内容正文:
高考真题集训(二)——研真题,感悟高考真谛
1.(2025·浙江1月选考)下列说法正确的是( )
A.常温常压下H2(g)和O2(g)混合无明显现象,则反应2H2(g)+O2(g)2H2O(l)在该条件下不自发
B.3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH<0,升高温度,平衡逆移,则反应的平衡常数减小
C.CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH<0,则正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.Na(s)+Cl2(g)NaCl(s) ΔH<0,Na+(g)+Cl-(g)NaCl(s) ΔH<0,则Na(s)+Cl2(g)Na+(g)+Cl-(g) ΔH<0
解析:B 根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS,该反应ΔH<0、ΔS<0,温度较低时ΔG<0,故低温条件下反应能自发进行,A错误;该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,B正确;该反应为放热反应,则E正-E逆<0,即正反应的活化能小于逆反应的活化能,C错误;①Na(s)+Cl2(g)NaCl(s) ΔH1<0,②Na+(g)+Cl-(g)NaCl(s) ΔH2<0,根据盖斯定律,反应①-反应②得到目标反应Na(s)+Cl2(g)Na+(g)+Cl-(g),则ΔH=ΔH1-ΔH2,由于不能明确ΔH1、ΔH2的相对大小,则ΔH的正负不能确定,D错误。
2.(2025·甘肃高考)CO2加氢转化成甲烷,是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525 ℃,101 kPa下,CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-185 kJ·mol-1。反应达到平衡时,能使平衡向正反应方向移动的是( )
A.减小体系压强
B.升高温度
C.增大H2浓度
D.恒容下充入惰性气体
解析:C 该反应为气体分子数减小的反应,减小体系压强,平衡向气体分子数增大的方向移动,即平衡向逆反应方向移动,A错误;该反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,即平衡向逆反应方向移动,B错误;增大H2浓度,反应物浓度增大,平衡向正反应方向移动,C正确;恒容下充入惰性气体,反应体系中各物质浓度不变,平衡不移动,D错误。
3.(2025·江西高考)一定压强下,乙烯水合反应为C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)。
已知:ΔH(J·mol-1)=-34 585-26.4T
ΔG(J·mol-1)=-34 585+26.4T·ln T+45.19T
气体均视为理想气体,下列说法正确的是( )
A.反应的活化能:E正>E逆
B.恒温恒容充入N2,平衡向左移动
C.ΔS随温度升高而降低
D.平衡后,升高温度,Δv正>Δv逆
解析:C ΔH=E正-E逆,题目中ΔH=-34 585-26.4T,ΔH为负值且随温度升高而变小,说明E正<E逆,A错误;恒温恒容充入N2,总压增大,但反应体系中各物质分压不变,平衡不移动,B错误;由ΔG=ΔH-TΔS代入数据得ΔS=-71.59-26.4ln T,温度T升高时ln T增大,ΔS更小,ΔS随温度升高而降低,C正确;该反应的ΔH<0,为放热反应,升温使放热反应的逆反应速率增加更多,Δv逆 > Δv正,D错误。
4.(2025·江苏高考)甘油(C3H8O3)水蒸气重整获得H2过程中的主要反应:
反应Ⅰ C3H8O3(g)3CO(g)+4H2(g) ΔH>0
反应Ⅱ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应Ⅲ CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH<0
1.0×105 Pa条件下,1 mol C3H8O3和9 mol H2O发生上述反应达平衡状态时,体系中CO、H2、CO2和CH4的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是( )
A.550 ℃时,H2O的平衡转化率为20%
B.550 ℃反应达平衡状态时,n(CO2)∶n(CO)=11∶25
C.其他条件不变,在400~550 ℃范围,平衡时H2O的物质的量随温度升高而增大
D.其他条件不变,加压有利于增大平衡时H2的物质的量
