内容正文:
专题11 化学反应原理综合题
2大高频考点
考点01 水溶液中的离子反应与平衡综合题
考点02 化学反应原理综合题
1.(2025-2026高二上·四川省南充市西充中学·期中)下图是一套模拟工业生产的电化学装置。丙装置中两电极均为惰性电极,电解质溶液为KCl溶液,不考虑气体溶解,且钾离子交换膜只允许钾离子通过。下列说法正确的是
A. 乙装置中负极发生的反应是CH3OH - 6e- + H2O = CO2 + 6H+
B. 若甲装置中b为精铜,a为镀件,则可实现a上镀铜
C. 丙装置可以制取KOH溶液,制得的KOH可以通过g口排出
D. 当d电极消耗标准状况下2.24LO2时,丙装置中阳极室溶液质量减少29.8g
【答案】D
【解析】如图,乙为碱性条件下的甲醇燃料电池,c为负极,反应式为:CH3OH - 6e- + 8OH- =+ 6H2O,d为正极,反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-,故甲电解池中b为阴极,a为阳极,丙电解池中,f为阴极,反应式为:2H++2e-=H2↑,e为阳极,反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑,K+由阳极移向阴极;
【解析】
A.乙装置中负极发生的反应是CH3OH - 6e- + 8OH- =+ 6H2O +,A项错误;
B.镀铜时,镀层金属为阳极,镀件金属为阴极,a为阳极不能作为镀件,不可实现a上镀铜,B项错误;
C.丙装置制得的KOH应通过h口排出,C项错误;
D.当d电极消耗标准状况下2.24LO2时,根据电极反应式,转移电子为0.4mol,丙装置中参加反应的Cl-为0.4mol,生成Cl2为0.2mol,转移至阴极室的K+也为0.4mol,丙装置中阳极室溶液质量减少=m(Cl2)+m(K+)=0.2mol×71g·mol-1+0.4mol×39g·mol-1=29.8g,D项正确;
答案选D。
2.(2025-2026高二上·四川眉山·期中)完成下列问题
(1)用反应Fe+2Fe3+=3Fe2+设计原电池,正极电极反应为 。
(2)如图为甲烷燃料电池原理示意图。
甲烷通入的一极的电极反应式: 当电路中累计有2mol电子通过时,消耗的氧气体积为(在标准状况下) L。
(3)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D−Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池,结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
写出该电池的负极电极反应式 ;
(4)某学习小组用如下图所示装置A、B分别探究金属铝与稀氢氧化钠溶液的反应,实验过程中装置A中烧杯内的溶液温度升高,装置B中烧杯的电流计指针发生偏转,请回答以下问题。
装置B中Mg上的现象是 ,Al发生的电极反应式是 。
【答案】(1)2Fe3++2e-=2Fe2+ (2)① CH4-8e-+10OH-=+7H2O ② 11.2 (3)Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=ZnO(s)+H2O(l) (4)① 有气泡冒出 ②
【解析】(1)在反应 中, 的化合价降低,发生还原反应。在原电池中,正极发生还原反应,故正极的电极反应式为 。
(2)甲烷燃料电池中,通入甲烷的一极为负极,发生氧化反应。由于电解质溶液为 溶液,呈碱性,甲烷失去电子生成的二氧化碳会与 反应生成 ,故电极反应式为 。正极通入氧气,电极反应式为 ,当电路中通过 电子时,消耗 的物质的量为 ,在标准状况下的体积为 。
(3)根据电池总反应 可知,放电时 的化合价由 价升高到 价,失去电子,作负极。在强碱性电解质中, 失去电子结合 生成 和 ,负极电极反应式为 。
(4)装置B构成了 溶液原电池。虽然 的金属性比 强,但在稀氢氧化钠溶液中, 能与 发生自发的氧化还原反应而 不能,因此 作负极, 作正极。正极上水中的氢离子得电子生成氢气,所以 电极上的现象是有气泡冒出。 在负极失去电子,在碱性条件下生成 四羟基合铝酸钠,电极反应式为 。
3.(2025-2026高二上·四川省南充市西充中学·期中)回答下列问题
(1)某课外活动小组同学用如图装置进行实验,试回答下列问题:
①若开始时开关K与a连接,则铁发生电化学腐蚀中的 腐蚀。
②若开始时开关K与b连接,则总反应的离子方程式为 。
(2)可通过电解溶液的方法直接制得,电解装置如下:
①电极a的电极反应式为 。
②的移动方向 (填“由a到b”或“由b到a”);产物D是 。
(3)硝酸是一种重要的化工原料,可用于制化肥、农药、炸药、染料等。某同学设计实验以铅蓄电池为电源,以为氮源直接电解制备,其原理示意图如图所示。回答下列问题:
①电极b应连接铅蓄电池的 (填“Pb”或“”)电极。电极a上的电极反应式为 。
②当电解池中理论上生成 时,标准状况下电极b生成的气体体积是 L。
【答案】(1)① 吸氧 ② 2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑; (2)① MnO-e-=MnO ② 由a到b ③ 浓KOH溶液 (3)① Pb ② N2-10e-+6H2O=2+12H+ ③ 11.2
【解析】(1)① 若开始时开关K与a连接,则发生的原电池反应,由于食盐水是中性溶液,故铁发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀;
② 若开始时开关K与b连接,则发生的电解池反应,铁电极与电源的负极连接,为阴极,阳极为石墨电极,相当于电解饱和食盐水,生成氢气、氯气和氢氧化钠,电解池的总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑;
(2)① a极失去电子转化为,为阳极,则b为阴极,阳极的电极反应式为MnO-e-=MnO;
②在电解池中,阳离子向阴极移动,因此的移动方向为由a到b;阴极生成,结合迁移过来的,KOH溶液浓度增大,因此产物D是浓KOH溶液。
(3)① 在电解池中,电极a上氮元素化合价升高被氧化,a为阳极,则电极b为阴极,连接负极,在铅蓄电池中,PbO2 是正极,Pb是负极,所以电极b应连接铅蓄电池的Pb电极;电极a是阳极,发生氧化反应,N2在阳极失去电子生成,电极反应式为N2-10e-+6H2O=2+12H+;
② 以N2为氮源直接电解制备的总反应为N2+6H2O 2+5H2↑,每生成2molHNO3则会生成5molH2,故电解池中理论上可生成0.2mol HNO3,电极b生成标准状况下11.2LH2。
考点01 水溶液中的离子反应与平衡综合题
1.(2025-2026高二上·四川省蓉城名校联盟·期中)生活中常用小苏打和白醋解决清洁、食品制作等问题,二者发生的反应为NaHCO3+CH3COOH=CH3COONa+CO2↑+H2O。回答下列问题:
(1)上述反应中的物质属于强电解质的有 (填化学式),根据该反应可知,Ka(CH3COOH) Ka1(H2CO3)(填“>”“<”或“=”)。
(2)25℃时,向CH3COONa溶液中逐渐通入少量HCl气体,下列图像最接近实验过程中电流(I)随所通入HCl的质量变化的是 (填标号)。
A. B. C.
(3)将10mL 0.1mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释至1L后,CH3COOH的电离程度 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),CH3COO-的数目 ,的值 。
(4)在相同温度下,分别向等体积、等H+浓度的盐酸和醋酸溶液中加入足量的Mg条,反应刚开始时产生H2的速率(HCl) (CH3COOH)(填“>”“<”或“=”,下同),反应结束后生成H2的质量m(HCl) m(CH3COOH)。
(5)某温度下,将a mol·L-1的CH3COOH溶液与0.01mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,反应达平衡后溶液中c(Na+)=c(CH3COO-),c(H+)=1.0×10-7mol·L-1,则醋酸的电离常数Ka= (用含a的代数式表示)。
【答案】(1)① NaHCO3、CH3COONa ② > (2)C (3)① 增大 ② 增大 ③ 增大 (4)① = ② < (5)
【解析】(1)NaHCO3、CH3COONa是强电解质,CH3COOH、H2O是弱电解质,CO2是非电解质。根据“强酸制弱酸”原理,可得CH3COOH酸性强于H2CO3,酸性越强,电离常数越大,Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3);
(2)CH3COONa是强电解质,在溶液中发生电离CH3COONa=CH3COO- +Na+,导电能力比较强;通入少量HCl气体时,发生反应CH3COONa+HCl=CH3COOH+NaCl,CH3COOH是弱电解质,主要以分子形式存在,NaCl完全电离产生自由移动的Na+、Cl-,溶液中自由移动的离子浓度几乎不变,导电性几乎不变(电流I几乎不变),故图像C最接近;
(3)弱电解质稀释时,电离平衡正向移动,CH3COOH的电离程度增大,CH3COO-的数目增大,CH3COO-的浓度减小,根据醋酸电离常数不变,故增大;
(4)反应初始时盐酸和醋酸的H+浓度相等,故初始速率相等。盐酸是强酸完全电离,醋酸是弱酸部分电离,H+浓度相等时,醋酸的物质的量远大于盐酸,与足量Mg条反应时,醋酸提供的氢离子更多,生成H2的质量更大;
(5)a mol·L-1的CH3COOH溶液与0.01 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,反应达到平衡后溶液中,此时溶液为中性,c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1,则醋酸的电离常数。
2.(2025-2026高二上·四川成都嘉样教育集团·期中).弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡等都与生命活动、日常生活、工农业生产和环境保护密切相关,结合相关内容回答下列问题:
(1)常温时,向CH3COOH 溶液中加入少量NH4Cl固体,电离平衡常数Ka (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)不断加热FeCl3溶液蒸干其水分并灼烧,得到的固体是 (填化学式)。
(3)在配制FeCl3溶液时,加入盐酸的目的是 。(结合离子方程式和必要的文字说明)
.已知25℃时部分弱电解质的电离平衡常数数据如表所示,回答下列问题:
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离平衡常数
Ka=1.8×10-5
Ka1=4.3×10-7Ka2=5.6×10-11
Ka=3.0×10-8
(4)HClO的电离方程式为 。
(5)物质的量浓度均为0.1mol/L的四种溶液:pH由小到大排列的顺序是 (用编号填写)。
a.CH3COONa b.Na2CO3 c.NaClO d.NaHCO3
(6)向NaClO溶液中通入少量CO2反应的离子方程式: 。
(7)常温下,0.1mol/L CH3COOH溶液加水稀释过程中,下列表达式中数据变大的是___________。
A. c(H+)
B.
C. c(H+)·c(OH-)
D.
【答案】(1)不变 (2)Fe2O3 (3)溶液中存在平衡,加入盐酸可使H+浓度增大,上述平衡向逆反应方向移动,抑制Fe3+水解 (4)HClOH++ClO- (5)a<d<c (6) (7)B
【解析】(1)电离平衡常数Ka仅与温度有关,温度不变Ka不变;
(2)FeCl3溶液中存在水解平衡:,加热促进水解,HCl挥发,得到Fe(OH)3;灼烧时Fe(OH)3分解: ,最终固体为Fe2O3;
(3)FeCl3溶液中存在水解平衡:;加入盐酸可使H+浓度增大,上述平衡向逆反应方向移动,抑制Fe3+水解;
(4)由表格数据可知,次氯酸为弱酸,电离可逆,其电离方程式为:;
(5)电离常数越大,酸性越强,则酸性强弱顺序为;酸性越强,对应酸根离子水解能力越弱,盐的碱性就越弱,pH越小,则pH由小到大排列的顺序是:,即a < d < c < b;
(6)因为酸性,则向NaClO溶液中通入少量CO2时生成,离子方程式为:;
(7)醋酸溶液中存在电离平衡:;加水稀释时平衡正移,溶液体积增加,醋酸根离子和氢离子浓度均减小,氢氧根离子浓度增大,平衡常数不变,水的离子积常数不变;则A、C、D错误;B项,,比值增大;答案为B。
3.(2025-2026高二上·四川省广元市高中教育联盟·期中)根据所学知识回答下列问题:
(1)将盐酸和冰醋酸分别配制成等pH的溶液,分别取等体积盐酸于A试管、醋酸溶液于B试管中,均加入过量的锌粉, (填“A”或“B”)试管中产生更多的氢气。
(2)已知次磷酸()是一元弱酸,写出其电离方程式 ,溶液加水稀释过程中,的数值 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)俗称纯碱,因水解而使其水溶液呈碱性,写出第一步水解的离子方程式 ;已知25℃时,第一步水解的平衡常数,当溶液时,溶液的pH= 。
(4)已知的电离常数,,HCN的电离常数,请写出将0.1 mol/L 溶液逐渐滴加到同浓度的HCN溶液中的离子反应方程式 ;浓度均为0.1 mol/L的①、②、③NaCN溶液pH由小到大的顺序为 (用序号作答)。
(5)相同物质的量浓度的四种溶液:①、②、③、④,由大到小顺序是 (用序号作答)。
(6)实验室在配制溶液时,常将固体先溶于较浓的 中,然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度;把溶液蒸干并灼烧,最后得到的主要固体产物是 。
【答案】(1)B (2)① ② 变小 (3)① ② 10 (4)① ② ②<③<① (5) (6)① 盐酸 ②
【解析】(1)盐酸是强酸,冰醋酸是弱酸,当其pH相同时,后者浓度较大,则分别加入足量且等量的锌粉,产生氢气更多的是后者,故答案为B。
(2)次磷酸是一元弱酸,故其电离方程式为:;加水,电离平衡正向移动,增大,减小,会变小,故答案为变小。
(3)第一步水解的离子方程式为,水解常数,当溶液中时,,由室温下水的离子积可知,,所以此时溶液。
(4)电离平衡常数越小,酸越弱,因此根据电离平衡常数可知,酸性强弱顺序是,所以将0.1 mol/L 溶液逐渐滴加到同浓度的HCN溶液中的离子方程式是:,故答案为;酸越弱,相应的钠盐越容易水解,溶液的pH越大,浓度均为0.1 mol/L的①、②、③NaCN的pH由小到大的顺序为。
(5)在溶液中存在水解平衡:。先比较② ③ ④,②中微弱电离,溶液中最低;③中电离出,会抑制的水解,④中氯离子对水解无影响,所以:,再比较①,未水解前①中的是③ ④中的2倍,①最大,综上,由大到小的顺序为。
(6)为强酸弱碱盐,溶液呈酸性,溶液中存在水解平衡,加入盐酸,增大,可抑制水解;水解生成和盐酸,盐酸易挥发,加热溶液时促进的水解,水解后生成,加热分解生成。
4.(2025-2026高二上·四川省南充市西充中学·期中)现有下列物质:①纯、②NaCN固体、③稀盐酸、④氢氧化铁胶体、⑤冰醋酸、⑥熔融、⑦二氧化碳、⑧蔗糖溶液、⑨NaOH固体、⑩。
(1)上述物质中属于弱电解质的是 (填序号,同下),能导电的物质有 。
已知:25℃时,部分物质的电离平衡常数如表所示:
化学式
HClO
HCN
电离平衡常数
(2)体积相同、相同的①;②HCl;分别与不同质量的锌粉反应,若最后仅有一份溶液中存在锌,放出氢气的质量相同,则下列说法正确的是 (填字母序号)。
a.反应所需要的时间:②>① b.开始反应时的速率:①>②
c.参加反应的锌物质的量:①=② d.①中有锌剩余
(3)向NaCN溶液中通入少量的二氧化碳气体,发生反应的离子方程式为 。
(4)常温下,将的溶液加水稀释,下列表达式的数据变大的是___________。
A.
B.
C.
D.
(5)一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力变化如图所示。
①a、b、c三点对应的溶液中的电离程度最大的是 。
②若使b点对应的溶液中增大,减小,可采用的方法是 。(填序号)
A.加入水 B.加入少量的NaOH溶液(体积变化忽略不计)
C.加入浓硫酸 D.加入碳酸钠固体
(6)可以证明醋酸是弱酸的事实是 (填字母序号)。
a.醋酸和水能以任意比例混溶
b.在醋酸水溶液中还含有未电离的醋酸分子
c.醋酸与溶液反应放出气体
d.的醋酸水溶液能使紫色石蕊溶液变红色
e.等体积等pH的醋酸和盐酸分别与足量氢氧化钠溶液充分反应,醋酸消耗的氢氧化钠更多
【答案】(1)① ⑤ ⑩ ② ③ ④ ⑥ ⑩ (2)ac (3) (4)AB (5)① c ② BD (6)be
【解析】(1)①纯,强酸,属于强电解质,为共价化合物,熔融状态下不导电;
② NaCN固体,盐,强电解质,固态时离子不能自由移动,不导电;
③稀盐酸,混合物,既不是电解质也不是非电解质,离子能自由移动,能导电;
④氢氧化铁胶体,混合物,既不是电解质也不是非电解质,能导电;
⑤冰醋酸,弱酸,弱电解质,冰醋酸为共价化合物,熔融状态下不导电;
⑥熔融,盐,强电解质,熔融状态下离子能自由移动,能导电;
⑦二氧化碳,非金属氧化物,非电解质,不导电;
⑧蔗糖溶液,混合物,既不是电解质也不是非电解质,蔗糖为非电解质,不能电离,不能导电;
⑨ NaOH固体,碱,强电解质,固态时离子不能自由移动,不导电;
⑩,弱碱,属于弱电解质,为共价化合物,可以微弱电离出铵根离子和氢氧根离子,能导电;
因此上述物质中属于弱电解质的是⑤ ⑩,能导电的物质有③ ④ ⑥,故答案为:⑤ ⑩;③ ④ ⑥ ⑩;
(2)是弱酸,HCl是强酸,体积相同、相同的①、②HCl,溶液的浓度高于HCl,分别与不同质量的锌粉反应,若最后仅有一份溶液中存在锌,放出氢气的质量相同,则参加反应的相等,若最后仅有一份溶液中存在锌,则此溶液是盐酸;
a.随着反应的进行,醋酸中比盐酸中大,与锌粒反应的速率更大,所以反应所需要的时间:②>① ,a正确;
b.开始反应时,两份溶液中相等,则反应速率:①=② ,b错误;
c.反应生成氢气的质量相等,则参加反应的锌物质的量:①=② ,c正确;
d.因为醋酸的物质的量大于盐酸的物质的量,与锌反应的醋酸和盐酸的物质的量相等,则② 中有锌剩余,d错误;
故答案选ac;
(3)由电离常数可知,酸性 ,向NaCN溶液中通入少量的二氧化碳气体,反应生成HCN和,离子方程式为:;
(4)A.常温下,将的溶液加水稀释,的电离平衡正向移动,变大,A符合题意;
B.常温下,将的溶液加水稀释,c()减小,电离平衡常数K=是定值,则变大,B符合题意;
C.常温下,将的溶液加水稀释,c()和都减小,但水电离也能产生,则减小的程度小于c(),变小,C不符合题意;
D.稀释过程中温度不发生变化,的电离平衡常数K=是定值,D不符合题意;
故答案选AB;
(5)① 溶液越稀,的电离程度越大,根据图知,的电离程度最大的是c,故答案为:c;
②A.加入水,溶液的导电能力减小,、均减小,A不符合题意;
B.加入少量的NaOH溶液,减小,的电离平衡正向移动,增大,B符合题意;
C.加入浓硫酸,增大,醋酸的电离平衡逆向移动,减小,C不符合题意;
D.加入碳酸钠固体,消耗氢离子,醋酸的电离平衡正向移动,增大,减小,D符合题意;
故答案选BD;
(6)a.溶解性与酸性强弱无关,如乙醇与水任意比互溶,但乙醇无酸性,a不符合题意;
b.醋酸溶液中含未电离的醋酸分子,说明醋酸未完全电离,可证明其为弱酸,b符合题意;
c.醋酸与反应放,仅能说明醋酸酸性强于碳酸,无法证明其是弱酸,如盐酸也能与反应,c不符合题意;
d.醋酸溶液使石蕊变红,仅能说明醋酸显酸性,但盐酸也能使石蕊变红,无法证明其是弱酸,d不符合题意;
e.等体积等的醋酸和盐酸,醋酸消耗更多,说明醋酸溶液中存在未电离的醋酸分子,即相同时,醋酸浓度远大于盐酸,体现了醋酸的部分电离,可证明其为弱酸,e符合题意;
故答案选be。
5.(2025-2026高二上·四川宜宾第一中学·期中)根据所学知识填空。
Ⅰ、下列物质中:①②③④⑤⑥⑦硫酸溶液⑧⑨⑩
(1)属于弱电解质的是 (填序号)。在水溶液呈酸性的是 。(填序号)
Ⅱ、时,部分物质的电离平衡常数如表所示,请回答下列问题
化学式
电离平衡常数
(2)用蒸馏水稀释的醋酸,下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是 (填序号)。
a. b. c.
