
?河北省2023年高考化學(xué)模擬題匯編-09化學(xué)平衡(解答題)
一、原理綜合題
1.(2023·河北唐山·統(tǒng)考一模)甲醇水蒸氣重整制氫已經(jīng)成為工業(yè)上制取氫氣的重要工藝,甲醇水蒸氣重整過(guò)程中可能出現(xiàn)以下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:??
反應(yīng)Ⅱ:??
反應(yīng)Ⅲ:??
回答下列問(wèn)題:
(1)_______,反應(yīng)Ⅲ可在_______(填“高溫”或“低溫”或“任意溫度”)下可自發(fā)進(jìn)行。
(2)一定溫度下,將1mol甲醇與3mol水蒸氣投入密閉容器中發(fā)生反應(yīng),一段時(shí)間后達(dá)到平衡,測(cè)得甲醇的轉(zhuǎn)化率為80%,水蒸氣體積分?jǐn)?shù)為,則
①該反應(yīng)中水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)______。
②反應(yīng)Ⅰ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)_______。
③若對(duì)體系增大壓強(qiáng),反應(yīng)Ⅰ平衡_______(填“移動(dòng)”或“不移動(dòng)”)。
(3)某科研團(tuán)隊(duì)對(duì)光催化還原轉(zhuǎn)化為甲醇進(jìn)行研究(原理如圖),取得了一定進(jìn)展。
①電極1的電勢(shì)_______(填“高于”或“低于”)電極2的電勢(shì)。
②該光催化過(guò)程的總反應(yīng)方程式為_(kāi)______。
2.(2023·河北·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))甲醇是一種基本的有機(jī)化工原料,用途十分廣泛。應(yīng)用催化加氫規(guī)?;a(chǎn)甲醇是綜合利用,實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”的有效措施之一。我國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)二氧化碳電催化還原制甲醇的反應(yīng),需通過(guò)以下兩步實(shí)現(xiàn):
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的相對(duì)能量變化情況如圖所示。
_______。
(2)若,下列溫度下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的是_______(填序號(hào))。
A. B.10℃ C. D.
(3)恒壓下,分別向無(wú)分子篩膜和有分子篩膜(能選擇性分離出)的兩個(gè)同體積容器中通入和,甲醇的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示。溫度相同時(shí),有分子篩膜的容器中甲醇的產(chǎn)率大于無(wú)分子監(jiān)膜的原因?yàn)開(kāi)______。
(4)按照投料,在恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度和壓強(qiáng)變化如圖所示。
①壓強(qiáng)、、由大到小的順序是_______。
②壓強(qiáng)為時(shí),溫度高于之后,隨著溫度升高平衡轉(zhuǎn)化率增大的原因是_______;
③同時(shí)增大的平衡轉(zhuǎn)化率和的產(chǎn)率可采取的措施是_______。
④一種應(yīng)用雙極膜(由陽(yáng)離子和陰離子交換膜構(gòu)成)通過(guò)電化學(xué)還原制備甲醇的電解原理如圖所示。催化電極的電極反應(yīng)式為_(kāi)______,雙極膜內(nèi)每消耗水,理論上石墨電極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下_______。
3.(2023·河北衡水·衡水市第二中學(xué)??寄M預(yù)測(cè))環(huán)己烯是工業(yè)常用的化工品。工業(yè)上通過(guò)熱鉑基催化劑重整將環(huán)己烷脫氫制備環(huán)己烯,化學(xué)反應(yīng)為????△H。
(1)幾種共價(jià)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下:
共價(jià)鍵
H—H
C—H
C—C
C=C
鍵能/()
436
413
348
615
△H=_______。
(2)在恒溫恒容密閉容器中充入環(huán)己烷氣體,僅發(fā)生上述反應(yīng)。下列敘述錯(cuò)誤的是_______(填字母)。A.氣體平均摩爾質(zhì)量不隨時(shí)間變化時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B.平衡后再充入氣體,平衡向右移動(dòng),轉(zhuǎn)化率增大
C.加入高效催化劑,單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)率可能會(huì)增大
D.增大固體催化劑的質(zhì)量,一定能提高正、逆反應(yīng)速率
(3)環(huán)己烷的平衡轉(zhuǎn)化率和環(huán)己烯的選擇性()隨溫度的變化如圖所示。
