2024届高三新高考化学大一轮复习题-----化学反应原理综合题
1.(2022·河南·校联考模拟预测)甲醇(CH3OH)是结构最为简单的饱和一元醇,又称“木醇”或“木精”。常用于制造甲醛和农药等。CO2催化加氢制甲醇,极具前景。发生的主要反应如下:
I. CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) ΔH1= -90.6 kJ·mol-1
II. CO2(g) +H2(g) CO(g)+ H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
III. CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)△H3= kJ·mol-1。
(2)对于反应II ,达平衡后,下列措施一定能提高H2转化率的是___________(填字母)。
A.加入适量氢气 B.使用高效催化剂
C.增大n(CO2) D.升高温度
(3)向盛有催化剂的刚性容器中通入n(CO2) : n(H2)=1 : 3混合气体,发生III反应。在T1 K和T2 K时,CO2的转化率(α)与时间(t)的关系如图所示。
①温度:T1 (填“> ”或“<”)T2。
②T2K时,若平衡时体系的总压强为p0,则平衡常数Kp = (用含有p0的代数式表示)。
(4)已知二甲醚水解可生成甲醇,反应为CH3OCH3(g) +H2O(g) 2CH3OH(g) ΔH,其速率方程式为v正=k正·c(CH3OCH3)· c(H2O),v逆=k逆·c2 (CH3OH),k正、k逆为速率常数且只与温度有关。经查阅资料,上述反应平衡状态下存在计算式:lnKc= -A+ B(Kc为化学平衡常数;T为热力学温度,单位为K,A、B为常数且均大于0)。
①反应达到平衡后,= (用含k正、k逆的代数式表示),若仅升高温度,k正增大的倍数 (填“>”“<”或“=”,下同)k逆增大的倍数。
②已知某温度下,上述反应平衡常数Kc =0.5,在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3(g)和H2O(g),反应到某时刻测得各组分的物质的量如下:
物质 CH3OH CH3OCH3 H2O
物质的量/mol 0.2 0.2 0.2
此时正、逆反应速率的大小:v正 v逆。
2.(2022·上海普陀·统考二模)二甲醚(CH3OCH3)的合成方法主要有两种:方法一:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)
(1)恒温恒容下进行上述反应,能说明反应已达平衡状态的是 。
a.混合气体密度不变
b.混合气体的平均相对分子质量不变
c.3v(CO2)正=v(H2)逆
d.不变
反应达到平衡,其他条件不变,向容器中再加入等物质的量的H2(g)和H2O(g),平衡向 (选填“正”或“逆”)反应方向移动,理由是 。
(2)方法一是CO2高值化利用的途径之一、已知CO2溶于水的过程可表示为:CO2(g)+H2O(l) H2CO3(aq);,p(CO2)表示CO2的平衡压强。将CO2(g)通入NaClO(aq)中,当n(CO2)∶n(NaClO)=1恰好反应,离子方程式为 ,该反应的平衡常数表达式K= 。向反应后的溶液中加过量NaOH(aq),c() c(ClO-)(选填“>”“<”或“=”)。
方法二:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ①
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ②
(3)T℃,在2L的密闭容器中充入4molCO和8molH2合成二甲醚,4min达到平衡,平衡时CO的转化率为0.8,且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3)。0~4min内,v(CH3OCH3)= 。
(4)300℃和500℃时,反应①的平衡常数分别为K1、K2,且K1>K2,则反应①正反应为 反应(选填“吸热”或“放热”)。
3.(2022·山东·高考真题)利用丁内酯(BL)制备1,丁二醇(BD),反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和丁醇(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在高压氛围下进行,故压强近似等于总压。回答下列问题:
(1)以或BD为初始原料,在、的高压氛围下,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;以BD为原料,体系从环境吸热。忽略副反应热效应,反应Ⅰ焓变 。
(2)初始条件同上。表示某物种i的物质的量与除外其它各物种总物质的量之比,和随时间t变化关系如图甲所示。实验测得,则图中表示变化的曲线是 ;反应Ⅰ平衡常数 (保留两位有效数字)。以BL为原料时,时刻 ,BD产率= (保留两位有效数字)。
(3)为达平衡时与的比值。、、三种条件下,以为初始原料,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。因反应在高压氛围下进行,可忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、c中,最大的是 (填代号);与曲线b相比,曲线c达到所需时间更长,原因是 。
4.(2022·天津和平·耀华中学校考一模)氮及其化合物的利用是科学家们一直在探究的问题,它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。
(1)已知:①
②CO的燃烧热为
若某反应③的平衡常数表达式为,请写出反应③的热化学方程式: 。
(2)欲研究在某催化剂作用下反应③的反应速率与温度的关系,在其他条件相同时,改变反应温度,测得经过相同时间该反应的正反应速率如图所示,A、B两点对应温度下正反应速率变化的原因可能是 。
(3)将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂(、)进行反应,相同时间内测得的脱氮率(脱氮率即NO的转化率)如图所示。M点 (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,理由是 。
(4)通过传感器可监测的含量,其工作原理如图。
①Pt电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极上的电极反应式: 。
(5)某温度下,在一密闭容器中充入一定量发生反应 ,其正反应速率表达式为(为速率常数,只与温度有关),测得反应速率和NO浓度的数据如表所示。
序号
① 0.10
② 0.20
③ 0.30
则 ;下列对于该反应的说法正确的是 (填标号)。
A.当混合气体颜色保持不变时,反应达到化学平衡状态
B.当的比值保持不变时,反应达到化学平衡状态
C.反应达到化学平衡状态时,每消耗0.1mol NO就会消耗0.05mol
D.反应达到平衡状态后,若降低温度,则混合气体的颜色变浅
E.反应达到平衡状态后,若增大容积,则混合气体的平均相对分子质量减小
5.(2022·湖北襄阳·襄阳四中校考模拟预测)二氧化碳的合理转化及氮氧化物综合治理是现代化学研究的热点。回答下列问题:
(1)传统钌配合物催化作用下CO2加氢合成甲酸发生反应I,同时还伴有反应II发生。
反应Ⅰ: CO2(g)+H2(g) HCOOH(g) △H1
反应Ⅱ: CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2
①已知: 298K 时,部分物质的相对能量如表所示,△H1 △H2(填“大于”“小于”或“等于”)。
物质 CO2(g) H2(g) H2O(g) CO(g) HCOOH(g)
相对能量/(kJ·mol-1) -393 0 -242 -110 -423.9
②保持323K恒温恒压,CO2(g)、 H2(g)投料比1: 1时,CO2初始分压分别为P1MPa、P2 MPa和P3 MPa(P1
(2)一种新型钌配合物催化剂催化CO2加氢合成甲酸的反应机理如图2所示。催化剂再生的反应为 ,研究表明,极性溶剂有助于促进CO2插入M- H 键,使用极性溶剂后极大地提高了整个反应的合成效率的原因可能是 。
(3)工业烟气中的氮氧化物可用NH3催化还原,发生反应: 4NH3(g)+6NO(g)= 5N2(g)+ 6H2O(g) ΔH<0,研究表明不同氨氮比[m= ]条件下测得NO的残留率与温度关系如图3所示。
①m1、m2、m3的大小关系 。
②随着温度不断升高,NO的残留率趋近相同的可能原因是 。
