
(1)科學(xué)家研究利用回收的制取甲酸(HCOOH)。已知:
① kJ?ml-1;
② kJ?ml-1;
③ kJ?ml-1。
則反應(yīng)④的 。
(2)查閱資料知在過渡金屬催化劑存在下,和合成的反應(yīng)分兩步進(jìn)行:已知第二步反應(yīng)的方程式為;則第一步反應(yīng)的方程式 。
II.催化還原法
以下是催化加氫合成二甲醚發(fā)生的兩個(gè)主要反應(yīng):
⑤ kJ?ml-1;
⑥ kJ?ml-1。
(3)下列有關(guān)反應(yīng)⑥的說法正確的是_______。
A.升高溫度逆反應(yīng)速率加快,正反應(yīng)速率減慢
B.反應(yīng)體系中濃度不再變化,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C.恒溫恒容下達(dá)到平衡后,再通入,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
D.平衡時(shí),若縮小體積增大壓強(qiáng),則、均變大
(4)在恒壓、和起始量一定的條件下,平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)的選擇性隨溫度的變化如圖。
其中:的選擇性
溫度高于300℃,平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是 。
(5)一定溫度下,向1 L恒容容器中加入0.5 ml 和2.0 ml 發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)測(cè)轉(zhuǎn)化率為32%,選擇性為75%,則平衡時(shí)體系中生成的的物質(zhì)的量為 。
III.電化學(xué)催化重整法
(6)如圖表示以KOH溶液作電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解的示意圖,在Cu電極上可以轉(zhuǎn)化為,該電極反應(yīng)方程式為 。
(7)當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.8 ml電子時(shí),有 ml陽(yáng)子穿過陽(yáng)離子交換膜(只允許陽(yáng)離子穿過)。
2.(2024高三上·貴州六盤水·期末)硫酸是一種重要的工業(yè)原料,常用于肥料、藥物、染料等工業(yè)。接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是的催化氧化。
已知:
回答下列問題:
(1)在催化劑表面反應(yīng)生成的歷程為:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
,反應(yīng)ⅲ在 (填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)下能自發(fā)進(jìn)行。
(2)工業(yè)生產(chǎn)中,在接觸室中被氧氣氧化成,在密閉容器中,原料氣按體積分?jǐn)?shù)為、進(jìn)料,分別在和壓強(qiáng)下發(fā)生反應(yīng),平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化關(guān)系如圖所示:
①根據(jù)上圖判斷, (填“>”“”“”“ 0.925或92.5% 為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),壓強(qiáng)越小,轉(zhuǎn)化率越?。挥蓤D可知(合理均可)
(3) 0.008 1760
(4)與水反應(yīng)放出大量熱形成酸霧,影響吸收效率(合理均可)
【詳解】(1)①根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)ⅲ=總反應(yīng)-2×反應(yīng)ⅱ-2×反應(yīng)ⅰ,即,故答案為:;
②反應(yīng)ⅲ能自發(fā)進(jìn)行,則,,,則反應(yīng)ⅲ在高溫下能自發(fā)進(jìn)行,故答案為:高溫;
(2)①對(duì)于反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),壓強(qiáng)越小,SO2轉(zhuǎn)化率越小,因此p1>p2>p3,故答案為:>;
②由①可知,p1>p2>p3,p2為2.5 MPa曲線,則p1為5.0 MPa曲線,p3為0.5 MPa曲線,根據(jù)圖像讀數(shù),0.5 Mpa、550℃,α=0.925,故答案為:0.925或92.5%;
③原因?yàn)椋簩?duì)于反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),壓強(qiáng)越小,SO2轉(zhuǎn)化率越小,因此P1>P2>P3,P2為2.5 MPa曲線,則P1為5.0 MPa曲線,P3為0.5 MPa曲線,根據(jù)圖像讀數(shù),0.5 Mpa、550℃,α=0.925,故答案為:為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),壓強(qiáng)越小,SO2轉(zhuǎn)化率越小,由圖可知P3=0.5MPa (合理均可);
(3)10min達(dá)平衡,SO2的轉(zhuǎn)化率為80%,體系總壓強(qiáng)為0.1MP,轉(zhuǎn)化SO2物質(zhì)的量為:2.0ml×80%=1.6ml,則平衡時(shí)SO2物質(zhì)的量為:0.4ml,根據(jù)三段式:,,故答案為:0.008;
②由①三段式可知,平衡后,n(總)=0.4+0.2+1.6=2.2ml,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為:,故答案為:1760;
(4),工業(yè)上不用水或稀硫酸,是SO3與水反應(yīng)放出大量熱形成酸霧,影響吸收效率;一般用98.3%的濃硫酸吸收不生成酸霧,吸收速率快,故答案為:SO3與水反應(yīng)放出大量熱形成酸霧,影響吸收效率(合理均可)。
3.(1)-41.8
