安徽省高考化学三年(2021-2023)模拟题汇编-16化学反应速率与化学平衡(1)
展开安徽省高考化学三年(2021-2023)模拟题汇编-16化学反应速率与化学平衡(1)
一、单选题
1.(2023·安徽铜陵·统考模拟预测)生活当中处处涉及化学知识,下列陈述正确的是
A.用氢气做交通车能源,催化剂可降低水光解反应的焓变,有利于开发氢能源
B.我国自主研发的JD-1紫外光固化树脂属于新型无机非金属材料
C.“84”消毒液在空气中发生反应:2NaClO+CO2+H2O=Na2CO3+2HClO
D.核酸属于生物大分子,核酸检测是判断是否感染新冠病毒的手段之一
2.(2023·安徽马鞍山·统考三模)双核铁是O2氧化CH4生成CH3OH的催化剂,反应过程如图所示。下列叙述正确的是
A.反应①中1molO2参与反应转移电子数为4NA
B.反应③产物中的“?”为罗马数字IV
C.反应④中有极性键和非极性键的断裂和形成
D.总化学方程式为:O2+2CH42CH3OH
3.(2023·安徽马鞍山·统考三模)25 °C时,1L 0.1mol·L-1的某二元酸H2RO3溶液中各含R物种的pc-pOH关系如图所示。图中pc表示各含R物种的浓度负对数[pc=-lgc,pOH= -lgc(OH)]。下列说法正确的是
A.曲线③表示pc()随pOH的变化
B.y点的溶液中:c(H2RO3)+2c()=0.1mol·L-1
C.H2RO3的Ka1=1.0×10-6.7
D.2H2RO3+的平衡常数K=1.0×10-5.3
4.(2023·安徽淮南·统考二模)氮掺杂碳材料可以有效催化氢气燃料电池中O2的还原反应,其催化机理如图。下列说法错误的是
途径一:A→B→C→F
途径二:A→B→C→D→E。
A.途径一中总反应的原子利用率为100%
B.氮掺杂的碳材料可降低反应的焓变
C.途径二中存在极性共价键的断裂与形成
D.该催化过程中温度太高催化剂易发生损耗
5.(2023·安徽淮南·统考一模)以[PIMPS]H2PW12O40为催化剂,可实现苯甲硫醚高效催化氧化,其反应机理如图所示。下列说法错误的是
A.当有1mol苯甲硫醚被氧化为最终产物时共转移4mole-
B.H2O2 分子参加的反应一定有电子转移
C.苯甲硫醚的催化氧化最终生成 , 催化氧化过程中温度不宜过高
D.催化剂中的-W=O部位与H2O2作用生成活性过氧物
6.(2023·安徽铜陵·统考模拟预测)下列实验操作及现象与对应结论不匹配的是
选项
实验操作及现象
结论
A
向含有0.lmol/L的NaCl和0.1mol/L的NaI混合溶液中,滴加0.01mol/LAgNO3溶液,先生成黄色沉淀
Ksp(AgI)
室温下,向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液,有白色絮状沉淀生成
结合H+能力比强
C
向两支盛有KI3溶液的试管中,分别滴加淀粉溶液和AgNO3溶液,前者溶液变蓝,后者生成黄色沉淀
溶液存在平衡:⇌I2+I-
D
向苯与液溴的混合液中加入铁粉产生气体,将气体直接通入AgNO3溶液中,有浅黄色沉淀生成
液溴与苯发生取代反应
A.A B.B C.C D.D
7.(2023·安徽淮南·统考一模)K2Cr2O7溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡:
(i)(aq) +H2O(1)2 (aq) K1=3.0×10-2(25℃)
(ii)(aq)(aq)+H+ (aq) K2=3.3×10-7(25℃);
25℃时,0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中随pH的变化关系如图所示,
下列说法正确的是
A.加入少量K2Cr2O7固体,平衡时c2()与 c()的比值减小
B.c()+ 2c()+ c()= 0.1 mol/L
C.当pH=9.0时,c()≈9.9× 10-4.2 mol/L
D.若溶液pH减小,则 的值将增大
8.(2023·安徽蚌埠·统考模拟预测)下列实验现象与结论一致的是
选项
实验
现象
结论
A
向2mL0.1mol·L-1KI溶液中逐滴加入1mL0.05mol·L-1Fe2(SO4)3溶液,再滴加少量KSCN溶液
溶液变成红色
Fe3+与I-的反应有一定的限度
B
向苯酚溶液中滴加少量溴水
无明显现象
不能用溴水检验苯酚
C
向2mL0.1mol·L-1CuSO4溶液中逐滴加入2mL0.1mol·L-1NaOH溶液,再加入少量有机物X的溶液,振荡并加热至沸腾
未出现砖红色沉淀
有机物X中不含醛基
D
实验室制取Cl2经饱和食盐水洗气后,通入AgNO3溶液
产生白色沉淀
Cl2中混有的HCl没有被饱和食盐水吸收完全
A.A B.B C.C D.D
9.(2023·安徽安庆·统考二模)绿水青山是构建美丽中国的伟大构想。一种以沸石笼为载体对NO进行催化还原的原理如图所示,下列说法正确的是
A.反应过程中O原子的成键数目保持不变
B.+作催化剂,虚线框内物质是中间体
C.反应⑤中只起氧化剂的作用
D.该原理的总反应为4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O
二、原理综合题
10.(2023·安徽蚌埠·统考模拟预测)为加快实现“双碳”目标,有效应对全球气候变化、构建低碳社会,CO2资源化利用受到越来越多的关注。
I.利用CO2与CH4制备合成气CO、H2的反应历程如下:
第一步:CH4(g)+CO2(g)→C(ads)+2H2(g)+CO2(g) ΔH1=E1kJ·mol-1;
第二步:C(ads)+2H2(g)+CO2(g)→2CO(g)+2H2(g) ΔH2=E2kJ·mol-1;
说明:ads为吸附型催化剂。
(1)制备合成气总反应的反应热ΔH=___________kJ·mol-1;
(2)一定条件下ads对CO2也有吸附作用。结合下图分析ads吸附CO2的适宜条件是_______。
(3)由甲烷生成乙烷的反应如下:2CH4C2H6+H2.在不同反应物浓度时,该反应的反应速率如下表所示:
实验编号
1
2
3
4
c(CH4)/(mol·L-1)
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
/(mol·L-1·min-1)
0.0076
0.0153
0.0227
0.0306
①该反应的速率方程为:=___________mol·L-1·min-1[用含c(CH4)的代数式表示]。
②若开始时该反应速率为1mol·L-1·min-1,α表示任一时刻甲烷的转化率,则该反应的速率方程为:=___________mol·L-1·min-1(用含1和α的代数式表示)。
③实验测得甲烷浓度由0.400mol·L-1变化到0.200mol·L-1需9.2min,则甲烷浓度由0.200mol·L-1变化到0.100mol·L-1所需时间___________9.2min。(填“>”、“<”或“=”)
Ⅱ.CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应:
反应1:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)
反应2:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)
(4)已知温度为T时,向0.5L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2,一段时间后达到平衡,测得体系中生成2.5molH2O,压强变为原来的75%,反应1的平衡常数K=___________(用分数表示),CH4选择性=___________(CH4选择性=,保留三位有效数字)。
11.(2023·安徽宣城·统考一模)氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究发现2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的机理如下:
①2NO(g)N2O2(g) ΔH1<0 快速平衡
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH2<0 慢反应
其速率方程分别表达为:v1正=k1正c2(NO),v1逆=k1逆c(N2O2);v2正=k2正c(N2O2)•c(O2),v2逆=k2逆c2(NO2)。
回答下列问题:
