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专题11 化学反应原理综合题
1.(2025-2026高二上·陕西西安部分学校·期中)某温度时,在一个容积为的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据,试填写下列空白:
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)反应开始至,气体Y的平均反应速率为 。
(3)若X、Y、Z均为气体,反应达到平衡时:
①压强是开始时的 倍;
②若此时将容器的体积缩小为原来的一半,达到平衡时,容器内温度将升高(容器不与外界进行热交换),则该反应的正反应为 反应(填“放热”或“吸热”)。
(4)若上述反应在后的内反应速率与反应时间图象如下,在每一时刻均改变一个影响反应速率的因素,则______。
A. 在时增大了压强
B. 在时加入了催化剂
C. 在时降低了温度
D. 时X的转化率最高
【答案】(1)3X+Y2Z (2) (3)① 0.9 ② 放热 (4)B
【解析】(1)根据图中信息X、Y是反应物,Z为生成物,2min时三者改变量分别为0.3mol、0.1mol、0.2mol,根据改变量之比等于计量系数之比,则反应的化学方程式为3X+Y2Z;故答案为:3X+Y2Z。
(2)反应开始至,气体Y的平均反应速率为;故答案为:。
(3)①开始时气体物质的量为2mol,平衡时X、Y、Z气体分别为0.7mol、0.9mol、0.2mol,总的气体物质的量为1.8mol,根据压强之比等于物质的量之比,因此平衡时压强是开始时的倍;故答案为:0.9。
②若此时将容器的体积缩小为原来的一半,达到平衡时,容器内温度将升高(容器不与外界进行热交换),则该反应的正反应为放热反应;故答案为:放热。
(4)A.在瞬间正反应速率不变,逆反应速率增大,因此是增大生成物浓度,故A不符合题意;B.该反应是体积减小的反应,在时正逆反应速率增大,平衡不移动,则加入了催化剂,故B符合题意;C.该反应是放热反应,在时正逆反应速率减小,平衡逆向移动,则是减小压强,故C不符合题意;D.时是平衡逆向移动,X的转化率减小,时是平衡逆向移动,X的转化率减小,因此时X的转化率最高,故D不符合题意;综上所述,答案为:B。
2.(2025-2026高二·陕西榆林靖边·期中)油气开采、石油化工、煤化工等行业的废气中均含有硫化氢,将其变废为宝的三种方法如下。回答下列问题。
(1)克劳斯法:利用如下两个反应生成和。
Ⅰ.平衡常数
Ⅱ.平衡常数
则 (用含、的代数式表示),该反应的化学平衡常数 (用、表示)。
(2)合成用于粮食熏蒸的羰基硫法:。在密闭恒温容器中,反应前。在不同温度下该反应达到化学平衡时,的平衡转化率如图所示。
①该反应的 (填“”、“”或“”)。
②下,经达到平衡,该反应的平衡常数为,则反应前 ;内 。
(3)高温热分解法: 。
①其他条件不变,减小体系压强,该反应化学平衡常数 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
②工业上通常在等温、等压条件下将与的混合气体通入反应器,发生热分解反应,达到平衡状态后,若继续向其中通入,至容积增大为原容积的倍。此时正向反应速率将 (填“变大”、“变小”或“不变”);平衡 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
【答案】(1)① ② (2)① < ② 4 ③ 0.2 (3)① 不变 ② 变小 ③ 正向
【解析】(1)根据盖斯定律,将反应Ⅰ和反应Ⅱ相加得到反应:,其平衡常数为,将该方程式各项系数除以3,即可得到目标方程式,故,该反应的化学平衡常数。
(2)① 由图可知,随着温度升高,的平衡转化率逐渐降低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动。根据勒夏特列原理,正反应为放热反应,因此。
② 由图可知,时的平衡转化率为。设反应前,列出三段式: ,由于该反应前后气体分子数相等,可用物质的量代替浓度计算平衡常数:,解得。内生成的物质的量为,则其平均反应速率。
(3)① 化学平衡常数仅是温度的函数,温度不变,仅减小体系压强,化学平衡常数保持不变。
② 在等温、等压条件下通入惰性气体,容器容积增大,反应体系中各反应物和生成物的浓度均减小,因此正向反应速率变小;由于容器体积增大,各组分分压减小,相当于对原平衡体系减压,平衡将向着气体分子数增大的方向移动,即向正向移动。
3.(2025-2026高二上·陕西西安部分学校·期中)由H、C、N、O、S等元素形成的多种化合物在生产生活中有着重要应用。
Ⅰ.化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体,这种混合气体可用于生产甲醇,回答下列问题:
(1)对甲烷而言,有如下两个主要反应:
① ΔH1=-36 kJ·mol-1。
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH2=+216 kJ·mol-1。
若不考虑热量耗散,物料转化率均为100%,最终炉中出来的气体只有CO、H2,为维持热平衡,产生1 mol CO,转移电子的数目为 。
(2)甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品——甲醛,制备过程中能量的转化关系如图所示。
①写出上述反应的热化学方程式 。
②反应热大小比较:过程Ⅰ (填“大于”“小于”或“等于”)过程Ⅱ。
Ⅱ.NO氧化反应:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)分两步进行,其反应过程能量变化示意图如图。
Ⅰ.2NO(g)N2O2(g) ΔH1。
Ⅱ.N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH2。
(3)决定NO氧化反应速率的步骤是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(4)在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体,保持其它条件不变,控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的NO,在温度T3下消耗的时间短,试结合反应过程能量图分析其原因 。
Ⅲ.研究表明,在催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO,反应如下:
反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.0 kJ·mol-1。
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1。
(5)T1时,将1.00 mol CO2和3.00 mol H2充入体积为1.00 L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ,容器起始压强为p0。
①充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为a,则容器的压强与起始压强之比为 (用含a的代数式表示)。
②若经过3h反应达到平衡,平衡后,混合气体的物质的量为3.00 mol,则该过程中H2的平均反应速率为 ;平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数。则上述反应的平衡常数Kp= (用含p0的代数式表示)。
【答案】(1)6NA (2)① CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ΔH=+(E2-E1) kJ/mol ② 等于 (3)Ⅱ (4)ΔH1<0,温度降低反应Ⅰ平衡正移,c(N2O2)浓度增大的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响 (5)① ② 0.5 mol·L-1·h-1 ③
【解析】(1)两个反应中,甲烷中碳元素化合价均由-4升高为+2生成CO,产生1 mol CO,转移电子的数目为6NA。
(2)① 根据图示,1mol气态甲醇脱氢生成1mol气态甲醛和1mol氢气吸收的总能量为 ,该反应的热化学方程式。
② 催化剂不能改变焓变,反应热大小比较:过程Ⅰ等于过程Ⅱ。
(3)根据图示,反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ,反应Ⅱ的速率更慢,决定NO氧化反应速率的步骤是Ⅱ。
(4)ΔH1<0,温度降低反应Ⅰ平衡正移,c(N2O2)浓度增大的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响,所以转化相同量的NO,在温度T3下消耗的时间短;
(5)① 充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为a, 则平衡后容器的压强与起始压强之比为。
② 若经过3h反应达到平衡,平衡后,混合气体的物质的量为3.00 mol,,a=0.5,则该过程中H2的平均反应速率为;平衡时的总压强为,上述反应的平衡常数Kp=。
4.(2025-2026高二上·陕西西安部分学校·期中)将0.5 mol 充入容积为5 L的恒容密闭容器中,在某温度下发生下列反应:
反应Ⅰ: ;
反应Ⅱ: ;
反应Ⅲ: 。
回答下列问题:
(1) (用含、的代数式表示), (用含、的代数式表示)。
(2)对于反应Ⅱ,查阅资料可知,。反应Ⅱ的 (填“>”或“<”)0, (填“低温”或“高温”)条件有利于该反应自发进行。
(3)5 min末,上述反应的反应体系均达到平衡状态,此时 mol·L-1, mol·L-1。
①混合气体中 g。
②反应前后混合气体的总压强之比为 。
③反应达到平衡后,混合气体的平均相对分子质量为 。
④反应Ⅰ的平衡常数 (写出计算式即可)。
【答案】(1)① ② (2)① > ② 高温 (3)① 43.2 ② ③ 90 ④
【解析】(1)根据盖斯定律,反应Ⅲ=反应Ⅰ-2反应Ⅱ,故;平衡常数遵循反应相减,常数相除、反应相乘,常数相乘的规则,则对应的反应Ⅲ的平衡常数。
(2)反应Ⅱ为,,该反应是气体分子数增多的反应,混乱度增大,故;反应自发进行的条件是,已知、,需温度足够高(高温)时,项的数值才能超过,使,因此高温条件有利于反应Ⅱ自发进行。
(3)① 由反应Ⅲ:,生成,则反应的为0.1 mol,故剩余,所以混合气体中。
② 恒温恒容下,压强比等于物质的量之比。根据① 分析可知,生成的为0.1 mol,由反应Ⅱ:,反应后,则消耗的为0.05 mol,所以平衡时;初始总物质的量为0.5 mol,平衡时总物质的量为;故反应前后混合气体的总压强之比为。
③ 混合气体的平均摩尔质量为混合气体的总质量与混合气体的总物质的量之比。根据质量守恒定律可知,混合气体的总质量=初始质量,即,所以混合气体的平均摩尔质量为,故混合气体的平均相对分子质量为90。
④ 反应Ⅰ的平衡常数表达式为,已知平衡浓度 mol·L-1、 mol·L-1,根据① ② 分析可知,平衡时,故平衡浓度 mol·L-1,所以计算式。
5.(2025-2026高二上·陕西西安部分学校·期中)我国十大科技突破之一——海水直接电解制的装置工作时的原理如图所示。回答下列问题:
已知:透气膜只允许水分子通过,电极均为惰性电极。
(1)X离子交换膜为 (填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。
(2)Q电极上发生 (填“氧化”或“还原”)反应,R电极上 (填“得到”或“失去”)电子。
(3)若选用铅蓄电池为该装置的电源,则M电极应与 (填“”或“Pb”)电极相连,此时铅蓄电池负极上的电极反应式为 。
(4)R电极上的电极反应式为 。
(5)工作一段时间后,Q电极工作区溶液的 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)阴离子 (2)① 氧化 ② 得到 (3)① ② (4) (5)不变
【解析】由图可知,通过X离子交换膜由R电极流向Q电极,可得X离子交换膜为阴离子交换膜,R电极为阴极,水得到电子生成和氢气,电极反应式为:,R与电源N极相连,N为负极;Q电极为阳极,失去电子生成水和氧气,电极反应式为,,Q与电源的M极相连,M为正极,据此回答。
(1)从装置图可知,通过X膜向Q电极移动,说明X膜允许阴离子()通过,因此 X 是阴离子交换膜;
(2)由分析知,Q电极为阳极,失去电子生成水和氧气,发生氧化反应;R电极为阴极,水得到电子生成和氢气,故R电极上得到电子;
(3)若选用铅蓄电池为该装置的电源,铅蓄电池中得到电子,为正极,Pb失去电子,为负极,电极反应式为,由分析知,M为电源的正极,电极应与电极相连,此时铅蓄电池负极上的电极反应式为;
(4)由分析知,R电极为阴极,水得到电子生成和氢气,电极反应式为:;
(5)Q电极工作区是溶液,X是阴离子交换膜(仅允许阴离子通过),K+是阳离子,无法通过交换膜;且透气膜仅允许水分子通过,K+不会流失,因此,Q 电极工作区的不变。
6.(2025-2026高二上·陕西西安部分学校·期中)目前,常利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转化为CO2和N2。为研究如何增大该化学反应的速率,某课题组进行了以下实验探究。
【提出问题】在其他条件不变的情况下,温度或催化剂的比表面积(单位质量的物质所具有的总面积)如何影响汽车尾气的转化速率?
【查阅资料】使用相同催化剂,当催化剂质量相等时,催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】在某密闭容器中,所得实验数据如表所示:
编号
T/℃
c(NO)/(mol·L-1)
c(CO)/(mol·L-1)
催化剂的比表面积/(m2·g-1)
Ⅰ
280
80.0
Ⅱ
a
b
120.0
Ⅲ
360
c
80.0
【图像分析与结论】三组实验中CO的浓度随时间的变化如图所示。
回答下列问题:
(1)在催化剂作用下,NO和CO转化为CO2和N2的化学方程式为 。
(2)由第Ⅰ组实验和第Ⅱ组实验可知:
①a= ,b= 。
②第Ⅱ组实验中,达到平衡时CO2的浓度为 mol·L-1。
(3)由第Ⅰ组实验和第Ⅲ组实验可知:
①c= ,原因为 。
②第Ⅲ组实验中,达到平衡时NO的浓度为 mol·L-1。
③由第Ⅰ组实验和第Ⅲ组实验可得出的结论是 。
【答案】(1)2NO+2CO2CO2+N2 (2)① 280 ② 4.00×10-3 ③ 3.00×10-3 (3)① 6.50×10-3 ② 采用控制变量方法研究,由于第Ⅰ组实验和第Ⅲ组实验的反应温度不同,因此其他反应条件应该相同 ③ 4.50×10-3 ④ 升高温度,反应速率加快,达到平衡所需时间缩短
【解析】(1)在催化剂作用下,NO和CO转化为CO2和N2,反应进行一定程度后,各种物质都存在,且不再发生改变,说明该反应为可逆反应。根据电子守恒、原子守恒,可知该反应的化学方程式为:2NO+2CO2CO2+N2;
(2)①由表格数据可知:第Ⅰ组实验和第Ⅱ组实验的催化剂的比表面积不相同,而第Ⅰ组实验和第Ⅲ组实验反应的温度不同,因此进行第Ⅰ组实验和第Ⅱ组实验,目的是要研究:在其他条件不变的情况下,催化剂的比表面积对化学反应速率的影响。则两组实验反应的起始温度、各种反应物的浓度都应该相同,故第Ⅱ组实验反应温度a=280℃;CO的起始浓度b=4.00×10-3 mol/L;
②对于第Ⅱ组实验,反应开始时CO的浓度是4.00×10-3mol/L,反应达到平衡时CO的浓度是1.00×10-3mol/L,则CO浓度减小Δc(CO)=4.00×10-3mol/L-1.00×10-3mol/L=3.00×10-3 mol/L,根据反应方程式2NO+2CO2CO2+N2中物质CO、CO2的反应转化关系可知,第Ⅱ组实验,在反应达到平衡时c(CO2)=Δc(CO)=3.00×10-3 mol/L;
(3)①根据图像可知:第Ⅰ组实验和第Ⅲ组实验反应的温度不同,要采用控制变量方法研究温度对化学反应的影响,则其他条件应该相同,故两组实验反应物NO、CO的浓度都应该相同,故反应开始时c(NO)=6.50×10-3 mol/L,即c=6.50×10-3 mol/L;
②根据图示可知:第Ⅲ组实验中CO的浓度由反应开始时的4.00×10-3 mol/L变为平衡时2.00×10-3 mol/L,浓度降低了Δc(CO)= 4.00×10-3 mol/L-2.00×10-3 mol/L=2.00×10-3 mol/L,根据反应方程式2NO+2CO2CO2+N2中物质反应转化关系可知,NO、CO反应的物质的量相同,故NO的浓度也会减少2.00×10-3 mol/L,由于反应开始时NO的浓度是6.50×10-3 mol/L,故第Ⅲ组实验中,当反应达到平衡时NO的浓度为c(NO)=6.50×10-3 mol/L-2.00×10-3 mol/L=4.50×10-3 mol/L;
③第Ⅰ组实验和第Ⅲ组实验是用于探究温度对化学反应速率。根据两组实验图像可知:反应温度不同,反应达到平衡所需时间不同。反应温度越高,反应达到平衡所需时间少,说明反应速率越快;反应温度低,反应达到平衡所需时间长,反应速率就越慢,故两组实验可以说明:在其他条件不变时,升高温度,反应速率加快,达到平衡所需时间缩短。
7.(2025-2026高二上·陕西商洛部分学校·期中)以煤为原料,经过化学加工可使煤转化为清洁燃料和各种化工产品。
(1)在煤的气化反应器中发生如下几种反应:
①
②
则 。
(2)对于反应,能判断该反应达到化学平衡状态的是______。
A. 容器中的压强不变
B. 消耗1 mol CO2的同时生成1 mol H2O
C.
D. 的浓度保持不变
(3)改变下列条件,能增大(2)中反应的反应速率且提高平衡时CO浓度的是 。
a.加入催化剂 b.压缩体积增大压强 c.升高温度
(4)反应达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。回答下列问题:
①t1时刻改变的条件是 ;降低反应物浓度的是 (填“t2”或“t3”)时刻;
②若该反应在恒压密闭容器中进行,t4时刻往容器中充入不参加反应的He,请在上图虚框内画出正逆速率的变化情况。(需标出“v逆和v正”)
(5)在830℃,反应的平衡常数K=1。现测得体系中,则此时反应 (填“正向进行”“逆向进行”或“处于平衡状态”)。
【答案】(1) (2)CD (3)bc (4)① 增大压强或加入催化剂;t2 ② (5)处于平衡状态
【解析】(1)根据盖斯定律,目标方程式等于方程式① 和② 相加,因此其;
(2)A.该反应为前后气体体积相等的反应,故体系内压强始终不变,故不能说明反应到平衡;
B.消耗的同时生成,均为正反应速率,不能说明反应到平衡;
C.能说明反应到平衡;
D.的浓度不再改变,说明反应到平衡;
故答案选CD;
(3)a.加入催化剂,反应速率加快,但平衡不发生改变,平衡时浓度不变;
b.反应为前后气体体积相等的反应,压缩体积增大压强,反应速率加快,但平衡不发生改变,体积缩小,平衡时浓度增大;
c.反应是吸热反应,升高温度,反应速率加快,平衡向正向移动,平衡时浓度提高;
故答案选bc;
(4)①t1时刻,和均增大且增大程度一致,因此改变的条件可以是增大压强或加入催化剂;降低反应物浓度,减小,不变,应为t2时刻;② 若该反应在恒压密闭容器中进行,t4时刻往容器中充入不参加反应的,相当于增大体积,参加反应的物质浓度减小,和均减小,该反应为前后气体体积相等的反应,因此和减小的程度一致,平衡不移动,正逆变化情况为:
(5)体系中时,浓度商,则此时反应处于平衡状态。
8.(2025-2026高二上·陕西多校·期中)已知:25℃时,,HClO、HCOOH,的电离平衡常数如表所示,。请回答下列问题:
物质
HClO
HCOOH
电离平衡常数
(1)等浓度的四种酸的酸性由强到弱的顺序是 。
(2)写出HCOOH在水中的电离方程式: 。
(3)将50 mL HCOOH溶液逐滴滴入20 mL 溶液中,现象为 ,发生反应的离子方程式为 、 。
(4)若将少量的气体通入溶液中,发生反应的离子方程式为 。
(5)25℃时,的HCOOH溶液中,HCOOH的电离度约为 (保留3位有效数字)%。
【答案】(1) (2) (3)① 开始无明显现象,后有气泡产生 ② ③ (4) (5)4.24
【解析】(1)二元弱酸以第一步电离为主,等浓度的四种酸,电离平衡常数越大,其电离产生的氢离子浓度越大,酸性越强,根据表格数据可知,酸性从强到弱依次为:;
(2)HCOOH为弱酸,在水中发生部分电离,其电离方程式为:;
(3)甲酸的酸性强于碳酸,甲酸与碳酸钠反应生成二氧化碳,将50 mL HCOOH溶液逐滴滴入20 mL 溶液中,甲酸过量,开始是无气泡产生,随着甲酸的加入,后产生气泡,发生的反应为、,答案为开始无明显现象,后有气泡产生;、;
(4)若将少量的气体通入溶液中,因二氧化硫有氧化性,S2-有强还原性会发生氧化还原反应:;
(5)25℃时,的HCOOH溶液中,HCOOH的电离度约为,。
9.(2025-2026高二上·陕西多校·期中)甲醇是一种重要的化工原料,具有广阔的开发和应用前景。工业上将水煤气(CO与H2的混合气体)转化成甲醇,发生的反应为。
(1)已知:Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
则的 ,该反应能自发进行的条件为 (填“高温”或“低温”)。
(2)一定条件下,在恒容密闭容器中充入1 mol CO(g)和2 mol H2(g)合成CH3OH(g),下列说法能判断反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
A. CO和H2的浓度相等
B. 混合气体的密度不再发生变化
C. 混合气体的压强不再发生变化
D.
