專題九化學反應速率與化學平衡考點1化學反應速率1.(2024黑、吉、遼,10,3分)異山梨醇是一種由生物質制備的高附加值化學品,150℃時其制備過程及相關物質濃度隨時間變化如圖所示,15h后異山梨醇濃度不再變化。下列說法錯誤的是()A.3h時,反應②正、逆反應速率相等B.該溫度下的平衡常數:①>②C.0~3h平均速率v(異山梨醇)=0.014mol·kg-1·h-1D.反應②加入催化劑不改變其平衡轉化率答案A2.(2024安徽,12,3分)室溫下,為探究納米鐵去除水樣中SeO42-實驗序號水樣體積/mL納米鐵質量/mg水樣初始pH①5086②5026③5028下列說法正確的是()A.實驗①中,0~2小時內平均反應速率v(SeO42-)=2.0mol·L-1B.實驗③中,反應的離子方程式為2Fe+SeO42-+8H+2Fe3++Se+4HC.其他條件相同時,適當增加納米鐵質量可加快反應速率D.其他條件相同時,水樣初始pH越小,SeO4答案C3.(2024江蘇,13,3分)二氧化碳加氫制甲醇過程中的主要反應(忽略其他副反應):①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1=41.2kJ·mol-1②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2225℃、8×106Pa下,將一定比例CO2、H2混合氣勻速通過裝有催化劑的絕熱反應管。裝置及L1、L2、L3…位點處(相鄰位點距離相同)的氣體溫度、CO和CH3OH的體積分數如圖所示。下列說法正確的是()A.L4處與L8處反應①的平衡常數K相等B.反應②的焓變ΔH2>0C.L9處的H2O的體積分數大于L5處D.混合氣從起始到通過L1處,CO的生成速率小于CH3OH的生成速率答案C4.(2022北京,14,3分)CO2捕獲和轉化可減少CO2排放并實現資源利用,原理如圖1所示。反應①完成之后,以N2為載氣,將恒定組成的N2、CH4混合氣,以恒定流速通入反應器,單位時間流出氣體各組分的物質的量隨反應時間變化如圖2所示。反應過程中始終未檢測到CO2,在催化劑上檢測到有積炭。下列說法不正確的是()圖1圖2A.反應①為CaO+CO2CaCO3;反應②為CaCO3+CH4CaO+2CO+2H2B.t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2的速率不變,推測有副反應CH4C+2H2C.t2時刻,副反應生成H2的速率大于反應②生成H2的速率D.t3之后,生成CO的速率為0,是因為反應②不再發生答案C5.(2022廣東,15,4分)在相同條件下研究催化劑Ⅰ、Ⅱ對反應X→2Y的影響,各物質濃度c隨反應時間t的部分變化曲線如圖,則()A.無催化劑時,反應不能進行B.與催化劑Ⅰ相比,Ⅱ使反應活化能更低C.a曲線表示使用催化劑Ⅱ時X的濃度隨t的變化D.使用催化劑Ⅰ時,0~2min內,v(X)=1.0mol·L-1·min-1答案D6.(2022河北,13,4分)(雙選)恒溫恒容條件下,向密閉容器中加入一定量X,發生反應的方程式為①XY;②YZ。反應①的速率v1=k1c(X),反應②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2為速率常數。圖a為該體系中X、Y、Z濃度隨時間變化的曲線,圖b為反應①和②的lnk~1T曲線。下列說法錯誤的是()A.隨c(X)的減小,反應①、②的速率均降低B.體系中v(X)=v(Y)+v(Z)C.欲提高Y的產率,需提高反應溫度且控制反應時間D.溫度低于T1時,總反應速率由反應②決定答案AB7.(2022湖南,6,3分)甲基丙烯酸甲酯是合成有機玻璃的單體。舊法合成的反應:(CH3)2CO+HCN(CH3)2C(OH)CN(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4CH2C(CH3)COOCH3+NH4HSO4新法合成的反應:+CO+CH3OHCH2C(CH3)COOCH3下列說法錯誤的是(阿伏加德羅常數的值為NA)()A.HCN的電子式為H∶C??N∶B.新法沒有副產物產生,原子利用率高C.1L0.05mol·L-1的NH4HSO4溶液中NH4+的微粒數小于0.05D.Pd的作用是降低反應的活化能,使活化分子數目增多,百分數不變答案D8.(2022浙江1月選考,19,2分)在恒溫恒容條件下,發生反應A(s)+2B(g)3X(g),c(B)隨時間的變化如圖中曲線甲所示。下列說法不正確的是()A.從a、c兩點坐標可求得從a到c時間間隔內該化學反應的平均速率B.從b點切線的斜率可求得該化學反應在反應開始時的瞬時速率C.在不同時刻都存在關系:2v(B)=3v(X)D.維持溫度、容積、反應物起始的量不變,向反應體系中加入催化劑,c(B)隨時間變化關系如圖中曲線乙所示答案C9.(2022浙江6月選考,20,2分)恒溫恒容的密閉容器中,在某催化劑表面上發生氨的分解反應:2NH3(g)N2(g)+3H2(g)。測得不同起始濃度和催化劑表面積下氨濃度隨時間的變化,如下表所示。下列說法不正確的是()A.實驗①,0~20min,v(N2)=1.00×10-5mol·L-1·min-1B.實驗②,60min時處于平衡狀態,x≠0.40C.相同條件下,增加氨氣的濃度,反應速率增大D.相同條件下,增加催化劑的表面積,反應速率增大答案C10.(2019浙江4月選考,22,2分)高溫高壓液態水具有接近常溫下弱酸的c(H+)或弱堿的c(OH-),油脂在其中能以較快的反應速率水解。與常溫常壓水相比,下列說法不正確的是()A.高溫高壓液態水中,體系溫度升高,油脂水解反應速率加快B.高溫高壓液態水中,油脂與水的互溶能力增強,油脂水解反應速率加快C.高溫高壓液態水中,c(H+)增大,可催化油脂水解反應,且產生的酸進一步催化水解D.高溫高壓液態水中的油脂水解,相當于常溫下在體系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH-)的堿的水解答案D11.(2018浙江4月選考,22,2分)某工業流程中,進入反應塔的混合氣體中NO和O2的物質的量分數分別為0.10和0.06,發生化學反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g),在其他條件相同時,測得實驗數據如下表:壓強/(×105Pa)溫度/℃NO達到所列轉化率需要時間/s50%90%98%1.030122502830902551057608.0300.23.936900.67.974根據表中數據,下列說法正確的是()A.升高溫度,反應速率加快B.增大壓強,反應速率變慢C.在1.0×105Pa、90℃條件下,當轉化率為98%時反應已達平衡D.若進入反應塔的混合氣體為amol,反應速率以v=Δn/Δt表示,則在8.0×105Pa、30℃條件下,轉化率從50%增至90%時段NO的反應速率為4a/370mol·s-1答案D12.(2015福建理綜,12,6分)在不同濃度(c)、溫度(T)條件下,蔗糖水解的瞬時速率(v)如下表。下列判斷不正確的是()T/Kv/mmol·L-1·min-1c/mol·L-10.6000.5000.4000.300318.23.603.002.401.80328.29.007.50a4.50b2.161.801.441.08A.a=6.00B.同時改變反應溫度和蔗糖的濃度,v可能不變C.b<318.2D.不同溫度時,蔗糖濃度減少一半所需的時間相同答案D13.(2015上海單科,20,4分)對于合成氨反應,達到平衡后,以下分析正確的是()A.升高溫度,對正反應的反應速率影響更大B.增大壓強,對正反應的反應速率影響更大C.減小反應物濃度,對逆反應的反應速率影響更大D.加入催化劑,對逆反應的反應速率影響更大答案B14.(2014課標Ⅰ,9,6分)已知分解1molH2O2放出熱量98kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的機理為:H2O2+I-H2O+IO-慢H2O2+IO-H2O+O2+I-快下列有關該反應的說法正確的是()A.反應速率與I-濃度有關B.IO-也是該反應的催化劑C.反應活化能等于98kJ·mol-1D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)答案A15.(2014北京理綜,12,6分)一定溫度下,10mL0.40mol/LH2O2溶液發生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折算為標準狀況)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列敘述不正確···的是(溶液體積變化忽略不計)(A.0~6min的平均反應速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol/(L·min)B.6~10min的平均反應速率:v(H2O2)<3.3×10-2mol/(L·min)C.反應至6min時,c(H2O2)=0.30mol/LD.反應至6min時,H2O2分解了50%答案C16.(2014重慶理綜,7,6分)在恒容密閉容器中通入X并發生反應:2X(g)Y(g),溫度T1、T2下X的物質的量濃度c(X)隨時間t變化的曲線如圖所示,下列敘述正確的是()A.該反應進行到M點放出的熱量大于進行到W點放出的熱量B.T2下,在0~t1時間內,v(Y)=a-bt1mol·LC.M點的正反應速率v正大于N點的逆反應速率v逆D.M點時再加入一定量X,平衡后X的轉化率減小答案C17.(2024江蘇,17,16分)氫能是理想清潔能源,氫能產業鏈由制氫、儲氫和用氫組成。(1)利用鐵及其氧化物循環制氫,原理如圖1所示。反應器Ⅰ中化合價發生改變的元素有C、H、Fe;含CO和H2各1mol的混合氣體通過該方法制氫,理論上可獲得16/9或1.78molH2。

