2013年高考化學(xué) 回扣知識、夯實基礎(chǔ)隨堂演練 1-2-3化學(xué)反方向、限度和速率
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1、2013年高考化學(xué)回扣知識、夯實基礎(chǔ)隨堂演練:1-2-3化學(xué)反方向、限度和速率 1.(2012年高考安徽卷)一定條件下,通過下列反應(yīng)可實現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收: SO2(g)+2CO(g) 2CO2(g)+S(l) ΔH<0 若反應(yīng)在恒容的密閉容器中進行,下列有關(guān)說法正確的是( ) A.平衡前,隨著反應(yīng)的進行,容器內(nèi)壓強始終不變 B.平衡時,其他條件不變,分離出硫,正反應(yīng)速率加快 C.平衡時,其他條件不變,升高溫度可提高SO2的轉(zhuǎn)化率 D.其他條件不變,使用不同催化劑,該反應(yīng)的平衡常數(shù)不變 解析:解題的關(guān)鍵是掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素以及化學(xué)
2、平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)。該反應(yīng)中S為液態(tài),反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量改變,在恒容容器中進行該反應(yīng),平衡前隨著反應(yīng)的進行壓強一直在改變,A項錯誤;反應(yīng)中S為液態(tài),其量的變化不影響反應(yīng)速率,B項錯誤;該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫后平衡逆向移動,SO2的轉(zhuǎn)化率減小,C項錯誤;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),催化劑不能改變平衡常數(shù),D項正確。 答案:D 2.(2012年高考江蘇卷)溫度為T時,向2.0 L恒容密閉容器中充入1.0 mol PCl5,反應(yīng)PCl5(g)===PCl3(g)+Cl2(g)經(jīng)過一段時間后達到平衡。反應(yīng)過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表: t/s 0 50 150 250 350
3、n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20 下列說法正確的是( ) A.反應(yīng)在前50 s的平均速率v(PCl3)=0.003 2 mol·L-1·s-1 B.保持其他條件不變,升高溫度,平衡時c(PCl3)=0.11 mol·L-1,則反應(yīng)的ΔH<0 C.相同溫度下,起始時向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,反應(yīng)達到平衡前v(正)> v(逆) D.相同溫度下,起始時向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,達到平衡時,PCl3的轉(zhuǎn)化率小于80% 解析:A項,v(PCl3)
4、==0.001 6 mol·L-1·s-1,A錯。B項,在溫度為T時,平衡時c(PCl3)==0.10 mol·L-1,升高溫度,平衡時c(PCl3)=0.11 mol·L-1,說明升高溫度,平衡右移,則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0,B錯。C項,在溫度T時,由初始加入1.0 mol PCl5可得: PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 初始物質(zhì)的量: 1.0 mol 0 0 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量: 0.20 mol 0.20 mol 0.20 mol 平衡時物質(zhì)的量:0.80 mol 0.20
5、mol 0.20 mol
其平衡常數(shù)K=
==2.5×10-2mol·L-1,當(dāng)充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2時,
Qc=
==2.0×10-2 mol·L-1,Qc
6、 a a 平衡時物質(zhì)的量:0.80 mol 0.20 mol 0.20 mol a=0.80 mol,PCl3的轉(zhuǎn)化率為×100%=80%。 現(xiàn)在相同溫度下充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,物質(zhì)的量較原平衡加倍了,也相當(dāng)于將原平衡體系的體積縮小到原來的一半,會使該平衡向生成PCl5的方向移動,故PCl3的轉(zhuǎn)化率要升高,轉(zhuǎn)化率大于80%。 答案:C 3.(2012年高考上海卷)(雙選)為探究鋅與稀硫酸的反應(yīng)速率[以v(H2)表示],向反應(yīng)混合液中加入某些物質(zhì),下列判斷正確的是( ) A.加入NH4HSO4固體,v(H2)不變 B