①隨著溫度升高,環(huán)己烷平衡轉(zhuǎn)化率增大的原因是_______。隨著溫度升高,環(huán)己烯的選擇性變化的可能原因是_______(填字母)。
A.平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)?????????B.環(huán)己烷裂解發(fā)生副反應(yīng)
C.環(huán)己烯易發(fā)生聚合反應(yīng)?????????????D.催化劑的選擇性增大
②當(dāng)溫度高于600℃時(shí),可能的副產(chǎn)物有_______(任寫一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。
(4)在873K、100kPa條件下,向反應(yīng)器中充入氬氣和環(huán)己烷的混合氣體,僅發(fā)生反應(yīng):。
①環(huán)己烷的平衡轉(zhuǎn)化率隨的增大而升高,其原因是_______。
②當(dāng)時(shí),達(dá)到平衡所需時(shí)間為20min,環(huán)己烷的平衡轉(zhuǎn)化率為,則環(huán)己烷分壓的平均轉(zhuǎn)化速率為_(kāi)______。該環(huán)己烷脫氫反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)_______kPa。(均保留2位小數(shù))注:用分壓計(jì)算的平衡常數(shù)為壓強(qiáng)平衡常數(shù)(),分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。
(5)“”表示鉑基催化劑,“*”表示吸附在該催化劑表面,環(huán)己烷脫氫反應(yīng)的機(jī)理如下,請(qǐng)補(bǔ)充基元反應(yīng)③______;
①
②
③
④ *H2H2+
4.(2023·河北·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))氮氧化物和一氧化碳污染指數(shù)是衡量空氣質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn),它們的治理刻不容緩?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1)已知:①CO2(g)+C(s)2CO(g)????△H1=+172.5kJ?mol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.5kJ?mol-1
③2NO(g)N2(g)+O2(g) △H3=-180.5kJ?mol-1
則CO還原NO的熱化學(xué)方程式為_(kāi)____,在此反應(yīng)中為提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率同時(shí)提高反應(yīng)速率,可以采取的措施是_____(答出一條即可)。
(2)已知:2NO(g)N2(g)+O2(g) △H3=-180.5kJ?mol-1中v正=k正×c2(NO)、v逆=k逆×c(N2)×c(O2),(k正、k逆分別為正逆反應(yīng)速率常數(shù))。
①該反應(yīng)在某條件下達(dá)到平衡后,降低溫度,k正_____(填“增大”或“減小”,下同),k正:k逆=_____。
②下列有關(guān)說(shuō)法正確的是_____(填標(biāo)號(hào))。
A.延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間有利于提高N2的平衡產(chǎn)率
B.適當(dāng)增大NO(g)的濃度,有利于提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率
C.恒溫、固定容積的密閉容器中,混合氣體的壓強(qiáng)保持不變時(shí)達(dá)到平衡
D.體系達(dá)平衡后,若壓縮體積,平衡不發(fā)生移動(dòng),但是逆反應(yīng)速率變快
(3)一定條件下,CH4分解生成碳的反應(yīng)歷程如圖所示。該歷程分4步進(jìn)行,其中第_____步為放熱反應(yīng),正反應(yīng)活化能最大一步的反應(yīng)方程式為_(kāi)_____。
(4)在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)合成甲醇的反應(yīng),CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0。在一恒壓密閉容器內(nèi)充入1molCO、2molH2和1molHe(代替合成氣中的雜質(zhì),不參與反應(yīng)),測(cè)得壓強(qiáng)為pMPa,加入合適催化劑后在恒溫條件下開(kāi)始反應(yīng),測(cè)得容器的體積變化如表:
反應(yīng)時(shí)間/min
0
10
20
30
40
50
60
容器體積/L
4
3.5
3.2
3.0
2.9
2.8
2.8
則氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)____,該溫度下的平衡常數(shù)Kp為_(kāi)____(MPa)-2(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),請(qǐng)用含p的式子表示)。
5.(2023·河北衡水·河北衡水中學(xué)校考一模)研究含氮元素物質(zhì)的反應(yīng)對(duì)生產(chǎn)、生活、科研等方面具有重要的意義。
