2027届高三化学一轮复习解答题专项训练化学原理综合
2026-09-03
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摘要:
**基本信息**
聚焦化学原理综合应用,以高考真题和模拟题为载体,系统整合热化学、平衡原理、反应速率等核心模块,通过阶梯式题型设计构建"概念-原理-应用"的完整解题逻辑链。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|化学平衡|8题|三段式计算、Kp/Kc转换、图像分析|从平衡状态判断到移动原理,建立"条件-变量-结果"的推导模型|
|反应热与速率|5题|盖斯定律叠加法、速率方程应用|能量变化与反应历程结合,强化"宏观现象-微观机理"的科学思维|
|电化学|2题|电极反应式书写、电子守恒计算|氧化还原反应与能量转化关联,体现"结构决定性质"的化学观念|
内容正文:
2027届高三化学一轮复习解答题专项训练化学原理综合
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、解答题
1.(2026·河北·高考真题)丙烯是石油化工行业的重要原料,利用氧化丙烷制备丙烯对环境保护和经济发展有重要的意义。反应如下:
Ⅰ
使用铂锡双金属催化剂(M),上述反应分两步进行:
Ⅱ
Ⅲ
回答下列问题:
(1)_________。
(2)550℃时,恒容密闭容器中装有0.20 g催化剂M,按通入混合气体,反应2 h后得到0.012 mol ,则0~2 h内每克催化剂催化生成的平均速率为_____。下列能说明该体系达到平衡状态的是_____(不定项选择,填序号)。
a.
b.的生成速率和消耗速率相等
c.混合气体的密度不再改变
d.混合气体的平均摩尔质量不再改变
(3)反应历程中,催化剂M表面可能发生的部分基元反应及其相应活化能如图甲所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注):
①
②
③
④
该催化剂对__________(填“C—C”或“C—H”)键的断裂具有更好的选择性。
(4)100 kPa下,向装有适量催化剂M的密闭容器中通入和各1 mol,在不同温度下体系达平衡时各组分的物质的量如图乙所示:
①图乙中曲线L代表的组分为__________。
②若体系压强变为50 kPa,其他条件不变,达平衡时,A点对应组分的物质的量_________(填“增大”“减小”或“不变”),原因为__________________________________________________________。
2.(2025·河北·高考真题)乙二醇(EG)是一种重要的基础化工原料,可通过石油化工和煤化工等工业路线合成。
(1)石油化工路线中,环氧乙烷(EO)水合工艺是一种成熟的乙二醇生产方法,环氧乙烷和水反应生成乙二醇,伴随生成二乙二醇(DEG)的副反应。
主反应:
副反应:
体系中环氧乙烷初始浓度为,恒温下反应30min,环氧乙烷完全转化,产物中。
①0~30min内,_______。
②下列说法正确的是_______(填序号)。
a.主反应中,生成物总能量高于反应物总能量
b.0~30min内,
c.0~30min内,
d.选择适当催化剂可提高乙二醇的最终产率
(2)煤化工路线中,利用合成气直接合成乙二醇,原子利用率可达100%,具有广阔的发展前景。反应如下:。按化学计量比进料,固定平衡转化率,探究温度与压强的关系。分别为0.4、0.5和0.6时,温度与压强的关系如图:
①代表的曲线为_______(填“”“”或“”);原因是_______。
②_______0(填“>”“<”或“=”)。
③已知:反应,,x为组分的物质的量分数。M、N两点对应的体系,_______(填“>”“<”或“=”),D点对应体系的的值为_______。
④已知:反应,,p为组分的分压。调整进料比为,系统压强维持,使,此时_______(用含有m和的代数式表示)。
3.(2024·河北·高考真题)氯气是一种重要的基础化工原料,广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
(1)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:。
①若正反应的活化能为,则逆反应的活化能_______(用含的代数式表示)。
②恒容密闭容器中按不同进料比充入和其,测定温度下体系达平衡时的(为体系初始压强,,P为体系平衡压强),结果如图。
上图中温度由高到低的顺序为_______,判断依据为_______。M点的转化率为_______,温度下用分压表示的平衡常数_______。
③下图曲线中能准确表示温度下随进料比变化的是_______(填序号)。
(2)1,4-二(氯甲基)苯(D)是有机合成中的重要中间体,可由对二甲苯(X)的氯化反应合成。对二甲苯浅度氯化时反应过程为
以上各反应的速率方程均可表示为,其中分别为各反应中对应反应物的浓度,k为速率常数(分别对应反应①~⑤)。某温度下,反应器中加入一定量的X,保持体系中氯气浓度恒定(反应体系体积变化忽略不计),测定不同时刻相关物质的浓度。已知该温度下,。
①时,,且内,反应进行到时,_______。
②时,,若产物T的含量可忽略不计,则此时_______后,随T的含量增加,_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
4.(2023·河北·高考真题)氮是自然界重要元素之一,研究氮及其化合物的性质以及氮的循环利用对解决环境和能源问题都具有重要意义。
已知:物质中的化学键断裂时所需能量如下表。
物质
能量/
945
498
631
回答下列问题:
(1)恒温下,将空气(和的体积分数分别为0.78和0.21,其余为惰性组分)置于容积为的恒容密闭容器中,假设体系中只存在如下两个反应:
i
ii
①_______。
②以下操作可以降低上述平衡体系中浓度的有_______(填标号)。
A.缩小体积 B.升高温度 C.移除 D.降低浓度
③若上述平衡体系中,则______________(写出含a、b、V的计算式)。
(2)氢气催化还原作为一种高效环保的脱硝技术备受关注。高温下氢气还原反应的速率方程为为速率常数。在一定温度下改变体系中各物质浓度,测定结果如下表。
组号
1
0.10
0.10
r
2
0.10
0.20
3
0.20
0.10
4
0.05
0.30
?
表中第4组的反应速率为_______。(写出含r的表达式)
(3)①以空气中的氮气为原料电解合成氨时,在_______(填“阴”或“阳”)极上发生反应,产生。
②氨燃料电池和氢燃料电池产生相同电量时,理论上消耗和的质量比为,则在碱性介质中氨燃料电池负极的电极反应式为_______。
③我国科学家研究了水溶液中三种催化剂(a、b、c)上电还原为(图1)和电还原为(图2)反应历程中的能量变化,则三种催化剂对电还原为的催化活性由强到弱的顺序为_______(用字母a、b、c排序)。
5.(2022·河北·高考真题)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
(1)时,燃烧生成)放热,蒸发吸热,表示燃烧热的热化学方程式为_______。
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应。
Ⅰ.
Ⅱ.
①下列操作中,能提高平衡转化率的是_______ (填标号)。
A.增加用量 B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除 D.加入催化剂
②恒温恒压条件下,1molCH4(g)和1molH2O(g)反应达平衡时,的转化率为,的物质的量为,则反应Ⅰ的平衡常数_______ (写出含有α、b的计算式;对于反应,,x为物质的量分数)。其他条件不变,起始量增加到,达平衡时,,平衡体系中的物质的量分数为_______(结果保留两位有效数字)。
(3)氢氧燃料电池中氢气在_______(填“正”或“负”)极发生反应。
(4)在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中,放电的电极反应式为_______。
(5)甲醇燃料电池中,吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO,四步可能脱氢产物及其相对能量如图,则最可行途径为a→_______(用等代号表示)。
6.(2026·河北沧州·一模)铬及其化合物在工农业生产和国防建设中有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)二苯铬[]转化为和的过程中的能量变化如图所示。反应的___________。该反应在___________(填“低温”“高温”或“任意温度”)下可自发进行。
(2)由催化反应制备重要的精细化工品氰化氢(HCN)的原理如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
相同温度和压强下,控制原料气中甲烷和氨气以相同投料比、不同流速通过催化剂,反应空速(单位时间内通过单位体积催化剂的气体流量)对的转化率和HCN的选择性的影响如下表所示。
实验序号
反应空速/
的转化率
转化的体积/mL
HCN的选择性
I
0.68
20.0%
40
61.5%
Ⅱ
1.36
12.0%
a
55.0%
Ⅲ
2.04
6.0%
36
48.1%
①三组实验的反应时长均为10 s,则实验Ⅱ中,___________,HCN的生成速率为___________。
②当空速逐渐增大时,的转化率和HCN的选择性均减小,其原因是___________。
(3)Cr-MFI分子筛在烷烃脱氢反应中表现出优异的活性、选择性和稳定性,利用该催化剂催化异丁烷脱氢的反应为 。
①某同学查阅相关资料得知,该反应的平衡常数与温度存在如下关系:。请推断该式是否正确并说明理由:___________。
②维持总压分别为112 kPa和224 kPa时,异丁烷脱氢反应的平衡转化率和水蒸气与异丁烷用量比的关系如图所示。其中曲线1对应的压强是___________,A点对应的平衡常数___________kPa。
7.(2026·河北雄安·模拟预测)存在可逆的二聚反应: 。
(1)已知:Ⅰ. ;
Ⅱ. ;
Ⅲ. 。
则反应的___________(用、和表示)。
(2)二聚反应的 ___________(填“>”“<”或“=”)0,恒温恒压下该反应___________(填字母)。
A.所有温度下都能自发进行 B.高温下能自发进行
C.低温下能自发进行 D.所有温度下都不能自发进行
(3)在300 K、1 atm下的恒容容器中,存在一定量和的混合物且已达到平衡。若测定容器中(为阿伏加德罗常数的值),则容器的容积应___________(填“大于”“小于”或“等于”)22.4 L。保持温度为300 K,压缩容器的容积,容器内气体颜色先变深再稍变浅(但仍比压缩前的颜色深),解释这一变化过程:___________。
(4)已知标准平衡常数是以分压与标准压强之比代替分压p求得的压强平衡常数。下某体系达到平衡时 ,某同学由此计算出在下,的二聚反应标准平衡常数,其结果错误之处在于___________。
(5)下,向容器中通入数目为(为阿伏加德罗常数的值)的,压强为 (初态下不以二聚态存在)。
①恒温恒容条件下进行反应,经过2 min达到平衡,测得总压强为且的体积分数为的,则下反应的标准平衡常数为___________(保留两位有效数字,下空同);以分压表示的平均反应速率,则以的分压表示平均反应速率___________。
②保持初始条件相同,若改为在绝热恒容条件下进行反应,下列容器中的图像最合理的是___________(填字母)。
8.(2026·河北·模拟预测)氮的氧化物是大气污染物之一,用合成气()还原氮氧化物,可防止空气污染,涉及的部分反应如下:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
回答下列问题:
(1) ________。
(2)提高NO平衡转化率的条件是________(填字母)。
a.高温高压 b.低温高压 c.高温低压 d.低温低压
(3)向两个相同的恒容密闭容器中分别通入1 mol NO和1 mol CO,在催化剂(Ⅰ、Ⅱ)的作用下,发生反应ⅲ,反应相同时间,不同温度下,测得NO的转化率的变化曲线如图甲。
①催化剂Ⅰ对反应的催化效率更高,判断依据是________。
②在催化剂Ⅱ作用下,转化率:b点>c点,其可能原因为________。
③若起始向另一相同的恒容密闭容器通入2 mol NO和2 mol CO,在足量催化剂Ⅰ作用下保持恒温200℃发生反应ⅲ,经历相同时间后,NO的转化率________(填字母)。
A.比a点大
B.比a点小
C.与a点一样
D.无法判断与a点的相对大小
(4)将2 mol NO(g)、4 mol CO(g)充入2 L恒容密闭容器中,起始温度相同时,在恒温或绝热条件下发生反应ⅲ,测得NO的转化率随时间的变化如图乙。实验测得该反应的速率方程为,(、为正、逆反应速率常数,只与温度和催化剂有关)。则________(填“能”或“不能”)计算X点的,原因是________。
(5)一定温度下,在2 L刚性密闭容器中(含催化剂)通入2 mol NO(g)、1.8 mol(g)发生反应ⅰ和ⅱ,经5 min达到平衡,测得NO的转化率为80%,的选择性[]为80%,则0~5 min内,反应ⅰ的平均反应速率________,反应ⅰ的K=________。
9.(2026·河北邯郸·三模)利用加氢合成甲醇()是实现“碳中和”的有效途径之一。一定条件下,与发生以下反应:
反应i:
反应ii:
反应iii:
(1)已知和下,、的燃烧热分别为、, ,则___________。反应iii在___________(填“高温”、“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
(2)在恒温恒容密闭容器中进行反应ii和iii,下列能说明反应达到平衡状态的有___________。
A.单位时间内生成的同时消耗
B.混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.反应速率
D.混合气体的压强不再改变
(3)研究表明,将金属钴(Co)以原子级掺杂到氧化铟()中,得到和两种不同催化剂,“111”和“012”表示晶面。不同晶面催化剂下加氢生成和速率控制步骤的活化能如图1所示,则___________(填“111”或“012”)晶面的生成速率更快。