解析:A 反应Ⅰ是吸热反应,反应Ⅱ和Ⅲ是放热反应,升高温度,反应Ⅰ的平衡正向移动,反应Ⅱ和Ⅲ的平衡逆向移动,CH4的物质的量降低,CO和H2的物质的量升高,由C原子守恒知,550 ℃时n(CO)<(3-2.2)mol,故曲线①为H2,②为CH4,③为CO。
平衡体系中的含H物质有C3H8O3、H2、H2O、CH4,含C物质有C3H8O3、CH4、CO、CO2,根据C元素守恒有:1 mol×3=3n(C3H8O3)+n(CH4)+n(CO)+n(CO2),根据H元素守恒有:1 mol×8+9 mol×2=8n(C3H8O3)+4n(CH4)+2n(H2)+2n(H2O),两式联立,结合上述分析和图中数据可得n(H2O)=7.2 mol,故550 ℃时,H2O的平衡转化率为×100%=20%,A正确;由题图知,550 ℃反应达到平衡时,n(CO2)∶n(CO)=11∶2,B错误;其他条件不变,在400~550 ℃范围内,升高温度,反应Ⅰ的平衡正向移动,反应Ⅱ和Ⅲ的平衡逆向移动,CO2的物质的量增加,说明反应Ⅲ的平衡逆向移动的程度大于反应Ⅱ,故平衡时H2O的物质的量随温度升高而减小,C错误;反应Ⅰ是气体分子数增大的反应,反应Ⅱ是气体分子数不变的反应,反应Ⅲ是气体分子数减小的反应,其他条件不变,增大压强,反应Ⅰ的平衡逆向移动,反应Ⅱ的平衡不移动,反应Ⅲ的平衡正向移动,平衡时H2的物质的量减少,D错误。
5.(2025·河南高考)在催化剂a或催化剂b作用下,丙烷发生脱氢反应制备丙烯,总反应的化学方程式为CH3CH2CH3(g)CH3CHCH2(g)+H2(g),反应进程中的相对能量变化如图所示[*表示吸附态,*CH3CHCH2+2*HCH3CHCH2(g)+H2(g)中部分进程已省略]。
下列说法正确的是( )
A.总反应是放热反应
B.两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同
C.和催化剂b相比,丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定
D.①转化为②的进程中,决速步骤为*CH3CH2CH3*CH3CHCH3+*H
解析:C
化学平衡常数只与温度有关,而与其他条件无关,因此两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数相同,B错误;反应的决速步骤为活化能最大的步骤,即反应进行最慢的步骤,由图像可以看出,在①转化为②的进程中,*CH3CHCH3+*H*CH3CHCH2+2*H的活化能最大,因此①转化为②的进程中,决速步骤为*CH3CHCH3+*H*CH3CHCH2+2*H(或写为*CH3CHCH3*CH3CHCH2+*H),D错误。
6.(2025·广西高考)常温下,浓度均为1×10-3 mol·L-1的HClO和Cl混合溶液体系,存在竞争反应:
Ⅰ.HClO+2Cl+H+2ClO2+Cl-+H2O
Ⅱ.HClO+ClCl+Cl-+H+
初始pH=2.5的条件下,含氯微粒的浓度随时间的变化曲线如图(忽略其他反应)。下列说法正确的是( )
A.曲线②表示的微粒为Cl
B.0~2.0 s内,c(H+)逐渐减小
C.0~2.0 s内,v(HClO)=2.9×10-4 mol·L-1·s-1
D.体系中v正(HClO)∶v逆(ClO2)=1∶2时,反应Ⅰ达到平衡状态
解析:B 由反应Ⅰ和Ⅱ可知,生成物为ClO2、Cl、Cl-,根据氯元素守恒及2.0 s时数据,得出c(ClO2)=0.64×10-3 mol·L-1,c(Cl-)=0.42×10-3 mol·L-1,c(Cl)=0.10×10-3 mol·L-1,故曲线②为Cl-,曲线③为Cl,A错误;0~0.2 s反应Ⅰ消耗H+(0.32×10-3 mol·L-1),反应Ⅱ生成H+(0.10×10-3 mol·L-1),总H+变化量Δc(H+)=-0.22×10-3 mol·L-1<0,即H+浓度逐渐减小,B正确;0~2.0 s内HClO浓度变化Δc=Δc(Cl-)=0.42×10-3 mol·L-1,v===2.1×10-4mol·L-1·s-1,C错误;v正(HClO)为两反应消耗HClO的总速率,v逆(ClO2)仅为反应Ⅰ的逆反应速率,平衡时应满足反应Ⅰ的v正Ⅰ(HClO)∶v逆(ClO2)=1∶2,而非总v正(HClO),D错误。
7.(2025·安徽高考)Ⅰ.通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应:
①HCOOH(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+26.3 kJ·mol-1
②HCOOH(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-14.9 kJ·mol-1