7、.加入少量水,v(H2)減小 C.加入CH3COONa固體,v(H2)減小 D.滴加少量CuSO4溶液,v(H2)減小 解析:A項,加入的NH4HSO4固體溶于水發(fā)生電離:NH4HSO4===NH+H++SO使溶液中c(H+)增大,v(H2)增大;D項,滴加少量CuSO4溶液,發(fā)生反應(yīng):Cu2++Zn===Cu+Zn2+,生成的Cu與Zn、稀H2SO4形成以Zn為負極,Cu為正極,稀H2SO4為電解質(zhì)溶液的原電池,加快了反應(yīng)速率,使v(H2)增大。 答案:BC 4.(2011年高考安徽卷)電鍍廢液中Cr2O可通過下列反應(yīng)轉(zhuǎn)化成鉻黃(PbCrO4): Cr2O(aq)+2Pb2+(a
8、q)+H2O(l) 2PbCrO4(s)+2H+(aq) ΔH<0。該反應(yīng)達平衡后,改變橫坐標表示的反應(yīng)條件,下列示意圖正確的是( ) 解析:該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,A正確;pH增大,H+濃度減小,平衡正向移動,Cr2O的轉(zhuǎn)化率升高,B錯誤;溫度升高,正反應(yīng)速率增大,C錯誤;增大Pb2+的物質(zhì)的量濃度,平衡正向移動,Cr2O的物質(zhì)的量減小,D錯誤。 答案:A 5.高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為 Fe2O3(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)。已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下: 溫度/℃ 1
9、000 1 150 1 300 平衡常數(shù) 4.0 3.7 3.5 請回答下列問題: (1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=________,ΔH________0(填“>”、“<”或“=”); (2)在一個容積為10 L的密閉容器中,1 000 ℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反應(yīng)經(jīng)過10 min后達到平衡。求該時間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CO2)=________,CO的平衡轉(zhuǎn)化率=________; (3)欲提高(2)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是________。 A.減少Fe的量 B.增加Fe2O3的量 C.移出部分CO2
10、 D.提高反應(yīng)溫度 E.減小容器的容積 F.加入合適的催化劑 解析:(1)因Fe和Fe2O3都為固體,不能代入平衡常數(shù)的表達式,所以K=,由表中數(shù)據(jù)知,溫度升高,平衡常數(shù)減小,說明平衡向左移動,故ΔH<0。 (2) Fe2O3(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) 起始 (mol)K 1.0 1.0 1.0 1.0 轉(zhuǎn)化 (mol)K x x x x 平衡 (mol)K 1.0-x 1.0-x 1.0+x
11、 1.0+x 由題意得K==4.0, 解得x=0.60 moL。 所以α(CO)=×100%=60%。 v(CO2)== =0.006 0mol/(L·min)。 (3)根據(jù)勒夏特列原理,A、B、E、F四項的條件改變對平衡無影響,D項升溫平衡向左移動,CO轉(zhuǎn)化率降低,故選C。 答案:(1) < (2)0.006 0 mol/(L·min) 60% (3)C 6.(創(chuàng)新預(yù)測)一定條件下,在體積為3 L的密閉容器中,一氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),根據(jù)題意,以下說法正確的是( ) A.E點的平衡常數(shù)大于D點的平衡常數(shù),且該反
12、應(yīng)的ΔH>0 B.容器中氣體的總物質(zhì)的量E點大于D點 C.F點的正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率 D.v(甲醇)=mol/(L·min)-1表示500 ℃以上反應(yīng)在D點的速率 解析:根據(jù)平衡常數(shù)的公式可得:E點甲醇的濃度比D點要大,所以E點平衡常數(shù)比D點平衡常數(shù)要大,溫度從E點轉(zhuǎn)換為D點,溫度升高,但是甲醇的濃度變小,所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,A選項錯誤;該反應(yīng)的反應(yīng)前后物質(zhì)的量為減小趨勢,所以生成甲醇越多,總物質(zhì)的量越小,則D點的總物質(zhì)的量大于E點,B選項錯誤;F→D點是達到平衡的過程,F(xiàn)點還沒到達平衡點,所以正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,C選項正確;D項中v(甲醇)表示在500℃時,從開