(4)在,将的混合气体在催化剂作用下进行反应i、ii.体系中气体平衡组成比例(CO和在含碳产物中物质的量百分数)及的转化率随温度的变化如图2所示。
①表示平衡时在含碳产物中物质的量百分数的曲线是___________(填“a”或“b”)。
②平衡转化率随温度的升高先减小后增大,增大的原因可能是___________。
③时反应ii:的___________(用最简分数表示)。
10.(2026·河北衡水·模拟预测)将转化为有机物既可实现资源化利用,又有利于减少碳排放,实现碳中和。在双功能催化剂存在下,与反应可生成。回答下列问题:
(1)已知:①
②
写出二甲醚充分燃烧产生水蒸气的热化学方程式:_______;平衡常数_______(用含、的式子表示)。
(2)已知某恒压密闭容器中存在主反应①及副反应: 。分别按投料比[]为1∶3和1∶4通入气体、,的平衡转化率、的选择性[]随温度的变化曲线如图所示:
①曲线i、ii表示_______(填“的平衡转化率”或“的选择性”)随温度的变化,曲线iii、iv中与投料比对是_______,判断的依据是_______。
②工业上利用、生产时,欲提高的选择性与生产效益,下列措施中最适宜的是_______(填标号)。
A.降低温度 B.降低压强 C.使用对有高选择性的催化剂
(3)某温度下,向压强为的恒压密闭容器中充入、使其发生反应:,时反应恰好达到平衡,生成。
①下列能表明该反应一定达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.断裂的键与形成的键数目之比为1∶1
B.反应的值不变
C.混合气体的密度不变
D.消耗、的速率之比等于3∶2
②内_______,_______(保留最简分数形式)。
11.(2026·河北保定·三模)甲醇是最为常见、应用场景最为广泛的基础化学品之一、回答下列问题:
(1)反应①
反应②
一定温度下,向恒压容器中充入、,该条件下只发生反应②,达平衡时放出的能量,若向相同容器中充入、,在相同条件下达到平衡时,吸收的能量,则反应②的___________。
(2)恒温、恒压下,以为催化剂,初始时,,在反应器中发生反应。
①下列能作为该反应达到平衡状态的判据的是___________(填标号)。
A.气体压强不再变化 B.气体的密度不再改变
C. D.各物质浓度比不再改变
②模拟结果显示,该反应的历程和能量变化如图1所示(其中吸附在催化剂表面的物种用*表示)。
图1所示历程包含___________个基元反应,其中最大能垒(活化能)对应步骤的化学方程式为___________。
③和合成甲醇的同时还会发生副反应,下,反应经过达到平衡,的平衡转化率为25%,甲醇的选择性为80%[的选择性]。内,的平均反应速率为___________,反应的平衡常数___________(列出计算式即可)。
④对加氢合成甲醇过程中甲醇的碳源机理的推测有如下两种。
Ⅰ.与作用先生成,再加氢生成甲醇:
Ⅱ.不必经过,可以直接加氢合成甲醇:
压强的影响也可以为反应机理的推测提供重要信息。图2是以为催化剂,压强从变化到时对加氢反应性能的影响,由此推断生成甲醇的机理是___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),原因是___________。
[已知:时空收率是指在给定条件下,单位时间内,单位体积(或质量)催化剂能获得的某一产物的量]
12.(2026·河北沧州·二模)肼()是一种潜在储氢材料。向某密闭容器中充入,一定条件下体系中发生反应:
反应1:
反应2:
反应3:
回答下列问题:
(1)已知:、的沸点分别为-195.8℃、-33.34℃。的相对分子质量大于,但其沸点比低很多的主要原因是___________。
(2)反应3中,___________。
(3)如果忽视、随温度的变化,在下,反应3的和随温度变化的理论计算结果如图所示,则随温度的变化曲线为___________(填“曲线1”或“曲线2”)。
(4)不同温度下达到平衡时,几乎完全分解,分解产物、、的物质的量(n)随温度的变化如图所示。
①低压、高温下,有利于___________(填“反应1”“反应2”或“反应3”,下同)正向进行。低于M点对应温度时,反应体系中主要发生___________。温度高于473 K时,反应体系中可能主要发生___________。
②N点时,体系中___________。
(5)某温度下,保持总压强为100 kPa,向反应器中投入,只发生反应3,达到平衡时气体总物质的量为3 mol。反应3的平衡常数___________(为用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(6)肼-空气碱性燃料电池的能量转化率高且产物对环境友好。已知:电极材料每转移电子,对应的理论容量为。若完全反应,则对应的理论容量为___________。
13.(2026·河北沧州·三模)氟化学在现代无机化学中占有相当重要的地位。回答下列问题:
(1)化合物可用作燃烧剂、推进剂中的氧化剂以及高温金属的切割油等。
已知: ;
。
计算的_______。
(2)六氟硅酸钠()是一种多功能无机化合物,广泛应用于建材、玻璃、金属处理等。在一定温度、一定体积的密闭容器中,受热分解,所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图甲。
①气相产物的化学式为_______。
②温度下,保持该容器体积不变,向容器中通入适量的惰性气体,气相产物的分压_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
③已知温度下,平衡体系中气相产物的分压为。保持温度不变,将容器体积压缩至原来的(各物种状态不发生变化),气相产物的分压变化为_______(填选项字母)。
a.先增至后减小至 b.维持不变 c.增大至后维持不变
(3)可用于制备高纯度氟化物与功能材料。与稀有气体Xe能发生如下三个反应:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
恒压条件下,平衡时容器中、、的分布分数[如,代表在平衡体系中的分压]随温度的变化如图乙。
①保持其他条件不变,制备适宜的温度为_______。
②_______(填“<”或“>”)。
③已知时、,当平衡体系中时,_______kPa。
(4)也是稀有气体化合物,其合成反应为,与相比,后者相对容易发生,其原因为_______。
14.(2026·河北雄安·三模)甲醇蒸气重整:制氢技术因其低温操作、高氢气选择性等优势而受到青睐。该反应一般分两步进行:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)反应的_______,该反应自发进行的条件是_______(填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)已知 。研究发现,向上述反应体系中加入适量多孔CaO,有利于提高氢气的产率,其可能原因为_______。
(3)向若干相同容积的密闭容器中分别充入和,只发生反应Ⅱ,测得相同时间内,的转化率随温度的变化如图甲。已知反应Ⅱ的速率方程为,,其中、均为速率常数,该条件下只受温度影响,、与的关系如图乙。假设该温度范围内催化剂活性不受影响。
温度下,的转化率随温度呈现如图甲变化趋势的原因是_______;图乙中表示随的变化的是线_______(填“G”或“H”)。
(4)时,向某恒容密闭容器中按投料,加入过量,测得起始压强为100 kPa,发生反应Ⅰ、反应Ⅱ以及,反应到时达到平衡,平衡体系中,CaO对的吸收率为50%。已知时,的平衡常数;实验温度下,CaO与水蒸气的反应忽略不计。
①内,_______(用含的代数式表示)。
②时,反应Ⅰ的平衡常数_______。
③保持温度不变,若向平衡体系中再加入少量,重新达平衡后,将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
15.(2026·河北衡水·三模)Ⅰ.太阳能与电能有如下转化过程:
已知:反应Ⅰ的热化学方程式为
反应Ⅲ的热化学方程式为 。
(1)写出反应Ⅱ的热化学方程式:___________。
Ⅱ.已知一定条件下气体、、、之间存在如下转化关系:①;②,并且反应①的速率方程为,反应②的速率方程为,在容积为的密闭容器中,在一定温度下,加入发生上述反应,反应体系中总压和的分压随时间的变化如下表:
0
1
2
3
4
5
0
(2)前用的分压表示反应②的平均反应速率(平均)=___________(用包含的式子表示)。
(3)的比值等于___________。
(4)达到平衡时反应②的压强平衡常数___________(用包含各物质的分压表示)。
Ⅲ.一定条件下在某密闭容器中发生反应: ,调整和初始投料比和温度,测得的平衡转化率与初始投料比和温度的关系如图所示:
(5)C、D、E三点反应温度最高的是___________(填字母序号)。B、E、F三点反应温度最高的是___________(填字母序号)。
(6)B和G点温度是否相同?并给出合理的解释:___________。
16.(2026·河北邢台·二模)工业上可采用丙烯氨氧化法制丙烯腈,其原料丙烯通过丙烷脱氢反应获取。
丙烷脱氢制丙烯的过程可发生如下反应:
主反应 ①
副反应 ②
③
④
(1)丙烷脱氢主、副反应的压强平衡常数与的关系如图所示。从热力学角度分析,下列__________(填字母编号)措施可提高丙烷的平衡转化率。
a.升高温度 b.降低温度 c.增大压强 d.减小压强
(2)上述条件下,反应①的选择性较低,此时__________(填“键”或“键”)更易断裂,请从结构角度分析原因是__________。
(3)工业上常在反应气中引入二氧化碳来提高主反应的选择性。已知:该反应体系若温度过高催化剂表面会快速生成大量积炭,导致催化剂失活。通入适量二氧化碳有三个优点:
①可发生反应⑤,消耗部分促进主反应的平衡正向移动。
②与的反应放热,可大幅度降低能耗,节约生产成本。
③__________。
反应气中的与配比对催化剂活性的影响如表所示,从表中数据选择最佳为__________。(收率=转化率×选择性)
转化率/%
选择性/%
收率/%
14.8
14.9
0
85.1
12.6
23.2
17.2
0
82.8
19.2
22.8
16.5
0
83.5
19.1
18.0
39.7
0
60.3
10.9
(4)二氧化碳和氢气在一定条件下可发生反应制备甲醇,其热化学方程式为 ,若恒温条件下向恒容密闭容器中充入等物质的量的和,下列选项能说明该反应达到平衡状态的是__________(填字母编号)。
a.混合气体的平均相对分子质量不变
b.的体积分数不变
c.的体积分数不变
(5)已知:同一个反应的压强平衡常数随温度变化存在的等式关系。丙烯通过氨氧化法制丙烯腈的化学方程式为 ,如图为该反应的随的变化图,已知,计算该反应的__________(写出计算式即可)。
(6)长期接触丙烯腈可能引起高铁血红蛋白血症。血红蛋白(Hb)的主要任务是运输氧气:,该反应的标准平衡常数。若在292 K时,空气中的,在水中的溶解度为,则的标准平衡常数__________。(已知:标准平衡常数表达式中代入标准浓度或标准分压,如
17.(2026·河北保定·三模)用和焦炭为原料,经反应Ⅰ、Ⅱ得到,再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。反应Ⅰ.;反应Ⅱ.。回答下列问题:
(1)的结构与类似,则的电子式为_______。
(2)已知反应Ⅰ的与的关系曲线如图所示。
①反应Ⅰ中正反应的活化能_______(填“大于”“小于”或“等于”)逆反应的活化能。
②在1200K时,若在恒压容器中,加入焦炭和及少量的Ar,只发生反应Ⅰ,则以下说法能判断反应Ⅰ达到化学平衡状态的是_______。
A.不变 B.Ar的浓度保持不变 C.和的物质的量相等
(3)在体积为2 L的恒容容器中,加入焦炭4 mol,加入1 mol,Ar为载气。初始温度为900 K,缓慢加热至1400 K,再把温度升高至1823 K,在1400 K和1823 K下反应时,测得产率随时间的关系曲线如图所示(不考虑接触面积的影响)。
①初始温度为900 K,缓慢加热至1400 K时,实验表明已全部消耗,此时反应体系中的物质的量为_______。
②再将温度升高至1823 K,则A点生成的速率_______(填“大于”“小于”或“等于”)B点消耗的速率,理由是_______。
③B点时_______。其余条件不变,当容器体积变为1.8 L时,平衡时产率为_______。
18.(2026·河北保定·二模)乙烯在工业、农业等多个领域都有广泛的用途,利用乙烷可以制乙烯。回答下列问题:
(1)乙烷脱氢制备乙烯反应的可能性论证
标准摩尔生成焓:在和,由各种元素的指定单质生成标准状态的某纯物质的热效应。已知乙烷、乙烯的标准摩尔生成焓分别为、。则的___________,该反应在___________(填“高温”或“低温”)下可自发进行。
(2)乙烷脱氢制备乙烯的反应机理
脱氢制备过程会产生副产物,涉及的基元反应及对应的活化能如下表:
反应
活化能
i
451
ii
417
iii
47
iv
54
v
181
vi
0
vii
0
①整个反应的决速步骤为___________(写反应序号)。
②实际反应过程中在等压条件下需通入大量的水蒸气,其可能的原因是___________(答一条即可)。
(3)乙烷制备乙烯的优化
由于直接脱氢制的平衡常数较小,且需消耗大量水蒸气,故可优化为乙烷-二氧化碳制乙烯。主要发生如下反应:
主反应I:
副反应II:
容器体积恒为,控制和初始投料量分别为和,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性与温度或压强的关系如图所示。
已知:乙烯的选择性
①表示___________(填“温度”或“压强”)。
②根据点和点坐标计算,主反应的平衡常数___________(保留3位有效数字,下同),平衡体系中和的体积分数之和为___________。
19.(2026·河北保定·二模)氢气是一种高效无污染的理想能源,也被人们称为“绿色能源”。回答下列问题:
(1)一种利用油脂皂化的副产物丙三醇与水蒸气重整制氢的反应为 。
已知:Ⅰ
Ⅱ
则___________。
(2)已知分解反应的速率方程(为速率常数,只与温度、催化剂有关,与浓度无关)。某温度下的实验数据如表所示。
组别
速率常数
1
0.04
2
0.16
3
0.25
速率方程中___________;表中___________。
(3)在2 L恒容密闭容器中,充入和,在一定条件下发生反应也可生成氢气: ,测得平衡体系中、的物质的量分数()与温度的关系如图所示。
①表示的物质的量分数()与温度的关系曲线是___________(填“M”或“N”)。
