内容正文:
题型04 化学反应原理综合题
1.(2025-2026高二上·内蒙古多校联考·期中)铅蓄电池因具有技术成熟、成本低、适用温度范围广、安全性高、可做到完全回收利用等优点,而应用广泛。某同学设计的以铅蓄电池为电源电解溶液和(足量)溶液的装置如图(A、B、C、D均为惰性电极)。回答下列问题:
(1)铅蓄电池使用寿命到期后,需要回收的原因为 。
(2)铅蓄电池工作时,正极的电极反应式为 。
(3)烧杯中的作用是 ;、两极所产生的气体在同等条件下的体积比为 。
(4)电解一段时间后,电极C和电极D附近的现象分别为 、 。
(5)当铅蓄电池中消耗时,若要将形管中的溶液恢复到电解前的状态应加入(或通入) mol的 (填名称)。
2.(2025-2026高二上·内蒙古赤峰普通高中联盟·期中)根据所学知识回答下列问题:
(1)已知反应: 。相关化学键键能如表所示。
化学键
C—H
C—F
H—F
F—F
键能
x
y
z
q
①该反应属于 (填“放热”或“吸热”)反应。
②该反应的生成物的总能量 (填“大于”或“小于”)反应物的总能量。
③该反应中,每转移0.4mol电子,此时 (填“断裂”或“形成”)F—F键涉及的能量变化为 (用含q的代数式表示)kJ,消耗CH4的质量为 g。
(2)某同学将 的稀盐酸和V2mL未知浓度的NaOH稀溶液混合均匀后,测量并记录溶液的最高温度,实验结果如图所示(实验中始终保持
①图中 (填“a”或“b”)点对应溶液中,酸和碱恰好完全反应。
②该反应的离子方程式为 。
3.(2025-2026高二上·内蒙古赤峰普通高中联盟·期中)已知常温下部分弱电解质的电离平衡常数如下表所示。
化学式
电离常数
(1)写出的第一步电离的电离方程式 。
(2)常温下,上述四种酸的溶液浓度均为时,其中最大的是 (填化学式),若某浓度的溶液,则 。
(3)向溶液中通入,反应的离子方程式为 。
(4)向等体积、等的溶液和溶液中加入等浓度的溶液,消耗溶液体积最大的是 (填化学式)。
(5)若下,的溶液中,则该温度下,溶液的为 。
(6)常温下,将体积均为、初始均为2的溶液与一元酸溶液分别加水稀释至,稀释过程中两溶液的变化如图所示,则可能为 (填“”或“”)。当时,溶液中由水电离出的为 。
4.(2025-2026高二上·内蒙古赤峰普通高中联盟·期中)利用CO2和H2制取CH3OH,不仅可以回收利用CO2,减少碳的排放量,还可以生产重要的化工原料。已知在一定温度和压强下,发生如下反应:
①
②
③
(1)已知部分化学键的键能(断开或形成1 mol化学键需要吸收或放出的能量,键能越大化学键越稳定)数据如下:
化学键
C=O(CO2)
C-O
C-H
H-H
O-H
键能/(kJ/mol)
803
351
a
b
462
随着温度升高,反应③的平衡常数 (填“增大”或“减小”);试判断a (填“<”或“>”)b,则CH3OH(g)中C-H键比H2(g)中H-H键的稳定性 (填“弱”或“强”)。
(2)时,向恒容密闭容器中充入CO2(g)、H2(g)仅发生反应③,反应到时刻测得各组分的浓度如表所示:
物质
H2
CO2
CH3OH
H2O
浓度/(mol/L)
0.4
0.2
0.8
0.8
若T℃时该反应的平衡常数K=100,则t时刻该反应的正、逆反应速率: (填“>”“<”或“=”)。
(3)若按投料,将CO(g)和H2(g)充入2 L。恒容密闭容器中,在一定条件下仅发生反应②,测得CO(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:
①p1、p2、p3由大到小的顺序为 。
②若温度为T1℃、压强为p3,起始时CO(g)的物质的量为2 mol,则平衡时CO的体积分数为 ,T1℃时该反应的平衡常数约为 (保留到小数点后一位) L2·mol-2。
5.(2025-2026高二上·内蒙古多校联考·期中)根据所学知识回答下列问题:
(1)25℃、时,稀盐酸与稀溶液反应的中和反应反应热,该反应的热化学方程式为 。进行中和反应反应热的测定实验时,要用到如图所示装置,该装置有错误,请加以改正: (改正1处即可)。
(2)是一种温室气体,几种化学键的键能如表所示。
化学键
键能
则反应的为 (用含、、的代数式表示,下同)。该反应中,每转移电子,此时生成 。
(3)燃料电池的装置如图所示(两电极均为惰性电极),该电池工作时:
①能量的转化形式主要为由 (填“化学能”或“电能”,下同)转化为 。
②外电路中,电子的流动方向为由电极 (填“a”或“b”,下同)经导线流向电极 。
③电极上的电极反应式为 。
6.(2025-2026高二上·吉林友好学校联合体·期中)在密闭容器内,800℃时反应体系中,随时间的变化如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)写出该反应的平衡常数表达式: 。已知:,则该反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)0~2s, ,NO转化率为
(3)图中表示的浓度随时间变化的曲线是 。
(4)下列能说明该反应已达到平衡状态的是_______。
A.
B. 容器内压强保持不变
C.
D. 容器内密度保持不变
(5)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是_______。
A. 及时分离出气体
B. 适当升高温度
C. 增大的浓度
D. 选择高效催化剂
7.(2025-2026高二上·吉林友好学校联合体·期中)化学在生产生活中有着广泛的应用,请回答下列问题:
(1)某些弱酸在25℃时的电离常数如下:
化学式
HSCN
HCN
HClO
电离常数
结合能力最强的离子是 (填离子符号),下列反应可以发生的是 (填字母)。
A.
B.
C.
D.
(2)用离子方程式表示泡沫灭火器灭火原理: 。
(3)在空气中直接加热蒸干溶液得到 (填化学式),原因是 。
(4)在溶液中
① +(填“>”、“<”或“=”)
② mol/L。(填具体数据)
(5)水垢中含有,难以用酸除去,可先用溶液浸泡处理后转化为疏松、易溶于酸的,再用酸处理。用溶液浸泡处理的反应为 (用离子方程式表示)。
(6)牙齿表面有一层坚硬的(羟基磷灰石)物质保护着。它在唾液中存在下列平衡:。当人进食后,口腔中的细菌在分解食物的过程中会产生有机酸,这时牙齿就会受到腐蚀,其原因是 。
8.(2025-2026高二上·吉林友好学校联合体·期中)回答下列问题。
(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图。
①氧气从 口通入(填“a”或“b”);电池工作时,向 极移动(填“”或“”)。
②电池工作时正极电极反应式为 。
(2)将石墨和铜片用导线及电流计相连浸入溶液中,构成如图所示的原电池装置,正极发生的电极反应式为 ;该电池在工作时,Cu的质量将 (填“增加”、“减少”或“不变”)。
(3)研究人员发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电,电池的总反应方程式为。
①该电池负极的电极反应式为 。
②外电路每通过电子时,生成的物质的量是
9.(2025-2026高二上·辽宁营口普通高中联考·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)。
10.(2025-2026高二上·辽宁营口普通高中联考·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)%。
11.(2025-2026高二上·内蒙古通辽·期中)完成下列小题
(1)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定,请回答:
①氢氧燃料电池能量转化的主要形式是 ,在导线中电子流动方向为 (用a、b表示)。
②负极反应式为 。
(2)电池工作时,和连续由外部供给,电池可连续不断提供电能,大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:
a.
b.
①反应a中的还原剂是 ,反应b中的氧化剂是 。
②金属锂吸收的氢气与放出的氢气的物质的量之比为 。
(3)图1中,为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀,材料B可以选择 (填字母序号)。
a.碳棒b.锌板c.铜板
该电化学保护方法的名称是 。
(4)图2中,钢闸门C为 极,用氯化钠溶液模拟海水进行实验,D为石墨块,总反应的离子方程式为 。
(5)有关上述实验,下列说法正确的是 。
A.溶液中Na+向D极移动
B.从D极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
12.(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“<”)。
13.(2025-2026高二上·黑龙江新时代联合体·期中)按要求填空。
(1)已知室温时,某一元酸HA在水中有0.1%发生电离,回答下列问题:
①该溶液中pH= 。
②HA的电离平衡常数K= 。
(2)部分弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸
HCOOH
HClO
电离平衡常数(25℃)
;
;
按要求回答下列问题:
①的酸性由强到弱的顺序为 。
②同浓度的、、、、、结合的能力由强到弱的顺序为 。
③运用上述电离常数及物质的特性写出下列反应的离子方程式:过量通入NaClO溶液中 。
(3)已知的氢氟酸中存在电离平衡:,要使溶液中增大,可以采取的措施是 (填标号)。
①加少量烧碱 ②通入少量HCl气体 ③通入少量HF气体 ④加水
(4)体积均为10mL、pH=2的HCOOH溶液与一元酸HX分别加水稀释至1000mL,稀释过程的pH变化如图所示。
则相同条件下酸HX的酸性比HCOOH (填“强”或“弱”)。
14.(2025-2026高二上·吉林四校联考·期中)CH4、CO2是常见的含碳化合物,在工业生产中有广泛应用。回答下列问题:
(1)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:
若用CH4还原NO2生成4.48 L(标准状况)N2,整个过程中放出的热量为 。
(2)天然气制氢气是工业制氢气的主要方法之一,其主要反应如下:
ⅰ.;
ⅱ.。在一定温度下,向恒容的密闭容器中通入a mol CH4和2a mol H2O发生反应,t min时反应达平衡。下列可判断体系达到平衡状态的是___________(填字母)。
A. CO的体积分数不变
B. 容器内气体密度不变
C.
D. 不再变化
(3)向恒容的密闭容器中充入CH4(g)和NO(g),在不同温度下发生反应,CH4的浓度变化如图所示。T1 (填“>”或“<”)T2,c点时二氧化碳的浓度为 ,a点正反应速率 (填“大于”或“小于”)b点的逆反应速率。
(4)用煤化工生产中产生的CO2和H2制取CH3OH的反应为 。将CO2和H2按物质的量之比1:3通入某刚性密闭容器中,只发生反应,平衡状态时CH3OH的体积分数与温度、气体总压强的关系如图所示。
p1、p2、p3由大到小的顺序是 。温度为、气体总压强为p3 MPa的条件下,反应达到平衡时H2的转化率为 %(保留一位小数),b点的平衡常数 (结果保留2位有效数字;已知:混合气体中某组分的分压=总压×该组分的物质的量分数,即)。
(5)用CO2与H2制备CH3OH时有副产物CO生成。其他条件相同时,测得不同温度下CO2平衡转化率及含碳生成物的选择性数据如表,制备CH3OH的适宜温度为 ,250℃~270℃时,CO2平衡转化率降低的原因是 (结合可逆反应方程式说明)。
T/℃
CO2的平衡转化率/%
选择性/%
CO
CH3OH
230
12.83
47.75
52.25
250
17.63
36.22
63.77
270
15.96
59.78
40.22
15.(2025-2026高二上·黑龙江齐齐哈尔·期中)甲烷及其衍生物在国民经济中有着重要的作用。回答下列问题:
(1)研究表明与在催化剂存在下可发生反应制得合成气:
已知:①
②
③
则上述制取合成气反应的 ,利于反应自发进行的条件是 (填“高温”或“低温”)。
(2)在T℃,向VL体积恒定的密闭容器中,充入10mol和15mol发生反应。
①为了加快该反应的速率,下列措施可行的是 (填字母)。
A.按原比例充入、 B.缩小容器体积
C.增大反应物与催化剂的接触面积 D.移出产物CO、
②起始时容器内的总压强为25kPa,测得t min后反应达到平衡,的平衡转化率为60%。则从起始到平衡反应的平均速率 ,在该温度下反应的平衡常数 (为以分压表示的平衡常数,气体分压=气体总压×体积分数)。
(3)下列能说明反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
A. 混合气体的密度保持不变
B. 的物质的量保持不变
C. 容器内混合气体原子总数不变
D. 每生成1molCO的同时消耗1mol
(4)甲醇是重要的化工原料。利用CO与合成甲醇,其反应的化学方程式为。在一容积可变的密闭容器中按一定的投料比充入CO与,在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。
①该反应平衡常数大小: (填“>”或“<”)。
②图中压强 (填“>”或“<”)。
16.(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 。
17.(2025-2026高二上·内蒙古多校联考·期中)将二氧化碳转化为工业商品,可以增加废弃二氧化碳的价值。
Ⅰ.以CO2和CH4为原料催化重整制备合成气:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。
(1)下表中数据是该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓()(标准摩尔生成焓是指在298 K、100 kPa条件下,由稳定态单质生成1 mol化合物时的焓变)数据。
物质
CO2(g)
CH4(g)
CO(g)
H2(g)
-393.5
-74.8
-110.5
0
则CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)在恒容密闭容器中通入物质的量均为2 mol的CH4和CO2,在一定条件下发生上述反应,下列条件能作为判断该反应达到平衡状态的标志的是 (填标号)。
a.CO2浓度保持不变
b.CO的消耗速率是CO2生成速率的2倍
c.容器中混合气体的平均摩尔质量不变
d.容器中混合气体的密度保持不变
Ⅱ.工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素[CO(NH2)2],反应步骤如下:
ⅰ.2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) ΔH1=-159.5 kJ·mol-1
ⅱ.NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH2=+72 kJ·mol-1
(3)请在下图中画出合成尿素过程中的能量变化 。(不写物质,把能量变化趋势及相关数值标明即可,已知反应ⅰ和反应ⅱ正反应的活化能分别为180 kJ⋅mol-1、405 kJ⋅mol-1)
Ⅲ.以CO2和H2为原料催化合成乙烯: ΔH<0。
(4)在一定条件下,将1 mol CO2和3 mol H2加入密闭容器中发生反应,CO2的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。
①压强:p1 (填“>”“<”或“=”)p2,判断的理由是 。
②M、N、R三点对应条件下的平衡常数的大小关系为 。
③M点对应条件下的压强平衡常数Kp= (用含p2的式子表示,无须化简;以分压代替浓度进行计算,分压=总压×物质的量分数)。
18.(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 。
19.(2025-2026高二上·辽宁省大连市城联盟·期中)已知25℃时部分弱电解质的电离平衡常数如下表格所示,请回答下列问题:
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离平衡常数
Ka=1.75×10-5
Ka1=4.5×10-7Ka2=4.7×10-11
Ka=4.0×10-8
(1)下列事实中一定不能证明CH3COOH是弱电解质的是 (填编号)。
①常温下某CH3COONa溶液的pH=8
②用CH3COOH溶液做导电实验,灯泡很暗
③等pH等体积的盐酸、CH3COOH溶液和足量锌反应,CH3COOH放出的氢气较多
④常温下,pH=2的CH3COOH溶液和pH=12的KOH溶液等体积混合,溶液呈酸性
⑤CH3COONa和稀H3PO4反应,生成CH3COOH
⑥pH=1的CH3COOH溶液稀释至100倍,pH<3
⑦10 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH恰好与10 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液完全反应
(2)物质的量浓度均为0.1 mol·L-1 的下列三种溶液:pH由小到大排列的顺序是 (用字母表示)。
a.CH3COONa b.Na2CO3 c.NaClO
(3)写出向次氯酸钠溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式: 。
(4)25℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得混合液pH=6,则溶液中c(CH3COO-)-c(Na+)= (填精确数值)。
(5)标准状况下,将1.12L CO2通入100 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液中,用溶液中微粒的浓度符号完成下列等式:c(OH-)=2c(H2CO3)+ 。
(6)室温下,甲、乙两烧杯均盛有5 mL pH=3的盐酸(或醋酸)溶液,向乙烧杯中加水稀释至pH=4。关于甲、乙两烧杯中溶液的描述正确的是 (填编号)。
①溶液的体积:10V甲≤V乙
②水电离出的OH-浓度:10c(OH-)甲≤c(OH-)乙
③若分别用等浓度的NaOH溶液完全中和,所得溶液的pH:甲≤乙
④若分别与5 mL pH=11的NaOH溶液反应,所得溶液的pH:甲≤乙
(7)25℃时,将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1氢氧化钠等体积混合,反应后溶液恰好显中性,用a、b表示醋酸的电离平衡常数为 。
20.(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。
21.(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 。
22.(2025-2026高二上·辽宁省沈阳市五校协作体·期中)已知是一种二元弱酸,常温下,,。回答下列问题:
(1)升高温度时,将 (填“增大”“减小”或“不变”);常温下,加水稀释溶液的过程中,下列表达式的值会减小的是 (填字母)。
A. B. C. D.
(2)用电离方程式解释溶液呈酸性的主要原因: ,此溶液中 。
(3)常温下,的,向溶液中滴加少量醋酸溶液反应的离子方程式为 。
(4)常温下,的溶液和的溶液中,水电离出的浓度分别为 和 ,将二者等体积混合后所得溶液 7(填“>”“<”或“=”)。
23.(2025-2026高二上·辽宁营口普通高中联考·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”)。
24.(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”)。
25.(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 。
26.(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“=”)。
27.(2025-2026高二上·内蒙古乌兰察布·期中)在“风电之都”乌兰察布,全球规模最大的“风光制氢”一体化项目正加快建设,成为该市利用“绿电”制备“绿氢”的标志性工程。氢气可以用于合成甲醇,发生反应如下:
反应Ⅰ: (主反应)
反应Ⅱ: (副反应)
(1)反应Ⅰ的能量变化可用图 (填字母,下同)表示。
(2)关于反应Ⅰ下列说法不正确的是___________。
A. 1 mol 在不同状态下的熵值为S(g)>S(s)
B. 向密闭容器中加入1.5 mol二氧化碳和5 mol氢气进行反应,将放出73.5千焦的热量
C. 选择合适的催化剂,可使该反应以较快的速度进行
D. 可以把反应设计成原电池,实现能量的转化
(3)已知此条件下反应Ⅰ的,反应Ⅰ在 条件下有利于自发进行。
A.低温 B.高温 C.无法确定
(4)反应Ⅲ的 kJ/mol。
(5)温度一定时,若只发生反应Ⅰ,在1 L容器中加入1.5 mol 和2.5 mol ,2 min时达到平衡,生成为0.5 mol,0~2 min内, ,此时再充入1 mol (g)和1 mol ,平衡 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(6)不同压强下,按照投料,同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,实验测定的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。压强、、由大到小的顺序为 ;时三条曲线几乎交于一点的原因是 。
(7)利用和还可以合成重要的储氢物HCOOH:,已知某种催化反应历程如图所示,决定总反应速率步骤的反应方程式为 。
28.(2025-2026高二上·黑龙江省龙东十校联盟·期中)某新能源企业为推动“碳中和”目标,投资建设绿色甲醇生产项目,实现的资源化利用。制备甲醇的相关反应如下表:
化学反应
平衡常数
温度/℃
450
850
ⅰ
1.0
0.04
ⅱ
4.0
0.15
ⅲ
回答下列问题:
(1)反应ⅲ (用、表示), (填“>”或“<”)0。
(2)反应ⅲ能自发的条件是 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
(3)向VL恒容密闭容器中充入0.1mol和0.3mol,在催化剂作用下利用反应ⅲ制备甲醇。已知正反应速率可表示为,逆反应速率可表示为,其中、为速率常数。下图表示速率常数随温度的变化关系,其中能够代表的曲线为 (填“”“”“”“”)。
(4)向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入1mol和2mol发生反应ⅲ,在不同催化剂下测定甲醇的时空收率随温度的变化曲线如图所示(时空收率表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)。
最佳催化剂及最佳反应温度是 。
(5)已知在密闭容器中合成甲醇除了发生反应ⅲ外,还存在反应ⅳ。若只考虑这两个反应,控制反应条件(均使用了催化剂),研究投料比(反应物的物质的量之比)压强、温度对反应体系的影响。产率和选择性S的定义:,。
①图1中,当投料比为5时,的转化率约为16%,,则 %(保留2位有效数字)。
②图2中,在催化剂2的作用下,发生的主要反应是 (填“ⅲ”或“ⅳ”)。
③图3中,当温度高于523K时,甲醇的产率随温度升高而减小,原因可能有 (任写出1条)。
29.(2025-2026高二上·黑龙江省龙东十校联盟·期中)25 ℃时,有关物质平衡常数的数值如表所示:
HClO
(1)同浓度的、、、结合能力由大到小的顺序为 。
(2)向碳酸钠溶液中加入足量的HClO溶液,写出反应的离子方程式 。
(3)初始浓度为0.1 mol/L的溶液的pH为 ,该溶液中水电离的H⁺为 mol/L。
(4)请写出NaHS溶液中离子浓度大小关系: 。
(5)物质的量浓度均为0.1 mol/L的和溶液等体积混合(体积变化忽略不计),则下列关于混合溶液的说法中不正确的是______。
A.
B.
C. mol/L
D.
30.(2025-2026高二上·黑龙江省龙东十校联盟·期中)氨是最基本的化工原料之一,工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖。合成氨的反应为 ,回答下列问题:
(1)恒温恒容下,向密闭容器中充入一定量的和,则下列条件中一定能判断该反应达到平衡状态的是 。(填字母代号)
a.、和的物质的量浓度为1:3:2 b.容器中气体的密度不变
c.容器中气体的平均相对分子质量不变 d.6amol键断裂同时断裂amol键
(2)合成氨反应的历程和能量变化如下图所示,符号“·”可视为催化剂。
对合成氨总反应速率影响最大的基元反应的活化能为 kJ/mol,该步反应的化学方程式为 。
(3)某合成氨速率方程为:,根据表中数据, 。
实验
/mol·L-1
/mol·L-1
/mol·L-1
v/mol·L-1·s-1
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
(4)在催化剂作用下,按的投料比投入,发生反应生成,平衡时混合气中的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示。
①该反应的平衡常数 (填“<”“=”或“>”)。
②500℃、压强为时,的转化率为 %(保留三位有效数字),此时反应的压强平衡常数 。【为平衡分压代替平衡浓度计算求得的平衡常数(分压=总压×物质的量分数)】
31.(2025-2026高二上·黑龙江新时代联合体·期中)CO和水通过催化转化可以生成甲酸,有利于碳中和。其主要反应如下:
①;
②。
回答下列问题:
I.已知:的燃烧热为286kJ/mol、CO的燃烧热为,。
(1)则a= ;反应②自发进行的条件是 ;(填选项字母,下同)。
A.高压 B.低压 C.高温 D.低温
(2)工业上,一定能提高HCOOH产率的措施有_______。
A. 增大压强
B. 选用高效催化剂
C. 降低温度
D. 恒压下充入
II.在温度恒为1100K、体积恒为2L的密闭容器中充入,经过10min,容器内达到平衡状态,测得平衡时HCOOH与CO的分压比为,平衡时与CO的分压比为1:1。
(3)下列图像正确且能说明反应达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
A.
B.
C.
D.
(4)1100K时,10min时CO的转化率为 ;0~10min内用水蒸气表示的化学反应速率为 。
(5)1100K条件下,平衡时压强为,反应①用气体分压表示的化学平衡常数 (用含的代数式表示,用容器中各气体成分的分压表示)。
(6)已知反应①:,,反应②:,,为速率常数。则反应③的化学平衡常数 (用含的代数式表示)。
32.(2025-2026高二上·吉林四校联考·期中)绝大部分氰化物因能强烈抑制细胞呼吸而极具毒性,但它并非只存在于实验室中。苦杏仁、木薯、苹果种子等天然食物中均含微量氰化物;工业上,它更是黄金提炼和某些药物合成的重要原料。
已知时的电离平衡常数:
弱酸
HCN
,
(1)在向溶液中加水稀释的过程中,不断减小的是___________。
A.
B. HCN的电离度
C.
D.
(2)用离子方程式表示NaCN溶液呈碱性的原因: ,该反应是 反应(填“吸热”或“放热”),计算时该反应的平衡常数 (保留2位有效数字)。
(3)室温下,浓度均为的NaCN溶液和HCN溶液等体积混合,所得溶液。在该混合溶液中加入2滴甲基橙试剂,溶液显 色,该混合溶液中 , 。(均选填“”、“”或“”)。
(4)下列事实中,不能说明HCN为弱酸的是___________。
A. 的HCN溶液稀释10倍后
B. 液态HCN几乎不导电
C. NaCN溶液可以与硫酸反应
D. 时,溶液
(5)下列措施中能使HCN的水溶液中与同时增大的是___________。
A. 加入
B. 加入
C. 加入
D. 升高温度
(6)下列离子方程式中一定错误的是___________。
A.
B.
C.
D.
(7)已知AgCN的,的,易溶于水且稀硝酸不会氧化,反应的平衡常数。下列说法中错误的是___________。
A. AgCN易溶于浓NaCN溶液
B. AgCN在溶液中的溶解度小于纯水
C. AgCN易溶于稀硝酸
D. 沉淀易转化为AgCN沉淀
33.(2025-2026高二上·吉林四校联考·期中)丙酸及其盐常作烘焙食品的防腐剂。工业上,常用羰基化法制备丙酸。其反应原理为。请回答下列问题:
(1)已知:为物质的标准摩尔生成焓(),指在标准压力下,由最稳定的单质生成标准状态下物质的焓变。相关物质的标准摩尔生成焓如下表所示。
物质
计算上述反应的 ,该正反应自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)上述反应的速率方程式为,k与温度(T)、催化剂有关,k与T关系为,其中R为常数,为活化能。其他条件相同时,在基催化剂、基催化剂作用下,与的关系如图1。
这两种催化剂中,催化性能更好的是 (填“”或“”)基催化剂,理由是 。
(3)工业生产中,因为积炭导致催化剂失活时,可在原料气中添加适量减少积炭,用化学方程式表示其原理: 。
(4)工业上,还可用丙烷催化(,等催化剂)氧化制备丙酸:
起始时向某密闭容器中投入和,发生上述反应,保持的平衡转化率()固定为,温度、压强变化关系如图2。
①曲线代表为 (填“”“ ”或“”)。
②A、B、D、E点中平衡常数K最小的是 (填字母)。已知:用各组分的物质的量分数计算的平衡常数叫做物质的量分数平衡常数()。C点对应的 (结果用最简分数表示)。
34.(2025-2026高二上·黑龙江齐齐哈尔齐市地·期中)减弱温室效应的方法之一是将回收利用,科学家研究利用回收的制取甲醛,反应的热化学方程式为 。
回答下列问题:
(1)已知:① 。
②相关化学键的键能数据如下表所示:
化学键
键能/()
498
436
464
则 。
(2)一定条件下,将的混合气体充入恒温恒容的密闭容器中,发生反应。
①下列不能说明反应已经达到平衡状态的是 (填字母,下同)。
a.容器内气体密度保持不变 b.的体积分数保持不变
c.该反应的平衡常数保持不变 d.混合气体的平均相对分子质量不变
②下列措施既能提高的转化率又能加快反应速率的是 。
a.升高温度 b.使用高效催化剂
c.缩小容器体积 d.扩大容器体积
(3)实验室在恒容密闭容器中进行模拟上述合成的实验。
I.时,将和混合气体充入容器中,后达到平衡,的转化率为50%。
①用表示该反应的平均反应速率为 。
②时,反应的平衡常数 。
Ⅱ.时,向容器中充入一定量的和的混合气体,容器内气体压强为,反应达到平衡时,的分压与起始的关系如图所示:
③当时,反应达到平衡后,若再向容器中充入和,使二者分压均增大,则达到新平衡时,的转化率将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
④当时,达到平衡状态后,的分压可能是图像中的点 (填“D”“E”或“F”)。
35.(2025-2026高二上·黑龙江省牡丹江市名校协作体·期中)I、
物质
CO
燃烧热/(kJ·mol-1)
285.8
283.0
890.3
(1)转化为合成气的反应的 。
Ⅱ、甲醇是重要的化工原料,在生产生活中应用广泛,碳氧化物与氢气在一定条件下可合成甲醇。一氧化碳与氢气合成甲醇的反应为。在①、②、③容积不等的恒容密闭容器中,均充入和,在催化剂作用下发生上述反应,测得三个容器中平衡混合物中的体积分数随温度的变化如图所示:
(2)容器的容积① ③(填“>”“<”或“=”)。
(3)P点时,的转化率为 ;若其他条件不变,将恒容密闭容器改为恒压密闭容器,平衡后的转化率将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)二氧化碳与氢气合成甲醇的主要反应如下:
反应①:
反应②
反应时温度控制在之间,温度不能过高的原因是 。
(5)一定条件下,向刚性容器中充入物质的量之比为1:3的和发生上述反应。达到平衡时的转化率为,的选择性为75%[],则反应②的平衡常数 (为以分压表示的平衡常数)。
36.(2025-2026高二上·黑龙江绥化·期中)水是化学反应的重要载体。水本身电离极其微弱,但这种性质对其他物质在水中的行为产生重要的影响。请根据所学知识,回答下列问题:
(1)某温度下,纯水,向纯水中加入少量固体,溶液中 (填“增大”、“减小”或“不变”),水的电离平衡 (填“正向”或“逆向”)移动;在此温度下,将的溶液与的稀硫酸等体积混合,混合后溶液呈 性。
(2)常温下,将的溶液加水稀释为, 。
(3)在实验室中配制溶液时,常将晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需浓度,主要目的是 。
(4)向盛有水的锥形瓶中滴加几滴亚硫酰氯(),可观察到剧烈反应,液面上有白雾形成,并有带刺激性气味的气体逸出,根据实验现象,写出与水反应的化学方程式 。
(5)常温下,的①氨水 ②溶液 ③溶液 ④溶液 ⑤溶液中,由大到小的顺序为 (填序号)。
37.(2025-2026高二上·黑龙江绥化·期中)肼()又称联氨,常温常压下是一种无色液体。请回答下列问题:
Ⅰ.火箭发射时可以用肼作燃料,作氧化剂,二者反应生成和水蒸气。
(1)根据下图信息,写出与反应的热化学方程式 。
(2)上述与的反应能够成功用于火箭推进器的原因:a.能快速产生大量气体;b. 。
(3)根据下表中的键能数据进行计算反应的焓变 kJ/mol。
共价键
N-H
N-N
O-H
键能/(kJ/mol)
391
193
946
498
463
Ⅱ.肼是二元弱碱,其在水中的电离方式与氨水()相似,,。
(4)肼的水溶液显碱性的原因是 (用离子方程式解释)。
(5)常温下,溶液呈 性。如果向此溶液中加入少量固体(忽略温度变化),溶液中的值会 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
