内容正文:
专题16 化学反应原理综合题
1.【答案】(1)① 玻璃棒 ② 500mL容量瓶 ③ 胶头滴管 (2)① 玻璃搅拌器 ② 3 ③ B (3)kJ/mol (4)① 减小 ② 不变 (5)2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g),
2.【答案】(1)CE (2)① A ② C (3)① 22.4L ② 63 (4) (5)② ⑤ ⑦ ⑧ (6)① 释放 ② 99
3.【答案】(1) (2) (3)少 (4) (5)乙烷
4.【答案】(1) (2)< (3)① -109.4 ② 较低 (4)① 高温 ② 熵变 ③ ,故反应① 在常温下不能自发进行
5.【答案】(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH1=-92 kJ∙mol-1 (2)① 391 ② 吸收 ③ N2 (3)
6.【答案】(1)① 碱 ② (2)A (3)① 大于 ② 弱 ③ 体积为10、pH为2的HX溶液加水稀释至1000,若该酸是强酸则pH应为4,而稀释后pH小于4,说明在其溶液中存在电离平衡,则是弱酸(叙述合理即可) (4) (5)碱 (6)
7.【答案】(1) (2)① BD ② 75% (3)增大 (4)① > ② (或) (5)
8.【答案】(1)-41.8 (2)① 0.0375 mol∙L-1∙min-1 ② ACD (3)① < ② < ③ KA=KB>KC ④ 0.04
9.【答案】(1)② ⑤ (2)B (3)① > ② < (4)① , ② < (5)P
10.【答案】(1)① 小于 ② -1632.5 (2)① ② 合成氨的反应是气体分子数减小的反应,温度相同时,增大压强,平衡正向移动,平衡时氨气的体积分数增大(答案合理即可) ③ 0.008 ④ 341.3 ⑤ > ⑥ 将氨气液化脱离反应体系(答案合理即可)
11.【答案】(1)① CuO-ZnO-ZrO2 ② c、d (2)< (3)K= (4)① 0.075 mol/(L·min) ② 小于 ③ 随着反应向右进行,生成物浓度逐渐增加,逆反应速率逐渐增大,所以前5min内的v逆(CH3OH)小于前10min内的v逆(CH3OH) (5)AD
12.【答案】(1)CD (2) (3)① > ② 乙 ③ < ④ 在相同条件下,随着温度的升高,平衡时甲醇的百分含量减小,说明升温平衡逆向移动,该反应正向是放热反应 ⑤ >= ⑥
13.【答案】(1)① ② 相同质量的LiOH固体可吸收更多二氧化碳 (2)① <0 ② 提高CO2的转化率,抑制尿素水解,抑制尿素缩合生成缩二脲 (3)① H2 ② ③ 每生成1mol转移12mole-,每生成1mol转移2mole-,故电解生成的和的物质的量之比为
14.【答案】(1)① ② (2)① ② ③ (3)① ② 反应释放大量的热 (4)① 玻璃搅拌器 ② 一水合氨是弱碱,与盐酸反应时放热比强碱少(合理即可) (5)
15.【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
16.【答案】(1)-121.5 (2)① p ② BD ③ 0.05mol•L-1•min-1 ④ 1.0mol/L ⑤ (3)催化剂的活性降低
17.【答案】(1)① -246.1 ② K·K2·K3 (2)AC (3)① ② 之前以副反应为主,转化率随着温度升高而增大,之后以主反应为主,转化率随着温度升高而降低 ③ 增大压强 (4)50
18.【答案】(1)2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5kJ/mol (2)① DE ② B ③ 0.25P0 ④ 不移动 (3)① Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 ② 小于 ③ c(Na+)>c(HSO)>(H+)>c(SO)>c(OH-)
19.【答案】(1)① 1.0×10-12 ② 相同 (2)醋酸 (3)d (4)① < ② BD (5)AC
20.【答案】(1) (2)① 低温 ② CD ③ 大于 ④ ⑤ 加压(或增大二氧化碳的浓度) ⑥ 该反应是放热反应,随温度的升高,710 K之后平衡逆向移动,CO2的转化率降低
21.【答案】(1)① ② < ③ ④ 20 (2)① < ② 此反应是放热反应,温度越高,平衡逆向移动,氢气转化率越低 ③ 增大CO的浓度或增大压强 ④ bc
22.【答案】(1)① ② 较低 ③ ④ AD ⑤ 增大反应压强或增大NO的投入量(任写1条,合理即可) (2)① ② < ③ 正反应是放热反应,降低温度,平衡正移,达平衡时多,说明甲的温度低(合理均可) (3)① ② 3
试卷第1页,共3页
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专题16 化学反应原理综合题
1.(2025-2026高二上·云南省马关县第一中学·期中)不同的化学反应具有不同的反应热,人们可以通过多种方法获得反应热的数据,通常用实验进行测定,也可以进行理论推算。
Ⅰ、在科学研究中,科学家常用量热计来测量反应热。我校某化学兴趣小组的同学欲测定硫酸与氢氧化钠溶液反应的反应热,则:
(1)用98%浓硫酸(密度)配制浓度为0.5 mol/L的稀硫酸450 mL,选用的主要仪器有:烧杯、量筒、 、 、 。
(2)测定中和反应的反应热的装置如图所示。
①从实验装置上看,图中尚缺少的一种仪器是 。
②做一次完整的中和反应反应热测定实验,温度计需使用 次。
③现用25 mL 0.5 mol/L的稀硫酸与50 mL 0.55 mol/L氢氧化钠溶液反应测定,以下操作可能会导致测得的中和反应的反应热绝对值偏大的是 。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.量取稀硫酸的体积时仰视读数
C.分多次把氢氧化钠溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
Ⅱ、反应过程中的能量变化如图,回答下列问题。
(3)该反应 (用含式子表示)。
(4)在反应体系中加入催化剂, (填“增大”、“减小”、“不变”), (填“增大”、“减小”、“不变”)。
(5)发射卫星时可用肼()为燃料,用二氧化氮为氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气。
已知:①
②
写出肼和二氧化氮反应生成氮气和气态水的热化学方程式 。
【答案】(1)① 玻璃棒 ② 500mL容量瓶 ③ 胶头滴管 (2)① 玻璃搅拌器 ② 3 ③ B (3)kJ/mol (4)① 减小 ② 不变 (5)2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g),
【解析】(1)溶液稀释需要的主要实验仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、500mL容量瓶和胶头滴管;
(2)① 由量热计的构造可知该装置缺少的仪器是玻璃搅拌器;
② 需要使用温度计测量反应前酸溶液的温度、反应前碱溶液的温度和发生中和反应后最高温度,共需要三次;
③A.实验装置保温、隔热效果差,导致热量损失大,从而导致测量的中和热数值偏小,A错误;
B.本实验氢氧化钠过量,硫酸反应完,量取稀硫酸的体积时仰视导致量取的稀硫酸体积偏大,反应放出的热量偏多,故测得中和热数值偏大,B正确;
C.分多次把氢氧化钠溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,导致热量损失大,从而导致测量的中和热偏小,C错误;
故选B;
(3)反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差。根据图示可知:反应物总能量大于生成物总能量,故该反应发生会放出热量,反应热kJ/mol;
(4)使用催化剂,能够改变反应途径,降低反应的活化能,但不能改变反应物与生成物的能量,因此反应热不变,故在反应体系中加入催化剂,E1减小,不变;
(5)①;
②;
将②×2-① 可得肼和二氧化氮反应的热化学方程式2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g),。
2.(2025-2026高二上·云南省凤庆县第一中学·期中)图甲、乙所示装置进行实验,图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸,乙中G为电流计。请回答下列问题:
(1)以下叙述中,正确的是 。
A.甲中锌片是负极,乙中铜片是正极
B.两烧杯中铜片表面均有气泡产生
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.乙中电子从铜片经导线流向锌片
E.乙溶液中向锌片方向移动
(2)变化过程中能量转化的形式主要是:甲为 (填写选项字母);乙为 (同前)。
A.将化学能转化成热能
B.将电能转化成为化学能
C.将化学能转化成电能
(3)若反应过程中有2mol电子发生转移,则生成的氢气在标况下的体积为 ;溶液质量增加 g。
(4)写出乙中铜片上发生的反应: 。
(5)下列变化属于吸热反应的是 (填序号)。
①液态水气化②胆矾加热变成白色粉末③浓硫酸稀释④过氧化钠与水反应⑤碳酸钙高温分解⑥氢氧化钾和稀硫酸反应⑦灼热的木炭与CO2的反应⑧Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应⑨甲烷在空气中燃烧的反应
(6)合成甲醇发生的反应如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),已知反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键
H—H
C—O
C≡O
H—O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1076
465
413
(已知CH3OH结构式为,CO结构式为C≡O)
由此可知生成1mol气态甲醇 (填“吸收”或“释放”) kJ能量。
【答案】(1)CE (2)① A ② C (3)① 22.4L ② 63 (4) (5)② ⑤ ⑦ ⑧ (6)① 释放 ② 99
【解析】甲没有形成闭合回路,不能形成原电池;乙形成闭合回路,形成原电池,锌较铜活泼,Zn为负极,Cu为正极;
(1)A.甲没有形成闭合回路,不能形成原电池,故A错误;
B.铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属,不能与稀硫酸反应,甲烧杯中铜片表面没有气泡产生,故B错误;
