D正确;
故答案为:AD;
(4)① 由图可知,a、b表示的是CO的分压,该反应为放热反应,故升高温度,平衡逆向移动,CO分压增加,H2分压降低,故467℃时随时间变化关系的曲线是a;489℃时随时间变化关系的曲线分别是b;故答案为:b;
②467℃时随时间变化关系的曲线是a;反应在内的平均反应速率0.0078;故答案为:0.0078;
(5)①根据在527℃和784℃下,随的变化曲线,因为反应的,所以T1为527℃,T2为784℃。由图2可得,T1温度下=1.0时,=2.0。因为初始投料,平衡时有,且有,则Kp=;故答案为:4;
②721℃时,在密闭容器中将等物质的量的和混合,采用适当的催化剂进行反应。可设和物质的量均为1mol,根据三段式:
,
平衡时体系中H2的物质的量分数=。527℃温度下=1.0时,=2.0,,解得,,平衡时体系中H2的物质的量分数=;784℃温度下=1.0时,=1.0,,解得,,平衡时体系中H2的物质的量分数=;由此可判断721℃时最终平衡时体系中H2的物质的量分数范围为;故答案为:B。
15.(2025·广东惠州·一模)锰及其化合物在生产和生活中发挥着重要的作用。
(1)基态Mn的价层电子排布式为 。
(2)含锰催化剂催化NH3脱硝烟的一种反应机理如图7。
①上述过程,催化剂为 。
②该过程总反应的化学方程式为 。
(3)一定条件下,酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应过程中不同价态Mn粒子的浓度随时间变化如图所示,Mn(Ⅱ)起催化作用。
①据图估算,5min时v(H2C2O4)= mol·L-1·min-1。
②下列说法正确的是 。
A.随着反应的进行,反应速率逐渐减小
B.该条件下,Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存
C.Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4
D.随着反应的进行,溶液中H⁺浓度不断增大
(4)室温下,MnSO₄在不同pH溶液中含锰微粒Mn2⁺、MnOH⁺、、、的分布系数δ与pH的关系如图。
已知:δ(MnOH⁺)=,可脱水生成。
①加水稀释,平衡时c():c(Mn2⁺)的值 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
②MnOH⁺ +2OH⁻+H2O平衡常数K= 。
③若MnSO4溶液起始浓度为0.1mol/L,加入KOH固体调节溶液pH(忽略加入固体后引起的溶液体积变化),Q点时MnO含量极低,忽略不计。求Q点时Mn2+的平衡转化率 (已知:101.6≈40,写出过程,结果保留三位有效数字)。
【答案】(1)3d54s2
(2)Ⅰ
(3)4 ×10-6 BC
(4)减小 98.8%
【分析】Mn(OH)2难溶于水,具有两性,某温度下,MnSO4在不同浓度的KOH水溶液中,若Mn(Ⅱ)的分布系数δ与pH的关系如图,结合曲线变化和分布分数可知,pH较小时,Mn元素存在形式为Mn2+,则曲线x为Mn2+,曲线y为MnOH+,曲线z为,结合图象变化分析判断选项。
【解析】(1)Mn为25号元素,位于元素周期表第四周期ⅦB族,故其价电子排布式为3d54s2;
(2)①由机理图可知,NH3和NO在催化剂的作用下生成N2和H2O,其中I先消耗,再生成,故Ⅰ为催化剂;②由机理图可知反应的总方程式为;
(3)①由浓度-时间图可知,0-5min时,KMnO4减少了0.1×10-4mol/L,并且全部转化为Mn(Ⅲ),根据得失电子守恒可得2n(KMnO4)=n(H2C2O4),故v(H2C2O4)=;
②A.当时间在13min左右时,开始生成Mn(Ⅱ),且浓度增大,而Mn(Ⅱ)对反应起到催化作用,故13min后反应速率会变大,A错误;
B.由图可知,Mn(Ⅶ)的浓度降为0后才开始生成Mn(Ⅱ),则该条件下Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存,B正确;
C.由图可知,随着反应的进行Mn(Ⅲ)的浓度先增大后减小,说明前期生成Mn(Ⅲ),后期Mn(Ⅲ)又被消耗生成Mn(Ⅱ),所以Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4,C正确;
D.由图可知总反应为,随着反应的进行,氢离子浓度减小,D错误;
故答案选BC;
(4)①由图可知存在如下平衡ⅰ.,;ⅱ.,;,随着水的加入,氢氧根离子浓度降低,故加水稀释时,比值减小;
