2025版高考化學二輪復習題型九化學反應中能量變化反應速率和化學平衡的綜合題對對練含解析

PAGE21-化學反應中能量變更、反應速率和化學平衡的綜合題高考命題規(guī)律2024年高考必備2015年2024年2024年2024年2024年Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷命題角度1反應熱、平衡(或速率)的小綜合2727272728命題角度2反應熱、速率、平衡的綜合272828命題角度3反應熱、速率、平衡與其他學問的大綜合282728282728命題角度1反應熱、平衡(或速率)的小綜合高考真題體驗·對方向1.(2024全國Ⅰ,28)采納N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù),在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}:(1)1840年Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀,得到N2O5。該反應的氧化產(chǎn)物是一種氣體,其分子式為。

(2)F.Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中探討了25℃時N2O5(g)分解反應:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚為N2O4的反應可以快速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變更如下表所示[t=∞時,N2O5(g)完全分解]:t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-12NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1則反應N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)的ΔH=kJ·mol-1。

②探討表明,N2O5(g)分解的反應速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1),t=62min時,測得體系中pO2=2.9kPa,則此時的pN2O③若提高反應溫度至35℃,則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”),緣由是。

④25℃時N2O4(g)2NO2(g)反應的平衡常數(shù)Kp=kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),計算結(jié)果保留1位小數(shù))。

(3)對于反應2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反應歷程:第一步N2O5NO2+NO3快速平衡其次步NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反應第三步NO+NO32NO2 快反應其中可近似認為其次步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是(填標號)。

A.v(第一步的逆反應)>v(其次步反應)B.反應的中間產(chǎn)物只有NO3C.其次步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D.第三步反應活化能較高答案(1)O2(2)①53.1②30.06.0×10-2③大于溫度提高,體積不變,總壓強提高;NO2二聚為放熱反應,溫度提高,平衡左移,體系物質(zhì)的量增加,總壓強提高④13.4(3)AC解析(1)干燥的氯氣與干燥的AgNO3之間發(fā)生氧化還原反應時,氯氣作氧化劑,而AgNO3中Ag、N元素都處于最高價,所以被氧化的只能為氧元素,則得到的氣體為氧氣。(2)①由蓋斯定律可知,(第一個已知反應÷2)-(其次個已知反應)可得反應:N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g),則該反應的ΔH=-4.4kJ·mol-1÷2-(-55.3kJ·mol-1)=+53.1kJ·mol-1。②依據(jù)反應:N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)及氣體的物質(zhì)的量與其形成的壓強成正比,生成的O2的壓強p(O2)=2.9kPa,則剩余N2O5形成的壓強p(N2O5)=35.8kPa-2.9kPa×2=30.0kPa。則N2O5的分解速率v=2×10-3×30.0kPa·min-1=6.0×10-2kPa·min-1。③若提高反應溫度至35℃,由于體積不變,但溫度提高,總壓強增大,且2NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1為放熱反應,溫度上升,平衡左移,氣體的物質(zhì)的量增大,總壓強提高,所以N2O5完全分解后體系壓強p∞大于63.1kPa。④當t=∞時,體系的總壓強為63.1kPa為平衡時的總壓強,此時N2O5完全分解,生成的氧氣的壓強為:p(O2)=35.8kPa2=17.9kPa。若NO2不生成N2O2NO2N2O4壓強差21 126.4kPa26.4kPa則平衡時NO2的分壓為63.1kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8kPa由此可求反應N2O4(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)為(18.(3)依據(jù)第一步能“快速平衡”及其次步“慢反應”可推斷A項正確;反應的中間產(chǎn)物有NO3及NO,B項錯誤;依據(jù)其次步反應:NO2+NO3NO+NO2+O2可知,部分NO2沒有參與反應,C項正確;第三步為“快反應”,則該步反應的活化能較低,D項錯誤。2.(2024全國Ⅱ,27)丁烯是一種重要的化工原料,可由丁烷催化脫氫制備?；卮鹣铝袉栴}:(1)正丁烷(C4H10)脫氫制1-丁烯(C4H8)的熱化學方程式如下:①C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)ΔH1已知:②C4H10(g)+12O2(g)C4H8(g)+H2O(g)ΔH2=-119kJ·mol-1③H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH3=-242kJ·mol-1反應①的ΔH1為kJ·mol-1。圖(a)是反應①平衡轉(zhuǎn)化率與反應溫度及壓強的關系圖,x0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高,應實行的措施是(填標號)。

A.上升溫度 B.降低溫度C.增大壓強 D.降低壓強圖(a)圖(b)圖(c)(2)丁烷和氫氣的混合氣體以肯定流速通過填充有催化劑的反應器(氫氣的作用是活化催化劑),出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產(chǎn)率與進料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關系。圖中曲線呈現(xiàn)先上升后降低的變更趨勢,其降低的緣由是

