精品解析:黑龙江大庆实验中学2026-2027学年高二上学期9月阶段检测 化学试卷
2026-09-25
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内容正文:
大庆实验中学实验二部2025级高二上阶段考试
化学试题
可能用到的相对原子质量:S-32
一、选择题(本大题共15小题,每小题有且仅有一个正确选项,每小题3分,共45分)
1. 水凝结成冰的过程的焓变和熵变正确的是
A. B.
C. D.
2. 化学反应伴随能量的变化,下列反应既是氧化还原反应又是吸热反应的是
A. 过氧化氢的分解反应 B. 镁条与稀盐酸反应
C. 灼热的炭与CO2反应 D. Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应
3. 下列说法正确的是
A. 已知C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石更稳定
B. 化学反应速率为0.8 mol∙L-1∙s-1,是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol∙L-1
C. 反应物浓度增大,单位体积活化分子数增多,有效碰撞几率增加,反应速率增大
D. 活化分子的每一次碰撞都能发生化学反应
4. 下列有关说法正确的是
A. 同温同压下,反应在光照和点燃条件下的不同
B. 已知,,则
C. 表示甲烷燃烧热的热化学方程式为:
D. 和反应中和热,则:
5. 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。各步反应的能量变化如图所示,其中吸附在催化剂表面上的粒子用“*”标注。下列说法正确的有几项
①的
②相同温度下,恒压比恒容的平衡转化率大
③合成氨反应为熵减小的反应
④“脱附”过程是放热过程
⑤历程包含4个基元反应
⑥通过液化分离NH3,促进反应正向进行,增大平衡常数
A. 3个 B. 4个 C. 5个 D. 6个
6. 在恒温恒容真空密闭容器中投入足量,发生反应:。下列有关叙述错误的是
A. 可用单位时间内CaO质量净增量表示反应快慢
B. 分离出部分,重新达到新平衡后浓度减小
C. CO体积分数不变时反应达到平衡状态
D. 增大质量,平衡不移动
7. 某温度下,在密闭容器中充入一定量的,发生反应,该反应经历两步;①,②,反应历程如下图所示。
下列说法正确的是
A. 升高温度,减小,且减小
B. 不使用催化剂,反应过程中先减小后增大
C. 使用催化剂,反应①和反应②速率均加快
D. 使用催化剂,反应①的不变,反应②的减小
8. 下列实验方案设计、现象和结论都正确的是
选项
方案设计
现象
结论
A
平衡后,保持温度不变,减小容器的体积
气体颜色立刻变浅
减小体积后平衡向气体分子数减小的方向移动
B
将一支盛有2 mL
溶液的试管水浴加热片刻,取出置于冷水中
加热,溶液变为黄绿色,置于冷水后溶液由黄绿色变为蓝绿色
C
向均盛有4 mL 酸性高锰酸钾溶液的两支试管中分别加入2 mL 草酸溶液和2 mL 草酸溶液
加入草酸溶液的试管中溶液褪色更快
其他条件相同时,反应物的浓度越大,反应速率越快
D
将充有气体的烧瓶浸泡在热水中
气体颜色逐渐变浅
正反应放热
A. A B. B C. C D. D
9. 下列图示与对应的叙述不相符合的是
甲
乙
丙
丁
A. 由图甲可知,、
B. 图乙表示反应在恒温下起始物质的量相同时,平衡时的体积分数随起始物质的量变化的曲线,则达到平衡时的转化率大小为c>b>a
C. 图丙表示恒温密闭容器中发生反应时,随反应时间变化的曲线,时刻改变的条件可能是增大压强
D. 图丁表示反应 在不同温度时,K随压强的变化关系,则
10. Burns和Dainton研究发现与合成的反应机理如下:
①快; ②快;
③慢。
其中反应②存在、。下列说法正确的是
A. 使用催化剂反应②的、均不发生改变
B. 反应②的平衡常数
C. 升高温度反应②的增加,减小
D. 选择合适的催化剂能加快该反应的速率,并提高的平衡产率
11. 下列实验装置能达到相应实验目的的是
A.探究浓度对化学反应速率的影响
B.定量测量化学反应速率
C.测定中和反应的反应热
D.验证与KI的反应存在限度
A. A B. B C. C D. D
12. 某兴趣小组设计以葡萄糖()为燃料的原电池。电池工作时在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法正确的是
A. 该过程中的总反应为
B. 电池工作时质子通过交换膜由正极区向负极区移动
C. 该电池可以在高温条件下工作
D. 消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0.1 mmol电子流入
13. 在容积均固定为1 L的密闭容器M(起始500℃,恒温)、N(起始500℃,绝热)中分别加入1 mol 、4 mol CO,发生反应。M、N容器中的平衡转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法不正确的是
A. 该反应的
B. M容器中的转化率随时间的变化关系是图中的曲线b
C. 500℃该反应的平衡常数K为
D. 平衡后,向N容器中再加入1 mol 和4 mol CO,则最终的平衡转化率与原平衡时的相等
14. 为了模拟工业尾气的净化原理,向恒容密闭容器中投入等物质的量的和发生反应:。在不同催化剂(I型、II型)下均反应2 s,测得转化率与温度的关系如图中实线所示,虚线表示的平衡转化率和温度的关系。下列说法不正确的是
A. 2s时,测得容器中和的浓度相等,则转化率为66.7%
B. 实验表明温度低于时,催化剂I的效果优于催化剂II
C. 适当延长反应时间,可以增大图中阴影部分的面积
D. 时,两种催化剂下的反应均达到化学平衡状态
15. 一定温度下,向体积为1 L的刚性密闭容器中投入2 mol NO、1 mol C和2 mol He,发生工业烟气脱硝中的核心反应:,若初始压强为,反应达到平衡时,NO在混合气体中所占的体积分数为25%,已知为用平衡分压表示的平衡常数(分压=总压×气体在混合气体中所占的体积分数),则下列说法正确的是