(2) b
(3)4NH3+6NO5N2+6H2O
(4) 4:1 對(duì)于反應(yīng)4NH3+6NO5N2+6H2O,其他條件相同時(shí),增大的NH3濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),NO的脫除率增大。
【詳解】(1)已知:①2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g) ΔH1 =-196.6 kJ/ml;
②2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ΔH2 =-113.0 kJ/ml;
根據(jù)蓋斯定律可知得NO2(g) + SO2 (g) SO3(g) + NO(g),ΔH=(-196.6+113.0)kJ/ml=-41.8kJ/ml;
(2)①a.該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng),反應(yīng)過程中,體系壓強(qiáng)始終保持不變,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故a不選;
b.混合氣體的顏色保持不變,說明二氧化氮的濃度不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故b選;
c.SO3和NO的體積比始終為1:1,保持不變,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故c不選;
d.每生成1mlSO3消耗1mlNO2,只指明正反應(yīng)速率,所以正逆反應(yīng)速率不一定相等,反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài),故d選;
故答案為:b;
②在一定條件下,將起始濃度比為1:2的NO2與SO2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),NO2轉(zhuǎn)化為NO的平衡轉(zhuǎn)化率為b,列三段式如下:
K==;
(3)NH3與NO反應(yīng)歸中反應(yīng),生成N2和H2O,化學(xué)方程式為4NH3+6NO5N2+6H2O;
(4)其他條件相同時(shí),增大的 NH3 濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),NO的脫除率增大,所以曲線Ⅲ對(duì)應(yīng)的NH3與NO的物質(zhì)的量之比是4:1。
4.(1)ad
(2) 0.375ml/(L·min) 50%
(3)bd
(4)+247
(5) 或
【詳解】(1)a.圖中甲與乙是碳原子數(shù)不同的烷烴,二者互為同系物,a正確;
b.反應(yīng)①是,反應(yīng)物有碳氧鍵和氫氫鍵斷裂,生成物有碳氧鍵和氫氧鍵的形成,沒有非極性鍵的形成,b錯(cuò)誤;
c.反應(yīng)②中有碳碳鍵和碳?xì)滏I的形成,c錯(cuò)誤;
d.汽油主要是的烴類混合物,d正確;
答案選ad;
(2)①據(jù)圖所知a曲線代表,b曲線代表,0~2min內(nèi)物質(zhì)的量變化都為0.5ml,則反應(yīng)的物質(zhì)的量為1.5ml,故以氫氣來表示的化學(xué)反應(yīng)速率為=;
②利用碳原子守恒求出生成的的物質(zhì)的量為0.5ml,則產(chǎn)率;
(3)根據(jù)圖像可知,在CZ(Zr-1)T催化作用下,230℃時(shí)產(chǎn)率最高,故合成甲醇合理的工業(yè)條件是CZ(Zr-1)T催化劑、230℃,答案選bd;
(4)根據(jù)蓋斯定律找出計(jì)算的算法為③―②―①,即,故;
(5)①負(fù)極是Al活潑金屬,故負(fù)極電極反應(yīng)為或;
②根據(jù)題給信息,起催化作用,可以參與電極反應(yīng),但本身的質(zhì)量、性質(zhì)不變,故正極反應(yīng)式減去第Ⅰ步反應(yīng)式就可以得到第Ⅱ步的離子方程式為。
5.(1) a B B1到B2 CD
(2) e 反應(yīng)Ⅰ是放熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ是吸熱反應(yīng),當(dāng)溫度升高,反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng)的程度大于反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)的程度
(3)
【詳解】(1)①根據(jù)蓋斯定律,對(duì)反應(yīng)Ⅰ=反應(yīng)Ⅱ+反應(yīng)Ⅲ,。
②,反應(yīng)Ⅰ,隨溫度升高,增大,故正確的是a;
③A1~A4,B1~B4,路徑B活動(dòng)化能小,反應(yīng)更容易按路徑B發(fā)生;B1到B2的能量壁壘最大,反應(yīng)速率最慢;
④A.未標(biāo)注正逆反應(yīng),平衡時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,且不同物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比,A錯(cuò)誤
B.催化劑降低了反應(yīng)的活化能,不能影響化學(xué)平衡移動(dòng),B錯(cuò)誤;
C.恒溫密閉的剛性容器中,的分壓是變量,當(dāng)平衡時(shí),分壓不不變,C正確;
D.反應(yīng)過程中催化劑可能會(huì)“中毒”而失效,需對(duì)反應(yīng)氣進(jìn)行凈化處理,D正確;
故選CD;
(2)①相同條件下,投料比為時(shí)比正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率增加,的平衡轉(zhuǎn)化率曲線為e;
②反應(yīng)Ⅰ是放熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ是吸熱反應(yīng),當(dāng)溫度升高,反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng)的程度大于反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)的程度,從而導(dǎo)致選擇性降低、的平衡轉(zhuǎn)化率升高;