13、始到tB時間內(nèi)的平均速率,D選項錯誤。 答案:C 7.(創(chuàng)新預(yù)測)反應(yīng)A(g)+B(g) C(g)+D(g)發(fā)生過程中的能量變化如圖,ΔH表示反應(yīng)的焓變。下列說法正確的是( ) A.反應(yīng)體系中加入催化劑,反應(yīng)速率增大,E1減小,E2增大 B.反應(yīng)體系中加入催化劑,反應(yīng)速率增大,ΔH不變 C.ΔH<0,反應(yīng)達到平衡時,升高溫度,A的轉(zhuǎn)化率增大 D.ΔH>0,反應(yīng)達到平衡時,升高溫度,A的轉(zhuǎn)化率減小 解析:加入催化劑E1、E2均減?。蝗籀<0,升溫平衡左移,A的轉(zhuǎn)化率減??;ΔH>0,升溫平衡右移,A的轉(zhuǎn)化率增大。 答案:B 一、選擇題 1.(2011
14、年高考全國卷)在容積可變的密閉容器中,2 mol N2和8 mol H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng),達到平衡時,H2的轉(zhuǎn)化率為25%,則平衡時氮氣的體積分數(shù)接近于( ) A.5% B.10% C.15% D.20% 解析:達到平衡時,H2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為8 mol×25%=2 mol。在一定條件下,N2與H2發(fā)生反應(yīng): N2 + 3H2 2NH3 起始物質(zhì)的量/mol 2 8 0 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol 2 平衡物質(zhì)的量/mol 6 同溫同壓下,氣體的體積比等于其物質(zhì)的量之比,故
15、平衡時氮氣的體積分數(shù)為×100%≈15%。 答案:C 2.(2012年北京東城模擬)T ℃時,將6 mol CO2和8 mol H2充入2 L密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),容器中H2的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖中實線所示。圖中虛線表示僅改變某一反應(yīng)條件時,H2的物質(zhì)的量隨時間的變化。下列說法正確的是( ) A.反應(yīng)開始至a點時v(H2)=1 mol·L-1·min-1 B.若曲線Ⅰ對應(yīng)的條件改變是升溫,則該反應(yīng)ΔH>0 C.曲線Ⅱ?qū)?yīng)的條件改變是減小壓強 D.T ℃時,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.125 解析:本題主要考
16、查反應(yīng)速率、平衡移動、平衡常數(shù)的計算等知識點。A項,反應(yīng)開始至a點時v(H2)==1 mol·L-1·min-1,正確;B項,曲線Ⅰ和實線對比,升溫,平衡時H2的物質(zhì)的量變大,說明平衡逆向移動,該反應(yīng)ΔH<0,錯誤;C項,曲線Ⅱ和實線對比,平衡時H2的物質(zhì)的量變小,說明平衡正向移動,對應(yīng)的條件改變是增大壓強,錯誤;D項,平衡時c(H2)=1 mol·L-1,c(CO2)=2 mol·L-1,c(CH3OH)=c(H2O)=1 mol·L-1,K===0.5,錯誤。 答案:A 3.(2012年高考天津卷)已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-
17、1。向同溫、同體積的三個密閉容器中分別充入氣體:(甲)2 mol SO2和1 mol O2;(乙)1 mol SO2和0.5 mol O2;(丙)2 mol SO3。恒溫、恒容下反應(yīng)達平衡時,下列關(guān)系一定正確的是( ) A.容器內(nèi)壓強p∶p甲=p丙>2p乙 B.SO3的質(zhì)量m∶m甲=m丙>2m乙 C.c(SO2)與c(O2)之比為k∶k甲=k丙>k乙 D.反應(yīng)放出或吸收熱量的數(shù)值Q∶Q甲=Q丙>2Q乙 解析:因為反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在恒溫、恒容的條件下進行。根據(jù)等效平衡的原理可知,甲與丙最后達到平衡時SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量、容器內(nèi)的壓強、SO