A. 该温度下的压强平衡常数
B. 在C足量的情况下,再充入一定量的,达到平衡,的转化率保持不变
C. 若温度升高,体系总压增大,则该反应的
D. 达到平衡时,向体系中加入等物质的量的CO、和NO,平衡不发生移动
二、填空题(本题包括四道大题,共计55分)
16. 利用浊度计探究一定条件下反应物浓度对硫代硫酸钠()溶液与硫酸溶液反应速率的影响。浊度计用于测量浑浊度的变化,产生的沉淀越多,浑浊度(单位为NTU)值越大。用如图所示装置进行如下表所示的5个实验,分别测量混合后溶液达到浑浊度为375 NTU的过程中,浑浊度随时间变化情况。实验①~⑤所得数据如图曲线①~⑤所示。
实验编号
溶液
溶液
蒸馏水
V/mL
V/mL
V/mL
①
0.1
1.5
0.1
3.5
10
②
0.1
2.5
0.1
3.5
9
③
0.1
3.5
0.1
3.5
④
0.1
3.5
0.1
2.5
9
⑤
0.1
3.5
0.1
1.5
10
(1)硫代硫酸钠与稀硫酸反应的化学方程式为_______________________________________。
(2) = __________。
(3)请解释每个实验都要加入一定体积蒸馏水的原因______________________________________。
(4)分析数据可得以下三个结论:
结论1:其它条件相同时,浓度越大,反应速率越大;
①结论2:__________________________________________________;
②结论3:其它条件相同时,浓度改变对反应速率的影响程度______(填“大于”“小于”或“等于”)浓度改变对反应速率的影响程度。证据是_________________________。
(5)已知浑浊度为375 NTU时,产生S的质量为,则实验①反应开始到500 s,用浓度变化表示的平均反应速率为______________。
17. 能源的开发与资源的利用是化学研究的重要领域,合理开发和利用它们可造福人类。
(1)火箭的第一、二级发动机中,用肼()作燃料,四氧化二氮作氧化剂,二者反应生成氮气和气态水。
已知:①
②
写出气态肼和(g)反应的热化学方程式:___________________________________________。
(2)已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为):
化学键
键能/()
630
243
a
607
则反应的________(用含a的代数式表示)。
(3)人工固氮方式主要通过合成氨反应,科学家证实了与在固体催化剂表面合成氨的反应过程示意图如下,其中的吸附分解反应活化能高,速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。
①下列说法正确的是_________。
A.图①可看出、分子中均为单键
B.图②到图③的过程向外释放能量
C.图③到图④的过程向外释放能量
D.升高温度一定能提高一段时间内的产率
②理论上,合成氨反应氢氮比为 3:1 时,平衡混合物中氨的百分含量最大,但实际生产中维持氢氮比为 2.8~2.9,试从动力学(反应速率)角度说明原因______________________________________________________________________________。
(4)在一定温度和催化剂的条件下,将通入3L的真空恒容密闭容器中进行氨的分解反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变,时反应达到平衡,用的浓度变化表示时间内的反应速率_______。(用含的代数式表示)
②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是_______。(用图中a、b、c、d表示)
③在该温度下,氨分解反应的平衡常数K=____________。(保留两位有效数字)
18. 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)下列操作中,一定能提高H2平衡转化率的是___________(填写字母)。
A. 增加CO2的用量 B. 升高反应温度
C. 及时分离生成的H2O 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_________(填写字母)。
A. CO2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H2O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,反应历程的能量图变化如下图所示:(其中C(ads)为吸附性活性炭)
(3)反应速率快慢比较:反应①___________反应②(填“>”“<”或“=”)。
Ⅲ.已知催化加氢合成乙醇的反应为:。
(4)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___________________________。
Ⅳ.
(5)用H2和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下:
电极c是_______(填“正极”或“负极”),写出正极电极反应式:_________________________。若线路中转移2 mol电子,则上述燃料电池,消耗的O2在标准状况下的体积为___________L。
19. 甲醇是新型清洁可再生能源,在商用车、船舶及储能领域展现出巨大应用潜力,常用二氧化碳加氢法制备甲醇,涉及以下三个反应:
反应i:
反应ii:
反应iii:
Ⅰ.
(1)恒温恒容条件,按照物质的量之比1∶1充入CO和,只发生反应,则该反应达到平衡的标志是__________。
A.
B.反应体系的总压强保持不变
C.容器内气体的密度保持不变
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
E.CO的体积分数不变
F.