(3)在密闭容器中充入1 mol CO(g)和2 mol H2(g)合成CH3OH(g),实验测得CO的平衡转化率与温度、压强(单位为kPa)的关系如图所示。
① (填“>”“<”或“=”),判断的理由是 。
②K(A)、K(B)、K(C)的大小关系是 。
③若在℃, kPa下发生反应,平衡时CH3OH的体积分数是 (保留3位有效数字)%,平衡常数 kPa-2(为用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算的平衡常数,分压=总压×气体的物质的量分数;整理出含的最简表达式)。
【答案】(1)① -90.7 ② 低温 (2)C (3)① < ② 该正反应是一个气体体积减小的方向,增大压强平衡正向移动,CO平衡转化率增大 ③ K(A)=K(B)>K(C) ④ 57.1 ⑤
【解析】(1)由题干信息可知,反应Ⅰ. ,反应Ⅱ. ,反应Ⅲ. ,
则反应Ⅱ+反应Ⅰ-反应Ⅲ可得反应,根据盖斯定律可知,=(-483.6kJ/mol)+(-283.0kJ/mol)-(-675.9kJ/mol)=-90.7,该反应正反应是一个气体体积减小的放热反应,即,则该反应能自发进行的条件为低温,故答案为:-90.7;低温;
(2)A.已知化学平衡的特征之一是各组分的浓度保持不变而不是相等或成比例,故CO和H2的浓度相等不能说明反应达到化学平衡,A不合题意;
B.由反应方程式可知,在恒容密闭容器反应过程中混合气体的密度始终保持不变,则混合气体的密度不再发生变化不能说明反应达到化学平衡,B不合题意;
C.由反应方程式可知,该反应正反应是一个气体体积减小的反应,即在恒温恒容密闭容器中混合气体的压强一直在改变,则混合气体的压强不再发生变化说明反应达到化学平衡,C符合题意;
D.已知化学平衡的本质特征是同一反应物的正、逆反应速率相等,结合反应速率之比等于化学计量数之比,即当时达到平衡,即当反应未达到化学平衡,D不合题意;
故答案为:C;
(3)① 由方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)正反应是一个气体体积减小的方向,增大压强平衡正向移动,CO平衡转化率增大,结合图像可知,相同温度下,p2压强下CO的平衡转化率比p1的大,故<,故答案为:<;该正反应是一个气体体积减小的方向,增大压强平衡正向移动,CO平衡转化率增大;
② 已知化学平衡常数K仅仅是温度的函数,温度不变平衡常数不变,即K(A)=K(B),相同压强下,温度升高CO的平衡转化率减小,即平衡逆向移动,则平衡常数减小,故K(A)=K(B)>K(C),故答案为:K(A)=K(B)>K(C);
③ 由题干图像可知,若在℃, kPa下发生反应,平衡时CO的平衡转化率为80%,三段式分析为: ,则平衡时CH3OH的体积分数是×100%=57.1%,平衡时CO、H2、CH3OH的平衡分压分别为:=p2、p2、p2,则平衡常数==kPa-2,故答案为:57.1;。
10.(2025-2026高二上·山西提升考·期中)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学循环分解水制氢是高效获取氢能的途径之一。已知:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
反应Ⅳ:
反应V:
回答下列问题:
(1)反应V的 ,该反应正反应的活化能 (填“大于”或“小于”)逆反应的活化能。
(2)反应Ⅱ在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行;在一定温度下通过压缩体积增大压强,则活化分子的百分数 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),的转化率 。
(3)若反应V在时的,则该温度下反应V的 (结果保留1位小数)。
(4)若强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成时放出的热量,则含的氢溴酸与溶液反应放出的热量为 。
【答案】(1)① ② 大于 (2)① 低温 ② 不变 ③ 增大 (3)97.9 (4)11.46
【解析】(1)根据盖斯定律,反应V可通过得到,故;该反应为吸热反应,故正反应的活化能大于逆反应的活化能;
(2)当时,反应自发进行,反应Ⅱ的,故该反应在低温下能自发进行;在一定温度下通过压缩体积增大压强,则单位体积内分子总数和活化分子的数目同等程度增加,故活化分子的百分数仍不变;反应Ⅱ为气体分子数减少的反应,压缩容器体积(加压),平衡正向移动,故Br2(g)的转化率增大;
(3);
(4)的氢溴酸与溶液反应生成0.2mol H2O,放出热量为57.3kJ×0.2=11.46kJ。
11.(2025-2026高二上·山西提升考·期中)已知时,几种弱电解质的电离平衡常数如下表所示:
电解质
电离平衡常数
回答下列问题(涉及计算时,忽略溶液混合过程中的体积变化,结果保留两位有效数字):
(1)上述电解质中,酸性由强到弱的顺序为 。
(2)是常见的空气污染物,可用溶液作捕捉剂。常温下,若某次捕捉后得到的溶液,则该溶液中 。
(3)常温下,等物质的量浓度的和溶液中,较大的是 。
(4)常温下,均为3的和溶液分别稀释至原体积的100倍,稀释后溶液的较大的是 。
(5)常温下,的某一元弱酸溶液(已知的电离平衡常数),忽略水的电离影响,溶液中约为 。
(6)相同温度下,的溶液的电离度 (填“>”“<”或“=”)的溶液的电离度。
(7)向溶液中滴加足量氢氟酸溶液,反应的离子方程式为 。
【答案】(1) (2)(或6) (3) (4) (5) (6)< (7)
【解析】(1)由表格信息可知,,故酸性由强到弱的顺序为:;
(2);
(3)由表格信息可知,,同浓度的和溶液中,溶液电离出的H+更少,pH更大;
(4)由于,所以pH相同的和溶液,CH3COOH的浓度更大,稀释相同倍数后,CH3COOH电离出的c(H+)更多,pH增大的幅度更小,故稀释相同倍数后溶液的pH更大;
(5)设电离出xmol/L的H+,则有,;
(6)根据弱电解质“越稀越电离”的特点可知,相同温度下,0.01mol/L的HCOOH溶液的电离程度更大;
(7)由表格信息可知,,结合“强制弱”的规律可知反应的离子方程式为。
12.(2025-2026高二上·山西太原附属中学校·期中)中国将在2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”。因此的捕集、创新利用与封存成为科学家研究的重要课题。
(1)最近有科学家提出“绿色自由”构想:先把空气吹入饱和碳酸钾溶液,然后再把从溶液中提取出来,并使之变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如图:
上述工艺中采用气液逆流接触吸收(空气从吸收池底部进入,溶液从顶部喷淋),其目的是 。写出合成塔中反应的化学方程式 。
(2)和合成甲烷也是资源化利用的重要方法。一定条件下催化剂可使“甲烷化”从而变废为宝,其反应机理如图所示,该反应的化学方程式为 ,反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是 。
(3)将和作为原料制造合成气的方法如下:时,以镍合金为催化剂,向容器中通入、发生如下反应:。
已知:
①和制造合成气反应的 。
平衡体系中各组分体积分数如下表:
物质
CO
体积分数
0.3
0.3
0.2
0.2
②此温度下该反应的平衡常数 。
③为了探究反应的反应速率与浓度的关系,起始时向恒容密闭容器中通入与,使其物质的量浓度均为,根据相关数据,粗略地绘制出两条速率-浓度关系曲线(如图):和。
则与相对应曲线是图中 (填“甲”或“乙”);该反应达到平衡后,某一时刻降低温度反应重新达到平衡,则此时、相应的平衡点分别为 (填字母)。
④反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应又使积碳量减少,一定时间内积碳量和反应温度的关系如图。
积碳反应:
消碳反应:
温度高于,积碳量减少的可能原因为 。
【答案】(1)① 增大接触面积,使空气中被充分捕捉吸收 ② (2)① ② (3)①
+248 ② 0.111 ③ 乙 ④ B、E ⑤ 温度高于600℃,消碳反应速率增大程度大于积碳反应
【解析】空气的主要成分是氮气、氧气、二氧化碳,把空气吹入饱和碳酸钾溶液中,空气中的会被吸收,溶于碳酸钾溶液中,在分解塔中,通入水蒸气发生下列反应:,该反应为可逆反应,可实现碳酸钾的循环利用,分解产生的则进入合成塔,在高温、高压条件下进行,并使用催化剂促进反应的进行,反应方程式如下,实现的捕集。
(1)采用气液逆流接触吸收让气、液在塔中接触时间更长、接触面积更大,所以吸收更充分、效率更高;合成塔中和氢气反应生成甲醇和水,反应方程式如下:;
(2)这是典型的甲烷化,在Pd-Mg/SiO2催化条件下把温室气体转化为甲烷与水,方程式为;MgOCH2中Mg是+2价,O是-2价,H是+1价,所以C则为-2价;
(3)① 将已知的三个方程式分别记为① 、② 、③ ,则③ -(① +② )得;
②设转化浓度为,根据题目已知条件可得:
在同一容器内且相同温度和压强下,气体的体积与物质的量成正比,所以浓度与气体体积也成正比,由得,所以平衡常数;
③ 甲烷的起始浓度是1 mol/L,在反应刚开始时未生成,浓度是0,所以依图对应的曲线是不过零点的乙;反应速率与温度有关,降温会使平衡常数减小,曲线整体下移,且该反应为吸热反应,降温会使平衡向左移动,因此增大,减小,在图中体现为B、E;
④ 升温后体系中两反应均为吸热反应,但高温下的消碳反应速率上升更快,导致生成的碳不断被气化,积碳量随之下降。
13.(2025-2026高二上·陕西汉中·期中)、的排放与燃烧化石燃料有很大的关系,对废气进行脱硝、脱碳处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ、脱硝
(1)和可以发生反应:,此反应的平衡常数表达式为 。
(2)催化还原氮氧化物()技术是目前应用最广泛的脱硝技术,反应原理如图1所示。用做催化剂时,在氨气足量的情况下,不同对应的脱氮率如图2所示,当温度为 , 时,脱氮效果最佳。
Ⅱ、脱碳
(3)“液态阳光”是推动碳达峰、碳中和的技术新路径。反应原理为: ,向容积为的恒容密闭容器中通入和,在不同催化剂,的催化下发生反应。测得时,转化率与温度的变化关系如图3所示。
①该反应适宜选用的催化剂为 (填“”或“”)。
②时,点对应容器在内的平均反应速率 。
③、两点转化率相等,则点 (填“可能是”、“一定是”或“不是”,下同)平衡点,点 平衡点。
④从催化剂活性和平衡移动两方面解释转化率:点点的原因: 。
⑤按上述投料,若某温度下,达到平衡时,转化率为,总压强为,则该反应的平衡常数 (列出表达式即可,为以分压表示的平衡常数,气体的分压总压×该气体的物质的量分数)。
【答案】(1) (2)① 300 ② 1:1 (3)① ② 0.005 ③ 不是 ④ 可能是 ⑤ 该反应是放热反应,若反应已平衡,温度升高平衡逆向移动;若反应未平衡,温度升高,催化剂的活性降低,使转化率降低。 ⑥
【解析】(1)由反应式可得该反应平衡常数表达式为K=。
(2)由图2中数据可得,当温度为300,1:1时,脱氮效果最佳。
(3)① 由图中得,使用催化剂X可得到最高转化率,故该反应适应的催化剂为X;
② d点对应CO2转化率为50%,则此时反应消耗了CO2 0.5 mol,其反应速率为;
③ 在一定时间内反应,温度较低时,升高温度,反应速率加快,CO2转化率增大,当温度升高到一定值时,在一定时间内反应已到达平衡,正反应放热,升温使反应逆向移动,且温度越高,催化剂活性降低,在一定时间内的反应也会使CO2转化率降低,故在b点之后的某一处反应到达平衡,b点之前反应未平衡,所以a点不是平衡点,c点可能为平衡点;
④该反应是放热反应,若反应已平衡,温度升高平衡逆向移动;若反应未平衡,温度升高,催化剂的活性降低,使转化率降低;
⑤ 平衡时,二氧化碳的物质的量为0.5 mol,水的物质的量为1 mol,生成甲醇0.5 mol,氧气 0.75 mol,总气体物质的量为(0.5+1+0.5+0.75) mol=2.75 mol,故平衡常数为K=。
14.(2025-2026高二上·辽宁营口普通高中·期中)甲醇是一种重要的化工原料,具有广阔的开发和应用前景。工业上将水煤气(CO与的混合气体)转化成甲醇,发生的反应为。
(1)已知:Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
则的 ,该反应能自发进行的条件为 (填“高温”或“低温”)。
(2)一定条件下,在恒容密闭容器中充入1 mol 和2 mol 合成,下列说法能判断反应达到平衡状态的是 (填标号)。
A.混合气体的密度不再发生变化
B.混合气体的压强不再发生变化
C.
(3)在密闭容器中充入1 mol 和2 mol 合成,实验测得CO的平衡转化率与温度、压强(单位为kPa)的关系如图所示。
① (填“>”“<”或“=”),判断的理由是 。
②、、的大小关系是 。
③若在℃,下发生反应,平衡时的体积分数是 (保留3位有效数字)%,平衡常数 (为用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算的平衡常数,分压=总压×气体的物质的量分数;整理出含的最简表达式)。
【答案】(1)① ② 低温 (2)B (3)① < ② 正反应为气体分子数减小的反应,压强越大,反应物的平衡转化率越大 ③ 或 ④ 57.1 ⑤
【解析】(1)由盖斯定律可知,目标反应是由已知反应得来,则目标反应的=;对于,该反应的,反应前后气体分子数减小,则,根据,当时反应能自发进行,因为,当温度比较小时,,则该反应能自发进行的条件是低温。
(2)根据反应分析:
A.反应前后气体的总重量不变,且是恒容密闭容器,即容器的体积不变,根据密度公式可知,混合气体的密度始终不变,因此不能用混合气体的密度不再发生变化来判断反应是否达到平衡,A不符合题意;
B.反应前后气体分子数不相等,当混合气体的压强不再发生变化时,说明气体的物质的量不再改变,即反应达到了平衡状态,B符合题意;
C.达到平衡状态时,正逆反应速率相等,应该是,C不符合题意;
故选B。
(3)①对于,反应前后气体分子数减小,在相同温度下,增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,即压强越大,CO的平衡转化率越大。由图可知,温度为时,压强下CO的平衡转化率小于压强下CO的平衡转化率,所以。
②化学平衡常数只与温度有关,A、B两点温相同,则,C点温度高于A、B两点,由图可知,温度升高,CO的平衡转化率减小,即平衡逆向移动,该反应的正反应是放热反应,因此温度越高,越小,故。
③起始时,。在,下,CO的平衡转化率为0.8,则反应的,根据反应 可知,平衡时气体总物质的量,则的体积分数为;CO的物质的量分数为,的物质的量分数为,CH3OH的物质的量分数为,则。
15.(2025-2026高二上·辽宁鞍山·期中)合成氨反应 在工业生产中的大量运用,满足了人口急剧增长对粮食的需求,也为化工合成提供了足够的原料。工业合成氨的部分工艺流程如下:
(1)请用平衡移动原理解释在流程中及时分离出氨气的原因: 。
(2)对于合成氨反应,下列各物理量随时间(t)变化的有关图像一定正确的是 (填字母)。
A. B. C.
(3)在合成氨工业中,原料气(、、及少量CO、的混合气体)在进入合成塔之前需要经过铜氨液处理,目的是去除其中的CO,反应为 。
①铜氨液吸收CO适宜的生产条件是 (从温度和压强考虑,下同)。
②吸收CO后的铜氨液经过适当处理可再生,恢复其吸收CO的能力,循环使用。铜氨液再生的适宜生产条件是 。
(4)在恒温恒容密闭容器中模拟工业合成氨,起始投料时各物质的浓度如下表:
投料
1.0mol/L
3.0mol/L
0
投料
0.5mol/L
1.5mol/L
1.0mol/L
①若按投料进行反应,测得达到平衡状态时的转化率为60%,则该温度下合成氨反应的平衡常数K= (用分数表示,需化简)。
②若按投料进行反应,起始时反应的平衡移动方向为 (填“正向”或“逆向”),判断依据是 。
(5)现有处于相同温度的恒容密闭容器A和恒压密闭容器B,两容器中均充入1mol 和3mol ,此时两容器的容积相等。待反应达到平衡状态,A中的体积分数为a;B中的体积分数为b,则a b(填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1)在合成氨的反应中,减少生成物浓度,同时增加反应物浓度,可以使平衡正向移动,提高产率 (2)AC (3)① 高压和低温 ② 高温和低压 (4)① ② 正向 ③ 由已知条件计算浓度商平衡常数K (5)<
【解析】工业上用氮气和氢气在高温高压催化剂条件下制取氨气,该反应为放热反应,以此分析;
(1)工业上用氮气和氢气在高温高压催化剂条件下制取氨气,该反应为可逆反应,,对于可逆反应达到平衡状态时,分离出氨气,减少生成物浓度,循环使用当前和氢气而增大反应物浓度,使平衡正向移动,提高产率,提高了原料的利用率;
(2)A.温度高反应速率快,先达到平衡,T2>T1,温度升高平衡逆向移动,的体积分数减小,A正确;
B.图示N2、H2浓度随时间递减、NH3递增并趋于平衡,合成氨未给出、的物质的量浓度,故无法确定图是否正确,达到平衡时也不能确定浓度是否相等,B错误;
C.加入催化剂能加快化学反应速率,但不影响平衡,故使用催化剂先达到平衡,但转化率不变,C正确;
故选AC;
(3)①,由反应可知,该反应为气体体积减小的放热反应,所以高压和采取较低的温度可使平衡向正反应方向移动,有利于CO的吸收;
② 根据题给可逆反应可知,利用铜氨液吸收CO适宜的生产条件是高温、低压,平衡逆向移动;
(4)① 因为合成氨反应的平衡常数=生成物浓度的幂次方之积比上反应物浓度的幂次方之积,列出三段式有 ,;
② 由已知条件计算浓度商平衡常数K,故平衡正向移动;
(5)在同温度下,恒容(A)与恒压(B)两密闭容器中都起始充入1 molN2和3 molH2。由于该反应为气体体积减少、放热反应;恒压体系(B)可通过缩小体积,相当于升高压强,更有利于平衡向生成NH3方向移动,故平衡时NH3的体积分数a小于恒容体系(A)中的b。
16.(2025-2026高二上·陕西省西安市铁一中学·期中)“碳中和”是当前全球应对气候变化的重要目标,通过特定技术将二氧化碳转化成有用产品是实现该目标的关键路径之一、
(1)一定条件下,加氢可转化为绿色产品。该转化体系涉及以下三个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
①一定温度下,反应Ⅱ能自发进行,则 0(填“>”“<”或“=”)。
②计算的 。
③在一定条件下,反应Ⅰ达到平衡后,升高温度,增大的倍数 增大的倍数(填“>”“<”或“=”)。
(2)一定条件下,可转化为高附加值产品。该转化体系涉及以下两个反应:
Ⅰ、主反应:
Ⅱ、副反应:
①在恒容密闭容器中加入等物质的量的和,起始压强为,平衡时压强为,与的浓度相等,用各物质的平衡分压表示反应Ⅱ的平衡常数 (用含和的代数式表示);能提高平衡产率的措施有 (至少写出两种)。
②实验测得平衡时的转化率及和的选择性(产物的选择性:生成的或与转化的的比值)随温度变化如图所示。
曲线a表示 ;曲线b表示 ;温度高于240℃时,随着温度升高曲线a和b均呈下降趋势的原因是 。
【答案】(1)① > ② ③ < (2)① ② 增大压强 降低温度 ③ HCOOH的选择性 ④ CO2的转化率 ⑤ 升温反应Ⅰ逆向移动程度大于反应Ⅱ正向移动程度
【解析】(1)① 反应Ⅱ的ΔH>0,一定温度下,反应Ⅱ能自发进行,根据ΔG=ΔH-TΔS<0,则>0;
② 根据盖斯定律(Ⅲ-Ⅰ)×2得的 ;
③ 反应Ⅰ正反应放热,升高温度平衡逆向移动,在一定条件下,反应Ⅰ达到平衡后,升高温度,增大的倍数<增大的倍数。
(2)① 设起始时和的物质的量均为1 mol,主反应CO2的转化量为x mol,
,平衡时CO与HCOOH的浓度相等,则反应II中CO的转化量为x mol,
,平衡时各物质的物质的量分别为:
,总的物质的量为:,恒容条件下物质的量之比等于压强之比,故:,解得,故平衡时各物质的物质的量分别为: ,反应Ⅱ前后气体分子数相同,故浓度平衡常数与压强平衡常数数值相同,故:=;主反应气体物质的量减少,增大压强平衡正向移动,平衡产率增大;主反应放热,降低温度,平衡正向移动,平衡产率增大。
② 主反应Ⅰ为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,HCOOH的选择性减小,副反应Ⅱ为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,CO的选择性增大,且HCOOH、CO的选择性和为1,则曲线a为HCOOH的选择性、曲线c为CO的选择性,曲线b为CO2的转化率;温度高于240℃时,升高温度HCOOH的选择性减小、CO2转化率减小,说明升温反应Ⅰ逆向移动程度大于反应Ⅱ正向移动程度。
17.(2025-2026高二上·陕西宝鸡·期中)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。铁触媒催化合成氨经历下图所示①~⑥步过程(从状态Ⅰ至状态Ⅶ):(注解:图中“”表示吸附在催化剂表面的物质)
请根据信息回答下列问题:
(1)催化反应往往经过物质在催化剂表面的“吸附”过程和脱离催化剂表面的“脱附”过程。上图历程中包含 个基元反应,第 (填序号)步为决速步,“吸附”过程是 (填“吸热”或“放热”)过程。
(2)相同质量的同种催化剂,在载体上的分散度越 (填“高”或“低”),催化效果越好。
(3)根据上图计算合成氨反应的焓变 。
(4)关于合成氨工艺流程,下列理解正确的是______(填字母)。
A. 控制温度()远高于室温,是为了保证尽可能大的平衡转化率和快的反应速率
B. 可将液化,不断将液氨移去,利于反应正向进行
C. 当温度、压强一定时,在原料气(和比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率
D. 分离空气可得,通过天然气和水蒸气转化可得,原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
(5)工业尾气中的可通过催化氧化为除去,已知与作用分别生成、、的反应均为放热反应。将一定比例的、和的混合气体以一定流速经过装有催化剂的反应管,的转化率、的选择性[]与温度的关系如图。
其他条件不变,在范围内升高温度,出口处氮氧化物的量 (填“增大”或“减小”),原因是 。
【答案】(1)① 4 ② ③ ③ 放热 (2)高 (3) (4)BD (5)① 增大 ② 在范围,温度升高,速率加快,的转化率增大,但的选择性下降
【解析】(1)由反应历程图可知,② ③ ④ ⑤ 是基元反应,上图历程中包含4个基元反应,其中第③ 步基元反应的活化能最大,反应速率最慢,为决速步,① 是吸附过程,⑥ 是脱附过程,“吸附”过程体系的能量降低,是放热过程。
(2)相同质量的同种催化剂,在载体上的分散度越高,与反应物的接触面积越大,催化效果越好。
(3)焓变=生成物的总能量-反应物的总能量,根据上图计算合成氨反应的焓变 。
(4)A.合成氨反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,反应物的平衡转化率降低,故A错误;
B.不断将液氨移去,生成物的浓度减小,平衡向正反应方向移动,故B正确;
C.在原料气中添加不参与反应的少量惰性气体相当于减小压强,减小压强,平衡向逆反应方向移动,反应物的平衡转化率降低,故C错误;
D.合成氨反应的原料气中混用能使催化剂中毒的杂质,且甲烷、氢气是易燃易爆的气体,所以制得的原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生,故D正确;答案为BD。
(5)由图可知,其他条件不变时在200~300℃范围内升高温度,NH3的转化率一直是增大,N2的选择性下降,根据N原子守恒可知,出口处氮氧化物的量增大,其原因为在200~300℃范围,温度升高,速率加快,NH3的转化率增大,但N2的选择性下降。
18.(2025-2026高二上·山西忻州部分学校·期中)氨气是一种重要的含氮化合物,在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)工业上合成氨的原理为 。
①从反应原理上分析,合成氨反应中,在投料量一定的情况下,为提高氨气在平衡混合气体中的体积分数,可采取的措施为 (从温度和压强角度回答)。
②在实际生产中,我国工业上合成氨通常采用400~500℃,主要原因为 。
(2)已知工业上用和合成的能量变化如图。
①写出和合成的热化学方程式: 。
②已知键能是指气态分子中共价键解离成气态原子所吸收的能量。、条件下,、的键能分别为、,则的键能为 (结果保留小数点后1位)。
(3)氨气可用于制备高能燃料肼。已知的燃烧热为,则表示燃烧热的热化学方程式为 ;已知该反应正反应的活化能为,则逆反应的活化能 (用含的式子表示)。
(4)已知时反应的。时,在恒容容器中发生该反应,某时刻测得的物质的量分别为、、时,此时该反应的 (填“”“”或“”)。
【答案】(1)① 低温、高压 ② 工业上需综合考虑反应速率和生产效益,且催化剂在该温度范围内活性较高 (2)① ② 391.1 (3)① ② (4)
【解析】(1)① 工业上合成氨反应 为气体体积减小的放热反应,故为使平衡正向移动,可采取的措施为低温、高压,故答案为:低温、高压;
② 工业合成氨通常采用400~500℃的主要原因是综合考虑反应速率和生产效益,且催化剂在该温度范围内活性较高,故答案为:工业上需综合考虑反应速率和生产效益,且催化剂在该温度范围内活性较高;
(2)① 根据题图可以得知: ,则生成的热化学方程式为 ,故答案为: ;
② 根据键能计算反应热即反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和,,则,故答案为:391.1;
(3)根据燃烧热概念可知,燃烧产物为和,则表示燃烧热的热化学方程式为 。,则,故答案为:E正+622.2;
(4)此时浓度商,说明此时反应正在逆向进行,即,故答案为:<。
19.(2025-2026高二上·青海省西宁市第二中学·期中)工业上可利用甲烷水蒸气转化法生产氢气。涉及的反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)已知反应:的,则 。反应Ⅱ自发进行的条件是 。
(2)若在恒温恒压的密闭容器中只发生反应Ⅰ,下列条件能说明反应I—定已达平衡状态的是___________。
A.