②点、、的正反应速率的关系为___________。
③点时,往容器中再充入CO、、、COS各0.6 mol,平衡移动的方向是___________。(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)
(4)在一定条件下丙烷热解制备氢气的原理为 ,保持温度和压强()不变,对于分别为5:1、1:1、1:4、1:8的混合气。热分解过程中的转化率随时间的变化如图所示。
①越大,平衡时所得的产率___________。(填“升高”“降低”或“不变”)
②对应图中曲线___________,计算其在之间,___________。
20.(2026·河北唐山·二模)环己烯是常用的化工品,工业上通过催化重整己烷脱氢制备环己烯。
反应Ⅰ:(环己烷,g)
反应II:(环己烯,)
回答下列问题:
(1)已知反应(环己烷,g)(环己烯,g)(),则___________,反应Ⅰ在___________(填“低温”“高温”或“任意温度”)下可自发进行。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入,反应时(未平衡)容器内(环己烷)(环己烯),且在内用表示的平均反应速率为。下列叙述正确的是___________(填序号)。
a.反应I中,反应物总能量低于生成物总能量
b.时,的转化率为
c.时,容器内(环己烯)
(3)化学反应的、(平衡常数)、(温度)存在关系:(其中均为常数),反应I、II的平衡常数的对数与的可能关系如下图所示:
其中表示反应Ⅰ的平衡常数与温度的关系的是___________(填“”“”“”或“”),原因为___________。
(4)一定温度、维持压强为条件下,向反应器中充入一定量发生反应,达到平衡时,环己烯的体积分数为20%,。
①平衡时,己烷的转化率为___________,反应Ⅰ的压强平衡常数___________(反应,,为组分的分压);
②相同温度,若在恒容体系中发生反应,则己烷的平衡转化率将___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
21.(2026·河北雄安·二模)和催化重整制备甘油体系中存在如下反应:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
反应Ⅲ.
回答下列问题:
(1)反应的________。
(2)将n(CO):n(H2)=3:4的混合气体分别以不同流速通入盛有催化剂的反应器中,在不同温度下仅发生反应Ⅲ。通过检测流出气成分,绘制C3H8O3(g)的产率曲线如图所示(较低流速下的产率可近似为平衡产率)。
①M点对应________。
②图中温度由低到高的顺序为________,判断依据为________。
③T1时,Q点C3H8O3(g)的产率比N点低的原因可能为________。
(3)550℃时,向恒容密闭容器中充入1molCO(g)和1molH2O(g)发生反应Ⅰ和Ⅱ.平衡时H2O(g)的转化率为。
①CO(g)的平衡体积分数为________;反应Ⅰ的平衡常数K=________。
②若向该容器中充入2molCO(g)和2molH2O(g)发生反应,平衡时,________7(填“>”“<”或“=”)。
22.(2026·河北张家口·二模)2026年两会热点议题之一是生物天然气绿色发展。和重整与利用有利于实现“碳达峰”和“碳中和”目标。天然气和二氧化碳重整主要发生反应:
①
②
③
回答下列问题:
(1)、分子的空间结构均与其VSEPR模型相同,其主要原因是___________。
(2)的___________(用、表示)。
(3)一定温度下,在恒容密闭容器中充入和,只发生上述反应②,下列叙述错误的是___________(填标号)。
A.当混合气体的总压强不变时达到平衡状态
B.平衡时充入少量氩气,正反应速率小于逆反应速率
C.达到平衡时,再充入少量,平衡正向移动,反应热增大
D.其他条件不变,加入催化剂,活化分子百分数会增大
(4)初始按反应①的化学计量数投入反应物且只发生反应①,固定平衡转化率(α)分别为10%、50%、60%时探究温度与压强变化关系如图所示。
①___________(填“>”或“<”)0。
②用物质的量分数计算的平衡常数叫物质的量分数平衡常数(),A、B两点对应的体系,___________(填“>”“<”或“=”),C点对应体系的___________(用分数表示)。
(5)在容积均为1 L的恒容密闭容器甲、乙中,起始分别投入和,只发生反应③,分别在恒温、绝热条件下发生反应,测得压强与时间关系如图所示。
①a点时的转化率为___________;比较转化率:___________(填“>”“<”或“=”,下同)。
②比较速率:___________。
23.(2026·河北沧州·一模)是一种溶剂。利用天然气合成的相关反应如下:
①
②
回答下列问题:
(1)易溶于的主要原因是______。的结构为,其中S的杂化方式是______。
(2)______。
(3)、随温度变化不大,温度不同时,反应体系中不同。合成的总反应为,其随温度的变化如图所示。
为了提高的平衡转化率,宜控制温度范围为______(填标号),理由是______。
A.500~550℃ B.650~700℃ C.750~800℃
(4)利用工业废气替代硫黄矿生产的反应为,向恒容密闭容器中充入和,在不同催化剂Cat1、Cat2下发生反应。测得单位时间内(的转化率与温度的关系如图所示。
①温度低于550 K时,催化效能较大的是______(填“Cat1”或“Cat2”)。
②判断b点是不是平衡点并简述理由:______。在Cat1作用下,温度高于525 K时,的转化率快速降低,可能的原因是______。
(5)某温度下,保持压强恒定条件下,向反应器中充入和,发生反应、,达到平衡时,的转化率为50%,。该温度下,可逆反应的平衡常数。______(为用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
24.(2026·河北邯郸·二模)甲烷干重整(,反应Ⅰ)和甲烷蒸汽重整(,反应Ⅱ)涉及反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)已知标准摩尔生成焓()是指标准状态下,由稳定的单质生成化合物的焓变。
物质
0
依据表中数据,计算_______。
(2)水合物法气体分离技术可从富氦天然气中获得。笼形水合物是除以外的大部分分子装入以_______(填“氢键”或“共价键”)相连的几个水分子构成的笼内;结合图示(表示2个碳的烃),从物质结构角度解释无法形成笼状水合物的原因:_______。
(3)甲烷干重整(反应Ⅰ)的反应机理如下(指吸附在催化剂表面的中间物种):
i.……;
ii.(可能为,,,,);
iii.;
iv.,。
①反应i的化学方程式为_______;
②当投入与物质的量比为及时,体系中气态物质含量如图(表示2个碳的烃),温度高于时,含量均高于的主要原因为_______。
(4),条件下投入计量比和发生甲烷蒸汽重整(反应Ⅱ),伴随副反应。达到平衡时体系中各组分摩尔分数(物质i的摩尔分数)与投料水碳比关系如图:
和随水碳比变化曲线分别是_______、_______(填标号)。当时,反应Ⅱ的压强平衡常数_______(列出计算式,以分压表示,分压总压×物质的量分数)。
25.(2026·河北石家庄·二模)乙酸在催化剂的作用下和氢气反应可生成乙醇,反应体系主要发生如下反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
在条件下,的混合气发生上述反应。平衡时乙酸的转化率、产物的选择性随温度变化如图所示。
已知:
(1)的___________。
(2)图中表示乙酸的转化率随温度变化的曲线是___________。当温度低于时,随着温度的升高,选择性变大的原因是___________。
(3)和反应一段时间后,不改变反应时间和温度,能提高的可能措施是___________(任写一条)。
(4)恒温恒压条件下,向初始容积为的容积可变密闭容器中通入和,发生上述反应,达到平衡时容器的容积变为,,。反应Ⅱ的平衡常数___________(保留2位小数)。
26.(2026·河北沧州·二模)苯乙烯是一种重要的基础有机化工原料,广泛用于合成塑料和橡胶。工业上制苯乙烯有多种工艺路线——传统乙苯脱氢、CO2氧化脱氢、O2氧化脱氢。
Ⅰ.传统乙苯脱氢反应:
副反应:
已知:高温条件下,乙苯会裂解产生积炭覆盖在催化剂的表面,使催化剂“中毒”。
(1)部分化学键的键能数据如下表,则___________。
共价键
C-C
C-H
C=C
H-H
键能/(kJ·mol-1)
347.7
413.4
615
436
(2)在、 kPa下,以水蒸气作稀释气发生乙苯脱氢反应。芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性随乙苯转化率的变化曲线如图所示。
①工业中,通常在乙苯蒸气中掺混一定量的水蒸气进行反应,加入水蒸气的目的是___________。
②曲线c代表的产物是___________。
Ⅱ.科学家用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯与二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。催化剂存在酸性位(能接受电子对的位点)和碱性位(能给出电子对的位点)的反应活性中心,反应历程如图所示:
(3)下列说法错误的是___________(填标号)。
A.反应过程只涉及极性键的断裂和形成
B.催化剂的酸性位可以吸附、活化乙苯
C.催化剂的碱性位可以吸附、活化CO2
D.如果催化剂表面碱性太强,乙苯的转化率会升高
(4)900 K时,向恒容密闭容器中加入过量CaCO3和一定量乙苯,发生反应:; ,初始和平衡时容器内压强分别为和,则平衡时苯乙烯的分压为___________(用含有、、的代数式表示)。
(5)O2氧化脱氢法制苯乙烯。和其他工艺相比,区别是原料中添加的气体不同,与其他方法相比,O2氧化脱氢法得到的苯乙烯纯度较低可能的原因是___________。
(6)某研究团队报道了一种高效合成药物分子的新方法:以镍为阴极,苯乙烯和CO2选择性加氢数基化,一步得到布洛芬、萘普生等抗炎药的核心结构——苯丙酸衍生物(),该电极反应式为___________。
27.(2026·河北沧州·二模)消除含氮化合物的污染是环境保护的重要研究课题。
Ⅰ.工业尾气中的NH₃可通过催化氧化法除去。
反应1:
反应2:
(1)已知:标准摩尔生成焓是101 kPa、一定温度下,由最稳定的单质生成1 mol物质时反应的焓变。相关物质的标准摩尔生成焓如下表:
物质
标准摩尔生成焓/()
0
0
91.3
则___________。
(2)将一定比例、的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,的转化率、的选择性与温度的关系如图甲所示[的选择性]。
①在催化剂的有效作用下,其他条件不变,升高温度至300℃,的转化率不断增加,原因是___________。
②下列条件下出口处含量最高的是___________(填标号)。
A.175℃ B.225℃ C.300℃
Ⅱ.汽车尾气中的与在催化剂作用下发生反应:。向A、B两个恒容密闭容器中分别投入4 mol 和4 mol ,分别在恒温、绝热(体系与外界没有能量交换)条件下发生上述反应。体系压强与时间的关系如图乙所示。
(3)正反应是___________(填“吸热”或“放热”)反应,A容器对应的曲线先升高后降低的原因是___________。
(4)恒温条件下,反应达到平衡,的平衡转化率为___________,该反应的平衡常数___________(用含p的代数式表示,为用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(5)有人提议将上述反应设计成如下原电池,这样不仅能产生电能,还能消除环境污染,假设这种想法可行,下列说法错误的是___________(填标号)。
A.电极a通入的气体是
B.外电路中,电子由电极a流向电极b
C.采用多孔电极的目的是易于吸附气体
D.负极每消耗1 mol气体,正极同时生成1 mol气体
28.(2026·河北衡水·模拟预测)乙酸水蒸气重整制氢气是一项极具前景的制氢工艺,该过程中发生下列反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题:
(1)已知:在100 kPa和一定温度下,由最稳定的单质合成1mol某物质的反应焓变,叫做该物质的标准摩尔生成焓。反应Ⅰ中各物质的标准摩尔生成焓如下表所示。
物质
标准摩尔生成
焓/()
0
则_______。
(2)Van't Hoff研究了热力学温度T对反应的平衡常数K的影响,得出方程,其中R为气体常数,A为与反应有关的常数。实验测得反应Ⅰ、反应Ⅱ的随温度的变化情况如下图所示。则。_______(填“>”或“<”)。
(3)已知:S表示选择性,如:。在一定温度下,维持反应体系压强恒为p MPa,向容积可变的密闭容器中通入和,同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,测得平衡时气体的体积变为起始时的1.4倍,。则平衡体系中的体积分数为_______(计算结果保留2位有效数字),反应Ⅱ的压强平衡常数_______(计算结果保留2位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=物质的量分数×总压)。
(4)利用太阳能光伏电池电解水也可制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接或,可交替得到和。
①制时,控制开关应连接_______(填“”或“”)。产生的电极反应式是_______。
②改变开关连接方式,可得的电极为_______(填“阳极”或“阴极”)。此时电极3的电极反应式是_______。
29.(2026·河北沧州·一模)研究含碳、氮物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。已知如下信息:
反应ⅰ: ;
反应ⅱ: 。
回答下列问题[不考虑:]:
(1)、中化学键的键能分别为、,则NO中化学键的键能为______。
(2)在一定温度下,向2 L刚性绝热密闭容器中充入2 mol NO和,只发生反应ⅱ。下列描述不能说明该反应达到平衡状态的是______(填序号)
a.混合气体颜色不再改变 b.混合气体密度保持不变
c.混合气体温度不再改变 d.