(3)相同温度下,等的①溶液;②溶液;③溶液,三种溶液的物质的量浓度由大到小排序为 。
(4)室温下,通入溶液中,在所得溶液中,溶液的 (已知,)。
(5)常温下,含等物质的量浓度的与的混合溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性, (填“>”“<”或“=”)。该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 。
【答案】(1)① ⑨ ⑩ ② ② ③ ⑦ ⑩ (2)b (3)①>③>② (4)6.2 (5)① 碱 ② < ③ c(Na+)> c(CN-)> c(OH-)> c(H+)
【解析】(1)物质中, CH3COOH(⑩ )是弱酸,属于弱电解质,H2O(⑩)是弱电解质; Cu(①)是单质(非电解质),FeCl2等(② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑧)是强电解质,硫酸溶液(⑦)是混合物(非电解质); CH3COOH和硫酸溶液显酸性,FeCl2和属于强酸弱碱盐,在溶液中发生水解显酸性;
(2)醋酸稀释时,CH3COOHCH3COO-+H+正向移动,n(CH3COO-)、n(H+)增大,n(CH3COOH)减小,c(OH-)增大,中,c(CH3COOH)减小幅度大于c (H+),比值减小;,电离程度增大,c (CH3COO-)相对增大,c(CH3COOH)相对减小,比值增大;,c(H+)减小,c(OH-)增大,比值减小;故选b;
(3)等pH的强碱弱酸盐,对应酸的酸性越弱,盐的水解程度越大,所需浓度越小。由表中数据可知,酸性:CH3COOH > > ,故三种溶液的物质的量浓度由大到小排序为c(CH3COONa)> c()>c(),故浓度①>③>② ;
(4)H2SO3的Ka2=,c(H+)= Ka2·,pH=-lg(6.010-7)=6.2;
(5)HCN的Ka = 6.2×10-10,CN-的水解常数Kh=,水解程度大于电离程度,溶液呈碱性;CN-水解程度微弱,水解生成HCN,故<;Na+不水解,浓度最大,CN-水解生成OH-,c(OH-)> c(H+),故顺序为c(Na+)> c(CN-)> c(OH-)> c(H+)。
考点02 化学反应原理综合题
1.(2025-2026高二上·四川省遂宁中学·期中)CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,将CO2作为原料转化为有用化学品,对实现碳中和及生态环境保护有着重要意义。
Ⅰ.在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应:
主反应:;
副反应:;
(1)①主反应自发进行的条件是 (填“低温”或“高温”)。
②下列操作中,一定能提高:平衡转化率的是 (填写字母)。
A.增加的用量 B.升高反应温度
C.及时分离生成的 D.恒压条件下,充入惰性气体
(2)在一恒容绝热容器进行上述反应,体系达平衡的标志为___________。
A. 的消耗量等于甲烷的生成量
B. 体系温度不变
C. 体系总压强不变
D. CO的分压等于的分压
Ⅱ.可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2),在一定温度下容积为1 L密闭容器中,充入等物质的量CH4和CO2,加入Ni/Al2O3使其发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),制备“合成气”反应历程分两步:
步骤
反应
正反应速率方程
逆反应速率方程
反应①
CH4(g)C(ads)+2H2(g)
v正=k1·c(CH4)
v逆=k2·c2(H2)
反应②
C(ads)+CO2(g)2CO(g)
v正=k3·c(CO2)
v逆=k4·c2(CO)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量图变化如下图所示:
(3)反应速率快慢比较:反应① 反应②(填“>”“<”或“=”),请依据有效碰撞理论微观探析其原因 。
Ⅲ.已知催化加氢合成乙醇的反应为:,设m为起始时的投料比,即。
(4)图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为 ,并解释其原因 。
(5)该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arrhenius经验公式(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是 。
【答案】(1)① 低温 ② AC (2)BC (3)① < ② 反应② 活化能低,同条件下单位体积内活化分子数多,有效碰撞几率大,速率快 (4)① ② 该反应为放热反应,其它条件相同时,升高温度,平衡逆向移动,二氧化碳的平衡转化率下降 (5)使用更高效的催化剂或增大催化剂的比表面积
【解析】(1)主反应的,,根据时反应自发进行可知,主反应自发进行的条件是低温。
A.增加CO2的用量,相当于增大反应物CO2的浓度,平衡正向移动,H2的转化率提高,A正确;
B.主反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,H2的转化率降低,B错误;
C.及时分离生成的水蒸气,减小生成物的浓度,平衡正向移动,H2的转化率提高,C正确;
D.恒压条件下,充入惰性气体,容器体积增大,主反应平衡逆向移动,H2的转化率降低,D错误;
故选AC。
(2)A.CO2的消耗和CH4的生成均属于正向反应,则CO2的消耗量等于甲烷的生成量不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡状态,A错误;
B.主反应正向放热,副反应正向吸热,体系中以主反应为主,则随着反应的进行,反应放热,容器中温度升高,当体系温度不变时,说明反应达到平衡状态,B正确;
C.恒容容器中,随着主反应的进行,气体的物质的量减小,体系总压强减小,则体系总压强不变时,说明反应达到平衡状态,C正确;
D.在副反应中,CO和H2O均是产物且系数相等,在主反应中仅有H2O作为生成物出现,故若它们的物质的量相等,仅能说明主反应未进行,不能说明反应体系达到平衡状态,D错误;
故选BC。
(3)活化能越大反应速率越慢,反应② 活化能低,同条件下单位体积内活化分子数多,有效碰撞几率大,速率快,则反应速率:反应①<反应②;
(4)该反应为放热反应,其他条件相同时,升高温度平衡逆向移动,CO2的平衡转化率下降,由于投料比相同,故温度高低顺序为T3>T2>T1。
(5)根据公式,曲线b与a的活化能Ea不同,且b斜率更大,即b活化能更小,推测使用了催化剂或使催化剂效率更高,故答案为使用更高效的催化剂或增大催化剂的比表面积。
2.(2025-2026高二上·四川省南充市西充中学·期中)回答下列问题
(1)在不同催化剂作用下,生成的历程如图。(其中吸附在催化剂表面的物质用“*”表示)
①催化效果较好的催化剂是 (填“Cat1”或“Cat2”)。
②反应物分子在催化剂表面吸附是 (填“吸热”或“放热”)过程,该历程中决速步骤的反应为 。
③下表所示是部分化学键的键能参数:
化学键
键能
a
b
c
x
已知1mol白磷燃烧反应的,白磷及其完全燃烧生成的产物的结构如图Ⅱ所示。表中 (用含a、b、c、d的代数式表示)。
(2)某学生通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应反应热。他将的盐酸与的NaOH溶液加入如图甲所示的装置中,进行中和反应。请回答下列问题:
①从实验装置上看,图甲中尚缺少的一种玻璃仪器是 。
②实验中实验中所加NaOH溶液过量,目的是 。改用的盐酸与的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求中和热的数值 (填“相等”或“不相等”)。
③该同学做实验时有些操作不规范,造成测得所求的中和热的数值偏低,请你分析可能的原因是(填字母) 。
A.测量盐酸的温度后,温度计没有用水冲洗干净,然后去测NaOH溶液的温度
B.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入小烧杯
C.用量筒量取盐酸时仰视读数
D.实验装置保温、隔热效果差
【答案】(1)① Cat2 ② 放热 ③ (或 ) ④ (2)① 环形玻璃搅拌器 ② 确保盐酸完全反应 ③ 相等 ④ ABD
【解析】这个实验是通过测定盐酸与NaOH溶液反应的放热来计算中和热,核心是利用强酸强碱稀溶液的中和反应,结合量热装置测量温度变化,进而推导反应放出的热量。实验装置采用保温隔热的简易量热计(烧杯、泡沫塑料板等),通过控制反应物用量(NaOH过量以保证盐酸完全反应),减少热量散失以提高准确性。
(1)①催化剂的作用是降低反应的活化能,由图可知,Cat2对应的活化能更低,因此催化效果较好的催化剂是Cat2,故答案为:Cat2;
②由图可知,转化为为吸附过程,物质能量降低,因此该过程为放热过程;决定总反应速率的是慢反应,活化能越大反应越慢,据图可知步骤(或 )的正反应活化能更大,反应更慢,为该过程的决速步骤,故答案为:放热;(或 );
③ 白磷燃烧的方程式为,1 mol白磷完全燃烧需拆开6 mol P-P、5 mol O=O,形成12 mol P-O、4 mol P=O,所以,,故答案为:;
(2)① 从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是环形玻璃搅拌器,故答案为:环形玻璃搅拌器;
② 实验中实验中所加NaOH溶液过量,目的是确保盐酸完全反应;物质的量与热量成正比,物质的量越大,反应放出的热量越多,但中和热是指强酸与强碱的稀溶液发生反应生成所放出的热量,则改用的盐酸与的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量不相等,所求生成1 mol水时的中和热相等,故答案为:确保盐酸完全反应;相等;
③A.测量盐酸的温度后,温度计没有用水冲洗干净,然后去测NaOH溶液的温度,NaOH溶液的初始温度偏高,测定反应放热偏小,测得中和热的数值偏低,A符合题意;
B.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入小烧杯,反应中热量损耗偏大,测定反应放热偏小,测得中和热的数值偏低,B符合题意;
C.量筒量取盐酸时仰视读数,会导致量取的盐酸体积偏大,HCl 物质的量偏多,反应放出的热量会增多,中和热数值应偏高,C不符合题意;
D.装置保温、隔热效果差,反应放出的热量向环境散失,测得的热量减少,中和热数值偏低,D符合题意;
故答案为:ABD。
3.(2025-2026高二上·四川省德阳市第五中学·期中)的热分解与催化的重整结合,可生产高纯度合成气(和CO),实现碳资源的二次利用。主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)的结构式为 。
(2)反应Ⅳ: ,该反应自发进行的条件为 (填“低温”“高温”或“任何温度”)。
(3)恒压条件下,加入进行重整反应可以促进分解,原因为 。
(4)在温度分别为、和下,的平衡转化率与压强的关系如图所示,、和中温度最高的为 ,判断的理由为 。
(5)一定温度下,120kPa下,向体系中加入1.0 mol和1.5 mol,假设此条件下只发生反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ,恒压反应至平衡时,体系中转化率为90%,转化率为40%,CO的物质的量为1.4 mol,则该条件下,反应Ⅲ的平衡常数 (是用分压代替浓度计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1) (2)① +206 ② 高温 (3)甲烷消耗碳酸钙分解生成的二氧化碳,促进碳酸钙分解平衡正向移动 (4)① ② 反应Ⅱ正向为吸热反应,相同压强时,升高温度,反应正向移动,甲烷转化率增大,因此温度最高的是,温度最低的是 (5)2.8
【解析】(1)的结构式为:;
(2)据盖斯定律可得,反应Ⅱ-反应Ⅲ即可得到目标方程式,;的反应能自发进行,该反应为吸热的熵增反应,则在较高温度的条件下,才能自发进行;
(3)甲烷消耗碳酸钙分解生成的二氧化碳,促进碳酸钙分解平衡正向移动,故恒压条件下,加入进行重整反应可以促进分解;
(4)反应Ⅱ正向为吸热反应,相同压强时,升高温度,反应正向移动,甲烷转化率增大,因此温度最高的是,温度最低的是,由小到大的关系是<<;
(5)依题意,平衡时,分解生成的为0.9mol,转化的物质的量为0.6mol,CO的物质的量为1.4,列关系式如下:
平衡时,甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氢气、水的物质的量分别为0.9mol、0.1mol、1.4mol、1mol、0.2mol,反应Ⅲ为气体分子数不变的反应,则一定温度下,120kPa下反应Ⅲ的平衡常数。
4.(2025-2026高二上·四川省眉山中学校·期中)工业上常用沉淀法除去废水中的金属离子。
已知:①当时,可认为离子沉淀完全。
②几种物质的:
物质
MgF2
Fe(OH)3
Al(OH)3
MnS
回答下列问题:
(1)向含有的废水中按物质的量之比加入NaF溶液沉镁,充分反应后, 。
(2)假设溶液中、的浓度均为,加NaOH固体调节溶液pH,当恰好沉淀完全时,溶液中的浓度为 。
(3)向工业废水中通入H2S可将转化为MnS除去。25℃时,调控H2S溶液的pH,溶液中H2S、、的分布系数随溶液pH的变化关系如图所示。
①的平衡常数K= 。
②当溶液中时,溶液的pH= 。
(4)下列反应在低温时自发进行,,则该反应的活化能(正)(逆) 0(填“>”或“<”或“=”)。
(5)已知:常温时易溶于水,为配制其溶液,取固体少许溶于水中,有白色沉淀产生,此溶液的 7(填“<”“>”或“=”),配制溶液的正确方法是 。
(6)已知,,。某溶液中含有、和,浓度均为,向该溶液中逐滴加入的溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 。
(7)在常温时,将的盐酸与的氢氧化钠溶液混合(混合后溶液的体积变化忽略不计),若所得溶液,则 。
【答案】(1) (2)0.1 (3)① ② 10 (4)< (5)① < ② 将固体溶解在较浓的盐酸中,再加水稀释到所需浓度 (6)、、 (7)11:9
【解析】(1)设反应后溶液中 ,由于按物质的量之比 加入,则 。根据溶度积常数 ,解得 ,故充分反应后 。
(2)当 恰好沉淀完全时,溶液中 ,此时溶液中的 。对于 ,其浓度商 ,说明此时 尚未开始沉淀,其浓度保持不变,仍为 。
(3)① 由分布系数图可知,当 时,,则 的第一步电离常数 ;当 时,,则第二步电离常数 。反应 的平衡常数 。
② 当 时,根据 ,可得 ,解得 ,故溶液的 。
(4)该反应正向气体分子数减少,为熵减反应()。反应在低温下能自发进行,根据吉布斯自由能判据 ,必须满足焓变 。又因为 ,所以 。
(5) 为强酸弱碱盐,在水中发生水解反应产生 和难溶物,使溶液呈酸性,故 。为抑制其水解,配制溶液时应增大 ,正确的方法是:先将 固体溶于较浓的盐酸中,然后再加水稀释至所需浓度。
(6)产生沉淀所需 的浓度分别为:沉淀 需 ;沉淀 需 ;沉淀 需 。所需 浓度越小越先沉淀,由于 ,故三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 、、。
(7) 的盐酸中 , 的 溶液中 。混合后溶液 ,说明酸过量,混合后溶液中 。则有 ,化简得 ,即 ,所以 。
5.(2025-2026高二上·四川省绵阳中学·期中)甲醛又名蚁醛,对人体有着多方面的伤害,但同时也是一种十分重要的工业原料,被广泛应用于化工、农药、纺织、医疗等领域。甲醛的制取有以下几种方法:
I.甲醇直接脱氢法:
(1)已知在101 kPa条件下,1 g气态完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出热量22.68 kJ,请写出表示其燃烧热的热化学方程式: 。
(2)现向体积为1 L的恒容密闭反应容器中加入2 mol 发生上述反应。不同温度下,的转化率与时间的关系如图所示:
①反应 在 自发(填“高温”、“低温”或“不”)。
②平衡后,下列情况既能促进平衡正向移动又能加快反应速率的是 (填序号)。
A.升温 B.使用催化剂 C.减小(g)浓度 D.加压
③ (填“>”“<”或“=”)
④温度下,前20 min HCHO的平均反应速率 ,反应平衡后再充入1 mol (g),重新平衡后,的体积分数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
II.加氢还原法:,一定温度下,向初始压强为0.1 MPa的恒压密闭反应容器中充入物质的量之比为1:2的和发生上述反应,平衡时HCHO(g)的体积分数等于20%。
(3)在此温度下,该反应的压强平衡常数 (保留1位小数)。
(4)反应达平衡后再向容器中加入(g)和(g),使两者分压均增大0.05 MPa,则达到新平衡时的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) (2)① 高温 ② A ③ < ④ 0.08 ⑤ 减小 (3)12.5 (4)不变
【解析】(1)在101 kPa条件下,1 g气态完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出热量22.68 kJ,则1mol气态完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出热量22.68 kJ×32=725.76 kJ,表示其燃烧热的热化学方程式为;
(2)① 反应 ,正反应气体物质的量增多,△S>0,则该反应高温下自发。
②A.正反应吸热,升温平衡正向移动,且反应速率加快,选A;
B.使用催化剂,平衡不移动,故不选B;
C.减小(g)浓度,平衡逆向移动,但反应速率减慢,故不选C;
D.正反应气体物质的量增多,加压平衡逆向移动,故不选D;
选A。
③ 根据“先拐先平,数值大”,<;
④温度下,前20 min CH3OH的转化率为80%,则反应消耗1.6mol 甲醇,同时生成1.6mol HCHO,平均反应速率;反应平衡后再充入1 mol (g),只有一种反应物,增大该反应物浓度,根据“等效平衡”原理,相当于加压,的体积分数减小。
(3) ,,在此温度下,该反应的压强平衡常数。
(4)反应达平衡后再向容器中加入(g)和(g),使两者分压均增大0.05 MPa,=Kp,平衡不移动,的平衡转化率不变。
6.(2025-2026高二上·四川省绵阳中学·期中)氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。
(1)关于、合成(如图)说法正确的是 。
A.步骤①:将气体“净化”可以防止催化剂中毒
B.步骤②:加压既能加快速率,又能增大氨的产率,故工业生产中压强越高越好
C.步骤③:使用合适的催化剂能增大单位时间内氨的产率
D.步骤③:根据平衡移动原理,反应温度一般选择控制在400~500℃
E.步骤④:已知合成氨的速率方程为,将氨液化分离,反应速率增大,平衡正移
(2)针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了采用M-LiH(M表示金属)复合催化剂的解决方案。做对比实验,测得反应速率如图所示:
a.无LiH,催化效率最高的金属是 。
b.有LiH,反应速率明显增大。
文献报道了M-LiH可能的催化过程如下:
i.(在M表面解离)
ii.
iii. 。
(3)常温下,将相等的氨水和NaOH溶液分别加水稀释,溶液中的随加入水的体积变化的曲线如下图所示。
①曲线 表示氨水的变化曲线(填“I”或“II”)。
②中和100 ml 0.01 的盐酸,所需a点、b点、c点对应溶液的体积由大到小 。
③保持温度不变,向稀氨水中通入少量,溶液中 的值增大
A.的电离度 B. C. D.
④向的溶液中加入等体积的0.01 NaOH溶液后,溶液中的 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)ACE (2)① Fe ② (3)① I ② c>b>a ③ ACD ④ 不变
【解析】(1)A.净化气体可以防止催化剂中毒,A正确;
B.合成氨反应是气体分子数减小的反应,增大压强会使化学平衡向正反应方向移动,氨的产率增大,但从设备和成本考虑,压强不是越高越好,工业生产需要选择适中的压强,B错误;
C.使用合适的催化剂能加快反应速率,增大单位时间内氨的产率,C正确;
D.温度选择主要基于催化剂活性和反应速率,非平衡移动,D错误;
E.将氨分离液化,氨浓度减小,反应速率增大,反应正向移动,E正确;
故选ACE。
(2)由图得,无LiH时,Fe的反应速率最快,催化效率最高;催化剂在反应前后保持不变,根据反应ii与反应iii以及总反应可得反应iii为。
(3)①相等的氨水溶液和NaOH溶液中,由于氨水为弱电解质,则氨水溶液的浓度较高,在加水稀释过程中,促进氨水的电离,所以氨水的c(OH-)变化较缓慢,曲线I代表氨水;
②中和等量酸所需溶液的体积与总碱浓度成反比,a、b、c三点的总碱浓度依次减小,故所需体积依次增大;
③ A.稀氨水溶液中存在,通入酸性氧化物CO2,降低溶液pH,促进氨水电离,则氨水的电离度增大,A符合题意;
B.温度不变,则不变,通入酸性氧化物CO2,平衡正向移动,c()增大,所以减小,B不符题意;
C.稀氨水溶液中存在,通入会消耗,使溶液碱性减弱,减小,对水的电离抑制作用减弱,故水电离出的,即增大,C符合题意;
D.溶液中c(H+)增大,c(OH-)减小,所以增大,D符合题意;
故选ACD;
④由不变,两溶液混合瞬间,溶液体积增大一倍,减小一倍,减小一倍,c(OH-)不变,所以不变,仍然等于K,氨水的电离平衡不移动,则溶液的c(OH-)不变。
7.(2025-2026高二上·四川省绵阳中学·期中)已知水在25℃和99℃时的电离平衡曲线如图所示。
(1)曲线B对应的温度为 ℃。
(2)在曲线B对应的温度下:
①0.1 的HA溶液中,HA是 (填“强电解质”或“弱电解质”)
②pH=2的HA溶液与pH=9的NaOH溶液中由水电离出的的比值为 。
③将pH=9的NaOH溶液与pH=3的溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与溶液的体积比为 。
④将pH=9的NaOH溶液与pH=11的溶液按体积比1:2混合,则混合后的pH= (忽略溶液混合造成的体积变化,已知、)
(3)已知部分弱酸常温下的电离常数如下表:
弱酸
HF
电离常数(25℃)
①浓度均为0.1 HF溶液和溶液,导电能力:I(HF) I()(填“>”“<”或“=”)。
②常温下,pH相同的三种溶液:A.HF B. C.,其物质的量浓度由大到小的顺序是(填编号) 。
③将足量通入一定浓度的溶液中,发生反应的离子方程式: 。
【答案】(1)99 (2)① 强电解质 ② ③ ④ 10.8 (3)① > ② C>B>A ③
【解析】(1)水的电离是吸热过程,温度越高,水的离子积Kw越大。Kw = c(H+) c(OH-),从曲线看,曲线B的c(H+)和c(OH-)更大,对应Kw更大,因此曲线B对应99℃,曲线A对应25℃;
(2)① 由图可知99℃时,水的离子积Kw = c(H+) c(OH-)= 10-6 10-6=10-12,0.1 的HA溶液中,则c(H+)=10-1,c(OH-)=10-11,HA完全电离,是强电解质;
②pH=2的HA溶液(强电解质):溶液中的H+主要由HA电离,水电离的c(H+)=水电离的c(OH-)==10-10mol/L。pH=9的NaOH溶液:溶液中的OH-主要由NaOH电离,水电离的c(H+) = 10-9mol/L。比值为:=;
③99℃时Kw=10-12,pH=7的溶液呈碱性,c(OH-)=10-5mol/L。设NaOH溶液体积为V1,H2SO4溶液体积为V2,NaOH溶液:pH=9,c(OH-) = 10-3mol/L;H2SO4溶液:pH=3,c(H+) = 10-3mol/L。混合后c(OH-)==10-5,化简得=;
④pH=9的NaOH溶液:c(OH-) = 10-3mol/L;pH=11的溶液:c(OH-) = 10-1mol/L;按体积比1:2混合,则混合后的c(OH-) =mol/L mol/L,c(H+)=mol/L =mol/L;pH==11-lg3+lg2=10.8;
(3)① 溶液导电能力与溶液中离子浓度和离子所带电荷有关,HF的电离常数Ka=,的一级电离常数,HF的电离程度远大于,因此离子浓度:HF>,导电能力:I(HF)>I();
②pH相同的弱酸溶液,酸的电离常数越小(酸性越弱),电离程度越小,需要的物质的量浓度越大。电离常数大小:HF(>H2CO3()>H2S(),酸性:HF>H2CO3>H2S。因此pH相同时,物质的量浓度: H2S>H2CO3 >HF,即C>B>A;