圖1(2)一定條件下,將氮氣和氫氣按n(N2)∶n(H2)=1∶3混合勻速通入合成塔,發生反應N2+3H22NH3。海綿狀的α-Fe作催化劑,多孔Al2O3作為α-Fe的“骨架”和氣體吸附劑。①H2中含有CO會使催化劑中毒。CH3COO[Cu(NH3)2]和氨水的混合溶液能吸收CO生成CH3COO[Cu(NH3)3CO]溶液,該反應的化學方程式為CH3COO[Cu(NH3)2]+NH3+COCH3COO[Cu(NH3)3CO]或CH3COO[Cu(NH3)2]+NH3·H2O+COCH3COO[Cu(NH3)3CO]+H2O。

②Al2O3含量與α-Fe表面積、出口處氨含量關系如圖2所示。Al2O3含量大于2%,出口處氨含量下降的原因是α-Fe表面積減小,吸附NH3量增大。

圖2(3)反應H2+HCO3-HCOO-+H2①密閉容器中,其他條件不變,向含有催化劑的0.1mol·L-1NaHCO3溶液中通入H2,HCOO-產率隨溫度變化如圖3所示。溫度高于70℃,HCOO-產率下降的可能原因是HCO3-受熱分解導致濃度下降、H2溶解量下降、催化劑活性下降、HCOO-圖3圖4②使用含氨基物質(化學式為CN-NH2,CN是一種碳衍生材料)聯合Pd-Au催化劑儲氫,可能機理如圖4所示。氨基能將HCO3-控制在催化劑表面,其原理是氨基H與HCO3-中的羥基O形成N—H…O氫鍵;用重氫氣(D2)代替H2,通過檢測是否存在18.(2018北京理綜,27,12分)近年來,研究人員提出利用含硫物質熱化學循環實現太陽能的轉化與存儲。過程如下:(1)反應Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1反應Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH3=-297kJ·mol-1反應Ⅱ的熱化學方程式:。

(2)對反應Ⅱ,在某一投料比時,兩種壓強下,H2SO4在平衡體系中物質的量分數隨溫度的變化關系如圖所示。p2p1(填“>”或“<”),得出該結論的理由是。

(3)I-可以作為水溶液中SO2歧化反應的催化劑,可能的催化過程如下。將ⅱ補充完整。ⅰ.SO2+4I-+4H+S↓+2I2+2H2Oⅱ.I2+2H2O+

++2I-

(4)探究ⅰ、ⅱ反應速率與SO2歧化反應速率的關系,實驗如下:分別將18mLSO2飽和溶液加入到2mL下列試劑中,密閉放置觀察現象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)序號ABCD試劑組成0.4mol·L-1KIamol·L-1KI0.2mol·L-1H2SO40.2mol·L-1H2SO40.2mol·L-1KI0.0002molI2實驗現象溶液變黃,一段時間后出現渾濁溶液變黃,出現渾濁較A快無明顯現象溶液由棕褐色很快褪色,變成黃色,出現渾濁較A快①B是A的對比實驗,則a=。