C.两烧杯中硫酸都参加反应,氢离子浓度减小,溶液的pH均增大,故C正确;
D.乙能形成原电池反应,Zn为负极,Cu为正极,电子从负极经外电路流向正极,故D错误;
E.在原电池中,电解质溶液中的阳离子流向正极,阴离子流向负极,乙形成原电池,Zn为负极,Cu为正极,则溶液中向锌片方向移动,故E正确。
故选CE;
(2)甲没有形成闭合回路,不能形成原电池,反应放热,将化学能转变为热能;乙形成闭合回路,形成原电池,将化学能转变为电能,故答案为:A、C;
(3)总反应为,则反应过程中有2mol电子发生转移,生成1mol氢气,在标况下的体积为1mol×22.4L/mol=22.4L,质量为1mol×2g/mol=2g,反应中溶解锌1mol×65g/mol=65g,溶液质量增加65g-2g=63g;
(4)乙中铜片为正极,氢离子得到电子发生还原反应生成氢气,发生的反应:;
(5)① 液态水气化为物理变化,不是吸热反应;② 胆矾加热变成白色粉末,为分解反应,是吸热反应;③ 浓硫酸稀释为物理变化,不是吸热反应;④ 过氧化钠与水反应放出大量热,为放热反应;⑤ 碳酸钙高温分解为吸热反应;⑥ 氢氧化钾和稀硫酸反应为中和反应,属于放热反应;⑦ 灼热的木炭与CO2的反应为吸热反应;⑧Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应;⑨ 甲烷在空气中燃烧放出热量,燃烧为放热反应;
故选② ⑤ ⑦ ⑧ ;
(6)生成1mol气态甲醇时消耗1molCO和2molH2,反应物断键吸收热量,吸收的热量为(1mol×1076kJ·mol-1+2mol×436kJ·mol-1)=1948kJ,形成化学键放出热量,放出的热量为(3mol×413kJ·mol-1+1mol×343kJ·mol-1+1mol×465kJ·mol-1) =2047kJ,由此可知生成1mol气态甲醇释放2047kJ-1948kJ=99kJ的能量。
3.(2025-2026高二上·云南省玉溪市峨山县第一中学·期中)当今社会,能源的发展已成为全世界共同关注的话题,乙烷、二甲醚的燃烧热较大,可用作燃料。如图表示乙烷、二甲醚燃烧过程中的能量变化。请回答下列问题:
(1) 。
(2)乙烷的燃烧热 。
(3)等物质的量的比完全燃烧生成指定产物时放出的热量 (填“多”或“少”)。
(4)根据题图写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式: 。
(5)从环保角度分析,放出相同的热量时选择 (填“乙烷”或“二甲醚”)作为燃料产生的二氧化碳较少。
【答案】(1) (2) (3)少 (4) (5)乙烷
【解析】(1)依据原子守恒分析可知氢原子守恒,6a=2,a=,故答案为:。
(2)根据图象分析可知 1313mol乙烷完全燃烧放热520kJ,所以1mol乙烷完全燃烧放热为520kJ×3=1560kJ,则乙烷的燃烧热△H=,故答案为:。
(3)反应物气态比液态能量高,则等物质的量的比完全燃烧生成指定产物时放出的热量少,故答案为:少。
(4)结合状态及焓变可知二甲醚完全燃烧时放出热量485 kJ,则1 mol二甲醚完全燃烧的热化学方程式为,故答案为:。
(5)图中生成等量二氧化碳时乙烷燃烧放热多,则从环保角度分析,放出相同的热量时选择乙烷作为燃料产生的二氧化碳较少,故答案为:乙烷。
4.(2025-2026高二上·云南省曲靖市马龙区第一中学·期中)能源与环境是人类社会可持续发展的两大主题,也是我国当前经济社会发展的制约因素。
(1)汽车尾气脱硝脱碳主要原理为 ΔH<0。在一定条件下,该反应可自发进行的原因是 。
(2)氢气可用于制备H2O2。已知:①H2(g)+A(l) =B(l) ΔH1;②O2(g)+B(l) =A(l)+H2O2(l) ΔH2,其中A、B为有机化合物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g) =H2O2(l)的ΔH (填“>”、“<”或“=”)0。
(3)工业上通过环戊二烯加氢制备环戊烯涉及的反应如下:
反应Ⅰ:(l)+H2(g) (l) ΔH1=-100.5 kJ·mol-1
反应Ⅱ:(l)+2H2(g) (l) ΔH2=-209.9 kJ·mol-1
则反应(l)+H2(g) (l)的ΔH= kJ·mol-1,该反应在 (填“较高”“较低”或“任意”)温度下为自发反应。
(4)已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应:
Ⅰ.CH4(g)→C(s)+2H2(g);Ⅱ.2CH4(g)→C2H2(g)+3H2(g)。
已知焓变和熵变随温度变化很小。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度,在图书馆查到如下热力学数据:
反应Ⅰ的ΔH(298 K)=+74.848 kJ·mol-1,ΔS(298 K)=+80.674 J·mol-1·K-1
反应Ⅱ的ΔH(298 K)=+376.426 kJ·mol-1,ΔS(298 K)=+220.211 J·mol-1·K-1
①反应Ⅰ属于 (填“高温”或“低温”)自发反应。
②反应Ⅱ在一定温度下可自发进行,则其自发进行是由 (填“焓变”或“熵变”)决定的。
③通过计算判断反应Ⅰ在常温下能否自发进行 。
【答案】(1) (2)< (3)① -109.4 ② 较低 (4)① 高温 ② 熵变 ③ ,故反应① 在常温下不能自发进行
【解析】(1)反应的,但反应能够自发进行,需要,只有当时才可能自发进行。
(2)两反应均为自发反应,因为两个反应的都小于0,自发反应应满足,从而推知。
(3)根据盖斯定律,由反应可得反应(l)+H2(g)(l),则该反应的;根据自发反应的判断依据,当时,该反应自发进行,根据该反应,,故该反应在较低温度下自发进行。
(4)① 由于用天然气制取炭黑的反应是吸热、熵增的反应,只有在高温下才会有,则反应Ⅰ在高温时能自发进行;
② 因为反应Ⅱ是吸热反应,不利于反应的自发进行,而熵增有利于反应的自发进行,所以反应Ⅱ能自发进行是由熵变决定的;
③,故反应Ⅰ在常温下不能自发进行。
5.(2025-2026高二上·云南省石屏县第一中学·期中)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)上图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol (g)过程中能量的变化示意图。N2和H2反应的热化学方程式为 。
(2)已知某些共价键的键能数据如下表:
化学键
H-H
Cl-Cl
Br-Br
H-Cl
H-I
N≡N
H-O
键能/
436
243
194
432
299
946
463
①数据上表和上图中数据计算N-H键的键能为 。
②1 mol Cl2分解为气态原子时,需要 (填“吸收”或“放出”)243kJ的能量
③根据上表中所列共价键的键能,形成的最稳定的单质分子是 。
(3)用催化还原可以消除氮氧化物的污染。
已知: ΔH1①
ΔH2②
若将NO还原至,该反应过程中的反应热ΔH3= (用含a、b的式子表示)。
【答案】(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH1=-92 kJ∙mol-1 (2)① 391 ② 吸收 ③ N2 (3)
【解析】(1)生成1 mol氨气反应放热300 kJ -254 kJ=46 kJ,则N2和H2反应的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1。
(2)① 据ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,故,解得;
② 据表格:1 mol Cl2分解为Cl原子时,需要吸收243 kJ的能量;
③ 键能越大,物质越稳定,据表格数据可知,形成最稳定的单质分子为N2;
(3)据盖斯定律,可得, 。
6.(2025-2026高二上·云南省楚雄东兴中学·期中)25℃时,有关物质的电离平衡常数如下表所示。回答下列问题:
化学式
电离平衡常数
(1)常温下,醋酸钠溶液呈 性,原因是 (用离子方程式表示)。
(2)常温下,物质的量浓度为的下列四种溶液,pH最大的是__________(填字母)。
A.
B.
C.
D.
(3)体积均为10、pH均为2的醋酸溶液与溶液分别加水稀释至1000,稀释过程中溶液pH的变化如图所示。则的电离平衡常数 (填“大于”“等于”或“小于”)醋酸的电离平衡常数;是 (填“强”或“弱”)酸,理由是 。
(4)的溶液中,用溶液中微粒的浓度符号完成下列等式: 。
(5)25℃时,等物质的量浓度的与溶液等体积混合,混合溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性。
(6)25℃时,将的醋酸溶液与的氢氧化钠溶液等体积混合(忽略混合时溶液体积变化),反应后溶液恰好呈中性,则所得溶液中 (用含b的代数式表示)。
【答案】(1)① 碱 ② (2)A (3)① 大于 ② 弱 ③ 体积为10、pH为2的HX溶液加水稀释至1000,若该酸是强酸则pH应为4,而稀释后pH小于4,说明在其溶液中存在电离平衡,则是弱酸(叙述合理即可) (4) (5)碱 (6)
【解析】(1)醋酸钠为强碱弱酸盐,醋酸根离子在水溶液中发生水解,消耗水电离出的并产生,使溶液显碱性。水解的离子方程式为。
(2)弱酸的电离平衡常数越小,对应弱酸根离子的水解程度越大,相同浓度下盐溶液的碱性越强、pH越大。根据电离常数可得酸性顺序:,对应弱酸根水解程度:,因此溶液pH最大,故选A。
(3)由图可知,稀释相同倍数后,溶液的pH变化幅度比大,说明的酸性比强,即的电离平衡常数大于醋酸的电离平衡常数;
若是强酸,则pH为2的溶液稀释100倍后,浓度变为原来的,pH应变为4;而图中稀释后pH小于4,说明稀释过程中弱酸继续电离补充了,即溶液中存在电离平衡,故为弱酸。
(4)在的溶液中,根据物料守恒,含钠微粒的总浓度是含碳微粒总浓度的2倍,即,将其展开即可得到等式:。
(5)25℃时,的电离平衡常数,而的水解常数。因为,说明的水解程度大于的电离程度,故等物质的量浓度的与混合溶液显碱性。
(6)混合后溶液恰好呈中性,则。根据溶液中的电荷守恒:,代入中性条件可得;由于两溶液等体积混合,混合后溶液体积加倍,故混合后钠离子的浓度为,因此所得溶液中。
7.(2025-2026高二上·云南省马关县第一中学·期中)丙烯是一种重要的化工原料,工业上常用丙烷无氧脱氢制备丙烯:。
(1)已知几种共价键键能如下表所示:
共价键
键能
a
b
c
d
。
(2)一定温度下,向5L恒容密闭容器中充入发生反应,测得平衡时气体压强是开始时的1.75倍。
①下列能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.分解速率与生成速率相等
B.保持不变
C.