(4)利用Au/Ag3PO4光催化去除氮氧化物(O2将氮氧化物氧化为;),研究表明,不同Au的负载量与氮氧化物的去除效果、催化去除速率常数(用k表示,其他条件不变时,速率常数越大,速率越大)大小的关系分别如图4、图5表示。已知:催化剂的活性与其表面的单位面积活性位点数有关。
①综合图4、图5可知催化效果最佳的是 (填催化剂)。
②图5表面随着Au的负载量不断增加,反应速率常数先增大后减小,试分析反应速率常数减小的原因是 。
6.(2022·上海金山·统考二模)S8在300℃左右会分解成S2,过程中吸收热量;烟气中的SO2可催化还原成硫蒸气,主要涉及以下反应:
①2SO2(g)+CH4(g) S8(g)+CO2(g)+2H2O(g)+Q1(Q1>0)
②2SO2(g)+CH4(g) S2(g)+CO2(g)+2H2O(g)+Q2(Q2>0)
在容积固定的2 L密闭容器中,通入2 mol SO2和1 mol CH4,一定条件下发生上述反应。完成下列填空:
(1)Q1 Q2(选填“>”或“<”)。能说明反应已达平衡状态的是 。(选填编号)
A.CO2物质的量浓度不变 B.气体密度不变
C.容器内压强不变 D.容器内SO2与CH4的物质的量之比不变
(2)如图为相同时间内测得SO2的转化率随温度变化情况。
a点是否已达到化学平衡状态? (选填“是”或“否”)。随着温度升高,SO2转化率先升后降的原因是 。
(3)如图为某温度时,SO2和CH4的物质的量随时间变化情况。
0~2 h内,v(CH4)= 。温度不变,若要提高SO2的平衡转化率可采取的措施是 (任写一条)。
(4)烟气中的SO2常用氨水吸收。向氨水中通入SO2,测得溶液的pH与各含硫组分物质的量分数的关系如图所示。溶液的pH=7时,n(SO)∶n(HSO)≈ 。氨水吸收烟气中SO2后,经O2催化氧化可得到硫酸盐。控制合适的温度,随着氧化的进行,溶液的pH (选填“增大” 或“减小”)。
7.(2022·陕西西安·西安中学校考模拟预测)氮的化合物在生产生活中广泛存在。回答下列问题:
(1)亚硝酰氯(Cl—N=O)气体是有机合成中的重要试剂,它可由Cl2和NO在通常条件下反应制得,该反应的热化学方程式为 。
相关化学键的键能如表所示:
化学键 Cl—Cl N≡O(NO气体) Cl—N N=O
键能/(kJ·mol-1) 243 630 200 607
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是 (填字母)。
a.NO2和O2的浓度比保持不变
b.容器中压强不再变化
c.2v正(NO2)=v逆(N2O5)
d.气体的密度不再改变
(3)向密闭容器中充入1molN2和2.6molH2,在一定条件下合成NH3,相同时间内测得体系中N2的物质的量(mol)与温度、压强的关系如图所示。
①P (填“>”,“<”或“=”)1.8MPa。
②投料比一定时,随温度的升高,不同压强下N2物质的量趋向相同,其主要原因是 。
③在373K时,平衡常数Kp= MPa-2(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
(4)利用现代手持技术传感器探究压强对平衡移动的影响。在恒定温度和标准压强条件下,往针筒中充入一定体积的NO2气体后密封并保持活塞位置不变。分别在t1s、t2s时迅速移动活塞后并保持活塞位置不变,测定针筒内气体压强变化如图,下列说法正确的是 (填字母)。
a.B、E两点对应的正反应速率为B小于E
b.t1s向里快速推注射器活塞,t2s向外快速拉注射器活塞
c.由C到D点,平衡逆向移动,针筒内气体颜色比B点浅
d.E、F、H三点对应气体的平均相对分子质量最大的点为H
(5)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意如图,电极a的电极反应为 。
8.(2022·上海普陀·统考二模)二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)+49.5 kJ
II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+90.4 kJ
III.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)-40.9 kJ
(1)根据反应I的热化学方程式,在图中绘制反应方向箭头,标出反应物、生成物和能量变化 。
(2)在反应II中标出电子转移的方向和数目 。
