2022屆高考化學(xué)二輪教學(xué)案-題型三化學(xué)反應(yīng)原理綜合題逐空特訓(xùn)

化學(xué)反應(yīng)原理逐空特訓(xùn)A組(30分鐘)1．近年來，有機(jī)液體氫化物儲(chǔ)氫技術(shù)已被認(rèn)為是長(zhǎng)距離、大規(guī)模氫能輸送的有效手段。其中某制氫、儲(chǔ)氫系統(tǒng)包括制氫、加氫、釋氫三個(gè)階段。回答下列問題：釋氫一定條件下，環(huán)己烷的氣相脫氫反應(yīng)為(g)(g)＋3H2(g)ΔH>0。(1)恒壓下，環(huán)己烷起始濃度相同時(shí)，該反應(yīng)在有、無分子篩膜時(shí)環(huán)己烷的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示，其中分子篩膜能選擇性分離出H2。環(huán)己烷平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因是_______________________________________。A點(diǎn)環(huán)己烷平衡轉(zhuǎn)化率高于B點(diǎn)的原因?yàn)開__________________________________________。(2)某溫度下，恒容密閉容器中，若環(huán)己烷的起始物質(zhì)的量濃度為amol·L－1，達(dá)到平衡時(shí)，H2的產(chǎn)率為b，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝______________________________________(用含a、b的代數(shù)式表示)。答案(1)該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向移動(dòng)，環(huán)己烷平衡轉(zhuǎn)化率增大相同溫度下，分子篩膜能從反應(yīng)體系中不斷分離出H2，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，故A點(diǎn)環(huán)己烷平衡轉(zhuǎn)化率高于B點(diǎn)(2)eq\f(27a4b4,a1－b)(或eq\f(27a3b4,1－b))解析(1)(g)(g)＋3H2(g)ΔH＞0，為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，環(huán)己烷平衡轉(zhuǎn)化率增大；相同溫度條件下，分子篩膜能從反應(yīng)體系中不斷分離出H2，有利于平衡正向移動(dòng)，因此A點(diǎn)環(huán)己烷平衡轉(zhuǎn)化率高于B點(diǎn)。(2)某溫度下，恒容密閉容器中，若的起始物質(zhì)的量濃度為amol·L－1，達(dá)到平衡時(shí)，H2的產(chǎn)－1，因此該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(ab×3ab3,a1－b)＝eq\f(27a3b4,1－b)。2．在T℃、壓強(qiáng)為3.6MPa條件下，向一恒壓密閉容器中通入氫氮比為3的混合氣體，體系中氣體的含量與時(shí)間變化關(guān)系如圖所示：反應(yīng)20min達(dá)到平衡，試求0～20min內(nèi)氨氣的平均反應(yīng)速率v(NH3)＝________MPa·min－1。該溫度下N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)以分壓表示的平衡常數(shù)的計(jì)算式Kp＝_______________。若起始條件一樣，在恒容容器中發(fā)生反應(yīng)，則達(dá)到平衡時(shí)H2的含量符合上圖中________點(diǎn)(填“d”“e”“f”或“g”)。答案0.02eq\f(\f(1,9)×3.6MPa2,\f(2,9)×3.6MPa×\f(2,3)×3.6MPa3)(或eq\f(0.42,0.8×2.43)MPa－2)g解析v(NH3)＝eq\f(\f(1,9)×3.6MPa,20min)＝0.02MPa·min－1；根據(jù)題中圖像數(shù)據(jù)得出Kp＝eq\f(p2NH3,pN2·p3H2)＝eq\f(\f(1,9)×3.6MPa2,\f(2,9)×3.6MPa×\f(2,3)×3.6MPa3)＝eq\f(0.42,0.8×2.43)MPa－2；起始條件一樣，在恒容容器中發(fā)生反應(yīng)，相對(duì)于恒壓狀態(tài)，物質(zhì)濃度減小，反應(yīng)速率減慢，且平衡左移，H2的百分含量增大，所以g點(diǎn)符合要求。3．(1)用催化轉(zhuǎn)化裝置凈化汽車尾氣，裝置中涉及的反應(yīng)之一為2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。探究上述反應(yīng)中NO的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系，得到如圖所示的曲線。催化裝置比較適合的溫度和壓強(qiáng)是________________。(2)汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，某研究小組在實(shí)驗(yàn)室以耐高溫試劑Ag-ZSW-5催化，測(cè)得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如下圖所示，在eq\f(nNO,nCO)＝1條件下，最佳溫度應(yīng)控制在________左右。(3)工業(yè)上用AlSiFe合金在一定條件下還原白云石[主要成分為CaMg(CO3)2]可制取金屬鎂。實(shí)際生產(chǎn)中鎂的還原率在不同條件下的變化曲線如圖1、2所示。①實(shí)際生產(chǎn)中通過添加氟鹽來提高鎂的還原率，選擇最佳的氟鹽及添加量是__________。②溫度一般控制在1140℃，原因是_______________________________________________。(4)氨氣制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中發(fā)生反應(yīng)：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)。下圖為合成塔中不同氨碳比a[eq\f(nNH3,nCO2)]和水碳比b[eq\f(nH2O,nCO2)]時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率(α)。