。

(3)圖(c)為反應產(chǎn)率和反應溫度的關系曲線,副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在590℃之前隨溫度上升而增大的緣由可能是、;590℃之后,丁烯產(chǎn)率快速降低的主要緣由可能是

。

答案(1)+123小于AD(2)原料中過量H2會使反應①平衡逆向移動,所以丁烯轉(zhuǎn)化率下降(3)590℃前上升溫度,反應①平衡正向移動上升溫度時,反應速率加快,單位時間產(chǎn)生丁烯更多更高溫度導致C4H10裂解生成更多的短碳鏈烴,故丁烯產(chǎn)率快速降低解析(1)依據(jù)蓋斯定律,②式-③式可得①式,因此ΔH1=ΔH2-ΔH3=-119kJ·mol-1+242kJ·mol-1=+123kJ·mol-1。由圖(a)可以看出,溫度相同時,由0.1MPa變更到xMPa,丁烷的轉(zhuǎn)化率增大,即平衡正向移動,由于反應①是氣體物質(zhì)的量增大的反應,壓強越小平衡轉(zhuǎn)化率越大,所以x的壓強更小,x<0.1。由于反應①為吸熱反應,所以溫度上升時,平衡正向移動,丁烯的平衡產(chǎn)率增大,因此A正確,B錯誤。由于反應①是氣體物質(zhì)的量增大的反應,加壓時平衡逆向移動,丁烯的平衡產(chǎn)率減小,因此C錯誤,D正確。(2)H2是反應①的產(chǎn)物,增大n(氫氣)(3)590℃之前,隨溫度上升,反應速率增大,反應①是吸熱反應,上升溫度平衡正向移動,生成的丁烯會更多。溫度超過590℃,更多的丁烷裂解生成短鏈烴類,導致丁烯產(chǎn)率快速降低。3.(2024全國Ⅱ,27)丙烯腈(CH2CHCN)是一種重要的化工原料,工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產(chǎn),主要副產(chǎn)物有丙烯醛(CH2CHCHO)和乙腈(CH3CN)等?；卮鹣铝袉栴}:(1)以丙烯、氨、氧氣為原料,在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產(chǎn)物丙烯醛(C3H4O)的熱化學方程式如下:①C3H6(g)+NH3(g)+32O2(g)C3H3N(g)+3H2O(g)ΔH=-515kJ·mol-1②C3H6(g)+O2(g)C3H4O(g)+H2O(g)ΔH=-353kJ·mol-1兩個反應在熱力學上趨勢均很大,其緣由是;有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應條件是;

提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是。

(2)圖(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應溫度的關系曲線,最高產(chǎn)率對應的溫度為460℃。低于460℃時,丙烯腈的產(chǎn)率(填“是”或“不是”)對應溫度下的平衡產(chǎn)率,推斷理由是

;

高于460℃時,丙烯腈產(chǎn)率降低的可能緣由是(雙選,填標號)。

A.催化劑活性降低 B.平衡常數(shù)變大C.副反應增多 D.反應活化能增大圖(a)圖(b)(3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關系如圖(b)所示。由圖可知,最佳n(氨)/n(丙烯)約為,理由是。進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為。

答案(1)兩個反應均為放熱量大的反應降低溫度、降低壓強催化劑(2)不是該反應為放熱反應,平衡產(chǎn)率應隨溫度上升而降低AC(3)1.0該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高,而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低1∶7.5∶1解析(1)從反應的焓變可看出這兩個反應都為放熱反應,且“1mol反應”放出的熱量大,故兩個反應在熱力學上的趨勢很大。由于生成丙烯腈的反應為氣體體積增大的放熱反應,故要提高丙烯腈的產(chǎn)率可實行的措施為降溫、降壓。提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是運用合適的催化劑。(2)圖(a)中,低于460℃時的曲線不表示丙烯腈的產(chǎn)率,因為合成丙烯腈的反應為放熱反應,溫度降低時,丙烯腈的產(chǎn)率應增大,而非減小。高于460℃時,丙烯腈產(chǎn)率降低的緣由分析:催化劑活性降低,合成丙烯腈的反應速率減小,而副反應可能更多地發(fā)生,A項符合題意;平衡常數(shù)增大,丙烯腈的產(chǎn)率增大,B項不符合題意;副反應增多,可能導致丙烯腈產(chǎn)率降低,C項符合題意;反應活化能增大,并不影響平衡的移動,不會導致丙烯腈的產(chǎn)率變更,D項不符合題意。(3)由圖(b)可知,當n(氨)/n(丙烯)在1.0左右時丙烯腈的產(chǎn)率達最大值,而副產(chǎn)物丙烯醛的產(chǎn)率達最小值。由反應①知,V(NH3)∶V(O2)∶V(C3H6)=2∶3∶2,而V(O2)∶V(空氣)≈1∶5,則進料氣的理論體積比約為V(NH3)∶V(空氣)∶V(C3H6)=2∶15∶2,即1∶7.5∶1。4.(2024全國Ⅲ,27)煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大氣,采納NaClO2溶液作為汲取劑可同時對煙氣進行脫硫、脫硝?；卮鹣铝袉栴}:(1)NaClO2的化學名稱為。