③投料比為、溫度為320℃時(shí),反應(yīng)Ⅱ,設(shè)反應(yīng)=3ml,=1ml,設(shè)轉(zhuǎn)化了=1ml×10%=0.1ml,=86%,則 ,列三段式:,,;
(3)燃料電池燃料在負(fù)極反應(yīng),甲醇燃料堿性(KOH)電池中負(fù)極的電極反應(yīng)式為:。
6.(1)2
(2)+186
(3) AD 0.02
(4) > 能 3.6% 反應(yīng)ⅰ正向進(jìn)行的程度小于反應(yīng)ⅱ正向移動(dòng)的程度
【詳解】(1)CO2中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+ =2。
(2)的反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能=4×339kJ·ml-1-2×436kJ·ml-1-298 kJ·ml-1=+186 kJ·ml-1。
(3)①A.時(shí),說明正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡,A選;
B.該反應(yīng)過程中氣體的總質(zhì)量和總體積都不變,混合氣體的密度是定值,當(dāng)混合氣體的密度不再變化時(shí),不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡,B不選;
C.?dāng)嗔?mlC-H的同時(shí)生成1mlC=S時(shí),不能說明正逆反應(yīng)速率相等,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡,C不選;
D.該反應(yīng)過程中氣體總質(zhì)量不變,總物質(zhì)的量增大,混合氣體的平均摩爾質(zhì)量減小,當(dāng)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化時(shí),說明反應(yīng)達(dá)到平衡,D選;
故選AD;
②根據(jù)已知條件列出“三段式”
5min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,H2S的平衡轉(zhuǎn)化率為=40%,x=0.4,,y=0.2,0~5min內(nèi)ml?L-1?min-1;
③此溫度下,達(dá)到平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為1.2ml+1.2ml+0.4ml+0.8ml+0.2ml=3.8ml,反應(yīng)ⅱ的平衡常數(shù)Kx=。
(4)①由圖可知,溫度高于1100℃時(shí),繼續(xù)升高溫度,S2的體積分?jǐn)?shù)減小,說明反應(yīng)ⅱ達(dá)到平衡后升高溫度,平衡正向移動(dòng),該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),,由圖可知,溫度低于1000℃時(shí),CS2的體積分?jǐn)?shù)不為0,說明反應(yīng)ⅱ能發(fā)生;
②由圖可知,1050℃時(shí)CS2 (g)的體積分?jǐn)?shù)為0.1%,根據(jù)可知反應(yīng)ⅱ生成H2(g)的體積分?jǐn)?shù)為2×0.1%=0.2%,消耗S2(g)的體積分?jǐn)?shù)為0.1%,體系中剩余S2(g)的體積分?jǐn)?shù)為1.6%,則反應(yīng)ⅰ生成S2(g)的體積分?jǐn)?shù)為0.1%+1.6%=1.7%,根據(jù)可知,反應(yīng)ⅰ生成H2(g)體積分?jǐn)?shù)為3.4%,兩個(gè)反應(yīng)共同生成H2(g)的體積分?jǐn)?shù)為3.4%+0.2%=3.6%;
③反應(yīng)ⅰ和反應(yīng)ⅱ都是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動(dòng),溫度高于1100℃時(shí),體積分?jǐn)?shù)減小的原因是:反應(yīng)ⅰ正向進(jìn)行的程度小于反應(yīng)ⅱ正向移動(dòng)的程度。
7.(1)-90.6
(2)增大體系壓強(qiáng)、移出水蒸氣等
(3) 無法確定 反應(yīng)②和③均為放熱反應(yīng),升高溫度使平衡逆向移動(dòng);升溫會(huì)使催化劑活性降低
(4)BCD
(5)1
(6)2CH4-4e-+2O2-=C2H4+2H2O
【詳解】(1)根據(jù)蓋斯定律:③-①得反應(yīng)②,所以反應(yīng)②的ΔH2=(-49.4-41.2)kJ/ml=-90.6kJ/ml,故答案為:-90.6kJ/ml;
(2)增大體系壓強(qiáng)、移出水蒸氣等,都能使反應(yīng)③平衡正向移動(dòng),可以同時(shí)提高反應(yīng)體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率,故答案為:增大體系壓強(qiáng)、移出水蒸氣;
(3)X點(diǎn)催化劑活性不是最大,同時(shí)體系中的甲醇產(chǎn)率也不是最高,所以X點(diǎn)無法確定是否處于平衡狀態(tài);在310℃以前,反應(yīng)還沒有達(dá)到平衡,甲醇的產(chǎn)率隨著溫度的升高而增大,310℃以后,甲醇產(chǎn)率下降的原因是:反應(yīng)②、③均為放熱反應(yīng),達(dá)到平衡后升高溫度,平衡逆向移動(dòng),且催化劑活性降低,故答案為:無法確定;反應(yīng)②、③均為放熱反應(yīng),達(dá)到平衡后升高溫度,平衡逆向移動(dòng),且催化劑活性降低;
(4)A.由圖可知,升高溫度,二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率下降,說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,K值減小,所以平衡常數(shù)大?。篕M<KQ,A正確;