b宜控制在______范圍內(nèi)(填字母)。A．0.6～0.7 B．1～1.1C．1.5～1.6a宜控制在4.0左右，理由是_____________________________________________________。答案(1)400K、1MPa(2)870K(860～880K內(nèi)都可以)(3)①CaF2、3%②該溫度時(shí)，鎂還原率已接近90%，溫度低還原率低，溫度太高能耗高(4)A當(dāng)氨碳比大于4.0時(shí)，增大氨氣的量，CO2轉(zhuǎn)化率增加不大，但生產(chǎn)成本提高了；氨碳比太小，CO2轉(zhuǎn)化率低－1，下圖是乙烯氣相水合法制乙醇中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系[其中n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1]。(1)列式計(jì)算乙烯氣相水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp：_______________________________________________________________________________________________________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。(2)圖中壓強(qiáng)(p1、p2、p3、p4)的大小順序?yàn)開_____________，理由是____________________________________________________________________________________________________。(3)氣相直接水合法常采用的工藝條件：磷酸/硅藻土為催化劑，反應(yīng)溫度290℃、壓強(qiáng)6.9MPa，n(H2O)∶n(C2H4)＝0.6∶1。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%，若要進(jìn)一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外，還可以采取的措施有_____________________________________。答案(1)設(shè)起始時(shí)C2H4和H2O(g)的物質(zhì)的量均為nmol，則Kp＝eq\f(pC2H5OH,pC2H4·pH2O)＝eq\f(\f(20%np,2n－20%n),\f(80%np,2n－20%n)2)MPa－1＝eq\f(20×180,802×7.85)MPa－1≈0.07MPa－1(2)p1＜p2＜p3＜p4正反應(yīng)方向是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，相同溫度下，壓強(qiáng)升高乙烯轉(zhuǎn)化率提高(3)將產(chǎn)物乙醇液化移去，增加n(H2O)∶n(C2H4)解析(2)增大壓強(qiáng)，平衡將正向移動(dòng)，能提高C2H4的轉(zhuǎn)化率，故利用圖像可知壓強(qiáng)：p1＜p2＜p3＜p4。5．工業(yè)上先將煤轉(zhuǎn)化為CO，再利用CO和水蒸氣反應(yīng)制H2時(shí)，存在以下平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。(1)向2L恒容密閉容器中充入CO和H2O(g)，800℃時(shí)測(cè)得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表。t/min01234n(H2O)/mol1.201.040.900.700.70n(CO)/mol0.800.640.500.300.30則從反應(yīng)開始到2min時(shí)，用H2表示的反應(yīng)速率為___________________________________；該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________________(小數(shù)點(diǎn)后保留2位有效數(shù)字)。(2)相同條件下，向2L恒容密閉容器中充入1molCO(g)、1molH2O(g)、2molCO2(g)、2molH2(g)，此時(shí)v正________(填“>”“<”或“＝”)v逆。(3)已知該反應(yīng)在不同的溫度下的平衡常數(shù)數(shù)值如下表。t/℃70080083010001200K1.671.191.000.600.38某溫度下，如果平衡濃度符合下列關(guān)系式：3c(CO)·c(H2O)＝5c(H2)·c(CO2)，判斷此時(shí)的溫度是________。答案(1)0.075mol·L－1·min－11.19(2)<(3)1000℃解析(1)v(H2)＝v(H2O)＝eq\f(1.20－0.90mol,2L×2min)＝0.075mol·L－1·min－1，由表格數(shù)據(jù)可知3min后達(dá)到平衡，根據(jù)“三段式”可計(jì)算平衡時(shí)：n(H2)＝0.50mol，n(CO2)＝0.50mol，K＝eq\f(cCO2·cH2,cCO·cH2O)＝eq\f(\f(0.50,2)×\f(0.50,2),\f(0.30,2)×\f(0.70,2))≈1.19。(2)Q＝eq\f(cCO2·cH2,cCO·cH2O)＝eq\f(1×1,0.5×0.5)＝4＞K，故平衡逆向移動(dòng)，v正＜v逆。(3)由關(guān)系式可知K＝eq\f(3,5)＝0.60，對(duì)應(yīng)溫度為1000℃。6．二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域?；卮鹣铝袉栴}：(1)理論計(jì)算表明，原料初始組成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在體系壓強(qiáng)為0.1MPa，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，四種組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x隨溫度T的變化如圖所示。圖中，表示C2H4、CO2變化的曲線分別是______、______。CO2催化加氫合成C2H4反應(yīng)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。