(2)向恒温,2 L恒容密闭容器中充入1 mol和3 mol,发生上述三个反应,的平衡转化率及的选择性随温度变化曲线如图:
①在280℃到360℃之间,的平衡转化率随温度升高而增大的原因为:______________________
__________________________________________________;
②320℃时,的平衡转化率为_________;反应前后容器中的压强比为__________(用分数表示)。
Ⅱ.在催化剂乙条件下,仅发生反应ⅰ和反应ⅱ
(3)在不同条件下反应达到平衡,设体系中甲醇物质的量分数为,在下的、在下的如图所示。
图中对应恒温过程的曲线是______(填“a”或“b”)。当 =0.09时,反应条件可能为℃、__________Pa或、__________℃;
(4)一定温度下,恒容密闭容器中通入物质的量比为1∶3的和。若起始压强为200 MPa,反应经t min后达到平衡,此时体系压强为160 MPa,的分压:,反应ⅰ的平衡常数=_____________(保留两位有效数字)。
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大庆实验中学实验二部2025级高二上阶段考试
化学试题
可能用到的相对原子质量:S-32
一、选择题(本大题共15小题,每小题有且仅有一个正确选项,每小题3分,共45分)
1. 水凝结成冰的过程的焓变和熵变正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A.水凝结成冰为放热过程,焓变;液态变为固态,体系混乱度降低,熵变,A正确;
B.该过程为放热过程,应小于0,且混乱度减小,应小于0,B错误;
C.该过程为放热过程,应小于0,C错误;
D.该过程体系混乱度减小,应小于0,D错误;
答案选A。
2. 化学反应伴随能量的变化,下列反应既是氧化还原反应又是吸热反应的是
A. 过氧化氢的分解反应 B. 镁条与稀盐酸反应
C. 灼热的炭与CO2反应 D. Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.过氧化氢的分解反应有元素化合价升降,属于氧化还原反应,但该反应为放热反应,不符合吸热要求,A错误;
B.镁条与稀盐酸反应有元素化合价升降,属于氧化还原反应,活泼金属与酸的反应为放热反应,不符合吸热要求,B错误;
C.灼热的炭与反应中C元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,且该反应为吸热反应,符合题意,C正确;
D.晶体与晶体反应是吸热反应,但反应中无元素化合价变化,不属于氧化还原反应,D错误;
故选C。
3. 下列说法正确的是
A. 已知C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石更稳定
B. 化学反应速率为0.8 mol∙L-1∙s-1,是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol∙L-1
C. 反应物浓度增大,单位体积活化分子数增多,有效碰撞几率增加,反应速率增大
D. 活化分子的每一次碰撞都能发生化学反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.石墨转化为金刚石的,反应吸热,说明石墨能量低于金刚石,能量越低物质越稳定,因此石墨更稳定,A错误;
B.化学反应速率为平均速率,指1 s内某物质的浓度变化量为,不是1 s时该物质的浓度,B错误;
C.反应物浓度增大,单位体积活化分子数增多,有效碰撞几率增加,反应速率增大,C正确;
D.活化分子只有发生合适取向的碰撞才能发生化学反应,不是每一次碰撞都能发生反应,D错误;
故选C。
4. 下列有关说法正确的是
A. 同温同压下,反应在光照和点燃条件下的不同
B. 已知,,则
C. 表示甲烷燃烧热的热化学方程式为:
D. 和反应中和热,则:
【答案】B
【解析】
【详解】A.只与反应体系的始末状态有关,与反应条件无关,故A错误;
B.碳燃烧为放热反应,为负值;燃烧充分,放热更多,数值更大,更小,所以,故B正确;
C.燃烧热是指1mol可燃物然全燃烧生成指定产物时所放出的热量,H元素对应的指定产物时液态水,故C错误;
D.中和热是指酸碱发生中和反应,生成1molH2O时所放出的热量,生成2molH2O的同时,钡离子和硫酸根离子化合生成硫酸钡,也放出热量,所以,故D错误;
答案选B。
5. 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。各步反应的能量变化如图所示,其中吸附在催化剂表面上的粒子用“*”标注。下列说法正确的有几项
①的
②相同温度下,恒压比恒容的平衡转化率大
③合成氨反应为熵减小的反应
④“脱附”过程是放热过程
⑤历程包含4个基元反应
⑥通过液化分离NH3,促进反应正向进行,增大平衡常数
A. 3个 B. 4个 C. 5个 D. 6个
【答案】A
【解析】
【详解】 ①.由图可知的总能量比高,故总反应的,为放热反应,①中焓变符号和数值描述错误。
②.合成氨正反应为气体分子数减小的反应,相同温度下,恒容容器中反应进行时压强逐渐降低,恒压环境压强相对恒容更大,有利于平衡正向移动,故恒压比恒容的平衡转化率大,②正确。
③.合成氨反应中反应物总气体物质的量为,生成物为,气体物质的量减小,混乱度降低,为熵减小的反应,③正确。
④.“脱附”过程为变为,由图可知能量低于,过程需要吸收能量,为吸热过程,④错误。
⑤.反应历程中共有TS1~TS4四个过渡态,每个过渡态对应一个基元反应,故包含4个基元反应,⑤正确。
⑥.平衡常数仅与温度有关,液化分离使平衡正向移动,但温度不变,平衡常数不变,⑥错误。
综上,正确的说法共3个。故选A。
6. 在恒温恒容真空密闭容器中投入足量,发生反应:。下列有关叙述错误的是
A. 可用单位时间内CaO质量净增量表示反应快慢
B. 分离出部分,重新达到新平衡后浓度减小
C. CO体积分数不变时反应达到平衡状态
D. 增大质量,平衡不移动
【答案】C
【解析】
【详解】A.是反应生成物,单位时间内的质量净增量越大,说明反应正向进行的速率越快,可用来表示反应快慢,A正确;