B.根據(jù)質(zhì)量守恒,混合氣體的質(zhì)量始終不變,容器體積不變,則恒容容器中混合氣體的密度始終不變,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),而該反應(yīng)為氣體體積變化的反應(yīng),則隨著反應(yīng)進(jìn)行,容器的壓強(qiáng)發(fā)生改變,體系壓強(qiáng)保持不變,說明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)當(dāng),B錯(cuò)誤;
C.其他條件不變時(shí),加入合適的催化劑,可以降低該反應(yīng)的活化能,但不能改變?chǔ),C錯(cuò)誤;
D.催化劑不能改變反應(yīng)的平衡狀態(tài),所以其他條件不變時(shí),若不使用催化劑,則250℃時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率不可能位于P點(diǎn),D錯(cuò)誤;
故答案為:BCD;
(5)Q點(diǎn)二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,列化學(xué)平衡三段式:
平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為8ml,Kp===1MPa-2,故答案為:1;
(6)由圖可知,甲烷在陽(yáng)極失去電子轉(zhuǎn)化為乙烯,所以電極反應(yīng)式為2CH4-4e-+2O2-=C2H4+2H2O,故答案為:2CH4-4e-+2O2-=C2H4+2H2O。
8.(1)不變
(2)變慢
(3) 小于 減小甲醇濃度(合理即可)
(4)CD
(5) 不變
【詳解】(1)單質(zhì)碳是固體,不影響化學(xué)反應(yīng)速率,所以增加碳的物質(zhì)的量,其正反應(yīng)速率不變;
(2)保持壓強(qiáng)不變,充入Ar,容器的體積變大,反應(yīng)物的濃度變小,其正反應(yīng)速率變慢;
(3)圖1所示,反應(yīng)在T2溫度下先達(dá)到平衡,說明反應(yīng)速率更快,即溫度小于;由圖2可知,b時(shí)改變的條件后,逐漸減小,馬上減小,再逐漸增大,平衡正向移動(dòng),說明改變的條件是減小了生成物的濃度,即減小甲醇濃度;
(4)A.CO、、的濃度之比為1:2:1,但是不知道是否還會(huì)變化,故不能判斷達(dá)到平衡,故A不選;
B.容器是恒容的,混合氣體的密度始終改變,不能說明是否達(dá)到平衡,故B不選;
C.反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),若沒有達(dá)到平衡,向右進(jìn)行時(shí)混合氣體放熱平均相對(duì)分子質(zhì)量會(huì)增大,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變可以說明達(dá)到平衡,故C選;
D.反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),若沒有達(dá)到平衡,向右進(jìn)行時(shí)氣體的壓強(qiáng)會(huì)減小,容器的壓強(qiáng)不變可以說明達(dá)到平衡,故D選;
E.生成nmlCO的同時(shí)生成2nml的都描述的是逆反應(yīng)方向,不能說明達(dá)到平衡,故E不選;
答案為CD;
(5)由裝置圖可知,通入CO的一端發(fā)生還原反應(yīng)生成甲醇,為正極,電極反應(yīng)式為;右側(cè)為負(fù)極,電極反應(yīng)式為,在電子守恒下,正極消耗的氫離子剛好有負(fù)極補(bǔ)充過來,故電池工作過程中左側(cè)溶液的pH不變。
9.(1)CH4+NiFe2O4CO+2H2+2FeO+NiO
(2)+206.3
(3) > 104 13.6 27.3(或者27.2)
(4)CaO可以去除CO2的反應(yīng):CaO+CO2=CaCO3,生成的CaCO3覆蓋在CaO的表面,阻止了CaO與CO2的進(jìn)一步接觸,導(dǎo)致吸收效率降低甚至失效
【詳解】(1)根據(jù)甲烷重整制氫反應(yīng)分步示意圖,找出第Ⅰ步反應(yīng)的反應(yīng)物為和,生成物為CO、、和,配平即得到第Ⅰ步反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為:;
(2)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的定義和表格中數(shù)據(jù),可寫出相應(yīng)熱化學(xué)方程式:
①
②
③
根據(jù)蓋斯定律,可由③-②-①得到,所以;
(3)①由圖像知,升高溫度,第Ⅰ步反應(yīng)增大,說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),故正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng),即;
第Ⅰ步反應(yīng)和第Ⅱ步反應(yīng)相加即得該甲烷重整制氫的反應(yīng),故;
③三段式:
由平衡常數(shù)表達(dá)式,解得,將容器體積壓縮到原來的,壓強(qiáng)增大一倍,為,平衡不移動(dòng)。如果直接利用前面計(jì)算結(jié)果,);
(4)可以去除的反應(yīng):,生成的覆蓋在的表面,阻止了與的進(jìn)一步接觸,導(dǎo)致吸收效率降低甚至失效。
10.(1)-165.0
(2) B 隨濃度增大,開始主要是平衡I正移,濃度增大,引起平衡Ⅱ正移,增大;濃度繼續(xù)增大,主要是平衡Ⅱ逆移或Ⅲ平衡正移,均導(dǎo)致減少 c 62.5 減小
(3)
【詳解】(1)由蓋斯定律,反應(yīng)Ⅲ=反應(yīng)I-反應(yīng)Ⅱ,故kJ?ml?1;