18、2與O2的比值都相同;乙相當(dāng)于在甲容器達到平衡后,將容器的體積瞬間擴大為原來的2倍。設(shè)甲達到平衡時容器內(nèi)的壓強為p甲,此時容器內(nèi)瞬間壓強減小為p甲/2,此時平衡向逆反應(yīng)方向移動,氣體的物質(zhì)的量增加,SO3的質(zhì)量減小,所以容器內(nèi)氣體的壓強增大,則p乙>p甲/2,則2p乙>p甲=p丙,SO3的質(zhì)量,m甲=m丙>2m乙,A錯、B對;將甲容器達到平衡后瞬間將容器體積擴大2倍,平衡向逆反應(yīng)方向移動,但是生成的SO2與O2的物質(zhì)的量之比為2∶1,這與開始兩者加入的物質(zhì)的量之比相同,所以在此過程中SO2與O2的物質(zhì)的量之比一直是2∶1不變,C錯;甲與丙為等效平衡,但達到平衡時,甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率與丙容器
19、中SO3的轉(zhuǎn)化率不一定相等,即Q甲不一定等于Q丙,D錯。 答案:B 4.(2012年高考重慶卷)在一個不導(dǎo)熱的密閉反應(yīng)器中,只發(fā)生兩個反應(yīng): a(g)+b(g) 2c(g);ΔH1<0 x(g)+3y(g) 2z(g);ΔH2>0 進行相關(guān)操作且達到平衡后(忽略體積改變所作的功),下列敘述錯誤的是( ) A.等壓時,通入惰性氣體,c的物質(zhì)的量不變 B.等壓時,通入z氣體,反應(yīng)器中溫度升高 C.等容時,通入惰性氣體,各反應(yīng)速率不變 D.等容時,通入z氣體,y的物質(zhì)的量濃度增大 解析:對化學(xué)平衡體系恒壓條件下通入惰性氣體,為保持恒壓,體積增大,壓強減小,對第二
20、個反應(yīng)導(dǎo)致平衡向左移動,則放熱,使體系溫度升高,對第一個反應(yīng)平衡左移,c的物質(zhì)的量減小。恒容條件下通入惰性氣體,總壓增大而分壓不變,平衡不移動,速率不變;通入z氣體,第二個反應(yīng)導(dǎo)致平衡左移,y的物質(zhì)的量濃度增大。 答案:A 5.在恒溫時,一固定容積的容器內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng):2NO2(g) N2O4(g)。達到平衡時,再向容器內(nèi)通入一定量的NO2(g),重新達到平衡后與第一次平衡時相比,NO2的體積分數(shù)( ) A.不變 B.增大 C.減小 D.無法判斷 解析:恒溫時,再充入一定量NO2(g),可把這一過程虛擬為兩個過程,(如圖)設(shè)原平衡體系占據(jù)B容器,再充入的NO2達到
21、B狀態(tài)的轉(zhuǎn)化率,形成和B狀態(tài)完全一樣的狀態(tài)時,占有空間A(虛擬),然后再將虛擬空間A中的氣體完全推入B容器,這相當(dāng)于加壓,平衡正向移動,NO2體積分數(shù)減小,選C。 答案:C 6.(2012年湖北八校聯(lián)考)隨著汽車數(shù)量的逐年增多,汽車尾氣污染已成為突出的環(huán)境問題之一。 反應(yīng):2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)可用于凈化汽車尾氣,已知該反應(yīng)速率極慢,570 K時平衡常數(shù)為1×1059。下列說法正確的是( ) A.提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研制高效催化劑 B.提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度 C.裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或CO
22、 D.570 K時及時抽走CO2、N2,平衡常數(shù)將會增大,尾氣凈化效率更佳 解析:“該反應(yīng)速率極慢”,故提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研制高效催化劑,A正確;升高溫度的措施在處理尾氣時難以實現(xiàn),故B錯;該反應(yīng)是可逆反應(yīng),故C錯;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),故D錯。 答案:A 7.(2012年北京西城測試)將一定量的氨基甲酸銨固體置于某容積恒定的真空容器中,發(fā)生反應(yīng):H2NCOONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g),在不同溫度下,該反應(yīng)平衡狀態(tài)時的部分數(shù)據(jù)見下表。下列說法正確的是( ) 溫度 平衡濃度/(mol·L-1) c(NH3) c(CO2) T1 0.1
23、 T2 0.1 A.若T2>T1,則該反應(yīng)的ΔH<0 B.向容器中充入N2,H2NCOONH4質(zhì)量增加 C.NH3體積分數(shù)不變時,說明該反應(yīng)達到平衡 D.T1、T2時,H2NCOONH4轉(zhuǎn)化的Δn(T2)=2Δn(T1) 解析:觀察表中數(shù)據(jù)可知,T1時CO2的平衡濃度是0.05 mol·L-1,T2時CO2的平衡濃度是0.1 mol·L-1。A項,若T2>T1,則升高溫度,CO2的濃度增大,平衡正向移動,該反應(yīng)的ΔH>0;B項,向容積恒定的容器中充入N2,平衡不移動,H2NCOONH4質(zhì)量不變;C項,反應(yīng)中NH3的體積分數(shù)是恒定不變的,故NH3體積分數(shù)不變時,不能說明該反