38.(2025-2026高二上·黑龙江绥化·期中)氢能是一种理想的绿色能源。有科学家预言,氢能有可能成为人类未来的主要能源。甲醇()因其易储存运输的特点,成为当前工业制氢的重要原料之一。甲醇水蒸气催化重整制氢气涉及的反应原理如下:
主反应:
副反应:
净化反应:
回答下列问题:
(1) kJ/mol。
(2)已知净化反应为基元反应,其正、逆反应的速率分别表示为:、,升高温度, (填“增大”“减小”或“不变”,下同), 。
(3)已知副反应的熵变,则该反应在 (填“低温”、“高温”或“任何温度”)时能自发进行。
(4)恒压时,在铜基催化剂作用下探究水醇比、温度对的选择性[的选择性]和物质的量分数的影响,结果分别如下:
为了有利于主反应发生,应选择的最适宜条件为 。
(5)将(g)和(g)投入恒容密闭容器中发生上述3个反应,测得和的选择性、甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。
①表示CO选择性的曲线是 (填“a”、“b”或“c”)。
②下列叙述能说明反应体系达到化学平衡状态的是 (填标号)。
A.容器内混合气体的密度不再变化
B.容器内与的物质的量之比不再变化
C.容器内混合气体的总压强不再变化
D.单位时间内生成的同时消耗
③时,主反应的平衡常数 (列计算式)。
39.(2025-2026高二上·吉林吉林·期中)Ⅰ.甲烷和二氧化碳重整是制取甲醇合成气(CO和)的重要方法,主要反应有:
①
②
③
(1)已知反应①、②、③的化学平衡常数分别为、、,则 (用、表示)。
(2)恒温恒容条件下,可提高转化率的措施有 (填标号)。
a.增加原料中的量 b.增加原料中的量 c.通入Ar气
(3)恒温恒压密闭容器中,投入不同物质的量之比的混合气发生反应,若使平衡体系中的值增大,投料组成中Ar含量应 (填“增大”或“减小”)。
Ⅱ.335℃时,在恒容密闭容器中,催化脱氢的反应过程如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅰ和反应Ⅱ的反应过程中能量的变化及和的产率(x)随时间的变化关系如图1和图2所示。
(4)反应Ⅱ在低温下 (填“有利于”或“不利于”)自发进行。
(5),生成的平均速率为 (保留小数点后两位)。
(6)的产率显著低于的产率的原因是 。
(7)15h反应达到平衡状态后,保持温度不变,扩大容器体积重新达到平衡,与扩容前相比,平衡时 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
40.(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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题型04化学反应原理综合题
1.【答案】(1)含铅化合物及电解质溶液会污染环境
(2)
PbO,+2e+SO+4H=PbSO+2H,O
(3)①增强溶液导电性
②2:1
(4)①电极C附近有无色气泡生成,且溶液变红
②电极D附近有黄绿色气体生成,且
溶液变为浅黄绿色
(5)①1
②氯化氢
2.【答案】(1)①放热
②小于
③断裂
④0.2q
⑤
1.6
(2)①b
②+OH=HO
3.【答案】(1)HP0,=H+H2PO3
(2)①HCN
②1×103(或“0.001”或
“103”)
(3)HPO+HF=H2PO3+F
(4)CH3COOH
(5)
3.15
(6)①HF
②10(或“1×101)
4.【答案】(1)①减小
②<
③弱
(2)>
(3)①p1>p2>
p3
②50%
③16.7
5【答案】(1)①HCllaql+NaOH(aql=NaClaq)+H,O1AH=-57.3kmol1
②应
盖上杯盖或铁制搅拌器换为玻璃搅拌器
(2)①a+3b-6c
②0.1
(3)①
化学能
②电能
‘③a
④b
⑤2NH,-6e+60H=N2+6H20
6.【答案】(1)①K=
c2(NO2
②放热
(2)①0.0015mol/Ls
C2NO].cO2
②60%
(3)b
(4)BC
(5)C
7.【答案】(1)①C0
②AB
(2)AI3+3HC03=A1OH3↓+3C02t
(3)1 FelOH3
②FeCl,水解:FeCl,+3H,0=FeOH6+3HCI加热HCl挥发,
平衡正向移动,得到FeOH3
(4)①>
②0.1
(5)
CasO(s+CO age Caco3s)+SO ag
(6)有机酸与OH反应,使
116
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CaPO46OHs=5Ca2aq+3Po}aq+OH(ag向右移动,牙齿被腐蚀
8.【答案】(1)①b
②X
®02+4e+2H,0=40H
(2)①
Fe+e=Fe2+
②减少
(3)①Ag-e+Cl=AgCl
②2nol
9.【答案】(1)①-90.7
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
③KA=KB>KC或
KC<K A=K B
④57.1
⑤49
p吃
10.【答案】(1)H2SO3>HCOOH>H2S>HClO
(2)HCOOHHCOO+H
(3)①开始无明显现象,后有气泡产生
②HCOOH+CO=HCO0+HCO,
③
(
HCOOH+HCO,=HCOO +CO,1+H,O
2S2-+S02+2H2O=3S1+4OH
(5)4.24
11.【答案】(1)①化学能转化为电能
②由。流向b
®H,-2e+20H=2H,0
(2)①锂Li)
②水H,0
③1:2
(3)①b
②牺牲阳
电解
极法
(4)①阴
②2C1+2H2O
(5)B
12.【答案】(1)在合成氨的反应中N2+3H2=2NH3,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
(4)①
25
压
12
②正向
®由已知条件计算浓度商Q)平衡常数
K
(5)<
13.【答案】(1)①4
②1×10
(2)1 HCOOH>H2 CO;>H2S>HCIO
②
S2>CO>CIO>HS>HCO3>HCOO
CO,+CIO+H2O=HCIO+HCO3
(3)②④
(4)强
14.【答案】(1)173.4kJ
(2)AD
(3)①<
②1.2molL
③大
于
(4)①P1>P2>P3
②33.3
③0.058
(5)①250
℃
②温度升高,CO2g)+3H2(g)=CH,OH(g)+H2O(g)逆向移动的程度大于
216
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C0,g)+H2g)=C0(g)+H,O(g)正向移动的程度
15.【答案】(1)①+247.1
②高温
6
(2)①ABC
②L
③
576kPa'
(3)BD
(4)①>
②<
16.【答案】(1)①△H1+△H2
②K1K2
(2)①
0.1
②
50%
(3)①高温
②CD(少选得1分,有错不得分)
(4)①①放
热
②②>
③③100
17.【答案】(1)+247.3
(2)ac
(3)
能量(E/J-moF)245.5
180
0
159.5
72
反应过程
(需指明180kJmo和245.5 kJ-mol的位置)
(4)①
②正反应为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,C02的平衡转化率增
0.25p2
14
P2
大
③KN)>KM)=KR)[或KM)=KR)KIN]
④
3.25
3.25
0.5p2
2
1.5p2
6
3.25
3.25
18.【答案】(1)①碱
②<
(2)①1×1012
②增大
(3)
5
(4)0.199molL1
(5)1051mol·L1
19.【答案】(1)②⑦
(2)a<c
(3)
CIO+H,O+CO,=HCO,+HCIO
(4)9.9×103molL1
<5)c(HCO +c(H
(6)①④
(7)
b×107
a-b
316
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20.【答案】(1)a+2d-c-4b
(2)①C,H;+2H'=C,H+H
②不
变
(3)①X为温度,正反应放热,升温,平衡向逆反应方向移动
②=
③
>
④<
(4)05.3
②
0.3×3.3,0.3×3.3
5×23
(减115
21.【答案】(1)D
(2)B
(3)①电离方向(或正向)
②
2.2
(4)CO,+H2O+CN=HCN+HCO3
(5)①①>③>②
②
cNa+cH=cOH +c(HCO)+2c(CO2)
22.【答案】(1)①增大
②AC
(2)①H,S=H+HS
②1.2×104
(3)CH,COOH+S2-=HS +CH3COO
(4)①
109
②
109
③<
23.【答案】(1)极性键和非极性键
(2)①>
②2HBr(g)=2HBr(1)的
△H=△H2-△H1,气态转化为液态放热,即△H2<△H1(或其他合理答案)
(3)①
②0.2或5
③2×102.5×v
(4)Br2
(5)增大
24.【答案】(1)①1.0×104.76
②减小
(2)①HNO2
②<
③
(3)NO,+H3PO=HNO2+H2 PO
(4)二元酸
25.【答案】(1)B
(2)9×108
(3)9.9×107
(4)Qx107
b-a
(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%
26.【答案】(1)
cCH,OH
(2)D
(3)ABD
(4)①
c(CocH2
KA=KB>KC
②<
③4×104
④>
27.【答案】(1)a
(2)B
(3)A
(4)-90.2
(5)①
0.25
②逆向
(6)①P1>P2>p3
②T时以反应2为主,改变压强对反应2
几乎无影响
(7)CO;+H'=HC00·或C0;+2H'=HCO0+H
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28.【答案】(1)①K2
②<
(2)低温
(3)L2
K1
(4)NisGa3
、210℃
(5)①31
②iv
③①高于523K时反应达到平衡状态,反应为放
热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,甲醇的产率随温度升高而减小:②当温度高于523K时催化剂
活性降低,甲醇的产率随温度升高而减小
29.【答案】(1)C0>HS>CHC00>HS03
(2)CO+HCIO=HCO +CIO
(3)①4
②1010
(4)clNa>c(HS ]>c(OH]>cH>cS2]
(5)C
30.【答案】(1)c
(2)①352
②2N+6·H=2NH3
(3)y=-1
(4)①<
②33.3%
25
-2
®27p1
31.【答案】(1)①-41kJ/mol
②D
(2)AB
(3)AD
(4)
0.5
①75%
②0.0375mol·L1.min1
(5)
1.5Po
或2
(6)
2p,×025
.5p
Po
1.
k1'ka
k2'k3
32.【答案】(1)C
(2)①
CN+H,O HCN+OH
②吸热
③
1.6×105
(3)①黄
②>
③<
(4)B
(5)
0
(6)AC
(7)CD
33.【答案】(1)①-210.7
②低温
(2)①Pd
②升高相同温度,Pd基
高温
催化剂对应的曲线变化值较小,说明活化能较小
(3)C+C0,
(4)①0.60
@R@青
34.【答案】(1)-6kJmo1
(2)①ac
②c
(3)①
0.05~mol.L.min1
②1
③增大
④F
35.【答案】(1)+250.1
(2)<
(3)①75%
②增大
(4)温
度过高,反应①逆向移动,反应②正向移动,CHOH产率(选择性)低
(5)5×103(或
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0.005)
36.【答案】(1)①减小
②逆向
③碱
(2)13
(3)抑制Fe3
水解
(4)SOCl2+H2O=2HCI+SO,1
(5)⑤>③>②>④>①
37.【答案】(1)
2N2H4(1)+2N02(g)=3N(g+4H20(g)△H=-1134.4kJmo11
(2)能快速放出大量的热:
(3)-543;
(4)
NH4+H2O=N2H+OH(写出第一步即可):
(5)①酸:
②增大:
38.【答案】(1)41.2
(2)①增大
②减小
(3)高温
(4)
水醇比q=1,温度为200°C
(5)①c
②BC
1.68×0.48
③
0.4×0.52
39.【答案】(1)K2K3
(2)b
(3)增大
(4)不利
于
(5)0.24
(6)由于反应Ⅱ的活化能比反应I的小,反应I生成的C1oH12很快转变
成C1oH8
(7)不变
40.【答案】(1)①+174
②高温
(2)AC
(3)①H的产率
②
反应I和反应江均为吸热反应,升高温度反应均正向移动,温度较低时反应I占优势时使H的产率增大,温
度较高时反应江占优势时使H的产率减小
③0.016
④C
616
题型04 化学反应原理综合题
1.(2025-2026高二上·内蒙古多校联考·期中)铅蓄电池因具有技术成熟、成本低、适用温度范围广、安全性高、可做到完全回收利用等优点,而应用广泛。某同学设计的以铅蓄电池为电源电解溶液和(足量)溶液的装置如图(A、B、C、D均为惰性电极)。回答下列问题:
(1)铅蓄电池使用寿命到期后,需要回收的原因为 。
(2)铅蓄电池工作时,正极的电极反应式为 。
(3)烧杯中的作用是 ;、两极所产生的气体在同等条件下的体积比为 。
(4)电解一段时间后,电极C和电极D附近的现象分别为 、 。
(5)当铅蓄电池中消耗时,若要将形管中的溶液恢复到电解前的状态应加入(或通入) mol的 (填名称)。
【答案】(1)含铅化合物及电解质溶液会污染环境 (2) (3)① 增强溶液导电性 ② (4)① 电极附近有无色气泡生成,且溶液变红 ② 电极附近有黄绿色气体生成,且溶液变为浅黄绿色 (5)① 1 ② 氯化氢
【解析】铅蓄电池中Pb为负极、PbO2为正极,电子流向为Pb电极→A→B→C→D→PbO2,则A为阴极、B为阳极、C为阴极、D为阳极;烧杯中为中性Na2SO4溶液,为电解水,A极产生H2,B极产生O2;U型管中为KCl溶液,C极为H2O得电子生成H2,C电极附近同时生成OH-,使酚酞溶液变红,D电极为Cl-失电子生成Cl2。
(1)含铅化合物及电解质溶液会污染环境,因此铅蓄电池使用寿命到期后,需要回收。
(2)铅蓄电池工作时的正极反应为PbO2得电子被还原为PbSO4,电极反应式为。
(3)烧杯中为电解水,Na2SO4为电解质溶液,其作用是增强溶液的导电性,A、B两极产生体积比为2:1的氢气和氧气。
(4)据分析,电极C附近生成氢气和OH-,则现象为:有无色气泡生成,且溶液变红;D电极为Cl-失电子生成Cl2,则现象为:电极D附近有黄绿色气体生成,且溶液变为浅黄绿色。
