内容正文:
题型02 化学反应原理综合题
1.(2025-2026高二上·新疆库尔勒市第三中学·期中)已知:
①
②
③
请填写下列空白:
(1)上述反应中属于吸热反应的是 (填序号)。
(2)表示C的燃烧热的热化学方程式为 (填序号)。
(3) 完全燃烧生成水蒸气,放出的热量为 。
(4)写出CO燃烧的热化学方程式: 。
(5)对于① ,其中图像为
反应①时刻改变的条件为 ,时刻改变的条件为 。
2.(2025-2026高二上·新疆喀什巴楚县·期中)计算
(1)已知:
反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol;
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ/mol;
则反应Ⅲ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3= kJ/mol。
(2)已知:
反应Ⅰ.CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.6kJ/mol
反应Ⅱ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ/mol
则反应Ⅲ.CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH3= kJ/mol。
(3)已知:
C(s)的燃烧热为393.5kJ/mol,CO(g)的燃烧热为283kJ/mol。
反应Ⅰ.TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) ΔH1
反应Ⅱ.TiCl4(g)+O2(g)=TiO2(s)+2Cl2(g) ΔH2=-172kJ/mol
则反应Ⅰ的ΔH1= kJ/mol。
(4)已知:
①C2H5OH(g)+H2S(g)=C2H5SH(g)+H2O(g) ΔH1=-32kJ/mol
②C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH2=-1277kJ/mol
③2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-1036kJ/mol
则④2C2H5SH(g)+9O2(g)=4CO2(g)+6H2O(g)+2SO2(g)的ΔH4= kJ/mol。
3.(2025-2026高二上·新疆喀什英吉沙县·期中)下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25℃),回答下列各题:
酸
CH3COOH
HCN
H2C2O4
电离平衡常数(Ka)
1. 下列微粒中,同浓度时酸性最强的是_______。
A. CH3COOH
B. H2C2O4
C. HCN
D.
2. 下列能使CH3COOH溶液中CH3COOH的电离程度减小,而电离平衡常数不变的操作是_______。
A. 降低温度 B. 加水稀释
C. 加少量的CH3COONa固体 D. 加少量冰醋酸
3. 依上表数据判断醋酸和氰化钠溶液能否反应,如果不能反应说出理由,如果能发生反应请写出相应的离子方程式 。
4. 25℃时,测得HCN和NaCN的混合溶液的pH=11,则为 。
常温下,用0.10NaOH溶液分别滴定20.00mL 0.10盐酸和20.00mL 0.10CH3COOH溶液,得到两条滴定曲线,如图所示:
5. 上图中表示NaOH溶液滴定盐酸的曲线是 (填“图1”“图2”);NaOH溶液滴定醋酸时,应该选择的指示剂为 ;a与b的大小关系是a b(填“>”“<”或“=”)。
6. B点对应的溶液中[Na+] [CH3COO-]+[CH3COOH](填“>”“<”或“=”)。
7. 判断NaCN溶液呈 (填“酸”“中”“碱)性,用离子方程式表示其原因: 。常温下,将等物质的量浓度的HCN和NaCN混合,判断溶液显 (填“酸”“中”“碱”)性。通过数据计算证明该结论 。
4.(2025-2026高二上·新疆喀什莎车县·期中)2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3(g)的ΔH=-99 kJ∙mol-1。
请回答下列问题:
(1)A点表示 ;C点表示 。
(2)E1表示 ;E2表示 。
(3)E1、E2的大小对该反应的反应热 影响。(填“有”或“无”)。
(4)图中ΔH= kJ•mol-1。
5.(2025-2026高二上·新疆喀什莎车县·期中)有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源,而且是一种理想的绿色能源。
(1)通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可用于估算化学反应的焓变(ΔH),化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。
化学键
H—H
Cl—Cl
H—Cl
生成1mol化学键时所放出的能量/( kJ∙mol-1)
436
243
431
则2HCl(g)=H2(g)+Cl2(g) ΔH= kJ∙mol-1
(2)在101kPa下,1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,请回答下列问题:
①氢气的燃烧热为 。
②该反应的热化学方程式为 。
(3)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,已知:
Mg(s)+H2(g)=MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ∙mol-1;
Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ∙mol-1;
Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3
则ΔH3= kJ∙mol-1。
6.(2025-2026高二上·新疆疏附县·期中)现代社会生活离不开能量。
(1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途。而“即热饭盒”给人们生活带来方便,它可利用下面 (填序号)反应释放的热量加热食物。
A.Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl B.生石灰和水
(2)天然气的主要成分是甲烷,它是一种清洁能源。甲烷燃烧是放热反应,其能量变化可用下图中的 (填序号)表示。
(3)如图为天然气燃烧的过程中的能量变化,请从化学键变化角度解释原因: 。
(4)已知:键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
化学键
H-H
O=O
H-O
键能/kJ·mol-1
436
498
463
当2molH2(g)和1molO2(g)化合生成2molH2O(g)时,放出 kJ的能量。
(5)完成下列问题:有下列物质:①铝、②硫化氢、③金刚石、④氢氧化铝、⑤干冰、⑥液氯、⑦盐酸、⑧氢氧化钠固体、⑨碳酸氢钾溶液、⑩熔融的硫酸钡、⑪液氨、⑫氨水、⑬冰醋酸、⑭乙醇。(填序号)
i.其中在常温下能导电的是 。
ii.属于电解质的是 。
iii.属于弱电解质的是 。
iv.写出②在水溶液中的电离方程式 。
7.(2025-2026高二上·新疆乌鲁木齐市101中学·期中)化学反应中既有物质变化,又有能量变化,释放或吸收热是化学反应中能量变化的主要形式之一。试回答下列问题。
(1)已知在高温、高压、催化剂作用下,1mol石墨转化为金刚石吸收1.9kJ的热量。
①石墨转化为金刚石反应的 0(填“>”或“<”)。
②对于石墨和金刚石, 更稳定(填“石墨”或“金刚石”)。
(2)如图是1mol (g)和1mol CO(g)反应生成1mol (g)和1mol NO(g)过程的能量变化示意图。
①该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
②请写出该反应的热化学方程式: 。
③若在该反应体系中加入催化剂对反应热 (填“有”或“没有”)影响。
(3)用催化加氢可以制取乙烯:
。相关化学键的键能如下表,则表中反应过程的 。
化学键
C=O
H-H
C=C
C-H
H-O
键能()
x
436
764
414
464
8.(2025-2026高二上·新疆库尔勒市第三中学·期中)下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25℃),回答下列各题:
酸
HCN
HClO
电离平衡常数()
3×10-8
(1)可以证明醋酸是弱酸的事实是 (填字母序号)。
A.醋酸和水能以任意比例混溶
B.在醋酸水溶液中还含有未电离的醋酸分子
C.醋酸与溶液反应放出气体
D.1的醋酸水溶液能使紫色石蕊溶液变红色
E.等体积等pH的醋酸和盐酸分别与足量氢氧化钠溶液充分反应,醋酸消耗的氢氧化钠更多
(2)结合表中给出的电离常数回答下列问题:
①上述四种酸中,最强的酸是 (用化学式表示)。
②下列能使醋酸溶液中的电离程度增大,而电离平衡常数不变的操作是 。
A.升高温度 B.加水稀释 C.加少量的固体 D.加少量冰醋酸 E.加氢氧化钠固体
③依上表数据判断醋酸和次氯酸钠溶液能否反应,如果不能反应说出理由,如果能发生反应请写出相应的离子方程式 。
(3)已知水溶液中和的关系如图所示:
①图中A、B、C、D四点对应的水的离子积常数由大到小的顺序是 。
②若A点到E点,可采用的措施是 (填序号,下同);促进水的电离平衡正向移动的措施是 。
a.升温 b.加入少量的盐酸 c.加入少量的NaOH
9.(2025-2026高二上·新疆音郭楞蒙古自治州且末县第一中·期中)回答下列问题。
(1)目前资源化利用成为减少碳排放的主要研究方向。醇化反应的平衡常数表达式 。
(2)一定温度下,在1L的烧瓶中充入一定量N2O4气体。
①体系中气体颜色由浅变深,写出对应的化学方程式 。
②保持温度和容积不变,向达到平衡的容器中再充入一定量N2O4气体,平衡 移动(填“正向”、“逆向”或“不”),N2O4的转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),反应的平衡常数 。
③某小组为研究温度对化学平衡移动的影响,设计如图实验。下图方案还需补充的是 (用文字表达);实验现象及结论为 。
10.(2025-2026高二上·新疆库尔勒市第三中学·期中)甲醇是一种重要的化工原料,具有开发和应用的广阔前景。工业上使用水煤气(与的混合气体)合成甲醇,反应为 。回答下列问题:
(1)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
① 0(填“>”或“<”),的大小关系是 (填“>”“<”或“=”)。
②A、B、C三点的平衡常数的大小关系是 。
③下列叙述能说明上述反应已达到化学平衡状态的是 (填标号)。
a.
b.的体积分数不再改变
c.混合气体的平均摩尔质量不再改变
d.同一时间内,消耗,生成
(2)在温度为的条件下,往一容积为的密闭容器中,充入与发生反应生成,平衡时,测得的物质的量为。
①温度为时的化学平衡常数 ;如果向平衡后的容器中再通入后重新到达平衡,则的转化率 (填“增大“不变”或“减小”)。
②若以不同比例投料,测得某时刻各物质的浓度:为为为,此时(正) (逆)(填“>”“<”或“=”)。
11.(2025-2026高二上·新疆喀什地区巴楚县第一中学·期中)I.氮的氧化物是大气污染物之一,用一氧化碳还原氮氧化物,可防止空气污染。回答下列问题:
已知:①2C(s)+O2(g)2CO(g) ∆H1=−221kJ·mol−1
②C(s)+O2(g)CO2(g) ∆H2=−393.5kJ·mol−1
③N2(g)+O2(g)2NO(g) ∆H3=+181kJ·mol−1
(1)CO还原NO反应:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ∆H= kJ·mol−1,该反应在 下能自发进行(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。根据所给信息及要求填空。
键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量,相关的化学键键能如下:
化学键
(CO)
O=O
C=O
键能(KJ/mol)
a
500
1075
已知:,则a= 。
(2)其他条件相同时,使用两种不同催化剂,反应相同的时间,CO的转化率随温度变化的影响如图:
①工业生产中应选择的温度和催化剂分别是 、 。
②图中温度高于320℃时,CO转化率减小的原因可能是 。
Ⅱ.工业上用和制备的原理如下:
①
②
(3)其他条件相同时,测得不同压强下,的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。
、、的由小到大顺序为 。时,发生的反应以 (填“反应①”或“反应②”)为主。
12.(2024-2025高二上·新疆乌鲁木齐市第130中学·期中).根据表中数据,完成下列填空。
物质
HCOOH
HCN
H2CO3
电离常数(常温下)
(1)常温下,0.1 mol/L的HCN溶液中,约为 。
(2)常温下,在相同浓度的HCOOH和HCN溶液中,溶液导电能力更强的是 溶液(填化学式)。根据电离平衡常数判断,以下反应不能进行的是 。
A.
B.
C.
D.