(1)下列能量变化示意图中最符合上述反应过程的是_____。
A. B.
C. D.
(2)经过推导发现2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率方程为v正=k正c2(NO)•c(O2),则k正=_____(用k1正、k1逆和k2正表示)。
(3)在其他条件相同时,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)(g)测得实验数据如表:
压强/(×105Pa)
温度/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2830
90
25
510
5760
实验表明温度由30℃升高到90℃,该反应速率_____(填“增大”、“减小”或“不变”),结合反应历程,解释原因:_____。
(4)某温度下,在密闭容器中充入6molNO和3molO2,发生如下反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)测得初始压强为9p0,达平衡后压强为4.1p0,推测同时发生了NO2的二聚。
①若平衡时,NO2的压强为2p0,则平衡时p(O2)=_____,N2O4(g)2NO2(g)的Kp=_____(用含p0的最简分数表示)
②单独研究:N2O4(g)2NO2(g),一定温度下在刚性容器中发生反应。
起始
N2O4体积分数
N2O4转化率
2molN2O4
x1
α1
4molN2O4
x2
α2
则x1_____x2(填“>”、“=”或“<”,下同),α1_____α2。
12.(2023·安徽淮南·统考二模)丙烯是最重要的基础化工原料之一,丙烯广泛用于合成聚丙烯、丙烯醛、丙烯酸等工业领域。回答下列问题:
(1)利用以下键能数据,计算丙烷直接催化脱氢制备丙烯的反应:CH3CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)+H2(g) ΔH=______kJ/mol。
化学键
C-C
C-H
C=C
H-H
键能(kJ/mol)
347.7
413.4
615
436
(2)T1℃时,将lmolCH3CH2CH3(g)充入某刚性密闭容器中,在催化剂作用下发生直接脱氢反应,压强随时间的变化关系如图所示:
①计算0~60min之间,H2分压的平均变化率为______kPa/min。
②T1℃时,该反应的平衡常数Kp=______kPa(分压=总压×物质的量分数)
(3)CO2是一种温和的氧化剂。研究发现CO2氧化丙烷脱氢的反应机理有两种:
①“一步法”:CO2与C3H8催化作用下反应机理如图所示:
写出CO2与C3H8反应的总化学方程式______。
②“二步法”:丙烷分子先脱氢生成丙烯和氢气,再发生CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41kJ/mol。
③研究直接催化脱氢与在0.1MPa, =5:1的条件“一步法”、“两步法”三种机理在不同温度下丙烷的平衡转化率如图所示:
图中表示催化脱氢的曲线是______,“两步法”中CO2的引入对丙烷转化率的影响及原因是______;有人提出加入适量氧气,氯化丙烷脱氢制丙烯,从产率角度分析,通入氧气作为氧化剂的方法的缺点是______。
13.(2023·安徽马鞍山·统考一模)氮氧化物(NOx )是大气污染物的主要成分,对人体健康和环境危害极大。利用H2催化消除NO,生成N2及副产物N2O的热化学方程式如下:
I: 2NO(g)+4H2 (g)+O2(g) N2 (g)+4H2O(g) ΔH1=- 574 kJ· mol-1
II: 2NO(g)+3H2(g) +O2(g)N2O(g)+3H2O(g) ΔH2=-412 kJ ·mol-1
回答下列问题:
(1)写出H2与N2O反应生成两种无毒物质的热化学方程式_______。
(2)催化剂a (Pt/TiO2 )和催化剂b (Pt/TiO2-M)在不同温度下催化效果如图所示,选用催化剂______(填“a”或“b”)的效果更好,理由是_______。
(3)TiO2的晶胞如图所示,Ti4+在晶胞中配位数为_______;晶胞的密度为_______g/cm3 (列出计算表达式即可)。
(4)在VL恒容密闭容器中充入lmolNO、2molH2、1molO2,此时起始压强为P0,反应达到平衡时,测得容器内N2O、H2O的物质的量分别为0.1mol、1.5mol。 (N2的选择性=)
则NO的平衡效转化率=_______ ; N2的选择性=_______;反应II的平衡常数Kp_______。
14.(2023·安徽蚌埠·统考三模)能源的合理开发和利用,低碳减排是人类正在努力解决的大问题。2023 年2月21日,中国气候变化特使谢振华获得首届诺贝尔可持续发展特别贡献奖,以表彰他在全球生态保护中做出的贡献
(1)在298K、100kPa时,已知:
C(s,石墨) +O2(g)=CO2(g) ΔH1= -393.5 kJ·mol-1
H2(g) +O2(g)=H2O(1) ΔH2= -285.8 kJ· mol-1
2C2H2(g) +5O2 (g)= 4CO2(g) +2H2O(1) ΔH3= -2599.0 kJ·mol-1
在298K时由C(s,石墨)和H2(g)反应生成1 mol C2H2(g) 的热化学方程式为___________________。
(2)在固相催化剂作用下CO2加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) ΔH1=-156.9kJ· mol-1
副反应:CO2(g) +H2(g) CO(g) + H2O(g) ΔH2= +41.1 kJ·mol -1
工业合成甲烷通常控制温度为500°C左右,其主要原因为_____________________________。
(3)向密闭容器中充入一定量的CH4(g)和NO(g) ,保持总压为100kPa发生反应:
CH4(g) +4NO(g) 2N2(g) +CO2(g) +2H2O(g) ΔH <0。
当=1时,NO的平衡转化率~;T2时NO平衡转化率~的关系如图
①能表示此反应已经达到平衡的是______________________。
A.气体总体积保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量保持不变
C. 不再变化
②表示T2时NO平衡转化率~的关系是___________(填“I”或“II”),T1_________________T2(填“>”或“<”)。
③在=1、T2时,CH4的平衡分压为____ 。已知:该反应的标准平衡常数 ,其中=100 kPa,p(CH4)、p(NO)、p(CO)2、 p(N2)和p( H2O)为各组分的平衡分压,则该温度下 =_________________。(分压=总压 ×物质的量分数。计算结果用分数表示)。
15.(2023·安徽淮南·统考一模)甲烷既是一种清洁能源,又是基础化工原料,在生产生活和科学研究中具有极其重要的作用。