(5)当铅蓄电池中消耗98g H2SO4时,外电路中通过1mol e-,则电极C、D上反应的H+和Cl-均是1mol,故要将U型管中的溶液恢复到电解前的状态应通入1mol的氯化氢。
2.(2025-2026高二上·内蒙古赤峰普通高中联盟·期中)根据所学知识回答下列问题:
(1)已知反应: 。相关化学键键能如表所示。
化学键
C—H
C—F
H—F
F—F
键能
x
y
z
q
①该反应属于 (填“放热”或“吸热”)反应。
②该反应的生成物的总能量 (填“大于”或“小于”)反应物的总能量。
③该反应中,每转移0.4mol电子,此时 (填“断裂”或“形成”)F—F键涉及的能量变化为 (用含q的代数式表示)kJ,消耗CH4的质量为 g。
(2)某同学将 的稀盐酸和V2mL未知浓度的NaOH稀溶液混合均匀后,测量并记录溶液的最高温度,实验结果如图所示(实验中始终保持
①图中 (填“a”或“b”)点对应溶液中,酸和碱恰好完全反应。
②该反应的离子方程式为 。
【答案】(1)① 放热 ② 小于 ③ 断裂 ④ 0.2q ⑤ 1.6 (2)① b ② H++OH-=H2O
【解析】(1)①由题干已知该反应的焓变 ,说明该反应为放热反应;②放热反应的本质是反应物的总能量大于生成物的总能量,因此生成物的总能量小于反应物的总能量;③在反应 中,C元素的化合价由 价升高到 价,F元素的化合价由 价降低到 价。每消耗 (同时消耗 ),转移 电子。当转移 电子时,消耗 ,消耗 。反应物发生反应时化学键断裂,故此时断裂F—F键,涉及的能量变化为 ;消耗 的质量为 ;
(2)①酸碱中和反应是放热反应,随着反应的进行,放出热量增多,溶液温度升高;当酸和碱恰好完全反应时,放出的热量最多,溶液的温度达到最高,即图中温度最高的b点。②稀盐酸和氢氧化钠稀溶液发生中和反应生成可溶性的氯化钠和水,盐酸和氢氧化钠均完全电离,其反应的离子方程式为 。
3.(2025-2026高二上·内蒙古赤峰普通高中联盟·期中)已知常温下部分弱电解质的电离平衡常数如下表所示。
化学式
电离常数
(1)写出的第一步电离的电离方程式 。
(2)常温下,上述四种酸的溶液浓度均为时,其中最大的是 (填化学式),若某浓度的溶液,则 。
(3)向溶液中通入,反应的离子方程式为 。
(4)向等体积、等的溶液和溶液中加入等浓度的溶液,消耗溶液体积最大的是 (填化学式)。
(5)若下,的溶液中,则该温度下,溶液的为 。
(6)常温下,将体积均为、初始均为2的溶液与一元酸溶液分别加水稀释至,稀释过程中两溶液的变化如图所示,则可能为 (填“”或“”)。当时,溶液中由水电离出的为 。
【答案】(1) (2)① ② (或“0.001”或“10-3”) (3) (4) (5)3.15 (6)① ② 10-11(或“”)
【解析】(1)多元弱酸的电离分步进行,故的电离方程式为、;的第一步电离的电离方程式;
(2)酸的电离平衡常数越大,酸性越强,越小,根据表格数据可推知有酸性:,故等浓度的四种溶液中,酸性最弱的为,最大的是; pH的定义为,已知,则;
(3)酸性,向溶液中通入,反应的离子方程式为:;
(4)等体积等的两种酸,酸性越弱,浓度越大,消耗的溶液体积越大, 酸性故向等体积、等的溶液和溶液中加入等浓度的溶液,消耗溶液体积最大的是;
(5),,计算可得;
(6)稀释相同的倍数,较强酸的变化大,较弱酸的变化小,酸性故为,3时,溶液中,根据,计算可得,是由水电离产生的,故水电离产生的。
4.(2025-2026高二上·内蒙古赤峰普通高中联盟·期中)利用CO2和H2制取CH3OH,不仅可以回收利用CO2,减少碳的排放量,还可以生产重要的化工原料。已知在一定温度和压强下,发生如下反应:
①
②
③
(1)已知部分化学键的键能(断开或形成1 mol化学键需要吸收或放出的能量,键能越大化学键越稳定)数据如下:
化学键
C=O(CO2)
C-O
C-H
H-H
O-H
键能/(kJ/mol)
803
351
a
b
462
随着温度升高,反应③的平衡常数 (填“增大”或“减小”);试判断a (填“<”或“>”)b,则CH3OH(g)中C-H键比H2(g)中H-H键的稳定性 (填“弱”或“强”)。
(2)时,向恒容密闭容器中充入CO2(g)、H2(g)仅发生反应③,反应到时刻测得各组分的浓度如表所示:
物质
H2
CO2
CH3OH
H2O
浓度/(mol/L)
0.4
0.2
0.8
0.8
若T℃时该反应的平衡常数K=100,则t时刻该反应的正、逆反应速率: (填“>”“<”或“=”)。
(3)若按投料,将CO(g)和H2(g)充入2 L。恒容密闭容器中,在一定条件下仅发生反应②,测得CO(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:
①p1、p2、p3由大到小的顺序为 。
②若温度为T1℃、压强为p3,起始时CO(g)的物质的量为2 mol,则平衡时CO的体积分数为 ,T1℃时该反应的平衡常数约为 (保留到小数点后一位) L2·mol-2。
【答案】(1)① 减小 ② < ③ 弱 (2)> (3)① p1>p2>p3 ② 50% ③ 16.7
【解析】(1)由题可知,反应③=①+② ;根据盖斯定律,,即该反应为放热反应,当温度上升时,平衡逆向移动,平衡常数K减小;由反应焓变等于反应物键能总和减去生成物键能总和,即2E(C=O)+3E(H-H)-3E(C-H)-E(C-O)-3E(O-H)=2×803kJ/mol+3b-3a-351kJ/mol-3×462kJ/mol=-49kJ/mol,可求得3(b-a)=82kJ/mol,即a<b,键能越大,化学键越强,故CH3OH(g)中C-H键比H2(g)中H-H键的稳定性弱,故答案为:减小;<;弱;
(2)根据表格中数据可知,此时该反应的浓度熵,此时平衡正方向移动即,故答案为:>;
(3)① 已知反应②正反应是一个气体体积减小的方向,同温下增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,结合题干图像可知,p1、p2、p3由大到小的顺序为p1>p2>p3,故答案为:p1>p2>p3;
② 由题干图像可知,若温度为T1℃、压强为p3,CO的平衡转化率为40%,起始时CO(g)和H2(g)的物质的量均为2 mol,其浓度为1 mol/L,则三段式分析为: ,平衡时CO的体积分数为×100%=50%,T1℃时该反应的平衡常数约为K==≈16.7L2·mol-2,故答案为:50%;16.7。
5.(2025-2026高二上·内蒙古多校联考·期中)根据所学知识回答下列问题:
(1)25℃、时,稀盐酸与稀溶液反应的中和反应反应热,该反应的热化学方程式为 。进行中和反应反应热的测定实验时,要用到如图所示装置,该装置有错误,请加以改正: (改正1处即可)。
(2)是一种温室气体,几种化学键的键能如表所示。
化学键
键能
则反应的为 (用含、、的代数式表示,下同)。该反应中,每转移电子,此时生成 。
(3)燃料电池的装置如图所示(两电极均为惰性电极),该电池工作时:
①能量的转化形式主要为由 (填“化学能”或“电能”,下同)转化为 。
②外电路中,电子的流动方向为由电极 (填“a”或“b”,下同)经导线流向电极 。
③电极上的电极反应式为 。
【答案】(1)① ② 应盖上杯盖或铁制搅拌器换为玻璃搅拌器 (2)① ② 0.1 (3)① 化学能 ② 电能 ③ a ④ b ⑤
【解析】燃料电池工作时,根据物质转化过程中得失电子特点,在负极(电极a)失电子生成氮气,在正极(电极b)得电子生成氢氧根。
(1)中和反应反应热是酸与碱发生中和反应时每生成1 mol 水放出的热量,根据概念25℃、时,稀盐酸与稀溶液反应的中和反应反应热,该反应的热化学方程式为。
该装置进行中和反应反应热的测定实验时,应盖上杯盖以防热量散失,同时将铁制搅拌器换为玻璃搅拌器防止金属导热。
(2);
该反应中N元素化合价升高,方程式转移电子为6,则每转移电子,此时生成。
(3)①燃料电池是原电池,能量的转化形式主要为由化学能转化为电能。
② 外电路中,电子从负极失去后经外电路流向正极,即由a极流向b极。
③ 电极上的电极反应式为。
6.(2025-2026高二上·吉林友好学校联合体·期中)在密闭容器内,800℃时反应体系中,随时间的变化如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)写出该反应的平衡常数表达式: 。已知:,则该反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)0~2s, ,NO转化率为
(3)图中表示的浓度随时间变化的曲线是 。
(4)下列能说明该反应已达到平衡状态的是_______。
A.
B. 容器内压强保持不变
C.
D. 容器内密度保持不变
(5)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是_______。
A. 及时分离出气体
B. 适当升高温度
C. 增大的浓度
D. 选择高效催化剂
【答案】(1)① ② 放热 (2)① ② 60% (3)b (4)BC (5)C
【解析】(1)根据平衡常数的数学表达式,该反应的平衡常数;已知K(300℃)>K(350℃),温度降低,平衡常数增大,说明该反应为放热反应;
(2)由图可知0~2s,v(NO)==3×10-3mol/(L·s),v(O2)==1.5×10-3mol/(L·s)= ;NO转化率为:=60%;
(3)NO2为生成物,随着反应进行,c(NO2)增大,NO起始浓度为0.01mol/L,该反应为可逆反应,因此达到平衡时,c(NO2)<0.01mol/L,b曲线代表是NO2浓度随时间变化;
(4)A.没有指明反应速率方向,不能说明反应达到平衡,故A不符合题意;
B.相同条件下,压强之比等于气体物质的量之比,该反应为气体物质的量减小的反应,即当容器内压强保持不变,说明反应达到平衡,故B符合题意;
C.反应方向为一正一逆,且速率之比等于化学计量数之比,因此v逆(NO)=2v正(O2)说明反应达到平衡,故C符合题意;
D.组分都是气体,反应前后混合气体质量不变,容器为恒容,容器内气体密度始终不变,不能说明反应达到平衡,故D不符合题意;
答案为BC;
(5)A.及时分离出NO2气体,虽然平衡向正反应方向移动,但反应速率会减小不会增大,故A不符合题意;
B.该反应为放热反应,升高温度,反应速率增大,平衡逆向移动,故B不符合题意;
C.增大氧气浓度,反应物浓度增大,平衡正向移动,反应速率增大,故C符合题意;
D.催化剂对化学平衡移动无影响,故D不符合题意;
答案为C。
7.(2025-2026高二上·吉林友好学校联合体·期中)化学在生产生活中有着广泛的应用,请回答下列问题:
(1)某些弱酸在25℃时的电离常数如下:
化学式
HSCN
HCN
HClO
电离常数
结合能力最强的离子是 (填离子符号),下列反应可以发生的是 (填字母)。
A.
B.
C.
D.
(2)用离子方程式表示泡沫灭火器灭火原理: 。
(3)在空气中直接加热蒸干溶液得到 (填化学式),原因是 。
(4)在溶液中
① +(填“>”、“<”或“=”)
② mol/L。(填具体数据)
(5)水垢中含有,难以用酸除去,可先用溶液浸泡处理后转化为疏松、易溶于酸的,再用酸处理。用溶液浸泡处理的反应为 (用离子方程式表示)。
(6)牙齿表面有一层坚硬的(羟基磷灰石)物质保护着。它在唾液中存在下列平衡:。当人进食后,口腔中的细菌在分解食物的过程中会产生有机酸,这时牙齿就会受到腐蚀,其原因是 。
【答案】(1)① ② AB (2) (3)① ② 水解:,加热挥发,平衡正向移动,得到 (4)① > ② 0.1 (5) (6)有机酸与反应,使向右移动,牙齿被腐蚀
【解析】(1)酸的电离平衡常数越大,其酸性越强,则酸性强弱顺序为:,酸性越弱,对应酸根结合能力越强,所以结合能力最强的离子是的离子是;结合强酸制弱酸的规律:
A.酸性:,则可以发生,A正确;
B.酸性:,则可以发生,B正确;
C.酸性:,则可以发生,只能生成,不能生成,C错误;
D.酸性:,则不能与反应,D错误;
故答案选AB;
(2)泡沫灭火器中是和,灭火时和发生双水解,灭火原理是;
(3)在空气中直接加热蒸干溶液,溶液中会发生水解:,加热挥发,平衡正向移动,得到;
(4)① 在溶液中,根据电荷守恒,所以;
② 在溶液中,根据物料守恒;
(5)水垢中含有,难用酸除去,可先用溶液浸泡处理后转化为疏松、易溶于酸的,因为的溶解度小于的溶解度,所以可以发生沉淀的转化,;
(6)有机酸与反应,使向右移动,牙齿被腐蚀。
8.(2025-2026高二上·吉林友好学校联合体·期中)回答下列问题。
(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图。
①氧气从 口通入(填“a”或“b”);电池工作时,向 极移动(填“”或“”)。
②电池工作时正极电极反应式为 。
(2)将石墨和铜片用导线及电流计相连浸入溶液中,构成如图所示的原电池装置,正极发生的电极反应式为 ;该电池在工作时,Cu的质量将 (填“增加”、“减少”或“不变”)。
(3)研究人员发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电,电池的总反应方程式为。
①该电池负极的电极反应式为 。
②外电路每通过电子时,生成的物质的量是
【答案】(1)① b ② X ③ (2)① ② 减少 (3)① ② 2mol
【解析】(1) 氢氧燃料电池总反应为,可根据图中电子的移动判断正负极,Y为正极:,气体b为;X为负极:,气体a为。
(2)将石墨和铜片用导线及电流计相连浸入溶液中,因发生反应构成如图所示的原电池装置,Cu电极为负极,石墨电极为正极。
(3)根据电池的总反应方程式:,负极是Ag失电子生成AgCl,正极是得电子生成。
(1)① 根据分析,氧气从b口通入;电池工作时阴离子移向负极,向X电极移动;
② 电池工作时正极电极反应式为。
(2)石墨为正极,在正极发生还原反应,电极反应式为;
该电池在工作时,Cu作为负极失电子生成,故Cu的质量减少。
(3)① 该电池负极是Ag失电子生成AgCl,负极的电极反应式为。
② 根据电池的总反应方程式:,外电路每通过电子时,生成2 mol。
9.(2025-2026高二上·辽宁营口普通高中联考·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。
10.(2025-2026高二上·辽宁营口普通高中联考·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,。
11.(2025-2026高二上·内蒙古通辽·期中)完成下列小题
(1)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定,请回答:
①氢氧燃料电池能量转化的主要形式是 ,在导线中电子流动方向为 (用a、b表示)。
②负极反应式为 。
(2)电池工作时,和连续由外部供给,电池可连续不断提供电能,大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:
a.
b.