(2)①根據(jù)質(zhì)量守恒,混合氣體質(zhì)量不變,但反應(yīng)I、Ⅲ氣體計(jì)量數(shù)減小,故氣體總物質(zhì)的量減小,則氣體壓強(qiáng)、平均摩爾質(zhì)量均為變量,隨著反應(yīng)進(jìn)行,的值也在變化,也是變量,根據(jù)變量不變?cè)瓌t,ACD可以判斷達(dá)到平衡,氣體質(zhì)量、容器體積不變,故密度不變,是定量,定量不變不能判斷達(dá)到平衡,B符合題意;
②隨的值增大,平衡I正移,濃度增大,引起平衡Ⅱ正移,增多;的值繼續(xù)增大,平衡Ⅱ逆移,平衡Ⅲ正移,減少,故d曲線先增大后減??;
③的值越大,CO轉(zhuǎn)化率越大直到接近100%,反應(yīng)I正移,生成越多,但消耗的CO一定大于生成的,而氫氣本身的轉(zhuǎn)化率將下降,故a表示CO轉(zhuǎn)化率、b表示轉(zhuǎn)化率,c表示產(chǎn)率變化的曲線;
④B點(diǎn),即充入,1mlCO,反應(yīng)Ⅲ視為反應(yīng)I和反應(yīng)Ⅱ加和,只考慮反應(yīng)I、Ⅱ.由此列出三段式如下:
觀察圖可知C點(diǎn)轉(zhuǎn)化率為87.5%,可得,,A點(diǎn)表示,即,聯(lián)立方程解得,,B點(diǎn)表示;反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù);
⑤反應(yīng)I、Ⅲ均為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆移,減?。?br>(3)正極發(fā)生得電子還原反應(yīng),應(yīng)為,故電極反應(yīng)式為:。
11.(1) -49 低溫
(2)AB
(3) 生成CH3OH的是反應(yīng)i、反應(yīng)iii,這兩個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),導(dǎo)致CH3OH的平衡產(chǎn)率降低 p1>p2>p3 ii T1時(shí)以反應(yīng)ii為主,該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的吸熱反應(yīng),壓強(qiáng)改變對(duì)其化學(xué)平衡移動(dòng)無影響。當(dāng)溫度高于T1時(shí)主要發(fā)生反應(yīng)ii,所以三條曲線幾乎交于一點(diǎn)
(4)
【詳解】(1)已知:反應(yīng)i.
反應(yīng)ii.
反應(yīng)iii.
根據(jù)蓋斯定律可知:反應(yīng)i=反應(yīng)ii+反應(yīng)iii,所以△H1=△H2+△H3=+41.4 kJ/ml-90.4 kJ/ml=-49 kJ/ml;
反應(yīng)i的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),則△H<0,△S<0。要使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,根據(jù)體系的自由能公式,當(dāng)△G=△H-T△S<0反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)應(yīng)該在低溫下可自發(fā)進(jìn)行;
(2)A.CO2中C原子與2個(gè)O原子形成4個(gè)共價(jià)鍵,分子中每個(gè)原子都達(dá)到最外層8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),因此CO2的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,斷裂反應(yīng)物化學(xué)鍵變?yōu)闅鈶B(tài)單個(gè)原子需吸收較多能量,因而其活化能較大,故相對(duì)來說物質(zhì)中含有活化分子比例較低,在發(fā)生反應(yīng)時(shí)需要催化劑,來降低反應(yīng)的活化能,從而提高反應(yīng)速率,A正確;
B.對(duì)于反應(yīng)i來說,該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)。反應(yīng)混合物都是氣體,在恒溫恒壓條件下,混合氣體密度不再變化時(shí),說明氣體的物質(zhì)的量不變,則反應(yīng)i已達(dá)平衡狀態(tài),B正確;
C.水蒸氣是反應(yīng)i、反應(yīng)ii的生成物。在恒溫恒容條件下,通入水蒸氣,即增大生成物的濃度,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),導(dǎo)致CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低,C錯(cuò)誤;
D.反應(yīng)ii的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度化學(xué)平衡正向移動(dòng),導(dǎo)致其化學(xué)平衡常數(shù)增大;反應(yīng)iii的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度化學(xué)平衡逆向移動(dòng),導(dǎo)致其化學(xué)平衡常數(shù)減小,D錯(cuò)誤;
故合理選項(xiàng)是AB;
(3)①反應(yīng)生成CH3OH的是反應(yīng)i、反應(yīng)iii,這兩個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)放熱反應(yīng),升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動(dòng),導(dǎo)致反應(yīng)生成的CH3OH減小,因而CH3OH的平衡產(chǎn)率隨溫度的升高而降低;