(1)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)
①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH1 = a kJ·mol -1
②CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH2 = b kJ·mol -1
③2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol -1
反应2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=___________ kJ·mol -1 (用含a、b、c的式子表示)
(2)已知: 2H2O(g)+CH4(g) CO2(g)+4H2(g)的平衡常数()与反应温度(t)之间的关系如图所示。
某研究小组,在温度t下,向容积为2L的抽空的密闭容器中通入0.02 mol CO2和0.08 mol H2,10 min后反应平衡,测得容器中c(H2O)=0.01 mol/L。
①则0~10 min内CH4的反应速率v=___________H2的转化率α=___________。
②反应温度t约为___________℃。
③在该条件下测定平衡体系的压强为 300 kPa,则该反应的标准平衡常数 =___________。(已知:对于反应dD(g)+eE(g) gG(g)+hH(g),,其中 =100kPa, PG、PH、PD、PE为各组分的平衡分压)。
(3)科学家们已经用甲烷制出了金刚石,人造金刚石在硬度上与天然金刚石几乎没有差别,请根据下图金刚石结构模型及晶胞,回答问题:
①1个金刚石晶胞中所含碳原子数为___________, 已知原子a、b的分数坐标为(0,0,0)和(0,, ), 原子c的分数坐标为___________。
②若碳原子半径为r nm,则金刚石晶胞的密度为___________g/cm3(用含r的计算式表示)。
16.(2023·安徽黄山·统考二模)氨基甲酸铵(H2NCOONH4)为尿素生产过程的中间产物,易分解。
已知:
Ⅰ.N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH1= -92 kJ·mol-1
Ⅱ. C(s)+O2(g)⇌CO2(g) ΔH2= - 394 kJ·mo1-1
Ⅲ. N2(g)+ 3H2(g)+C(s)+O2(g)⇌H2NCOONH4(s) ΔH3= - 646 kJ·mol-1
Ⅳ.H2NCOONH4(s)⇌2NH3(g)+ CO2(g) ΔH4
回答下列问题:
(1)NH3的空间构型为___________。NH3的键角大于PH3, 分析原因:___________。
(2)ΔH4=___________。 T℃下在某密闭容器中加入H2NCOONH4(s),假设只发生反应Ⅳ,达平衡时测得NH3的浓度为c1;保持温度不变,加压(缩小容器的体积),测得新的平衡条件下NH3的浓度为c2,则c1___________c 2(填“>” “<”或“=”)。反应Ⅳ在___________ (填“高温” “低温”或“任意温度”)条件下能够自发进行。
(3)某温度下在一刚性的密闭容器中,充入等物质的量N2和H2发生反应Ⅰ,起始压强为1MPa, 10min 末达平衡,测得平衡时压强为0.8MPa,则10min内v(N2)=___________MPa/min。此时平衡常数Kp=___________。对于该条件下的反应,下列说法错误的是___________。
A.当N2的体积分数不变时,说明反应已经达到化学平衡状态
B.温度升高化学反应速率加快,化学平衡常数增大
C.其他条件不变时,若适当增加N2的用量,可以提高H2的平衡转化率
D.使用合适的催化剂可以加快化学反应速率,但ΔH1不变
(4)在一定的条件 下,将AmolN2和BmolH2充入某体积固定的密闭容器中合成NH3,在不同的催化剂(甲或乙)下发生反应,反应相同时间后H2的转化率与温度的关系如图:
某学习小组的同学通过讨论得出结论: 200°C时, a点对应的转化率(5%)不是使用催化剂甲下H2的平衡转化率。判断依据是:___________。
17.(2023·安徽宣城·统考二模)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和,因此CO2的综合利用是研究热点之一。
(1)以CO2为原料可制取甲醇。
已知:
①H2(g)、CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1
②CH3OH(l)⇌CH3OH(g) ΔH=+38kJ·mol-1
③H2O(l)⇌H2O(g) ΔH=+44kJ·mol-1
则反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(l)+H2O(g)的ΔH1=_______kJ·mol-1。
(2)利用CO2与H2合成甲醇涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(l)+H2O(g) ΔH1
II.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O ΔH2=+41kJ·mol-1
一定条件下向某刚性容器中充入物质的量之比为1:3的CO2和H2发生上述反应,在不同催化剂(catl,cat2)下经相同反应时间,CO2转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择=×100%]随温度变化如图甲所示:
①由图可知,催化效果catl_______cat2(填“>”“<”或“=”)。
②在210℃-270℃间,CH3OH的选择性随温度的升高而下降,可能原因为_______。
③某条件下,达到平衡时CO2的转化率为15%,CH3OH的选择性为80%,则H2的平衡转化率为_______;反应II的平衡常数Kp=_______(列出算式即可)。
(3)利用制备的甲醇可以催化制取丙烯,过程中发生如下反应:3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g)。该反应的实验数据遵循Arhenius经验公式,如图乙中曲线a所示,已知Arthenius经验公式为Rlnk=-+C(Ea为活化能,假设受温度影响忽略不计,k为速率常数,R和C为常数),则反应的活化能_______kJ·mol-1。当改变外界条件时,实验数据如图乙中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是_______;此经验公式说明对于某个基元反应,当升高相同温度时,其活化能越大,反应速率增大的_______(填“越多”或“越少”)。
三、实验题
18.(2023·安徽铜陵·统考模拟预测)某项目式学习小组在探究氯水的漂白性时,设计了以下实验:
示意图
序号
温度
试剂A
预期现象
①
25℃
蒸馏水
15s后品红溶液褪色
②
25℃
饱和AgNO3溶液
生成白色沉淀,品红溶液褪色
Ⅰ.