①反应a中的还原剂是 ,反应b中的氧化剂是 。
②金属锂吸收的氢气与放出的氢气的物质的量之比为 。
(3)图1中,为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀,材料B可以选择 (填字母序号)。
a.碳棒b.锌板c.铜板
该电化学保护方法的名称是 。
(4)图2中,钢闸门C为 极,用氯化钠溶液模拟海水进行实验,D为石墨块,总反应的离子方程式为 。
(5)有关上述实验,下列说法正确的是 。
A.溶液中Na+向D极移动
B.从D极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
【答案】(1)① 化学能转化为电能 ② 由流向b ③ (2)① 锂(Li) ② 水 ③ 1:2 (3)① b ② 牺牲阳极法 (4)① 阴 ② (5)B
【解析】(1)在KOH碱性氢氧燃料电池中,通入的a极为负极,电极反应式为:;通入的b极为正极,电极反应式为:;
① 氢氧燃料电池能量转化的主要形式为:化学能转化为电能;电子从负极沿外电路流向正极,则导线中电子流动方向为:由流向b;
② 负极的电极反应式为:。
(2)根据吸氢反应a.和放氢反应b.可知:
① 反应a中单质Li的化合价升高,被氧化,作还原剂;而反应b的中+1价的H化合价降低,被还原,作氧化剂;
② 由反应a可知:可以储存生成;再根据反应b可知:可以释放出;金属锂吸收的氢气与放出的氢气的物质的量之比为。
(3)利用原电池原理来减缓海水对钢闸门A的腐蚀,需要选择比Fe活泼性强的金属B与钢闸门进行连接,让B作负极,被腐蚀起到保护作用:
a.碳棒:比Fe活泼性弱,则铁被腐蚀,起不到保护作用,a不符合要求;
b.锌板:比Fe活泼性强,则锌被腐蚀,可以起到保护作用,b符合要求;
c.铜板:比Fe活泼性弱,则铁被腐蚀,起不到保护作用,c不符合要求;
故答案为:b;
采用原电池原理来进行电化学保护方法的名称为:牺牲阳极法。
(4)利用电解原理来减缓海水对钢闸门C的腐蚀,需要选择钢闸门C与外接电源的负极进行连接,作为阴极起到保护作用;用氯化钠溶液模拟海水进行实验,当D为石墨块作阳极时,可看作为电解食盐水,则电解总反应的离子方程式为: 。
(5)A.在电解中,阳离子向阴极移动,则溶液中向C极移动,A错误;
B.D极为阳极,电极反应式为:,处逸出的气体具有强氧化性,能够将氧化为:,使淀粉试纸变蓝,B正确;
C.根据总反应可知溶液中损失的是HCl气体,没有损失,所以加适量盐酸不会恢复到电解前电解质的浓度,只能通入跑掉气体等量的HCl气体才能恢复,C错误;
故答案为:B。
12.(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。
13.(2025-2026高二上·黑龙江新时代联合体·期中)按要求填空。
(1)已知室温时,某一元酸HA在水中有0.1%发生电离,回答下列问题:
①该溶液中pH= 。
②HA的电离平衡常数K= 。
(2)部分弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸
HCOOH
HClO
电离平衡常数(25℃)
;
;
按要求回答下列问题:
①的酸性由强到弱的顺序为 。
②同浓度的、、、、、结合的能力由强到弱的顺序为 。
③运用上述电离常数及物质的特性写出下列反应的离子方程式:过量通入NaClO溶液中 。
(3)已知的氢氟酸中存在电离平衡:,要使溶液中增大,可以采取的措施是 (填标号)。
①加少量烧碱 ②通入少量HCl气体 ③通入少量HF气体 ④加水
(4)体积均为10mL、pH=2的HCOOH溶液与一元酸HX分别加水稀释至1000mL,稀释过程的pH变化如图所示。
则相同条件下酸HX的酸性比HCOOH (填“强”或“弱”)。
【答案】(1)① 4 ② 1×10-7 (2)① ② ③ (3)② ④ (4)强
【解析】(1)根据三段式计算: ,①=1×10-4,pH=4;
②;
(2)① 根据平衡常数的大小,判断酸性强弱,对于二元弱酸,根据一级电离常数判断酸性强弱。电离常数:,所以酸性强弱:;
② 酸性越弱,酸根离子结合能力越强。根据电离常数的大小,可以判断酸性的强弱:,所以酸根离子结合的能力的强弱:;
③ 因为,过量通入溶液中,发生反应:;
(3)已知:,所以,① 加少量使增大,K不变,减小;② 通入少量HCl气体,使增大,增大;③ 通入少量HF气体,使增大,减小;④ 加水,减小,增大,故选② ④ ;
(4)酸性越弱稀释时氢离子的浓度变化越慢,pH变化越慢,所以HX的酸性比醋酸强。
14.(2025-2026高二上·吉林四校联考·期中)CH4、CO2是常见的含碳化合物,在工业生产中有广泛应用。回答下列问题:
(1)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:
若用CH4还原NO2生成4.48 L(标准状况)N2,整个过程中放出的热量为 。
(2)天然气制氢气是工业制氢气的主要方法之一,其主要反应如下:
ⅰ.;
ⅱ.。在一定温度下,向恒容的密闭容器中通入a mol CH4和2a mol H2O发生反应,t min时反应达平衡。下列可判断体系达到平衡状态的是___________(填字母)。
A. CO的体积分数不变
B. 容器内气体密度不变
C.
D. 不再变化
(3)向恒容的密闭容器中充入CH4(g)和NO(g),在不同温度下发生反应,CH4的浓度变化如图所示。T1 (填“>”或“<”)T2,c点时二氧化碳的浓度为 ,a点正反应速率 (填“大于”或“小于”)b点的逆反应速率。
(4)用煤化工生产中产生的CO2和H2制取CH3OH的反应为 。将CO2和H2按物质的量之比1:3通入某刚性密闭容器中,只发生反应,平衡状态时CH3OH的体积分数与温度、气体总压强的关系如图所示。
p1、p2、p3由大到小的顺序是 。温度为、气体总压强为p3 MPa的条件下,反应达到平衡时H2的转化率为 %(保留一位小数),b点的平衡常数 (结果保留2位有效数字;已知:混合气体中某组分的分压=总压×该组分的物质的量分数,即)。
(5)用CO2与H2制备CH3OH时有副产物CO生成。其他条件相同时,测得不同温度下CO2平衡转化率及含碳生成物的选择性数据如表,制备CH3OH的适宜温度为 ,250℃~270℃时,CO2平衡转化率降低的原因是 (结合可逆反应方程式说明)。
T/℃
CO2的平衡转化率/%
选择性/%
CO
CH3OH
230
12.83
47.75
52.25
250
17.63
36.22
63.77
270
15.96
59.78
40.22
【答案】(1)173.4 kJ (2)AD (3)① < ② 1.2 mol/L ③ 大于 (4)① ② 33.3 ③ 0.058 (5)① 250 ℃ ② 温度升高,逆向移动的程度大于正向移动的程度
【解析】(1)根据盖斯定律,将(上式+下式)÷2可得 ,CH4还原NO2生成4.48 L(标准状况)N2,即生成0.2 mol N2,放出的热量为。
(2)A. CO的体积分数不变,说明CO的浓度不再改变,可判断体系达到平衡状态,A符合题意:
B.容器内气体的总质量不变,总体积不变,故密度恒定,容器内气体密度不变不可判断体系达到平衡状态,B不符合题意;
C. ,无法说明正逆反应速率相等,不可判断体系达到平衡状态,C不符合题意;
D. 不再变化,说明各物质的物质的量不再发生改变,可判断体系达到平衡状态,D符合题意:
故选AD。
(3)由图可知,T2时甲烷浓度降低更快,即反应速率更快,所以T1<T2;c点时,甲烷浓度为0.2 mol/L,甲烷浓度降低了1.2 mol/L,故二氧化碳的浓度增加了1.2 mol/L,c点时二氧化碳的浓度为1.2 mol/L;在同一温度未达平衡前,a点反应物浓度大于b点反应物浓度,a点的正反应速率大于b点的正反应速率,未达平衡时,b点的正反应速率大于b点的逆反应速率,所以a点的正反应速率大于b点的逆反应速率。
(4)该反应是气体分子数减小的反应,相同条件下,压强越大,平衡正向移动,平衡状态的体积分数越大,结合图中信息可知;设CO2通入1 mol,H2通入3 mol,消耗的CO2为x mol,可列三段式: ,故气体总物质的量为(4-2x) mol,温度为、气体总压强为p3 MPa的条件下,甲醇体积分数为10 %,故,解得,所以消耗的氢气为1 mol,温度为、气体总压强为p3 MPa的条件下,反应达到平衡时H2的转化率为;a、b两点温度相同,平衡常数只受温度影响,故b点的平衡常数和a点的平衡常数相同,根据前面分析,a点气体总物质的量的量为(4-2x) mol=,二氧化碳为,氢气为2mol,甲醇和和水蒸气均为,。
(5)由图可知,250 ℃时二氧化碳的平衡转化率高且甲醇的选择性高,故制备CH3OH的适宜温度为250 ℃;250℃~270℃时,CO2平衡转化率降低的原因是温度升高,(由图可知,该反应升高温度,CH3OH的体积分数减小,平衡逆向移动,说明该反应的∆H<0)逆向移动的程度大于正向移动的程度。
15.(2025-2026高二上·黑龙江齐齐哈尔·期中)甲烷及其衍生物在国民经济中有着重要的作用。回答下列问题:
(1)研究表明与在催化剂存在下可发生反应制得合成气:
已知:①
②
③
则上述制取合成气反应的 ,利于反应自发进行的条件是 (填“高温”或“低温”)。
(2)在T℃,向VL体积恒定的密闭容器中,充入10mol和15mol发生反应。
①为了加快该反应的速率,下列措施可行的是 (填字母)。
A.按原比例充入、 B.缩小容器体积
C.增大反应物与催化剂的接触面积 D.移出产物CO、
②起始时容器内的总压强为25kPa,测得t min后反应达到平衡,的平衡转化率为60%。则从起始到平衡反应的平均速率 ,在该温度下反应的平衡常数 (为以分压表示的平衡常数,气体分压=气体总压×体积分数)。
(3)下列能说明反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
A. 混合气体的密度保持不变
B. 的物质的量保持不变
C. 容器内混合气体原子总数不变
D. 每生成1molCO的同时消耗1mol
(4)甲醇是重要的化工原料。利用CO与合成甲醇,其反应的化学方程式为。在一容积可变的密闭容器中按一定的投料比充入CO与,在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。
①该反应平衡常数大小: (填“>”或“<”)。
②图中压强 (填“>”或“<”)。
【答案】(1)① +247.1 ② 高温 (2)① ABC ② ③ 576kPa2 (3)BD (4)① > ② <
【解析】(1)制取合成气的反应=反应①+反应②-反应③ ,则ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3=247.1kJ/mol,根据ΔG=ΔH-TΔS,当ΔG<0,反应可自发进行,则需要的条件为高温。
(2)①
A.按原比例充入CH4、CO2,增大了反应物的浓度,反应速率增大,A可行;
B.缩小容器的体积,增大了反应物及生成物的浓度,反应速率增大,B可行;
C.增大反应物和催化剂的接触面积,催化效果更好,反应速率增大,C可行;
D.移除产物,反应物和生成物的浓度减小,反应速率减小,D不可行;
故答案选ABC。
② CH4的平衡转化率为60%,则消耗CH46mol,根据化学方程式可知,消耗CO26mol,则从开始到平衡v(CO2)=6mol÷VL÷tmin=mol·L-1·min-1。
起始时容器总压为25kPa,充入的反应物是10mol CH4 和15mol CO2 ,则 CH4 和 CO2的分压分别为10kPa和15kPa,可列三段式: ,则Kp==576kPa2。
(3)A.恒容情况下,气体的体积始终不变,则混合气体的密度始终恒定,不能说明达到平衡,A不选;
B.随着反应进行,CO2物质的量不断减少,CO2物质的量不变说明反应达到平衡,B选;
C.根据原子守恒,化学反应前后原子总数始终不变,不能说明达到平衡,C不选;
D.每生成1molCO的同时消耗1molH2,CO和H2的化学计量数相同,则CO的生成速率等于消耗速率,反应达到平衡,D选;
故答案选BD。
(4)① 从图中可知,温度越高CO的平衡转化率越低,说明该反应为放热反应,故随着温度升高,化学平衡逆向移动,故K(T1)>K(T2)。
② 该反应正反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,CO转化率增大,从图中可知,相同温度下p2时CO的平衡转化率大于p1,则p2>p1。
16.(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:
。
17.(2025-2026高二上·内蒙古多校联考·期中)将二氧化碳转化为工业商品,可以增加废弃二氧化碳的价值。
Ⅰ.以CO2和CH4为原料催化重整制备合成气:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。
(1)下表中数据是该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓()(标准摩尔生成焓是指在298 K、100 kPa条件下,由稳定态单质生成1 mol化合物时的焓变)数据。
物质
CO2(g)
CH4(g)
CO(g)
H2(g)
-393.5
-74.8
-110.5
0
则CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)在恒容密闭容器中通入物质的量均为2 mol的CH4和CO2,在一定条件下发生上述反应,下列条件能作为判断该反应达到平衡状态的标志的是 (填标号)。
a.CO2浓度保持不变
b.CO的消耗速率是CO2生成速率的2倍
c.容器中混合气体的平均摩尔质量不变
d.容器中混合气体的密度保持不变
Ⅱ.工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素[CO(NH2)2],反应步骤如下:
ⅰ.2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) ΔH1=-159.5 kJ·mol-1
ⅱ.NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH2=+72 kJ·mol-1
(3)请在下图中画出合成尿素过程中的能量变化 。(不写物质,把能量变化趋势及相关数值标明即可,已知反应ⅰ和反应ⅱ正反应的活化能分别为180 kJ⋅mol-1、405 kJ⋅mol-1)
Ⅲ.以CO2和H2为原料催化合成乙烯: ΔH<0。
(4)在一定条件下,将1 mol CO2和3 mol H2加入密闭容器中发生反应,CO2的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。
①压强:p1 (填“>”“<”或“=”)p2,判断的理由是 。
②M、N、R三点对应条件下的平衡常数的大小关系为 。
③M点对应条件下的压强平衡常数Kp= (用含p2的式子表示,无须化简;以分压代替浓度进行计算,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1)+247.3 (2)ac (3)
(需指明180 kJ⋅mol-1和245.5 kJ⋅mol-1的位置) (4)① < ② 正反应为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,CO2的平衡转化率增大 ③ K(N)>K(M)=K(R)[或K(M)=K(R)<K(N)] ④
【解析】(1)根据标准摩尔生成焓,反应焓变的计算公式为:,代入数据:\Delta H=\left[2\times \left(-110.5~ \mathrm{kJ}\cdot \mathrm{mol}^{-1}\right)+2\times 0~ \mathrm{kJ}\cdot \mathrm{mol}^{-1}\left\right]-\right[-393.5~ \mathrm{kJ}\cdot \mathrm{mol}^{-1}+\left(-74.8~ \mathrm{kJ}\cdot \mathrm{mol}^{-1}\right)] ;
(2)a.浓度保持不变,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡,a符合题意;
b.的消耗速率是生成速率的2倍,均表示逆反应速率,不能判断平衡,b不符合题意;
c.反应前后气体总物质的量改变,混合气体的平均摩尔质量不变时,说明各组分含量不变,反应达到平衡,c符合题意;
d.恒容容器中,混合气体总质量和体积均不变,密度始终保持不变,不能判断平衡,d不符合题意。
故答案为:ac;
(3)总反应的焓变:,且反应ⅰ和反应ⅱ正反应的活化能分别为180 kJ⋅mol-1、405 kJ⋅mol-1,故有;
(4)①正反应为气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,平衡转化率增大。图中相同温度下对应转化率更高,故;
②正反应放热,温度升高平衡逆向移动,平衡常数减小。、温度相同,;点温度低于点,故;
③点平衡转化率为,列三段式: ,
总物质的量,各物质分压:,,,,压强平衡常数:。
18.(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。
19.(2025-2026高二上·辽宁省大连市城联盟·期中)已知25℃时部分弱电解质的电离平衡常数如下表格所示,请回答下列问题:
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离平衡常数
Ka=1.75×10-5
Ka1=4.5×10-7Ka2=4.7×10-11
Ka=4.0×10-8
(1)下列事实中一定不能证明CH3COOH是弱电解质的是 (填编号)。
①常温下某CH3COONa溶液的pH=8
②用CH3COOH溶液做导电实验,灯泡很暗
③等pH等体积的盐酸、CH3COOH溶液和足量锌反应,CH3COOH放出的氢气较多
④常温下,pH=2的CH3COOH溶液和pH=12的KOH溶液等体积混合,溶液呈酸性
⑤CH3COONa和稀H3PO4反应,生成CH3COOH
⑥pH=1的CH3COOH溶液稀释至100倍,pH<3
⑦10 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH恰好与10 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液完全反应
(2)物质的量浓度均为0.1 mol·L-1 的下列三种溶液:pH由小到大排列的顺序是 (用字母表示)。
a.CH3COONa b.Na2CO3 c.NaClO
(3)写出向次氯酸钠溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式: 。
(4)25℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得混合液pH=6,则溶液中c(CH3COO-)-c(Na+)= (填精确数值)。
(5)标准状况下,将1.12L CO2通入100 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液中,用溶液中微粒的浓度符号完成下列等式:c(OH-)=2c(H2CO3)+ 。
(6)室温下,甲、乙两烧杯均盛有5 mL pH=3的盐酸(或醋酸)溶液,向乙烧杯中加水稀释至pH=4。关于甲、乙两烧杯中溶液的描述正确的是 (填编号)。
①溶液的体积:10V甲≤V乙
②水电离出的OH-浓度:10c(OH-)甲≤c(OH-)乙
③若分别用等浓度的NaOH溶液完全中和,所得溶液的pH:甲≤乙
④若分别与5 mL pH=11的NaOH溶液反应,所得溶液的pH:甲≤乙
(7)25℃时,将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1氢氧化钠等体积混合,反应后溶液恰好显中性,用a、b表示醋酸的电离平衡常数为 。
【答案】(1)② ⑦ (2)a<c (3) (4)9.9×10-7mol·L-1 (5) (6)① ④ (7)
【解析】(1)常温下,部分电离的为弱电解质,要想证明醋酸是弱电解质,只需要证明醋酸部分电离,其中① 常温下某CH3COONa溶液的pH=8,溶液显碱性,说明醋酸根离子发生水解,证明醋酸为弱酸;① 不符合题意;
② 用CH3COOH溶液做导电实验,灯泡很暗,说明导电能力弱,离子浓度小,但没有醋酸初始浓度,无法证明醋酸部分电离,不能证明醋酸为弱电解质,故② 符合题意;
③ 等pH等体积的盐酸、CH3COOH溶液和足量锌反应,CH3COOH放出的氢气较多,说明达到相同的氢离子浓度所需醋酸量比盐酸量多,最终生成氢气的量多,证明醋酸为弱酸,③ 不符合题意;
④ 常温下,pH=2的CH3COOH溶液和pH=12的KOH溶液等体积混合,溶液呈酸性,证明醋酸为弱酸,④ 不符合题意;
⑤CH3COONa和稀H3PO4反应,生成CH3COOH,证明醋酸酸性比磷酸弱,磷酸为弱酸,证明醋酸为弱酸,⑤ 不符合题意;
⑥pH=1的CH3COOH溶液稀释至100倍,pH<3,说明醋酸溶液中存在电离平衡,证明醋酸为弱酸,⑥ 不符合题意;
⑦10 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH恰好与10 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液完全反应,酸碱中和看总的H+量,无法证明存在醋酸的部分电离,无法证明醋酸为弱酸,⑦ 符合题意;
故答案选② ⑦ 。
(2)酸性,水解程度CH3COONa<NaClO<Na2CO3, 则溶液pH由小到大排列的顺序是a<c<b 。
(3)强酸制弱酸,向次氯酸钠溶液中通入少量二氧化碳生成次氯酸和碳酸氢钠,反应的离子方程式:。
(4)25℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得混合液pH=6,则,,溶液存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),则溶液中c(CH3COO-)-c(Na+)= c(H+)- c(OH-)=10-6mol/L-10-8mol/L=9.9×10-7mol/L。
(5)标准状况下,1.12L CO2的物质的量为,通入100 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液中则两者反应生成碳酸钠,根据质子守恒得,,故答案为。
(6)室温下,甲、乙两烧杯均盛有5 mL pH=3的盐酸(或醋酸)溶液,向乙烧杯中加水稀释至pH=4。关于甲、乙两烧杯中溶液的描述正确的
① 若酸为强酸,则依据溶液稀释过程中氢离子物质的量5ml×10-3=V×10-4,解得V=50ml,则10V甲=V乙,若为弱酸加水稀释时,促进弱酸的电离,电离产生过程中产生的氢离子增多,要使pH仍为4,加入的水应该多些,所以10V甲<V乙,所以10V甲≤V乙,故① 正确;
② 酸溶液中的氢氧根是水电离的,则pH=3的酸中,水电离出的OH-浓度为,pH=4的酸中,水电离出的OH-浓度为,则10c(OH-)甲=c(OH-)乙,故② 错误;
③ 稀释前后甲乙两个烧杯中所含的一元酸的物质的量相等,根据酸碱中和反应,所消耗的氢氧化钠的物质的量相等,若都是强酸,生成的盐溶液不水解pH甲 = pH乙,若为弱酸,则生成的盐溶液水解,浓度越大碱性越强,则pH甲 >pH乙所得溶液的pH:甲≥乙,故③ 错误;
④ 若都是强酸,则恰好反应,得强酸强碱盐,溶液为中性,pH相等;若是弱酸,则酸过量,反应后溶液为酸性,酸有剩余,甲中酸的浓度略大,酸性强,pH小,则pH:甲≤乙,④ 正确;
故答案选① ④ 。
(7)将a mol•L-1的醋酸溶液与b mol•L-1的氢氧化钠溶液等体积混合,溶液呈中性,说明醋酸过量,醋酸和氢氧化钠溶液发生反应CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O,则溶液中,达到电离平衡时,溶液呈中性,氢离子浓度是1×10-7mol/L,根据电荷守恒,可知,则 。
20.(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。
21.(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,。
22.(2025-2026高二上·辽宁省沈阳市五校协作体·期中)已知是一种二元弱酸,常温下,,。回答下列问题:
(1)升高温度时,将 (填“增大”“减小”或“不变”);常温下,加水稀释溶液的过程中,下列表达式的值会减小的是 (填字母)。
A. B. C. D.
(2)用电离方程式解释溶液呈酸性的主要原因: ,此溶液中 。
(3)常温下,的,向溶液中滴加少量醋酸溶液反应的离子方程式为 。
(4)常温下,的溶液和的溶液中,水电离出的浓度分别为 和 ,将二者等体积混合后所得溶液 7(填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1)① 增大 ② AC (2)① ② (3) (4)① ② ③ <
【解析】(1)的电离过程是吸热的,升高温度促进电离,会增大。加水稀释过程中,溶液的增大,减小,A项符合题意;,加水稀释过程中,减小,增大,B项不符合题意;加水稀释过程中,减小,增大,减小,C项符合题意;,稀释过程中,温度不变,不变,D项不符合题意。
(2)多元弱酸的电离以第一步为主,溶液呈酸性的主要原因为;,,,弱电解质电离程度很微弱,,代入可得。
(3)根据数据可知醋酸的大于的,所以向溶液滴加少量醋酸溶液时,发生反应的离子方程式为。
(4)酸与碱都会抑制水电离,所以常温下,的溶液和的溶液中水电离的浓度都是。虽然溶液中和溶液中都为,但是弱酸,远大于,所以等体积混合后所得的溶液。
23.(2025-2026高二上·辽宁营口普通高中联考·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。
24.(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。
25.(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。
26.(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,。
27.(2025-2026高二上·内蒙古乌兰察布·期中)在“风电之都”乌兰察布,全球规模最大的“风光制氢”一体化项目正加快建设,成为该市利用“绿电”制备“绿氢”的标志性工程。氢气可以用于合成甲醇,发生反应如下:
反应Ⅰ: (主反应)
反应Ⅱ: (副反应)
(1)反应Ⅰ的能量变化可用图 (填字母,下同)表示。
(2)关于反应Ⅰ下列说法不正确的是___________。
A. 1 mol 在不同状态下的熵值为S(g)>S(s)
B. 向密闭容器中加入1.5 mol二氧化碳和5 mol氢气进行反应,将放出73.5千焦的热量
C. 选择合适的催化剂,可使该反应以较快的速度进行
D. 可以把反应设计成原电池,实现能量的转化
(3)已知此条件下反应Ⅰ的,反应Ⅰ在 条件下有利于自发进行。
A.低温 B.高温 C.无法确定
(4)反应Ⅲ的 kJ/mol。
(5)温度一定时,若只发生反应Ⅰ,在1 L容器中加入1.5 mol 和2.5 mol ,2 min时达到平衡,生成为0.5 mol,0~2 min内, ,此时再充入1 mol (g)和1 mol ,平衡 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(6)不同压强下,按照投料,同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,实验测定的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。压强、、由大到小的顺序为 ;时三条曲线几乎交于一点的原因是 。
(7)利用和还可以合成重要的储氢物HCOOH:,已知某种催化反应历程如图所示,决定总反应速率步骤的反应方程式为 。
【答案】(1)a (2)B (3)A (4)-90.2 (5)① 0.25 ② 逆向 (6)① ② 时以反应2为主,改变压强对反应2几乎无影响 (7)或
【解析】(1)由 知,反应Ⅰ为放热反应,应选图 a
(2)A:同一物质气态熵大于固态,正确;B:反应Ⅰ为可逆反应,1.5 mol二氧化碳和5 mol氢气不能完全反应,放出热量小于73.5 kJ,错误;C:催化剂可加快反应速率,正确;D:自发的氧化还原反应可设计为原电池,反应Ⅰ是自发反应,可实现能量转化,正确;故选B;
(3)自发反应的判断依据为,反应Ⅰ中,,低温下反应自发;故选A;
(4)反应Ⅲ = 反应Ⅰ-反应Ⅱ,故
(5)1 L容器中,发生,2 min时达到平衡,生成为0.5 mol, ,反应的为0.5 mol ,有,;
此时再充入1 mol (g)和1 mol ,,则平衡逆向移动。
(6)反应Ⅰ是气体分子数减少的反应,反应2为气体分子数不变的反应,因此低温阶段压强越大,CO2的平衡转化率越高,故压强;反应2为吸热反应,温度较高时,主要发生反应2,反应2前后气体分子数相等,提高压强对平衡转化率的作用几乎不显著,故三条曲线几乎交汇于一点,故答案为:时以反应2为主,改变压强对反应2几乎无影响;
(7)决定总反应速率的是活化能最大的步骤,过渡态2为各步骤中活化能最大的,则决定总反应速率步骤的反应方程式为:或。
28.(2025-2026高二上·黑龙江省龙东十校联盟·期中)某新能源企业为推动“碳中和”目标,投资建设绿色甲醇生产项目,实现的资源化利用。制备甲醇的相关反应如下表:
化学反应
平衡常数
温度/℃
450
850
ⅰ
1.0
0.04
ⅱ
4.0
0.15
ⅲ
回答下列问题:
(1)反应ⅲ (用、表示), (填“>”或“<”)0。
(2)反应ⅲ能自发的条件是 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
(3)向VL恒容密闭容器中充入0.1mol和0.3mol,在催化剂作用下利用反应ⅲ制备甲醇。已知正反应速率可表示为,逆反应速率可表示为,其中、为速率常数。下图表示速率常数随温度的变化关系,其中能够代表的曲线为 (填“”“”“”“”)。
(4)向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入1mol和2mol发生反应ⅲ,在不同催化剂下测定甲醇的时空收率随温度的变化曲线如图所示(时空收率表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)。
最佳催化剂及最佳反应温度是 。
(5)已知在密闭容器中合成甲醇除了发生反应ⅲ外,还存在反应ⅳ。若只考虑这两个反应,控制反应条件(均使用了催化剂),研究投料比(反应物的物质的量之比)压强、温度对反应体系的影响。产率和选择性S的定义:,。
①图1中,当投料比为5时,的转化率约为16%,,则 %(保留2位有效数字)。
②图2中,在催化剂2的作用下,发生的主要反应是 (填“ⅲ”或“ⅳ”)。
③图3中,当温度高于523K时,甲醇的产率随温度升高而减小,原因可能有 (任写出1条)。
【答案】(1)① ② < (2)低温 (3) (4)、210℃ (5)① 31 ② ⅳ ③ ① 高于523K时反应达到平衡状态,反应ⅲ为放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,甲醇的产率随温度升高而减小;② 当温度高于523K时催化剂活性降低,甲醇的产率随温度升高而减小
【解析】(1)结合表格数据可知:反应ⅲ=反应ⅱ-反应ⅰ;方程式相减,焓变作差,平衡常数作商,则,450℃时,K3=4.0,850℃时,K3=3.75;温度升高,K值减小,平衡逆移,逆向为吸热方向,则反应ⅲ焓变;
(2)反应ⅲ焓变,,依据吉布斯自由能判据,则反应ⅲ能自发的条件是低温;
(3)温度越高,反应速率越快, k正、k逆越大;又该反应为放热反应(升高温度平衡逆移),则k正增大的倍数小于k逆,则图中能代表k正的曲线为L2;
(4)由图可知,最佳催化剂及最佳反应温度为:Ni5Ga3、210℃,此时甲醇的时空收率最大;
(5)①由图1可知,投料比与CO2转化率成正比,则投料比为;当投料比为5时,设H2、CO2物质的量分别为5 mol、1 mol,CO2的转化率约为16%,即转化的CO2为0.16 mol;φ(CH3OH)≈5%,生成甲醇所用的CO2为0.05 mol;则;
②在催化剂2的作用下,压强增大,对CO2的平衡转化率无影响,则主要发生反应ⅳ(反应前后气体分子数相等,压强不影响平衡);
③图3中,当温度高于523K时,甲醇的产率随温度升高而减小,原因可能是高于523K时反应达到平衡状态,反应ⅲ为放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,甲醇的产率随温度升高而减小;还可能是当温度高于523K时催化剂活性降低,甲醇的产率随温度升高而减小。
29.(2025-2026高二上·黑龙江省龙东十校联盟·期中)25 ℃时,有关物质平衡常数的数值如表所示:
HClO
(1)同浓度的、、、结合能力由大到小的顺序为 。
(2)向碳酸钠溶液中加入足量的HClO溶液,写出反应的离子方程式 。
(3)初始浓度为0.1 mol/L的溶液的pH为 ,该溶液中水电离的H⁺为 mol/L。
(4)请写出NaHS溶液中离子浓度大小关系: 。
(5)物质的量浓度均为0.1 mol/L的和溶液等体积混合(体积变化忽略不计),则下列关于混合溶液的说法中不正确的是______。
A.
B.
C. mol/L
D.
【答案】(1) (2) (3)① 4 ② (4) (5)C
【解析】(1)由电离常数,判断出酸性强弱,酸性越弱,其对应的酸根水解程度大,结合能力越大,故题给各离子结合能力由大到小的顺序为;
(2)由表中数据可知,次氯酸的酸性大于碳酸氢根,所以向碳酸钠溶液中加入足量的HClO溶液,生成碳酸氢根,离子方程式为;
(3)由弱酸近似公式,可得0.1 mol/L的溶液中,,则;此时水的电离受到抑制,该溶液中水电离的H⁺为 mol/L;
(4)在NaHS溶液中,既存在水解又存在电离,水解常数为,的水解程度大于电离程度,则溶液中离子浓度关系为;
(5)A.由电荷守恒可知,物料守恒可知,电荷守恒物料守恒,可得,A正确;
B.根据电荷守恒可得,B正确;
C.等体积混合,根据物料守恒,可知 mol/L,C错误;
D.醋酸的电离远大于醋酸根的水解,所以混合溶液中离子浓度大小为,D正确;
故答案为C。
30.(2025-2026高二上·黑龙江省龙东十校联盟·期中)氨是最基本的化工原料之一,工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖。合成氨的反应为 ,回答下列问题:
(1)恒温恒容下,向密闭容器中充入一定量的和,则下列条件中一定能判断该反应达到平衡状态的是 。(填字母代号)
a.、和的物质的量浓度为1:3:2 b.容器中气体的密度不变
c.容器中气体的平均相对分子质量不变 d.6amol键断裂同时断裂amol键
(2)合成氨反应的历程和能量变化如下图所示,符号“·”可视为催化剂。
对合成氨总反应速率影响最大的基元反应的活化能为 kJ/mol,该步反应的化学方程式为 。
(3)某合成氨速率方程为:,根据表中数据, 。
实验
/mol·L-1
/mol·L-1
/mol·L-1
v/mol·L-1·s-1
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
(4)在催化剂作用下,按的投料比投入,发生反应生成,平衡时混合气中的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示。
①该反应的平衡常数 (填“<”“=”或“>”)。
②500℃、压强为时,的转化率为 %(保留三位有效数字),此时反应的压强平衡常数 。【为平衡分压代替平衡浓度计算求得的平衡常数(分压=总压×物质的量分数)】
【答案】(1)c (2)① 352 ② (3) (4)① < ② 33.3% ③
【解析】(1)a.、和的物质的量浓度为1:3:2时,反应不一定达到平衡状态,a错误;
b.容器中气体的总质量不变,总体积不变,密度不变,密度不是变量,故密度不变不能说明反应达到平衡状态,b错误;
c.容器中气体的总质量不变,总物质的量是变量,故平均摩尔质量是变量,平均相对分子质量不变,能说明反应达到平衡状态,c正确;
d.6amol键断裂(代表正反应)同时断裂 3a mol键(代表逆反应),正逆反应速率不相等,可逆反应没有达到平衡状态,d错误;
故答案选c;
(2)对合成氨总反应速率影响最大的基元反应是反应速率最慢的反应,而反应慢的基元反应活化能最大,由图可知活化能最大为,该步反应的化学方程式为;
(3)将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得:①,③,,可得;
(4)① 由图可知温度升高,氨气的物质的量分数减小,说明平衡逆向移动,则K减小,平衡常数只和温度有关,该反应为放热反应,温度越高,平衡逆向移动,平衡常数越小,所以;
② 根据,由图可知达到平衡时氨气的物质的量分数为20%,列出三段式:
平衡时氨气的物质的量分数为,解得mol,则的转化率为:;由数据可知,平衡是氨气的物质的量分数为20%,而平衡时和物质的量之比为1:3,则平衡是氨气的物质的量分数为20%,氢气的物质的量分数为60%,。
31.(2025-2026高二上·黑龙江新时代联合体·期中)CO和水通过催化转化可以生成甲酸,有利于碳中和。其主要反应如下:
①;
②。
回答下列问题:
I.已知:的燃烧热为286kJ/mol、CO的燃烧热为,。
(1)则a= ;反应②自发进行的条件是 ;(填选项字母,下同)。
A.高压 B.低压 C.高温 D.低温
(2)工业上,一定能提高HCOOH产率的措施有_______。
A. 增大压强
B. 选用高效催化剂
C. 降低温度
D. 恒压下充入
II.在温度恒为1100K、体积恒为2L的密闭容器中充入,经过10min,容器内达到平衡状态,测得平衡时HCOOH与CO的分压比为,平衡时与CO的分压比为1:1。
(3)下列图像正确且能说明反应达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
A.