(2)在鼓泡反應器中通入含有SO2和NO的煙氣,反應溫度323K,NaClO2溶液濃度為5×10-3mol·L-1。反應一段時間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表。離子SOSONONOCl-c/(mol·L-1)8.35×10-46.87×10-61.5×10-41.2×10-53.4×10-3①寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應的離子方程式。增加壓強,NO的轉(zhuǎn)化率(填“提高”“不變”或“降低”)。

②隨著汲取反應的進行,汲取劑溶液的pH漸漸(填“增大”“不變”或“減小”)。

③由試驗結(jié)果可知,脫硫反應速率脫硝反應速率(填“大于”或“小于”)。緣由是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同,還可能是。

(3)在不同溫度下,NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應中SO2和NO的平衡分壓pc如圖所示。①由圖分析可知,反應溫度上升,脫硫、脫硝反應的平衡常數(shù)均(填“增大”“不變”或“減小”)。

②反應ClO2-+2SO32-2SO42-(4)假如采納NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到較好的煙氣脫硫效果。①從化學平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的優(yōu)點是

。

②已知下列反應:SO2(g)+2OH-(aq)SO32-(aq)+H2O(l)ΔClO-(aq)+SO32-(aq)SO4ΔH2CaSO4(s)Ca2+(aq)+SO42-(aq)Δ則反應SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)的ΔH=

。

答案(1)亞氯酸鈉(2)①4NO+3ClO2-+4OH-4NO3-+2H2O+3Cl-提高②(3)①減?、贙=c(4)①形成CaSO4沉淀,使平衡向產(chǎn)物方向移動,SO2轉(zhuǎn)化率提高②ΔH1+ΔH2-ΔH3解析(2)①NaClO2具有氧化性,可將NO氧化為NO3-,自身被還原為Cl-,故脫硝時主要反應的離子方程式為3ClO2-+4NO+4OH-4NO3-②脫硝反應3ClO2-+4NO+4OH-4NO3-+2H2O+3Cl-,脫硫反應4OH-+ClO2-+2SO22SO42-+Cl-+2H2O,兩反應均消耗OH-,故隨著反應進行c③由表格中數(shù)據(jù)可知c(SO42-)>c(NO3-),故脫硫速率大于脫硝速率,可能的緣由有SO2(3)①由圖示可知,溫度上升,SO2和NO的平衡分壓增大,說明升溫,平衡逆向移動,因此,上升溫度,反應的平衡常數(shù)減小。②依據(jù)反應方程式ClO2-+2SO32-2SO42-(4)①采納Ca(ClO)2,在脫硫反應中會生成CaSO4沉淀,使c(SO42-②按題中反應方程式先后依次,編序號為①②③,依據(jù)蓋斯定律,將反應①+②-③即可得目標反應,故ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3。5.(2015全國Ⅱ,27)甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇,發(fā)生的主要反應如下:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3回答下列問題:(1)已知反應①中相關的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:化學鍵H—HC—OC≡OH—OC—HE/(kJ·mol-1)4363431076465413由此計算ΔH1=kJ·mol-1;已知ΔH2=-58kJ·mol-1,則ΔH3=kJ·mol-1。

(2)反應①的化學平衡常數(shù)K表達式為;圖1中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變更關系的曲線為(填曲線標記字母),其推斷理由是

。

圖1圖2(3)合成氣組成n(H2)n(CO+CO2)

;

圖2中的壓強由大到小為,其推斷理由是

。

答案(1)-99+41(2)K=c(CH3OH)a反應①為放熱反應,平衡常數(shù)數(shù)值應隨溫度上升變小(3)減小上升溫度時,反應①為放熱反應,平衡向左移動,使得體系中CO的量增大;反應③為吸熱反應,平衡向右移動,又使產(chǎn)生CO的量增大;總結(jié)果,隨溫度上升,使CO的轉(zhuǎn)化率降低p3>p2>p1相同溫度下,由于反應①為氣體分子數(shù)減小的反應,加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率;而反應③為氣體分子數(shù)不變的反應,產(chǎn)生CO的量不受壓強影響。故增大壓強時,有利于CO的轉(zhuǎn)化率上升解析(1)由反應①ΔH1=∑(反應物鍵能)-∑(產(chǎn)物鍵能)代入求得ΔH1=(1076+2×436-3×413-343-465)kJ·mol-1=-99kJ·mol-1。由蓋斯定律,ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58kJ·mol-1+99kJ·mol-1=+41kJ·mol-1。(2)反應①的K表達式為c(因反應①為放熱反應,所以平衡常數(shù)應隨溫度上升而變小,所以選a。(3)上升溫度,反應①平衡向左移動,使體系中n(CO)增大;反應③為吸熱反應,平衡向右移動,又使產(chǎn)生n(CO)增大;總結(jié)果是隨溫度上升,CO的轉(zhuǎn)化率降低。因為相同溫度下,由于反應①為氣體分子數(shù)減小的反應,加壓有利于增大CO的轉(zhuǎn)化率;反應③為氣體分子數(shù)不變的反應,壓強變更對平衡不產(chǎn)生影響。所以壓強增大,CO轉(zhuǎn)化率上升,在圖2中,同一溫度下,CO轉(zhuǎn)化率高的對應壓強大,則p3>p2>p1。典題演練提能·刷高分1.(2024湖北黃岡質(zhì)量檢測)近年來環(huán)境問題突出,大氣污染更為嚴峻?；卮鹣旅鎲栴}:(1)下列選項中屬于重點城市空氣質(zhì)量日報主要污染物的是。