B. 容器内气体的平均密度不再改变
C. 反应吸收的热量达到206kJ
D. 键断裂的同时有键断裂
(3)恒压为1MPa时,向某密闭容器中按水碳比投料,时平衡体系中部分组分的物质的量如下表所示:
组分
物质的量
0.04
0.32
0.5
0.08
用各组分气体的平衡分压代替平衡浓度也可以表示化学反应的平衡常数(),时反应Ⅰ的平衡常数 。(结果保留两位小数,已知气体分压气体总压各气体的体积分数)。
(4)实际工业生产过程中,常向反应体系中加入适量多孔,其优点是 。
(5)反应Ⅰ也可以设计成原电池,其反应装置如下图所示:
请写出负极的电极反应式: 。
【答案】(1)① ② 高温自发 (2)BD (3)0.59 (4)CaO与反应,使反应Ⅱ平衡正移,提高氢气产率;CaO与反应放热为体系提供能量,温度升高,反应Ⅰ、Ⅱ平衡均正移 (5)
【解析】(1)根据盖斯定律,反应Ⅱ-反应Ⅰ可得反应:的,则。反应Ⅱ是熵增的吸热反应,自发进行时ΔG=ΔH-T-ΔS <0,说明该反应进行自发进行的条件是高温自发。
(2)A.,取决于起始物质的浓度、不能说明各成分的量不变、不能说明已平衡,错误;
B.恒温恒压条件下,气体的分子总数、容积体积、气体密度均随反应而变,故混合气体的密度不变能说明已平衡,正确;
C. 已知Ⅰ. ,反应吸收的热量达到206kJ,不能说明各成分的量不变、不能说明已平衡,错误;
D. 键断裂的同时有键断裂,说明正反应和逆反应速率相等,正确;
选BD。
(3)恒压为1MPa时,向某密闭容器中按水碳比投料,设投料时水和甲烷的物质的量分别为3a mol、amol;根据元素守恒,由表格可知氢原子共为1.8mol=10amol, a=0.18mol,则初始水和甲烷的物质的量分别为0.54 mol、0.18mol;
发生上述反应Ⅰ: ,
发生上述Ⅱ反应: ;
则平衡时n(CO2)=ymol=0.08mol, n(H2)=(3x+4y)mol=0.5mol,n(CO)=x=0.06mol, n(H2O)=0.32mol,n(CH4)=0.04mol,混合气体共1mol,则反应Ⅰ的平衡常数。
(4)实际工业生产过程中,常向反应体系中加入适量多孔,其优点是:CaO与反应,使反应Ⅱ平衡正移,提高氢气产率;CaO与反应放热为体系提供能量,温度升高,反应Ⅰ、Ⅱ平衡均正移。
(5)原电池负极发生氧化反应,反应Ⅰ中甲烷被氧化为CO,则负极的电极反应式: 。
20.(2025-2026高二上·青海省西宁市第五中学·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 。
【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
【解析】(1)已知:反应① :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
② ×2 - 反应① - 反应③ 可得到反应2CO(g) + 2NO(g) 2CO2(g) + N2(g),△H=-393.5 kJ/mol×2-(-221kJ/mol)-181 kJ/mol=-747 kJ/mol,故答案为:-747;满足自发进行的条件是:,而该反应的<0,<0,故该反应在低温下能自发进行,故答案为:低温;
(2)① 由图可知温度相同的条件下,反应相同的时间,使用催化剂2时CO的转化率较高,因此应选催化剂2;温度在320℃左右时,CO的转化率最高,因此温度应选320℃;
② 升温使催化剂活性降低或升温平衡逆向移动,CO转化率减小,所以温度高于320℃时,CO转化率减小;
(3)反应① 为气体体积减小的反应,反应② 左右两边气体化学计量数之和相等,根据方程式可知,其他条件相同时,压强越大,CO2的平衡转化率越大,故P3<P2<P1;由图像可知,三条曲线随温度升高归于一条,证明此时压强对平衡无影响,只有反应② 为化学计量数不变的反应,压强对平衡无影响时,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。
21.(2025-2026高二·陕西榆林靖边·期中)25℃时,醋酸、次氯酸和碳酸的电离平衡常数如下所示:
化学式
CH3COOH
HClO
H2CO3
电离平衡常数
K=1.8×10-5
K=4.0×10-8
Ka1=4.5×10-7Ka2=4.7×10-11
(1)上述三种酸中,酸性最强的是 。
(2)同浓度的、、、在溶液中结合的能力最强的是 。
(3)下列能使醋酸溶液中CH3COOH的电离程度增大,而电离平衡常数不变的操作是_______(填字母)。
A. 升高温度 B. 加水稀释
C. 加少量的CH3COONa固体 D. 加入浓硫酸
(4)判断CO2通入次氯酸钠溶液中是否发生反应,如果不能说出理由,如果能请写出相应的化学方程式: 。
(5)取等体积、等pH的醋酸和次氯酸两种溶液,分别用等浓度的NaOH稀溶液恰好完全中和时,消耗NaOH溶液的体积分别为V1、V2,则V1 (填“”、“”或“”)V2。
(6)25℃时,若初始时次氯酸溶液中HClO的物质的量浓度为0.1 mol·L-1,达到电离平衡时溶液中c(H+)= mol·L-1。
(7)已知: ,醋酸在水溶液中电离出1 mol H+吸收0.3 kJ热量,则稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时,放出热量为 kJ。
【答案】(1) (2) (3)B (4) (5)< (6) (7)57.0
【解析】(1)相同温度下,弱酸的电离平衡常数越大,其酸性越强。根据表格数据可知,电离平衡常数大小关系为:,故酸性最强的是。
(2)酸的酸性越弱,其对应的酸根离子在溶液中结合的能力(即水解能力)越强。由(1)中酸性强弱关系可知,酸性最弱的是,因此结合能力最强的是其对应的酸根离子。
(3)A.电离过程吸热,升高温度会使电离程度增大,但电离平衡常数也会增大,A错误;
B.加水稀释会促进弱酸的电离,使电离程度增大,而温度不变,电离平衡常数不变,B正确;
C.加入少量固体,溶液中增大,抑制醋酸电离,电离程度减小,C错误;
D.加入浓硫酸,溶液中增大,抑制醋酸电离,电离程度减小,D错误;
故答案选B。
(4)根据强酸制弱酸的原理,酸性较强的能制备酸性较弱的。由电离常数可知酸性:,因此通入溶液中能发生反应生成和,反应的化学方程式为:。
(5)由于酸性,在相等的条件下,弱酸的酸性越弱,其溶液的物质的量浓度越大,故。体积相等的这两种溶液中,的物质的量更大,完全中和时消耗的更多,因此。
(6)设达到电离平衡时溶液中,则。根据次氯酸的电离平衡常数表达式,即,解得,故达到电离平衡时溶液中。
(7)强酸与强碱发生中和反应生成放出的热量。醋酸是弱酸,电离出需要吸收的热量。根据盖斯定律,稀醋酸与稀溶液反应生成时,放出的热量为。
22.(2025-2026高二上·山西省三晋联盟·期中)工业上制取氢气时涉及的一个重要反应是。
已知:① ;
② ;
③ 。
回答下列问题:
(1)表示的燃烧热的热化学方程式为 (填“①”或“③”)。
(2)反应 (填具体数字)。[已知: ]。
(3)已知反应 。
①该反应属于 (填“放热”或“吸热”)反应。
②每转移0.2 mol电子,能量变化为 kJ,生成的质量为 g。
(4)4.8 g 在10.4 g氧气中燃烧至反应物耗尽,燃烧后的产物为 (填化学式);若将产生的气体通入的溶液中,发生反应的离子方程式为 ,此时观察到的现象为 。
【答案】(1)③ (2) (3)① 放热 ② 4.12 ③ 4.4 (4)① 和 ② ③ 溶液由澄清变浑浊再变澄清
【解析】(1)燃烧热是指纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,碳完全燃烧的稳定氧化物是,因此表示的燃烧热的热化学方程式为③;
(2)已知:②
④,根据盖斯定律,将即可得到目标反应,因此,;
(3)①根据盖斯定律,目标反应可由得到,;因为,所以该反应属于放热反应;
②在该反应中,碳元素的化合价由价升高到价,每生成转移电子,放出能量;当转移电子时,反应生成,能量变化为;生成的质量为;
(4)参加反应的,;若碳全部生成,需;若全部生成,需;由于,故燃烧产物为和的混合物;设生成为,为,由碳、氧原子守恒得:,,解得,;将产生的气体通入溶液中,的物质的量为;通入的为,严重过量,最终产物为,总反应的离子方程式为 ;
反应过程中先生成碳酸钡沉淀,随后过量的二氧化碳使沉淀转化为可溶的碳酸氢钡,故观察到的现象为先产生白色沉淀,后沉淀完全溶解。
23.(2025-2026高二上·山西省三晋联盟·期中)25℃时,部分弱酸的电离平衡常数如表所示:
化学式
(一元酸)
电离常数
回答下列问题:
(1)25℃下,四种酸的酸性由强到弱的顺序为 。
(2)25℃时,浓度为的HClO溶液中 。
(3)在水溶液中的电离方程式为 。
(4)写出足量溶液、溶液分别滴入溶液中发生反应的离子方程式: 、 。
(5)具有较强的还原性,将溶液滴入溶液中是否会发生反应,判断并说明理由: 。
(6)设计实验证明是一元弱酸: 。
【答案】(1) (2) (3) (4)① ② (5)不会,具有强氧化性,二者混合会发生氧化还原反应 (6)配制的溶液,然后测定该溶液的pH,若,则可证明为弱酸;用滴定管量取溶液,加入指示剂,用标准溶液滴定,达到滴定终点时,消耗25.00 mL标准溶液,则说明为一元酸
【解析】(1)根据“越弱越难电离”的规律,相同温度下,弱酸的电离平衡常数越大,其酸性越强。对比表格中的数据:,故酸性由强到弱的顺序为 ;
(2)对于一元弱酸,其电离方程式为。在浓度为的溶液中,当电离度较小时,可以使用近似公式进行计算。代入数据:;
(3)题干明确指出是一元酸,这意味着它分子中只有一个氢原子能发生电离。因此,属于正盐,而不是酸式盐。作为可溶性盐,它在水溶液中完全电离,电离方程式为 ;
(4)根据强酸制弱酸的原理,结合电离常数可知酸性强弱:。
①将足量 滴入溶液中,因为,所以只能将质子化为,不能生成,离子方程式为:;
②将足量滴入溶液中,因为,足量的可以将完全质子化生成(易分解为和),离子方程式为:;
(5)题干提示具有较强的还原性,而溶液中的次氯酸根(或水解生成的次氯酸)具有强氧化性。当两者混合时,优先发生的是氧化还原反应,而不是简单的酸碱复分解反应,故不会发生题干所述的反应;
(6)证明是一元弱酸需要从“一元”和“弱酸”两个维度分别设计实验:①证明“一元”:通过酸碱中和滴定,证明只能消耗;②证明“弱酸”:通过测定已知浓度的酸溶液的pH,证明其不能完全电离(例如的溶液 );或者测定其钠盐()溶液的pH,若证明发生了水解,反证其为弱酸。
24.(2025-2026高二·陕西榆林靖边·期中)是地球大气的主要组成成分,氮及其化合物对人类的生产和生活影响较大。回答下列问题:
(1)随着航空航天事业的蓬勃发展,肼逐渐走进人们的视野。肼具有不稳定性和可燃性,一定温度下存在下列反应:
反应:
反应:
①分解生成和的热化学方程式为 。
②该温度下,在表面的分解过程如图所示:
过程a为 (填“放热”或“吸热”)反应;下列能表示过程b的能量变化的图像是 (填“A”或“B”)。
(2)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就,合成氨反应原理为。
①该反应 (填“”或“”)0。
②工业合成氨常采用左右的温度,其原因是 (填字母)。
a.提高的平衡转化率
b.适当提高氨气的合成速率
c.催化剂在左右时活性最大
③结合速率、平衡、成本等因素,阐述工业合成氨采用的原因: 。
④某化学小组利用虚拟仿真软件模拟合成氨的反应。在容积固定为的密闭容器内充入和,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后,在温度为、压强为的条件下开始反应,其气体总物质的量随时间变化如下表:
反应时间/min
0
5
10
15
20
25
30
气体总物质的量/mol
4
3.52
3.3
3.16
3.06
3
3
则该反应的平衡常数 (用含的代数式表示,为用分压来表示的平衡常数,且某气体的分压=总压×该气体的物质的量分数)。
【答案】(1)① ② 放热 ③ A (2)① < ② b、c ③ 增大压强,反应速率加快,且平衡正向移动,有利于提高氨的产率;但压强过大,对设备材质要求高,动力消耗大,成本增加 ④
【解析】(1)① 已知:反应:;反应:;根据盖斯定律,由得:,其焓变。
② 过程a为分解生成和,对应反应,由于,故为放热反应;过程b为分解生成和,是合成氨的逆反应,合成氨为放热反应,故过程b为吸热反应,生成物总能量高于反应物总能量,图像A符合。
(2)① 合成氨反应是气体分子数减少的反应,系统的混乱度减小,故。
②a.该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,的平衡转化率降低,a错误;
b.升高温度可以加快反应速率,适当提高氨气的合成速率,b正确;
c.工业上常采用铁触媒作催化剂,其在左右时活性最大,c正确;
故答案选b、c。
③ 工业合成氨采用的原因需从速率、平衡和成本综合考虑:增大压强,反应速率加快,且平衡正向移动,有利于提高氨的产率;但压强过大,对设备材质要求高,动力消耗大,成本增加。
④ 设转化的物质的量为。 。由表格数据可知,时反应达到平衡,平衡时气体总物质的量为,则,解得。平衡时 ,,。恒温恒容条件下,气体的压强之比等于物质的量之比,初始总物质的量为,压强为,则平衡时总压。各气体的分压分别为:,,。该反应的平衡常数。
25.(2025-2026高二上·山西省三晋联盟·期中)将二氧化碳转化为绿色液体燃料甲醇()是实现碳中和的一个重要途径。甲醇制备过程中发生的反应有:
反应Ⅰ. ;
反应Ⅱ. ;
反应Ⅲ. 。
回答下列问题:
(1) (用含、的代数式表示), (用含,的代数式表示)。
(2) (填“低温”或“高温”)条件有利于反应Ⅲ自发进行。
(3)某温度下,往10 L恒容密闭容器中充入1.0 mol 和3.0 mol ,初始压强为6.0 MPa,同时发生反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ。8 min后体系达到平衡状态,测得体系总压强为4.8 MPa,的分压为0.9 MPa(分压=总压×物质的量分数)。
①0~8 min内, 。
②8 min时,混合气体中CO的分压为 MPa。
③8 min时,混合气体中氢气的质量为 g。
④8 min时,水蒸气的浓度 。
⑤反应Ⅱ的平衡常数 。
【答案】(1)① ② (2)低温 (3)① 0.005 ② 0.3 ③ 3.2 ④ 0.06 ⑤ 0.1875
【解析】(1)根据盖斯定律,反应Ⅰ - 反应Ⅱ即可得到反应Ⅲ,因此焓变满足;平衡常数为反应分步平衡常数的商,因此。
(2)反应Ⅲ的,结合、,可知;该反应气体分子数减少,。根据自发进行判据,只有低温条件下才能满足该不等式,因此低温有利于反应Ⅲ自发进行。
(3)恒温恒容下,气体压强与总物质的量成正比:初始总物质的量为,压强6.0 MPa,平衡总压强4.8 MPa,因此平衡总物质的量。 设平衡时物质的量为,物质的量为:根据反应方程式关系,两个反应生成的总物质的量等于,结合分压0.9 MPa,可得,即。 再根据反应的物质的量变化关系,平衡总物质的量满足:,解得,代入得。
① 。
② 的物质的量分数为,分压。
③ 利用氢原子守恒,平衡时剩余的物质的量为,质量为。
④ 。
⑤ 反应Ⅱ的平衡常数用浓度(或分压,恒容下比例一致)计算:平衡时,代入,约去体积后得。
26.(2025-2026高二上·辽宁锦州省重点高中·期中)开展碳一(、、)化学研究对保障我国能源安全,具有重要意义。回答下列问题:
(1)根据下表相关信息,反应的 (用含、的代数式表示); (用含、的代数式表示)。
相关反应
化学平衡常数
ⅰ
ⅱ
(2)一定温度下,反应的平衡常数为1.0,保持温度不变,向固定体积的密闭容器中充入各的和,后达到平衡,则内用表示的化学反应速率为 ;的转化率为 。
(3)一定温度下,和反应可制备合成气(和): 。该反应能够自发进行的条件是 (填“高温”或“低温”)。在恒温恒压下进行该反应,下列能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.容器内和的物质的量浓度之比是
B.的消耗速率等于的生成速率的0.5倍
C.容器的体积保持恒定
D.容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变
(4)在密闭容器中投入和,发生反应。实验测得的平衡转化率随温度、压强的变化如图所示。
①该反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
② (填“”或“”)。
③设点对应平衡体系的容积为,该温度下反应的平衡常数 。
【答案】(1)① ② (2)① 0.1 ② 50% (3)① 高温 ② CD(少选得1分,有错不得分) (4)① ① 放热 ② ② ③ ③100
【解析】(1)由盖斯定律可知,反应ⅰ+反应ⅱ得到反应,则反应+,反应的平衡常数K= K1K2;
(2)列出三段式:
,,则的转化率为;内,。
(3)由方程式可知,该反应为熵增的吸热反应,高温条件下反应ΔH—TΔS<0,反应能自发进行;
A.容器内CO2和CH4的物质的量浓度之比是1:1不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,故错误;
B.CO2的消耗速率和CO的生成速率都是正反应速率,则CO2的消耗速率等于CO的生成速率的0.5倍不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,故错误;
C.该反应是气体体积增大的反应,在恒温恒压条件下反应时,容器的体积增大,则容器的体积保持恒定说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡,故正确;
D.由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,该反应是气体体积增大的反应,反应中混合气体的平均摩尔质量减小,则容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡,故正确;
故选CD;
(4)① 根据图像,温度升高,的转化率减小,平衡逆向移动,故正反应为放热反应。
② 根据可知,该反应正方向气体分子数减小,增大压强,平衡正向进行,的转化率增大,故。
③ 根据三段式:
。
27.(2025-2026高二上·山西·期中)甲醇是一种重要的化工原料,也是潜在的清洁能源。工业上常用甲醇水蒸气重整制氢,所得氢气可用于合成氨。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ在时, 。根据计算结果,该反应在298 K下 (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)计算机模拟单个“”分子在催化剂作用下的反应历程及相对能量变化如图所示(*表示催化剂表面吸附的物种)。
写出反应历程中决速步骤的反应式: 。
(3)实际生产中,反应Ⅱ通常选择673~773 K的较高温度,主要原因为 ;实际生产中,反应Ⅱ通常采用高压,除了提高反应速率外,还有利于 。
(4)在某2 L恒容密闭容器中充入和发生反应Ⅱ,在一定温度下达到平衡。测得平衡时容器内压强是起始压强的0.8倍,则该温度下反应Ⅱ的物质的量分数平衡常数 (以物质的量分数代替浓度计算,列出计算式即可);若保持温度不变,再向容器中充入和,再次平衡时的体积分数与原平衡相比将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)① -32.6 ② 能 (2)或 (3)① 该温度下催化剂活性最高 ② 提高和的平衡转化率(或提高的平衡产率)(合理即可) (4)① 或 ② 增大
【解析】(1)反应Ⅱ在时,。由于ΔG<0,反应在298 K下能自发进行。
(2)活化能大的一步是慢反应,是决速步骤,故决速步骤的反应式为。
(3)实际生产中,合成氨通常选择673~773K的较高温度,主要原因是该温度下催化剂活性最高,可以缩短达到平衡所需要的时间,且能最大限度地提高单位时间内氨的产量;工业合成氨通常采用高压,除了提高反应速率外,还有利于提高和的平衡转化率(或提高的平衡产率),因为合成氨反应是气体分子数减小的反应,增大压强有利于平衡正向移动。
(4)设氮气转化了xmol,根据三段式法可得:
恒温恒容密闭容器中压强与物质的量成正比,,,则该温度下反应Ⅱ的物质的量分数平衡常数。保持温度和体积不变,再充入和,可视为压强增大,有利于合成氨反应正向移动,平衡混合物中的体积分数增大。
28.(2025-2026高二上·陕西西安部分学校·期中)氢能是最具应用前景的能源之一,氢气的制备和应用是目前的研究热点。回答下列问题:
(1)部分物质的标准燃烧热如表:
名称
化学式
名称
化学式
氢气
乙炔
一氧化碳
乙烷
甲烷
乙醇
请分析氢气是最具应用前景的能源之一的原因: 。
(2)氨气中氢含量高,可通过氨热分解法制氢气。一定温度下,催化分解为和的过程中,能量变化如图所示。
已知断开(或形成)1 mol 键、1 mol H-H键分别需要吸收(或放出)946 kJ、436 kJ的热量,则断开1 mol N-H键吸收的热量为 (保留3位有效数字)kJ。
(3)氢氧石棉膜燃料电池的启动时间仅15分钟,并可瞬时停机,其工作原理如图。
①该装置工作时,移向 (填“多孔镍电极”或“多孔银电极”,下同)。
②该装置工作时,电子由 移向 。
③正极的电极反应式为 ;负极的电极反应式为 。
【答案】(1)产物无污染,不排放,且单位质量的燃料燃烧放热多(或其他合理表述) (2)391 (3)① 多孔银电极 ② 多孔镍电极 ③ 多孔银电极 ④ ⑤ (或)
【解析】(1)由表中数据可知,氢气的 “单位质量放热”远高于甲烷、乙烷等化石燃料,例如1 g 放热 142.9 kJ,而1 g 放热约 55.6 kJ;另外氢气的燃烧产物为水,不会产生、、氮氧化物等污染物,对环境友好;故氢气是最具应用前景的能源之一的原因是:产物无污染,不排放,且单位质量的燃料燃烧放热多(或其他合理表述)。
(2)由图可知,催化分解为和的热化学方程式为:,设断开1 mol N-H键吸收的热量为,则,解得,故答案为:391;
(3)①该燃料电池中,在多孔镍电极(负极)发生氧化反应,在多孔银电极(正极)发生还原反应。阳离子向正极移动,因此移向多孔银电极;
②电子由负极(发生氧化反应的电极)经外电路流向正极(发生还原反应的电极),因此电子由多孔镍电极移向多孔银电极。
③正极(多孔银电极):得电子,结合生成,反应式为:;负极(多孔镍电极):失电子,结合生成,反应式为:(或)。
29.(2025-2026高二上·陕西商洛部分学校·期中)在室温下,有下列四种浓度均为的溶液,请根据要求填写下列空白:
①溶液;②溶液;③溶液;④氨水
(1)溶液①呈 (填“酸”、“碱”或“中”)性,其原因是 (用离子方程式表示)。
(2)室温下,测得溶液②的,则说明的水解程度 (填“>”、“<”或“=”,下同)的水解程度,与浓度的大小关系是 。
(3)若将①与④等体积混合,则在溶液中 (填离子符号)的浓度为;和 (填离子符号)的浓度之和为。
(4)溶液①至④中,c()从小到大的顺序是 。(用序号表示)
(5)25℃时,向氨水中加入同体积同浓度的盐酸。下列说法正确的是 。
a.
