内容正文:
第2节 化学平衡
高考真题
1.★★(2025甘肃,4,3分)CO2加氢转化成甲烷,是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525 ℃、101 kPa下,CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-185 kJ/mol。反应达到平衡时,能使平衡向正反应方向移动的是( )
A.减小体系压强 B.升高温度
C.增大H2浓度 D.恒容下充入惰性气体
答案 C
2.★★★(2025江西,12,3分)一定压强下,乙烯水合反应为C2H4 (g)+H2O(g) C2H5OH(g)。
已知:ΔH(J/mol)=-34 585-26.4T
ΔG(J/mol)=-34 585+26.4T·lnT+45.19T
气体均视为理想气体,下列说法正确的是( )
A.反应的活化能:E正>E逆
B.恒温恒容充入N2, 平衡向左移动
C.ΔS随温度升高而降低
D.平衡后,升高温度,Δv正>Δv逆
答案 C
3.★★★(2024浙江6月选考,16,3分)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是( )
选项
影响因素
方案设计
现象
结论
A
浓度
向1 mL 0.1 mol/L K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol/L HBr溶液
黄色溶液
变橙色
增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B
压强
向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar
气体颜
色不变
对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
C
温度
将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中
气体颜
色变深
升高温度,平衡向吸热反应方向移动
D
催化
剂
向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol/L H2SO4溶液,水浴加热
上层液体
逐渐减少
使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
答案 C
4.★★(2025浙江6月选考,18节选)氯气、二氧化氯常用于漂白、杀菌,有重要的应用价值。
(1)下列措施中能提高新制饱和氯水中HClO浓度的是 。
A.加NaCl固体 B.加水 C.加CaCO3粉末 D.加足量Ca(OH)2溶液
答案 (1)C
5.★★★(2025浙江1月选考,18节选)二甲胺[(CH3)2NH]、N,N-二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工原料。
请回答:
(1)用氨和甲醇在密闭容器中合成二甲胺,反应方程式如下:
Ⅰ NH3(g)+CH3OH(g) CH3NH2(g)+H2O(g)
Ⅱ CH3NH2(g)+CH3OH(g) (CH3)2NH(g)+H2O(g)
Ⅲ (CH3)2NH(g)+CH3OH(g) (CH3)3N(g)+H2O(g)
可改变甲醇平衡转化率的因素是 。
A.温度 B.投料比[n(NH3)∶n(CH3OH)]
C.压强 D.催化剂
答案 (1)AB
6.★★★(2025云南,17节选)我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5 ℃)绿色制氢新途径,并实现高附加值乙酸(沸点118 ℃)的生产,主要反应为
Ⅰ.C2H5OH(g)+H2O(g) 2H2(g)+CH3COOH(g) ΔH1
Ⅱ.C2H5OH(g) CH3CHO(g)+H2(g) ΔH2=+68.7 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)乙醇可由秸秆生产,主要过程为
秸秆 纤维素 乙醇
(2)对于反应Ⅰ:
①已知CH3CHO(g)+H2O(g) H2(g)+CH3COOH(g) ΔH=-24.3 kJ·mol-1,则ΔH1= kJ·mol-1。
②一定温度下,下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是 (填标号)。
A.容器内的压强不再变化
B.混合气体的密度不再变化
C.CH3COOH的体积分数不再变化
D.单位时间内生成1 mol H2O,同时消耗2 mol H2
③反应后从混合气体分离得到H2,最适宜的方法为 。
答案 (1)葡萄糖
(2)①+44.4 ②AC ③降温冷凝后收集气体
7.★★★(2025安徽,17节选)Ⅰ.通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应:
①HCOOH(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+26.3 kJ·mol-1
②HCOOH(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2=-14.9 kJ·mol-1
(1)反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中通入一定量的HCOOH(g),发生上述两个分解反应,下列说法中能表明反应达到平衡状态的是 (填标号)。
a.气体密度不变
b.气体总压强不变
c.H2O(g)的浓度不变
d.CO和CO2的物质的量相等
(3)一定温度下,使用某催化剂时反应历程如下图,反应①的选择性接近100%,原因是 ;升高温度,反应历程不变,反应①的选择性下降,可能的原因是 。
答案 (1)-41.2 (2)bc
(3)该条件下,反应①的活化能比反应②的小,反应速率快
反应②的活化能比反应①大,升高温度,反应②的反应速率增大的程度更大,选择性上升,反应①选择性下降或发生副反应消耗了CO,导致反应①的选择性下降(答案合理即可)
8.(2025湖北,19,14分)CaH2(s)粉末可在较低温度下还原Fe2O3(s)。回答下列问题:
(1)已知一定温度下,