A.CO2 B.SO2C.可吸入顆粒物 D.H2S(2)汽車尾氣常含有CO、NO等有毒氣體,汽車氣缸中生成NO的化學方程式是。

(3)汽車排氣管安裝三元催扮裝置,可以消退CO、NO的污染,反應機理如下(以Pt催化劑為例):Ⅰ:NO+Pt(s)NO(s)(Pt(s)表示催化劑,NO(s)表示吸附態(tài)NO,下同)Ⅱ:CO+Pt(s)CO(s)Ⅲ:NO(s)N(s)+O(s)Ⅳ:CO(s)+O(s)CO2+2Pt(s)Ⅴ:N(s)+N(s)N2+2Pt(s)Ⅵ:NO(s)+N(s)N2O+2Pt(s)尾氣中反應物及生成物濃度隨溫度的變更關系如下圖。反應物濃度(ppm)隨溫度的變更關系生成物濃度(ppm)隨溫度的變更關系[EXP]:指數(shù)曲線回答下面問題:①消退汽車尾氣污染反應最相宜的溫度是。

A.250℃ B.300℃C.330℃ D.400℃②330℃以下的低溫區(qū)發(fā)生的主要反應的化學方程式是。

③低溫區(qū)N2O選擇性高于N2,由此可推斷出:Ⅴ反應的活化能Ⅵ反應的活化能(填“<”“>”或“=”),理由是

。

④結(jié)合反應機理和圖像分析,溫度位于330~400℃時,上升溫度,反應Ⅴ的反應速率(填“增大”“減小”或“不變”,下同),反應Ⅳ的反應速率。

答案(1)BC(2)N2+O22NO(3)①D②CO+2NOCO2+N2O③>反應的活化能小,化學反應速率大,選擇性高④增大增大解析(1)屬于重點城市空氣質(zhì)量日報主要污染物的有硫的氧化物、氮的氧化物、可吸入顆粒物。(2)在汽車氣缸中高溫高壓條件下,空氣中的氧氣與氮氣反應生成NO,反應的化學方程式是N2+O22NO。(3)①依據(jù)圖中曲線變更可知,消退汽車尾氣污染反應最相宜的溫度是400℃。②330℃以下的低溫區(qū)CO2、N2O含量較高,故發(fā)生的主要反應的化學方程式是CO+2NOCO2+N2O;③低溫區(qū)N2O選擇性高于N2,由此可推斷出:Ⅴ反應的活化能>Ⅵ反應的活化能,理由是反應的活化能越小,化學反應速率越大,選擇性越高。④不管是哪一種化學反應,上升溫度化學反應速率均增大。2.(2024湖北四地七校聯(lián)盟2月聯(lián)考)氫氣作為清潔能源有著廣泛的應用前景,利用含硫自然氣制備氫氣的流程如下:自然氣→轉(zhuǎn)化脫硫請回答下列問題:Ⅰ.轉(zhuǎn)化脫硫:將自然氣壓入汲取塔,30℃時,在T.F菌作用下,酸性環(huán)境中脫硫過程示意圖如下。(1)過程ⅰ的離子反應方程式為。

(2)已知:①Fe3+在pH=1.9時起先沉淀,pH=3.2時沉淀完全。②30℃時,在T.F菌作用下,不同pH的FeSO4溶液中Fe2+的氧化速率如下表:pH0.71.11.51.92.32.7F4.55.36.26.87.06.6在轉(zhuǎn)化脫硫中,最佳pH范圍是<pH<,這樣選擇的緣由是。

Ⅱ.蒸氣轉(zhuǎn)化:在催化劑的作用下,水蒸氣將CH4氧化。結(jié)合下圖回答問題:(3)①該過程的熱化學方程式是。

②比較壓強p1和p2的大小關系:p1p2(選填“>”“<”或“=”)。

③在肯定溫度和肯定壓強下的體積可變的密閉容器中充入1molCH4和1mol的水蒸氣,充分反應達平衡后,測得起始時混合氣的密度是平衡時混合氣密度的1.4倍,若此時容器的體積為2L,則該反應的平衡常數(shù)為(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