b.
(6)(不定项选择)25℃时,溶液加水稀释过程,下列表达式的数据变大的是_______。
A.
B.
C.
D.
(7)某温度下,的盐酸中,该温度下的溶液与的溶液混合后溶液的,则与溶液的体积比为 。
【答案】(1)① 酸 ② (2)① = ② = (3)① ② (4)④ ② ① ③ (5)b (6)AB (7)9:1
【解析】(1)NH4Cl是强酸弱碱盐,发生水解反应,所以溶液呈酸性;
(2)铵根离子水解,导致溶液显酸性,水解方程式为:,醋酸根离子水解,导致溶液显碱性,水解方程式为:,由于测得溶液② 的,则说明的水解程度与的水解程度相同;根据电荷守恒,CH3COONH4溶液中c(CH3COO-)+c(OH-)=+c(H+),溶液呈中性c(OH-)=c(H+),所以c(CH3COO-)=,故答案为:=;=;
(3)若将① 与④ 等体积混合,溶液体积加倍,氯离子浓度减半,其浓度为;根据元素守恒可知,和的浓度之和为,故答案为:;;
(4)① 氯化铵溶液中铵根离子单一水解;②CH3COONH4发生双水解,水解程度大,铵根离子浓度小;③0.1 mol∙L−1 NH4HSO4溶液中电离出的氢离子抑制铵根离子水解,铵根离子浓度大;④0.1 mol∙L−1氨水,氨水是弱电解质,铵根离子浓度最小;因此在上述① 、② 、③ 、④ 溶液中c()浓度由小到大的顺序是④ ② ① ③ ;故答案为:④ ② ① ③ ;
(5)向10 mL0.1 mol/L氨水中加入同体积同浓度的盐酸,恰好生成NH4Cl。
a.NH4Cl溶液中,c()和c(Cl-)最大,但水解,因此c(Cl-)>c(),水解显酸性,因此c(H+)>c(OH-),故有c(Cl-)>c()>c(H+)>c(OH-),a错误;
b.根据物料守恒,c(Cl-) = c() + c(NH3·H2O),b正确;
故选b;
(6)A.加水稀释过程中,电离平衡正向移动,增大,A符合题意;
B.电离平衡常数,则,稀释过程中,浓度减小,不变,则增大,B符合题意;
C.,温度不变,不变,即不变,C不符合题意;
D.稀释过程中,减小,则增大,因此减小,D不符合题意;
故选AB;
(7)某温度下,的盐酸中,则此温度下的,温度不变,不变,混合后溶液的,溶液显碱性,设pH=2的溶液体积为V1,pH=11的NaOH溶液体积为V2,,。
30.(2025-2026高二上·山西提升考·期中)工业上以和为原料合成甲醇是实现“碳达峰、碳中和”的重要途径。主要反应如下:
反应I:;
反应Ⅱ:。
回答下列问题:
(1)在恒温恒容密闭容器中充入和只发生反应I,下列可说明反应体系达到平衡状态的是___________(填字母)。
A. 容器内混合气体密度不再变化
B. 甲醇浓度与水蒸气浓度的比值不再变化
C. 混合气体平均摩尔质量不再变化
D.
(2)向压强为的恒压密闭容器中,充入和,发生反应I和Ⅱ,平衡时测得的平衡转化率与的选择性与温度的关系如图所示。
①平衡转化率随温度升高发生如图变化的原因是 。
②为提高单位时间内的产率,可采取的措施是 (写出一点即可)。
(3)向恒容密闭容器中充入和,只发生反应I.达平衡时容器内总压强为的物质的量分数为。
①平衡时的转化率为 (保留一位小数)。
②该温度下反应I的压强平衡常数 (用含的代数式表示,分压=总压×物质的量分数,结果需化简)。
③若反应I在恒温恒压条件下进行,达平衡后通入惰性气体,平衡 (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
(4)一种用磷化硼纳米颗粒催化和合成的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用“*”标注,如“*”表示吸附在催化剂表面,图中“”已省略)。
合成甲醇过程的决速步反应方程式为 ;该过程中得到相对较多的副产物为 。
(5)工业上常采用“双催化剂串联”工艺:先在催化剂A表面发生反应Ⅱ生成,再在催化剂B表面与反应生成。与直接发生反应I相比,该工艺的优点是 (答1点即可)。
【答案】(1)CD (2)① 反应I是放热反应,反应Ⅱ是吸热反应,随温度升高,反应Ⅱ正向进行的程度大于反应I逆向进行的程度 ② 增大压强、选择合适的催化剂 (3)① ② ③ 逆向移动 (4)① (或) ② (5)降低反应活化能、提高目标产物选择性
【解析】(1)A.气体密度,依题意气体总质量、体积均不变,故密度始终不变,无法判断是否达到平衡,A错误;
B.由反应方程式可知,生成的水蒸气和甲醇的物质的量浓度始终相等,无法判断是否达到平衡,B错误;
C.混合气体平均摩尔质量,该反应为气体分子数减小的反应(即n减小),且气体总质量不变,故随着反应的进行,混合气体平均摩尔质量增大,当其数值不再变化时反应达到平衡,C正确;
D.当时,说明反应的正、逆速率相等,反应达到平衡,D正确;
故答案选CD。
(2)① 反应I是放热反应,反应Ⅱ是吸热反应,随温度升高,反应Ⅱ正向进行的程度大于反应I逆向进行的程度,导致平衡时甲醇的选择性随温度的升高而下降;
② 反应I是放热且气体分子数减小反应,反应Ⅱ是吸热,气体分子数不变的反应,故为提高CH3OH单位时间内的产率(即加快速率,同时考虑两个反应的竞争关系),可选择加压或加入合适的催化剂;
(3)① 设达到平衡时CO2的转化量为xmol,可列出如下三段式: ,依题意有,x=,氢气的转化率为;
②n总= (8-2x)mol=,;
③ 反应I为气体分子数减少的反应,若在恒温恒压条件下进行反应I,达平衡后通入惰性气体,相当于减压,平衡逆向移动;
(4)活化能越大,速率越慢,速率最慢的为决速步,根据反应历程图可知(或)的活化能最大,为决速步;从同一中间体出发生成副产物CO的活化能小于生成CH2O的活化能,故得到相对较多的副产物为CO;
(5)该分步反应可以降低生成甲醇的活化能,加快反应速率且有利于提高甲醇的选择性。
31.(2025-2026高二上·辽宁省大连市城联盟·期中)完成下列各题:
(1)已知常温下,Ka(HCN)=6.2×10-10。常温下,含等物质的量浓度的HCN与NaCN的混合溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性;该溶液中 (填“>”“<”或“=”)。
(2)已知25℃时,的电离常数Ka1=1×10-2,则该温度下水解反应的平衡常数Kh= (计算出数值);若向溶液中加入少量的,则溶液中将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)用氨水将SO2转化为,再氧化成(NH4)2SO4,实验测得溶液中,则溶液的pH为 (已知:该条件下H2SO3的Ka1=1.5×10-2,Ka2=1.0×10-7)。
(4)已知20℃时,0.1mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液的pH=3,该溶液中 mol·L-1。(计算出数值)
(5)实验测得的溶液以及的pH随温度变化曲线如图所示。60℃,的溶液中由水电离出的OH-浓度是 。
【答案】(1)① 碱 ② < (2)① ② 增大 (3)5 (4) (5)
【解析】(1)常温下NaCN的水解常数,,故的水解程度强于HCN的电离程度,混合溶液显碱性,。
(2)。
加入少量时,发生反应:,根据可知,由于减小,而Kh不变,所以增大。
(3)实验测得溶液中,由的电离平衡常数,根据多重平衡规则,,所以溶液中,则。
(4)20℃时,溶液的pH为3,由 溶液中的电荷守恒关系:,
存在原子守恒,
两式相减得到。
(5)温度升高至60℃,溶液中由水电离出的浓度等于醋酸根离子水解得到的氢氧根离子浓度,从图像中可知,醋酸钠的,水的,所以此时,则醋酸钠中水电离出的。
32.(2025-2026高二上·辽宁省大连市城联盟·期中)乙炔(C2H2)、乙烯和乙烷是重要的基础化工原料,在生产、生活中有广泛应用。回答下列问题:
(1)已知几种共价键的键能如下表所示。
共价键
H-C
C-C
H-H
键能/(kJ·mol-1)
a
b
c
d
根据上述键能估算: ΔH1= kJ·mol-1。
(2)科学家用计算机模拟了乙炔在钯表面催化加氢的反应机理,单个乙炔分子在催化剂表面的反应历程如图甲所示,吸附在钯表面的物质用“*”标注,TS代表过渡态。
总反应分多步基元反应,其中,分子有效碰撞概率最大的基元反应的化学方程式是 ;引入Pt催化剂,总反应的焓变 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)在反应器中充入一定量的C2H4(g)和H2(g),已知C2H4(g)+H2(g)⇌C2H6(g) ΔH2=-219 kJ·mol-1,在铂催化剂作用下合成乙烷,测得C2H6(g)平衡体积分数()与温度、压强关系如图乙所示。
①随着X增大,体积分数()降低的原因是 。
②平衡常数M N(填“>”“<”或“=”,下同);Y1 Y2;正反应速率v(N) v(Q)。
(4)一定温度下,保持总压强为100 kPa,向反应器中充入1 mol C2H2(g)和3 mol H2(g),加入一定量催化剂,经a min达到平衡,乙炔平衡转化率为50%,乙烯的选择性为60%。
①反应开始到恰好达到平衡状态时,H2平均压强变化率为 kPa/min(用所给字母表示,数字保留1位小数)。
②反应C2H2(g)+H2(g)⇌C2H4(g)的平衡常数Kp为 (kPa)-1(只列计算式)。提示:用分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×物质的量分数。乙烯的选择性。
【答案】(1) (2)① ② 不变 (3)① X为温度,正反应放热,升温,平衡向逆反应方向移动 ② = ③ > ④ < (4)① ② (或)
【解析】(1)反应热等于反应物的总键能与生成物化学键的键能的差,则反应 ∆H1=[(a+2b+2d)-(c+6b)] kJ·mol-1=(a+2d-c-4b) kJ·mol-1。
(2)活化能越低,反应速率越快,分子的有效碰撞几率就越大。观察图示,总反应包括2个过渡态,两个基元反应。能垒等于最高能量与最低能量之差:E1=-1.55 eV-(-1.77 eV)=0.22 eV,E2=-1.23 eV-(-2.16 eV)=0.93 eV,能垒大,活化分子百分率低,有效碰撞概率低,故分子有效碰撞概率最高的反应是。催化剂只改变反应历程,降低能垒,但不改变反应物与生成物的总能量,因此不能改变反应热(焓变)。
(3)① 根据上述分析可知反应:C2H4(g)+H2(g)⇌C2H6(g) ΔH2=-219 mol·L-1,该反应的正反应是气体体积减小的放热反应。升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,导致乙烷的体积分数降低,原因是:X为温度,正反应放热,升温,平衡向逆反应方向移动。
② 化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变。根据上述① 分析可知:横坐标为温度,点M、N的反应温度相同,所以化学平衡常数:M=N;Y对应的物理量为压强,在温度不变时,增大压强,化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动,导致C2H6的含量增大。根据图像可知:M、N点对应温度相同,C2H6的含量:M>N,所以压强大小关系:Y1>Y2;根据上述分析可知:横坐标表示温度。升高温度,化学反应速率加快。根据图像可知温度:N点<Q点,故正反应的化学速率:N点<Q点。
(4)① 开始时,p(H2)=100 kPa-25 kPa=75 kPa。反应达到平衡时乙炔转化率是50%,此时n(C2H2)=0.5mol,由于乙烯的选择性为60%,则发生反应C2H2(g)+H2(g)=C2H4(g),产生C2H4的物质的量是n(C2H4)=0.5 mol×60%=0.3 mol,该反应消耗H2的物质的量是0.3 mol,发生反应C2H2(g)+2H2(g)=C2H6(g),产生C2H6的物质的量是n(C2H6)=0.5 mol-0.3 mol=0.2 mol,该反应消耗H2的物质的量是2×0.2 mol=0.4 mol,故平衡时n(H2)=3 mol-0.3 mol-0.4 mol=2.3 mol,n(总)=0.5 mol+0.3 mol+0.2 mol+2.3 mol=3.3 mol,由于反应前后气体总压强不变,故平衡时各种气体的平衡分压分别是:,,,,则H2的分压变化率为。
②C2H2(g)+H2(g)=C2H4(g)的压强平衡常数(或)。
平衡常数只受温度变化的影响,对于一个可逆反应,温度一定时,平衡常数一定。
33.(2025-2026高二上·辽宁省重点中学协作校·期中)常温下,几种酸的电离常数如表所示。
弱酸
HCN
HCOOH
HF
电离常数
Ka=6.2×10-10
Ka1=4.5×10-7Ka2=4.7×10-11
Ka=1.8×10-4
Ka=6.0×10-4
回答下列问题:
(1)相同浓度的下列酸溶液的酸性最强的是___________(填字母)。
A. HCN
B.
