高中化學專題15 化學反應速率和化學平衡-2021年高考化學一輪復習高頻考點集訓（解析版）

專題15化學反應速率和化學平衡

一、單選題

1.下列敘述正確的是（）

A.鋁單質可以從MnCh中置換出Mn

B.海水中含有豐富的碘元素，因此碘被稱為“海洋之素”

C.我國華為A1芯片已躋身于全球A1芯片榜單前列，該芯片的主要材料是二氧化硅

D.純鋅與稀硫酸反應產生氫氣的速率較慢，再加入少量CuS04固體，速率不改變

【答案】A

【解析】

A.通過鋁熱反應，利用鋁的還原性可以從MnCh中置換出Mn,故A正確；

B.99%的漠元素存在于海水中，因此澳被稱為“海洋元素”，故B錯誤；

C.A1芯片主要材料是硅晶體，不是二氧化硅，故C錯誤；

D.鋅與加入的少量硫酸銅反應生成銅，鋅、銅構成原電池，加快化學反應速率，故D錯誤；

故選Ao

2.反應Fe（s）+CC）2（g）QFeO（s）+CO（g）,AH>0,700℃時平衡常數(shù)為1.47。下列說法正確的是

A.升高溫度該反應的正反應速率增大，逆反應速率減小

B.平衡后再加入一定質量的鐵粉，該反應速率加快，平衡向正反應方向移動

C.絕熱容器中進行該反應，溫度不再變化時，則達到化學平衡狀態(tài)

D.900℃時平衡常數(shù)小于1.47

【答案】C

【解析】

A.升高溫度該反應的正反應速率、逆反應速率均增大，A錯誤；

B.鐵是固體，加入鐵粉，對該反應的速率、平衡移動均無影響，B錯誤；

C.由于化學反應伴隨熱量的變化，絕熱容器中進行該反應，平衡前，溫度是個變量，故溫度不再變化時,

則達到化學平衡狀態(tài)，C正確；

D.該反應的正反應為吸熱反應，溫度升高，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，則900℃時平衡常數(shù)大于1.47,

D錯誤。

答案選C。

3.可逆反應2NCh(g)^^2NO(g)+O2(g)在恒容密閉容器中進行，達到平衡狀態(tài)的標志是()

①單位時間內生成nmolCh的同時生成2nmolNO

②單位時間內生成nmolC)2的同時生成2nmolNO2

③用NO?、NO、O2的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為2：2：1的狀態(tài)

④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)

⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)

⑥混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態(tài)。

A.①③⑤B.②④?C.①③④D.①②?④⑤⑥

【答案】B

【解析】

①單位時間內生成nmolCh的同時生成2nmolNO,都表示正反應速率，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故①不

符合題意；

②單位時間內生成nmolCh的同時生成2nmolNCh,說明反應v(正)=丫(逆)，能說明達到平衡狀態(tài)，故②符合

題意；

③反應中必然滿足|:￥=邛和"力等一千,但是只有

V正(N02)=v逆(N02)才平衡，當用N02、NO、。2的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為2：2：1

的狀態(tài)，可能已經(jīng)平衡，也可能沒有平衡，與各物質的初始濃度及轉化率有關，故③不符合題意；

④混合氣體的顏色不再改變，說明NO2氣體的濃度不變，達到平衡狀態(tài)，故④符合題意；

⑤無論反應是否達到平衡狀態(tài)，混合氣體的質量不變，容器的體積不變，所以混合氣體的密度不變，不能

說明達到平衡狀態(tài)，故⑤不符合題意；

⑥反應前后氣體的化學計量數(shù)之和不相等，反應過程中，混合氣體的物質的量一直變化，又因為氣體質量

不變，根據(jù)M=-S所以混合氣體的平均相對分子質量一直變，當其不再變化時，說明達到平衡狀態(tài),

n氣

故⑥符合題意；正確的是②④⑥；

答案選B。

4.某科研小組利用有機胺(TBA)參與聯(lián)合生產碳酸氫鈉和二氯乙烷的工藝流程如圖所示。

CO：

NaHCOj

CH

下列說法錯誤的是

A.過程①中的TBA替代了侯德榜制堿法中的氨氣

B.過程②的反應為4TBA-HC1+O2+4CUC1=4TBA+4CUC12+2H2。

C.理論上每產生ImolC2H4cL需要ImolCuCl?

