高考化学三轮冲刺热点题型特训 六、陌生图像读图专练

六、陌生图像读图专练

1．用CO合成甲醇(CH3OH)反应的化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＜0，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。

(1)a、b、c三点平衡常K(a)、K(b)、K(c)的大小顺序是________________。

(2)b、d两点的平均相对分子质量为M(b)、M(d)，则M(b)________(填“＞”、“＜”、“＝”)M(d)。

答案　(1)K(a)＞K(b)＞K(c)

(2)＞

解析　(1)由图可知a、b、c三点压强相同；由化学方程式可知，温度升高，平衡逆向(吸热方向)移动，CO的平衡转化率减小，故T1＜T2＜T3，K(a)＞K(b)＞K(c)。(2)由d到b压强增大，CO的转化率增大，正向气体分子数减少，因而平均相对分子质量增大，即M(b)＞M(d)。

2．常温下，在20 mL 0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1 HCl溶液40 mL，溶液中含碳元素的各种微粒(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如图所示。

回答下列问题：

(1)由图分析可得，在同一溶液中，H2CO3、HCO、CO________(填“能”或“不能”)大量共存。

(2)已知在25 ℃时，CO水解反应的平衡常数(水解常数用Kh表示)Kh＝＝2×10－4，当溶液中c(HCO)∶c(CO)＝2∶1时，溶液的pH＝________。

(3)当混合液的pH＝________时，开始放出CO2气体。

答案　(1)不能　(2)10　(3)6

解析　由图像可知，常温下在20 mL 0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1 HCl溶液40 mL，先反应生成碳酸氢钠，碳酸氢根离子再与盐酸反应生成碳酸，进而分解产生二氧化碳、水。

(1)由反应及图像可知，在同一溶液中H2CO3与CO转化为HCO，故H2CO3、HCO、CO不能大量共存。

(2)当溶液中c(HCO)∶c(CO)＝2∶1时，根据Kh＝＝2×10－4，则有c(OH－)＝＝1×10－4 mol·L－1，c(H＋)＝ mol·L－1＝1×10－10 mol·L－1，

pH＝－lg 10－10＝10。

(3)当溶液中H2CO3达到饱和后，开始放出CO2气体，由图像可以看出，当pH＝6时，H2CO3达到饱和，开始放出CO2气体。

3．工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式：CH3OH(g)＋CO(g)HCOOCH3(g)　ΔH＝－29.1 kJ·mol－1。科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如图1、2：

(1)从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是________。

a．3.0×106 Pa～3.5×106 Pa

b．3.5×106 Pa～4.0×106 Pa

c．4.0×106 Pa～4.5×106 Pa

(2)实际工业生产中采用的温度是80 ℃，其理由是____________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)b

(2)高于80 ℃时，温度对反应速率影响较小，且反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率较低

解析　(1)从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，图像中转化率变化最大的是3.5×106 Pa～4.0×106 Pa。

(2)依据图像分析温度在高于80 ℃对反应速率影响不大，反应是放热反应，温度过高，平衡逆向进行，不利于转化率增大。

4．炼铅和用铅都会使水体因重金属铅的含量大而造成严重污染。水溶液中铅的存在形态主要有Pb2＋、Pb(OH)＋、Pb(OH)2、Pb(OH)、Pb(OH)。各形态铅的浓度分数x与溶液pH变化的关系如图所示。

(1)向含Pb2＋的溶液中逐滴滴加NaOH，溶液变浑浊，继续滴加NaOH溶液又变澄清；pH≥13时，溶液中发生的主要反应的离子方程式为______________________________________。

(2)科研小组发现一种新型试剂DH(s)去除Pb2＋的效果最好，可除去水中的痕量铅和其他杂质离子。若DH(s)在脱铅过程中发生的主要反应为2DH(s)＋Pb2＋D2Pb(s)＋2H＋，则脱铅时最合适的pH约为________。

答案　(1)Pb(OH)＋OH－===Pb(OH)

(2)6

解析　(1)pH≥13时，Pb(OH)浓度减小，Pb(OH)浓度增大，Pb(OH)与氢氧根离子结合为Pb(OH)，反应离子方程式为Pb(OH)＋OH－===Pb(OH)。

(2)反应为2DH(s)＋Pb2＋D2Pb(s)＋2H＋，参加反应的是Pb2＋，由图像可知，选择pH要使铅全部以Pb2＋形式存在，则脱铅时最合适的pH约为6。

5．为探究碳化钙合成机理，有学者认为可能存在以下5种反应(状态已省略)：

①CaO＋3CCaC2＋CO平衡常数K1

②CaO＋CCa＋CO平衡常数K2

③Ca＋2CCaC2平衡常数K3

④2CaO＋CaC23Ca＋2CO平衡常数K4

⑤CaC2Ca＋2C平衡常数K5

相应图像如图：

其中属于放热反应的是________(填序号)；从平衡常数看，2 700 ℃ 以上反应趋势最小的是________(填序号)。

答案　③　⑤

解析　温度越高K值越小的曲线是③，所以③是放热反应；反应趋势最小的是平衡常数曲线最平坦的⑤。

6．以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。

在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如上图所示。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是____________________________________________。

答案　温度超过250 ℃，催化剂的催化效率明显降低

解析　先弄清两条曲线的含义，实线代表催化效率，虚线代表乙酸的生成速率。这里涉及到影响反应速率的两个因素：催化剂和温度，从图像上看出100～250 ℃，温度升高，催化效率提高，而250～300 ℃，升高温度，催化效率下降，因而乙酸的生成速率下降。