(3)①一定条件下,向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为a mol,CO为b mol,此时H2O(g)的浓度为 mol·L-1 (用含a、b、V的代数式表示)。
②不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定的CH3OH的平衡产率(图甲)和CO2平衡转化率(图乙)随温度的变化关系如图所示。
已知:CH3OH的平衡产率×100%
CO2平衡转化率×100%
图甲中压强p1、p2、p3由大到小的顺序是 ;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是 。
③为同时提高CH3OH的平衡产率和CO2平衡转化率,应选择的反应条件是 (填编号)。
a.低温、高压 b.低温、低压 c.高温、低压 d.高温、高压
9.(2022·上海崇明·统考二模)我国提出力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,因此碳的捕集和利用成了研究的重点。
(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,原理为:CO2(g)+4H2(g)RuCH4(g)+2H2O(g)。已知H2的体积分数随温度的升高而增加。若温度从300℃升至400℃,重新达到平衡,判断下列各物理量的变化。(选填“增大”、“减小”或“不变”)υ正 ,υ逆 ,平衡常数(K) ;
在一定条件下,CO2和H2混和气体共0.5mol(体积比1:4),在2L恒容密闭容器中进行的反应可能有下列反应I和II,经反应相同时间测得“CO2转化率”、CH4和CO“选择性”随温度变化情况分别如图1和图2所示(选择性即转化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。
反应I:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
反应II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
(2)380℃时,容器内发生的反应是 (选填I、II或I和II);150℃~300℃,CO2的转化率随温度升高而增大,其原因是 ;
(3)①下列说法不正确的是 ;
a.反应I是放热反应
b.温度可影响产物的选择性
c.CO2平衡转化率随温度升高先增大后减少
d.其他条件不变,将CO2和H2的初始体积比改变为1:3,可提高CO2平衡转化率
②350℃时,反应I经10min达到平衡,则从起始到平衡,υ(CO2)= mol·L-1·min-1;
(4)常温下,也可用NaOH溶液作CO2的捕捉剂。经测定某次捕捉所得溶液中,Na和C两种元素物质的量比值为5:2,则所得溶液中溶质成份为 (填化学式),若NaOH吸收了等物质的量的CO2,则所得溶液中微粒浓度关系为:c(OH-)-c(H+)= (填含碳元素微粒浓度的数学表达式)。
10.(2022·上海黄浦·统考二模)在温度保持不变的情况下,将一定量的充入注射器中后封口,图乙是在拉伸或压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深,透光率越小且整个操作过程物质均为气态)。(已知:)
(1)对注射器的移动轨迹判断正确的是___________。
A. B.
C. D.
(2)判断下面的说法是否正确?(在□中画“×”或“√”)
A.d点:
B.c点与a点相比,增大,减小
C.若注射器隔热,没有能量损失,会导致反应温度发生变化,则b、c两点的平衡常数
D.若在注射器中对反应进行完全相同的操作,最后能得到相似的透光率变化趋势图象
在100℃时,将的气体充入2L的密闭容器中,每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析,得到下表数据。
时间/s 0 20 40 60 80 100
0.40 0.26
0.00 0.05 0.08 0.08 0.08
(3)比较、的大小 。
(4)20~40s内,的平均反应速率为 。
(5)100℃时,容器中物质的量的变化曲线如图。其他条件不变,请画出80℃时物质的量的变化曲线 。
11.(2022·山东德州·统考三模)“碳中和”有利于全球气候改善,的资源化利用成为研究重点。
(1)二氧化碳加氢合成二甲醚的反应包括三个相互关联的反应过程:
i.
ii.
iii.