D.流程中可循環(huán)利用的物質是TBA、CuCl

【答案】C

【解析】

A.侯德榜制堿法是先把氨氣通入食鹽水，然后向氨鹽水中通二氧化碳，生產溶解度較小的碳酸氫鈉，再將

碳酸氣鈉過濾出來，經(jīng)焙燒得到純凈的碳酸鈉，由圖可知，過程①中的TBA替代了侯德榜制堿法中的氨氣，

故A不符合題意；

B.根據(jù)分析，過程②的反應為4TBA-HC1+C）2+4CUC1=4TBA+4CUC12+2H2。，故B不符合題意；

催化劑

C.根據(jù)分析，過程③為乙烯的氯化過程，反應方程式為：C2H4+2CuChC2H4cl2+2CUCI,根據(jù)

2CuCb~C2Hteb,理論上每產生1molC2H4Cl2需要2molCuCl2,故C符合題意；

D.根據(jù)分析，過程①中產生的TBAHC1和氧氣反應生成了TBA,加入到飽和食鹽水中繼續(xù)反應；過程③

為C2H4和CuC12反應生成的CuCLCuCl繼續(xù)參加過程②的反應，故流程中可循環(huán)利用的物質是TBA、CuCL

故D不符合題意；

答案選C。

5.在密閉容器中，反應X（g）+2Y（g），、2Z（g）+W⑸達到平衡后，若將容器體積擴大一倍，對反

應產生的影響是

A.v（正）減小，v（逆）增大B.v（正）增大，v（逆）減小

C.v（正）、v（逆）都減小D.v（正）、v（逆）都增大

【答案】C

【解析】

達到平衡后，若將容器體積擴大一倍，壓強減小，正逆反應速率均減小，答案選C。

6.密閉容器中進行反應M(g)+N(g)=R(g)+2L(?),R的體積分數(shù)(p隨時間的變化情況如圖所示。下列敘述

正確的是()

<P

丁舊

0時間

A.正反應為吸熱反應，L是氣體B.正反應為吸熱反應，L是固體或液體

C.正反應為放熱反應，L是氣體D.正反應為放熱反應，L是固體或液體

【答案】C

【解析】

由上述分析可知，正反應放熱，L是氣體，故C正確；

答案選C。

7.在t℃時，某體積可變的密閉容器內，加入適量反應物發(fā)生反應：mA(g)+nB(g)=pC(g),已知通過逐漸

改變容器的體積使壓強增大，每次改變后達到平衡時測得A的物質的量濃度和重新達到平衡所需時間如下

表:

重新達到平衡所需

壓強c(A)

時間

第一次達到平衡2xlO5Pa0.08mol/L4min

第二次達到平衡5xlO5Pa0.20mol/Lxmin

第三次達到平衡lxlO6Pa0.44mol/L0.8min

則下列有關說法中不正確的是()

A.第二次平衡到第三次平衡中，A的平均反應速率為0.3mol/(L-min)

B.維持壓強為2xl()5pa,假設當反應達到平衡狀態(tài)時體系中共有amol氣體，再向體系中加入bmolB,則重

新達到平衡時體系中共有(a+b)mol氣體

C當壓強為向小時,此反應的平衡常數(shù)表達式為勺篝

D.m+n=p,x=0

【答案】A

【解析】

A.第二次平衡到第三次平衡中，壓強從5xl05pa增大為ixl()6pa時，壓強增大2倍，體積變1倍，濃度應

2

該由0.20mol-L1增大為0.40molL但是實際上A的濃度為0.44mol-LI則平衡時A的濃度變化量為

0.04mol/L,則A的平均反應速率為0-04mol/L_QQ5mo|/(L-min),故A錯誤；

0.8min

B.根據(jù)分析，增大壓強平衡不移動，所以反應前后氣體的物質的量不變，所以當反應達到平衡狀態(tài)時，體

系中共有amol氣體，再向體系中加入bmolB,當重新達到平衡時，體系中氣體總物質的量是(a+b)mol,故

B正確；

C.由表格數(shù)據(jù)可知，當壓強從SxlgPa增大為lxl()6pa時，壓強增大2倍，體積變,倍，濃度應該由0.20

2

增大為(WOmoLLl但是實際上A的濃度為0.44molL1說明平衡逆移，則反應前氣體的物質的量小于反

應后氣體的物質的量，則反應物B不在是氣態(tài)，所以此反應的平衡常數(shù)表達式為K=C?-^P,故C正確；

c(A)