D.混合气的平均摩尔质量保持不变
②C3H8的平衡转化率为 。
(3)若在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应,起始n(氩气)/n(丙烷)越大,丙烷的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)
(4)总压强分别为P1、P2时,上述反应在不同温度下达到平衡,测得丙烷和丙烯的物质的量分数分别如图所示:压强:P1 P2(填“>”或“<”)。
在压强P1条件下,起始时充入一定量丙烷发生反应,计算Q点对应温度下该反应的压强平衡常数 (用P1表示)。(用各气体的平衡分压代替其物质的量浓度计算,可表示压强平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
(5)已知Arrhenius经验公式为(为活化能,k为速率常数,R、A为常数)。丙烷分解制氢反应在某条件下的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,其活化能为 (用、、、表示)。
【答案】(1) (2)① BD ② 75% (3)增大 (4)① > ② (或) (5)
【解析】(1)=反应物的总键能-生成物的总键能,则-;
(2)①A.分解速率与生成速率均为正反应速率,并未体现逆反应速率,不能说明正、逆反应速率相等,则分解速率与生成速率相等,不能说明该反应达到平衡状态,A不符合题意;
B. 可以表示平衡常数也可以表示浓度熵,反应从正反应开始至达到平衡过程,不断增大,则当保持不变,即浓度熵等于平衡常数,能说明反应达到平衡状态,B符合题意;
C.当时,只能说明三种物质的物质的量浓度相等,不能说明三种物质的物质的量浓度不再发生改变,则不能说明该反应达到平衡状态,C不符合题意;
D.混合气体的总质量不变,反应前后气体总物质的量发生变化,则混合气的平均摩尔质量会随反应的进行发生变化,当混合气的平均摩尔质量保持不变时,能说明该反应达到平衡状态,D符合题意;
故选BD。
②的分解达到平衡时,设转化了,列三段式: ,恒温恒容时有,即,则的平衡转化率为;
(3)丙烷脱氢反应是气体分子数增大的反应,在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应,起始n(氩气)/n(丙烷)越大,则丙烷的分压越小,相当于减小压强,平衡正向移动,丙烷的平衡转化率增大;
(4)丙烷分解反应是气体分子数增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,平衡时丙烯的物质的量分数减小,则压强:;在压强条件下,起始时充入一定量丙烷发生反应,Q点达到平衡时的物质的量分数为50%,体系中和的物质的量相等,故二者物质的量分数也相等,均为25%,故Q点的压强平衡常数为:(或);
(5)根据Arrhenius经验公式为(为活化能,k为速率常数,R、A为常数),丙烷分解制氢反应在某条件下的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,将题图中曲线a上两点的坐标代入计算公式得: ,解得。
8.(2025-2026高二上·云南省永胜县第一中学·期中)对和CO等气体进行回收利用是节能减排的重要课题。
(1)已知:
则反应:的 。
(2)工业上可用与来生产甲醇.在2L的恒容密闭容器中,充入和在一定条件下发生反应:,测得,和的物质的量(n)随时间变化如图所示:
①从反应开始到平衡,的平均反应速率 。
②下列措施不能使的平衡转化率增大的是 (填标号)。
A.在原容器中再充入 B.在原容器中再充入
C.在原容器中再充入1mol氮气 D.使用更高效的催化剂
E.缩小容器的容积 F.将水蒸气从体系中分离
(3)工业上也可用CO生产甲醇.在一体积可变的密闭容器中充入10molCO与,在催化剂作用下发生反应:。CO的平衡转化率()与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。
①压强为 (填“>”“<”或“=”,下同);该反应的焓变 0。
②该反应在A、B、C三点条件下的平衡常数和的大小关系为 。
③若达到平衡状态A时,容器的体积为2L,则时反应的平衡常数 。
【答案】(1)-41.8 (2)① 0.0375 mol∙L-1∙min-1 ② ACD (3)① < ② < ③ KA=KB>KC ④ 0.04
【解析】(1)分别给各反应编号,① ;② .根据盖斯定律,反应③可以由得到,故。
(2)① 由图像可知,;
② A.与发生反应:,再充入会使转化率升高、二氧化碳转化率降低,A符合题意;
B.再充入可以使二氧化碳转化率升高,转化率降低,B不符合题意;
C.恒容充入He气,反应物浓度不变,平衡不移动,转化率不变,C符合题意;
D.使用催化剂平衡不移动,转化率不变,D符合题意;
E.缩小体积,增大压强,平衡向正向移动,转化率增大,E不符合题意;
F.将水蒸气分离出来使生成物减少,平衡正向移动,转化率增大,F不符合题意;
不能使二氧化碳转化率增大的是ACD。
(3)① 反应是气体体积减小的反应,在同一温度下,压强越大,平衡正向进行的程度越大,CO转化率越大,时曲线对应的CO转化率更大,因此;温度升高,平衡逆向移动,因此;
②只与温度有关,对应的温度相同,值相同,C点温度比B点高,CO转化率比B点小,平衡逆向移动,值变小,因此;
③ 根据已知条件列出“三段式”
平衡常数。
9.(2025-2026高二上·云南省宣威市第三中学·期中)如图为工业合成氨的流程图,回答下列问题:
(1)图中采取的措施可提高原料平衡转化率的是 (填序号)。
(2)对于工业合成氨的说法正确的是 (填字母)。
A.温度越高,催化剂的活性越大
B.工业合成氨的条件是和,此时催化剂活性最大,反应速率较快
C.压强越大,速率越快,平衡产率越高,所以工业合成氨压强越大越好
(3)某兴趣小组为研究“不同条件”对工业合成氨反应物平衡转化率的影响情况,在密闭容中进行了如表实验:(反应起始的温度和压强均相同):
序号
起始投入量
反应物平衡转化率
H2
NH3
①恒温恒容
1mol
3mol
0
②绝热恒容
1mol
3mol
0
③恒温恒压
2mol
6mol
0
则: 、 (填“>”“<”或“=”)。
(4)在容积相同的三个密闭刚性容器中,分别投入和,在不同温和、不同催化剂表面积(和)条件下,反应体系压强随时间变化关系如图甲所示。
①曲线III对应的温度和催化剂表面积可能为 。
②在曲线III对应条件下,某反应容器中的分压依次是,此时反应速率 (填“<”“>”或“=”)。
甲
(5)如图乙表示条件下,平衡时的体积分数与原料气投料比的关系。若投料比为4时,氨气的体积分数为的体积分数可能为图乙中的 (填“M”“N”或“”点)。
乙
【答案】(1)② ⑤ (2)B (3)① > ② < (4)① , ② < (5)P
【解析】(1)增大压强,合成氨反应正向移动,液化分离出氨气后的氮气和氢气循环到热交换器内重复利用,可提高原料平衡转化率,可提高原料平衡转化率的是② ⑤ 。
(2)A.催化剂在一定温度范围内活性最大,故A错误;
B.工业合成氨的条件是和,此时催化剂活性最大,反应速率较快,故B正确;
C.压强越大,速率越快,平衡产率越高,但工业合成氨,要考虑设备承压能力和动力消耗等因素,不是压强越大越好,故C错误;
选B。
(3)合成氨反应放热,① ② 比较,② 绝热恒容,温度升高,平衡逆向移动,转化率减小,所以>;① ③ 比较,③ 相当于增大压强,平衡正向移动,转化率增大,<。
(4)在容积相同的三个密闭刚性容器中,分别投入和,在不同温和、不同催化剂表面积(和)条件下,反应体系压强随时间变化关系如图甲所示。
① Ⅱ、Ⅲ初始压强小,反应温度低,III反应速率大于Ⅱ,可知III催化剂面积大,曲线III对应的温度和催化剂表面积可能为、。
② 在曲线III对应条件下, 50-x+150-3x+2x=160,x=20,;某反应容器中的分压依次是,Qp=,此时反应逆向进行,速率<。
(5)投料比等于系数比,平衡体系中产物的百分含量最大,所以氮气和氢气的投料比等于3时,氨气的百分含量最大,则投料比为4时,氨气的体积分数可能为图乙中的p点。
10.(2025-2026高二上·云南开远市第一中学校·期中)氨的合成对国民经济发展有重要意义,HaberBosch法合成氨发生的反应为:,回答下列问题。
(1)氨气可用于工业脱硝(NO),脱硝反应为: 。
已知:反应①:
反应②:
反应①中正反应的活化能 逆反应的活化能(填“小于”或“大于”),由反应①和反应②可知脱硝反应的 。
(2)在密闭容器中充入0.1mol 和0.3mol 模拟Haber-Bosch法合成氨,平衡时的体积分数()随温度和压强(单位:kPa)的变化如图所示。
①图中压强从大到小的顺序是 (压强用、、表示),写出判断依据 。
②250℃,压强为条件下,10min反应达到平衡,若平衡时容器体积为2L,则0~10min内氨气的平均反应速率为 。
③250℃,压强为条件下反应的压强平衡常数 (用气体的平衡分压代替平衡浓度计算,某气体的平衡分压=平衡时气体总压×该气体的物质的量分数,结果保留1位小数)。图中(A点) (B点)(填“>”“<”或“=”)。
④不改变、的初始投入量和催化剂的种类,为了提高的产率,除了改变温度和压强外还可采取的措施是 。
【答案】(1)① 小于 ② -1632.5 (2)① ② 合成氨的反应是气体分子数减小的反应,温度相同时,增大压强,平衡正向移动,平衡时氨气的体积分数增大(答案合理即可) ③ 0.008 ④ 341.3 ⑤ > ⑥ 将氨气液化脱离反应体系(答案合理即可)
【解析】(1)反应① 的ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能<0,则正反应的活化能小于逆反应的活化能;由2② -① 式可得脱硝反应,则由盖斯定律可得:;
(2)① 反应为气体分子数减小的反应,温度相同时,增大压强,平衡正向移动,的体积分数增大,则图中压强从大到小的顺序是:,判断依据为:合成氨的反应是气体分子数减小的反应,温度相同时,增大压强,平衡正向移动,平衡时氨气的体积分数增大(答案合理即可);
② 由图可知,250℃、压强为条件下平衡时的体积分数为,设N2的转化量为xmol,列三段式得:
则有:,解得,平衡时容器体积为2L,则0~10min内氨气的平均反应速率;
③ 由② 得: 则平衡时,,,压强平衡常数;由图可知,同一压强下,升高温度,平衡时的体积分数减小,说明合成氨反应为放热反应,因温度:A点点,则图中(A点)>(B点);
④ 不改变、的初始投入量和催化剂的种类,要提高的产率,即使平衡正向移动,所以除了改变温度和压强外,还可以将氨气液化脱离反应体系。
11.(2025-2026高二·云南楚雄第一中学-秋季·期中)Ⅰ.我国提出争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。因此,研发利用技术,降低空气中的含量成为研究热点。当前,科学家成功利用和合成了,这对节能减排、降低碳排放具有重大意义。回答下列问题:
催化加氢制甲醇是极具前景的资源化研究领域,主要反应有:
ⅰ. ;
ⅱ. ;
ⅲ. 。
(1)为探究不同催化剂对CO和生成的选择性效果,某实验室控制CO和的初始投料比为1∶3进行实验,得到如下数据下表和下图:
T/K
时间/min
催化剂种类
甲醇的含量(%)
450
10
78
450
10
88
450
10
46
由上表可知,反应Ⅲ的最佳催化剂为 ;上图是CO的转化率与温度的关系,且最高转化率对应温度为,则a、b、c、d四点对应是该温度下的CO平衡转化率的有 。
(2)已知1000℃,反应 ,该温度下,在某时刻体系中CO、、、的浓度分别为3、1、4、2,则此时上述反应的 (填“<”,“=”或“>”)。
Ⅱ.工业生产中可以以与为原料制备清洁能源甲醇:。
(3)该反应的平衡常数表达式为 。
(4)在2L容器中充入4mol 和的混合气体,反应10min后,气体的总物质的量变为原来的75%,则0~10min内,的平均反应速率为 ;前5min内的 前10min内的(选填“大于”、“等于”或“小于”),原因是 。
(5)一定温度下,在固定容积的密闭容器中发生上述反应,下列能判断该反应达到平衡状态的是_______。
A. 容器中的压强不再改变
B. 混合气体的密度不再改变
C.