Ⅲ.CO變換:500℃時,CO進一步與水反應生成CO2和H2。Ⅳ.H2提純:將CO2和H2分別得到H2的過程如下圖所示。(4)汲取池中發(fā)生反應的離子方程式是。

答案(1)H2S+2Fe3+2Fe2++S↓+2H+(2)1.51.9此范圍既保證了Fe2+有較快的氧化速率又防止Fe3+形成沉淀(3)①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=+204kJ·mol-1②>③0.48(4)CO32-+CO2+H2O解析(1)由圖可知,過程中H2S與Fe2(SO4)3溶液反應生成FeSO4和S,依據(jù)電子得失守恒,過程ⅰ的離子反應方程式為H2S+2Fe3+2Fe2++S↓+2H+。(2)由已知①可知,Fe3+在pH=1.9時起先沉淀,故pH應小于1.9;由已知②可知,pH在1.5的時候的氧化速率較大,故pH的取值范圍是1.5<pH<1.9。(3)①由圖像可知,該反應為吸熱反應,ΔH=2582kJ·mol-1-2378kJ·mol-1=+204kJ·mol-1,該反應的熱化學方程式是CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=+204kJ·mol-1。②由CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)可知,溫度肯定,增大壓強使平衡逆向移動,CH4的體積分數(shù)增大,故p1>p2。③依據(jù)“三段式”計算模板,設轉(zhuǎn)化的CH4的物質(zhì)的量為x,CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)起始/mol 1 1 0 0變更/mol x x x 3x平衡/mol 1-x 1-x x 3x依據(jù)起始時混合氣體的密度是平衡時混合氣體密度的1.4倍,氣體的總質(zhì)量不變,密度與氣體的總物質(zhì)的量成反比,則(2mol+2x)2mol=1.4,解得x=0.4mol,此時容器的容積為2L,則平衡時,CH4、H2O、CO、H2的濃度分別為:0.3mol·L-1、0.3mol·L-1、0.2mol·L-1、0.6mol·L(4)由圖示可知,汲取池中發(fā)生K2CO3溶液汲取CO2的反應,離子方程式是CO32-+CO2+H2O2HC3.(2024福建三明期末檢測)Ⅰ.二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀的新型燃料,工業(yè)上以CO和H2為原料生產(chǎn)二甲醚。已知:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH=-99kJ·mol-1②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-24kJ·mol-1③CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)ΔH=-41kJ·mol-1(1)反應4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=。

(2)某溫度下,將4.0molH2和4.0molCO充入容積為1L的密閉容器中,發(fā)生反應3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),5min時CO2的物質(zhì)的量濃度為0.5mol·L-1,10min后反應達到平衡狀態(tài),測得二甲醚的體積分數(shù)為25%。①5min時CO的轉(zhuǎn)化率=;

②該溫度下此反應的平衡常數(shù)K=;

③下列措施能提高CH3OCH3平衡產(chǎn)率的有(填標號)。

A.分別出CH3OCH3B.上升溫度C.增大壓強D.改用高效催化劑Ⅱ.液氨是一種良好的儲氫物質(zhì)已知:2NH3(g)N2(g)+3H2(g)ΔH=+92.4kJ·mol-1其他條件相同時,反應在不同金屬催化劑作用下進行相同時間后,氨的轉(zhuǎn)化率[α(NH3)]隨反應溫度的變更狀況如圖所示。(1)用作催化劑時,氨氣分解反應的活化能最大。