D.根據(jù)分析，增大壓強平衡不移動，說明該反應是反應前后氣體分子數(shù)目不變的反應體系，即m+n=p,從

第一次達到平衡到第二次達到平衡過程中平衡沒有發(fā)生移動，即壓強的變化反應始終保持平衡狀態(tài)，則x=0,

故D正確；

答案選A。

8.甲硫醇是一種重要的原料和化工試劑，硫化氫與甲醇合成甲硫醇的催化過程如下。下列說法中不正頓的

是

催化劑①催化劑②催化劑

SH

HHS

H|H2OHH

CH3SH+H2O

催化劑催化劑

A.過程①吸收能量

B.過程④中，形成了O—H鍵和C—S鍵

C.該催化劑可降低反應活化能從而有效提高反應物的平衡轉化率

D.硫化氫與甲醇合成甲硫醉的反應類型為取代反應

【答案】C

【解析】

A.過程①中S—H鍵發(fā)生斷裂，故需要吸收能量，故A正確；

B.由圖可知，過程④中，形成了O—H鍵和C—S鍵，故B正確；

C.催化劑可降低反應的活化能，加快反應速率，但是催化劑不能提高反應物的平衡轉化率，故c錯誤；

D.硫化氫與甲醇合成甲硫醇的反應中，-SH替代了甲醇分子中的-0H,則反應類型為取代反應，故D正確；

故選C。

9.一定條件下，用Fe2O3、NiO或CnCh作催化劑對燃煤煙氣進行回收，使SCh轉化生成S。催化劑不同,

其他條件相同（濃度、溫度、壓強）情況下，相同時間內SO2的轉化率隨反應溫度的變化如下圖，下列說法

*

3

面

W士

6

S

A.不考慮催化劑價格因素，選擇Fe?O3作催化劑可以節(jié)約能源

B.選擇FezCh作催化劑，最適宜溫度為340℃左右

C.a點后SO2的轉化率減小的原因可能是溫度升高催化劑活性降低了

D.其他條件相同的情況下，選擇CnCh作催化劑，SO2的平衡轉化率最小

【答案】D

【解析】

A.根據(jù)圖象可知，當溫度在34（TC時，在FezCh作催化劑條件下，反應先達到平衡，SO2的平衡轉化率最大，

A正確；

B.340?380C溫度范圍內，催化劑的催化能力最大，二氧化硫的轉化率也是最大，反應速率最快，B正確；

C.催化劑催化能力需要維持在一定的溫度下，溫度太高，催化劑活性可能會降低，C正確；

D.相同其他條件下，選擇CnCh作催化劑，在溫度為380℃時，SO2的平衡轉化率不是最小的，NiO作催化

劑時，相同溫度下，SCh的轉化率是最小的，D錯誤；

答案選D。

10.下列事實中，不能用勒夏特列原理解釋的是

A.開啟啤酒瓶后，瓶中立刻泛起大量泡沫

B.在FeSC）4溶液中加入少量鐵粉以防止Fe"被氧化

C.實驗室中常用排飽和食鹽水的方法收集C12

D.2sC）2（g）+O2（g）=2SC）3（g）使用過量的空氣以提高SO2的利用率

【答案】B

【解析】

A.汽水瓶中存在平衡H2cO3WH2O+CO2,打開汽水瓶時，壓強降低，平衡向生成二氧化碳方向移動，所以

瓶中泛起大量泡沫，可以用勒夏特列原理解釋，故不選A；

B.在FeSC>4溶液中加入少量鐵粉以防止Fe?+被氧化，主要發(fā)生反應2Fe3++Fe=3Fe?+,不能用勒夏特列

原理解釋，故選B；

+

C.氯氣溶于水的反應是一個可逆反應，C12+H2O^HC1O+H+Cr,由于飽和食鹽水中含有大量的氯離子，相

當于氯氣溶于水的反應中增加了氯離子，平衡向逆反應方向移動，氯氣溶解量減小，可以用勒夏特列原理

解釋，故不選C；

D.增大氧氣的濃度，2sO2（g）+C）2（g）=2SO3（g）平衡正向移動，使用過量的空氣以提高SO2的利用率，

可以用勒夏特列原理解釋，故不選D；

選B?

11.關于一定條件下的化學平衡：H2（g）+l2（g）^2HI（g）AH<0o下列說法正確的是（）

A.恒溫恒容時充入H2,正反應速率增大，平衡右移

B.恒溫恒容時充入He,正反應速率增大，平衡右移

C.壓縮體積加壓，正、逆反應速率不變，平衡不移動

D.升溫，正反應速率減小、逆反應速率增大，平衡右移

【答案】A

【解析】

A.恒溫恒容時充入Hz,氫氣濃度增大，正反應速率增大，平衡右移，故A正確；

B.恒溫恒容時充入He,各反應物濃度都不變，正反應速率不變，平衡不移動，故B錯誤；

C.加壓，體積縮小，各物質濃度均增大，正、逆反應速率都增大，平衡不移動，故C錯誤；

D.升溫，正反應速率增大，逆反應速率增大，由于正反應放熱，所以平衡左移，故D錯誤；

答案選A。

12.一定溫度下，在3個容積均為1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生反應：PC15(g)UPC13(g)+CL(g)。下列說

法錯誤的是()

物質的起始濃度/(mol-L”)物質的平衡濃度/(mol-L”)

容器編號

g)eg)《5)45)

I0.4000.2

II0.600.2

III0.800

c(Cl2)

A.反應達到平衡時，容器I中比容器n中的小

c(PCh)

B.反應達到平衡時，容器I與容器H中的總壓強之比為3：4

C.反應達到平衡時，容器HI中C1,的體積分數(shù)小于！

3

D.反應達到平衡時，容器III中0.4mol/L<c(PC15)<0.8mol/L

【答案】B

【解析】

A.設容器H中平衡時三氯化磷為xmol/L,由題給數(shù)據(jù)可建立如下三段式:

PCl5(g)UPCh(g)+Cl2(g)