②比較A、B、C,可得出的結論是。

③實驗表明,SO2的歧化反應速率D>A。結合ⅰ、ⅱ反應速率解釋原因:。

答案(1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=-254kJ·mol-1(2)>反應Ⅱ是氣體物質的量減小的反應,溫度一定時,增大壓強使反應正向進行,H2SO4的物質的量增大,體系總物質的量減小,H2SO4的物質的量分數增大(3)SO2SO42-(4)①0.4②I-是SO2歧化反應的催化劑,H+單獨存在時不具有催化作用,但H+可以加快歧化反應速率③反應ⅱ比ⅰ快;D中由反應ⅱ產生的H+使反應ⅰ加快考點2化學平衡化學反應的方向1.(2024浙江6月選考,11,3分)二氧化碳氧化乙烷制備乙烯,主要發生如下兩個反應:ⅠC2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)ΔH1>0ⅡC2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)ΔH2>0向容積為10L的密閉容器中投入2molC2H6和3molCO2,不同溫度下,測得5min時(反應均未平衡)的相關數據見下表,下列說法不正確的是()溫度(℃)400500600乙烷轉化率(%)2.29.017.8乙烯選擇性(%)92.680.061.8注:乙烯選擇性=轉化為乙烯的乙烷的物質的量轉化的乙烷的總物質的量A.反應活化能:Ⅰ<ⅡB.500℃時,0~5min反應Ⅰ的平均速率為v(C2H4)=2.88×10-3mol·L-1·min-1C.其他條件不變,平衡后及時移除H2O(g),可提高乙烯的產率D.其他條件不變,增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料,平衡后可提高乙烷轉化率答案D2.(雙選)(2024山東,15,4分)逆水氣變換反應:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH>0。一定壓力下,按CO2、H2物質的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶1投料,T1,T2溫度時反應物摩爾分數隨時間變化關系如圖所示。已知該反應的速率方程為v=kc0.5(H2)c(CO2),T1、T2溫度時反應速率常數k分別為k1、k2。下列說法錯誤的是()A.k1>k2B.T1、T2溫度下達平衡時反應速率的比值:vC.溫度不變,僅改變體系初始壓力,反應物摩爾分數隨時間的變化曲線不變D.T2溫度下,改變初始投料比例,可使平衡時各組分摩爾分數與T1溫度時相同答案CD3.(2024浙江1月選考,14,3分)酯在NaOH溶液中發生水解反應,歷程如下:已知:①②RCOOCH2CH3水解相對速率與取代基R的關系如下表:取代基RCH3ClCH2Cl2CH水解相對速率12907200下列說法不正確的是()A.步驟Ⅰ是OH-與酯中Cδ+作用B.步驟Ⅲ使Ⅰ和Ⅱ平衡正向移動,使酯在NaOH溶液中發生的水解反應不可逆C.酯的水解速率:FCH2COOCH2CH3>ClCH2COOCH2CH3D.與OH-反應、與18OH-反應,兩者所得醇和羧酸鹽均不同答案D4.(2023山東,14,4分)(雙選)一定條件下,化合物E和TFAA合成H的反應路徑如下:已知反應初始E的濃度為0.10mol·L-1,TFAA的濃度為0.08mol·L-1,部分物種的濃度隨時間的變化關系如圖所示,忽略反應過程中的體積變化。下列說法正確的是()A.t1時刻,體系中有E存在B.t2時刻,體系中無F存在C.E和TFAA反應生成F的活化能很小D.反應達平衡后,TFAA的濃度為0.08mol·L-1答案AC5.(2022北京,12,3分)某MOFs多孔材料孔徑大小和形狀恰好將N2O4“固定”,能高選擇性吸附NO2。廢氣中的NO2被吸附后,經處理能全部轉化為HNO3。原理示意圖如下。已知:2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0下列說法不正確的是()A.溫度升高時不利于NO2吸附B.多孔材料“固定”N2O4,促進2NO2N2O4平衡正向移動C.轉化為HNO3的反應是2N2O4+O2+2H2O4HNO3D.每獲得0.4molHNO3時,轉移電子的數目為6.02×1022答案D6.(2022廣東,13,4分)恒容密閉容器中,BaSO4(s)+4H2(g)BaS(s)+4H2O(g)在不同溫度下達平衡時,各組分的物質的量(n)如圖所示。下列說法正確的是()A.該反應的ΔH<0B.a為n(H2O)隨溫度的變化曲線C.向平衡體系中充入惰性氣體,平衡不移動D.向平衡體系中加入BaSO4,H2的平衡轉化率增大答案C7.(2022海南,8,2分)某溫度下,反應CH2CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密閉容器中達到平衡。下列說法正確的是()A.增大壓強,v正>v逆,平衡常數增大B.加入催化劑,平衡時CH3CH2OH(g)的濃度增大C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反應方向移動D.恒容下,充入一定量的CH2CH2(g),CH2CH2(g)的平衡轉化率增大答案C8.(2022浙江1月選考,20,2分)AB型強電解質在水中的溶解(可視作特殊的化學反應)表示為AB(s)An+(aq)+Bn-(aq),其焓變和熵變分別為ΔH和ΔS。對于不同組成的AB型強電解質,下列說法正確的是()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D9.(2022江蘇,13,3分)乙醇—水催化重整可獲得H2。其主要反應為C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)ΔH=173.3kJ·mol-1CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol-1在1.0×105Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)=1∶3時,若僅考慮上述反應,平衡時CO2和CO的選擇性及H2的產率隨溫度的變化如圖所示。CO的選擇性=n生成下列說法正確的是()A.圖中曲線①表示平衡時H2產率隨溫度的變化B.升高溫度,平衡時CO的選擇性增大C.一定溫度下,增大n(C2H5OH)/n(H2O)可提高乙醇平衡轉化率D.一定溫度下,加入CaO(s)或選用高效催化劑,均能提高平衡時H2產率答案B10.(2020浙江7月選考,20,2分)一定條件下:2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0。在測定NO2的相對分子質量時,下列條件中,測定結果誤差最小的是()A.溫度0℃、壓強50kPaB.溫度130℃、壓強300kPaC.溫度25℃、壓強100kPaD.溫度130℃、壓強50kPa答案D11.(2020江蘇單科,15,4分)(雙選)CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發生下列反應CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)ΔH=247.1kJ·mol-1H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)ΔH=41.2kJ·mol-1在恒壓、反應物起始物質的量比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1條件下,CH4和CO2的平衡轉化率隨溫度變化的曲線如下圖所示。下列有關說法正確的是()A.升高溫度、增大壓強均有利于提高CH4的平衡轉化率B.曲線B表示CH4的平衡轉化率隨溫度的變化C.相同條件下,改用高效催化劑能使曲線A和曲線B相重疊D.恒壓、800K、n(CH4)∶n(CO2)=1∶1條件下,反應至CH4轉化率達到X點的值,改變除溫度外的特定條件繼續反應,CH4轉化率能達到Y點的值答案BD12.(2019海南單科,3,2分)反應C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH>0,在一定條件下于密閉容器中達到平衡,下列各項措施中,不能提高乙烷的平衡轉化率的是()A.增大容器容積 B.升高反應溫度C.分離出部分氫氣 D.等容下通入惰性氣體答案D13.(2019浙江4月選考,20,2分)在溫熱氣候條件下,淺海地區有厚層的石灰石沉積,而深海地區卻很少。下列解析不正確的是()A.與深海地區相比,淺海地區水溫較高,有利于游離的CO2增多、石灰石沉積B.與淺海地區相比,深海地區壓強大,石灰石巖層易被CO2溶解,沉積少C.深海地區石灰石巖層的溶解反應為:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)D.海水呈弱堿性,大氣中CO2濃度增加,會導致海水中CO3答案D14.(2018浙江4月選考,14,2分)反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,若在恒壓絕熱容器中發生,下列選項表明反應一定已達平衡狀態的是()A.容器內的溫度不再變化B.容器內的壓強不再變化C.相同時間內,斷開H—H鍵的數目和形成N—H鍵的數目相等D.容器內氣體的濃度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2答案A15.(2016四川理綜,6,6分)一定條件下,CH4與H2O(g)發生反應:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。設起始n(H2O)n(CH4)=Z,在恒壓下,平衡時CH4的體積分數φ(CH4)A.該反應的焓變ΔH>0B.圖中Z的大小為a>3>bC.圖中X點對應的平衡混合物中n(D.溫度不變時,圖中X點對應的平衡在加壓后φ(CH4)減小答案A16.(2015安徽理綜,11,6分)汽車尾氣中NO產生的反應為:N2(g)+O2(g)2NO(g)。一定條件下,等物質的量的N2(g)和O2(g)在恒容密閉容器中反應,如圖曲線a表示該反應在溫度T下N2的濃度隨時間的變化,曲線b表示該反應在某一起始反應條件改變時N2的濃度隨時間的變化。下列敘述正確的是()A.溫度T下,該反應的平衡常數K=4(B.溫度T下,隨著反應的進行,混合氣體的密度減小C.曲線b對應的條件改變可能是加入了催化劑D.若曲線b對應的條件改變是溫度,可判斷該反應的ΔH<0答案A17.(2015天津理綜,6,6分)某溫度下,在2L的密閉容器中,加入1molX(g)和2molY(g)發生反應:X(g)+mY(g)3Z(g)平衡時,X、Y、Z的體積分數分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1molZ(g),再次達到平衡后,X、Y、Z的體積分數不變。下列敘述不正確的是()A.m=2B.兩次平衡的平衡常數相同C.X與Y的平衡轉化率之比為1∶1D.第二次平衡時,Z的濃度為0.4mol·L-1答案D18.(2014四川理綜,7,6分)在10L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g),發生反應X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得實驗數據如下表:實驗編號溫度/℃起始時物質的量/mol平衡時物質的量/moln(X)n(Y)n(M)①7000.400.100.090②8000.100.400.080③8000.200.30a④9000.100.15b下列說法正確的是()A.實驗①中,若5min時測得n(M)=0.050mol,則0至5min時間內,用N表示的平均反應速率v(N)=1.0×10-2mol/(L·min)B.實驗②中,該反應的平衡常數K=2.0C.實驗③中,達到平衡時,X的轉化率為60%D.實驗④中,達到平衡時,b>0.060答案C19.(2024北京,16,10分)HNO3是一種重要的工業原料。可采用不同的氮源制備HNO3。(1)方法一:早期以硝石(含NaNO3)為氮源制備HNO3,反應的化學方程式為H2SO4(濃)+NaNO3NaHSO4+HNO3↑。該反應利用了濃硫酸的性質是酸性和。

(2)方法二:以NH3為氮源催化氧化制備HNO3,反應原理分三步進行。①第Ⅰ步反應的化學方程式為。

②針對第Ⅱ步反應進行研究:在容積可變的密閉容器中,充入2nmolNO和nmolO2進行反應。在不同壓強下(p1、p2),反應達到平衡時,測得NO轉化率隨溫度的變化如圖所示。解釋y點的容器容積小于x點的容器容積的原因