(2)根據(jù)圖中點(diǎn)A(440K,0.39)，計(jì)算該溫度時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝_________________MPa－3(列出計(jì)算式。以分壓表示，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。答案(1)dc小于(2)eq\f(0.1×0.394×0.1×\f(0.39,4),0.1×0.396×0.1×\f(0.39,3)2)(或eq\f(9,4)×eq\f(1,0.0393))解析(1)由題中信息可知，兩反應(yīng)物的初始投料之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，由圖中曲線的起點(diǎn)坐標(biāo)可知，c和a所表示的物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之比為1∶3，d和b表示的物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之比為1∶4，則表示乙烯變化的曲線是d，表示二氧化碳變化曲線的是c；由圖中曲線的變化趨勢(shì)可知，升高溫度，乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，則化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH小于0。(2)原料初始組成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在體系壓強(qiáng)為0.1MPa建立平衡。由A點(diǎn)坐標(biāo)可知，該溫度下，氫氣和水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為0.39，則乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為水的四分之一，即eq\f(0.39,4)，二氧化碳的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為氫氣的三分之一，即eq\f(0.39,3)，因此，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝eq\f(0.1×0.394×0.1×\f(0.39,4),0.1×0.396×0.1×\f(0.39,3)2)MPa－3或eq\f(9,4)×eq\f(1,0.0393)MPa－3。7．(1)一定條件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化劑對(duì)燃煤煙氣進(jìn)行回收。反應(yīng)為2CO(g)＋SO2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))2CO2(g)＋S(l)ΔH＝－270kJ·mol－1。①其他條件相同、催化劑不同，SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖1，F(xiàn)e2O3和NiO作催化劑均能使SO2的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，不考慮催化劑價(jià)格因素，選擇Fe2O3的主要優(yōu)點(diǎn)是____________________________________________________________________________。②某科研小組用Fe2O3作催化劑。在380℃時(shí)，分別研究了[n(CO)∶n(SO2)]為1∶1、3∶1時(shí)SO2轉(zhuǎn)化率的變化情況(圖2)。則圖2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的變化為曲線________。(2)目前，科學(xué)家正在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝(NO)原理，其脫硝率與溫度、負(fù)載率(分子篩中催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的關(guān)系如圖3所示。為達(dá)到最佳脫硝效果，應(yīng)采取的條件是_______________________________________。答案(1)①Fe2O3作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高的SO2轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約能源②a(2)350℃、負(fù)載率3.0%解析(1)②分析圖2，相同時(shí)間內(nèi)曲線a的轉(zhuǎn)化率比曲線b的轉(zhuǎn)化率大，且曲線a達(dá)到平衡的時(shí)間小于曲線b。根據(jù)反應(yīng)物的濃度越大，反應(yīng)速率越大，向正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，SO2的轉(zhuǎn)化率越大，可知曲線a表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的變化曲線。8．氯氣及其化合物在生產(chǎn)生活中有重要的應(yīng)用。氯氣是有機(jī)合成中的重要試劑，丙烯(CH2=CHCH3)和Cl2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CH2=CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。一定壓強(qiáng)下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)Cl2的轉(zhuǎn)化率如圖所示(T1＜T2＜T3)：(1)該反應(yīng)的ΔH________(填“＞”或“＜”)0。(2)下列措施能增大丙烯的平衡轉(zhuǎn)化率的是________(填字母)。A．降低溫度 B．減小容器的體積C．使用新型催化劑 D．從容器中移走氯化氫(3)T1時(shí)，在容積為5L的密閉容器中充入0.15mol丙烯和0.10molCl2,10min時(shí)達(dá)到平衡，則v(Cl2)＝__________mol·L－1·min－1，平衡常數(shù)K＝________，保持溫度不變，減小投料比，K值將________(填“增大”“減小”或“不變”)；若起始時(shí)向該容器中充入0.30mol丙烯、0.20molCl2、0.15molCH2=CHCH2Cl和0.30molHCl，判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向并說明理由：_______________________________________________________________________________。