2023年高考真题变式分类汇编:化学平衡常数3

2023年高考真题变式分类汇编:化学平衡常数3
一、选择题
1.(2022·江苏)用尿素水解生成的催化还原,是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为,下列说法正确的是(  )
A.上述反应
B.上述反应平衡常数
C.上述反应中消耗,转移电子的数目为
D.实际应用中,加入尿素的量越多,柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小
【答案】B
【知识点】焓变和熵变;化学平衡常数
【解析】【解答】A.由方程式可知,该反应是一个气体分子数增大的反应,即熵增的反应,反应ΔS>0,故A不符合题意;
B.平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比,由方程式可知,反应平衡常数,故B符合题意;
C.反应每消耗4mol氨气,反应转移12mol电子,则反应中消耗1mol氨气转移电子的数目为3mol×4××6.02×1023=3×6.02×1023,故C不符合题意;
D.实际应用中,加入尿素的量越多,尿素水解生成的氨气过量,柴油机车辆排放的氨气对空气污染程度增大,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.该反应是气体体积分子数增大的反应,ΔS>0;
B.平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比;
C.每消耗4mol氨气,反应转移12mol电子;
D.氨气也会污染空气。
2.(2022·重庆市)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1:NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104Pa
反应2:2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103Pa
该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是(  )
A.反应2的平衡常数为4×106Pa2
B.通入NH3,再次平衡后,总压强增大
C.平衡后总压强为4.36×105Pa
D.缩小体积,再次平衡后总压强不变
【答案】B
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算
【解析】【解答】A.反应2的平衡常数为,A不符合题意;
B.,平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数不变,再次达平衡后,容器内各气体分压不变,总压强不变,B符合题意;
C., ,,,所以总压强为:,C不符合题意;
D.达平衡后,缩小体积,平衡逆向移动,温度不变,平衡常数不变,再次平衡后总压强不变,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.根据计算;
B.平衡常数只与温度有关;
C.分别计算各物质分压,再根据计算总压强;
D.温度不变,平衡常数不变。
3.(2022·海南)某温度下,反应在密闭容器中达到平衡,下列说法正确的是(  )
A.增大压强,,平衡常数增大
B.加入催化剂,平衡时的浓度增大
C.恒容下,充入一定量的,平衡向正反应方向移动
D.恒容下,充入一定量的,的平衡转化率增大
【答案】C
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A.该反应是一个气体分子数减少的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,则v正> v逆,平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,A不符合题意;
B.催化剂不影响化学平衡状态,加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度,B不符合题意;
C.恒容下,充入一定量的H2O(g),H2O(g)的浓度增大,平衡向正反应方向移动,C符合题意;
D.恒容下,充入一定量的CH2=CH2 (g),平衡向正反应方向移动,但是CH2=CH2 (g)的平衡转化率减小,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.平衡常数只与温度有关;
B.催化剂不影响平衡状态;
C.增大某一反应物浓度,平衡正向移动;
D.增大某一反应物浓度,平衡正向移动,但是其转化率减小。
4.(2023·松江模拟)充分利用已有的数据是解决化学问题的重要途径。下列数据的利用正确的是
A.利用化学平衡常数判断化学反应进行的快慢
B.利用元素最高化合价判断物质氧化性的强弱
C.利用沸点数据设计互溶液体混合物的分离方法
D.利用物质的摩尔质量判断相同状态下物质密度的大小
【答案】C
【知识点】化学平衡常数;物质的分离与提纯
【解析】【解答】A.平衡常数的大小体现一个可逆反应进行的程度大小;A不符合题意;
B.元素越易得电子,氧化性越强,B不符合题意;
C.沸点差别,可以选用蒸馏的方法分离,C符合题意;
D.需要考虑物质的状态,气体和液体没有可比性,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】A.化学平衡常数体现可逆反应进行的程度。
B.物质氧化性强弱取决于元素原子得电子的难易程度。
C.蒸馏适用于沸点不同的互溶液体。
D.根据PV=nRT、m=nM和m=ρV可得PM=ρRT。
5.(2022高三上·海淀期末)血红蛋白结合后的结构如图所示,与周围的6个原子均以配位键结合。也可与血红蛋白配位,它与血红蛋白结合的能力约为的230~270倍。二者与血红蛋白结合的反应可表示为:① ;② ,下列说法错误的是
A.形成配位键时提供空轨道
B.电负性:,故中与配位的是O
C.由题意可得结论:相同温度下,
D.中毒患者进入高压氧舱治疗,平衡①、②移动的方向相反
【答案】B
【知识点】配合物的成键情况;化学平衡常数;化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A.存在空轨道,形成配位键时提供空轨道,A不符合题意;
B.电负性:,O在成键时不易给出孤电子对,故中与配位的是C,B符合题意;
C.也可与血红蛋白配位,它与血红蛋白结合的能力约为的230~270倍,可知反应②正向进行程度比①大,故相同温度下,,C不符合题意;
D.中毒患者进入高压氧舱治疗,氧气浓度增大,反应①平衡正向移动,Hb浓度减小,反应②平衡逆向移动,二者平衡移动的方向相反,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.配合物中,含有空轨道的原子提供空轨道、含有孤电子对的原子提供孤电子对而形成配位键;
C.平衡常数越大,反应的进行程度越大;
D.CO中毒患者进入高压氧舱治疗,氧气浓度增大,平衡①正向移动、②逆向移动。
6.(2022高三上·金山模拟)利用合成气(CO和H2)在催化剂作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)+Q(Q>0),反应体系中CO的平衡转化率α(CO)与温度、压强的关系如图所示。下列说法错误的是(  )
A.升高温度,平衡常数减小
B.p1>p2>p3
C.在不同温度、压强下进行该反应,α(CO)不可能相等
D.若α(CO)=α(H2),则合成气中
【答案】C
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.根据化学方程式可知,该反应为放热反应,升高温度,利于平衡逆向移动,则平衡常数减小,A不符合题意;
B.该反应前后气体分子数减小,一定温度下,加压利于平衡正向移动,则α(CO)增大,结合图中信息可知,p1>p2>p3,B不符合题意;
C.根据图示信息,以α(CO)=0.75作平行于横坐标的直线,所得直线与三条曲线相交,说明在不同温度、压强下进行该反应,α(CO)可能相等,C符合题意;
D.根据方程式可知,Δn(CO):Δn(H2)=1:2,若α(CO)=α(H2),说明起始n(CO):n(H2)=1:2,即合成气中 ,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.根据勒夏特列原理进行分析。
B. 该反应前后气体分子数减小,加压利于平衡正向移动。
C.根据化学平衡的影响因素,结合图像进行分析。
D.根据化学方程式中物质的计量系数关系及转化率表达式进行分析。
7.(2022·光明模拟)工业上制备硝酸过程中涉及反应: 。某实验小组测得不同条件下反应平衡时的体积分数变化如下图(图中X、Y分别代表温度或压强),下列说法错误的是(  )
A.图中X表示温度,Y表示压强
B.
C.对应条件下的平衡常数:a>b>c
D.、条件下,e点对应状态时v(逆)>v(正)
【答案】A
【知识点】化学平衡常数;化学反应速率的影响因素;化学平衡移动原理;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.该反应中温度越高的平衡体积分数越低,压强越大的平衡体积分数越大,由图可知Y表示温度,X表示压强,A项符合题意;
B.压强越大的平衡体积分数越大,所以,B项不符合题意;
C.反应为放热反应,温度越高平衡常数越小,所以a>b>c,C项不符合题意;
D.、Y1条件下,e点状态体积分数较高,反应逆向进行,此时v(逆)>v(正),D项不符合题意。
故答案为:A。
【分析】A.该反应属于放热反应,反应前后气体分子数减小,升温、减压均利于平衡逆向移动。
B.可利用控制变量法进行分析。
C.平衡常数只与温度有关,升温利于平衡逆向移动,平衡常数减小。
D.根据勒夏特烈原理进行分析,注意反应逆向进行,则v(逆)>v(正)。
8.(2022·温州模拟)在某容积可变的密闭容器中加入等量的A、B混合气体共4mol,发生反应:mA+nBpC,保持一定温度,改变压强分别达到平衡时,测得不同压强下气体A的物质的量浓度如表:
压强p/Pa 2×105 5×105 1×106 3×106
c(A)/mol·L-1 0.08 0.20 0.40 0.80
下列说法一定正确的是(  )
A.保持一定温度,增大压强,平衡正向移动
B.当压强为3×106Pa时,此反应的平衡常数表达式:Kp=
C.反应平衡后若增大压强,则新平衡的逆反应速率大于原平衡的逆反应速率
D.若再向体系中加入bmolB,当重新达到平衡时,体系中A、B、C总物质的量为(4+b)mol
【答案】D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡移动原理
【解析】【解答】A.由分析可知压强小于1×106Pa增大压强,平衡不移动,压强大于1×106Pa增大压强,平衡可能正向移动,A不符合题意;
B.由分析可知当压强为3×106Pa时,C为非气态,故平衡常数表达式为Kp=,B不符合题意;
C.恒温恒压下,气体物质的量之比=压强之比,故当为非气态时增大压强,平衡虽然正向移动,但新平衡时体系中A、B的浓度和增压之前相等,新平衡的逆反应速率与原平衡相等,C不符合题意;
D.由于m+n=p,则平衡时A、B、C总物质的量为4mol,设再充入bmolB后B转化nxmol,则A转化mxmol,C生成pxmol,当重新达到平衡时,体系中A、B、C总物质的量为(4-mx-nx+px+b)mol=(4+b)mol+[p-(m+n)]mol=(4+b)mol+0mol=(4+b)mol,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A、增大压强,平衡朝气体系数缩小的方向移动;
B、分压平衡常数要结合分压判断,分压之比等于物质的量之比;
C、增大压强,平衡朝气体系数缩小的方向移动;
D、结合左右两边的化学计量数判断。
9.(2022·徐汇模拟)向恒容密闭容器中充入amolCO和bmol,发生反应:,的平衡转化率如图所示,下列说法正确的是(  )
A.150℃时,若该反应的,则
B.该反应为吸热反应
C.COS与的浓度之比保持不变时,反应达到平衡状态
D.平衡后,向容器中再通入amolCO,逐渐增大至不变
【答案】A
【知识点】化学平衡常数;化学平衡状态的判断;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.150℃时H2S的转化率为40%,平衡时H2S的物质的量变化为0.4b,,设容器的体积为V,则该反应的平衡常数,整理可得a:b=6:5,故A符合题意;
B.温度升高H2S的转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,该反应为放热反应,故B不符合题意;
C.COS和H2均为生成物,计量数之比为1:1,反应从左侧开始,则 COS与的浓度之比始终不变,无法判断平衡状态,故C不符合题意;
D.通入CO后的瞬间,正反应速率立即增大,逆反应速率不变,之后正反应速率逐渐减小、逆反应速率逐渐增大,直至正逆反应速率相等,重新达到平衡状态,故D不符合题意,
故答案为:A。
【分析】A.依据计算;
B.依据化学平衡移动原理分析;
C.利用“变者不变即平衡”;
D.依据影响反应速率和化学平衡的因素分析;
10.(2022·太原模拟)常温下,二元酸H2A的Ka1=1.3 ×10-7,Ka2=7.1×10-15,难溶盐CuA、ZnA饱和溶液中沉淀溶解平衡时相关离子浓度的变化如图所示,已知Ksp (CuA)< Ksp(ZnA)。下列说法错误的是(  )
A.m线表示CuA饱和溶液中相关离子的浓度变化,且Ksp(CuA )的数量级为10-37
B.a点对应的可以是CuA的不饱和溶液,也可以是ZnA的不饱和溶液
C.向p点的溶液中加入少量Na2A固体,溶液组成可能变为q点
D.向等浓度、等体积的稀H2SO4中分别加入少许等物质的量的ZnA和CuA两种固体,ZnA、CuA都能溶解
【答案】D
【知识点】化学平衡常数;化学反应速率与化学平衡的综合应用;化学平衡的计算
【解析】【解答】A.在m线上,当横坐标等于20时,纵坐标约等于16.4,即c(Cu2+)=10-20,c(A2-)=10-16.4,故Ksp= c(Cu2+) c(Cu2+)=10-20×10-16.4=10-36.4,数量级为10-37,A项不符合题意;
B.A点的横纵坐标之积小于m、n线上任意一点横纵坐标之积,即a点Qc<Ksp,故为ZnA和CuA的不饱和溶液,B项不符合题意;
C.向P点加入少量Na2A固体,溶液中c(A2-)增大,减小,对于ZnA的沉淀溶解平衡逆向移动,c(Zn2+)减小,则增大,故可以实现p点变为q点,C项不符合题意;
D.由曲线可知,Ksp(CuA)很小,故很难溶于稀硫酸,Ksp(ZnA)相对较大,可以溶解在稀硫酸中,D项符合题意;
故答案为:D。
【分析】A、Ksp= c(Cu2+) c(Cu2+);
B、计算出a点Qc与Ksp,比较大小;
C、加入Na2A固体后,溶液中c(A2-)增大,减小;
D、CuA难溶于稀硫酸。
11.(2022·威海模拟)下列由实验操作及现象所得结论正确的是(  )
A.向某溶液中滴加稀NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸靠近管口,试纸不变蓝,证明该溶液中不含
B.将饱和NaBr溶液滴入AgCl浊液中,沉淀颜色由白色变为淡黄色,证明
C.常温下,用pH试纸分别测定浓度均为溶液和溶液,后者pH大,证明酸性:
D.将同浓度同体积的溶液与溶液混合,充分反应后滴入KSCN溶液,溶液变红色,证明该反应存在一定限度
【答案】D
【知识点】化学平衡常数;几组未知物的检验;比较弱酸的相对强弱的实验
【解析】【解答】A.由于NH3极易溶于水,故检验若不加热,可能无法检验到NH3,向某溶液中滴加稀NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸靠近管口,试纸不变蓝,也不能证明该溶液中不含,需加入NaOH溶液后加热,再用湿润的红色石蕊试纸靠近管口,才能证明有无,A不合题意;
B.将饱和NaBr溶液滴入AgCl浊液中,由于Qc(AgBr)=c(Ag+)c(Br-)>Ksp(AgBr),析出AgBr沉淀,沉淀颜色由白色变为淡黄色,不能说明存在沉淀的转化,无法证明,B不合题意;
C.已知CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-、S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-,故常温下,用pH试纸分别测定浓度均为溶液和溶液,后者pH大,只能证明酸性:HS-<CH3COOH,无法比较的酸性强弱,C不合题意;
D.已知反应:2Fe3+++H2O=2Fe2++3H++,故将同浓度同体积的溶液与溶液混合则KHSO3过量,FeCl3不足,充分反应后滴入KSCN溶液,溶液变红色,说明溶液中还存在F3e+,即可证明该反应存在一定限度,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A、需要加热才会大量产生氨气,题中没有加热条件,试纸不变蓝,不能证明该溶液中不含;
B、溶解度不同而析出沉淀,不能证明存在沉淀的转化;
C、酸性:HS-<CH3COOH;
D、KHSO3过量,但溶液中还存在Fe3+,说明反应存在一定限度
12.(2022·潮州模拟)向某密闭容器中充入NO2,发生反应:2NO2(g) N2O4(g)(已知:N2O4为无色气体)。其它条件相同时,不同温度下平衡体系中各物质的物质的量分数如下表:
/℃ 27 35 49 70
NO2% 20 25 40 66
N2O4% 80 75 60 34
下列说法正确的是(  )
A.平衡时,v(NO2消耗)=2v(N2O4消耗)
B.27℃时,该平衡体系中NO2的转化率为80%
C.升高温度,该反应的化学平衡常数增大
D.温度不变,缩小容器体积,达平衡时气体颜色变浅
【答案】A
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】A. 由2NO2(g) N2O4(g)可知,速率比等于方程式的计量数之比,平衡时,v(NO2消耗)=2v(N2O4消耗),故A符合题意;
B. 27℃时,该平衡体系中NO2的物质的量分数为20%,N2O4的物质的量分数为80%,设物质的量分别为0.2mol、0.8mol,由方程式可知,转化NO2的物质的量为1.6mol,则该平衡体系中NO2的转化率为=88.89%,故B不符合题意;
C. 由表中数据可知升高温度,NO2物质的量分数增大,N2O4物质的量分数减小,则平衡逆向移动,该反应的化学平衡常数减小,故C不符合题意;
D. 温度不变,缩小容器体积,浓度因体积缩小而增大,气体颜色加深,平衡正向移动,又使气体颜色在此基础上变浅,但达平衡时气体颜色比原来的要深,故D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】B.根据计算;
C.升温平衡逆向移动;
D.缩小体积浓度增大,气体颜色加深,平衡正向移动,气体颜色逐渐变浅,达到平衡时气体颜色比原来深。
13.(2022·昆明模拟)向AgCl悬浊液中滴加少量NaBr溶液,生成浅黄色的AgBr沉淀。T℃下,饱和溶液中-lg[c(Ag+)]与-lg[c(Xn-)](Xn-指Cl-、Br-、)的关系如图所示。下列说法正确的是(  )
A.曲线①表示AgCl的沉淀溶解曲线
B.升高温度,曲线②向上方平行移动
C.T℃下,Ag2CO3的Ksp为10-9.7
D.T℃下,反应AgCl(s)+Br-(ag) AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K=102.6
【答案】D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的计算;难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
【解析】【解答】A.向AgCl悬浊液中滴加少量NaBr溶液,生成浅黄色的AgBr沉淀,这说明溴化银的溶度积常数小于氯化银的,因此曲线①和曲线②分别表示AgBr、AgCl的沉淀溶解曲线,A不符合题意;
B.升高温度溶度积常数增大,离子浓度增大,则曲线②向下方平行移动,B不符合题意;
C.曲线③表示Ag2CO3的沉淀溶解曲线,根据A点数值可知T℃下,Ag2CO3的Ksp=(10-1.5)2×10-8.2=10-11.2,C不符合题意;
D.根据图像可知T℃下AgBr、AgCl的溶度积常数分别是10-12.3、10-9.7,因此反应AgCl(s)+Br-(ag) AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K=Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)=102.6,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】向AgCl悬浊液中滴加少量NaBr溶液,生成浅黄色的AgBr沉淀,则Ksp(AgCl)二、多选题
14.(2022高三上·如皋月考)烷烃与耦合反应可以制取烯烃。丙烷与耦合制丙烯时发生的反应如下:
主反应:
副反应:
向装有催化剂的密闭容器中充入体积比为1∶4的与混合气体,其他条件一定,反应相同时间,测得和的转化率、和CO的选择性与温度的关系如下图所示。
的选择性
CO的选择性
下列说法正确的是
A.反应的
B.430℃时,容器中气体体积分数最大的气体是
C.490℃~580℃,温度越高,容器中的体积分数越大
D.580℃时,使用对的选择性高的催化剂,能提高平衡时的产率
【答案】C,D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.给热化学方程式编号:①;② ;③ ;根据盖斯定律,①-②-③得,A不符合题意;
B.由图可知,430℃时和的转化率均较小,因此容器中主要成分仍为和,其中气体体积分数最大的气体是,B不符合题意;