(1)“神舟十三”號(hào)的火箭推進(jìn)劑為液態(tài)四氧化二氮和液態(tài)偏二甲肼(C2H8N2)。
已知:①C2H8N2 (l)+4O2 (g)=2CO2 (g)+N2 (g)+4H2O(1) △H1=-2 765.0 kJ·mol-l
②2O2 (g)+ N2 (g)=N2O4(1) △H2=-19.5 kJ·mol-l
③H2O (g)=H2O (1) △H3=-44.0 kJ·mol-l
則C2H8N2 (l)+2N2O4 (l)=3 N2 (g)+2 CO2 (g)+4 H2O (g)的△H為_(kāi)____________。
(2)碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率,反應(yīng)歷程為
第一步:I2 (g)→2I(g)(快反應(yīng))
第二步:I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反應(yīng))
第三步:2IO(g)+2N2O(g)→2N2 (g)+2O2 (g) +I2 (g)(快反應(yīng))
實(shí)驗(yàn)表明,含碘時(shí)N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k為速率常數(shù))。下列表述正確的是___________(填字母)。
A.N2O分解反應(yīng)中,k值與碘蒸氣濃度大小有關(guān)
B.IO為反應(yīng)的催化劑
C.第二步活化能比第三步大
(3)為避免汽車尾氣中的氮氧化合物對(duì)大氣的污染,需給汽車安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發(fā)生反應(yīng)2NO (g)+2CO (g)=N2 (g)+2CO2 (g) △H=-746.8 kJ·mol-1。
實(shí)驗(yàn)測(cè)得:v正=k正·p2(NO)·p2(CO),v逆=k逆·p(N2)·p2 (CO2)。其中k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù),只與溫度有關(guān);p為氣體分壓(分壓=物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)×總壓)。
①達(dá)到平衡后,僅升高溫度,k正增大的倍數(shù)________ (填“大于“小于”或“等于”) k逆增大的倍數(shù)。
②一定溫度下在剛性密閉容器中充入CO、NO和N2物質(zhì)的量之比為2:2:1,壓強(qiáng)為p0 kPa。達(dá)平衡時(shí)壓強(qiáng)為0.9p0 kPa,則=__________。
(4)我國(guó)科技人員計(jì)算了在一定溫度范圍內(nèi)下列反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp:
①3N2H4(l)=4NH2(g)+N2(g) △H1 Kp1
②4NH3(g)=2N2(g)+6H2(g) △H2 Kp2
繪制pKp1-T和pKp2-T的線性關(guān)系圖如圖所示:(已知:p Kp = -lg Kp)
①由圖可知,△H1________(填“>”或“”或“5.5時(shí)反而減小。pH>5.5時(shí),NO去除率減小的可能原因是_______。
(4)直接電解吸收制備硝酸。用稀硝酸吸收生成,再將吸收液導(dǎo)入電解槽電解,使之轉(zhuǎn)化為硝酸,電解裝置如圖所示。
①a接電源的_______極。電解過(guò)程中,石墨顆粒電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)______。
②右側(cè)石墨電極上放出的氣體為空氣的主要成分之一,則右側(cè)石墨電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)______。
參考答案:
1.(1)???? 91.9(或+91.9)???? 高溫
(2)???? 20%???? 2.75???? 移動(dòng)
(3)???? 高于???? 2CO2+4H2O 2CH3OH+3O2
【詳解】(1)反應(yīng)Ⅲ-反應(yīng)Ⅰ可得反應(yīng)Ⅱ,根據(jù)蓋斯定律,==;反應(yīng)Ⅲ的,,在高溫下,即在高溫下反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行,故答案為:91.9(或+91.9);高溫;
(2)設(shè)轉(zhuǎn)化的水蒸氣的物質(zhì)的量為x,列出有關(guān)反應(yīng)的三段式:
依據(jù)水蒸氣體積分?jǐn)?shù)為,則有:=,解得x=0.6;
①該反應(yīng)中水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為100%=20%;
②設(shè)反應(yīng)Ⅰ達(dá)到平衡時(shí)總壓為P,則CO、H2O、CO2、H2的分壓分別為:p(CO)=P、p(H2O)=P、p(CO2)=P、p(H2)=P,則壓強(qiáng)平衡常數(shù)==2.75;
③反應(yīng)Ⅱ是氣體體積增大的吸熱反應(yīng),若對(duì)體系增大壓強(qiáng),反應(yīng)Ⅱ平衡會(huì)向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則使體系溫度發(fā)生改變,導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ平衡發(fā)生移動(dòng),故答案為:移動(dòng)。