(4)上述反應(yīng)在低于某溫度時(shí)，CH2=CHCH2Cl的產(chǎn)率快速下降，可能的原因是____________________________________________________________________________________________。答案(1)＜(2)AD(3)0.00121不變向正反應(yīng)方向進(jìn)行，因?yàn)镼＝0.75＜K(合理即可)(4)丙烯與氯氣發(fā)生了加成反應(yīng)(合理即可)解析(1)根據(jù)圖像，隨著溫度升高，Cl2的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即該反應(yīng)ΔH＜0。(2)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動(dòng)，丙烯轉(zhuǎn)化率增大，故A項(xiàng)正確；此反應(yīng)屬于反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，減小容器的體積，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；使用催化劑對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)無影響，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；移走氯化氫，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，丙烯的轉(zhuǎn)化率增大，故D項(xiàng)正確。(3)eq\f(nC3H6,nCl2)＝eq\f(0.15mol,0.10mol)＝1.5，T1時(shí)氯氣的轉(zhuǎn)化率為60%，則CH2=CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)＋HCl(g)起始/mol0.150.1000變化/mol0.060.060.060.06平衡/mol0.090.040.060.06則v(Cl2)＝eq\f(0.06,5×10)mol·L－1·min－1＝0.0012mol·L－1·min－1；根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義得K＝1；K值只受溫度的影響，減小投料比，化學(xué)平衡常數(shù)不變；此時(shí)的濃度商Q＝eq\f(cCH2=CHCH2Cl·cHCl,cCH2=CHCH3·cCl2)＝eq\f(\f(0.15,5)×\f(0.30,5),\f(0.30,5)×\f(0.20,5))＝0.75＜1，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。9．(2021·河北高三模擬)CH4是一種具有強(qiáng)溫室效應(yīng)的分子，將其先轉(zhuǎn)化為合成氣(CO/H2)再合成液態(tài)鏈烴或芳香烴是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要途徑。已知：甲烷轉(zhuǎn)化為合成氣主要是在催化劑的作用下發(fā)生如下反應(yīng)：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH>0反應(yīng)ⅠCO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH<0反應(yīng)Ⅱ(1)向一定溫度下的2L剛性容器中充入1mol甲烷和3mol水蒸氣，5min后體系達(dá)平衡狀態(tài)，此時(shí)容器中含有0.4molCO和0.3molCO2，則5min內(nèi)反應(yīng)Ⅰ的平均速率v(CH4)＝________mol·L－1·min－1，該溫度下反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K＝________。(2)在起始投料比一定的剛性容器中，溫度對(duì)CH4平衡轉(zhuǎn)化率、CO選擇性、CO2選擇性的影響如圖1所示，其中表示CO2選擇性的曲線是________(填“a”“b”或“c”)。若其他條件一定，向原料氣中加入惰性氣體稀釋并保持總壓強(qiáng)不變，測(cè)得CO的平衡百分含量增大(如圖2)，原因是______________________________________________________________________。答案(1)0.070.9(2)c反應(yīng)Ⅰ是氣體體積增加，反應(yīng)Ⅱ氣體體積不變，其他條件一定，恒壓充惰性氣體相當(dāng)于減壓，反應(yīng)Ⅰ平衡右移，CO的平衡百分含量增大(答案合理即可)解析(1)生成0.3mol的二氧化碳意味著消耗0.3mol的一氧化碳，則說明反應(yīng)共生成0.3mol＋0.4mol＝0.7mol的一氧化碳，即消耗了0.7mol甲烷，則5min內(nèi)反應(yīng)Ⅰ的平均速率v(CH4)＝eq\f(\f(0.7,2),5)mol·L－1·min－1＝0.07mol·L－1·min－1，反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ消耗水的物質(zhì)的量為0.7mol＋0.3mol＝1mol，剩余水的物質(zhì)的量為3mol－1mol＝2mol，濃度為eq\f(2,2)mol·L－1＝1mol·L－1，反應(yīng)Ⅰ生成氫氣2.1mol，反應(yīng)Ⅱ生成氫氣0.3mol，所以氫氣的濃度為eq\f(2.4,2)mol·L－1＝1.2mol·L－1，容器中CO的濃度為eq\f(0.4,2)mol·L－1＝0.2mol·L－1，CO2的濃度為eq\f(0.3,2)mol·L－1＝0.15mol·L－1，該溫度下反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K＝eq\f(cCO2·cH2,cCO·cH2O)＝eq\f(0.15×1.2,0.2×1)＝0.9。(2)隨著溫度升高，反應(yīng)Ⅱ逆向移動(dòng)，二氧化碳的選擇性降低，故c表示CO2選擇性的曲線。B組(30分鐘)1．