③ 强酸能制弱酸,足量H2S通入Na2CO3溶液时, H2S的酸性强于但弱于H2CO3,因此反应生成HS-和,发生反应的离子方程式:。
8.(2025-2026高二上·四川省蓉城名校联盟·期中)工业上在催化反应器中处理含硫尾气时,常用硫化氢和二氧化硫发生反应实现脱硫与硫黄回收。在密闭容器中,发生反应:4H2S(g)+2SO2(g)3S2(g)+4H2O(g) ΔH>0,达到平衡后,其他条件不变,分别改变下列条件,平衡移动情况和物理量变化情况如何变化?请分别用“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”分析判断平衡移动情况,用“增大”、“减小”或“不变”分析判断物理量变化情况:
(1)保持容器体积不变,升高温度,正反应速率 ,平衡 移动,化学平衡常数K 。
(2)保持容器温度和压强不变,加入少量He,平衡 移动,S2的浓度 。
(3)保持容器温度和体积不变,向容器中充入一定量的H2S,平衡 移动,H2S的转化率 ,平衡后SO2的体积分数 。
(4)一定温度下,缩小反应容器体积,平衡 移动,SO2的化学反应速率 ,容器内气体的密度 。
(5)加入适量的正催化剂,逆反应速率 ,反应热ΔH 。
【答案】(1)① 增大 ② 向正反应方向 ③ 增大 (2)① 向正反应方向 ② 减小 (3)① 向正反应方向 ② 减小 ③ 减小 (4)① 向逆反应方向 ② 增大 ③ 增大 (5)① 增大 ② 不变
【解析】(1)升高温度,活化分子百分数增加,单位时间内有效碰撞次数增加,正、逆反应速率均增大;反应吸热,平衡向正反应方向移动,平衡常数K增大;
(2)保持容器温度和压强不变,加入少量He,体积增大,各反应物、生成物分压减小,平衡向气体分子数增大的正反应方向移动;虽平衡正向移动,但体积增大的影响更显著,S2的浓度减小;
(3)保持容器温度和体积不变,充入一定量的H2S,反应物H2S的浓度增大,平衡向正反应方向移动;充入H2S,虽然平衡正向移动消耗了部分H2S,但消耗的量小于充入的量,所以H2S的转化率减小;平衡正向移动,SO2的物质的量减小,混合气体总物质的量增大,平衡后SO2的体积分数减小;
(4)一定温度下,缩小反应容器体积,相当于增大压强,平衡向气体分子数减小的逆反应方向移动;增大压强,SO2的化学反应速率增大;气体总质量不变,体积压缩,根据可知,容器内气体的密度增大;
(5)加入适量的正催化剂,正、逆反应速率同等程度增大,反应热ΔH只与始态和终态有关,不受影响,不变。
9.(2025-2026高二上·四川成都市实验外国语学校·期中)Ⅰ.太阳能可以给我们提供能源,现在以太阳能为热源,经铁氧化物循环分解液态水的过程如图:
已知:①
②
(1)请写出过程Ⅰ的热化学方程式 。
Ⅱ.为了实现碳达峰、碳中和,工业利用合成乙烯,反应原理为:
(2)已知温度对的平衡转化率和催化效率的影响如图:
①由图可知:该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。M、N两点对应的平衡常数: (填“>”“<”或“=”)。
②在总压为 MPa的恒压条件下,M点的投料比为:,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则M点对应温度下的 (只需列出有具体数字的计算式,不要求计算出结果)。
③结合图像分析,工业上将该反应温度定于的原因: 。
(3)已知反应的正反应速率可表示为,逆反应速率可表示为,其中、为速率常数。如下图中能够代表的曲线为 (填“”“”“”或“”)。
(4)利用惰性电极电解同样制得乙烯(),原理如图:
b极的电极反应式为 。
【答案】(1) (2)① 放热 ② > ③ ④ 250℃时,催化剂活性最佳,反应速率快,低于或高于250℃,反应速率慢 (3)L4 (4)
【解析】(1)过程Ⅰ化学方程式为2Fe3O4 6FeO+O2,根据盖斯定律,过程I化学方程式可由-(反应①+2×反应②)得到,=,则过程I的热化学方程式为:;
(2)根据图中信息,升高温度,二氧化碳平衡转化率降低,说明平衡逆向移动,则该反应为放热反应;升高温度,平衡逆向移动,平衡常数逐渐减小,因此M、N两点对应的平衡常数:KM>KN;
② 在总压为P0 MPa的恒压条件下,M点的投料比为n(H2):n(CO2)=4:1,二氧化碳平衡转化率为50%,假设H2、CO2的物质的量分别为4mol、1mol,根据三段式: ,平衡时气体总物质的量为:2.5 mol+0.5 mol+0.25 mol+1 mol=4.25 mol,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp,则M点对应温度下的平衡常数为:==;
③ 结合图像分析,工业上将该反应温度定于250℃的原因:根据图中催化剂的催化效率分析,250℃时,催化剂活性最佳,反应速率快,低于或高于250℃,反应速率慢;
(3)升高温度,K正、K逆都增大,该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,因此K逆增大程度大于K正增大程度,因此图中能够代表K逆的曲线为L4;
(4)b极是二氧化碳转变为乙烯,其电极反应式为。
10.(2025-2026高二上·四川内江第六中学·期中)热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。按要求回答下列问题:
(1)下列反应属于放热反应的是___________(填字母)。
A. 浓硫酸的稀释
B. 与水反应
C. 与反应
D. 铁和稀硫酸反应
(2)长征系列部分火箭采用了肼作燃料,与有相似的化学性质,试回答下列问题。
①通常把断开1 mol某化学键吸收的能量看作是该化学键的键能。下表是常见的键能数据。
化学键
键能
386
946
已知:氮气与氢气反应生成2 mol氨气时会放出92 kJ热量。则为 。
②火箭推进剂通常选择液态的作氧化剂,混合后会产生大量的气体从而推动火箭升空,试写出该反应的化学方程式 。
(3)在一定温度下的稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成,这时的反应热就是中和热。硫酸与溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题。
①测得的实验数据如图。
温度
起始温度
终止温度
实验次数
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
溶液和硫酸溶液的密度均近似为,中和后生成的溶液比热容。则生成1 mol水时的反应热 (取小数点后一位)。
②下列操作可能会使测定的中和热数值与理论数值相比偏大的是 。
A.实验前小烧杯内有少量蒸馏水未干燥
B.为了使反应充分,向酸溶液中分次加入碱溶液
C.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
D.用铜丝代替玻璃搅拌器搅拌
E.用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验
③烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 。
【答案】(1)BD (2)① 426 ② (3)① -53.5 ② C ③ 减少热量散失
【解析】(1)A. 浓硫酸的稀释不是化学变化,浓硫酸的稀释是放热过程,故不选A;
B. 与水反应生成氢氧化钠和氧气,是放热反应,故选B;
C. 与反应是吸热反应,故不选C;
D. 铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,是放热反应,故选D;
选BD。
(2)① 氮气与氢气反应生成2 mol氨气时会放出92 kJ热量,反应热化学方程式为 ,焓变=反应物总键能-生成物总键能,即946+3a-6×386=-92,则=426。
② 火箭推进剂通常选择液态的作氧化剂,和反应生成氮气和水,该反应的化学方程式为。
(3)① 第2次实验数据超出正常误差范围,舍去不用,其余3次实验温度平均变化;可知生成0.025mol水放出热量Q=,生成1 mol水时的反应热。
②A.实验前小烧杯内有少量蒸馏水未干燥,温度变化偏小,使测定的中和热数值与理论数值相比偏小,故不选A;
B.为了使反应充分,向酸溶液中分次加入碱溶液,热量损失多,使测定的中和热数值与理论数值相比偏小,故不选B;
C.量取NaOH溶液的体积时仰视读数,量取氢氧化钠偏多,生成水偏多,放出的热量偏多,使测定的中和热数值与理论数值相比偏大,故选C;
D.用铜丝代替玻璃搅拌器搅拌,热量损失多,使测定的中和热数值与理论数值相比偏小,故不选D;
E.用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,氨水电离吸热,放出的热量偏少,使测定的中和热数值与理论数值相比偏小,故不选E;
选C。
③ 烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是减少热量散失。
11.(2025-2026高二上·四川内江威远中学·期中)在恒温恒容的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g) +H2(g)CO (g) +H2O (g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表,回答下列问题:
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(1)从表中数据可以推断,此反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。若该反应在绝热容器(与外界环境没有热交换)中进行,达到平衡后CO(g)的转化率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)若该反应已达平衡后,改变下列一个条件,该反应的速率和CO2转化率都减小的是 。
A. 降低温度
B. 向密闭容器中充入1mol氦气(不参与反应),
C. 将容器的体积增大
D. 分离氢气
(3)该反应达到平衡时,总压强为p,此时CO2、H2、CO、H2O的浓度比为1:3:5:2,该温度下的化学平衡常数Kp= 。
(4)能说明该反应达到化学平衡状态的是 。
A. 气体的平均摩尔质量不变 B. 混合气体中c(CO)不变
C. v正(H2)=v逆(H2O) D. 气体的密度不变
(5)某温度下,平衡浓度符合下式: 3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。
(6)830℃时,在1L密闭容器中分别投入lmolH2和lmolCO2反应达到化学平衡时,CO2的转化率为 ;保持温度不变,在平衡体系中再充入1molH2和lmolCO2重新达到化学平衡时,CO2的平衡转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1)① 吸热 ② 减小 (2)AD (3) (4)BC (5)700 (6)① 50% ② 不变
【解析】(1)从表中数据可以推断,该反应正反应的化学平衡常数随着温度的升高而增大,说明升高温度平衡正向移动,故此反应的正反应为吸热反应,若该反应在绝热容器(与外界环境没有热交换)中进行,随着反应进行容器温度降低,平衡逆向移动,故达到平衡后CO(g)的转化率将减小,故答案为:吸热;减小;
(2)A. 降低温度,反应速率减慢,正反应是一个吸热反应,化学平衡逆向移动,则CO2的转化率减小,A符合题意;
B. 向恒温恒容的密闭容器中充入1mol氦气(不参与反应),反应体系中各物质的浓度不变,反应速率不变,化学平衡不移动,CO2的转化率不变,B不合题意;
C. 该反应气体体积不变,压强对该反应平衡无影响,即将容器的体积增大,各物质浓度减小,反应速率减慢,但平衡不移动,CO2转化率不变,C不合题意;
D. 分离氢气即减小反应物浓度,反应速率减小,平衡逆向移动,CO2转化率减小,D符合题意;
故答案为:AD;
(3)该反应达到平衡时,总压强为p,此时CO2、H2、CO、H2O的浓度比为1:3:5:2,则CO2的平衡分压为:=,同理:H2、CO、H2O的平衡分压分别为:、、,该温度下的化学平衡常数Kp===,故答案为:;
(4)A. 已知该反应气体的物质的量不变,即反应过程中混合气体的平均摩尔质量一直不变,则气体的平均摩尔质量不变不能说明反应达到化学平衡,A不合题意;
B. 化学平衡的宏观特征之一为各组反应的浓度、百分含量保持不变,故混合气体中c(CO)不变,说明反应达到化学平衡,B符合题意;
C.化学平衡的本质特征为正、逆反应速率相等, 结合反应速率之比等于化学计量数之比可知,当正(H2)=逆(H2O)时反应达到化学平衡,C符合题意;
D. 恒容密闭容器中该反应过程中气体的密度始终保持不变,故气体的密度不变不能说明反应达到化学平衡,D不合题意;
故答案为:BC;
(5)某温度下,平衡浓度符合下式: 3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),即=0.6,即K=0.6,结合题干表中数据可知,此时的温度为700℃,故答案为:700;
(6)由题干表中数据可知,830℃时,K=1.0,则在1L密闭容器中分别投入lmolH2和lmolCO2反应达到化学平衡时,由三段式分析可知, ,则有=1.0,解得x=0.5mol,则CO2的转化率为×100%=50.0%,由于该反应气体体积保持不变,则保持温度不变,在平衡体系中再充入1molH2和lmolCO2,虽然容器压强增大,但平衡不移动,故重新达到化学平衡时,CO2的平衡转化率不变,故答案为:50.0%;不变。
12.(2025-2026高二上·四川内江威远中学·期中)I、氮的氧化物是大气污染物之一,用一氧化碳还原氮氧化物,可防止空气污染。回答下列问题:
已知: ① 2C(s)+O2(g)2CO(g) ∆H1 = −221 kJ·mol−1
② C(s)+O2(g) CO2(g) ∆H2 = −393.5 kJ·mol−1
③ N2(g)+O2(g) 2NO(g) ∆H3 = +181 kJ·mol−1
(1)CO还原NO反应:2CO(g) + 2NO(g) 2CO2(g) + N2(g) ∆H= kJ·mol-1,该反应在 下能自发进行(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。
(2)其他条件相同时,使用两种不同催化剂,反应相同的时间,CO的转化率随温度变化的影响如图:
①工业生产中应选择的温度和催化剂分别是 、 。
②图中温度高于320℃时,CO转化率减小的原因可能是 。
Ⅱ、工业上用和制备的原理如下:
①
②
(3)其他条件相同时,测得不同压强下,CO2的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。
、、的由小到大顺序为 。时,发生的反应以 (填“反应①”或“反应②”)为主,分析图,判断的依据是 。
(4)其他条件相同时,CO2转化率或CH3OH选择性(生成CH3OH的物质的量与CO2转化的物质的量的比值)随温度的变化关系如图所示。220℃时,CH3OH的产率为 。工业生产中制备CH3OH的温度为200~280℃,原因是 。
【答案】(1)① -747 ② 低温 (2)① 320℃ ② 催化剂2 ③ 升温使催化剂活性降低或升温平衡逆向移动 (3)① P3<P2<P1 ② 反应② ③ 随温度升高归于一条,证明压强对平衡无影响,只有反应② 为化学计量数不变的反应,压强对平衡无影响,故以反应② 为主 (4)① 4.3% ② 温度过低CO2转化率较小,温度过高CH3OH选择性较小(或者在200~280℃时,CO2转化率较大,CH3OH选择性较高)
【解析】(1)将方程式2②-①-③ 得方程式2CO(g)+2NO(g)=2CO2(g)+N2(g),根据盖斯定律可知,ΔH=[2×(-393.5)+221-181]kJ/mol=-747kJ/mol,即该反应是一个焓减熵减的反应,故在低温下能自发进行,故答案为:-747kJ/mol;低温;
(2)① 由题干图示信息可知,相同温度下催化剂2作催化剂CO的转化率均高于催化剂1作催化剂,且320℃时,催化剂2作催化剂时,CO的转化率最大,故工业生产中应选择的温度和催化剂分别是320℃、催化剂2,故答案为:320℃;催化剂2;
② 由于该反应是一个放热反应,则温度高于320℃时,CO转化率减小的原因可能是升温使催化剂活性降低,也可能是温度升高平衡逆向移动,故答案为:升温使催化剂活性降低(或温度升高平衡逆向移动)。
(3)根据方程式可知,压强越大,CO2的平衡转化率越大,故P1>P2>P3;由图像可知,三条曲线随温度升高归于一条,证明压强对平衡无影响,只有反应② 为化学计量数不变的反应,压强对平衡无影响,故以反应② 为主,故答案为:P3<P2<P1;反应② ;随温度升高归于一条,证明压强对平衡无影响,只有反应② 为化学计量数不变的反应,压强对平衡无影响,故以反应② 为主;
(4)观察题干图可知,220℃时,设投入CO2的物质的量为x mol,CO2转化率为10%,则转化CO2的物质的量为0.1x mol,生成CH3OH的量为43%×0.1x mol=0.043x mol,理论上若x mol CO2完全反应会生成x mol CH3OH,实际上生成0.043x mol CH3OH,则CH3OH的产率是×100%=4.3%,观察题干图可得出,温度过低CO2转化率较小,温度过高CH3OH选择性较小,或者在200~280℃时,CO2转化率较大,CH3OH选择性较高,故答案为:4.3%;温度过低CO2转化率较小,温度过高CH3OH选择性较小(或者在200~280℃时,CO2转化率较大,CH3OH选择性较高)。
13.(2025-2026高二上·四川成都七中·期中)Ⅰ.以下是生产、生活中常见的物质。按要求回答下列问题。
①冰醋酸;②Na2CO3;③NaOH;④盐酸;⑤H2C2O4;⑥熔融NaHSO4;⑦石墨;⑧酒精;⑨NH3;⑩BaCO3。
(1)属于强电解质的有 ,属于非电解质的有 。(用序号填空)
(2)写出⑤溶液的电离方程式: 。
(3)常温下,pH=2的①溶液和pH=2的④溶液,加水稀释100倍,pH较大的是 。(用序号填空)
(4)等体积的0.1 mol/L①溶液与0.1 mol/L④溶液分别与等浓度的氢氧化钠反应至中性,消耗的NaOH溶液的体积依次为V1和V2,则V1 V2(填“>”、“<”或者“=”)。
Ⅱ.已知,常温下几种酸的电离平衡常数如表:
化学式
HCOOH
HCN
H2CO3
电离平衡常数
Ka=1.8×10-4
Ka=4.9×10-10
Ka1=4.3×10-7Ka2=5.6×10-11
(5)常温下,0.1 mol/L的HCN溶液中,c(H+)约为 。
(6)在NaCN和NaHCO3浓度均为0.1 mol/L的混合溶液中各离子浓度由大到小的顺序为: 。
(7)根据电离平衡常数判断,以下反应不能自发进行的是 。
A. HCOOH+NaCN=HCOONa+HCN
B. NaHCO3+NaCN=Na2CO3+HCN
C. NaCN+H2O+CO2=HCN+NaHCO3
D. HCOOH+CO=HCOO-+
(8)c()相等的HCOONH4溶液、NH4CN溶液、NH4HCO3溶液中,溶质浓度最大的是 ;室温时,将x mLpH=a的KOH溶液与y mLpH=b的HCOOH溶液充分反应,若x=y且a+b=14,则反应后溶液pH 7(填“>”、“<”或者“=”)。
【答案】(1)① ② ③ ⑥ ⑩ ② ⑧ ⑨ (2)H2C2O4H++HC2O (3)④ (4)< (5)7.0×10-6 mol/L (6)c(Na+)>c(HCO)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+) (7)B (8)① NH4CN ② <
【解析】(1)① 冰醋酸在水中只能部分电离产生离子,在溶液中存在电离平衡,冰醋酸属于弱电解质;
②Na2CO3是盐,在水中完全电离产生自由移动的离子,因此Na2CO3属于强电解质;
③NaOH是碱,在水中完全电离产生自由移动的离子,NaOH属于强电解质;
④ 盐酸是HCl的水溶液,属于混合物,不是纯净物,因此盐酸既不属于电解质,也不属于非电解质;
⑤H2C2O4在水中只能部分电离产生离子,在溶液中存在电离平衡,H2C2O4属于弱电解质;
⑥ 熔融NaHSO4是盐,在水中完全电离产生自由移动的离子,因此熔融NaHSO4属于强电解质;
⑦ 石墨是非金属单质,不属于化合物,因此石墨既不属于电解质,也不属于非电解质;
⑧ 酒精是化合物,在水中及熔融状态下都不能导电,因此酒精属于非电解质;
⑨NH3是化合物,在水中及熔融状态下都不能导电,因此NH3属于非电解质;
⑩BaCO3难溶于水,但溶于水的完全电离,因此BaCO3属于强电解质;
综上所述可知:上述物质中属于强电解质的是② ③ ⑥ ⑩ ;属于非电解质的有⑧ ⑨ ;
(2)⑤H2C2O4是二元弱酸,在水中能微弱的电离产生H+、HC2O,在溶液中存在电离平衡,电离方程式为:H2C2O4H++HC2O;
(3)① 冰醋酸是弱酸,在水中存在电离平衡,主要以电解质分子存在,溶液pH=2,则c(CH3COOH)>c(H+)=10-2 mol/L,加水稀释100倍,电离平衡正向移动,导致溶液中c(H+)>10-4 mol/L,溶液pH<4;④ 盐酸是HCl的水溶液,HCl在水中完全电离产生H+,c(HCl)=c(H+)=10-2 mol/L,当加水稀释100倍后,溶液中c(H+)=10-4 mol/L,溶液pH=4。溶液中c(H+)越大,溶液的pH就越小,故加水稀释100倍,pH较大的是④ ;
(4)① 是冰醋酸,④ 是HCl,二者浓度都是0.1 mol/L,当二者体积相同时,其中含有的溶质的物质的量相等,二者都是一元酸,因此等物质的量的两种酸与NaOH溶液恰好反应时消耗NaOH的物质的量相等,由于NaOH溶液的浓度相等,则二者反应消耗的NaOH溶液的体积相同,但由于CH3COONa是强碱弱酸盐,水解使溶液显碱性,要使溶液显中性,则加入NaOH溶液的体积比HCl小,故两种酸与NaOH反应至中性,消耗的NaOH溶液的体积依次为V1和V2,则V1<V2;
(5)常温下,HCN的电离平衡常数Ka= 4.9×10-10。对于0.1 mol/L的HCN溶液,假如溶液中c(H+)为m mol/L,根据电离平衡常数的含义可知Ka== 4.9×10-10,解得m=7.6×10-6 mol/L,即c(H+)=7.0×10-6 mol/L;
(6)在NaCN和NaHCO3浓度均为0.1 mol/L的混合溶液中,c(Na+)=0.1 mol/L,CN-、都会发生水解反应而消耗,由于电离平衡常数H2CO3>HCN,所以水解程度:CN->,所以溶液中c()>c(CN-),CN-、都会发生水解反应使溶液显碱性,溶液中c(OH-)>c(H+),水解产生的离子浓度远小于盐电离产生的离子浓度,c(CN-)>c(OH-)>c(H+),故溶液中各种微粒浓度大小关系为:c(Na+)>c(HCO)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+);
(7)A.根据电离平衡常数可知酸性:HCOOH>HCN,所以根据复分解反应的强酸可以制取弱酸的规律可知:反应HCOOH+NaCN=HCOONa+HCN能够自发进行,A不符合题意;
B. 根据电离平衡常数可知酸性:HCN>,所以根据复分解反应的规律可知:反应NaHCO3+NaCN=Na2CO3+HCN不能够自发进行,B符合题意;
C. 根据电离平衡常数可知酸性:H2CO3>HCN,所以反应NaCN+H2O+CO2=HCN+NaHCO3可以自发进行,C不符合题意;
D. 根据电离平衡常数可知酸性:HCOOH>H2CO3>,所以反应HCOOH+CO=HCOO-+可以自发进行,D不符合题意;
故合理选项是B;
(8)在HCOONH4溶液、NH4CN溶液、NH4HCO3溶液中都存在的水解平衡:+H2ONH3·H2O+OH-,三种溶液的阴离子也都会发生水解反应产生H+,对的水解平衡起促进作用,导致c()减小。根据电离平衡常数可知酸性:HCOOH>H2CO3>HCN,弱酸的酸性越强,其电离产生的酸根离子水解程度就越小,所以水解程度:CN->>HCOO-,因此对的水解平衡的促进作用:CN->>HCOO-,的水解程度越大,溶液中c()就越小,故对于c()相等的三种溶液,电解质的浓度:c(NH4CN)>c(NH4HCO3)>c(HCOONH4),故溶质浓度最大的是NH4CN;
若HCOOH为强酸时,充分反应满足x×10-3 L×10(a-l4 )mol/L=y×10-3 L×10-b mol/L,x=y时10a+b-14=0;即a+b=14,溶液显中性;但HCOOH为弱酸,pH= b的HCOOH的浓度大于10- b mol/L,可知等体积混台时酸有剩余,反应后溶液pH<7。
14.(2025-2026高二上·四川省眉山中学校·期中)I.常温常压下,NOCl是一种有刺激性气味的有毒气体,具有强氧化性。T℃时,向2L恒容密闭容器中充入和,发生反应:,它们的物质的量随时间的变化关系如图所示。回答下列问题:
(1)X、Y的化学式分别是 、 。
(2)①在a、b、c、d、e 5个时刻,处于平衡状态的是 (填字母)。
②在恒容密闭容器中,下列能说明反应:达到平衡状态的是 (填字母)。
A.混合气体的压强不再发生改变
B.每消耗1mol,生成2mol
C.混合气体的密度不再发生改变
D.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
(3)T℃时,该反应的平衡常数 (保留1位小数);平衡时若保持温度和容器体积不变,再向该容器中充入、NOCl各0.2mol,则平衡将 (填“向右”“向左”或“不”)移动。
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入和,平衡时NOCl的体积分数随的变化图像如图所示,则A、B、C三点状态中,NO的转化率最小的是 点。
Ⅱ.以CO2和H2为原料制备甲醇其反应原理为: 。不同温度下,向等容积的反应器中,分别通入等量、相同比例的CO2和H2的混合气体,反应相同时间后,测得甲醇产率与催化剂活性、温度关系如下图所示。除生成甲醇外,还会生成副产物; 。
(5)图中一定不处于化学平衡状态的点是________。
A. 点A B. 点B C. 点C D. 点D
(6)已知催化剂对副反应没有影响。图中当温度高于,甲醇产率逐渐下降,原因可能有 、 。
【答案】(1)① Cl2 ② NO (2)① c、d、e ② AD (3)① 294.5 ② 向左 (4)C (5)A (6)① 催化剂的活性下降 ② 升高温度,主反应平衡逆向移动(或升高温度,副反应平衡正向移动)
【解析】(1)由图可知,X、Y的物质的量随时间减小,为反应物;Z的物质的量随时间增大,为生成物。反应达到平衡时,,,。,与化学方程式中化学计量数之比一致,故X为,Y为;
(2)① 达到化学平衡状态时,各物质的物质的量不再随时间变化,图中c、d、e点对应的物质的量保持不变,处于平衡状态;
② A.该反应是气体分子数减小的反应,恒容密闭容器中,压强不再改变说明达到平衡状态,正确;
B.每消耗同时生成,均表示正反应速率,不能说明正逆反应速率相等,错误;
C.恒容容器中气体总质量不变,密度始终不变,不能说明达到平衡状态,错误;
D.气体总质量不变,反应前后气体总物质的量改变,平均相对分子质量不再改变说明达到平衡状态,正确;
故选AD。
(3)平衡时,,,,平衡常数;再充入、各后,,,此时浓度商,故平衡将向左移动;
(4)在反应物中有多种物质时,增加其中一种反应物的比例,会提高其他反应物的转化率,而自身的转化率降低.的值越大,说明的相对含量越高,其转化率越小,故C点的转化率最小;
(5)主反应为放热反应,若达到平衡,升高温度平衡逆向移动,甲醇产率应下降,图中A点随着温度升高甲醇产率增大,说明反应尚未达到平衡,正向反应速率大于逆向反应速率,故选A;
(6)温度高于时,甲醇产率下降的原因主要有两方面:一是动力学因素,由图可知,温度高于时催化剂活性降低,导致主反应速率减慢,相同时间内生成的甲醇减少;二是热力学因素,主反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动(或副反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,消耗了反应物),导致甲醇产率下降
15.(2025-2026高二上·四川省资阳市安岳实验中学·期中)25℃时,几种酸的电离常数如表所示:
化学式
HCOOH
HF
H2SO3
H3PO3
电离常数
K=1.8×10-4
K=6.6×10-4
Ka1=1.2×10-2Ka2=6.6×10-8
Ka1=5.0×10-2Ka2=2.5×10-7
(1)常温下,0.1 mol·L-1的HCOOH溶液中,c(H+)约为 。
(2)将Na2SO3溶液与HF溶液混合,写出反应的离子方程式: 。
(3)常温下,0.1 mol·L-1 NaH2PO3溶液显 (填“酸性”“中性”或“碱性”),解释其原因: 。
(4)常温下,向20 mL 1 mol·L-1的HCOOH溶液中不断滴入等浓度的NaOH溶液,溶液pH随V(NaOH溶液)的变化如图。
①a点溶液中,c(HCOO-)、c(HCOOH)与c(Na+)由大到小的顺序为 。
②c点溶液显碱性的原因为 (用离子方程式表示)。
③d点溶液中,= (忽略溶液体积的变化,填具体数值mol·L-1。
【答案】(1) (2) (3)① 酸性 ② 常温下,的水解常数的电离常数2.5×10-7,故该温度下,电离程度大于水解程度,显酸性 (4)① ② ③ 0.2
【解析】(1)甲酸为弱酸,存在电离平衡,弱酸电离程度较小,可用近似公式计算氢离子浓度,将、代入,;
(2)由电离常数可判断酸性强弱:,依据强酸制弱酸的反应规律,只能将转化为,无法生成,因此反应的离子方程式为;
(3)电离出,该离子既可以电离也可以水解,电离常数,水解常数,电离常数大于水解常数,电离程度大于水解程度,电离产生的多于水解产生的,溶液显酸性;
(4)①a点加入溶液,反应后得到等物质的量的与混合溶液,电离,因此电离程度大于的水解程度,电离消耗、生成,因此粒子浓度由大到小顺序为;
②c点加入溶液,甲酸和氢氧化钠恰好完全反应,溶质为强碱弱酸盐,弱酸根发生水解,结合水电离的氢离子,释放氢氧根离子,使溶液呈碱性,水解的离子方程式为;
③d点加入溶液,溶液总体积为,根据钠元素守恒算出,根据碳元素守恒得到,因此。
16.(2025-2026高二上·四川省成都市树德中学·期中)酸、碱、盐溶液在生产、生活中有着重要的应用。按要求回答下列问题:
(1)95℃时若100体积的某强酸溶液与1体积的某强碱混合后溶液呈中性,则a与b之间应满足的关系是 。
(2)常温下,将0.1mol/L的HCl溶液和0.1mol/LBOH溶液等体积混合后,混合溶液的,则所得混合溶液中 mol/L(写出计算式)。
(3)在实验室配制溶液时,常将晶体溶于 中,然后再加水稀释到所需浓度;将溶液蒸干并充分灼烧,最后得到的固体是 。
(4)已知:,。常温下,某含的滤液中加入溶液,若恰好沉淀时,此时测得溶液的,则溶液中, mol/L。
(5)25℃时,将amol/L的溶液与0.01mol/L的NaOH溶液等体积混合,反应后测得溶液的,则溶液中 (填“>”“<”或“=”),的电离常数 (用含a的代数式表示,需化简,不考虑溶液混合时体积的变化)。
(6)某温度下,实验室用纯碱溶液吸收:,相关数据如下表。
向溶液中通入足量,反应的离子方程式为 。
【答案】(1) (2) (3)① 较浓的盐酸 ② (4)0.2 (5)① < ② 或 (6)
【解析】(1)95℃时水的离子积,pH=a的强酸溶液中c(H+)=10−amol/L,pH=b的强碱溶液中c(OH−)=10b−12mol/L。100体积酸与1体积碱混合后呈中性,则酸中H+的物质的量等于碱中OH−的物质的量,即100×10−a=10b−12,化简得102−a=10b−12,故a与b满足的关系为a+b=14。
(2)将0.1mol/L的HCl溶液和0.1mol/LBOH溶液等体积混合后,混合溶液的,说明BOH为弱碱,反应生成BCl后B+水解使溶液显酸性。混合后c(Cl−)=0.05mol/L,c(H+)=10−4mol/L,c(OH−)=10−10mol/L。根据电荷守恒c(B+)+c(H+)=c(Cl−)+c(OH−),移项得混合溶液中。
(3)实验室配制溶液时,由于易水解:,常将晶体溶于较浓的盐酸中以抑制水解,再加水稀释至所需浓度;溶液蒸干过程中水解生成Al(OH)3,充分灼烧后Al(OH)3分解,最后得到的固体是Al2O3。
(4)已知:,。常温下,某含的滤液中加入溶液,若恰好沉淀时,,,此时测得溶液的,,则溶液中,,。
(5)amol/L的溶液与0.01mol/L的NaOH溶液等体积混合,反应生成,剩余与生成形成缓冲体系,由电荷守恒,反应后测得溶液的,,由于,则溶液中<;此时,,故(或等价写成)。
(6)H2CO3(Ka1=4.3×10−7)>H2S(Ka1=9.1×10−8)>(Ka2=5.6×10−11)>HS−(Ka2=1.1×10−12)。向Na2CO3溶液中通入足量H2S,由于H2S的酸性介于H2CO3与之间,只能将转化为,故反应的离子方程式为。
17.(2025-2026高二上·四川省成都市树德中学·期中)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料,由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题:
(1)直接脱氢主反应为 。已知在101 kPa、298 K下,由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变,叫做物质B的标准摩尔生成焓,单位。、、的标准摩尔生成焓数值依次为、53、0。
① 。该反应自发进行的条件为 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
②在恒容体系中直接脱氢,下列可说明反应已达到化学平衡状态的是 (填字母)。
A.混合气体的密度不变 B.与的物质的量分数相等
C. D.混合气体的相对分子质量不变
③为提高乙烯的平衡产率,恒压条件下常通入一定比例的水蒸气,除作为热量载体提高反应温度之外,水蒸气还发挥的作用是 (结合“K与Q”关系分析)。
④800℃,向体积恒定的容器中充入1~mol ,容器中压强为100 kPa,此时还有副反应发生:,测得平衡体系中气体有0.3 mol 、0.6 mol 、则主反应 (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)乙烷催化氧化法:主反应:
副反应:
①乙烷催化裂解制乙烯时常会发生积碳反应,生成的碳会附着在催化剂的表面,降低催化剂的活性,而乙烷催化氧化制乙烯时很少有积碳,可能原因是 。
②平衡时乙烯在含碳产物中的物质的量分数随温度升高而降低的原因是 。
(3)常温常压下,将和等体积混合,以一定流速通过某吸附剂。测得两种气体出口浓度(c)与进口浓度()之比随时间变化关系如图所示。下列推断合理的是_________(填字母)。
A. 前30 min,两种气体均未被吸附
B. a点时,乙烷的吸附速率与脱附速率相等
C. 吸附剂吸附的平衡常数相对吸附的平衡常数更大
D. a-b对应的时间段内,吸附的逐渐被替代
【答案】(1)① ② 高温 ③ D ④ ,恒压条件下通入水蒸气,容积变大,各组分浓度同程度减小,使,平衡正向移动,乙烯平衡产率增大 ⑤ 100kPa (2)① C与发生反应生成CO或,从而使积碳减少 ② 主反应和副反应均为放热反应,升高温度,主反应平衡逆向移动程度更大 (3)BD
【解析】(1)①根据反应焓变与标准摩尔生成焓的关系:生成物标准摩尔生成焓总和反应物标准摩尔生成焓总和,代入数据得 。
该反应,正反应气体分子数增多、,根据自发判据,只有高温下才能满足自发条件。
②A.恒容体系中所有物质都是气体,总质量、容器体积始终不变,混合气体密度始终为定值,不能判断平衡,A不符合题意;
B.反应初始投料无和,二者生成量始终相等,物质的量分数从反应开始就一直相等,不能判断平衡,B不符合题意;
C.未标注正逆反应速率,仅说明二者速率相等无法证明正逆速率相等,不能判断平衡,C不符合题意;
D.混合气体总质量不变,反应前后气体分子数发生变化,相对分子质量()为变量,当其不变时说明n不再变化,反应达到平衡,D符合题意;
故选D。
③该反应正反应气体分子数增大,恒压充入惰性组分水蒸气后,反应物和生成物的分压均被稀释,Q小于该温度下的平衡常数K,平衡正向移动,提升乙烯平衡产率。
④根据C原子守恒,初始 1mol 含2 mol C,平衡时为0.3 mol、为0.6 mol,则的物质的量为,再根据H原子守恒,算出的物质的量为0.5 mol,总气体物质的量为。初始1 mol气体压强100 kPa,恒温恒容下压强与物质的量成正比,平衡总压为,主反应。
(2)① 氧化体系中存在氧化剂氧气,能将反应过程中可能生成的碳单质氧化为气态含碳氧化物,避免碳附着在催化剂表面。
② 升高温度主反应平衡逆向移动程度更大,乙烯生成量的减少幅度大于副反应逆向移动带来的乙烯消耗量的减少幅度,因此乙烯在含碳产物中的物质的量分数降低。
(3)A.前30 min两种气体的,说明出口浓度几乎为0,气体几乎全部被吸附,并非未吸附,A不符合题意;
B.a点对应乙烷的,此时出口浓度等于进口浓度,说明乙烷的吸附速率与脱附速率相等,吸附达到平衡,B符合题意;
C.初始阶段乙烷先被大量吸附,说明吸附剂对乙烯的吸附能力更强,乙烯的吸附平衡常数更大,C不符合题意;
D.a-b时间段内,乙烷的先超过1后回落至1,说明之前被吸附的乙烷逐渐被吸附能力更强的乙烯置换出来,最终二者都达到吸附平衡,,该推断合理,D符合题意;
故选BD。
18.(2025-2026高二上·四川省遂宁中学·期中)25℃时,某些弱电解质的电离平衡常数如表所示:回答下列问题:
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
HCN
NH3·H2O
电离平衡常数
1.8×10-5
4.0×10-8
6.4×10-10
1.8×10-5
(1)HCN一元弱酸,其在水溶液中的电离方程式是: 。加水稀释HCN溶液, (“增大”“不变”或“减小”),常温下,0.1 mol·L-1 HCN溶液的pH= (已知lg8≈0.9)。
(2)现将 pH 和体积都相同的HClO和HCl溶液分别加蒸馏水稀释,pH随溶液体积的变化如图所示。其中代表HClO溶液的是 (填“I”或“II”);取a点的两种酸溶液,中和相同浓度的NH3·H2O溶液,消耗NH3·H2O 溶液体积较大的是 。(填“I”或“II”)。
(3)下列微粒在溶液中不能大量共存的是___________。
A. 、
B. 、
C. 、
D. 、
(4)向NaCN溶液中通入CO2气体,反应的离子方程式为 。
(5)同浓度的、、、结合H+的能力由强到弱的顺序是 。
(6)已知25℃时,改变0.1 mol∙L−1 H2A溶液的pH,其平衡体系中含 A 元素微粒物质的量分数δ与pH的关系如图所示,若溶液中,则此时溶液的pH= (已知lg2=0.3)
【答案】(1)① ② 增大 ③ 5.1 (2)① II ② II (3)D (4) (5) (6)6.7
【解析】(1)HCN是一元弱酸,部分电离,电离方程式为;,加水稀释,减小,不变,故增大;HCN电离出的,则,则,;
(2)HCl是强酸,完全电离,HClO是弱酸,部分电离,稀释时会继续电离,pH变化更慢,因此,代表 HClO溶液的是II,代表 HCl溶液的是I;pH 和体积相同的 HClO 与 HCl 溶液,HClO的物质的量更大,中和相同浓度的NH3·H2O溶液,消耗NH3·H2O 溶液体积较大的是HClO,即II;
(3)根据电离平衡常数大小,酸性顺序:,酸性强的酸可制酸性弱的酸,发生反应则不能共存;
A.与不发生反应,能大量共存;
B.与不发生反应,能大量共存;
C.与不发生反应,能大量共存;
D.与发生反应: ,不能大量共存;
故答案选D;
(4)酸性:,向NaCN溶液中通入CO2气体,反应生成HCN和,离子方程式为;
(5)酸性顺序:,则同浓度的、、、结合H+的能力由强到弱的顺序是;
(6)H2A在溶液中发生两步电离:、,的物质的量分数在起始时最大,然后逐渐减小,的物质的量分数先增大后减小,在发生电离后才能产生,结合图示可知,当与的物质的量分数相等时,pH=7,,此时,则;若溶液中,则,,,。
19.(2025-2026高二上·四川省广元市高中教育联盟·期中)习近平主席在第75届联合国大会提出我国要实现2030年碳达峰、2060年碳中和的目标。因此CO2的捕获、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
Ⅰ.二氧化碳在一定条件下转化为甲烷,有利于积极稳妥推进碳达峰碳中和。
已知:反应①:
反应②:
(1)反应的 ,平衡常数K= (用含,的式子表示) 。
(2)一定温度下,在体积为2 L的刚性密闭容器中,充入1 mol 和1 mol ,只发生上述反应①,下列能判断反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
A.
B. 容器内压强不变
C. 不变
D. 和CO的质量之和不变
(3)在体积为2 L的刚性密闭容器中,充入1 mol CO和3 mol ,分别在280℃和330℃下(其它反应条件相同)只进行上述反应②,-lgφ(φ为CO的体积分数)随时间变化的曲线如图甲所示:
①图中330℃的曲线是 (填“a”或“b”)。
②判断Q点处反应速率 (填“大于”“小于”或“等于”)。
③M点处CO的转化率为 。
④为了提高CO的转化率,下列措施可行的是 (填标号)。
A.分离出 B.增大进气比
C.升高温度 D.缩小容器容积增大压强
Ⅱ.催化重整反应为:
对温室气体的减排具有重要意义,将原料按初始组成充入密闭容器中,保持体系压强为P kPa发生反应,达到平衡时体积分数与温度的关系如图乙所示。
(4)℃、P kPa下, ;该温度下,此反应的平衡常数 (用分压表示,,写出计算式)。
【答案】(1)① -205 kJ/mol ② (2)CD (3)① b ② 大于 ③ 75% ④ AD (4)① ②
【解析】(1)由盖斯定律,反应① +反应②可得反应,,两式相加其平衡常数相乘,则;
(2)A.反应①和的消耗的量之比为,两者起始物质的量相同,则始终等于,不能说明反应达到平衡状态,故A错误;
B.反应①是气体体积不变的反应,随着反应进行,容器内压强始终不变,不能说明反应达到平衡状态,故B错误;
C.当反应物和生成物的浓度不再发生改变时,反应达到平衡状态,则不变时,能说明反应达到平衡状态,故C正确;
D.和CO的质量和为变量,当和CO的质量和不变,说明反应达到平衡状态,故D正确;
故答案选CD;
(3)①反应②为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,φ(CO)增大,-lgφ(CO)减小,则图中330℃的曲线是b;
②由图可知,曲线a随着时间增大,-lgφ增大,φ(CO)减小,说明反应正向进行,则Q点处反应速率大于;
③ M点,,则CO的体积分数为0.1,列化学平衡三段式:
CO的体积分数为,解得,则CO的转化率为;
④A.分离出,生成物浓度减小,平衡正向移动,CO转化率增大,故A正确;
B.增大进气比,可以提高的转化率,但CO转化率下降,故B错误;
C.升高温度平衡向吸热方向移动,平衡逆向移动,CO转化率减小,故C错误;
D.增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,平衡正向移动,CO转化率增大,D正确;
故答案选AD;
(4)初始组成,设,℃、P kPa下,平衡时,列三段式有
据图可知平衡时的体积分数为30%,则有,解得,平衡时气体总物质的量为,。
平衡时,,所以。
20.(2025-2026高二上·四川省遂宁市射洪中学校·期中)二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
I.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)①反应的 。
②已知反应I的,该反应的焓变和熵变随温度变化很小,可视为常数。则此反应自发进行的温度范围是 (保留一位小数)。
(2)在一个容积可变的密闭容器中充有5molCO和10mol,在催化剂作用下只发生反应I,CO的平衡转化率()与温度(T)、压强(p)的关系如图所示:
①图中压强 (填“>”或“<”)。
②A、B、C三点平衡常数、、的大小关系为 。
(3)以下说法能说明反应达到平衡状态的是___________(填序号)。
A. 和的浓度之比为
B. 恒温恒容条件下,气体的密度保持不变
C. 恒温恒压条件下,气体平均摩尔质量保持不变
D. 绝热体系中,体系温度保持不变
(4)一定量的与足量的碳在恒容密闭容器中发生反应:。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如图所示:
已知:气体分压()=气体总压()×体积分数,反应开始时的气体总压用表示。
①T℃时,平衡后若再充入各1mol的CO、混合气,平衡将 (填“正移”“逆移”或“不移动”)。
②650℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 。(保留两位小数)
【答案】(1)① -246.1 ② T<0.4 K (2)① < ② (3)CD (4)① 逆移 ② 0.33 p总
【解析】(1)①已知I. ,
Ⅱ. ,
Ⅲ.
根据盖斯定律,I×2+II+III=反应的∆H=;
②反应I自发进行的温度范围是:,解得T<0.4 K;
(2)①温度不变增压时,平衡右移,CO的平衡转化率增大,则,p2>p1;
②A、B两点的温度相同,平衡常数KA=KB,由图像可知同压升温CO的平衡转化率降低,所以升温平衡常数减小,、、的大小关系为;
(3)根据“变量不变”原则进行判断:
A.H2和CO2的浓度之比为3:1,并不能说明正逆反应速率是否相等,所以不能说明该反应达到平衡状态,故A错误;
B.恒温恒容条件下,气体的密度保持不变,因该反应的气体总质量和容器体积均不变,则气体的密度始终不变,所以不能说明达到平衡状态,故B错误;
C.恒温恒压条件下,气体的平均摩尔质量保持不变,因该反应的气体总质量不变,但气体的总物质的量发生改变,则气体的平均摩尔质量不变,可以说明该反应达到了平衡状态,故C正确;
D.因该反应为放热反应,则在绝热体系中,体系的温度保持不变,说明达到了平衡状态,故D正确;
故答案选CD;
(4)①恒容条件下,T℃时,CO、体积分数相等,根据平衡常数不变原则,不变,平衡后若再充入各1mol的CO、混合气,分子变大的更多,为使平衡常数不变,反应应该逆移;
②650℃时,设一开始有1 mol CO2反应,列出反应三段式:
,总气体的物质的量为(1+x)mol;则,解得x=0.25 mol,则总气体物质的量为1.25 mol,CO2为0.75 mol,CO为0.50 mol,由此可列出平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数。
21.(2025-2026高二上·四川省南充市西充中学·期中)在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:;
副反应:;
(1) 。
(2)研究之间的转化对大气污染控制具有重要意义,已知:。如下图所示,在恒容密闭容器中,反应温度为时,和随t变化为曲线Ⅰ、Ⅱ,改变温度到随t变化为曲线Ⅲ。
回答下列问题:
①比较反应速率的大小: (填“>”“=”或“<”)。
②在温度下,反应的平衡常数 。
③在一定条件下发生上述反应,其他条件不变,只改变一个条件,反应过程中速率随时间的变化如下图所示。时刻改变的条件是 。
④反应体系达平衡后,若在恒温恒容条件下,再加入一定量的氦气,再次达平衡后,的体积分数 (填“增大”“减小”或“不变”)。
⑤在恒温条件下,将一定量的充入注射器中后封口,在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化关系如下图(气体颜色越深,透光率越小)。
(a)a点和c点的平衡常数的大小关系: (填“>”“=”或“<”)。
(b)e点到f点的过程中体系与环境之间的热量传递关系: 热量(填“吸收”或“放出”)。
【答案】(1)+198 (2)① > ② 0.36 mol/L ③ 降低温度 ④ 减小 ⑤ = ⑥ 吸收
【解析】(1)由盖斯定律可知,副反应减去主反应可得目标反应,故;
(2)①时先平衡,说明,a、b两点物质的量浓度相同,a点温度高速率大,故>;
② 在温度下,,, 平衡常数为;
③t3时刻正逆反应速率同时瞬间变小,且逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向移动,正反应吸热,故降低温度可使逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向移动;
④ 反应体系达平衡后,在恒温恒容条件下,再加入一定量的氦气,四氧化二氮和二氧化氮浓度不变,平衡不移动,二氧化氮的物质的量不变,但是加入氦气后气体总物质的量增加,二氧化氮的物质的量分数减小,体积分数减小;
⑤ (a)平衡常数只与温度有关,在恒温条件下,a点和c点的温度相同,故=;
(b) e点到f点透光率先变大后变小,说明浓度先变小后变大,是拉伸注射器,平衡向正向移动,反应吸热,故体系与环境之间热量传递关系是吸收热量。
22.(2025-2026高二上·四川省德阳市第五中学·期中)电解质在水溶液中的行为影响了电解质溶液的性质。
(1)以下为中学化学中常见的几种物质:①二氧化碳 ②熔融KCl ③铜 ④稀硫酸 ⑤澄清石灰水 ⑥冰醋酸
其中属于电解质且在此条件下能导电的物质有 (填标号,下同)。
(2)常温下,用水稀释0.1 mol/L溶液过程中,下列数据变大的是______。
A.