.将等pH、等体积的CH3COOH溶液和HNO2溶液分别加水稀释,溶液pH随加水稀释倍数的变化如图所示。
(3)电离平衡常数: (填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)常温下,a点由水电离的浓度为 mol/L。
(5)a、b、c三点水的电离程度由大到小的顺序为 ,c、d两点的溶液分别与NaOH恰好中和,消耗NaOH物质的量更多的是 点。
(6)25℃时,pH=3的盐酸和pH=12的NaOH溶液混合后溶液的pH=11,则 。
13.(2025-2026高二上·新疆哈萨克自治州·期中)用酸性和反应研究影响反应速率的因素,离子方程式为:。一实验小组欲通过测定单位时间内生成的速率,探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如下(溶液已酸化):
实验序号
A溶液
B溶液
①
溶液
溶液
②
溶液
溶液
(1)该实验探究的是 因素对化学反应速率的影响。如图一,相同时间内针筒中所得的体积大小关系是① ②(写>或<)。
(2)若实验①在2min末收集了(标准状况下),则在2min末, mol。
(3)除通过测定的体积来比较反应速率外,本实验还可通过测定 来比较化学反应速率。
(4)小组同学发现实验过程中反应速率变化情况如图二,其中时间内速率变快的主要原因可能是:① 、② 。
14.(2025-2026高二上·新疆哈萨克自治州·期中)有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源,而且是一种理想的绿色能源。
I、乙酸蒸气催化重整制氢过程中的主要反应为:。实验
室中模拟该催化重整过程,的平衡转化率与温度、平衡压强的关系如图所示。
(1)一定温度下,在恒容密闭容器中,能说明反应达到平衡状态的标志是 (填标号)。
a.混合气体的密度不再变化
b.的生成速率与的消耗速率之比为
c.容器中的压强不再发生变化
d.的物质的量浓度不再变化
(2)B、C、D三点对应的平衡常数、、的关系: (填“>”、“<”或“=”,下同)、 。
(3) (填“>”、“<”或“=”,下同);当温度为、压强为时,若某时刻CH3COOH的转化率等于A点对应的转化率,则此时的 。
Ⅱ、氢气与一氧化碳反应还可以用于制备甲醇。
(4)在恒容密闭容器中充入、,发生反应,在、两个不同温度下测得(甲醇)与时间的关系如图。据此回答下列问题:
①在温度下,内用表示的反应速率 时,的转化率为 。
②理论上,为了提高的平衡转化率,可采取的措施有 (填一条)。
③在温度下,该反应的平衡常数为 (不写单位),达到平衡后向容器中再充入、、各,此时反应 进行(填“正向”或“逆向”)。
15.(2025-2026高二上·新疆克拉玛依市独山子区第二中学·期中)一定温度下,冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力如图所示曲线,请回答。
(1)“O”点为什么不导电: 。
(2)a、b、c三点的氢离子浓度由大到小的顺序为 。
(3)a、b、c三点中,醋酸的电离程度最大的一点是 。
(4)若使c点溶液中的c(CH3COO-)增大,在如下措施中,可选择( )
A.加热 B.加水 C.加Zn粒
(5)现有等浓度的硫酸、盐酸、醋酸,中和等量的NaOH溶液时,需上述三种酸的体积依次是V1L、V2L、V3L,所需V1、V2、V3关系为 。
16.(2025-2026高二上·新疆克拉玛依市独山子区第二中学·期中)科技工作者用甲烷将氮氧化物还原为和,涉及的反应如下:
(1)
则的热化学方程式为 。
(2)与适量反应生成和放出热量,写出甲烷燃烧热的热化学方程式: 。
(3)达成“双碳”目标的途径是实现碳的固定,利用和可以合成生物质能源甲醇:
反应1:
反应2:
反应3:
回答下列问题:
①反应I在 (填“较高温度”“较低温度”或“任何温度”)下能自发进行。
② 。
③时,向一恒容密闭容器中仅充入和,仅发生反应2。下列叙述错误的是 (不定项)。
A.加入催化剂,反应速率增大 B.体积分数不变时,反应达到平衡状态
C.平衡后,充入氩气,平衡正向移动 D.平衡后,充入,平衡转化率增大
17.(2025-2026高二上·新疆生产建设兵团第二师八一中学·期中)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以下反应是目前大规模制取氢气的重要方法之一、
(1)欲提高CO的平衡转化率,理论上可以采取的措施为 。
A.增大压强 B.升高温度 C.加入催化剂 D.通入过量水蒸气
(2)800C时,该反应的平衡常数,在容积为1L的密闭容器中进行反应,测得某一时刻混合物中CO、、、的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol。
①写出该反应的平衡常数表达式 。
②该时刻反应 (填“正向进行”或“逆向进行”或“达平衡”)。
(3)830℃时,该反应的平衡常数,在容积为1L的密闭容器中,将2mol CO与2mol混合加热到830℃。反应达平衡时CO的转化率为 。
(4)图1表示不同温度条件下,CO平衡转化率随着的变化趋势。判断、和的大小关系: 。说明理由 。
(5)实验发现,其它条件不变,在相同时间内,向反应体系中投入一定量的CaO可以增大的体积分数,实验结果如图2所示。(已知:1微米=米,1纳米=米)。投入纳米CaO比微米CaO,的体积分数更高的原因是 。
18.(2025-2026高二上·新疆克拉玛依市高中学·期中).氮的氧化物是大气污染物之一,用一氧化碳还原氮氧化物,可防止空气污染。回答下列问题:
已知:①
②
③
(1)CO还原NO反应: ,该反应在 下能自发进行(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。
(2)其他条件相同时,使用两种不同催化剂,反应相同的时间,CO的转化率随温度变化的影响如图:
①工业生产中应选择的温度和催化剂分别是 、 。
②图中温度高于320℃时,CO转化率减小的原因可能是 。
.工业上用和制备的原理如下:
①
②
(3)其他条件相同时,测得不同压强下,的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。、、的由小到大顺序为 。
(4)其他条件相同时,转化率或选择性(生成的物质的量与转化的物质的量的比值)随温度的变化关系如图所示。工业生产中制备的温度为200~280℃,原因是 。
19.(2025-2026高二上·新疆克拉玛依市高中学·期中)回答下列问题:
(1)写出下列物质的电离方程式: 、 。
(2)①0.25mol 完全燃烧生成氮气和气态水时,放出a kJ热量的热化学方程式 。
②图是1mol 和1 mol CO反应生成和NO过程中能量变化的示意图,请写出和CO反应的热化学方程式: 。
③已知:断开1mol 键、1mol 键、1 mol 键分别需要吸收能量为436 kJ、391 kJ、946 kJ,则生成1 mol 过程中放出能量为 kJ。
已知反应:。某温度时,在容积恒定为2.0 L的密闭容器中充入2.0 mol 和2.0 mol ,一段时间后反应达平衡状态,实验数据如表所示:
t/s
0
50
150
250
350
0
0.24
0.36
0.40
0.40
(3)0~50 s内的平均反应速率 。
(4)250s时,容器中的物质的量是 ,的转化率是 。
(5)为加快该反应速率,可以采取的措施是 。(填写字母)
a.降低温度 b.使用催化剂 c.恒容时充入He气 d.恒压时充入He气
20.(2025-2026高二上·新疆喀什·期中)氨气是重要的基础化工品,请结合信息回答问题。
(1)尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物,在尿素合成塔中发生的反应可表示为
第一步: ΔH1=-119.2kJ/mol;
第二步: ΔH2=+15.5kJ/mol;
①已知第一步反应为快速反应,第二步反应为慢速反应,其中活化能较大的是第 步,则 ΔH3= kJ/mol;第二步能自发进行的条件是 。(填“高温”或“低温”或“任何温度”)
②对于第一步反应,混合气体中氨气体积分数随时间变化如图所示,则AB段vA(正) vB(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(2)T℃,在2L的密闭容器中,通入和,保持体积不变,发生反应,2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g),10min时反应刚好达到平衡,此时H2O的物质的量为0.5mol,则:
①NH3的平衡转化率为 ,0~10min的平均反应速率
②能说明上述反应达到平衡状态的是 。
A.=1:2 B.混合气体的密度不再发生变化
C.CO2的体积分数在混合气体中保持不变 D.单位时间内消耗2molNH3,同时生成1molH2O
21.(2025-2026高二上·新疆喀什·期中)氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理,对于消除环境污染有重要意义。请回答下列问题:
(1)部分氮氧化合物之间的转化所发生的化学反应如下:
I.NO(g)+NO2(g)+O2(g)N2O5(g) ΔH1=-112.5 kJ·mol-1
II.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH2=-114.2 kJ·mol-1
①反应2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)的 ΔH= kJ·mol-1
②反应II的机理为:
第一步:2NO (g) N2O2(g)(快) ΔH3<0
第二步:N2O2(g)+O2(g)→2NO2(g)(慢) ΔH4<0
下列说法正确的是 (填标号)。
A.N2O2是反应的中间体 B.第一步反应的活化能较大
C.第一步、第二步中的碰撞均100%有效 D.整个反应的反应速率由第二步决定
(2)常温常压下,SO2与O2间的反应极慢,但向二者的混合物中加入适量的NO2后,SO2很快就会转化为SO3,反应过程中,反应体系的能量变化可用下图中的某一曲线表示(图中曲线a表示没有使用NO2时的能量变化)。
①最可能表示使用了NO2的能量变化曲线是 (填“b”或“c”)。
②若维持其他条件不变,用催化剂V2O5代替NO2,下列物理量中不可能变化的是 (填标号)。
A.反应的活化能 B.反应速率 C.反应热 D.平衡常数K
(3)2L恒容密闭容器中最初存在n(SO2)=4 mol、n(O2)=x mol的混合物,分别在温度为T1、T2条件下发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,控制其他条件不变,改变n(O2),测得平衡时SO3的体积分数[φ(SO3)]与)n(O2)的关系如图所示。
①T1 T2(填“>”或“<”),a、b、c三点时,SO2转化率最大的是 。
②若x=2,计算温度为T1时反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常数K= 。
22.(2024-2025高二上·新疆乌鲁木齐市第130中学·期中)Ⅰ.将CO2转化为CO、CH3OH等燃料,可以有效地缓解能源危机,同时可以减少温室气体排放,实现“双碳目标”。
800℃时,H2还原CO2反应的热化学方程式及其平衡常数如下:
ⅰ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41kJ·mol-1 K1=104
ⅱ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.5kJ·mol-1 K2=10-3
(1)反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3= kJ·mol-1,K3= 。
Ⅱ.为了减少CO的排放,某环境研究小组以CO和H2为原料合成清洁能源二甲醚(DME),反应如下:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-198kJ·mol-1.
(2)如图所示能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母),其判断理由是 。
(3)在一定温度下,向2.0L固定容积的密闭容器中充入2mol H2和1mol CO,经过一段时间后,反应4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表:
时间/min
0
20
40
80
100
n(H2)/mol
2.0
1.4
0.85
0.4
—
n(CO)/mol
1.0
—
0.425
0.2
0.2
n(CH3OCH3)/mol
0
0.15
—
—
0.4
n(H2O)/mol
0
0.15
0.2875
0.4
0.4
①0~20min的平均反应速率v(CO)= mol·L−1·min−1.
②达到平衡时,H2的转化率为 ,该温度下反应的平衡常数为 。
③能表明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.容器中二甲醚的浓度不变 B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.v(CO)与v(H2)的比值不变 D.混合气体的密度不变
23.(2025-2026高二上·新疆疏附县·期中)运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义,请完成下列探究。
(1)生产氢气:将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。
C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1,ΔS=+133.7 J·mol-1·K-1。
①该反应在低温下 (填“能”或“不能”)自发进行。
②写出该反应的平衡常数表达式 。
(2)已知在400℃时,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的K=0.5。
①在400℃时,2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的K′= (填数值)。
②400℃时,在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol,则此时反应v正(N2) v逆(N2)(填“>”、“<”“=”或“不能确定”)。
③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,则合成氨反应的平衡 移动(填“向左”、“向右”或“不”);加入催化剂,反应的ΔH (填“增大”、“减小”或“不改变”)。
(3)氢气既是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的热化学方程式:
如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH=-92.4kJ/mol
①一定条件下,一定量的N2和H2反应达到平衡后,改变某一外界条件,反应速率与时间的关系如图所示,其中加入催化剂引起反应速率变化的时间段是 (填,如0~t1等)。
②生产中为提高反应速率和H2的转化率,下列措施可行的是 (填字母)。
A.使用更高效的催化剂
B.及时将合成的氨气从装置中分离出来
C.向装置中充入过量N2
D.升高温度
③温度为T℃时,将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%。则反应的平衡常数为 。
24.(2025-2026高二上·新疆喀什巴楚县·期中)在2 L密闭容器中进行反应:,式中、、、为化学计量数。在内,各物质物质的量的变化如下表所示:
物质时间
X
Y
Z
Q
起始/mol
0.7
1
2 min末/mol
0.8
2.7
0.8
2.7
3 min末/mol
0.8
已知2 min内,。
(1)试确定以下物质的相关量:起始时n(Y)= ;n(Q)= 。
(2)方程式中m= ,n= ,p= ,q= 。
(3)用Z表示2min内的反应速率 。
25.(2025-2026高二上·新疆乌鲁木齐市101中学·期中)环戊二烯()是一种重要的有机化工原料。
Ⅰ.环戊二烯容易反应生成双环戊二烯():。不同温度下,密闭容器中环戊二烯()浓度(初始浓度为)与反应时间的关系如图所示。
(1) (填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)a点的正反应速率 b点的逆反应速率(填“大于”、“小于”或“等于”)。
Ⅱ.可用环戊二烯()制备环戊烯()。有如下反应:
反应i:
反应ii:
反应iii:
(3)反应iii的焓变 。
(4)某温度时在恒容密闭容器中充入等物质的量的碘和环戊烯发生反应iii,起始总压为,平衡时总压为。
①平衡时环戊烯()的体积分数为 %。
②用平衡分压(分压=总压×物质的量分数)代替平衡浓度计算压强平衡常数 。
A. B. C. D.
③达到平衡后,欲增加环戊烯()的平衡转化率,可采取的措施有 。
A.加压 B.适当升高温度
C.增大环戊烯的浓度 D.适当降低压强
26.(2025-2026高二上·新疆喀什莎车县·期中)已知室温时,0.1 mol·L-1的某一元酸HA在水中有 0.1% 发生电离,回答下列各问题:
(1)该溶液的pH= 。
(2)HA的电离平衡常数K= 。
(3)升高温度时,K将 (填“增大”、“减小”或“不变”),pH将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的 倍。
27.(2025-2026高二上·新疆喀什英吉沙县·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0.5mol 和1.5mol 中的化学键所吸收的能量与形成1mol 中的化学键所释放的能量差的绝对值为 kJ,该反应的热化学方程式可表示为 。
(2)下列反应中,反应热变化和合成氨相同的是 (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)长征系列火箭以偏二甲肼作燃料,作氧化剂,若30 g偏二甲肼(液态)与(液态)完全反应生成、和,放热1275 kJ,写出反应的热化学方程式: 。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50 mL 稀盐酸与50 mL 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,原因是 。