B.该反应的平衡常数,温度不变则不变;分离出部分后平衡正向移动,重新达到平衡时浓度比原平衡大,因此浓度比原平衡小,B正确;
C.该反应从纯固体开始反应,生成的与的物质的量之比恒为,无论反应是否达到平衡,的体积分数始终为,因此体积分数不变不能判断反应达到平衡状态,C错误;
D.固体浓度视为常数,增大的质量,其浓度不发生变化,平衡不移动,D正确;
故选C。
7. 某温度下,在密闭容器中充入一定量的,发生反应,该反应经历两步;①,②,反应历程如下图所示。
下列说法正确的是
A. 升高温度,减小,且减小
B. 不使用催化剂,反应过程中先减小后增大
C. 使用催化剂,反应①和反应②速率均加快
D. 使用催化剂,反应①的不变,反应②的减小
【答案】A
【解析】
【详解】A.由反应历程图可知反应①为吸热反应,反应②为放热反应,总反应为放热反应。升高温度,反应②平衡逆向移动,减小;总反应平衡逆向移动,减小,A正确;
B.不使用催化剂时,反应①活化能小于反应②,反应①速率更快,先生成后消耗,变化趋势为先增大后减小,B错误;
C.由反应历程图可知,催化剂仅降低反应②的活化能,仅加快反应②的速率,对反应①的活化能和速率无影响,C错误;
D.焓变只与反应物和生成物的总能量差有关,催化剂不改变反应的焓变,反应①和②的均不变,D错误;
故选A。
8. 下列实验方案设计、现象和结论都正确的是
选项
方案设计
现象
结论
A
平衡后,保持温度不变,减小容器的体积
气体颜色立刻变浅
减小体积后平衡向气体分子数减小的方向移动
B
将一支盛有2 mL
溶液的试管水浴加热片刻,取出置于冷水中
加热,溶液变为黄绿色,置于冷水后溶液由黄绿色变为蓝绿色
C
向均盛有4 mL 酸性高锰酸钾溶液的两支试管中分别加入2 mL 草酸溶液和2 mL 草酸溶液
加入草酸溶液的试管中溶液褪色更快
其他条件相同时,反应物的浓度越大,反应速率越快
D
将充有气体的烧瓶浸泡在热水中
气体颜色逐渐变浅
正反应放热
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.呈红棕色,无色,保持温度不变,减小容器体积的瞬间,的物质的量尚未改变,其浓度增大,气体颜色立刻变深,随后压强增大使平衡向气体分子数减小的方向移动,即的平衡向右移动,颜色比压缩瞬间变浅,所列平衡移动方向正确,但“颜色立刻变浅”的现象错误,A错误;
B.溶液中的呈蓝色,呈黄色,水浴加热后溶液变为黄绿色,说明平衡向生成的方向移动;置于冷水后溶液恢复蓝绿色,说明平衡向相反方向移动,升温使平衡向吸热反应方向移动,因此生成的反应吸热,所列平衡及热效应为,方案、现象和结论相符,B正确;
C.用溶液完全褪色所需的时间比较反应速率,应保证草酸足量,使高锰酸钾能被完全消耗。酸性条件下的反应为,每支试管中高锰酸钾的物质的量均为,将其完全消耗需要草酸,所加两种草酸溶液中草酸的物质的量分别为和,均不足以完全消耗高锰酸钾,两支试管中的溶液均不能完全褪色,不能按题述通过完全褪色所需的时间比较反应速率,C错误;
D.二氧化氮转化为四氧化二氮的正反应放热。将烧瓶浸泡在热水中,温度升高,平衡向吸热的逆反应方向移动,红棕色的浓度增大,气体颜色逐渐变深,对应的平衡及热效应为。所列正反应放热的结论正确,但“气体颜色逐渐变浅”的现象错误,D错误;
故选B。
9. 下列图示与对应的叙述不相符合的是
甲
乙
丙
丁
A. 由图甲可知,、
B. 图乙表示反应在恒温下起始物质的量相同时,平衡时的体积分数随起始物质的量变化的曲线,则达到平衡时的转化率大小为c>b>a
C. 图丙表示恒温密闭容器中发生反应时,随反应时间变化的曲线,时刻改变的条件可能是增大压强
D. 图丁表示反应 在不同温度时,K随压强的变化关系,则
【答案】D
【解析】
【详解】A.对比压强相同的、和、曲线,先达到平衡,反应速率更快,故;对比温度相同的、和、曲线,先达到平衡,反应速率更快,故,A正确;
B.起始物质的量相同,增大的起始物质的量,平衡正向移动,的转化率增大,故转化率大小为,B正确;
C.该反应平衡常数,恒温下不变,故平衡时为定值;时刻增大压强,瞬间容器体积减小,突然增大,随后平衡逆向移动,减小,最终回到原平衡浓度,与图像一致,C正确;
D.该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小;只与温度有关,与压强无关,图中对应的更大,故,与选项中不符,D错误;
故选D。
10. Burns和Dainton研究发现与合成的反应机理如下:
①快; ②快;
③慢。
其中反应②存在、。下列说法正确的是
A. 使用催化剂反应②的、均不发生改变
B. 反应②的平衡常数
C. 升高温度反应②的增加,减小
D. 选择合适的催化剂能加快该反应的速率,并提高的平衡产率
【答案】B
【解析】
【详解】A.使用催化剂能改变反应速率,能改变反应速率常数,则使用催化剂反应②的、发生改变,A错误;
B.反应②存在、,平衡时正逆反应速率相等,即,,则,B正确;
C.升高温度反应的正逆反应速率都增加,因此升高温度反应②的、都增加,C错误;
D.催化剂不影响平衡移动,因此选择合适的催化剂能加快该反应的速率,而的平衡产率不变,D错误;
故选B。
11. 下列实验装置能达到相应实验目的的是
A.探究浓度对化学反应速率的影响
B.定量测量化学反应速率
C.测定中和反应的反应热
D.验证与KI的反应存在限度
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.与的反应无明显现象,无法观察反应速率快慢,且两组实验溶液体积不同,未控制无关变量一致,不能探究浓度对反应速率的影响,A错误;
B.装置使用长颈漏斗加入,反应生成的会从长颈漏斗逸出,无法准确测定生成气体的体积,不能定量测量化学反应速率,B错误;
C.装置有隔热层减少热量散失,使用环形玻璃搅拌器搅拌避免热量快速传导,温度计可准确测定反应前后温度变化,能测定中和反应的反应热,C正确;
D.该实验中过量,即使反应不可逆也会有剩余,加入变红无法证明反应存在限度,应使过量后检验是否剩余,D错误;
故选C。
12. 某兴趣小组设计以葡萄糖()为燃料的原电池。电池工作时在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法正确的是