B.
C.
D.
(3)醋酸的电离常数,常温下,向0.1 mol/L溶液中加入一定体积同浓度的溶液可制得缓冲溶液,使溶液呈中性,则该溶液中 。
(4)已知25℃时,几种弱酸的电离平衡常数为:
酸
HCOOH
HCN
电离平衡常数
、、中结合能力最强的是 ,少量的通入NaCN溶液中的离子反应方程式为 。
(5)常温下,分别取未知浓度的HA溶液和MOH溶液,加水稀释至原来体积的n倍。稀释过程中,两溶液的pH变化如图所示。
①MOH为 碱(填“强”或“弱”),其判断依据为 。
②X、Y、Z三点对应溶液中水的电离程度的大小关系是 。
【答案】(1)② (2)BC (3)175 (4)① ② (5)① 弱 ② 弱碱稀释倍,pH变化小于n个单位 ③
【解析】(1)电解质:在水溶液或熔融状态下能导电的化合物,故属于电解质的有② ⑥ ,熔融的KCl能导电,冰醋酸不导电。
(2)A.的电离平衡。常温下,用水稀释0.1 mol/L溶液过程中,减小,A错误;
B.的电离平衡常数,温度不变不变,=,加水稀释减小,增大,B正确;
C.的电离平衡,加水稀释,减小,但随温度变化而改变,温度不变,不变,减小,变大,变大,C正确;
D.随温度变化而改变,温度不变,不变,D错误;
故答案选BC。
(3)已知醋酸的电离常数,常温下,向0.1 mol/L溶液中加入一定体积同浓度的溶液可制得缓冲溶液,使溶液呈中性,常温下,,的电离平衡常数,则=。
(4)越小,酸性越弱,结合氢离子能力越强,结合能力最强的是;
,故少量的通入NaCN溶液中的离子反应方程式为。
(5)由图可知,MOH每稀释10倍,pH减小量小于1,说明MOH为弱碱,理由为:弱碱稀释倍,pH变化小于n个单位;
酸碱抑制水的电离,酸性或碱性越强,对水的电离抑制程度越大,X点pH=5,,Z点pH=9,,二者对于水的电离抑制程度相同,Y点pH=4,,酸性强,对于水的电离抑制程度更大,故水电离程度大小关系为。
23.(2025-2026高二上·四川省南充高中学·期中)研究水溶液中的粒子行为在化学研究中具有重要价值。回答下列问题:
Ⅰ.已知水在25℃和100℃时的电离平衡曲线如图所示。
(1)25℃时水的电离平衡曲线应为 (填“”或“”)。保持温度不变,向水中加少量酸,可实现A点向 点移动(填“C”、“D”或“E”)。
(2)B点对应温度下,0.01mol/LNaOH溶液中由水电离出的浓度为 mol·L-1。
(3)B点对应温度下,将L的溶液和L的NaOH溶液混合均匀,测得溶液的,则 。
Ⅱ.常温下,部分酸的电离平衡常数如下:
化学式
HClO
电离平衡常数
(4)pH相同的、、HClO溶液,物质的量浓度从大到小为 。
(5)分别改变以下条件,能使0.1mol·L-1醋酸溶液中减小的是___________(填字母)。
A. 加水稀释
B. 升高温度
C. 加冰醋酸
D. 加固体
(6)0.01mol/LHClO溶液中,约为 mol·L-1。
(7)写出亚磷酸()的第一步电离方程式 。将少量通入溶液中发生反应的离子方程式为 。
【答案】(1)① ② D (2) (3)9:1(或9) (4) (5)C (6) (7)① ②
【解析】(1)水的电离是吸热过程,温度升高,电离程度增大,c(H+)和c(OH-)同等程度增大,则25℃时水的电离平衡曲线应为;保持温度不变,不变,向水中加少量酸,c(H+)增大,c(OH-)减小,且始终满足,因此 A 点会向D点移动;
(2)B 点在上,纯水中c(H+)= c(OH-)=10-6 mol/L,因此该温度下,0.01 mol/L NaOH溶液中的H+全部由水电离产生,因此,;
(3)B 点温度下,中性溶液的pH=6,题目中混合后pH=7,说明溶液呈碱性,NaOH过量;的溶液中 ,的NaOH溶液中,混合后pH=7,则,,代入数据: ,则;
(4)弱酸的电离平衡常数越小,酸性越弱,相同pH下,需要的物质的量浓度越大,由表中数据可知,弱酸的电离平衡常数大小:,则pH相同时,物质的量浓度从大到小为: ;
(5)醋酸的电离方程式:,电离平衡常数表达式:,则 ;
A.加水稀释,电离平衡正向移动,n(H+)增大,但溶液体积增大的幅度更大,c(H+)减小,而Ka不变,则增大,A不符合题意;
B.升高温度,电离平衡正向移动,则增大,减小,所以增大,B不符合题意;
C.加冰醋酸,增大,电离平衡正向移动,增大,而Ka不变,则减小,C符合题意;
D.加固体,增大,电离平衡逆向移动,则c(H+)减小,而Ka不变,则增大,D不符合题意;
故答案选C;
(6)HClO是弱酸,电离程度很小,可近似认为,由电离平衡常数:,且,因此;
(7)亚磷酸()是二元弱酸,第一步电离方程式为:;将少量通入溶液中发生反应的离子方程式为。
24.(2025-2026高二上·四川省南充高中学·期中)二氧化碳的利用具有潜在的商业价值。回答下列问题。
Ⅰ.与可直接合成:
(1)该反应在 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)下自发进行。
(2)改变下列条件能增大化学反应速率同时又提高的平衡转化率的是___________(填字母)。
A. 升高温度
B. 增大压强
C. 加入催化剂
D. 将液化
(3)某温度下,将1mol和2.8mol通入1L恒容密闭容器中反应,初始压强为19kPa,反应经过5min恰好达到平衡,的转化率为60%,用的分压变化表示的平均反应速率为 kPa·min-1 (分压=总压×物质的量分数)。
Ⅱ.在负载型金属催化剂作用下,可实现低温下甲烷化,相关化学反应有:
ⅰ. kJ·mol-1。
ⅱ. 。
(4)已知 kJ·mol-1,则 。
(5)催化剂选择性是低温下实现甲烷化的关键因素。在其他条件相同、不同Ni含量介孔催化剂作用下,反应相同时间后,转化率随反应温度的变化如图1所示,选择性随反应温度的变化如图2所示:
①图1中m点 (填“是”或“不是”)该温度下的平衡转化率,理由是 。
②由图1和图2可知,甲烷化的最佳催化剂为 (填字母)。
A.100%Ni B.50% C.20% D.10%
③图2中,在50%催化剂条件下,的选择性在250℃~400℃之间一直保持较高的原因可能是 。
④某温度下,容器体积为1.0L,控制和初始投料量分别为5mol和20mol,发生反应ⅰ和ⅱ,达平衡时,测得的转化率为80%,的选择性为90%,则该温度下反应ⅰ的平衡常数 。(保留2位有效数字)[的选择性]
【答案】(1)低温 (2)B (3)0.3 (4)-165kJ·mol-1 (5)① 不是 ② 催化剂不影响平衡的转化率,该温度下存在比m点的转化率更高的点 ③ B ④ 在该催化剂条件下,反应ⅱ的活化能低,反应速率快,相同时间内生成甲烷的选择性高,反应ⅰ活化能高,反应ⅰ进行的速率慢 ⑤ 0.58
【解析】(1)该反应的,,在低温下,则该反应在低温下自发进行;
(2)A.该反应的正向是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,不能提高的平衡转化率,不符合题意;
B.增大压强,能增大化学反应速率,同时平衡向气体体积减小的正方向移动,能提高的平衡转化率,符合题意;
C.加入催化剂,不能使平衡发生移动,不能提高的平衡转化率,不符合题意;
D.将液化,相当于减小生成物的浓度,会降低化学反应速率,不符合题意;
故答案选B;
(3)某温度下,将1 mol和2.8 mol通入1L恒容密闭容器中反应,初始压强为19 kPa,反应经过5min恰好达到平衡,的转化率为60%,则,列出三段式
平衡时总物质的量n总=0.4 mol +1.0 mol +0.3 mol +0.9 mol =2.6 mol,恒温恒容下,压强与物质的量成正比,则,解得,;
(4)根据盖斯定律,反应可由反应ⅱ-反应ⅰ得到,则;可求得;
(5)催化剂不会影响化学平衡,因此在其他条件相同的情况下,即使催化剂不同,反应达到平衡时,的转化率会相同,图1中m点的转化率低于使用另一种催化剂时的转化率,说明反应还没有达到平衡,则m点不是该温度下的平衡转化率;
从图1可以看出,相同温度下,催化剂为50% Ni-CeO2时的平衡转化率最大;从图2可以看出,催化剂为50% Ni-CeO2时,甲烷选择性最高,因此该反应的最佳催化剂为50% Ni-CeO2,B符合题意;
图2中,在50%催化剂条件下,的选择性在250℃~400℃之间一直保持较高的原因可能是在该催化剂条件下,反应ⅱ的活化能低,反应速率快,相同时间内生成甲烷的选择性高,反应ⅰ活化能高,反应ⅰ进行的速率慢;
某温度下,容器体积为1.0L,控制和初始投料量分别为5 mol和20 mol,发生反应ⅰ和ⅱ,达平衡时,测得的转化率为80%,可知反应ⅰ和ⅱ共消耗了5 mol×80%=4 mol ;的选择性为90%,即发生反应ⅱ的n(CO2)=4 mol×90%=3.6 mol,则反应ⅰ消耗的n(CO2)=4 mol-3.6 mol=0.4 mol,可利用“三段式”计算平衡时各种物质的浓度,“三段式”如下:
平衡时c(CO2)=5 mol/L-4 mol/L=1 mol/L,c(H2)=20 mol/L -0.4 mol/L -14.4 mol/L=5.2 mol/L,c(CO)=0.4 mol/L,c(H2O)=0.4 mol/L+7.2 mol/L=7.6 mol/L,反应ⅰ的平衡常数。
25.(2025-2026高二上·四川省蓉城名校联盟·期中)成都世运会通过氢能火炬、氢能大巴等实现“零碳赛事”,其背后的氢能制备、储存与应用均依赖核心化学反应原理。回答下列问题:
(1)“甲烷水蒸气重整制氢”是工业制氢的一种方法,涉及反应:
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1 K1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2 kJ∙mol−1 K2
Ⅲ.CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH3=+165.0 kJ∙mol−1 K3
反应Ⅰ的ΔH1= ,化学平衡常数K1= (用K2、K3表示),该反应在 (填“低温”“高温”或“任意温度”)下能自发进行。
(2)T℃时(其他条件不变),在相同时间内,向上述体系中投入一定量的CaO可提高混合气中H2的物质的量,主要原因是 。
(3)在一定温度下,向体积为2L的恒容密闭容器中按物质的量之比1:2充入CH4和H2O,只发生反应Ⅲ。
①下列能说明反应达到平衡状态的是 (填标号)。
A.容器内压强不再变化 B.CH4和H2O的物质的量之比不再变化
C.混合气体的平均相对分子质量不再变化 D.单位时间内生成1mol CO2的同时消耗2mol H2O
②已知图1表示正~c(CH4)和逆~c(CO2)的速率—浓度关系曲线,则表示正~c(CH4)的速率—浓度关系曲线是 (填“甲”或“乙”)。升高温度,反应重新达到平衡时,图1中逆相应的平衡点可能为 (填字母)。
③已知图2表示温度对H2产率的影响曲线,则实际工业生产中优选温度为900℃的原因是 。
【答案】(1)① ② ③ 高温 (2)可吸收生成的,使得的浓度降低,反应Ⅱ、Ⅲ的平衡正向移动,生成的氢气的物质的量增大 (3)① AC ② 乙;B ③ 温度较低时产率较低且反应速率较低;900℃时产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,且升高温度耗能较大,经济效益降低
【解析】(1)根据盖斯定律,反应Ⅰ可由反应Ⅲ-反应Ⅱ得到,故,;该反应,根据,可知高温条件下反应能自发进行;
(2)T℃(其他条件不变),在相同时间内,向上述体系中投入一定量的可提高混合气中的物质的量,主要原因是可吸收生成的,使得的浓度降低,反应Ⅱ、Ⅲ的平衡正向移动,生成的氢气的物质的量增大;
(3)①A.反应Ⅲ是气体分子数增多的反应,恒容条件下压强不再变化,说明气体物质的量不变,反应达到平衡,A符合题意;
B.初始和的物质的量之比为1:2,反应中按1:2消耗,故其物质的量之比始终为1:2,不能说明反应达到平衡,B不符合题意;
C.混合气体总质量不变,反应过程中气体物质的量增大,平均相对分子质量不再变化时,说明物质的量不变,反应达到平衡,C符合题意;
D.单位时间内生成1 mol 的同时消耗2 mol ,均为描述正反应方向速率,不能说明反应达到平衡,D不符合题意;
故答案选AC;
②反应刚开始时只加入了反应物,结合化学平衡建立的过程可知,曲线甲为,曲线乙为;该反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,达到平衡后,的浓度减小,的浓度增大,正逆反应速率都增大,图1中相应的平衡点为B;
③根据题图可知,温度较低时产率较低且反应速率较低;900℃时产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,且升高温度耗能较大,经济效益降低,所以选择900℃为反应最佳温度。
26.(2025-2026高二上·四川内江第六中学·期中)党的二十大报告指出:“倡导绿色消费,推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式”。将应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。回答下列问题:
(1)通过使用不同的新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成转化为甲醇也有广泛的应用。可能发生的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
则反应Ⅲ: ,理论分析,该反应在 (填“低温”、“高温”或“任意温度”)条件下可自发进行。
(2)一定条件下,反应Ⅰ的反应历程如图所示。该反应的反应速率由第 (填“1”或“2”)步决定。
(3)为提高的平衡产率,应选择的反应条件为___________(填标号)。
A. 低温、高压 B. 高温、低压 C. 低温、低压 D. 高温、高压
(4)在一定条件下,向某体积恒为2 L的容器中按的比例通入气体,只发生反应Ⅲ,下列情况可以说明反应Ⅲ已经达到平衡的是___________。
A. 混合气体密度不再改变
B. 混合气体平均相对分子质量不再改变
C. 容器中CO与的物质的量之比不再发生改变
D.
(5)不同压强下,按照投料,实验测得的平衡转化率随温度的变化关系如下图所示。
压强、、由小到大的顺序为 ;图中温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是 。
(6)在催化剂作用下,按的比例向某密闭容器中通入一定量的原料气,只发生Ⅰ、Ⅱ两个反应。维持总压强为6.4 MPa,测得不同温度下,反应达到平衡后的转化率、的选择性如图所示:
已知:的选择性。
在时,若反应从开始到达到a点所用时间为2 min,则这2 min内 ,反应Ⅱ的 。(可用分数表示指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,A的平衡分压的物质的量分数)
【答案】(1)① +90.18 ② 高温 (2)1 (3)A (4)BD (5)① ② 温度时以第Ⅱ步反应为主,反应前后气体分子数相等,故压强改变对的平衡转化率几乎无影响 (6)① 0.4 ②
【解析】(1)根据盖斯定律可知,反应Ⅲ由反应Ⅱ-反应I得到,故;由方程式系数可知,反应Ⅲ的,要使反应能自发进行,则需小于0,因此需要高温条件,故答案为:+90.18;高温;
(2)由题干反应历程图信息可知,步骤1的活化能高于步骤2,即步骤1的反应速率更慢,是总反应的决速步,故答案为:1;
(3)根据反应I、Ⅲ可知,生成的反应是气体计量数减小的放热反应,则高压、低温有利于提高的产率,答案选A;
(4)A.因为反应在恒容反应器中进行,气体的总质量不变,则气体密度随反应进行不改变,混合气体密度不再改变,不能说明反应达到平衡状态,A错误;
B.混合气体平均相对分子质量等于总质量除以总物质的量,质量不变,物质的量减少,混合气体平均相对分子质量增大,当混合气体的平均相对分子质量不再改变,能说明达到化学平衡状态,B正确;
C.容器中CO与的物质的量之比始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,C错误;
D.,即,能说明达到化学平衡状态,D正确;
故答案选BD;
(5)反应I是气体体积减小的可逆反应,反应Ⅱ是气体体积不变的可逆反应,压强对反应的影响主要是反应I;增大压强可提高二氧化碳的平衡转化率,则压强、、由小到大的顺序;因为第I步反应放热,第Ⅱ步反应吸热,温度时以第Ⅱ步反应为主,第Ⅱ步反应前后气体分子数相等,压强改变对的平衡转化率几乎无影响,所以当温度为时,三条曲线几乎交于一点,故答案为:;温度时以第Ⅱ步反应为主,反应前后气体分子数相等,故压强改变对的平衡转化率几乎无影响;
(6)设起始加入二氧化碳和氢气的物质的量分别为1 mol和3 mol,又a点达到平衡且二氧化碳转化率为50%、甲醇的选择性80%,所以消耗的二氧化碳物质的量为0.5 mol,即生成的甲醇和一氧化碳的物质的量之和为0.5 mol,结合甲醇的选择性计算公式可算出生成的甲醇物质的量为,则生成一氧化碳物质的量为0.1mol,即平衡时甲醇物质的量为0.4 mol,水的物质的量为0.5 mol,一氧化碳物质的量为0.1 mol,氢气物质的量为1.7 mol,二氧化碳物质的量为0.5 mol,总的物质的量为3.2 mol,甲醇的分压为,反应从开始到达到a点所用时间为2 min,则这2 min内;同理的分压为、的分压为、CO的分压为、的分压为,因此,故答案为:0.4;。
27.(2025-2026高二上·四川宜宾第一中学·期中)甲醇的用途十分广泛,主要用于有机合成、作燃料、生产农药、作良好的有机溶剂等。催化和反应可以合成甲醇,反应化学方程式为。
已知:Ⅰ、 ;
Ⅱ、 。
回答下列问题:
(1)写出催化和合成甲醇的热化学反应方程式: 。
(2)向密闭容器中加入和,在适当的催化剂作用下,发生反应: 。
①该反应自发进行的条件是 (填“低温”“高温”或“任意温度”)。
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是 (填字母)。
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.混合气体的密度保持不变
c.生成的同时有键断裂
d.和的转化率相等
③反应经过后达到平衡,的物质的量为。平衡建立过程中,的平均反应速率 ,若该反应的起始压强为,则该反应的平衡常数 (可用分数表示)。若时向容器中再充入和,则平衡 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(3)研究表明,与在催化剂作用下,发生反应合成时会发生副反应(反应Ⅰ)。将一定量的与通入刚性的密闭容器中,的平衡转化率和甲醇的选择率随温度的变化趋势如图所示,随着温度的升高,的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低,请分析其原因: 。(已知:的选择率)。
【答案】(1) (2)① 低温 ② ac ③ ④ ⑤ 不 (3)升温时,反应Ⅰ正向移动,而生成甲醇的反应逆向移动,且反应Ⅰ正向移动的程度更大,所以导致转化率升高的同时甲醇的选择性降低
【解析】(1)根据盖斯定律,催化和合成甲醇可由反应Ⅱ-反应Ⅰ可得:。
(2)①该反应的,,根据反应自发进行,则该反应自发进行的条件是低温;
②a.正反应气体物质的量减小,气体总质量不变,混合气体的平均相对分子质量是变量,混合气体的平均相对分子质量保持不变,反应达到平衡状态,a正确;
b.气体总质量不变,容器体积不变,密度是恒量,混合气体的密度保持不变,反应不一定平衡,b错误;
c.1 mol生成的同时有3 molH-H键断裂,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,c正确;
d.和的投料比等于系数比,和转化率始终相等,和转化率始终相等时,反应不一定平衡,d错误;
故答案选ac;
③=;
平衡时,转化率;
反应经过20 min后达到平衡,的物质的量为1 mol。列三段式: 若该反应的起始压强为80 kPa,平衡时压强为,则该反应的平衡常数为;
该反应的平衡常数,若20 min时向容器内再充入1 mol和1 mol,,则平衡不移动。
(3)反应Ⅰ为吸热反应,为放热反应,升温时,反应Ⅰ正向移动,而生成甲醇的反应逆向移动,且反应Ⅰ正向移动的程度更大,所以导致转化率升高的同时甲醇的选择性降低。
28.(2025-2026高二上·四川成都外国语学校·期中)氨是重要的化工产品,我国目前氨的生产能力位居世界首位。
Ⅰ.工业合成氨的反应为
(1)根据如图数据,计算合成氨的 。
(2)下列关于合成氨说法正确的是___________。
A. 该反应的
B. 液化分离产物,可提高原料转化率
C. 使用铁触媒做催化剂,可同时降低反应的活化能和反应热
D. 降温、高压、使用催化剂都有利于提高的平衡产率
(3)在不同压强下,按照进料,反应达到平衡时氨的物质的量分数x与温度的计算结果如图所示,则 (填“>”或“<”),理由是 。
Ⅱ.合成氨原料气的制备
甲烷催化重整制氢可用于制备氢能,其主要反应是。向一恒容密闭容器中加入和一定量的,测得的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。
(4)a、b、c三点对应的平衡常数的大小关系是 。
(5)的条件下,往刚性密闭容器中充入和进行反应,时,容器内,则的反应速率= (用含的计算式表示),通过计算判断此时反应是否达到平衡?(已知,时该反应平衡常数为1.2) 。
【答案】(1)-90 (2)AB (3)① < ② 该反应为气体分子数减小的反应,在相同温度下,增大压强,平衡正向移动,氨的物质的量分数增大 (4)b=c>a (5)① ② 浓度商Q===0.03<1.2=K,所以反应正向进行,没有达到平衡状态
【解析】(1)由图1可知,N2(g)+ H2(g)NH3(g)的H=1127kJ /mol-(339+397+436)kJ/mol =-45kJ·mol-1,则合成氨反应的H =-90 kJ·mol-1;
(2)A.反应N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)是气体分子数减小的反应,则反应的熵变S<0,故A正确;
B.液化分离产物NH3,可促进平衡正向移动,可提高原料转化率,故B正确;
C.使用铁触媒做催化剂,可降低反应的活化能、加快反应速率,但催化剂不能改变反应的始终态,不能降低反应热,故C错误;
D.反应是气体分子数减小的放热反应,降温、高压都有利于提高NH3的平衡产率,但催化剂不能改变反应的始终态,不能提高NH3的平衡产率,故D错误;
故选AB;
(3)温度一定时增大压强,平衡正向移动,氨的物质的量分数增大,即其他条件相同时,压强越大,氨的物质的量分数越大,所以图中压强由小到大的顺序为p1<p2<p3,即p1<20MPa;
(4)平衡常数K只与温度有关,温度相同时K相同,该反应是吸热反应,升高温度时平衡正向移动,平衡常数K增大,则a、b、c三点对应的平衡常数的大小关系是:b=c>a;
(5)反应三段式为:
则0~t1min内v(CH4)= ,此时浓度商Q=,所以反应正向进行,没有达到平衡状态。
29.(2025-2026高二上·四川成都嘉样教育集团·期中)丙烯(分子式为)是重要的有机化工原料,丙烷(分子式为C3H8)脱氢是工业生产丙烯的重要途径,其化学方程式为。回答下列相关问题:
(1)已知:Ⅰ.