已知CO2催化加氫合成乙醇的反應(yīng)原理為2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)ΔH<0。(1)圖1、圖2分別是CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)及溫度的變化關(guān)系，已知m為起始時(shí)的投料比，即m＝eq\f(nH2,nCO2)。①圖1中投料比相同，溫度從高到低的順序?yàn)開___________________，判斷依據(jù)是________________________________________________________________________。②圖2中m1、m2、m3從大到小的順序?yàn)開___________，判斷依據(jù)是__________________。(2)圖3表示在總壓為5MPa的恒壓條件下，且m＝3時(shí)，平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系。則曲線d代表的物質(zhì)為____________(填化學(xué)式)，T4溫度時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝________MPa－4(提示：用平衡分壓代替平衡濃度來計(jì)算，某組分平衡分壓＝總壓×該組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后三位)。答案(1)①T3>T2>T1正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，溫度越高，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越小②m1>m2>m3保持n(CO2)不變，增大n(H2)，平衡正向移動(dòng)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大(2)C2H5OH0.243解析(2)升高溫度平衡逆向移動(dòng)，CO2、H2含量增大、C2H5OH、H2O含量減小，乙醇的含量≈0.243MPa－4。2．一定量的CO2與足量的C在恒壓密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH＝＋173kJ·mol－1，若壓強(qiáng)為pkPa，平衡時(shí)體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示，回答下列問題：(1)650℃時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為________。(2)T1℃時(shí)平衡常數(shù)Kp＝________kPa(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))；該溫度下達(dá)平衡后若再充入等物質(zhì)的量的CO和CO2氣體，則平衡__________(填“正向”“逆向”或“不”)移動(dòng)，原因是______________________________。答案(1)25%(2)0.5p不Qp＝Kp解析(1)650℃時(shí)，平衡時(shí)CO2的體積分?jǐn)?shù)為60%，設(shè)其物質(zhì)的量為0.6mol，則平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為0.4mol，起始時(shí)CO2的物質(zhì)的量為0.6mol＋eq\f(1,2)×0.4mol＝0.8mol，故CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.8mol－0.6mol,0.8mol)×100%＝25%。(2)T1℃時(shí)，平衡時(shí)CO與CO2的體積分?jǐn)?shù)相等，其平衡分壓均為0.5pkPa，則此時(shí)的平衡常數(shù)為Kp＝eq\f(0.5pkPa2,0.5pkPa)＝0.5pkPa；該溫度下達(dá)平衡后若再充入等物質(zhì)的量的CO和CO2氣體，則CO與CO2的體積分?jǐn)?shù)仍相等，氣體的分壓保持不變，即Qp＝Kp，所以平衡不移動(dòng)。3．用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，可提高效益，減少污染。新型RuO2催化劑對(duì)上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的總反應(yīng)具有更好的催化活性。(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得在一定壓強(qiáng)下，總反應(yīng)的HCl平衡轉(zhuǎn)化率(αHCl)隨溫度變化的曲線如下圖：則總反應(yīng)的ΔH________(填“>”“＝”或“<”)0。(2)在上述實(shí)驗(yàn)中若壓縮體積使壓強(qiáng)增大，請(qǐng)?jiān)谏蠄D畫出相應(yīng)αHCl～T曲線的示意圖，并簡(jiǎn)要說明理由：_____________________________________________________________________。(3)下列措施中，有利于提高αHCl的有________(填字母)。A．增大n(HCl) B．增大n(O2)C．使用更好的催化劑 D．移去H2O答案(1)<(2)溫度相同的條件下，增大壓強(qiáng)，平衡右移，αHCl增大，因此曲線應(yīng)在原曲線上方(3)BD解析(1)結(jié)合題中αHCl～T圖像可知，隨著溫度升高，αHCl降低，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，得出正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，即ΔH<0。(2)結(jié)合可逆反應(yīng)2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)的特點(diǎn)，增大壓強(qiáng)平衡向右移動(dòng)，αHCl增大，則相同溫度下，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比增壓前的大，曲線如答案中圖示所示。(3)有利于提高αHCl，則采取措施應(yīng)使平衡2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)正向移動(dòng)。