。

(3)方法三:研究表明可以用電解法以N2為氮源直接制備HNO3,其原理示意圖如下。①電極a表面生成NO3-的電極反應式:②研究發現:N2轉化可能的途徑為N2NONO3-。電極a表面還發生ⅲ.H2OO2。ⅲ的存在,有利于途徑ⅱ,原因是

。

(4)人工固氮是高能耗的過程,結合N2分子結構解釋原因:。方法三為N2的直接利用提供了一種新的思路。

答案(1)難揮發性(2)①4NH3+5O24NO+6H2O②x點和y點的NO轉化率相等即氣體的總物質的量相等,y點壓強大于x點且溫度高于x點,壓強增大使容器容積減小的程度大于溫度升高使容器容積增大的程度(3)①N2-10e-+6H2O2NO3-+12H+②ⅲ生成的O2能將NO氧化為NO2,NO2易與H2O反應生成N(4)N2分子中的氮氮三鍵的鍵能較大20.(2024黑、吉、遼,18,13分)為實現氯資源循環利用,工業上采用RuO2催化氧化法處理HCl廢氣:2HCl(g)+12O2(g)Cl2(g)+H2O(g)ΔH1=-57.2kJ·mol-1ΔSK將HCl和O2分別以不同起始流速通入反應器中,在360℃、400℃和440℃下反應,通過檢測流出氣成分繪制HCl轉化率(α)曲線,如下圖所示(較低流速下轉化率可近似為平衡轉化率)。圖1圖2回答下列問題:(1)ΔS<0(填“>”或“<”);T3=360℃。

(2)結合以下信息,可知H2的燃燒熱ΔH=-285.8kJ·mol-1。

H2O(l)H2O(g)ΔH2=+44.0kJ·mol-1H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)ΔH3=-184.6kJ·mol-1(3)下列措施可提高M點HCl轉化率的是BD(填標號)。

A.增大HCl的流速B.將溫度升高40℃C.增大n(HCl)∶n(O2)D.使用更高效的催化劑(4)圖中較高流速時,α(T3)小于α(T2)和α(T1),原因是溫度低,反應速率慢,HCl的轉化率低。

(5)設N點的轉化率為平衡轉化率,則該溫度下反應的平衡常數K=6(用平衡物質的量分數代替平衡濃度計算)。

(6)負載在TiO2上的RuO2催化活性高,穩定性強。TiO2和RuO2的晶體結構均可用下圖表示,二者晶胞體積近似相等,RuO2與TiO2的密度比為1.66,則Ru的相對原子質量為101(精確至1)。

21.(2024山東,20,12分)水煤氣是H2的主要來源,研究CaO對C-H2O體系制H2的影響,涉及主要反應如下:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(Ⅰ)ΔH1>0CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)ΔH2<0CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)(Ⅲ)ΔH3<0回答下列問題:(1)C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)的焓變ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3(用代數式表示)。

(2)壓力p下、C-H2O-CaO體系達平衡后,圖示溫度范圍內C(s)已完全反應,CaCO3(s)在T1溫度時完全分解。氣相中CO、CO2和H2摩爾分數隨溫度的變化關系如圖所示,則a線對應物種為H2(填化學式)。當溫度高于T1時,隨溫度升高c線對應物種摩爾分數逐漸降低的原因是隨溫度升高,反應(Ⅱ)平衡逆向移動,故CO2摩爾分數逐漸降低。

(3)壓力p下、溫度為T0時,圖示三種氣體的摩爾分數分別為0.50、0.15、0.05,則反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常數Kp=

59;此時氣體總物質的量為4.0mol,則CaCO3(s)的物質的量為0.5mol;若向平衡體系中通入少量CO2(g),重新達平衡后,分壓p(CO2)將不變(填“增大”“減小”或“不變”),p(CO)將不變(填“增大”“減小”或“不變”)。

22.(2024浙江6月選考,19,10分)氫是清潔能源,硼氫化鈉(NaBH4)是一種環境友好的固體儲氫材料,其水解生氫反應方程式如下。(除非特別說明,本題中反應條件均為25℃、101kPa)NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(aq)+4H2(g)ΔH<0請回答:(1)該反應能自發進行的條件是C。

A.高溫B.低溫C.任意溫度D.無法判斷(2)該反應比較緩慢。忽略體積變化的影響,下列措施中可加快反應速率的是AC。

A.升高溶液溫度B.加入少量異丙胺[(CH3)2CHNH2]C.加入少量固體硼酸[B(OH)3]D.增大體系壓強(3)為加速NaBH4水解,某研究小組開發了一種水溶性催化劑,當該催化劑足量、濃度一定且活性不變時,測得反應開始時生氫速率v與投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]之間的關系,結果如圖1所示。請解釋ab段變化的原因ab段隨投料比增大,反應物水的物質的量分數降低,微粒間的有效碰撞減少,生成H2速率降低。

圖1圖2(4)氫能的高效利用途徑之一是在燃料電池中產生電能。某研究小組的自制熔融碳酸鹽燃料電池工作原理如圖2所示,正極上的電極反應式是O2+4e-+2CO22CO32-。該電池以3.2A恒定電流工作14分鐘,消耗H2體積為0.49L,故可測得該電池將化學能轉化為電能的轉化率為70%。[已知:該條件下H2的摩爾體積為24.5L/mol;電荷量q(C)=電流I(A)×時間t(s);NA=6.0×1023mol-1;e=1.60×10-19C(5)資源的再利用和再循環有利于人類的可持續發展。選用如下方程式,可以設計能自發進行的多種制備方法,將反應副產物偏硼酸鈉(NaBO2)再生為NaBH4。(已知:ΔG是反應的自由能變化量,其計算方法也遵循蓋斯定律,可類比ΔH計算方法;當ΔG<0時,反應能自發進行。)Ⅰ.NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g)ΔG1=-320kJ/molⅡ.H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔG2=-240kJ/molⅢ.Mg(s)+12O2(g)MgO(s)ΔG3=-570kJ/mol請書寫一個方程式表示NaBO2再生為NaBH4的一種制備方法,并注明ΔGNaBO2(s)+2H2(g)+2Mg(s)NaBH4(s)+2MgO(s)ΔG=-340kJ/mol[或NaBO2(s)+2H2O(l)+4Mg(s)NaBH4(s)+4MgO(s)ΔG=-1000kJ/mol]。(要求:反應物不超過三種物質;氫原子利用率為100%。)

23.(2024浙江1月選考,19,10分)通過電化學、熱化學等方法,將CO2轉化為HCOOH等化學品,是實現“雙碳”目標的途徑之一。請回答:(1)某研究小組采用電化學方法將CO2轉化為HCOOH,裝置如圖1。電極B上的電極反應式是CO2+2e-+2H+HCOOH。

(2)該研究小組改用熱化學方法,相關熱化學方程式如下:Ⅰ:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1Ⅱ:C(s)+H2(g)+O2(g)HCOOH(g)ΔH2=-378.7kJ·mol-1Ⅲ:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)ΔH3①ΔH3=+14.8kJ·mol-1。

②反應Ⅲ在恒溫、恒容的密閉容器中進行,CO2和H2的投料濃度均為1.0mol·L-1,平衡常數K=2.4×10-8,則CO2的平衡轉化率為2.4×10-8。

③用氨水吸收HCOOH,得到1.00mol·L-1氨水和0.18mol·L-1甲酸銨的混合溶液,298K時該混合溶液的pH=10。[已知:298K時,電離常數Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5、Ka(HCOOH)=1.8×10-4]