(3)①由圖可知,電極1發(fā)生CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的反應(yīng),CO2被還原,電極2發(fā)生H2O轉(zhuǎn)化為O2的反應(yīng),H2O被氧化,則電極1為正極,電極2為負(fù)極,正極電勢(shì)高于負(fù)極電勢(shì),則電極1的電勢(shì)高于電極2的電勢(shì),故答案為:高于;
②負(fù)極反應(yīng)為:2H2O-4e-=4H++O2↑,正極反應(yīng)為:CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O,將兩反應(yīng)式相加得總反應(yīng)方程式為2CO2+4H2O 2CH3OH+3O2,故答案為:2CO2+4H2O 2CH3OH+3O2。
2.(1)
(2)A
(3)分子篩膜能不斷分離出,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行
(4)???? ???? ,,升高溫度,反應(yīng)Ⅰ正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ逆向移動(dòng)。之后,反應(yīng)Ⅰ起主導(dǎo)作用,的平衡轉(zhuǎn)化率增大???? 增大壓強(qiáng)???? ????
【詳解】(1)步驟Ⅱ的反應(yīng)熱生成物的總能量—反應(yīng)物的總能量。
(2)若根據(jù)圖示,,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,則,,溫度低于時(shí)反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,選A。
(3)分子篩膜能不斷分離出,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行,提高了甲醇的產(chǎn)率,所以溫度相同時(shí),有分子篩膜的容器中甲醇的產(chǎn)率大于無(wú)分子監(jiān)膜。
(4)①合成甲醇的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),所以溫度相同時(shí),壓強(qiáng)越大,的平衡轉(zhuǎn)化率越大,所以。
②,,升高溫度,反應(yīng)Ⅰ正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ逆向移動(dòng)。之后,反應(yīng)Ⅰ起主導(dǎo)作用,的平衡轉(zhuǎn)化率增大,所以壓強(qiáng)為時(shí),溫度高于之后,隨著溫度升高平衡轉(zhuǎn)化率增大;
③增大壓強(qiáng),反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng),的產(chǎn)率增大,CO的濃度降低,由于CO的濃度降低反應(yīng)Ⅰ正向移動(dòng),的平衡轉(zhuǎn)化率增大,同時(shí)增大的平衡轉(zhuǎn)化率和的產(chǎn)率可采取的措施是增大壓強(qiáng)。
④據(jù)圖示可知,在催化電極上得電子還原成,電極反應(yīng)式為。石墨電極反應(yīng)為,通過(guò)膜向石墨電極移動(dòng),雙極膜內(nèi)每消耗水,向石墨電極遷移并放電,同時(shí)通過(guò)膜向催化電極遷移,可見(jiàn)消耗同時(shí)生成,標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為。
3.(1)+123
(2)AC
(3)???? 正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正向移動(dòng)???? BC???? 等
(4)???? 恒壓條件下,增大Ar的物質(zhì)的量,相當(dāng)于減小壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng)???? 2.92???? 66.67
(5)
【詳解】(1)焓變=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能,??△H=348×6+413×12-(348×5+615+413×10+436)=+123;
(2)A.反應(yīng)過(guò)程中氣體總質(zhì)量不變,氣體物質(zhì)的量增大,氣體平均摩爾質(zhì)量是變量,所以氣體平均摩爾質(zhì)量不隨時(shí)間變化時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故A正確;
B.平衡后再充入氣體,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),轉(zhuǎn)化率減小,故B錯(cuò)誤;
C.加入高效催化劑,反應(yīng)速率加快,單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)率可能會(huì)增大,故C正確;
D.催化劑通過(guò)參與化學(xué)反應(yīng)改變反應(yīng)歷程,加快反應(yīng)速率,增大固體催化劑的質(zhì)量,如果不能增大接觸面積,不一定能提高正、逆反應(yīng)速率,故D錯(cuò)誤;