(2)a點所代表的狀態(tài)(填“是”或“不是”)平衡狀態(tài)。

(3)c點時NH3的轉(zhuǎn)化率高于b點時NH3的轉(zhuǎn)化率,緣由是。

答案(1)-222kJ·mol-1(2)①37.5%②1③ACⅡ.(1)Fe(2)是(3)b、c點反應均未達到平衡,c點溫度較高,反應速率較大,氨的轉(zhuǎn)化率較高解析Ⅰ.(1)依據(jù)蓋斯定律①×2+②可得:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-222kJ·mol-1。(2)①依據(jù)反應方程式中物質(zhì)轉(zhuǎn)化關系可知,反應產(chǎn)生CO2濃度為0.5mol·L-1,則反應消耗的CO的濃度為1.5mol·L-1,由于反應起先時CO的濃度為4.0mol·L-1,所以5min時CO的轉(zhuǎn)化率=1.②假設平衡時產(chǎn)生二甲醚物質(zhì)的量濃度為x,依據(jù)反應3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)c(始)mol·Lc(變)mol·L-1 3xc(平)mol·L-1 4.0-3x 4.0-平衡時各物質(zhì)的總濃度c(總)=(4.0mol·L-1-3x)+(4.0mol·L-1-3x)+x+x=8.0mol·L-1-4x,依據(jù)二甲醚的體積分數(shù)為25%,即x8.0mol·L-1-4③分別出CH3OCH3,即削減了生成物濃度,平衡正向移動,可提高二甲醚的產(chǎn)率,A項正確;將①×2+②+③,整理可得反應3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),ΔH=-263kJ·mol-1,該反應的正反應為放熱反應,上升溫度化學平衡向逆反應方向移動,CH3OCH3產(chǎn)率降低,B項錯誤;依據(jù)化學方程式可知:該反應的正反應是氣體體積減小的反應,增大壓強,化學平衡正向移動,可提高CH3OCH3的產(chǎn)率,C項正確;改用高效催化劑,不能使化學平衡發(fā)生移動,對物質(zhì)的產(chǎn)率無影響,D項錯誤。Ⅱ.(1)反應的活化能越高,則反應中活化分子數(shù)越少,反應速率越小,則肯定溫度時氨氣分解速率最小的反應活化能最大,即Fe作催化劑時反應的活化能最大。(2)850°以后氨氣的轉(zhuǎn)化率不再變更,說明a點處于平衡狀態(tài)。4.(2024福建莆田其次次質(zhì)量檢測)環(huán)戊烯是生產(chǎn)精細化工產(chǎn)品的重要中間體,其制備涉及的反應如下:氫化反應:+H2(g)ΔH=-100.5kJ·mol-1副反應:(l)+H2(g)ΔH=-109.4kJ·mol-1解聚反應:2(g)ΔH>0回答下列問題:(1)反應(l)+2H2(g)(l)的ΔH=kJ·mol-1。

(2)肯定條件下,將環(huán)戊二烯溶于有機溶劑進行氫化反應(不考慮二聚反應),反應過程中保持氫氣壓力不變,測得環(huán)戊烯和環(huán)戊烷的產(chǎn)率(以環(huán)戊二烯為原料計)隨時間變更如圖所示:①0~4h氫化反應速率比副反應大的可能緣由是。

②最佳的反應時間為h。若需快速減小甚至停止反應,可實行的措施有(寫一條即可)。

③一段時間后,環(huán)戊烯產(chǎn)率快速下降的緣由可能是。

(3)解聚反應在剛性容器中進行(不考慮氫化反應和副反應)。①其他條件不變,有利于提高雙環(huán)戊二烯平衡轉(zhuǎn)化率的是(填標號)。

A.增大雙環(huán)戊二烯的用量B.運用催化劑C.剛好分別產(chǎn)物D.適當提高溫度②實際生產(chǎn)中常通入水蒸氣以降低雙環(huán)戊二烯的溫度(水蒸氣不參與反應)。某溫度下,通入總壓為300kPa的雙環(huán)戊二烯和水蒸氣,達到平衡后總壓為500kPa,雙環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率為80%,則p(H2O)=kPa,平衡常數(shù)Kp=kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù))。

答案(1)-209.9(2)①氫化反應的活化能小或反應物的濃度大②4排出氫氣或急劇降溫③副反應增加(3)①CD②503200解析(1)結(jié)合蓋斯定律,氫化反應與副反應相加得到反應(l)+2H2(g)(l)ΔH=-209.9kJ·mol-1。(2)①0~4h氫化反應速率比副反應大的可能緣由是氫化反應的活化能小或反應物的濃度大。②依據(jù)圖像可知,在4h時環(huán)戊烯產(chǎn)率最大、環(huán)戊烷產(chǎn)率較小,說明最佳的反應時間為4h;若需快速減小甚至停止反應,可實行的措施有急劇降低反應物H2的濃度或利用溫度對化學反應速率的影響,急劇降溫。③一段時間后,環(huán)戊烯產(chǎn)率快速下降的緣由可能是發(fā)生了副反應,導致環(huán)戊烯的產(chǎn)率降低。(3)增大雙環(huán)戊二烯的用量,相當于增大壓強,由反應方程式可以看出,增大壓強會使反應物的轉(zhuǎn)化率降低,A項錯誤;運用催化劑化學平衡不發(fā)生移動,平衡轉(zhuǎn)化率不變,B項錯誤;剛好分別產(chǎn)物,平衡正向移動,使更多的雙環(huán)戊二烯發(fā)生反應,雙環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率增大,C項正確;由于該反應的正反應是吸熱反應,適當提高溫度,化學平衡正向移動,雙環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率增大,D項正確。②假設反應前雙環(huán)戊二烯的物質(zhì)的量為a,水蒸氣的物質(zhì)的量為b,化學反應:n(起先)/mola0n(轉(zhuǎn)化)/mol 0.8a 1.6an(平衡)/mol 0.2a 1.6a同溫同體積條件下,氣體的壓強與氣體的物質(zhì)的量呈正比,反應前總壓為300kPa,反應達到平衡后總壓為500kPa,500kPa300kPa=0.2a+1.6a+ba+b,解得ab=55.(2024湖北黃岡中學高三適應性考試)1799年由英國化學家漢弗萊·戴維發(fā)覺一氧化二氮(N2O)氣體具有稍微的麻醉作用,而且對心臟、肺等器官無損害,后被廣泛應用于醫(yī)學手術(shù)中。(1)一氧化二氮早期被用于牙科手術(shù)的麻醉,它可由硝酸銨在催化劑下分解制得,該反應的化學方程式為。