A. 该过程中的总反应为
B. 电池工作时质子通过交换膜由正极区向负极区移动
C. 该电池可以在高温条件下工作
D. 消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0.1 mmol电子流入
【答案】A
【解析】
【分析】图中左侧葡萄糖在酶的作用下被氧化为葡萄糖酸,接受电子生成;随后在a电极失去电子,发生反应,故a为负极。右侧b电极发生反应,故b为正极;生成的再通过酶将电子传递给,使其被还原为,自身转化为。两侧的均循环转化,在电极与酶之间传递电子。
【详解】A.负极区葡萄糖被氧化为葡萄糖酸,结合原子守恒和电荷守恒,其总氧化过程可表示为;正极区过氧化氢被还原为水,其总还原过程可表示为。两式相加,消去电子和,并约去两侧共有的,得到总反应,A正确;
B.a所在的负极区氧化过程生成,b所在的正极区还原过程消耗。电池工作时,为维持两侧溶液的电荷平衡,由左侧a电极所在的负极区穿过中部质子交换膜,移向右侧b电极所在的正极区,B错误;
C.该电池的反应需要酶参与,高温会使酶发生变性并失去催化活性,因此该电池不能在高温条件下正常工作,C错误;
D.葡萄糖氧化为葡萄糖酸的过程为,因此每消耗1 mol葡萄糖转移2 mol电子。消耗葡萄糖的物质的量为,转移电子的物质的量为。这些电子由失去并传递给a电极,再经外电路流向b电极,选项所述电子的物质的量有误,D错误;
故选A。
13. 在容积均固定为1 L的密闭容器M(起始500℃,恒温)、N(起始500℃,绝热)中分别加入1 mol 、4 mol CO,发生反应。M、N容器中的平衡转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法不正确的是
A. 该反应的
B. M容器中的转化率随时间的变化关系是图中的曲线b
C. 500℃该反应的平衡常数K为
D. 平衡后,向N容器中再加入1 mol 和4 mol CO,则最终的平衡转化率与原平衡时的相等
【答案】D
【解析】
【分析】图中曲线a比曲线b更快达到平衡,但平衡转化率较低。绝热容器中反应引起的温度变化会同时影响反应速率和平衡移动;恒温容器的平衡转化率可用于计算500℃时的平衡常数。
【详解】A.曲线a比曲线b先达到平衡,但平衡转化率较低,说明绝热容器N中反应放热使温度升高。升温会加快反应速率,并使放热反应的平衡逆向移动,因此,A正确;
B.绝热容器N中反应放热使温度升高,反应速率增大而平衡转化率降低,对应曲线a;恒温容器M对应曲线b,B正确;
C.M容器恒温在500℃,对应曲线b,平衡转化率为25%。容积为1 L,按反应式的化学计量关系,平衡浓度为,。代入平衡常数表达式,得到,C正确;
D.平衡后再次按原始投料比加入反应物,反应商减小,平衡正向移动。N容器绝热,正向反应放热使温度改变,平衡常数K随温度改变,不能按恒温体系比例放大推得转化率不变,D错误;
故选D。
14. 为了模拟工业尾气的净化原理,向恒容密闭容器中投入等物质的量的和发生反应:。在不同催化剂(I型、II型)下均反应2 s,测得转化率与温度的关系如图中实线所示,虚线表示的平衡转化率和温度的关系。下列说法不正确的是
A. 2s时,测得容器中和的浓度相等,则转化率为66.7%
B. 实验表明温度低于时,催化剂I的效果优于催化剂II
C. 适当延长反应时间,可以增大图中阴影部分的面积
D. 时,两种催化剂下的反应均达到化学平衡状态
【答案】C
【解析】
【详解】A.设起始和物质的量均为,转化的为,根据可知,转化的为,则2s 时剩余为,生成为,容器中和的浓度相等,恒容密闭容器中,两者的物质的量也相同,得,转化率为,A正确;
B.温度低于50∘C时,根据图像可知,相同温度下催化剂Ⅰ对应的转化率更高,说明相同时间内反应速率更快,催化效果优于催化剂Ⅱ,B正确;
C.阴影面积为平衡转化率与2s 时实际转化率的差值,延长反应时间,实际转化率更接近平衡转化率,差值减小,阴影面积缩小,C错误;
D.50∘C时,两种催化剂下2s的转化率均与平衡转化率相等,说明反应均达到化学平衡状态,D正确;
故选C。
15. 一定温度下,向体积为1 L的刚性密闭容器中投入2 mol NO、1 mol C和2 mol He,发生工业烟气脱硝中的核心反应:,若初始压强为,反应达到平衡时,NO在混合气体中所占的体积分数为25%,已知为用平衡分压表示的平衡常数(分压=总压×气体在混合气体中所占的体积分数),则下列说法正确的是
A. 该温度下的压强平衡常数
B. 在C足量的情况下,再充入一定量的,达到平衡,的转化率保持不变
C. 若温度升高,体系总压增大,则该反应的
D. 达到平衡时,向体系中加入等物质的量的CO、和NO,平衡不发生移动
【答案】B
【解析】
【分析】反应前后气体的化学计量数之和相等,且He不参加反应,因此反应过程中气体总物质的量始终为。同温、同体积下,体系总压保持不变。平衡时NO的体积分数等于其物质的量分数,故NO的物质的量为。根据反应的计量关系,各物质的物质的量变化如下:,平衡时仍有固体C存在,NO、CO和的物质的量之比为,He的物质的量仍为2 mol。
【详解】A.平衡时气体总物质的量为4 mol,NO、CO和的物质的量分别为1 mol、0.5 mol和0.5 mol,故三者的体积分数分别为、和,总压仍为,固体C不列入平衡常数表达式,因此,A错误;
B.C足量时,追加NO后仍可建立有固体C存在的平衡。设前后投入NO的总物质的量为,达到新平衡时NO的总转化率为,则平衡时,,同温、同体积下,各气体分压与其物质的量成正比,且温度不变时平衡常数不变,故,解得,原平衡时NO的转化率为,因此追加NO后其平衡转化率保持不变,B正确;
C.该反应无论向哪个方向进行,气体总物质的量均不变。容器体积固定,气体总物质的量一定时,总压与热力学温度成正比,因此升高温度,体系总压增大。该现象不能说明平衡移动的方向,也不能据此判断的正负,C错误;
D.设向平衡体系中各加入的CO、和NO,其中,加入瞬间尚未发生反应,CO、的物质的量均为,NO的物质的量为,各气体分压与其物质的量成正比,故此时的压强反应商为,平衡逆向移动,D错误;
故选B。
二、填空题(本题包括四道大题,共计55分)