選AC;
(3)①正反應(yīng)吸熱,升高溫度平衡像這樣的,所以隨著溫度升高環(huán)己烷平衡轉(zhuǎn)化率增大。
A.正反應(yīng)吸熱,升高溫度平衡正向移動(dòng),故不選A;
B.環(huán)己烷裂解發(fā)生副反應(yīng),使環(huán)己烷平衡轉(zhuǎn)化率增大而環(huán)己烯的選擇性降低,故選B;
C.環(huán)己烯易發(fā)生聚合反應(yīng),環(huán)己烯產(chǎn)率降低,使環(huán)己烯的選擇性降低,故選C;
D.若催化劑的選擇性增大,生成的環(huán)己烯增多,使環(huán)己烯的選擇性增大,故不選D;
選BC;
②當(dāng)溫度高于600℃時(shí),環(huán)己烷脫氫,可能的副產(chǎn)物有 等;
(4)①恒壓條件下,增大Ar的物質(zhì)的量,相當(dāng)于減小壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),環(huán)己烷的平衡轉(zhuǎn)化率隨的增大而升高;
②當(dāng)時(shí),初始時(shí),環(huán)己烷的分壓為 100kPa=75kPa,達(dá)到平衡所需時(shí)間為20min,環(huán)己烷的平衡轉(zhuǎn)化率為,
達(dá)到平衡時(shí)環(huán)己烷的分壓為kPa、環(huán)己烯的分壓為 kPa、氫氣的分壓為 kPa ,則環(huán)己烷分壓的平均轉(zhuǎn)化速率為。該環(huán)己烷脫氫反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)kPa;
(5)根據(jù)基元反應(yīng)④,可知基元反應(yīng)③為 。
4.(1)???? 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)????△H=-746.5kJ?mol-1???? 增大壓強(qiáng)、通入CO氣體
(2)???? 減小???? 增大???? D
(3)???? 三???? CH+HC+2H
(4)???? 60%????
【詳解】(1)根據(jù)蓋斯定律,③-①+②得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)??△H=△H3-△H1+△H2=-746.5kJ?mol-1;該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),NO的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率均增大,通入CO氣體,增大反應(yīng)物濃度,反應(yīng)速率增大,平衡正向移動(dòng),NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大,因此可以采取的措施是增大壓強(qiáng)、通入CO氣體。
(2)①該反應(yīng)為放熱反應(yīng),降低溫度,均減小,而溫度改變瞬間各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變,說(shuō)明均減??;降低溫度,平衡正向移動(dòng),說(shuō)明,則減小的程度小于的程度,即減小的程度小于減小的程度,即k正:k逆增大;
②A.反應(yīng)達(dá)到平衡后,延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間平衡也不移動(dòng),不會(huì)提高N2平衡產(chǎn)率,A錯(cuò)誤;
B.該反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng),適當(dāng)增大NO(g)的濃度,若在恒溫恒容條件下,等效于加壓,平衡不移動(dòng),若在恒溫恒壓條件下,平衡也不移動(dòng),因此不能提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率,B錯(cuò)誤;
C.恒溫、固定容積的密閉容器中,混合氣體的壓強(qiáng)與氣體的物質(zhì)的量成正比,該反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng),因此混合氣體的壓強(qiáng)是個(gè)不變量,其保持不變時(shí)不能作為反應(yīng)達(dá)到平衡的依據(jù),C錯(cuò)誤;
D.該反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng),體系達(dá)平衡后,若壓縮體積,平衡不發(fā)生移動(dòng),但是各組分的濃度增大,正、逆反應(yīng)速率均增大,D正確;
故選D。
(3)放熱反應(yīng)中反應(yīng)物總能量大于生成物總能量,由圖可知,第三步CH2+2H?CH+3H是放熱反應(yīng);最后一步正反應(yīng)活化能最大,其反應(yīng)的方程式為CH+HC+2H。
(4)根據(jù)已知信息可列三段式:,恒壓條件下,容器體積由4L變?yōu)?.8L,對(duì)應(yīng)氣體物質(zhì)的量將由4mol變?yōu)?.8mol,則物質(zhì)的量減少1.2mol,則,,則氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率為;平衡時(shí)體系總壓等于初始?jí)簭?qiáng),則各氣體的分壓依次為,,,,代入。
5.(1)-2550.0kJ·mol-1