(5)空气中NO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 ,CO的燃烧热为。则反应 (用、、表示)。
28.(2025-2026高二上·新疆哈萨克自治州·期中)回答下列问题:
Ⅰ、液态肼和液态双氧水可作为火箭推进剂的原料:
(1)以和为原料通过一定途径可制得,已知:
化学键
键能
193
946
390.8
436
试写出由、合成气态肼的热化学方程式为 。
(2)温度在以上时,便迅速分解为和,发射火箭时用过氧化氢作强氧化剂就是利用这个原理,
已知:①;
②。
则反应③的 kJ/mol。该反应在 下能自发进行(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。
Ⅱ、研究的转化对实现“碳中和”目标具有重要意义。
(3)合成尿素是利用的途径之一、其合成过程分为两步:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①密闭体系中,反应Ⅰ的平衡常数随温度升高的变化情况是 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
②已知反应Ⅰ为快速反应,反应Ⅱ为慢速反应。下列图象能表示尿素合成塔中发生反应的能量变化历程的是 (填字母序号)。
(4)还可以与催化重整制取和,在基催化剂表面发生重整反应:
在催化剂表面还存在反应:
(积碳反应)
(消碳反应)
其他条件不变,催化剂表面的积碳量随温度变化如下图所示。温度高于,催化剂表面积碳量减少的原因可能是 。
29.(2025-2026高二上·新疆乌鲁木齐市一中·期中)将二氧化碳转化为绿色燃料甲醇是实现碳中和的一个重要途径。
Ⅰ.甲醇制备过程中发生的反应有:
(1)已知时,相关物质的能量如图所示,则 kJ/mol。
(2)可以提高平衡产率的措施有___________(填字母序号)。
A. 升高反应温度
B. 降低反应温度
C. 使用高效催化剂
D. 及时移走
Ⅱ. 已知合成氨反应:。
(3)若该反应的熵变,则该反应在298K时 (填“能”或“不能”)自发进行。
(4)向恒压密闭容器中充入1mol和3mol,发生反应:。测得平衡时的物质的量随温度、压强的变化如图所示。500K、压强为时,的平衡转化率为 %;压强:p1 p2 (填“>”、“<”或“=”)。
(5)若在绝热恒容容器中进行该反应,则H2(g)的平衡转化率相较于恒温恒容下的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“无变化”),原因是 。
(6)研究人员提出一种基于锂元素的电化学过程来合成氨,其反应原理如图所示,整个流程的总化学方程式为: 。
30.(2025-2026高二上·新疆乌鲁木齐市一中·期中)完成下列问题
(1)常温下,某溶液中由水电离出的 c(H⁺)=10-12mol·L-1,则该溶液的 pH 为 。
(2)某温度下,纯水中 c(H+)=5.0×10-7mol/L,若温度不变,0.005mol·L-1的 H2SO4溶液中,由水电离出的 c(H+)=
(3)某温度下,测得 0.01mol/L 的 NaOH 溶液的 pH=13,该温度下水的 KW= ;此温度下,将 pH=a 的 NaOH 溶液 VaL 与 pH=b 的 H2SO4溶液 VbL 混合(忽略体积变化),若所得混合液为中性,且 a=12,b=2,则 Va: Vb= 。
(4)25℃时,0.1mol/L HA 溶液中,5×10-6mol/L B(OH)2溶液 pH=9,则 0.1mol/L HA 溶液 pH= ,B(OH)2是 (填“强电解质”或“弱电解质”),将上述 B(OH)2溶液稀释 1000 倍,稀释后溶液中 c(B2+): c(OH-)约为 。
(5)部分弱电解质的电离常数如下表:
弱电解质
NH3·H2O
HCN
H2CO3
电离常数(25℃)
Kb = 1.8×10-5
Ka = 4.9×10-10
Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11
若氨水浓度为 2.0 mol/L,则溶液中的 ,将通入该氨水中,当降至时,溶液中的= 。
31.(2025-2026高二上·新疆乌鲁木齐市一中·期中)近年来,化学界广泛开展研究碳氧化物与氢气的可逆反应原理。回答下列问题:
(1)在一容积为2L的密闭容器内加入一定量的CO和,在一定条件下发生如下反应:。该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示:
①由图可知,反应在、、时都达到了平衡,而在、时都改变了条件,试判断时改变的条件可能是 。
②若时降压,时达到平衡,时增大反应物的浓度,请在上图中画出在时逆反应速率与时间的关系曲线 。
③平衡后,若改变条件,一定能增大的反应速率及转化率的是 (填字母)。
A. 保持其它气体不变,增大的用量
B. 保持其它气体不变,增大CO的用量
C. 选择使用正催化剂
D. 容积不变,充入一定量的甲醇气体
(2)已知催化还原的机理及能量变化关系如下图所示,为使能较快还原为,重点应研究催化加快图中 (填写下图中序号①、②…等)的反应速率。
(3)若将不同物质的量的和分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:,得到如下两组数据:
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2
CO2
H2O
CO2
1
900
2
4
1.6
2.4
3
2
650
1
2
0.4
1.6
5
①实验2中以表示的化学反应速率为 。
②该反应的 0。
(4)在恒温恒容密闭容器中充入一定量X(g),发生反应,已知该反应的速率方程分别是和,其中、为该反应的速率常数,通常只与温度、催化剂的活性有关。
①升高温度,速率常数和会 (填“增大”、“减小”或“不变”),平衡 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
②根据题意,推断反应的平衡常数与速率常数、的关系式为 。
32.(2025-2026高二上·新疆克拉玛依市高中学·期中).研究、等气体的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。
(1)已知:①
②
则的 。
(2)在一定条件下,将与以体积比置于密闭容器中发生上述反应。下列能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。
a.体系压强保持不变 b.混合气体的颜色保持不变
c.浓度保持不变 d.每生成1 mol 消耗1mol
.某化学兴趣小组用50 mL 盐酸与50 mL NaOH溶液进行中和反应反应热的测定实验,实验装置如图所示。试回答下列问题:
(3)仪器A的名称是 ;隔热层的作用为 。
(4)实验中碱稍过量的原因为 。
(5)同学记录的实验数据如表所示。(已知:实验中盐酸和氢氧化钠溶液的密度均为,中和反应后溶液的比热容)
实验序号
起始温度
终止温度
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.2
23.3
2
20.2
20.4
23.4
3
20.4
20.6
23.8
依据该同学的实验数据计算,该实验测得中和热的焓变值为 。(保留1位小数)
(6)中和热的理论数值为。①向NaOH溶液中加入稀醋酸 ②向溶液中加入稀硫酸 ③向NaOH溶液中加入稀硝酸,当反应均生成1 mol水时的热效应、、由大到小的关系: 。
(7)下列操作会导致实验结果出现偏差的是 (填字母)。
a.用量筒量取盐酸的体积时仰视读数
b.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中
c.将50 mL 氢氧化钠溶液取成了50 mL 氢氧化钾溶液
d.做本实验的当天室温较高
33.(2025-2026高二上·新疆克拉玛依市高中学·期中)按要求回答下列问题:
.羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中,使CO与发生下列反应并达到平衡:
(1)若反应前CO的物质的量为10 mol,达到平衡时CO的物质的量为8 mol,且化学平衡常数为0.1.下列说法正确的是 (填字母)。
a.升高温度,的浓度增大,表明该反应是吸热反应
b.通入CO后,正反应速率逐渐增大
c.反应前的物质的量为7 mol
d.达到平衡时CO的转化率为80%
(2)在不同温度下达到化学平衡时,的转化率如图所示,则该反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。
(3)在某温度下,向1 L的密闭容器中通入10 mol CO和10 mol ,平衡时测得CO的转化率为40%,则该温度下反应的平衡常数为 。
.在一个容积不变的密闭容器中发生反应:,其平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示。
t/℃
700
800
900
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(4)该反应的平衡常数表达式为 , 0。
(5)在900℃,向容器中充入1 mol CO、5 mol ,保持温度不变,反应达到平衡后,其平衡常数 1.0(填“大于”或“等于”或“小于”)。
(6)若1200℃时,在某时刻反应混合物中、、CO、的浓度分别为2 mol/L、2 mol/L、4 mol/L、4 mol/L,则此时上述反应的平衡移动方向为 (填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。
试卷第1页,共3页
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题型02 化学反应原理综合题
1.(2025-2026高二上·新疆库尔勒市第三中学·期中)已知:
①
②
③
请填写下列空白:
(1)上述反应中属于吸热反应的是 (填序号)。
(2)表示C的燃烧热的热化学方程式为 (填序号)。
(3) 完全燃烧生成水蒸气,放出的热量为 。
(4)写出CO燃烧的热化学方程式: 。
(5)对于① ,其中图像为
反应①时刻改变的条件为 ,时刻改变的条件为 。
【答案】(1)① (2)③ (3) (4) (5)① 增大压强 ② 降低温度
【解析】(1)反应的表示该反应是吸热反应,故属于吸热反应的是① 。
(2)燃烧热指物质完全燃烧放出的热量,C元素完全燃烧的产物是CO2,故表示C的燃烧热的热化学方程式为③ 。
(3)反应① 可知氢气燃烧的热方程式为: ,完全燃烧生成气态水,放出,物质的量为,完全燃烧生成水蒸气,放出的热量为。
(4)由盖斯定律可知,反应得到反应,则反应,反应的热化学方程式为:。
(5)该反应是气体体积减小的放热反应。时刻正、逆反应速率都增大,且正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动。增大压强,对于气体体积减小的反应, 平衡正向移动,正、逆反应速率都增大,符合图像变化。时刻正、逆反应速率都减小,且正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动。降低温度,对于放热反应,平衡正向移动,且降低温度会使正、逆反应速率都减小,符合图像变化。
2.(2025-2026高二上·新疆喀什巴楚县·期中)计算
(1)已知:
反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol;
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ/mol;
则反应Ⅲ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3= kJ/mol。
(2)已知:
反应Ⅰ.CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.6kJ/mol
反应Ⅱ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ/mol
则反应Ⅲ.CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH3= kJ/mol。
(3)已知:
C(s)的燃烧热为393.5kJ/mol,CO(g)的燃烧热为283kJ/mol。
反应Ⅰ.TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) ΔH1
反应Ⅱ.TiCl4(g)+O2(g)=TiO2(s)+2Cl2(g) ΔH2=-172kJ/mol
则反应Ⅰ的ΔH1= kJ/mol。
(4)已知:
①C2H5OH(g)+H2S(g)=C2H5SH(g)+H2O(g) ΔH1=-32kJ/mol
②C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH2=-1277kJ/mol
③2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-1036kJ/mol
则④2C2H5SH(g)+9O2(g)=4CO2(g)+6H2O(g)+2SO2(g)的ΔH4= kJ/mol。
【答案】(1)-90 (2)+49.4 (3)-49 (4)-3526
【解析】(1)由盖斯定律知,Ⅰ-Ⅱ可得目标热化学方程式,则ΔH=ΔH1-ΔH2=(-49 kJ/mol)-41 kJ/mol=-90 kJ/mol;
(2)由盖斯定律知,Ⅰ+Ⅱ=Ⅲ,则ΔH3=90.6 kJ/mol-41.2 kJ/mol=+49.4 kJ/mol;
(3)①C的燃烧热为393.5 kJ/mol,可得反应Ⅲ: C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-393.5 kJ/mol;CO的燃烧热为283 kJ/mol,可得反应Ⅳ: CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH4=-283 kJ/mol;由盖斯定律可知,Ⅰ=2×Ⅲ-2×Ⅳ-Ⅱ,则ΔH1=2ΔH3-2ΔH4-ΔH2=2×(-393.5 kJ/mol)-2×(-283 kJ/mol)-(-172 kJ/mol)=-49 kJ/mol;
(4)由盖斯定律可知,③ +2×② -2×① 得2C2H5SH(g)+9O2(g)=4CO2(g)+6H2O(g)+2SO2(g) ΔH=ΔH3+2ΔH2-2ΔH1=-1 036 kJ/mol-2×1 277 kJ/mol+2×32 kJ/mol=-3 526 kJ/mol。
3.(2025-2026高二上·新疆喀什英吉沙县·期中)下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25℃),回答下列各题:
酸
CH3COOH
HCN
H2C2O4
电离平衡常数(Ka)
1. 下列微粒中,同浓度时酸性最强的是_______。
A. CH3COOH
B. H2C2O4
C. HCN
D.
2. 下列能使CH3COOH溶液中CH3COOH的电离程度减小,而电离平衡常数不变的操作是_______。
A. 降低温度 B. 加水稀释
C. 加少量的CH3COONa固体 D. 加少量冰醋酸
3. 依上表数据判断醋酸和氰化钠溶液能否反应,如果不能反应说出理由,如果能发生反应请写出相应的离子方程式 。
4. 25℃时,测得HCN和NaCN的混合溶液的pH=11,则为 。
常温下,用0.10NaOH溶液分别滴定20.00mL 0.10盐酸和20.00mL 0.10CH3COOH溶液,得到两条滴定曲线,如图所示:
5. 上图中表示NaOH溶液滴定盐酸的曲线是 (填“图1”“图2”);NaOH溶液滴定醋酸时,应该选择的指示剂为 ;a与b的大小关系是a b(填“>”“<”或“=”)。
6. B点对应的溶液中[Na+] [CH3COO-]+[CH3COOH](填“>”“<”或“=”)。
7. 判断NaCN溶液呈 (填“酸”“中”“碱)性,用离子方程式表示其原因: 。常温下,将等物质的量浓度的HCN和NaCN混合,判断溶液显 (填“酸”“中”“碱”)性。通过数据计算证明该结论 。
【答案】1. B 2. CD 3. CN-+=+ 4. 0.02 5. ① 图1 ② 酚酞 ③ > 6. < 7. ① 碱 ② CN-+H2OHCN+OH- ③ 碱 ④ HCN的电离常数为5×10-10,CN-的水解常数是,水解大于电离,则溶液呈碱性
【解析】(1)电离常数越大,电离程度越大,则酸性越强,由表格数据可得Ka1()>Ka2()>Ka()>Ka(),酸性最强的是,故答案选B。
(2)A.降低温度电离平衡常数减小,A不符合题意;
B.“越稀越电离”,加水稀释电离平衡正向移动,电离程度增大,温度不变平衡常数不变,B不符合题意;
C.加少量的CH3COONa固体,醋酸根离子浓度增大,醋酸电离平衡逆向移动,电离程度减小,电离常数不变,C符合题意;
D.“越稀越电离”,加少量冰醋酸,醋酸浓度增大,电离程度减小,电离常数不变,D符合题意;
答案选CD。
(3)因为Ka()>Ka(),醋酸的酸性比氢氰酸酸性强,根据强酸制弱酸可以发生反应,反应离子方程式为:CN-+=+;
(4)根据,混合溶液的,有。
(5)盐酸是强酸、醋酸是弱酸,同浓度的盐酸pH小于醋酸,因此表示NaOH溶液滴定盐酸的曲线是图1;NaOH溶液滴定醋酸时,完全反应时溶液呈碱性,应该选择的指示剂为酚酞;当滴入20mL氢氧化钠溶液时,盐酸中呈中性,醋酸中呈碱性,则a与b的大小关系是a>b。
(6)B点对应的溶液根据电荷守恒可得,pH=7,,则,因此[Na+] <[CH3COO-]+[CH3COOH]。
(7)NaCN是强碱弱酸盐,NaCN溶液呈碱性,用离子方程式表示其原因为CN-+H2OHCN+OH-;常温下,将等物质的量浓度的HCN与NaCN混合,HCN的电离常数为5×10-10,CN-的水解常数是,水解大于电离,则溶液呈碱性。
4.(2025-2026高二上·新疆喀什莎车县·期中)2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3(g)的ΔH=-99 kJ∙mol-1。
请回答下列问题:
(1)A点表示 ;C点表示 。
(2)E1表示 ;E2表示 。
(3)E1、E2的大小对该反应的反应热 影响。(填“有”或“无”)。
(4)图中ΔH= kJ•mol-1。
【答案】(1)① 反应物的总能量 ② 生成物的总能量 (2)① 正反应的活化能 ② 逆反应的活化能 (3)无 (4)-198
【解析】(1)根据能量-反应过程图像可知,A点处于反应的起点,表示反应物的总能量;C点处于反应的终点,表示生成物的总能量;
(2) 是从反应物总能量到最高点(过渡态)的能量差,表示正反应的活化能; 是从生成物总能量到最高点的能量差,表示逆反应的活化能;