B.
C.
D.
(4)1100K时,10min时CO的转化率为 ;0~10min内用水蒸气表示的化学反应速率为 。
(5)1100K条件下,平衡时压强为,反应①用气体分压表示的化学平衡常数 (用含的代数式表示,用容器中各气体成分的分压表示)。
(6)已知反应①:,,反应②:,,为速率常数。则反应③的化学平衡常数 (用含的代数式表示)。
【答案】(1)① ② D (2)AB (3)AD (4)① 75% ② (5)或 (6)
【解析】根据盖斯定律,在等温等压或等温等容条件下,化学反应的热效应(ΔH)仅取决于体系的初始状态和最终状态,与反应路径无关。其数学表达为:若某反应可由多个已知反应通过代数运算(加、减、乘)组合而成,则该反应的ΔH等于各已知反应ΔH的对应运算结果。反应能否自发进行根据,当反应自发进行。根据勒夏特列原理可判断平衡移动的方向。反应是否达到平衡则可通过变量不变来判断。
(1)根据盖斯定律,由H2的燃烧热,CO的燃烧热,以及,用CO燃烧的热化学方程式减去H2燃烧的热化学方程式再加上,可得反应②,则,即;根据,反应自发进行,因反应② 气体分子数不变,熵变不明显,若该反应能自发进行,且,故温度需低温,选D;
故答案为:;D。
(2)A.反应① 是气体分子数减小的反应,增大压强有利于反应正向进行,反应② 前后气体分子数不变,增大压强不受影响,A正确;
B.选用高效催化剂不改变平衡转化率,但有利于加快反应① 速率,提高产率,B正确;
C.两个反应均为放热反应,降低温度会减慢速率,不能提高HCOOH产率,C错误;
D.恒压下充入N2,不能提高HCOOH产率,D错误;
故答案为:AB。
(3)A.反应① 正方向为气体分子数减小的方向,反应② 气体分子数不变,故压强会不断变小,当不再改变时则说明反应达到平衡状态,A正确;
B.反应热由反应物和生成物的能量差决定,与反应是否达到平衡无关,不会发生变化,B错误;
C.反应① 和反应② 中所有物质均为气体,则总质量不变,反应在密闭容器中进行,则体积不变,根据,气体密度一直保持不变,但不能说明反应达到平衡状态,C错误;
D.反应① 和反应② 中所有物质均为气体,则总质量不变,反应① 正方向为气体分子数减小的方向,反应② 气体分子数不变,则容器中气体的总物质的量减小,根据,平均相对分子质量不断增大,当不再改变时则说明反应达到平衡状态,D正确;
故答案为:AD。
(4)达到平衡状态时,反应① 和② 在转化量如下:
,平衡时HCOOH与CO的分压比为,平衡时与CO的分压比为1:1,则,,解得x=0.5,y=0.25,此时容器中n(CO)=1 mol-0.5 mol -0.25 mol=0.25 mol,n(H2O)=1 mol-0.5 mol -0.25 mol=0.25 mol,n(HCOOH)=0.5 mol,n(CO2)=0.25 mol,n(H2)= 0.25 mol,气体总物质的量为1.5 mol,CO的转化率为,用水蒸气表示的化学反应速率。
故答案为:;。
(5)由(4)可得。
故答案为:或。
(6)对于反应① ,达到平衡时,即,所以。对于反应② ,达到平衡时,即,所以。反应③的化学平衡常数,将和相除,可得。
故答案为:。
32.(2025-2026高二上·吉林四校联考·期中)绝大部分氰化物因能强烈抑制细胞呼吸而极具毒性,但它并非只存在于实验室中。苦杏仁、木薯、苹果种子等天然食物中均含微量氰化物;工业上,它更是黄金提炼和某些药物合成的重要原料。
已知时的电离平衡常数:
弱酸
HCN
,
(1)在向溶液中加水稀释的过程中,不断减小的是___________。
A.
B. HCN的电离度
C.
D.
(2)用离子方程式表示NaCN溶液呈碱性的原因: ,该反应是 反应(填“吸热”或“放热”),计算时该反应的平衡常数 (保留2位有效数字)。
(3)室温下,浓度均为的NaCN溶液和HCN溶液等体积混合,所得溶液。在该混合溶液中加入2滴甲基橙试剂,溶液显 色,该混合溶液中 , 。(均选填“”、“”或“”)。
(4)下列事实中,不能说明HCN为弱酸的是___________。
A. 的HCN溶液稀释10倍后
B. 液态HCN几乎不导电
C. NaCN溶液可以与硫酸反应
D. 时,溶液
(5)下列措施中能使HCN的水溶液中与同时增大的是___________。
A. 加入
B. 加入
C. 加入
D. 升高温度
(6)下列离子方程式中一定错误的是___________。
A.
B.
C.
D.
(7)已知AgCN的,的,易溶于水且稀硝酸不会氧化,反应的平衡常数。下列说法中错误的是___________。
A. AgCN易溶于浓NaCN溶液
B. AgCN在溶液中的溶解度小于纯水
C. AgCN易溶于稀硝酸
D. 沉淀易转化为AgCN沉淀
【答案】(1)C (2)① ② 吸热 ③ (3)① 黄 ② ③ (4)B (5)D (6)AC (7)CD
【解析】(1)A.只与温度有关,加水稀释,温度不变,不变,A错误;
B.加水稀释,HCN的电离平衡正向移动,电离度增大,B错误;
C.加水稀释,HCN的电离平衡正向移动,但溶液体积增大的程度更大,所以减小,C正确;
D.加水稀释,减小,不变,根据,则增大,D错误;
故答案为:C;
(2)NaCN溶液呈碱性是因为水解,离子方程式为;水解反应时吸热反应;的水解平衡常数为,分子分母同时乘以得。已知时,,则,故答案为:;吸热;;
(3)甲基橙的变色范围为:pH<3.1时变红,时橙色,pH>4时变黄。混合溶液,所以溶液呈黄色;混合溶液中存在电荷守恒:,溶液呈碱性,即,所以;浓度均为的NaCN溶液和HCN溶液等体积混合,所得溶液,说明的水解程度大于HCN的电离程度,所以;故答案为:黄;;;
(4)A.的HCN溶液稀释10倍后,弱酸稀释时pH增加小于1(强酸稀释10倍pH增加1),说明HCN部分电离,是弱酸,不符合题意;
B.液态HCN几乎不导电:这仅表明HCN在纯液态时未电离(是分子化合物),但不直接证明其在水中为弱酸(如HCl气体不导电,但在水中是强酸),符合题意;
C.强酸(硫酸)与盐(NaCN)反应制备弱酸(HCN),是证明HCN酸性弱于硫酸的常用方法,说明可以和结合生成HCN,可以此推断HCN是弱酸,不符合题意;
D.时,溶液,说明HCN部分电离,是弱酸,不符合题意;
故答案为:B;
(5)A.加入,电离出,增大,抑制HCN的电离,减小,不符合题意;
B.加入,消耗,减小,促进HCN的电离,增大,不符合题意;
C.加入,增大,抑制HCN的电离,减小,不符合题意;
D.升高温度,HCN的电离是吸热过程,升高温度平衡正向移动,与同时增大,符合题意;
故答案选D;
(6)由时的电离平衡常数数据可知,HCN的酸性弱于,强于。
A.HCN的酸性强于,则中的两种产物会继续反应,正确方程式为,A符合题意;
B.由A项分析可知,反应正确,B不符合题意;
C.HCN的酸性弱于,因此不能发生,C符合题意;
D.酸性强于,反应能发生,D不符合题意;
故答案选AC;
(7)A.与可形成配合物,该反应的平衡常数K很大,随着反应不断发生可促进平衡正向移动,所以AgCN易溶于浓NaCN溶液,A正确;
B.溶液中较大,使逆向移动,所以AgCN在溶液中的溶解度小于纯水,B正确;
C.假设稀硝酸与会反应,则方程式为,该反应平衡常数为,即AgCN与稀硝酸几乎不反应,所以AgCN不溶于稀硝酸,C错误;
D.的远小于AgCN的,AgCN转化为的反应为,该反应平衡常数,所以AgCN沉淀极易转化为沉淀,而不是沉淀易转化为AgCN沉淀,D错误;
故答案选CD。
33.(2025-2026高二上·吉林四校联考·期中)丙酸及其盐常作烘焙食品的防腐剂。工业上,常用羰基化法制备丙酸。其反应原理为。请回答下列问题:
(1)已知:为物质的标准摩尔生成焓(),指在标准压力下,由最稳定的单质生成标准状态下物质的焓变。相关物质的标准摩尔生成焓如下表所示。
物质
计算上述反应的 ,该正反应自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)上述反应的速率方程式为,k与温度(T)、催化剂有关,k与T关系为,其中R为常数,为活化能。其他条件相同时,在基催化剂、基催化剂作用下,与的关系如图1。
这两种催化剂中,催化性能更好的是 (填“”或“”)基催化剂,理由是 。
(3)工业生产中,因为积炭导致催化剂失活时,可在原料气中添加适量减少积炭,用化学方程式表示其原理: 。
(4)工业上,还可用丙烷催化(,等催化剂)氧化制备丙酸:
起始时向某密闭容器中投入和,发生上述反应,保持的平衡转化率()固定为,温度、压强变化关系如图2。
①曲线代表为 (填“”“ ”或“”)。
②A、B、D、E点中平衡常数K最小的是 (填字母)。已知:用各组分的物质的量分数计算的平衡常数叫做物质的量分数平衡常数()。C点对应的 (结果用最简分数表示)。
【答案】(1)① ② 低温 (2)① ② 升高相同温度,基催化剂对应的曲线变化值较小,说明活化能较小 (3) (4)① ② B ③
【解析】化学反应方向用吉布斯自由能变判断:G < 0,反应自发;G = 0,达平衡;G > 0,反应不自发(逆反应自发);
平衡常数的影响因素主要是温度,若正反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,K增大;降低温度,平衡逆向移动,K减小。若正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K减小;降低温度,平衡正向移动,K增大。温度不变,K不变。浓度、压强(对有气体参与且反应前后气体分子数变化的反应)、催化剂等因素,只能改变反应达到平衡的时间,或使平衡发生移动,但不改变平衡常数的大小。
(1)根据反应热和生成焓关系,代入数据计算得:。正反应是气体分子数减小的放热反应,即熵减、焓减,故该反应在低温下能自发进行。
(2)从图1看,基催化剂的曲线平缓,即斜率较小。根据关系式,升高温度,活化能越小,斜率变化值较小,活化能小说明催化剂性能更好。
(3)充入能与C反应生成反应物
(4)① 根据图2分析,正反应是气体分子数减小的放热反应,相同温度下,增大压强,丙烷的平衡转化率增大,故曲线代表丙烷的平衡转化率为,曲线代表丙烷的平衡转化率为。② 升高温度,平衡常数减小,图2中有。C点丙烷的平衡转化率为,列出三段式:
起始量: 2 3 0 0
转化量: 1 1.5 1 1
平衡量: 1 1.5 1 1
物质的量分数:
。
34.(2025-2026高二上·黑龙江齐齐哈尔齐市地·期中)减弱温室效应的方法之一是将回收利用,科学家研究利用回收的制取甲醛,反应的热化学方程式为 。
回答下列问题:
(1)已知:① 。
②相关化学键的键能数据如下表所示:
化学键
键能/()
498
436
464
则 。
(2)一定条件下,将的混合气体充入恒温恒容的密闭容器中,发生反应。
①下列不能说明反应已经达到平衡状态的是 (填字母,下同)。
a.容器内气体密度保持不变 b.的体积分数保持不变
c.该反应的平衡常数保持不变 d.混合气体的平均相对分子质量不变
②下列措施既能提高的转化率又能加快反应速率的是 。
a.升高温度 b.使用高效催化剂
c.缩小容器体积 d.扩大容器体积
(3)实验室在恒容密闭容器中进行模拟上述合成的实验。
I.时,将和混合气体充入容器中,后达到平衡,的转化率为50%。
①用表示该反应的平均反应速率为 。
②时,反应的平衡常数 。
Ⅱ.时,向容器中充入一定量的和的混合气体,容器内气体压强为,反应达到平衡时,的分压与起始的关系如图所示:
③当时,反应达到平衡后,若再向容器中充入和,使二者分压均增大,则达到新平衡时,的转化率将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
④当时,达到平衡状态后,的分压可能是图像中的点 (填“D”“E”或“F”)。
【答案】(1) (2)① ac ② c (3)① ② 1 ③ 增大 ④ F
【解析】(1)根据反应物总键能—生成物总键能,反应的,而由盖斯定律,反应与反应相减即可得到目标反应,故;
(2)①a.反应物和生成物均为气体,混合气体的质量不变,则恒容条件下密度为定值,容器内气体密度保持不变,不能判断反应达到平衡,a符合题意;
b.的体积分数保持不变,其浓度不变,能判断反应达到平衡,b不符合题意;
c.温度不变,该反应的平衡常数不变,不能判断反应达到平衡,c符合题意;
d.该反应为物质的量减小的反应,混合气体的平均相对分子质量不变,能判断反应达到平衡,d不符合题意;
故选ac;
②a.该反应为放热反应,升高温度,速率加快,平衡逆向移动,氢气转化率降低,a不符合题意;
b.使用高效催化剂,速率加快,平衡不移动,氢气转化率不变,b不符合题意;
c.缩小容器体积,浓度增大,速率加快,平衡正向移动,氢气转化率增大,c符合题意;
d.扩大容器体积,浓度减小,速率减慢,平衡逆向移动,氢气转化率降低,d不符合题意;
故选c;
(3)① 根据题意列三段式如下: ,转化率,解得,;
② 根据① 三段式可计算出平衡常数为:;
③时,容器内气体起始压强为,当时,,则,,由图像可知,平衡时,列三段式如下: ,,反应达到平衡后,若再向容器中充入和,使二者分压均增大,,平衡正向移动,则的转化率增大;
④ 结合图像分析,当反应物按化学计量数之比投料,达到平衡时生成物的百分含量最大,当时,达到平衡状态后,的分压强应小于点,故可能是图像中的点。
35.(2025-2026高二上·黑龙江省牡丹江市名校协作体·期中)I、
物质
CO
燃烧热/(kJ·mol-1)
285.8
283.0
890.3
(1)转化为合成气的反应的 。
Ⅱ、甲醇是重要的化工原料,在生产生活中应用广泛,碳氧化物与氢气在一定条件下可合成甲醇。一氧化碳与氢气合成甲醇的反应为。在①、②、③容积不等的恒容密闭容器中,均充入和,在催化剂作用下发生上述反应,测得三个容器中平衡混合物中的体积分数随温度的变化如图所示:
(2)容器的容积① ③(填“>”“<”或“=”)。
(3)P点时,的转化率为 ;若其他条件不变,将恒容密闭容器改为恒压密闭容器,平衡后的转化率将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)二氧化碳与氢气合成甲醇的主要反应如下:
反应①:
反应②
反应时温度控制在之间,温度不能过高的原因是 。