②,当pH=11.8时,,;
③Q点时,,pH=11.8,则c(OH-)=10-2.2mo/L,由P点知,,,故当c(OH-)=10-2.2mo/L时,有得,,故,忽略,故(Mn守恒),故Q点时,,,故Mn2+的平衡转化率为。
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重难09 平衡常数与速率常数的计算和应用
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1.速率、转化率及平衡常数的计算方法——三段式法
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始量/(mol/L) a b 0 0
变化量/(mol/L) mx nx px qx
平衡量/(mol/L) a-mx b-nx px qx
(1)平衡转化率=×100%,
如α(A)平=×100%。
(2)平衡常数:K=。
(3)百分含量:φ(A)=×100%。
(4)平衡前后的压强之比(物质的量之比):=。
(5)平衡时的平均摩尔质量:
= g/mol。
(6)某气体组分的体积分数=×100%。
(7)生成物的产率:产率=×100%。
2.分压常数(Kp)与速率常数(k正、k逆)
(1)Kp的两种计算模板。
①平衡总压为p0。
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
n(平) a b c
p(分压) p0 p0 p0
Kp=。
②刚性容器起始压强为p0,平衡转化率为α。
2NO2(g)N2O4(g)
p(始) p0 0
Δp p0α p0α
p(平) p0-p0α p0α
Kp=。
(2)Kp与k正、k逆的关系。
以2NO2(g)N2O4(g)为例:
k正·p2(NO2)=k逆·p(N2O4)==Kp。
(建议用时:10分钟)
1.(2025·广东·二模)一定温度下,向恒容密闭容器中投入等物质的量的P和Q发生反应:①P(g)+Q(g)= M(g);②M(g)N(g)。部分物质的浓度随时间的变化如图所示,t2后达到平衡状态。下列说法正确的是
A.X为(M)随t的变化曲线 B.反应的活化能:①>②
C.0~内,(N)=mol/(L·s) D.该条件下,反应②的平衡常数
2.(2025·广东湛江·二模)某课题组为探究汽车尾气转化为氮气的最佳反应条件,向体积为的刚性容器中按充入和,发生反应:。已知正、逆反应速率可以表达为,(,表示速率常数),测得的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A.该反应为吸热反应
B.压强的大小关系:
C.、、三点的化学平衡常数:
D.,若向该容器中充入和发生上述反应,点的
3.时,向的溶液中一次性加入的溶液(混合溶液的体积近似等于所加溶液体积之和),发生反应,混合溶液中与反应时间(t)的变化如图所示。下列说法错误的是
A.时向溶液中加入溶液,平衡逆向移动。
B.E点对应的坐标为
C.过程中平均反应速率
D.时加入少量固体,溶液红色加深,说明上述反应是可逆反应
4.烯烃是一种应用广泛的化学原料。烯烃之间存在下列三个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
在压强为pkPa的恒压密闭容器中,反应达到平衡时,三种组分的物质的量分数x随温度T的变化关系如图所示。
下列说法错误的是
A.反应Ⅲ的
B.700K时反应Ⅱ的平衡常数
C.欲提高的物质的量分数,需研发低温条件下活性好且耐高压的催化剂
D.超过700K后曲线a下降的原因可能是随着温度升高反应Ⅰ逆向移动,反应Ⅱ正向移动
5.恒容密闭容器中充入X,在催化剂作用下发生反应:,起始压强为p kPa,反应时间为t s,测得X的转化率随温度的变化如图中实线所示(虚线表示平衡转化率)。下列说法正确的是
A.该反应的
B.催化剂可降低该反应的焓变,提高平衡转化率
C.增大起始压强,X的平衡转化率增大
D.800℃时,内化学反应速率
(建议用时:30分钟)
6.(25-26高三·广东高州·期中)600 K条件下,反应的速率方程为,k为速率常数,只与温度、催化剂有关;、为反应物的级数,它们之和为总反应的级数。实验测得初始浓度与速率的关系如下表:
实验
/
/
/
①
0.010
0.010
②
0.010
0.020
③
0.030
0.020
下列叙述错误的是
A.其他条件不变,加催化剂,k减小 B.