(1)根据新制氯水中存在的反应Cl2+H2O⇌HCl+HClO,结合平衡移动原理,可知实验序号②中品红溶液褪色所需时间___________15s(填“>”、“<”或“=”)。
Ⅱ.通过实验得知,品红溶液褪色所需时间与(Ⅰ)中结论恰好相反,猜测饱和AgNO3溶液与HClO发生反应,生成了AgClO沉淀,对此进行以下探究。
查阅资料:①AgI能溶于较高浓度KI溶液中;②Ksp(AgI)
实验内容
序号
加入试剂及操作
实验现象
取新制氯水与足量饱和AgNO3溶液反应后得到的固体,用蒸馏水洗涤3次,分别装在3支洁净的试管中,再分别加入试剂
①
加入2mL浓盐酸,用湿润的淀粉KI试纸靠近试管口
产生黄绿色气体,淀粉KI试纸变蓝
②
加入2mL(NH4)2Fe(SO4)2溶液,再滴加3滴( )溶液
溶液出现红色
③
加入4mL饱和KI溶液,再滴加3滴淀粉溶液
( )
(2)实验序号①反应的化学方程式为___________。
(3) ___________。
(4)实验序号③的实验现象为___________。
实验方案2:取新制氯水与足量饱和AgNO3溶液反应后得到的固体,洗净后置于试管中,加入饱和NaCl溶液,静置1h,取上层清液,滴加1滴品红,品红溶液褪色。
(5)请结合沉淀溶解平衡原理解释上述现象___________(结合方程式解释)。
(6)根据以上实验可确定白色沉淀的主要成分为___________。
Ⅲ.为确定其成分的含量,设计了实验方案3。
实验方案3:
查阅资料:HClO不稳定,见光易分解,推知AgClO受热分解;
取新制氯水与足量饱和AgNO3溶液反应后得到的固体,洗净干燥,称取质量为5.2625g,装入洁净试管中,总质量为15.0625g,用酒精灯加热,检验产生的气体,完全反应后,称取试管总质量为14.8225g。
(7)白色固体中各成分的物质的量为___________。
四、工业流程题
19.(2023·安徽黄山·统考二模)碲被誉为现代工业的维生素,某工艺从精炼铜的阳极泥(主要含有Cu2Te,还有Au、Ag、SiO2等)中分别回收碲和重金属的流程如下图所示:
已知:“焙烧”后,碲主要以TeO2形式存在,TeO2溶于强碱生成。
(1)基态Te原子的价电子排布式为___________。
(2)“焙烧”时气体与固体原料逆流而行,目的是___________;“滤液①”中 的成分为___________(填化学式)。
(3)“氧化”步骤中,双氧水需分批加入的目的是___________。
(4)写出“热还原”时发生反应的化学方程式___________。
(5)滤渣①中含CuO、Au和Ag,“酸浸①”可用________浸取(填选项,下同),“酸浸②”可用______浸取。
A.王水 B.稀硝酸 C.浓氢氧化钠溶液 D.稀硫酸
(6)粗碲粉中碲质量分数的测定步骤如下:取mg粗碲粉,加入酸使其转化为亚碲酸(H2TeO3),配制成100mL 溶液,取25.00mL 于锥形瓶中。向锥形瓶中加入V1mLc1mol·L-1酸性K2Cr2O7溶液,充分反应使亚碲酸转化为原碲酸(H6TeO6)。用c2mol·L-1硫酸亚铁铵[ (NH4)2 Fe(SO4)2 ]标准溶液滴定剩余的酸性K2Cr2O7溶液,消耗V2mL硫酸亚铁铵标准溶液。该粗碲粉中碲的质量分数为___________。
五、填空题
20.(2023·安徽马鞍山·统考二模)我国力争2030年前实现碳达峰,2060 年前实现碳中和。CO2 的综合利用是实现碳中和的措施之一。
Ⅰ. CO2和CH4在催化剂表面可以合成CH3COOH,该反应的历程和相对能量的变化情况如下图所示(*指微粒吸附在催化剂表面,H*指H吸附在催化剂载体上的氧原子上,TS表示过渡态):
(1)决定该过程的总反应速率的基元反应方程式为___________。
(2)下列说法正确的有___________。
a.增大催化剂表面积可提高CO2在催化剂表面的吸附速率
b. CH3COOH* 比CH3COOH(g)能量高
c.催化效果更好的是催化剂2
d.使用高活性催化剂可降低反应焓变,加快反应速率
Ⅱ. CO2和 H2在一定条件下也可以合成甲醇,该过程存在副反应ii。
反应i: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1 = -49.3 kJ·mol-1
反应ii: CO2(g) + H2(g CO(g)+ H2O(g) ΔH2
(3)有关物质能量变化如图所示,稳定单质的焓(H)为0,则ΔH2=___________ kJ·mol-1
(4)恒温恒容条件下,仅发生反应ii,反应达到平衡的标志是___________。
a. CO的分压不再发生变化
b.气体平均相对分子质量不再发生变化
c. 气体密度不再发生变化
d. 比值不再发生变化
(5)在5.0MPa,将n(CO2) : n(H2)=5 : 16的混合气体在催化剂作用下进行反应。体系中气体平衡组成比例(CO和CH3OH在含碳产物中物质的量百分数)及CO2的转化率随温度的变化如图所示。
①表示平衡时CH3OH在含碳产物中物质的量百分数的曲线是___________ (填“a”或“b”)。
②CO2平衡转化率随温度的升高先减小后增大,增大的原因可能是___________。
③250℃时反应i: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的 Kp=___________(MPa)-2(用最简分数表示)。
参考答案:
1.D
【详解】A.催化剂改变反应速率,但是不改变焓变,A错误;
B.紫外光固化树脂属于合成有机材料,B错误;
C.“84”消毒液中次氯酸钠和空气中二氧化碳反应转化为碳酸氢钠和次氯酸,NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO,C错误;
D.核酸属于生物大分子,不同生命体的核酸具有不同的特征,核酸检测是判断是否感染新冠病毒的手段之一,D正确。
答案选D。
2.B
【详解】A.反应①中产生的是过氧键,其中氧的价态是-1价,因此1molO2参与反应转移电子数为2NA,故A错误;
B.步骤③中断裂O−O非极性键,形成O−Fe(Ⅳ)极性键,故B正确;
C.反应④中只有极性键的断裂O−Fe(Ⅳ)和C-H,形成O-H极性键,故C错误;
D.根据图示,总过程的反应为:CH4+O2+2H++2e-CH3OH+H2O,故D错误;
故答案选B。
3.D
【分析】由题可知,H2RO3为二元弱酸,H2RO3在溶液中发生电离的方程式为,,pOH=-lgc(OH-),pc=-lgc,则pOH值越大,溶液的碱性越弱,pc值越大,粒子的浓度越小,pOH=0时,溶液的碱性最强,此时对于H2RO3溶液,各粒子浓度关系为c(H2RO3)
B.y点的溶液,即pH=4,由图可知此时,,即,而,故,B错误;
C.为二元弱酸,发生电离:,,曲线①为pc(RO32-)随pOH的变化,曲线②为pc(HRO3-)随pOH的变化,曲线③为pc(H2RO3),z表示,,, mol/L,,所以;C错误;
D.由减去,可得2H2RO3+,其平衡常数K=,z点时,c(H2RO3)=c( HRO3-),此时pOH=12.6,则c(OH-)=10-12.6mol/L,c(H+)==10-1.4mol/L,,x点时,c()=c(),此时pOH=7.3,则c(OH-)=10-7.3mol/L,c(H+)=,则平衡常数,D正确
故答案为D。
4.B
【详解】A.途径一中总反应为O2+2e-+2H+=H2O2,原子利用率为100%,A正确;
B.氮掺杂的碳材料降低了反应的活化能,但不能改变焓变,B错误;