(3)為提高效率,該研究小組參考文獻優化熱化學方法,在如圖2密閉裝置中充分攪拌催化劑M的DMSO(有機溶劑)溶液,CO2和H2在溶液中反應制備HCOOH,反應過程中保持CO2(g)和H2(g)的壓強不變,總反應CO2+H2HCOOH的反應速率為v,反應機理如下列三個基元反應,各反應的活化能E2<E1?E3(不考慮催化劑活性降低或喪失)。Ⅳ:M+CO2QE1Ⅴ:Q+H2LE2Ⅵ:LM+HCOOHE3①催化劑M足量條件下,下列說法正確的是CD。

A.v與CO2(g)的壓強無關B.v與溶液中溶解H2的濃度無關C.溫度升高,v不一定增大D.在溶液中加入N(CH2CH3)3,可提高CO2轉化率②實驗測得:298K,p(CO2)=p(H2)=2MPa下,v隨催化劑M濃度c變化如圖3。c≤c0時,v隨c增大而增大;c>c0時,v不再顯著增大。請解釋原因由E2<E1?E3可知反應Ⅵ為總反應的決速步,c≤c0時,v隨c增大而增大,因M是基元反應Ⅳ的反應物,直接影響基元反應Ⅵ中反應物L的生成;c>c0時,v不再顯著增大,因受限于CO2(g)和H2(g)在溶液中的溶解速度(或濃度)。

24.(2023浙江1月選考,19,10分)“碳達峰·碳中和”是我國社會發展重大戰略之一,CH4還原CO2是實現“雙碳”經濟的有效途徑之一,相關的主要反應有:Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+247kJ·mol-1,K1Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol-1,K2請回答:(1)有利于提高CO2平衡轉化率的條件是。

A.低溫低壓B.低溫高壓C.高溫低壓D.高溫高壓(2)反應CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的ΔH=kJ·mol-1,K=(用K1,K2表示)。

(3)恒壓、750℃時,CH4和CO2按物質的量之比1∶3投料,反應經如下流程(主要產物已標出)可實現CO2高效轉化。①下列說法正確的是。

A.Fe3O4可循環利用,CaO不可循環利用B.過程ⅱ,CaO吸收CO2可促使Fe3O4氧化CO的平衡正移C.過程ⅱ產生的H2O最終未被CaO吸收,在過程ⅲ被排出D.相比于反應Ⅰ,該流程的總反應還原1molCO2需吸收的能量更多②過程ⅱ平衡后通入He,測得一段時間內CO物質的量上升,根據過程ⅲ,結合平衡移動原理,解釋CO物質的量上升的原因。

(4)CH4還原能力(R)可衡量CO2轉化效率,R=Δn(CO2)/Δn(CH4)(同一時段內CO2與CH4的物質的量變化量之比)。①常壓下CH4和CO2按物質的量之比1∶3投料,某一時段內CH4和CO2的轉化率隨溫度變化如圖1,請在圖2中畫出400~1000℃之間R的變化趨勢,并標明1000℃時R值。圖1圖2②催化劑X可提高R值,另一時段內CH4轉化率、R值隨溫度變化如下表:溫度/℃480500520550CH4轉化率/%7.911.520.234.8R2.62.42.11.8下列說法不正確的是。

A.R值提高是由于催化劑X選擇性地提高反應Ⅱ的速率B.溫度越低,含氫產物中H2O占比越高C.溫度升高,CH4轉化率增加,CO2轉化率降低,R值減小D.改變催化劑提高CH4轉化率,R值不一定增大答案(1)C(2)+329K1·K(3)①BC②通入He,CaCO3分解平衡正移,導致c(CO2)c(CO(4)①②C25.(2022湖北,19,14分)自發熱材料在生活中的應用日益廣泛。某實驗小組為探究“CaO-Al-H2O”體系的發熱原理,在隔熱裝置中進行了下表中的五組實驗,測得相應實驗體系的溫度升高值(ΔT)隨時間(t)的變化曲線,如圖所示。回答下列問題:(1)已知:①CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)ΔH1=-65.17kJ·mol-1②Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)ΔH2=-16.73kJ·mol-1③Al(s)+OH-(aq)+3H2O(l)[Al(OH)4]-(aq)+32H2(g)ΔH3=-415.0kJ·mol-1則CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)的ΔH4=kJ·mol-1。

(2)溫度為T時,Ksp[Ca(OH)2]=x,則Ca(OH)2飽和溶液中c(OH-)=(用含x的代數式表示)。

(3)實驗a中,4min后ΔT基本不變,原因是。

(4)實驗b中,ΔT的變化說明Al粉與H2O在該條件下(填“反應”或“不反應”)。實驗c中,前3min的ΔT有變化,其原因是;3min后ΔT基本不變,其原因是微粒的量有限。

(5)下列說法不能解釋實驗d在10min內溫度持續升高的是(填標號)。

A.反應②的發生促使反應①平衡右移B.反應③的發生促使反應②平衡右移C.氣體的逸出促使反應③向右進行D.溫度升高導致反應速率加快(6)歸納以上實驗結果,根據實驗e的特征,用文字簡述其發熱原理

。

答案(1)-911.9(2)3(3)反應生成的Ca(OH)2覆蓋在CaO表面,阻止反應進行(4)不反應Al和溶液中的OH-發生了反應,放出熱量OH-(5)A(6)實驗e中,發生反應①、②和③,反應③中有氣體生成,氣體的逸出促使反應③向右進行,反應③的發生使得溶液中OH-的濃度減小,促使反應②平衡右移,反應②的發生促使反應①平衡右移,這三步反應都是放熱反應,溫度升高導致反應速率加快考點3化學平衡常數及其相關計算1.(2024北京,10,3分)可采用Deacon催化氧化法將工業副產物HCl制成Cl2,實現氯資源的再利用。反應的熱化學方程式:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-114.4kJ·mol-1。下圖所示為該法的一種催化機理。下列說法不正確的是()A.Y為反應物HCl,W為生成物H2OB.反應制得1molCl2,須投入2molCuOC.升高反應溫度,HCl被O2氧化制Cl2的反應平衡常數減小D.圖中轉化涉及的反應中有兩個屬于氧化還原反應答案B2.(2024湖南,14,3分)恒壓下,向某密閉容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g),發生如下反應:主反應:CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(g)ΔH1副反應:CH3OH(g)+CH3COOH(g)CH3COOCH3(g)+H2O(g)ΔH2在不同溫度下,反應達到平衡時,測得兩種含碳產物的分布分數δ[如δ(CH3COOH)=n(CH3A.投料比x代表nB.曲線c代表乙酸的分布分數C.ΔH1<0,ΔH2>0D.L、M、N三點的平衡常數:K(L)=K(M)>K(N)答案D3.(2023湖南,13,3分)向一恒容密閉容器中加入1molCH4和一定量的H2O,發生反應:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡轉化率按不同投料比x[x=n(CH4)nA.x1<x2B.反應速率:vb正<vc正C.點a、b、c對應的平衡常數:Ka<Kb=KcD.反應溫度為T1,當容器內壓強不變時,反應達到平衡狀態答案B4.(2022湖南,14,4分)(雙選)向體積均為1L的兩恒容容器中分別充入2molX和1molY發生反應:2X(g)+Y(g)Z(g)ΔH,其中甲為絕熱過程,乙為恒溫過程,兩反應體系的壓強隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()A.ΔH>0B.氣體的總物質的量:na<ncC.a點平衡常數:K>12D.反應速率:va正<vb正答案BC5.(2022江蘇,10,3分)用尿素水解生成的NH3催化還原NO,是柴油機車輛尾氣凈化的主要方法。反應為4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)4N2(g)+6H2O(g)下列說法正確的是()A.上述反應ΔS<0B.上述反應平衡常數K=cC.上述反應中消耗1molNH3,轉移電子的數目為2×6.02×1023D.實際應用中,加入尿素的量越多,柴油機車輛排放的尾氣對空氣污染程度越小答案B6.(2024河北,17,15分)氯氣是一種重要的基礎化工原料,廣泛應用于含氯化工產品的生產。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通過氯化反應制備。(1)硫酰氯常用作氯化劑和氯磺化劑,工業上制備原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)ΔH=-67.59kJ·mol-1①若正反應的活化能為E正kJ·mol-1,則逆反應的活化能E逆=kJ·mol-1(用含E正的代數式表示)。