起(mol/L)0.600.2

變(mol/L)XXX

平(mol/L)0.6-xX0.2+x

x(02+x)

溫度不變，化學平衡常數(shù)不變，山化學平衡常數(shù)公式可得關系式二=02解得x=0.2,則容器I］中

0.6-x

C(C1,)04mol/LC(C1,)

：=2,則反應達到平衡時，容器?中工「二比容器II中的小,故A正確；

c(PCl3)0.2mol/Lc(PCl3)

B.由容器中壓強之比等于物質的量之比可知，反應達到平衡時，容器I與容器H中的總壓強之比為

(0.6mol/LxlL)；(1.Omol/LxlL)=3:5,故B錯誤；

C.該反應是氣體體積增大的反應，由題給數(shù)據(jù)可知，容器川相當于容器1增大壓強，增大壓強，平衡向逆

反應方向移動，氯氣的體積分數(shù)減小，則反應達到平衡時，容器in中氯氣的體積分數(shù)小于工，故c」％?；

3

D.由題給數(shù)據(jù)可知，該反應向正反應方向進行，反應達到平衡時，五氯化磷的濃度小于O.8mol/L,該反

應是氣體體積增大的反應，容器HI相當于容器I增大壓強1倍，增大壓強，平衡向逆反應方向移動，反應達

到平衡時，三氯化磷的濃度比容器I中的2倍要大，大于0.4mol/L,則反應達到平衡時，容器III中

0.4mol/L<c(PCl5)<0.8mol/L,故D正確;

故選B。

13.一定溫度時，向2.0L恒容密閉容器中充入2molS。？和lmoK)2,發(fā)生反應：

2SC)2(g)+O2(g)U2SC)3(g)?經(jīng)過一段時間后達到平衡，反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表：

t/s02468

n(SO3)/mol00.81.41.81.8

下列說法正確的是

A.反應在前2s的平均速率v(C)2)=0-4molLLsT

B.保持其他條件不變，體積壓縮到1.0L,平衡常數(shù)將增大

C.相同溫度下，起始時向容器中充入4moiS03,達到平衡時，S0,的轉化率等于10%

D.保持溫度不變，向該容器中再充入2moiS。？、Imo］。？，反應達到新平衡時n(SOj/n(C)2)增大

【答案】D

【解析】

O.Snu)l

A.根據(jù)表格中數(shù)據(jù)知，當n(SCh)=L8mol,該反應達到平衡狀態(tài)，反應在前2s的平均速率v(SCh)=「2L

2s

=0.2moi.□?力,同一可逆反應中同?段時間內各物質的反應速率之比等于其計量數(shù)之比，V(02)="

2

x0.2mol-L-1's'=0.1mol-L1-s-1>故A錯誤；

B.化學平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度不變，化學平衡常數(shù)不變，與壓強、物質濃度都無關，故B錯誤；

C.相同溫度下，起始時向容器中充入4moiSCh,如果三氧化硫完全轉化為二氧化硫和氧氣，二氧化硫和氧

氣的物質的量分別是4mol、2mol,為原來的2倍，增大壓強平衡正向移動，則二氧化硫轉化率增大，所以

二氧化硫轉化率大于90%,相同溫度下，起始時向容器中充入4moiSCh,達到平衡時，S03的轉化率小于

10%,故C錯誤；

D.溫度不變，向該容器中再充入2moiSO?、ImolCh,增大了壓強，平衡正向移動，三氧化硫的物質的量

增加，氧氣的物質的量減小，所以比值增大，故D正確;

故選：D。

14.在容積可變的密閉容器中充入2moi苯蒸氣和4moi氫氣，恒溫口和恒壓R條件下進行如下反應:

健化劑、［〕（）

?+3%*g△H產-208.8kJ.mol",達平衡時容器的體積為2L,苯的轉化率為50%?

下列有關說法正確的是（）

A.苯蒸氣的體積分數(shù)不再變化時，說明該反應己達平衡狀態(tài)

B.反應體系中氣體總濃度保持不變，說明該反應己達平衡狀態(tài)

C.在原平衡基礎上，再向容器中充入3moi苯蒸氣，平衡逆向移動

D.在原平衡基礎上，升高溫度，苯的轉化率增大

【答案】C

【解析】

A、根據(jù)PV=nRT可知，恒溫恒壓下，體系的總體積和體系的總物質的量呈正比，即苯蒸氣的體積分數(shù)等于

其物質的量分數(shù)；經(jīng)分析，苯蒸汽在反應前和平衡時的物質的量分數(shù)都是:，即從開始到平衡時，苯蒸汽

的體積分數(shù)沒有變化，所以苯蒸氣的體積分數(shù)不再變化時，不能說明該反應己達平衡狀態(tài)，A錯誤；

nP

B、根據(jù)PV=nRT可知，氣體總濃度c=-=——，則c恒定，故反應體系中氣體總濃度保持不變，不能說

VRT

明該反應己達平衡狀態(tài)，B錯誤；

C、平衡時，c（苯戶c（H?=c（環(huán)己烷）二電里-O.5mol/L,則K=。臺對平衡時，氣體的總物質的量為

2L0.5x0.53

3moL體積為2L,再加入3moi苯蒸汽，氣體的總體積變?yōu)?L,此時c（苯戶生刊~~吧0.5mol/L,c（H2）=c（環(huán)