根據(jù)已知信息,結(jié)合(1)的分析可知:反應(yīng)i、反應(yīng)iii的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),反應(yīng)都產(chǎn)生CH3OH。反應(yīng)ii的反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,且不產(chǎn)生CH3OH。在溫度一定時(shí),增大壓強(qiáng),反應(yīng)i、反應(yīng)iii的化學(xué)平衡正向移動(dòng),導(dǎo)致產(chǎn)生CH3OH的平衡產(chǎn)率增大,即壓強(qiáng)越大,CH3OH的平衡產(chǎn)率越大,由圖可知相同溫度下,p1時(shí)CH3OH的平衡產(chǎn)率最大,p3時(shí)CH3OH的平衡產(chǎn)率最小,所以壓強(qiáng)大小關(guān)系為:p1>p2>p3;
反應(yīng)i、反應(yīng)iii的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)ii的正反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的吸熱反應(yīng)。升高溫度對(duì)吸熱反應(yīng)影響更大。在溫度高于T1時(shí)以反應(yīng)ii為主,該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的吸熱反應(yīng),壓強(qiáng)改變對(duì)其化學(xué)平衡移動(dòng)無影響。T1時(shí)主要發(fā)生反應(yīng)ii,所以三條曲線幾乎交于一點(diǎn);
②在密閉容器中,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料發(fā)生上述反應(yīng)i,假設(shè)n(CO2)=1 ml,n(H2)=3 ml,反應(yīng)過程中壓強(qiáng)恒定為p,平衡時(shí),CH3OH的產(chǎn)率為w,則根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知:平衡時(shí)各種氣體的物質(zhì)的量分別是n(CH3OH)=n(H2O)=w ml,n(CO2)=(1-w)ml,n(H2)=(3-3w) ml,平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量n(總)=n(CO2)+n(H2)+n(CH3OH)+n(H2O)= (1-w)ml+(3-3w) ml+w ml+w ml=(4-2w) ml,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=;
(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知:在該晶胞中含有大球數(shù)目是:8×+6×=4;含有的小球數(shù)目是8×1=8,故小球表示O原子,大球表示Zr原子,在一個(gè)晶胞中含有4個(gè)ZrO2。由于晶胞參數(shù)為a pm,b pm,c pm,。其中a=b,故ZrO2晶體的密度為ρ=。
12.(1)
(2)200
(3)
(4) 濃度繼續(xù)增加,會(huì)造成催化劑表面的吸附率下降
(5) B 加氫是在氧原子還是在碳原子上
【詳解】(1)根據(jù)表中燃燒熱的數(shù)據(jù)可知有如下熱化學(xué)方程式:
① ;
② ;
③ ;
根據(jù)蓋斯定律,方程式2①+3②-③得,=;
(2)主反應(yīng)是分子數(shù)減少的反應(yīng),副反應(yīng)是分子數(shù)不變的反應(yīng),達(dá)平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量減少了,說明主反應(yīng)消耗二氧化碳、氫氣,生成甲醇,生成水蒸氣,
副反應(yīng)消耗二氧化碳,消耗氫氣,生成一氧化碳和水蒸氣各,即平衡時(shí)n(CO2)=1ml,n(H2)=0.2ml,n(CH3OH)=0.4ml,n(H2O)=1ml,主反應(yīng)的平衡常數(shù)==200;
(3)甲醛電化加氫二聚得到乙二醇,過程中得到電子,則電極反應(yīng)式為;
(4)
濃度的適度增加,會(huì)提高催化劑表面的濃度,濃度過大會(huì)影響的吸附效果,所以隨著濃度的增加,的平衡轉(zhuǎn)化率增大,濃度繼續(xù)增加,會(huì)造成催化劑表面的吸附率下降;由題可知,反應(yīng)Ⅰ為慢反應(yīng),即所需活化能較大,反應(yīng)Ⅱ?yàn)榭旆磻?yīng),即所需活化能較小,可以得到圖像為;
(5)由圖可知,在第(2)步反應(yīng)中生成了甲酸鹽物種(,即生成了B;生成中間體A或B取決于加氫是在氧原子還是在碳原子上,若是加氫在氧原子上則生成中間體A,若是加氫在碳原子上則生成中間體B。
13.(1)
(2)
(3) d b 5.0 正向進(jìn)行 >
(4) 40 4.44
【詳解】(1)
鐵是第26號(hào)元素,基態(tài)核外價(jià)層電子排布為3d6,軌道表示式:;
(2)根據(jù)蓋斯定律可知,①+③-②×2可得,則;
(3)①檢驗(yàn)該反應(yīng)生成的氣體產(chǎn)物應(yīng)先將氣體通過氯化鋇溶液,然后再通過品紅溶液,最后尾氣用氫氧化鈉溶液吸收。因?yàn)槁然^溶液不會(huì)與二氧化硫反應(yīng),若氯化鋇溶液中產(chǎn)生白色沉淀說明有三氧化硫產(chǎn)生,同時(shí)不會(huì)完全吸收二氧化硫,若品紅溶液褪色又證明了二氧化硫的存在。反之不行,先通品紅溶液三氧化硫極易與水劇烈反應(yīng)生成硫酸,氣體再通過氯化鋇溶液時(shí)沒有明顯現(xiàn)象,證明不了三氧化硫的生成:
②將置入抽空的剛性容器中,升高溫度發(fā)生分解反應(yīng):(Ⅰ)。由平衡時(shí)的關(guān)系圖可知,720K時(shí),,則,因此,該反應(yīng)的總壓,平衡常數(shù)>Q;該溫度下,若某時(shí)刻體系內(nèi)的
(2)
(3) 氫氣 Ⅱ NH3分解生成N2和H2
(4)64
(5)
【詳解】(1)
N2H4是共價(jià)化合物,N形成3個(gè)共價(jià)單鍵,H形成1個(gè)共價(jià)單鍵,故N2H4的電子式為;由題干中反應(yīng)I的化學(xué)方程式可知,反應(yīng)后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和比反應(yīng)前的大,故>0,故答案為:;>;