C.由图可知,490℃~580℃时,随温度升高,和CO的选择性均逐渐降低,说明和CH4的含量逐渐增大,且平衡为吸热反应,升温平衡正向移动,由此可知,温度越高,容器中的体积分数越大,C符合题意;
D.580℃时,使用活性更高,对的选择性更高的催化剂,能提高平衡时的产率,D符合题意;
故答案为:CD。
【分析】A、盖斯定律的应用要注意,判断列出的热化学方程式的对应关系,左右两边相同的物质互相抵消则相加,在同一边相同的物质互相抵消则相减;
B、430℃时和的转化率均较小,因此容器中主要成分仍为和;
C、490℃~580℃时,随温度升高,和CO的选择性均逐渐降低;升高温度,平衡朝吸热方向移动;
D、580℃时,使用活性更高,对的选择性更高的催化剂,能提高平衡时的产率。
15.(2022高二上·如皋期末)控制压强分别为和,将丁烷和氢气(氢气可以活化催化剂)以一定的比例通过填充有催化剂的反应器,发生脱氢反应:,测得不同压强下平衡体系中和的物质的量分数如下图所示,下列说法正确的是
A.图中曲线a、c表示的物质是,曲线a对应的压强是
B.平衡常数
C.、时,的平衡转化率小于
D.研发和使用低温下活性高的催化剂,既有利于加快反应速率,也有利于提高反应平衡转化率
【答案】A,C
【知识点】化学平衡常数;化学平衡移动原理
【解析】【解答】A.该反应为气体体积增大的吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,丁烷的物质的量分数减小,则图中曲线a、c表示的物质是丁烷,增大压强,平衡向逆反应方向移动,丁烷的物质的量分数增大,则曲线a对应的压强是100kPa,故A符合题意;
B.平衡常数为温度函数,温度不变,平衡常数不变,由图可知,X和Y的反应温度相同,则K(X)=K(Y),故B不符合题意;
C.设起始丁烷的物质的量为1mol,若平衡时的转化率为50%,由方程式可得丁烷的物质的量分数为×100%≈33.3%,由图可知,560℃、100kPa时,丁烷的物质的量分数大于33.3%,说明丁烷的转化率小于50%,故C符合题意;
D.使用催化剂,反应速率加快,但平衡不移动,平衡转化率不变,故D不符合题意;
故答案为:AC。
【分析】A.根据影响化学平衡移动的因素分析;
B.平衡常数为温度函数;
C.依据转化率与平衡转化率的大小比较分析;
D.使用催化剂,反应速率加快,平衡不移动。
16.(2022高三上·滨州期末)GaCl3溶液中存在平衡:。常温下,向溶液中加入溶液,的浓度分数随溶液变化如图所示。下列说法错误的是
A.曲线b表示的浓度分数随溶液pH的变化
B.,该平衡常数K的数量级为
C.x点,
D.y点,
【答案】C,D
【知识点】化学平衡常数;弱电解质在水溶液中的电离平衡;离子浓度大小的比较
【解析】【解答】A.由图示信息可知,随着pH值增大,OH-浓度增大,平衡向右移动,故曲线a、b、c、d、e分别代表:Ga3+、Ga(OH)2+、、Ga(OH)3、,故曲线b表示的浓度分数随溶液pH的变化,A不符合题意;
B.的平衡常数K=,由图可知,pH=3.6左右时c[]=c[Ga(OH)2+],此时K=c(H+)=10-3.6,所以平衡常数K的数量级为10-4,B不符合题意;
C.由图示信息可知,x点表示c[]=c[Ga(OH)3]对应的溶液中所含溶质为:NaCl和Ga(OH)2Cl,故有,C符合题意;
D.由图示信息可知,y点表示c[]=c[],故有:K3=
c(H
+
)c[Ga(OH)
3
]
c[Ga(OH)
2
+
]
MathType@MTEF@5@5@+=
feaagGart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
4rNCHbWexLMBbXgBd9gzLbvyNv2CaeHbl7mZLdGeaGqiVu0Je9sqqr
pepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs
0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaai
aabeqaamaabaabauaakeaadaWcaaqcaawaaiaabogacaqGOaGaaeis
aOWaaWbaaKqaGfqabaGaae4kaaaajaaycaqGPaGaae4yaiaabUfaca
qGhbGaaeyyaiaabIcacaqGpbGaaeisaiaabMcakmaaBaaajeaybaGa
ae4maaqabaqcaaMaaeyxaaqaaiaabogacaqGBbGaae4raiaabggaca
qGOaGaae4taiaabIeacaqGPaGcdaqhaaqcbawaaiaabkdaaeaacaqG
RaaaaKaaGjaab2faaaaaaa@56F1@
,K4=
c(H
+
)c[Ga(OH)
4
-
]
c[Ga(OH)
3
]
MathType@MTEF@5@5@+=
feaagGart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
4rNCHbWexLMBbXgBd9gzLbvyNv2CaeHbl7mZLdGeaGqiVu0Je9sqqr
pepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs
0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaai
aabeqaamaabaabauaakeaadaWcaaqcaauaaiaabogacaqGOaGaaeis
aOWaaWbaaKqaafqabaGaae4kaaaajaaqcaqGPaGaae4yaiaabUfaca
qGhbGaaeyyaiaabIcacaqGpbGaaeisaiaabMcakmaaDaaajeaybaGa
aeinaaqaaiaab2caaaqcaaKaaeyxaaqaaiaabogacaqGBbGaae4rai
aabggacaqGOaGaae4taiaabIeacaqGPaGcdaWgaaqcbauaaiaaboda
aeqaaKaaajaab2faaaaaaa@5635@
,则K3×K4=c2(H+),即c(H+)=
K
3
K
4
MathType@MTEF@5@5@+=
feaagGart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
4rNCHbWexLMBbXgBd9gzLbvyNv2CaeHbl7mZLdGeaGqiVu0Je9sqqr
pepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs
0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaai
aabeqaamaabaabauaakeaadaGcaaqcaawaaiaabUeakmaaBaaajeay
baGaae4maaqabaqcaaMaae4saOWaaSbaaKqaGfaacaqG0aaabeaaae
qaaaaa@4436@
,pH=-lgc(H+)=-lg即pH=-lgK3-lgK42,D符合题意;
故答案为:CD。
【分析】A.随着pH增大,溶液中氢氧根离子浓度增大, 平衡Ga3+ K1Ga(OH)2+ K2Ga(OH)2+ K3Ga(OH)3 K4Ga(OH)4-正向移动,曲线a、b、c、d、e分别代表:Ga3+、Ga(OH)2+、Ga(OH)2+、Ga(OH)3、Ga(OH)4-;
B.根据K=
c[Ga
(
OH
)
2
+
] c(H
+
)
c[Ga
(
OH
)
2+
]
MathType@MTEF@5@5@+=
feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
4rNCHbWexLMBbXgBd9gzLbvyNv2CaeHbl7mZLdGeaGqiVu0Je9sqqr
pepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs
0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaai
aabeqaamaabaabauaakeaadaWcaaqcaawaaabaaaaaaaaapeGaae4y
a8aacaqGBbWdbiaabEeacaqGHbGcpaWaaeWaaKaaGfaapeGaae4tai
aabIeaa8aacaGLOaGaayzkaaGcdaqhaaqcbawaaiaabkdaaeaacaqG
RaaaaKaaGjaab2fapeGaaeOiGiaabogapaGaaeika8qacaqGibGcpa
WaaWbaaKqaGfqabaWdbiaabUcaaaqcaa2daiaabMcaaeaapeGaae4y
a8aacaqGBbWdbiaabEeacaqGHbGcpaWaaeWaaKaaGfaapeGaae4tai
aabIeaa8aacaGLOaGaayzkaaGcdaahaaqcbawabeaacaqGYaGaae4k
aaaajaaycaqGDbaaaaaa@5AD4@
计算;
C.x点的溶质为NaCl和Ga(OH)2Cl;
D.y点时c[Ga(OH)2+]=c[
Ga(OH)
4
-
MathType@MTEF@5@5@+=
feaagGart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
4rNCHbWexLMBbXgBd9gzLbvyNv2CaeHbl7mZLdGeaGqiVu0Je9sqqr
pepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs
0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaai
aabeqaamaabaabauaakeaajaaycaqGhbGaaeyyaiaabIcacaqGpbGa
aeisaiaabMcakmaaDaaaleaacaaI0aaabaGaaeylaaaaaaa@45D1@
]。
17.(2021高二上·邯郸期末)T K温度下,控制体积不变,向某密闭容器中充入等物质的量的和,发生下列反应:
i.
ii.
和的分压随时间变化如下图所示,其中第3min时只改变了影响反应的一个条件。
已知:可以用分压表示反应速率及化学平衡。
下列说法错误的是(  )
A.图中代表变化的曲线为
B.0~2min内的平均反应速率
C.T K温度下,反应i的平衡常数
D.3min时改变的条件为增大压强
【答案】A,D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡移动原理;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.反应i和ii均消耗,所以的变化量偏大,所以图中代表变化的曲线是,A项符合题意;
B.0~2min内的平均反应速率,B项不符合题意;
C.由图可知2min时反应均达到平衡,利用方程式列出的反应关系为:
所以T K温度下,反应i的平衡常数,C项不符合题意;
D.3min时分压均增大,则改变的条件有可能是加压或升高温度(升高温度,压强也会增大),但加压后反应ii会正向移动,随后的分压会降低,不符合;升温后两反应均逆向移动,两物质分压均再次增大,D项符合题意。
故答案为:AD
【分析】1.首先弄清楚图像横纵坐标的含义;2.弄清楚图像特殊的点含义,如起点和拐点;3.弄清楚图像变化趋势与化学平衡移动的关系;4.在对特殊点列出三段式进行计算。
18.(2021高三上·济宁期末)常温下,现有0.1mol/L的NH4HCO3溶液。已知含氮或含碳各微粒的分布分数δ(平衡时某种微粒的浓度占各种微粒浓度之和的分数)与pH的关系如图所示(不考虑溶液中的CO2和NH3分子)。下列说法正确的是(  )
A.常温下
B.当溶液的pH=9时,溶液中存在下列关系:
C.反应的平衡常数为K,则
D.往该溶液中逐滴滴加氢氧化钠时和HCO浓度逐渐减小
【答案】A,C
【知识点】化学平衡常数;盐类水解的应用;离子浓度大小的比较;电离平衡常数
【解析】【解答】A.根据分析可知,故A符合题意;
B.由图可知,当溶液的pH=9时,溶液中粒子浓度关系为,故B不符合题意;
C.反应的平衡常数为K,则,故C符合题意;
D.根据图像可知往该溶液中逐滴滴加氢氧化钠时转化成,当溶液pH>5时HCO浓度增大,故D不符合题意;
故答案为AC
【分析】根据如图分析虚线是NH3·H2O,交点pH=9.3结合Kb的表达式可以求Kb,交点pH=6.4,pH=10.2结合Ka的表达式可以求Ka1和Ka2。
19.(2021高一下·沈阳期末)相同温度下,分别在起始体积均为1L的两个密闭容器中发生反应:X2(g)+3Y2(g) 2XY3(g)△H=-akJ/mol。实验测得反应的有关数据如表。
容器 反应条件 起始物质的量/mol 达到平衡所用时间/min 达平衡过程中的能量变化
X2 Y2 XY3
① 恒容 1 3 0 10 放热 0.1a kJ
② 恒压 1 3 0 t 放热b kJ
下列叙述正确的是(  )
A.对于上述反应,①、②中反应的平衡常数K的值相同
B.①中:从开始至10min内的平均反应速率υ(X2)=0.1mol/(L min)
C.②中:X2的平衡转化率小于10%
D.b>0.1a
【答案】A,D
【知识点】化学反应速率;化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算
【解析】【解答】A.平衡常数是温度函数,只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故A符合题意;
B.由题给数据可知,容器①达到平衡时反应放出热量0.1akJ,则反应消耗X2的物质的量为=0.1mol,从开始至10min内的平均反应速率υ(X2)==0.01mol/(L min),故B不符合题意;
C.由题给数据可知,恒容容器①达到平衡时反应放出热量0.1akJ,则反应消耗X2的物质的量为=0.1mol, X2的平衡转化率为=10%,该反应为气体体积减小的反应,恒压容器相比于恒容容器,相当于是增大压强,增大压强,平衡向正反应方向移动,X2的平衡转化率会增大,恒压容器②中X2的平衡转化率应大于10%,故C不符合题意;
D.由题给数据可知,恒容容器①达到平衡时反应放出热量0.1akJ,该反应为气体体积减小的反应,恒压容器相比于恒容容器,相当于是增大压强,增大压强,平衡向正反应方向移动,X2的平衡转化率会增大,恒压容器②中放出的热量大于0.1akJ,即b>0.1a,故D符合题意;
故答案为:AD。
【分析】A.平衡常数只与温度有关;
B.根据计算;
C.根据计算;
D.②中反应相当在①的基础上加压,平衡正向移动。
20.(2020高二上·宁波期末)一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下:
  容器1 容器2 容器3
反应温度/K 700 700 800
反应物投入量 2molSO2、1molO2 4molSO3 2molSO2、1molO2
平衡v正(SO2)/mol·L-1·s-1 v1 v2 v3
平衡c(SO3)/mol·L-1 c1 c2 c3
平衡体系总压强p/Pa p1 p2 p3
物质的平衡转化率α α1(SO2) α2(SO3) α3(SO2)
平衡常数K K1 K2 K3
下列说法正确的是(  )
A.v1< v2,c2< 2c1
B.K1> K3,p2> 2p3
C.v1< v3,α1(SO2 ) >α3(SO2 )
D.c2> 2c3,α2(SO3 )+α3(SO2 )<1
【答案】C,D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的计算
【解析】【解答】A.根据上述分析,υ2>υ1,c2>2c1,A项不符合题意;
B.K3p1,则p2<2p3,B项不符合题意;
C.υ3>υ1,α3(SO2)<α1(SO2),C项符合题意;
D.c2>2c1,c32c3,α1(SO2)+α2(SO3)<1,α3(SO2)<α1(SO2),则α2(SO3)+α3(SO2)<1,D项符合题意;
故答案为:CD。
【分析】A.将1容器中的反应极限化时产生2molSO3,2容器是以4molSO3起始,2容器相当于1容器加压;
B.正反应为放热反应,升高温度不利于反应正向进行,恒容容器中,根据理想气体状态方程pV = nRT分析;
C.温度升高,化学反应速率加快,正反应吸热,温度升高不利于反应正向进行;
D.容器3极限化时生成2molSO2,容器2相当于容器3加压,加压有利于反应向减压方向进行,温度升高不利于反应正向进行。
21.(2020高二下·徐州期末)初始温度为t ℃,向三个密闭的容器中按不同方式投入反应物,发生如下反应:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116kJ·mol-1,测得反应的相关数据如下:
容器 容器类型 初始体积 初始压强/Pa 反应物投入量/mol 平衡时Cl2的物质的量/mol
HCl O2 Cl2 H2O
I 恒温恒容 1L 4 1 0 0 1
II 绝热恒容 1L p2 0 0 2 2 a
III 恒温恒压 2L p3 8 2 0 0 b
下列说法正确的是(  )
A.反应4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(l)的ΔH>-116 kJ·mol-1
B.a>1, b>2
C.p2=1.6×105Pa,p3=4×105Pa
D.若起始向容器Ⅰ中充入0.5 mol HCl、0.5 mol O2、0.5 mol Cl2和0.5 mol H2O,则反应向逆反应方向进行
【答案】B,D
【知识点】化学平衡常数;等效平衡;化学反应速率与化学平衡的综合应用
【解析】【解答】A.4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116kJ·mol-1,反应4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(l),生成液态水,气态水变液态水放出热量,因此ΔH<-116 kJ·mol-1,故A不符合题意;
B.构造的容器Ⅳ的类型是恒温恒容,容器Ⅱ的类型是绝热恒容,二者都是逆向反应建立的平衡状态,容器Ⅱ由于是绝热的,所以容器Ⅱ中的温度会越来越低,不利于反应逆向进行,相比于容器Ⅳ达到平衡时消耗的Cl2更少,所以a>1;构造的容器Ⅴ的类型为恒温恒容,容器Ⅲ的类型为恒温恒压,二者都是正向反应建立的平衡,由于容器Ⅴ为恒容容器,所以反应开始后容器Ⅴ中的压强逐渐小于容器Ⅲ中的压强,压强越小越不利于反应正向进行,因此平衡时,容器Ⅴ中的Cl2的量小于容器Ⅲ中的,所以b>2,故B符合题意;
C.根据阿伏加德罗定律PV=nRT可知,温度相同,体积相同,则压强之比等于物质的量之比 ,解得p2=1.6×105 Pa,III容器体积和加入的物质的量都是I容器的2倍,因此压强相同p3=2×105 Pa,故C不符合题意;
D. ,反应容器Ⅰ平衡常数 ,若起始向容器Ⅰ中充入0.5 mol HCl、0.5 mol O2、0.5 mol Cl2和0.5 mol H2O, ,则反应向逆反应方向进行,故D符合题意。
故答案为:BD。
【分析】三个容器中,Ⅰ与Ⅱ均为恒容容器,差别在于前者恒温,后者绝热;不妨设想容器Ⅳ,其与容器Ⅰ其余的条件相同,仅投料方式按照容器Ⅱ中的投料方式进行,那么容器Ⅳ中的平衡与Ⅰ中的等效,容器Ⅳ中的反应达到平衡时,Cl2的物质的量为1mol。容器Ⅲ相比于容器Ⅰ,体积扩大了一倍,初始投料也增加了一倍,但容器Ⅲ是在恒温恒压的条件下反应的;不妨设想容器Ⅴ,其与容器Ⅲ的其他的条件相同,仅容器类型更改为恒温恒容的容器,那么容器Ⅴ中的平衡状态与Ⅰ中的等效,容器Ⅴ中的反应达到平衡时,Cl2的物质的量为2mol。
22.(2018高二下·盐城期末)硫化氢裂解制取氢气的反应为2H2S(g) 2H2(g)+S2(g)。向恒容密闭容器中充入一定量的H2S气体,测得体系中气体的平衡组成与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(  )
A.该反应平衡常数随温度升高而增大
B.M点时容器内气体总压强比N的大
C.M点时,H2S的平衡转化率为50%
D.维持M点温度不变,向容器中再充入0.2molH2S、0.2molH2、0.1molS2(g),则v(正) = v(逆)
【答案】A,C
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A、升高温度,硫化氢的物质的量分数变大,说明平衡逆向移动,平衡常数增大,选项A符合题意;
B、从M点到N点,硫化氢的物质的量分数减小,平衡正向移动,气体的总物质的量增大,恒容条件下压强增大,故N点压强较大,选项B不符合题意;
C、M点时,H2S与H2的物质的量分数相等,则转化的H2S与剩余的H2S相同,故平衡转化率为50%,选项C符合题意;
D、维持M点温度不变,向容器中再充入0.2molH2S、0.2molH2、0.1molS2(g),但之前加入的恒不知,无法利用QC判断v(正)、 v(逆)的大小,选项D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】A.升高温度平衡向正反应方向移动,平衡常数增大;
B.该反应是气体体积增大的反应;
C.根据M点时硫化氢的变化量计算转化率;
D.利用浓度熵与化学平衡常数的大小判断反应进行的方向,需要知道原平衡时格物致的浓度。
23.(2017高二上·琼海期末)升高温度,下列数据不一定增大的是(  )
A.化学反应中反应物的转化率 B.化学平衡常数K
C.盐类的水解常数Kb D.水的离子积常数Kw
【答案】A,B
【知识点】化学平衡常数
【解析】【解答】解:A.升高温度,若平衡逆向移动,则反应物的转化率减小,故A选;
B.化学反应可能为吸热反应或放热反应,升高温度向吸热的方向移动,若为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数K减小,故B选;
C.盐类水解吸热,升高温度,水解常数Kb增大,故C不选;
D.水的电离吸热,升高温度,水的离子积常数Kw增大,故D不选;
故选AB.