C. HCOOH
D. HF
(2)向10 mL 0.1 mol/LHCOOH溶液中加入蒸馏水,将其稀释到1L后,下列说法不正确的是___________。
A. HCOOH的电离程度增大
B. 增大
C. 的数目增多
D. 增大
(3)向10 mL 0.1 mol/LHF溶液中逐滴加入NaOH溶液,HF的电离平衡向 移动;当时,溶液的pH= (1g÷2=0.3,1g3=0.5)。
(4)向KCN溶液中通入少量,离子方程式为 。
(5)物质的量浓度相同的①溶液②NaF溶液③NaCN溶液,溶液的碱性由强到弱顺序为 (填序号);0.1 mol/L溶液中电荷守恒关系为 。
【答案】(1)D (2)B (3)① 电离方向(或正向) ② 2.2 (4) (5)① ① >③ >② ②
【解析】(1)弱酸的电离常数Ka越大,酸性越强。由表中数据可知:Ka(HF)> Ka(HCOOH)> Ka1()> Ka(HCN),故相同浓度时,HF酸性最强;
(2)A.稀释促进弱酸电离,HCOOH的电离程度增大,A正确;
B.稀释后,电离平衡正向移动,c(HCOOH)减小,B错误;
C.电离程度增大,数目增多,C正确;
D.HCOOH的电离方程式为,稀释后减小,不变,故比值增大,D正确;
故答案选B;
(3)加入NaOH,结合,减小,促进HF电离,平衡正向移动;HF的电离方程式为,当时,,,;
(4)根据“强酸制弱酸”,酸性:>HCN>,故通入少量时,生成HCN和,离子方程式为;
(5)酸越弱,对应酸根离子水解程度越大,溶液碱性越强;酸性:HF>HCN>,故水解程度>>,碱性:>NaCN>NaF,因此① >③ >② ;电荷守恒,即溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数,。
34.(2025-2026高二上·山西卓越大联考·期中)二氧化硫的综合利用在工业上占有重要的位置。请回答下列问题。
(1)接触法制硫酸时,和在催化下发生可逆反应生成,已知每当有参加反应时放出热量,则反应的热化学方程式为 。当和按一定比例进入反应器,在、和压强下,的平衡转化率随温度的变化如图所示。
分析图像可知反应在、550℃时的 ,判断的依据是 。
(2)也可用来回收工业废气中的,反应的化学方程式为:,在某温度下达到平衡时,测得密闭系统中各组分的浓度分别为、、,则计算可知该温度下反应的平衡常数的值为 。
(3)用氨水吸收工厂烟气中的,既能有效减少对空气的污染,还能得到硫酸盐产品。如图为氨水吸收时溶液中、、的物质的量分数随的分布图。向氨水中通入少量时,主要反应的离子方程式为 ;当通入至溶液时,溶液中浓度最大的阴离子是 (填化学式)。由图可知的二级电离平衡常数的值约为 。
【答案】(1)① ② 0.975 ③ 该反应为气体分子数减少的反应,故增大压强,平衡正移,提高。,所以,该线550℃时 (2) (3)① ② ③
【解析】(1)已知每当有参加反应时放出热量,则反应的热化学方程式为 ;当和按一定比例进入反应器,发生反应,由于该反应是气体分子数减少的反应,因此当温度恒定的时候,增加压强,平衡正向移动,即的平衡转化率会升高,因此可知图中在、和,因此可知反应在、550℃时的0.975;具体解释为“该反应为气体分子数减少的反应,故增大压强,平衡正向移动,提高。,所以,该线550℃时”;
(2)对于可逆反应:,其 ,带入题目中所给的平衡浓度,则有:
故答案为
(3)向氨水中通入少量时,生成和,故主要反应的离子方程式为;由图像可知,当通入至溶液时,的物质的量分数最大,即是浓度最大的阴离子;已知的二级电离的方程式和K值为 ,因此,选图像中、的物质的量分数相等的点的数值进行计算最为简单,此时pH=7,即有,故。
35.(2025-2026高二上·山西卓越大联考·期中)卤族元素在化工生产中占有重要的位置。
(1)氟气的性质非常活泼,将氟气通入氙气(Xe)中会产生、、三种氟化物气体,反应的化学方程式为。现将和足量的同时通入的容器中,保持温度不变,反应后,测得容器内剩余的还有,则内用表示的此反应速率 ,此时容器内的压强比反应前 、(填“增大”或“减小”)。
(2)为实现氯资源循环利用,工业上采用催化氧化法处理废气,反应的热化学方程式为 。将等物质的量的和分别以不同起始流速通入反应器中,在360℃、400℃和440℃下反应,通过检测流出气成分绘制了的转化率曲线,如下图所示。
请回答:
①反应的 0(填“>”或“<”)。
②结合以下信息,可知的燃烧热 。
③若流速低于时,流出气中反应已达平衡,则图中的 ℃,流出气中大于和的原因是 。
④下列措施不能提高M点HCl转化率的是 (填选项序号)。
A.降低的流速 B.保持流速不变,将温度调整到400℃
C.增大 D.使用更高效的催化剂
⑤若N点反应已达平衡,HCl的转化率为80%,则此时的转化率为 。
【答案】(1)① ② 减小 (2)① < ② -285.8 ③ 440 ④ 反应为放热反应,温度低,平衡正向移动,氯化氢的转化率提高 ⑤ C ⑥ 20%
【解析】(1)根据方程式可知,,即,则;由方程式可知,这是一个反应前后气体分子数减少的反应,恒温恒容条件下,压强和物质的量成正比,因此反应后压强比反应前减小;
(2)① 该反应是反应前后气体分子数减少的反应,所以<0;
② 反应Ⅰ: ,反应Ⅱ: ,反应Ⅲ: ,根据盖斯定律,将反应Ⅰ+反应Ⅱ+反应Ⅲ可得反应,故H2燃烧的热化学方程式 =(-57.2kJ/mol)+(-44.0kJ/mol)+(-184.6kJ/mol)=-285.8;
③ 当流速低于0.10mol/h,且流出气已平衡,则可发现HCl平衡转化率,由于 是放热反应,因此温度越高,HCl平衡转化率越低,故有=440℃;由于该反应是放热反应, 温度低,平衡正向移动,氯化氢的转化率提高,而温度最低,因此平衡转化率反而最高;
④A.从图中可知,降低HCl的流速,HCl的转化率提高,A不符合题意;
B.从图中可知,M点的温度是=360℃,而M点上方的线的HCl转化率都高于M点,故保持流速不变,将温度调整到400℃可以提高HCl的转化率,B不符合题意;
C. 增大,会使HCl的转化率下降,C符合题意;
D.由图可知,M点未达平衡,因此使用更高效的催化剂可以使反应速率加快,HCl的转化率提高,D不符合题意;
答案选C;
⑤若N点反应已达平衡,HCl的转化率为80%,则,由方程式可知,则,已知,则。
36.(2025-2026高二上·辽宁营口普通高中·期中)一定条件下,反应的速率方程为。某温度下,该反应在不同浓度下的反应速率如表所示,回答下列问题:
序号
反应速率
Ⅰ
0.1
0.1
2
Ⅱ
0.1
0.4
2
8
Ⅲ
0.2
0.4
16
Ⅳ
0.4
0.1
4
2
Ⅴ
0.2
0.1
1
4
(1)该反应过程中,断裂了 (填“极性键”“非极性键”或“极性键和非极性键”)。
(2)对于反应和, (填“>”或“<”),判断的理由为 。
(3)根据表中测定结果,可得:
① (填具体数字)。
② (填具体数字)。
③ (用含的代数式表示)。
(4)反应体系的三种物质中, (填“”“”或“HBr”)的浓度对反应速率影响最大。
(5)保持其他物质的浓度不变,增大的浓度,会使反应速率 (填“增大”或“减小”)。
【答案】(1)极性键和非极性键 (2)① > ② 的,气态转化为液态放热,即(或其他合理答案) (3)① 2 ② 0.2或 ③ (4) (5)增大
【解析】根据表格第I、Ⅱ行数据可列方程,,则有,解得。同理,根据表格第Ⅰ、Ⅳ行和第Ⅳ、Ⅴ行可列出方程,,解得,。该反应速率方程为。据此作答。
(1)是可逆反应,反应过程中涉及、和HBr三种分子的消耗和生成。和分子中包含非极性共价键,HBr分子中包含极性共价键。因此反应过程中断裂了极性键和非极性键;
(2)HBr相变过程热化学方程式为,该过程放热,。根据盖斯定律结合已知条件可得,,综上则有;
(3)①参考分析中的方法,根据表格第Ⅱ、Ⅲ行数据列方程,解得;
② 由分析可知,;
③ 将表格第I行数据代入速率方程可得,解得;
(4)由分析可知,反应速率公式中项指数的绝对值最大,因此浓度对反应速率影响最大;
(5)增大浓度使活化分子百分数增加,有效碰撞频率提高,从而加快反应速率。
37.(2025-2026高二上·辽宁鞍山·期中)常温下,用pH计测定不同浓度的醋酸的pH,结果如表:
醋酸浓度
0.0010
0.0100
0.0200
0.1000
0.2000
pH
3.88
3.38
3.23
2.88
2.73
(1)根据表中数据,计算醋酸的Ka= 。根据表中数据可以得出:随着醋酸浓度的增大,醋酸的电离程度将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)常温下,已知HNO2的电离常数为将pH和体积均相同的HNO2和CH3COOH溶液分别稀释,其pH随加水体积的变化如图所示,曲线II代表 溶液,溶液中水的电离程度c d(填“>”、“=”或“<”),相同体积a点的两溶液分别与NaOH溶液恰好中和后,消耗NaOH溶液的体积,HNO2 CH3COOH(填“>”、“=”或“<”)。
(3)常温下,已知H3PO4的电离常数,,。则足量NaNO2溶液和H3PO4溶液反应的离子方程式为 。
(4)亚磷酸(H3PO3)是一种精细化工产品。向H3PO3溶液中加入过量NaOH溶液后,所得的溶液中只有、两种阴离子,则H3PO3是 (填“一元酸”、“二元酸”或“三元酸”)。
【答案】(1)① ② 减小 (2)① ② < ③ < (3) (4)二元酸
【解析】(1)醋酸溶液存在电离平衡:,取浓度为进行计算,,因为远小于,则,所以;醋酸的电离度,由表中数据可知,当醋酸总浓度增大时,虽然也会增加,但增加的程度小于,所以随着醋酸浓度增大,醋酸的电离程度减小;
(2)已知的电离常数为,大于醋酸的电离常数,则酸性强于醋酸,将和体积均相同的和溶液分别稀释相同倍数时,醋酸溶液pH更小,则图中曲线I代表醋酸,曲线II代表;c点溶液的pH小于d点,即c点溶液的酸性更强,所以溶液中水的电离程度:;由于酸性强于醋酸,a点pH相同的两种溶液中,,分别与溶液恰好中和后,消耗的氢氧化钠溶液的体积更少;
(3)的电离常数为,小于的第一步电离常数,大于第二步、第三步电离平衡常数,说明酸性:,根据强酸制弱酸原理,足量溶液和溶液反应的离子方程式为:;
(4)向溶液中加入过量溶液后,所得的溶液中只有、两种阴离子,说明失去两个转化为,故是二元酸。
38.(2025-2026高二上·辽宁省阜新市百师联盟·期中)水溶液广泛存在于生命体及其赖以生存的环境中。
Ⅰ.已知时,几种物质的电离平衡常数如下表所示。
化学式
CH3COOH
HCN
电离常数
请回答下列问题:
(1)pH相同的以下三种溶液,浓度最大的是 (填字母)。
A.NaCN溶液 B.CH3COONa溶液 C.Na2CO3溶液
(2)25℃时,在0.5mol·醋酸溶液中由醋酸电离出的约是由水电离出的的 倍。
(3)25℃时,在与的混合溶液中,若测得该混合液的,则该溶液中 。
(4)25℃时,将溶液与溶液等体积混合,反应后溶液恰好显中性,用表示醋酸的电离平衡常数 。
Ⅱ.测定某样品中的含量的实验步骤如下(已知杂质不参加反应,的相对分子质量为248):
①取的溶液,用硫酸酸化后,加入过量的溶液,发生的反应为。
②称取2.000g该样品,并配制成100mL溶液,用该溶液滴定步骤①中所得溶液至终点,三次平行实验平均消耗24.80mL样品溶液,发生的反应为
(5)“步骤②”中滴定选用 作指示剂,滴定终点的现象为 。
(6)样品中的质量分数为 。
【答案】(1)B (2) (3) (4) (5)① 淀粉 ② 滴入最后半滴样品溶液,溶液蓝色褪去且半分钟内颜色不恢复 (6)60%
【解析】(1)酸性强弱顺序为,对应酸根离子的水解程度:,同浓度的溶液,弱酸的酸根离子水解程度越大,其溶液的碱性越强,则相同的三种溶液中,浓度最大的是溶液,故选B。
(2),,代入解得,由水电离出的约为,故由醋酸电离出的约是由水电离出的的倍。
(3)25℃时,与的混合溶液中,若测得混合液的,则,,则溶液中存在电荷守恒:,则。
(4)25℃时,将溶液与溶液等体积混合,反应后溶液恰好显中性,此时,,剩余的,则。
(5)步骤② 中滴定需用淀粉作指示剂,步骤① 所得溶液加入淀粉显蓝色,步骤② 中恰好完全反应时,单质碘消耗完,则溶液变为无色,因此滴定终点的现象为滴入最后半滴样品溶液,溶液蓝色褪去且半分钟内颜色不恢复。
(6)据,则样品中的质量分数为。
39.(2025-2026高二上·辽宁省阜新市百师联盟·期中)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般以和为原料合成甲醇,该反应的化学方程式为。
(1)该反应的平衡常数 (用物质的量浓度表示)。
(2)下列措施中有利于增大反应的反应速率且利于反应正向进行的是___________(填字母)。
A. 使用高效催化剂
B. 降低反应温度
C. 随时将与反应混合物分离
D. 增大体系压强(减小容器容积)
(3)若在恒温、恒压条件下,在密闭容器中进行可逆反应:,达到平衡状态的标志是 (填字母)。
A.单位时间内生成的同时生成
B.混合气体的密度不再改变的状态
C.混合气体的压强不再改变的状态
D.混合气体的平均摩尔质量不再改变的状态
E.的浓度之比为的状态
(4)一定条件下,向2L的定容密闭容器中充入1molCO和2mol,发生反应:的平衡转化率与温度、压强的关系如图示。
①A、B、C三点对应的平衡常数、、的大小关系是 。
②压强 (填“>”“<”或“=”)。若,则A点的 。(为以气体的分压表示的平衡常数;气体的分压=气体的总压×气体的物质的量分数)。
③在温度下,由D点到B点的过程中,正、逆反应速率之间的关系: (填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1) (2)D (3)ABD (4)① ② < ③ ④ >
【解析】(1)平衡常数在生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积,故该反应的平衡常数。
(2)A.使用高效催化剂,能增大反应速率,但催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,不能使该反应正向进行,A不符合题意;
B.降低反应温度,反应速率减小,但该反应是放热反应,降低反应温度,利于反应正向进行,B不符合题意;
C.随时将与反应混合物分离,生成物浓度减小,反应速率减小,但有利于反应正向进行,C不符合题意;
D.该反应是气体分子数减少的反应,增大体系压强(减小容器容积),能增大反应速率,且利于反应正向进行,D符合题意;
故选D。
(3)A.单位时间内生成表示正反应速率,同时生成,表示逆反应速率,系数正确,故A符合题意;
B.混合气体的密度,在恒温、恒压条件下,混合气体质量不变,体积会随着反应变化而变化,故密度不再改变可用于判断平衡状态,B符合题意;
C.在恒温、恒压条件下,混合气体的压强始终不变,故压强不再改变不可用于判断平衡状态,C不符合题意;
D.混合气体的平均摩尔质量,m不变,你会发生变化,故当混合气体的平均摩尔质量不再改变可用于判断平衡状态,D符合题意;
E.的浓度之比为的状态与起始浓度和转化率有关,与平衡无关,不可用于判断平衡状态,E不符合题意;
故选ABD。
(4) ① 该反应是放热反应,其他条件相同时,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,则;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,则,所以A、B、C三点平衡常数的大小关系是。
② 该反应是气体分子数减少的反应,其他条件相同时,增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,则结合图示可知压强;若 ,由图可知A点CO的平衡转化率为0.5,则CO的变化量为0.5 mol,的变化量为1 mol,的变化量为0.5 mol;达到平衡时,,,在体积为2L的定容容器中,A点的平衡常数。
③ 由图可知,在温度下,由D点到B点的过程中,CO的转化率增大,即平衡正移,。
40.(2025-2026高二上·陕西安康·期中)碳达峰和碳中和是应对气候变化的重要策略,以为原料合成甲醇可以减少的排放,可以更快地实现碳达峰和碳中和。和生成甲醇涉及的反应如下:
主反应:;
副反应:。
回答下列问题:
(1)主反应的焓变和熵变随温度变化很小,可视为常数,主反应能自发进行温度范围是小于 K(保留一位小数)。
(2)反应 。
(3)下图中表示反应的平衡常数随温度变化关系的曲线为 (填“a”或“b”)。
(4)在恒温、恒容条件下,发生主反应和副反应,下列说法不能表明达到平衡状态的是 (填选项字母)。
a.气体的平均摩尔质量不变 b.某时刻
c.气体的压强保持不变 d.保持不变
(5)T℃时,在主、副反应的混合体系中,平衡时,生成甲醇的选择性随压强的变化如图所示[已知:的选择性]。
①增大压强,甲醇的选择性增大的原因是 。
②T℃时,若在1L密闭容器中充入和时,在压强为时反应达到平衡,生成0.6molCO(此时水为气态),甲醇的平均反应速率= ;T℃时,主反应的压强平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,用含的代数式表示)。
(6)一定条件下使、混合气体通过反应器,检测反应器出口气体的成分及其含量,计算的转化率和的选择性以评价催化剂的性能。其他条件相同时,在不同催化剂作用下发生主、副反应,在相同的时间段内的产率、选择性随温度的变化如图所示:
在上述条件下合成甲醇的工业条件是______(填选项字母)。
A. 210℃
B. 230℃
C. CZT催化剂
D. 催化剂
【答案】(1)277.8 (2)-91.2 (3)a (4)b (5)① 主反应正反应为气体分子数减小的反应,副反应为气体分子数不变的反应,故增大压强主反应向正反应方向移动,甲醇的选择性增大; ② ③ (6)BD
【解析】(1)根据自发进行的条件,<0,则T<,故答案为:277.8;
(2)根据盖斯定律可知,主反应-副反应得到CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH3,
则;
(3)由(2)知,该反应是放热反应,故温度升高,平衡逆移,K减小,曲线为a,答案为a;
(4)a.主反应和副反应反应前后都是气体,根据质量守恒,反应前后气体总质量之和不变,但主反应反应前后气体的物质的量之和变化,则混合气体的平均摩尔质量为变量,能判断平衡,a不符合题意;
b.二氧化碳既参与主反应又参与副反应,一氧化碳参与副反应,“表示的总消耗速率,表示副反应中的消耗速率,则不能用来判断平衡,b符合题意;
c.气体的压强与气体的分子数有关,主反应前后气体分子总数发生变化,恒容容器中压强会变化,故可以用来判断平衡,c不符合题意;
d.是主反应的浓度熵Q,Q不变时等于此时主反应的化学平衡常数,说明达到平衡状态,d不符合题意;
故答案选择b;
(5)①加压,平衡向气体分子数减小的反应,则增大压强,甲醇的选择性增大的原因是:主反应正反应为气体分子数减小的反应,副反应为气体分子数不变的反应,故增大压强主反应向正反应方向移动,甲醇的选择性增大;
②由图可知,平衡时,甲醇的选择性为40%,此时生成0.6 molCO,则生成0.4 mol的甲醇,故甲醇的平均反应速率=,根据主反应可知, 根据副反应可知, 平衡时总物质的量:1 mol+1 mol+0.6 mol+1 mol+0.4 mol=4 mol,平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水蒸气的分压分别为:、、、,则时,主反应的压强平衡常数;
(6)由图可知,相同温度条件下,使用催化剂的选择性更高,产率也更高,故在催化剂中选择D;由图,随着温度的升高,的选择性单调下降,是因为生成的主反应是放热反应,而生成CO的副反应是吸热反应,故温度高不利于CO2转化为;但温度高,反应速率快,从的产率曲线可以看出,在230℃时,同等条件下的产率达到最高,故温度选择230℃,即答案B,故答案选择BD。
41.(2025-2026高二上·陕西安康·期中)学习和探究弱电解质在水中的电离平衡有助于我们研究水溶液中的粒子关系,弱酸在水溶液中存在电离平衡常数。25℃时,三种常见弱酸的电离平衡常数如表所示:
化学式
HClO
电离平衡常数
、
回答下列问题:
(1)写出的电离方程式: 。
(2)通常表示弱酸的电离平衡常数,值越大表示该弱酸的酸性越 (填“强”或“弱”),当用蒸馏水稀释醋酸时,醋酸的 (填“变大”“变小”或“不变”,下同),当温度升高时, 。
(3)已知,弱酸的与盐的水解平衡常数存在一定关系。25℃时,、、、结合的能力由大到小的顺序是 ;等浓度的三种溶液①溶液、②溶液、③溶液,溶液pH最大的是 (填序号);25℃时的 (保留2位有效数字)。
(4)下列反应不能发生的是 (填选项字母)。
a.
b.
c.
(5)人们利用盐类水解反应设计出泡沫灭火器,泡沫灭火器塑料内筒中装有浓溶液,内筒与钢制外筒之间装有浓溶液,使用时将灭火器倒置,两溶液混合后发生剧烈反应,产生的大量气体和沉淀一起以泡沫形式喷出,覆盖在燃烧物的表面隔绝氧气,从而达到灭火的效果。写出该反应的离子方程式: 。
【答案】(1) (2)① 强 ② 不变 ③ 变大 (3)① >>> ② ② ③ 5.6×10-10 (4)c (5)
【解析】(1)醋酸是弱酸,只能不完全电离,故电离方程式为;
(2)值越大,表示电离平衡正向进行的程度越大,电离出的氢离子浓度越大,则酸性越强;只和温度有关,故稀释时,不变,但温度升高,会促进电离平衡的正向移动,故变大,故答案为:强;不变;变大;
(3)酸的值越小,其电离出对应的酸根离子和H+的能力越弱,即对应的酸根离子结合H+的能力越强,由题干信息知,碳酸的最小,则其对应的酸根离子结合H+的能力最强,以此类推,故答案为:>>>;弱酸根离子水解呈碱性,水解的本质是结合水中的H+,而结合H+的能力最强,故的水解程度最大,同浓度情况下碱性越强,pH越大,故答案为② ;,,又,故;
(4)根据强酸可以制取弱酸原理分析:
a.根据题干信息,醋酸酸性大于碳酸,反应可发生,正确;
b.醋酸酸性大于次氯酸,反应可发生,正确;
c.酸性:>HClO>,故产物只能生成,而不能生成,错误;
故选c;
(5)和溶液都有弱离子,,,发生双水解反应,H+与OH-结合,促进各自的水解,根据题干信息,产生了沉淀Al(OH)3和气体CO2,根据电荷守恒和元素守恒,则离子方程式为。
42.(2025-2026高二上·陕西宝鸡·期中)油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并利用。已知下列反应的热化学方程式:
① (平衡常数)
② (平衡常数)
③ (平衡常数)
(1) (用含和的代数式表示)。
(2)已知反应②中相关化学键的键能数据如表:
化学键
键能/()
a
b
c
d
则键的键能 (用含,,的代数式表示)。
(3)下列叙述一定能说明反应②达到平衡状态的是______(填字母)。
A. 断裂键的同时生成键
B. 恒温恒容,和浓度之比不再变化
C. 恒温恒压,混合气体的密度不再变化
D. 恒容绝热,不再变化
(4)在恒压密闭容器内,充入与只发生反应③。的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①压强: (填“>”、“<”或“”)。
②比较,,三点的平衡常数大小: (用,,表示)。
(5)若其他条件相同的情况下,反应③在不同温度下反应相同时间后,测得的转化率()随温度()的变化曲线如图,其原因是 。
(6)在、条件下,按充入混合气体发生反应①,平衡时混合气中与的分压相等,则该温度下平衡常数 。(用分数表示)(为以分压表示的平衡常数,以各气体物质的平衡分压替代物质的量浓度,气体的分压等于其物质的量分数总压强)
(7)将和按体积比投料,并用稀释,发生反应①③。在常压和不同温度下,反应相同时间后,、和的体积分数随温度的变化关系如图所示。时,的体积分数为 。
【答案】(1) (2) (3)CD (4)① > ② (5)段未达到平衡,升高温度,反应速率增大,单位时间内的转化率增大;点为平衡点,段升高温度,平衡逆向移动,转化率减小 (6) (7)
【解析】(1)化学平衡常数等于生成物的浓度系数次方与反应物的浓度系数次方之比;由盖斯定律,①-③ 得反应②,则;
(2)反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和;则 ,;
(3)A.断裂键的同时生成键,描述的都是正反应,不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应平衡;
B.反应速率比等于反应中系数比;恒温恒容,生成物和浓度之比等于系数比,其比值不再变化,不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应平衡;
C.反应为气体分子数改变的反应,恒温恒压,随着反应进行,容器体积改变,而混合气总质量不变,当混合气体的密度不再变化,能说明平衡不再移动,达到平衡;
D.平衡常数受温度影响,恒容绝热,随着反应进行,温度发生改变,不再变化,说明平衡不再移动,反应达到平衡;
故选CD;
(4)①是气体体积减小的反应,同一温度条件下,增大压强,平衡正向移动,的转化率增大,所以压强: > ;
② 平衡常数受温度影响,反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,故;
(5)升高温度,反应速率增大;段未达到平衡,升高温度,反应速率增大,单位时间内的转化率增大;点为平衡点,段升高温度,平衡逆向移动,转化率减小。
(6)、条件下,按充入混合气体发生反应① ,设硫化氢、氩气投料分别为1mol、3mol,平衡时混合气中与的分压相等,则反应0.5mol硫化氢,由三段式:
平衡时总的物质的量为4.25mol,该温度下平衡常数
(7)由图,时,和的体积分数分别为1.95%、0.4%,由方程式可知,③ 中生成氢气0.4%×2=0.8%、消耗0.4%,则反应① 中生成1.95%+0.4%=2.35%,则生成氢气2.35%×2=4.7%;故的体积分数为4.7%+0.8%=5.5%。
43.(2025-2026高二上·山西忻州部分学校·期中)煤的气化可得到水煤气,利用水煤气可合成甲烷。该过程发生反应:
主反应i:
副反应ii:
副反应iii:
回答下列问题:
(1)反应iii的 ,该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)条件下可自发进行。
(2)将一定量和充入一恒温恒容密闭容器中发生反应iii。则下列不能说明该反应达到平衡状态的是___________(填选项字母)。
A. 的体积分数不变
B. 容器内混合气体的密度不变
C.