Ⅱ.
则丙烷脱氢制丙烯反应的为 。该反应正向自发进行的条件为 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
(2)一定温度下,向1 L的密闭容器中充入1 mol 发生脱氢反应,经过10 min达到平衡状态,测得平衡时气体压强是开始的1.5倍。
①0~10 min丙烯()的化学反应速率= 。
②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母,下同)。
A.不变
B.与的物质的量之比保持不变
C.混合气体的总压强不变
D.
③欲提高丙烷()的转化率,采取的措施是 。
A.降低温度 B.升高温度 C.加催化剂 D.及时分离出
④若在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷()和氩气发生脱氢反应,起始越大,丙烷()的平衡转化率越大,其原因是 。
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中充入1 mol 丙烷()发生丙烷脱氢反应,开始压强为p kPa,丙烷()的气体体积分数与反应时间的关系如图所示:
此温度下该反应的平衡常数Kp= (用含字母p的代数式表示,Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数,平衡分压=总压×气体的体积分数)。
【答案】(1)① +123 kJ/mol ② 高温 (2)① 0.05 ② CD ③ BD ④ 该反应为气体分子数增加的反应,恒压条件下增大氩气的比例,相当于减压,平衡正向移动,丙烷的平衡转化率增大 (3)0.9p kPa
【解析】(1)根据盖斯定律,基于Ⅰ.,Ⅱ.可知,
反应的;由于,根据自发,则该反应正向自发进行的条件为高温;
(2)① ,总物质的量为,由压强比(等于物质的量比)得,,则;
②A.是反应的固有属性,与平衡无关,不符合题意;
B.与的物质的量始终相等,比值不变不能说明平衡,不符合题意;
C.反应前后气体分子数变化,总压强不变时,说明物质的量不变,达到平衡,符合题意;
D.,则说明达到平衡,符合题意;
因此选CD;
③ 提高的转化率,由于,因此升高温度可使平衡正向移动;此外分离出减小生成物浓度,平衡正向移动;加催化剂不能使平衡移动;故答案选BD;
④ 恒温、恒压下,越大,则证明容器体积越大,相当于减压,平衡向分子数增多方向移动,因此丙烷的平衡转化率越大;
(3)已知反应加入1 mol ,设平衡时的转化量为 ,故总物质的量为,由图像可知,平衡时的体积分数为25%,而体积分数等于物质的量分数,因此,平衡时各物质的物质的量分数:为25%,:各为,反应达到平衡时,总压根据分析:起始总物质的量1 mol,平衡总物质的量1.6 mol,由于容器恒容、温度一定,压强与物质的量成正比,故平衡总压 kPa,各物质的平衡分压(平衡分压=总压×体积分数):,,平衡常数。
30.(2025-2026高二上·四川成都七中·期中)从捕获技术应用中分离出,作原料气体来合成基础化工品是很有前景的方法。
(1)研究表明二氧化碳与氢气在某催化剂作用下可以还原为甲醇,该反应如下:。反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,如表示单个分子吸附在催化剂表面;图中已省略)。
①上述合成甲醇的反应过程中决定反应速率的步骤是 (用化学方程式表示)。
②该过程的热化学反应方程式为 。
③有利于提高平衡时转化率的措施有 (填字母)。
a.使用催化剂 b.增大压强 c.增大和的初始投料比 d.升高温度
(2)在催化剂(Ni/xMg)作用下二氧化碳与氢气反应还可以还原为甲烷,反应如下。以和为初始原料,保持总压为发生反应,不同温度下在相同时间测得的转化率如图。
①三种催化剂(Ni/xMg)中,催化效果最好的是 。使用Ni催化反应达到点,化学反应速率 。
②下列表述能说明反应达到平衡的是 。
a. b.气体压强不变 c.气体总质量不变 d.气体总体积不变
③B点的平衡常数计算式为 (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)① ② ③ bd (2)① ② 4.8 ③ ad ④
【解析】(1)① 反应活化能越大,反应速率越慢,为反应的决速步骤,由图可知,活化能最大的决速步骤为:;
② 由图示可知,单个分子转化为甲醇吸收的热量为,则1 mol转化为甲醇吸收的热量为,该过程的热化学反应方程式为
③a.使用催化剂可改变反应速率,但不能影响平衡移动,不能改变的转化率,a错误;
b.该反应为气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,的转化率增大,b正确;
c.增大和的初始投料比,的转化率减小,c错误;
d.该反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,可提高的转化率,d正确;
故答案选bd;
(2)根据图示,Ni/0.05Mg催化时速率更快,催化效果最好;使用Ni催化反应1.2 min达到A点,此时二氧化碳转化率为72%,二氧化碳转化的物质的量为0.72mol,氢气转化的物质的量为2.88mol,则;
a.说明此时正反应速率等于逆反应速率,反应达平衡状态,a正确;
b.根据题干信息,保持恒压条件下发生反应,气体压强始终保持不变,则气体压强不变不能说明反应达平衡状态,b错误;
c.反应物和生成物均为气体,根据质量守恒定律可知气体总质量始终不变,不能说明反应达平衡状态,c错误;
d.该反应为气体分子数减小的反应,恒压条件下,当气体总体积不变,说明反应达平衡条件,d正确;
故答案选ad;
B点二氧化碳转化率为90%,则二氧化碳转化物质的量为0.9 mol,列三段式:
平衡时气体总物质的量为0.1 mol+1.4 mol+0.9 mol+1.8 mol=4.2 mol,总压强为p0,则。
31.(2025-2026高二上·四川省资阳市安岳实验中学·期中)丁烯是一种重要的化工原料,主要用于脱氢制丁二烯,也可经水合成正丁醇。回答下列问题:
I.氧化异丁烷()脱氢可以制备异丁烯()。
(1)已知反应:(异丁烷,g)
(正丁烷,g)
(异丁烷,g)(正丁烷,g)
则 ,(异丁烷,g)和(正丁烷,g)中更稳定的是 。
(2)氧化异丁烷脱氢制备异丁烯,其反应为(异丁烷,g)(异丁烯,g) ,在催化作用下的反应机理如下:
写出转化①的化学方程式: 。
II.正丁烷(P)直接脱氢制2-丁烯(M)技术已进入工业化应用。
正丁烷直接脱氢制2-丁烯过程发生如下两个反应:
反应a.(正丁烷,g)(2-丁烯,g)
反应b.(正丁烷,g)(丁二烯,g)
(3)在、的恒压密闭容器中,按物质的量之比为通入(正丁烷,g)和的混合气体,发生上述反应。
①从平衡角度说明通入的作用: 。
②下列情况不能说明可逆反应达到平衡的是 (填标号)。
A.气体密度不随时间变化
B.气体总压强不随时间变化
C.氢气的体积分数不随时间变化
D.气体中碳元素的质量分数不随时间变化
(4)在、的恒压密闭容器中,按物质的量之比为通入(正丁烷,g)和的混合气体,发生反应a、b,经后,反应a和反应b均达到平衡,测得平衡时(正丁烷,g)、(2-丁烯,g)在含碳物质中的占比分别为、。
①平衡时, kPa,0~t min内的平均反应速率v\left[\mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{10}\right.(\mathrm{正丁烷},g\left.)]= (用含t、的式子表示)。
②该温度下,反应a的 (用含的式子表示)kPa。
【答案】(1)① -16.8 ② (正丁烷,g) (2)+3Fe2O3+2Fe3O4+H2O (3)① 反应a与反应b为气体体积增大的反应,恒温恒压下,通入N2可以降低反应体系中的分压,平衡正向移动。提高反应物转化率。 ② BD (4)① ② ③
【解析】(1)题中所求的反应为(异丁烷,g) 减去(正丁烷,g) 得到,所以;异丁烷变为正丁烷通过求算发现焓变小于0,说明正丁烷比异丁烷能量更低更稳定。
(2)通过图中的信息,可以知道过程1中的反应物为与Fe2O3,生成物为与Fe3O4还有H2O,书写配平方程式得到答案。
(3)反应a与反应b为气体体积增大的反应,恒温恒压下,通入N2可以降低反应体系中的分压,平衡正向移动。提高反应物转化率;
A.由于反应体系为恒温恒压密闭容器,体积可变,反应体系中的质量不变,所以反应过程中密度可变,当密度不变时反应平衡;
B.反应体系为恒压体系,压力无论反应平衡与否都不会改变,不能说明可逆反应达到平衡,B错误;
C.反应过程中会产生H2,导致H2的体积分数改变,反应平衡时,H2的体积分数不会改变,C正确;
D.反应过程中C元素的质量守恒,反应体系的总质量也恒定,无论反应如何进行,C的质量分数不会改变,D错误;
故答案选BD。
(4)设投入的正丁烷的物质的量为n,经历t时间后,反应剩余的正丁烷的物质的量还有0.2n,生成的2-丁烯的物质的量有0.6n,反应体系中剩余的含C物质只有丁二烯,所以丁二烯的物质的量为0.2n,反应得到的H2的物质的量为n,氮气的物质的量为2n,则H2的摩尔分数的,其分压等于;0-t时间内,正丁烷的初始分压等于,所以正丁烷的反应速率等于;反应平衡后,p(C4H10) = 0.05p0,p(C4H8) = 0.15p0,p(H2) = 0.25p0,压强平衡常数可以计算得:
试卷第1页,共3页
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专题11 化学反应原理综合题
2大高频考点
考点01 水溶液中的离子反应与平衡综合题
考点02 化学反应原理综合题
1.【答案】D
2.【答案】(1)2Fe3++2e-=2Fe2+ (2)① CH4-8e-+10OH-=+7H2O ② 11.2 (3)Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=ZnO(s)+H2O(l) (4)① 有气泡冒出 ②
3.【答案】(1)① 吸氧 ② 2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑; (2)① MnO-e-=MnO ② 由a到b ③ 浓KOH溶液 (3)① Pb ② N2-10e-+6H2O=2+12H+ ③ 11.2
考点01 水溶液中的离子反应与平衡综合题
1.【答案】(1)① NaHCO3、CH3COONa ② > (2)C (3)① 增大 ② 增大 ③ 增大 (4)① = ② < (5)
2.【答案】(1)不变 (2)Fe2O3 (3)溶液中存在平衡,加入盐酸可使H+浓度增大,上述平衡向逆反应方向移动,抑制Fe3+水解 (4)HClOH++ClO- (5)a<d<c (6) (7)B
3.【答案】(1)B (2)① ② 变小 (3)① ② 10 (4)① ② ②<③<① (5) (6)① 盐酸 ②
4.【答案】(1)① ⑤ ⑩ ② ③ ④ ⑥ ⑩ (2)ac (3) (4)AB (5)① c ② BD (6)be
5.【答案】(1)① ⑨ ⑩ ② ② ③ ⑦ ⑩ (2)b (3)①>③>② (4)6.2 (5)① 碱 ② < ③ c(Na+)> c(CN-)> c(OH-)> c(H+)
考点02 化学反应原理综合题
1.【答案】(1)① 低温 ② AC (2)BC (3)① < ② 反应② 活化能低,同条件下单位体积内活化分子数多,有效碰撞几率大,速率快 (4)① ② 该反应为放热反应,其它条件相同时,升高温度,平衡逆向移动,二氧化碳的平衡转化率下降 (5)使用更高效的催化剂或增大催化剂的比表面积
2.【答案】(1)① Cat2 ② 放热 ③ (或 ) ④ (2)① 环形玻璃搅拌器 ② 确保盐酸完全反应 ③ 相等 ④ ABD
3.【答案】(1) (2)① +206 ② 高温 (3)甲烷消耗碳酸钙分解生成的二氧化碳,促进碳酸钙分解平衡正向移动 (4)① ② 反应Ⅱ正向为吸热反应,相同压强时,升高温度,反应正向移动,甲烷转化率增大,因此温度最高的是,温度最低的是 (5)2.8
4.【答案】(1) (2)0.1 (3)① ② 10 (4)< (5)① < ② 将固体溶解在较浓的盐酸中,再加水稀释到所需浓度 (6)、、 (7)11:9
5.【答案】(1) (2)① 高温 ② A ③ < ④ 0.08 ⑤ 减小 (3)12.5 (4)不变
6.【答案】(1)ACE (2)① Fe ② (3)① I ② c>b>a ③ ACD ④ 不变
7.【答案】(1)99 (2)① 强电解质 ② ③ ④ 10.8 (3)① > ② C>B>A ③
8.【答案】(1)① 增大 ② 向正反应方向 ③ 增大 (2)① 向正反应方向 ② 减小 (3)① 向正反应方向 ② 减小 ③ 减小 (4)① 向逆反应方向 ② 增大 ③ 增大 (5)① 增大 ② 不变
9.【答案】(1) (2)① 放热 ② > ③ ④ 250℃时,催化剂活性最佳,反应速率快,低于或高于250℃,反应速率慢 (3)L4 (4)
10.【答案】(1)BD (2)① 426 ② (3)① -53.5 ② C ③ 减少热量散失
11.【答案】(1)① 吸热 ② 减小 (2)AD (3) (4)BC (5)700 (6)① 50% ② 不变
12.【答案】(1)① -747 ② 低温 (2)① 320℃ ② 催化剂2 ③ 升温使催化剂活性降低或升温平衡逆向移动 (3)① P3<P2<P1 ② 反应② ③ 随温度升高归于一条,证明压强对平衡无影响,只有反应② 为化学计量数不变的反应,压强对平衡无影响,故以反应② 为主 (4)① 4.3% ② 温度过低CO2转化率较小,温度过高CH3OH选择性较小(或者在200~280℃时,CO2转化率较大,CH3OH选择性较高)
13.【答案】(1)① ② ③ ⑥ ⑩ ② ⑧ ⑨ (2)H2C2O4H++HC2O (3)④ (4)< (5)7.0×10-6 mol/L (6)c(Na+)>c(HCO)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+) (7)B (8)① NH4CN ② <
14.【答案】(1)① Cl2 ② NO (2)① c、d、e ② AD (3)① 294.5 ② 向左 (4)C (5)A (6)① 催化剂的活性下降 ② 升高温度,主反应平衡逆向移动(或升高温度,副反应平衡正向移动)
15.【答案】(1) (2) (3)① 酸性 ② 常温下,的水解常数的电离常数2.5×10-7,故该温度下,电离程度大于水解程度,显酸性 (4)① ② ③ 0.2
16.【答案】(1) (2) (3)① 较浓的盐酸 ② (4)0.2 (5)① < ② 或 (6)
17.【答案】(1)① ② 高温 ③ D ④ ,恒压条件下通入水蒸气,容积变大,各组分浓度同程度减小,使,平衡正向移动,乙烯平衡产率增大 ⑤ 100kPa (2)① C与发生反应生成CO或,从而使积碳减少 ② 主反应和副反应均为放热反应,升高温度,主反应平衡逆向移动程度更大 (3)BD
18.【答案】(1)① ② 增大 ③ 5.1 (2)① II ② II (3)D (4) (5) (6)6.7
19.【答案】(1)① -205 kJ/mol ② (2)CD (3)① b ② 大于 ③ 75% ④ AD (4)① ②
20.【答案】(1)① -246.1 ② T<0.4 K (2)① < ② (3)CD (4)① 逆移 ② 0.33 p总
21.【答案】(1)+198 (2)① > ② 0.36 mol/L ③ 降低温度 ④ 减小 ⑤ = ⑥ 吸收
22.【答案】(1)② (2)BC (3)175 (4)① ② (5)① 弱 ② 弱碱稀释倍,pH变化小于n个单位 ③
23.【答案】(1)① ② D (2) (3)9:1(或9) (4) (5)C (6) (7)① ②
24.【答案】(1)低温 (2)B (3)0.3 (4)-165kJ·mol-1 (5)① 不是 ② 催化剂不影响平衡的转化率,该温度下存在比m点的转化率更高的点 ③ B ④ 在该催化剂条件下,反应ⅱ的活化能低,反应速率快,相同时间内生成甲烷的选择性高,反应ⅰ活化能高,反应ⅰ进行的速率慢 ⑤ 0.58
25.【答案】(1)① ② ③ 高温 (2)可吸收生成的,使得的浓度降低,反应Ⅱ、Ⅲ的平衡正向移动,生成的氢气的物质的量增大 (3)① AC ② 乙;B ③ 温度较低时产率较低且反应速率较低;900℃时产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,且升高温度耗能较大,经济效益降低
26.【答案】(1)① +90.18 ② 高温 (2)1 (3)A (4)BD (5)① ② 温度时以第Ⅱ步反应为主,反应前后气体分子数相等,故压强改变对的平衡转化率几乎无影响 (6)① 0.4 ②
27.【答案】(1) (2)① 低温 ② ac ③ ④ ⑤ 不 (3)升温时,反应Ⅰ正向移动,而生成甲醇的反应逆向移动,且反应Ⅰ正向移动的程度更大,所以导致转化率升高的同时甲醇的选择性降低
28.【答案】(1)-90 (2)AB (3)① < ② 该反应为气体分子数减小的反应,在相同温度下,增大压强,平衡正向移动,氨的物质的量分数增大 (4)b=c>a (5)① ② 浓度商Q===0.03<1.2=K,所以反应正向进行,没有达到平衡状态
29.【答案】(1)① +123 kJ/mol ② 高温 (2)① 0.05 ② CD ③ BD ④ 该反应为气体分子数增加的反应,恒压条件下增大氩气的比例,相当于减压,平衡正向移动,丙烷的平衡转化率增大 (3)0.9p kPa
30.【答案】(1)① ② ③ bd (2)① ② 4.8 ③ ad ④
31.【答案】(1)① -16.8 ② (正丁烷,g) (2)+3Fe2O3+2Fe3O4+H2O (3)① 反应a与反应b为气体体积增大的反应,恒温恒压下,通入N2可以降低反应体系中的分压,平衡正向移动。提高反应物转化率。 ② BD (4)① ② ③
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专题11 化学反应原理综合题
2大高频考点
考点01 水溶液中的离子反应与平衡综合题
考点02 化学反应原理综合题
1.(2025-2026高二上·四川省南充市西充中学·期中)下图是一套模拟工业生产的电化学装置。丙装置中两电极均为惰性电极,电解质溶液为KCl溶液,不考虑气体溶解,且钾离子交换膜只允许钾离子通过。下列说法正确的是
A. 乙装置中负极发生的反应是CH3OH - 6e- + H2O = CO2 + 6H+
B. 若甲装置中b为精铜,a为镀件,则可实现a上镀铜
C. 丙装置可以制取KOH溶液,制得的KOH可以通过g口排出
D. 当d电极消耗标准状况下2.24LO2时,丙装置中阳极室溶液质量减少29.8g
2.(2025-2026高二上·四川眉山·期中)完成下列问题
(1)用反应Fe+2Fe3+=3Fe2+设计原电池,正极电极反应为 。
(2)如图为甲烷燃料电池原理示意图。
甲烷通入的一极的电极反应式: 当电路中累计有2mol电子通过时,消耗的氧气体积为(在标准状况下) L。
(3)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D−Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池,结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
写出该电池的负极电极反应式 ;
(4)某学习小组用如下图所示装置A、B分别探究金属铝与稀氢氧化钠溶液的反应,实验过程中装置A中烧杯内的溶液温度升高,装置B中烧杯的电流计指针发生偏转,请回答以下问题。
装置B中Mg上的现象是 ,Al发生的电极反应式是 。
3.(2025-2026高二上·四川省南充市西充中学·期中)回答下列问题
(1)某课外活动小组同学用如图装置进行实验,试回答下列问题:
①若开始时开关K与a连接,则铁发生电化学腐蚀中的 腐蚀。
②若开始时开关K与b连接,则总反应的离子方程式为 。
(2)可通过电解溶液的方法直接制得,电解装置如下:
①电极a的电极反应式为 。
②的移动方向 (填“由a到b”或“由b到a”);产物D是 。
(3)硝酸是一种重要的化工原料,可用于制化肥、农药、炸药、染料等。某同学设计实验以铅蓄电池为电源,以为氮源直接电解制备,其原理示意图如图所示。回答下列问题:
①电极b应连接铅蓄电池的 (填“Pb”或“”)电极。电极a上的电极反应式为 。
②当电解池中理论上生成 时,标准状况下电极b生成的气体体积是 L。
考点01 水溶液中的离子反应与平衡综合题
1.(2025-2026高二上·四川省蓉城名校联盟·期中)生活中常用小苏打和白醋解决清洁、食品制作等问题,二者发生的反应为NaHCO3+CH3COOH=CH3COONa+CO2↑+H2O。回答下列问题:
(1)上述反应中的物质属于强电解质的有 (填化学式),根据该反应可知,Ka(CH3COOH) Ka1(H2CO3)(填“>”“<”或“=”)。
(2)25℃时,向CH3COONa溶液中逐渐通入少量HCl气体,下列图像最接近实验过程中电流(I)随所通入HCl的质量变化的是 (填标号)。
A. B. C.
(3)将10mL 0.1mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释至1L后,CH3COOH的电离程度 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),CH3COO-的数目 ,的值 。
(4)在相同温度下,分别向等体积、等H+浓度的盐酸和醋酸溶液中加入足量的Mg条,反应刚开始时产生H2的速率(HCl) (CH3COOH)(填“>”“<”或“=”,下同),反应结束后生成H2的质量m(HCl) m(CH3COOH)。
(5)某温度下,将a mol·L-1的CH3COOH溶液与0.01mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,反应达平衡后溶液中c(Na+)=c(CH3COO-),c(H+)=1.0×10-7mol·L-1,则醋酸的电离常数Ka= (用含a的代数式表示)。
2.(2025-2026高二上·四川成都嘉样教育集团·期中).弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡等都与生命活动、日常生活、工农业生产和环境保护密切相关,结合相关内容回答下列问题:
(1)常温时,向CH3COOH 溶液中加入少量NH4Cl固体,电离平衡常数Ka (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)不断加热FeCl3溶液蒸干其水分并灼烧,得到的固体是 (填化学式)。
(3)在配制FeCl3溶液时,加入盐酸的目的是 。(结合离子方程式和必要的文字说明)
.已知25℃时部分弱电解质的电离平衡常数数据如表所示,回答下列问题:
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离平衡常数
Ka=1.8×10-5
Ka1=4.3×10-7Ka2=5.6×10-11
Ka=3.0×10-8
(4)HClO的电离方程式为 。
(5)物质的量浓度均为0.1mol/L的四种溶液:pH由小到大排列的顺序是 (用编号填写)。
a.CH3COONa b.Na2CO3 c.NaClO d.NaHCO3
(6)向NaClO溶液中通入少量CO2反应的离子方程式: 。
(7)常温下,0.1mol/L CH3COOH溶液加水稀释过程中,下列表达式中数据变大的是___________。
A. c(H+)
B.