【分析】盐类水解、水的电离均吸热,而化学反应可能为吸热反应或放热反应,升高温度向吸热的方向移动,以此来解答.
三、非选择题
24.(2022·江苏)硫铁化合物(、等)应用广泛。
(1)纳米可去除水中微量六价铬。在的水溶液中,纳米颗粒表面带正电荷,主要以、、好形式存在,纳米去除水中主要经过“吸附→反应→沉淀”的过程。
已知:,;电离常数分别为、。
①在弱碱性溶液中,与反应生成、和单质S,其离子方程式为   。
②在弱酸性溶液中,反应的平衡常数K的数值为   。
③在溶液中,pH越大,去除水中的速率越慢,原因是   。
(2)具有良好半导体性能。的一种晶体与晶体的结构相似,该晶体的一个晶胞中的数目为   ,在晶体中,每个S原子与三个紧邻,且间距相等,如图给出了晶胞中的和位于晶胞体心的(中的键位于晶胞体对角线上,晶胞中的其他已省略)。如图中用“-”将其中一个S原子与紧邻的连接起来   。
(3)、在空气中易被氧化,将在空气中氧化,测得氧化过程中剩余固体的质量与起始的质量的比值随温度变化的曲线如图所示。时,氧化成含有两种元素的固体产物为   (填化学式,写出计算过程)。
【答案】(1);5;c(OH-)越大,表面吸附的的量越少,溶出量越少,中物质的量分数越大
(2)4;
(3)Fe2O3;设氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx,,则,则56+16x=80.04,x= ,即固体产物为Fe2O3
【知识点】晶胞的计算;化学平衡常数;离子方程式的书写
【解析】【解答】(1)在弱碱性溶液中,与反应生成、和单质S,反应的离子方程式为: ;反应的平衡常数K= ,由题目信息可知,,电离常数,所以K===5;在溶液中,pH越大,c(OH-)越大,表面吸附的的量越少,溶出量越少,中物质的量分数越大;故答案为:;5 ;c(OH-)越大,表面吸附的的量越少,溶出量越少,中物质的量分数越大。
(2)因为的晶体与晶体的结构相似,由NaCl晶体结构可知,一个晶胞含有4个和4个Cl,则该晶体的一个晶胞中的数目也为4;晶体中,每个S原子与三个紧邻,且间距相等,根据晶胞中的和的位置(中的键位于晶胞体对角线上)可知,每个S原子与键所在体对角线上距离最近的顶点相邻的三个面的三个面心位置的紧邻且间距相等,其中一个S原子与紧邻的连接图如下:;故答案为:4;。
(3)由图可知,时,氧化过程中剩余固体的质量与起始的质量的比值为66.7%,设氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx,,则,56+16x=80.04,x= ,所以固体产物为Fe2O3;故答案为:Fe2O3;设氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx,,则,则56+16x=80.04,x= ,即固体产物为Fe2O3。
【分析】(1)①弱碱性溶液中,与反应生成、和单质S;
②平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比;
③c(OH-)越大,表面吸附的的量越少,溶出量越少;
(2)一个晶胞含有4个和4个Cl,则该晶体的一个晶胞中的数目也为4;每个S原子与键所在体对角线上距离最近的顶点相邻的三个面的三个面心位置的紧邻且间距相等;
(3)800℃时,氧化过程中剩余固体的质量与起始FeS2的质量的比值为66.7%,设FeS2氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx,M(FeS2)=120g/mol,据此计算。
25.(2022·海南)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环,其中涉及反应:
回答问题:
(1)已知:电解液态水制备,电解反应的。由此计算的燃烧热(焓)   。
(2)已知:的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
①若反应为基元反应,且反应的与活化能(Ea)的关系为。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)   。
②某研究小组模拟该反应,温度t下,向容积为10L的抽空的密闭容器中通入和,反应平衡后测得容器中。则的转化率为   ,反应温度t约为   ℃。
(3)在相同条件下,与还会发生不利于氧循环的副反应:,在反应器中按通入反应物,在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到2min时,测得反应器中、浓度()如下表所示。
催化剂 t=350℃ t=400℃
催化剂Ⅰ 10.8 12722 345.2 42780
催化剂Ⅱ 9.2 10775 34 38932
在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应,生成的平均反应速率为   ;若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件,原因是   。
【答案】(1)-286
(2);50%或0.5;660.2(或660.1或660.3,其他答案酌情给分)
(3)5.4;相同催化剂,400℃的反应速率更快,相同温度,催化剂Ⅱ副产物浓度低,甲烷与甲醇比例高
【知识点】燃烧热;化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线;化学反应速率与化学平衡的综合应用;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)电解液态水制备,电解反应的,则2mol完全燃烧消耗,生成液态水的同时放出的热量为572kJ ,从而可知1mol完全燃烧生成液态水放出的热量为286kJ,因此,的燃烧热(焓)-286。
(2)①由的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系图可知,K随着温度升高而减小,故该反应为放热反应。若反应为基元反应,则反应为一步完成,由于反应的与活化能(Ea)的关系为,由图2信息可知=a,则a,则生成物能量低于a,因此该反应过程的能量变化示意图为:。
②温度t下,向容积为10L的抽空的密闭容器中通入和,反应平衡后测得容器中,则参与反应的的物质的量为0.05mol,的转化率为;的平衡量为,和是按化学计量数之比投料的,则的平衡量为,的平衡量是的2倍,则,的平衡浓度分别为、、、,则该反应的平衡常数K=,根据图1中的信息可知,反应温度t约为660.2℃。
(3)在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应,由表中信息可知,0~2minCH3OH的浓度由0增加到10.8μmol L-1,因此,0~2min生成CH3OH的平均反应速率为10.8mol L-12min=5.4μmol L-1 min-1;由表中信息可知,在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应, 0~2minCH3OH的浓度由0增加到10.8μmol L-1,c(CH4):c(CH3OH)=12722:10.8≈1178;在选择使用催化剂Ⅱ和350℃的反应条件下,0~2minCH3OH的浓度由0增加到9.2μmol L-1,c(CH4):c(CH3OH)=10775:9.2≈1171;在选择使用催化剂Ⅰ和400℃条件下反应, 0~2minCH3OH的浓度由0增加到345.2μmol L-1,c(CH4):c(CH3OH)=42780:345.2≈124;在选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件下,0~2minCH3OH的浓度由0增加到34μmol L-1,c(CH4):c(CH3OH)=38932:34≈1145。因此,若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件的原因是:相同催化剂,400℃的反应速率更快,相同温度,催化剂Ⅱ副产物浓度低,甲烷与甲醇比例高。
【分析】(1)燃烧热是指在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;
(2)①该反应的平衡常数随温度升高而减小,该反应为放热反应,生成物能量低于a;
②根据转化率=反应量起始量×100%计算;计算此时的平衡常数,根据图1确定反应温度;
(3)根据v=ΔcΔt计算;400℃的反应速率更快,相同温度下,催化剂Ⅱ副产物浓度低,甲烷与甲醇比例高。
26.(2022·济南模拟)氨气是一种非常重要的化工原料,研究其相关反应极具意义。回答下列问题:
(1)一定条件下,向VL的恒容密闭容器中通入4molNH3和5molO2发生下列反应:
I.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH1
II.2NH3(g) +2O2(g) N2O(g)+3H2O(g) ΔH2
III.4NO(g) 2N2O(g)+O2(g) ΔH3
①ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系式为ΔH3=   。
②达到平衡时,容器中含有a mol NO和b mol N2O,此时H2O(g)的浓度为   mol·L-1。(用含a、b、V的代数式表示,下同),该温度下反应III的平衡常数为   L·mol-1。
(2)一定条件下,将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容积不变,t1时反应达到平衡,用N2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(N2)=   mol· L-1·min-1(用含t1的代数式表示);
②若t2时将容积迅速增大至原来的2倍并保持不变,则图中能符合题意表示容积增大后H2分压变化趋势的曲线是   (用a、b、c、d表示),理由是   。
③若t2时保持容积不变再充入0.1 mol NH3,则化学平衡将   (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”),再次达到平衡时,与t1时相比,NH3的体积分数   (填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】(1)2ΔH2-ΔH1;;
(2);c;容积加倍,H2分压减半,该反应的化学平衡正向移动,所以H2分压变化为先减半后增大;正向移动;变大
【知识点】化学平衡常数;化学平衡状态的判断;化学反应速率与化学平衡的综合应用;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)①根据盖斯定律,由(II×2-Ⅰ)可得4NO(g) 2N2O(g)+O2(g) ,可得焓变关系;②根据反应Ⅰ、Ⅱ,可知4NO~6H2O,N2O~3H2O根据c(H2O)=进行计算;根据反应
和KⅢ= 进行计算;
(2)①②③根据反应列三段式,根据同温同压下,混合气体的物质的量等于体积之比,再根据v(N2)=进行计算;
②若t2时将容积迅速增大至原来的2倍并保持不变,相当于减小压强,增大体积的瞬间,开始H2的压强变为原来的,浓度减小为原平衡,再根据平衡移动进行分析;
③根据Qc与K的关系进行分析平衡移动方向;根据等效平衡知识进行分析,以此来解析;
(1)①根据盖斯定律,由(II×2-Ⅰ)可得4NO(g) 2N2O(g)+O2(g) ,ΔH3=2ΔH2-ΔH1;
②向容器中通入NH3和O2发生Ⅰ、Ⅱ, NO由I生成,N2O由Ⅱ生成,而H2O
Ⅰ、Ⅱ中都有生成,根据Ⅰ式有:4NO~6H2O,Ⅱ式有N2O~3H2O由平衡时
达到平衡时,容器中含有a mol NO和b mol N2O,则Ⅰ生成molH2O,则Ⅱ生成3bmolH2O,故生成水的浓度为c(H2O)== =;
根据反应
故平衡时体系中O2为5mol-mol-2bmol,NO为amol, N2O为bmol,故KⅢ===;
(2)①设t时达到平衡,转化的NH3的物质的量为2x,列出三段式:
根据同温同压下,混合气体的物质的量等于体积之比,= 解得x=0.02mol,v(N2)== =mol· L-1·min-1;
②若t2时将容积迅速增大至原来的2倍并保持不变,相当于减小压强,增大体积的瞬间,开始H2的压强变为原来的,浓度减小为原平衡,但由于减小压强平衡正向移动,H2的分压又逐渐增大,直到达到新平衡,曲线c符合题意;
③根据反应
根据同温同压下,混合气体的物质的量等于体积之比,= ,解得x=0.02mol,可得K== =0.00013,改变条件,若t2时保持容积不变再充入0.1 mol NH3,则n(NH3)=0.1mol+0.1mol-2×0.02mol=0.16mol,则Qc=≈6.25×10-6虽然平衡正向移动,但是对于氨而加入的多,平衡转化的少,与t1时相比,NH3的体积分数变大,用等效平衡知识分析,t2时将0.1 mol NH3加入3L容器中,再另一个与第一个完全相同的3L容器中也加入的0.1 mol NH3,等两个容器中反应达到平衡时,再将两个容器中的气体压缩到一个3L的容器中,平衡逆向移动氨的体积分数增大,所以与t1时相比,NH3的体积分数变大;
【分析】(1)根据盖斯定律可得焓变关系,结合物质的量计算公式和化学平衡常数计算公式可得;
(2)加入反应物,平衡正向移动,但该反应为气体体积增大的反应,氨加入的多,平衡转化的少。
27.(2022·张家口模拟)将玉米秸秆进行热化学裂解可制备出以CO、、、为主要成分的生物质原料气,对原料气进行预处理后,可用于生产甲醇、乙醇等燃料。
(1)已知:几种常见共价键的键能如下表所示。
共价键 C-H C-O H-H O-H
键能() 413 358 839 436 467
由此可估算反应的焓变   。
(2)若在恒容绝热的密闭容器中进行上述反应,下列说法正确的是____(填标号)。
A.体系温度不再发生变化时,反应达到化学平衡状态
B.平衡体系中,和的物质的量之比为2:1
C.加入催化剂,可以提高的平衡产率
D.其他条件不变,增大CO的浓度,能提高的平衡转化率
(3)和合成乙醇的反应为。将等物质的量的和充入一刚性容器中,测得平衡时的体积分数随温度和压强的变化关系如图所示。
①压强   (填“>”“<”或“=”,下同)。判断依据是   。
②a、b两点的平衡常数   。
③已知Arrhenius经验公式为(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的催化效能,进行了实验探究,依据实验数据获得下图所示曲线。在m催化剂作用下,该反应的活化能Ea=   。从图中信息获知催化效能较高的催化剂是   (填“m”或“n”)。
【答案】(1)-353
(2)A;D
(3)<;该反应为气体分子数减小的反应,温度相同时,压强越大,平衡体系中乙醇的体积分数越大;>;;n