(3)在一定温度下,向起始压强为100 kPa的1 L恒容密闭容器中通入和,发生反应ⅰ和ⅱ,4 min时反应达到平衡,测得体系总压强为90kPa,且(p为气体分压,单位为kPa),达到平衡时的平均反应速率为______kPa·min-1,反应ⅱ的压强平衡常数______(用平衡分压代替平衡浓度进行计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)在两个恒压密闭容器内分别充入2 mol NO和,在总压为、条件下只发生反应ⅱ。待两容器均达到平衡时,测得转化率随温度的变化如图所示。由图可知反应ii正反应的活化能______逆反应的活化能(填“大于”“小于”或“等于”)。用平衡常数K证明m点的容器容积大于n点:______。
(5)利用电催化可将同时转化为多种有机物,其原理如下图所示。铜电极上产生HCOOH的电极反应式为______。若铜电极上只生成,则铜极区溶液质量变化了______g。
30.(2026·河北保定·一模)甲醇是工业“基石”原料,也是清洁燃料及溶剂领域的重要物质。
I.合成气制备甲醇的原理为。向容积为1 L的绝热恒容容器中,加入和1 mol CO,反应开始时体系的压强增大。
已知:的燃烧热()分别为、,该反应的Ea(正)。
回答下列问题:
(1)该反应的逆___________(用字母表示)。
(2)该反应的速率方程为,,其中、为正、逆反应速率,为速率常数,为各组分的分压。升高温度,增大的倍数___________增大的倍数(填“>”、“<”或“=”)。
(3)向绝热反应器中通入和过量的,发生合成气的转换反应:。催化作用受接触面积和温度等因素影响,的比热容较大。过量能有效防止催化剂活性下降,其原因有___________。该反应需要在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热,保证反应在最适宜温度附近进行。若采用喷入冷水(蒸汽)方式降温,在图中做出CO平衡转化率随温度变化曲线。___________。
II.工业废气中的二氧化碳加氢制甲醇是“碳中和”的一个重要研究方向,在催化剂作用下,主要自发进行以下反应:
i.
ii.
iii.
(4)在恒温、恒压反应器中通入发生反应i和ii,的平衡转化率及的平衡产率随温度变化关系如图所示。
已知:产率;的选择性。
下列说法错误的是___________。
A.,
B.的平衡选择性随温度的升高而减小
C.525 K时,的平衡选择性约为
D.525K时,减小的值或增大压强均能使的平衡转化率达到b点的值
(5)将一定比例和流速的和通过装有催化剂的容器,发生反应i和ii,经过相同时间,测得5 Mpa时反应温度变化、时压强变化对甲醇产量影响的关系如图所示。曲线X表示___________(填“5 Mpa时反应温度变化”或“时压强变化”)。增大压强,产物中的体积分数增大的原因是___________。
(6)已知:对于反应,压强平衡常数为,为各组分平衡时的分压。一定温度下,向恒容密闭容器中通入物质的量之比为1:3的与,发生以上3个反应,若起始压强为200 MPa,反应经后达到平衡,此时体系压强为,反应iii的平衡常数___________(保留两位有效数字)。
试卷第1页(共3页)
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《2027届高三化学一轮复习解答题专项训练化学原理综合》参考答案
1.(1)+165
(2) 0.03 bd
(3)C-H
(4) 减小 A点代表的组分为,该反应体系中发生的主要反应为气体分子数增大的反应,减小压强,反应Ⅰ平衡向正反应方向移动,消耗量增大,其物质的量减小
【详解】(1)根据盖斯定律,将反应Ⅱ和反应Ⅲ相加即可得到反应Ⅰ,故 。
(2)0~2 h内每克催化剂催化生成 的平均速率 。
a.由Ⅱ、Ⅲ两步反应关系可得,任意时刻都满足,无法说明各组分浓度或百分含量保持不变,不能作为平衡标志,错误;
b.的生成速率等于消耗速率,说明正逆反应速率相等,达到平衡,b正确;
c.该反应在恒容密闭容器中进行,气体总质量不变,容器体积不变,混合气体的密度始终不变,不能说明达到平衡状态,错误;
d.反应前后气体总质量不变,但反应Ⅰ和反应Ⅱ都是气体分子数增加的反应,气体总物质的量在反应过程中不断增大,平均摩尔质量不断减小,当混合气体的平均摩尔质量不再改变时,说明达到了平衡状态,正确。
故选bd。
(3)由图甲可知,断裂C-H键的基元反应(②和④)的活化能分别为和,明显低于断裂C-C键的基元反应(①和③)的活化能(和)。活化能越低,反应越容易进行,因此该催化剂对C-H键的断裂具有更好的选择性。
(4)① 初始通入和各。根据反应Ⅱ和Ⅲ,设消耗的为,消耗的为,则生成的为,生成的为,体系中存在的为。由于存在,故 ,即消耗的多于消耗的,平衡时剩余的少于。升温使平衡正向移动。因此,反应物(的、)的量会随温度升高而减小,图中下降的曲线中,虚线在上方,代表,点线在下方,代表。观察反应的物质的量一定相等,反应Ⅱ生成主产物,反应Ⅲ的发生促进反应Ⅱ的平衡正向移动,所以物质的量在所有产物中应该是最高的,对应最上面的那条实线;550℃之后,由于随升温而骤减,下降的比要快,说明反应Ⅱ发生程度较大,导致的量大于,故曲线 L 代表。
② A点在虚线上,代表的组分为。该反应体系中发生的反应(反应Ⅰ、Ⅱ)均为气体分子数增大的反应,若体系压强由变为,压强减小,平衡向气体分子数增大的方向(即正反应方向)移动, 的转化率增大,其物质的量减小。
2.(1) cd
(2) 该反应为气体体积减小的反应,温度相同时,增大压强,平衡正向移动,平衡转化率增大 < = 12
【详解】(1)①0~30min内,环氧乙烷完全转化,;
②a.,主反应中,,则生成物总能量低于反应物总能量,a错误;
b.由题中信息可知主反应伴随副反应发生,EG作为主反应的生成物同时也是副反应的反应物,即EG浓度的变化量小于EO浓度的变化量,0~30min内,,b错误;
c.主反应中,,副反应,同一反应体系中物质一量变化量之比等于浓度变化量之比,产物中,即,,反应时间相同,则,,则,c正确;
d.选择适当催化剂可提高主反应的选择性,可提高 乙二醇的最终产率,d正确;
故选cd;
(2)①该反应为气体体积减小的反应,温度相同时,增大压强,平衡正向移动,平衡转化率增大,,故、、对应α为0.6、0.5、0.4;
②由图可知,压强相同时,温度升高,平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,<0;
③M、N的进料相同,平衡转化率相等,平衡时各组分物质的量分数分别相等,则=;D点对应的平衡转化率为0.5,根据题中信息,该反应按化学计量比进料,设起始加入2molCO和3molH2,列三段式:,平衡时,、、的物质的量分数分别为,;
④设起始加入mmolCO和3molH2,此时,列三段式:,平衡时,气体总的物质的量为mmol,、、平衡分压分别,。
3.(1) 该反应正反应放热,且气体分子数减小,反应正向进行时,容器内压强减小,从到平衡时增大,说明反应正向进行程度逐渐增大,对应温度逐渐降低 0.03 D
(2) 5.54 0.033 增大
【详解】(1)①根据反应热与活化能E正和E逆关系为正反应活化能-逆反应活化能可知,该反应的。
②该反应的正反应为气体体积减小的反应,因此反应正向进行程度越大,平衡时容器内压强越小,即越大。从到,增大,说明反应正向进行程度逐渐增大,已知正反应为放热反应,则温度由到逐渐降低,即。由题图甲中M点可知,进料比为,平衡时,已知恒温恒容情况下,容器内气体物质的量之比等于压强之比,可据此列出“三段式”。
可计算得,。
③由题图甲中M点可知,进料比为2时,,结合“三段式”,以及时化学平衡常数可知,进料比为0.5时,也为,曲线D上存在(0.5,60)。本题也可以快解:根据“等效平衡”原理,该反应中和的化学计量数之比为,则和的进料比互为倒数(如2与0.5)时,相等。
(2)①根据化学反应速率的计算公式时,,时,。
②已知,又由题给反应速率方程推知,,则,即后。后,D和G转化为T的速率比为,G消耗得更快,则增大。
4.(1) 181 CD
(2)
(3) 阴 bac
【详解】(1)①ΔH1=反应物总键能-生成物总键能=;
故答案为:+181;
②A.缩小体积,所有物质浓度均增大,A不符合题意;
B.升高温度,平衡向着吸热方向进行,反应i为吸热反应,则升温平衡正向进行,NO浓度增大,B不符合题意;
C.移除NO2,平衡ii向正向进行,NO浓度降低,C符合题意;
D.降低N2浓度,平衡逆向进行,消耗NO,NO浓度降低,D符合题意;
故答案为:CD;
③根据三段式
,;
故答案为:;;
(2)实验1与实验2相比,,y=1,实验1与实验3相比,,x=2,代入实验3,,根据实验4计算,;
故答案为:0.75r;
(3)①N2生成NH3,化合价降低,得电子,发生还原反应,则N2在阴极反应;
故答案为:阴;
②燃料电池中,氨气作负极发生氧化反应,生成N2,生成1个N2转移6个电子,在碱性下发生,;
故答案为:;
③催化剂通过降低反应活化能提高反应速度,则催化活性由强到弱的顺序为b>a>c;
故答案为:bac。
5.(1)H2(g)+O2 (g)=H2O(1) H= -286 kJ•mol-1
(2) BC 43%
(3)负
(4)CnH2n+2-(6n+2)e-+ (3n+1) O2-=n CO2+(n+1) H2O
(5)abehj
【详解】(1)298K时,1gH2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,则1molH2燃烧生成H2O(g)放热=242kJ,用热化学方程式表示为:H2(g)+O2(g)=H2O(g) H1= -242 kJ•mol-1①,又因为1 mol H2O(1)蒸发吸热44kJ,则H2O(g)= H2O(l) H2= -44 kJ•mol-1②,根据盖斯定律可知,表示H2燃烧热的反应热为 H=H1+H2= -286 kJ•mol-1,故答案为:H2(g)+O2 (g)=H2O(1) H= -286 kJ•mol-1;
(2)①A.增加CH4 (g)用量可以提高H2O(g)的转化率,但是CH4(g)平衡转化率减小,A不符合题意;
B.恒温恒压下通入惰性气体,相当于减小体系压强,反应混合物中各组分的浓度减小,反应Ⅰ的化学平衡正向移动,能提高CH4(g)平衡转化率,B符合题意;
C.移除CO(g),减小了反应混合物中CO(g)的浓度,反应Ⅰ的化学平衡正向移动,能提高CH4(g)平衡转化率,C符合题意;
D.加入催化剂不能改变平衡状态,故不能提高CH4(g)平衡转化率,D不符合题意;
综上所述,上述操作中,能提高CH4(g)平衡转化率的是BC;
