2024新高考化学高考专题复习--专题十一化学反应速率与化学平衡(答案) (2)


2024新高考化学高考专题复习
专题十一 化学反应速率与化学平衡
五年高考
考点1 化学反应速率
1.(2022广东,15,4分)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X→2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则(  )
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
答案 D 
2.(2022辽宁,12,3分)某温度下,在1 L恒容密闭容器中2.0 mol X发生反应2X(s) Y(g)+2Z(g),有关数据如下:
时间段/min 产物Z的平均生成速率/mol·L-1·min-1
0~2 0.20
0~4 0.15
0~6 0.10
下列说法错误的是(  )
A.1 min时,Z的浓度大于0.20 mol·L-1
B.2 min时,加入0.20 mol Z,此时v正(Z)C.3 min时,Y的体积分数约为33.3%
D.5 min时,X的物质的量为1.4 mol
答案 B 
3.(2022北京,14,3分)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用,原理如图1所示。反应①完成之后,以N2为载气,将恒定组成的N2、CH4混合气,以恒定流速通入反应器,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2,在催化剂上检测到有积炭。下列说法不正确的是(  )
图1 图2
A.反应①为CaO+CO2 CaCO3;反应②为CaCO3+CH4 CaO+2CO+2H2
B.t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2的速率不变,推测有副反应CH4 C+2H2
C.t2时刻,副反应生成H2的速率大于反应②生成H2的速率
D.t3之后,生成CO的速率为0,是因为反应②不再发生
答案 C 
4.(2021浙江6月选考,20,2分)一定温度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应:2N2O5 4NO2+O2。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表:
t/s 0 600 1 200 1 710 2 220 2 820 x
c(N2O5)/(mol·L-1) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
下列说法正确的是(  )
A.600~1 200 s,生成NO2的平均速率为5.0×10-4 mol·L-1·s-1
B.反应2 220 s时,放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C.反应达到平衡时,v正(N2O5)=2v逆(NO2)
D.推测上表中的x为3 930
答案 D 
5.(2021辽宁,12,3分)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是(  )
A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为62.5 min
答案 B 
6.(2021广东,14,4分)反应X2Z经历两步:①XY;②Y2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(  )
A.a为c(X)随t的变化曲线
B.t1时,c(X)=c(Y)=c(Z)
C.t2时,Y的消耗速率大于生成速率
D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)
答案 D 
7.(2020山东,14,4分)(双选)1,3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步:第一步H+进攻1,3-丁二烯生成碳正离子();第二步Br-进攻碳正离子完成1,2-加成或1,4-加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0 ℃和40 ℃时,1,2-加成产物与1,4-加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法正确的是(  )
A.1,4-加成产物比1,2-加成产物稳定
B.与0 ℃相比,40 ℃时1,3-丁二烯的转化率增大
C.从0 ℃升至40 ℃,1,2-加成正反应速率增大,1,4-加成正反应速率减小
D.从0 ℃升至40 ℃,1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
答案 AD 
考点2 化学平衡 化学反应的方向
1.(2023北京,4,3分)下列事实能用平衡移动原理解释的是(  )
A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体,促进H2O2分解
B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
C.铁钉放入浓HNO3中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀H2SO4反应过程中,加入少量CuSO4固体,促进H2的产生
答案 B 
2.(2023江苏,13,3分)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7 kJ·mol-1
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1
在密闭容器中,1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶4时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是(  )
A.反应2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1
B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加
C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃
D.450 ℃时,提高的值或增大压强,均能使CO2平衡转化率达到X点的值
答案 D 
3.(2023山东,14,4分)(双选)一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径如下:
已知反应初始E的浓度为0.10 mol·L-1,TFAA的浓度为0.08 mol·L-1,部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示,忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是(  )
A.t1时刻,体系中有E存在 B.t2时刻,体系中无F存在
C.E和TFAA反应生成F的活化能很小 D.反应达平衡后,TFAA的浓度为0.08 mol·L-1
答案 AC 
4.(2022天津,6,3分)向恒温恒容密闭容器中通入2 mol SO2和 1 mol O2,反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到平衡后,再通入一定量O2,达到新平衡时,下列有关判断错误的是(  )
A.SO3的平衡浓度增大 B.反应平衡常数增大
C.正向反应速率增大 D.SO2的转化总量增大
答案 B 
5.(2022海南,8,2分)某温度下,反应CH2 CH2(g)+H2O(g) CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是 (  )
A.增大压强,v正>v逆,平衡常数增大
B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动
D.恒容下,充入一定量的CH2 CH2(g),CH2 CH2(g)的平衡转化率增大
答案 C 
6.(2022湖北,13,3分)同位素示踪是研究反应机理的重要手段之一。已知醛与H2O在酸催化下存在如下平衡:RCHO+H2O RCH(OH)2。据此推测,对羟基苯甲醛与10倍量的O在少量酸催化下反应,达到平衡后,下列化合物中含量最高的是(  )
A.    B.
C.    D.
答案 C 
7.(2022广东,13,4分)恒容密闭容器中,BaSO4(s)+4H2(g) BaS(s)+4H2O(g)在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是(  )
A.该反应的ΔH<0
B.a为n(H2O)随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO4,H2的平衡转化率增大
答案 C 
8.(2022浙江1月选考,20,2分)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s) An+(aq)+Bn-(aq),其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质,下列说法正确的是(  )
A.ΔH和ΔS均大于零 B.ΔH和ΔS均小于零
C.ΔH可能大于零或小于零,ΔS大于零 D.ΔH和ΔS均可能大于零或小于零
答案 D 
9.(2021福建,5,4分)实验室配制碘水时,通常将I2溶于KI溶液:I2(aq)+I-(aq) (aq)。关于该溶液,下列说法正确的是(  )
A.KI的电子式为 B.滴入淀粉溶液,不变蓝
C.加水稀释,平衡逆向移动 D.加少量AgNO3固体,平衡正向移动
答案 C 
10.(2021辽宁,11,3分)某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应2X(s) Y(s)+Z(g),一段时间后达到平衡。下列说法错误的是(  )
A.升高温度,若c(Z)增大,则ΔH>0
B.加入一定量Z,达新平衡后m(Y)减小
C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后c(Z)增大
D.加入一定量氩气,平衡不移动
答案 C 
11.(2021海南,8,2分)制备水煤气的反应C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g) ΔH>0,下列说法正确的是(  )
A.该反应ΔS<0
B.升高温度,反应速率增大
C.恒温下,增大总压,H2O(g)的平衡转化率不变
D.恒温恒压下,加入催化剂,平衡常数增大
答案 B 
12.(2021北京,10,3分)NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0。下列分析正确的是(  )
A.1 mol平衡混合气体中含1 mol N原子
B.断裂2 mol NO2中的共价键所需能量小于断裂1 mol N2O4中的共价键所需能量
C.恒温时,缩小容积,气体颜色变深,是平衡正向移动导致的
D.恒容时,水浴加热,由于平衡正向移动导致气体颜色变浅
答案 B 
13.(2020天津,12,3分)已知[Co(H2O)6]2+呈粉红色,[CoCl4]2-呈蓝色,[ZnCl4]2-为无色。现将CoCl2溶于水,加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,存在以下平衡:
[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2O ΔH
用该溶液做实验,溶液的颜色变化如下:
以下结论和解释正确的是(  )
A.等物质的量的[Co(H2O)6]2+和[CoCl4]2-中σ键数之比为3∶2
B.由实验①可推知ΔH<0
C.实验②是由于c(H2O)增大,导致平衡逆向移动
D.由实验③可知配离子的稳定性:[ZnCl4]2->[CoCl4]2-
答案 D 
14.(2022重庆,17,14分)反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在工业上有重要应用。
(1)该反应在不同温度下的平衡常数如下表所示。
温度/℃ 700 800 830 1 000
平衡常数 1.67 1.11 1.00 0.59
①反应的ΔH   0(填“>”“<”或“=”)。
②反应常在较高温度下进行,该措施的优缺点是               。
(2)该反应常在Pd膜反应器中进行,其工作原理如图所示。
①利用平衡移动原理解释反应器存在Pd膜时具有更高转化率的原因是    。
②某温度下,H2在Pd膜表面上的解离过程存在如下平衡:H2 2H,其正反应的活化能远小于逆反应的活化能。下列说法错误的是    。
A.Pd膜对气体分子的透过具有选择性
B.过程2的ΔH>0
C.加快Pd膜内H原子迁移有利于H2的解离
D.H原子在Pd膜表面上结合为H2的过程为放热反应
③同温同压下,等物质的量的CO和H2O通入无Pd膜反应器,CO的平衡转化率为75%;若换成Pd膜反应器,CO的平衡转化率为90%,则相同时间内出口a和出口b中H2的质量比为    。
(3)该反应也可采用电化学方法实现,反应装置如图所示。
①固体电解质采用    (填“氧离子导体”或“质子导体”)。
②阴极的电极反应式为        。
③同温同压下,相同时间内,若进口Ⅰ处n(CO)∶n(H2O)=a∶b,出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的y倍,则CO的转化率为    (用a、b、y表示)。
答案 (1)①< ②优点是升高温度,反应速率较快;缺点是正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,转化率较低 (2)①Pd膜能及时分离出H2,使平衡正向移动 ②BD ③1∶8 (3)①质子导体 ②2H++2e- H2↑ ③×100%
15.(2022湖北,19,14分)自发热材料在生活中的应用日益广泛。某实验小组为探究“CaO-Al-H2O”体系的发热原理,在隔热装置中进行了下表中的五组实验,测得相应实验体系的温度升高值(ΔT)随时间(t)的变化曲线,如图所示。
实验编号 反应物组成
a 0.20 g  CaO粉末 5.0 mL  H2O
b 0.15 g  Al粉 5.0 mL  H2O
c 0.15 g  Al粉 5.0 mL  饱和石灰水
d 0.15 g  Al粉 5.0 mL  石灰乳
e 0.15 g  Al粉 0.20 g  CaO粉末 5.0 mL  H2O
回答下列问题:
(1)已知:
①CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s) 
ΔH1=-65.17 kJ·mol-1
②Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH2=-16.73 kJ·mol-1
③Al(s)+OH-(aq)+3H2O(l) H2(g)+[Al(OH)4]-(aq) ΔH3=-415.0 kJ·mol-1
则CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l) Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)的ΔH4=    kJ·mol-1。
(2)温度为T时,Ksp[Ca(OH)2]=x,则Ca(OH)2饱和溶液中c(OH-)=    (用含x的代数式表示)。
(3)实验a中,4 min后ΔT基本不变,原因是             。
(4)实验b中,ΔT的变化说明Al粉与H2O在该条件下    (填“反应”或“不反应”)。实验c中,前3 min的ΔT有变化,其原因是  ;3 min后ΔT基本不变,其原因是    微粒的量有限。
(5)下列说法不能解释实验d在10 min内温度持续升高的是    (填标号)。
A.反应②的发生促使反应①平衡右移
B.反应③的发生促使反应②平衡右移
C.气体的逸出促使反应③向右进行
D.温度升高导致反应速率加快
(6)归纳以上实验结果,根据实验e的特征,用文字简述其发热原理     。
答案 (1)-911.9或-911.90 (2)
(3)反应生成的Ca(OH)2覆盖在CaO表面,阻止反应进行 (4)不反应 在碱性条件下,Al与OH-反应,放出热量或发生反应③,放出热量 OH-或氢氧根离子
(5)A (6)反应①和②为反应③提供原料,反应③消耗OH-又会促进反应①和②正向进行,三个反应相互促进;反应放热,温度升高,化学反应速率加快
16.(2022辽宁,17,13分)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,其反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1 ΔS=-200 J·K-1·mol-1
回答下列问题:
(1)合成氨反应在常温下    (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)    温(填“高”或“低”,下同)有利于提高反应速率,    温有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用400~500 ℃。
针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案一:双温—双控—双催化剂。使用Fe-TiO2-xHy双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495 ℃时,Fe的温度为547 ℃,而TiO2-xHy的温度为415 ℃)。
下列说法正确的是    。
a.氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率
b.在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率
c.“热Fe”高于体系温度,有利于提高氨的平衡产率
d.“冷Ti”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率
(4)方案二:M-LiH复合催化剂。
下列说法正确的是    。
a.300 ℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高
b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c.温度越高,复合催化剂活性一定越高
(5)某合成氨速率方程为v=kcα(N2)cβ(H2)cγ(NH3),根据表中数据,γ=    ;
实验
1 m n p q
2 2m n p 2q
3 m n 0.1p 10q
4 m 2n p 2.828q
在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为    。
a.有利于平衡正向移动
b.防止催化剂中毒
c.提高正反应速率
(6)某种新型储氢材料的晶胞如图,八面体中心为M金属离子,顶点均为NH3配体;四面体中心为硼原子,顶点均为氢原子。若其摩尔质量为188 g·mol-1,则M元素为    (填元素符号);在该化合物中,M离子的价电子排布式为    。
答案 (1)能 (2)高 低 (3)ab
(4)a (5)-1 a (6)Fe 3d6
17.(2021天津,16,14分)CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2,S8受热分解成气态S2,发生反应2S2(g)+CH4(g) CS2(g)+2H2S(g),回答下列问题:
(1)CH4的电子式为    ,CS2分子的立体构型为   。
(2)某温度下,若S8完全分解成气态S2。在恒温密闭容器中,S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应。
①当CS2的体积分数为10%时,CH4的转化率为    。
②当以下数值不变时,能说明该反应达到平衡的是   (填序号)。
a.气体密度    b.气体总压
c.CH4与S2体积比    d.CS2的体积分数
(3)一定条件下,CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。据图分析,生成CS2的反应为      (填“放热”或“吸热”)反应。工业上通常采用在600~650 ℃的条件下进行此反应,不采用低于600 ℃的原因是                      。
(4)用燃煤废气(含N2、O2、SO2、CO2、H2O、NOx等)使尾气中的H2S转化为单质硫(S),可实现废物利用,保护环境。写出其中一个反应的化学方程式    。
答案 (1)H····H 直线形
(2)①30% ②d
(3)放热 600 ℃时甲烷平衡转化率高达99%,低于600 ℃时,S2浓度明显偏小,且反应速率慢
(4)2H2S+SO23S+2H2O、2xH2S+2NOx2xS+2xH2O+N2、2H2S+O22S+2H2O(写出任意一个,或者其他合理答案均可 )
考点3 化学平衡常数及其相关计算
1.(2023湖南,13,3分)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O,发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x=]随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(  )
A.x1B.反应速率:vb正C.点a、b、c对应的平衡常数:KaD.反应温度为T1,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
答案 B 
2.(2020北京,10,3分)一定温度下,反应I2(g)+H2(g) 2HI(g)在密闭容器中达到平衡时,测得c(I2)=0.11 mmol·L-1、c(H2)=0.11 mmol·L-1、c(HI)=0.78 mmol·L-1。相同温度下,按下列4组初始浓度进行实验,反应逆向进行的是(  )
A B C D
c(I2)/mmol·L-1 1.00 0.22 0.44 0.11
c(H2)/mmol·L-1 1.00 0.22 0.44 0.44
c(HI)/mmol·L-1 1.00 1.56 4.00 1.56
(注:1 mmol·L-1=10-3 mol·L-1)
答案 C 
3.(2020海南,6,2分)NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间的反应:CO(g)+NO(g) CO2(g)+N2(g)
ΔH=-374.3 kJ·mol-1 K=2.5×1060,反应速率较小。有关该反应的说法正确的是(  )
A.K很大,NO与CO在排入大气之前就已反应完全
B.增大压强,平衡将向右移动,K>2.5×1060
C.升高温度,既增大反应速率又增大K
D.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
答案 D 
4.(2023新课标,29,15分)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:
(1)根据图1数据计算反应N2(g)+H2(g) NH3(g)的ΔH=   kJ·mol-1。
(2)研究表明,合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位,表示被吸附于催化剂表面的N2)。判断上述反应机理中,速率控制步骤(即速率最慢步骤)为   (填步骤前的标号),理由是            。
(3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)使用前经H2还原,生成α-Fe包裹的Fe3O4。已知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287 pm,密度为7.8 g·cm-3。则α-Fe晶胞中含有Fe的原子数为    (列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)。
(4)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中一种进料组成为=0.75、=0.25,另一种为=0.675、=0.225、xAr=0.10。(物质i的摩尔分数:xi=ni/n总)
图3 图4
①图中压强由小到大的顺序为    ,判断的依据是             。
②进料组成中含有惰性气体Ar的图是    。
③图3中,当p2=20 MPa、=0.20时,氮气的转化率α=    。该温度时,反应N2(g)+H2(g) NH3(g)的平衡常数Kp=    MPa-1(化为最简式)。
答案 (1)-45
(2)ⅱ 1个分子变为2个N*的能垒最大,反应最慢,为速率控制步骤
(3)
(4)①p1、p2、p3 正反应是气体分子数减小的反应,同温下,压强越大平衡转化率越大,越大
②图4 ③33.3%  或
5.(2023湖南,16,14分)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料,可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ.苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g) 8CO2(g)+5H2O(g) ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH CH2(g)+10O2(g) 8CO2(g)+4H2O(g) ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g) H2O(g) ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
计算反应④C6H5C2H5(g) C6H5CH CH2(g)+H2(g)的ΔH4=    kJ·mol-1;
(2)在某温度、100 kPa下,向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④,其平衡转化率为50%,欲将平衡转化率提高至75%,需要向反应器中充入    mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应);
(3)在913 K、100 kPa下,以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂,乙苯除脱氢生成苯乙烯外,还会发生如下两个副反应:
⑤C6H5C2H5(g) C6H6(g)+CH2 CH2(g)
⑥C6H5C2H5(g)+H2(g) C6H5CH3(g)+CH4(g)
以上反应体系中,芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S(S=×100%)随乙苯转化率的变化曲线如图所示,其中曲线b代表的产物是    ,理由是                     ;
(4)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是   ;
A.X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构
B.Fe2O3可改变乙苯平衡转化率
C.Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能
D.改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率
Ⅱ.苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多种方法,其中一种方法的关键步骤是某Cu(Ⅰ)的配合物促进C6H5CH2X(引发剂,X表示卤素)生成自由基C6H5H2,实现苯乙烯可控聚合。
(5)引发剂C6H5CH2Cl、C6H5CH2Br、C6H5CH2I中活性最高的是    ;
(6)室温下,①Cu+在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]+,其反应平衡常数为K;②CuBr在水中的溶度积常数为Ksp。由此可知,CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为    (所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。
答案 (1)+118
(2)5
(3)甲苯 随着反应④进行,c(H2)增大,导致反应⑥速率加快,甲苯的选择性提高
(4)BD (5)C6H5CH2I (6)K·Ksp
6.(2023山东,20,12分)一定条件下,水气变换反应CO+H2O CO2+H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应:
Ⅰ.HCOOH CO+H2O (快)
Ⅱ.HCOOH CO2+H2 (慢)
研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中,H+仅对反应Ⅰ有催化加速作用;反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离,其浓度视为常数。
回答下列问题:
(1)一定条件下,反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为ΔH1、ΔH2,则该条件下水气变换反应的焓变ΔH=     (用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为v=kc(H+)c(HCOOH),k为反应速率常数。T1温度下,HCOOH电离平衡常数为Ka,当HCOOH平衡浓度为x mol·L-1时,H+浓度为    mol·L-1,此时反应Ⅰ正反应速率v=    mol·L-1·h-1(用含Ka、x和k的代数式表示)。
(3)T2温度下,在密封石英管内完全充满1.0 mol·L-1 HCOOH水溶液,使HCOOH分解,分解产物均完全溶于水,含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。t1时刻测得CO、CO2的浓度分别为0.70 mol·L-1、0.16 mol·L-1;反应Ⅱ达平衡时,测得H2的浓度为y mol·L-1。体系达平衡后=     (用含y的代数式表示,下同),反应Ⅱ的平衡常数为            。
相同条件下,若反应起始时溶液中同时还含有0.10 mol·L-1盐酸,则图示点a、b、c、d中,CO新的浓度峰值点可能是    (填标号)。与不含盐酸相比,CO达浓度峰值时,CO2浓度    (填“增大”“减小”或“不变”),的值    (填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 (1)ΔH2-ΔH1 (2) kx
(3)  a 减小 不变
7.(2022海南,16,10分)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。其中涉及反应:
CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)
回答问题:
(1)已知:电解液态水制备1 mol O2(g),电解反应的ΔH=+572 kJ·mol-1。由此计算H2(g)的燃烧热(焓)ΔH=    kJ·mol-1。
(2)已知:CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
图1
①若反应为基元反应,且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。
图2
②某研究小组模拟该反应。温度t下,向容积为10 L的抽空的密闭容器中通入0.1 mol CO2和0.4 mol H2,反应平衡后测得容器中n(CH4)=0.05 mol。则CO2的转化率为    ,反应温度t约为    ℃。
(3)在相同条件下,CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的副反应:
CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g)
在反应器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶4通入反应物,在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到2 min时,测得反应器中CH3OH、CH4浓度(μmol·L-1)如下表所示。
催化剂 t=350 ℃ t=400 ℃
c(CH3OH) c(CH4) c(CH3OH) c(CH4)
催化剂Ⅰ 10.8 12 722 345.2 42 780
催化剂Ⅱ 9.2 10 775 34 38 932
在选择使用催化剂Ⅰ和350 ℃条件下反应,0~2 min生成CH3OH的平均反应速率为   μmol·L-1·min-1;若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400 ℃的反应条件,原因是          。
答案 (1)-286
(2)①
②50% 660.2(或660.1或660.3,其他合理答案也可)
(3)5.4 相同催化剂,400 ℃的反应速率更快;相同温度,催化剂Ⅱ副产物浓度低,甲烷的比例高
8.(2022广东,19,14分)铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。
(1)催化剂Cr2O3可由(NH4)2Cr2O7加热分解制备,反应同时生成无污染气体。
①完成化学方程式:(NH4)2Cr2O7 Cr2O3+   +   。
②Cr2O3催化丙烷脱氢过程中,部分反应历程如图1,X(g)→Y(g)过程的焓变为           (列式表示)。
图1
③Cr2O3可用于NH3的催化氧化。设计从NH3出发经过3步反应制备HNO3的路线                   (用“→”表示含氮物质间的转化);其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为                。
(2)K2Cr2O7溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡:
(ⅰ)Cr2(aq)+H2O(l) 2HCr(aq)
K1=3.0×10-2(25 ℃)
(ⅱ)HCr(aq) Cr(aq)+H+(aq) K2=3.3×10-7(25 ℃)
①下列有关K2Cr2O7溶液的说法正确的有   。