(3)反应热 ,其大小只与反应的始态和终态有关,与反应途径无关,因此活化能 、 的大小对该反应的反应热无影响;
(4)已知 氧化为 的 。图中所表示的反应为 ,即 氧化为 ,反应热与参加反应的物质的量成正比,故该反应的 。
5.(2025-2026高二上·新疆喀什莎车县·期中)有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源,而且是一种理想的绿色能源。
(1)通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可用于估算化学反应的焓变(ΔH),化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。
化学键
H—H
Cl—Cl
H—Cl
生成1mol化学键时所放出的能量/( kJ∙mol-1)
436
243
431
则2HCl(g)=H2(g)+Cl2(g) ΔH= kJ∙mol-1
(2)在101kPa下,1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,请回答下列问题:
①氢气的燃烧热为 。
②该反应的热化学方程式为 。
(3)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,已知:
Mg(s)+H2(g)=MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ∙mol-1;
Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ∙mol-1;
Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3
则ΔH3= kJ∙mol-1。
【答案】(1) (2)① ① ② ② (或 ) (3)
【解析】(1)化学反应的焓变 等于反应物断裂旧化学键吸收的总能量减去生成物形成新化学键释放的总能量。对于反应 ,其焓变;
(2)① 燃烧热是指在一定条件下,可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。氢气的物质的量为,完全燃烧生成液态水放出的热量,则氢气完全燃烧放出的热量为,故氢气的燃烧热为。②氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为,且反应放热,故该反应的热化学方程式为;
(3)已知:①②目标反应为。根据盖斯定律,将反应②减去反应①的倍(即② -①)即可得到目标反应,因此。
6.(2025-2026高二上·新疆疏附县·期中)现代社会生活离不开能量。
(1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途。而“即热饭盒”给人们生活带来方便,它可利用下面 (填序号)反应释放的热量加热食物。
A.Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl B.生石灰和水
(2)天然气的主要成分是甲烷,它是一种清洁能源。甲烷燃烧是放热反应,其能量变化可用下图中的 (填序号)表示。
(3)如图为天然气燃烧的过程中的能量变化,请从化学键变化角度解释原因: 。
(4)已知:键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
化学键
H-H
O=O
H-O
键能/kJ·mol-1
436
498
463
当2molH2(g)和1molO2(g)化合生成2molH2O(g)时,放出 kJ的能量。
(5)完成下列问题:有下列物质:①铝、②硫化氢、③金刚石、④氢氧化铝、⑤干冰、⑥液氯、⑦盐酸、⑧氢氧化钠固体、⑨碳酸氢钾溶液、⑩熔融的硫酸钡、⑪液氨、⑫氨水、⑬冰醋酸、⑭乙醇。(填序号)
i.其中在常温下能导电的是 。
ii.属于电解质的是 。
iii.属于弱电解质的是 。
iv.写出②在水溶液中的电离方程式 。
【答案】(1)B (2)A (3)燃烧过程中断键吸收的能量小于成键放出的能量,使得燃烧过程放热 (4)482 (5)① ① ⑦ ⑨ ⑩⑫ ② ② ④ ⑧ ⑩⑬ ③ ② ④⑬ ④ H2SHS-+H+,HS-H⁺+S2-
【解析】(1)A选项和的反应为典型吸热反应,可用于制作冷敷袋;B选项生石灰和水反应生成熟石灰,为放热反应,释放的热量可加热食物,故选B。
(2)放热反应的特征是反应物总能量高于生成物总能量,图A符合该特征,图B为吸热反应的能量变化,故选A。
(3)化学反应的本质是旧化学键断裂、新化学键形成的过程,旧键断裂需要吸收能量,新键形成会释放能量,燃烧过程中断键吸收的能量小于成键放出的能量,使得燃烧过程放热。
(4)反应热反应物总键能生成物总键能,代入数据得:,即该反应放出能量。
(5)i.能导电的物质需要含有自由移动的带电粒子:金属① 铝含自由电子可导电,电解质溶液(⑦ 盐酸、⑨ 碳酸氢钾溶液、⑫氨水)、熔融态离子化合物(⑩ 熔融硫酸钡)含自由移动离子可导电;
ii.电解质是在水溶液或熔融状态下能导电的化合物,酸(② 硫化氢、⑬冰醋酸)、碱(④ 氢氧化铝、⑧ 氢氧化钠)、盐(⑩ 熔融硫酸钡)均属于电解质,单质、混合物、自身不能电离的非电解质排除;
iii.弱电解质是水溶液中部分电离的电解质,包含弱酸、弱碱等,② 硫化氢、⑬冰醋酸为弱酸,④ 氢氧化铝为弱碱,均属于弱电解质。
iv.硫化氢为二元弱酸,在水溶液中分步可逆电离,电离方程式为、。
7.(2025-2026高二上·新疆乌鲁木齐市101中学·期中)化学反应中既有物质变化,又有能量变化,释放或吸收热是化学反应中能量变化的主要形式之一。试回答下列问题。
(1)已知在高温、高压、催化剂作用下,1mol石墨转化为金刚石吸收1.9kJ的热量。
①石墨转化为金刚石反应的 0(填“>”或“<”)。
②对于石墨和金刚石, 更稳定(填“石墨”或“金刚石”)。
(2)如图是1mol (g)和1mol CO(g)反应生成1mol (g)和1mol NO(g)过程的能量变化示意图。
①该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
②请写出该反应的热化学方程式: 。
③若在该反应体系中加入催化剂对反应热 (填“有”或“没有”)影响。
(3)用催化加氢可以制取乙烯:
。相关化学键的键能如下表,则表中反应过程的 。
化学键
C=O
H-H
C=C
C-H
H-O
键能()
x
436
764
414
464
【答案】(1)① > ② 石墨 (2)① 放热 ② ③ 没有 (3)803
【解析】(1)① 根据题意,石墨转化为金刚石吸收热量,属于吸热反应,因此 ;
② 石墨转化为金刚石需要吸收热量,说明石墨的总能量低于金刚石的总能量。物质所具有的能量越低越稳定,因此石墨比金刚石更稳定。
(2)① 由能量变化示意图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,因此该反应是放热反应;
② 该反应的焓变 ;由此可写出该反应的热化学方程式为:;
③ 催化剂只能改变反应的途径,降低反应所需的活化能,但不能改变反应物和生成物的总能量,因此对反应热()没有影响。
(3)化学反应的焓变 。根据反应方程式 ,反应物包含4个 键和6个 键,生成物包含1个 键、4个 键和8个 键。代入表中数据可得:,解得 。
8.(2025-2026高二上·新疆库尔勒市第三中学·期中)下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25℃),回答下列各题:
酸
HCN
HClO
电离平衡常数()
3×10-8
(1)可以证明醋酸是弱酸的事实是 (填字母序号)。
A.醋酸和水能以任意比例混溶
B.在醋酸水溶液中还含有未电离的醋酸分子
C.醋酸与溶液反应放出气体
D.1的醋酸水溶液能使紫色石蕊溶液变红色
E.等体积等pH的醋酸和盐酸分别与足量氢氧化钠溶液充分反应,醋酸消耗的氢氧化钠更多
(2)结合表中给出的电离常数回答下列问题:
①上述四种酸中,最强的酸是 (用化学式表示)。
②下列能使醋酸溶液中的电离程度增大,而电离平衡常数不变的操作是 。
A.升高温度 B.加水稀释 C.加少量的固体 D.加少量冰醋酸 E.加氢氧化钠固体
③依上表数据判断醋酸和次氯酸钠溶液能否反应,如果不能反应说出理由,如果能发生反应请写出相应的离子方程式 。
(3)已知水溶液中和的关系如图所示:
①图中A、B、C、D四点对应的水的离子积常数由大到小的顺序是 。
②若A点到E点,可采用的措施是 (填序号,下同);促进水的电离平衡正向移动的措施是 。
a.升温 b.加入少量的盐酸 c.加入少量的NaOH
【答案】(1)BE (2)① ② BE ③ (3)① B>C>A=D ② c ③ a
【解析】(1)A.醋酸和水能以任意比例混溶只能说明醋酸的溶解性,不能说明醋酸是弱酸,A错误;
B.在醋酸水溶液中还含有未电离的醋酸分子说明醋酸部分电离,属于弱酸,B正确;
C.醋酸与碳酸钠溶液反应放出二氧化碳气体只能说明醋酸的酸性强于碳酸,不能说明醋酸是弱酸,C错误;
D.1 mol/L的醋酸水溶液能使紫色石蕊溶液变红色只能说明醋酸溶液呈酸性,但不能说明醋酸是弱酸,D错误;
E.等体积等pH的醋酸和盐酸分别与足量氢氧化钠溶液充分反应,醋酸消耗的氢氧化钠更多说明醋酸的浓度大于盐酸,是在溶液中部分电离的弱酸,E正确;
故选BE;
(2)①相同的温度下,电离平衡常数的大小反映着酸的酸性强弱,根据电离常数数据可知上述四种酸中,最强的酸是;
② A.电离平衡常数与温度有关,升高温度,常数改变,A错误;
B.越稀越电离,加水稀释,电离程度增大,B正确;
C.加醋酸钠固体,同离子效应,平衡逆向移动,C错误;
D.加少量冰醋酸,平衡正向移动,但电离程度减小,D错误:
E.加氢氧化钠固体,氢氧根消耗电离产生的氢离子,平衡正向移动,电离程度增大,E正确;
故选BE;
③依上表数据判断醋酸酸性强于次氯酸,复分解反应中较强酸能和较弱酸的盐反应生成较弱酸,故反应的离子方程式为;
(3)①图象中每条反比例曲线上对应点的横纵坐标之积为该温度下的水的离子积,则图中A、B、C、D四点对应的水的离子积常数由大到小B>C>A=D;
②若A点到E点,可使溶液中氢离子浓度减少,氢氧根离子浓度增大,则具体措施可以是加入碱,如氢氧化钠,故c符合题意;升高温度可促进水的电离,但加入酸或碱会抑制水的电离,故a符合题意;
9.(2025-2026高二上·新疆音郭楞蒙古自治州且末县第一中·期中)回答下列问题。
(1)目前资源化利用成为减少碳排放的主要研究方向。醇化反应的平衡常数表达式 。
(2)一定温度下,在1L的烧瓶中充入一定量N2O4气体。
①体系中气体颜色由浅变深,写出对应的化学方程式 。
②保持温度和容积不变,向达到平衡的容器中再充入一定量N2O4气体,平衡 移动(填“正向”、“逆向”或“不”),N2O4的转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),反应的平衡常数 。
③某小组为研究温度对化学平衡移动的影响,设计如图实验。下图方案还需补充的是 (用文字表达);实验现象及结论为 。
【答案】(1) (2)① ② 正向 ③ 减小 ④ 不变 ⑤ 向A中加入热水,B中加入等体积冷水 ⑥ A中气体颜色比B中深,升温的平衡正向移动
【解析】(1)醇化反应的平衡常数表达式为。
(2)①在1L的烧瓶中充入一定量N2O4气体,体系中气体颜色由浅变深,是因为发生了反应,生成的NO2为红棕色气体,故答案为:;
②保持温度和容积不变,向达到平衡的容器中再充入一定量N2O4气体,反应物浓度增大,平衡正向移动,但N2O4的转化率减小,平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故答案为:正向;减小;不变;
③该实验研究的是温度对化学平衡移动的影响,则甲和乙中温度应不同,还需补充的是:向A中加入热水,B中加入等体积冷水;观察到A中气体颜色比B中深,说明升温,的平衡正向移动,故答案为:向A中加入热水,B中加入等体积冷水;A中气体颜色比B中深,升温的平衡正向移动。
10.(2025-2026高二上·新疆库尔勒市第三中学·期中)甲醇是一种重要的化工原料,具有开发和应用的广阔前景。工业上使用水煤气(与的混合气体)合成甲醇,反应为 。回答下列问题:
(1)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
① 0(填“>”或“<”),的大小关系是 (填“>”“<”或“=”)。
②A、B、C三点的平衡常数的大小关系是 。
③下列叙述能说明上述反应已达到化学平衡状态的是 (填标号)。
a.
b.的体积分数不再改变
c.混合气体的平均摩尔质量不再改变
d.同一时间内,消耗,生成
(2)在温度为的条件下,往一容积为的密闭容器中,充入与发生反应生成,平衡时,测得的物质的量为。
①温度为时的化学平衡常数 ;如果向平衡后的容器中再通入后重新到达平衡,则的转化率 (填“增大“不变”或“减小”)。
②若以不同比例投料,测得某时刻各物质的浓度:为为为,此时(正) (逆)(填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1)① < ② > ③ KA=KB>KC ④ bc (2)① 400 ② 增大 ③ >
【解析】(1)①由图可知,压强一定相同时,升高温度,一氧化碳转化率逐渐减小,说明平衡向逆反应方向移动,该反应为焓变小于0的放热反应;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,一氧化碳的转化率增大,由图可知,温度相同时P1条件下一氧化碳的转化率大于P2,则压强P1大于P2,故答案为:<;>;
② 平衡常数为温度函数,温度不变,平衡常数不变,该反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,由图可知,反应温度A=B<C,则反应的平衡常数的大小关系为KA=KB>KC,故答案为:KA=KB>KC;
③a.由反应速率之比等于化学计量数之比可知,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.甲醇的体积分数不再改变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡,故正确;
c.由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,该反应是气体体积减小的反应,反应中混合气体的平均摩尔质量增大,则混合气体的平均摩尔质量不再改变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡,故正确;
d.同一时间内,消耗0.04mol氢气,生成0.02mol甲醇都代表正反应速率,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;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;
故选bc;
(2)① 由题意可知,甲醇的物质的量为0.15mol,温度为T的条件下反应达到平衡时,由方程式可知,一氧化碳、氢气的物质的量为(0.3—0.15)mol=0.15mol、(0.4—0.15×2)mol=0.1mol,则反应的平衡常数K==400,如果向平衡后的容器中再通入1.0mol一氧化碳,反应物的浓度增大,平衡向正反应方向移动,氢气的转化率增大,故答案为:400;增大;
② 由题意可知,反应的浓度熵Qc==50<K,则反应向正反应方向进行,正反应速率大于逆反应速率,故答案为:>。
11.(2025-2026高二上·新疆喀什地区巴楚县第一中学·期中)I.氮的氧化物是大气污染物之一,用一氧化碳还原氮氧化物,可防止空气污染。回答下列问题:
已知:①2C(s)+O2(g)2CO(g) ∆H1=−221kJ·mol−1
②C(s)+O2(g)CO2(g) ∆H2=−393.5kJ·mol−1
③N2(g)+O2(g)2NO(g) ∆H3=+181kJ·mol−1
(1)CO还原NO反应:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ∆H= kJ·mol−1,该反应在 下能自发进行(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。根据所给信息及要求填空。
键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量,相关的化学键键能如下:
化学键
(CO)
O=O
C=O
键能(KJ/mol)
a
500
1075
已知:,则a= 。
(2)其他条件相同时,使用两种不同催化剂,反应相同的时间,CO的转化率随温度变化的影响如图:
①工业生产中应选择的温度和催化剂分别是 、 。
②图中温度高于320℃时,CO转化率减小的原因可能是 。
Ⅱ.工业上用和制备的原理如下:
①
②
(3)其他条件相同时,测得不同压强下,的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。
、、的由小到大顺序为 。时,发生的反应以 (填“反应①”或“反应②”)为主。
【答案】(1)① -747 ② 低温 ③ 1617 (2)① 320℃ ② 催化剂2 ③ 升温使催化剂活性降低或升温平衡逆向移动 (3)① << ② 反应②
【解析】(1)已知:①②③ ,根据盖斯定律,将②①③,可得目标反应,则。该反应的,且正反应是气体分子数减少的反应,即。根据时反应能自发进行,可知该反应在低温下能自发进行。 对于反应,反应的焓变反应物的总键能-生成物的总键能。由于1个分子中含有2个键,代入数据可得:,解得 。
(2)① 由图可知,在相同温度和相同时间内,使用催化剂2时的转化率更高;且在320℃左右时,的转化率达到最大值,故工业生产中应选择的温度和催化剂分别是320℃、催化剂2。② 该反应为放热反应,温度高于320℃时,升高温度会导致化学平衡逆向移动,使转化率减小;此外,温度过高也可能导致催化剂的活性降低,反应速率减慢,从而在相同时间内转化率减小。
(3)反应①是气体分子数减少的反应,增大压强,平衡正向移动,的转化率增大;反应②是气体分子数不变的反应,改变压强平衡不移动。由图可知,在较低温度下,相同温度时的转化率,说明压强大小关系为,故由小到大的顺序为。在时,三条曲线交于一点,即不同压强下的平衡转化率相等,说明此时压强对平衡状态没有影响。因此可以判断,此时发生的反应以反应前后气体分子数不变的反应②为主。
12.(2024-2025高二上·新疆乌鲁木齐市第130中学·期中).根据表中数据,完成下列填空。
物质
HCOOH
HCN
H2CO3
电离常数(常温下)
(1)常温下,0.1 mol/L的HCN溶液中,约为 。
(2)常温下,在相同浓度的HCOOH和HCN溶液中,溶液导电能力更强的是 溶液(填化学式)。根据电离平衡常数判断,以下反应不能进行的是 。
A.
B.
C.
D.