D. 混合气体的平均摩尔质量不变
(3)时,向恒温刚性密闭容器中充入和,发生反应i和ii,反应过程中容器内气体的总压和的物质的量随时间的变化如图。
①的平衡转化率为 。
②内,用表示的平均反应速率 。
③时,反应i的平衡常数 。
④若平衡后保持其他条件不变,向容器中再充入,反应ii的平衡将 (填“正向”或“逆向”)移动。
(4)已知反应ii为基元反应,其正、逆反应的速率分别表示为、。升高温度时,将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)① ② 低温 (2)BC (3)① 60% ② ③ 0.125或 ④ 逆向 (4)减小
【解析】(1)根据盖斯定律可知,反应iii反应i反应ii,因此;反应ⅲ的,,根据时反应可自发进行知,则反应iii在低温条件下可自发进行。
(2)A.根据反应 可知平衡时混合气体中体积分数不变时,是能判断反应已达到平衡状态,A不符合题意;
B.由于容器恒容,且反应前后所有物质都是气体,则是恒量,故混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态,B符合题意;
C.表示的是逆反应速率,表示的是正反应速率,化简得到,不符合氢气和甲烷的反应速率与其化学计量数成正比即的关系,不能判定反应为平衡状态,C符合题意;
D.随着反应的进行,气体总质量不变,但气体总的物质的量在变小,混合气体的平均摩尔质量是变量,当其不变时,可以说明反应已达到平衡状态,D不符合题意。
故答案为:BC。
(3)根据恒温恒容条件下,气体的物质的量与压强成正比可知,反应ii不会引起容器内气体压强的改变,所以容器内气体压强的改变只会由反应i引起,总压减小,由此可知,反应i气体的物质的量共减小了,则根据 ,再由平衡时混合气体中,可知: ,由以上分析可得,平衡时混合气体的组成为、、、和;
①的平衡转化率为;
② 反应前,分压为;平衡时,分压为,则内用表示的平均反应速率;
③ 平衡时,反应i所涉及各气体的平衡浓度为、、、;则时,反应i的平衡常数;
④ 平衡后向容器中再充入,反应i平衡逆向移动,减小,和增大且增大程度大,则反应ii其浓度商增大,大于其平衡常数,则平衡逆向移动。
(4)由于,且反应ii为放热反应,所以升高温度,平衡逆向移动,减小。
44.(2025-2026高二上·辽宁省重点中学协作校·期中)氢能是理想的新能源,乙醇-水催化重整可获得H2具有重要意义。其主要反应为:
反应Ⅰ:C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g) ΔH
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)已知C2H5OH(g)和H2(g)的燃烧热分别为1410kJ·mol-1和286kJ·mol-1,H2O(g)H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1,则反应Ⅰ的ΔH= kJ·mol-1,该反应在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行。
(2)向恒容隔热容器中加入一定量C2H5OH(g)和H2O(g)发生上述反应,能表明体系达到平衡状态的是___________。
A. 混合气体的温度保持不变 B. 容器中c(CO2):c(H2O)=2:3
C. 容器中气体压强保持不变 D. v正(H2)=v逆(H2O)
(3)在1.0×105Pa,n始(C2H5OH):n始(H2O)=1:3时,仅考虑上述反应,平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。(CO的选择性=×100%)
①图中曲线a表示 ,其值随温度的变化先增大后减小的原因是 。
②根据图中信息,250℃时反应Ⅱ的平衡常数Kp= (Kp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。精确到0.001)。
③有关工业乙醇-水催化制备H2的条件选择,下列说法正确的是 (选填序号)。
A.升高温度可以加快反应速率,因此温度越高越好
B.n始(H2O)对反应Ⅰ、反应Ⅱ均有影响,因此n始(H2O)越大越好
C.选择反应Ⅰ的合适催化剂可以提高单位时间内氢气的实际产率
【答案】(1)① +174 ② 高温 (2)AC (3)① H2的产率 ② 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为吸热反应,升高温度反应均正向移动,温度较低时反应Ⅰ占优势时使H2的产率增大,温度较高时反应Ⅱ占优势时使H2的产率减小 ③ 0.016 ④ C
【解析】(1)根据燃烧热定义可知:
①,
②,
③H2O(g)H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1,
反应Ⅰ:C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)可由① +3´③ -6´② 得到,根据盖斯定律: ;反应Ⅰ的ΔH>0,ΔS>0(气体分子数增多),根据ΔG=ΔH-TΔS),需高温下(ΔG<0),反应自发进行;
(2)A.恒容绝热容器,温度是变量,则温度不变说明反应达平衡,A正确;
B.容器中c(CO2):c(H2O)=2:3,此时不能说明正、逆反应速率相等,反应不平衡,B错误;
C.反应 Ⅰ 气体分子数增多,恒容下压强会变化,压强不变说明达平衡,C正确;
D.该体系为多平衡体系,则v正(H2)=v逆(H2O)不能说明体系中的正、逆反应速率相等,不能说明体系达到平衡,D错误;
故选AC;
(3)① 生成的碳化合物只有CO2和CO,两者选择性之和为100%,且两者选择性变化曲线应对称,故曲线a代表氢气的产率;反应Ⅰ中氢气是产物,反应Ⅱ中氢气是反应物,且两个反应都是吸热反应,则其产率随温度的变化先增大后减小的原因是:反应Ⅰ和反应Ⅱ均为吸热反应,温度较低时,升高温度主要促进反应Ⅰ,H2产率增大;温度较高时,反应Ⅱ的促进作用变得显著,消耗了H2,导致H2的净产率下降;
② 结合题给信息n始(C2H5OH):n始(H2O)=1:3,设反应前,C2H5OH、H2O的物质的量分别为1mol、3mol,反应后CO的物质的量为x mol、反应① 生成的氢气为a mol,则列出如下式子:
,
由选择性图可知,当温度为250℃时,氢气的产率为80%,CO2的选择性为90%,再由可知,CO和CO2的选择性之和为100%,则CO的选择性=100%-90%=10%,故列式 ,解得, ;由上计算可得,n(CO2)≈()mol=1.4897mol、n(H2) ≈()mol=4.8mol、n(CO)≈x mol=0.1655mol、n(H2O)≈()mol=0.6827mol,;
③ A.反应Ⅰ为吸热反应,虽然升高温度能加快反应速率,但由图可知,温度过高(如超过约350℃)时,H2的产率反而下降,因此温度并非越高越好,A错误;
B.水过量会稀释反应物,降低反应速率,并非越大越好,B错误;
C.合适的催化剂可加快反应速率,提高单位时间内氢气产率,C正确;
故选C。
试卷第1页,共3页
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专题11 化学反应原理综合题
1.(2025-2026高二上·陕西西安部分学校·期中)某温度时,在一个容积为的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据,试填写下列空白:
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)反应开始至,气体Y的平均反应速率为 。
(3)若X、Y、Z均为气体,反应达到平衡时:
①压强是开始时的 倍;
②若此时将容器的体积缩小为原来的一半,达到平衡时,容器内温度将升高(容器不与外界进行热交换),则该反应的正反应为 反应(填“放热”或“吸热”)。
(4)若上述反应在后的内反应速率与反应时间图象如下,在每一时刻均改变一个影响反应速率的因素,则______。
A. 在时增大了压强
B. 在时加入了催化剂
C. 在时降低了温度
D. 时X的转化率最高
2.(2025-2026高二·陕西榆林靖边·期中)油气开采、石油化工、煤化工等行业的废气中均含有硫化氢,将其变废为宝的三种方法如下。回答下列问题。
(1)克劳斯法:利用如下两个反应生成和。
Ⅰ.平衡常数
Ⅱ.平衡常数
则 (用含、的代数式表示),该反应的化学平衡常数 (用、表示)。
(2)合成用于粮食熏蒸的羰基硫法:。在密闭恒温容器中,反应前。在不同温度下该反应达到化学平衡时,的平衡转化率如图所示。
①该反应的 (填“”、“”或“”)。
②下,经达到平衡,该反应的平衡常数为,则反应前 ;内 。
(3)高温热分解法: 。
①其他条件不变,减小体系压强,该反应化学平衡常数 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
②工业上通常在等温、等压条件下将与的混合气体通入反应器,发生热分解反应,达到平衡状态后,若继续向其中通入,至容积增大为原容积的倍。此时正向反应速率将 (填“变大”、“变小”或“不变”);平衡 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
3.(2025-2026高二上·陕西西安部分学校·期中)由H、C、N、O、S等元素形成的多种化合物在生产生活中有着重要应用。
Ⅰ.化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体,这种混合气体可用于生产甲醇,回答下列问题:
(1)对甲烷而言,有如下两个主要反应:
① ΔH1=-36 kJ·mol-1。
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH2=+216 kJ·mol-1。
若不考虑热量耗散,物料转化率均为100%,最终炉中出来的气体只有CO、H2,为维持热平衡,产生1 mol CO,转移电子的数目为 。
(2)甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品——甲醛,制备过程中能量的转化关系如图所示。
①写出上述反应的热化学方程式 。
②反应热大小比较:过程Ⅰ (填“大于”“小于”或“等于”)过程Ⅱ。
Ⅱ.NO氧化反应:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)分两步进行,其反应过程能量变化示意图如图。
Ⅰ.2NO(g)N2O2(g) ΔH1。
Ⅱ.N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH2。
(3)决定NO氧化反应速率的步骤是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(4)在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体,保持其它条件不变,控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的NO,在温度T3下消耗的时间短,试结合反应过程能量图分析其原因 。
Ⅲ.研究表明,在催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO,反应如下:
反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.0 kJ·mol-1。
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1。
(5)T1时,将1.00 mol CO2和3.00 mol H2充入体积为1.00 L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ,容器起始压强为p0。
①充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为a,则容器的压强与起始压强之比为 (用含a的代数式表示)。
②若经过3h反应达到平衡,平衡后,混合气体的物质的量为3.00 mol,则该过程中H2的平均反应速率为 ;平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数。则上述反应的平衡常数Kp= (用含p0的代数式表示)。
4.(2025-2026高二上·陕西西安部分学校·期中)将0.5 mol 充入容积为5 L的恒容密闭容器中,在某温度下发生下列反应:
反应Ⅰ: ;
反应Ⅱ: ;
反应Ⅲ: 。
回答下列问题:
(1) (用含、的代数式表示), (用含、的代数式表示)。
(2)对于反应Ⅱ,查阅资料可知,。反应Ⅱ的 (填“>”或“<”)0, (填“低温”或“高温”)条件有利于该反应自发进行。
(3)5 min末,上述反应的反应体系均达到平衡状态,此时 mol·L-1, mol·L-1。
①混合气体中 g。
②反应前后混合气体的总压强之比为 。
③反应达到平衡后,混合气体的平均相对分子质量为 。
④反应Ⅰ的平衡常数 (写出计算式即可)。
5.(2025-2026高二上·陕西西安部分学校·期中)我国十大科技突破之一——海水直接电解制的装置工作时的原理如图所示。回答下列问题:
已知:透气膜只允许水分子通过,电极均为惰性电极。
(1)X离子交换膜为 (填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。
(2)Q电极上发生 (填“氧化”或“还原”)反应,R电极上 (填“得到”或“失去”)电子。
(3)若选用铅蓄电池为该装置的电源,则M电极应与 (填“”或“Pb”)电极相连,此时铅蓄电池负极上的电极反应式为 。
(4)R电极上的电极反应式为 。
(5)工作一段时间后,Q电极工作区溶液的 (填“变大”“变小”或“不变”)。
6.(2025-2026高二上·陕西西安部分学校·期中)目前,常利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转化为CO2和N2。为研究如何增大该化学反应的速率,某课题组进行了以下实验探究。
【提出问题】在其他条件不变的情况下,温度或催化剂的比表面积(单位质量的物质所具有的总面积)如何影响汽车尾气的转化速率?
【查阅资料】使用相同催化剂,当催化剂质量相等时,催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】在某密闭容器中,所得实验数据如表所示:
编号
T/℃
c(NO)/(mol·L-1)
c(CO)/(mol·L-1)
催化剂的比表面积/(m2·g-1)
Ⅰ
280
80.0
Ⅱ
a
b
120.0
Ⅲ
360
c
80.0
【图像分析与结论】三组实验中CO的浓度随时间的变化如图所示。
回答下列问题:
(1)在催化剂作用下,NO和CO转化为CO2和N2的化学方程式为 。
(2)由第Ⅰ组实验和第Ⅱ组实验可知:
①a= ,b= 。
②第Ⅱ组实验中,达到平衡时CO2的浓度为 mol·L-1。
(3)由第Ⅰ组实验和第Ⅲ组实验可知:
①c= ,原因为 。
②第Ⅲ组实验中,达到平衡时NO的浓度为 mol·L-1。
③由第Ⅰ组实验和第Ⅲ组实验可得出的结论是 。
7.(2025-2026高二上·陕西商洛部分学校·期中)以煤为原料,经过化学加工可使煤转化为清洁燃料和各种化工产品。
(1)在煤的气化反应器中发生如下几种反应:
①
②
则 。
(2)对于反应,能判断该反应达到化学平衡状态的是______。
A. 容器中的压强不变
B. 消耗1 mol CO2的同时生成1 mol H2O
C.
D. 的浓度保持不变
(3)改变下列条件,能增大(2)中反应的反应速率且提高平衡时CO浓度的是 。
a.加入催化剂 b.压缩体积增大压强 c.升高温度
(4)反应达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。回答下列问题:
①t1时刻改变的条件是 ;降低反应物浓度的是 (填“t2”或“t3”)时刻;
②若该反应在恒压密闭容器中进行,t4时刻往容器中充入不参加反应的He,请在上图虚框内画出正逆速率的变化情况。(需标出“v逆和v正”)
(5)在830℃,反应的平衡常数K=1。现测得体系中,则此时反应 (填“正向进行”“逆向进行”或“处于平衡状态”)。
8.(2025-2026高二上·陕西多校·期中)已知:25℃时,,HClO、HCOOH,的电离平衡常数如表所示,。请回答下列问题:
物质
HClO
HCOOH
电离平衡常数
(1)等浓度的四种酸的酸性由强到弱的顺序是 。
(2)写出HCOOH在水中的电离方程式: 。
(3)将50 mL HCOOH溶液逐滴滴入20 mL 溶液中,现象为 ,发生反应的离子方程式为 、 。
(4)若将少量的气体通入溶液中,发生反应的离子方程式为 。
(5)25℃时,的HCOOH溶液中,HCOOH的电离度约为 (保留3位有效数字)%。
9.(2025-2026高二上·陕西多校·期中)甲醇是一种重要的化工原料,具有广阔的开发和应用前景。工业上将水煤气(CO与H2的混合气体)转化成甲醇,发生的反应为。
(1)已知:Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
则的 ,该反应能自发进行的条件为 (填“高温”或“低温”)。
(2)一定条件下,在恒容密闭容器中充入1 mol CO(g)和2 mol H2(g)合成CH3OH(g),下列说法能判断反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
A. CO和H2的浓度相等
B. 混合气体的密度不再发生变化
C. 混合气体的压强不再发生变化
D.
(3)在密闭容器中充入1 mol CO(g)和2 mol H2(g)合成CH3OH(g),实验测得CO的平衡转化率与温度、压强(单位为kPa)的关系如图所示。
① (填“>”“<”或“=”),判断的理由是 。
②K(A)、K(B)、K(C)的大小关系是 。
③若在℃, kPa下发生反应,平衡时CH3OH的体积分数是 (保留3位有效数字)%,平衡常数 kPa-2(为用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算的平衡常数,分压=总压×气体的物质的量分数;整理出含的最简表达式)。
10.(2025-2026高二上·山西提升考·期中)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学循环分解水制氢是高效获取氢能的途径之一。已知:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
反应Ⅳ:
反应V:
回答下列问题:
(1)反应V的 ,该反应正反应的活化能 (填“大于”或“小于”)逆反应的活化能。
(2)反应Ⅱ在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行;在一定温度下通过压缩体积增大压强,则活化分子的百分数 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),的转化率 。
(3)若反应V在时的,则该温度下反应V的 (结果保留1位小数)。
(4)若强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成时放出的热量,则含的氢溴酸与溶液反应放出的热量为 。
11.(2025-2026高二上·山西提升考·期中)已知时,几种弱电解质的电离平衡常数如下表所示:
电解质
电离平衡常数
回答下列问题(涉及计算时,忽略溶液混合过程中的体积变化,结果保留两位有效数字):
(1)上述电解质中,酸性由强到弱的顺序为 。
(2)是常见的空气污染物,可用溶液作捕捉剂。常温下,若某次捕捉后得到的溶液,则该溶液中 。
(3)常温下,等物质的量浓度的和溶液中,较大的是 。
(4)常温下,均为3的和溶液分别稀释至原体积的100倍,稀释后溶液的较大的是 。
(5)常温下,的某一元弱酸溶液(已知的电离平衡常数),忽略水的电离影响,溶液中约为 。
(6)相同温度下,的溶液的电离度 (填“>”“<”或“=”)的溶液的电离度。
(7)向溶液中滴加足量氢氟酸溶液,反应的离子方程式为 。
12.(2025-2026高二上·山西太原附属中学校·期中)中国将在2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”。因此的捕集、创新利用与封存成为科学家研究的重要课题。
(1)最近有科学家提出“绿色自由”构想:先把空气吹入饱和碳酸钾溶液,然后再把从溶液中提取出来,并使之变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如图:
上述工艺中采用气液逆流接触吸收(空气从吸收池底部进入,溶液从顶部喷淋),其目的是 。写出合成塔中反应的化学方程式 。
(2)和合成甲烷也是资源化利用的重要方法。一定条件下催化剂可使“甲烷化”从而变废为宝,其反应机理如图所示,该反应的化学方程式为 ,反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是 。
(3)将和作为原料制造合成气的方法如下:时,以镍合金为催化剂,向容器中通入、发生如下反应:。
已知:
①和制造合成气反应的 。
平衡体系中各组分体积分数如下表:
物质
CO
体积分数
0.3
0.3
0.2
0.2
②此温度下该反应的平衡常数 。
③为了探究反应的反应速率与浓度的关系,起始时向恒容密闭容器中通入与,使其物质的量浓度均为,根据相关数据,粗略地绘制出两条速率-浓度关系曲线(如图):和。
则与相对应曲线是图中 (填“甲”或“乙”);该反应达到平衡后,某一时刻降低温度反应重新达到平衡,则此时、相应的平衡点分别为 (填字母)。
④反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应又使积碳量减少,一定时间内积碳量和反应温度的关系如图。
积碳反应:
消碳反应:
温度高于,积碳量减少的可能原因为 。
13.(2025-2026高二上·陕西汉中·期中)、的排放与燃烧化石燃料有很大的关系,对废气进行脱硝、脱碳处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ、脱硝
(1)和可以发生反应:,此反应的平衡常数表达式为 。
(2)催化还原氮氧化物()技术是目前应用最广泛的脱硝技术,反应原理如图1所示。用做催化剂时,在氨气足量的情况下,不同对应的脱氮率如图2所示,当温度为 , 时,脱氮效果最佳。
Ⅱ、脱碳
(3)“液态阳光”是推动碳达峰、碳中和的技术新路径。反应原理为: ,向容积为的恒容密闭容器中通入和,在不同催化剂,的催化下发生反应。测得时,转化率与温度的变化关系如图3所示。
①该反应适宜选用的催化剂为 (填“”或“”)。
②时,点对应容器在内的平均反应速率 。
③、两点转化率相等,则点 (填“可能是”、“一定是”或“不是”,下同)平衡点,点 平衡点。
④从催化剂活性和平衡移动两方面解释转化率:点点的原因: 。
⑤按上述投料,若某温度下,达到平衡时,转化率为,总压强为,则该反应的平衡常数 (列出表达式即可,为以分压表示的平衡常数,气体的分压总压×该气体的物质的量分数)。
14.(2025-2026高二上·辽宁营口普通高中·期中)甲醇是一种重要的化工原料,具有广阔的开发和应用前景。工业上将水煤气(CO与的混合气体)转化成甲醇,发生的反应为。
(1)已知:Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
则的 ,该反应能自发进行的条件为 (填“高温”或“低温”)。
(2)一定条件下,在恒容密闭容器中充入1 mol 和2 mol 合成,下列说法能判断反应达到平衡状态的是 (填标号)。
A.混合气体的密度不再发生变化
B.混合气体的压强不再发生变化
C.