(1)反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中通入一定量的HCOOH(g),发生上述两个分解反应,下列说法中能表明反应达到平衡状态的是 (填标号)。
a.气体密度不变
b.气体总压强不变
c.H2O(g)的浓度不变
d.CO和CO2的物质的量相等
(3)一定温度下,使用某催化剂时反应历程如图,反应①的选择性接近100%,原因是 ;升高温度,反应历程不变,反应①的选择性下降,可能的原因是 。
Ⅱ.甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(CO和H2)的重要方法,主要反应有:
③CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
④CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
⑤CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
(4)恒温恒容条件下,可提高CH4平衡转化率的措施有 (填标号)。
a.增加原料中CH4的量
b.增加原料中CO2的量
c.通入Ar气
(5)恒温恒压密闭容器中,投入不同物质的量之比的CH4/CO2/Ar混合气,投料组成与CH4和CO2的平衡转化率之间的关系如图。
ⅰ.投料组成中Ar含量下降,平衡体系中n(CO)∶n(H2)的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
ⅱ.若平衡时Ar的分压为p kPa,根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数Kp= (kPa)2(用含p的代数式表示,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)。
答案:(1)-41.2 (2)bc (3)反应①的活化能远小于反应② 升高温度,反应②的反应速率提升程度更大 (4)b (5)ⅰ.增大 ⅱ.p2
解析:(1)根据盖斯定律,由反应②-反应①,可得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-14.9 kJ·mol-1-26.3 kJ·mol-1=-41.2 kJ·mol-1。(2)该反应中反应物、生成物均为气体,气体总质量不变,容器恒容,则气体密度始终不变,故a错误;反应①和②反应前后气体分子数均不相等,气体总压强为变量,则气体总压强不变可以说明反应达到平衡状态,故b正确;H2O(g)的浓度不变,则反应体系中各物质浓度均不变,可以说明反应达到平衡状态,故c正确;CO和CO2的物质的量相等,不能说明各物质浓度不变,不能说明反应达到平衡状态,故d错误。(3)由题图可知,使用该催化剂时反应①的活化能远小于反应②的,故此时反应①的选择性接近100%;活化能越高的反应的速率对温度越敏感,反应②的活化能更高,升温使其化学反应速率的增加更明显,故升高温度,反应①的选择性下降。(4)增加原料中CH4的量,反应③和反应⑤平衡正向移动,但CH4的平衡转化率降低,故a错误;增加原料中CO2的量,反应③平衡正向移动,CH4的平衡转化率增大,故b正确;恒容条件下通入Ar气,体系压强增大,但各反应物浓度不变,平衡不移动,CH4的平衡转化率不变,故c错误。(5)ⅰ.由题图知,随着投料组成中Ar含量下降,CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率,说明反应④正向进行程度大于反应⑤正向进行程度,故平衡体系中n(CO)∶n(H2)的值将增大。ⅱ.根据a、b两点起始时CH4/CO2/Ar的物质的量之比为40/40/20,平衡时CO2的转化率为30%,CH4的转化率为20%,设起始时CH4、CO2、Ar的物质的量分别为2 mol、2 mol、1 mol,反应③中CH4转化a mol,则反应⑤中CH4转化(2×20%-a)mol,反应④中CO2转化(2×30%-a)mol,列关系式如下:
平衡时n(CH4)=1.6 mol,n(CO2)=1.4 mol,n(CO)=2a mol+(0.6-a)mol+(0.4-a)mol=1 mol,n(H2)=2a mol+3(0.4-a)mol-(0.6-a)mol=0.6 mol,n(H2O)=(0.6-a)mol-(0.4-a)mol=0.2 mol。恒压密闭容器中,气体的分压之比等于物质的量之比,平衡时Ar的分压为p kPa,则p(CH4)=1.6p kPa,p(H2O)=0.2p kPa,p(CO)=p kPa,p(H2)=0.6p kPa,故反应⑤的Kp===(kPa)2。
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