.将等pH、等体积的CH3COOH溶液和HNO2溶液分别加水稀释,溶液pH随加水稀释倍数的变化如图所示。
(3)电离平衡常数: (填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)常温下,a点由水电离的浓度为 mol/L。
(5)a、b、c三点水的电离程度由大到小的顺序为 ,c、d两点的溶液分别与NaOH恰好中和,消耗NaOH物质的量更多的是 点。
(6)25℃时,pH=3的盐酸和pH=12的NaOH溶液混合后溶液的pH=11,则 。
【答案】(1) (2)① HCOOH ② B (3)小于 (4) (5)① c>b>a ② d (6)9∶2
【解析】(1)已知Ka(HCN)= ,0.1 mol/L的HCN溶液中,约为;
(2)电离常数越大,电离程度越大,酸性越强,由表已知Ka(HCOOH)> Ka(HCN),则酸性:HCOOH> HCN,相同浓度的HCOOH和HCN溶液中,溶液导电能力更强的是HCOOH;由表可知酸性:HCOOH> H2CO3> HCN>,
A.由酸性:HCOOH> HCN ,根据强酸制取弱酸原理,反应能发生,故A不符合题意;
B.酸性:< HCN,不能发生,故B符合题意;
C.酸性:H2CO3> HCN ,能发生,故C不符合题意;
D.酸性:HCOOH> ,能发生,故D不符合题意;故选B;
(3)由图可知,加水稀释相同倍数时,CH3COOH溶液的pH较小,说明稀释促进CH3COOH电离程度大于HNO2,则酸性:CH3COOH< HNO2,电离平衡常数:小于;
(4)常温下,a点pH=3,弱酸电离出c(H+)=10-3mol/L,则溶液中,由水电离的浓度等于OH-浓度,即1.0×10-11 mol/L;
(5)加入酸抑制水的电离,酸性越强水的电离程度越小,则a、b、c三点水的电离程度由大到小的顺序为c>b>a,由于酸性:CH3COOH< HNO2,等pH时c(CH3COOH)>c(HNO2),c、d两点的溶液分别与NaOH恰好中和,由n(CH3COOH)>n(HNO2)可知,消耗NaOH物质的量更多的是d点;
(6)混合后溶液的pH=11,说明NaOH过量,溶液中,则有,则9∶2。
13.(2025-2026高二上·新疆哈萨克自治州·期中)用酸性和反应研究影响反应速率的因素,离子方程式为:。一实验小组欲通过测定单位时间内生成的速率,探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如下(溶液已酸化):
实验序号
A溶液
B溶液
①
溶液
溶液
②
溶液
溶液
(1)该实验探究的是 因素对化学反应速率的影响。如图一,相同时间内针筒中所得的体积大小关系是① ②(写>或<)。
(2)若实验①在2min末收集了(标准状况下),则在2min末, mol。
(3)除通过测定的体积来比较反应速率外,本实验还可通过测定 来比较化学反应速率。
(4)小组同学发现实验过程中反应速率变化情况如图二,其中时间内速率变快的主要原因可能是:① 、② 。
【答案】(1)① H2C2O4浓度 ② < (2)2.6×10⁻4 (3)KMnO4溶液褪色时间 (4)① 反应放热 ② 产物Mn2+是反应的催化剂
【解析】(1)① ② 两组实验中草酸的浓度不同,根据“控制变量法”,该实验探究的是H2C2O4浓度对化学反应速率的影响。草酸浓度越大反应速率越快,实验② 反应速率快,相同时间内针筒中所得的体积大小关系是①<② 。
(2)若实验① 在2min末收集了(标准状况下),n(CO2)=,根据,反应消耗n(CO2)=,则在2min末,。
(3)草酸能使高锰酸钾溶液褪色,除通过测定的体积来比较反应速率外,本实验还可通过测定KMnO4溶液褪色时间来比较化学反应速率。
(4)影响化学反应速率的因素主要有温度、浓度、压强和催化剂,反应过程中反应物浓度降低,时间内速率变快与浓度无关,则时间内速率变快的主要原因可能是:① 反应放热,温度升高;② 产物Mn2+作反应的催化剂。
14.(2025-2026高二上·新疆哈萨克自治州·期中)有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源,而且是一种理想的绿色能源。
I、乙酸蒸气催化重整制氢过程中的主要反应为:。实验
室中模拟该催化重整过程,的平衡转化率与温度、平衡压强的关系如图所示。
(1)一定温度下,在恒容密闭容器中,能说明反应达到平衡状态的标志是 (填标号)。
a.混合气体的密度不再变化
b.的生成速率与的消耗速率之比为
c.容器中的压强不再发生变化
d.的物质的量浓度不再变化
(2)B、C、D三点对应的平衡常数、、的关系: (填“>”、“<”或“=”,下同)、 。
(3) (填“>”、“<”或“=”,下同);当温度为、压强为时,若某时刻CH3COOH的转化率等于A点对应的转化率,则此时的 。
Ⅱ、氢气与一氧化碳反应还可以用于制备甲醇。
(4)在恒容密闭容器中充入、,发生反应,在、两个不同温度下测得(甲醇)与时间的关系如图。据此回答下列问题:
①在温度下,内用表示的反应速率 时,的转化率为 。
②理论上,为了提高的平衡转化率,可采取的措施有 (填一条)。
③在温度下,该反应的平衡常数为 (不写单位),达到平衡后向容器中再充入、、各,此时反应 进行(填“正向”或“逆向”)。
【答案】(1)cd (2)① < ② = (3)① < ② < (4)① 0.2mol/(L·min) ② 50% ③ 增大压强、分离出甲醇或增大氢气浓度 ④ 0.25 ⑤ 正向
【解析】乙酸蒸气催化重整制氢反应是分子数增大的反应并且结合所给图像易知该反应为吸热反应;甲醇的制备反应是分子数减少的反应,但无法明确吸放热反应类型;本题在实际工业背景下,综合考察影响反应速率、反应方向的因素,反应平衡常数的应用以及相关计算,结合以上分析可以完成该题。
(1)a.恒容容器中,混合气体总质量不变(反应物、生成物均为气体),密度始终不变,不能说明平衡;
b.CH3COOH的生成速率(逆反应)与CO2的消耗速率(逆反应),未体现正逆速率相等,不能说明平衡;
c.反应前后气体分子数增大(反应物3mol,生成物6mol),压强不变说明气体物质的量不变,达到平衡;
d.H2浓度不变是平衡的直接标志; 故答案为;cd;
(2)平衡常数仅与温度有关:C点温度(T5)高于B点(T4),且图1中温度升高,CH3COOH平衡转化率增大,说明正反应吸热,升温平衡常数增大,故KB< KC;C和D温度相同(均为T5),故KC= KB;故答案为:;
(3)该反应为气体分子数增大的反应,压强减小,平衡正向移动,转化率增大。图1中P1下转化率高于2MPa,故P1 <2MPa; A点在2MPa、T3上方,转化率高于平衡转化率,说明反应逆向进行,故 v正 < v逆; 故答案为:;
(4)①T2下,10 min时c(CH3OH)= 1mol·L-1则;;,故CO转化率= ;故答案为:;;
② 反应为气体分子数减小的反应,可采取增大压强、分离出CH3OH或增大H2浓度等措施提高CO转化率; 故答案为:增大压强(或分离出甲醇、增大氢气浓度等);
③ 平衡时,平衡常数;再充入1mol各物质后反应商,故反应正向进行;故答案为:0.25;正向。
15.(2025-2026高二上·新疆克拉玛依市独山子区第二中学·期中)一定温度下,冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力如图所示曲线,请回答。
(1)“O”点为什么不导电: 。
(2)a、b、c三点的氢离子浓度由大到小的顺序为 。
(3)a、b、c三点中,醋酸的电离程度最大的一点是 。
(4)若使c点溶液中的c(CH3COO-)增大,在如下措施中,可选择( )
A.加热 B.加水 C.加Zn粒
(5)现有等浓度的硫酸、盐酸、醋酸,中和等量的NaOH溶液时,需上述三种酸的体积依次是V1L、V2L、V3L,所需V1、V2、V3关系为 。
【答案】① 因为冰醋酸未电离,无自由移动的离子 ② c<a<b ③ c ④ AC ⑤ V1= V2=V3
【解析】(1)溶液的导电性与离子浓度有关,离子浓度越大,导电性越强;
(2)导电能力越强,离子浓度越大,氢离子浓度越大,pH越小;
(3)溶液越稀,越促进醋酸电离;
(4)要使醋酸根离子浓度增大,可以采用加热、加入含有醋酸根离子的物质、加入和氢离子反应的物质;
(5)中和一定量NaOH溶液生成正盐时,酸的浓度相等时,如果是一元酸,所用酸的体积相等,如果是二元酸,酸的体积是一元酸的一半。
【解析】
(1)溶液的导电性与离子浓度有关,离子浓度越大,导电性越强,冰醋酸中没有自由移动的离子,所以冰醋酸不导电,
故答案为:因为冰醋酸未电离,无自由移动的离子;
(2)导电能力越强,离子浓度越大,氢离子浓度越大,则a、b、c三点溶液的氢离子浓度由小到大的顺序为c<a<b,
故答案为:c<a<b;
(3)溶液越稀,越促进醋酸电离,则溶液中氢离子的物质的量越大,电离程度越大,所以电离程度最大的是c,
故答案为:c;
(4)A.加热促进醋酸电离,则溶液中醋酸根离子浓度增大,故A正确;
B.加水稀释能促进醋酸电离,但醋酸根离子浓度减小,故B错误;
C.加入锌粒,和氢离子反应,促进醋酸电离,所以醋酸根离子浓度增大,故C正确;
故答案为:AC;
(5中和一定量NaOH溶液生成正盐时,酸的浓度相等,如果是一元酸,所用酸的体积相等,如果是二元酸,酸的体积是一元酸的一半,所以三种酸的体积大小关系是V1= V2=V3,
故答案为:V1= V2=V3。
16.(2025-2026高二上·新疆克拉玛依市独山子区第二中学·期中)科技工作者用甲烷将氮氧化物还原为和,涉及的反应如下:
(1)
则的热化学方程式为 。
(2)与适量反应生成和放出热量,写出甲烷燃烧热的热化学方程式: 。
(3)达成“双碳”目标的途径是实现碳的固定,利用和可以合成生物质能源甲醇:
反应1:
反应2:
反应3:
回答下列问题:
①反应I在 (填“较高温度”“较低温度”或“任何温度”)下能自发进行。
② 。
③时,向一恒容密闭容器中仅充入和,仅发生反应2。下列叙述错误的是 (不定项)。
A.加入催化剂,反应速率增大 B.体积分数不变时,反应达到平衡状态
C.平衡后,充入氩气,平衡正向移动 D.平衡后,充入,平衡转化率增大
【答案】(1) (2) (3)① 较低温度 ② -90.9 ③ BC
【解析】(1)已知反应I为 、反应II为 ,根据盖斯定律,反应可由得到,故,所以热化学方程式为 。
(2)的物质的量为,燃烧热是在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量,已知1 mol 燃烧生成和放出热量,故甲烷燃烧热的热化学方程式为 。
(3)① 反应1的、,由可知,该反应在较低温度下能自发进行。
② 由盖斯定律可知,反应1-反应3可得反应2,则。
③A.催化剂能加快反应速率,加入催化剂,反应速率增大,A正确;
B.时,向一恒容密闭容器中仅充入和,仅发生反应2,设t时刻时消耗CO的物质的量为x mol,列三段式有 ,CO体积分数为,该值是定值,则CO体积分数不变时反应不一定达到平衡状态,B错误;
C.恒容密闭容器中,平衡后,充入氩气,反应物和生成物的浓度不变,平衡不发生移动,C错误;
D.平衡后,充入,平衡正向移动,CO平衡转化率增大,D正确;
故答案选BC。
17.(2025-2026高二上·新疆生产建设兵团第二师八一中学·期中)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以下反应是目前大规模制取氢气的重要方法之一、
(1)欲提高CO的平衡转化率,理论上可以采取的措施为 。
A.增大压强 B.升高温度 C.加入催化剂 D.通入过量水蒸气
(2)800C时,该反应的平衡常数,在容积为1L的密闭容器中进行反应,测得某一时刻混合物中CO、、、的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol。
①写出该反应的平衡常数表达式 。
②该时刻反应 (填“正向进行”或“逆向进行”或“达平衡”)。
(3)830℃时,该反应的平衡常数,在容积为1L的密闭容器中,将2mol CO与2mol混合加热到830℃。反应达平衡时CO的转化率为 。
(4)图1表示不同温度条件下,CO平衡转化率随着的变化趋势。判断、和的大小关系: 。说明理由 。
(5)实验发现,其它条件不变,在相同时间内,向反应体系中投入一定量的CaO可以增大的体积分数,实验结果如图2所示。(已知:1微米=米,1纳米=米)。投入纳米CaO比微米CaO,的体积分数更高的原因是 。
【答案】① D ② ③ 正向进行 ④ 50% ⑤ ⑥ 该反应为放热反应,在相同时,温度越低,CO的转化率越大 ⑦ 纳米CaO表面积比微米CaO大,吸收CO2能力比微米CaO强
【解析】(1)该反应为放热反应,且反应前后气体分子数不变,
A.增大压强,对于反应前后气体体积相同的反应,平衡不移动,CO的转化率不变,故A不符合题意;
B.反应放热,升高温度平衡逆向移动,CO的转化率减小,故B不符合题意;
C.催化剂只影响反应速率,不影响平衡状态,故C不符合题意;
D.通入过量水蒸气,提高反应的浓度使平衡正向移动,增大CO的转化率,故D符合题意;
故答案为:D。
(2) ①由反应可知该反应的平衡常数为:K=,CO、、、的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol时,<K=1.1,平衡正向移动,故答案为:;正向移动;
(3)设CO的转化物质的量为xmol
K=
解得:x=1,CO的转化率==50%,故答案为:50%;
(4)该反应为放热反应,在相同时,温度越低,平衡正向移动,CO的转化率越大,由图可知,在时,转化率、则温度:,故答案为:;该反应为放热反应,在相同时,温度越低,CO的转化率越大;
(5)由反应可知,向其中投入CaO时,CaO可吸收CO2,使c(CO2)减小,平衡正向移动,导致生成H2更多,H2百分含量增大,若投入纳米CaO时,由于纳米CaO颗粒小,表面积大,可使反应速率加快,c(CO2)减小,平衡正向移动加剧,所以H2百分含量增大,故答案为:纳米CaO表面积比微米CaO大,吸收CO2能力比微米CaO强;
18.(2025-2026高二上·新疆克拉玛依市高中学·期中).氮的氧化物是大气污染物之一,用一氧化碳还原氮氧化物,可防止空气污染。回答下列问题:
已知:①
②
③
(1)CO还原NO反应: ,该反应在 下能自发进行(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。
(2)其他条件相同时,使用两种不同催化剂,反应相同的时间,CO的转化率随温度变化的影响如图:
①工业生产中应选择的温度和催化剂分别是 、 。
②图中温度高于320℃时,CO转化率减小的原因可能是 。
.工业上用和制备的原理如下:
①
②
(3)其他条件相同时,测得不同压强下,的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。、、的由小到大顺序为 。
(4)其他条件相同时,转化率或选择性(生成的物质的量与转化的物质的量的比值)随温度的变化关系如图所示。工业生产中制备的温度为200~280℃,原因是 。
【答案】(1)① -740 ② 低温 (2)① 320℃ ② 催化剂2 ③ 升温使催化剂活性降低或升温平衡逆向移动 (3) (4)温度过低转化率较小,温度过高选择性较小(或者在200~280℃时,转化率较大,选择性较高)
【解析】(1)① 根据盖斯定律,将方程式得方程式:,;
② 该反应,由于反应前后气体物质的量减小,所以,根据吉布斯自由能公式:当时,反应自发进行,该反应是一个焓减熵减的反应,故在低温下才能自发进行;
(2)①由题干图示信息可知,相同温度下催化剂2作催化剂CO的转化率均高于催化剂1作催化剂,且320℃时,催化剂2作催化剂时,CO的转化率最大,故工业生产中应选择的温度和催化剂分别是320℃、催化剂2;
②由于该反应是一个放热反应,则温度高于320℃时,CO转化率减小的原因可能是升温使催化剂活性降低,也可能是温度升高平衡逆向移动;
(3)对于有气体参与的可逆反应,增大压强,平衡会向 “气体分子数减少” 的方向移动,从而提高反应物的平衡转化率(若正反应为气体分子数减少的方向)。根据方程式可知,相同温度下,压强越大,的平衡转化率越大,故;
(4)观察题干图可得出,温度过低转化率较小,温度过高选择性较小,或者在200~280℃时,转化率较大,选择性较高。
19.(2025-2026高二上·新疆克拉玛依市高中学·期中)回答下列问题:
(1)写出下列物质的电离方程式: 、 。
(2)①0.25mol 完全燃烧生成氮气和气态水时,放出a kJ热量的热化学方程式 。
②图是1mol 和1 mol CO反应生成和NO过程中能量变化的示意图,请写出和CO反应的热化学方程式: 。
③已知:断开1mol 键、1mol 键、1 mol 键分别需要吸收能量为436 kJ、391 kJ、946 kJ,则生成1 mol 过程中放出能量为 kJ。
已知反应:。某温度时,在容积恒定为2.0 L的密闭容器中充入2.0 mol 和2.0 mol ,一段时间后反应达平衡状态,实验数据如表所示:
t/s
0
50
150
250
350
0
0.24
0.36
0.40
0.40
(3)0~50 s内的平均反应速率 。
(4)250s时,容器中的物质的量是 ,的转化率是 。
(5)为加快该反应速率,可以采取的措施是 。(填写字母)
a.降低温度 b.使用催化剂 c.恒容时充入He气 d.恒压时充入He气
【答案】(1)① ② (2)① ② ③ 46 (3) (4)① ② 10% (5)b
【解析】(1)根据题意,是弱电解质,电离方程式为;是强电解质,电离方程式为;
(2)①完全燃烧放出a kJ热量,则完全燃烧放出4a kJ热量,热化学方程式为;