C.途径二中,存在O-C极性共价键的断裂、H-O极性共价键的形成,C正确;
D.催化剂含有C、N元素,且反应过程中有过氧键产生,温度太高可能导致过氧键断裂,C、N元素和O2反应生成氧化物,故温度太高催化剂易发生损耗,D正确;
故选B。
5.B
【详解】A.根据图示,当有1mol苯甲硫醚被氧化为最终产物,消耗2molH2O2,H2O2中O元素化合价由-1降低为-2,共转移4mole-,故A正确;
B. 与H2O2 反应生成 ,元素化合价不变,没有有电子转移,故B错误;
C.双氧水加热易分解,所以催化氧化过程中温度不宜过高,故C正确;
D.催化剂中的-W=O部位与H2O2作用生成活性过氧物 ,故D正确;
选B。
6.D
【详解】A.等浓度的NaCl和NaI混合溶液中,滴加硝酸银,先生成黄色沉淀即AgI,说明AgI溶解度更小,则Ksp(AgI)
C.向两支盛有KI3溶液的试管中,分别滴加淀粉溶液和AgNO3溶液,前者溶液变蓝,后者生成黄色沉淀,说明在KI3溶液中存在I-和I2,则溶液中存在平衡:⇌I2+I-,故C正确;
D.溴蒸气易挥发,挥发出的溴与AgNO3溶液反应生成浅黄色沉淀,因此不能说明液溴与苯发生取代反应,故D错误;
故选:D。
7.C
【详解】A.K2Cr2O7溶液中K1=,平衡常数只与温度有关,加入少量K2Cr2O7固体,c2()与 c()的比值不变,故A错误;
B.根据Cr元素守恒,0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中,c()+ 2c()+ c()> 0.1 mol/L,故B错误;
C.K1==,K2=,,根据图示,当pH=9.0时,,所以c()≈9.9× 10-4.2 mol/L,故C正确;
D.若溶液pH减小,则 =,若溶液pH减小,平衡ii逆向移动,增大,所以减小,故D错误;
选C。
8.A
【详解】A.铁离子不足,反应后滴加少量KSCN溶液,溶液为血红色,可知铁离子不能完全转化,则Fe3+与I-的反应有一定的限度,故A正确;
B.生成少量三溴苯酚易溶于苯酚,则无现象,应选浓溴水检验苯酚,故B错误;
C.NaOH溶液不足,则不能检验有机物中的醛基,操作和结论均不合理,故C错误;
D.氯气与硝酸银溶液反应生成AgCl沉淀,由实验操作和现象可知,不能证明HCl没有吸收完全,故D错误;
故选:A。
9.D
【详解】A.反应过程中O键数有3个、2个发生了变化,A项错误;
B.四氨合铜离子与虚线框的物质都是反应中产生且后续消失的物质均为中间体,B项错误;
C.该离子中铜化合价降低,但N元素化合价升高为0价,故该离子既是氧化剂又是还原剂,C项错误;
D.从图看NO催化还原应该是NO与NH3氧化还原反应,反应为4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O,D项正确;
故选D。
10.(1)E1+E2
(2)25℃,10mL·min-1(或低温,低流速)
(3) 0.076c(CH4) (1-a) =
(4) 66.7%或0.667
【详解】(1)由信息可知,第一步即反应i:CH4(g)+CO2(g)→C(ads)+2H2(g)+CO2(g) ΔH1=E1kJ·mol-1;第二步即反应ii:C(ads)+2H2(g)+CO2(g)→2CO(g)+2H2(g) ΔH2=E2kJ·mol-1;则反应i+反应ii即得制备合成气总反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),根据盖斯定律可知,该反应的反应热ΔH==(E1+E2)kJ·mol-1,故答案为:E1+E2;
(2)一定条件下ads对CO2也有吸附作用,由题干图示信息可知,25℃下流速为10mL/min时,ads吸附CO2的量最大,故该过程的适宜条件是25℃、10mL/min,故答案为:25℃、10mL/min;
(3)①由题干表中数据可知,当c(CH4)=0.1000mol/L时,=0.0076 mol·L-1·min-1,当c(CH4)=0.2000mol/L时,=0.0153 mol·L-1·min-1,由此可知反应速率与c(CH4)成正比,故该反应的速率方程为:=kc(CH4)mol·L-1·min-1,带入数据可知:0.0227=0.3000k,即得k=0.076,故该反应速率方程为:=0.076c(CH4)mol·L-1·min-1,故答案为:0.076c(CH4);
②由上述分析可知,反应速率与c(CH4)成正比,若开始时该反应速率为mol·L-1·min-1,α表示任一时刻甲烷的转化率,该时刻下容器中c(CH4)=(1-α) c(CH4)0,则该反应的速率方程为:=kc(CH4)mol·L-1·min-1= k(1-α) c(CH4)0mol·L-1·min-1=(1-α) mol·L-1·min-1,故答案为:(1-α),
③根据浓度越大反应速率越快,且反应速率与CH4浓度成正比可知,实验测得甲烷浓度由0.400mol·L-1变化到0.200mol·L-1需9.2min,则甲烷浓度由0.200mol·L-1变化到0.100mol·L-1,前者反应速率是后者的两倍,前者变化量也是后者的两倍,故所需时间等于9.2min,故答案为:=;
(4)已知温度为T时,向0.5L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2,一段时间后达到平衡,测得体系中生成2.5molH2O,压强变为原来的75%,由三段式分析:,,2x+y=2.5mol,,解得:x=1,y=0.5,即平衡时c(CO2)==1.0mol/L,c(H2)==3.0mol/L,c(CH4)==2.0mol/L,c(H2O)==5.0mol/L,反应1的平衡常数K===,CH4选择性=×100%=66.7%,故答案为: ;66.7%。
11.(1)A
(2)
(3) 减小 反应速率决定于反应②。升温,反应①快速平衡逆向移动,c(N2O2)下降。升温对反应②的影响弱于c(N2O2)下降对反应②的影响,故此时升温反应速率下降
(4) 0.05p0 < >
【详解】(1)化学反应中正反应的活化能越大,反应速率越慢,根据反应①2NO(g)N2O2(g) ΔH1<0 快速平衡;②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH2<0 慢反应;可知,两反应均为放热反应,且反应②正反应的活化能更大,故符合条件的图像为选项A,答案选A;
(2)因为化学反应速率由慢反应决定,故2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的v正等于v2正,即k正c2(NO)•c(O2)= k2正c(N2O2)•c(O2),k正c2(NO) = k2正c(N2O2),得②k 正= ,反应①快速达平衡时v1正=v1逆,即k1正c2(NO) = k1逆c(N2O2),得①,将①代入②,故k正=;
(3)NO达到所列转化率需要时间越大,反应速率越小,根据表中数据可知,实验表明温度由30℃升高到90℃,该反应速率减小;
反应速率决定于反应②。升温,反应①快速平衡逆向移动,c(N2O2)下降。升温对反应②的影响弱于c(N2O2)下降对反应②的影响,故此时升温反应速率下降;
(4)假设反应按步进行,NO的转化物质的量为2x,NO2的转化物质的量为2y,根据三段式有:
平衡时气体总物质的量为(6-2x+3-x+2x-2y+y)mol=(9-x-y)mol,则同温同体积时,气体的压强之比等于气体物质的量之比,所以,则9-x-y=4.1,p(NO2)=,则2x-2y=2,y=1.95mol,x=2.95mol,p(O2)= =0.05p0,p(N2O4)= =1.95p0,N2O4(g)2NO2(g)的Kp===;