②恒温恒压条件下,1 mol CH4 (g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时,CH4 (g)的转化率为α,CO2 (g)的物质的量为b mol,则转化的CH4 (g)为α mol,剩余的CH4 (g)为(1-α)mol,根据C元素守恒可知,CO(g)的物质的量为(α-b)mol,根据H和O守恒可知,H2O(g)的物质的量为(1-α-b)mol,H2(g)的物质的量为(3α+b)mol,则反应混合物的总物质的量为(2α+2)mol,平衡混合物中,CH4(g)、H2O(g)、 CO(g) 、H2(g)的物质的量分数分别为、、、,因此,反应I的平衡常数Kx=;其他条件不变,H2O(g)起始量增加到5mol,达平衡时,α=0.90,b =0.65,则平衡时,CH4 (g)为0.1mol,根据C元素守恒可知,CO(g)的物质的量为0.25mol,,根据H和O守恒可知,H2O(g)的物质的量为(5-0.90-0.65 )mol=3.45mol,H2(g)的物质的量为(3α+b )mol=3.35mol,平衡混合物的总物质的量为(2α+6 )mol=7.8mol,平衡体系中H2(g)的物质的量分数为;
(3)燃料电池中的燃料在负极发生氧化反应,因此,氢氧燃料电池中氢气在负极发生反应;
(4)在允许O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中,CnH2n+2在负极发生氧化反应生成CO2和H2O,电极反应式为CnH2n+2-(6n+2)e-+ (3n+1) O2-=nCO2+(n+1) H2O;
(5)由图示可知,吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO,且能垒越低,活化能越小,越容易进行,根据图示可知,其可行的途径为:abehj。
6.(1) 低温
(2) 48 2.64 空速过大,原料气与催化剂接触的时间过短,来不及与催化剂作用就被排出
(3) 不正确,该反应为吸热反应,温度升高,平衡常数增大,与公式不相符 112 kPa 36
【详解】(1)根据图示能量变化,可写出如下热化学方程式:
① ,② ,根据盖斯定律,由 ② -① 得目标反应:。该反应的正反应是气体分子数减少的反应,即 ,且 。根据 时反应自发进行,可知该反应在低温下可自发进行。
(2)① 相同温度和压强下,通入气体的总体积与反应空速成正比。设实验I中通入的体积为,则,解得。实验Ⅱ的空速是实验I的2倍,则通入的体积为,故。实验Ⅱ中,生成的的体积为,反应时长为,则的生成速率为 。
② 当空速增大,气体流速加快,反应物与催化剂接触时间缩短,反应未达到平衡(或反应不充分),导致的转化率降低,同时生成的反应速率相对较慢,接触时间缩短对其影响更大,导致的选择性降低。
(3)① 该反应的,为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,平衡常数增大;而根据公式,温度升高时,减小,减小,即减小,与实际规律相矛盾,故该式不正确。
② 该反应是气体分子数增大的反应,相同条件下,压强越小,平衡正向移动程度越大,异丁烷的平衡转化率越高。图中曲线1异丁烷脱氢反应的转化率高于曲线2,故曲线1对应的压强较小,为。A点在曲线2上,对应压强为。此时 ,设初始投入异丁烷,水蒸气。A点异丁烷的平衡转化率为,则转化的异丁烷为。
平衡时,各物质的物质的量分别为:异丁烷,异丁烯,氢气,水蒸气,混合气体总物质的量为。各气体的分压分别为: 则 A 点对应的平衡常数 。
7.(1)
(2) < C
(3) 大于 压缩容器的容积,增大,颜色变深,平衡正向移动,故颜色稍变浅,但仍然比压缩前的颜色深
(4)计算时未使用分压与标准压强之比,而是直接使用了分压p;
(5) 1.9 0.50 C
【详解】(1)Ⅰ. ;
Ⅱ. ;
Ⅲ.
得 。
(2)二聚反应气体物质的量减少, <0,根据反应自发,因为反应的,可知恒温恒压下该反应低温下能自发进行,选C。
(3)据题意,气体分子数之和为,故其在标准状况下的体积为22.4 L,则300 K,1 atm下容器的容积应大于22.4 L。保持温度为300 K,压缩容器的容积, 增大,颜色变深,平衡正向移动,故颜色稍变浅,但仍然比压缩前的颜色深。
(4)错误之处是:计算时未使用分压与标准压强之比,而是直接使用了分压p;
(5)①设转化的物质的量为x mol,列“三段式”:
,,,, ,,。
②绝热恒容条件下从一侧开始反应,由于反应放热,容器内温度升高,初段反应速率增大,体现在其初始时斜率更大。由于体系温度上升,平衡逆向移动,平衡常数减小,故其比恒温恒容条件下的小,故C项符合题意。
8.(1)
(2)b
(3) 相同温度、相同时间,催化剂Ⅰ作用下NO转化率更高 温度升高,催化剂Ⅱ活性降低,且反应放热升温平衡逆向移动 A
(4) 能 反应为放热反应,绝热条件下容器温度升高,反应速率快,先达到平衡,I代表绝热容器,II代表恒温容器,X点温度与平衡时温度相同,平衡常数相同,平衡时NO的转化率为25%,可以算出平衡常数K,故能计算X点的
(5) 0.16 8
【详解】(1)根据盖斯定律可得:,所以的;
(2)根据反应ⅰ、ⅱ可得: ,所以总反应为放热且气体分子数减小的反应,根据反应ⅲ可得反应ⅲ也为放热且气体分子数减小的反应。若要提高NO平衡转化率,需要在低温(平衡正向移动)、高压(平衡正向移动),故答案选:b;
(3)①相同温度下,相同反应时间,催化剂Ⅰ对应的NO转化率高于催化剂Ⅱ,所以催化剂Ⅰ对反应的催化效率更高;
②反应ⅲ是放热反应,温度过高,催化剂Ⅱ催化活性降低(或催化剂失活),且升温平衡逆向移动,NO平衡转化率下降;
③其他条件不变,投料加倍,恒容条件相当于增大压强,反应ⅲ为气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,NO转化率应比a点大,故答案选:A;
(4)平衡时,,即,所以,平衡常数K只与温度有关,反应是放热反应,绝热条件下容器温度升高,反应速率快,先达到平衡,故曲线I代表绝热条件下的反应,曲线II代表在恒温条件下发生的反应ⅲ,X点温度与平衡时温度相同,平衡常数相同,曲线II平衡时NO的转化率为25%,通过三段式可以计算出平衡常数,可以计算X点的;
(5)容器体积,起始各物质的物质的量为:,转化率为80%,消耗,的选择性为80%。根据的选择性为80%可得:。根据反应ⅱ,生成,则反应ⅱ消耗:。消耗的NO全部来源于反应ⅰ,所以在反应ⅰ中有:消耗,消耗,生成。因此平衡时有:、、、,所以应ⅰ的平均反应速率,反应ⅰ的。
9.(1) +41.2; 低温
(2)BD
(3)012
(4) a 温度升高后体系以反应ii为主,反应ii为吸热反应,升高温度平衡正向移动,CO2转化率增大;
【详解】(1)的燃烧热对应热化学方程式为 ,的燃烧热对应热化学方程式为 ,已知 ,根据盖斯定律。反应iii由反应i减去反应ii得到,,反应iii为气体分子数减少的反应,,根据复合判据时反应自发,因此低温条件下可满足,反应自发进行。
(2)A.单位时间内生成1mol的同时消耗1mol,均表述正反应方向的速率关系,不能说明正逆反应速率相等,A错误;
B.反应体系中气体总质量恒定,反应iii为反应前后气体总物质的量变化的反应,混合气体的平均相对分子质量为变量,当平均相对分子质量不再改变时说明反应达到平衡,B正确;
C.反应速率比等于对应化学计量数比在反应任意时刻均成立,不能说明反应达到平衡,C错误;
D.反应iii为反应前后气体总物质的量变化的反应,而反应ii反应前后气体总物质的量不变,因此恒温恒容条件下混合气体的压强为变量,当压强不再改变时说明反应达到平衡,D正确;
故选BD。
(3)决速步的活化能越小,对应反应速率越快,由图1可知,晶面生成的决速步活化能为0.98eV,小于晶面的1.3eV,因此012晶面的生成速率更快。
(4)①反应i为放热反应,升高温度平衡逆向移动,的平衡量减少,反应ii为吸热反应,升高温度平衡正向移动,的平衡量增多,因此平衡时在含碳产物中物质的量百分数随温度升高而降低,对应曲线a。
②低温段体系以反应i为主,反应i为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡转化率降低;温度升高到一定程度后体系以反应ii为主,反应ii为吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡转化率增大。
③设起始,,250℃时的转化率为20%,则参与反应的总物质的量为,平衡时;和在含碳产物中物质的量百分数均为50%,因此,根据元素守恒,平衡时,反应消耗的,平衡时;平衡时总物质的量为,总压为5.0MPa,各组分分压分别为,,,,代入反应ii的平衡常数表达式得。
10.(1)
(2) 的选择性 iv 其他条件相同时,含量越小,的平衡转化率越低 C
(3) C 1.2
【详解】(1)二甲醚充分燃烧生成水蒸气的化学方程式为:③;由盖斯定律可知,反应③=反应②×3-反应①,,则热化学方程式为,平衡常数;
(2)①生成甲醚的反应是放热反应,副反应是吸热反应,因此升高温度不利于甲醚的生成但有利于副反应向右进行,故升高温度会导致甲醚选择性降低,但由于副反应是吸热反应,当升高温度对副反应的影响大于对主反应①的影响时,的平衡转化率会随着温度的升高而增大,故曲线i、ii表示甲醚的选择性随温度的变化,曲线iii、iv表示的平衡转化率随温度的变化;其他条件相同时,含量越小,的平衡转化率越低,故曲线iv表示投料比时的平衡转化率随温度的变化;
②A.降低温度会降低反应速率,导致单位时间内产量降低,A不符合题意;
B.降低压强,主反应逆向移动,的选择性降低,同时反应速率也降低,B不符合题意;
C.使用对有高选择性的催化剂,既能提高的产率也能提高反应速率,C符合题意;
故选C;
(3)①A.断裂H-H键与形成O-H键均表示反应向正方向进行,不能说明反应到达平衡,A不符合题意;
B.温度不变时,化学反应的焓变只与反应体系的始态与终态有关,与平衡无关,B不符合题意;
C.该反应正反向为气体分子数减小的反应,恒压条件下,容器容积会减小,而气体总质量不变,故混合气体密度为变量,当密度保持不变时,反应达到平衡,C符合题意;
D.消耗、分别代表正、逆反应,但只有速率之比等于计量数之比时才能表明反应达到平衡状态,D不符合题意;
故选C;
②平衡时生成,三段式为:
平衡时混合气体共有12 mol,平衡时各物质的分压分别为,同理可求出、、,开始时,则内,。
11.(1)-49
(2) BD 13 或 17.5 Ⅱ 随着压强的增大,的转化率增大,甲醇的时空收率和选择性也增大,但是CO的时空收率几乎不变,选择性下降,说明甲醇由直接加氢转化而来
【详解】(1)恒温恒压等效平衡:正向投料:0.2 molCO2、0.6 molH2,放热7.8 kJ,逆向投料:0.4 mol CH3OH、0.4 molH2O,等效于初始0.4 molCO2、1.2 molH2,达到平衡吸热4.0 kJ,两平衡等效,设正向反应0.2 molCO2转化率为x,则:,逆向体系达到相同平衡,净转化0.4(1-x) CO2mol,吸热:,两式相加、整理: ,反应放热, ;