② 如图所示,和1 molCO反应生成和NO放出能量,热化学方程式为;
③ 根据反应可知反应物断裂化学键需要吸收的总能量为946+3×436=2254kJ,生成物形成新的化学键释放的总能量为2×3×391=2346kJ,因此生成2mol时放出92kJ能量,则生成1mol 过程中放出能量为46kJ。
(3)由表可知0~50s内的平均反应速率,由速率之比等于系数比,则;
(4)0~250s内∆n(NH3)=0.4mol,则氮气消耗了∆n(N2)= ∆n(NH3)=0.2mol,此时容器中的物质的量是2-0.2=,的转化率是;
(5)a.降低温度反应速率减慢,故a不选;
b.使用催化剂可加快反应速率,故b选;
c.恒容时充入He气,反应物浓度不变,则反应速率不变,故c不选;
d.恒压时充入He气会造成体积变大,反应物浓度变小,则速率减小,故d不选;
故选:b。
20.(2025-2026高二上·新疆喀什·期中)氨气是重要的基础化工品,请结合信息回答问题。
(1)尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物,在尿素合成塔中发生的反应可表示为
第一步: ΔH1=-119.2kJ/mol;
第二步: ΔH2=+15.5kJ/mol;
①已知第一步反应为快速反应,第二步反应为慢速反应,其中活化能较大的是第 步,则 ΔH3= kJ/mol;第二步能自发进行的条件是 。(填“高温”或“低温”或“任何温度”)
②对于第一步反应,混合气体中氨气体积分数随时间变化如图所示,则AB段vA(正) vB(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(2)T℃,在2L的密闭容器中,通入和,保持体积不变,发生反应,2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g),10min时反应刚好达到平衡,此时H2O的物质的量为0.5mol,则:
①NH3的平衡转化率为 ,0~10min的平均反应速率
②能说明上述反应达到平衡状态的是 。
A.=1:2 B.混合气体的密度不再发生变化
C.CO2的体积分数在混合气体中保持不变 D.单位时间内消耗2molNH3,同时生成1molH2O
【答案】(1)① 二 ② -103.7kJ/mol ③ 高温 ④ > (2)① 50% ② 0.025 ③ BC
【解析】(1)①活化能越大反应速率越慢,第二步反应为慢速反应,则活化能较大的是第二步;由盖斯定律,第一步+第二步可得目标方程,ΔH3=ΔH1+ΔH2=-119.2+15.5=-103.7kJ/mol;第二步气体分子数增大则ΔS>0,ΔH2>0,根据,能自发进行的条件是高温;
②A点氨气体积分数大于B的氨气体积分数,说明A点未达到平衡,反应正向进行,B点达到平衡状态,反应过程中正反应速率逐渐减小,即A点正反应速率大于B点的正反应速率,vA(正)>vB(逆);
(2)①平衡时H2O的物质的量为0.5mol,则消耗n(NH3)=1mol,NH3的平衡转化率为=50%;消耗n(CO2)=0.5mol,0~10min的平均反应速率=0.025;
②A.=(1-a):(2-2a)=1:2是定值,不能说明是否达到平衡状态,故A不选;
B.尿素是固体,混合气体的质量是变量,容器体积不变,密度是变量,混合气体的密度不再发生变化,说明反应一定达到平衡状态,故B选;
C.没有平衡时,向右进行混合气体中CO2的体积分数减小,所以混合气体二氧化碳的体积分数是变量,CO2的体积分数在混合气体中保持不变,反应一定达到平衡状态,故C选;
D.单位时间内消耗2molNH3,同时生成1molH2O,两者描述的均为正反应速率,不能判断正逆反应速率是否相等,反应不一定平衡,故D不选;
故答案为:BC。
21.(2025-2026高二上·新疆喀什·期中)氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理,对于消除环境污染有重要意义。请回答下列问题:
(1)部分氮氧化合物之间的转化所发生的化学反应如下:
I.NO(g)+NO2(g)+O2(g)N2O5(g) ΔH1=-112.5 kJ·mol-1
II.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH2=-114.2 kJ·mol-1
①反应2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)的 ΔH= kJ·mol-1
②反应II的机理为:
第一步:2NO (g) N2O2(g)(快) ΔH3<0
第二步:N2O2(g)+O2(g)→2NO2(g)(慢) ΔH4<0
下列说法正确的是 (填标号)。
A.N2O2是反应的中间体 B.第一步反应的活化能较大
C.第一步、第二步中的碰撞均100%有效 D.整个反应的反应速率由第二步决定
(2)常温常压下,SO2与O2间的反应极慢,但向二者的混合物中加入适量的NO2后,SO2很快就会转化为SO3,反应过程中,反应体系的能量变化可用下图中的某一曲线表示(图中曲线a表示没有使用NO2时的能量变化)。
①最可能表示使用了NO2的能量变化曲线是 (填“b”或“c”)。
②若维持其他条件不变,用催化剂V2O5代替NO2,下列物理量中不可能变化的是 (填标号)。
A.反应的活化能 B.反应速率 C.反应热 D.平衡常数K
(3)2L恒容密闭容器中最初存在n(SO2)=4 mol、n(O2)=x mol的混合物,分别在温度为T1、T2条件下发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,控制其他条件不变,改变n(O2),测得平衡时SO3的体积分数[φ(SO3)]与)n(O2)的关系如图所示。
①T1 T2(填“>”或“<”),a、b、c三点时,SO2转化率最大的是 。
②若x=2,计算温度为T1时反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常数K= 。
【答案】(1)① +110.8 ② AD (2)① b ② CD (3)① < ② c ③ 252
【解析】(1)①反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)可由反应II-反应I×2得到,则由盖斯定律得:;
② A.N2O2在第一步生成、第二步又被消耗,属于反应的中间体,A正确;
B.活化能越小,反应速率越快,第一步反应为快反应,则第一步反应的活化能较小,B错误;
C.第一步为可逆反应,第二步为不可逆反应,任何化学反应中的分子碰撞都不是100%有效,能发生化学反应的碰撞才是有效碰撞,C错误;
D.整个反应的反应速率由慢反应决定,即整个反应的反应速率由第二步决定,D正确;
故选AD。
(2)① NO2在该反应中起到催化剂的作用,催化剂能改变反应历程,能降低反应的活化能,因此最可能表示使用了NO2的能量变化曲线是b;
②若维持其他条件不变,用催化剂V2O5代替NO2,催化剂能改变反应历程,改变反应的活化能,从而改变化学反应速率,但反应物、生成物的总能量均不变,反应热不变,且催化剂能够同等程度改变正、逆反应速率,对化学平衡的移动无影响,则不能改变平衡常数K,故选CD;
(3)①该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,SO3的体积分数减小,由图可知,初始n(O2)相同的情况下,T2温度下SO3体积分数更小,则T1<T2,a、b、c三点温度相同,增大n(O2),即增大O2浓度,化学平衡正向移动,SO2转化率增大,c点初始n(O2)最大,则SO2转化率最大的是c;
②由图可知,x=2,T1温度下,平衡时SO3的体积分数为80%,设O2的转化量为a mol,建立三段式: ,
则有,解得a=mol,则平衡常数。
22.(2024-2025高二上·新疆乌鲁木齐市第130中学·期中)Ⅰ.将CO2转化为CO、CH3OH等燃料,可以有效地缓解能源危机,同时可以减少温室气体排放,实现“双碳目标”。
800℃时,H2还原CO2反应的热化学方程式及其平衡常数如下:
ⅰ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41kJ·mol-1 K1=104
ⅱ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.5kJ·mol-1 K2=10-3
(1)反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3= kJ·mol-1,K3= 。
Ⅱ.为了减少CO的排放,某环境研究小组以CO和H2为原料合成清洁能源二甲醚(DME),反应如下:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-198kJ·mol-1.
(2)如图所示能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母),其判断理由是 。
(3)在一定温度下,向2.0L固定容积的密闭容器中充入2mol H2和1mol CO,经过一段时间后,反应4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表:
时间/min
0
20
40
80
100
n(H2)/mol
2.0
1.4
0.85
0.4
—
n(CO)/mol
1.0
—
0.425
0.2
0.2
n(CH3OCH3)/mol
0
0.15
—
—
0.4
n(H2O)/mol
0
0.15
0.2875
0.4
0.4
①0~20min的平均反应速率v(CO)= mol·L−1·min−1.
②达到平衡时,H2的转化率为 ,该温度下反应的平衡常数为 。
③能表明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.容器中二甲醚的浓度不变 B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.v(CO)与v(H2)的比值不变 D.混合气体的密度不变
【答案】(1)① -90.5 ② 10-7 (2)① a ② 正反应放热,温度升高,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小 (3)① 0.0075 ② 80% ③ 2.5×103或2500 ④ AB
【解析】(1)(1)已知:ⅰ:ⅱ:根据盖斯定律,将反应ⅱ减去反应ⅰ可得目标反应 ,则 ;平衡常数 。
(2)(2)该反应的 ,正反应为放热反应。升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数 减小,图中曲线 a 随温度升高而减小,故曲线 a 符合。
(3)(3)① 0~20min 内,,根据化学计量数之比,。则 。
② 80min 时反应达到平衡,此时 ,消耗的 。根据化学计量数之比,消耗的 。 的转化率为 。平衡时,各物质的物质的量分别为:,,,。容器体积为 2.0 L,则平衡浓度分别为:,,,。该温度下的平衡常数 。
③ A.容器中二甲醚的浓度不变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,A正确;
B.该反应前后气体总质量不变,但气体总物质的量减小,因此混合气体的平均相对分子质量是一个变量,当其不变时说明达到平衡状态,B正确;
C. 与 的比值始终等于化学计量数之比,不能说明达到平衡状态,C错误;
D.在恒容密闭容器中,混合气体的总质量不变,体积不变,则密度始终不变,不能说明达到平衡状态,D错误。
故答案选 AB。
23.(2025-2026高二上·新疆疏附县·期中)运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义,请完成下列探究。
(1)生产氢气:将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。
C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1,ΔS=+133.7 J·mol-1·K-1。
①该反应在低温下 (填“能”或“不能”)自发进行。
②写出该反应的平衡常数表达式 。
(2)已知在400℃时,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的K=0.5。
①在400℃时,2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的K′= (填数值)。
②400℃时,在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol,则此时反应v正(N2) v逆(N2)(填“>”、“<”“=”或“不能确定”)。
③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,则合成氨反应的平衡 移动(填“向左”、“向右”或“不”);加入催化剂,反应的ΔH (填“增大”、“减小”或“不改变”)。
(3)氢气既是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的热化学方程式:
如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH=-92.4kJ/mol
①一定条件下,一定量的N2和H2反应达到平衡后,改变某一外界条件,反应速率与时间的关系如图所示,其中加入催化剂引起反应速率变化的时间段是 (填,如0~t1等)。
②生产中为提高反应速率和H2的转化率,下列措施可行的是 (填字母)。
A.使用更高效的催化剂
B.及时将合成的氨气从装置中分离出来
C.向装置中充入过量N2
D.升高温度
③温度为T℃时,将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%。则反应的平衡常数为 。
【答案】(1)① 不能 ② (2)① 2 ② = ③ 向左 ④ 不改变 (3)① t4~t5 ② C ③
【解析】(1)① 根据反应自发性的判据 ,该反应的 且 。在低温下温度 较小,此时 ,因此该反应在低温下不能自发进行。
② 书写平衡常数表达式时,纯固体(如碳)不列入表达式。因此该反应的平衡常数表达式为 。
(2)① 反应 是合成氨反应 的逆反应,其平衡常数与正反应的平衡常数互为倒数,故 。
② 容器中,各组分浓度分别为:,,。此时的浓度商 。因为 ,所以此时反应处于平衡状态,故 。
③ 恒温恒压下通入氩气,体系体积增大,导致反应气体的浓度及分压等比例减小,相当于减压。平衡向气体分子总数增多的方向移动,即向左(逆向)移动;加入催化剂只能降低反应的活化能从而改变速率,不影响始态和终态的能量,因此反应的焓变 不改变。
(3)① 加入催化剂会同等程度地增大正、逆反应速率,且不改变平衡状态,即 和 发生相同幅度的突变增大并继续保持相等。由图象可知, 时间段符合这一特征。
② A项,使用高效催化剂能提高速率,但不能使平衡移动,即无法提高 的转化率;B项,分离出氨气,虽能使平衡正向移动提高转化率,但因反应物及生成物浓度下降或减小会导致反应整体速率变慢;C项,充入过量 增大了反应物浓度,可提高反应速率,同时促使平衡正向移动,提高了另一种反应物 的转化率,符合题意;D项,正反应为放热反应,升高温度虽然能提高反应速率,但平衡逆向移动,转化率降低。故选C。
③ 起始时 ,。由 转化率为 可知,消耗的 。由反应方程式计算转化与平衡浓度:消耗 ,生成 。平衡时:;;。则平衡常数 。
24.(2025-2026高二上·新疆喀什巴楚县·期中)在2 L密闭容器中进行反应:,式中、、、为化学计量数。在内,各物质物质的量的变化如下表所示:
物质时间
X
Y
Z
Q
起始/mol
0.7
1
2 min末/mol
0.8
2.7
0.8
2.7
3 min末/mol
0.8
已知2 min内,。
(1)试确定以下物质的相关量:起始时n(Y)= ;n(Q)= 。
(2)方程式中m= ,n= ,p= ,q= 。
(3)用Z表示2min内的反应速率 。
【答案】(1)① 1 mol ② 3 mol (2)① 2 ② 34 ③ 17 ④ 6 (3)
【解析】已知2 min内,容器体积V=2 L,时间,根据公式可得,根据表中数据可知,2 min内X的物质的量变化为0.8 mol-0.7 mol=0.1 mol(生成),Y的物质的量变化为2.7 mol-1 mol=1.7 mol(生成),根据反应速率,可知,Z的物质的量变化为,据此分析进行解答。
(1)关于n(Y):由表格直接读出,n(Y)=1 mol;关于n(Q):由分析知,2 min内X、Y物质的量均出现增加,说明在2 min内X、Y为生成物,反应逆向进行,则Q为反应物,由表格可知2 min末n(Q)2 min=2.7 mol,故起始时;
(2)由分析可知,,,,,根据反应方程式中物质的量变化与其化学计量数成正比,得;
(3)2 min内消耗Z的物质的量为,则用Z表示2 min内的反应速率为:。
25.(2025-2026高二上·新疆乌鲁木齐市101中学·期中)环戊二烯()是一种重要的有机化工原料。
Ⅰ.环戊二烯容易反应生成双环戊二烯():。不同温度下,密闭容器中环戊二烯()浓度(初始浓度为)与反应时间的关系如图所示。
(1) (填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)a点的正反应速率 b点的逆反应速率(填“大于”、“小于”或“等于”)。
Ⅱ.可用环戊二烯()制备环戊烯()。有如下反应:
反应i:
反应ii:
反应iii:
(3)反应iii的焓变 。
(4)某温度时在恒容密闭容器中充入等物质的量的碘和环戊烯发生反应iii,起始总压为,平衡时总压为。
①平衡时环戊烯()的体积分数为 %。
②用平衡分压(分压=总压×物质的量分数)代替平衡浓度计算压强平衡常数 。
A. B. C. D.
③达到平衡后,欲增加环戊烯()的平衡转化率,可采取的措施有 。
A.加压 B.适当升高温度
C.增大环戊烯的浓度 D.适当降低压强
【答案】(1)小于 (2)大于 (3)+89.3 (4)① 25 ② A ③ BD
【解析】(1)温度越高反应速率越快,相同时间内环戊二烯浓度下降得更快。从图中可见条件下反应速率明显大于,因此小于;
(2)a点温度高于b点,且a点反应物浓度大于b点,故a点的正反应速率>b点的正反应速率,b点未到达平衡状态,反应正向进行,b点的正反应速率>b点逆反应速率,故a点的正反应速率>b点的逆反应速率;
(3)根据盖斯定律,反应iii = 反应i - 反应ii,因此;
(4)① 设起始时环戊烯和物质的量均为1mol,转化量为,列三段式:
恒容下压强之比等于物质的量之比,起始总物质的量为2 mol,平衡总物质的量为,则,解得。平衡时环戊烯物质的量为,总物质的量为2.4 mol,体积分数为。
② 各物质分压:,,。代入压强平衡常数公式: ,故选A。
③ 该反应、气体分子数增大:
A.加压,平衡向气体分子数减小的逆反应方向移动,环戊烯转化率降低,A错误;
B.适当升温,平衡向吸热的正反应方向移动,环戊烯转化率升高,B正确;
C.增大环戊烯浓度,自身平衡转化率降低,转化率升高,C错误;
D.适当降低压强,平衡向气体分子数增大的正反应方向移动,环戊烯转化率升高,D正确;
故选BD。
26.(2025-2026高二上·新疆喀什莎车县·期中)已知室温时,0.1 mol·L-1的某一元酸HA在水中有 0.1% 发生电离,回答下列各问题:
(1)该溶液的pH= 。
(2)HA的电离平衡常数K= 。
(3)升高温度时,K将 (填“增大”、“减小”或“不变”),pH将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的 倍。
【答案】① 4 ② 1×10-7 ③ 增大 ④ 减小 ⑤ 106
【解析】(1)c(H+)=c α=0.1×0.1%=10-4mol·L-1,则pH=4
(2)K=c(H+)c(A—)/c(HA)=10-4×10-4/0.1=1×10-7 mol·L-1
(3)升温促进电离,平衡正向移动,,K值将增大;c(H+)增大,pH减小
(4)由HA电离出的c(H+)=10-4mol·L-1,溶液中的c(OH—)=10-10mol·L-1,也就是水电离出的c(H+)=10-10mol·L-1,则可计算出由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍
27.(2025-2026高二上·新疆喀什英吉沙县·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0.5mol 和1.5mol 中的化学键所吸收的能量与形成1mol 中的化学键所释放的能量差的绝对值为 kJ,该反应的热化学方程式可表示为 。
(2)下列反应中,反应热变化和合成氨相同的是 (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)长征系列火箭以偏二甲肼作燃料,作氧化剂,若30 g偏二甲肼(液态)与(液态)完全反应生成、和,放热1275 kJ,写出反应的热化学方程式: 。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50 mL 稀盐酸与50 mL 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,原因是 。
(5)空气中NO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 ,CO的燃烧热为。则反应 (用、、表示)。
【答案】(1)① b-a ② (2)① ② ③ (3)① ② 反应放热多 (4)① 玻璃搅拌器(或环形玻璃搅拌棒) ② 一水合氨为弱碱,电离吸热,导致实际放出热量偏小,中和热数值小于 (5)
【解析】(1)根据图像可知,断裂0.5 mol 和1.5 mol 中的化学键所吸收的能量为,与形成1 mol 中的化学键所释放的能量为,而>,故二者差的绝对值为;由于形成化学键释放的能量大于断裂化学键吸收的能量,该反应为放热反应为“-”,且热化学方程式书写要注明物质的状态、的数值与化学计量系数有对应关系、单位为,则热化学方程式为 。
(2)① 碳的燃烧反应为放热反应,② 铝热反应为放热反应,③ 盐酸和氢氧化钠溶液反应为放热反应,④与反应为吸热反应,⑤ 二氧化碳和炙热的碳反应为吸热反应,合成氨反应为放热反应,故与合成氨反应反应热变化相同的是① ② ③ 。
(3)30 g (液态)的物质的量为,与(液态)完全反应生成、和,放热1275 kJ,则1 mol完全反应放热2550 kJ,则热化学方程式为 ;该反应有大量气体生成,且反应放热多,可以作为火箭推进剂。
(4)测定中和反应的反应热实验需用的仪器为量热计,该简易装置中缺少玻璃搅拌器(或环形玻璃搅拌棒);已知强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol与可溶性盐时,放出热量为,中和热数值为,而该实验一水合氨为弱碱,电离吸热,导致实际放出热量偏小,中和热数值小于。
(5)CO的燃烧热为,即 ,根据盖斯定律可以由减去,再加得到,则。
28.(2025-2026高二上·新疆哈萨克自治州·期中)回答下列问题:
Ⅰ、液态肼和液态双氧水可作为火箭推进剂的原料:
(1)以和为原料通过一定途径可制得,已知:
化学键
键能
193
946
390.8
436
试写出由、合成气态肼的热化学方程式为 。
(2)温度在以上时,便迅速分解为和,发射火箭时用过氧化氢作强氧化剂就是利用这个原理,
已知:①;
②。
则反应③的 kJ/mol。该反应在 下能自发进行(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。
Ⅱ、研究的转化对实现“碳中和”目标具有重要意义。
(3)合成尿素是利用的途径之一、其合成过程分为两步:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①密闭体系中,反应Ⅰ的平衡常数随温度升高的变化情况是 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
②已知反应Ⅰ为快速反应,反应Ⅱ为慢速反应。下列图象能表示尿素合成塔中发生反应的能量变化历程的是 (填字母序号)。
(4)还可以与催化重整制取和,在基催化剂表面发生重整反应:
在催化剂表面还存在反应:
(积碳反应)
(消碳反应)
其他条件不变,催化剂表面的积碳量随温度变化如下图所示。温度高于,催化剂表面积碳量减少的原因可能是 。
【答案】(1)N2(g)+2H2(g)=N2H4(g)ΔH=+61.8kJ/mol (2)① -151.7 ② 任意温度 (3)① 减小 ② D (4)温度高于600℃,消碳反应速率大于积碳反应速率
【解析】(1)、合成气态肼的热化学方程式为N2(g)+2H2(g)=N2H4(g);
(2)根据盖斯定律,将反应① 与反应② 相加可得反应③ 的逆反应,故反应③的-151.7kJ/mol;该反应,由可知,该反应在任意温度下均可自发进行;
(3)① 反应Ⅰ为放热反应,随温度升高,平衡向逆反应方向移动,K减小;
② 反应Ⅰ为快速反应,反应Ⅱ为慢速反应,则反应Ⅱ的活化能更大,又知反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应,故选D。
(4)由图可知,温度高于,催化剂表面积碳量减少的原因可能是温度高于600℃,消碳反应速率大于积碳反应速率。
29.(2025-2026高二上·新疆乌鲁木齐市一中·期中)将二氧化碳转化为绿色燃料甲醇是实现碳中和的一个重要途径。
Ⅰ.甲醇制备过程中发生的反应有:
(1)已知时,相关物质的能量如图所示,则 kJ/mol。
(2)可以提高平衡产率的措施有___________(填字母序号)。
A. 升高反应温度
B. 降低反应温度
C. 使用高效催化剂
D. 及时移走
Ⅱ. 已知合成氨反应:。
(3)若该反应的熵变,则该反应在298K时 (填“能”或“不能”)自发进行。
(4)向恒压密闭容器中充入1mol和3mol,发生反应:。测得平衡时的物质的量随温度、压强的变化如图所示。500K、压强为时,的平衡转化率为 %;压强:p1 p2 (填“>”、“<”或“=”)。
(5)若在绝热恒容容器中进行该反应,则H2(g)的平衡转化率相较于恒温恒容下的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“无变化”),原因是 。
(6)研究人员提出一种基于锂元素的电化学过程来合成氨,其反应原理如图所示,整个流程的总化学方程式为: 。
【答案】(1)-49.5 (2)BD (3)能 (4)① 12.5 ② > (5)① 减小 ② 该反应放热,随着反应进行,绝热容器体系温度升高,相较于恒温容器平衡逆向移动 (6)
【解析】(1)已知298K时,相关物质的能量如图所示,则生成物的总能量-反应物的总能量=(-200.5 kJ/mol)+( -242 kJ/mol )-(-393 kJ/mol)-(3×0)=-49.5 kJ/mol;
(2)因<0,降低温度、分离出甲醇均可使反应的平衡正向移动,提高产率,而使用催化剂不能使平衡发生移动,不能提高平衡产率,故答案选BD;
(3)因为,则该反应在298K时能自发进行;
(4)500K、压强为时,,则N2的平衡转化率为;同一温度下,增大压强,平衡正向移动,平衡时NH3的物质的量增大,则p1>p2;
(5)由题干可知,该反应<0,反应放热,因此在绝热恒容容器中,随着反应进行体系温度升高,相较于恒温恒容下平衡逆向移动,则H2(g)的平衡转化率减小,原因是该反应放热,随着反应进行,绝热容器体系温度升高,相较于恒温容器平衡逆向移动;
(6)根据反应机理图可知,该过程反应物为N2、H2O,生成物为NH3、O2和H2O,则整个流程的总化学方程式为:。
30.(2025-2026高二上·新疆乌鲁木齐市一中·期中)完成下列问题
(1)常温下,某溶液中由水电离出的 c(H⁺)=10-12mol·L-1,则该溶液的 pH 为 。
(2)某温度下,纯水中 c(H+)=5.0×10-7mol/L,若温度不变,0.005mol·L-1的 H2SO4溶液中,由水电离出的 c(H+)=
(3)某温度下,测得 0.01mol/L 的 NaOH 溶液的 pH=13,该温度下水的 KW= ;此温度下,将 pH=a 的 NaOH 溶液 VaL 与 pH=b 的 H2SO4溶液 VbL 混合(忽略体积变化),若所得混合液为中性,且 a=12,b=2,则 Va: Vb= 。
(4)25℃时,0.1mol/L HA 溶液中,5×10-6mol/L B(OH)2溶液 pH=9,则 0.1mol/L HA 溶液 pH= ,B(OH)2是 (填“强电解质”或“弱电解质”),将上述 B(OH)2溶液稀释 1000 倍,稀释后溶液中 c(B2+): c(OH-)约为 。
(5)部分弱电解质的电离常数如下表:
弱电解质
NH3·H2O
HCN
H2CO3
电离常数(25℃)
Kb = 1.8×10-5
Ka = 4.9×10-10
Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11
若氨水浓度为 2.0 mol/L,则溶液中的 ,将通入该氨水中,当降至时,溶液中的= 。
【答案】(1)2或12 (2)2.5×10-11 (3)① 1.0×10-15 ② 10:1 (4)① 3 ② 强电解质 ③ 1:20 (5)① ②
【解析】(1)酸或碱抑制水电离,常温下,某溶液中由水电离出的c(H⁺)=10-12 mol·L-1<10-7 mol•L-1,说明水的电离被抑制,溶液中溶质为酸或碱,如果是酸,溶液中c(H⁺)= mol/L=0.01 mol/L,溶液的pH=2;如果溶质为碱,溶液中H+全部来自于水的电离,则溶液中c(H⁺)=10-12mol•L-1,溶液的pH=12;
(2)纯水中c(H⁺)=c(OH-),纯水中c(H⁺)=5.0×10-7 mol•L-1,则c(OH-)= c(H⁺)=5.0×10-7 mol•L-1,则该温度下的Kw= c(H⁺)×c(OH-)=5.0×10-7×5.0×10-7=2.5×10-13,若温度不变,水的离子积常数不变,0.005 mol•L-1的H2SO4溶液中,c(H⁺)=2c(H2SO4)=2×0.005 mol•L-1=0.01 mol•L-1,由水电离出的c(H+)= mol•L-1 =2.5×10-11 mol•L-1;
(3)0.01 mol•L-1的NaOH溶液的pH=13,则c(H⁺)=10-13 mol•L-1,氢氧化钠是强碱,完全电离,所以氢氧根离子浓度等于氢氧化钠浓度=0.01 mol•L-1,则Kw= c(H⁺)×c(OH-)=10-13×10-2=1.0×10-15;混合溶液呈中性,且硫酸和氢氧化钠都是强电解质,所以酸中氢离子物质的量和碱中氢氧根离子的物质的量相等,pH=a的NaOH溶液中氢氧根离子浓度=10a-15 mol•L-1,pH=b的H2SO4溶液中氢离子浓度=10-b mol•L-1,10a-15 mol•L-1×VaL=10-b mol•L-1×VbL且a=12,b=2,则Va: Vb=10:1;
(4)由25℃时,0.1 mol•L-1 HA溶液中可知,溶液中c(OH-)=10-8 c(H+),则溶液中c(H+)=,则c(H+)=1×10-3 mol•L-1,则溶液的pH=3;25℃时5×10-6 mol•L-1B(OH)2溶液,c(OH-)=1×10-5 mol•L-1,结合pH=9可知,B(OH)2在溶液中完全电离,属于强电解质;将上述B(OH)2溶液稀释1000倍,c(B2+)=5×10-9 mol•L-1,c(OH-)≈1×10-7 mol•L-1,则稀释后溶液中c(B2+): c(OH-)≈1:20;
(5),,则;,,溶液中。
31.(2025-2026高二上·新疆乌鲁木齐市一中·期中)近年来,化学界广泛开展研究碳氧化物与氢气的可逆反应原理。回答下列问题:
(1)在一容积为2L的密闭容器内加入一定量的CO和,在一定条件下发生如下反应:。该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示:
①由图可知,反应在、、时都达到了平衡,而在、时都改变了条件,试判断时改变的条件可能是 。
②若时降压,时达到平衡,时增大反应物的浓度,请在上图中画出在时逆反应速率与时间的关系曲线 。
③平衡后,若改变条件,一定能增大的反应速率及转化率的是 (填字母)。
A. 保持其它气体不变,增大的用量
B. 保持其它气体不变,增大CO的用量
C. 选择使用正催化剂
D. 容积不变,充入一定量的甲醇气体
(2)已知催化还原的机理及能量变化关系如下图所示,为使能较快还原为,重点应研究催化加快图中 (填写下图中序号①、②…等)的反应速率。
(3)若将不同物质的量的和分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:,得到如下两组数据:
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2
CO2
H2O
CO2
1
900
2