【知识点】反应热和焓变;化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断;化学平衡转化过程中的变化曲线;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)根据焓变反应物的键能总和-生成物的键能总和计算,焓变839+436×2-(413×3+358+467)=+353;
(2)若在恒容绝热的密闭容器中进行上述反应,A. 体系温度不再发生变化时,反应达到化学平衡状态,故符合题意;B. 平衡体系中,和的物质的量之比为2:1不能说明反应到平衡,故不符合题意;C. 加入催化剂,嫩改变反应速率,但不可以提高的平衡产率,故不符合题意;D. 其他条件不变,增大CO的浓度,能提高的平衡转化率,故符合题意。
故答案为:AD。
(3)①该反应为气体分子数减小的反应,温度相同时,压强越大,平衡体系中乙醇的体积分数越大,故压强小于。
②温度升高,乙醇的体积分数减小,说明正反应为吸热,则b点温度高,平衡常数较小。
③将坐标和代入,列关系式56.2=-7.2×10-3Ea+C 27.4=-7.5×10-3Ea+C,解该反应的活化能Ea=。从图中信息获知,直线n斜率大,Ea小,说明催化效率越高。
【分析】(1)根据焓变=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算;
(2)可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变;催化剂不影响平衡状态;
(3)①该反应为气体分子数减小的反应;
②平衡常数只与温度有关;
③将曲线上的点代入公式计算;催化剂能降低反应的活化能。
28.(2022·怀化模拟)的捕集与转化是当今科学研究的重要课题。以为原料合成涉及的主要反应如下:
I.(主反应)
II.(副反应)
I的反应历程可分为如下两步:
①(反应速率较快)
②(反应速率较慢)
(1)   。
(2)相比于提高,提高对反应I速率影响更大,其原因是   。
(3)下图是和合成相关物质转化率或选择性与温度变化的关系,则该反应选择的最佳温度为   ℃。
(4)在时,将和充入体积不变的密闭容器中,在有催化剂存在的条件下,只发生反应。若初始压强为,一段时间后反应达到平衡,平衡时产物的物质的量之和与剩余反应物的物质的量之和相等,则达到平衡时的转化率为   ;该温度下反应的平衡常数   (保留两位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)工业上用甲烷催化法制取乙烯,只发生如下反应:,温度T时,向恒容密闭容器中充入,反应过程中的物质的量随时间变化如下图所示。实验测得,,为速率常数,只与温度有关,则T温度时   (用含有m的代数式表示)。该反应在   (“高温”或“低温”)下更易自发进行。
【答案】(1)
(2)②反应速率比①慢,为I的决速步,故增大比增大对反应I速率影响更大
(3)800
(4)80%;或0.58
(5);高温
【知识点】反应热和焓变;化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】(1)根据盖斯定律I减去②得到①,则;故答案为:。
(2)根据I的反应历程中的两步,②反应速率比①慢,因此相比于提高,提高对反应I速率影响更大,其原因是②反应速率比①慢,为I的决速步,故增大比增大对反应I速率影响更大;故答案为:②反应速率比①慢,为I的决速步,故增大比增大对反应I速率影响更大。
(3)根据题干和图中信息可知,800℃时,二氧化碳的转化率比800℃以前增大较多,有利于提高乙烯的产率,800℃时,乙烯的选择性比820℃时相比选择性略高,因此该反应选择的最佳温度为800℃;故答案为:800℃。
(4)根据题意建立三段式,,解得x=0.8mol,则达到平衡时的转化率为;平衡时的压强为,则该温度下反应的平衡常数;故答案为:80%;或0.58。
(5)根据题意得到,则T温度时,根据,得到,则;该反应是吸热反应,且是熵增的反应,根据自由能△G=△H T△S<0,因此该反应在高温下更易自发进行;故答案为:;高温。
【分析】(1)根据盖斯定律计算;
(2)外界因素对决速步骤影响更大;
(3)根据选择性选择温度;
(4)根据三段式计算。
(5)根据计算;根据自由能△G=△H T△S<0判断。
29.(2022·和平模拟)氮氧化物的有效去除和资源的充分利用是当今社会的重要研究课题。
(1)已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g) ΔH1 = -907.0 kJ mol-1
4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH2= -1269.0 kJ mol-1
若4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g)的逆反应活化能为 E逆 kJ mol-1,则其正反应活化能为   kJ mol-1 (用含E逆的代数式表示)。
(2)已知:①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g)
②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)
③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g)
若向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应,达到平衡时,容器中 NOCl (g)为amol,Cl2(g)为b mol,此时 I2(g)的浓度为   mol L-1(用含 a、b、V 的代数式表示,下同),反应③的平衡常数为   。
(3)某化工厂排出的尾气(含 CO、N2O)治理的方法为在密闭容器中发生如下反应:CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g),CO、N2O在Pt2O+表面进行反应转化为无毒气体,其相对能量与反应历程的关系如下图所示:
用方程式表示 N2O在Pt2O+ 表面上的反应   。
(4)已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ mol-1 ,该反应在   (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行,为探究温度及不同催化剂对该反应的影响,保持其它初始条件不变重复实验,在相同时间内测得 N2产率与温度的关系如图所示。在催化剂乙作用下,图中 M 点对应的速率(对应温度400℃)v正   (填“>”、“<” 或“=”) v逆,温度高于400℃,N2产率降低的原因可能是   。
【答案】(1)E逆-181
(2)(a+2b)/2V;[2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b]
(3)N2O+Pt2O+=N2+Pt2O
(4)低温;>;温度升高催化剂活性降低
【知识点】反应热和焓变;化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】(1)①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g) ΔH1 = -907.0 kJ mol-1
②4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH2= -1269.0 kJ mol-1
则(②-①)/2可得热化学方程式4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g) ΔH= ,该反应的逆反应活化能为 E逆 kJ mol-1,即E正-E逆=-181,则正反应的活化能为E正= (E逆-181)kJ mol-1;
(2)①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g) ②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)
③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g), 向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应,达到平衡时,假设反应中一氧化氮的消耗量为xmol,反应中NOCl的消耗量为ymol,反应中碘的消耗量为zmol,则有容器中 NOCl (g)为x-y=amol,Cl2(g)为0.5y-z=b mol,此时 I2(g)的物质的量为(0.5x-z)mol,则因有 则碘的物质的量为(0.5a+b)mol,物质的量浓度为(a+2b)/2Vmol/L;氯气的浓度为b/Vmol/L,氯化碘的浓度为(2-a-2b)/V mol/L,则反应③的平衡常数为=[2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b]。
(3)N2O在Pt2O+表面上的反应为N2O+Pt2O+=N2+Pt2O;
(4)已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ mol-1,该反应为放热的,熵减的反应,根据ΔG=ΔH-TΔS<0能自发进行分析,在低温下能自发进行。在催化剂乙作用下,图中 M 点氮气的产率较低,说明反应速率较慢,还没有到平衡,即对应的速率(对应温度400℃)v正> v逆,温度高于400℃,根据另一种催化剂催化下氮气的产率随温度的变化曲线可知,该反应仍未达到平衡状态,故N2产率降低的原因一定是因为反应速率减小,故可能是温度升高导致催化剂活性降低。
【分析】(1)根据盖斯定律分析反应热,并根据反应热=正反应的活化能-逆反应的活化能计算分析;
(2)根据平衡进行计算各物质的物质的量,并根据平衡常数公式计算平衡常数;
(3)理解图中物质书写方程式;
(4)根据催化剂能加快反应速率,但不影响平衡进行分析,M点氮气的转化率较低,说明在相同时间内反应速率较慢,反应还没有到平衡,正在向平衡进行,从而正反应速率大于逆反应速率,而温度对催化剂的活性的影响可能影响反应产率。
30.(2022·菏泽模拟)钪及其化合物具有许多优良的性能,被应用于航空航天、超导、核能等领域,以赤泥(含有、、、等)为原料提取的流程如下:
已知:①为磷酸酯萃取剂(密度小于水);②易水解。
请回答下列问题:
(1)“酸浸”时,当温度高于钪的浸出率开始下降,其原因是   ;滤渣的主要成分   (填化学式)。
(2)用盐酸“洗涤”的目的是   。
(3)是一种液态化合物,与水发生剧烈的非氧化还原反应,生成两种有刺激性气味的气体,化学反应方程式为:   ,“回流过滤”中的作用除了将转化成、作溶剂外,还有一个作用是   。
(4)在空气中灼烧草酸钪得到的化学反应方程式为   。
(5)已知,,。“沉钪”时,发生反应:,此反应的平衡常数   (用含a、b、c的代数式表示)。
【答案】(1)温度过高,HCl受热挥发,盐酸浓度减小,酸浸速率减慢;SiO2
(2)除去有机相中的FeCl3、AlCl3
(3)SOCl2+H2O=2HCl↑+SO2↑;抑制Sc3+水解
(4)2Sc2(C2O4)3+3O22 Sc2O3+12CO2
(5)
【知识点】化学平衡常数;物质的分离与提纯
【解析】【解答】向赤泥中加入盐酸酸浸时,金属氧化物溶于盐酸得到可溶性金属氯化物,二氧化硅不与盐酸反应,过滤得到含有二氧化硅的滤渣和含有金属氯化物的滤液;向滤液中加入磷酸酯萃取剂萃取溶液中的氯化钪,分液得到含有氯化铁、氯化铝的水相和含有氯化钪的有机相;向有机相中加入盐酸洗涤除去残留的氯化铁、氯化铝,分液得到有机相;向有机相中加入氢氧化钠溶液,将氯化钪转化为氢氧化钪沉淀,过滤得到有机相和氢氧化钪;向氢氧化钪中加入SOCl2回流过滤,将氢氧化钪转化为氯化钪,向氯化钪中加入草酸溶液,将氯化钪转化为草酸钪沉淀,过滤后在空气中灼烧草酸钪得到三氧化二钪。
(1)盐酸是挥发性酸,若温度高于40℃,氯化氢受热挥发,盐酸的浓度减小,酸浸速率减慢,导致钪的浸出率下降;由分析可知,滤渣的主要成分为二氧化硅,故答案为:温度过高,HCl受热挥发,盐酸浓度减小,酸浸速率减慢;SiO2;
(2)由分析可知,用盐酸洗涤的目的是洗涤除去有机相中残留的氯化铁、氯化铝,故答案为:除去有机相中的FeCl3、AlCl3;
(3)由题意可知,SOCl2与水反应生成二氧化硫和氯化氢,反应的化学方程式为SOCl2+H2O=2HCl↑+SO2↑;回流过滤中SOCl2能起到溶剂的作用,将氢氧化钪转化为氯化钪,同时还可以抑制易水解的氯化钪发生水解,故答案为:SOCl2+H2O=2HCl↑+SO2↑;抑制Sc3+水解;
(4)由分析可知,在空气中灼烧草酸钪得到三氧化二钪的反应为草酸钪与空气中的氧气在高温条件下反应生成三氧化二钪和二氧化碳,反应的化学方程式为2Sc2(C2O4)3+3O22 Sc2O3+12CO2,故答案为:2Sc2(C2O4)3+3O22 Sc2O3+12CO2;
(5)由题给方程式可知,反应的平衡常数K====,故答案为:。
【分析】由题给流程分析可知,向赤泥中加入盐酸酸浸时,金属氧化物溶于盐酸得到可溶性金属氯化物,二氧化硅不与盐酸反应,过滤得到含有二氧化硅的滤渣和含有金属氯化物的滤液;向滤液中加入磷酸酯萃取剂萃取溶液中的氯化钪,分液得到含有氯化铁、氯化铝的水相和含有氯化钪的有机相;向有机相中加入盐酸洗涤除去残留的氯化铁、氯化铝,分液得到有机相;向有机相中加入氢氧化钠溶液,将氯化钪转化为氢氧化钪沉淀,过滤得到有机相和氢氧化钪;向氢氧化钪中加入SOCl2回流过滤,将氢氧化钪转化为氯化钪,向氯化钪中加入草酸溶液,将氯化钪转化为草酸钪沉淀,过滤后在空气中灼烧草酸钪得到三氧化二钪。
31.(2022·河南模拟)高纯度的氢氟酸是制造芯片的重要原料之一。
(1)已知:HF(aq) H+(aq)+F-(aq) ΔH=-10.4kJ/mol
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol
则:HF(aq)+NaOH(aq) =NaF(aq) +H2O(l)的ΔH=   。
(2)HF无论是气态还是在水溶液中均可二聚形成(HF)2。HF能二聚的原因是   ,写出(HF)2发生第二步电离的电离方程式   。
(3)如图为恒温、带有可自由移动隔板的刚性容器。当两边分别充入4g氦气和20g单分子态的HF气体时,隔板位于“5”处,隔板两边容器内的压强均为100kPa。
若固定隔板于“5”处,当右侧容器内反应2HF(g) (HF)2(g)达到平衡状态时,右侧容器内压强为P1;松开隔板,隔板移至“6”处并达到新的平衡,此时右侧容器内压强为P2,则P1   P2(填“大于”“小于”或“等于”)。该温度下,2HF(g) (HF)2(g) 反应的平衡常数KP=   kPa-1(KP为以分压表示的平衡常数,计算结果保留2位有效数字)。
(4)若将上述容器改为绝热容器,固定隔板在“5”处,下列不能说明右侧容器内反应已达平衡状态的是____。
A.容器右侧气体的密度不再改变
B.容器右侧的温度不再改变
C.容器右侧气体的压强不再改变
D.容器右侧气体的平均相对分子质量不再改变
E.