C.其他条件不变,升高温度,k增大 D.该反应总反应的级数为3
7.(25-26高三上·广东·期中)反应 是综合利用的关键步骤,不同温度时测得该反应在催化条件下转化率随时间变化的关系如图所示。已知速率方程:,分别是正、逆反应的速率常数,下列说法不正确的是
A.其他反应条件一定时,控制温度在353.15 K,可获得最优的转化率
B.从0开始的平均反应速率:a点点
C.353.15 K时
D.升温、及时移除产物可以增加的产量,提高的平衡转化率
8.(2025·广东·模拟预测)工业上先将金红石(TiO2)转化为TiCl4,后制得在医疗等领域具有重要用途的金属钛(Ti)。在恒容密闭容器中加入一定量的TiO2、C和Cl2,发生如下转化制备TiCl4:
已知:一定温度下,由元素的最稳定单质生成1 mol纯物质的热效应称为该物质的摩尔生成焓,部分物质的摩尔生成焓如下表所示。
物质
TiCl4(g)
CO(g)
Cl2(g)
TiO2(s)
C(s)
摩尔生成焓/(kJ·mol-1)
-763.2
-110.5
0
-944
0
(1)反应 ΔH= kJ·mol-1该反应 (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)对于反应,为增大Cl2平衡转化率可采取的措施有 。
(3)常温下TiCl4是一种无色液体,分子结构与CCl4相同。TiCl4极易水解生成Ti(OH)4,再使Ti(OH)4受热分解制备TiO2。
①TiCl4的晶体类型是 。
②TiCl4稳定性比CCl4差,试从物质结构角度分析其原因: 。
(4)恒压(p MPa)条件下,一定量的TiO2、Cl2、C发生上述反应,平衡体系中气体组分TiCl4、CO、CO2的体积分数随温度变化的理论计算结果如图所示。
①图中表示CO的曲线是 (填“a”或“b”),其曲线变化的原因是 。
②在1400℃下,反应的平衡常数Kp= MPa(用含x1、x3、p的式子表示,KP为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
9.(2025·广东·模拟预测)乙炔可用于照明、焊接及切割金属,也是制备乙醛、苯、合成橡胶等的基本原料。
回答下列问题:
(1)氢气与煤在镍基催化剂作用下可制备乙炔,总反应式为 。
已知部分反应如下:
Ⅰ、 ;
Ⅱ、 ;
Ⅲ、 。
①基态Ni原子的3d能级上的未成对电子数为 。
② ;说明反应Ⅱ在高温下可自发进行的原因是 。
③一定条件下,向2 L的恒容密闭容器中加入足量碳粉和,发生上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,5 min后容器内总压强不再变化,容器中为,为0.1 mol,为0.3 mol,则内用浓度变化表示的平均反应速率 。
(2)我国科研团队利用和AuPd合金实现了乙烯选择性断键生产乙炔,相关反应为 。
①反应可分为两个过程:ⅰ、在表面的四重空位,乙烯裂解为乙炔和氢气;ⅱ、在AuPd表面合金削弱乙炔在上的吸附强度,使乙炔从催化剂表面脱附。乙炔从催化剂表面脱附过程中 (填“吸收”或“放出”)能量。
②在密闭容器中充入乙烯发生反应,测得乙烯平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:
三点的化学平衡常数分别为,则相对大小关系为 。
(3)工业上可用甲烷裂解法制乙炔。有关反应原理如下:
反应1: ;
反应2: 。
①的速率方程为(、为正、逆反应速率常数,与温度有关),其他条件相同,达到平衡时,达到平衡时。由此推知, (填“”、“”或“”)。
②一定温度下,在总压强保持恒定为121 kPa时,向某密闭容器中充入和组成的混合气体发生反应1、反应2,测得的平衡转化率与通入气体中的物质的量分数的关系如图所示:
已知M点乙炔的选择性为[乙炔的选择性]。请计算该温度下反应2的平衡常数 (写出计算过程,结果保留两位有效数字,是以分压表示的平衡常数,分压总压物质的量分数)。
10.(2025·广东·模拟预测)镍、钴等过渡金属及其化合物在能源催化领域应用广泛。
(1)基态Co原子的价层电子排布式为 。
(2)以乙醇和水蒸气为原料可制备能源气体。将和通入恒容密闭容器中,反应体系存在下列过程。
编号
过程
I
II
Ⅲ
① 。