(2)已知反應2N2O(g)2N2(g)+O2(g)ΔH=-163kJ·mol-1,1molN2(g)、1molO2(g)分子中化學鍵斷裂時分別須要汲取945kJ、498kJ的能量,則1molN2O(g)分子中化學鍵斷裂時須要汲取的能量為kJ。

(3)肯定溫度下的恒容容器中,反應2N2O(g)2N2(g)+O2(g)的部分試驗數(shù)據(jù)如下:反應時間/min0102030405060708090100c0.100.090.080.070.060.050.040.030.020.010.00①在0~20min時段,反應速率v(N2O)為mol·(L·min)-1。

②若N2O起始濃度c0為0.150mol·L-1,則反應至30min時N2O的轉(zhuǎn)化率α=。

③不同溫度(T)下,N2O分解半衰期隨起始壓強的變更關系如圖所示(圖中半衰期指任一濃度N2O消耗一半時所需的相應時間),則T1(填“>”“=”或“<”)T2。當溫度為T1、起始壓強為p0時,反應至t1min時,體系壓強p=(用p0表示)。

(4)碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率,反應歷程為:第一步I2(g)2I(g)(快反應)其次步I(g)+N2O(g)N2(g)+IO(g)(慢反應)第三步IO(g)+N2O(g)N2(g)+O2(g)+I(g)(快反應)試驗表明,含碘時N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k為速率常數(shù))。下列表述正確的是(填標號)。

A.溫度上升,k值增大B.第一步對總反應速率起確定作用C.其次步活化能比第三步大D.I2的濃度與N2O分解速率無關答案(1)NH4NO3N2O↑+2H2O(2)1112.5(3)①1.0×10-3②20.0%③>1.25p0(4)AC解析(1)硝酸銨在催化劑存在時分解生成一氧化二氮和水,反應的化學方程式為NH4NO3N2O↑+2H2O。(2)對反應2N2O(g)2N2(g)+O2(g)ΔH=-163kJ·mol-1,設1molN2O(g)分子中化學鍵斷裂時須要汲取的能量為x,依據(jù)反應熱=反應物的鍵能總和-生成物的鍵能總和可得2x-2×945kJ-498kJ=-163kJ,解得x=1112.5kJ。(3)①依據(jù)表格數(shù)據(jù),在0~20min時段,反應速率v(N2O)=ΔcΔt=(0.10-0.08)mol·L-120min=1.0×10-3mol·(L·min)-1。②由表可知,每隔10min,c(N2O)的變更量相等,故單位時間內(nèi)c(N2O)的變更與N2O的起始濃度無關,每10min均減小0.01mol·L-1,若N2O起始濃度c0為0.150mol·L-1,則反應至30min時轉(zhuǎn)化的N2O的濃度為0.01mol·L-1×3=0.03mol·L-1,則N2O的轉(zhuǎn)化率α=0.03mol·L-12N2O(g)2N2(g)+O2(g)起始量/mol 1 0 0t1min時/mol 0.5 0.5 0.25t1min時總物質(zhì)的量為(0.5+0.5+0.25)mol=1.25mol,依據(jù)等溫等容條件下,壓強之比等于物質(zhì)的量之比,體系壓強p=1.251p0=1.25(4)溫度上升,化學反應速率增大,因v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5,則溫度上升,k值增大,故A正確;化學反應速率由反應最慢的反應確定,則其次步對總反應速率起確定作用,故B錯誤;其次步反應為慢反應,第三步反應為快反應,所以其次步活化能比第三步大,故C正確;含碘時NO分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5,所以N2O分解速率與I2的濃度有關,故D錯誤。6.(2024重慶巴蜀中學高三三診考試)乙二醛(OHC—CHO)是一種重要的精細化工產(chǎn)品。(1)乙醛(CH3CHO)液相硝酸氧化法在Cu(NO3)2催化下,用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛,反應的化學方程式為

,

該法具有原料易得、反應條件溫柔等優(yōu)點,但也存在比較明顯的缺點是。

(2)乙二醇(HOCH2CH2OH)氣相氧化法①已知:OHC—CHO(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g)ΔH=-78kJ·mol-1K12H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-484kJ·mol-1K2乙二醇氣相氧化反應HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC—CHO(g)+2H2O(g)的ΔH=kJ·mol-1。相同溫度下,該反應的化學平衡常數(shù)K=(用含K1、K2的代數(shù)式表示)。