D. 与的物质的量之比保持不变
【答案】(1)① CuO-ZnO-ZrO2 ② c、d (2)< (3)K= (4)① 0.075 mol/(L·min) ② 小于 ③ 随着反应向右进行,生成物浓度逐渐增加,逆反应速率逐渐增大,所以前5min内的v逆(CH3OH)小于前10min内的v逆(CH3OH) (5)AD
【解析】(1)根据表格数据可知,在相同条件下,使用催化剂CuO-ZnO-ZrO2可使甲醇含量最高,催化效果最好;a、b两点温度较低,反应速率慢,未达到平衡,c点是拐点,该温度下刚好平衡点,d点继续升温,平衡逆向移动,故d点已经平衡;
(2),平衡逆向移动,v正(CO)<v逆(CO);
(3)由方程式可知,反应的平衡常数表达式为K=;
(4)反应10min后,气体的总物质的量变为原来的75%,则0~10min内,氢气的平均反应速率为=0.075 mol/(L·min);随着反应向右进行,生成物浓度逐渐增加,逆反应速率逐渐增大,所以前5min内的v逆(CH3OH)小于前10min内的v逆(CH3OH),故答案为:0.075 mol/(L·min);小于;随着反应向右进行,生成物浓度逐渐增加,逆反应速率逐渐增大,所以前5min内的v逆(CH3OH)小于前10min内的v逆(CH3OH);
(5)A.该反应是气体体积减小的反应,平衡建立过程中容器内压强减小,则容器内压强保持不变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡;
B.由质量守恒定律可知,反应过程中气体的总质量始终不变,在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变,则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡;
C.3v正(CH3OH)=v正(H2) 不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡;
D.反应中二氧化碳的物质的量减小,水蒸气的物质的量增大,则CO2与H2O的物质的量之比保持不变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡;
故选AD。
12.(2025-2026高二上·云南省昆明市东川区高中学·期中)为降低温室效应,的捕集利用技术成为研究的重点。
(1)一种利用的反应为: 。下列措施能使已达到平衡时反应的正反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是___________。
A. 及时分离出水蒸气
B. 适当降低温度
C. 增大的浓度
D. 缩小体积,增大压强
(2)和发生如下反应可以制取甲醇和二甲醚。
反应Ⅰ: ;
反应Ⅱ: ;
写出仅由合成热化学方程式 。
(3)CO合成甲醇的反应为 ,在容积均为2L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入与,在催化剂作用下发生反应,平衡时甲醇的体积分数与温度的关系如图所示。
①300℃时,当甲容器中的体积分数处于D点时,此时 (填“>”“=”或“<”)。
②曲线Ⅰ代表的是容器 (填“甲”或“乙”)中发生的反应。
③该反应的 0(填“>”“=”或“<”),判断的理由是 。
④A、B、C三点的平衡常数大小关系是 , 。
【答案】(1)CD (2) (3)① > ② 乙 ③ < ④ 在相同条件下,随着温度的升高,平衡时甲醇的百分含量减小,说明升温平衡逆向移动,该反应正向是放热反应 ⑤ >= ⑥
【解析】(1)A.及时分离出水蒸气,减小了生成物浓度,平衡正向移动,分离瞬间正反应速率不变,后随着反应物消耗正反应速率减小,A不符合题意;
B.反应正向放热,降低温度平衡正向移动,但降低温度反应速率减小,B不符合题意;
C.二氧化碳为反应物,增大二氧化碳浓度平衡正向移动,且正反应速率增大,C符合题意;
D.反应正向体积减小,缩小体积增大压强,平衡正向移动,同时随着压强增大反应速率增大,D符合题意;
故选CD。
(2)目标反应为,由盖斯定律有目标反应=反应Ⅱ-2×反应Ⅰ,则目标反应的,仅由合成热化学方程式为 。
(3)① 据分析曲线Ⅰ为乙容器,曲线Ⅱ为甲容器,则300℃时,当甲容器中的体积分数处于D点时反应在正向进行>;
②CO合成甲醇的反应为 ,在容积均为2L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入与,则乙相当于在甲的基础上增大压强,反应正向体积减小,则相同温度下乙平衡相当于在甲的基础上正向移动,则相同温度下乙中甲醇的体积分数比甲高,曲线Ⅰ为乙容器,曲线Ⅱ为甲容器。
③ 由图像可知,随着温度升高甲醇的体积分数下降,则升高温度平衡逆向移动,反应正向放热,△H<0;
④ 据③ 有反应正向放热,升高温度平衡逆向移动,平衡常数K减小,同一个化学反应的化学平衡常数只受温度影响,因此>=;C点位于曲线Ⅱ上(是容器甲),甲醇的体积分数为50%, 可以列式,得x=1.5,则平衡时、、,此时化学平衡常数。
13.(2024-2025高二上·云南省宣威市第三中学·期中)空气中含量的控制和资源利用具有重要意义。
(1)燃煤烟气中的捕集可通过如下所示的物质转化实现。
“吸收”后所得的溶液与石灰乳反应的化学方程式为 ;载人航天器内,常用LiOH固体而很少用KOH固体吸收空气中的,其原因是 。
(2)合成尿素[]是利用的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数(K)与温度的关系如图甲所示,反应Ⅰ的 (填“=0”或“>0”或“<0”)。
②反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外,还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲[]和尿素转化为氰酸铵()等副反应。尿素生产中实际投入和的物质的量之比为,其实际投料比值远大于理论值的原因是 。
(3)催化电解吸收的KOH溶液可将转化为有机物。在相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图乙所示。
其中,,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
①当电解电压为时,电解过程中含碳还原产物的为0,阴极主要还原产物为 (填化学式)。
②当电解电压为时,阴极由生成的电极反应式为 。
③当电解电压为时,电解生成的和的物质的量之比为 (写出计算过程)。
【答案】(1)① ② 相同质量的LiOH固体可吸收更多二氧化碳 (2)① <0 ② 提高CO2的转化率,抑制尿素水解,抑制尿素缩合生成缩二脲 (3)① H2 ② ③ 每生成1mol转移12mole-,每生成1mol转移2mole-,故电解生成的和的物质的量之比为
【解析】(1)由图可知“吸收”后所得的溶液与石灰乳反应生成碳酸钙用于煅烧产生二氧化碳,产物KOH可回收利用,故化学方程式为。载人航天器内,常用LiOH固体而很少用KOH固体吸收空气中的的原因为相同质量的LiOH固体可吸收更多二氧化碳。
(2)由图可知升高温度反应Ⅰ的lgK减小,说明温度升高平衡逆向移动,故正反应为放热反应,其<0。实际投料比值远大于理论值的原因是增大NH3的比例、提高CO2的转化率,尿素水解、尿素缩合生成缩二脲都有NH3生成,增大NH3的比例可抑制尿素水解,抑制尿素缩合生成缩二脲。
(3)当电解电压为时,电解过程中含碳还原产物的为0,说明二氧化碳为得电子,为氢离子得电子变成氢气。当电解电压为时,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可知碱性条件下阴极由生成的电极反应式为。当电解电压为时,电解过程中还原产物的为24%,还原产物的为8%,每生成1mol转移12mole-,每生成1mol转移2mole-,故电解生成的和的物质的量之比为。
14.(2025-2026高二上·云南省楚雄东兴中学·期中)化学反应的过程,既是物质的转化过程,也是化学能与热能等形式能量的转化过程。回答下列问题:
(1)工业上用氮气合成氨,能量变化如图。则断裂和中的化学键所吸收的能量与形成中的化学键所释放的能量差值为 ,该反应的热化学方程式可表示为 。
(2)下列反应中,反应热正负号与合成氨相同的是 (填序号)。
①碳的燃烧 ②铝热反应 ③盐酸和氢氧化钠溶液反应 ④与反应 ⑤二氧化碳和炽热的碳反应
(3)2025年11月25日,搭载神舟二十二号飞船的长征二号F遥二十二运载火箭成功发射。长征系列火箭以偏二甲肼作燃料,作氧化剂,若30g偏二甲肼(液态)与(液态)完全反应生成、和,放热1275,则 。该物质可作为火箭推进剂的可能原因是:①反应产生大量气体;② 。
(4)某兴趣小组同学设计利用如图所示装置测定稀盐酸与氨水反应的中和热。该装置缺少的仪器名称是 ,各步操作均正确,但是该同学测得的中和热数值始终小于57.3原因是 。
(5)空气中的主要来源是汽车尾气,科学家提出安装催化转化器实现下列转化: 。若 ,的燃烧热为。则反应 (用、、表示)。
【答案】(1)① ② (2)① ② ③ (3)① ② 反应释放大量的热 (4)① 玻璃搅拌器 ② 一水合氨是弱碱,与盐酸反应时放热比强碱少(合理即可) (5)
【解析】(1)根据能量变化图像可知,断裂0.5molN2(g)和1.5molH2(g)中的化学键吸收的能量为akJ,形成1molNH3(g)中的化学键释放的能量为bkJ,二者的差值为。由于形成化学键释放的能量大于断裂化学键吸收的能量,该反应为放热反应,生成1molNH3(g)放出的热量,则生成2molNH3(g)放出的热量。故该反应的热化学方程式为。
(2)合成氨反应为放热反应,。① 碳的燃烧、② 铝热反应、③ 盐酸和氢氧化钠溶液反应均为放热反应,;④与反应、⑤ 二氧化碳和炽热的碳反应均为吸热反应,。因此,反应热正负号与合成氨相同的是① ② ③ 。
(3)偏二甲肼的摩尔质量为,偏二甲肼的物质的量为。偏二甲肼完全反应放热,则偏二甲肼完全反应放热,故该反应的。该反应不仅产生大量气体,而且放出大量的热,能产生极大的推力,因此可作为火箭推进剂。
(4)测定中和热的实验中,为了使酸碱溶液充分混合反应并减少热量散失,需要使用玻璃搅拌器(或环形玻璃搅拌棒)上下搅拌。由于氨水是弱碱,一水合氨在溶液中发生电离时需要吸收热量,这会抵消掉一部分中和反应放出的热量,从而导致测得的中和热数值始终小于。
(5)已知:① ,② ,③ (的燃烧热热化学方程式)根据盖斯定律,将反应① - 反应② + 反应③,即可得到目标反应:,因此该反应的。
15.(2025-2026高二上·云南省楚雄东兴中学·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:
。
16.(2025-2026高二上·云南省凤庆县第一中学·期中)二氧化碳加氢可转化为二甲醚(),既可以降低二氧化碳排放量,也可以得到性能优良的汽车燃料。回答下列问题:
(1)加氢合成甲醇以及甲醇脱水生成二甲醚的热化学方程式如下:
则的 。
(2)向一容积为2L的恒容密闭容器中通入2 moL 和6 mol ,一定温度下发生反应。起始总压为p Pa,20 min时达到化学平衡状态,测得的物质的量分数为12.5%。
①平衡时总压为 Pa。
②达到化学平衡状态时,下列有关叙述正确的是 (填标号)。
A.
B.容器内气体压强不再发生改变
C.向容器内通入少量氦气,则平衡向正反应方向移动
D.向容器内再通入1 mol 和3 mol ,重新达到平衡后,的体积分数增大
③0~20 min内,用表示的平均反应速率 ,的平衡浓度 。该温度下,反应的平衡常数 (用含p的式子表达,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)工业上,以一定比例混合的与的混合气体以一定流速分别通过填充有催化剂I、催化剂II的反应器,发生反应。转化率与温度的关系如图所示。在催化剂II作用下,温度高于时,转化率下降的原因可能是 。
【答案】(1)-121.5 (2)① p ② BD ③ 0.05mol•L-1•min-1 ④ 1.0mol/L ⑤ (3)催化剂的活性降低
【解析】(1)由题干已知反应① 反应②可知反应2①+② 即得,根据盖斯定律可知,=2×(-49.0)+(-23.5)=-121.5kJ/mol,故答案为:-121.5;
(2)① 由三段式分析可知: ,则有=0.125,即得x=,则有,故平衡时总压为p Pa,故答案为:p;
②
A.根据反应速率之比等于化学计量系数之比可知,,故当时,反应未达到化学平衡,A错误;
B.该反应是气体体积减小的反应,随着反应进行,容器内气体压强减小,当容器内气体压强不再发生改变,说明反应达到平衡状态,B正确;
C.向容器内通入少量氦气,各组分浓度不变,平衡不移动,C错误;
D.向容器内再通入1molCO2和3molH2,相当于增大压强,平衡正向移动,则CH3OCH3的体积分数增大,D正确;
故答案为:BD;
③ 由① 分析可知,0~20 min内,用表示的平均反应速率=0.05mol•L-1•min-1,的平衡浓度=1.0mol/L,该温度下,反应的平衡体系中:p(CO2)==Pa,p(H2)==Pa,p(CH3OCH3)==Pa,p(H2O)==Pa,平衡常数== ,故答案为:0.05mol•L-1•min-1;1.0mol/L;;
(3)从图中可以看出,在催化剂II作用下,温度高于T1时,CO2转化率下降,可能是催化剂对此反应的催化效率降低,或有其它副反应发生,即原因可能是催化剂的活性降低,答案为:催化剂的活性降低。
17.(2025-2026高二上·云南省玉溪市峨山县第一中学·期中)I.二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”,由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-90.7 kJ·mol-1 K1
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5 kJ·mol-1 K2
③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2 kJ·mol-1 K3
回答下列问题:
(1)反应3H2(g)+3CO(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH= kJ·mol-1;该反应的平衡常数K= (用K1、K2、K3表示)。
(2)下列措施中,能提高(1)中CH3OCH3产率的有 。
A.使用过量的CO B.升高温度 C.增大压强
II.在催化剂作用下,可被氢气还原为甲醇:[同时有副反应发生],平衡转化率随温度和压强的变化如图。
(3)判断由大到小的顺序为: 。解释压强一定时,的平衡转化率呈现如图变化的原: 。同时增大的平衡转化率和的产率可采取的措施是 。
(4)向压强为p的恒温恒压密闭容器中加入和,进行反应,达到平衡状态时,的转化率为20%,生成的物质的量为,则甲醇的选择性为 %[甲醇选择性]。