②反应N2O4(g)2NO2(g)开始时N2O4(g)为2mol、4mol N2O4(g),后者相当于在前者基础上再加入2mol N2O4(g),平衡右移,但结果等效于加压,N2O4(g)体积分数增大,但N2O4(g)转化率减小,所以x1<x2,α1>α2。。
12.(1)+123.5
(2) 0.6 320
(3) CO2+C3H8C3H6+CO+H2O c 通入CO2一方面能消耗催化脱氢的产物氢气,另一方面恒压下容器向外膨胀体积变大(稀释作用),均能使平衡正向移动 氧气会与C3H6发生反应,降低丙烯的产率
【详解】(1)由丙烷与丙烯的结构简式可知,丙烷直接催化脱氢制备丙烯的反应中断裂2个C—H键和1个C—C键,形成1个C=C键和1个H—H键,则反应的∆H=(2×413.4+347.7) kJ∙mol-1-(615+436) kJ∙mol-1=+123.5kJ∙mol-1,故答案为:+123.5;
(2)①由图可知,起始丙烷的压强为100kPa,60min时混合气体的总压强为136kPa,设混合气体中氢气的分压为akPa,由方程式可得:(100—a)kPa+akPa+akPa=136kPa,解得a=36kPa,则0~60min之间,氢气分压的平均变化率为=0.6kPa/min,故答案为:0.6;
②图可知,T1℃时,240min反应达到平衡,混合气体的总压强为180kPa,设混合气体中氢气的分压为bkPa,由方程式可得:(100—b)kPa+bkPa+bkPa=136kPa,解得b=80kPa,则应的平衡常数Kp==320kPa,故答案为:320;
(3)①由图可知,一步法的总反应为二氧化碳与丙烷反应生成丙烯、一氧化碳和水,反应的化学方程式为CO2+C3H8C3H6+CO+H2O,故答案为:CO2+C3H8C3H6+CO+H2O;
③由方程式可知,与直接催化脱氢相比,一步法中增加二氧化碳的浓度,有利于平衡向正反应方向移动,丙烷的转化率增大,二步法中加入的二氧化碳与反应生成的氢气反应,生成物浓度减小,恒压下容器向外膨胀体积变大(稀释作用),均能使平衡向正反应方向移动,丙烷的转化率增大,所以相同温度时,直接催化脱氢反应中丙烷的转化率最小,则表示催化脱氢的曲线是c;通入氧化性强于二氧化碳的氧气作为氧化剂的缺点是氧气会与丙烯反应,导致丙烯的产率降低,故答案为:c;通入CO2一方面能消耗催化脱氢的产物氢气,另一方面恒压下容器向外膨胀体积变大(稀释作用),均能使平衡正向移动;氧气会与C3H6发生反应,降低丙烯的产率。
13.(1)N2O(g)+H2(g) =N2(g)+H2O(g) ΔH = −162 kJ mol -1
(2) b b在相对较低的温度下,催化效果较好;且在一定温度范围内,可达到较高的催化效率,便于控制温度
(3) 6 或)
(4) 80% 75%
【详解】(1)I: 2NO(g)+4H2 (g)+O2(g) N2 (g)+4H2O(g) ΔH1=- 574 kJ· mol-1
II: 2NO(g)+3H2(g) +O2(g)N2O(g)+3H2O(g) ΔH2=-412 kJ ·mol-1
根据盖斯定律I-II得H2与N2O反应生成两种无毒物质的热化学方程式N2O(g)+H 2(g) =N2(g)+H2O(g) ΔH = - 574 kJ· mol-1+412 kJ ·mol-1=−162 kJ mol -1;
(2)根据图示,b在相对较低的温度下,催化效果较好;且b在一定温度范围内,可达到较高的催化效率,便于控制温度,所以选用催化剂b。
(3)根据均摊原则,小白球的数目为、大黑球的数目为,白球表示Ti4+、黑球表示O2-,根据TiO2的晶胞图,Ti4+在晶胞中配位数为6;晶胞的密度为g/cm3。
(4)在VL恒容密闭容器中充入lmolNO、2molH2、1molO2,此时起始压强为P0,反应达到平衡时,测得容器内N2O、H2O的物质的量分别为0.1mol、1.5mol。则反应II消耗0.2molNO、0.3molH2、0.1molO2,反应生成0.3molH2O;则反应I生成1.2molH2O,根据反应I方程式,可知反应I消耗0.6molNO、1.2molH2、0.3molO2,同时生成0.3molN2,则NO的平衡效转化率= ;N2 的选择性=;反应后容器中含有0.2molNO、0.5molH2、0.6molO2、0.1molN2O、1.5molH2O、0.3molN2,则反应后的总压强为,反应II的平衡常数Kp= 。
14.(1)2C(s,石墨) + H2(g)=C2H2(g) ΔH= +226.7kJ·mol-1
(2)温度低于500 °C ,反应速率低;温度高于500 °C ,对副反应影响较大,化学平衡向生成CO的方向移动程度增大,不利于甲烷的生成
(3) C II > 45 kPa
【详解】(1)设①C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ·mol-1;
②H2(g) +O2(g)=H2O(1) ΔH2= -285.8 kJ· mol-1;
③2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+ 2H2O(l) △H3=-2599kJ·mol-1;
利用盖斯定律将①×2+②-③×可得:
2C(s,石墨)+H2(g)=C2H2(g) △H=(-393.5kJ/mol)×2+×(-571.6kJ/mol)-×(-2599 kJ/mol)=+226.7kJ/mol;
(2)加氢合成甲烷时,温度低于500℃时,反应速率低,温度高于500℃,对于副反应CO2(g) +H2(g)CO(g)+H2O(g),正反应吸热,平衡向生成CO的方向移动程度增大,都不利于甲烷的生成,故答案为:温度低于500 °C ,反应速率低;温度高于500 °C ,对副反应影响较大,化学平衡向生成CO的方向移动程度增大,不利于甲烷的生成;
(3)①A.该反应前后气体计量系数不变,故气体体积也始终不变,则气体总体积保持不变不能证明反应达到平衡,A错误;
B.由选项A可知,该反应前后气体计量系数不变,且所有的反应物和产物都是气体,则该反应体系的密度始终不变,则混合气体的平均相对分子质量保持不变,不能证明反应达到平衡,B错误;
C.随着反应的进行一氧化氮在减少,氮气在增大,则一直在变化,故不再变化可以证明反应达到平衡,C正确;
故选C;
②由反应方程式CH4(g)+4NO(g)⇌ 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)可知,随着的增大,即增大NO的投入量,平衡正向移动,CH4的转化率增大而NO的转化率却减小,由图3所示信息可知,曲线II表示T3K下NO平衡转化率~的关系,由题干反应方程式CH4(g)+4NO(g)⇌ 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H<0可知,升高温度平衡逆向移动,则NO的转化率减小,由图中曲线I表示=1时NO平衡转化率~关系图,从图中所示信息可知,T越大,则越小,NO的转化率越小,故Tl>T2,故答案为:II;>;
由题干图示信息可知,在=1、T2K下,NO的转化率为40%,根据三段式分析可知,,则该反应平衡时CH4的体积分数为=10%,则此时CH4的平衡分压分别为:p(CH4)==45kPa,p(NO)==30kPa,p(CO2)==5kPa,p(N2)==10kPa,p(H2O)==10kPa,故该反应的标准平衡常数==,故答案为:45kPa;。