②氫氣與氧氣反應生成水在熱力學上趨勢很大,其緣由是。

③當原料氣中氧醇比為1.35時,乙二醛和副產(chǎn)物CO2的產(chǎn)率與反應溫度的關系如下圖所示。反應溫度在450~495℃之間和超過495℃時,乙二醛產(chǎn)率降低的主要緣由分別是、。

④在恒溫恒容下,假如從反應物動身建立平衡,能說明乙二醇氣相氧化反應達到平衡狀態(tài)的是(填選項字母)。

A.體系壓強不再變更B.氧醇比保持不變C.混合氣體的密度保持不變D.氣體平均相對分子質(zhì)量保持不變答案(1)3CH3CHO+4HNO33OHC—CHO+4NO↑+5H2O尾氣有污染(或“腐蝕設備”等其他合理答案)(2)①-406K2K1③溫度上升,主反應平衡向逆反應方向移動溫度大于495℃,乙二醇大量轉(zhuǎn)化為CO2等副產(chǎn)物④AD解析(1)在Cu(NO3)2催化下,用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛,硝酸被還原為NO,反應方程式為3CH3CHO+4HNO33OHC—CHO+4NO↑+5H2O,生成的NO對環(huán)境有污染。(2)①將已知反應分別標記為Ⅰ.OHC—CHO(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g)ΔH=-78kJ·mol-1K1;Ⅱ.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-484kJ·mol-1K2;依據(jù)蓋斯定律,Ⅱ-Ⅰ可得HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC—CHO(g)+2H2O(g),則ΔH=-484kJ·mol-1-(-78kJ·mol-1)=-406kJ·mol-1,平衡常數(shù)K為反應Ⅱ與Ⅰ的平衡常數(shù)的商,即K=K2K1②由①中已知信息可知氫氣與氧氣反應生成水是放出大量熱的反應,在熱力學上趨勢很大。③主反應HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC—CHO(g)+2H2O(g)為放熱反應,上升溫度平衡逆向移動;溫度超過495℃時,乙二醇大量轉(zhuǎn)化為二氧化碳等副產(chǎn)物,使乙二醛產(chǎn)率降低。④乙二醇氣相氧化反應:HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC—CHO(g)+2H2O(g)。A選項,該反應屬于反應前后氣體的化學計量數(shù)和發(fā)生變更的反應,因此體系壓強不再變更,能夠說明反應達到平衡狀態(tài),所以正確;B選項,依據(jù)乙二醇的氣相氧化反應,當起始時氧醇比為1∶1時,反應過程中氧醇比始終保持不變,不能說明乙二醇氣相氧化反應達到平衡狀態(tài),所以錯誤;C選項,該反應的氣體質(zhì)量和體積均不變,混合氣體的密度始終保持不變,不能說明乙二醇氣相氧化反應達到平衡狀態(tài),所以錯誤;D選項,該反應屬于氣體化學計量數(shù)和發(fā)生變更的反應,氣體平均相對分子質(zhì)量保持不變,說明氣體的物質(zhì)的量不變,因此能夠說明乙二醇氣相氧化反應達到平衡狀態(tài),所以正確。7.(2024陜西二模)催化劑作用下甲醇干脆脫氫可以得到無水甲醛,同時生成氫氣。(1)已知下列三個熱化學方程式:①CH3OH(g)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-725.80kJ·mol-1②HCHO(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(g)ΔH=-570.80kJ·mol-1③H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=-241.80kJ·mol-1則可逆反應甲醇蒸氣脫氫制取甲醛的熱化學方程式為。

(2)關于上述甲醇脫氫反應的下列說法正確的是。

A.HCHO和H2的體積分數(shù)相等能說明該可逆反應已經(jīng)達到化學平衡B.增大甲醇濃度可提高活化分子百分數(shù),增大反應速率C.高溫高壓更有利于提高甲醛的產(chǎn)率D.該反應在較高溫度下更易自發(fā)進行(3)在t℃時,向2L恒容密閉容器中充入3.0molCH3OH,平衡后H2的體積分數(shù)是25%,則此溫度下的化學平衡常數(shù)是;升溫到t2℃,K是t1℃的8倍,平衡后HCHO的體積分數(shù)是;若在此容器中,t2℃條件下加入三種氣體,某時刻測得CH3OH、HCHO、H2的物質(zhì)的量分別是1mol、1mol、2mol,此時是否處于平衡態(tài)(填“是”或“否”),正、逆反應速率的關系是。

(4)由下面圖示分析,溫度高于550℃甲醛的產(chǎn)率反而下降的緣由是,化學方程式為。

反應溫度與甲醇轉(zhuǎn)化率和甲醛選擇性的關系反應溫度與甲醇脫氫副產(chǎn)物的分布關系答案(1)CH3OH(g)HCHO(g)