A.加入少量硫酸,溶液的pH不变
B.加入少量水稀释,溶液中离子总数增加
C.加入少量NaOH溶液,反应(ⅰ)的平衡逆向移动
D.加入少量K2Cr2O7固体,平衡时c2(HCr)与c(Cr2)的比值保持不变
②25 ℃时,0.10 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中lg随pH的变化关系如图2。当pH=9.00时,设Cr2、HCr与Cr的平衡浓度分别为x、y、z mol·L-1,则x、y、z之间的关系式为     =0.10;计算溶液中HCr的平衡浓度(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
图2
③在稀溶液中,一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长(λ)有关;在一定波长范围内,最大A对应的波长(λmax)取决于物质的结构特征;浓度越高,A越大。混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究pH对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响,配制浓度相同、pH不同的K2Cr2O7稀溶液,测得其A随λ的变化曲线如图3。波长λ1、λ2和λ3中,与Cr的λmax最接近的是   ;溶液pH从a变到b的过程中,的值    (填“增大”“减小”或“不变”)。
图3
答案 (1)①N2↑ 4H2O ②E1-E2+ΔH+E3-E4
③NH3 NO NO2 HNO3 2NO+O2 2NO2或3NO2+H2O 2HNO3+NO,4NO2+O2+2H2O 4HNO3
(2)①BD ②x+y+z 当pH=9.00时,溶液中c(H+)=10-9 mol·L-1,K1==3.0×10-2=,K2==3.3×10-7=,K1·K2===3.0×10-2×3.3×10-7=9.9×10-9,=9.9。根据图2,pH=9.00时,lg=lg≈4.2,=104.2,结合=9.9,可得y=9.9×10-4.2,即HCr的平衡浓度为9.9×10-4.2 mol·L-1 ③λ3 增大
9.(2021广东,19,14分)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:
a)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1
b)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2
c)CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH3
d)2CO(g) CO2(g)+C(s) ΔH4
e)CO(g)+H2(g) H2O(g)+C(s) ΔH5
(1)根据盖斯定律,反应a的ΔH1=    (写出一个代数式即可)。
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有    。
A.增大CO2与CH4的浓度,反应a、b、c的正反应速率都增加
B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动
C.加入反应a的催化剂,可提高CH4的平衡转化率
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小
(3)一定条件下,CH4分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分    步进行,其中,第    步的正反应活化能最大。
图1
(4)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)。反应a、c、e的ln随(温度的倒数)的变化如图2所示。
图2
①反应a、c、e中,属于吸热反应的有   (填字母)。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为=    。
③在图2中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率,写出计算过程。
(5)CO2用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:         。
答案 (1)ΔH3-ΔH4(或ΔH2+ΔH3-ΔH5)
(2)AD (3)4 4
(4)①ac ② ③A点对应温度下反应c的ln=0,则平衡体系中==1,即=1,p(CH4)=16 kPa,初始p(CH4)=50 kPa,则CH4的平衡转化率为×100%=68%
(5)作制冷剂(合理即可)
10.(2021重庆,17,14分)含结晶水的无机物可应用在吸波材料、电极材料和相变储能材料等领域。胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要的结晶水合物。
(1)硫酸铜参比电极具有电位稳定的优点,可用于土壤环境中钢质管道的电位监测。测量的电化学原理如图1所示。回答下列问题:
①负极的电极反应式为                          。
②测量后参比电极中CuSO4溶液的浓度    (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)把胆矾放到密闭容器中,缓缓抽去其中的水气,胆矾分三次依次脱水,各步脱水过程为一系列的动态平衡,反应式如下(脱水过程为吸热反应)。
反应Ⅰ:CuSO4·5H2O(s) CuSO4·3H2O(s)+2H2O(g)
反应Ⅱ:CuSO4·3H2O(s) CuSO4·H2O(s)+2H2O(g)
反应Ⅲ:CuSO4·H2O(s) CuSO4(s)+H2O(g)
图2为50 ℃时水合物中水的质量分数ω与压强p(H2O)的关系图,回答下列问题:
①用无水CuSO4检验乙醇中含有微量水的现象是        。
②反应Ⅰ对应的线段为    (填“ab”“cd”或“ef”)。
③反应Ⅱ的平衡常数Kp=    Pa2。
④反应Ⅲ在60 ℃和50 ℃的平衡压强p(H2O)分别为p1和p2,则p1    p2(填“>”“<”或“=”)。
⑤当样品状态由c点下降到M点,体系存在的固体有           ;转化率为    %(保留小数点后两位)。
⑥25 ℃时为了保持CuSO4·H2O晶体纯度,可将其存放在盛有大量Na2CO3·H2O晶体[平衡压强p(H2O)=706 Pa]的密闭容器中,简述其理由    。[已知:25 ℃时反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的平衡压强p(H2O)分别为1 040、747和107 Pa]
答案 (1)①Fe-2e- Fe2+ ②不变
(2)①出现蓝色 ②ab ③1.6×107 ④>
⑤CuSO4·3H2O和CuSO4·H2O 38.89
⑥25 ℃时,Na2CO3·H2O的平衡压强比反应Ⅱ的平衡压强小,远大于反应Ⅲ的平衡压强,使反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动,反应Ⅲ的平衡向逆反应方向移动,从而抑制CuSO4·H2O脱水,有利于保持其纯度
11.(2021辽宁,17,13分)苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺,一定条件下,发生如下反应:
Ⅰ.主反应:(g)+3H2(g)(g) ΔH1<0
Ⅱ.副反应:(g) (g) ΔH2>0
回答下列问题:
(1)已知:Ⅲ.2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH3
Ⅳ.2(g)+15O2(g) 12CO2(g)+6H2O(l) ΔH4
Ⅴ.(g)+9O2(g) 6CO2(g)+6H2O(l) ΔH5
则ΔH1=       (用ΔH3、ΔH4和ΔH5表示)。
(2)有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有    。
A.适当升温    B.适当降温
C.适当加压    D.适当减压
(3)反应Ⅰ在管式反应器中进行,实际投料往往在n(H2)∶n(C6H6)=3∶1的基础上适当增大H2用量,其目的是              。
(4)氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时,才能发生反应,机理如图。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时,会导致反应Ⅰ的产率降低,推测其可能原因为    。
(5)催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合孤电子对,下图中可作为酸性中心的原子的标号是    (填“①”“②”或“③”)。
催化剂载体表面结构片段
(6)恒压反应器中,按照n(H2)∶n(C6H6)=4∶1投料,发生Ⅰ、Ⅱ反应。总压为p0,平衡时苯的转化率为α,环己烷的分压为p,则反应Ⅰ的Kp=         (列出计算式即可,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
答案 (1)ΔH3+ΔH4-ΔH5
(2)BC (3)提高苯的利用率
(4)金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性
(5)② (6)
12.(2021河北,16,14分)当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时,相关物质的燃烧热数据如下表:
物质 H2(g) C(石墨,s) C6H6(l)
燃烧热 ΔH(kJ·mol-1) -285.8 -393.5 -3 267.5
则25 ℃时H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的热化学方程式为    。
(2)雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2进一步和水反应,发生电离:
①CO2(g) CO2(aq)
②CO2(aq)+H2O(l) H+(aq)+HC(aq)
25 ℃时,反应②的平衡常数为K。
溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为y mol·L-1·kPa-1,当大气压强为p kPa,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为      mol·L-1(写出表达式,考虑水的电离,忽略HC的电离)。
(3)105 ℃时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡:
2MHCO3(s) M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)
上述反应达平衡时体系的总压为46 kPa。
保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5 kPa,CO2(g)的初始压强应大于    kPa。
(4)我国科学家研究Li-CO2电池,取得了重大科研成果。回答下列问题:
①Li-CO2电池中,Li为单质锂片,则该电池中的CO2在    (填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明,该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅰ.2CO2+2e- C2
Ⅱ.C2 CO2+C
Ⅲ.         