【答案】(1)① -246.1 ② K·K2·K3 (2)AC (3)① ② 之前以副反应为主,转化率随着温度升高而增大,之后以主反应为主,转化率随着温度升高而降低 ③ 增大压强 (4)50
【解析】(1)根据盖斯定律,反应3H2(g)+3CO(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)可看作为由反应①+反应② +反应③ 得到,则其反应的;根据热化学方程式可得反应① 的平衡常数为、反应② 的平衡常数为、反应③ 的平衡常数为,则反应3H2(g)+3CO(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)的平衡常数为,故答案为:;。
(2)A.使用过量的一氧化碳,反应物一氧化碳的浓度增大,平衡向正反应方向移动,甲醇的产率增大,A正确;
B.该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,甲醇的产率减小,B错误;
C.该反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,甲醇的产率增大,C正确;
故答案为:AC。
(3)由主反应为气体体积减小的反应,副反应为气体体积不变的反应可知,则增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡转化率越大,则压强关系为:;由主反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,而副反应为吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动可知,在压强不变时,随温度的升高的平衡转化率先逐渐增大,说明是以副反应为主,当温度达到TK后,的平衡转化率又逐渐减小,说明是以主反应为主;所以如果要同时增大的平衡转化率和的产率采取的措施可以是:增大压强,故答案为:;之前以副反应为主,转化率随着温度升高而增大,之后以主反应为主,转化率随着温度升高而降低;增大压强。
(4)根据在压强为p的恒温恒压密闭容器中加入和进行反应,达到平衡状态时,的转化率为20%,则消耗的,生成的物质的量为,根据C原子守恒,可得到生成CO时被消耗的的物质的量为,则可以得到转化为的的物质的量为,最后得到甲醇的选择性,故答案为:50。
18.(2025-2026高二上·云南普洱·期中)I.研究发现,氮氧化物和硫氧化物是雾霾的主要成分。回答下列问题:
(1)有下列反应: ①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180.5 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
③2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3=-221.0 kJ·mol-1
已知某反应的平衡常数表达式为K= ,请写出此反应的热化学方程式:
(2)往 1L恒容密闭容器中充入一定量的 NO2,在三种不同条件下发生反应: 2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),实验测得 NO2的浓度随时间的变化如下表(不考虑生成 N2O4)。
0
10
20
30
40
50
实验1/800
1.00
0.80
0.65
0.55
0.50
0.50
实验2/800
1.00
0.70
0.50
0.50
0.50
0.50
实验3/850
1.00
0.50
0.40
0.35
0.35
0.35
①下列说法正确的是
A.实验 2容器内压强比实验1的小
B.由实验2和实验 3可判断该反应是放热反应
C.实验 1比实验 3的平衡常数大
D.实验 2使用了比实验1效率更高的催化剂
E.在 0→10min内实验2的反应速率 υ(O2)=0.015 mol·L-1·min-1
②不能判断反应已达到化学平衡状态的是
A.容器内的气体压强不变 B.2υ正 (NO2)=υ逆 (O2)
C.气体的平均相对分子质量保持不变 D.NO2和 NO的浓度比保持不变
③已知容器内的起始压强为 P0 kPa,在 800℃温度下该反应的平衡常数 Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。在该温度下达到平衡后,再向容器中加入 NO2 和 NO各 2mol,平衡将 (填“向正反应方向移动”或“向逆反应方向移动”或“不移动”)。
(3)为了减少雾霾中的 SO2,工业尾气中 SO2 可用 饱和 Na2SO3溶液吸收,该反应的化学方程式为 ;25℃时,若用1 mol·L-1的 Na2SO3溶液吸收 SO2,当恰好完全反应时,溶液的 pH 7(填“大于”或“小于”或“等于”),溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 (已知: 常温下 H2SO3 的电离常数 Ka1=1.3×10−2,Ka2=6.2×10−8)。
【答案】(1)2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5kJ/mol (2)① DE ② B ③ 0.25P0 ④ 不移动 (3)① Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 ② 小于 ③ c(Na+)>c(HSO)>(H+)>c(SO)>c(OH-)
【解析】(1)根据平衡常数表达式来书写化学方程式,结合已知的热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式的焓变,得到此反应的热化学方程式;
(2)实验1和实验2在相同的温度下反应,达到平衡时NO2的浓度相同,说明达到相同平衡状态,但实验2达到平衡用时少,反应速率大,实验3在850℃反应,达到平衡时NO2的浓度较800℃小,说明温度升高,平衡向正反应方向移动,则正反应应为吸热反应;
(3)工业尾气中SO2可用饱和Na2SO3溶液吸收,SO2能与饱和Na2SO3溶液反应生成亚硫酸氢钠,溶液中亚硫酸氢根离子电离程度大于其水解程度溶液显酸性。
(1)已知某反应的平衡常数表达式K= ,可知反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),已知:
①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180.5 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
③2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3=-221.0 kJ·mol-1
盖斯定律计算②×2-③-① 得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5 kJ•molˉ1,故答案为:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5 kJ•molˉ1;
(2)①A.图表数据可知实验2和实验1温度相同,起始量相同,达到平衡状态二氧化氮的浓度相同,但达到平衡状态需要时间,实验2小于实验1,说明是催化剂的作用,实验2容器内压强和实验1的压强相同,故A错误;
B.实验3在850℃反应,达到平衡时NO2的浓度较800℃小,说明温度升高,平衡向正反应方向移动,则正反应应为吸热反应,故B错误;
C.升高温度,平衡向正反应方向移动,则平衡常数增大,故C错误;
D.因实验1和实验2平衡时NO2的浓度相同,但实验2反应速率大,则实验2使用了催化剂,故D正确;
E.2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g),在0→10min内实验2的反应速率=0.015mol/(L•min),故E正确;故答案为:DE;
②A.容器内的气体压强不变说明反应达到平衡状态,故A不符合;
B.速率之比等于化学方程式计量数之比,为正反应速率之比,v正(NO2)=2v逆(O2)能说明氧气的正逆反应速率相同,但2v正(NO2)=v逆(O2)不能说明反应达到平衡状态,故B符合;
C.其他资料不变,物质的量变化,气体的平均相对分子质量保持不变,说明反应达到平衡状态,故C不符合;
D.NO2和NO的浓度比保持不变说明正逆反应速率相同,故D不符合;
故答案为:B;
③ 已知容器内的起始压强为 P0kPa,800℃达到平衡状态二氧化氮浓度0.50mol/L,物质的量=0.50mol,结合三段式计算,
平衡状态其他总物质的量=1.25mol,在800℃温度下该反应的平衡常数Kp==0.25P0,在该温度下达到平衡后,平衡常数K==0.25,再向容器中加入NO2和NO各2mol,浓度商Qc==0.25=K,平衡不变,故答案为:0.25P0;不移动;
(3)工业尾气中SO2可用饱和Na2SO3溶液吸收,该反应的化学方程式为:Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3,25℃时,若用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2,当恰好完全反应,溶液中生成亚硫酸氢钠,亚硫酸氢根离子电离程度大于其水解程度溶液显酸性,PH<7,溶液中离子浓度大小:c(Na+)>c(HSO)>(H+)>c(SO)>c(OH-),故答案为:Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3;小于;c(Na+)>c(HSO)>(H+)>c(SO)>c(OH-)。
考查了热化学方程式书写、化学平衡状态判断、平衡常数的计算应用、平衡移动原理的理解应用、盐类水解弱电解质电离等,掌握基础是解题关键。
19.(2025-2026高二上·云南普洱·期中)醋酸是常见的一元弱酸。请运用化学反应原理回答下列问题:
(1)室温下,pH=2的醋酸中,水电离出的c(H+)= mol·L-1该醋酸和pH=2的盐酸溶液相比,导电性 (填“相同”“不同”或“无法判断”)。
(2)pH相同的盐酸和醋酸分别与足量的锌粒反应,生成等量的H2时所需时间较短的是 。
(3)向醋酸溶液中滴入溶液,下列浓度大小顺序不可能出现的是 (填字母)。
a.
b.
c.
d.
(4)常温下,将的醋酸溶液稀释至,溶液的 (填“>”“<”或“=”)4;在醋酸稀释过程中下列数值变大的是 。
A. B. C. D.
(5)醋酸中存在平衡:,下列措施可使醋酸的增大,并且电离平衡向右移动的是___________。
A. 加入溶液
B. 加入盐酸
C. 加水稀释
D. 对醋酸溶液加热
【答案】(1)① 1.0×10-12 ② 相同 (2)醋酸 (3)d (4)① < ② BD (5)AC
【解析】(1)室温下,pH=2的醋酸中,pH=-lgc(H+)=2,则水电离出的氢氧根浓度为:,水电离出的;该醋酸和pH=2的盐酸溶液相比,醋酸中,,盐酸中溶液中阴阳离子浓度相等,所带的电荷数相等,导电性相同。
(2)醋酸是弱电解质,pH相同的盐酸和醋酸分别与足量的锌粒反应,醋酸浓度更大,且都是一元酸,盐酸中氢离子浓度减少更快,生成等量的H2时所需时间较短的是醋酸。
(3)向100 mL0.1mol·L-1醋酸溶液中滴入NaOH溶液,
a.消耗一半醋酸,溶液显酸性,醋酸根的水解小于醋酸的电离,醋酸根浓度大于钠离子浓度,存在,故a不符合题意;
b.溶液显中性时,,存在,故b不符合题意;
c.恰好完全反应,溶液显碱性,醋酸根水解浓度减少,存在,故c不符合题意;
d.溶液显碱性是醋酸根的水解或者氢氧化钠过量,醋酸根浓度不可能大于钠离子浓度,不存在,故d符合题意;
故选:d。
(4)常温下,将10mLpH=2的醋酸溶液稀释至1000 mL,醋酸是弱酸,稀释促进其电离溶液的pH<4;在醋酸稀释过程:
A.溶液酸性减弱c(H+)减小,A不选;
B.溶液酸性减弱c(H+)减小,增大,B选;
C.Kw=只与温度有关,故不变,C不选;
D.Ka=,溶液稀释c(H+)减小,增大,D选:
故选BD。
(5)醋酸中存在平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,
A.加入Na2CO3溶液,消耗氢离子平衡正向移动,pH增大,A选;
B.加入盐酸氢离子浓度增大,平衡逆行进行, pH减小,B不选;
C.加水稀释,氢离子浓度减小,平衡正向移动,pH增大,C选;
D.对醋酸溶液加热,平衡正向移动,pH减小,D不选;
故选:AC。
20.(2025-2026高二上·云南省玉溪师范学院附属中学·期中)甲醇是重要的化工原料之一,也可作燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)可以合成甲醇,涉及的反应如下:
反应i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.9 kJ·mol−1 ;
反应ii:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.6 kJ·mol−1。
(1)反应i在有、无催化剂条件下的反应历程如下图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注,TS为过渡态。
在有催化剂下,该反应历程中决速步骤的化学方程式为 。
(2)现将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的恒温刚性密闭容器中,起始压强为p(单位为kPa)。若只发生反应i,测得的氢气物质的量随时间变化如图中实线所示:
①该反应在 下能自发进行(填“高温”或“低温”)。
②下列说法能表明该反应已经达到平衡状态的是 (填选项字母)。
A.混合气体中c(CO2) ∶c(H2) ∶c(CH3OH)=1∶3∶1
B.混合气体的密度保持不变
C.压强保持不变
D.3v正(CO2)=v逆(H2)
③a点正反应速率 (填“大于”“等于”或“小于”)b点逆反应速率。平衡时反应i的Kp= (以分压来表示,物质的分压=总压×该物质的物质的量分数)。
④仅改变某一实验条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,对应的实验条件改变的是 。
⑤一定条件下,单位时间内不同温度下测定的CO2转化率如图所示。温度高于710 K时,随温度的升高CO2转化率降低的原因可能是 。
【答案】(1) (2)① 低温 ② CD ③ 大于 ④ ⑤ 加压(或增大二氧化碳的浓度) ⑥ 该反应是放热反应,随温度的升高,710 K之后平衡逆向移动,CO2的转化率降低
【解析】(1)反应的活化能越大,反应速率越慢,由图可知,该反应历程的决速步骤为;
(2)①反应i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.9 kJ·mol−1为熵减放热反应,由公式可知,该反应在低温条件下可自发进行;
② A.混合气体中c(CO2) ∶c(H2) ∶c(CH3OH)=1∶3∶1,为反应的化学计量数之比,不能说明反应达到平衡状态,A错误;