(2)①A.恒温恒压,气体压强始终不变,不能作平衡判据,A错误;
B.该反应为气体物质的量变化的反应,恒温恒压下反应,,m不变,V随反应进行变化,故不变时反应达到平衡,B正确;
C.平衡时应满足,不满足平衡关系,C错误;
D.各物质浓度比不再改变,说明各组分含量不变,可以判断反应达到平衡,D正确;
故选BD;
②化学吸附脱附的每个基元步骤可以视为基元反应,形成每个过渡态为一步基元反应,由图可知,图中一共有13个基元反应;其中最大能垒对应步骤为第二个基元反应,化学方程式为或。
③由题知,达平衡时消耗,生成CH3OH消耗,生成CO消耗,由方程式可知,总消耗H2:,平衡时,,,,,气体总物质的量为;初始总物质的量4 mol,H2初始分压,平衡时H2分压为,H2分压变化量为,;
反应的平衡常数;
④由图可知,随着压强的增大,CO2的转化率增大,甲醇的时空收率和选择性显著增大,但是CO的时空收率几乎不变,选择性下降,说明反应不经过CO中间体,甲醇由CO2直接加氢转化而来,故推断生成甲醇的机理是II。
12.(1)NH3分子间存在氢键,而N2分子间仅存在范德华力,氢键的作用力远大于范德华力
(2)+92.2
(3)曲线2
(4) 反应3 反应2 反应3 2:3
(5)1875
(6)21.44
【详解】(1)由于分子间存在氢键,而分子间仅存在范德华力,氢键的作用力远大于范德华力,故的沸点比的沸点低很多;
(2)由盖斯定律可得反应3=(3×反应1-反应2),则;
(3)根据吉布斯自由能公式,反应3的,为吸热反应,反应3的,反应3正向为气体分子数增大的反应,混乱度增大,故温度升高时,项占主导,随温度升高而减小;吸热反应,升温平衡正向移动,随温度升高而增大,图中曲线2随温度升高而下降,对应;曲线1随温度升高而上升,对应;
(4)①在不同温度下达到平衡时,几乎完全分解,分解产物、、,当升高温度,反应3:正向移动,和的物质的量增加,的物质的量减小,则甲表示的物质的量,乙表示的物质的量,丙表示的物质的量,低压、高温有利于气体分子数增多的吸热反应,反应1是气体分子数增多的放热反应,反应2是气体分子数增多的放热反应,反应3气体分子数增多的吸热反应,故低压、高温下有利于反应3正向进行;低于M点温度:产物中(丙)的物质的量较高,(甲)较低,说明主要发生反应2(生成和少量 );温度高于 473K 时:减少,增多,说明主要发生反应3,分解为和;
②初始投入,N 点时,和的物质的量相等,设为x,根据N原子守恒得,,由H原子守恒得,,,所以;
(5)某温度下,保持总压强为100 kPa,向反应器中投入,只发生反应3,达到平衡时气体总物质的量为3 mol,设反应中生成的为x mol,由三段式,,则,解得x=0.5 mol,则平衡时的分压为,的分压为,的分压为,则反应3的(kPa)2;
(6)完全反应的电极反应为,的物质的量为,转移电子数为,每转移电子对应容量,则理论容量。
13.(1)+15
(2) SiF4 不变 a
(3) 630 K > 125
(4)Xe原子半径大,电离能小,更容易失去电子
【详解】(1)已知反应: ,,目标反应可由②①得到,因此:。
(2)①根据元素守恒和图中物质的量变化(时,反应物完全分解,生成物物质的量为和),配平分解反应:,因此气相产物为。
②温度不变,该反应的平衡常数,只随温度变化,因此不变;
③只要温度不变,该反应的平衡常数Kp就不变,当体积减半瞬间,分压变为2p0,此时Qp>Kp,平衡逆向移动生成固体,直至分压重新跌回p0,故答案选a;
(3)①由图乙可知,温度约为630K时,的分布分数最大,是制备的适宜温度。
②反应ii反应i得:,;温度升高时减小,平衡逆向移动,说明该反应,即,故。
③由,,两式相除得:,代入数据,解得。
(4)Xe在Kr下方,原子半径更大,原子核对外层电子吸引力更弱,电离能更小,更易失电子与F形成化学键,因此更易发生。
14.(1) +49.8 高温
(2)多孔CaO能吸收体系中的CO2,降低生成物浓度,促使平衡正向移动;同时该吸收反应为放热反应,可为吸热的甲醇重整反应提供热量。
(3) T1~T2温度下,反应尚未达到平衡,随着温度升高,反应速率加快,相同时间内CO的转化率增大。 G
(4) 70/t 980 减小
【详解】(1)①根据盖斯定律,总反应=反应I +反应II:;
②自发反应的判据为ΔG=ΔH-TΔS<0,总反应气体分子数增加,ΔS>0,且ΔH>0,因此高温下TΔS>ΔH,ΔG<0,反应自发。
(2)多孔CaO能吸收体系中的CO₂,降低了生成物 CO₂的浓度,促使反应Ⅱ和总反应的平衡正向移动,提高了氢气的产率;同时该反应为放热反应,放出的热量可为吸热的甲醇重整反应提供能量,进一步促进反应正向进行。
(3)①此温度范围内反应未达到平衡,温度升高,反应速率加快,相同时间内CO的转化量增加,因此转化率随温度升高而增大;
②反应II(放热),温度升高(减小),逆反应速率常数k逆增大,因此随增大而减小的幅度更大(更陡),对应曲线G。
(4)①已知:起始时和按物质的量比1:1投料,起始总压100 kPa,因此初始分压:,的,即平衡时体系中游离的,设反应I中的分压减少x,反应II中分压减少y:平衡时,游离,且CaO对CO2吸收率为50%,即,故,由,得,解得,平衡时,因此:;
②平衡时各物质分压:,所以
③将反应Ⅰ+反应Ⅱ得:,其平衡常数为:,变形得,温度不变,K不变,且CaCO3分解平衡中,加入少量的,平衡正向移动,最终增大,因此减小。
15.(1)
(2)
(3)1:3或1/3
(4)
(5) C F
(6)相同,平衡常数相同
【详解】(1)已知反应Ⅰ为,反应Ⅲ为。根据盖斯定律,取反应Ⅰ的逆反应与反应Ⅲ的逆反应相加,得到反应Ⅱ的热化学方程式:
,对应焓变。
(2)初始体系仅含,总压为,同温同容下气体分压与物质的量成正比。两个反应均为反应生成气体,因此每消耗1份分压的,体系总压增加1份,总消耗的分压等于总压变化量。
反应①中生成,因此等于反应①消耗的分压。时,,总消耗的分压为,则反应②消耗的分压为。反应②中生成,因此。
平均反应速率。
(3)平行反应的速率之比等于对应产物的平衡分压之比,反应速率,,因此。
平衡时,,总消耗的分压为,则。代入得,即比值为。
(4)反应②的压强平衡常数表达式为。
平衡时总消耗的分压为,因此平衡时。反应①生成的分压与相等,为;反应②生成的分压与相等,为,因此总,。
代入表达式得。
(5)反应焓变为正,温度升高平衡正移,平衡转化率升高。
① C、D、E三点投料比相同,均为1,平衡转化率C点最高,因此C点温度最高。
② B、E、F三点平衡转化率相同,投料比越大,相同温度下平衡转化率越低,因此要达到相同转化率,投料比越大对应温度越高。三点中F点投料比最大,因此F点温度最高。
(6)平衡常数仅与温度有关,若两点平衡常数相等则温度相同。
设B点初始,,转化率为,则平衡时,,,。反应为等气体分子数反应,平衡常数。
设G点初始,,转化率为,则平衡时,,,,平衡常数。
两点平衡常数相等,因此温度相同。
16.(1)ad
(2) 键 键键长更长,键能更小,键断裂比键的断裂更容易
(3) 高温时,可以与碳发生反应减少催化剂表面的积炭,防止催化剂失活
(4)ab
(5)
(6)
【详解】(1)由与温度的变化关系可知,消耗丙烷的主反应①、副反应②的随温度升高而增大,说明两反应焓变均为正值,为吸热反应,升高温度平衡正向移动,丙烷平衡转化率升高,故a正确,b错误;主反应①为气体分子数增大的反应,减小压强平衡正向移动,丙烷平衡转化率升高,增大压强平衡逆向移动,转化率降低,故d正确,c错误。故选ad。
(2)反应①选择性较低,说明副反应②的发生程度更大,副反应②为丙烷分子中键断裂生成和,故键更易断裂。从结构角度分析,键的键长比键更长,键能更小,断裂所需能量更低,故键比键更易断裂。
(3)高温条件下,可与催化剂表面的积炭发生反应生成,减少积炭沉积,防止催化剂失活。 结合表格数据,收率为转化率与选择性的乘积,时收率为12.6%,时收率为19.2%,时收率为19.1%,时收率为10.9%,故时收率最高,为最佳配比。
(4)甲醇制备反应为,反应前后气体总质量不变,总物质的量减小。
a.混合气体的平均相对分子质量为总质量与总物质的量的比值,平均相对分子质量不变说明总物质的量不变,反应达到平衡状态,a正确;
b.的体积分数不变说明各组分浓度不再变化,反应达到平衡状态,b正确;
c.初始充入等物质的量的和,反应按物质的量比消耗,设初始均为,转化的为,则平衡时,总气体物质的量为,的体积分数为,始终恒定,故的体积分数不变无法说明反应达到平衡状态,c错误。
故选ab。
(5)根据题给压强平衡常数随温度变化的等式,变形可得,故随变化的图像斜率为。图中横坐标的单位为,故斜率为,已知,代入得: 整理得。
(6)反应的标准平衡常数。 的溶解平衡为,其平衡常数,代入题给数据,,,,得: 目标反应的标准平衡常数,代入数值: 。
17.(1)
(2) 大于 AB
(3) 等于 温度不变,正反应速率不变,逆反应速率逐渐增大,直到达到B点化学平衡状态
【详解】(1)BaC2结构与CaC2类似,CaC2的电子式为,因此BaC2电子式为:;
(2)①反应Ⅰ中,温度升高,lg K增大,说明K增大,平衡正向移动,正反应为吸热反应;吸热反应中,正反应活化能E正大于逆反应活化能E逆(ΔH = E正 - E逆 > 0);
② 平衡状态判断(恒压容器,1200K,含Ar,只发生反应Ⅰ) 反应Ⅰ:BaCO3(s) + C(s) BaO(s) + 2CO(g),恒压条件下:
A.p(CO)不变,说明CO分压不再变化,反应达到平衡,A正确;
B.Ar为惰性气体,恒压下反应正向进行时气体物质的量增加,体积增大,Ar浓度会变化;若Ar浓度不变,说明体积不变,反应达到平衡,B正确;
C.BaCO3和BaO的物质的量相等,无法判断两者是否不再变化,不能说明平衡,C错误;
故答案选AB;
(3)①初始加入BaCO3 1 mol,1400K时BaC2产率为0(图中虚线),说明只发生反应Ⅰ:BaCO3(s) + C(s) BaO(s) + 2CO(g),BaCO3全部消耗,生成1 mol BaO;
②反应Ⅱ:BaCO3(s) + 3C(s)BaC2(s) + CO(g);A点:反应正向进行,还未达到平衡,此时的正反应速率(生成BaC2的速率)等于该温度下的初始正反应速率;B点:反应达到平衡,此时正反应速率(生成BaC2的速率)= 逆反应速率(消耗BaC2的速率); 整个过程温度始终为1823K,温度不变,反应的正反应速率常数不变,且固体反应物浓度视为常数,因此A点的正反应速率(生成速率)和B点的正反应速率相等;而B点正逆速率相等,所以A点生成速率 = B点消耗速率;
③B点BaC2产率60%,即生成0.6mol BaC2,反应BaO(s)+3C(s)BaC2(s)+CO(g)中,生成0.6mol BaC2同时生成0.6mol CO;第一步反应I生成2 mol CO,总n(CO)=2+0.6=2.6 mol,容器体积2L,故c(CO)==1.3 mol/L;