②恒容密閉容器中按不同進料比充入SO2(g)和Cl2(g),測定T1、T2、T3溫度下體系達平衡時的Δp(Δp=p0-p,p0為體系初始壓強,p0=240kPa,p為體系平衡壓強),結果如圖1。圖1中溫度由高到低的順序為,判斷依據為。M點Cl2的轉化率為,T1溫度下用分壓表示的平衡常數Kp=kPa-1。

③圖2曲線中能準確表示T1溫度下Δp隨進料比變化的是(填字母)。

(2)1,4-二(氯甲基)苯(D)是有機合成中的重要中間體,可由對二甲苯(X)的氯化反應合成。對二甲苯淺度氯化時反應過程為以上各反應的速率方程均可表示為v=kc(A)c(B),其中c(A)、c(B)分別為各反應中對應反應物的濃度,k為速率常數(k1~k5分別對應反應①~⑤)。某溫度下,反應器中加入一定量的X,保持體系中氯氣濃度恒定(反應體系體積變化忽略不計),測定不同時刻相關物質的濃度。已知該溫度下,k1∶k2∶k3∶k4∶k5=100∶21∶7∶4∶23。①30min時,c(X)=6.80mol·L-1,且30~60min內v(X)=0.042mol·L-1·min-1,反應進行到60min時,c(X)=mol·L-1。

②60min時,c(D)=0.099mol·L-1,若0~60min產物T的含量可忽略不計,則此時c(G)=mol·L-1;60min后,隨T的含量增加,c(D)c(G)(填“增大”“減小”答案(1)①E正+67.59②T3、T2、T1該反應為氣體分子數減小的反應,且ΔH<0,反應正向進行時,容器內壓強減小,溫度從T3到T1,平衡時Δp增大,說明反應正向進行程度逐漸增大,對應溫度逐漸降低75%0.03③D(2)①5.54②0.033增大7.(2024貴州,17,14分)在無氧環境下,CH4經催化脫氫芳構化可以直接轉化為高附加值的芳烴產品。一定溫度下,CH4芳構化時同時存在如下反應:ⅰ.CH4(g)C(s)+2H2(g)ΔH1=+74.6kJ·mol-1ΔS=+80.84J·mol-1·K-1ⅱ.6CH4(g)C6H6(l)+9H2(g)ΔH2回答下列問題:(1)反應ⅰ在1000K時能(選填“能”或“不能”)自發進行。

(2)已知25℃時有關物質的燃燒熱數據如表,則反應ⅱ的ΔH2=6a-b-9ckJ·mol-1(用含a、b、c的代數式表示)。

物質CH4(g)C6H6(l)H2(g)ΔH/(kJ·mol-1)abc(3)受反應ⅰ影響,隨著反應進行,單位時間內甲烷轉化率和芳烴產率逐漸降低,原因是反應ⅰ有積炭生成,隨著反應的進行,生成的積炭逐漸增多,覆蓋在催化劑表面,使催化劑催化性能逐漸降低,化學反應速率逐漸減小。

(4)對催化劑在不同的pH條件下進行處理,能夠改變催化劑的活性。將催化劑在5種不同pH條件下處理后分別用于催化CH4芳構化,相同反應時間內測定相關數據如下表,其中最佳pH為10.0,理由是pH=10.0時,產物中積炭平均含量最低,CH4平均轉化率最大,芳烴平均產率最高。

pHCH4平均轉化率/%芳烴平均產率/%產物中積炭平均含量/%2.49.605.3540.754.09.804.6045.857.09.254.0546.8010.010.456.4533.1012.09.954.1049.45(5)973K、100kPa下,在某密閉容器中按n(C6H6)∶n(CH4)=1∶5充入氣體,發生反應C6H6(g)+CH4(g)C7H8(g)+H2(g),平衡時C6H6與C7H8的分壓比為4∶1,則C6H6的平衡轉化率為20%,平衡常數Kp=

(0.2(6)引入丙烷可促進甲烷芳構化制備苯和二甲苯,反應如下:(兩個反應可視為同級數的平行反應)對于同級數的平行反應有v1v2=k1k2=A1A2e(8.(2024全國甲,28,15分)甲烷轉化為多碳化合物具有重要意義。一種將甲烷溴化再偶聯為丙烯(C3H6)的研究所獲得的部分數據如下。回答下列問題:(1)已知如下熱化學方程式:CH4(g)+Br2(g)CH3Br(g)+HBr(g)ΔH1=-29kJ·mol-13CH3Br(g)C3H6(g)+3HBr(g)ΔH2=+20kJ·mol-1計算反應3CH4(g)+3Br2(g)C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=-67kJ·mol-1。

(2)CH4與Br2反應生成CH3Br,部分CH3Br會進一步溴化。將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器,平衡時,n(CH4)、n(CH3Br)與溫度的關系見下圖(假設反應后的含碳物質只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。(ⅰ)圖中CH3Br的曲線是a(填“a”或“b”)。

(ⅱ)560℃時,CH4的轉化率α=80%,n(HBr)=7.8mmol。

(ⅲ)560℃時,反應CH3Br(g)+Br2(g)CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常數K=10.92。

(3)少量I2可提高生成CH3Br的選擇性。500℃時,分別在有I2和無I2的條件下,將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器,溴代甲烷的物質的量(n)隨時間(t)的變化關系見下圖。(ⅰ)在11~19s之間,有I2和無I2時CH3Br的生成速率之比v(有I(ⅱ)從圖中找出I2提高了CH3Br選擇性的證據:有I2時生成的CH3Br比無I2時多,生成的CH2Br2比無I2時少。

(ⅲ)研究表明,I2參與反應的可能機理如下:①I2(g)·I(g)+·I(g)②·I(g)+CH2Br2(g)IBr(g)+·CH2Br(g)③·CH2Br(g)+HBr(g)CH3Br(g)+·Br(g)④·Br(g)+CH4(g)HBr(g)+·CH3(g)⑤·CH3(g)+IBr(g)CH3Br(g)+·I(g)⑥·I(g)+·I(g)I2(g)根據上述機理,分析I2提高CH3Br選擇性的原因:改變了反應機理,發生了反應CH2Br2(g)+CH4(g)2CH3Br(g)。

9.(2024新課標,29,14分)Ni(CO)4(四羰合鎳,沸點43℃)可用于制備高純鎳,也是有機化合物羰基化反應的催化劑。回答下列問題:(1)Ni基態原子價電子的軌道表示式為

。鎳的晶胞結構類型與銅的相同,晶胞體積為a3,鎳原子半徑為

24a。

(2)Ni(CO)4結構如圖所示,其中含有σ鍵的數目為8,Ni(CO)4晶體的類型為分子晶體。

(3)在總壓分別為0.10、0.50、1.0、2.0MPa下,Ni(s)和CO(g)反應達平衡時,Ni(CO)4體積分數x與溫度的關系如圖所示。反應Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)的ΔH小于0(填“大于”或“小于”)。從熱力學角度考慮,增大壓強、降低溫度有利于Ni(CO)4的生成(寫出兩點),p3、100℃時CO的平衡轉化率α=97.3%,該溫度下平衡常數Kp=9×103(MPa)-3。