增大n(HCl)，則c(HCl)增大，雖平衡正向移動(dòng)，但αHCl減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；增大n(O2)即增大反應(yīng)物的濃度，移去H2O即減小生成物的濃度，都能使平衡正向移動(dòng)，B、D項(xiàng)正確；使用更好的催化劑，只能加快反應(yīng)速率，不能使平衡移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。4．對(duì)于反應(yīng)2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示。比較a、b處反應(yīng)速率大?。簐a_______vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反應(yīng)速率v＝v正－v逆＝，k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，計(jì)算a處的eq\f(v正,v逆)＝____________(保留1位小數(shù))。答案大于1.3解析溫度越高，反應(yīng)速率越快，a點(diǎn)溫度為343K，b點(diǎn)溫度為323K，故反應(yīng)速率：va>vb。反應(yīng)速率v＝v正－v逆＝，則有v正＝，v逆＝，343K下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)v正＝v逆，即＝，此時(shí)SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率α＝22%，經(jīng)計(jì)算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.78、0.11、0.11，則有k正×0.782＝k逆×0.112，eq\f(k正,k逆)＝eq\f(0.112,0.782)≈0.02。a處SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率α＝20%，此時(shí)SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.8、0.1、0.1，則有eq\f(v正,v逆)＝＝＝eq\f(0.02×0.82,0.12)≈1.3。5．(2021·江蘇高三模擬)肼(N2H4)和水混溶形成水合肼(N2H4·H2O)，水合肼有弱堿性和強(qiáng)還原性。因?yàn)槠浞磻?yīng)產(chǎn)物無污染，廣泛用于在堿性條件下與金屬離子反應(yīng)來回收金屬。(1)某科研小組利用N2H4·H2O還原堿性含銅廢液(主要成分為[Cu(NH3)4]Cl2、NH4Cl、氨水)回收銅。已知：存在平衡[Cu(NH3)4]2＋Cu2＋＋4NH3。①該反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________________。②反應(yīng)40min，溶液pH和溫度的變化對(duì)銅回收率影響如圖1和圖2，回收銅的最佳條件為________________，溶液pH不斷增大，銅回收率降低的原因可能是___________________________________________________________________________________________________。(2)水介質(zhì)鍋爐內(nèi)壁容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕而生銹，水合肼和Na2SO3都可作為鍋爐用水的防腐蝕添加劑。①水合肼用作鍋爐防腐蝕添加劑的原因是___________________________________________。②與Na2SO3相比，水合肼作為防腐蝕添加劑的優(yōu)點(diǎn)是________________________________。答案(1)①4OH－＋N2H4·H2O＋2[Cu(NH3)4]2＋=N2↑＋2Cu↓＋8NH3↑＋5H2O②pH＝＋減少，所以Cu的回收率降低(2)①水合肼有強(qiáng)還原性能除掉水中溶解的氧氣，減緩鍋爐的腐蝕②N2H4的用量少，不產(chǎn)生其他雜質(zhì)解析(1)①N2H4·H2O還原堿性含銅廢液(主要成分為[Cu(NH3)4]Cl2、NH4Cl、氨水)回收銅，且存在平衡[Cu(NH3)4]2＋Cu2＋＋4NH3，則生成物為銅，銅元素化合價(jià)降低被還原，則氮元素化合價(jià)升高，被氧化為氮?dú)?，結(jié)合氧化還原反應(yīng)配平得該反應(yīng)的離子方程式為4OH－＋N2H4·H2O＋2[Cu(NH3)4]2＋=N2↑＋2Cu↓＋8NH3↑＋5H2O。②根據(jù)圖中信息，pH＝10時(shí)回收率最高，溫度在75℃時(shí)回收率已經(jīng)很高，再升高溫度回收率升高并不多但需要的能量大，故回收銅的最佳條件為pH＝10、75℃，溶液pH不斷增大銅回收率降低的原因可能是堿性增強(qiáng)，溶液中NHeq\o\al(＋,4)轉(zhuǎn)化成NH3，有利于生成[Cu(NH3)4]2＋，溶液中游離Cu2＋減少，所以Cu的回收率降低。6．高爐煉鐵產(chǎn)生的高爐氣中含有CO、H2、CO2等氣體，利用CO和H2在催化劑作用下合成甲醇，是減少污染、節(jié)約能源的一種新舉措，反應(yīng)原理為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH。(1)在體積不同的兩個(gè)恒容密閉容器中分別充入1molCO和2molH2，測(cè)得平衡混合物中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)在不同壓強(qiáng)下隨溫度的變化如圖所示。在如圖A、B、C三點(diǎn)中，選填下表物理量對(duì)應(yīng)最大的點(diǎn)。反應(yīng)速率v平衡常數(shù)K平衡轉(zhuǎn)化率α(2)一定溫度下，CO的轉(zhuǎn)化率與起始投料比eq\f(nH2,nCO)的變化關(guān)系如圖所示，測(cè)得D點(diǎn)氫氣的轉(zhuǎn)化率為40%，則x＝________。答案(1)CABA(2)3解析(1)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，在溫度不變的條件下，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)增大，所以p2＞p1。