7．高铁酸钾(K2FeO4，暗紫色固体)，溶于水发生水解反应：4FeO＋10H2O4Fe(OH)3＋8OH－＋3O2，是一种新型、高效、多功能的水处理剂，下图分别是1 mol·L－1的K2FeO4溶液在不同pH和温度下c(FeO)随时间的变化曲线。

根据以上两图，说明配制K2FeO4溶液的注意事项__________________________________

________________________________________________________________________。

答案　低温、碱性条件下配制溶液

解析　高铁酸根离子水解方程式：4FeO＋10H2O4Fe(OH)3＋8OH－＋3O2↑，依据图中数据可知升高温度，减小pH值，高铁酸根离子浓度降低，所以应在低温、碱性条件下配制高铁酸钾溶液。

8．研究发现，NOx是雾霾的主要成分之一，NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。

已知：4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)

ΔH＝－1 810 kJ·mol－1

(1)相同条件下，在2 L恒容密闭容器中，选用不同的催化剂，上述反应产生N2的物质的量随时间变化如图1所示。

①0～50 s在A催化剂作用下，反应速率v(N2)＝_______________________________。

②在A、B、C三种催化剂下，清除氮氧化物反应的活化能分别表示为Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)，根据图1曲线，判断三种催化剂条件下，活化能由大到小的顺序为________________。

(2)在氨气足量时，反应在催化剂A作用下，经过相同时间，测得脱氮率随反应温度的变化情况如图2所示，据图可知，在相同的时间内，温度对脱氮率的影响是________________

________________________________________________________________________，

其可能的原因是____________________________________________

(已知A、B催化剂在此温度范围内不失效)。

答案　(1)①2.5×10－5 mol·L－1·s－1　②Ea(C)＞Ea(B)＞Ea(A)

(2)300 ℃之前，温度升高脱氮率逐渐增大，300 ℃之后温度升高脱氮率逐渐减小　300 ℃前反应未平衡，脱氮率决定于速率，温度越高速率越快，所以脱氮率增大，300 ℃之后反应达平衡，该反应正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，脱氮率减小

解析　(1)①v(N2)＝＝2.5×10－5 mol·L－1·s－1。

②由图1明显看出分别在A、B、C三种催化剂下反应速率依次减小，活化能越大，反应速率越小，因而Ea(C)＞Ea(B)＞Ea(A)。

(2)由图可知300 ℃以前，温度越高脱氮率越高，300 ℃以后温度越高脱氮率越低，原因可能是300 ℃前是平衡的建立过程，而300 ℃后是平衡的移动。

9．乙烯气相水合反应的热化学方程式为C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)　ΔH＝－45.5 kJ·mol－1，下图是乙烯气相水合法制乙醇中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1]。

(1)列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp＝_________________

(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。

(2)图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为________________，理由是________________。

(3)气相直接水合法常采用的工艺条件：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ℃、压强6.9 MPa，n(H2O)∶n(C2H4)＝0.6∶1。乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施是有____________、______________。

答案　(1)设起始时C2H4和H2O(g)的物质的量均为n mol，则＝＝≈0.07

(2)p1＜p2＜p3＜p4　反应分子数减少，相同温度下，压强升高乙烯转化率提高

(3)将产物乙醇液化移去　增加n(H2O)∶n(C2H4)比

解析　(1)设起始时C2H4和H2O(g)的物质的量均为n mol，根据A点C2H4的转化率为20%，则平衡时C2H4、H2O(g)和C2H5OH的物质的量分别为80%n mol、80%n mol和20%n mol，则Kp＝＝

＝≈0.07。

(2)增大压强，平衡将正向移动，能提高C2H4的转化率，故利用图像可知压强：p1＜p2＜p3＜p4。

(3)为了使平衡正向移动，还可以将乙醇液化及时分离，或采取增大n(H2O)∶n(C2H4)之比等措施。

10．碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：

Bodensteins研究了下列反应：

2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH＝＋11 kJ·mol－1

在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：

(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_____________________________。

(2)上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为____________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min时，v正＝________min－1。

(3)由上述实验数据计算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为______________(填字母)。

答案　(1)　(2)k正/K　1.95×10－3　(3)A点、E点

解析　(1)2HI(g)H2 (g)＋I2 (g)是反应前后气体物质的量不变的反应。反应后x(HI)＝0.784，则x(H2)＝x(I2)＝0.108，K＝＝＝

。

(2)到达平衡时，v正＝v逆，即k正

x2(HI)＝k逆x(H2)x(I2)，k逆＝k正·＝k正/K，在t＝40 min时，x(HI)＝0.85，v正＝k正x2(HI)＝0.002 7 min－1×(0.85)2＝1.95×10－3 min－1。(3)原平衡时，x(HI)为0.784，x(H2)为0.108，二者图中纵坐标均约为1.6(因为平衡时v正＝v逆)，升高温度，正、逆反应速率均加快，对应两点在1.6上面， 升高温度，平衡向正反应方向移动，x(HI)减小(A点符合)，x(H2)增大(E点符合)。

11．不同的金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度曲线如图所示。

(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是______。

(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH为________(填字母)。

A．＞1  B．4左右  C．＜6

(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，______(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法将其除去，理由是_______________________________________。

答案　(1)Cu2＋

(2)B

(3)不能　Co2＋、Ni2＋沉淀的pH范围相差太小

解析　由图像可知Fe3＋沉淀pH范围大约为1.8～2.7，Cu2＋沉淀pH范围约为4.5～5.9，Ni2＋、Co2＋沉淀pH范围都约是7～7.9，相差很小。