温度不变,该反应平衡常数K=c(CO)= 1.3 mol/L不变,体积变为1.8L,平衡时c(CO)仍为1.3 mol/L,总n(CO) = 1.3 mol/L×1.8L = 2.34 mol,则n(BaC2)=n(CO)-2 mol =0.34 mol,产率为×100%= 34%。
18.(1) +136.4 高温
(2) i 乙烷脱氢制备乙烯的正反应为气体体积增大的反应,保持压强不变,加入水蒸气,容器体积增大,等效为降低压强,平衡向正反应方向移动,乙烯的产率提高
(3) 温度 0.569 33.3%
【详解】(1)根据盖斯定律,反应焓变生成物总标准摩尔生成焓−反应物总标准摩尔生成焓,是指定单质,标准生成焓为0,因此: ,该反应,且反应后气体体积增大,,根据自发判据时反应可自发进行,故高温下反该应可自发进行。
(2)① 决速步骤由活化能最高的步骤决定,表格中反应i活化能最大,因此是决速步骤。
② 乙烷脱氢的正反应是气体体积增大的反应,等压下通入水蒸气,体系体积增大,反应物和产物分压降低,平衡正向移动,提高乙烷转化率,乙烯的产率提高;也可作为载气带出产物,或提供热量维持反应温度,答一条即可。
(3)① 主副反应均为气体体积增大的吸热反应:若X为压强,压强增大,平衡逆向移动,乙烷转化率降低,与图像不符;若X为温度,温度升高,两个吸热反应平衡均正向移动,乙烷转化率升高,且副反应焓变更大,升温更促进副反应,乙烯选择性降低,与图像一致,因此X是温度。
② 由图:M点乙烷为转化率50%,总转化 ;N点乙烯选择性为,因此主反应消耗 ,副反应消耗 ,容器体积为,浓度数值等于物质的量,平衡浓度: , , , , , ,主反应平衡常数:,总物质的量,CO和总物质的量=(1.6+0.6)mol=2.2mol ,体积分数之和。
19.(1)+128
(2) 1.5
(3) M (写成也可) 正反应方向
(4) 降低 0.072
【详解】(1)由盖斯定律,重整制氢反应可由得到,故;
(2)由组1和2数据可知,,代入数据得,解得n=1.5;由组1和3数据可知,故;
(3)①该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,故温度越高,平衡时物质的量分数越小,故对应曲线为M;
②温度越高,正反应速率越快,故点、、的正反应速率的关系为;
③点处物质的量分数为20%,故点处各组分物质的量为:CO 0.4 mol, 0.4 mol, 0.6 mol, 0.6 mol,以物质的量浓度表示,往容器中再充入CO、、、COS各0.6 mol后,,平衡正向移动;
(4)①恒温恒压下,越大,分压越大,其平衡转化率越低,平衡时所得的产率降低;
②分压越大,其平衡转化率越低,故对应图中曲线;之间转化率为50%,初始状态下,初始分压为1.32 MPa,10 min后,分压为,故。
20.(1) +166 高温
(2)ac
(3) L3 1>0,则反应Ⅰ对应的直线斜率<0;又2>1,故斜率小于0的L3、L4中,反应Ⅰ对应的直线斜率更大(或其他合理答案)
(4) 60% 25 减小
【详解】(1)根据盖斯定律,反应Ⅱ=反应I+反应Ⅲ,因此。反应Ⅰ,且反应后气体分子数增加,,根据自发,可知高温下反应可自发进行;
(2)a.反应Ⅰ为吸热反应,反应物总能量低于生成物总能量,a正确;
b.,设,则,来自两个反应:,得,消耗己烷总物质的量,己烷转化率为,b错误;
c.同温同容下,压强之比等于物质的量之比,,即,c正确;
故选ac;
(3)根据公式,反应Ⅰ、Ⅱ均为正,因此斜率为负,排除斜率为正的;又,因此,反应Ⅰ斜率绝对值更小,对应更平缓的;
(4)①设初始己烷物质的量为,平衡时,,总压,,因此,整理得;环己烯体积分数为,即,代入得,,。 己烷转化率; 各分压:,,,反应Ⅰ的;
②反应为气体分子数增加的反应,恒容条件下,平衡时体系压强比恒压条件下大,增大压强平衡逆向移动,己烷平衡转化率减小。
21.(1)+301.4
(2) 0.16 ,低流速时反应达平衡,升高温度平衡逆向移动,C3H8O3产率降低(或高流速时反应未达平衡,温度越高,反应速率越快,C3H8O3产率越高) 气体流速加快,反应物分子在催化剂表面吸附量降低,反应速率降低
(3) 3.5 <
【详解】(1)由题干信息可知,反应Ⅰ.,反应Ⅲ.反应3×Ⅰ-Ⅲ可得到反应,根据盖斯定律可知3-=3×(-41.2 kJ/mol)-(-425kJ/mol)=+301.4kJ/mol;
(2)①由题干图像信息可知,M点C3H8O3(g)的产率为80%,CO的流速为0.6mol/h,结合反应方程式:可知,对应=0.16;
②已知反应Ⅲ:正反应是一个放热反应,即,低流速时反应达平衡,升高温度平衡逆向移动,C3H8O3产率降低(或高流速时反应未达平衡,温度越高,反应速率越快,C3H8O3产率越高),结合题干图像信息可知图中温度由低到高的顺序为T3<T2<T1;
③T1时,气体流速加快,反应物分子在催化剂表面吸附量降低,反应速率降低,导致Q点C3H8O3(g)的产率比N点低;
(3)550℃时,向恒容密闭容器中充入1molCO(g)和1molH2O(g)发生反应Ⅰ和Ⅱ.平衡时H2O(g)的转化率为,则三段式分析为:,,,1-x+2y=1×(100%-60%),联合解得x=0.8mol,y=0.1mol,据此解题:
①由上述分析可知,CO(g)的平衡体积分数为==;反应Ⅰ的平衡常数K===3.5;
②若向该容器中充入2molCO(g)和2molH2O(g)发生反应,容器压强增大,反应Ⅱ正向移动,反应Ⅰ平衡不移动,导致平衡时,<7。
22.(1)两种分子的中心原子均无孤电子对,因此分子空间结构与VSEPR模型相同
(2)
(3)BC
(4) > =
(5) 50% < >
【详解】(1)的中心原子为C,价层电子对数=成键电子对数+孤电子对数。C的价电子数为4,与4个H形成4个键,孤电子对数=,价层电子对数=4,故VSEPR模型为正四面体,分子空间结构也为四面体;的中心原子为C,价层电子对数=成键电子对数+孤电子对数。C的价电子数为4,与2个O形成2个键,孤电子对数=,价层电子对数=2,故VSEPR模型为直线形,分子空间结构也为直线形。
(2)目标反应可通过已知反应①和反应②推导,由目标反应可由“反应②-反应①”得到,则=。
(3)A.恒容条件下,混合气体总压强与气体总物质的量成正比。反应前后气体分子数变化,总压强不变时,气体总物质的量不变,反应达到平衡状态,A不符合题意;
B.恒容时充入氩气,各反应物、生成物浓度不变,正、逆反应速率均不变,平衡不移动,B符合题意;
C.充入,平衡正向移动,但反应热仅与反应方程式有关,与反应物用量无关,C符合题意;
D.催化剂降低反应活化能,增大活化分子百分数,加快反应速率,D不符合题意;
故答案选BC。
(4)反应①是气体分子数增大的反应。由图可知,在相同压强下,要达到更高的转化率,需要更高的温度,说明升高温度向正反应方向移动,因此正反应方向为吸热反应,;
根据的定义可知,的值只与有关,A、B两点相同,则=;
C点对应体系的为0.5,设起始时投入和的物质的量均为1 mol,用三段式计算:平衡时的物质的量分数为,的物质的量分数为,CO的物质的量分数为,的物质的量分数为,则C点对应体系的
(5)由图像可知,在其他条件相同时,甲先于乙达到平衡,说明甲的温度高于乙,故甲为绝热条件下,乙为恒温条件。恒温恒容下,压强之比等于气体物质的量之比。起始总物质的量为4 mol,对应压强为12p,a点压强为9p,则此时气体总物质的量为3 mol。设反应消耗的为x mol,列三段式:总物质的量为=3 mol,解得x=0.5 mol,的转化率为;
由图像可知,甲的温度高于乙,故甲为绝热条件,乙为恒温条件,a、b两点气体总压强相等,由pV=nRT可知,b点气体总物质的量小于a点,初始的总物质的量相等,则b点的转化率大于a点转化率,即<;
b点是绝热条件下的平衡状态,。c点是恒温条件下的平衡状态,则,反应放热,温度比绝热容器低,平衡时反应物浓度比绝热条件下低,则其反应速率较b点慢,故>。
23.(1) 二者均为非极性分子,根据相似相溶原理,易溶于
(2)+411.1
(3) B 温度低于650℃时总反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,转化率升高;温度高于700℃时总反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,转化率降低
(4) Cat1 不是平衡点,该温度下平衡转化率低于a点转化率 温度升高,Cat1催化剂活性降低(失活)
(5)0.36
【详解】(1)和均为非极性分子,根据相似相溶原理,非极性分子易溶于非极性溶剂,易溶于;中每个S原子形成2个键,含2对孤电子对,价层电子对数为,故为杂化。
(2)根据盖斯定律,目标反应反应②−2×反应①,。
(3)温度低于650℃时总反应,为吸热反应,升高温度平衡正向移动,转化率升高;温度高于700℃时总反应,为放热反应,升高温度平衡逆向移动,转化率降低,该温度范围平衡转化率最高 ,选B。
(4)①温度低于550K时,相同温度下Cat1对应的转化率更高,催化效能更大。
②不是平衡点,催化剂不改变平衡转化率,该温度下b点平衡转化率低于a点转化率,故b点未达到平衡;温度升高,Cat1催化剂活性降低(失活),反应速率减慢,单位时间内转化率下降。
(5)设第一个反应消耗为,第二个反应消耗为,根据题意: ,,解得,,列出变化量:
,
平衡时各物质物质的量: ,,,,,总物质的量。 对于反应,分压,代入表达式: 。
24.(1)
(2) 氢键 原子半径太小,无法被笼形水合物的笼状结构束缚或与笼状水合物之间的范德华力较小,无法被笼形水合物的笼状结构束缚
(3) 温度高于时,高温分解产生,额外增加的量
(4) ② ③
【详解】(1)由表格数据可知,反应①:C(s)+O2(g)=CO(g) =-110.5kJ/mol,反应③:C(s)+2H2(g)=CH4(g) =-74.9kJ/mol,反应④:H2(g)+O2(g)=H2O(g) =-241.8kJ/mol,则反应①-③-④可得反应Ⅱ,根据盖斯定律可知,--=(-110.5kJ/mol)- (-74.9kJ/mol)- (-241.8kJ/mol)=+206.2kJ/mol;
(2)已知水分子间能够形成氢键,以氢键相结合的水分子形成分子笼,即笼形水合物是除He以外的大部分分子装入以氢键相连的几个水分子构成的笼内,结合图示,由于He原子半径太小,无法被笼形水合物的笼状结构束缚,故He无法形成笼状水合物;
(3)由题干信息可知,反应Ⅰ为,根据总反应I,结合机理ii、iii、iv可知,总反应I可由i+ii+iii+2iv(CO脱附)+2iv(H₂生成)得到,由此可推导出反应i的方程式为:CO2(g)→CO(ads)+O(ads),由反应Ⅰ方程式可知,若只发生反应I则体系中的H2和CO含量相等,而题干图像信息可知,当CH4与CO2物质的量比为1:1及2:1时,体系中C2含量一直几乎为0,则由于CH4高温分解产生C和H2,额外增加H2的量,导致当温度高于1100℃时,H2含量均高于CO;