(5)某温度下,将分析浓度(总浓度)相同的HCl、HF和CH3COOH三种溶液,分别加水稀释时,溶液pH变化如图所示。
图中,氢氟酸溶液在稀释初期的pH上升特别快,据此判断,(HF)2与HF的酸性相比,较强的是   。
(6)NaF和HF的混合溶液具有一定的缓冲能力,即加入少量的酸或碱时,溶液的pH基本保持不变。试结合方程式和必要的文字解释之   。
【答案】(1)-67.7 kJ/mol
(2)HF分子间可形成氢键;
(3)小于;0.024
(4)A;E
(5)(HF)2
(6)溶液中存在平衡HF F-+H+,F-和HF的浓度均较大,当加入少量酸时,平衡左移,当加入少量碱时,平衡右移,溶液中c(H+)变化不大,故溶液pH基本不变
【知识点】化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线;化学反应速率与化学平衡的综合应用
【解析】【解答】(1)根据盖斯定律:将两式相加得到HF(aq)+NaOH(aq)=NaF(aq)+H2O(l)的ΔH=-67.7kJ/mol;
(2)HF无论是气态还是在水溶液中均可二聚形成(HF)2,由于氟的电负性较强,HF能二聚的原因是HF分子间可形成氢键;
根据氢氟酸的电离方程程式可知HF为弱酸,故(HF)2发生第二步电离的电离方程式:;
(3)20g单分子态的HF的物质的量为==1mol,4g氦气物质的量为==1mol,因为隔板两边容器内的压强均为100kPa,可以认为1mol气体对应的压强为100kp,初始时He压强为100kPa,松开挡板反应达到平衡后左右两端压强相等,设每隔体积为V,左侧根据PV=nRT,PHeVHe=P2V2,100kp×5V=P2×6V,P2=PHe=×100kp=83.3kp;右边体积为4(6处),压强为P2,体积增加到5(移动到5),体积增大,平衡逆向移动,根据勒夏特列原理,压强减小为 P1,故P1(4)根据化学反应2HF(g) (HF)2(g),若将上述容器改为绝热容器,固定隔板在“5”处,
A.反应前后的气体的体积不变,质量不变,所以容器右侧反应前后气体密度不发生变化,不可以说明反应达到平衡状态,故A符合题意;
B.容器作为绝热容器,始终与外界没有热量传递,任何化学反应都有热量的变化,温度是一个变值,容器右侧的温度不再改变,能说明反应达到平衡状态,故B不符合题意;
C.反应前后气体的体积发生变化,压强发生变化,当压强不变时可说明右侧容器反应达平衡状态,故C不符合题意;
D.反应前后气体的质量不变,但是总的物质的量发生变化,根据平均相对分子质量=,所以当平均相对分子质量不变化时可说明右侧容器反应达平衡状态,故D不符合题意;
E.根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,即=2∶1,但不能作为判断平衡状态的标志,故E符合题意;
故答案为:AE;
(5)当HF浓度较高时,存在形式为(HF)2,(HF)2在稀释初期的pH上升特别快,由图可知,在稀释时,酸性越强,pH变化越大,(HF)2的酸性更强;
(6)NaF和HF的混合溶液具有一定的缓冲能力,即加入少量的酸或碱时,溶液的pH基本保持不变;溶液中存在平衡HFF-+H+,F-和HF的浓度均较大,当加入少量酸时,平衡左移,当加入少量碱时,平衡右移,溶液中c(H+)变化不大,故溶液pH基本不变。
【分析】(1)盖斯定律的应用要注意,判断列出的热化学方程式的对应关系,左右两边相同的物质互相抵消则相加,在同一边相同的物质互相抵消则相减;
(2)二聚即两个分子的聚合,由于F原子和氢原子可以形成氢键,因此分子之间形成氢键; (HF) 2含有2个氢离子,二级电离时只剩下F-;
(3)结合三段式以及PV=nRT,列出分压平衡常数,要注意分压平衡常数的计算跟浓度平衡常数的计算类似;
(4)化学平衡判断:1、同种物质正逆反应速率相等,2、不同物质速率满足:同侧异,异侧同,成比例,3、各组分的浓度、物质的量、质量、质量分数不变,4、左右两边化学计量数不相等,总物质的量、总压强(恒容)、总体积(恒压)不变,5、平均相对分子质量、平均密度根据公式计算,6、体系温度、颜色不变;
(5)在稀释时,酸性越强,pH变化越大;
(6)此类题型,通常是从可逆反应的角度解释,溶液中的平衡通常是盐的水解、弱电解质的电离、难溶电解质的溶解平衡。
32.(2022·湖北模拟)纳米氧化锌作为一种新型功能材料,在橡胶、涂料、陶瓷、防晒化妆品等领域广泛应用.以某烟道灰(主要成分为,另外含有少量等)为原料制备纳米的流程如图所示。已知常温时。回答下列问题:
(1)料渣Ⅱ的化学成分是   
(2)调加入的X可能是   ,相关的离子方程式包括:①,②   
(3)写出氧化过程中生成的离子方程式:   
(4)除铜原理为,该反应的平衡常数K=   
(5)草酸锌晶体加热过程中固体质量随温度的变化情况如图所示
①图中A转化为B的过程中发生反应的化学方程式为   
②实验室中证明得到的是纳米材料的方法是   
【答案】(1)和
(2)等任意一种含锌的难溶于水能溶于酸的化合物;
(3)
(4)
(5);将适量的放入烧杯中,加入适量水并充分搅拌,然后用手电筒照向该烧杯,若观察到有一条光亮的通路,则证明得到的是纳米材料
【知识点】化学平衡常数;物质的检验和鉴别;制备实验方案的设计;离子方程式的书写
【解析】【解答】烟道灰加入稀硫酸酸浸,二氧化硅不反应成为料渣Ⅰ,铁、铜、锰转化为相应的硫酸盐;次氯酸钠具有强氧化性,加入次氯酸钠,二价锰被氧化生成沉淀,溶液加入锌、氧化锌、碳酸锌(能和氢离子反应且不引入新杂质)等调节使三价铁转化为氢氧化铁沉淀分离除去;得到溶液加入硫化锌除铜得到料渣Ⅱ,得到溶液加入草酸铵得到草酸锌晶体,最终生成纳米氧化锌。
(1)结合上下文得出,料渣Ⅰ是,料渣Ⅱ为新生成的和过量的;
(2)调时加入的物质需要中和氢离子,使水解反应生成氢氧化铁沉淀,且不能引入新的杂质,所以加入的X可以是氧化锌或碳酸锌或锌单质等,相关的离子方程式为;
(3)的还原产物是,由流程图知的氧化产物是,可得,根据原子守恒和电荷守恒,确定反应物中应有水,生成物中应有,离子方程式为:;
(4);
(5)①的摩尔质量为,的物质的量为,加热过程中,先失去结晶水,然后分解得到,的质量为,故A点对应物质是,的质量为,故B点对应物质为,则A转化为B的过程中反应中锌元素化合价不变生成氧化锌,碳元素一部分化合价升高生成二氧化碳、一部分化合价降低生成一氧化碳,反应的化学方程式为;
②胶体是分散质粒子大小在的分散系,可以发生丁达尔现象;确定属于纳米材料的方法是取适量的放入烧杯中,加入适量水并充分搅拌制备胶体,然后做丁达尔效应实验。
【分析】根据流程图,“酸浸”时,SiO2不反应,ZnO、Fe2O3、CuO、MnO与稀硫酸反应均生成相应的硫酸盐,所以料渣Ⅰ主要为SiO2。由于NaClO溶液具有强氧化性,所以“氧化”时,硫酸猛被氧化为沉淀。“调pH”时,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,说明X是能与H+反应且不引入杂质的物质。向得到溶液中加入硫化锌可除去铜离子,所以料渣Ⅱ主要是Cu。向得到溶液中加入草酸铵得到草酸锌晶体,最终生成纳米氧化锌。据此分析。
33.(2022·安阳模拟)在碳中和背景下,氢能是新能源领域中与油气行业现有业务结合最紧密的一类,而制氢成本过高,仍是目前氢能产业发展的挑战之一、甲烷水蒸气重整制氢是目前工业制氢最为成熟的方法,涉及的主要反应如下:
反应I CH4(g) +H2O(g) CO(g) +3H2(g) ΔH1>0
反应II CH4(g) +2H2O(g) CO2(g) +4H2(g) ΔH2>0
反应III CO(g) +H2O(g) CO2(g) +H2(g) ΔH3
(1)已知部分化学键的键能数据如下表:
化学键 O-H H-H C=O C≡O( CO)
键能/(kJ·mol -1) 463 436 803 1075
则ΔH3=   ,若反应III的正反应活化能Ea(正) =83 kJ· mol-1,则逆反应活化能Ea(逆)=    kJ·mol-1。
(2)①恒温条件下,在体积不变的密闭容器中充入1 mol CO(g)和2 mol H2O(g),发生反应III,欲使CO的转化率和H2的产率同时提高,可以采取的措施有   。
②已知比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。实验表明,向体系中投入CaO固体可以增大H2的体积分数,选用相同质量、不同粒径的CaO固体进行实验时,结果如图甲所示。投入微米级CaO比纳米级CaO,H2的平衡体积分数低的原因是   。
③在一恒容绝热容器中以物质的量之比1:2投入CO(g)和H2O(g),发生反应III,下列物理量不再改变能说明该反应到达平衡状态的是   (填字母)。
A. H2体积百分含量 B.体系温度
C. CO与H2O的物质的量之比 D.混合气体密度
(3)不同压强下,按照n(CH4):n( H2O) =1:3投料发生上述三个反应,CH4的平衡转化率α(CH4)随温度的变化关系如图乙所示。
压强p1、p2、p3由大到小的顺序是   ,CH4的平衡转化率随温度升高而增大的原因是   。
(4)一定温度下,向2 L容器中充入1 mol CH4(g)和3 mol H2O(g) ,t min后反应达到平衡,容器中CO为mmol,CO2为nmol。则tmin内CH4的消耗速率为   mol·L-1·min-1,反应III的压强平衡常数Kp=   。(用含m,n,t的代数式表示)
【答案】(1)-41;124
(2)适当增大H2O(g)的浓度;微米CaO表面积比纳米CaO小,吸收CO2能力比纳米CaO低;AB
(3)p3> p2> p1;反应I和II都是吸热反应,升高温度平衡正向移动,CH4的平衡转化率增大
(4);
【知识点】化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线;有关反应热的计算
【解析】【解答】(1)由ΔH=反应物总键能-生成物总键能,ΔH3=1075+2×463-(2×803+436)=-41kJ/mol;根据ΔH= Ea(正)- Ea(逆),则Ea(逆)= Ea(正)- ΔH3=83-(-41)=124 kJ·mol-1;
(2)①在恒温、体积不变的条件下,反应III是反应前后气体分子数相等的反应,则压强对平衡移动无影响,应考虑浓度对平衡移动的影响,欲使CO的转化率和H2的产率同时提高,即平衡正向移动,可以采取的措施有适当增大H2O(g)的浓度;
②加入CaO可以消耗产物CO2,CO2在反应体系内浓度降低,所以反应正向移动,参与反应的固体表面积越大,相同质量的CaO表面积越大,就可以吸收更多的CO2,使反应尽可能向生成CO2的方向进行,使得H2体积分数上升;
③A.H2体积百分含量不变说明H2浓度不再发生变化,能说明该反应到达平衡状态,A选;
B.反应III是放热反应,当体系温度不变时,说明反应到达平衡状态,B选;
C.CO与H2O的物质的量之比保持不变不一定达到平衡状态,和起始量变化量和变化量有关,C不选;
D.混合气体总质量不变,恒容密闭容器中体积不变,则混合气体密度一直保持不变,不能说明反应到达平衡状态,D不选;
故答案为:AB;
(3)反应I和II都是气体体积增大的反应,则相同温度下,增大压强平衡逆向移动,CH4的平衡转化率α(CH4)减小,则p3> p2> p1;反应I和II都是吸热反应,升高温度平衡正向移动,CH4的平衡转化率增大;
(4)根据反应I和II的化学方程式可知△n(CH4)=n(CO)+n(CO2)=(m+n)mol,所以甲烷的消耗速率为 ;
列出三个反应的变化量如下:,由题可知n(CO)=a-c=m、n(CO2)=b+c=n、n(H2)=3a+4b+c=3m+4n、n(H2O)=3-a-2b-c=3-m-2n、n(CH4)=1-a-b=1-m-n,反应III的反应前后气体分子数相同,在恒温恒容下,压强之比等于物质的量之比,则反应III的压强平衡常数。
【分析】(1)ΔH=反应物总键能-生成物总键能= Ea(正)- Ea(逆);
(2) ① 增大某种反应物的浓度,可以使另一种反应物转化率增大,平衡朝正向移动;
② 吸收能力更低;
③ 化学平衡判断:1、同种物质正逆反应速率相等,2、不同物质速率满足:同侧异,异侧同,成比例,3、各组分的浓度、物质的量、质量、质量分数不变,4、左右两边化学计量数不相等,总物质的量、总压强(恒容)、总体积(恒压)不变,5、平均相对分子质量、平均密度根据公式计算,6、体系温度、颜色不变;
(3)增大压强,朝气体体积缩小的方向移动;升高温度,平衡朝吸热方向移动;
(4)分压平衡常数的计算要结合三段式,列出相关的数据,结合化学计量数之比等于物质的量之比等于压强之比进行计算。
34.(2022·商洛模拟)化学链燃烧是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术。基于CuO/Cu2O载氧体的丙烷化学链燃烧技术原理如图所示。
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别如下:
反应1:2Cu2O(s)+O2(g) 4CuO(s) △H1=-292 kJ·mol - 1
反应2:20CuO(s) +C3H8(g) 10Cu2O(s) + 3CO2(g) +4H2O(g) △H2
反应3:C3H8(g) +5O2(g)=3CO2(g) +4H2O(g) △H3=-2044 kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)反应1在   (填“高温”、“低温”或“任意温度”)下能自发。
(2)△H2=   kJ·mol-1。
(3)一定温度下,在容积可变的密闭容器中加入足量Cu2O(s)和适量的O2发生反应1,达到平衡时测得气体压强为a kPa。
①温度不变,将容器体积扩大至原来的2倍且不再改变,达到新的平衡时,气体压强p(O2)=    kPa。
②当Cu2O的质量不变时,    (填“ 能”或“不能”)说明该反应达到平衡状态。
③若达到平衡之后,保持恒温恒容条件下再充入少量O2,平衡   (填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动,达到新平衡之后,O2的平衡转化率    (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)在一定温度下,总压强恒定为68 kPa,在密闭容器中加入丙烷和氮气的混合气体以及足量CuO(s),只发生上述反应2(氮气不参与反应),测得丙烷的平衡转化率与投料比[ ]的关系如图所示:
①随着投料比[]增大 ,C3H8的平衡转化率减小的原因是   。
②在上述温度下,平衡常数Kp=    (kPa)6(以分压表示 ,列出计算式即可。分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1)低温
(2)584
(3)a;能;向正反应方向;增大
(4)由于总压恒定,随着投料比[]增大,N2分压减小,C3H8分压增大,相当于增大可逆反应平衡体系压强,平衡向逆反应方向移动;
【知识点】反应热和焓变;化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)根据反应自由能计算关系:,△H<0,按反应1可知△S<0,所以只有当T足够小的时候,才有可能|△H |>|△S|,使△G<0,所以本问应填“低温”;
(2)根据盖斯定律:反应3—4×反应1得到反应2的方程式,所以,所以本问应填“-584”;
(3)根据该反应的物质物态,可知该反应平衡常数表达式为K=c(O2),温度不变的前提下,K值不变,所以新平衡下的c(O2)也不变,即单位体积内氧气分子数量没有改变,所以容器内压强也不变,所以本问第一空应填“a”;参与反应的物质无论什么物态,在反应向某一方向进行时,其物质的量只有可能是增大或减小,在密闭容器内,只有达到平衡时物质的物质的量才不再改变,所以本问第二空应填“能”;平衡体系中,恒容条件下充入反应体系中的某种气态物质,平衡会向消耗该物质的方向移动,所以本问第三空应填“向正反应方向”;恒容充入该气态物质,容器内压强变大,平衡更利于向气体物质的量变小的方向移动,所以再次平衡时,O2转化率会高于原压强条件下的转化率,所以本问第四空应填“增大”;
(4)由于容器内气体总压强恒定,随着投料比[]增大,N2所占分压减小,C3H8所占分压越来越大,相当于对反应2增压,而根据反应2的反应特征,增压会造成平衡向逆反应方向移动,导致丙烷转化率降低;根据题图所给数据,投料比为1.0时丙烷转化率是80%,假设丙烷是1mol/L,N2也是1mol/L,带入反应2计算得到
故此,平衡时容器内气体物质的量浓度总和为,
带入平衡常数计算式得到

所以本问第二空应填“”。
【分析】(1)根据判断;
(2)根据盖斯定律计算;
(3)根据相同条件下,单位体积内分子数量不变,容器内压强也不变分析;物质的物质的量不再改变,反应达到平衡;依据勒夏特列原理,改变影响平衡的一个因素,平衡将向减弱这种改变的方向移动分析;
(4)依据图像结合反应方程式的特点,利用勒夏特列原理分析;利用三段式法计算。
35.(2022·日照模拟)丙烯腈()是一种重要的化工原料,广泛应用于三大有机合成材料的生产中。以为原料合成丙烯腈的主要反应如下:
Ⅰ. (g)(g)+H2O(g) H1>0
Ⅱ. (g)+NH3(g) (g)+H2O(g)+ (g) H2>0
回答下列问题:
(1)已知部分化学键的键能如下表所示:
化学键
键能() 351 348 615 413 463 745
据此计算   。
(2)在盛有催化剂、压强为的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入 (g)和发生反应,通过实验测得平衡体系中含碳物质(乙醇除外)的物质的量分数随温度的变化如图1所示(例如的物质的量分数ω%=×100%)。
①的名称为   (用系统命名法命名)。
②随着温度的升高,的平衡体积分数先增大后减小的原因为   。
③图中A点对应反应Ⅱ的标准平衡常数   (保留两位有效数字)。【其表达式为用相对分压代替浓度平衡常数表达式中的浓度,气体的相对分压等于其分压(单位为)除以】
④实际生产中若充入一定量氨气可提高丙烯腈的平衡产率,原因为   。
(3)科学家通过DFT计算得出反应Ⅱ的机理如图2所示,其中第二步反应为(g) (g)+H2O(g),则第一步反应的化学方程式为   。
(4)利用电解法由丙烯腈制备己二腈的装置如图3所示。
通电过程中,石墨电极2上的电极反应式为   。
【答案】(1)
(2)3-羟基丙酸乙酯;反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应,最高点前反应Ⅰ进行程度大,最高点后反应Ⅱ进行程度大,所以随着温度的升高,丙烯酸乙酯的平衡体积分数先增大后减小;0.011;该反应为气体分子数增大的反应,恒压密闭容器中充入一定量氮气,相当于减压,降低各气体分压(相当于扩大容器体积),使反应Ⅱ的平衡正向移动,提高了丙烯腊的平衡产率
(3)(g)+NH3(g) (g)+CH3CH2OH(g)
(4)
【知识点】化学平衡常数;化学反应速率与化学平衡的综合应用
【解析】【解答】(1)对比和,括号中的部分完全相同,故;
(2)的名称为羟基丙酸乙酯;随着温度的升高,反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应,反应I生成,反应II消耗,未达到最高点之前,反应Ⅰ进行程度大,的平衡体积分数先增大;到最高点后,反应Ⅱ进行程度大,的平衡体积分数后减小,故原因为:反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应,最高点前反应Ⅰ进行程度大,最高点后反应Ⅱ进行程度大,所以随着温度的升高,丙烯酸乙酯的平衡体积分数先增大后减小;在盛有催化剂、压强为的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入 (g)和发生反应,设起始投料量为2mol,则氨气的投料量为15mol,由图可知,A点和的物质的量分数相同,说明平衡时无,说明2mol完全反应,故反应I:,反应II:,平衡时反应中各气体的物质的量为:,此时容器中气体的总物质的量为:[(15-1)+(2+1)+1+1+1]mol=2023年高考真题变式分类汇编:化学平衡常数3
一、选择题
1.(2022·江苏)用尿素水解生成的催化还原,是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为,下列说法正确的是(  )
A.上述反应
B.上述反应平衡常数
C.上述反应中消耗,转移电子的数目为
D.实际应用中,加入尿素的量越多,柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小
2.(2022·重庆市)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1:NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104Pa
反应2:2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103Pa
该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是(  )
A.反应2的平衡常数为4×106Pa2
B.通入NH3,再次平衡后,总压强增大
C.平衡后总压强为4.36×105Pa
D.缩小体积,再次平衡后总压强不变
3.(2022·海南)某温度下,反应在密闭容器中达到平衡,下列说法正确的是(  )
A.增大压强,,平衡常数增大
B.加入催化剂,平衡时的浓度增大
C.恒容下,充入一定量的,平衡向正反应方向移动
D.恒容下,充入一定量的,的平衡转化率增大
4.(2023·松江模拟)充分利用已有的数据是解决化学问题的重要途径。下列数据的利用正确的是
A.利用化学平衡常数判断化学反应进行的快慢
B.利用元素最高化合价判断物质氧化性的强弱
C.利用沸点数据设计互溶液体混合物的分离方法
D.利用物质的摩尔质量判断相同状态下物质密度的大小
5.(2022高三上·海淀期末)血红蛋白结合后的结构如图所示,与周围的6个原子均以配位键结合。也可与血红蛋白配位,它与血红蛋白结合的能力约为的230~270倍。二者与血红蛋白结合的反应可表示为:① ;② ,下列说法错误的是
A.形成配位键时提供空轨道
B.电负性:,故中与配位的是O
C.由题意可得结论:相同温度下,
D.中毒患者进入高压氧舱治疗,平衡①、②移动的方向相反
6.(2022高三上·金山模拟)利用合成气(CO和H2)在催化剂作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)+Q(Q>0),反应体系中CO的平衡转化率α(CO)与温度、压强的关系如图所示。下列说法错误的是(  )
A.升高温度,平衡常数减小
B.p1>p2>p3
C.在不同温度、压强下进行该反应,α(CO)不可能相等
D.若α(CO)=α(H2),则合成气中
7.(2022·光明模拟)工业上制备硝酸过程中涉及反应: 。某实验小组测得不同条件下反应平衡时的体积分数变化如下图(图中X、Y分别代表温度或压强),下列说法错误的是(  )
A.图中X表示温度,Y表示压强
B.