4L

己烷尸叵25moi/L,則Qc=。25即K<Q,，故平衡逆向移動，C正確；

4Llx0.253

D、反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，則苯的轉化率減小，D錯誤；

故選Co

二、綜合題

15.1.由四種常見元素組成的化合物X,按如下流程進行實驗。氣體C能使帶火星木條復燃，溶液B和

溶液E的焰色反應為黃色，固體A和D組成元素相同，X可由藍色溶液F與過量的濃的強堿性溶液B反應

獲得。

請回答：

(1)X的化學式O

(2)寫出F+B—X反應的離子方程式：o

(3)黑色固體A可在高溫下與氨氣作用生成紅色固體D,同時生成一種單質，寫出該反應的方程式:

II.已知CuCl晶體呈白色，熔點為430C,沸點為1490℃,見光分解，露置于潮濕空氣中易被氧化，溶于

水、稀鹽酸、乙醇，易溶于濃鹽酸生成H3C11CI4,反應的化學方程式為：CuCl(白色，$)+3}?：1缶4)=向€：11。4(黃

色，aq)。實驗室用下圖所示裝置制取CuCl,反應原理為：2CU2++SO2+8C「+2H2O=2CUC1：+SO：+4H+；

反應結束后，取出三頸燒瓶中的混合物進行一系列操作可得到CuCI晶體。

(4)反應過程中要通入過量S02的原因是：。

(5)欲提純某混有銅粉的CuCl晶體，請簡述實驗方案：

A

2+2

【答案】(l)Na2[Cu(OH)4](2)CU+4OH-[CU(OH)4]-(3)6CUO+2NH3=3Cu2O+N2+3H2O(4)將

CuCl2完全轉化為CuCl,并防止生成的CuCl被氧化(5)將固體溶于濃鹽酸后過濾，取濾液加入大量水,

過濾，洗滌，干燥

【解析】

I.氣體C能使帶火星木條復燃，則C為且n(O2)=0.112L^22.4L/mol=0.005mol,紅色固體D與稀硫酸、

過氧化氫反應得到藍色溶液，D和黑色固體A的組成元素相同，則A為CuO、D為C112O,F為CuSO」，固

A

體A分解發(fā)生反應：4CuO=2Cu2O+O2t，可知n(CuO)=0.02mok溶液B和溶液E的焰色反應為黃色，

說明含有鈉元素，堿性溶液B與0.100mol/L400mL鹽酸反應，B為NaOH水溶液，n(NaOH)=0.04mol,

X可由藍色溶液F與過量的濃的B溶液反應獲得，且滿足n(Cu)：n(Na)=1：2,故X為Na21Cu(OH)4|。

(1)由上述分析可知，X的化學式為Na2[Cu(OH)4]；

(2)X可由藍色溶液F與過量的濃的強堿性溶液B反應獲得，該反應的離子方程式為CU2++4OH=[CU(OH)4F；

A

(3)CuO與氨氣在高溫下反應生成CU2。、氮氣和水，反應方程式為6CUO+2NH3=3CU2O+N2+3H2O；

II.(4)由反應原理可知，SO2將CuCb完全轉化為CuCLCuCl露置于潮濕空氣中易被氧化，而SO2具有

還原性，可以防止生成的Cu。被氧化，即答案為：將CuCb完全轉化為CuCl,并防止生成的CuCI被氧化；

(5)由題目信息可知，CuCI可以溶于濃鹽酸，而Cu不與鹽酸反應，且溶液中存在平衡CuCE(aq)=

CuCl(s)+3C「(aq),稀釋會析出CuCI晶體，所以提純某混有銅粉的CuCI晶體實驗方案為：將固體溶于濃鹽

酸后過濾，取濾液加入大量水，過濾，洗滌，干燥。

16.某小組探究Cu與HNOs反應，發(fā)現(xiàn)有趣的現(xiàn)象。室溫下，3moi-匚1的稀硝酸(溶液A)遇銅片短時間

內無明顯變化，一段時間后才有少量氣泡產生，而溶液B(見圖)遇銅片立即產生氣泡。

反應片刻后的綠色清液銅片

-----------------------A---------

濃硒酸倒入水中稀釋—

銅片與

藍色溶液B立即產生氣泡

其中c(HNOj=3moi?