(4)對于同位素交換反應Ni(C16O)4+C18ONi(C16O)3C18O+C16O,20℃時反應物濃度隨時間的變化關系為c1(Ni(C16O)4)=c0(Ni(C16O)4)e-kt(k為反應速率常數),則Ni(C16O)4反應一半所需時間t12=10.(2024湖南,18,15分)丙烯腈()是一種重要的化工原料。工業上以N2為載氣,用TiO2作催化劑生產的流程如下:已知:①進料混合氣進入兩釜的流量恒定,兩釜中反應溫度恒定;②反應釜Ⅰ中發生的反應:ⅰ.HOCH2CH2COOC2H5(g)+H2O(g)ΔH1③反應釜Ⅱ中發生的反應:ⅱ.+NH3(g)+C2H5OH(g)ΔH2ⅲ.+H2O(g)ΔH3④在此生產條件下,酯類物質可能發生水解。回答下列問題:(1)總反應HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3(用含ΔH1、ΔH2和ΔH3的代數式表示);

(2)進料混合氣中n(HOCH2CH2COOC2H5)∶n(C2H5OH)=1∶2,出料中四種物質(、、C2H5OH、H2O)的流量(單位時間內出料口流出的物質的量)隨時間變化關系如圖:①表示的曲線是c(填“a”“b”或“c”);

②反應釜Ⅰ中加入C2H5OH的作用是抑制酯類物質的水解;

③出料中沒有檢測到的原因是反應ⅲ為不可逆反應;

④反應11h后,a、b、c曲線對應物質的流量逐漸降低的原因是催化劑TiO2的活性減弱;

(3)催化劑TiO2再生時會釋放CO2,可用氨水吸收獲得NH4HCO3。現將一定量的NH4HCO3固體(含0.72g水)置于密閉真空容器中,充入CO2和NH3,其中CO2的分壓為100kPa,在27℃下進行干燥。為保證NH4HCO3不分解,NH3的分壓應不低于40kPa[已知p(H2O)=2.5×102kPa·mol-1×n(H2O),NH4HCO3分解的平衡常數Kp=4×104(kPa)3];

(4)以為原料,稀硫酸為電解液,Sn作陰極,用電解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4,其陰極反應式為Sn+4CH2CHCN+4H++4e-Sn(CH2CH2CN)4。

11.(2024安徽,17,15分)乙烯是一種用途廣泛的有機化工原料,由乙烷制乙烯的研究備受關注。回答下列問題:【乙烷制乙烯】(1)C2H6氧化脫氫反應:2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)ΔH1=-209.8kJ·mol-1C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH2=178.1kJ·mol-1計算:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH3=-566kJ·mol-1

(2)C2H6直接脫氫反應為C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH4,C2H6的平衡轉化率與溫度和壓強的關系如圖所示,則ΔH4>0(填“>”“<”或“=”)。結合下圖,下列條件中,達到平衡時轉化率最接近40%的是b(填標號)。

a.600℃,0.6MPab.700℃,0.7MPac.800℃,0.8MPa(3)一定溫度和壓強下,反應ⅰC2H6(g)C2H4(g)+H2(g)Ka反應ⅱC2H6(g)+H2(g)2CH4(g)Ka2(K(Ka是以平衡物質的量分數代替平衡濃度計算的平衡常數)①僅發生反應ⅰ時,C2H6的平衡轉化率為25.0%,計算Ka1=②同時發生反應ⅰ和ⅱ時,與僅發生反應ⅰ相比,C2H4的平衡產率增大(填“增大”“減小”或“不變”)。

【乙烷和乙烯混合氣的分離】(4)通過Cu+修飾的Y分子篩的吸附—脫附,可實現C2H4和C2H6混合氣的分離。Cu+的空軌道與C2H4分子的π鍵電子形成配位鍵,這種配位鍵強弱介于范德華力和共價鍵之間。用該分子篩分離C2H4和C2H6的優點是選擇性強,吸附效果好。

(5)常溫常壓下,將C2H4和C2H6等體積混合,以一定流速通過某吸附劑,測得兩種氣體出口濃度(c)與進口濃度(c0)之比隨時間變化關系如圖所示。下列推斷合理的是BC(填標號)。

A.前30min,兩種氣體均未被吸附B.p點對應的時刻,出口氣體的主要成分是C2H6C.a-b對應的時間段內,吸附的C2H6逐漸被C2H4替代12.(2023全國乙,28,14分)硫酸亞鐵在工農業生產中有許多用途,如可用作農藥防治小麥黑穗病,制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等。回答下列問題:(1)在N2氣氛中,FeSO4·7H2O的脫水熱分解過程如圖所示:根據上述實驗結果,可知x=,y=。

(2)已知下列熱化學方程式:FeSO4·7H2O(s)FeSO4(s)+7H2O(g)ΔH1=akJ·mol-1FeSO4·xH2O(s)FeSO4(s)+xH2O(g)ΔH2=bkJ·mol-1FeSO4·yH2O(s)FeSO4(s)+yH2O(g)ΔH3=ckJ·mol-1則FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·yH2O(s)2(FeSO4·xH2O)(s)的ΔH=kJ·mol-1。

(3)將FeSO4置入抽空的剛性容器中,升高溫度發生分解反應:2FeSO4(s)Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)平衡時pSO3~T的關系如下圖所示。660K時,該反應的平衡總壓p總=kPa,平衡常數Kp(Ⅰ)=(kPa)2。Kp(Ⅰ)隨反應溫度升高而(填“增大”“減小”或“不變”(4)提高溫度,上述容器中進一步發生反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)(Ⅱ),平衡時pO2=(用pSO3、pSO2表示)。在929K時,p總=84.6kPa,pSO3=35.7kPa,則pS答案(1)41(2)a+c-2b(3)3.02.25增大pSO2-13.(2023新課標,29,15分)氨是最重要的化學品之一,我國目前氨的生產能力位居世界首位。回答下列問題:(1)根據圖1數據計算反應12N2(g)+32H2(g)NH3(g)的ΔH=kJ·mol-1。(2)研究表明,合成氨反應在Fe催化劑上可能通過圖2機理進行(*表示催化劑表面吸附位,N2*表示被吸附于催化劑表面的N2)。判斷上述反應機理中,速率控制步驟(即速率最慢步驟)為(填步驟前的標號),理由是(3)合成氨催化劑前驅體(主要成分為Fe3O4)使用前經H2還原,生成α-Fe包裹的Fe3O4。已知α-Fe屬于立方晶系,晶胞參數a=287pm,密度為7.8g·cm-3。則α-Fe晶胞中含有Fe的原子數為(列出計算式,阿伏加德羅常數的值為NA)。

(4)在不同壓強下,以兩種不同組成進料,反應達平衡時氨的摩爾分數與溫度的計算結果如圖所示。其中一種進料組成為xH2=0.75、xN2=0.25,另一種為xH2=0.675、xN2=0.225、xAr=0.10。(物質i圖3圖4①圖中壓強由小到大的順序為,判斷的依據是。

②進料組成中含有惰性氣體Ar的圖是。

③圖3中,當p2=20MPa、xNH3=0.20時,氮氣的轉化率α=。該溫度時,反應12N2(g)+32H2(g)NH3(g)的平衡常數Kp=MPa-1(答案(1)-45(2)ⅱ1個N2*分子變為2個N*的能壘最大,反應最慢,為速率控制步驟(N2分子中鍵能大,解離為N原子所需能量最多(3)7(4)①p1、p2、p3/p1<p2<p3正反應是氣體分子數減小的反應,同溫下,壓強越大平衡轉化率越大,xNH3越大②圖4③33.3%14.(2023山東,20,12分)一定條件下,水氣變換反應CO+H2OCO2+H2的中間產物是HCOOH。為探究該反應過程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反應:Ⅰ.HCOOHCO+H2O(快)Ⅱ.HCOOHCO2+H2(慢)研究發現,在反應Ⅰ、Ⅱ中,H+僅對反應Ⅰ有催化加速作用;反應Ⅰ速率遠大于反應Ⅱ,近似認為反應Ⅰ建立平衡后始終處于平衡狀態。忽略水的電離,其濃度視為常數。回答下列問題:(1)一定條件下,反應Ⅰ、Ⅱ的焓變分別為ΔH1、ΔH2,則該條件下水氣變換反應的焓變ΔH=(用含ΔH1、ΔH2的代數式表示)。