(2)由題干方程式:Ⅲ.,Ⅳ.,根據(jù)蓋斯定律,Ⅲ×3-Ⅳ得目標(biāo)反應(yīng),故(b-3a)kJ/ml,故答案為:b-3a;
(3)①573K時(shí)n(NH3)接近于0,所以此時(shí)以反應(yīng)I為主,又據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)可知,氫氣的物質(zhì)的量比氮?dú)舛啵约诪闅錃?,乙為氮?dú)猓琍點(diǎn)之前,NH3的物質(zhì)的量較大,說明溫度低于P點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度時(shí),以反應(yīng)Ⅱ?yàn)橹?,故答案為:H2;Ⅱ;
②氨氣的量隨溫度升高而減小,說明氨氣分解,結(jié)合H2和N2量的變化關(guān)系,可知氨氣分解生成氮?dú)夂蜌錃?,故答案為:NH3分解生成N2和H2;
③W點(diǎn)對(duì)應(yīng)體系中,和的物質(zhì)的量相等,設(shè)氨氣為,則反應(yīng)Ⅱ生成,反應(yīng)I生成,生成,故和的體積比為(或),故答案為:2:3;
(4)依題意,平衡時(shí),消耗,則剩余,設(shè)平衡時(shí),、和的物質(zhì)的量分別為x、y、z,根據(jù)氮原子守恒,有;根據(jù)氫原子守恒,有;根據(jù)的選擇性,有;聯(lián)合方程解得,。容器中氣體總物質(zhì)的量為0.2+0.2+0.4+0.1=,則平衡時(shí),、、和的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為、、、,、、和的分壓分別為、、、,,,,故答案為:64;
(5)由題干圖示裝置信息可知,a極中N2H4失去電子轉(zhuǎn)化為N2,發(fā)生氧化反應(yīng),結(jié)合電解質(zhì)溶液為KOH溶液,故該電極的電極反應(yīng)式為:,故答案為:。
15.(1)
(2)
(3)H2
(4)A
(5) CO 減小 隨煤層地下水含量增大,溫度逐漸降低,此時(shí)降低溫度對(duì)反應(yīng)ii化學(xué)平衡移動(dòng)影響大于反應(yīng)i
(6)
【詳解】(1)化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積除以反應(yīng)物濃度冪之積,則反應(yīng)ⅰ平衡常數(shù)的表達(dá)式:。
(2)根據(jù)蓋斯定律可知,,反應(yīng)方程式相加,反應(yīng)平衡常數(shù)相乘,則。
(3)根據(jù)題意,結(jié)合元素守恒可知。
(4)A.減小壓強(qiáng),平衡向氣體減少的方向移動(dòng),適當(dāng)減小壓強(qiáng)能使反應(yīng)i正向移動(dòng),反應(yīng)ii不移動(dòng),能提高水蒸氣的平衡轉(zhuǎn)化率,A正確;
B.增加固體的量對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)沒有影響,則增加煤炭不可以提高的平衡產(chǎn)率,B錯(cuò)誤;
C.不參與反應(yīng),在恒容密閉容器中充入對(duì)反應(yīng)速率無影響,C錯(cuò)誤;
D.加入催化劑對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)無影響,則選擇合適催化劑不可以提高在單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量,D錯(cuò)誤;
故選A。
(5)煤層地下水含量過高會(huì)降低反應(yīng)區(qū)溫度,溫度降低,反應(yīng)i化學(xué)平衡正向移動(dòng),反應(yīng)ii化學(xué)平衡逆向移動(dòng),則CO含量會(huì)增大,CO2含量會(huì)減小,則曲線b是CO;由圖可知,煤層地下水含量時(shí),占有量隨煤層地下水含量增大逐漸減小,原因是隨煤層地下水含量增大,溫度逐漸降低,此時(shí)降低溫度對(duì)反應(yīng)ii化學(xué)平衡移動(dòng)影響大于反應(yīng)i,則占有量隨煤層地下水含量增大逐漸減小。
(6)假設(shè)先發(fā)生反應(yīng)i,設(shè)反應(yīng)i轉(zhuǎn)化了xml,反應(yīng)ii轉(zhuǎn)化了yml,列出三段式:
達(dá)到平衡后,煤氣組分中,則,解得x=2y,,,,則制得的的物質(zhì)的量為x+y=3y=。
16.(1) 1.0×10-3或10-3或0.001 1.0×10-11或10-11 II 小于
(2)BD
(3) CO>ClO->HCO>CH3COO- BC
(4)c(CH3COO-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
【詳解】(1)①醋酸是弱電解質(zhì),醋酸電離方程式為 ,25℃、101kPa時(shí),在的醋酸溶液中,c(H+)=1.0×10-3,則約為1.0×10-3,該溶液中c(OH-)=1.0×10-11,醋酸抑制水電離,水電離產(chǎn)生的約為1.0×10-11。
②醋酸是弱酸,加水稀釋,醋酸電離平衡正向移動(dòng),稀釋相同倍數(shù),醋酸導(dǎo)電能力的變化小于鹽酸,所以曲線II表示醋酸的稀釋過程。
③離子濃度越大,導(dǎo)電能力越強(qiáng),圖中a點(diǎn)溶液中小于b點(diǎn)溶液中。
(2)A.加入少量固體,中和氫離子,減小,正向移動(dòng),增大,不變,所以減小,故不選A;
B.升高溫度,正向移動(dòng),增大、減小,所以增大,故選B;
C.加入少量冰醋酸,冰醋酸電離程度減小,減小,故不選C;
D.加少量水,冰醋酸電離程度增大,增大,故選D;
E.加入少量醋酸鈉固體,增大,逆向移動(dòng),減小、增大,所以減小,故不選E;
選BD。
(3)①電離平衡常數(shù)越小,酸根離子結(jié)合氫離子的能力越強(qiáng),同濃度的結(jié)合的能力由強(qiáng)到弱順序?yàn)镃O>ClO->HCO>CH3COO-。