B.在恒温刚性密闭容器中发生该反应,结合质量守恒定律可知,混合气体的密度始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,B错误;
C.在恒温刚性密闭容器中发生该反应,随着反应进行,体系压强发生变化,当压强保持不变说明反应达到平衡状态,C正确;
D.3v正(CO2)=v逆(H2)= 3v逆(CO2),正、逆反应速率相等,可说明反应达到平衡状态,D正确;
故选:CD;
③由图可知,4 min以前,反应没有达到平衡状态,氢气的量在不断减少,反应向正反应方向进行,则正反速率大于逆反速率,故a点正反应速率大于b点逆反应速率;由图可知,c点时,反应i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)达到平衡状态,且平衡时,H2的物质的量为2 mol,列三段式:
平衡时,总物质的量为10 mol,n(H2O)= n(CH3OH)= 2 mol, n(CO2)=4 mol,体系总压强为,则平衡时反应i的 ;
④由图可知,新条件下,H2物质的量更少,虚线较实线反应达到平衡时,正向进行程度更大,则可能改变的是加压或增大二氧化碳的浓度,使平衡正向移动;
⑤ 由图可知,CO2的转化率先升高,温度高于710 K降低,可能是由于该反应为放热反应,随着温度的升高,710 K后平衡逆向移动,CO2的转化率降低。
21.(2025-2026高二上·云南省玉溪第一中学·期中)氢气是未来人类重点开发的能源之一,请回答下列问题:
(1)氢气在催化剂作用下制备乙炔,其总反应式为2C(s)+H2(g) C2H2(g) ∆H
已知:I.C(s)+2H2(g) CH4(g) ∆H1=-74.85kJ·mol-1;
II.2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g) ∆H2= +340.93kJ·mol-1;
III.C2H4(g) C2H2(g)+H2(g) ∆H3= +35.50kJ·mol-1;
① ;该反应中活化能 (填“>”或“<”)。
②一定条件下,向2L的恒容密闭容器中加入足量碳粉和1mol H2,发生上述反应、II、III,5min后容器内总压强不再变化,容器中CH4为0.1mol,C2H4为0.2mol,C2H2为0.3mol,5min内H2的平均反应速率 ,反应I的平衡常数 。
(2)氢气可以用于合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ∆H4<0;在恒压条件下测得H2的平衡转化率与温度和投料比关系如图所示:
③T1 (填“>”或“<”)T2,原因为 。
④写出一条可同时提高反应速率和H2平衡转化率的措施: 。
⑤下列可以作为T1温度下反应达平衡的依据的是 (填字母)。
a.2v(H2)正=v(CH3OH)逆 b.反应体系气体的平均相对分子质量不再变化
c.反应体系气体密度不再变化 d.=1时,H2的平衡转化率达50%
【答案】(1)① ② < ③ ④ 20 (2)① < ② 此反应是放热反应,温度越高,平衡逆向移动,氢气转化率越低 ③ 增大CO的浓度或增大压强 ④ bc
【解析】(1)① 根据盖斯定律,将反应Ⅰ×2+反应Ⅱ+反应Ⅲ,可得题干反应,进行同步运算得; >0则<。
② 根据H原子守恒,初始H2为1mol(含H原子2mol),平衡时:CH4含H原子:0.1 mol×4=0.4 mol;C2H4含H原子:0.2 mol×4=0.8 mol;C2H2含H原子:0.3 mol×2=0.6 mol;平衡时H2为n(H2),则H原子总量:0.4+0.8+0.6+2n(H2)=2,解得n(H2)=0.1 mol,Δn(H2)=1 mol−0.1 mol=0.9 mol,反应速率:=。反应 Ⅰ 的平衡常数表达式为K(I)===20。
(2)③ 该反应放热(ΔH4<0),温度升高时平衡逆向移动,H2平衡转化率降低,由图可知,相同投料比下,T1时H2转化率高于T2,因此T1<T2;原因为:此反应是放热反应,温度越高,平衡逆向移动,氢气转化率越低。
④ 可同时提高反应速率和H2平衡转化率的措施如:增大CO的浓度:平衡正向移动(H2转化率提高),且反应物浓度增大反应速率加快;或增大压强,平衡正向移动(气体分子数减少),且压强增大反应速率加快。任选其一即可,增大CO的浓度或增大压强。
⑤a.反应速率比应为v(H2)正:v(CH3OH)逆=2:1,而 2v(H2)正=v(CH3OH)逆不符合计量数之比,a错误;
b.气体平均相对分子质量,m总不变,n总随反应变化,平均摩尔质量不变时说明反应达到平衡,b正确;
c.恒压下,密度ρ=,m总不变,V随n总变化,ρ不变时说明发应达到平衡,c正确;
d.=1时,H2平衡转化率达50%,是特定投料比的转化率,不能作为平衡标志,d错误。
综上,选bc。
22.(2025-2026高二上·云南师范大学附属中学·期中)在“两碳”背景下,燃油汽车将逐步被新能源汽车所替代。CO选择性催化还原(SCR)技术脱除燃油汽车尾气中的和,有利于环境保护。回答下列问题:
(1)将和转化为无毒的大气循环气体,发生的反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
①还原生成无毒的大气循环气体的热化学方程式为 ,该反应能自发进行的条件是 (填“较低”“较高”或“任意”)温度;该反应的化学平衡常数 (用含、的式子表示)。
②同温定容条件下,下列不能作为判断反应ii达到平衡状态的标志有 (填序号)。
A.
B.单位时间内生成,同时生成
C.混合气体的总压强不再变化
D.混合气体的密度不再变化
③对于反应ⅱ,既能加快正反应的速率,又能提高CO的平衡转化率,可采取的措施有 。(任写1条即可)
(2)在甲、乙两个密闭容器中均进行反应ii,反应前的相关数据如下表所示,反应过程中的物质的量(n)与时间(t)的关系如图所示。
容器
温度
催化剂
容积
起始反应物的物质的量
起始容器内压强
甲
℃
M
10L
2molCO、2molNO
乙
℃
N
10L
2molCO、2molNO
①内,甲中用NO浓度变化表示的平均反应速率 。
② (填“>”“<”或“=”),判断依据为 。
(3)研究同一催化剂同时催化反应i、ii。一定温度下,向容积为的恒容密闭容器中充入和,容器中反应ⅰ和反应ⅱ都存在,末达到平衡,测得,的转化率。平衡时的物质的量为 ,反应ⅰ的化学平衡常数 。
【答案】(1)① ② 较低 ③ ④ AD ⑤ 增大反应压强或增大NO的投入量(任写1条,合理即可) (2)① ② < ③ 正反应是放热反应,降低温度,平衡正移,达平衡时多,说明甲的温度低(合理均可) (3)① ② 3
【解析】(1)根据题意写出目标反应方程式并配平为,根据盖斯定律,将反应2ⅰ+ⅱ即可得目标反应,,故答案为: ;
自发进行条件是:,该反应,,根据,当较低时,,反应能自发进行;
结合盖斯定律可知,反应2ⅰ+ⅱ即可得目标反应,则K=;
②A.,则正、逆反应速率不相等,反应不平衡,A符合题意;
B.单位时间内生成,同时生成,则正、逆反应速率相等,反应平衡,B不符合题意;
C.反应前后气体分子数不相等,则压强是变量,当混合气体的总压强不再变化可以证明反应达到平衡,C不符合题意;
D.反应物和产物都是气体,且为恒容容器,则密度不是变量,故混合气体的密度不再变化不能证明反应达到平衡,D符合题意;
故选AD;
(2)① 由图可知,内,甲中生成的物质的量为,根据反应ⅱ的化学计量数关系,消耗的物质的量为,则。
② 正反应是放热反应,降低温度,平衡正移,达平衡时多,说明甲的温度低,即;
(3)根据题意和达到平衡,,的转化率。则:
ⅰ.
ⅱ.
故平衡时的物质的量为,反应ⅰ的化学平衡常数。
试卷第1页,共3页
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专题16 化学反应原理综合题
1.(2025-2026高二上·云南省马关县第一中学·期中)不同的化学反应具有不同的反应热,人们可以通过多种方法获得反应热的数据,通常用实验进行测定,也可以进行理论推算。
Ⅰ、在科学研究中,科学家常用量热计来测量反应热。我校某化学兴趣小组的同学欲测定硫酸与氢氧化钠溶液反应的反应热,则:
(1)用98%浓硫酸(密度)配制浓度为0.5 mol/L的稀硫酸450 mL,选用的主要仪器有:烧杯、量筒、 、 、 。
(2)测定中和反应的反应热的装置如图所示。
①从实验装置上看,图中尚缺少的一种仪器是 。
②做一次完整的中和反应反应热测定实验,温度计需使用 次。
③现用25 mL 0.5 mol/L的稀硫酸与50 mL 0.55 mol/L氢氧化钠溶液反应测定,以下操作可能会导致测得的中和反应的反应热绝对值偏大的是 。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.量取稀硫酸的体积时仰视读数
C.分多次把氢氧化钠溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
Ⅱ、反应过程中的能量变化如图,回答下列问题。
(3)该反应 (用含式子表示)。
(4)在反应体系中加入催化剂, (填“增大”、“减小”、“不变”), (填“增大”、“减小”、“不变”)。
(5)发射卫星时可用肼()为燃料,用二氧化氮为氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气。
已知:①
②
写出肼和二氧化氮反应生成氮气和气态水的热化学方程式 。
2.(2025-2026高二上·云南省凤庆县第一中学·期中)图甲、乙所示装置进行实验,图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸,乙中G为电流计。请回答下列问题:
(1)以下叙述中,正确的是 。
A.甲中锌片是负极,乙中铜片是正极
B.两烧杯中铜片表面均有气泡产生
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.乙中电子从铜片经导线流向锌片
E.乙溶液中向锌片方向移动
(2)变化过程中能量转化的形式主要是:甲为 (填写选项字母);乙为 (同前)。
A.将化学能转化成热能
B.将电能转化成为化学能
C.将化学能转化成电能
(3)若反应过程中有2mol电子发生转移,则生成的氢气在标况下的体积为 ;溶液质量增加 g。
(4)写出乙中铜片上发生的反应: 。
(5)下列变化属于吸热反应的是 (填序号)。
①液态水气化②胆矾加热变成白色粉末③浓硫酸稀释④过氧化钠与水反应⑤碳酸钙高温分解⑥氢氧化钾和稀硫酸反应⑦灼热的木炭与CO2的反应⑧Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应⑨甲烷在空气中燃烧的反应
(6)合成甲醇发生的反应如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),已知反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键
H—H
C—O
C≡O
H—O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1076
465
413
(已知CH3OH结构式为,CO结构式为C≡O)
由此可知生成1mol气态甲醇 (填“吸收”或“释放”) kJ能量。
3.(2025-2026高二上·云南省玉溪市峨山县第一中学·期中)当今社会,能源的发展已成为全世界共同关注的话题,乙烷、二甲醚的燃烧热较大,可用作燃料。如图表示乙烷、二甲醚燃烧过程中的能量变化。请回答下列问题:
(1) 。
(2)乙烷的燃烧热 。
(3)等物质的量的比完全燃烧生成指定产物时放出的热量 (填“多”或“少”)。
(4)根据题图写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式: 。
(5)从环保角度分析,放出相同的热量时选择 (填“乙烷”或“二甲醚”)作为燃料产生的二氧化碳较少。
4.(2025-2026高二上·云南省曲靖市马龙区第一中学·期中)能源与环境是人类社会可持续发展的两大主题,也是我国当前经济社会发展的制约因素。
(1)汽车尾气脱硝脱碳主要原理为 ΔH<0。在一定条件下,该反应可自发进行的原因是 。
(2)氢气可用于制备H2O2。已知:①H2(g)+A(l) =B(l) ΔH1;②O2(g)+B(l) =A(l)+H2O2(l) ΔH2,其中A、B为有机化合物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g) =H2O2(l)的ΔH (填“>”、“<”或“=”)0。
(3)工业上通过环戊二烯加氢制备环戊烯涉及的反应如下:
反应Ⅰ:(l)+H2(g) (l) ΔH1=-100.5 kJ·mol-1
反应Ⅱ:(l)+2H2(g) (l) ΔH2=-209.9 kJ·mol-1
则反应(l)+H2(g) (l)的ΔH= kJ·mol-1,该反应在 (填“较高”“较低”或“任意”)温度下为自发反应。
(4)已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应:
Ⅰ.CH4(g)→C(s)+2H2(g);Ⅱ.2CH4(g)→C2H2(g)+3H2(g)。
已知焓变和熵变随温度变化很小。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度,在图书馆查到如下热力学数据:
反应Ⅰ的ΔH(298 K)=+74.848 kJ·mol-1,ΔS(298 K)=+80.674 J·mol-1·K-1
反应Ⅱ的ΔH(298 K)=+376.426 kJ·mol-1,ΔS(298 K)=+220.211 J·mol-1·K-1
①反应Ⅰ属于 (填“高温”或“低温”)自发反应。
②反应Ⅱ在一定温度下可自发进行,则其自发进行是由 (填“焓变”或“熵变”)决定的。
③通过计算判断反应Ⅰ在常温下能否自发进行 。
5.(2025-2026高二上·云南省石屏县第一中学·期中)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)上图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol (g)过程中能量的变化示意图。N2和H2反应的热化学方程式为 。
(2)已知某些共价键的键能数据如下表:
化学键
H-H
Cl-Cl
Br-Br
H-Cl
H-I
N≡N
H-O
键能/
436
243
194
432
299
946
463
①数据上表和上图中数据计算N-H键的键能为 。
②1 mol Cl2分解为气态原子时,需要 (填“吸收”或“放出”)243kJ的能量
③根据上表中所列共价键的键能,形成的最稳定的单质分子是 。
(3)用催化还原可以消除氮氧化物的污染。
已知: ΔH1①
ΔH2②
若将NO还原至,该反应过程中的反应热ΔH3= (用含a、b的式子表示)。
6.(2025-2026高二上·云南省楚雄东兴中学·期中)25℃时,有关物质的电离平衡常数如下表所示。回答下列问题:
化学式
电离平衡常数
(1)常温下,醋酸钠溶液呈 性,原因是 (用离子方程式表示)。
(2)常温下,物质的量浓度为的下列四种溶液,pH最大的是__________(填字母)。
A.