24、應(yīng)已達到平衡狀態(tài);D項,由CO2的平衡濃度可知,T1、T2時,H2NCOONH4轉(zhuǎn)化的Δn(T2)=2Δn(T1),正確。 答案:D 二、非選擇題 8.(2012年天津模擬)根據(jù)下表所示化學(xué)反應(yīng)與數(shù)據(jù)關(guān)系 化學(xué)反應(yīng) 平衡常數(shù) 溫度 973 K 1 173 K ①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g) K1 1.47 2.15 ②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g) K2 2.38 1.67 ③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K3 ? ? 請回答: (1)反應(yīng)①是________(填“吸熱
25、”或“放熱”)反應(yīng)。 (2)寫出反應(yīng)③的平衡常數(shù)K3的表達式____________________________。 (3)根據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系,則K3=________(用K1、K2表示)。 (4)要使反應(yīng)③在一定條件下建立的平衡向逆反應(yīng)方向移動,可采取的措施有________(填寫字母序號)。 A.縮小反應(yīng)容器的容積 B.?dāng)U大反應(yīng)容器的容積 C.升高溫度 D.使用合適的催化劑 E.設(shè)法減小平衡體系中的CO濃度 (5)若反應(yīng)③的逆反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示: 可見反應(yīng)在t1、t3、t7時都達到了平衡,而t2、t8時都改變了一種條件,試判
26、斷改變的是什么條件:t2時________;t8時________。 解析:(1)由表可知,溫度升高,反應(yīng)①的K1增大,故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 (2)反應(yīng)③的平衡常數(shù)K3=。 (3)K3=,K1=,K2=,故K3=。 (4)反應(yīng)①為吸熱反應(yīng),其逆反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)②是放熱反應(yīng),而反應(yīng)③是反應(yīng)①的逆反應(yīng)與反應(yīng)②的和,故反應(yīng)③是放熱反應(yīng),且反應(yīng)前后氣體的體積不變,故只有C、E可使平衡逆向移動。 (5)由圖可知,t2時改變的條件使反應(yīng)速率增大,且平衡逆向移動,故改變的條件是升高溫度或增大CO2的濃度(增大H2的濃度);t8時改變的條件使反應(yīng)速率加快且平衡不移動,故改變的條件是使用催化劑或加
27、壓(減小容器的容積)。 答案:(1)吸熱 (2)K3= (3) (4)CE (5)升高溫度或增大CO2的濃度(增大H2的濃度) 使用催化劑或加壓(減小容器的容積) 9.(2011年高考大綱全國卷節(jié)選)反應(yīng)aA(g)+bB(g) cC(g) (ΔH<0)在等容條件下進行。改變 其他反應(yīng)條件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線如圖所示: 回答問題: (1)反應(yīng)的化學(xué)方程式中:a∶b∶c為________; (2)A的平均反應(yīng)速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)從大到小排列次序為________; (3)B的平衡轉(zhuǎn)化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ
28、(B)中最小的是________,其值是________; (4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移動的方向是___________________,采取的措施是____________; (5)比較第Ⅱ階段反應(yīng)溫度(T2)和第Ⅲ階段反應(yīng)溫度(T3)的高低:T2________T3(填“>”“<”或“=”),判斷的理由是____________________________。 解析:(1)由各物質(zhì)濃度變化曲線可知,反應(yīng)進行到20.0 min時達到平衡狀態(tài),A、B、C的濃度變化值分別為1.00 mol·L-1、3.00 mol·L-1和2.00 mol·L-1,則有a∶b∶c=Δc(A)∶