(5)一定条件下,向刚性容器中充入物质的量之比为1:3的和发生上述反应。达到平衡时的转化率为,的选择性为75%[],则反应②的平衡常数 (为以分压表示的平衡常数)。
【答案】(1)+250.1 (2)< (3)① 75% ② 增大 (4)温度过高,反应① 逆向移动,反应② 正向移动,CH3OH产率(选择性)低 (5)5×10-3(或0.005)
【解析】(1)根据燃烧热写出如下热化学方程式:① ,② ,③ ,根据盖斯定律,反应①-3×②-③ 得 。
(2)反应正方向为气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,甲醇体积分数增大,① 、② 、③ 容积不等但充入一氧化碳和氢气初始量相同,可看成压强的影响,容积越小、压强越大,甲醇体积分数越高,由图示可知,相同温度下① 中甲醇体积分数高、③ 中甲醇体积分数低,则容积①<③ ;
(3)设一氧化碳的转化量为x mol,依据题意列三段式: ,由图可知,P点甲醇的体积分数为50%,则有,解得x=0.075,则氢气的转化率为;若其他条件不变,将恒容密闭容器改为恒压密闭容器,此反应是一个气体分子数减小的反应,要想压强不变,随着反应进行,容器体积减小,相当于加压,平衡正向移动,氢气转化率增大;
(4)反应① 为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,反应② 为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,使得甲醇的产率(选择性)降低,因此温度不能过高,应控制在230~280℃之间;
(5)一定条件下,向刚性容器中充入物质的量之比为1:3的和发生反应① 和反应② ,设初始投入的、,达到平衡时的转化率为,则转化的CO2的物质的量为,剩余,又的选择性为75%,即平衡时,则,根据方程式可知,,根据H元素守恒,剩余H2的物质的量为,则平衡时总物质的量为;设平衡时总压为,则反应② 的平衡常数。
36.(2025-2026高二上·黑龙江绥化·期中)水是化学反应的重要载体。水本身电离极其微弱,但这种性质对其他物质在水中的行为产生重要的影响。请根据所学知识,回答下列问题:
(1)某温度下,纯水,向纯水中加入少量固体,溶液中 (填“增大”、“减小”或“不变”),水的电离平衡 (填“正向”或“逆向”)移动;在此温度下,将的溶液与的稀硫酸等体积混合,混合后溶液呈 性。
(2)常温下,将的溶液加水稀释为, 。
(3)在实验室中配制溶液时,常将晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需浓度,主要目的是 。
(4)向盛有水的锥形瓶中滴加几滴亚硫酰氯(),可观察到剧烈反应,液面上有白雾形成,并有带刺激性气味的气体逸出,根据实验现象,写出与水反应的化学方程式 。
(5)常温下,的①氨水 ②溶液 ③溶液 ④溶液 ⑤溶液中,由大到小的顺序为 (填序号)。
【答案】(1)① 减小 ② 逆向 ③ 碱 (2)13 (3)抑制水解 (4) (5)⑤ >③ >② >④ >①
【解析】(1)纯水中存在如下平衡:H2OH++OH-,由水的pH为6可知,该温度下,水的离子积常数为:Kw=1×10-6×1×10-6=1×10-12;向纯水中加入少量氢氧化钠固体时,溶液中氢氧根离子浓度增大,水的电离平衡逆向移动,但水的离子积常数不变,所以溶液中氢离子浓度减小;在此温度下,pH为12氢氧化钠溶液中氢氧根离子浓度为:=1mol/L,pH为2的硫酸溶液中氢离子浓度为1×10-2mol/L,则两者等体积混合时,氢氧化钠溶液过量,溶液呈碱性;
(2)常温下,将1L0.1mol/L氢氧化钡溶液加水稀释为2L时,溶液中氢氧根离子浓度为:=0.1mol/L,则溶液中的氢离子浓度为:=1×10-13mol/L,溶液pH为13;
(3)氯化铁是强酸弱碱盐,铁离子在溶液中易发生水解反应使溶液呈酸性,所以配制氯化铁溶液时,为抑制铁离子水解,应将氯化铁固体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需浓度;
(4)由题意可知,SOCl2能与水反应生成二氧化硫和盐酸,反应的化学方程式为:
(5)0.1mol/L溶液中,氨水中一水合氨在溶液中的电离程度弱,溶液中的铵根离子浓度小于盐溶液;铵根离子在溶液中的水解程度弱,等浓度的盐溶液中,硫酸亚铁铵溶液中铵根离子浓度最大;醋酸铵溶液中,醋酸根离子在溶液中的水解促进铵根离子的水解,溶液中铵根离子浓度小于等浓度的氯化铵溶液中的铵根离子浓度;硫酸氢铵溶液中,硫酸氢铵电离出的氢离子会抑制铵根离子的水解,溶液中的铵根离子浓度大于等浓度的氯化铵溶液,所以溶液中铵根离子浓度的由大到小的顺序为:⑤ >③ >② >④ >①。
37.(2025-2026高二上·黑龙江绥化·期中)肼()又称联氨,常温常压下是一种无色液体。请回答下列问题:
Ⅰ.火箭发射时可以用肼作燃料,作氧化剂,二者反应生成和水蒸气。
(1)根据下图信息,写出与反应的热化学方程式 。
(2)上述与的反应能够成功用于火箭推进器的原因:a.能快速产生大量气体;b. 。
(3)根据下表中的键能数据进行计算反应的焓变 kJ/mol。
共价键
N-H
N-N
O-H
键能/(kJ/mol)
391
193
946
498
463
Ⅱ.肼是二元弱碱,其在水中的电离方式与氨水()相似,,。
(4)肼的水溶液显碱性的原因是 (用离子方程式解释)。
(5)常温下,溶液呈 性。如果向此溶液中加入少量固体(忽略温度变化),溶液中的值会 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1); (2)能快速放出大量的热; (3)-543; (4)(写出第一步即可); (5)① 酸; ② 增大;
【解析】(1)由图可知:①,②,则与的反应可由两个反应相减得到:,即,因此,该反应的;
(2)由该反应的热化学方程式可知,该反应会消耗2个单位的气体,产生7个单位的气体,故其可以产生大量的气体,并且该反应会放出大量的热,而火箭推进器的工作需要燃料燃烧释放出大量的气体和热量,故该反应能够成功用于火箭推进器;
(3)对于反应,每消耗1 mol的,需要打破4 mol的N-H键,1 mol的N-N键,以及1 mol的键,同时生成1 mol的键和4 mol的O-H键,根据表格提供的键能可以计算出:;
(4)根据题意,可发生类似于氨水类似的电离产生碱性,由于其,其第一步电离的程度远远大于第二步电离的程度,因此可认为其水溶液显碱性的主要原因是第一步电离,因此其电离方程式为;
(5)由于是弱碱,故其强酸盐(例如)的水溶液会因离子的水解呈弱酸性:;
在溶液中,存在以下两个主要平衡:①,②,当加入NaOH固体时,NaOH溶解会使得溶液中的浓度上升,消耗水解产生的,从而导致反应① 的平衡向右移动,而浓度的升高也会使反应② 的平衡向左移动,两个反应平衡的移动方向都会导致的浓度降低,而反应② 的平衡移动方向会导致浓度的上升,综上所述,加入NaOH会使得的值增大。
38.(2025-2026高二上·黑龙江绥化·期中)氢能是一种理想的绿色能源。有科学家预言,氢能有可能成为人类未来的主要能源。甲醇()因其易储存运输的特点,成为当前工业制氢的重要原料之一。甲醇水蒸气催化重整制氢气涉及的反应原理如下:
主反应:
副反应:
净化反应:
回答下列问题:
(1) kJ/mol。
(2)已知净化反应为基元反应,其正、逆反应的速率分别表示为:、,升高温度, (填“增大”“减小”或“不变”,下同), 。
(3)已知副反应的熵变,则该反应在 (填“低温”、“高温”或“任何温度”)时能自发进行。
(4)恒压时,在铜基催化剂作用下探究水醇比、温度对的选择性[的选择性]和物质的量分数的影响,结果分别如下:
为了有利于主反应发生,应选择的最适宜条件为 。
(5)将(g)和(g)投入恒容密闭容器中发生上述3个反应,测得和的选择性、甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。
①表示CO选择性的曲线是 (填“a”、“b”或“c”)。
②下列叙述能说明反应体系达到化学平衡状态的是 (填标号)。
A.容器内混合气体的密度不再变化
B.容器内与的物质的量之比不再变化
C.容器内混合气体的总压强不再变化
D.单位时间内生成的同时消耗
③时,主反应的平衡常数 (列计算式)。
【答案】(1)-41.2 (2)① 增大 ② 减小 (3)高温 (4)水醇比q=1,温度为 (5)① c ② BC ③
【解析】(1)由盖斯定律得:“主反应”-“副反应”=“净化反应”,则ΔH3=ΔH1-ΔH2=49.0-90.2=-41.2 kJ/mol;
(2)净化反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2 (g),ΔH3<0,升高温度时,正、逆反应速率均增大,导致k正增大,但由于该反应正向放热、逆向吸热,k逆增大的更多(因为升温平衡会逆向移动),则 减小;
(3)副反应CH3OH(g) CO(g)+2H2(g),ΔH2=+90.2kJ/mol,ΔS=+219.2J/(mol·K),因ΔH2>0,ΔS>0,ΔG=ΔH-TΔS,只有在温度较高时才能使ΔG<0,使反应自发进行,故该反应在高温时能自发进行;
(4)由图1可知当水醇比q=1时,CO2的选择性较高,由图2可知,温度为时,CO2的选择性较高,故最适宜条件是:水醇比q=1,温度为;
(5)① 升温时净化反应逆向移动,则温度升高时CO的选择性曲线随温度升高而增大,故表示CO选择性的曲线是c,升温时主反应正向移动,副反应正向移动,甲醇的转化率升高,则b为甲醇转化率曲线,a表示CO2的选择性曲线(CO的选择性和CO2的选择性二者之和为1),故答案为c;
② A. 根据,反应体系中气体总质量始终不变,容器体积恒定,故密度为恒定值,不能作为平衡标志;
B.中容器内CH3OH与H2O的物质的量之比不再变化能够直接反映物质组成恒定,证明反应达到平衡;
C.上述反应过程中会导致气体总物质的量变化,导致容器内气压变化,所以,当气压不变时可证明反应达到平衡;
D. 单位时间内生成的同时消耗描述的反应①的正反应方向,并未体现正、逆反应速率的关系,不能作为平衡标志;
故答案选BC;
③在T1 K时,主反应CH3OH(g)+H2O(g)3H2(g)+CO2(g)的平衡常数K = 。甲醇转化率为60%,则剩余甲醇为0.4 mol,浓度为0.4 mol/L;CO2的选择性为80%,则CO2为1mol×60%×80%=0.48 mol,浓度为0.48 mol/L;CO为1mol×60%×20%=0.12 mol,浓度为0.12 mol/L,根据氧元素守恒:H2O剩余2 mol-0.4 mol-0.12mol-0.48mol×2=0.52 mol,浓度为0.52 mol/L,根据氢元素守恒求得H2物质的量为3 mol-0.4 mol×2-0.52mol=1.68 mol,浓度为1.68 mol/L;代入平衡常数表达式可得:K=。
39.(2025-2026高二上·吉林吉林·期中)Ⅰ.甲烷和二氧化碳重整是制取甲醇合成气(CO和)的重要方法,主要反应有:
①
②
③
(1)已知反应①、②、③的化学平衡常数分别为、、,则 (用、表示)。
(2)恒温恒容条件下,可提高转化率的措施有 (填标号)。
a.增加原料中的量 b.增加原料中的量 c.通入Ar气
(3)恒温恒压密闭容器中,投入不同物质的量之比的混合气发生反应,若使平衡体系中的值增大,投料组成中Ar含量应 (填“增大”或“减小”)。
Ⅱ.335℃时,在恒容密闭容器中,催化脱氢的反应过程如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅰ和反应Ⅱ的反应过程中能量的变化及和的产率(x)随时间的变化关系如图1和图2所示。
(4)反应Ⅱ在低温下 (填“有利于”或“不利于”)自发进行。
(5),生成的平均速率为 (保留小数点后两位)。
(6)的产率显著低于的产率的原因是 。
(7)15h反应达到平衡状态后,保持温度不变,扩大容器体积重新达到平衡,与扩容前相比,平衡时 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1) (2)b (3)增大 (4)不利于 (5)0.24 (6)由于反应Ⅱ的活化能比反应Ⅰ的小,反应Ⅰ生成的很快转变成 (7)不变
【解析】(1)根据盖斯定律,反应① 可由反应③ +反应② 得到,反应① 的平衡常数,反应② 的平衡常数、反应③ 的平衡常数,将与相乘可得,,;
(2)选项a:增加原料中的量,平衡正向移动,但自身转化率降低,a错误;选项b:增加原料中的量,平衡正向移动,转化率提高,b正确;
选项c:恒温恒容下通入Ar气,各物质浓度不变,平衡不移动,转化率不变,c错误;
(3)恒温恒压下,Ar 含量增大,容器体积增大,反应①、②、③的平衡均正向移动。反应①生成的物质的量多于CO,反应②和CO物质的量变化相等,反应③生成的物质的量多于CO,因此总体上增大;
(4)由图1可知,反应Ⅱ的反应物总能量低于生成物总能量,即;反应Ⅱ的反应后气体物质的量增大,即。根据自发反应的判断依据,低温下可能大于0,故反应Ⅱ在低温下不利于自发进行;
(5)从图2中可知8h时,的产率为0.027,生成的物质的量为0.027 mol,的产率为0.374,生成的物质的量为0.374 mol,根据反应Ⅱ:,可知消耗的的物质的量为0.374 mol,生成的的物质的量为 mol,可知8h内,共生成 mol,根据反应Ⅰ:可知,生成的的物质的量为 mol,反应Ⅰ和Ⅱ共生成的物质的量为 mol,因此,生成的平均速率;
(6)根据图1可知,反应Ⅱ的活化能比反应Ⅰ的小,因此反应Ⅰ生成的很快转变成;
(7)反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数均只与温度有关,温度不变,平衡常数不变。反应Ⅰ:,反应Ⅱ:,总反应为,根据平衡常数表达式,平衡时不变。
40.(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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