B.
C.
D.
(3)体积均为10、pH均为2的醋酸溶液与溶液分别加水稀释至1000,稀释过程中溶液pH的变化如图所示。则的电离平衡常数 (填“大于”“等于”或“小于”)醋酸的电离平衡常数;是 (填“强”或“弱”)酸,理由是 。
(4)的溶液中,用溶液中微粒的浓度符号完成下列等式: 。
(5)25℃时,等物质的量浓度的与溶液等体积混合,混合溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性。
(6)25℃时,将的醋酸溶液与的氢氧化钠溶液等体积混合(忽略混合时溶液体积变化),反应后溶液恰好呈中性,则所得溶液中 (用含b的代数式表示)。
7.(2025-2026高二上·云南省马关县第一中学·期中)丙烯是一种重要的化工原料,工业上常用丙烷无氧脱氢制备丙烯:。
(1)已知几种共价键键能如下表所示:
共价键
键能
a
b
c
d
。
(2)一定温度下,向5L恒容密闭容器中充入发生反应,测得平衡时气体压强是开始时的1.75倍。
①下列能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.分解速率与生成速率相等
B.保持不变
C.
D.混合气的平均摩尔质量保持不变
②C3H8的平衡转化率为 。
(3)若在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应,起始n(氩气)/n(丙烷)越大,丙烷的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)
(4)总压强分别为P1、P2时,上述反应在不同温度下达到平衡,测得丙烷和丙烯的物质的量分数分别如图所示:压强:P1 P2(填“>”或“<”)。
在压强P1条件下,起始时充入一定量丙烷发生反应,计算Q点对应温度下该反应的压强平衡常数 (用P1表示)。(用各气体的平衡分压代替其物质的量浓度计算,可表示压强平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
(5)已知Arrhenius经验公式为(为活化能,k为速率常数,R、A为常数)。丙烷分解制氢反应在某条件下的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,其活化能为 (用、、、表示)。
8.(2025-2026高二上·云南省永胜县第一中学·期中)对和CO等气体进行回收利用是节能减排的重要课题。
(1)已知:
则反应:的 。
(2)工业上可用与来生产甲醇.在2L的恒容密闭容器中,充入和在一定条件下发生反应:,测得,和的物质的量(n)随时间变化如图所示:
①从反应开始到平衡,的平均反应速率 。
②下列措施不能使的平衡转化率增大的是 (填标号)。
A.在原容器中再充入 B.在原容器中再充入
C.在原容器中再充入1mol氮气 D.使用更高效的催化剂
E.缩小容器的容积 F.将水蒸气从体系中分离
(3)工业上也可用CO生产甲醇.在一体积可变的密闭容器中充入10molCO与,在催化剂作用下发生反应:。CO的平衡转化率()与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。
①压强为 (填“>”“<”或“=”,下同);该反应的焓变 0。
②该反应在A、B、C三点条件下的平衡常数和的大小关系为 。
③若达到平衡状态A时,容器的体积为2L,则时反应的平衡常数 。
9.(2025-2026高二上·云南省宣威市第三中学·期中)如图为工业合成氨的流程图,回答下列问题:
(1)图中采取的措施可提高原料平衡转化率的是 (填序号)。
(2)对于工业合成氨的说法正确的是 (填字母)。
A.温度越高,催化剂的活性越大
B.工业合成氨的条件是和,此时催化剂活性最大,反应速率较快
C.压强越大,速率越快,平衡产率越高,所以工业合成氨压强越大越好
(3)某兴趣小组为研究“不同条件”对工业合成氨反应物平衡转化率的影响情况,在密闭容中进行了如表实验:(反应起始的温度和压强均相同):
序号
起始投入量
反应物平衡转化率
H2
NH3
①恒温恒容
1mol
3mol
0
②绝热恒容
1mol
3mol
0
③恒温恒压
2mol
6mol
0
则: 、 (填“>”“<”或“=”)。
(4)在容积相同的三个密闭刚性容器中,分别投入和,在不同温和、不同催化剂表面积(和)条件下,反应体系压强随时间变化关系如图甲所示。
①曲线III对应的温度和催化剂表面积可能为 。
②在曲线III对应条件下,某反应容器中的分压依次是,此时反应速率 (填“<”“>”或“=”)。
甲
(5)如图乙表示条件下,平衡时的体积分数与原料气投料比的关系。若投料比为4时,氨气的体积分数为的体积分数可能为图乙中的 (填“M”“N”或“”点)。
乙
10.(2025-2026高二上·云南开远市第一中学校·期中)氨的合成对国民经济发展有重要意义,HaberBosch法合成氨发生的反应为:,回答下列问题。
(1)氨气可用于工业脱硝(NO),脱硝反应为: 。
已知:反应①:
反应②:
反应①中正反应的活化能 逆反应的活化能(填“小于”或“大于”),由反应①和反应②可知脱硝反应的 。
(2)在密闭容器中充入0.1mol 和0.3mol 模拟Haber-Bosch法合成氨,平衡时的体积分数()随温度和压强(单位:kPa)的变化如图所示。
①图中压强从大到小的顺序是 (压强用、、表示),写出判断依据 。
②250℃,压强为条件下,10min反应达到平衡,若平衡时容器体积为2L,则0~10min内氨气的平均反应速率为 。
③250℃,压强为条件下反应的压强平衡常数 (用气体的平衡分压代替平衡浓度计算,某气体的平衡分压=平衡时气体总压×该气体的物质的量分数,结果保留1位小数)。图中(A点) (B点)(填“>”“<”或“=”)。
④不改变、的初始投入量和催化剂的种类,为了提高的产率,除了改变温度和压强外还可采取的措施是 。
11.(2025-2026高二·云南楚雄第一中学-秋季·期中)Ⅰ.我国提出争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。因此,研发利用技术,降低空气中的含量成为研究热点。当前,科学家成功利用和合成了,这对节能减排、降低碳排放具有重大意义。回答下列问题:
催化加氢制甲醇是极具前景的资源化研究领域,主要反应有:
ⅰ. ;
ⅱ. ;
ⅲ. 。
(1)为探究不同催化剂对CO和生成的选择性效果,某实验室控制CO和的初始投料比为1∶3进行实验,得到如下数据下表和下图:
T/K
时间/min
催化剂种类
甲醇的含量(%)
450
10
78
450
10
88
450
10
46
由上表可知,反应Ⅲ的最佳催化剂为 ;上图是CO的转化率与温度的关系,且最高转化率对应温度为,则a、b、c、d四点对应是该温度下的CO平衡转化率的有 。
(2)已知1000℃,反应 ,该温度下,在某时刻体系中CO、、、的浓度分别为3、1、4、2,则此时上述反应的 (填“<”,“=”或“>”)。
Ⅱ.工业生产中可以以与为原料制备清洁能源甲醇:。
(3)该反应的平衡常数表达式为 。
(4)在2L容器中充入4mol 和的混合气体,反应10min后,气体的总物质的量变为原来的75%,则0~10min内,的平均反应速率为 ;前5min内的 前10min内的(选填“大于”、“等于”或“小于”),原因是 。
(5)一定温度下,在固定容积的密闭容器中发生上述反应,下列能判断该反应达到平衡状态的是_______。
A. 容器中的压强不再改变
B. 混合气体的密度不再改变
C.