C. c(H+)·c(OH-)
D.
3.(2025-2026高二上·四川省广元市高中教育联盟·期中)根据所学知识回答下列问题:
(1)将盐酸和冰醋酸分别配制成等pH的溶液,分别取等体积盐酸于A试管、醋酸溶液于B试管中,均加入过量的锌粉, (填“A”或“B”)试管中产生更多的氢气。
(2)已知次磷酸()是一元弱酸,写出其电离方程式 ,溶液加水稀释过程中,的数值 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)俗称纯碱,因水解而使其水溶液呈碱性,写出第一步水解的离子方程式 ;已知25℃时,第一步水解的平衡常数,当溶液时,溶液的pH= 。
(4)已知的电离常数,,HCN的电离常数,请写出将0.1 mol/L 溶液逐渐滴加到同浓度的HCN溶液中的离子反应方程式 ;浓度均为0.1 mol/L的①、②、③NaCN溶液pH由小到大的顺序为 (用序号作答)。
(5)相同物质的量浓度的四种溶液:①、②、③、④,由大到小顺序是 (用序号作答)。
(6)实验室在配制溶液时,常将固体先溶于较浓的 中,然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度;把溶液蒸干并灼烧,最后得到的主要固体产物是 。
4.(2025-2026高二上·四川省南充市西充中学·期中)现有下列物质:①纯、②NaCN固体、③稀盐酸、④氢氧化铁胶体、⑤冰醋酸、⑥熔融、⑦二氧化碳、⑧蔗糖溶液、⑨NaOH固体、⑩。
(1)上述物质中属于弱电解质的是 (填序号,同下),能导电的物质有 。
已知:25℃时,部分物质的电离平衡常数如表所示:
化学式
HClO
HCN
电离平衡常数
(2)体积相同、相同的①;②HCl;分别与不同质量的锌粉反应,若最后仅有一份溶液中存在锌,放出氢气的质量相同,则下列说法正确的是 (填字母序号)。
a.反应所需要的时间:②>① b.开始反应时的速率:①>②
c.参加反应的锌物质的量:①=② d.①中有锌剩余
(3)向NaCN溶液中通入少量的二氧化碳气体,发生反应的离子方程式为 。
(4)常温下,将的溶液加水稀释,下列表达式的数据变大的是___________。
A.
B.
C.
D.
(5)一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力变化如图所示。
①a、b、c三点对应的溶液中的电离程度最大的是 。
②若使b点对应的溶液中增大,减小,可采用的方法是 。(填序号)
A.加入水 B.加入少量的NaOH溶液(体积变化忽略不计)
C.加入浓硫酸 D.加入碳酸钠固体
(6)可以证明醋酸是弱酸的事实是 (填字母序号)。
a.醋酸和水能以任意比例混溶
b.在醋酸水溶液中还含有未电离的醋酸分子
c.醋酸与溶液反应放出气体
d.的醋酸水溶液能使紫色石蕊溶液变红色
e.等体积等pH的醋酸和盐酸分别与足量氢氧化钠溶液充分反应,醋酸消耗的氢氧化钠更多
5.(2025-2026高二上·四川宜宾第一中学·期中)根据所学知识填空。
Ⅰ、下列物质中:①②③④⑤⑥⑦硫酸溶液⑧⑨⑩
(1)属于弱电解质的是 (填序号)。在水溶液呈酸性的是 。(填序号)
Ⅱ、时,部分物质的电离平衡常数如表所示,请回答下列问题
化学式
电离平衡常数
(2)用蒸馏水稀释的醋酸,下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是 (填序号)。
a. b. c.
(3)相同温度下,等的①溶液;②溶液;③溶液,三种溶液的物质的量浓度由大到小排序为 。
(4)室温下,通入溶液中,在所得溶液中,溶液的 (已知,)。
(5)常温下,含等物质的量浓度的与的混合溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性, (填“>”“<”或“=”)。该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 。
考点02 化学反应原理综合题
1.(2025-2026高二上·四川省遂宁中学·期中)CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,将CO2作为原料转化为有用化学品,对实现碳中和及生态环境保护有着重要意义。
Ⅰ.在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应:
主反应:;
副反应:;
(1)①主反应自发进行的条件是 (填“低温”或“高温”)。
②下列操作中,一定能提高:平衡转化率的是 (填写字母)。
A.增加的用量 B.升高反应温度
C.及时分离生成的 D.恒压条件下,充入惰性气体
(2)在一恒容绝热容器进行上述反应,体系达平衡的标志为___________。
A. 的消耗量等于甲烷的生成量
B. 体系温度不变
C. 体系总压强不变
D. CO的分压等于的分压
Ⅱ.可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2),在一定温度下容积为1 L密闭容器中,充入等物质的量CH4和CO2,加入Ni/Al2O3使其发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),制备“合成气”反应历程分两步:
步骤
反应
正反应速率方程
逆反应速率方程
反应①
CH4(g)C(ads)+2H2(g)
v正=k1·c(CH4)
v逆=k2·c2(H2)
反应②
C(ads)+CO2(g)2CO(g)
v正=k3·c(CO2)
v逆=k4·c2(CO)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量图变化如下图所示:
(3)反应速率快慢比较:反应① 反应②(填“>”“<”或“=”),请依据有效碰撞理论微观探析其原因 。
Ⅲ.已知催化加氢合成乙醇的反应为:,设m为起始时的投料比,即。
(4)图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为 ,并解释其原因 。
(5)该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arrhenius经验公式(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是 。
2.(2025-2026高二上·四川省南充市西充中学·期中)回答下列问题
(1)在不同催化剂作用下,生成的历程如图。(其中吸附在催化剂表面的物质用“*”表示)
①催化效果较好的催化剂是 (填“Cat1”或“Cat2”)。
②反应物分子在催化剂表面吸附是 (填“吸热”或“放热”)过程,该历程中决速步骤的反应为 。
③下表所示是部分化学键的键能参数:
化学键
键能
a
b
c
x
已知1mol白磷燃烧反应的,白磷及其完全燃烧生成的产物的结构如图Ⅱ所示。表中 (用含a、b、c、d的代数式表示)。
(2)某学生通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应反应热。他将的盐酸与的NaOH溶液加入如图甲所示的装置中,进行中和反应。请回答下列问题:
①从实验装置上看,图甲中尚缺少的一种玻璃仪器是 。
②实验中实验中所加NaOH溶液过量,目的是 。改用的盐酸与的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求中和热的数值 (填“相等”或“不相等”)。
③该同学做实验时有些操作不规范,造成测得所求的中和热的数值偏低,请你分析可能的原因是(填字母) 。
A.测量盐酸的温度后,温度计没有用水冲洗干净,然后去测NaOH溶液的温度
B.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入小烧杯
C.用量筒量取盐酸时仰视读数
D.实验装置保温、隔热效果差
3.(2025-2026高二上·四川省德阳市第五中学·期中)的热分解与催化的重整结合,可生产高纯度合成气(和CO),实现碳资源的二次利用。主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)的结构式为 。
(2)反应Ⅳ: ,该反应自发进行的条件为 (填“低温”“高温”或“任何温度”)。
(3)恒压条件下,加入进行重整反应可以促进分解,原因为 。
(4)在温度分别为、和下,的平衡转化率与压强的关系如图所示,、和中温度最高的为 ,判断的理由为 。
(5)一定温度下,120kPa下,向体系中加入1.0 mol和1.5 mol,假设此条件下只发生反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ,恒压反应至平衡时,体系中转化率为90%,转化率为40%,CO的物质的量为1.4 mol,则该条件下,反应Ⅲ的平衡常数 (是用分压代替浓度计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
4.(2025-2026高二上·四川省眉山中学校·期中)工业上常用沉淀法除去废水中的金属离子。
已知:①当时,可认为离子沉淀完全。
②几种物质的:
物质
MgF2
Fe(OH)3
Al(OH)3
MnS
回答下列问题:
(1)向含有的废水中按物质的量之比加入NaF溶液沉镁,充分反应后, 。
(2)假设溶液中、的浓度均为,加NaOH固体调节溶液pH,当恰好沉淀完全时,溶液中的浓度为 。
(3)向工业废水中通入H2S可将转化为MnS除去。25℃时,调控H2S溶液的pH,溶液中H2S、、的分布系数随溶液pH的变化关系如图所示。
①的平衡常数K= 。
②当溶液中时,溶液的pH= 。
(4)下列反应在低温时自发进行,,则该反应的活化能(正)(逆) 0(填“>”或“<”或“=”)。
(5)已知:常温时易溶于水,为配制其溶液,取固体少许溶于水中,有白色沉淀产生,此溶液的 7(填“<”“>”或“=”),配制溶液的正确方法是 。
(6)已知,,。某溶液中含有、和,浓度均为,向该溶液中逐滴加入的溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 。
(7)在常温时,将的盐酸与的氢氧化钠溶液混合(混合后溶液的体积变化忽略不计),若所得溶液,则 。
5.(2025-2026高二上·四川省绵阳中学·期中)甲醛又名蚁醛,对人体有着多方面的伤害,但同时也是一种十分重要的工业原料,被广泛应用于化工、农药、纺织、医疗等领域。甲醛的制取有以下几种方法:
I.甲醇直接脱氢法:
(1)已知在101 kPa条件下,1 g气态完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出热量22.68 kJ,请写出表示其燃烧热的热化学方程式: 。
(2)现向体积为1 L的恒容密闭反应容器中加入2 mol 发生上述反应。不同温度下,的转化率与时间的关系如图所示:
①反应 在 自发(填“高温”、“低温”或“不”)。
②平衡后,下列情况既能促进平衡正向移动又能加快反应速率的是 (填序号)。
A.升温 B.使用催化剂 C.减小(g)浓度 D.加压
③ (填“>”“<”或“=”)
④温度下,前20 min HCHO的平均反应速率 ,反应平衡后再充入1 mol (g),重新平衡后,的体积分数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
II.加氢还原法:,一定温度下,向初始压强为0.1 MPa的恒压密闭反应容器中充入物质的量之比为1:2的和发生上述反应,平衡时HCHO(g)的体积分数等于20%。
(3)在此温度下,该反应的压强平衡常数 (保留1位小数)。
(4)反应达平衡后再向容器中加入(g)和(g),使两者分压均增大0.05 MPa,则达到新平衡时的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
6.(2025-2026高二上·四川省绵阳中学·期中)氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。
(1)关于、合成(如图)说法正确的是 。
A.步骤①:将气体“净化”可以防止催化剂中毒
B.步骤②:加压既能加快速率,又能增大氨的产率,故工业生产中压强越高越好
C.步骤③:使用合适的催化剂能增大单位时间内氨的产率
D.步骤③:根据平衡移动原理,反应温度一般选择控制在400~500℃
E.步骤④:已知合成氨的速率方程为,将氨液化分离,反应速率增大,平衡正移
(2)针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了采用M-LiH(M表示金属)复合催化剂的解决方案。做对比实验,测得反应速率如图所示:
a.无LiH,催化效率最高的金属是 。
b.有LiH,反应速率明显增大。
文献报道了M-LiH可能的催化过程如下:
i.(在M表面解离)
ii.
iii. 。
(3)常温下,将相等的氨水和NaOH溶液分别加水稀释,溶液中的随加入水的体积变化的曲线如下图所示。
①曲线 表示氨水的变化曲线(填“I”或“II”)。
②中和100 ml 0.01 的盐酸,所需a点、b点、c点对应溶液的体积由大到小 。
③保持温度不变,向稀氨水中通入少量,溶液中 的值增大
A.的电离度 B. C. D.
④向的溶液中加入等体积的0.01 NaOH溶液后,溶液中的 (填“增大”“减小”或“不变”)。
7.(2025-2026高二上·四川省绵阳中学·期中)已知水在25℃和99℃时的电离平衡曲线如图所示。
(1)曲线B对应的温度为 ℃。
(2)在曲线B对应的温度下:
①0.1 的HA溶液中,HA是 (填“强电解质”或“弱电解质”)
②pH=2的HA溶液与pH=9的NaOH溶液中由水电离出的的比值为 。
③将pH=9的NaOH溶液与pH=3的溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与溶液的体积比为 。
④将pH=9的NaOH溶液与pH=11的溶液按体积比1:2混合,则混合后的pH= (忽略溶液混合造成的体积变化,已知、)
(3)已知部分弱酸常温下的电离常数如下表:
弱酸
HF
电离常数(25℃)
①浓度均为0.1 HF溶液和溶液,导电能力:I(HF) I()(填“>”“<”或“=”)。
②常温下,pH相同的三种溶液:A.HF B. C.,其物质的量浓度由大到小的顺序是(填编号) 。
③将足量通入一定浓度的溶液中,发生反应的离子方程式: 。
8.(2025-2026高二上·四川省蓉城名校联盟·期中)工业上在催化反应器中处理含硫尾气时,常用硫化氢和二氧化硫发生反应实现脱硫与硫黄回收。在密闭容器中,发生反应:4H2S(g)+2SO2(g)3S2(g)+4H2O(g) ΔH>0,达到平衡后,其他条件不变,分别改变下列条件,平衡移动情况和物理量变化情况如何变化?请分别用“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”分析判断平衡移动情况,用“增大”、“减小”或“不变”分析判断物理量变化情况:
(1)保持容器体积不变,升高温度,正反应速率 ,平衡 移动,化学平衡常数K 。
(2)保持容器温度和压强不变,加入少量He,平衡 移动,S2的浓度 。
(3)保持容器温度和体积不变,向容器中充入一定量的H2S,平衡 移动,H2S的转化率 ,平衡后SO2的体积分数 。
(4)一定温度下,缩小反应容器体积,平衡 移动,SO2的化学反应速率 ,容器内气体的密度 。
(5)加入适量的正催化剂,逆反应速率 ,反应热ΔH 。
9.(2025-2026高二上·四川成都市实验外国语学校·期中)Ⅰ.太阳能可以给我们提供能源,现在以太阳能为热源,经铁氧化物循环分解液态水的过程如图:
已知:①
②
(1)请写出过程Ⅰ的热化学方程式 。
Ⅱ.为了实现碳达峰、碳中和,工业利用合成乙烯,反应原理为:
(2)已知温度对的平衡转化率和催化效率的影响如图:
①由图可知:该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。M、N两点对应的平衡常数: (填“>”“<”或“=”)。
②在总压为 MPa的恒压条件下,M点的投料比为:,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则M点对应温度下的 (只需列出有具体数字的计算式,不要求计算出结果)。
③结合图像分析,工业上将该反应温度定于的原因: 。
(3)已知反应的正反应速率可表示为,逆反应速率可表示为,其中、为速率常数。如下图中能够代表的曲线为 (填“”“”“”或“”)。
(4)利用惰性电极电解同样制得乙烯(),原理如图:
b极的电极反应式为 。
10.(2025-2026高二上·四川内江第六中学·期中)热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。按要求回答下列问题:
(1)下列反应属于放热反应的是___________(填字母)。
A. 浓硫酸的稀释
B. 与水反应
C. 与反应
D. 铁和稀硫酸反应
(2)长征系列部分火箭采用了肼作燃料,与有相似的化学性质,试回答下列问题。
①通常把断开1 mol某化学键吸收的能量看作是该化学键的键能。下表是常见的键能数据。
化学键
键能
386
946
已知:氮气与氢气反应生成2 mol氨气时会放出92 kJ热量。则为 。
②火箭推进剂通常选择液态的作氧化剂,混合后会产生大量的气体从而推动火箭升空,试写出该反应的化学方程式 。
(3)在一定温度下的稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成,这时的反应热就是中和热。硫酸与溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题。
①测得的实验数据如图。
温度
起始温度
终止温度
实验次数
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
溶液和硫酸溶液的密度均近似为,中和后生成的溶液比热容。则生成1 mol水时的反应热 (取小数点后一位)。
②下列操作可能会使测定的中和热数值与理论数值相比偏大的是 。
A.实验前小烧杯内有少量蒸馏水未干燥
B.为了使反应充分,向酸溶液中分次加入碱溶液
C.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
D.用铜丝代替玻璃搅拌器搅拌
E.用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验
③烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 。
11.(2025-2026高二上·四川内江威远中学·期中)在恒温恒容的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g) +H2(g)CO (g) +H2O (g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表,回答下列问题:
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(1)从表中数据可以推断,此反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。若该反应在绝热容器(与外界环境没有热交换)中进行,达到平衡后CO(g)的转化率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)若该反应已达平衡后,改变下列一个条件,该反应的速率和CO2转化率都减小的是 。
A. 降低温度
B. 向密闭容器中充入1mol氦气(不参与反应),
C. 将容器的体积增大
D. 分离氢气
(3)该反应达到平衡时,总压强为p,此时CO2、H2、CO、H2O的浓度比为1:3:5:2,该温度下的化学平衡常数Kp= 。
(4)能说明该反应达到化学平衡状态的是 。
A. 气体的平均摩尔质量不变 B. 混合气体中c(CO)不变
C. v正(H2)=v逆(H2O) D. 气体的密度不变
(5)某温度下,平衡浓度符合下式: 3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。
(6)830℃时,在1L密闭容器中分别投入lmolH2和lmolCO2反应达到化学平衡时,CO2的转化率为 ;保持温度不变,在平衡体系中再充入1molH2和lmolCO2重新达到化学平衡时,CO2的平衡转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
12.(2025-2026高二上·四川内江威远中学·期中)I、氮的氧化物是大气污染物之一,用一氧化碳还原氮氧化物,可防止空气污染。回答下列问题:
已知: ① 2C(s)+O2(g)2CO(g) ∆H1 = −221 kJ·mol−1
② C(s)+O2(g) CO2(g) ∆H2 = −393.5 kJ·mol−1
③ N2(g)+O2(g) 2NO(g) ∆H3 = +181 kJ·mol−1
(1)CO还原NO反应:2CO(g) + 2NO(g) 2CO2(g) + N2(g) ∆H= kJ·mol-1,该反应在 下能自发进行(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。
(2)其他条件相同时,使用两种不同催化剂,反应相同的时间,CO的转化率随温度变化的影响如图:
①工业生产中应选择的温度和催化剂分别是 、 。
②图中温度高于320℃时,CO转化率减小的原因可能是 。
Ⅱ、工业上用和制备的原理如下:
①
②
(3)其他条件相同时,测得不同压强下,CO2的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。
、、的由小到大顺序为 。时,发生的反应以 (填“反应①”或“反应②”)为主,分析图,判断的依据是 。
(4)其他条件相同时,CO2转化率或CH3OH选择性(生成CH3OH的物质的量与CO2转化的物质的量的比值)随温度的变化关系如图所示。220℃时,CH3OH的产率为 。工业生产中制备CH3OH的温度为200~280℃,原因是 。
13.(2025-2026高二上·四川成都七中·期中)Ⅰ.以下是生产、生活中常见的物质。按要求回答下列问题。
①冰醋酸;②Na2CO3;③NaOH;④盐酸;⑤H2C2O4;⑥熔融NaHSO4;⑦石墨;⑧酒精;⑨NH3;⑩BaCO3。
(1)属于强电解质的有 ,属于非电解质的有 。(用序号填空)
(2)写出⑤溶液的电离方程式: 。
(3)常温下,pH=2的①溶液和pH=2的④溶液,加水稀释100倍,pH较大的是 。(用序号填空)
(4)等体积的0.1 mol/L①溶液与0.1 mol/L④溶液分别与等浓度的氢氧化钠反应至中性,消耗的NaOH溶液的体积依次为V1和V2,则V1 V2(填“>”、“<”或者“=”)。
Ⅱ.已知,常温下几种酸的电离平衡常数如表:
化学式
HCOOH
HCN
H2CO3
电离平衡常数
Ka=1.8×10-4
Ka=4.9×10-10
Ka1=4.3×10-7Ka2=5.6×10-11
(5)常温下,0.1 mol/L的HCN溶液中,c(H+)约为 。
(6)在NaCN和NaHCO3浓度均为0.1 mol/L的混合溶液中各离子浓度由大到小的顺序为: 。
(7)根据电离平衡常数判断,以下反应不能自发进行的是 。
A. HCOOH+NaCN=HCOONa+HCN
B. NaHCO3+NaCN=Na2CO3+HCN
C. NaCN+H2O+CO2=HCN+NaHCO3
D. HCOOH+CO=HCOO-+
(8)c()相等的HCOONH4溶液、NH4CN溶液、NH4HCO3溶液中,溶质浓度最大的是 ;室温时,将x mLpH=a的KOH溶液与y mLpH=b的HCOOH溶液充分反应,若x=y且a+b=14,则反应后溶液pH 7(填“>”、“<”或者“=”)。
14.(2025-2026高二上·四川省眉山中学校·期中)I.常温常压下,NOCl是一种有刺激性气味的有毒气体,具有强氧化性。T℃时,向2L恒容密闭容器中充入和,发生反应:,它们的物质的量随时间的变化关系如图所示。回答下列问题:
(1)X、Y的化学式分别是 、 。
(2)①在a、b、c、d、e 5个时刻,处于平衡状态的是 (填字母)。
②在恒容密闭容器中,下列能说明反应:达到平衡状态的是 (填字母)。
A.混合气体的压强不再发生改变
B.每消耗1mol,生成2mol
C.混合气体的密度不再发生改变
D.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
(3)T℃时,该反应的平衡常数 (保留1位小数);平衡时若保持温度和容器体积不变,再向该容器中充入、NOCl各0.2mol,则平衡将 (填“向右”“向左”或“不”)移动。
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入和,平衡时NOCl的体积分数随的变化图像如图所示,则A、B、C三点状态中,NO的转化率最小的是 点。
Ⅱ.以CO2和H2为原料制备甲醇其反应原理为: 。不同温度下,向等容积的反应器中,分别通入等量、相同比例的CO2和H2的混合气体,反应相同时间后,测得甲醇产率与催化剂活性、温度关系如下图所示。除生成甲醇外,还会生成副产物; 。
(5)图中一定不处于化学平衡状态的点是________。
A. 点A B. 点B C. 点C D. 点D
(6)已知催化剂对副反应没有影响。图中当温度高于,甲醇产率逐渐下降,原因可能有 、 。
15.(2025-2026高二上·四川省资阳市安岳实验中学·期中)25℃时,几种酸的电离常数如表所示:
化学式
HCOOH
HF
H2SO3
H3PO3
电离常数
K=1.8×10-4
K=6.6×10-4
Ka1=1.2×10-2Ka2=6.6×10-8
Ka1=5.0×10-2Ka2=2.5×10-7
(1)常温下,0.1 mol·L-1的HCOOH溶液中,c(H+)约为 。
(2)将Na2SO3溶液与HF溶液混合,写出反应的离子方程式: 。
(3)常温下,0.1 mol·L-1 NaH2PO3溶液显 (填“酸性”“中性”或“碱性”),解释其原因: 。
(4)常温下,向20 mL 1 mol·L-1的HCOOH溶液中不断滴入等浓度的NaOH溶液,溶液pH随V(NaOH溶液)的变化如图。
①a点溶液中,c(HCOO-)、c(HCOOH)与c(Na+)由大到小的顺序为 。
②c点溶液显碱性的原因为 (用离子方程式表示)。
③d点溶液中,= (忽略溶液体积的变化,填具体数值mol·L-1。
16.(2025-2026高二上·四川省成都市树德中学·期中)酸、碱、盐溶液在生产、生活中有着重要的应用。按要求回答下列问题:
(1)95℃时若100体积的某强酸溶液与1体积的某强碱混合后溶液呈中性,则a与b之间应满足的关系是 。
(2)常温下,将0.1mol/L的HCl溶液和0.1mol/LBOH溶液等体积混合后,混合溶液的,则所得混合溶液中 mol/L(写出计算式)。
(3)在实验室配制溶液时,常将晶体溶于 中,然后再加水稀释到所需浓度;将溶液蒸干并充分灼烧,最后得到的固体是 。
(4)已知:,。常温下,某含的滤液中加入溶液,若恰好沉淀时,此时测得溶液的,则溶液中, mol/L。
(5)25℃时,将amol/L的溶液与0.01mol/L的NaOH溶液等体积混合,反应后测得溶液的,则溶液中 (填“>”“<”或“=”),的电离常数 (用含a的代数式表示,需化简,不考虑溶液混合时体积的变化)。
(6)某温度下,实验室用纯碱溶液吸收:,相关数据如下表。
向溶液中通入足量,反应的离子方程式为 。
17.(2025-2026高二上·四川省成都市树德中学·期中)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料,由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题:
(1)直接脱氢主反应为 。已知在101 kPa、298 K下,由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变,叫做物质B的标准摩尔生成焓,单位。、、的标准摩尔生成焓数值依次为、53、0。
① 。该反应自发进行的条件为 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
②在恒容体系中直接脱氢,下列可说明反应已达到化学平衡状态的是 (填字母)。
A.混合气体的密度不变 B.与的物质的量分数相等
C. D.混合气体的相对分子质量不变
③为提高乙烯的平衡产率,恒压条件下常通入一定比例的水蒸气,除作为热量载体提高反应温度之外,水蒸气还发挥的作用是 (结合“K与Q”关系分析)。
④800℃,向体积恒定的容器中充入1~mol ,容器中压强为100 kPa,此时还有副反应发生:,测得平衡体系中气体有0.3 mol 、0.6 mol 、则主反应 (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)乙烷催化氧化法:主反应:
副反应:
①乙烷催化裂解制乙烯时常会发生积碳反应,生成的碳会附着在催化剂的表面,降低催化剂的活性,而乙烷催化氧化制乙烯时很少有积碳,可能原因是 。
②平衡时乙烯在含碳产物中的物质的量分数随温度升高而降低的原因是 。
(3)常温常压下,将和等体积混合,以一定流速通过某吸附剂。测得两种气体出口浓度(c)与进口浓度()之比随时间变化关系如图所示。下列推断合理的是_________(填字母)。
A. 前30 min,两种气体均未被吸附
B. a点时,乙烷的吸附速率与脱附速率相等
C. 吸附剂吸附的平衡常数相对吸附的平衡常数更大
D. a-b对应的时间段内,吸附的逐渐被替代
18.(2025-2026高二上·四川省遂宁中学·期中)25℃时,某些弱电解质的电离平衡常数如表所示:回答下列问题:
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
HCN
NH3·H2O
电离平衡常数
1.8×10-5
4.0×10-8
6.4×10-10
1.8×10-5
(1)HCN一元弱酸,其在水溶液中的电离方程式是: 。加水稀释HCN溶液, (“增大”“不变”或“减小”),常温下,0.1 mol·L-1 HCN溶液的pH= (已知lg8≈0.9)。
(2)现将 pH 和体积都相同的HClO和HCl溶液分别加蒸馏水稀释,pH随溶液体积的变化如图所示。其中代表HClO溶液的是 (填“I”或“II”);取a点的两种酸溶液,中和相同浓度的NH3·H2O溶液,消耗NH3·H2O 溶液体积较大的是 。(填“I”或“II”)。
(3)下列微粒在溶液中不能大量共存的是___________。
A. 、
B. 、
C. 、
D. 、
(4)向NaCN溶液中通入CO2气体,反应的离子方程式为 。
(5)同浓度的、、、结合H+的能力由强到弱的顺序是 。
(6)已知25℃时,改变0.1 mol∙L−1 H2A溶液的pH,其平衡体系中含 A 元素微粒物质的量分数δ与pH的关系如图所示,若溶液中,则此时溶液的pH= (已知lg2=0.3)
19.(2025-2026高二上·四川省广元市高中教育联盟·期中)习近平主席在第75届联合国大会提出我国要实现2030年碳达峰、2060年碳中和的目标。因此CO2的捕获、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
Ⅰ.二氧化碳在一定条件下转化为甲烷,有利于积极稳妥推进碳达峰碳中和。
已知:反应①:
反应②:
(1)反应的 ,平衡常数K= (用含,的式子表示) 。
(2)一定温度下,在体积为2 L的刚性密闭容器中,充入1 mol 和1 mol ,只发生上述反应①,下列能判断反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
A.