15.(1)2a+2b+c
(2) 0.0005 mol/L 50% 660.2 9
(3) 8 (,,)
【详解】(1)根据①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH1 = a kJ·mol -1
②CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH2 = b kJ·mol -1
③2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol -1
由盖斯定律,反应2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)可由2×①+2×②+③得到,则ΔH=(2a+2b+c)kJ·mol -1;
(2)①根据2H2O(g)+CH4(g) CO2(g)+4H2(g),c(H2O)=0.01 mol/L,则c(CH4)=0.005 mol/L,则0~10 min内CH4的反应速率v==0.0005 mol/L,c(H2O)=0.01 mol/L,则生成水为0.02mol,反应的H2为0.04mol,H2转化率α=;
②根据各物质浓度列出三段式为:
K=;,反应温度t约为660.2℃。
③在该条件下测定平衡体系的压强为 300 kPa,则该反应的标准平衡常数 =9;
(3)①1个金刚石晶胞中所含碳原子数为, 已知原子a、b的分数坐标为(0,0,0)和(0,, ), 原子c的分数坐标为(,,)。
②1个金刚石晶胞中所含碳原子数为,金刚石体对角线上的四个原子紧密相连,设晶胞棱长为a,则a=r,晶胞体积=a3,则金刚石晶胞的密度为=g/cm3。
16.(1) 三角锥形 中心原子均为sp3杂化,且都只有一对孤电子对,电负性N>P,NH3中的键合电子(共用电子对)离中心原子更近,排斥力更大,键角越大
(2) +160kJ·mol-l = 高温
(3) 0.01 12.5( MPa)-2 B
(4)催化剂不能使平衡发生移动,该反应为放热反应,温度升高平衡逆向移动,则a点为200℃时使用催化剂甲下的平衡转化率应高于b点的转化率
【详解】(1)NH3中心原子氮原子形成3个共价键且含有1对孤电子对,为sp3杂化,空间构型为三角锥形;NH3的键角大于PH3,原因为:中心原子均为sp3杂化,且都只有一对孤电子对,电负性N>P,NH3 中的键合电子(共用电子对)离中心原子更近,排斥力更大,键角越大;
(2)已知:
Ⅰ.N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH1= -92 kJ·mol-1
Ⅱ. C(s)+O2(g)⇌CO2(g) ΔH2= - 394 kJ·mo1-1
Ⅲ. N2(g)+ 3H2(g)+C(s)+O2(g)⇌H2NCOONH4(s) ΔH3= - 646 kJ·mol-1
由盖斯定律可知,Ⅰ+Ⅱ-Ⅲ得到反应Ⅳ.H2NCOONH4(s)⇌2NH3(g)+ CO2(g),故ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH3=+160 kJ·mol-1;
反应Ⅳ的平衡常数为:K=c2(NH3)c(CO2),密闭容器中加入H2NCOONH4(s),保持温度不变,加压平衡常数不变,则新的平衡条件下NH3的浓度为c2=c1;反应Ⅳ为吸热的熵增反应,故在高温条件下能够自发进行;
(3)刚性的密闭容器中,充入等物质的量N2和H2发生反应Ⅰ,假设投料均为1mol,起始压强为1MPa;10min 末达平衡,测得平衡时压强为0.8MPa,则总的物质的量为1.6mol,总的物质的量减小0.4mol,根据N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)可知生成氨气0.4mol、消耗氮气、氢气分别为0.2mol、0.6mol,平衡时氮气、氢气、氨气分别为0.8mol、0.4mol、0.4mol,则10min内v(N2)=MPa/min。此时平衡常数Kp=。
A.当N2的体积分数不变时,说明正逆反应速率相等,平衡不再移动,反应已经达到化学平衡状态,A正确;
B.反应为放热反应,温度升高化学反应速率加快,平衡逆向移动,化学平衡常数减小,B错误;
C.其他条件不变时,若适当增加N2的用量,平衡正向移动,可以提高H2的平衡转化率,C正确;
D.使用合适的催化剂可以加快化学反应速率,但不该反应的焓变,故ΔH1不变,D正确;
故选B;
(4)催化剂不能使平衡发生移动,该反应为放热反应,温度升高平衡逆向移动,则a点为200℃时使用催化剂甲下的平衡转化率应高于b点的转化率,与图像不符,故200°C时, a点对应的转化率(5%)不是使用催化剂甲下H2的平衡转化率。
17.(1)-48.9
(2) > 因为反应I的ΔH1<0,而反应II的 ΔH2>0,故升高温度反应I左移,而反应II右移,故CH3OH的选择性降低 13%
(3) 31 kJ/mol 加催化剂 越多
【详解】(1)(1)已知:H2(g)、C'H3OH (l)的燃烧热△H分别为- 285.8kJ /mol和- 726. 5kJ/mol,则根据燃烧热的定义列出燃烧热的热化学方程式如下:H2(g) + O2(g)= H2O(l)△H1 =-285.8kJ/mol①,3CH3OH(l) + O2(g) = CO2(g)+ 2H2O(l) △H2 = -726.5kJ /mol②,结合给定反应:CH3OH(l)CH3OH(g)△H3 =+ 38kJ/mol③,
H2O(l)= H2O(g)△H4 = +44kJ /mol ④,根据盖斯定律可知①×3-②+③+④得到CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH (g) + H2O (g);则反应热△H=△H1×3-△H2+△H3+△H4= -48.9kJ /mol;
(2)①由图可知,相同温度时,二氧化碳的转化率和甲醇的选择性Cat.1均高于Cat.2,则催化效果Cat.1强于Cat.2;
②在210 ~ 270℃间,若温度升高,催化剂的活性降低或更有利于反应6速率增大,会导致甲醇的选择性随温度的升高而下降,温度升高,催化剂的活性降低(或温度升高,更有利于反应b速率增大) ;
③设起始时二氧化碳的物质的量为a,平衡时一氧化碳的物质的量为b,甲醇的物质的量为C,由甲醇的选择性为80%可得×100%=80%,解得c= 4b,由反应方程式可知,反应消耗二氧化碳和氢气的物质的量分别为(4b+b)、(12b + b),由二氧化碳的转化率为15%可得×100%= 15%,解得a = 33b,则氢气的转化率为×100%=×100%≈13%;
④平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、一氧化碳和水的平衡分压分别为、、,反应b的压强平衡常数;
(3)①根据图像并结合公式可得:9.2= -3.2Ea+ C,3.0= -3.4Ea + C,联立方程,解得Ea = 31 kJ/mol;
②当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线B所示,此时满足:9.2= -3.2Ea+ C, 1.0= -3.6Ea + C,联立方程,解得Ea = 20,活化能减小,则实验可能改变的外界条件是更换了更高效的催化剂;
③此经验公式说明对于某个基元反应,当升高相同温度时,其活化能越大,反应速率增大的越多。
18.(1)<
(2)AgClO+2HCl=AgCl+Cl2↑+H2O