D. 与的物质的量之比保持不变
12.(2025-2026高二上·云南省昆明市东川区高中学·期中)为降低温室效应,的捕集利用技术成为研究的重点。
(1)一种利用的反应为: 。下列措施能使已达到平衡时反应的正反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是___________。
A. 及时分离出水蒸气
B. 适当降低温度
C. 增大的浓度
D. 缩小体积,增大压强
(2)和发生如下反应可以制取甲醇和二甲醚。
反应Ⅰ: ;
反应Ⅱ: ;
写出仅由合成热化学方程式 。
(3)CO合成甲醇的反应为 ,在容积均为2L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入与,在催化剂作用下发生反应,平衡时甲醇的体积分数与温度的关系如图所示。
①300℃时,当甲容器中的体积分数处于D点时,此时 (填“>”“=”或“<”)。
②曲线Ⅰ代表的是容器 (填“甲”或“乙”)中发生的反应。
③该反应的 0(填“>”“=”或“<”),判断的理由是 。
④A、B、C三点的平衡常数大小关系是 , 。
13.(2024-2025高二上·云南省宣威市第三中学·期中)空气中含量的控制和资源利用具有重要意义。
(1)燃煤烟气中的捕集可通过如下所示的物质转化实现。
“吸收”后所得的溶液与石灰乳反应的化学方程式为 ;载人航天器内,常用LiOH固体而很少用KOH固体吸收空气中的,其原因是 。
(2)合成尿素[]是利用的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数(K)与温度的关系如图甲所示,反应Ⅰ的 (填“=0”或“>0”或“<0”)。
②反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外,还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲[]和尿素转化为氰酸铵()等副反应。尿素生产中实际投入和的物质的量之比为,其实际投料比值远大于理论值的原因是 。
(3)催化电解吸收的KOH溶液可将转化为有机物。在相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图乙所示。
其中,,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
①当电解电压为时,电解过程中含碳还原产物的为0,阴极主要还原产物为 (填化学式)。
②当电解电压为时,阴极由生成的电极反应式为 。
③当电解电压为时,电解生成的和的物质的量之比为 (写出计算过程)。
14.(2025-2026高二上·云南省楚雄东兴中学·期中)化学反应的过程,既是物质的转化过程,也是化学能与热能等形式能量的转化过程。回答下列问题:
(1)工业上用氮气合成氨,能量变化如图。则断裂和中的化学键所吸收的能量与形成中的化学键所释放的能量差值为 ,该反应的热化学方程式可表示为 。
(2)下列反应中,反应热正负号与合成氨相同的是 (填序号)。
①碳的燃烧 ②铝热反应 ③盐酸和氢氧化钠溶液反应 ④与反应 ⑤二氧化碳和炽热的碳反应
(3)2025年11月25日,搭载神舟二十二号飞船的长征二号F遥二十二运载火箭成功发射。长征系列火箭以偏二甲肼作燃料,作氧化剂,若30g偏二甲肼(液态)与(液态)完全反应生成、和,放热1275,则 。该物质可作为火箭推进剂的可能原因是:①反应产生大量气体;② 。
(4)某兴趣小组同学设计利用如图所示装置测定稀盐酸与氨水反应的中和热。该装置缺少的仪器名称是 ,各步操作均正确,但是该同学测得的中和热数值始终小于57.3原因是 。
(5)空气中的主要来源是汽车尾气,科学家提出安装催化转化器实现下列转化: 。若 ,的燃烧热为。则反应 (用、、表示)。
15.(2025-2026高二上·云南省楚雄东兴中学·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 。
16.(2025-2026高二上·云南省凤庆县第一中学·期中)二氧化碳加氢可转化为二甲醚(),既可以降低二氧化碳排放量,也可以得到性能优良的汽车燃料。回答下列问题:
(1)加氢合成甲醇以及甲醇脱水生成二甲醚的热化学方程式如下:
则的 。
(2)向一容积为2L的恒容密闭容器中通入2 moL 和6 mol ,一定温度下发生反应。起始总压为p Pa,20 min时达到化学平衡状态,测得的物质的量分数为12.5%。
①平衡时总压为 Pa。
②达到化学平衡状态时,下列有关叙述正确的是 (填标号)。
A.
B.容器内气体压强不再发生改变
C.向容器内通入少量氦气,则平衡向正反应方向移动
D.向容器内再通入1 mol 和3 mol ,重新达到平衡后,的体积分数增大
③0~20 min内,用表示的平均反应速率 ,的平衡浓度 。该温度下,反应的平衡常数 (用含p的式子表达,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)工业上,以一定比例混合的与的混合气体以一定流速分别通过填充有催化剂I、催化剂II的反应器,发生反应。转化率与温度的关系如图所示。在催化剂II作用下,温度高于时,转化率下降的原因可能是 。
17.(2025-2026高二上·云南省玉溪市峨山县第一中学·期中)I.二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”,由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-90.7 kJ·mol-1 K1
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5 kJ·mol-1 K2
③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2 kJ·mol-1 K3
回答下列问题:
(1)反应3H2(g)+3CO(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH= kJ·mol-1;该反应的平衡常数K= (用K1、K2、K3表示)。
(2)下列措施中,能提高(1)中CH3OCH3产率的有 。
A.使用过量的CO B.升高温度 C.增大压强
II.在催化剂作用下,可被氢气还原为甲醇:[同时有副反应发生],平衡转化率随温度和压强的变化如图。
(3)判断由大到小的顺序为: 。解释压强一定时,的平衡转化率呈现如图变化的原: 。同时增大的平衡转化率和的产率可采取的措施是 。
(4)向压强为p的恒温恒压密闭容器中加入和,进行反应,达到平衡状态时,的转化率为20%,生成的物质的量为,则甲醇的选择性为 %[甲醇选择性]。
18.(2025-2026高二上·云南普洱·期中)I.研究发现,氮氧化物和硫氧化物是雾霾的主要成分。回答下列问题:
(1)有下列反应: ①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180.5 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
③2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3=-221.0 kJ·mol-1
已知某反应的平衡常数表达式为K= ,请写出此反应的热化学方程式:
(2)往 1L恒容密闭容器中充入一定量的 NO2,在三种不同条件下发生反应: 2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),实验测得 NO2的浓度随时间的变化如下表(不考虑生成 N2O4)。
0
10
20
30
40
50
实验1/800
1.00
0.80
0.65
0.55
0.50
0.50
实验2/800
1.00
0.70
0.50
0.50
0.50
0.50
实验3/850
1.00
0.50
0.40
0.35
0.35
0.35
①下列说法正确的是
A.实验 2容器内压强比实验1的小
B.由实验2和实验 3可判断该反应是放热反应
C.实验 1比实验 3的平衡常数大
D.实验 2使用了比实验1效率更高的催化剂
E.在 0→10min内实验2的反应速率 υ(O2)=0.015 mol·L-1·min-1
②不能判断反应已达到化学平衡状态的是
A.容器内的气体压强不变 B.2υ正 (NO2)=υ逆 (O2)
C.气体的平均相对分子质量保持不变 D.NO2和 NO的浓度比保持不变
③已知容器内的起始压强为 P0 kPa,在 800℃温度下该反应的平衡常数 Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。在该温度下达到平衡后,再向容器中加入 NO2 和 NO各 2mol,平衡将 (填“向正反应方向移动”或“向逆反应方向移动”或“不移动”)。
(3)为了减少雾霾中的 SO2,工业尾气中 SO2 可用 饱和 Na2SO3溶液吸收,该反应的化学方程式为 ;25℃时,若用1 mol·L-1的 Na2SO3溶液吸收 SO2,当恰好完全反应时,溶液的 pH 7(填“大于”或“小于”或“等于”),溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 (已知: 常温下 H2SO3 的电离常数 Ka1=1.3×10−2,Ka2=6.2×10−8)。
19.(2025-2026高二上·云南普洱·期中)醋酸是常见的一元弱酸。请运用化学反应原理回答下列问题:
(1)室温下,pH=2的醋酸中,水电离出的c(H+)= mol·L-1该醋酸和pH=2的盐酸溶液相比,导电性 (填“相同”“不同”或“无法判断”)。
(2)pH相同的盐酸和醋酸分别与足量的锌粒反应,生成等量的H2时所需时间较短的是 。
(3)向醋酸溶液中滴入溶液,下列浓度大小顺序不可能出现的是 (填字母)。
a.
b.
c.
d.
(4)常温下,将的醋酸溶液稀释至,溶液的 (填“>”“<”或“=”)4;在醋酸稀释过程中下列数值变大的是 。
A. B. C. D.
(5)醋酸中存在平衡:,下列措施可使醋酸的增大,并且电离平衡向右移动的是___________。
A. 加入溶液
B. 加入盐酸
C. 加水稀释
D. 对醋酸溶液加热
20.(2025-2026高二上·云南省玉溪师范学院附属中学·期中)甲醇是重要的化工原料之一,也可作燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)可以合成甲醇,涉及的反应如下:
反应i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.9 kJ·mol−1 ;
反应ii:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.6 kJ·mol−1。
(1)反应i在有、无催化剂条件下的反应历程如下图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注,TS为过渡态。
在有催化剂下,该反应历程中决速步骤的化学方程式为 。
(2)现将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的恒温刚性密闭容器中,起始压强为p(单位为kPa)。若只发生反应i,测得的氢气物质的量随时间变化如图中实线所示:
①该反应在 下能自发进行(填“高温”或“低温”)。
②下列说法能表明该反应已经达到平衡状态的是 (填选项字母)。
A.混合气体中c(CO2) ∶c(H2) ∶c(CH3OH)=1∶3∶1
B.混合气体的密度保持不变
C.压强保持不变
D.3v正(CO2)=v逆(H2)
③a点正反应速率 (填“大于”“等于”或“小于”)b点逆反应速率。平衡时反应i的Kp= (以分压来表示,物质的分压=总压×该物质的物质的量分数)。
④仅改变某一实验条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,对应的实验条件改变的是 。
⑤一定条件下,单位时间内不同温度下测定的CO2转化率如图所示。温度高于710 K时,随温度的升高CO2转化率降低的原因可能是 。
21.(2025-2026高二上·云南省玉溪第一中学·期中)氢气是未来人类重点开发的能源之一,请回答下列问题:
(1)氢气在催化剂作用下制备乙炔,其总反应式为2C(s)+H2(g) C2H2(g) ∆H
已知:I.C(s)+2H2(g) CH4(g) ∆H1=-74.85kJ·mol-1;
II.2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g) ∆H2= +340.93kJ·mol-1;
III.C2H4(g) C2H2(g)+H2(g) ∆H3= +35.50kJ·mol-1;
① ;该反应中活化能 (填“>”或“<”)。
②一定条件下,向2L的恒容密闭容器中加入足量碳粉和1mol H2,发生上述反应、II、III,5min后容器内总压强不再变化,容器中CH4为0.1mol,C2H4为0.2mol,C2H2为0.3mol,5min内H2的平均反应速率 ,反应I的平衡常数 。
(2)氢气可以用于合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ∆H4<0;在恒压条件下测得H2的平衡转化率与温度和投料比关系如图所示:
③T1 (填“>”或“<”)T2,原因为 。
④写出一条可同时提高反应速率和H2平衡转化率的措施: 。
⑤下列可以作为T1温度下反应达平衡的依据的是 (填字母)。
a.2v(H2)正=v(CH3OH)逆 b.反应体系气体的平均相对分子质量不再变化
c.反应体系气体密度不再变化 d.=1时,H2的平衡转化率达50%
22.(2025-2026高二上·云南师范大学附属中学·期中)在“两碳”背景下,燃油汽车将逐步被新能源汽车所替代。CO选择性催化还原(SCR)技术脱除燃油汽车尾气中的和,有利于环境保护。回答下列问题:
(1)将和转化为无毒的大气循环气体,发生的反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
①还原生成无毒的大气循环气体的热化学方程式为 ,该反应能自发进行的条件是 (填“较低”“较高”或“任意”)温度;该反应的化学平衡常数 (用含、的式子表示)。
②同温定容条件下,下列不能作为判断反应ii达到平衡状态的标志有 (填序号)。
A.
B.单位时间内生成,同时生成
C.混合气体的总压强不再变化
D.混合气体的密度不再变化
③对于反应ⅱ,既能加快正反应的速率,又能提高CO的平衡转化率,可采取的措施有 。(任写1条即可)
(2)在甲、乙两个密闭容器中均进行反应ii,反应前的相关数据如下表所示,反应过程中的物质的量(n)与时间(t)的关系如图所示。
容器
温度
催化剂
容积
起始反应物的物质的量
起始容器内压强
甲
℃
M
10L
2molCO、2molNO
乙
℃
N
10L
2molCO、2molNO
①内,甲中用NO浓度变化表示的平均反应速率 。
② (填“>”“<”或“=”),判断依据为 。
(3)研究同一催化剂同时催化反应i、ii。一定温度下,向容积为的恒容密闭容器中充入和,容器中反应ⅰ和反应ⅱ都存在,末达到平衡,测得,的转化率。平衡时的物质的量为 ,反应ⅰ的化学平衡常数 。
试卷第1页,共3页
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