(2)C
(3)???? 小于???? 或
(4)???? pKp2(T2) - pKp1(T1)
【詳解】(1)由蓋斯定律可知,①-2×②-4×③得反應(yīng):C2H8N2(1)+2N2O4(1)=3N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g),則ΔH=ΔH1-2ΔH2-3ΔH3=?2550.0kJ·mol-1;
(2)A.k為速率常數(shù)受溫度、催化劑、固體表面積性質(zhì)等影響,不受濃度影響,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
B.催化劑改變反應(yīng)速率,反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變;IO為中間過(guò)程產(chǎn)物,不是反應(yīng)的催化劑,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
C.活化能越大反應(yīng)越慢,第二步反應(yīng)為慢反應(yīng)、第三步反應(yīng)為快反應(yīng),故活化能第二步比第三步大,選項(xiàng)C正確;
答案選C;
(3)①達(dá)到平衡后,v正= v逆=k正·p2(NO)·p2(CO) =k逆·p(N2)·p2(CO2),反應(yīng)的平衡常數(shù)K=,反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),K值減小,則僅升高溫度,k正增大的倍數(shù)小于k逆增大的倍數(shù);
②一定溫度下在剛性密閉容器中充入CO、NO和N2物質(zhì)的量之比為2:2:1,設(shè)初始CO、NO和N2物質(zhì)的量分別為2mol、2mol、1mol,生成N2的物質(zhì)的量為x;
則反應(yīng)后總的物質(zhì)的量為(5-x)mol,初始?jí)簭?qiáng)為p0kPa,達(dá)平衡時(shí)壓強(qiáng)為0.9p0kPa,則,x=0.5mol,平衡時(shí)CO、NO、N2、CO2物質(zhì)的量分別為1mol、1mol、1.5mol、1mol,總的物質(zhì)的量為4.5mol,則K=;
(4)①由圖可知,Kp1隨著溫度的升高而減小,則平衡逆向移動(dòng),正反應(yīng)為放熱發(fā)應(yīng),ΔH1T1,由圖可知:pKp1(T2)-pKp1(T1)>∣pKp2(T2)-pKp2(T1)∣則:pKp1(T2)-pKp1(T1)> pKp2(T1)-pKp2(T2),pKp1(T2)+pKp2(T2)>pKp1(T1)+pKp2(T1),lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]即K(T1)>K(T2),因此升高溫度,K值減小,平衡逆向移動(dòng),則該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
6.(1)???? -241.8???? -165.2
(2)???? 1???? >
(3)???? p0-(a)>p0-(c)>p0-(b)???? b???? c???? 0.125???? 2.4
【詳解】(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù),△H1=[(-74.6+ x)-(-110+03)] kJ?mol-1=-206.4kJ?mol-1,解得x=-241.8;根據(jù)蓋斯定律,Ⅱ=Ⅰ+Ⅲ,。
(2)①根據(jù)圖1所示,℃時(shí),反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ的相等,反應(yīng)Ⅲ=反應(yīng)Ⅱ-反應(yīng)Ⅰ,則,;
②A、B兩點(diǎn)都是平衡點(diǎn),溫度越高反應(yīng)速率越大,A點(diǎn)溫度高于B點(diǎn),因此v正(A)> v逆(B)。
(3)①反應(yīng)Ⅱ的正向反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),反應(yīng)Ⅲ為反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng),結(jié)合已知條件,可知反應(yīng)相同時(shí)間起始總壓相等時(shí),初始分壓越大,越大,故;
②根據(jù)已知條件分析可知,a、b表示甲烷的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化關(guān)系,c、d表示CO的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化關(guān)系,結(jié)合(3)①的結(jié)論可推出在1MPa時(shí),表示和CO的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化關(guān)系的曲線依次是b、c。
設(shè)和初始物質(zhì)的量分別為1mol和3mol,生成的和CO的物質(zhì)的量均為xmol,列出三段式:
平衡時(shí)的體積分?jǐn)?shù)%,解得,平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為,平衡時(shí)的分壓,用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算得反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)。