29、Δc(B)∶Δc(C)=1.00 mol·L-1∶3.00 mol·L-1∶2.00 mol·L-1=1∶3∶2。 (2)vⅠ(A)==0.05 mol·L-1·min-1,vⅡ(A)=≈0.025 mol·L-1·min-1,vⅢ(A)==0.012 mol·L-1·min-1,故vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。 (3)αⅠ(B)=×100%=50%,αⅡ(B)=×100%=38%,αⅢ(B)=×100%≈19%,故有αⅠ(B)>αⅡ(B)>αⅢ(B)。 (4)由濃度變化曲線可知第一次平衡到第二次平衡時,A、B的濃度減小,C的濃度增大,說明平衡向正反應(yīng)方向移動。由于C的濃度由2.0
30、0 mol·L-1變?yōu)?,故采取的措施應(yīng)為分離出產(chǎn)物C。 (5)第Ⅱ階段到第Ⅲ階段時,A和B的濃度減小,C的濃度增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,由于反應(yīng)的ΔH<0,故應(yīng)是降低了反應(yīng)的溫度,則有T2>T3。 答案:(1)1∶3∶2 (2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A) (3)αⅢ(B) 19%(0.19) (4)向正反應(yīng)方向 從反應(yīng)體系中移出產(chǎn)物C (5)> 此反應(yīng)為放熱反應(yīng),降低溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動 10.(2012年高考福建卷)(1)元素M的離子與NH所含電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)均相同,則M的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________。 (2)硫酸鋁溶液與過量氨水反應(yīng)的離子方程式為_____
31、___。 (3)能證明Na2SO3溶液中存在SO+H2O HSO+OH-水解平衡的事實是________(填序號)。 A.滴入酚酞溶液變紅,再加入H2SO4溶液后紅色退去 B.滴入酚酞溶液變紅,再加入氯水后紅色退去 C.滴入酚酞溶液變紅,再加入BaCl2溶液后產(chǎn)生沉淀且紅色退去 (4)元素X、Y在周期表中位于同一主族,化合物Cu2X和Cu2Y可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化(其中D是纖維素水解的最終產(chǎn)物):Cu2X 澄清溶液 懸濁液 Cu2Y(磚紅色沉淀) ①非金屬性X________Y(填“>”或“<”)。 ②Cu2Y與過量濃硝酸反
32、應(yīng)有紅棕色氣體生成,化學(xué)方程式為________。 (5)在恒容絕熱(不與外界交換能量)條件下進行2A(g)+B(g)2C(g)+D(s)反應(yīng),按下表數(shù)據(jù)投料,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),測得體系壓強升高。簡述該反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的變化關(guān)系:_________________________________________。 物質(zhì) A B C D 起始投料/mol 2 1 2 0 解析:(1)NH所含的電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)分別是10、11,與其電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)均相等的簡單離子只有Na+,Na的原子結(jié)構(gòu)示意圖為 。 (2)硫酸鋁與過量氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁和硫
33、酸銨,注意Al(OH)3不能溶于過量的氨水。 (3)Na2SO3溶液滴入酚酞溶液變紅,說明SO發(fā)生了水解反應(yīng),溶液顯堿性。加入H2SO4溶液,SO與H+生成HSO,HSO與H+反應(yīng)放出SO2氣體,同時H+中和SO水解產(chǎn)生的OH-,即使溶液中不存在水解平衡,溶液紅色也會退去,故A錯。氯水具有酸性和強氧化性,加入氯水后,Cl2和HClO氧化SO,HSO生成SO,H+中和SO水解產(chǎn)生的OH-,HClO氧化漂白指示劑酚酞,并不能體現(xiàn)SO水解反應(yīng)的可逆性,故B錯。加入BaCl2溶液,Ba2+與SO結(jié)合生成BaSO3沉淀,c(SO)減小,溶液的紅色退去,說明溶液中c(OH-)減小,水解平衡逆向移動,證明
34、存在SO的水解平衡,故C正確。
(4)已知纖維素水解的最終產(chǎn)物——葡萄糖能與新制的氫氧化銅懸濁液生成磚紅色沉淀Cu2O,故X為S,Y為O。非金屬性S 35、NO3(濃)===2Cu(NO3)2+2NO2↑+3H2O
(5)平衡常數(shù)隨溫度升高而變小(或其他合理答案)