(4)投料水碳比增加,H2O的量增加,可以提高CH4转化率,但H2O的转化率下降,所以随着水碳比增加,H2O的物质的量分数升高,则①为H2O;CH4的物质的量分数明显下降,则②为CH4;由于H2O的量增加,又使CO与H2O反应生成H2和CO2,所以CO物质的量分数降低,则③为CO,随水碳比增大,H2的物质的量分数增大,故曲线⑤为x(H2)。投料水碳比=4时,根据图中信息可知,x(H2)=36%、x(H2O)=48%,则x(CH4)=x(CO2)=x(CO)=,反应Ⅱ的压强平衡常数Kp==。
25.(1)
(2) 经分析,、分别代表、的选择性随温度变化的曲线;随着温度的升高,反应Ⅰ、Ⅱ的平衡均逆向移动,且反应Ⅰ逆向移动的程度大于反应Ⅱ,反应Ⅲ的平衡正向移动程度不大,所以之前,随着温度的升高,的选择性变大
(3)增大压强或选择合适的催化剂
(4)0.27
【详解】(1)由盖斯定律可知,反应Ⅰ-反应Ⅲ得到目标反应,;
(2)反应Ⅰ为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,C2H5OH的转化率下降,反应Ⅲ为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,CH3CHO的选择性上升,即L1为的选择性,由于、、CH3COOC2H5的选择性相加为1,即L2为的选择性,综上L3为乙酸的转化率随温度变化的曲线;随着温度的升高,反应Ⅰ、Ⅱ的平衡均逆向移动,反应Ⅲ的平衡正向移动程度不大,所以340℃之前,随着温度的升高,的选择性变大;
(3)反应Ⅱ、Ⅲ均为气体分子数相等的反应,即压强的变化对平衡移动无影响,Ⅰ为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,S(C2H5OH)增大,选择合适的催化剂也能增大S(C2H5OH);
(4)达到平衡时容器的体积变为0.8L,反应Ⅱ、Ⅲ均为气体分子数相等的反应,Ⅰ为气体分子数减小的反应,即参与反应Ⅰ的H2的体积为(1L-0.8L)×2=0.4L,初始时3mol气体对应体积为1L,即0.4L气体,对应物质的量为1.2mol,即参与反应Ⅰ的H2的物质的量为1.2mol,可得,即反应Ⅲ参加反应的H2物质的量为2mol-1.2mol-0.7mol=0.1mol,可得,S(CH3COOC2H5)=S(CH3CHO),,,即,即、、、,反应Ⅱ的平衡常数K= 。
26.(1)+123.5
(2) 与催化剂表面的积碳反应,防止催化剂中毒;减小体系中各组分分压,使平衡向正向进行,提高乙苯的平衡转化率 苯
(3)AD
(4)
(5)苯乙烯进一步被氧化
(6) +CO2+2e-+2H+=
【详解】(1)乙苯脱氢反应中断裂2个、个,形成1个和1个;
(2)①水蒸气可与催化剂表面的积碳反应,防止催化剂中毒;加入水蒸气,减小体系中各组分分压,使平衡向正向进行,提高乙苯的平衡转化率;
②苯乙烯为主要产物,为苯乙烯的选择性曲线,随着乙苯转化率增加,生成的浓度增大,促进了消耗生成甲苯的副反应,使甲苯选择性(曲线b)升高;而生成苯的反应不涉及且为吸热反应,其选择性(曲线c)的变化趋势不明显,则为苯的选择性曲线;
(3)A.反应过程生成C=C(非极性键),涉及非极性键的形成,并非只有极性键的断裂和形成,A错误;
B.酸性位可接受电子对,能吸附乙苯脱去的,活化乙苯,B正确;
C.碱性位给出电子对,中带正电,可被碱性位吸附活化,C正确;
D.若碱性太强,会过多吸附活化CO2,导致乙苯吸附活化减少,乙苯转化率降低,D错误。
故选AD。
(4)CaCO3分解平衡中,即平衡时CO2分压恒为,设苯乙烯平衡分压为,则平衡时各气体分压:,,,,,总压,整理得,故苯乙烯平衡分压为;
(5)苯乙烯在氧气作用下可进一步被氧化,导致制得的纯度较低。
(6)苯乙烯与在阴极得到电子并结合生成苯丙酸衍生物(),阴极电极反应式为 +CO2+2e-+2H+=
27.(1)
(2) 一定流速下,温度升高,反应速率加快,的转化率增大 B
(3) 放热 该反应的正反应是气体分子数减小的放热反应,A是绝热容器,开始时温度的影响占主要因素,压强先增大;随着反应进行,气体分子数减小的影响占主要因素,压强后减小
(4) 90
(5)BD
【详解】(1)根据反应焓变 = 生成物总标准摩尔生成焓 - 反应物总标准摩尔生成焓: 反应,,代入数据:;
(2)若化学反应达到平衡状态,温度升高,反应1、2逆向移动,的平衡转化率减小;结合题图,其他条件不变,升高温度至300℃,的转化率不断增加,说明反应未达平衡,一定流速下,温度升高,反应速率加快,的转化率增大。
②175℃下,的转化率、的选择性约为30%、100%,产率;225℃下,的转化率、的选择性约为90%、90%,产率;300℃下,的转化率、的选择性约为65%、100%,产率,225℃下出口处含量最高,B项正确。
(3)反应是气体分子数减少的反应,绝热条件下,A曲线先升后降,说明反应放热:温度升高使压强增大,初期温度对压强的影响大于分子数减少的影响,压强升高;反应后期,气体分子数减小使体系压强减小的程度大于反应放热使体系压强增大的程度,压强降低,平衡后不变,因此正反应是放热反应;
(4)恒温恒容,压强之比等于物质的量之比,初始总物质的量为,平衡总压,因此平衡总物质的量 。 设平衡时的物质的量为x mol,列三段式:,恒温时,起始压强为,平衡后压强为,则有:,,CO的平衡转化率。平衡时各组分的分压为、、,该反应的平衡常数;
(5)A.由的流向可知,电极a是正极,电极b是负极,正极发生还原反应,则电极a通入的气体是NO,A正确;
B.电极a是正极,电极b是负极,外电路中,电子由电极b(负极)流向电极a(正极),B错误;
C.多孔电极表面积较大,易于吸附气体,C正确;
D.负极电极反应为,正极电极反应为,根据转移电子守恒,负极每消耗1 mol CO,正极同时生成,D错误;
故选BD。
28.(1)(不写“+”不影响得分)
(2)>
(3) 34% 0.24
(4) 阳极
【分析】焓变计算需用标准摩尔生成焓公式;范特霍夫方程中,直线斜率绝对值越大,ΔH 越大;平衡计算需结合选择性和体积变化,理清物质的量关系;电解水时,制氢接负极,制氧接正极,注意电极反应式书写与 NiOOH/Ni (OH)2的转化。
【详解】(1)由表格中的数据计算可知,反应Ⅰ的焓变;
(2)反应Ⅰ、反应Ⅱ均为吸热反应,由图可知反应Ⅰ的平衡常数受温度影响比反应Ⅱ大,结合可知,反应Ⅰ的焓变大于反应Ⅱ的;
(3)在一定温度和压强下,向容积可变的密闭容器中通入和,测得平衡时体系中气体物质的量增加40%,则反应后,根据反应Ⅰ列式:
可知,,,列三段式:
由以上数据可知,平衡体系中的体积分数为。反应Ⅱ的反应前后气体分子数不变,因此其压强平衡常数;
(4)①制时,氢气在阴极(电极1)生成,因此控制开关应连接,则产生时水电离出的氢离子得到电子变为氢气,其电极反应式是;
②改变开关连接方式(连接K2),电极4为阳极,发生氧化反应产生O2,电极反应为。此时电极3为阴极,发生还原反应,其电极反应式是。
【点睛】本题围绕乙酸水蒸气重整制氢展开,考查反应焓变计算、范特霍夫方程应用、平衡常数与选择性计算,以及电解水制氢的电极反应。涵盖热化学、化学平衡、电化学核心考点,综合性强,侧重数据处理与图像分析。
29.(1)632
(2)bd
(3) 5(5.0) 0.05(1/20)
(4) 小于 因转化率相同,两容器中、、分别对应相等。,温度,则,可得
(5) 3.6
【详解】(1)根据反应i,反应物键能总和-生成物键能总和=946 kJ/mol+498 kJ/mol-2E(N≡O)=+180 kJ/mol,则NO中化学键键能为。
(2)a.混合气体中呈红棕色,颜色不变即不变,能说明反应达平衡状态,a不符合题意;
b.容器容积不变,各物质均为气态,混合气体的质量不变,混合气体的密度始终不变,不能说明反应达平衡状态,b符合题意;
c.容器绝热,与外界没有热量交换,而反应总有热效应,当混合气体的温度不变时能说明反应达平衡状态,c不符合题意;
d.两种反应的投料比与方程式中的计量数比相同,容器中两种反应物的物质的量之比始终为2,不能说明反应达平衡状态,d符合题意;
故选bd。
(3)恒容恒温下,压强比等于物质的量比,起始总物质的量为,起始压强,平衡总压,故平衡总物质的量,设反应,反应ii中消耗,根据分压比等于物质的量比得:,解得、,故平衡,,;平衡时:、、,反应ii的平衡常数为:。
(4)温度升高转化率降低,说明正反应放热,,故正反应活化能小于逆反应活化能;因转化率相同,两容器中、、分别对应相等,,温度,则,可得。
(5)Cu电极为阴极,得电子生成,酸性条件下电极反应为;,阴极生成的反应为,消耗(质量),迁移(质量),逸出(质量,水留在溶液中),故铜极区溶液质量变化为:。
30.(1)
(2)
(3) 水蒸气比热容大,可吸收反应放出的热量,避免体系温度过高导致催化剂失活,同时增大反应物与催化剂的接触面积,保持催化剂活性
(4)AD
(5) 250℃时压强变化 反应i是气体分子数减少的反应,增大压强,平衡正向移动,生成更多;反应ii反应前后气体分子数不变,平衡不移动,因此的体积分数增大。
(6)
【详解】(1)根据燃烧热写热化学方程式: ①,② ,③;根据盖斯定律,目标反应;又因为,故。
(2)绝热恒容容器中,反应开始压强增大,说明体系温度升高,该反应为放热反应(),升高温度平衡逆向移动,说明正反应速率常数增大倍数小于逆反应速率常数增大倍数,故填。
(3)催化剂活性通常会受到温度的影响,该反应又是放热反应,容器温度会一直升高。而水蒸气的比热容大,可吸收热量,使温度不至于太高影响催化剂活性。增大水蒸气的浓度,平衡正向移动,得平衡转化率增大,会高于原平衡线,图像为。
(4)A:甲醇产率随温度升高而降低,说明反应i;反应ii的,能自发进行,满足,则必须满足,A错误;
B:升温,反应i平衡左移,反应ii平衡右移,更多转化为,甲醇选择性降低,B正确;
C:525K时,转化率为30%,甲醇产率为10%,选择性,C正确;
D:减小,相当于增加用量,平衡转化率降低,无法达到b点更高的转化率,D错误;
答案选AD。
(5)温度升高时,低温阶段反应速率加快,甲醇产量升高,高温阶段反应i平衡逆向移动,甲醇产量下降,符合Y曲线先升后降的趋势;增大压强,反应i正向移动,甲醇产量一直增大,符合X曲线一直升高的趋势,故X为250℃时压强变化。
(6)设平衡时,,根据反应i和ii的化学计量关系,生成的分压等于生成的分压与生成的分压之和,;反应ii分子数不变,反应iii是反应 i - 反应 ii 得到的,其分压关系由前两个反应决定,因此总压变化仅由反应i引起,每反应,总压减少,故,得,则。 平衡分压:,,,。 。
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