回答下列問題：

(1)探究溶液B遇銅片立即發(fā)生反應的原因。

①假設1：對該反應有催化作用。

實驗驗證：向溶液A中加入少量硝酸銅，溶液呈淺藍色，放入銅片，沒有明顯變化。

結論：假設1不成立。

②假設2：NO2對該反應有催化作用。

方案I：向盛有銅片的溶液A中通入少量NO?,銅片表面立即產生氣泡，反應持續(xù)進行。有同學認為應補

充對比實驗：向盛有銅片的溶液A中加入幾滴5moi的硝酸，沒有明顯變化。補充該實驗的目的是

方案II響溶液B中通入氮氣數(shù)分鐘得溶液C。相同條件下,銅片與A、B、C三份溶液的反應速率：B>C>A,

該實驗能夠證明假設2成立的理由是0

③查閱資料：NO2溶于水可以生成HNO2和c

向盛有銅片的溶液A中加入，銅片上立即產生氣泡，實驗證明HN02對該反應也有催化作用。

結論：N0,和HNO2均對Cu與HNO,的反應有催化作用。

(2)試從結構角度解釋NO2在金屬表面得電子的能力強于NO；的原因。

(3)Cu與稀硝酸反應中HNO2參與的可能催化過程如下。將ii補充完整。

i.NO；+HNO2+H'=2NO2T+H,O

ii.____________________

+

iii.3NO2+H2O=2H+2NO；+NO

(4)探究Cu(NO3)2?6H2O的性質。

將一定質量的CU(NO3)2-6H2。放在母蝸中加熱，在不同溫度階段進行質量分析，當溫度升至T°C時，

剩余固體質量變?yōu)樵瓉淼?4.33%，則剩余固體的化學式可能為。

【答案】(1)①CM+②排除通入NO2與水反應引起硝酸濃度增大的影響通入N2可以帶走溶液中的NO2,

因此三份溶液中NO?的濃度：B>C>A,反應速率隨NO?濃度降低而減慢，說明NO2對該反應有催化作

用③HNO,

(2)NO2有單電子，很容易得到一個電子形成更穩(wěn)定的NOj；NO；為平面正三角形結構，且?guī)б粋€負電荷，

難以獲得電子

+2+

(3)Cu+2NO2+2H=CU+2HNO2

(4)Cu2O

【解析】

(1)①溶液B與稀硝酸的區(qū)別就是B是銅和濃硝酸反應后的稀釋液，先呈綠色后呈藍色，稀釋液中除了硝

酸還存在銅離子、少量二氧化氮，溶液B遇銅片立即發(fā)生反應，催化劑能極大地加快反應速率，故推測Cu2+

對該反應有催化作用、并通過實驗探究之。②排除了Cu，*對該反應有催化作用，就要通過實驗探究NO2對

該反應有催化作用。作對比實驗，控制變量，方案I中向盛有銅片的溶液A中通入少量NO?,補充對比實

驗，補充該實驗的目的是排除通入NO?與水反應引起硝酸濃度增大的影響。方案H：向溶液B中通入氮氣

數(shù)分鐘得溶液C,則三份溶液中唯一的變量NO2的濃度不一樣：由于通入N2可以帶走溶液中的NO?,因

此N。？的濃度：B>C>A,則相同條件下，銅片與A、B、C三份溶液的反應速率：B>C>A可以證明，

該實驗能夠證明NO?對該反應有催化作用。③已知NO2溶于水可以生成HNC)2,氮元素化合價降低，則

該反應是氧化還原反應，推測氧化產物為HNO3，故NO2溶于水可以生成HNO,和HNO3。

(2)根據(jù)價層電子對互斥理論，NO；中孤電子對數(shù)為5-2.3+1=0，價層電子對數(shù)為3+0=3,根據(jù)雜化

2

軌道理論，中心N原子為sp2雜化，空間構型為平面正三角形，在NO2分子中，N周圍的價電子數(shù)為5,

根據(jù)價層電子對互斥理論，氧原子不提供電子，因此，中心氮原子的價電子總數(shù)為5,其中有兩對是成鍵電

子對，一個單電子，故從結構角度解釋NO?在金屬表面得電子的能力強于NO,的原因為：NO?有單電子，

很容易得到一個電子形成更穩(wěn)定的NO：；NOJ為平面正三角形結構，且?guī)б粋€負電荷，難以獲得電子。

(3)Cu與稀硝酸反應中反應過程中HNC)2可能參與催化，UNO2先在反應中消耗后又重新生成，反應前后

HNO2的質量和化學性質不發(fā)生改變：Cu與稀硝酸反應為：

+2+

3Cu+8H+2NO；=3CU+2NOT+4H2O,反應ii=；(總反應-ix6-iiix2),則反應ii為：

+2+

Cu+2NO2+2H=CU+2HNO2。

(4)硝酸鹽受熱易分解，銅活潑性較弱，硝酸銅晶體受熱分解會生成銅的氧化物，假設CU(NO3)2?6H2。的

質量為296g,即ImoL當溫度升至T°C時，剩余固體質量為296gx24.33%=72g,其中Cu為64g,還剩余

8g其他元素，應為氧元素，所以剩余物質中Cu和O的物質的量之比為1:0.5,則該物質應為Cu?。。

17.純堿是重要的化工原料，在醫(yī)藥、冶金、化工、食品等領域被廣泛使用。

(1)工業(yè)生產純堿的第一步是除去飽和食鹽水的中Mg2+、Ca?+離子，從成本角度考慮加入試劑的化學式為

、。某實驗小組的同學模擬侯德榜制堿法制取純堿，流程如

下:

裝

置

III

已知：幾種鹽的溶解度

NaClNH4HCO3NaHCO3NH4CI

溶解度(20℃,lOOg&O時)36.021.79.637.2

(2)①寫出裝置I中反應的化學方程式

②從平衡移動角度解釋該反應發(fā)生的原因

③操作①的名稱是.