①写出和生成的热化学方程式为 。
②在压强3.0MPa,,不同温度下的平衡转化率和产物的选择性如图所示(选择性是指生成某物质消耗的的物质的量占消耗总的物质的量的百分比),
当温度超过290℃,的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 。根据图中数据计算300℃时,的平衡产率为 。
(2)重整制的过程为:。发生的副反应为(1)中ii在刚性密闭容器中,进料比分别等于1.0、2.0,且起始时压强相同。平衡时甲烷的质量分数与温度的关系如图所示:
①曲线a的进料比为 。
②有利于提高平衡转化率的措施是 。(写出两条)。
③M点的平衡转化率为85%,的平衡转化率为88%,则副反应的压强平衡常数 (保留2位有效数字)。(已知:分压=总压×该组分的物质的量分数)
12.(2022·吉林长春·校联考模拟预测)CO2作为未来的重要碳源,其选择性加氢合成CH3OH 一直是研究热点。在CO2加氢合成CH3OH的体系中,同时发生以下反应:
反应i:CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1<0
反应ii:CO2(g) +H2(g)CO(g) +H2O(g) △H2
(1)反应i在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下可以自发进行。
(2)在特定温度下,由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓()。下表为几种物质在298K的标准生成焓,则反应ii的△H2= kJ·mol-1.
物质 H2(g) CO2(g) CO(g) H2O(g)
(kJ·mol-1) 0 -394 -111 -242
(3)在CO2加氢合成CH3OH的体系中,下列说法错误的是_______(填标号)。
A.增大H2浓度有利于提高CO2的转化率
B.若气体的平均相对分子质量保持不变,说明反应体系已达平衡
C.体系达平衡后,若压缩体积,则反应i平衡正向移动,反应ii平衡不移动。
D.选用合适的催化剂可以提高平衡之前CH3OH在单位时间内的产量
(4)某温度下,向容积为1L的密闭容器中通入1molCO2 (g)和5molH2(g), 10min后体系达到平衡,此时H2的转化率为8%,CH3OH 的选择性为50%。已知:CH3OH的选择性x=
①用CO2表示0~10min内平均反应速率v(CO2)= 。
②反应i的平衡常数K (写出计算式即可)。
(5)维持压强和投料不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器,二氧化碳的转化率α(CO2) 和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示:
已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应i和反应ii,分析235℃后曲线变化的原因。
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是 ;
②二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是 。
13.(2022·天津河西·统考二模)除去废水中Cr(Ⅵ)的方法有多种。请按要求回答下列问题。
(1)金属除Cr(Ⅵ)法:其他条件相同时,用等量的Zn粉、Zn-Cu粉分别处理酸性含Cr(Ⅵ)废水。Cr(Ⅵ)的残留率随时间的变化如下图所示,图1中b方法选用的金属粉处理效果更快的原因是 。
(2)与熟石灰除Cr(Ⅵ)法:向酸性废水中加入,再加入熟石灰,使沉淀(常温下;设时沉淀完全)。
①实验中的作用是 。
②Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如图所示。当pH>12时,Cr(Ⅲ)去除率下降的原因可用离子方程式表示为 。
③为使沉淀完全,调控溶液的pH最小值为 。
(3)离子交换法除铬(Ⅵ):Cr(Ⅵ)去除率与pH关系如图所示。已知:强碱性树脂(ROH)与废水中的、离子能发生交换均生成(s)。其反应可表示为(以发生交换为例)。
①写出发生交换反应的平衡常数表达式, 。
②当pH>4时,Cr(Ⅵ)去除率下降的原因是 。
(4)电解除铬(Ⅵ)法:一般采用在直流电作用下铁板做阳极和阴极[忽略Cr(Ⅵ)在阴极放电],可将酸性废水中的Cr(Ⅵ)转化为,再加碱沉淀为。已知:。
①酸性废水中的Cr(Ⅵ)离子存在的主要形式为 。
②当沉淀出2mol 时,阳极至少消耗 mol Fe。
14.(2022·江苏·高三假期作业)镀镍废水是重金属污染源之一,常见处理含镍废水的一种离子交换和沉淀法工艺如下:
已知该交换树脂为阳离子型树脂HR,HRR-+H+;NiR2(aq) Ni2+(aq)+2R-(aq)。
(1)Ni2+的核外电子排布式为 。
(2)已知在pH=2时,离子交换过程Ni2+去除率很低,其原因为 。
(3)“脱络”(指镍元素由络合物NiR2转化成游离的Ni2+)过程中,R-与中间产物·OH(羟基自由基)反应生成难以与Ni2+络合的·R(有机物自由基),但·OH也能与H2O2发生反应。反应的方程式如下:
Ⅰ.Fe2++H2O2=Fe3++OH-+·OH
Ⅱ.R-+·OH=OH-+·R
平衡移动的角度解释加入FeSO4和H2O2能够实现“脱络”的原因是 。
(4)NiC2O4隔绝空气高温煅烧可制得Ni2O3,NiC2O4受热分解的化学方程式为 。
(5)硫酸镍铵(NH4)xNiy(SO4)m·nH2O可用于电镀等领域,为测定其组成,进行如下实验:
①称取4.670样品,配成250mL溶液A。
②取25.00mL溶液A,加足量浓NaOH溶液并加热,生成NH3 44.80mL (标准状况)。
③另取25.00mL溶液A,用0.05000mol/L的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Ni2+(离子方程式为Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+),平行测定四次,分别消耗标准EDTA溶液的体积是20.00mL、19.98mL、20.02mL、24.00mL。
则硫酸镍铵的化学式为 (写出计算过程)。
15.(2022·湖北武汉·华中师大一附中校考模拟预测)国家提出2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标,利用CO或CO2加氢制甲醇将成为实现目标的最佳路径。
(1)利用CO、CO2加氢制甲醇的有关反应如下:
I.2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) △H1
II.H2(g)+ CO2(g) CO(g)+ H2O(g) △H 2
III.3H2(g)+CO2(g) CH3OH (g)+H2O(g) △H3
已知:反应I中的相关的化学键键能数据如下。
化学键 CO H-H C-O H-O C-H
键能/(kJ·mol - 1) 1 071 436 358 467 413
由键能可知△H1= kJ·mol-1;若△H2=+41 kJ·mol-1,则△H3= kJ·mol-1。
(2)要使反应I在一定条件下建立的平衡正向移动,可采取的措施有 (填字母)。
A.缩小反应容器的容积 B.扩大反应容器的容积
C.升高温度 D.降低温度
E.使用合适的催化剂 F.从平衡体系中及时分离出CH3OH
(3)在不同温度、压强和相同催化剂条件下,发生反应III,初始时CO2、H2分别为1.0 mol、3.0mol,测得H2的平衡转化率[α(H2)]随温度和压强的变化如图所示。
①压强:p1、p2、p3的关系为 。
②250 °C、p1条件下,平衡时α(H2) α(CO2)(填“>”“=”或“<”);此时反应的化学平衡常数Kp= (分压=总压×物质的量分数)。
③若在A点平衡状态下,再充入1 mol CO2和1 mol H2O(g), 则速率v正(CO2) (填“>”“<”或“=”)v逆 (CO2)。
16.(2022·全国·高三专题练习)COCl2常用于有机合成,工业上采用高温活性炭催化CO与Cl2合成COCl2。
(1)Burns和Dainton研究了反应Cl2(g)+CO(g)COCl2(g)的动力学,获得其速率方程v=kc(Cl2)c(CO),k为速率常数(只受温度影响),该反应的历程如下:
第一步:Cl22Cl △H1=+243kJ·mol-1
第二步:Cl +COCOCl △H2=-20kJ·mol-1
第三步:COCl +Cl2COCl2+Cl △H3=-88kJ·mol-1
①反应Cl2(g)+CO(g)COCl2(g)的△H= kJ·mol-1。
②已知活化络合物分子中含有的原子数目等于反应速率方程中物质的原子数与指数的积,如H2+Cl2=2HCl的反应速率方程为v=kc(Cl2) c(H2),可推测反应决速步中活化络合物的可能存在形式为ClH2、H2Cl或H2+Cl ,则Cl2(g)+CO(g)COCl2(g)反应中的活化络合物的可能存在形式为 (任写一个即可),请判断第 步的活化能最高。
(2)在100kPa、恒压的密闭容器中,充入1molCO、1molCl2和适量的活性炭,发生反应Cl2(g)+CO(g)COCl2(g),其压强平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)的对数lgKp。与温度倒数呈线性关系,如图。