7.(1)
(2)c
(3)???? H的電負(fù)性大于Zn而小于O,吸附在O2-上的H帶正電,與C-O上帶負(fù)電的O結(jié)合,吸附在Zn2+上的H帶負(fù)電,與C-O上帶正電的C結(jié)合???? ac
(4)???? 0.4???? 4.67
(5)???? 反應(yīng)釜要求壓強(qiáng)恒定,而反應(yīng)i為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)???? 5%
【詳解】(1)由圖表數(shù)據(jù)可知:①
②,由蓋斯定律可知,②-①得:;
(2)反應(yīng)ⅰ為放熱的熵減反應(yīng),隨著溫度升高,會(huì)增大,故表示反應(yīng)ⅰ的線條是c;
(3)①電負(fù)性:O>H>Zn,圖中反應(yīng)步驟Ⅲ可描述為:H的電負(fù)性大于Zn而小于O,吸附在O2-上的H帶正電,與C-O上帶負(fù)電的O結(jié)合,吸附在Zn2+上的H帶負(fù)電,與C-O上帶正電的C結(jié)合,然后生成產(chǎn)物;
②在合成甲醇過(guò)程中,需要不斷分離出甲醇,可以使得甲醇濃度減小促使反應(yīng)正向移動(dòng),且甲醇濃度減小,利于從催化劑脫附從而可以空出催化位置提高正反應(yīng)速率;故答案為:ac;
(4)①時(shí)達(dá)到平衡,平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率為80%,內(nèi),;
②平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率為80%,則Δc(CO)=1.6mol?L-1;,且;設(shè)反應(yīng)i中轉(zhuǎn)化的CO的濃度為a mol?L-1
平衡時(shí),則反應(yīng)ⅲ中生成氫氣為(2a-2.6)
??
根據(jù)化學(xué)方程式體現(xiàn)的關(guān)系可知,1.6-a=2a-2.6,a=1.4;設(shè)反應(yīng)ii中,CH3OCH3的濃度變化量為b ,則有
平衡時(shí),則a-2b=2b,b=0.35;
則平衡時(shí)CO、H2、CO2、H2O濃度分別為0.4、1.4、0.2,0.15,則反應(yīng)ⅲ的平衡常數(shù);
(5)①反應(yīng)釜要求壓強(qiáng)恒定,而反應(yīng)i為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),會(huì)導(dǎo)致壓強(qiáng)減小,故需控制出氣流量小于進(jìn)氣流量;
②假設(shè)時(shí)間為1min,則進(jìn)氣為0.03mol、出氣0.02mol;反應(yīng)ⅰ為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),反應(yīng)ⅱ、ⅲ為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),則減少0.01mol氣體是由反應(yīng)i引起的,由反應(yīng)i的方程式可知,參加反應(yīng)i的CO的物質(zhì)的量為0.01mol÷2=0.005mol,的轉(zhuǎn)化率為60%,則一共有0.006mol CO參加反應(yīng),則反應(yīng)ⅱi中消耗0.001mol CO、生成0.001mol CO2,故流出氣體中的百分含量為。
8.(1)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)????△H=-907.0kJ?mol-1
(2)???? 0.2???? 18.18???? 4.63×10-11???? 低溫
(3)0.12
(4)???? 正???? CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O???? 1.6
【詳解】(1)根據(jù)蓋斯定律,利用可得熱化學(xué)方程式4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-907.0kJ?mol-1,故答案為4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-907.0kJ?mol-1。
(2)將1molCO、2molH2充入2L恒容密閉容器中,使其發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-91kJ?mol-1,三段式有;
①;平衡時(shí),的體積分?jǐn)?shù)為;故答案為0.2;18.18;
②,;故答案為4.63×10-11;
③該反應(yīng)為放熱、熵減的反應(yīng),根據(jù)分析可知,該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行;故答案為低溫。
(3)根據(jù)的二級(jí)電離平衡常數(shù)表達(dá)式可知,;故答案為0.12。
(4)①根據(jù)原電池工作原理,結(jié)合陰離子移動(dòng)方向可知X電極為負(fù)極,Y電極為正極,X電極的電極反應(yīng)式為;故答案為正;CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O。
②根據(jù)電子得失守恒可得關(guān)系式:,由此可得,;故答案為1.6。
9.(1)
(2)???? ????