(3)在密闭容器中充入1 mol 和2 mol 合成,实验测得CO的平衡转化率与温度、压强(单位为kPa)的关系如图所示。
① (填“>”“<”或“=”),判断的理由是 。
②、、的大小关系是 。
③若在℃,下发生反应,平衡时的体积分数是 (保留3位有效数字)%,平衡常数 (为用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算的平衡常数,分压=总压×气体的物质的量分数;整理出含的最简表达式)。
15.(2025-2026高二上·辽宁鞍山·期中)合成氨反应 在工业生产中的大量运用,满足了人口急剧增长对粮食的需求,也为化工合成提供了足够的原料。工业合成氨的部分工艺流程如下:
(1)请用平衡移动原理解释在流程中及时分离出氨气的原因: 。
(2)对于合成氨反应,下列各物理量随时间(t)变化的有关图像一定正确的是 (填字母)。
A. B. C.
(3)在合成氨工业中,原料气(、、及少量CO、的混合气体)在进入合成塔之前需要经过铜氨液处理,目的是去除其中的CO,反应为 。
①铜氨液吸收CO适宜的生产条件是 (从温度和压强考虑,下同)。
②吸收CO后的铜氨液经过适当处理可再生,恢复其吸收CO的能力,循环使用。铜氨液再生的适宜生产条件是 。
(4)在恒温恒容密闭容器中模拟工业合成氨,起始投料时各物质的浓度如下表:
投料
1.0mol/L
3.0mol/L
0
投料
0.5mol/L
1.5mol/L
1.0mol/L
①若按投料进行反应,测得达到平衡状态时的转化率为60%,则该温度下合成氨反应的平衡常数K= (用分数表示,需化简)。
②若按投料进行反应,起始时反应的平衡移动方向为 (填“正向”或“逆向”),判断依据是 。
(5)现有处于相同温度的恒容密闭容器A和恒压密闭容器B,两容器中均充入1mol 和3mol ,此时两容器的容积相等。待反应达到平衡状态,A中的体积分数为a;B中的体积分数为b,则a b(填“>”“=”或“<”)。
16.(2025-2026高二上·陕西省西安市铁一中学·期中)“碳中和”是当前全球应对气候变化的重要目标,通过特定技术将二氧化碳转化成有用产品是实现该目标的关键路径之一、
(1)一定条件下,加氢可转化为绿色产品。该转化体系涉及以下三个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
①一定温度下,反应Ⅱ能自发进行,则 0(填“>”“<”或“=”)。
②计算的 。
③在一定条件下,反应Ⅰ达到平衡后,升高温度,增大的倍数 增大的倍数(填“>”“<”或“=”)。
(2)一定条件下,可转化为高附加值产品。该转化体系涉及以下两个反应:
Ⅰ、主反应:
Ⅱ、副反应:
①在恒容密闭容器中加入等物质的量的和,起始压强为,平衡时压强为,与的浓度相等,用各物质的平衡分压表示反应Ⅱ的平衡常数 (用含和的代数式表示);能提高平衡产率的措施有 (至少写出两种)。
②实验测得平衡时的转化率及和的选择性(产物的选择性:生成的或与转化的的比值)随温度变化如图所示。
曲线a表示 ;曲线b表示 ;温度高于240℃时,随着温度升高曲线a和b均呈下降趋势的原因是 。
17.(2025-2026高二上·陕西宝鸡·期中)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。铁触媒催化合成氨经历下图所示①~⑥步过程(从状态Ⅰ至状态Ⅶ):(注解:图中“”表示吸附在催化剂表面的物质)
请根据信息回答下列问题:
(1)催化反应往往经过物质在催化剂表面的“吸附”过程和脱离催化剂表面的“脱附”过程。上图历程中包含 个基元反应,第 (填序号)步为决速步,“吸附”过程是 (填“吸热”或“放热”)过程。
(2)相同质量的同种催化剂,在载体上的分散度越 (填“高”或“低”),催化效果越好。
(3)根据上图计算合成氨反应的焓变 。
(4)关于合成氨工艺流程,下列理解正确的是______(填字母)。
A. 控制温度()远高于室温,是为了保证尽可能大的平衡转化率和快的反应速率
B. 可将液化,不断将液氨移去,利于反应正向进行
C. 当温度、压强一定时,在原料气(和比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率
D. 分离空气可得,通过天然气和水蒸气转化可得,原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
(5)工业尾气中的可通过催化氧化为除去,已知与作用分别生成、、的反应均为放热反应。将一定比例的、和的混合气体以一定流速经过装有催化剂的反应管,的转化率、的选择性[]与温度的关系如图。
其他条件不变,在范围内升高温度,出口处氮氧化物的量 (填“增大”或“减小”),原因是 。
18.(2025-2026高二上·山西忻州部分学校·期中)氨气是一种重要的含氮化合物,在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)工业上合成氨的原理为 。
①从反应原理上分析,合成氨反应中,在投料量一定的情况下,为提高氨气在平衡混合气体中的体积分数,可采取的措施为 (从温度和压强角度回答)。
②在实际生产中,我国工业上合成氨通常采用400~500℃,主要原因为 。
(2)已知工业上用和合成的能量变化如图。
①写出和合成的热化学方程式: 。
②已知键能是指气态分子中共价键解离成气态原子所吸收的能量。、条件下,、的键能分别为、,则的键能为 (结果保留小数点后1位)。
(3)氨气可用于制备高能燃料肼。已知的燃烧热为,则表示燃烧热的热化学方程式为 ;已知该反应正反应的活化能为,则逆反应的活化能 (用含的式子表示)。
(4)已知时反应的。时,在恒容容器中发生该反应,某时刻测得的物质的量分别为、、时,此时该反应的 (填“”“”或“”)。
19.(2025-2026高二上·青海省西宁市第二中学·期中)工业上可利用甲烷水蒸气转化法生产氢气。涉及的反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)已知反应:的,则 。反应Ⅱ自发进行的条件是 。
(2)若在恒温恒压的密闭容器中只发生反应Ⅰ,下列条件能说明反应I—定已达平衡状态的是___________。
A.
B. 容器内气体的平均密度不再改变
C. 反应吸收的热量达到206kJ
D. 键断裂的同时有键断裂
(3)恒压为1MPa时,向某密闭容器中按水碳比投料,时平衡体系中部分组分的物质的量如下表所示:
组分
物质的量
0.04
0.32
0.5
0.08
用各组分气体的平衡分压代替平衡浓度也可以表示化学反应的平衡常数(),时反应Ⅰ的平衡常数 。(结果保留两位小数,已知气体分压气体总压各气体的体积分数)。
(4)实际工业生产过程中,常向反应体系中加入适量多孔,其优点是 。
(5)反应Ⅰ也可以设计成原电池,其反应装置如下图所示:
请写出负极的电极反应式: 。
20.(2025-2026高二上·青海省西宁市第五中学·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 。
21.(2025-2026高二·陕西榆林靖边·期中)25℃时,醋酸、次氯酸和碳酸的电离平衡常数如下所示:
化学式
CH3COOH
HClO
H2CO3
电离平衡常数
K=1.8×10-5
K=4.0×10-8
Ka1=4.5×10-7Ka2=4.7×10-11
(1)上述三种酸中,酸性最强的是 。
(2)同浓度的、、、在溶液中结合的能力最强的是 。
(3)下列能使醋酸溶液中CH3COOH的电离程度增大,而电离平衡常数不变的操作是_______(填字母)。
A. 升高温度 B. 加水稀释
C. 加少量的CH3COONa固体 D. 加入浓硫酸
(4)判断CO2通入次氯酸钠溶液中是否发生反应,如果不能说出理由,如果能请写出相应的化学方程式: 。
(5)取等体积、等pH的醋酸和次氯酸两种溶液,分别用等浓度的NaOH稀溶液恰好完全中和时,消耗NaOH溶液的体积分别为V1、V2,则V1 (填“”、“”或“”)V2。
(6)25℃时,若初始时次氯酸溶液中HClO的物质的量浓度为0.1 mol·L-1,达到电离平衡时溶液中c(H+)= mol·L-1。
(7)已知: ,醋酸在水溶液中电离出1 mol H+吸收0.3 kJ热量,则稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时,放出热量为 kJ。
22.(2025-2026高二上·山西省三晋联盟·期中)工业上制取氢气时涉及的一个重要反应是。
已知:① ;
② ;
③ 。
回答下列问题:
(1)表示的燃烧热的热化学方程式为 (填“①”或“③”)。
(2)反应 (填具体数字)。[已知: ]。
(3)已知反应 。
①该反应属于 (填“放热”或“吸热”)反应。
②每转移0.2 mol电子,能量变化为 kJ,生成的质量为 g。
(4)4.8 g 在10.4 g氧气中燃烧至反应物耗尽,燃烧后的产物为 (填化学式);若将产生的气体通入的溶液中,发生反应的离子方程式为 ,此时观察到的现象为 。
23.(2025-2026高二上·山西省三晋联盟·期中)25℃时,部分弱酸的电离平衡常数如表所示:
化学式
(一元酸)
电离常数
回答下列问题:
(1)25℃下,四种酸的酸性由强到弱的顺序为 。
(2)25℃时,浓度为的HClO溶液中 。
(3)在水溶液中的电离方程式为 。
(4)写出足量溶液、溶液分别滴入溶液中发生反应的离子方程式: 、 。
(5)具有较强的还原性,将溶液滴入溶液中是否会发生反应,判断并说明理由: 。
(6)设计实验证明是一元弱酸: 。
24.(2025-2026高二·陕西榆林靖边·期中)是地球大气的主要组成成分,氮及其化合物对人类的生产和生活影响较大。回答下列问题:
(1)随着航空航天事业的蓬勃发展,肼逐渐走进人们的视野。肼具有不稳定性和可燃性,一定温度下存在下列反应:
反应:
反应:
①分解生成和的热化学方程式为 。
②该温度下,在表面的分解过程如图所示:
过程a为 (填“放热”或“吸热”)反应;下列能表示过程b的能量变化的图像是 (填“A”或“B”)。
(2)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就,合成氨反应原理为。
①该反应 (填“”或“”)0。
②工业合成氨常采用左右的温度,其原因是 (填字母)。
a.提高的平衡转化率
b.适当提高氨气的合成速率
c.催化剂在左右时活性最大
③结合速率、平衡、成本等因素,阐述工业合成氨采用的原因: 。
④某化学小组利用虚拟仿真软件模拟合成氨的反应。在容积固定为的密闭容器内充入和,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后,在温度为、压强为的条件下开始反应,其气体总物质的量随时间变化如下表:
反应时间/min
0
5
10
15
20
25
30
气体总物质的量/mol
4
3.52
3.3
3.16
3.06
3
3
则该反应的平衡常数 (用含的代数式表示,为用分压来表示的平衡常数,且某气体的分压=总压×该气体的物质的量分数)。
25.(2025-2026高二上·山西省三晋联盟·期中)将二氧化碳转化为绿色液体燃料甲醇()是实现碳中和的一个重要途径。甲醇制备过程中发生的反应有:
反应Ⅰ. ;
反应Ⅱ. ;
反应Ⅲ. 。
回答下列问题:
(1) (用含、的代数式表示), (用含,的代数式表示)。
(2) (填“低温”或“高温”)条件有利于反应Ⅲ自发进行。
(3)某温度下,往10 L恒容密闭容器中充入1.0 mol 和3.0 mol ,初始压强为6.0 MPa,同时发生反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ。8 min后体系达到平衡状态,测得体系总压强为4.8 MPa,的分压为0.9 MPa(分压=总压×物质的量分数)。
①0~8 min内, 。
②8 min时,混合气体中CO的分压为 MPa。
③8 min时,混合气体中氢气的质量为 g。
④8 min时,水蒸气的浓度 。
⑤反应Ⅱ的平衡常数 。
26.(2025-2026高二上·辽宁锦州省重点高中·期中)开展碳一(、、)化学研究对保障我国能源安全,具有重要意义。回答下列问题:
(1)根据下表相关信息,反应的 (用含、的代数式表示); (用含、的代数式表示)。
相关反应
化学平衡常数
ⅰ
ⅱ
(2)一定温度下,反应的平衡常数为1.0,保持温度不变,向固定体积的密闭容器中充入各的和,后达到平衡,则内用表示的化学反应速率为 ;的转化率为 。
(3)一定温度下,和反应可制备合成气(和): 。该反应能够自发进行的条件是 (填“高温”或“低温”)。在恒温恒压下进行该反应,下列能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.容器内和的物质的量浓度之比是
B.的消耗速率等于的生成速率的0.5倍
C.容器的体积保持恒定
D.容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变
(4)在密闭容器中投入和,发生反应。实验测得的平衡转化率随温度、压强的变化如图所示。
①该反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
② (填“”或“”)。
③设点对应平衡体系的容积为,该温度下反应的平衡常数 。
27.(2025-2026高二上·山西·期中)甲醇是一种重要的化工原料,也是潜在的清洁能源。工业上常用甲醇水蒸气重整制氢,所得氢气可用于合成氨。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ在时, 。根据计算结果,该反应在298 K下 (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)计算机模拟单个“”分子在催化剂作用下的反应历程及相对能量变化如图所示(*表示催化剂表面吸附的物种)。
写出反应历程中决速步骤的反应式: 。
(3)实际生产中,反应Ⅱ通常选择673~773 K的较高温度,主要原因为 ;实际生产中,反应Ⅱ通常采用高压,除了提高反应速率外,还有利于 。
(4)在某2 L恒容密闭容器中充入和发生反应Ⅱ,在一定温度下达到平衡。测得平衡时容器内压强是起始压强的0.8倍,则该温度下反应Ⅱ的物质的量分数平衡常数 (以物质的量分数代替浓度计算,列出计算式即可);若保持温度不变,再向容器中充入和,再次平衡时的体积分数与原平衡相比将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
28.(2025-2026高二上·陕西西安部分学校·期中)氢能是最具应用前景的能源之一,氢气的制备和应用是目前的研究热点。回答下列问题:
(1)部分物质的标准燃烧热如表:
名称
化学式
名称
化学式
氢气
乙炔
一氧化碳
乙烷
甲烷
乙醇
请分析氢气是最具应用前景的能源之一的原因: 。
(2)氨气中氢含量高,可通过氨热分解法制氢气。一定温度下,催化分解为和的过程中,能量变化如图所示。
已知断开(或形成)1 mol 键、1 mol H-H键分别需要吸收(或放出)946 kJ、436 kJ的热量,则断开1 mol N-H键吸收的热量为 (保留3位有效数字)kJ。
(3)氢氧石棉膜燃料电池的启动时间仅15分钟,并可瞬时停机,其工作原理如图。
①该装置工作时,移向 (填“多孔镍电极”或“多孔银电极”,下同)。
②该装置工作时,电子由 移向 。
③正极的电极反应式为 ;负极的电极反应式为 。
29.(2025-2026高二上·陕西商洛部分学校·期中)在室温下,有下列四种浓度均为的溶液,请根据要求填写下列空白:
①溶液;②溶液;③溶液;④氨水
(1)溶液①呈 (填“酸”、“碱”或“中”)性,其原因是 (用离子方程式表示)。
(2)室温下,测得溶液②的,则说明的水解程度 (填“>”、“<”或“=”,下同)的水解程度,与浓度的大小关系是 。
(3)若将①与④等体积混合,则在溶液中 (填离子符号)的浓度为;和 (填离子符号)的浓度之和为。
(4)溶液①至④中,c()从小到大的顺序是 。(用序号表示)
(5)25℃时,向氨水中加入同体积同浓度的盐酸。下列说法正确的是 。
a.
b.
(6)(不定项选择)25℃时,溶液加水稀释过程,下列表达式的数据变大的是_______。
A.
B.
C.
D.
(7)某温度下,的盐酸中,该温度下的溶液与的溶液混合后溶液的,则与溶液的体积比为 。
30.(2025-2026高二上·山西提升考·期中)工业上以和为原料合成甲醇是实现“碳达峰、碳中和”的重要途径。主要反应如下:
反应I:;
反应Ⅱ:。
回答下列问题:
(1)在恒温恒容密闭容器中充入和只发生反应I,下列可说明反应体系达到平衡状态的是___________(填字母)。
A. 容器内混合气体密度不再变化
B. 甲醇浓度与水蒸气浓度的比值不再变化
C. 混合气体平均摩尔质量不再变化
D.
(2)向压强为的恒压密闭容器中,充入和,发生反应I和Ⅱ,平衡时测得的平衡转化率与的选择性与温度的关系如图所示。
①平衡转化率随温度升高发生如图变化的原因是 。
②为提高单位时间内的产率,可采取的措施是 (写出一点即可)。
(3)向恒容密闭容器中充入和,只发生反应I.达平衡时容器内总压强为的物质的量分数为。
①平衡时的转化率为 (保留一位小数)。
②该温度下反应I的压强平衡常数 (用含的代数式表示,分压=总压×物质的量分数,结果需化简)。
③若反应I在恒温恒压条件下进行,达平衡后通入惰性气体,平衡 (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
(4)一种用磷化硼纳米颗粒催化和合成的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用“*”标注,如“*”表示吸附在催化剂表面,图中“”已省略)。
合成甲醇过程的决速步反应方程式为 ;该过程中得到相对较多的副产物为 。
(5)工业上常采用“双催化剂串联”工艺:先在催化剂A表面发生反应Ⅱ生成,再在催化剂B表面与反应生成。与直接发生反应I相比,该工艺的优点是 (答1点即可)。
31.(2025-2026高二上·辽宁省大连市城联盟·期中)完成下列各题:
(1)已知常温下,Ka(HCN)=6.2×10-10。常温下,含等物质的量浓度的HCN与NaCN的混合溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性;该溶液中 (填“>”“<”或“=”)。
(2)已知25℃时,的电离常数Ka1=1×10-2,则该温度下水解反应的平衡常数Kh= (计算出数值);若向溶液中加入少量的,则溶液中将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)用氨水将SO2转化为,再氧化成(NH4)2SO4,实验测得溶液中,则溶液的pH为 (已知:该条件下H2SO3的Ka1=1.5×10-2,Ka2=1.0×10-7)。
(4)已知20℃时,0.1mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液的pH=3,该溶液中 mol·L-1。(计算出数值)
(5)实验测得的溶液以及的pH随温度变化曲线如图所示。60℃,的溶液中由水电离出的OH-浓度是 。
32.(2025-2026高二上·辽宁省大连市城联盟·期中)乙炔(C2H2)、乙烯和乙烷是重要的基础化工原料,在生产、生活中有广泛应用。回答下列问题:
(1)已知几种共价键的键能如下表所示。
共价键
H-C
C-C
H-H
键能/(kJ·mol-1)
a
b
c
d
根据上述键能估算: ΔH1= kJ·mol-1。
(2)科学家用计算机模拟了乙炔在钯表面催化加氢的反应机理,单个乙炔分子在催化剂表面的反应历程如图甲所示,吸附在钯表面的物质用“*”标注,TS代表过渡态。
总反应分多步基元反应,其中,分子有效碰撞概率最大的基元反应的化学方程式是 ;引入Pt催化剂,总反应的焓变 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)在反应器中充入一定量的C2H4(g)和H2(g),已知C2H4(g)+H2(g)⇌C2H6(g) ΔH2=-219 kJ·mol-1,在铂催化剂作用下合成乙烷,测得C2H6(g)平衡体积分数()与温度、压强关系如图乙所示。
①随着X增大,体积分数()降低的原因是 。
②平衡常数M N(填“>”“<”或“=”,下同);Y1 Y2;正反应速率v(N) v(Q)。
(4)一定温度下,保持总压强为100 kPa,向反应器中充入1 mol C2H2(g)和3 mol H2(g),加入一定量催化剂,经a min达到平衡,乙炔平衡转化率为50%,乙烯的选择性为60%。
①反应开始到恰好达到平衡状态时,H2平均压强变化率为 kPa/min(用所给字母表示,数字保留1位小数)。
②反应C2H2(g)+H2(g)⇌C2H4(g)的平衡常数Kp为 (kPa)-1(只列计算式)。提示:用分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×物质的量分数。乙烯的选择性。
33.(2025-2026高二上·辽宁省重点中学协作校·期中)常温下,几种酸的电离常数如表所示。
弱酸
HCN
HCOOH
HF
电离常数
Ka=6.2×10-10
Ka1=4.5×10-7Ka2=4.7×10-11
Ka=1.8×10-4
Ka=6.0×10-4
回答下列问题:
(1)相同浓度的下列酸溶液的酸性最强的是___________(填字母)。
A. HCN
B.