Ⅳ.C+2Li+ Li2CO3
②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。
Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为              。
Ⅱ.在电解质水溶液中,三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+电还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为   (用a、b、c字母排序)。
(a)CO2电还原为CO (b)H+电还原为H2
答案 (1)6C(石墨,s)+3H2(g)C6H6(l) ΔH=+49.1 kJ·mol-1
(2)
(3)100.8
(4)①正 2C+CO22C+C
②Ⅰ.12CO2+18e-+4H2OCH3CH2CH2OH+9C
Ⅱ.c、a、b
13.(2021福建,13,13分)化学链燃烧(CLC)是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术,与传统燃烧方式相比,避免了空气和燃料的直接接触,有利于高效捕集CO2。基于CuO/Cu2O载氧体的甲烷化学链燃烧技术示意图如下。
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为:
①2Cu2O(s)+O2(g) 4CuO(s) ΔH1=-227 kJ·mol-1
②8CuO(s)+CH4(g) 4Cu2O(s)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-348 kJ·mol-1
(1)反应CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH=    kJ·mol-1。
(2)反应②的平衡常数表达式K=    。
(3)氧的质量分数:载氧体Ⅰ  (填“>”“=”或“<”)载氧体Ⅱ。
(4)往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气[氧气的物质的量分数x(O2)为21%],发生反应①。平衡时x(O2)随反应温度T变化的曲线如图所示。985 ℃时O2的平衡转化率α(O2)=    (保留2位有效数字)。
(5)根据上图,x(O2)随温度升高而增大的原因是            。反应温度必须控制在1 030 ℃以下,原因是              。
(6)载氧体掺杂改性,可加快化学链燃烧速率。使用不同掺杂的CuO/Cu2O载氧体,反应②活化能如下表所示。
载氧体掺杂物质 氧化铝 膨润土
活化能/kJ·mol-1 60±2.3 37.3±1.3
由表中数据判断:使用    (填“氧化铝”或“膨润土”)掺杂的载氧体反应较快;使用氧化铝或者膨润土掺杂的载氧体,单位时间内燃料反应器释放的热量分别为a kJ、b kJ,则a    b(填“>”“=”或“<”)。
答案 (1)-802
(2)(或)
(3)>
(4)58%
(5)反应①为放热反应,温度升高,平衡左移 温度高于1 030 ℃时,x(O2)大于21%,载氧体无法载氧
(6)膨润土 <
14.(2021湖南,16,14分)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键 H—H N—H
键能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
在一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题:
(1)反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH=   kJ·mol-1;
(2)已知该反应的ΔS=198.9 J·mol-1·K-1,在下列哪些温度下反应能自发进行    (填标号);
A.25 ℃  B.125 ℃  C.225 ℃  D.325 ℃
(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变,t1时反应达到平衡,用H2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(H2)=    mol·L-1·min-1(用含t1的代数式表示);
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是   (用图中a、b、c、d表示),理由是      ;
③在该温度下,反应的标准平衡常数K =   [已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g) gG(g)+hH(g) K =,其中p =100 kPa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。
方法Ⅱ.氨电解法制氢气
利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。
(4)电解过程中OH-的移动方向为    (填“从左往右”或“从右往左”);
(5)阳极的电极反应式为              。
答案 (1)+90.8 (2)CD (3)① ②b 体积压缩一半瞬间,N2压强变大(为80 kPa),该反应为气体分子数增大的反应,加压平衡逆向移动,N2的分压随着平衡逆向移动而变小 ③0.48 (4)从右往左
(5)2NH3-6e-+6OH- N2+6H2O
15.(2021山东,20,12分)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油添加剂。在催化剂作用下,可通过甲醇与烯烃的液相反应制得,体系中同时存在如下反应:
反应Ⅰ:+CH3OH ΔH1
反应Ⅱ:+CH3OH ΔH2
反应Ⅲ: ΔH3
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断,A和B中相对稳定的是      (用系统命名法命名);的数值范围是    (填标号)。
A.<-1    B.-1~0    C.0~1    D.>1
(2)为研究上述反应体系的平衡关系,向某反应容器中加入1.0 mol TAME,控制温度为353 K,测得TAME的平衡转化率为α。
已知反应Ⅲ的平衡常数=9.0,则平衡体系中B的物质的量为    mol,反应Ⅰ的平衡常数=    。
同温同压下,再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释,反应Ⅰ的化学平衡将    (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”);平衡时,A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)∶c(CH3OH)=    。
(3)为研究反应体系的动力学行为,向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353 K,A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为    (填“X”或“Y”);t=100 s时,反应Ⅲ的正反应速率v正   逆反应速率v逆(填“>”“<”或“=”)。
答案 (1)2-甲基-2-丁烯 D (2)0.9α 
逆向移动 1∶10 (3)X <
三年模拟
A组 基础题组
考点1 化学反应速率
1.(2023河北保定一模,14)已知NaNO2+NH4Cl NaCl+2H2O+N2↑的速率方程为v=k·cm(NaNO2)·c(NH4Cl)·c(H+)。为探究反应速率与c(NaNO2)的关系,进行如下实验:向锥形瓶中加入一定体积的2.0 mol·L-1 NaNO2溶液、2.0 mol·L-1 NH4Cl溶液、1.0 mol·L-1醋酸和水,充分搅拌,保持体系温度为36 ℃,用秒表测量收集1.0 mL N2所需要的时间(t),实验数据如下表。下列说法正确的是(  )
实验 V/mL t/s
NaNO2溶液 NH4Cl溶液 醋酸 水
1 4.0 V1 4.0 8.0 332
2 6.0 4.0 4.0 6.0 148
3 V2 4.0 4.0 4.0 83
4 12.0 4.0 4.0 V3 37
A.V1=4.0、V2=2.0
B.实验3用N2表示的反应平均速率v= mol·s-1
C.醋酸不参与反应,其浓度的大小对该反应速率无影响
D.速率方程中m=2
答案 D 
2.(2022海南海口二诊,11)在一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入足量的ZnS和H2,发生反应:ZnS(s)+H2(g) Zn(s)+H2S(g)。测得有关数据如下:
时间/min 0 5 10 15 20 25
n(H2)/mol 2.0 1.5 1.2 1.1 1.0 1.0
下列说法错误的是(  )
加入催化剂,正、逆反应速率都增大
B.气体密度保持不变时反应达到平衡状态
C.0~10 min内v(H2S)=0.08 mol·L-1·min-1
D.该温度下,平衡常数K为1.0
答案 C 
考点2 化学平衡 化学反应的方向
1.(2023甘肃酒泉一诊,10)在一定条件下,取一定量的X和Y在恒容密闭容器中发生反应:aX(g)+bY(s) mM(g)+nN(g) ΔH=Q kJ·mol-1,达到平衡时,M的浓度与温度和容器容积的关系如图所示。下列有关判断一定正确的是(  )
A.a>m+n
B.Q>0
C.E点的平衡常数大于F点的平衡常数
D.达到平衡后,增大Y的量将会提高X的转化率
答案 B 
2.(2023辽宁沈阳三校模拟,12)氢还原辉钼矿并用碳酸钠作固硫剂的原理为MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s) Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) ΔH。平衡时的有关变化曲线如图。下列说法正确的是(  )
图1 平衡时气体浓度与温度的关系 图2 正逆反应的平衡常数K与温度的关系
A.该反应在低温下可以自发进行
B.粉碎矿物和增大压强都有利于辉钼矿的还原
C.图2中T1对应图1中的温度为1 300 ℃
D.若图1中A点对应温度下体系压强为10 MPa,则H2O(g)的分压为5 MPa
答案 C 
3.(2023河北邢台一模,12)室温下,某溶液初始时仅溶有M,同时发生以下两个反应:①M X+Y;②M X+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c(M),反应②的速率可表示为v2=k2c(M)(k1、k2为速率常数)。体系中生成物浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(  )
A.0~10 s内,M的平均反应速率v(M)=0.7 mol·L-1·s-1