A、B、C三點(diǎn)中，C點(diǎn)的壓強(qiáng)大、溫度最高，所以反應(yīng)速率最大；A、B兩點(diǎn)溫度相同，所以平衡常數(shù)K相等，由題圖知，升高溫度，CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)減小，說明該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則升高溫度，平衡常數(shù)K減小，故平衡常數(shù)K：A＝B＞C；A點(diǎn)CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)最大，故A點(diǎn)的平衡轉(zhuǎn)化率α最大。(2)設(shè)n(CO)＝1mol，n(H2)＝xmol，依據(jù)三段式CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)始/mol1x0變/mol0.61.20.6測(cè)得D點(diǎn)氫氣的轉(zhuǎn)化率為40%，則eq\f(1.2,x)＝0.4，解得x＝3。7．(2020·長(zhǎng)沙一中高三月考)Ⅰ.分解HI曲線和液相法制備HI反應(yīng)曲線分別如圖1和圖2所示：(1)反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)的ΔH________(填“大于”或“小于”)0。(2)將二氧化硫通入碘水中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：SO2＋I(xiàn)2＋2H2O4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2I－、I2＋I(xiàn)－Ieq\o\al(－,3)，圖2中曲線a、b分別代表的微粒是____________(填微粒符號(hào))；由圖2知要提高碘的還原率，除控制溫度外，還可以采取的措施是_____________________________________________。Ⅱ.NOx的排放主要來自于汽車尾氣，包含NO2和NO，有人提出用活性炭對(duì)NOx進(jìn)行吸附，發(fā)生反應(yīng)如下：反應(yīng)a：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)ΔH＝－34.0kJ·mol－1反應(yīng)b：2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－64.2kJ·mol－1(3)對(duì)于密閉容器中反應(yīng)a，在T1℃時(shí)，借助傳感器測(cè)得反應(yīng)在不同時(shí)間各物質(zhì)的濃度如下：時(shí)間/min濃度/(mol·L－1)01020304050NO1.000.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.3630min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡；根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是________(填字母)。A．加入一定量的活性炭 B．通入一定量的NOC．適當(dāng)縮小容器的體積 D．加入合適的催化劑(4)①某實(shí)驗(yàn)室模擬反應(yīng)b，在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO2氣體，維持溫度為T2℃，如圖為不同壓強(qiáng)下反應(yīng)b經(jīng)過相同時(shí)間NO2的轉(zhuǎn)化率隨著壓強(qiáng)變化的示意圖。請(qǐng)分析，1050kPa前，反應(yīng)b中NO2轉(zhuǎn)化率隨著壓強(qiáng)增大而增大的原因是____________________________________________________________________________________________________。②用某物質(zhì)的平衡分壓代替其物質(zhì)的量濃度也可以表示化學(xué)平衡常數(shù)(記作Kp)；在T2℃、1.1×106Pa時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp＝____________________(用計(jì)算表達(dá)式表示)；已知：氣體分壓(p分)＝氣體總壓(p總)×體積分?jǐn)?shù)。答案(1)小于(2)H＋、Ieq\o\al(－,3)減小eq\f(nI2,nSO2)的投料比(3)BC(4)①1050kPa前反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài)，隨著圧強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快，NO2轉(zhuǎn)化率增大②eq\f(\f(1,6)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))2,\f(1,2)2)×1.1×106Pa解析(1)由圖1可知，升高溫度HI減少，H2增多，反應(yīng)逆向移動(dòng)，則該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH小于0。(2)由題意可知，將二氧化硫通入碘水中先發(fā)生反應(yīng)：SO2＋I(xiàn)2＋2H2O4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2I－，然后發(fā)生I2＋I(xiàn)－Ieq\o\al(－,3)，當(dāng)eq\f(nI2,nSO2)＝1時(shí)，只發(fā)生第一個(gè)反應(yīng)，H＋的物質(zhì)的量為3mol，沒有＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2I－進(jìn)行得更多，由圖2可知，eq\f(nI2,nSO2)越小，Ieq\o\al(－,3)越小，反應(yīng)I2＋I(xiàn)－Ieq\o\al(－,3)進(jìn)行得越少，碘的還原率越高。(3)改變條件后，30min后NO和N2的濃度都增大，A項(xiàng)，加入一定量的活性炭，反應(yīng)物濃度沒有改變，平衡不移動(dòng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，通入一定量的NO，NO的量增加的同時(shí)平衡正向移動(dòng)，N2的量也增加，正確；C項(xiàng)，縮小容器的體積，NO和N2的濃度都增大，正確；D項(xiàng)，加入催化劑，平衡不移動(dòng)，NO和N2的濃度不變，錯(cuò)誤。