②不同温度下,平衡时和的选择性[的选择性]、乙醇的转化率如图所示。的选择性随温度变化关系曲线为 ;温度为时,
(3)在某刚性密闭容器中,分别以醇水比为、、、投料(乙醇的起始物质的量相同),反应相同时间测得氢气生成速率随温度变化的关系如图所示。图中醇水比为时,各点均已达到平衡状态。已知有机物在催化剂表面容易发生积碳。
①高温条件下,增大水醇比有利于消除积碳,原因是 。
②由图可知、醇水比为时产生氢气的速率为,若催化剂的质量为,反应时间为,则产生氢气的质量为 g。(已知代表催化剂)
(4)时,在某真空密闭容器中,将和一定量按醇水比为投料发生反应Ⅰ和Ⅱ,初始压强为,平衡时容器内压强为,平衡时,。则反应Ⅱ的平衡常数 (写出计算过程,结果用计算式表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(建议用时:50分钟)
11.(2025·广东深圳·三模)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:
(1)根据图1数据计算反应的 。
(2)研究表明,合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位,表示被吸附于催化剂表面的)。基态的价层电子排布式为 。判断上述反应机理中,速率控制步骤(即速率最慢步骤)为 (填步骤前的标号),理由是 。
(3)合成氨的生产流程示意如下。
下列说法不正确的是 。
A.控制原料气,是因为相对易得,适度过量可提高转化率
B.合成氨一般选择进行,铁触媒的活性最大,原料气平衡转化率高
C.热交换的目的是预热原料气,同时对合成的氨气进行降温利于液化分离
D.压缩机加压是为了保证尽可能高的平衡转化率和反应速率
(4)工业以和为原料合成尿素。液相中,合成尿素的热化学方程式为:,在液相中,的平衡转化率与温度、初始氨碳比(用L表示,)、初始水碳比(用W表示,)关系如图。
①曲线A、B中, (填“A”或“B”)的W较小。
②对于液相反应,常用某组分M达到平衡时的物质的量分数x(M)代替平衡浓度来计算平衡常数(记作)。时,的的值为 。
12.(2025·广东深圳·一模)Ag+、Cu2+可形成配离子[Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+,在化学分析、分离提纯、冶金、电镀等领域有重要应用。
(1)Ag与Cu在同一族,则Ag在周期表中 (填“s”、“p”、“d”或“ds”)区,lmol[Ag(NH3)2]OH中含有σ键的数目为 NA。
(2)保持室温不变下,将一定量Ag2O固体投入20mL0.50mol/LNH3·H2O溶液中,lmin时固体完全溶解,反应的化学方程式为 。若反应进行到第20s时,测得溶液pH=13(忽略NH3·H2O电离和溶液体积变化),则反应前20s内,Ag2O的溶解速率为 mol·s-1。
(3)配制银氨溶液的总反应为Ag+(aq)+2NH3·H2O (aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+2H2O(1)△H。25℃时,向10mL0.1mol/LAgNO3溶液逐滴加入稀氨水,产生少量白色沉淀,继续滴加稀氨水至沉淀恰好完全溶解为止,制得银氨溶液。测得溶液中Ag+、Ag(NH3)+、[Ag(NH3)2]+的分布分数δ(δ(Ag)=)与lgc(NH3)关系如图所示,其中点P(-3.6,0.40)是曲线a与b的交点。
①已知:Ag+(aq)+NH3·H2O (aq)AgOH(s)+(aq) △H1
AgOH(s)+2NH3·H2O(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+OH-(aq)+2H2O(l)△H2
总反应的△H= (写出一个代数式即可)。
②曲线 (填“a”、“b”或“c”)代表δ([Ag(NH3)2]+)的变化趋势。
③向银氨溶液中加入Cu(NO3)2固体,溶液中 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
④计算反应Ag++NH3[Ag(NH3)]+的平衡常数K(已知100.6≈3.98,写出计算过程,计算结果保留小数点后两位) 。