(3)KSCN溶液
(4)白色沉淀逐渐变为黄色,后逐渐溶解,溶液变为蓝色
(5)在饱和NaCl溶液发生沉淀转化:AgClO(s)+Cl-(aq)AgCl(s)+ClO-(aq),溶液中c(ClO-)增大
(6)AgCl、AgClO
(7)AgClO:0.015mol;AgCl:0.020mol
【分析】通过对比实验研究某一因素对实验的影响,应该要注意控制研究的变量以外,其它量要相同,以此进行对比;
【详解】(1)氯离子和银离子生成氯化银沉淀,导致Cl2+H2O⇌HCl+HClO平衡正向移动,次氯酸浓度增大,故实验序号②中品红溶液褪色所需时间小于15s;
(2)实验产生黄绿色气体说明生成了氯气,淀粉KI试纸变蓝说明生成的氯气氧化碘离子生成碘单质,则次氯酸银和浓盐酸发生氧化还原反应,次氯酸根中氯元素化合价降低、HCl中氯元素化合价升高,反应生成了氯气,根据质量守恒,还会生成氯化银和水,反应为AgClO+2HCl=AgCl+Cl2↑+H2O;
(3)次氯酸根离子具有强氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,铁离子能和KSCN溶液反应变为红色,故实验序号②中滴加的溶液为KSCN溶液;
(4)已知,AgI能溶于较高浓度KI溶液中;次氯酸根离子具有强氧化性,次氯酸银和碘离子发生氧化还原生成碘单质和碘化银沉淀,生成碘化银又溶于过量的高浓度KI溶液中,故现象为白色沉淀逐渐变为黄色,后逐渐溶解,溶液变为蓝色;
(5)在饱和NaCl溶液中氯离子浓度很高,发生沉淀转化:AgClO(s)+Cl-(aq)AgCl(s)+ClO-(aq),平衡正向移动,溶液中c(ClO-)增大,使得品红溶液褪色;
(6)结合实验可知,氯气和水生成盐酸和次氯酸,两者与硝酸银反应分别生成氯化银沉淀、次氯酸银沉淀,故白色沉淀的主要成分为AgCl、AgClO;
(7)查阅资料:HClO不稳定,见光易分解,推知AgClO受热分解,则次氯酸银分解生成氯化银和氧气,固体减少质量为氧气的质量15.0625g-14.8225g=0.24g,氧气物质的量为0.0075mol,根据氧原子守恒可知,次氯酸银为0.015mol,则氯化银物质的量为。
19.(1)5s25p4
(2) 使气体与固体充分混合,使反应物充分反应 Na2TeO3、 Na2SiO3
(3)H2O2易分解,可以降低H2O2分解率,提高H2O2的利用率
(4)
(5) D B
(6)
【分析】阳极泥中含有Cu2Te、Au、Ag;根据题中信息可知,在“焙烧”过程中,主要是Cu2Te被氧化,且生成CuO、TeO2 、SiO2等;经过“碱浸”,TeO2变为, SiO2变为而留在“滤液①”,而“滤渣①”主要含有CuO、Ag、Au;“滤渣①”经过两次酸浸,则“酸浸①”可以使用H2SO4溶解氧化铜,分离出Ag、Au,“酸浸②”可以使用HNO3,溶解Ag分离出Au;向“滤液①”中加入双氧水,将氧化为,得到 Na2TeO4沉淀,再经过“热还原”得到碲粉。
【详解】(1)基态Te原子的价电子排布式为5s25p4,答案为:5s25p4;
(2)“焙烧”时气体与固体原料逆流而行,目的是使气体与固体充分混合,使反应物充分反应,由分析知“滤液①”中 的成分为Na2TeO3、 Na2SiO3,答案为:使气体与固体充分混合,使反应物充分反应,Na2TeO3、 Na2SiO3;
(3)“氧化”步骤中,双氧水需分批加入的目的是H2O2易分解,可以降低H2O2分解率,提高H2O2的利用率,答案为:H2O2易分解,可以降低H2O2分解率,提高H2O2的利用率;
(4)“热还原”时+4价的硫被氧化为+6价碲被还原为金属单质,发生反应的化学方程式:;
(5)由分析可知滤渣①中含CuO、Au和Ag,“酸浸①”可用浸取稀硫酸浸取,“酸浸②”可用稀硝酸浸取,答案为:D B;
(6)根据电子转移守恒可知亚碲酸与酸性K2Cr2O7的物质的量之比是3∶1,硫酸亚铁铵与酸性K2Cr2O7的物质的量之比是6∶1,所以得到=mol,粗碲粉中碲的质量分数为 = 。
20.(1)CH3* + CO2*= CH3COO*或CH3*+ H* + CO2*= CH3COO* +H*
(2)ac
(3)+41
(4)ad
(5) a 温度升高后,以副反应(或反应ii )为主,副反应(或反应ii )是一个吸热反应,升高温度平衡正向移动(其他合理答案也可)
【详解】(1)从图中可以看出,第二个过渡态的活化能最大,则此步为控速步,其基元反应CH3* + CO2*= CH3COO*或CH3*+ H* + CO2*= CH3COO* +H*。
(2)a.增大催化剂表面积,可提高CO2在催化剂表面的接触面积,从而提高二氧化碳在催化剂表面的吸附速率,故正确;
b.从图中可以看出 CH3COOH* 比CH3COOH(g)能量要低得多,故错误;
c.从图中看出,催化剂2参与的反应中,活化能都比催化剂1参与的相同的反应活化能低,所以催化效果更好的是催化剂2,故正确;
d.使用高活性催化剂能加快反应速率,但不能降低反应焓变,故错误。
故选ac。
(3)从图分析,有热化学方程式① ② 则根据盖斯定律分析,有②-①得热化学方程式CO2(g) + H2(g CO(g)+ H2O(g) ΔH2=-242+283=+41 kJ·mol-1。
(4)恒温恒容条件下a. CO的分压不再发生变化能说明反应到平衡,故正确;b.该反应前后气体总物质的量的不变,故气体平均相对分子质量始终不变,故气体平均相对分子质量不再发生变化不能说明反应到平衡,故错误;c. 该反应在密闭容器中进行,容器的体积不变,反应体系全为气体,气体总质量不变,故气体密度始终不变,故密度不再发生变化不能说明到平衡,故错误;d. 比值不再发生变化说明该反应到平衡,故正确。故选ad。
(5)①反应i为放热反应,反应ii为吸热反应,升温反应i逆向移动,反应ii正向移动,故表示平衡时CH3OH在含碳产物中物质的量百分数的曲线是a。
②CO2平衡转化率随温度的升高先减小后增大,增大的原因可能是升温后反应以反应ii为主,该反应为吸热反应,升温正向移动,二氧化碳的转化率增大。
③根据将n(CO2) : n(H2)=5 : 16假设,起始加入的二氧化碳为5mol,氢气为16mol,250℃时二氧化碳的转化率为20%,即反应的二氧化碳的量为1mol,体系中一氧化碳和甲醇在含碳产物中的物质的量百分数为50%,即各为0.5mol,
反应i: ,,平衡时二氧化碳为5-1=4mol氢气为16-1.5-0.5=14mol,甲醇为0.5mol,水为0.5+0.5=1mol,一氧化碳为0.5mol,总物质的量为4+14+0.5+1+0.5=20mol,CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的 Kp=。
河南高考化学三年(2021-2023)模拟题汇编-16化学反应速率与化学平衡(1): 这是一份河南高考化学三年(2021-2023)模拟题汇编-16化学反应速率与化学平衡(1),共46页。试卷主要包含了单选题,原理综合题,工业流程题等内容,欢迎下载使用。
甘肃高考化学三年(2021-2023)模拟题汇编-04化学反应速率与化学平衡: 这是一份甘肃高考化学三年(2021-2023)模拟题汇编-04化学反应速率与化学平衡,共27页。试卷主要包含了单选题,原理综合题等内容,欢迎下载使用。
吉林高考化学三年(2021-2023)模拟题汇编-11化学反应速率与化学平衡: 这是一份吉林高考化学三年(2021-2023)模拟题汇编-11化学反应速率与化学平衡,共48页。试卷主要包含了单选题,原理综合题,工业流程题,填空题等内容,欢迎下载使用。