(3)???? b???? a???? 不變
???? 減少???? 升高溫度Q的物質(zhì)的量減少,說(shuō)明該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),K值減小
【詳解】(1)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的概念分析,反應(yīng)Ⅱ的
。
(2)根據(jù)按充入和的物質(zhì)的量之比為,容器的總壓強(qiáng)為,計(jì)算可得初始時(shí)的分壓為,其平衡轉(zhuǎn)化率為80%,計(jì)算的分壓降低%,此時(shí)的分壓為,則的分壓為,再結(jié)合方程式的轉(zhuǎn)化關(guān)系分析此時(shí)的分壓為,則用的分壓表示的反應(yīng)速率;
反應(yīng)II的平衡常數(shù)。
(3)①根據(jù)圖示分析只有的物質(zhì)的量增加,因此其增加量等于和物質(zhì)的量減少量之和,再結(jié)合物質(zhì)的量的減少量分析可知a表示、b表示、d表示。
由圖知,未升溫前,,升高溫度后減少,也減少,也減少,CH3OH從6.6mol減少到4.8mol、減少了1.8mol,HDOL從3.2mol減少到2.4mol、減少了0.8mol,結(jié)合反應(yīng)方程式可知:,則Q從0.8mol減少到0.6mol,則升溫后,故升溫后將不變。
②升溫后,反應(yīng)I的K值將減小,原因?yàn)樯邷囟萉的物質(zhì)的量減少,說(shuō)明該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),K值減小。
10.(1)600
(2)???? T1???? 60%???? 24.5
(3)???? D???? pH>5.5以后,隨著溶液的pH增大,和將NO氧化為硝酸的能力減弱
(4)???? 正???? ????
【詳解】(1)已知反應(yīng)的活化能為,則反應(yīng)的活化能為。反應(yīng)的反應(yīng)物鍵能-生成物鍵能,因?yàn)檎椿罨軕?yīng)活化能-逆反應(yīng)活化能,故逆反應(yīng)活化能=正反應(yīng)活化能-,即的活化能為。
(2)①由第(1)小題可知,合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng),降低溫度,平衡向合成氨的方向移動(dòng),平衡體系中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,故、、中,溫度最低的是。
②5mol和15mol的總質(zhì)量,設(shè)M點(diǎn)時(shí)的物質(zhì)的量為,則平衡體系中的質(zhì)量分?jǐn)?shù),解得:。則M點(diǎn)時(shí),消耗9mol和3mol,的轉(zhuǎn)化率。
③溫度為時(shí),M點(diǎn)平衡時(shí)混合氣體的總壓強(qiáng)為20MPa,M點(diǎn)混合氣體中,為2mol,為6mol,為6mol,混合氣體的總物質(zhì)的量為14mol。達(dá)到平衡時(shí),,當(dāng)時(shí),。
(3)①由圖可知,脫硫、脫硝的最佳條件是:pH在5.5~6.0,,D正確。
②pH>5.5時(shí),NO去除率減小的可能原因是:pH>5.5以后,隨著溶液的pH增大,和的氧化性減弱(或NO的還原性減弱),和將NO氧化為硝酸的能力減弱。
(4)①電解過(guò)程中,在石墨顆粒電極上失去電子轉(zhuǎn)化為,故石墨顆粒電極為陽(yáng)極,a接電源的正極。電解過(guò)程中,石墨顆粒電極上的電極反應(yīng)式為。
②右側(cè)石墨電極上的電極反應(yīng)式為。
這是一份河北省2023年高考化學(xué)模擬題匯編-08化學(xué)平衡(選擇題),共17頁(yè)。試卷主要包含了單選題,多選題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份安徽省2023年高考化學(xué)模擬題匯編-08化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡(解答題),共32頁(yè)。試卷主要包含了原理綜合題,工業(yè)流程題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份廣東省2023年高考化學(xué)模擬題匯編-18化學(xué)平衡(解答題),共48頁(yè)。試卷主要包含了原理綜合題,工業(yè)流程題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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