11.將水煤氣轉(zhuǎn)化成合成氣,然后通過一碳化工路線合成各種油品和石化產(chǎn)品具有廣闊的前景,在未來相當(dāng)一段時期將成為一碳化工的主要領(lǐng)域。除去水蒸氣后的水煤氣含55%~59%的H2,15%~18%的CO,11%~13%的CO2,少量的H2S、CH4,除去H2S后,可采用催化或非催化轉(zhuǎn)化技術(shù),將CH4轉(zhuǎn)化成CO,得到CO、CO2和H2的混合氣體,是理想的合成甲醇原料氣,即可進行甲醇合成。
水煤氣法制甲醇工藝流程框圖如下
(1)制水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為:
C(s)+H2O( 36、g) CO(g)+H2(g),此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。
①此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為__________________________________;
②下列能增大碳的轉(zhuǎn)化率的措施是________;
A.加入C(s) B.加入H2O(g)
C.升高溫度 D.增大壓強
(2)將CH4轉(zhuǎn)化成CO,工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù),其反應(yīng)原理為:
CH4(g)+3/2O2(g) CO(g)+2H2O(g) ΔH=-519 kJ/mol。
工業(yè)上要選擇合適的催化劑,分別對X、Y、Z三種催化劑進行如下實驗(其他條件相同)
①X在T1 ℃時催化效率最高,能使正 37、反應(yīng)速率加快約3×105倍;
②Y在T2℃時催化效率最高,能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍;
③Z在T3℃時催化效率最高,能使逆反應(yīng)速率加快約1×106倍;
已知:T1>T2>T3,根據(jù)上述信息,你認為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑是________(填“X”、“Y”或“Z”),選擇的理由是_____________________________;
(3)合成氣經(jīng)壓縮升溫后進入10 m3甲醇合成塔,在催化劑作用下,進行甲醇合成,主要反應(yīng)如下:
2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol-1,T4℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160。此溫度下,在密閉容器中 38、加入CO、H2,反應(yīng)到某時刻測得各組分的濃度如下:
物質(zhì)
H2
CO
CH3OH
濃度/(mol·L-1)
0.2
0.1
0.4
①比較此時正、逆反應(yīng)速率的大?。簐(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②若加入CO、H2后,在T5℃反應(yīng)10 min達到平衡,c(H2)=0.4 mol·L-1,則該時間內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH)=________mol·(L·min)-1。
(4)生產(chǎn)過程中,合成氣要進行循環(huán)使用,其目的是
____________________________________________________________ 39、_____
_______________________________________________________________。
解析:(1)①制水煤氣反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為
K=。
②制水煤氣的反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng),增大c(H2O)和升高溫度能增大碳的轉(zhuǎn)化率。
(2)催化劑能同等程度的增大正逆反應(yīng)速率,催化劑的活性溫度越低對生產(chǎn)越有利,故最適宜的催化劑為Z。
(3)①合成甲醇反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為
K=,此溫度下的濃度商為=100<160,反應(yīng)未達平衡v(正)>v(逆)。
②由化學(xué)方程式可知,平衡時若c(H2)=0.4 mol/L,c(CH3OH)=0.3 mol/L,v(CH3OH)==0.03 mol/(L·min)。
(4)生產(chǎn)過程中,合成氣循環(huán)使用的目的是提高原料的利用率。
答案:(1)①K=?、贐C
(2)Z 催化效率高且活性溫度低
(3)①>?、?.03
(4)提高原料利用率(或提高產(chǎn)量、產(chǎn)率亦可)
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