C.对应条件下的平衡常数:a>b>c
D.、条件下,e点对应状态时v(逆)>v(正)
8.(2022·温州模拟)在某容积可变的密闭容器中加入等量的A、B混合气体共4mol,发生反应:mA+nBpC,保持一定温度,改变压强分别达到平衡时,测得不同压强下气体A的物质的量浓度如表:
压强p/Pa 2×105 5×105 1×106 3×106
c(A)/mol·L-1 0.08 0.20 0.40 0.80
下列说法一定正确的是(  )
A.保持一定温度,增大压强,平衡正向移动
B.当压强为3×106Pa时,此反应的平衡常数表达式:Kp=
C.反应平衡后若增大压强,则新平衡的逆反应速率大于原平衡的逆反应速率
D.若再向体系中加入bmolB,当重新达到平衡时,体系中A、B、C总物质的量为(4+b)mol
9.(2022·徐汇模拟)向恒容密闭容器中充入amolCO和bmol,发生反应:,的平衡转化率如图所示,下列说法正确的是(  )
A.150℃时,若该反应的,则
B.该反应为吸热反应
C.COS与的浓度之比保持不变时,反应达到平衡状态
D.平衡后,向容器中再通入amolCO,逐渐增大至不变
10.(2022·太原模拟)常温下,二元酸H2A的Ka1=1.3 ×10-7,Ka2=7.1×10-15,难溶盐CuA、ZnA饱和溶液中沉淀溶解平衡时相关离子浓度的变化如图所示,已知Ksp (CuA)< Ksp(ZnA)。下列说法错误的是(  )
A.m线表示CuA饱和溶液中相关离子的浓度变化,且Ksp(CuA )的数量级为10-37
B.a点对应的可以是CuA的不饱和溶液,也可以是ZnA的不饱和溶液
C.向p点的溶液中加入少量Na2A固体,溶液组成可能变为q点
D.向等浓度、等体积的稀H2SO4中分别加入少许等物质的量的ZnA和CuA两种固体,ZnA、CuA都能溶解
11.(2022·威海模拟)下列由实验操作及现象所得结论正确的是(  )
A.向某溶液中滴加稀NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸靠近管口,试纸不变蓝,证明该溶液中不含
B.将饱和NaBr溶液滴入AgCl浊液中,沉淀颜色由白色变为淡黄色,证明
C.常温下,用pH试纸分别测定浓度均为溶液和溶液,后者pH大,证明酸性:
D.将同浓度同体积的溶液与溶液混合,充分反应后滴入KSCN溶液,溶液变红色,证明该反应存在一定限度
12.(2022·潮州模拟)向某密闭容器中充入NO2,发生反应:2NO2(g) N2O4(g)(已知:N2O4为无色气体)。其它条件相同时,不同温度下平衡体系中各物质的物质的量分数如下表:
/℃ 27 35 49 70
NO2% 20 25 40 66
N2O4% 80 75 60 34
下列说法正确的是(  )
A.平衡时,v(NO2消耗)=2v(N2O4消耗)
B.27℃时,该平衡体系中NO2的转化率为80%
C.升高温度,该反应的化学平衡常数增大
D.温度不变,缩小容器体积,达平衡时气体颜色变浅
13.(2022·昆明模拟)向AgCl悬浊液中滴加少量NaBr溶液,生成浅黄色的AgBr沉淀。T℃下,饱和溶液中-lg[c(Ag+)]与-lg[c(Xn-)](Xn-指Cl-、Br-、)的关系如图所示。下列说法正确的是(  )
A.曲线①表示AgCl的沉淀溶解曲线
B.升高温度,曲线②向上方平行移动
C.T℃下,Ag2CO3的Ksp为10-9.7
D.T℃下,反应AgCl(s)+Br-(ag) AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K=102.6
二、多选题
14.(2022高三上·如皋月考)烷烃与耦合反应可以制取烯烃。丙烷与耦合制丙烯时发生的反应如下:
主反应:
副反应:
向装有催化剂的密闭容器中充入体积比为1∶4的与混合气体,其他条件一定,反应相同时间,测得和的转化率、和CO的选择性与温度的关系如下图所示。
的选择性
CO的选择性
下列说法正确的是
A.反应的
B.430℃时,容器中气体体积分数最大的气体是
C.490℃~580℃,温度越高,容器中的体积分数越大
D.580℃时,使用对的选择性高的催化剂,能提高平衡时的产率
15.(2022高二上·如皋期末)控制压强分别为和,将丁烷和氢气(氢气可以活化催化剂)以一定的比例通过填充有催化剂的反应器,发生脱氢反应:,测得不同压强下平衡体系中和的物质的量分数如下图所示,下列说法正确的是
A.图中曲线a、c表示的物质是,曲线a对应的压强是
B.平衡常数
C.、时,的平衡转化率小于
D.研发和使用低温下活性高的催化剂,既有利于加快反应速率,也有利于提高反应平衡转化率
16.(2022高三上·滨州期末)GaCl3溶液中存在平衡:。常温下,向溶液中加入溶液,的浓度分数随溶液变化如图所示。下列说法错误的是
A.曲线b表示的浓度分数随溶液pH的变化
B.,该平衡常数K的数量级为
C.x点,
D.y点,
17.(2021高二上·邯郸期末)T K温度下,控制体积不变,向某密闭容器中充入等物质的量的和,发生下列反应:
i.
ii.
和的分压随时间变化如下图所示,其中第3min时只改变了影响反应的一个条件。
已知:可以用分压表示反应速率及化学平衡。
下列说法错误的是(  )
A.图中代表变化的曲线为
B.0~2min内的平均反应速率
C.T K温度下,反应i的平衡常数
D.3min时改变的条件为增大压强
18.(2021高三上·济宁期末)常温下,现有0.1mol/L的NH4HCO3溶液。已知含氮或含碳各微粒的分布分数δ(平衡时某种微粒的浓度占各种微粒浓度之和的分数)与pH的关系如图所示(不考虑溶液中的CO2和NH3分子)。下列说法正确的是(  )
A.常温下
B.当溶液的pH=9时,溶液中存在下列关系:
C.反应的平衡常数为K,则
D.往该溶液中逐滴滴加氢氧化钠时和HCO浓度逐渐减小
19.(2021高一下·沈阳期末)相同温度下,分别在起始体积均为1L的两个密闭容器中发生反应:X2(g)+3Y2(g) 2XY3(g)△H=-akJ/mol。实验测得反应的有关数据如表。
容器 反应条件 起始物质的量/mol 达到平衡所用时间/min 达平衡过程中的能量变化
X2 Y2 XY3
① 恒容 1 3 0 10 放热 0.1a kJ
② 恒压 1 3 0 t 放热b kJ
下列叙述正确的是(  )
A.对于上述反应,①、②中反应的平衡常数K的值相同
B.①中:从开始至10min内的平均反应速率υ(X2)=0.1mol/(L min)
C.②中:X2的平衡转化率小于10%
D.b>0.1a
20.(2020高二上·宁波期末)一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下:
  容器1 容器2 容器3
反应温度/K 700 700 800
反应物投入量 2molSO2、1molO2 4molSO3 2molSO2、1molO2
平衡v正(SO2)/mol·L-1·s-1 v1 v2 v3
平衡c(SO3)/mol·L-1 c1 c2 c3
平衡体系总压强p/Pa p1 p2 p3
物质的平衡转化率α α1(SO2) α2(SO3) α3(SO2)
平衡常数K K1 K2 K3
下列说法正确的是(  )
A.v1< v2,c2< 2c1
B.K1> K3,p2> 2p3
C.v1< v3,α1(SO2 ) >α3(SO2 )
D.c2> 2c3,α2(SO3 )+α3(SO2 )<1
21.(2020高二下·徐州期末)初始温度为t ℃,向三个密闭的容器中按不同方式投入反应物,发生如下反应:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116kJ·mol-1,测得反应的相关数据如下:
容器 容器类型 初始体积 初始压强/Pa 反应物投入量/mol 平衡时Cl2的物质的量/mol
HCl O2 Cl2 H2O
I 恒温恒容 1L 4 1 0 0 1
II 绝热恒容 1L p2 0 0 2 2 a
III 恒温恒压 2L p3 8 2 0 0 b
下列说法正确的是(  )
A.反应4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(l)的ΔH>-116 kJ·mol-1
B.a>1, b>2
C.p2=1.6×105Pa,p3=4×105Pa
D.若起始向容器Ⅰ中充入0.5 mol HCl、0.5 mol O2、0.5 mol Cl2和0.5 mol H2O,则反应向逆反应方向进行
22.(2018高二下·盐城期末)硫化氢裂解制取氢气的反应为2H2S(g) 2H2(g)+S2(g)。向恒容密闭容器中充入一定量的H2S气体,测得体系中气体的平衡组成与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(  )
A.该反应平衡常数随温度升高而增大
B.M点时容器内气体总压强比N的大
C.M点时,H2S的平衡转化率为50%
D.维持M点温度不变,向容器中再充入0.2molH2S、0.2molH2、0.1molS2(g),则v(正) = v(逆)
23.(2017高二上·琼海期末)升高温度,下列数据不一定增大的是(  )
A.化学反应中反应物的转化率 B.化学平衡常数K
C.盐类的水解常数Kb D.水的离子积常数Kw
三、非选择题
24.(2022·江苏)硫铁化合物(、等)应用广泛。
(1)纳米可去除水中微量六价铬。在的水溶液中,纳米颗粒表面带正电荷,主要以、、好形式存在,纳米去除水中主要经过“吸附→反应→沉淀”的过程。
已知:,;电离常数分别为、。
①在弱碱性溶液中,与反应生成、和单质S,其离子方程式为   。
②在弱酸性溶液中,反应的平衡常数K的数值为   。
③在溶液中,pH越大,去除水中的速率越慢,原因是   。
(2)具有良好半导体性能。的一种晶体与晶体的结构相似,该晶体的一个晶胞中的数目为   ,在晶体中,每个S原子与三个紧邻,且间距相等,如图给出了晶胞中的和位于晶胞体心的(中的键位于晶胞体对角线上,晶胞中的其他已省略)。如图中用“-”将其中一个S原子与紧邻的连接起来   。
(3)、在空气中易被氧化,将在空气中氧化,测得氧化过程中剩余固体的质量与起始的质量的比值随温度变化的曲线如图所示。时,氧化成含有两种元素的固体产物为   (填化学式,写出计算过程)。
25.(2022·海南)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环,其中涉及反应:
回答问题:
(1)已知:电解液态水制备,电解反应的。由此计算的燃烧热(焓)   。
(2)已知:的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
①若反应为基元反应,且反应的与活化能(Ea)的关系为。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)   。
②某研究小组模拟该反应,温度t下,向容积为10L的抽空的密闭容器中通入和,反应平衡后测得容器中。则的转化率为   ,反应温度t约为   ℃。
(3)在相同条件下,与还会发生不利于氧循环的副反应:,在反应器中按通入反应物,在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到2min时,测得反应器中、浓度()如下表所示。
催化剂 t=350℃ t=400℃
催化剂Ⅰ 10.8 12722 345.2 42780
催化剂Ⅱ 9.2 10775 34 38932
在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应,生成的平均反应速率为   ;若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件,原因是   。
26.(2022·济南模拟)氨气是一种非常重要的化工原料,研究其相关反应极具意义。回答下列问题:
(1)一定条件下,向VL的恒容密闭容器中通入4molNH3和5molO2发生下列反应:
I.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH1
II.2NH3(g) +2O2(g) N2O(g)+3H2O(g) ΔH2
III.4NO(g) 2N2O(g)+O2(g) ΔH3
①ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系式为ΔH3=   。
②达到平衡时,容器中含有a mol NO和b mol N2O,此时H2O(g)的浓度为   mol·L-1。(用含a、b、V的代数式表示,下同),该温度下反应III的平衡常数为   L·mol-1。
(2)一定条件下,将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容积不变,t1时反应达到平衡,用N2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(N2)=   mol· L-1·min-1(用含t1的代数式表示);
②若t2时将容积迅速增大至原来的2倍并保持不变,则图中能符合题意表示容积增大后H2分压变化趋势的曲线是   (用a、b、c、d表示),理由是   。
③若t2时保持容积不变再充入0.1 mol NH3,则化学平衡将   (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”),再次达到平衡时,与t1时相比,NH3的体积分数   (填“变大”“变小”或“不变”)
27.(2022·张家口模拟)将玉米秸秆进行热化学裂解可制备出以CO、、、为主要成分的生物质原料气,对原料气进行预处理后,可用于生产甲醇、乙醇等燃料。
(1)已知:几种常见共价键的键能如下表所示。
共价键 C-H C-O H-H O-H
键能() 413 358 839 436 467
由此可估算反应的焓变   。
(2)若在恒容绝热的密闭容器中进行上述反应,下列说法正确的是____(填标号)。
A.体系温度不再发生变化时,反应达到化学平衡状态
B.平衡体系中,和的物质的量之比为2:1
C.加入催化剂,可以提高的平衡产率
D.其他条件不变,增大CO的浓度,能提高的平衡转化率
(3)和合成乙醇的反应为。将等物质的量的和充入一刚性容器中,测得平衡时的体积分数随温度和压强的变化关系如图所示。
①压强   (填“>”“<”或“=”,下同)。判断依据是   。
②a、b两点的平衡常数   。
③已知Arrhenius经验公式为(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的催化效能,进行了实验探究,依据实验数据获得下图所示曲线。在m催化剂作用下,该反应的活化能Ea=   。从图中信息获知催化效能较高的催化剂是   (填“m”或“n”)。
28.(2022·怀化模拟)的捕集与转化是当今科学研究的重要课题。以为原料合成涉及的主要反应如下:
I.(主反应)
II.(副反应)
I的反应历程可分为如下两步:
①(反应速率较快)
②(反应速率较慢)
(1)   。
(2)相比于提高,提高对反应I速率影响更大,其原因是   。
(3)下图是和合成相关物质转化率或选择性与温度变化的关系,则该反应选择的最佳温度为   ℃。
(4)在时,将和充入体积不变的密闭容器中,在有催化剂存在的条件下,只发生反应。若初始压强为,一段时间后反应达到平衡,平衡时产物的物质的量之和与剩余反应物的物质的量之和相等,则达到平衡时的转化率为   ;该温度下反应的平衡常数   (保留两位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)工业上用甲烷催化法制取乙烯,只发生如下反应:,温度T时,向恒容密闭容器中充入,反应过程中的物质的量随时间变化如下图所示。实验测得,,为速率常数,只与温度有关,则T温度时   (用含有m的代数式表示)。该反应在   (“高温”或“低温”)下更易自发进行。
29.(2022·和平模拟)氮氧化物的有效去除和资源的充分利用是当今社会的重要研究课题。
(1)已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g) ΔH1 = -907.0 kJ mol-1
4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH2= -1269.0 kJ mol-1
若4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g)的逆反应活化能为 E逆 kJ mol-1,则其正反应活化能为   kJ mol-1 (用含E逆的代数式表示)。
(2)已知:①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g)
②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)
③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g)
若向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应,达到平衡时,容器中 NOCl (g)为amol,Cl2(g)为b mol,此时 I2(g)的浓度为   mol L-1(用含 a、b、V 的代数式表示,下同),反应③的平衡常数为   。
(3)某化工厂排出的尾气(含 CO、N2O)治理的方法为在密闭容器中发生如下反应:CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g),CO、N2O在Pt2O+表面进行反应转化为无毒气体,其相对能量与反应历程的关系如下图所示:
用方程式表示 N2O在Pt2O+ 表面上的反应   。
(4)已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ mol-1 ,该反应在   (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行,为探究温度及不同催化剂对该反应的影响,保持其它初始条件不变重复实验,在相同时间内测得 N2产率与温度的关系如图所示。在催化剂乙作用下,图中 M 点对应的速率(对应温度400℃)v正   (填“>”、“<” 或“=”) v逆,温度高于400℃,N2产率降低的原因可能是   。
30.(2022·菏泽模拟)钪及其化合物具有许多优良的性能,被应用于航空航天、超导、核能等领域,以赤泥(含有、、、等)为原料提取的流程如下:
已知:①为磷酸酯萃取剂(密度小于水);②易水解。
请回答下列问题:
(1)“酸浸”时,当温度高于钪的浸出率开始下降,其原因是   ;滤渣的主要成分   (填化学式)。
(2)用盐酸“洗涤”的目的是   。
(3)是一种液态化合物,与水发生剧烈的非氧化还原反应,生成两种有刺激性气味的气体,化学反应方程式为:   ,“回流过滤”中的作用除了将转化成、作溶剂外,还有一个作用是   。
(4)在空气中灼烧草酸钪得到的化学反应方程式为   。
(5)已知,,。“沉钪”时,发生反应:,此反应的平衡常数   (用含a、b、c的代数式表示)。
31.(2022·河南模拟)高纯度的氢氟酸是制造芯片的重要原料之一。
(1)已知:HF(aq) H+(aq)+F-(aq) ΔH=-10.4kJ/mol
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol
则:HF(aq)+NaOH(aq) =NaF(aq) +H2O(l)的ΔH=   。
(2)HF无论是气态还是在水溶液中均可二聚形成(HF)2。HF能二聚的原因是   ,写出(HF)2发生第二步电离的电离方程式   。
(3)如图为恒温、带有可自由移动隔板的刚性容器。当两边分别充入4g氦气和20g单分子态的HF气体时,隔板位于“5”处,隔板两边容器内的压强均为100kPa。
若固定隔板于“5”处,当右侧容器内反应2HF(g) (HF)2(g)达到平衡状态时,右侧容器内压强为P1;松开隔板,隔板移至“6”处并达到新的平衡,此时右侧容器内压强为P2,则P1   P2(填“大于”“小于”或“等于”)。该温度下,2HF(g) (HF)2(g) 反应的平衡常数KP=   kPa-1(KP为以分压表示的平衡常数,计算结果保留2位有效数字)。
(4)若将上述容器改为绝热容器,固定隔板在“5”处,下列不能说明右侧容器内反应已达平衡状态的是____。
A.容器右侧气体的密度不再改变
B.容器右侧的温度不再改变
C.容器右侧气体的压强不再改变
D.容器右侧气体的平均相对分子质量不再改变
E.