13.(2025·广东深圳·模拟预测)酸性溶液主要组成为与(与会络合为),其具有溶铜速率快、稳定、易控制及易再生等优点,常应用于印刷线路板(PCB)的刻蚀。刻蚀原理为,
(1)CuCl中基态亚铜离子的价层电子轨道表示式为 。
(2)溶液中存在平衡: ,下列说法不正确的是_______(填序号)。
A.加入几滴溶液,平衡逆向移动
B.加热溶液,溶液由蓝绿色变为黄绿色,平衡常数增大
C.加水稀释,的比值会减小
D.加入少量固体,平衡正向移动,转化率增大
(3)盐酸的浓度会影响刻蚀速率,浓度相同,盐酸浓度分别为、、时,随时间的变化曲线如图所示,中间速率变缓慢的可能原因是 。
时,在内,的平均生成速率为 。
(4)能形成多种配合物。铜氨溶液具有显著的抗菌作用。往溶液中通入氨气,测得和铜氨各级配合物的物质的量分数与平衡体系的浓度的负对数)的关系如图所示。
①曲线5代表的含铜微粒为 。
②b点的纵坐标为 。
③结合图像信息,计算反应的平衡常数 。(已知的,写出计算过程)
14.(2025·广东广州·二模)水煤气变换是重要的化工过程,铁的氧化物可作为该反应的催化剂。
水煤气变换反应:
(1)基态Fe原子价层电子的轨道表示式为 。
(2)使用作为反应催化剂,该反应分两步完成:
则 (用和表示)。
(3)科研小组研究了在两种不同催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如下图所示。其他条件相同时,下列说法正确的有___________(填字母)。
A.水煤气变换反应的
B.使用催化剂Ⅰ时,反应体系更快达到平衡。
C.催化剂Ⅱ条件下CO的平衡转化率比催化剂Ⅰ大
D.反应过程中,使用催化剂Ⅰ时中间产物所能达到的最高浓度更大
(4)科研人员研究了467℃和489℃时水煤气变换反应中和CO分压随时间变化关系如图1所示,催化剂为,实验初始时体系中的、。
①489℃时,随时间变化关系的曲线是 (填“a”或“b”)。
②467℃时反应在内的平均反应速率 (结果保留2位有效数字)。
(5)科研人员研究了温度和初始投料比对水煤气变换反应平衡状态的影响。已知:CO初始的物质的量恒定为。在527℃和784℃下,随的变化曲线如图2。
①计算527℃时水煤气变换反应的平衡常数= 。(以分压表示,分压总压×物质的量分数,写出计算过程)
②721℃时,在密闭容器中将等物质的量的和混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中的物质的量分数范围是 (填字母)。
A. B. C. D.
15.(2025·广东惠州·一模)锰及其化合物在生产和生活中发挥着重要的作用。
(1)基态Mn的价层电子排布式为 。
(2)含锰催化剂催化NH3脱硝烟的一种反应机理如图7。
①上述过程,催化剂为 。
②该过程总反应的化学方程式为 。
(3)一定条件下,酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应过程中不同价态Mn粒子的浓度随时间变化如图所示,Mn(Ⅱ)起催化作用。
①据图估算,5min时v(H2C2O4)= mol·L-1·min-1。
②下列说法正确的是 。
A.随着反应的进行,反应速率逐渐减小
B.该条件下,Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存
C.Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4
D.随着反应的进行,溶液中H⁺浓度不断增大
(4)室温下,MnSO₄在不同pH溶液中含锰微粒Mn2⁺、MnOH⁺、、、的分布系数δ与pH的关系如图。
已知:δ(MnOH⁺)=,可脱水生成。
①加水稀释,平衡时c():c(Mn2⁺)的值 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
②MnOH⁺ +2OH⁻+H2O平衡常数K= 。
③若MnSO4溶液起始浓度为0.1mol/L,加入KOH固体调节溶液pH(忽略加入固体后引起的溶液体积变化),Q点时MnO含量极低,忽略不计。求Q点时Mn2+的平衡转化率 (已知:101.6≈40,写出过程,结果保留三位有效数字)。
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