(2)反應Ⅰ正反應速率方程為v=kc(H+)c(HCOOH),k為反應速率常數。T1溫度下,HCOOH電離平衡常數為Ka,當HCOOH平衡濃度為xmol·L-1時,H+濃度為mol·L-1,此時反應Ⅰ正反應速率v=mol·L-1·h-1(用含Ka、x和k的代數式表示)。

(3)T2溫度下,在密封石英管內完全充滿1.0mol·L-1HCOOH水溶液,使HCOOH分解,分解產物均完全溶于水,含碳物種濃度與反應時間的變化關系如圖所示(忽略碳元素的其他存在形式)。t1時刻測得CO、CO2的濃度分別為0.70mol·L-1、0.16mol·L-1;反應Ⅱ達平衡時,測得H2的濃度為ymol·L-1。體系達平衡后c(CO)c(CO2)=(用含y的代數式表示相同條件下,若反應起始時溶液中同時還含有0.10mol·L-1鹽酸,則圖示點a、b、c、d中,CO新的濃度峰值點可能是(填標號)。與不含鹽酸相比,CO達濃度峰值時,CO2濃度(填“增大”“減小”或“不變”),c(CO)c(HCOOH)的值(填“增大”“減小”答案(1)ΔH2-ΔH1(2)Kax(3)5(1-y)6y15.(2023湖南,16,14分)聚苯乙烯是一類重要的高分子材料,可通過苯乙烯聚合制得。Ⅰ.苯乙烯的制備(1)已知下列反應的熱化學方程式:①C6H5C2H5(g)+212O2(g)8CO2(g)+5H2O(g)ΔH1=-4386.9kJ·mol-1②C6H5CHCH2(g)+10O2(g)8CO2(g)+4H2O(g)ΔH2=-4263.1kJ·mol-1③H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH3=-241.8kJ·mol-1計算反應④C6H5C2H5(g)C6H5CHCH2(g)+H2(g)的ΔH4=kJ·mol-1;

(2)在某溫度、100kPa下,向反應器中充入1mol氣態乙苯發生反應④,其平衡轉化率為50%,欲將平衡轉化率提高至75%,需要向反應器中充入mol水蒸氣作為稀釋氣(計算時忽略副反應);

(3)在913K、100kPa下,以水蒸氣作稀釋氣、Fe2O3作催化劑,乙苯除脫氫生成苯乙烯外,還會發生如下兩個副反應:⑤C6H5C2H5(g)C6H6(g)+CH2CH2(g)⑥C6H5C2H5(g)+H2(g)C6H5CH3(g)+CH4(g)以上反應體系中,芳香烴產物苯乙烯、苯和甲苯的選擇性S(S=轉化為目的產物所消耗乙苯的量已轉化的乙苯總量×100%)隨乙苯轉化率的變化曲線如圖所示,其中曲線b代表的產物是,理由是(4)關于本反應體系中催化劑Fe2O3的描述錯誤的是;

A.X射線衍射技術可測定Fe2O3晶體結構B.Fe2O3可改變乙苯平衡轉化率C.Fe2O3降低了乙苯脫氫反應的活化能D.改變Fe2O3顆粒大小不影響反應速率Ⅱ.苯乙烯的聚合苯乙烯聚合有多種方法,其中一種方法的關鍵步驟是某Cu(Ⅰ)的配合物促進C6H5CH2X(引發劑,X表示鹵素)生成自由基C6H5C·H2,(5)引發劑C6H5CH2Cl、C6H5CH2Br、C6H5CH2I中活性最高的是;

(6)室溫下,①Cu+在配體L的水溶液中形成[Cu(L)2]+,其反應平衡常數為K;②CuBr在水中的溶度積常數為Ksp。由此可知,CuBr在配體L的水溶液中溶解反應的平衡常數為(所有方程式中計量系數關系均為最簡整數比)。

答案(1)+118(2)5(3)甲苯隨著反應④進行,c(H2)增大,導致反應⑥速率加快,甲苯的選擇性提高(4)BD(5)C6H5CH2I(6)K·Ksp16.(2023遼寧,18,14分)硫酸工業在國民經濟中占有重要地位。(1)我國古籍記載了硫酸的制備方法——“煉石膽(CuSO4·5H2O)取精華法”。借助現代儀器分析,該制備過程中CuSO4·5H2O分解的TG(熱重)曲線及DSC曲線(反映體系熱量變化情況,數值已省略)如下圖所示。700℃左右有兩個吸熱峰,則此時分解生成的氧化物有SO2、和(填化學式)。

(2)鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸(76%以下),副產物為亞硝基硫酸,主要反應如下:NO2+SO2+H2ONO+H2SO42NO+O22NO2(ⅰ)上述過程中NO2的作用為。

(ⅱ)為了適應化工生產的需求,鉛室法最終被接觸法所代替,其主要原因是(答出兩點即可)。

(3)接觸法制硫酸的關鍵反應為SO2的催化氧化:SO2(g)+12O2(g)SO3(g)ΔH=-98.9kJ·mol-1(ⅰ)為尋求固定投料比下不同反應階段的最佳生產溫度,繪制相應轉化率(α)下反應速率(數值已略去)與溫度的關系如下圖所示,下列說法正確的是。

a.溫度越高,反應速率越大b.α=0.88的曲線代表平衡轉化率c.α越大,反應速率最大值對應溫度越低d.可根據不同α下的最大速率,選擇最佳生產溫度(ⅱ)為提高釩催化劑的綜合性能,我國科學家對其進行了改良。不同催化劑下,溫度和轉化率關系如下圖所示,催化性能最佳的是(填標號)。

(ⅲ)設O2的平衡分壓為p,SO2的平衡轉化率為αe,用含p和αe的代數式表示上述催化氧化反應的Kp=(用平衡分壓代替平衡濃度計算)。

答案(1)CuOSO3(2)(ⅰ)催化劑(ⅱ)反應過程有NO、NO2參與,容易污染環境;制備的硫酸純度不高,含有副產物亞硝基硫酸等合理答案(3)(ⅰ)cd(ⅱ)d(ⅲ)α17.(2022廣東,19,14分)鉻及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應用。(1)催化劑Cr2O3可由(NH4)2Cr2O7加熱分解制備,反應同時生成無污染氣體。①完成化學方程式:(NH4)2Cr2O7Cr2O3++。

②Cr2O3催化丙烷脫氫過程中,部分反應歷程如圖1,X(g)→Y(g)過程的焓變為(列式表示)。

圖1③Cr2O3可用于NH3的催化氧化。設計從NH3出發經過3步反應制備HNO3的路線(用“→”表示含氮物質間的轉化);其中一個有顏色變化的反應的化學方程式為。

(2)K2Cr2O7溶液中存在多個平衡。本題條件下僅需考慮如下平衡:(ⅰ)Cr2O72-(aq)+H2O(l)2HCrO4-(aq)K1=3.0×10-2(ⅱ)HCrO4-(aq)CrO42-(aq)+H+(aq)K2=3.3×10-7①下列有關K2Cr2O7溶液的說法正確的有。

A.加入少量硫酸,溶液的pH不變B.加入少量水稀釋,溶液中離子總數增加C.加入少量NaOH溶液,反應(ⅰ)的平衡逆向移動D.加入少量K2Cr2O7固體,平衡時c2(HCrO4-)與c(Cr2O②25℃時,0.10mol·L-1K2Cr2O7溶液中lgc(CrO42-)c(Cr2O72-)隨pH的變化關系如圖2。當pH=9.00時,設Cr2O72-、HCrO4-與CrO42-的平衡濃度分別為x、y、zmol·L-1