CaH2(s)+6Fe2O3(s) Ca(OH)2(s)+4Fe3O4(s) ΔH1=m kJ·mol-1
2CaH2(s)+Fe3O4(s) 2Ca(OH)2(s)+3Fe(s) ΔH2=n kJ·mol-1
则3CaH2(s)+2Fe2O3(s) 3Ca(OH)2(s)+4Fe(s)的ΔH3= kJ·mol-1(用m和n表示)。
(2)图1分别是260 ℃、280 ℃和300 ℃下CaH2(s)还原Fe2O3(s)过程中反应体系电阻R(Ω)随反应时间t(h)变化的曲线,可用 (填标号)表示反应的快慢。
a. b.- c. d.-
(3)图1中曲线 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)对应的反应温度最高。
(4)研究发现CaH2(s)对Fe2O3(s)的还原性主要来自其产生的H2。一般认为H2在Fe2O3表面被氧化成H2O有两种可能途径,图2是理论计算得到的相对能量变化图,据此推测途径 (填“a”或“b”)是主要途径。
图2 (TS代表过渡态)
(5)CaH2(s)产生H2的可能反应:①CaH2(s) Ca(s)+H2(g)或②CaH2(s)+2H2O(g) Ca(OH)2(s)+2H2(g)。将CaH2(s)放在含微量水的N2气流中,在200 ℃至300 ℃的升温过程中固体质量一直增加,由此可断定H2的来源之一是反应 (填“①”或“②”)。若要判断另一个反应是否为H2的来源,必须进行的实验是 。
(6)已知3H2(g)+Fe2O3(s) 3H2O(g)+2Fe(s)。研究表明,在相同温度下,用CaH2(s)还原Fe2O3(s)比直接用H2(g)还原更有优势,从平衡移动原理角度解释原因: 。
答案 (1) (2)d (3)Ⅰ (4)a (5)② 将CaH2(s)放在无水的N2气流中,在200~300 ℃测量固体质量的变化 (6)CaH2(s)消耗反应生成的H2O(g),促使平衡正向移动
高考模拟
9.★★(2026届湖南益阳9月质量监测,9改编)羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中,使CO与H2S发生如下反应并达到平衡:CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g) ΔH。在不同温度下达到化学平衡时,H2S的转化率如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应的ΔH>0
B.正反应速率:va<vb
C.若将容器容积缩小至原来的一半,H2S的转化率增大
D.反应温度为200 ℃时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
答案 B
10.★★★(2025东北三省5月联考,10改编)一种碳中和的原理如下:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。在一个密闭容器中充入一定比例的H2、CO2,反应相同时间,测得混合气体中CH3OH的体积分数[φ(CH3OH)]与温度的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.b点时反应达到了平衡状态
C.CO2的转化率:c>b>a
D.及时移除H2O(g),可以提高甲醇的平衡产率
答案 C
11.(2025江西上饶二模,9改编)随着汽车使用量增大,尾气污染已经受到人们的普遍关注。研究表明,一定条件下存在反应:2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)。在相同温度下,向两个密闭刚性的甲、乙容器中都充入一定量的反应物,甲容器保持绝热(即与外界无热量交换),乙容器保持恒温,在相同的温度下同时开始反应,测得的有关数据如下表所示。下列说法正确的是( )
起始物质
的量/mol
5 s时物质的量
浓度/(mol/L)
10 s时物质的量
浓度/(mol/L)
CO
NO
N2
N2
甲
1
2
2
0.3
0.5
乙
2
4
4
0.25
0.5
A.甲、乙两容器的反应速率:甲<乙
B.平衡后,往容器甲中再充入2 mol CO和2 mol NO,平衡时c(NO)=2 mol/L
C.平衡后,往容器乙再充入1 mol CO和1 mol CO2,NO的转化率增大
D.其他条件不变,若将乙容器改为恒温恒压,则5 s时N2的浓度小于0.25 mol/L
答案 C
12.★★★(2025湖北武汉5月模拟,19节选)工业上常采用甲醇羰基化法制备乙酸,发生如下反应:
Ⅰ.CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(g) ΔH1
Ⅱ.CH3OH(g)+CH3COOH(g) CH3COOCH3(g)+H2O(g) ΔH2
回答下列问题:
(3)若在某条件下,仅发生反应Ⅰ,则一定能判断反应Ⅰ达到平衡状态的依据是 。
A.CH3OH的物质的量不变
B.乙酸的物质的量分数不变
C.混合气体的密度不变
D.混合气体的平均摩尔质量不变
(4)增大投料比[]有利于提高CH3OH的转化率,但恒压条件下该投料比不宜过大,从反应速率角度分析其原因是 。
答案 (3)ABD (4)在恒压条件下,投料比过大,CH3OH的浓度过小,反应速率过慢
13.★★★(2026届广东五校10月联考,19节选)研究NOx、SO2等大气污染物的处理对建设美丽中国具有重要意义。
(2)一定温度下,在1 L恒容容器中加入2 mol CO和2 mol NO发生反应:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH<0,部分物质的体积分数(φ)随时间(t)的变化如图所示。回答下列问题:
①下列说法正确的是 。
A.升高温度可使该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小
B.使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C.反应达到平衡后,NO的反应速率保持恒定
D.单位时间内消耗的CO和NO的物质的量相等时,反应达到平衡
②曲线 (填“a”或“b”)表示的是φ(N2)随时间的变化。
③混合气体的平均相对分子质量:(t1) (t3)(填“>”“<”或“=”)。
答案 (2)①BC ②b ③<
学科网(北京)股份有限公司
$