16. 利用浊度计探究一定条件下反应物浓度对硫代硫酸钠()溶液与硫酸溶液反应速率的影响。浊度计用于测量浑浊度的变化,产生的沉淀越多,浑浊度(单位为NTU)值越大。用如图所示装置进行如下表所示的5个实验,分别测量混合后溶液达到浑浊度为375 NTU的过程中,浑浊度随时间变化情况。实验①~⑤所得数据如图曲线①~⑤所示。
实验编号
溶液
溶液
蒸馏水
V/mL
V/mL
V/mL
①
0.1
1.5
0.1
3.5
10
②
0.1
2.5
0.1
3.5
9
③
0.1
3.5
0.1
3.5
④
0.1
3.5
0.1
2.5
9
⑤
0.1
3.5
0.1
1.5
10
(1)硫代硫酸钠与稀硫酸反应的化学方程式为_______________________________________。
(2) = __________。
(3)请解释每个实验都要加入一定体积蒸馏水的原因______________________________________。
(4)分析数据可得以下三个结论:
结论1:其它条件相同时,浓度越大,反应速率越大;
①结论2:__________________________________________________;
②结论3:其它条件相同时,浓度改变对反应速率的影响程度______(填“大于”“小于”或“等于”)浓度改变对反应速率的影响程度。证据是_________________________。
(5)已知浑浊度为375 NTU时,产生S的质量为,则实验①反应开始到500 s,用浓度变化表示的平均反应速率为______________。
【答案】(1) (2)8
(3)使各实验混合后溶液的总体积相同,从而在比较时保持另一种反应物的浓度不变,只改变所研究反应物的浓度
(4) ①. 其它条件相同时,浓度越大,反应速率越大 ②. 大于 ③. 以实验③为参照,实验①仅将浓度降低至原来的,实验⑤仅将浓度降低至原来的;达到相同浑浊度时,实验①所需时间比实验⑤长,说明降低浓度引起的反应速率减小更显著
(5)
【解析】
【分析】硫代硫酸钠与稀硫酸反应生成硫沉淀,浊度计记录硫沉淀生成过程中浑浊度的变化。在混合液总体积相同的条件下,达到相同浑浊度时生成硫的量相同,所需时间越短,平均反应速率越大。实验①②③中硫酸的用量相同,硫代硫酸钠的用量不同;实验③④⑤中硫代硫酸钠的用量相同,硫酸的用量不同。保持混合液总体积相同,即可用这两组实验分别研究两种反应物浓度对反应速率的影响。
【小问1详解】
硫代硫酸钠与稀硫酸反应生成硫酸钠、硫沉淀、二氧化硫和水,根据原子守恒配平,化学方程式为;
【小问2详解】
实验①混合液的总体积为。为保持各实验混合液的总体积相同,实验③加入蒸馏水的体积应为,故表中;
【小问3详解】
混合后反应物的浓度由其物质的量和混合液总体积共同决定。若混合液总体积不同,即使另一种反应物的加入量相同,其混合后的浓度也会改变,不能单独判断所研究反应物浓度对速率的影响。因此,各实验加入适量蒸馏水,是为了使混合液总体积相同,在比较时保持另一种反应物的浓度不变,只改变所研究反应物的浓度;
【小问4详解】
①比较实验③④⑤,混合液总体积及的加入量均相同,而相同浓度的硫酸溶液用量依次为3.5 mL、2.5 mL、1.5 mL,因此混合后浓度依次减小。由曲线③④⑤可知,达到375 NTU所需时间依次增加,生成相同量硫所需时间越长,平均反应速率越小。因此,结论2为:其它条件相同时,浓度越大,反应速率越大。
②以实验③为共同参照,实验①保持硫酸浓度不变,将浓度降低至原来的;实验⑤保持浓度不变,将硫酸浓度降低至原来的。由曲线可知,达到375 NTU时,实验①所需时间比实验⑤长,且二者所需时间均比实验③长,说明相对于实验③,降低浓度使反应速率减小得更多。因此,在本实验条件下,浓度改变对反应速率的影响程度大于浓度改变对反应速率的影响程度;
【小问5详解】
曲线①在约500 s时达到375 NTU,对应生成硫的质量为。反应中,每消耗1 mol硫代硫酸钠生成1 mol硫。因此,消耗硫代硫酸钠的物质的量等于生成硫的物质的量,后者为。混合液体积为,硫代硫酸钠浓度的减小量为。按题给时间间隔计算,平均反应速率为。
17. 能源的开发与资源的利用是化学研究的重要领域,合理开发和利用它们可造福人类。
(1)火箭的第一、二级发动机中,用肼()作燃料,四氧化二氮作氧化剂,二者反应生成氮气和气态水。
已知:①
②
写出气态肼和(g)反应的热化学方程式:___________________________________________。
(2)已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为):
化学键
键能/()
630
243
a
607
则反应的________(用含a的代数式表示)。
(3)人工固氮方式主要通过合成氨反应,科学家证实了与在固体催化剂表面合成氨的反应过程示意图如下,其中的吸附分解反应活化能高,速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。
①下列说法正确的是_________。
A.图①可看出、分子中均为单键
B.图②到图③的过程向外释放能量
C.图③到图④的过程向外释放能量
D.升高温度一定能提高一段时间内的产率
②理论上,合成氨反应氢氮比为 3:1 时,平衡混合物中氨的百分含量最大,但实际生产中维持氢氮比为 2.8~2.9,试从动力学(反应速率)角度说明原因______________________________________________________________________________。
(4)在一定温度和催化剂的条件下,将通入3L的真空恒容密闭容器中进行氨的分解反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变,时反应达到平衡,用的浓度变化表示时间内的反应速率_______。(用含的代数式表示)
②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是_______。(用图中a、b、c、d表示)
③在该温度下,氨分解反应的平衡常数K=____________。(保留两位有效数字)
【答案】(1)
(2)
(3) ①. C ②. N2的吸附分解决定了合成氨的反应速率,所以提高氮气浓度有助于氮气在催化剂表面的吸附,加快反应速率
(4) ①. ②. b ③.