(3)寫出裝置II中發(fā)生反應的化學方程式.

(4)請結合化學用語說明裝置III中加入磨細的食鹽粉及NH3的作用.

(5)該流程中可循環(huán)利用的物質是

(6)制出的純堿中含有雜質NaCl,為測定其純度，下列方案中不可行的是.

a.向m克純堿樣品中加入足量CaCl2溶液，測生成CaCOj的質量

b.向m克純堿樣品中加入足量稀H2s04,干燥后測生成氣體的體積

c.向m克純堿樣品中加入足量AgNCh溶液，測生成沉淀的質量

【答案】(l)Ca(0H)2Na2cCh

(2)①NaCl+CCh+NHs+HzONaHCO-J+NH4cl②溶液中存在下述兩種平衡NH3+H2O^NH3-H20

NH：+OH—,CO2+H2OUH2co3QHC0；+H+,H+與OH—反應生成水，兩個平衡均向右移動，溶液中NH

^口HCO；濃度均增大，由于NaHCO3的溶解度小，析出NaHCCh晶體使得反應發(fā)生③過濾

⑶2NaHC0、ANa2cO3+H2O+CO2f(4)促使氯化鏤結晶析出(5)C()2

(6)c

【解析】

(1)工業(yè)生產純堿的第一步是除去飽和食鹽水的中Mg2+、Ca?+離子，從成本角度考慮應先加入過量石灰水,

使鎂離子轉化為域氧化鎂沉淀除去，再向溶液中加入碳酸鈉溶液，使鈣離子轉化為碳酸鈣沉淀除去，故答

案為：Ca(OH)2:Na2co3；

(2)①裝置I中的反應為氨氣和二氧化碳氣體和飽和食鹽水反應生成碳酸氫鈉沉淀和氯化鍍，反應的化學

方程式為NaCI+CCh+NEh+FhONaHCChJ+NHQ,故答案為：NaCI+CCh+NHa+HQuNaHCChJ+NHQ；

②向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳氣體，氨氣和二氧化碳氣體在溶液中形成兩種平衡NH3+H2OU