①能正确表示上述反应线性关系的直线为 (填“L1”或“L2”),理由是 。
②图中Q点的坐标为(2.2,-2.0),已知=1.4,则平衡时CO的转化率为 。若保持温度不变,将该容器增压再次达到平衡,其状态可能为图中Q、M、N中的 点,此时混合气中COCl2的体积分数是50%,则再次达到平衡状态的气体总压强是 kPa。
17.(2022·黑龙江哈尔滨·哈师大附中校考模拟预测)燃煤烟气中是大气污染物的主要来源之一,脱硝技术是烟气治理技术的研究热点。
(1)利用氢气选择性催化还原 是目前消除NO的理想方法。
法的主反应:
副反应:
①已知, 则 H1= kJ/mol。
② 在催化剂表面发生反应 每生成1mol 转移的电子的物质的量为 mol。
③对于主反应,达平衡后,下列措施一定能提高NO去除率的是 (填标号)。
A.加入适量氦气 B.使用高效催化剂 C.增大 的物质的量 D.降低温度
(2)脱硝技术也是一种新型的除去烟气中氮氧化物的方法,一般采用氨气或尿素作还原剂,其基本流程如图:
①SNCR-SCR脱硝技术中用尿素作还原剂还原的化学方程式为 。
②体系温度直接影响SNCR技术的脱硝效率,如图所示.
SNCR技术脱硝的最佳温度为 ,SNCR与SCR技术相比,SCR技术的反应温度不能太高,其原因是 ;当体系温度高于950℃时,SNCR脱硝效率明显降低,其可能的原因是 。
(3)我国科学家设计了一种电解法处理污染气体中 的高效去除装置,如图所示,其中电极分别为催化剂石墨烯(石墨烯包裹催化剂)和石墨烯。
①催化剂石墨烯为 极(填“阴”或“阳”)
②若电解质溶液显酸性,则催化剂石墨烯电极的电极反应式为 。
18.(2023·湖南娄底·高三娄底一中校考阶段练习)丙烯腈()是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产,副产物有丙烯醛()、乙腈()等。以丙烯、氨气和氧气为原料,在催化剂存在下合成丙烯腈()涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1) △H= kJ/mol。
(2)恒温,体系达到平衡后,若压缩容器体积,则反应Ⅱ的平衡移动方向为 (填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。
(3)如图为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应温度为460℃。低于460℃时,有人认为丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率,其理由是 ;高于460℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是 (填标号)。
A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大 C.副反应增多 D.反应的活化能增大
(4)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图所示。由图可知进料气中氨、空气、丙烯的理论体积比约为 (氧气在空气中约占20%)。
(5)已知对于反应:,其标准平衡常数:,T℃,压强为的恒压密闭容器中,通入1mol丙烯,1mol氨气和3mol氧气发生反应Ⅰ、Ⅱ,达到平衡时,容器内有a mol(g),b mol(g),则反应Ⅱ的标准平衡常数为 (用含a、b的代数式表示)。
(6)以丙烯腈为原料,利用电解原理合成[]可减少氮氧化物的排放,其装置如图所示,电解时Pb电极发生的电极反应式为 。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.(1)-49.4
(2)CD
(3) <
(4) < <
2.(1) bc 正 平衡时,K=,再加入等物质的量的H2(g)和H2O(g),Qc<K,平衡向正反应方向移动
(2) CO2+H2O+ClO- +HClO <
(3)0.16 mol·L-1·min-1
(4)放热
3.(1)-200(X+Y)
(2) a或c 8.3×10-8 0.08 39%
(3) c 由于b和c代表的温度相同,而压强对反应速率的影响可忽略,压强增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动,增大,故=1.0所需时间更长
4.(1)2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ mol-1
(2)温度过高时催化剂的催化活性降低