【解析】
【小问1详解】
为消去氧气并使四氧化二氮成为反应物,将反应②乘以2,再将反应①反向。得到的两个热化学方程式分别为:
将上述两式相加,消去两侧的氧气。根据盖斯定律,反应的焓变为,故所求热化学方程式为;
【小问2详解】
反应热等于断裂反应物中的化学键所吸收的能量减去形成生成物中的化学键所释放的能量。根据题给键能表及亚硝酰氯的结构,按方程式的化学计量数计算,断裂2 mol表中所示的键和1 mol 键,形成2 mol 键和2 mol 键。因此,;
【小问3详解】
①A.图①表示氮分子和氢分子尚未吸附在催化剂表面,示意图中两个小球相连不能表示它们之间一定为单键。氮分子中含有氮氮三键,结构式为;氢分子中含有氢氢单键,结构式为,A错误;
B.图②中氮分子、氢分子吸附在催化剂表面,图③中它们已分解为氮原子、氢原子。图②到图③涉及氮氮键和氢氢键的断裂,断键需要吸收能量,B错误;
C.图③中的氮原子和氢原子结合,形成图④中吸附在催化剂表面的氨分子,该过程形成氮氢键,成键释放能量,C正确;
D.升高温度能加快反应速率,但合成氨反应是放热反应,升温也会使平衡向氨分解的方向移动,降低氨的平衡产率。因此,升温对一定时间内氨产率的影响需要同时考虑反应速率和化学平衡,不能断定产率一定提高,D错误;
故选C;
②题干指出,氮气的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。与氢氮比为3∶1相比,维持氢氮比为2.8~2.9可适当增大氮气的比例,有利于加快氮气在催化剂表面的吸附分解,从而提高合成氨的整体反应速率;
【小问4详解】
在题给温度和催化剂条件下,氨分解反应为。起始时容器中只有氨气,因此从200 kPa下降的曲线表示氨气;氢气和氮气从零开始生成,且二者物质的量之比为3∶1,故上升至120 kPa的曲线表示氢气,上升至40 kPa的曲线表示氮气。题干明确指出时反应达到平衡,此时氨气、氢气和氮气的分压分别为120 kPa、120 kPa和40 kPa。在温度、体积不变时,气体的分压与其物质的量成正比,因此平衡时。根据反应的化学计量数,各物质的量变化为:
①氢气的物质的量由0增至0.06 mol,容器体积为3 L,因此氢气的浓度变化量为。计算时,取以min为单位的时间数值,则;
②时将容器体积迅速缩小至原来的一半,压缩瞬间各气体的物质的量不变,分压均增至原来的2倍,氮气的分压由40 kPa突增至80 kPa。氨分解反应的正反应方向是气体分子数增多的方向,增大压强后平衡向生成氨的方向移动,氮气被消耗,其分压随后逐渐减小,直至达到新的平衡。因此,应选择从80 kPa开始逐渐下降的曲线b;
③由平衡时各物质的量可得,,。根据氨分解反应的平衡常数表达式,代入上述平衡浓度,得到。
18. 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)下列操作中,一定能提高H2平衡转化率的是___________(填写字母)。
A. 增加CO2的用量 B. 升高反应温度
C. 及时分离生成的H2O 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_________(填写字母)。
A. CO2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H2O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,反应历程的能量图变化如下图所示:(其中C(ads)为吸附性活性炭)
(3)反应速率快慢比较:反应①___________反应②(填“>”“<”或“=”)。
Ⅲ.已知催化加氢合成乙醇的反应为:。
(4)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___________________________。
Ⅳ.
(5)用H2和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下:
电极c是_______(填“正极”或“负极”),写出正极电极反应式:_________________________。若线路中转移2 mol电子,则上述燃料电池,消耗的O2在标准状况下的体积为___________L。
【答案】(1)AC (2)BC
(3)
< (4)
未使用催化剂或使用了催化效率较低的催化剂
(5) ①.
负极 ②.
③.
11.2
【解析】
【小问1详解】
A.增加的用量,相当于增大反应物浓度,平衡正向移动,的转化率提高,正确;
B.主反应为放热反应,升高温度,主反应平衡逆向移动,的转化率降低,错误;
C.及时分离生成的,减小生成物浓度,平衡正向移动,的转化率提高,正确;
D.恒压条件下充入惰性气体,容器体积增大,相当于减压,主反应正向气体分子数减少,减压使平衡逆向移动,的转化率降低,错误;
故选AC;
【小问2详解】
A.的消耗量与甲烷的生成量均表示正反应方向的量,不能说明正逆反应速率相等,不能作为平衡标志,错误;
B.该容器为绝热容器,且反应伴随热量变化,反应过程中体系温度会发生变化,当体系温度不变时,说明反应达到平衡状态,正确;
C.该反应在恒容容器中进行,主反应前后气体分子数不同,反应过程中体系总压强会发生变化,当体系总压强不变时,说明反应达到平衡状态,正确;
D.主反应和副反应均生成,仅副反应生成,体系中的分压始终大于的分压,二者不可能相等,不能作为平衡标志,错误;
故选BC;
【小问3详解】
由反应历程的能量变化图可知,反应①的活化能大于反应②的活化能;活化能越大,反应速率越慢,故反应①的速率小于反应②的速率;
【小问4详解】
根据Arrhenius经验公式 可知,图象中直线的斜率为 ,由图中数据计算可得,曲线a的斜率 ,则其对应的活化能 ;曲线b的斜率 ,则其对应的活化能 ,由于 ,即曲线b的活化能更大,说明改变条件后反应的活化能增大,故实验可能改变的外界条件是未使用催化剂或使用了催化效率较低的催化剂;
【小问5详解】
由图可知,质子交换膜允许 通过,图中 从左侧移向右侧。在原电池内部,阳离子向正极移动,故右侧电极d为正极,左侧电极c为负极(也可通过外电路电子流向判断,电子由c流向d,故c为负极);正极上 发生还原反应,酸性条件下的电极反应式为 ;根据电极反应式可知,每消耗 转移 电子,若线路中转移 电子,则消耗 的物质的量为 ,在标准状况下的体积为 。
19. 甲醇是新型清洁可再生能源,在商用车、船舶及储能领域展现出巨大应用潜力,常用二氧化碳加氢法制备甲醇,涉及以下三个反应:
反应i:
反应ii:
反应iii:
Ⅰ.