C. HCOOH
D. HF
(2)向10 mL 0.1 mol/LHCOOH溶液中加入蒸馏水,将其稀释到1L后,下列说法不正确的是___________。
A. HCOOH的电离程度增大
B. 增大
C. 的数目增多
D. 增大
(3)向10 mL 0.1 mol/LHF溶液中逐滴加入NaOH溶液,HF的电离平衡向 移动;当时,溶液的pH= (1g÷2=0.3,1g3=0.5)。
(4)向KCN溶液中通入少量,离子方程式为 。
(5)物质的量浓度相同的①溶液②NaF溶液③NaCN溶液,溶液的碱性由强到弱顺序为 (填序号);0.1 mol/L溶液中电荷守恒关系为 。
34.(2025-2026高二上·山西卓越大联考·期中)二氧化硫的综合利用在工业上占有重要的位置。请回答下列问题。
(1)接触法制硫酸时,和在催化下发生可逆反应生成,已知每当有参加反应时放出热量,则反应的热化学方程式为 。当和按一定比例进入反应器,在、和压强下,的平衡转化率随温度的变化如图所示。
分析图像可知反应在、550℃时的 ,判断的依据是 。
(2)也可用来回收工业废气中的,反应的化学方程式为:,在某温度下达到平衡时,测得密闭系统中各组分的浓度分别为、、,则计算可知该温度下反应的平衡常数的值为 。
(3)用氨水吸收工厂烟气中的,既能有效减少对空气的污染,还能得到硫酸盐产品。如图为氨水吸收时溶液中、、的物质的量分数随的分布图。向氨水中通入少量时,主要反应的离子方程式为 ;当通入至溶液时,溶液中浓度最大的阴离子是 (填化学式)。由图可知的二级电离平衡常数的值约为 。
35.(2025-2026高二上·山西卓越大联考·期中)卤族元素在化工生产中占有重要的位置。
(1)氟气的性质非常活泼,将氟气通入氙气(Xe)中会产生、、三种氟化物气体,反应的化学方程式为。现将和足量的同时通入的容器中,保持温度不变,反应后,测得容器内剩余的还有,则内用表示的此反应速率 ,此时容器内的压强比反应前 、(填“增大”或“减小”)。
(2)为实现氯资源循环利用,工业上采用催化氧化法处理废气,反应的热化学方程式为 。将等物质的量的和分别以不同起始流速通入反应器中,在360℃、400℃和440℃下反应,通过检测流出气成分绘制了的转化率曲线,如下图所示。
请回答:
①反应的 0(填“>”或“<”)。
②结合以下信息,可知的燃烧热 。
③若流速低于时,流出气中反应已达平衡,则图中的 ℃,流出气中大于和的原因是 。
④下列措施不能提高M点HCl转化率的是 (填选项序号)。
A.降低的流速 B.保持流速不变,将温度调整到400℃
C.增大 D.使用更高效的催化剂
⑤若N点反应已达平衡,HCl的转化率为80%,则此时的转化率为 。
36.(2025-2026高二上·辽宁营口普通高中·期中)一定条件下,反应的速率方程为。某温度下,该反应在不同浓度下的反应速率如表所示,回答下列问题:
序号
反应速率
Ⅰ
0.1
0.1
2
Ⅱ
0.1
0.4
2
8
Ⅲ
0.2
0.4
16
Ⅳ
0.4
0.1
4
2
Ⅴ
0.2
0.1
1
4
(1)该反应过程中,断裂了 (填“极性键”“非极性键”或“极性键和非极性键”)。
(2)对于反应和, (填“>”或“<”),判断的理由为 。
(3)根据表中测定结果,可得:
① (填具体数字)。
② (填具体数字)。
③ (用含的代数式表示)。
(4)反应体系的三种物质中, (填“”“”或“HBr”)的浓度对反应速率影响最大。
(5)保持其他物质的浓度不变,增大的浓度,会使反应速率 (填“增大”或“减小”)。
37.(2025-2026高二上·辽宁鞍山·期中)常温下,用pH计测定不同浓度的醋酸的pH,结果如表:
醋酸浓度
0.0010
0.0100
0.0200
0.1000
0.2000
pH
3.88
3.38
3.23
2.88
2.73
(1)根据表中数据,计算醋酸的Ka= 。根据表中数据可以得出:随着醋酸浓度的增大,醋酸的电离程度将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)常温下,已知HNO2的电离常数为将pH和体积均相同的HNO2和CH3COOH溶液分别稀释,其pH随加水体积的变化如图所示,曲线II代表 溶液,溶液中水的电离程度c d(填“>”、“=”或“<”),相同体积a点的两溶液分别与NaOH溶液恰好中和后,消耗NaOH溶液的体积,HNO2 CH3COOH(填“>”、“=”或“<”)。
(3)常温下,已知H3PO4的电离常数,,。则足量NaNO2溶液和H3PO4溶液反应的离子方程式为 。
(4)亚磷酸(H3PO3)是一种精细化工产品。向H3PO3溶液中加入过量NaOH溶液后,所得的溶液中只有、两种阴离子,则H3PO3是 (填“一元酸”、“二元酸”或“三元酸”)。
38.(2025-2026高二上·辽宁省阜新市百师联盟·期中)水溶液广泛存在于生命体及其赖以生存的环境中。
Ⅰ.已知时,几种物质的电离平衡常数如下表所示。
化学式
CH3COOH
HCN
电离常数
请回答下列问题:
(1)pH相同的以下三种溶液,浓度最大的是 (填字母)。
A.NaCN溶液 B.CH3COONa溶液 C.Na2CO3溶液
(2)25℃时,在0.5mol·醋酸溶液中由醋酸电离出的约是由水电离出的的 倍。
(3)25℃时,在与的混合溶液中,若测得该混合液的,则该溶液中 。
(4)25℃时,将溶液与溶液等体积混合,反应后溶液恰好显中性,用表示醋酸的电离平衡常数 。
Ⅱ.测定某样品中的含量的实验步骤如下(已知杂质不参加反应,的相对分子质量为248):
①取的溶液,用硫酸酸化后,加入过量的溶液,发生的反应为。
②称取2.000g该样品,并配制成100mL溶液,用该溶液滴定步骤①中所得溶液至终点,三次平行实验平均消耗24.80mL样品溶液,发生的反应为
(5)“步骤②”中滴定选用 作指示剂,滴定终点的现象为 。
(6)样品中的质量分数为 。
39.(2025-2026高二上·辽宁省阜新市百师联盟·期中)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般以和为原料合成甲醇,该反应的化学方程式为。
(1)该反应的平衡常数 (用物质的量浓度表示)。
(2)下列措施中有利于增大反应的反应速率且利于反应正向进行的是___________(填字母)。
A. 使用高效催化剂
B. 降低反应温度
C. 随时将与反应混合物分离
D. 增大体系压强(减小容器容积)
(3)若在恒温、恒压条件下,在密闭容器中进行可逆反应:,达到平衡状态的标志是 (填字母)。
A.单位时间内生成的同时生成
B.混合气体的密度不再改变的状态
C.混合气体的压强不再改变的状态
D.混合气体的平均摩尔质量不再改变的状态
E.的浓度之比为的状态
(4)一定条件下,向2L的定容密闭容器中充入1molCO和2mol,发生反应:的平衡转化率与温度、压强的关系如图示。
①A、B、C三点对应的平衡常数、、的大小关系是 。
②压强 (填“>”“<”或“=”)。若,则A点的 。(为以气体的分压表示的平衡常数;气体的分压=气体的总压×气体的物质的量分数)。
③在温度下,由D点到B点的过程中,正、逆反应速率之间的关系: (填“>”“<”或“=”)。
40.(2025-2026高二上·陕西安康·期中)碳达峰和碳中和是应对气候变化的重要策略,以为原料合成甲醇可以减少的排放,可以更快地实现碳达峰和碳中和。和生成甲醇涉及的反应如下:
主反应:;
副反应:。
回答下列问题:
(1)主反应的焓变和熵变随温度变化很小,可视为常数,主反应能自发进行温度范围是小于 K(保留一位小数)。
(2)反应 。
(3)下图中表示反应的平衡常数随温度变化关系的曲线为 (填“a”或“b”)。
(4)在恒温、恒容条件下,发生主反应和副反应,下列说法不能表明达到平衡状态的是 (填选项字母)。
a.气体的平均摩尔质量不变 b.某时刻
c.气体的压强保持不变 d.保持不变
(5)T℃时,在主、副反应的混合体系中,平衡时,生成甲醇的选择性随压强的变化如图所示[已知:的选择性]。
①增大压强,甲醇的选择性增大的原因是 。
②T℃时,若在1L密闭容器中充入和时,在压强为时反应达到平衡,生成0.6molCO(此时水为气态),甲醇的平均反应速率= ;T℃时,主反应的压强平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,用含的代数式表示)。
(6)一定条件下使、混合气体通过反应器,检测反应器出口气体的成分及其含量,计算的转化率和的选择性以评价催化剂的性能。其他条件相同时,在不同催化剂作用下发生主、副反应,在相同的时间段内的产率、选择性随温度的变化如图所示:
在上述条件下合成甲醇的工业条件是______(填选项字母)。
A. 210℃
B. 230℃
C. CZT催化剂
D. 催化剂
41.(2025-2026高二上·陕西安康·期中)学习和探究弱电解质在水中的电离平衡有助于我们研究水溶液中的粒子关系,弱酸在水溶液中存在电离平衡常数。25℃时,三种常见弱酸的电离平衡常数如表所示:
化学式
HClO
电离平衡常数
、
回答下列问题:
(1)写出的电离方程式: 。
(2)通常表示弱酸的电离平衡常数,值越大表示该弱酸的酸性越 (填“强”或“弱”),当用蒸馏水稀释醋酸时,醋酸的 (填“变大”“变小”或“不变”,下同),当温度升高时, 。
(3)已知,弱酸的与盐的水解平衡常数存在一定关系。25℃时,、、、结合的能力由大到小的顺序是 ;等浓度的三种溶液①溶液、②溶液、③溶液,溶液pH最大的是 (填序号);25℃时的 (保留2位有效数字)。
(4)下列反应不能发生的是 (填选项字母)。
a.
b.
c.
(5)人们利用盐类水解反应设计出泡沫灭火器,泡沫灭火器塑料内筒中装有浓溶液,内筒与钢制外筒之间装有浓溶液,使用时将灭火器倒置,两溶液混合后发生剧烈反应,产生的大量气体和沉淀一起以泡沫形式喷出,覆盖在燃烧物的表面隔绝氧气,从而达到灭火的效果。写出该反应的离子方程式: 。
42.(2025-2026高二上·陕西宝鸡·期中)油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并利用。已知下列反应的热化学方程式:
① (平衡常数)
② (平衡常数)
③ (平衡常数)
(1) (用含和的代数式表示)。
(2)已知反应②中相关化学键的键能数据如表:
化学键
键能/()
a
b
c
d
则键的键能 (用含,,的代数式表示)。
(3)下列叙述一定能说明反应②达到平衡状态的是______(填字母)。
A. 断裂键的同时生成键
B. 恒温恒容,和浓度之比不再变化
C. 恒温恒压,混合气体的密度不再变化
D. 恒容绝热,不再变化
(4)在恒压密闭容器内,充入与只发生反应③。的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①压强: (填“>”、“<”或“”)。
②比较,,三点的平衡常数大小: (用,,表示)。
(5)若其他条件相同的情况下,反应③在不同温度下反应相同时间后,测得的转化率()随温度()的变化曲线如图,其原因是 。
(6)在、条件下,按充入混合气体发生反应①,平衡时混合气中与的分压相等,则该温度下平衡常数 。(用分数表示)(为以分压表示的平衡常数,以各气体物质的平衡分压替代物质的量浓度,气体的分压等于其物质的量分数总压强)
(7)将和按体积比投料,并用稀释,发生反应①③。在常压和不同温度下,反应相同时间后,、和的体积分数随温度的变化关系如图所示。时,的体积分数为 。
43.(2025-2026高二上·山西忻州部分学校·期中)煤的气化可得到水煤气,利用水煤气可合成甲烷。该过程发生反应:
主反应i:
副反应ii:
副反应iii:
回答下列问题:
(1)反应iii的 ,该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)条件下可自发进行。
(2)将一定量和充入一恒温恒容密闭容器中发生反应iii。则下列不能说明该反应达到平衡状态的是___________(填选项字母)。
A. 的体积分数不变
B. 容器内混合气体的密度不变
C.
D. 混合气体的平均摩尔质量不变
(3)时,向恒温刚性密闭容器中充入和,发生反应i和ii,反应过程中容器内气体的总压和的物质的量随时间的变化如图。
①的平衡转化率为 。
②内,用表示的平均反应速率 。
③时,反应i的平衡常数 。
④若平衡后保持其他条件不变,向容器中再充入,反应ii的平衡将 (填“正向”或“逆向”)移动。
(4)已知反应ii为基元反应,其正、逆反应的速率分别表示为、。升高温度时,将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
44.(2025-2026高二上·辽宁省重点中学协作校·期中)氢能是理想的新能源,乙醇-水催化重整可获得H2具有重要意义。其主要反应为:
反应Ⅰ:C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g) ΔH
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)已知C2H5OH(g)和H2(g)的燃烧热分别为1410kJ·mol-1和286kJ·mol-1,H2O(g)H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1,则反应Ⅰ的ΔH= kJ·mol-1,该反应在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行。
(2)向恒容隔热容器中加入一定量C2H5OH(g)和H2O(g)发生上述反应,能表明体系达到平衡状态的是___________。
A. 混合气体的温度保持不变 B. 容器中c(CO2):c(H2O)=2:3
C. 容器中气体压强保持不变 D. v正(H2)=v逆(H2O)
(3)在1.0×105Pa,n始(C2H5OH):n始(H2O)=1:3时,仅考虑上述反应,平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。(CO的选择性=×100%)
①图中曲线a表示 ,其值随温度的变化先增大后减小的原因是 。
②根据图中信息,250℃时反应Ⅱ的平衡常数Kp= (Kp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。精确到0.001)。
③有关工业乙醇-水催化制备H2的条件选择,下列说法正确的是 (选填序号)。
A.升高温度可以加快反应速率,因此温度越高越好
B.n始(H2O)对反应Ⅰ、反应Ⅱ均有影响,因此n始(H2O)越大越好
C.选择反应Ⅰ的合适催化剂可以提高单位时间内氢气的实际产率
试卷第1页,共3页
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专题11 化学反应原理综合题
1.【答案】(1)3X+Y2Z (2) (3)① 0.9 ② 放热 (4)B
2.【答案】(1)① ② (2)① < ② 4 ③ 0.2 (3)① 不变 ② 变小 ③ 正向
3.【答案】(1)6NA (2)① CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ΔH=+(E2-E1) kJ/mol ② 等于 (3)Ⅱ (4)ΔH1<0,温度降低反应Ⅰ平衡正移,c(N2O2)浓度增大的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响 (5)① ② 0.5 mol·L-1·h-1 ③
4.【答案】(1)① ② (2)① > ② 高温 (3)① 43.2 ② ③ 90 ④
5.【答案】(1)阴离子 (2)① 氧化 ② 得到 (3)① ② (4) (5)不变
6.【答案】(1)2NO+2CO2CO2+N2 (2)① 280 ② 4.00×10-3 ③ 3.00×10-3 (3)① 6.50×10-3 ② 采用控制变量方法研究,由于第Ⅰ组实验和第Ⅲ组实验的反应温度不同,因此其他反应条件应该相同 ③ 4.50×10-3 ④ 升高温度,反应速率加快,达到平衡所需时间缩短
7.【答案】(1) (2)CD (3)bc (4)① 增大压强或加入催化剂;t2 ② (5)处于平衡状态
8.【答案】(1) (2) (3)① 开始无明显现象,后有气泡产生 ② ③ (4) (5)4.24
9.【答案】(1)① -90.7 ② 低温 (2)C (3)① < ② 该正反应是一个气体体积减小的方向,增大压强平衡正向移动,CO平衡转化率增大 ③ K(A)=K(B)>K(C) ④ 57.1 ⑤
10.【答案】(1)① ② 大于 (2)① 低温 ② 不变 ③ 增大 (3)97.9 (4)11.46
11.【答案】(1) (2)(或6) (3) (4) (5) (6)< (7)
12.【答案】(1)① 增大接触面积,使空气中被充分捕捉吸收 ② (2)① ② (3)①
+248 ② 0.111 ③ 乙 ④ B、E ⑤ 温度高于600℃,消碳反应速率增大程度大于积碳反应
13.【答案】(1) (2)① 300 ② 1:1 (3)① ② 0.005 ③ 不是 ④ 可能是 ⑤ 该反应是放热反应,若反应已平衡,温度升高平衡逆向移动;若反应未平衡,温度升高,催化剂的活性降低,使转化率降低。 ⑥
14.【答案】(1)① ② 低温 (2)B (3)① < ② 正反应为气体分子数减小的反应,压强越大,反应物的平衡转化率越大 ③ 或 ④ 57.1 ⑤
15.【答案】(1)在合成氨的反应中,减少生成物浓度,同时增加反应物浓度,可以使平衡正向移动,提高产率 (2)AC (3)① 高压和低温 ② 高温和低压 (4)① ② 正向 ③ 由已知条件计算浓度商平衡常数K (5)<
16.【答案】(1)① > ② ③ < (2)① ② 增大压强 降低温度 ③ HCOOH的选择性 ④ CO2的转化率 ⑤ 升温反应Ⅰ逆向移动程度大于反应Ⅱ正向移动程度
17.【答案】(1)① 4 ② ③ ③ 放热 (2)高 (3) (4)BD (5)① 增大 ② 在范围,温度升高,速率加快,的转化率增大,但的选择性下降
18.【答案】(1)① 低温、高压 ② 工业上需综合考虑反应速率和生产效益,且催化剂在该温度范围内活性较高 (2)① ② 391.1 (3)① ② (4)
19.【答案】(1)① ② 高温自发 (2)BD (3)0.59 (4)CaO与反应,使反应Ⅱ平衡正移,提高氢气产率;CaO与反应放热为体系提供能量,温度升高,反应Ⅰ、Ⅱ平衡均正移 (5)
20.【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
21.【答案】(1) (2) (3)B (4) (5)< (6) (7)57.0
22.【答案】(1)③ (2) (3)① 放热 ② 4.12 ③ 4.4 (4)① 和 ② ③ 溶液由澄清变浑浊再变澄清
23.【答案】(1) (2) (3) (4)① ② (5)不会,具有强氧化性,二者混合会发生氧化还原反应 (6)配制的溶液,然后测定该溶液的pH,若,则可证明为弱酸;用滴定管量取溶液,加入指示剂,用标准溶液滴定,达到滴定终点时,消耗25.00 mL标准溶液,则说明为一元酸
24.【答案】(1)① ② 放热 ③ A (2)① < ② b、c ③ 增大压强,反应速率加快,且平衡正向移动,有利于提高氨的产率;但压强过大,对设备材质要求高,动力消耗大,成本增加 ④
25.【答案】(1)① ② (2)低温 (3)① 0.005 ② 0.3 ③ 3.2 ④ 0.06 ⑤ 0.1875
26.【答案】(1)① ② (2)① 0.1 ② 50% (3)① 高温 ② CD(少选得1分,有错不得分) (4)① ① 放热 ② ② ③ ③100
27.【答案】(1)① -32.6 ② 能 (2)或 (3)① 该温度下催化剂活性最高 ② 提高和的平衡转化率(或提高的平衡产率)(合理即可) (4)① 或 ② 增大
28.【答案】(1)产物无污染,不排放,且单位质量的燃料燃烧放热多(或其他合理表述) (2)391 (3)① 多孔银电极 ② 多孔镍电极 ③ 多孔银电极 ④ ⑤ (或)
29.【答案】(1)① 酸 ② (2)① = ② = (3)① ② (4)④ ② ① ③ (5)b (6)AB (7)9:1
30.【答案】(1)CD (2)① 反应I是放热反应,反应Ⅱ是吸热反应,随温度升高,反应Ⅱ正向进行的程度大于反应I逆向进行的程度 ② 增大压强、选择合适的催化剂 (3)① ② ③ 逆向移动 (4)① (或) ② (5)降低反应活化能、提高目标产物选择性
31.【答案】(1)① 碱 ② < (2)① ② 增大 (3)5 (4) (5)
32.【答案】(1) (2)① ② 不变 (3)① X为温度,正反应放热,升温,平衡向逆反应方向移动 ② = ③ > ④ < (4)① ② (或)
33.【答案】(1)D (2)B (3)① 电离方向(或正向) ② 2.2 (4) (5)① ① >③ >② ②
34.【答案】(1)① ② 0.975 ③ 该反应为气体分子数减少的反应,故增大压强,平衡正移,提高。,所以,该线550℃时 (2) (3)① ② ③
35.【答案】(1)① ② 减小 (2)① < ② -285.8 ③ 440 ④ 反应为放热反应,温度低,平衡正向移动,氯化氢的转化率提高 ⑤ C ⑥ 20%
36.【答案】(1)极性键和非极性键 (2)① > ② 的,气态转化为液态放热,即(或其他合理答案) (3)① 2 ② 0.2或 ③ (4) (5)增大
37.【答案】(1)① ② 减小 (2)① ② < ③ < (3) (4)二元酸
38.【答案】(1)B (2) (3) (4) (5)① 淀粉 ② 滴入最后半滴样品溶液,溶液蓝色褪去且半分钟内颜色不恢复 (6)60%
39.【答案】(1) (2)D (3)ABD (4)① ② < ③ ④ >
40.【答案】(1)277.8 (2)-91.2 (3)a (4)b (5)① 主反应正反应为气体分子数减小的反应,副反应为气体分子数不变的反应,故增大压强主反应向正反应方向移动,甲醇的选择性增大; ② ③ (6)BD
41.【答案】(1) (2)① 强 ② 不变 ③ 变大 (3)① >>> ② ② ③ 5.6×10-10 (4)c (5)
42.【答案】(1) (2) (3)CD (4)① > ② (5)段未达到平衡,升高温度,反应速率增大,单位时间内的转化率增大;点为平衡点,段升高温度,平衡逆向移动,转化率减小 (6) (7)
43.【答案】(1)① ② 低温 (2)BC (3)① 60% ② ③ 0.125或 ④ 逆向 (4)减小
44.【答案】(1)① +174 ② 高温 (2)AC (3)① H2的产率 ② 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为吸热反应,升高温度反应均正向移动,温度较低时反应Ⅰ占优势时使H2的产率增大,温度较高时反应Ⅱ占优势时使H2的产率减小 ③ 0.016 ④ C
试卷第1页,共3页
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