B.温度不变,反应过程中的值不变
C.反应①的活化能比反应②的活化能大
D.温度升高,体系中的值减小
答案 D 
考点3 化学平衡常数及其相关计算
1.(2023湖北武汉3月质检,11)在恒温恒容条件下,向某容器中充入一定量的N2O5气体发生下列反应:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH>0。T ℃时,部分实验数据如下表所示:
t/s 0 50 100 150
c(N2O5)/mol·L-1 4.00 2.5 2.00 2.00
下列有关说法错误的是(  )
A.T ℃时,该反应平衡常数K=64
B.150 s后再充入一定量N2O5,再次达到平衡N2O5的转化率将增大
C.达平衡后升高温度,该容器内混合气体的密度不会改变
D.其他条件不变,若将恒容改为恒压,则平衡时N2O5的转化率增大
答案 B 
2.(2023河北衡水中学一调,13)一定温度下,向四个容积不等的恒容密闭容器中分别通入2 mol NOCl(g),发生反应2NOCl(g) 2NO(g)+Cl2(g)。t min后,四个容器中NOCl的转化率如下图所示。下列叙述正确的是(  )
A.V1∶V2=27∶10
B.b、d两点的压强相等
C.c点对应容器中,v正=v逆
D.t~(t+2) min内,a点的净反应速率小于d点
答案 D 
3.(2023河南郑州一模,13)已知反应2HI(g) H2(g)+I2(g) ΔH>0。在716 K时向密闭容器中充入一定量的HI气体,平衡时气体混合物中HI的物质的量分数x(HI)为78%。测得v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系如图所示。
下列结论不正确的是(  )
A.该反应的压强平衡常数Kp约为0.02
B.增大体系压强,平衡不发生移动,平衡常数Kp不变
C.温度降低,v正、v逆均减小,平衡向逆反应方向移动
D.温度升高,反应重新达到平衡时,图中表示平衡的点可能是A和D
答案 D 
B组 综合题组
1.(2023湖北十一校二联,13)丙烯是重要的有机化工原料。一定条件下,丙烷直接脱氢制备丙烯的转化率和丙烯的选择性[×100%]随时间的关系如下图所示。下列说法正确的是(  )
A.丙烯的产率大于80%
B.该反应为氧化反应
C.催化剂可以降低反应的活化能,减小反应的焓变
D.其他条件不变,增大c(丙烷),可以加快反应速率,提高丙烷的转化率
答案 B 
2.(2023河北衡水二中三调,12)在某密闭容器中以物质的量之比1∶2充入NO、O3,发生反应:NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g),2NO2(g) N2O4(g)。实验测得体系中含氮物种的浓度随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是(  )
A.t1时,c(O2)=3c(N2O4)
B.t1时,NO的转化率为75%
C.t2时,c(O3)=a mol·L-1
D.t3时,c(N2O4)=×[a mol·L-1-c(NO2)]
答案 C 
3.(2023安徽蚌埠三模,11)1889年,Arrhenius提出了反应速率常数k随温度的变化关系lnk=-+C(R、C均为常数)。已知2NO(g)+O2(g) 2NO2(g),经历反应1和反应2两步:
反应1:2NO(g) N2O2(g) ΔH1=-46.3 kJ·mol-1
反应2:N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH2=-65.7 kJ·mol-1
两步反应的活化能<。某课题组通过实验绘制出两步反应lnK、lnk随的变化曲线如图所示(K表示平衡常数)。下列说法中不正确的是(  )
A.2 mol NO与1 mol O2充分反应,放出热量小于112 kJ
B.曲线③表示的是k2随的变化关系
C.温度越高,单位时间内NO的转化率可能越低
D.相同条件下,O2浓度的变化比NO浓度的变化对反应速率影响更显著
答案 B 
4.(2023福建七地市一模,13)捕集CO2转化为合成气(CO和H2),再转化为烃类及含氧化合物等高附加值化学品,有利于实现碳循环利用。
(1)捕集CO2涉及下列反应:
①CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1
②CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH2
有关物质能量变化如图所示,设稳定单质的焓(H)为0,则ΔH1=     kJ·mol-1。
(2)保持总压p0恒定,初始H2和CO2的物质的量之比3∶1,发生上述①②反应,不同温度下平衡组分物质的量分数如图所示,在600 ℃以下时,CH4含量高于CO的原因为    ;某温度下,平衡体系中CH4和CO的物质的量分数均为10%,则反应①的平衡常数Kp=    (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)在恒温恒压条件下,H2和CO按一定体积比投料,题给反应生成甲烷和气态水,假设副反应忽略不计。
(ⅰ)反应的热化学方程式为                。
(ⅱ)下列措施可以增大CO平衡转化率的是    (填标号)。
A.适当升高温度
B.降低温度
C.增大原料气中H2的体积分数
D.选择更高效的催化剂
(ⅲ)3 mol H2和1 mol CO反应达平衡时,CO的转化率为α,则反应的平衡常数Kx=    [写出含有α的计算式。对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),Kx=,x为体积分数]。
答案 (1)+41
(2)反应①的ΔH>0,反应②的ΔH<0,温度降低,CO2转化为CO的平衡转化率减小,转化为CH4的平衡转化率增大(或反应①吸热,反应②放热,低温以反应②为主导或CO2+4H2 CH4+2H2O正向放热,低温有利于CO2转化为CH4) (或0.75)
(3)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ΔH=-206 kJ·mol-1 BC 
5.(2023云南、吉林、黑龙江、安徽四省联考,29)异丁烯是一种重要的化工原料,主要用于制备甲基叔丁基醚、丁基橡胶、甲基丙烯腈等。将异丁烷脱氢制备异丁烯,可提高异丁烷的附加值,具有良好的经济与社会效益。回答下列问题。
(1)利用下列键能数据,计算异丁烷直接脱氢生成异丁烯反应的ΔH:
(CH3)2CHCH3(g) (CH3)2CCH2(g)+H2(g)的ΔH=    kJ·mol-1。
化学键 C—C CC C—H H—H O—H OO
键能/ (kJ·mol-1) 347.7 615 413.4 436 462.8 497.3
(2)在压强100 kPa下,异丁烷的平衡转化率α随温度的变化结果如下图所示。
该反应的平衡常数Kp随温度升高而   (填“增大”“减小”或“不变”)。计算820 K时的平衡常数Kp=    kPa(结果保留一位小数)。
(3)在温度853 K、压强100 kPa下,初始反应气体组成n(H2)/n(异丁烷)或n(Ar)/n(异丁烷)与平衡时异丁烷摩尔分数x的关系如下图所示。
其中x~n(H2)/n(异丁烷)为曲线     ,判断依据是        。
(4)有人提出加入适量空气,采用异丁烷氧化脱氢的方法制备异丁烯,写出该反应的热化学方程式                     。并比较异丁烷直接脱氢制备异丁烯,从产率角度分析该方法的优缺点       。
答案 (1)+123.5 (2)增大 33.3 (3)M 加入H2或Ar,体系总物质的量增加,异丁烷摩尔分数x减小。加入H2,平衡逆向移动,异丁烷转化率减小,平衡时x增加,但总结果是随着n(H2)/n(异丁烷)增加,x减小;加入Ar,对于分子数增加的反应,平衡正向移动,异丁烷转化率增加,平衡时x减小,因此,相同条件下加入Ar,平衡时x相对较低
(4)(CH3)2CHCH3(g)+O2(g) (CH3)2CCH2(g)+H2O(g) ΔH=-117.45 kJ·mol-1 优点:空气中O2与产物中H2反应生成H2O,使平衡正向移动,提高异丁烯产率
缺点:空气中O2对异丁烷或异丁烯深度氧化,使得异丁烯产率降低
6.(2022福建龙岩三检,13)CO2-CH4催化重整是减缓温室效应、实现碳中和的重要方式,其主反应为CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH,反应体系还涉及以下副反应:
ⅰ.CH4(g) C(s)+2H2(g) 
ΔH1=+75.0 kJ/mol
ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0 kJ/mol
ⅲ.CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(g)  ΔH3=-131.0 kJ/mol
(1)主反应的ΔH=    kJ/mol。
(2)我国学者对催化重整的主反应进行理论研究,提出在Pt-Ni或Sn-Ni合金催化下,先发生甲烷逐级脱氢反应,其反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面)。
不同催化剂的甲烷脱氢反应历程与相对能量的关系
①该历程中最大能垒为    eV/mol;
②其他条件相同时,催化重整的主反应在不同催化剂下反应相同时间,CO的产率随反应温度的变化如图所示:
B是    合金催化下CO的产率随温度的变化曲线,A、B曲线到达W点后重合,请解释原因                        。
(3)在1 L恒容密闭容器中通入1 mol H2及一定量CO,反应ⅲ中CO的平衡转化率随n(CO)及温度变化如图:
①A、B两点对应的CO正反应速率v正(A)    v正(B)(填“<”“=”或“>”,下同),B和C两点对应的反应温度TB    TC。
②已知反应速率v正=k正x(CO)x(H2),v逆=k逆x(H2O),k为反应速率常数,x为气体的体积分数,在达到平衡状态为D点的反应过程(此过程为恒温)中,当某时刻CO的转化率刚好达到60%时,=    。(用含k正和k逆的式子表示)
答案 (1)+247 (2)①3.809 ②Sn-Ni W点后,反应达到平衡,使用催化剂,化学平衡不移动,不影响CO的产率,故重合 (3)①< > ②
考法训练
考法1 反应速率和平衡图像分析
1.(2022浙江1月选考,19,2分)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g) 3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是(  )
A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率
B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率
C.在不同时刻都存在关系:2v(B)=3v(X)