(3) 不是 该反应为放热反应,温度降低,平衡正向移动,平衡脱氮率比温度高时的大,根据cat 2对应曲线可知,M点对应温度的平衡脱氮率应该更高
(4) 还原 NO+O2--2e-=NO2
(5) 4.00×10-5 ACE
5.(1) 小于
(2) +H2 = +HCOOH CO2插入M—H键所需的活化能最大,是该反应的决速步骤,使用极性溶剂后活化能降低
(3) m3>m2>m1 随着温度升高,温度对NO残留率的影响程度大于氨氮比的影响
(4) 0.1Au/Ag3PO4 当Au负载量过多时,过多地覆盖Ag3PO4表面,导致Ag3PO4表面单位面积活性位点数减少
6.(1) > ac
(2) 否 T1之前反应①②未达平衡,温度升高,反应加速正向移动,SO2转化率增大,T1之后反应①②均达平衡,反应①②均为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,SO2转化率减小
(3) 0.125 mol·L-1·h-1 增加n(CH4)或减压(合理即可)
(4) 1∶1 减小
7.(1)2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g) △H=-111kJ·mol-1
(2)b
(3) > 随着温度的升高,温度对平衡的影响大于压强对平衡的影响 12.5
(4)cd
(5)2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
8.(1)
(2)
(3) p1>p2>p3 T1时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响 a
9.(1) 增大 增大 减小
(2) I 未达平衡前,温度升高,反应速率加快
(3) cd 0.004
(4) NaOH、Na2CO3 c(H2CO3)-c(CO)
10.(1)A
(2) √ × × ×
(3)n3=n4
(4)0.001mol·L-1·s-1
(5)
11.(1) 温度超过290℃时,以反应ii为主,反应ii为吸热反应,升高温度平衡正向移动,的平衡转化率增大 6%
(2) 1.0 增大甲烷的投料、高温、低压或及时移走产物(或其他合理答案) 0.26
12.(1)低温
(2)+41
(3)C
(4) 0.02mol·L-1 ·min-1
(5) 反应i为放热反应,反应ii为吸热反应,温度升高反应i平衡逆向移动,反应ii平衡正向移动 反应达平衡后,升高温度,反应i使二氧化碳的转化率减小的程度大于反应ii使二氧化碳的转化率增大的程度
13.(1)Zn - Cu粉在废水中形成原电池,加快反应速率
(2) 将Cr (VI)还原为Cr (Ⅲ) Cr(OH)3 + OH- = [Cr(OH)4]- 6
(3) 2ROH (s) + (aq) = R2CrO4 (s)+ OH- (aq) + H2O(1) c(OH-)增大,交换反应平衡逆向移动
(4) 6
14.(1)1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8
(2)pH=2时,酸性较强,抑制HR电离产生R-,c(R-)低,因而Ni2+去除率低
(3)NiR2在溶液中存在以下平衡:NiR2(aq) Ni2+(aq)+2R-(aq)。Fe2+和H2O2通过反应Ⅰ和反应Ⅱ将R-转化成难以与Ni2+络合的·R,使c(R-)减小,平衡正向移动,实现“脱络”
(4)2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑
(5)(NH4)2Ni(SO4)2·10H2O
15.(1) -121 -80
(2)ADF
(3) p1>p2>p3 = <
16.(1) -108 Cl3CO、COCl3或COCl2+Cl 、COCl +Cl2 三
(2) L1 反应放热,增大,温度降低,平衡正向移动,lgKp增大 30% Q 800
17.(1) -663.5 4 CD
(2) 4CO(NH2)2]+6NO2=4CO2+7N2+8H2O 925℃ 温度过高,催化剂活性降低 当体系温度低于925℃时,SNCR脱硝效率随温度升高而增大,反应速率较慢,当体系温度高于925℃时,SNCR脱硝效率明显降低,不利于脱硝反应正向进行
(3) 阴 2NOx+4xH++4xe-=N2+2xH2O
18.(1)-162
(2)正反应方向
(3) 该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低 AC
(4)2:15:2
(5)
(6)
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