4
1.6
2.4
3
2
650
1
2
0.4
1.6
5
①实验2中以表示的化学反应速率为 。
②该反应的 0。
(4)在恒温恒容密闭容器中充入一定量X(g),发生反应,已知该反应的速率方程分别是和,其中、为该反应的速率常数,通常只与温度、催化剂的活性有关。
①升高温度,速率常数和会 (填“增大”、“减小”或“不变”),平衡 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
②根据题意,推断反应的平衡常数与速率常数、的关系式为 。
【答案】(1)① 加入催化剂 ② ③ B (2)⑤ (3)① ② (4)① 增大 ② 逆向 ③
【解析】(1)① 由图可知,时刻条件改变的瞬间,正、逆反应速率都增大,并且保持不变,说明条件改变,化学反应速率加快,但化学平衡不移动,所以时刻改变的条件为加入催化剂。
②时降压,正、逆反应速率都减小,该反应是气体体积减小的反应,平衡向逆反应方向移动,新平衡形成过程中,正反应速率增大,逆反应速率减小;时反应达到平衡;时增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,则改变条件的瞬间正反应速率增大,逆反应速率不变,新平衡形成过程中,逆反应速率增大,则时逆反应速率与时间的关系曲线为:。
③A.保持其它气体不变,增大氢气的用量,氢气的浓度增大,平衡向正反应方向移动,但氢气的转化率减小,A不符合题意;
B.保持其它气体不变,增大CO的用量,CO的浓度增大,化学反应速率增大,平衡向正反应方向移动,氢气的转化率增大,B符合题意;
C.选择使用正催化剂 ,反应速率加快,但平衡不移动,氢气的转化率不变,C不符合题意;
D.容积不变,充入一定量的甲醇气体,生成物的浓度增大,平衡向逆反应方向移动,氢气的转化率减小,D不符合题意;
故选B。
(2)反应的活化能越大,反应速率越慢,由图可知,生成的活化能最大,反应速率最慢,慢反应是反应的决速步,则使二氧化碳较快转化为甲醇的重点应研究催化加快图中⑤ 的反应速率。
(3)①实验2中,平衡时剩余二氧化碳,说明反应消耗了二氧化碳,则一氧化碳生成了,故。
② 方法一:由表格数据可知,实验1在900℃达到平衡时,二氧化碳、氢气、一氧化碳、水蒸气的浓度分别为:、、、,反应的平衡常数:;实验2在650℃达到平衡时,二氧化碳、氢气、一氧化碳、水蒸气的浓度分别为:、、、,反应的平衡常数,由计算可知,,升高温度,平衡常数增大,说明正反应是吸热反应,故。
方法二:比较实验1和实验2,实验1温度为,实验2温度为,实验1起始时为、为;实验2起始时为、为,实验1的起始量是实验2的2倍。实验1平衡时为,实验2平衡时为,实验2中的转化率为;实验1中的转化率为,说明温度降低,的转化率升高,平衡正向移动。根据勒夏特列原理,降低温度平衡向放热反应方向移动,所以该反应的正反应为放热反应,逆反应为吸热反应,即。
(4)①升高温度,活化分子增多,正逆反应速率常数均增大。该反应,所以升温平衡逆向移动。
② 平衡时,即,则有。
32.(2025-2026高二上·新疆克拉玛依市高中学·期中).研究、等气体的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。
(1)已知:①
②
则的 。
(2)在一定条件下,将与以体积比置于密闭容器中发生上述反应。下列能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。
a.体系压强保持不变 b.混合气体的颜色保持不变
c.浓度保持不变 d.每生成1 mol 消耗1mol
.某化学兴趣小组用50 mL 盐酸与50 mL NaOH溶液进行中和反应反应热的测定实验,实验装置如图所示。试回答下列问题:
(3)仪器A的名称是 ;隔热层的作用为 。
(4)实验中碱稍过量的原因为 。
(5)同学记录的实验数据如表所示。(已知:实验中盐酸和氢氧化钠溶液的密度均为,中和反应后溶液的比热容)
实验序号
起始温度
终止温度
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.2
23.3
2
20.2
20.4
23.4
3
20.4
20.6
23.8
依据该同学的实验数据计算,该实验测得中和热的焓变值为 。(保留1位小数)
(6)中和热的理论数值为。①向NaOH溶液中加入稀醋酸 ②向溶液中加入稀硫酸 ③向NaOH溶液中加入稀硝酸,当反应均生成1 mol水时的热效应、、由大到小的关系: 。
(7)下列操作会导致实验结果出现偏差的是 (填字母)。
a.用量筒量取盐酸的体积时仰视读数
b.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中
c.将50 mL 氢氧化钠溶液取成了50 mL 氢氧化钾溶液
d.做本实验的当天室温较高
【答案】(1)-41.8 kJ/mol (2)b、c (3)① 玻璃搅拌器 ② 保温减少热量散失 (4)保证盐酸完全反应 (5)-53.5 kJ/mol (6) (7)ab
【解析】(1)根据盖斯定律:得的;
(2)a.反应前后气体的体积不变,则体系压强始终不变,不能判断达到平衡状态,a错误;
b.混合气体的颜色保持不变,即表示二氧化氮的浓度不变,说明反应达到平衡状态,b正确;
c.浓度保持不变,说明反应达到平衡状态,c正确;
d.无论反应是否达到平衡状态,都存在每生成1 mol 消耗1mol ,不能判断反应达到平衡状态,d错误;
故答案选bc;
(3)仪器A的名称是玻璃搅拌器;隔热层的作用为保温减少热量散失;
(4)实验中碱稍过量可以保证盐酸完全反应;
(5)取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度,则3次实验反应前体系的温度分别为:20.1℃、20.3℃、20.5℃,结合其终止温度,可得3次实验的温度差分别为:3.2℃、3.1℃、3.3℃,3次实验的温度差的平均值为3.2℃,溶液的总质量为100 g,该实验测得反应放出的热量为Q=cmΔT=100 g×4.18 J•g-1•℃-1×3.2℃=1.3376 kJ,则生成1mol H2O时的反应热;
(6)① 醋酸是弱酸,电离吸热,则稀醋酸与NaOH溶液发生中和反应的中和热数值小于57.3 kJ•mol-1,即ΔH1>-57.3 kJ•mol-1;②Ba2+和生成BaSO4时放热,则Ba(OH)2溶液中加入稀硫酸发生中和反应的中和热数值大于57.3 kJ•mol-1,即ΔH2<-57.3 kJ•mol-1;③ 稀硝酸是强酸的稀溶液,则与NaOH溶液发生中和反应的中和热ΔH3=-57.3 kJ•mol-1,所以;
(7)a.用量筒量取盐酸的体积时仰视读数,量取盐酸体积偏大,生成的水偏多,放出的热量偏多,符合题意;
b.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中,热量损失较多,符合题意;
c.将50 mL 氢氧化钠溶液取成了50 mL 氢氧化钾溶液,生成水的量不变,放出的热量不变,不符合题意;
d.做本实验的当天室温较高,空气温度与放出的热量无关,不影响温度的变化,不符合题意;
故答案选ab。
33.(2025-2026高二上·新疆克拉玛依市高中学·期中)按要求回答下列问题:
.羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中,使CO与发生下列反应并达到平衡:
(1)若反应前CO的物质的量为10 mol,达到平衡时CO的物质的量为8 mol,且化学平衡常数为0.1.下列说法正确的是 (填字母)。
a.升高温度,的浓度增大,表明该反应是吸热反应
b.通入CO后,正反应速率逐渐增大
c.反应前的物质的量为7 mol
d.达到平衡时CO的转化率为80%
(2)在不同温度下达到化学平衡时,的转化率如图所示,则该反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。
(3)在某温度下,向1 L的密闭容器中通入10 mol CO和10 mol ,平衡时测得CO的转化率为40%,则该温度下反应的平衡常数为 。
.在一个容积不变的密闭容器中发生反应:,其平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示。
t/℃
700
800
900
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(4)该反应的平衡常数表达式为 , 0。
(5)在900℃,向容器中充入1 mol CO、5 mol ,保持温度不变,反应达到平衡后,其平衡常数 1.0(填“大于”或“等于”或“小于”)。
(6)若1200℃时,在某时刻反应混合物中、、CO、的浓度分别为2 mol/L、2 mol/L、4 mol/L、4 mol/L,则此时上述反应的平衡移动方向为 (填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。
【答案】(1)c (2)放热 (3) (4)① ② > (5)等于 (6)逆反应方向
【解析】(1)a.升高温度,的浓度增大,表明该反应逆向移动,即逆反应吸热,则正反应为放热反应,a错误;
b.通入CO后,正反应速率瞬时增大,并不是逐渐增大,错误;
c.依据上述题干信息,设加入的物质的量为x mol,可列三段式: 依据三段式可求其平衡常数,代入上述数据可求得x=7,故反应的物质的量为7 mol,c正确;
d.依据上述三段式信息,可求达到平衡时CO的转化率为=20%,d错误;
故选c。
(2)由图像可知,随着反应温度升高,的转化率下降,表明升温反应逆向移动,即该反应为放热反应;
(3)依据题干所给信息可列三段式: 则该反应的平衡常数;
(4)由题干信息可知,该反应的平衡常数表达式为,另由于随温度升高,平衡常数增大,故该反应为吸热反应,即>0;
(5)平衡常数只受温度影响,不随加入量的多少而改变,故保持温度为900℃,其平衡常数仍等于1.0;
(6)1200℃时其平衡常数为2.6,此时该反应的浓度熵为,代入数据可求得,此时,故该反应应向逆反应方向移动。
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题型02 化学反应原理综合题
1.【答案】(1)① (2)③ (3) (4) (5)① 增大压强 ② 降低温度
2.【答案】(1)-90 (2)+49.4 (3)-49 (4)-3526
3.【答案】1. B 2. CD 3. CN-+=+ 4. 0.02 5. ① 图1 ② 酚酞 ③ > 6. < 7. ① 碱 ② CN-+H2OHCN+OH- ③ 碱 ④ HCN的电离常数为5×10-10,CN-的水解常数是,水解大于电离,则溶液呈碱性
4.【答案】(1)① 反应物的总能量 ② 生成物的总能量 (2)① 正反应的活化能 ② 逆反应的活化能 (3)无 (4)-198
5.【答案】(1) (2)① ① ② ② (或 ) (3)
6.【答案】(1)B (2)A (3)燃烧过程中断键吸收的能量小于成键放出的能量,使得燃烧过程放热 (4)482 (5)① ① ⑦ ⑨ ⑩⑫ ② ② ④ ⑧ ⑩⑬ ③ ② ④⑬ ④ H2SHS-+H+,HS-H⁺+S2-
7.【答案】(1)① > ② 石墨 (2)① 放热 ② ③ 没有 (3)803
8.【答案】(1)BE (2)① ② BE ③ (3)① B>C>A=D ② c ③ a
9.【答案】(1) (2)① ② 正向 ③ 减小 ④ 不变 ⑤ 向A中加入热水,B中加入等体积冷水 ⑥ A中气体颜色比B中深,升温的平衡正向移动
10.【答案】(1)① < ② > ③ KA=KB>KC ④ bc (2)① 400 ② 增大 ③ >
11.【答案】(1)① -747 ② 低温 ③ 1617 (2)① 320℃ ② 催化剂2 ③ 升温使催化剂活性降低或升温平衡逆向移动 (3)① << ② 反应②
12.【答案】(1) (2)① HCOOH ② B (3)小于 (4) (5)① c>b>a ② d (6)9∶2
13.【答案】(1)① H2C2O4浓度 ② < (2)2.6×10⁻4 (3)KMnO4溶液褪色时间 (4)① 反应放热 ② 产物Mn2+是反应的催化剂
14.【答案】(1)cd (2)① < ② = (3)① < ② < (4)① 0.2mol/(L·min) ② 50% ③ 增大压强、分离出甲醇或增大氢气浓度 ④ 0.25 ⑤ 正向
15.【答案】① 因为冰醋酸未电离,无自由移动的离子 ② c<a<b ③ c ④ AC ⑤ V1= V2=V3
16.【答案】(1) (2) (3)① 较低温度 ② -90.9 ③ BC
17.【答案】① D ② ③ 正向进行 ④ 50% ⑤ ⑥ 该反应为放热反应,在相同时,温度越低,CO的转化率越大 ⑦ 纳米CaO表面积比微米CaO大,吸收CO2能力比微米CaO强
18.【答案】(1)① -740 ② 低温 (2)① 320℃ ② 催化剂2 ③ 升温使催化剂活性降低或升温平衡逆向移动 (3) (4)温度过低转化率较小,温度过高选择性较小(或者在200~280℃时,转化率较大,选择性较高)
19.【答案】(1)① ② (2)① ② ③ 46 (3) (4)① ② 10% (5)b
20.【答案】(1)① 二 ② -103.7kJ/mol ③ 高温 ④ > (2)① 50% ② 0.025 ③ BC
21.【答案】(1)① +110.8 ② AD (2)① b ② CD (3)① < ② c ③ 252
22.【答案】(1)① -90.5 ② 10-7 (2)① a ② 正反应放热,温度升高,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小 (3)① 0.0075 ② 80% ③ 2.5×103或2500 ④ AB
23.【答案】(1)① 不能 ② (2)① 2 ② = ③ 向左 ④ 不改变 (3)① t4~t5 ② C ③
24.【答案】(1)① 1 mol ② 3 mol (2)① 2 ② 34 ③ 17 ④ 6 (3)
25.【答案】(1)小于 (2)大于 (3)+89.3 (4)① 25 ② A ③ BD
26.【答案】① 4 ② 1×10-7 ③ 增大 ④ 减小 ⑤ 106
27.【答案】(1)① b-a ② (2)① ② ③ (3)① ② 反应放热多 (4)① 玻璃搅拌器(或环形玻璃搅拌棒) ② 一水合氨为弱碱,电离吸热,导致实际放出热量偏小,中和热数值小于 (5)
28.【答案】(1)N2(g)+2H2(g)=N2H4(g)ΔH=+61.8kJ/mol (2)① -151.7 ② 任意温度 (3)① 减小 ② D (4)温度高于600℃,消碳反应速率大于积碳反应速率
29.【答案】(1)-49.5 (2)BD (3)能 (4)① 12.5 ② > (5)① 减小 ② 该反应放热,随着反应进行,绝热容器体系温度升高,相较于恒温容器平衡逆向移动 (6)
30.【答案】(1)2或12 (2)2.5×10-11 (3)① 1.0×10-15 ② 10:1 (4)① 3 ② 强电解质 ③ 1:20 (5)① ②
31.【答案】(1)① 加入催化剂 ② ③ B (2)⑤ (3)① ② (4)① 增大 ② 逆向 ③
32.【答案】(1)-41.8 kJ/mol (2)b、c (3)① 玻璃搅拌器 ② 保温减少热量散失 (4)保证盐酸完全反应 (5)-53.5 kJ/mol (6) (7)ab
33.【答案】(1)c (2)放热 (3) (4)① ② > (5)等于 (6)逆反应方向
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