(4)①1050kPa前反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài)，隨著壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快，NO2轉(zhuǎn)化率增大。②在T2℃、1.1×106Pa時(shí)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，設(shè)NO的投入量為xmol，則2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)起始/molx00轉(zhuǎn)化/mol0.4x0.2x0.4x平衡/mol0.6x0.2x0.4x平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為0.6x＋0.2x＋0.4x＝1.2x，p(NO2)＝eq\f(0.6x,1.2x)×1.1×106Pa＝0.5×1.1×106Pa，p(N2)＝eq\f(0.2x,1.2x)×1.1×106Pa＝eq\f(1,6)×1.1×106Pa，p(CO2)＝eq\f(1,3)×1.1×106Pa，Kp＝eq\f(pN2·p2CO2,p2NO2)＝eq\f(\f(1,6)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))2,\f(1,2)2)×1.1×106Pa。8．(2021·山東泰安一中高三模擬)在2020年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上，我國(guó)明確提出“碳達(dá)峰”與“碳中和”目標(biāo)。使利用CO2合成高價(jià)值化學(xué)品更突顯其重要性。Ⅰ.工業(yè)上可以利用CO2和H2合成CH3OH：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH<0。該反應(yīng)在起始溫度和體積均相同(T℃、1L)的兩個(gè)密閉容器中分別進(jìn)行，反應(yīng)起始物質(zhì)的量如表：反應(yīng)條件CO2/molH2/molCH3OH/molH2O/mol①恒溫恒容1300②絕熱恒容0011(1)達(dá)到平衡時(shí)，CO2的體積分?jǐn)?shù)φ①________φ②(填“＞”“＜”或“＝”)。(2)當(dāng)________＝eq\f(1,3)v逆(H2)時(shí)，說明反應(yīng)在條件②達(dá)到平衡狀態(tài)。Ⅱ.通過下列反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)CO2的再轉(zhuǎn)化，合成CO、CH4：①CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH<0②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH>0在密閉容器中通入3mol的H2和1mol的CO2，分別在壓強(qiáng)為1MPa和10MPa下進(jìn)行反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中對(duì)平衡體系的三種物質(zhì)(CO2、CO、CH4)進(jìn)行分析，其中溫度對(duì)CO和CH4在三種物質(zhì)中的體積分?jǐn)?shù)影響如圖所示。(3)1MPa時(shí)，表示CH4和CO平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化關(guān)系的曲線分別是________和________。M點(diǎn)平衡體積分?jǐn)?shù)高于N點(diǎn)的原因是______________________________________。(4)圖中當(dāng)CH4和CO平衡體積分?jǐn)?shù)均為40%時(shí)，若容器的體積為1L，該溫度下反應(yīng)①的平衡常數(shù)K的值為________。答案(1)>(2)v正(CO2)[或v正(CH3OH)或v正(H2O)](3)bc溫度相同時(shí)，增大壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡正向移動(dòng)，水的體積分?jǐn)?shù)增大，CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)減小，有利于反應(yīng)②逆向移動(dòng)，故高壓時(shí)，CO體積分?jǐn)?shù)降低，M點(diǎn)高于N點(diǎn)(或溫度相同時(shí)，降低壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡逆向移動(dòng)，水的體積分?jǐn)?shù)減小，CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)增大，有利于反應(yīng)②平衡正向移動(dòng)，故低壓時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)增大，M點(diǎn)高于N點(diǎn))(4)2.88解析(1)容器①和容器②中反應(yīng)物物質(zhì)的量相當(dāng)，即①中反應(yīng)物能夠完全轉(zhuǎn)化為②中的反應(yīng)物。若在恒溫恒容下，二者達(dá)到的平衡狀態(tài)是相同的，CO2的體積分?jǐn)?shù)也相同；容器②是絕熱容器，且反應(yīng)從逆向開始，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，容器②中的反應(yīng)從開始到平衡的過程中，溫度一直下降，不利于向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，產(chǎn)生的CO2比容器①要少，故CO2的體積分?jǐn)?shù)φ①>φ②。(2)v正(CO2)＝v正(CH3OH)＝v正(H2O)＝eq\f(1,3)v逆(H2)時(shí)，說明v正＝v逆，反應(yīng)達(dá)到平衡。(3)根據(jù)兩個(gè)反應(yīng)的熱效應(yīng)可知：隨溫度升高，呈下降趨勢(shì)的曲線表示CH4的體積分?jǐn)?shù)，反應(yīng)①正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，減小壓強(qiáng)時(shí)，CH4的體積分?jǐn)?shù)也會(huì)減小，所以b表示1