D.维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示
答案 C 
2.(2022湖南,14,4分)(双选)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y发生反应:2X(g)+Y(g) Z(g) ΔH,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(  )
A.ΔH>0
B.气体的总物质的量:naC.a点平衡常数:K>12
D.反应速率:va正答案 BC 
3.(2022重庆主城区抽测,12)利用CO2和H2合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g) CH2CH2(g)+4H2O(g) ΔH。在恒容密闭容器中,起始压强相同,反应温度、投料比[=x]对CO2平衡转化率的影响如图所示。
下列推断正确的是(  )
A.a<3    B.ΔH>0
C.vM(正)>vN(逆)    D.KM>KN
答案 D 
4.(2022上海闵行调研,19)在恒温恒压下,某一体积可变的密闭容器中发生反应A(g)+B(g) 2C(g)+Q kJ,t1时达到平衡后,在t2时改变某一条件,达到新平衡,反应过程的v-t图如下所示。下列有关叙述中,错误的是(  )
A.0~t1时,v正>v逆
B.t2时向密闭容器中加入物质C
C.t1~t2、t3~t4两平衡状态中c(C)不相等
D.t2时v正先瞬时减小后逐渐增大直至与原平衡相等后保持不变
答案 C 
5.(2022河北张家口一模,12)反应Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) ΔH是工业上制备高纯硅的重要中间过程。一定压强下,起始投入原料的值和温度与SiHCl3的平衡产率的变化关系如图所示。下列说法错误的是(  )
A.该反应为放热反应,ΔH<0
B.M、N点SiHCl3的分压:M>N
C.的值越大,SiHCl3平衡产率越高
D.M、N点的逆反应速率:vM>vN
答案 C 
6.(2022湖北襄阳五中二模,13)利用CO2催化加氢可制乙烯,反应为2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。在两个容积均为1 L的恒容密闭容器中,分别加入2 mol CO2、4 mol H2,分别选用两种催化剂,反应进行相同时间,测得CO2转化率随反应温度的变化如图所示。下列说法正确的是(  )
A.使用催化剂Ⅰ时反应的活化能低于催化剂Ⅱ
B.ΔH>0
C.b、d两状态下,化学反应速率相等
D.d状态下,保持其他条件不变,向容器中再加入1 mol CO2与0.5 mol C2H4,v(正)答案 A 
考法2 分压平衡常数的计算
1.(2022重庆,14,3分)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1:NH4HCO3(s) NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104 Pa
反应2:2NaHCO3(s) Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)
p2=4×103 Pa
该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是(  )
A.反应2的平衡常数为4×106 Pa2
B.通入NH3,再次平衡后总压强增大
C.平衡后总压强为4.36×105 Pa
D.缩小体积,再次平衡后总压强不变
答案 B 
2.(2022福建南平质检三,6)110 ℃时,将某X固体置于真空恒温恒容容器中,存在平衡:X(s) M(s)+Y(g)+Z(g),反应达平衡时体系的总压为50 kPa。下列说法正确的是(  )
A.加入X固体的量不影响平衡
B.若先通入Y(g)使初始压强为120 kPa,再加入足量X(s),平衡时Z(g)的分压为5 kPa
C.若原容器中残留有空气,平衡时体系的总压仍为50 kPa
D.增大X(s)的表面积,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
答案 B 
3.(2022湖南,16,13分)2021年我国制氢量位居世界第一,煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题:
(1)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g),起始压强为0.2 MPa时,发生下列反应生成水煤气:
Ⅰ.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH1=+131.4 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.1 kJ·mol-1
①下列说法正确的是    ;
A.平衡时向容器中充入惰性气体,反应Ⅰ的平衡逆向移动
B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡
C.平衡时H2的体积分数可能大于
D.将炭块粉碎,可加快反应速率
②反应平衡时,H2O(g)的转化率为50%,CO的物质的量为0.1 mol。此时,整个体系  (填“吸收”或“放出”)热量    kJ,反应Ⅰ的平衡常数Kp=    (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(2)一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下:
①某温度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,c(C)∶c(HC)=1∶2,则该溶液的pH=    (该温度下H2CO3的=4.6×10-7,=5.0×10-11);
②再生塔中产生CO2的离子方程式为        ;
③利用电化学原理,将CO2电催化还原为C2H4,阴极反应式为         。
答案 (1)①BD ②吸收 31.2 0.02
(2)①10 ②2HC C+CO2↑+H2O
③2CO2+12e-+12H+ C2H4+4H2O
4.(2022山东,20,11分)利用γ-丁内酯(BL)制备1,4-丁二醇(BD),反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反应,涉及反应如下:
已知:①反应Ⅰ为快速平衡,可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响;②因反应Ⅰ在高压H2氛围下进行,故H2压强近似等于总压。回答下列问题:
(1)以5.0×10-3 mol BL或BD为初始原料,在493 K、3.0×103 kPa的高压H2氛围下,分别在恒压容器中进行反应。达平衡时,以BL为原料,体系向环境放热X kJ;以BD为原料,体系从环境吸热Y kJ。忽略副反应热效应,反应Ⅰ焓变ΔH(493 K,3.0×103 kPa)=        kJ·mol-1。
(2)初始条件同上。xi表示某物种i的物质的量与除H2外其他各物种总物质的量之比,xBL和xBD随时间t变化关系如图甲所示。实验测得X图甲
(3)(xBD/xBL)max为达平衡时xBD与xBL的比值。(493 K,2.5×103 kPa)、(493 K,3.5×103 kPa)、(513 K,2.5×103 kPa)三种条件下,以5.0×10-3mol BL为初始原料,在相同体积的刚性容器中发生反应,随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压H2氛围下进行,可忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、c中,(xBD/xBL)max最大的是   (填代号);与曲线b相比,曲线c达到=1.0所需时间更长,原因是                          。
图乙
答案 (1)-200(X+Y)
(2)ac 8.3×10-8 0.08 39%
(3)c c、b温度一致,但c中氢气压强更大,BL平衡转化率较大,需时更长
5.(2021湖北,19,14分)丙烯是一种重要的化工原料,可以在催化剂作用下,由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应Ⅰ(直接脱氢):C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) ΔH1 =+125 kJ·mol-1
反应Ⅱ(氧化脱氢):C3H8(g)+O2(g)C3H6(g)+H2O(g) ΔH2=-118 kJ·mol-1
(1)已知键能:E(C—H)=416 kJ·mol-1,E(H—H)=436 kJ·mol-1,由此计算生成1 mol碳碳π键放出的能量为    kJ。
(2)对于反应Ⅰ,总压恒定为100 kPa,在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与反应),从平衡移动的角度判断,达到平衡后“通入N2”的作用是                ;在温度为T1时,C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图a所示,计算T1时反应Ⅰ的平衡常数Kp=    kPa(以分压表示,分压=总压×物质的量分数,保留一位小数)。
图a
(3)在温度为T2时,通入气体分压比为p(C3H8)∶p(O2)∶p(N2)=10∶5∶85的混合气体,各组分气体的分压随时间的变化关系如图b所示。0~1.2 s生成C3H6的平均速率为    kPa·s-1;在反应一段时间后,C3H8和O2的消耗速率比小于2∶1的原因为               。
图b
(4)恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为p(C3H8 )∶p(O2)∶p(N2)=2∶13∶85的混合气体,已知某反应条件下只发生如下反应(k,k'为速率常数):
反应Ⅱ:2C3H8(g)+O2(g) 2C3H6(g)+2H2O(g) k
反应Ⅲ:2C3H6(g)+9O2(g) 6CO2(g)+6H2O(g) k'
实验测得丙烯的净生成速率方程为v(C3H6)=kp(C3H8)-k'p(C3H6),可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为          ,其理由是                        。
答案 (1)271 (2)使平衡正向移动或提高丙烷转化率 16.7 (3)2.0 发生副反应,生成CO2、H2O,使O2消耗量增大 (4)先增大后减小(直至为0) 反应开始时反应Ⅱ为主要反应,反应一段时间后,反应Ⅲ为主要反应或反应初始时,C3H8的分压较大,反应Ⅱ的速率较大;随着反应的进行,C3H8的分压降低,C3H6的分压增大,反应Ⅲ的速率较大