B. 容器内压强不变
C. 不变
D. 和CO的质量之和不变
(3)在体积为2 L的刚性密闭容器中,充入1 mol CO和3 mol ,分别在280℃和330℃下(其它反应条件相同)只进行上述反应②,-lgφ(φ为CO的体积分数)随时间变化的曲线如图甲所示:
①图中330℃的曲线是 (填“a”或“b”)。
②判断Q点处反应速率 (填“大于”“小于”或“等于”)。
③M点处CO的转化率为 。
④为了提高CO的转化率,下列措施可行的是 (填标号)。
A.分离出 B.增大进气比
C.升高温度 D.缩小容器容积增大压强
Ⅱ.催化重整反应为:
对温室气体的减排具有重要意义,将原料按初始组成充入密闭容器中,保持体系压强为P kPa发生反应,达到平衡时体积分数与温度的关系如图乙所示。
(4)℃、P kPa下, ;该温度下,此反应的平衡常数 (用分压表示,,写出计算式)。
20.(2025-2026高二上·四川省遂宁市射洪中学校·期中)二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
I.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)①反应的 。
②已知反应I的,该反应的焓变和熵变随温度变化很小,可视为常数。则此反应自发进行的温度范围是 (保留一位小数)。
(2)在一个容积可变的密闭容器中充有5molCO和10mol,在催化剂作用下只发生反应I,CO的平衡转化率()与温度(T)、压强(p)的关系如图所示:
①图中压强 (填“>”或“<”)。
②A、B、C三点平衡常数、、的大小关系为 。
(3)以下说法能说明反应达到平衡状态的是___________(填序号)。
A. 和的浓度之比为
B. 恒温恒容条件下,气体的密度保持不变
C. 恒温恒压条件下,气体平均摩尔质量保持不变
D. 绝热体系中,体系温度保持不变
(4)一定量的与足量的碳在恒容密闭容器中发生反应:。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如图所示:
已知:气体分压()=气体总压()×体积分数,反应开始时的气体总压用表示。
①T℃时,平衡后若再充入各1mol的CO、混合气,平衡将 (填“正移”“逆移”或“不移动”)。
②650℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 。(保留两位小数)
21.(2025-2026高二上·四川省南充市西充中学·期中)在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:;
副反应:;
(1) 。
(2)研究之间的转化对大气污染控制具有重要意义,已知:。如下图所示,在恒容密闭容器中,反应温度为时,和随t变化为曲线Ⅰ、Ⅱ,改变温度到随t变化为曲线Ⅲ。
回答下列问题:
①比较反应速率的大小: (填“>”“=”或“<”)。
②在温度下,反应的平衡常数 。
③在一定条件下发生上述反应,其他条件不变,只改变一个条件,反应过程中速率随时间的变化如下图所示。时刻改变的条件是 。
④反应体系达平衡后,若在恒温恒容条件下,再加入一定量的氦气,再次达平衡后,的体积分数 (填“增大”“减小”或“不变”)。
⑤在恒温条件下,将一定量的充入注射器中后封口,在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化关系如下图(气体颜色越深,透光率越小)。
(a)a点和c点的平衡常数的大小关系: (填“>”“=”或“<”)。
(b)e点到f点的过程中体系与环境之间的热量传递关系: 热量(填“吸收”或“放出”)。
22.(2025-2026高二上·四川省德阳市第五中学·期中)电解质在水溶液中的行为影响了电解质溶液的性质。
(1)以下为中学化学中常见的几种物质:①二氧化碳 ②熔融KCl ③铜 ④稀硫酸 ⑤澄清石灰水 ⑥冰醋酸
其中属于电解质且在此条件下能导电的物质有 (填标号,下同)。
(2)常温下,用水稀释0.1 mol/L溶液过程中,下列数据变大的是______。
A.
B.
C.
D.
(3)醋酸的电离常数,常温下,向0.1 mol/L溶液中加入一定体积同浓度的溶液可制得缓冲溶液,使溶液呈中性,则该溶液中 。
(4)已知25℃时,几种弱酸的电离平衡常数为:
酸
HCOOH
HCN
电离平衡常数
、、中结合能力最强的是 ,少量的通入NaCN溶液中的离子反应方程式为 。
(5)常温下,分别取未知浓度的HA溶液和MOH溶液,加水稀释至原来体积的n倍。稀释过程中,两溶液的pH变化如图所示。
①MOH为 碱(填“强”或“弱”),其判断依据为 。
②X、Y、Z三点对应溶液中水的电离程度的大小关系是 。
23.(2025-2026高二上·四川省南充高中学·期中)研究水溶液中的粒子行为在化学研究中具有重要价值。回答下列问题:
Ⅰ.已知水在25℃和100℃时的电离平衡曲线如图所示。
(1)25℃时水的电离平衡曲线应为 (填“”或“”)。保持温度不变,向水中加少量酸,可实现A点向 点移动(填“C”、“D”或“E”)。
(2)B点对应温度下,0.01mol/LNaOH溶液中由水电离出的浓度为 mol·L-1。
(3)B点对应温度下,将L的溶液和L的NaOH溶液混合均匀,测得溶液的,则 。
Ⅱ.常温下,部分酸的电离平衡常数如下:
化学式
HClO
电离平衡常数
(4)pH相同的、、HClO溶液,物质的量浓度从大到小为 。
(5)分别改变以下条件,能使0.1mol·L-1醋酸溶液中减小的是___________(填字母)。
A. 加水稀释
B. 升高温度
C. 加冰醋酸
D. 加固体
(6)0.01mol/LHClO溶液中,约为 mol·L-1。
(7)写出亚磷酸()的第一步电离方程式 。将少量通入溶液中发生反应的离子方程式为 。
24.(2025-2026高二上·四川省南充高中学·期中)二氧化碳的利用具有潜在的商业价值。回答下列问题。
Ⅰ.与可直接合成:
(1)该反应在 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)下自发进行。
(2)改变下列条件能增大化学反应速率同时又提高的平衡转化率的是___________(填字母)。
A. 升高温度
B. 增大压强
C. 加入催化剂
D. 将液化
(3)某温度下,将1mol和2.8mol通入1L恒容密闭容器中反应,初始压强为19kPa,反应经过5min恰好达到平衡,的转化率为60%,用的分压变化表示的平均反应速率为 kPa·min-1 (分压=总压×物质的量分数)。
Ⅱ.在负载型金属催化剂作用下,可实现低温下甲烷化,相关化学反应有:
ⅰ. kJ·mol-1。
ⅱ. 。
(4)已知 kJ·mol-1,则 。
(5)催化剂选择性是低温下实现甲烷化的关键因素。在其他条件相同、不同Ni含量介孔催化剂作用下,反应相同时间后,转化率随反应温度的变化如图1所示,选择性随反应温度的变化如图2所示:
①图1中m点 (填“是”或“不是”)该温度下的平衡转化率,理由是 。
②由图1和图2可知,甲烷化的最佳催化剂为 (填字母)。
A.100%Ni B.50% C.20% D.10%
③图2中,在50%催化剂条件下,的选择性在250℃~400℃之间一直保持较高的原因可能是 。
④某温度下,容器体积为1.0L,控制和初始投料量分别为5mol和20mol,发生反应ⅰ和ⅱ,达平衡时,测得的转化率为80%,的选择性为90%,则该温度下反应ⅰ的平衡常数 。(保留2位有效数字)[的选择性]
25.(2025-2026高二上·四川省蓉城名校联盟·期中)成都世运会通过氢能火炬、氢能大巴等实现“零碳赛事”,其背后的氢能制备、储存与应用均依赖核心化学反应原理。回答下列问题:
(1)“甲烷水蒸气重整制氢”是工业制氢的一种方法,涉及反应:
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1 K1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2 kJ∙mol−1 K2
Ⅲ.CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH3=+165.0 kJ∙mol−1 K3
反应Ⅰ的ΔH1= ,化学平衡常数K1= (用K2、K3表示),该反应在 (填“低温”“高温”或“任意温度”)下能自发进行。
(2)T℃时(其他条件不变),在相同时间内,向上述体系中投入一定量的CaO可提高混合气中H2的物质的量,主要原因是 。
(3)在一定温度下,向体积为2L的恒容密闭容器中按物质的量之比1:2充入CH4和H2O,只发生反应Ⅲ。
①下列能说明反应达到平衡状态的是 (填标号)。
A.容器内压强不再变化 B.CH4和H2O的物质的量之比不再变化
C.混合气体的平均相对分子质量不再变化 D.单位时间内生成1mol CO2的同时消耗2mol H2O
②已知图1表示正~c(CH4)和逆~c(CO2)的速率—浓度关系曲线,则表示正~c(CH4)的速率—浓度关系曲线是 (填“甲”或“乙”)。升高温度,反应重新达到平衡时,图1中逆相应的平衡点可能为 (填字母)。
③已知图2表示温度对H2产率的影响曲线,则实际工业生产中优选温度为900℃的原因是 。
26.(2025-2026高二上·四川内江第六中学·期中)党的二十大报告指出:“倡导绿色消费,推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式”。将应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。回答下列问题:
(1)通过使用不同的新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成转化为甲醇也有广泛的应用。可能发生的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
则反应Ⅲ: ,理论分析,该反应在 (填“低温”、“高温”或“任意温度”)条件下可自发进行。
(2)一定条件下,反应Ⅰ的反应历程如图所示。该反应的反应速率由第 (填“1”或“2”)步决定。
(3)为提高的平衡产率,应选择的反应条件为___________(填标号)。
A. 低温、高压 B. 高温、低压 C. 低温、低压 D. 高温、高压
(4)在一定条件下,向某体积恒为2 L的容器中按的比例通入气体,只发生反应Ⅲ,下列情况可以说明反应Ⅲ已经达到平衡的是___________。
A. 混合气体密度不再改变
B. 混合气体平均相对分子质量不再改变
C. 容器中CO与的物质的量之比不再发生改变
D.
(5)不同压强下,按照投料,实验测得的平衡转化率随温度的变化关系如下图所示。
压强、、由小到大的顺序为 ;图中温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是 。
(6)在催化剂作用下,按的比例向某密闭容器中通入一定量的原料气,只发生Ⅰ、Ⅱ两个反应。维持总压强为6.4 MPa,测得不同温度下,反应达到平衡后的转化率、的选择性如图所示:
已知:的选择性。
在时,若反应从开始到达到a点所用时间为2 min,则这2 min内 ,反应Ⅱ的 。(可用分数表示指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,A的平衡分压的物质的量分数)
27.(2025-2026高二上·四川宜宾第一中学·期中)甲醇的用途十分广泛,主要用于有机合成、作燃料、生产农药、作良好的有机溶剂等。催化和反应可以合成甲醇,反应化学方程式为。
已知:Ⅰ、 ;
Ⅱ、 。
回答下列问题:
(1)写出催化和合成甲醇的热化学反应方程式: 。
(2)向密闭容器中加入和,在适当的催化剂作用下,发生反应: 。
①该反应自发进行的条件是 (填“低温”“高温”或“任意温度”)。
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是 (填字母)。
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.混合气体的密度保持不变
c.生成的同时有键断裂
d.和的转化率相等
③反应经过后达到平衡,的物质的量为。平衡建立过程中,的平均反应速率 ,若该反应的起始压强为,则该反应的平衡常数 (可用分数表示)。若时向容器中再充入和,则平衡 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(3)研究表明,与在催化剂作用下,发生反应合成时会发生副反应(反应Ⅰ)。将一定量的与通入刚性的密闭容器中,的平衡转化率和甲醇的选择率随温度的变化趋势如图所示,随着温度的升高,的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低,请分析其原因: 。(已知:的选择率)。
28.(2025-2026高二上·四川成都外国语学校·期中)氨是重要的化工产品,我国目前氨的生产能力位居世界首位。
Ⅰ.工业合成氨的反应为
(1)根据如图数据,计算合成氨的 。
(2)下列关于合成氨说法正确的是___________。
A. 该反应的
B. 液化分离产物,可提高原料转化率
C. 使用铁触媒做催化剂,可同时降低反应的活化能和反应热
D. 降温、高压、使用催化剂都有利于提高的平衡产率
(3)在不同压强下,按照进料,反应达到平衡时氨的物质的量分数x与温度的计算结果如图所示,则 (填“>”或“<”),理由是 。
Ⅱ.合成氨原料气的制备
甲烷催化重整制氢可用于制备氢能,其主要反应是。向一恒容密闭容器中加入和一定量的,测得的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。
(4)a、b、c三点对应的平衡常数的大小关系是 。
(5)的条件下,往刚性密闭容器中充入和进行反应,时,容器内,则的反应速率= (用含的计算式表示),通过计算判断此时反应是否达到平衡?(已知,时该反应平衡常数为1.2) 。
29.(2025-2026高二上·四川成都嘉样教育集团·期中)丙烯(分子式为)是重要的有机化工原料,丙烷(分子式为C3H8)脱氢是工业生产丙烯的重要途径,其化学方程式为。回答下列相关问题:
(1)已知:Ⅰ.
Ⅱ.
则丙烷脱氢制丙烯反应的为 。该反应正向自发进行的条件为 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
(2)一定温度下,向1 L的密闭容器中充入1 mol 发生脱氢反应,经过10 min达到平衡状态,测得平衡时气体压强是开始的1.5倍。
①0~10 min丙烯()的化学反应速率= 。
②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母,下同)。
A.不变
B.与的物质的量之比保持不变
C.混合气体的总压强不变
D.
③欲提高丙烷()的转化率,采取的措施是 。
A.降低温度 B.升高温度 C.加催化剂 D.及时分离出
④若在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷()和氩气发生脱氢反应,起始越大,丙烷()的平衡转化率越大,其原因是 。
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中充入1 mol 丙烷()发生丙烷脱氢反应,开始压强为p kPa,丙烷()的气体体积分数与反应时间的关系如图所示:
此温度下该反应的平衡常数Kp= (用含字母p的代数式表示,Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数,平衡分压=总压×气体的体积分数)。
30.(2025-2026高二上·四川成都七中·期中)从捕获技术应用中分离出,作原料气体来合成基础化工品是很有前景的方法。
(1)研究表明二氧化碳与氢气在某催化剂作用下可以还原为甲醇,该反应如下:。反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,如表示单个分子吸附在催化剂表面;图中已省略)。
①上述合成甲醇的反应过程中决定反应速率的步骤是 (用化学方程式表示)。
②该过程的热化学反应方程式为 。
③有利于提高平衡时转化率的措施有 (填字母)。
a.使用催化剂 b.增大压强 c.增大和的初始投料比 d.升高温度
(2)在催化剂(Ni/xMg)作用下二氧化碳与氢气反应还可以还原为甲烷,反应如下。以和为初始原料,保持总压为发生反应,不同温度下在相同时间测得的转化率如图。
①三种催化剂(Ni/xMg)中,催化效果最好的是 。使用Ni催化反应达到点,化学反应速率 。
②下列表述能说明反应达到平衡的是 。
a. b.气体压强不变 c.气体总质量不变 d.气体总体积不变
③B点的平衡常数计算式为 (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
31.(2025-2026高二上·四川省资阳市安岳实验中学·期中)丁烯是一种重要的化工原料,主要用于脱氢制丁二烯,也可经水合成正丁醇。回答下列问题:
I.氧化异丁烷()脱氢可以制备异丁烯()。
(1)已知反应:(异丁烷,g)
(正丁烷,g)
(异丁烷,g)(正丁烷,g)
则 ,(异丁烷,g)和(正丁烷,g)中更稳定的是 。
(2)氧化异丁烷脱氢制备异丁烯,其反应为(异丁烷,g)(异丁烯,g) ,在催化作用下的反应机理如下:
写出转化①的化学方程式: 。
II.正丁烷(P)直接脱氢制2-丁烯(M)技术已进入工业化应用。
正丁烷直接脱氢制2-丁烯过程发生如下两个反应:
反应a.(正丁烷,g)(2-丁烯,g)
反应b.(正丁烷,g)(丁二烯,g)
(3)在、的恒压密闭容器中,按物质的量之比为通入(正丁烷,g)和的混合气体,发生上述反应。
①从平衡角度说明通入的作用: 。
②下列情况不能说明可逆反应达到平衡的是 (填标号)。
A.气体密度不随时间变化
B.气体总压强不随时间变化
C.氢气的体积分数不随时间变化
D.气体中碳元素的质量分数不随时间变化
(4)在、的恒压密闭容器中,按物质的量之比为通入(正丁烷,g)和的混合气体,发生反应a、b,经后,反应a和反应b均达到平衡,测得平衡时(正丁烷,g)、(2-丁烯,g)在含碳物质中的占比分别为、。
①平衡时, kPa,0~t min内的平均反应速率v\left[\mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{10}\right.(\mathrm{正丁烷},g\left.)]= (用含t、的式子表示)。
②该温度下,反应a的 (用含的式子表示)kPa。
试卷第1页,共3页
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