(5)某温度下,将分析浓度(总浓度)相同的HCl、HF和CH3COOH三种溶液,分别加水稀释时,溶液pH变化如图所示。
图中,氢氟酸溶液在稀释初期的pH上升特别快,据此判断,(HF)2与HF的酸性相比,较强的是   。
(6)NaF和HF的混合溶液具有一定的缓冲能力,即加入少量的酸或碱时,溶液的pH基本保持不变。试结合方程式和必要的文字解释之   。
32.(2022·湖北模拟)纳米氧化锌作为一种新型功能材料,在橡胶、涂料、陶瓷、防晒化妆品等领域广泛应用.以某烟道灰(主要成分为,另外含有少量等)为原料制备纳米的流程如图所示。已知常温时。回答下列问题:
(1)料渣Ⅱ的化学成分是   
(2)调加入的X可能是   ,相关的离子方程式包括:①,②   
(3)写出氧化过程中生成的离子方程式:   
(4)除铜原理为,该反应的平衡常数K=   
(5)草酸锌晶体加热过程中固体质量随温度的变化情况如图所示
①图中A转化为B的过程中发生反应的化学方程式为   
②实验室中证明得到的是纳米材料的方法是   
33.(2022·安阳模拟)在碳中和背景下,氢能是新能源领域中与油气行业现有业务结合最紧密的一类,而制氢成本过高,仍是目前氢能产业发展的挑战之一、甲烷水蒸气重整制氢是目前工业制氢最为成熟的方法,涉及的主要反应如下:
反应I CH4(g) +H2O(g) CO(g) +3H2(g) ΔH1>0
反应II CH4(g) +2H2O(g) CO2(g) +4H2(g) ΔH2>0
反应III CO(g) +H2O(g) CO2(g) +H2(g) ΔH3
(1)已知部分化学键的键能数据如下表:
化学键 O-H H-H C=O C≡O( CO)
键能/(kJ·mol -1) 463 436 803 1075
则ΔH3=   ,若反应III的正反应活化能Ea(正) =83 kJ· mol-1,则逆反应活化能Ea(逆)=    kJ·mol-1。
(2)①恒温条件下,在体积不变的密闭容器中充入1 mol CO(g)和2 mol H2O(g),发生反应III,欲使CO的转化率和H2的产率同时提高,可以采取的措施有   。
②已知比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。实验表明,向体系中投入CaO固体可以增大H2的体积分数,选用相同质量、不同粒径的CaO固体进行实验时,结果如图甲所示。投入微米级CaO比纳米级CaO,H2的平衡体积分数低的原因是   。
③在一恒容绝热容器中以物质的量之比1:2投入CO(g)和H2O(g),发生反应III,下列物理量不再改变能说明该反应到达平衡状态的是   (填字母)。
A. H2体积百分含量 B.体系温度
C. CO与H2O的物质的量之比 D.混合气体密度
(3)不同压强下,按照n(CH4):n( H2O) =1:3投料发生上述三个反应,CH4的平衡转化率α(CH4)随温度的变化关系如图乙所示。
压强p1、p2、p3由大到小的顺序是   ,CH4的平衡转化率随温度升高而增大的原因是   。
(4)一定温度下,向2 L容器中充入1 mol CH4(g)和3 mol H2O(g) ,t min后反应达到平衡,容器中CO为mmol,CO2为nmol。则tmin内CH4的消耗速率为   mol·L-1·min-1,反应III的压强平衡常数Kp=   。(用含m,n,t的代数式表示)
34.(2022·商洛模拟)化学链燃烧是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术。基于CuO/Cu2O载氧体的丙烷化学链燃烧技术原理如图所示。
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别如下:
反应1:2Cu2O(s)+O2(g) 4CuO(s) △H1=-292 kJ·mol - 1
反应2:20CuO(s) +C3H8(g) 10Cu2O(s) + 3CO2(g) +4H2O(g) △H2
反应3:C3H8(g) +5O2(g)=3CO2(g) +4H2O(g) △H3=-2044 kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)反应1在   (填“高温”、“低温”或“任意温度”)下能自发。
(2)△H2=   kJ·mol-1。
(3)一定温度下,在容积可变的密闭容器中加入足量Cu2O(s)和适量的O2发生反应1,达到平衡时测得气体压强为a kPa。
①温度不变,将容器体积扩大至原来的2倍且不再改变,达到新的平衡时,气体压强p(O2)=    kPa。
②当Cu2O的质量不变时,    (填“ 能”或“不能”)说明该反应达到平衡状态。
③若达到平衡之后,保持恒温恒容条件下再充入少量O2,平衡   (填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动,达到新平衡之后,O2的平衡转化率    (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)在一定温度下,总压强恒定为68 kPa,在密闭容器中加入丙烷和氮气的混合气体以及足量CuO(s),只发生上述反应2(氮气不参与反应),测得丙烷的平衡转化率与投料比[ ]的关系如图所示:
①随着投料比[]增大 ,C3H8的平衡转化率减小的原因是   。
②在上述温度下,平衡常数Kp=    (kPa)6(以分压表示 ,列出计算式即可。分压=总压×物质的量分数)。
35.(2022·日照模拟)丙烯腈()是一种重要的化工原料,广泛应用于三大有机合成材料的生产中。以为原料合成丙烯腈的主要反应如下:
Ⅰ. (g)(g)+H2O(g) H1>0
Ⅱ. (g)+NH3(g) (g)+H2O(g)+ (g) H2>0
回答下列问题:
(1)已知部分化学键的键能如下表所示:
化学键
键能() 351 348 615 413 463 745
据此计算   。
(2)在盛有催化剂、压强为的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入 (g)和发生反应,通过实验测得平衡体系中含碳物质(乙醇除外)的物质的量分数随温度的变化如图1所示(例如的物质的量分数ω%=×100%)。
①的名称为   (用系统命名法命名)。
②随着温度的升高,的平衡体积分数先增大后减小的原因为   。
③图中A点对应反应Ⅱ的标准平衡常数   (保留两位有效数字)。【其表达式为用相对分压代替浓度平衡常数表达式中的浓度,气体的相对分压等于其分压(单位为)除以】
④实际生产中若充入一定量氨气可提高丙烯腈的平衡产率,原因为   。
(3)科学家通过DFT计算得出反应Ⅱ的机理如图2所示,其中第二步反应为(g) (g)+H2O(g),则第一步反应的化学方程式为   。
(4)利用电解法由丙烯腈制备己二腈的装置如图3所示。
通电过程中,石墨电极2上的电极反应式为   。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】焓变和熵变;化学平衡常数
【解析】【解答】A.由方程式可知,该反应是一个气体分子数增大的反应,即熵增的反应,反应ΔS>0,故A不符合题意;
B.平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比,由方程式可知,反应平衡常数,故B符合题意;
C.反应每消耗4mol氨气,反应转移12mol电子,则反应中消耗1mol氨气转移电子的数目为3mol×4××6.02×1023=3×6.02×1023,故C不符合题意;
D.实际应用中,加入尿素的量越多,尿素水解生成的氨气过量,柴油机车辆排放的氨气对空气污染程度增大,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.该反应是气体体积分子数增大的反应,ΔS>0;
B.平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比;
C.每消耗4mol氨气,反应转移12mol电子;
D.氨气也会污染空气。
2.【答案】B
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算
【解析】【解答】A.反应2的平衡常数为,A不符合题意;
B.,平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数不变,再次达平衡后,容器内各气体分压不变,总压强不变,B符合题意;
C., ,,,所以总压强为:,C不符合题意;
D.达平衡后,缩小体积,平衡逆向移动,温度不变,平衡常数不变,再次平衡后总压强不变,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.根据计算;
B.平衡常数只与温度有关;
C.分别计算各物质分压,再根据计算总压强;
D.温度不变,平衡常数不变。
3.【答案】C
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A.该反应是一个气体分子数减少的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,则v正> v逆,平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,A不符合题意;
B.催化剂不影响化学平衡状态,加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度,B不符合题意;
C.恒容下,充入一定量的H2O(g),H2O(g)的浓度增大,平衡向正反应方向移动,C符合题意;
D.恒容下,充入一定量的CH2=CH2 (g),平衡向正反应方向移动,但是CH2=CH2 (g)的平衡转化率减小,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.平衡常数只与温度有关;
B.催化剂不影响平衡状态;
C.增大某一反应物浓度,平衡正向移动;
D.增大某一反应物浓度,平衡正向移动,但是其转化率减小。
4.【答案】C
【知识点】化学平衡常数;物质的分离与提纯
【解析】【解答】A.平衡常数的大小体现一个可逆反应进行的程度大小;A不符合题意;
B.元素越易得电子,氧化性越强,B不符合题意;
C.沸点差别,可以选用蒸馏的方法分离,C符合题意;
D.需要考虑物质的状态,气体和液体没有可比性,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】A.化学平衡常数体现可逆反应进行的程度。
B.物质氧化性强弱取决于元素原子得电子的难易程度。
C.蒸馏适用于沸点不同的互溶液体。
D.根据PV=nRT、m=nM和m=ρV可得PM=ρRT。
5.【答案】B
【知识点】配合物的成键情况;化学平衡常数;化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A.存在空轨道,形成配位键时提供空轨道,A不符合题意;
B.电负性:,O在成键时不易给出孤电子对,故中与配位的是C,B符合题意;
C.也可与血红蛋白配位,它与血红蛋白结合的能力约为的230~270倍,可知反应②正向进行程度比①大,故相同温度下,,C不符合题意;
D.中毒患者进入高压氧舱治疗,氧气浓度增大,反应①平衡正向移动,Hb浓度减小,反应②平衡逆向移动,二者平衡移动的方向相反,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.配合物中,含有空轨道的原子提供空轨道、含有孤电子对的原子提供孤电子对而形成配位键;
C.平衡常数越大,反应的进行程度越大;
D.CO中毒患者进入高压氧舱治疗,氧气浓度增大,平衡①正向移动、②逆向移动。
6.【答案】C
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.根据化学方程式可知,该反应为放热反应,升高温度,利于平衡逆向移动,则平衡常数减小,A不符合题意;
B.该反应前后气体分子数减小,一定温度下,加压利于平衡正向移动,则α(CO)增大,结合图中信息可知,p1>p2>p3,B不符合题意;
C.根据图示信息,以α(CO)=0.75作平行于横坐标的直线,所得直线与三条曲线相交,说明在不同温度、压强下进行该反应,α(CO)可能相等,C符合题意;
D.根据方程式可知,Δn(CO):Δn(H2)=1:2,若α(CO)=α(H2),说明起始n(CO):n(H2)=1:2,即合成气中 ,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.根据勒夏特列原理进行分析。
B. 该反应前后气体分子数减小,加压利于平衡正向移动。
C.根据化学平衡的影响因素,结合图像进行分析。
D.根据化学方程式中物质的计量系数关系及转化率表达式进行分析。
7.【答案】A
【知识点】化学平衡常数;化学反应速率的影响因素;化学平衡移动原理;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.该反应中温度越高的平衡体积分数越低,压强越大的平衡体积分数越大,由图可知Y表示温度,X表示压强,A项符合题意;
B.压强越大的平衡体积分数越大,所以,B项不符合题意;
C.反应为放热反应,温度越高平衡常数越小,所以a>b>c,C项不符合题意;
D.、Y1条件下,e点状态体积分数较高,反应逆向进行,此时v(逆)>v(正),D项不符合题意。
故答案为:A。
【分析】A.该反应属于放热反应,反应前后气体分子数减小,升温、减压均利于平衡逆向移动。
B.可利用控制变量法进行分析。
C.平衡常数只与温度有关,升温利于平衡逆向移动,平衡常数减小。
D.根据勒夏特烈原理进行分析,注意反应逆向进行,则v(逆)>v(正)。
8.【答案】D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡移动原理
【解析】【解答】A.由分析可知压强小于1×106Pa增大压强,平衡不移动,压强大于1×106Pa增大压强,平衡可能正向移动,A不符合题意;
B.由分析可知当压强为3×106Pa时,C为非气态,故平衡常数表达式为Kp=,B不符合题意;
C.恒温恒压下,气体物质的量之比=压强之比,故当为非气态时增大压强,平衡虽然正向移动,但新平衡时体系中A、B的浓度和增压之前相等,新平衡的逆反应速率与原平衡相等,C不符合题意;
D.由于m+n=p,则平衡时A、B、C总物质的量为4mol,设再充入bmolB后B转化nxmol,则A转化mxmol,C生成pxmol,当重新达到平衡时,体系中A、B、C总物质的量为(4-mx-nx+px+b)mol=(4+b)mol+[p-(m+n)]mol=(4+b)mol+0mol=(4+b)mol,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A、增大压强,平衡朝气体系数缩小的方向移动;
B、分压平衡常数要结合分压判断,分压之比等于物质的量之比;
C、增大压强,平衡朝气体系数缩小的方向移动;
D、结合左右两边的化学计量数判断。
9.【答案】A
【知识点】化学平衡常数;化学平衡状态的判断;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.150℃时H2S的转化率为40%,平衡时H2S的物质的量变化为0.4b,,设容器的体积为V,则该反应的平衡常数,整理可得a:b=6:5,故A符合题意;
B.温度升高H2S的转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,该反应为放热反应,故B不符合题意;
C.COS和H2均为生成物,计量数之比为1:1,反应从左侧开始,则 COS与的浓度之比始终不变,无法判断平衡状态,故C不符合题意;
D.通入CO后的瞬间,正反应速率立即增大,逆反应速率不变,之后正反应速率逐渐减小、逆反应速率逐渐增大,直至正逆反应速率相等,重新达到平衡状态,故D不符合题意,
故答案为:A。
【分析】A.依据计算;
B.依据化学平衡移动原理分析;
C.利用“变者不变即平衡”;
D.依据影响反应速率和化学平衡的因素分析;
10.【答案】D
【知识点】化学平衡常数;化学反应速率与化学平衡的综合应用;化学平衡的计算
【解析】【解答】A.在m线上,当横坐标等于20时,纵坐标约等于16.4,即c(Cu2+)=10-20,c(A2-)=10-16.4,故Ksp= c(Cu2+) c(Cu2+)=10-20×10-16.4=10-36.4,数量级为10-37,A项不符合题意;
B.A点的横纵坐标之积小于m、n线上任意一点横纵坐标之积,即a点Qc<Ksp,故为ZnA和CuA的不饱和溶液,B项不符合题意;
C.向P点加入少量Na2A固体,溶液中c(A2-)增大,减小,对于ZnA的沉淀溶解平衡逆向移动,c(Zn2+)减小,则增大,故可以实现p点变为q点,C项不符合题意;
D.由曲线可知,Ksp(CuA)很小,故很难溶于稀硫酸,Ksp(ZnA)相对较大,可以溶解在稀硫酸中,D项符合题意;
故答案为:D。
【分析】A、Ksp= c(Cu2+) c(Cu2+);
B、计算出a点Qc与Ksp,比较大小;
C、加入Na2A固体后,溶液中c(A2-)增大,减小;
D、CuA难溶于稀硫酸。
11.【答案】D
【知识点】化学平衡常数;几组未知物的检验;比较弱酸的相对强弱的实验
【解析】【解答】A.由于NH3极易溶于水,故检验若不加热,可能无法检验到NH3,向某溶液中滴加稀NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸靠近管口,试纸不变蓝,也不能证明该溶液中不含,需加入NaOH溶液后加热,再用湿润的红色石蕊试纸靠近管口,才能证明有无,A不合题意;
B.将饱和NaBr溶液滴入AgCl浊液中,由于Qc(AgBr)=c(Ag+)c(Br-)>Ksp(AgBr),析出AgBr沉淀,沉淀颜色由白色变为淡黄色,不能说明存在沉淀的转化,无法证明,B不合题意;
C.已知CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-、S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-,故常温下,用pH试纸分别测定浓度均为溶液和溶液,后者pH大,只能证明酸性:HS-<CH3COOH,无法比较的酸性强弱,C不合题意;
D.已知反应:2Fe3+++H2O=2Fe2++3H++,故将同浓度同体积的溶液与溶液混合则KHSO3过量,FeCl3不足,充分反应后滴入KSCN溶液,溶液变红色,说明溶液中还存在F3e+,即可证明该反应存在一定限度,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A、需要加热才会大量产生氨气,题中没有加热条件,试纸不变蓝,不能证明该溶液中不含;