②A.醋酸是弱酸,用醋酸清洗水壼中的水垢,離子方程式為,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)“強(qiáng)酸制弱酸”,向溶液中通入少量二氧化碳生成碳酸氫鈉和次氯酸,,故B正確;
C.將溶液中滴入足量醋酸溶液中生成醋酸鈉、二氧化碳、水,反應(yīng)的離子方程式為,故C正確;
D.向溶液中滴加少量氯水生成碳酸氫鈉、次氯酸鈉、氯化鈉,反應(yīng)的離子方程式為,故D錯(cuò)誤;
選BC。
(4)工業(yè)上用濃度均為的和的混合溶液做緩沖液。,則水解程度相同,醋酸電離大于水解,溶液呈酸性,該混合溶液中各離子濃度大小順序?yàn)閏(CH3COO-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)。
17.(1)?49 kJ·ml-1
(2) CO2 CD
(3)
(4)1:6
【詳解】(1)由蓋斯定律得反應(yīng)i=ii+iii即=-90.0+41.0=-49 kJ·ml-1。
(2)①反應(yīng)ii為吸熱反應(yīng),升溫CO的選擇性升高,該反應(yīng)中CO2的轉(zhuǎn)化率升高,CO的曲線為曲線a。而反應(yīng)i為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向,反應(yīng)中CO2的轉(zhuǎn)化率降低,CH3OH的選擇性降低,CH3OH的曲線為c。兩反應(yīng)綜合效應(yīng),CO2的轉(zhuǎn)化率曲線為b。
②A.降低溫度,分子間碰撞減弱,反應(yīng)速率減小,反應(yīng)i~iii正逆反應(yīng)速率均減小,A項(xiàng)正確;
B.恒壓容器中,通入無關(guān)氣體N2,體積增大,反應(yīng)體系各物質(zhì)的壓強(qiáng)減小,平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化率下降,B項(xiàng)正確;
C.移出H2O反應(yīng)i和反應(yīng)ii均正向移動(dòng),但正向移動(dòng)的程度不同,導(dǎo)致反應(yīng)iii平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;
D.催化劑只改變反應(yīng)速率,不改變平衡狀態(tài),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率不發(fā)生改變,D項(xiàng)錯(cuò)誤;
E.從反應(yīng)i看,CH3OH和H2O按照1:1產(chǎn)生,平衡時(shí)有CH3OH、H2O、CO2、CO、H2,CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為小于50%,E項(xiàng)正確;
故選CD。
③某溫度下,在總壓強(qiáng)為3.0MPa的密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng),t1 min反應(yīng)到達(dá)平衡,測(cè)得容器中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為12.5%,p(CH3OH)=x(CH3OH)×p總=12.5%×3.0MPa=0.375MPa,v(CH3OH)=。建立三段式為:
根據(jù)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為12.5%,=12.5%,解得n=0.1。則平衡時(shí)H2O為(a+0.1)ml、CO2為(0.24-a-0.1)=(0.14-a)ml、H2為(0.73-a-0.3)=(0.43-a)ml,則Kx=。
(3)
酸性條件下電解CO2可以得到聚乙烯,則CO2得電子生成聚乙烯,該電極反應(yīng)方程式為+;
(4)H2首先在Zn-Ga-O表面解離成2個(gè)H*,隨后參與到CO2的還原過程,即由得失電子守恒有3H2~CH3OH~ 6H*,所以產(chǎn)生1mlCH3OH消耗6ml H*,即生成的甲醇與消耗的H*的物質(zhì)的量之比為1:6。
18.(1) -90.4kJ·ml?1 低溫 BC
(2) Cu-ZnO@ SiO2 溫度升高,反應(yīng)Ⅱ(吸熱反應(yīng))平衡正向移動(dòng)程度大于反應(yīng)I(放熱反應(yīng))平衡逆向移動(dòng)的程度,使CO2的轉(zhuǎn)化率增大;溫度升高反應(yīng)I平衡逆向移動(dòng),使甲醇的選擇性降低
(3) 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 50
【詳解】(1)由蓋斯定律可知,反應(yīng)Ⅰ-反應(yīng)Ⅱ即可得到CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH3=ΔH1-ΔH2=-49.4kJ·ml?1-41kJ·ml?1= -90.4kJ·ml?1;反應(yīng)Ⅲ是氣體體積減小的放熱反應(yīng),ΔH
這是一份2025屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)----化學(xué)反應(yīng)原理綜合題 講義與練習(xí),共41頁(yè)。
這是一份2025屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)-----化學(xué)反應(yīng)原理綜合題 講義與練習(xí),共45頁(yè)。試卷主要包含了回答下列問題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份2025屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) ---化學(xué)反應(yīng)原理綜合題 講義與練習(xí),共39頁(yè)。試卷主要包含了按要求回答下列問題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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