(1)恒温恒容条件,按照物质的量之比1∶1充入CO和,只发生反应,则该反应达到平衡的标志是__________。
A.
B.反应体系的总压强保持不变
C.容器内气体的密度保持不变
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
E.CO的体积分数不变
F.
(2)向恒温,2 L恒容密闭容器中充入1 mol和3 mol,发生上述三个反应,的平衡转化率及的选择性随温度变化曲线如图:
①在280℃到360℃之间,的平衡转化率随温度升高而增大的原因为:______________________
__________________________________________________;
②320℃时,的平衡转化率为_________;反应前后容器中的压强比为__________(用分数表示)。
Ⅱ.在催化剂乙条件下,仅发生反应ⅰ和反应ⅱ
(3)在不同条件下反应达到平衡,设体系中甲醇物质的量分数为,在下的、在下的如图所示。
图中对应恒温过程的曲线是______(填“a”或“b”)。当 =0.09时,反应条件可能为℃、__________Pa或、__________℃;
(4)一定温度下,恒容密闭容器中通入物质的量比为1∶3的和。若起始压强为200 MPa,反应经t min后达到平衡,此时体系压强为160 MPa,的分压:,反应ⅰ的平衡常数=_____________(保留两位有效数字)。
【答案】(1)BD (2) ①. 反应ii为吸热反应,升温有利于转化为CO, ②. 这一促进作用超过升温对放热合成甲醇反应的不利影响,使的净消耗量增大 ③. 12% ④.
(3) ①. a ②. ③. 220
(4)
【解析】
【分析】反应ii与反应iii相加可得到反应i,由盖斯定律,,因此反应i、iii均为放热反应,反应ii为吸热反应。对于以和为起始物的体系,生成甲醇和一氧化碳的净计量关系分别为和。每净生成1 mol甲醇,消耗1 mol和3 mol,同时生成1 mol水,气体总物质的量减少2 mol;每净生成1 mol CO,消耗1 mol和1 mol,同时生成1 mol水,气体总物质的量不变。这些关系既适用于三个反应共存的体系,也适用于仅发生反应i、ii的体系,可用于计算转化率、总压强变化和各组分的平衡分压。
【小问1详解】
A.对于,达到平衡时,正向消耗的速率与逆向消耗的速率之比应等于相应化学计量数之比,即,原选项中的速率关系不符合这一要求,A错误;
B.该反应正向进行时,气体总物质的量减少。恒温恒容条件下,总压强与气体总物质的量成正比,总压强保持不变说明气体总物质的量不再改变,反应达到平衡,B正确;
C.密闭容器内的物质均为气体,气体总质量始终不变,容器体积也不变,因此气体密度在反应过程中始终不变,不能据此判断反应达到平衡,C错误;
D.混合气体总质量不变,而反应进行时气体总物质的量改变,因此混合气体的平均摩尔质量随反应进行而改变。平均相对分子质量保持不变,说明气体总物质的量不再改变,反应达到平衡,D正确;
E.设起始时CO和均为,某时刻生成为,则CO、和的物质的量分别为、和。CO的体积分数为,在反应过程中始终不变,不能据此判断反应达到平衡,E错误;
F.由起始物质的量之比为1∶1及反应的计量关系可知,反应过程中始终满足。若,则已全部消耗,这不符合该可逆反应的平衡状态,F错误;
故选BD;
【小问2详解】
①反应ii为吸热反应,升温有利于转化为CO;反应i、iii为放热反应,升温不利于合成甲醇。图中随温度升高,甲醇选择性下降,而的平衡转化率增大,说明在280℃到360℃范围内,升温促进转化为CO的作用超过其对放热合成甲醇反应的不利影响,使的净消耗量增大。
②在320℃处,按左侧纵坐标读取的平衡转化率为15%,按右侧纵坐标读取甲醇选择性为70%。因此,消耗的的物质的量为。由甲醇选择性的定义及碳原子守恒,生成的甲醇为,生成的CO为。根据反应i、ii的净计量关系,每生成1 mol甲醇消耗3 mol,每生成1 mol CO消耗1 mol,故消耗的为,的平衡转化率为。反应前气体总物质的量为,每净生成1 mol甲醇使气体总物质的量减少2 mol,而净生成CO不改变气体总物质的量,所以平衡时气体总物质的量为。恒温恒容条件下,压强与气体总物质的量成正比,故反应前后容器中的压强比为;
【小问3详解】
反应i正向进行时气体总物质的量减少,恒温增大压强有利于生成甲醇,甲醇的物质的量分数增大,因此上升曲线a对应恒温条件下的随压强变化的过程,应按上方的压强轴读数。曲线b对应恒压条件下的随温度变化的过程,应按下方的温度轴读数。当时,曲线a对应上方压强轴的读数为8,且该轴的标度为,故压强为;曲线b对应下方温度轴的读数为220,故温度为220℃。因此可能的反应条件为℃、,或、220℃;
【小问4详解】
起始时与的物质的量之比为1∶3,总压强为200 MPa,因此起始分压分别为、。反应i为,每生成1 mol甲醇使气体总物质的量减少2 mol;反应ii为,反应前后气体总物质的量不变。
设平衡时甲醇的分压为、CO的分压为,二者均以MPa为单位。恒温恒容条件下,各气体的分压与其物质的量成正比,故总压强的减少量满足,得。两个反应均生成水,故,得。根据两个反应对反应物的消耗关系,平衡时,。将各平衡分压代入反应i的平衡常数表达式,得。
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