NHrHaOUNH；+OH,CO2+H2OUH2cChUHCO；+H+,H+與OH反應生成水，兩個平衡均向右移動，

溶液中NH：和HCO3濃度均增大，由于NaHCCh的溶解度小，析出NaHCCh晶體使得反應發(fā)生，故答案為：

溶液中存在下述兩種平衡NH3+H2OUNH3H20UNH；+0H,CO2+H2OUH2co3UHCO3+H+,H+與

OH反應生成水，兩個平衡均向右移動，溶液中NH：和HCO3濃度均增大，由于NaHCCh的溶解度小，析

出NaHCCh晶體使得反應發(fā)生；

③操作①是用過濾的方法分離得到碳酸氫鈉固體，故答案為：過濾；

(3)裝置H中發(fā)生的反應為碳酸氫鈉固體受熱發(fā)生分解反應生成碳酸鈉、二氧化碳和水，反應的化學方程

式為2NaHCChANa2cO3+H2O+CO2T，故答案為：ZNaHCOs^Na2co3+H2O+CChf；

(4)在母液中含有大量的鉞根離子和氯離子，向母液中通入氨氣，使溶液中鍍根離子濃度增大，加入磨細

的食鹽粉能增大溶液中的氯離子濃度增大，溶液中鐵根離子和氯離子濃度增大，使溶解平衡NH4cl(s)U

NH：(aq)+CL(aq)向左移動，有利于氯化核結晶析出，故答案為：促使氯化鍍結晶析出；

(5)由圖uj?知，裝置I中二氧化碳做反應物制備碳酸氫鈉，裝置II中碳酸氫鈉固體受熱發(fā)生分解反應生成

碳酸鈉、二氧化碳和水，則流程中可循環(huán)利用的物質是二氧化碳，故答案為：C02；

(6)a.向m克純堿樣品中加入足量CaCL溶液，Na2cCh與CaCh反應生成CaCCh沉淀，由樣品的質量和生

成CaCO3的質量可以列關系式計算出純堿的純度，故正確；

b.向m克純堿樣品中加入足量稀硫酸，干燥后測得生成氣體的體積為二氧化碳的體積，根據(jù)樣品的質量和

生成樣品的質量和生成二氧化碳的體積可以列關系式計算出純堿的純度，故正確；

c.向m克純堿樣品中加入足量AgNO.3溶液,Na2c03和NaCl與AgNO3反應生成Ag2cCh沉淀和AgCl沉淀，

沉淀的質量為氯化銀和碳酸銀，無法列關系式計算出純堿的純度，故錯誤；

c錯誤，故答案為：c。

18.NO是大氣污染物之一，能催化03分解，破壞大氣臭氧層，在空氣中參與產生光化學煙霧?？茖W家研

究用負載Cu的ZSM-5分子篩作催化劑對NO催化分解，獲得了良好效果，利用催化劑分解NO進行脫硝

的原理為2N0(g).N2(g)+O2(g)AH回答下列問題：

(1)已知：NO(g)=N(g)+O(g)AHi=+631.8kJ?mor'

N2(g)=2N(g)AH2=+941.7kJ?mor'

02(g)=20(g)AH3=+493.7kJ?mol-'

則NO分解反應的AH=。

⑵由NO和He組成的實驗混合氣112mL(標況)，其中NO體積分數(shù)為4.0%,在催化劑作用下于密閉容器中，

在50kPa恒壓條件下進行反應，催化劑表面活性中心(M)的含量為8xl0-6mol?如圖是NO平衡轉化率和分

解反應選擇性隨溫度的變化曲線。

①脫硝反應的溫度選定在300℃,原因是o

②反應20s,測得平均每個活性中心上NO分解的分子數(shù)為5.25,此時分解反應的轉化率為。

③研究表明，脫硝分解反應中，正反應速率X)正=k*：p2(NO),逆反應速率。逆=k逆p(N2)?p(O2)。300℃

%

時，分解反應達到平衡，此時芳=______(p行PM物質的量分數(shù))。

k逆

(3)研究者對NO在該催化劑上的分解反應提出如下反應機理，分解產生的Ch濃度增大易占據(jù)催化劑活性中

心Mo

I：N0+M-N0-M快

II：2NO-MTN2+2O-M慢

III：2O-MUO2+2M快

三個反應中，活化能較高的是(填"I"、"H"或"III”)，反應要及時分離出。2,目的是o

【答案】(1)-171.8kJ?moH

(2)①300℃時NO平衡轉化率和分解反應選擇性均較高，且繼續(xù)升溫變化不大，成本會提高②21%

③81/4(或20.25)

(3)11保持催化劑活性，分離產物使平衡正向移動

【解析】

(1)題目所給過程即分子斷鍵過程,故NO中的鍵能為631.8kJ/mol,N2中的鍵能為941.7kJ/mol,O2中的

鍵能為493.7kJ/mol,根據(jù)鍵能與反應熱關系得：△H=2x63L8kJ/mol-(941.7kJ/mol+493.7kJ/mol)=

-171.8kJ/mol；

(2)①300C時NO平衡轉化率和分解反應選擇性均較高，且繼續(xù)升溫變化不大，但成本會提高，若溫度

低于300℃,NO轉化率低且反應速率慢；

②總共分解的NO：n(NO)=5.25x8xl0qnol=4.2xl(y5mo［；原本NO總量為：

x4%=2?410

22.4Umol

故NO轉化率=42?1(圻'8b%=21%,即此時分解反應的轉化率為21%；

20mbl

：2

2kl］p(?,)?

③當達到平衡時，ULD逆,即k,1p(NO)=kap(N2)*p(O2)>故廠=---；/2八\一

k.逆p-(NO)

由圖像可知300℃時NO平衡轉化率為90%,轉化的NO=2x10^01x90%=1.8x10-4mol；

列三段式如下：

2NOUN2+O2

起始(mol)2?”

轉化(mol)1.8?4109s?10

平衡(mol)2?109?'510

20°90°

平衡時各自分壓為：p(NO)=^—j-?50kPa：,p(N,)=p(O,)=--------?50kPa=22.5kPa；

''10

。一P@)?2

所以:=20.25；

k逆p2(NO)

(3)在其他條件相同時:活化能大，普通分子就不容易變?yōu)榛罨肿?，導致反應速率慢，故反應n的活化

能最大；及時分離出可防止催化劑中心被02占據(jù)而導致催化劑活性降低，反應變慢，同時也能促進平

衡正向移動，提高NO轉化率。

19.減弱溫室效應的方法之一是將CO2回收利用?；卮鹣铝袉栴}：

(1)在催化劑存在下可將CO2應用于生產清潔燃料甲烷，相關反應如下：

主反應：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)A//i

1

副反應：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH2=+41.2kJ-mol-

已知：己和CH4的燃燒熱分別為-285.5kJ-mol”和-890.0kJ-moE

H2O(l)=H2O(g)A/7=+44kJ-mol'1

①△，］=__kJ-mol'1。

②有利于提高CH4平衡產率的反應條件是一(至少寫兩條)。工業(yè)上提高甲烷反應選擇性的關鍵因素是一。

③T℃時，若在體積恒為2