6.(2022海南琼海三模,16)CO2既是温室气体,也是重要的化工原料,二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。研究表明CO2与H2在催化剂存在下可发生如下反应制得甲烷:
CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)。
(1)已知:
①CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-890.3 kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) 
ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
则③CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH=        。
(2)反应③的活化能Ea(正)   Ea(逆)(填“>”“=”或“<”),有利于该反应自发进行的条件是    (填“高温”或“低温”)。
(3)选择合适催化剂,在密闭容器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶4充入反应物,反应结果如图所示。
①若N点压强为1 MPa,则平衡常数Kp(N)=    MPa-2。P点与N点的平衡常数K(P)    K(N)(填“>”“<”或“=”)。
②若无催化剂,N点平衡转化率    (填“是”或“否”)可能降至R点 理由是   。
答案 (1)-252.9 kJ·mol-1 (2)< 低温
(3)①1 < ②否 催化剂不能改变反应物的平衡转化率
考法3 反应速率常数的应用
1.(2022河北,13,4分)(双选)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式为①X Y;②Y Z。反应①的速率v1=k1c(X),反应②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2为速率常数。图a为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线,图b为反应①和②的lnk~曲线。下列说法错误的是(  )
 
A.随c(X)的减小,反应①、②的速率均降低
B.体系中v(X)=v(Y)+v(Z)
C.欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间
D.温度低于T1时,总反应速率由反应②决定
答案 AB 
2.(2021重庆,12,3分)甲异腈(CH3NC)在恒容密闭容器中发生异构化反应:CH3NC(g)CH3CN(g)。反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线如图所示(图中T为温度)。该反应的反应速率v与c的关系为v=kc,k为速率常数(常温下为常数),a点和b点反应速率相等,即v(a)=v(b)。下列说法错误的是(  )
A.bf段的平均反应速率为1.0×10-4 mol/(L·min)
B.a点反应物的活化分子数多于d点
C.T1>T2
D.3v(d)=2v(e)
答案 C 
3.(2023辽宁沈阳一模,10)某温度下,恒容密闭容器内加入等物质的量H2和I2发生反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),v正=k正c(H2)c(I2),k为速率常数。反应一段时间后达到平衡。下列说法中错误的是(  )
A.若=8.99,则该反应ΔH<0
B.加入一定量HI,混合气体颜色变深
C.加入一定量氩气,容器内压强增大,反应速率不变
D.加入等物质的量的H2和I2,H2转化率不变
答案 A 
微专题 化工生产中多重平衡体系分析
1.(2022河北唐山三模,11)利用间接转化法可将氮氧化物转化为化工产品以实现氮氧化物的充分利用。
已知①2NO(g)+2ICl(g) 2NOCl(g)+I2(g) ΔH1
②2NOCl(g) 2NO(g)+Cl2(g) ΔH2
③I2(g)+Cl2(g) 2ICl(g) ΔH3
若某温度下,向V L密闭容器中加入2 mol NO和2 mol ICl发生上述反应,达平衡时容器中NOCl(g)为a mol、Cl2为b mol。下列说法不正确的是(  )
A.若升高温度NOCl的物质的量增大,则ΔH1>0且ΔH2<0
B.此时I2的浓度为 mol·L-1
C.若该密闭容器中气体颜色保持不变,说明各反应已达平衡状态
D.NO转化率为×100%
答案 A 
2.(2022重庆育才中学二诊,13)无水乙醇催化脱水制备乙烯时同时发生如下三个反应:
反应Ⅰ:C2H5OH(g) C2H4(g)+H2O(g) ΔH1=+45.5 kJ·mol-1
反应Ⅱ:2C2H5OH(g) C2H5OC2H5(g)+H2O(g) ΔH2=-19.0 kJ·mol-1
反应Ⅲ:C2H5OC2H5(g) 2C2H4(g)+H2O(g) ΔH3
1 L恒容密闭容器中加入1 mol C2H5OH(g)和一定量的催化剂进行反应,平衡体系中有机物的物质的量分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(  )
A.ΔH3=-110 kJ·mol-1
B.图中Y代表C2H5OC2H5
C.升温、延长反应时间均可提高A点C2H4的平衡产率
D.380 ℃时,乙醇的物质的量分数接近0,则反应Ⅲ的平衡常数K=
答案 D 
3.(2022福建,13,13分)异丙醇(C3H8O)可由生物质转化得到,催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(C3H6)的工业化技术已引起人们的关注。其主要反应如下:
Ⅰ.C3H8O(g) C3H6(g)+H2O(g) ΔH1=+52 kJ·mol-1
Ⅱ.2C3H6(g) C6H12(g) ΔH2=-97 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)已知2C3H8O(g)+9O2(g) 6CO2(g)+8H2O(g) ΔH=-3 750 kJ·mol-1,则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为                 。
(2)在1 350 ℃下,刚性密闭容器中的反应体系内水蒸气浓度与反应时间关系如下表:
反应时间 /μs 0 4 8 12 t 20
H2O浓度 /ppm 0 2 440 3 200 3 600 4 000 4 100
①4~8 μs内,(C3H8O)=   ppm·μs-1;
②t    16(填“>”“<”或“=”)。
(3)在恒温刚性密闭容器中,反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡的判据是    (填标号)。
a.H2O(g)的分压不变
b.混合气体密度不变
c.n(C3H6)=2n(C6H12)
d.v正(H2O)=v逆(C3H8O)
(4)在一定条件下,若反应Ⅰ、Ⅱ的转化率分别为98%和40%,则丙烯的产率为   。
(5)如图为反应Ⅰ、Ⅱ达到平衡时lgQp与温度的关系曲线。[已知:对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),任意时刻Qp=,式中p(X)表示物质X的分压]
①在350 ℃恒压平衡体系中充入少量水蒸气时,反应Ⅰ的状态最有可能对应图中的    点(填“甲”“乙”或“丙”),判断依据是                 ;
②350 ℃时,在密闭容器中加入一定量的C3H8O,体系达到平衡后,测得C6H12的分压为x MPa,则水蒸气的分压为    MPa(用含x的代数式表示)。
答案 (1)2C3H6(g)+9O2(g) 6CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-3 854 kJ·mol-1 (2)①190 ②> (3)ad (4)58.8% (5)①甲 反应Ⅰ平衡曲线为N,恒压时充入水蒸气,Qp>Kp ②(+2x)
4.(2022河北,16,14分)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
(1)298 K时,1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 mol H2O(l)蒸发吸热44 kJ。表示H2燃烧热的热化学方程式为                     。
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应:
Ⅰ CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
Ⅱ CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
①下列操作中,能提高CH4(g)平衡转化率的是    (填标号)。
A.增加CH4(g)用量
B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除CO(g)
D.加入催化剂
②恒温恒压条件下,1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时,CH4(g)的转化率为α,CO2(g)的物质的量为b mol,则反应Ⅰ的平衡常数Kx=       [写出含有α、b的计算式;对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),Kx=,x为物质的量分数]。其他条件不变,H2O(g)起始量增加到5 mol,达平衡时α=0.90,b=0.65,平衡体系中H2(g)的物质的量分数为    (结果保留两位有效数字)。
(3)氢氧燃料电池中氢气在    (填“正”或“负”)极发生反应。
(4)在允许O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中,CnH2n+2放电的电极反应式为                     。
(5)甲醇燃料电池中,吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO,四步可能脱氢产物及其相对能量如图,则最可行途径为a→       (用b~j等代号表示)。
答案 (1)H2(g)+O2(g) H2O(l) ΔH=-286 kJ·mol-1
(2)①BC ② 0.43
(3)负
(4)CnH2n+2-(6n+2)e-+(3n+1)O2- nCO2+(n+1)H2O
(5)b→e→h→j
精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
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