B、溶解度不同而析出沉淀,不能证明存在沉淀的转化;
C、酸性:HS-<CH3COOH;
D、KHSO3过量,但溶液中还存在Fe3+,说明反应存在一定限度
12.【答案】A
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】A. 由2NO2(g) N2O4(g)可知,速率比等于方程式的计量数之比,平衡时,v(NO2消耗)=2v(N2O4消耗),故A符合题意;
B. 27℃时,该平衡体系中NO2的物质的量分数为20%,N2O4的物质的量分数为80%,设物质的量分别为0.2mol、0.8mol,由方程式可知,转化NO2的物质的量为1.6mol,则该平衡体系中NO2的转化率为=88.89%,故B不符合题意;
C. 由表中数据可知升高温度,NO2物质的量分数增大,N2O4物质的量分数减小,则平衡逆向移动,该反应的化学平衡常数减小,故C不符合题意;
D. 温度不变,缩小容器体积,浓度因体积缩小而增大,气体颜色加深,平衡正向移动,又使气体颜色在此基础上变浅,但达平衡时气体颜色比原来的要深,故D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】B.根据计算;
C.升温平衡逆向移动;
D.缩小体积浓度增大,气体颜色加深,平衡正向移动,气体颜色逐渐变浅,达到平衡时气体颜色比原来深。
13.【答案】D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的计算;难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
【解析】【解答】A.向AgCl悬浊液中滴加少量NaBr溶液,生成浅黄色的AgBr沉淀,这说明溴化银的溶度积常数小于氯化银的,因此曲线①和曲线②分别表示AgBr、AgCl的沉淀溶解曲线,A不符合题意;
B.升高温度溶度积常数增大,离子浓度增大,则曲线②向下方平行移动,B不符合题意;
C.曲线③表示Ag2CO3的沉淀溶解曲线,根据A点数值可知T℃下,Ag2CO3的Ksp=(10-1.5)2×10-8.2=10-11.2,C不符合题意;
D.根据图像可知T℃下AgBr、AgCl的溶度积常数分别是10-12.3、10-9.7,因此反应AgCl(s)+Br-(ag) AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K=Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)=102.6,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】向AgCl悬浊液中滴加少量NaBr溶液,生成浅黄色的AgBr沉淀,则Ksp(AgCl)14.【答案】C,D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.给热化学方程式编号:①;② ;③ ;根据盖斯定律,①-②-③得,A不符合题意;
B.由图可知,430℃时和的转化率均较小,因此容器中主要成分仍为和,其中气体体积分数最大的气体是,B不符合题意;
C.由图可知,490℃~580℃时,随温度升高,和CO的选择性均逐渐降低,说明和CH4的含量逐渐增大,且平衡为吸热反应,升温平衡正向移动,由此可知,温度越高,容器中的体积分数越大,C符合题意;
D.580℃时,使用活性更高,对的选择性更高的催化剂,能提高平衡时的产率,D符合题意;
故答案为:CD。
【分析】A、盖斯定律的应用要注意,判断列出的热化学方程式的对应关系,左右两边相同的物质互相抵消则相加,在同一边相同的物质互相抵消则相减;
B、430℃时和的转化率均较小,因此容器中主要成分仍为和;
C、490℃~580℃时,随温度升高,和CO的选择性均逐渐降低;升高温度,平衡朝吸热方向移动;
D、580℃时,使用活性更高,对的选择性更高的催化剂,能提高平衡时的产率。
15.【答案】A,C
【知识点】化学平衡常数;化学平衡移动原理
【解析】【解答】A.该反应为气体体积增大的吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,丁烷的物质的量分数减小,则图中曲线a、c表示的物质是丁烷,增大压强,平衡向逆反应方向移动,丁烷的物质的量分数增大,则曲线a对应的压强是100kPa,故A符合题意;
B.平衡常数为温度函数,温度不变,平衡常数不变,由图可知,X和Y的反应温度相同,则K(X)=K(Y),故B不符合题意;
C.设起始丁烷的物质的量为1mol,若平衡时的转化率为50%,由方程式可得丁烷的物质的量分数为×100%≈33.3%,由图可知,560℃、100kPa时,丁烷的物质的量分数大于33.3%,说明丁烷的转化率小于50%,故C符合题意;
D.使用催化剂,反应速率加快,但平衡不移动,平衡转化率不变,故D不符合题意;
故答案为:AC。
【分析】A.根据影响化学平衡移动的因素分析;
B.平衡常数为温度函数;
C.依据转化率与平衡转化率的大小比较分析;
D.使用催化剂,反应速率加快,平衡不移动。
16.【答案】C,D
【知识点】化学平衡常数;弱电解质在水溶液中的电离平衡;离子浓度大小的比较
【解析】【解答】A.由图示信息可知,随着pH值增大,OH-浓度增大,平衡向右移动,故曲线a、b、c、d、e分别代表:Ga3+、Ga(OH)2+、、Ga(OH)3、,故曲线b表示的浓度分数随溶液pH的变化,A不符合题意;
B.的平衡常数K=,由图可知,pH=3.6左右时c[]=c[Ga(OH)2+],此时K=c(H+)=10-3.6,所以平衡常数K的数量级为10-4,B不符合题意;
C.由图示信息可知,x点表示c[]=c[Ga(OH)3]对应的溶液中所含溶质为:NaCl和Ga(OH)2Cl,故有,C符合题意;
D.由图示信息可知,y点表示c[]=c[],故有:K3=
c(H
+
)c[Ga(OH)
3
]
c[Ga(OH)
2
+
]
MathType@MTEF@5@5@+=
feaagGart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
4rNCHbWexLMBbXgBd9gzLbvyNv2CaeHbl7mZLdGeaGqiVu0Je9sqqr
pepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs
0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaai
aabeqaamaabaabauaakeaadaWcaaqcaawaaiaabogacaqGOaGaaeis
aOWaaWbaaKqaGfqabaGaae4kaaaajaaycaqGPaGaae4yaiaabUfaca
qGhbGaaeyyaiaabIcacaqGpbGaaeisaiaabMcakmaaBaaajeaybaGa
ae4maaqabaqcaaMaaeyxaaqaaiaabogacaqGBbGaae4raiaabggaca
qGOaGaae4taiaabIeacaqGPaGcdaqhaaqcbawaaiaabkdaaeaacaqG
RaaaaKaaGjaab2faaaaaaa@56F1@
,K4=
c(H
+
)c[Ga(OH)
4
-
]
c[Ga(OH)
3
]
MathType@MTEF@5@5@+=
feaagGart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
4rNCHbWexLMBbXgBd9gzLbvyNv2CaeHbl7mZLdGeaGqiVu0Je9sqqr
pepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs
0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaai
aabeqaamaabaabauaakeaadaWcaaqcaauaaiaabogacaqGOaGaaeis
aOWaaWbaaKqaafqabaGaae4kaaaajaaqcaqGPaGaae4yaiaabUfaca
qGhbGaaeyyaiaabIcacaqGpbGaaeisaiaabMcakmaaDaaajeaybaGa
aeinaaqaaiaab2caaaqcaaKaaeyxaaqaaiaabogacaqGBbGaae4rai
aabggacaqGOaGaae4taiaabIeacaqGPaGcdaWgaaqcbauaaiaaboda
aeqaaKaaajaab2faaaaaaa@5635@
,则K3×K4=c2(H+),即c(H+)=
K
3
K
4
MathType@MTEF@5@5@+=
feaagGart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
4rNCHbWexLMBbXgBd9gzLbvyNv2CaeHbl7mZLdGeaGqiVu0Je9sqqr
pepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs
0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaai
aabeqaamaabaabauaakeaadaGcaaqcaawaaiaabUeakmaaBaaajeay
baGaae4maaqabaqcaaMaae4saOWaaSbaaKqaGfaacaqG0aaabeaaae
qaaaaa@4436@
,pH=-lgc(H+)=-lg即pH=-lgK3-lgK42,D符合题意;
故答案为:CD。
【分析】A.随着pH增大,溶液中氢氧根离子浓度增大, 平衡Ga3+ K1Ga(OH)2+ K2Ga(OH)2+ K3Ga(OH)3 K4Ga(OH)4-正向移动,曲线a、b、c、d、e分别代表:Ga3+、Ga(OH)2+、Ga(OH)2+、Ga(OH)3、Ga(OH)4-;
B.根据K=
c[Ga
(
OH
)
2
+
] c(H
+
)
c[Ga
(
OH
)
2+
]
MathType@MTEF@5@5@+=
feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
4rNCHbWexLMBbXgBd9gzLbvyNv2CaeHbl7mZLdGeaGqiVu0Je9sqqr
pepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs
0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaai
aabeqaamaabaabauaakeaadaWcaaqcaawaaabaaaaaaaaapeGaae4y
a8aacaqGBbWdbiaabEeacaqGHbGcpaWaaeWaaKaaGfaapeGaae4tai
aabIeaa8aacaGLOaGaayzkaaGcdaqhaaqcbawaaiaabkdaaeaacaqG
RaaaaKaaGjaab2fapeGaaeOiGiaabogapaGaaeika8qacaqGibGcpa
WaaWbaaKqaGfqabaWdbiaabUcaaaqcaa2daiaabMcaaeaapeGaae4y
a8aacaqGBbWdbiaabEeacaqGHbGcpaWaaeWaaKaaGfaapeGaae4tai
aabIeaa8aacaGLOaGaayzkaaGcdaahaaqcbawabeaacaqGYaGaae4k
aaaajaaycaqGDbaaaaaa@5AD4@
计算;
C.x点的溶质为NaCl和Ga(OH)2Cl;
D.y点时c[Ga(OH)2+]=c[
Ga(OH)
4
-
MathType@MTEF@5@5@+=
feaagGart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
4rNCHbWexLMBbXgBd9gzLbvyNv2CaeHbl7mZLdGeaGqiVu0Je9sqqr
pepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs
0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaai
aabeqaamaabaabauaakeaajaaycaqGhbGaaeyyaiaabIcacaqGpbGa
aeisaiaabMcakmaaDaaaleaacaaI0aaabaGaaeylaaaaaaa@45D1@
]。
17.【答案】A,D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡移动原理;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.反应i和ii均消耗,所以的变化量偏大,所以图中代表变化的曲线是,A项符合题意;
B.0~2min内的平均反应速率,B项不符合题意;
C.由图可知2min时反应均达到平衡,利用方程式列出的反应关系为:
所以T K温度下,反应i的平衡常数,C项不符合题意;
D.3min时分压均增大,则改变的条件有可能是加压或升高温度(升高温度,压强也会增大),但加压后反应ii会正向移动,随后的分压会降低,不符合;升温后两反应均逆向移动,两物质分压均再次增大,D项符合题意。
故答案为:AD
【分析】1.首先弄清楚图像横纵坐标的含义;2.弄清楚图像特殊的点含义,如起点和拐点;3.弄清楚图像变化趋势与化学平衡移动的关系;4.在对特殊点列出三段式进行计算。
18.【答案】A,C
【知识点】化学平衡常数;盐类水解的应用;离子浓度大小的比较;电离平衡常数
【解析】【解答】A.根据分析可知,故A符合题意;
B.由图可知,当溶液的pH=9时,溶液中粒子浓度关系为,故B不符合题意;
C.反应的平衡常数为K,则,故C符合题意;
D.根据图像可知往该溶液中逐滴滴加氢氧化钠时转化成,当溶液pH>5时HCO浓度增大,故D不符合题意;
故答案为AC
【分析】根据如图分析虚线是NH3·H2O,交点pH=9.3结合Kb的表达式可以求Kb,交点pH=6.4,pH=10.2结合Ka的表达式可以求Ka1和Ka2。
19.【答案】A,D
【知识点】化学反应速率;化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算
【解析】【解答】A.平衡常数是温度函数,只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故A符合题意;
B.由题给数据可知,容器①达到平衡时反应放出热量0.1akJ,则反应消耗X2的物质的量为=0.1mol,从开始至10min内的平均反应速率υ(X2)==0.01mol/(L min),故B不符合题意;
C.由题给数据可知,恒容容器①达到平衡时反应放出热量0.1akJ,则反应消耗X2的物质的量为=0.1mol, X2的平衡转化率为=10%,该反应为气体体积减小的反应,恒压容器相比于恒容容器,相当于是增大压强,增大压强,平衡向正反应方向移动,X2的平衡转化率会增大,恒压容器②中X2的平衡转化率应大于10%,故C不符合题意;
D.由题给数据可知,恒容容器①达到平衡时反应放出热量0.1akJ,该反应为气体体积减小的反应,恒压容器相比于恒容容器,相当于是增大压强,增大压强,平衡向正反应方向移动,X2的平衡转化率会增大,恒压容器②中放出的热量大于0.1akJ,即b>0.1a,故D符合题意;
故答案为:AD。
【分析】A.平衡常数只与温度有关;
B.根据计算;
C.根据计算;
D.②中反应相当在①的基础上加压,平衡正向移动。
20.【答案】C,D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的计算
【解析】【解答】A.根据上述分析,υ2>υ1,c2>2c1,A项不符合题意;
B.K3p1,则p2<2p3,B项不符合题意;
C.υ3>υ1,α3(SO2)<α1(SO2),C项符合题意;
D.c2>2c1,c32c3,α1(SO2)+α2(SO3)<1,α3(SO2)<α1(SO2),则α2(SO3)+α3(SO2)<1,D项符合题意;
故答案为:CD。
【分析】A.将1容器中的反应极限化时产生2molSO3,2容器是以4molSO3起始,2容器相当于1容器加压;
B.正反应为放热反应,升高温度不利于反应正向进行,恒容容器中,根据理想气体状态方程pV = nRT分析;
C.温度升高,化学反应速率加快,正反应吸热,温度升高不利于反应正向进行;
D.容器3极限化时生成2molSO2,容器2相当于容器3加压,加压有利于反应向减压方向进行,温度升高不利于反应正向进行。
21.【答案】B,D
【知识点】化学平衡常数;等效平衡;化学反应速率与化学平衡的综合应用
【解析】【解答】A.4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116kJ·mol-1,反应4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(l),生成液态水,气态水变液态水放出热量,因此ΔH<-116 kJ·mol-1,故A不符合题意;
B.构造的容器Ⅳ的类型是恒温恒容,容器Ⅱ的类型是绝热恒容,二者都是逆向反应建立的平衡状态,容器Ⅱ由于是绝热的,所以容器Ⅱ中的温度会越来越低,不利于反应逆向进行,相比于容器Ⅳ达到平衡时消耗的Cl2更少,所以a>1;构造的容器Ⅴ的类型为恒温恒容,容器Ⅲ的类型为恒温恒压,二者都是正向反应建立的平衡,由于容器Ⅴ为恒容容器,所以反应开始后容器Ⅴ中的压强逐渐小于容器Ⅲ中的压强,压强越小越不利于反应正向进行,因此平衡时,容器Ⅴ中的Cl2的量小于容器Ⅲ中的,所以b>2,故B符合题意;
C.根据阿伏加德罗定律PV=nRT可知,温度相同,体积相同,则压强之比等于物质的量之比 ,解得p2=1.6×105 Pa,III容器体积和加入的物质的量都是I容器的2倍,因此压强相同p3=2×105 Pa,故C不符合题意;
D. ,反应容器Ⅰ平衡常数 ,若起始向容器Ⅰ中充入0.5 mol HCl、0.5 mol O2、0.5 mol Cl2和0.5 mol H2O, ,则反应向逆反应方向进行,故D符合题意。
故答案为:BD。
【分析】三个容器中,Ⅰ与Ⅱ均为恒容容器,差别在于前者恒温,后者绝热;不妨设想容器Ⅳ,其与容器Ⅰ其余的条件相同,仅投料方式按照容器Ⅱ中的投料方式进行,那么容器Ⅳ中的平衡与Ⅰ中的等效,容器Ⅳ中的反应达到平衡时,Cl2的物质的量为1mol。容器Ⅲ相比于容器Ⅰ,体积扩大了一倍,初始投料也增加了一倍,但容器Ⅲ是在恒温恒压的条件下反应的;不妨设想容器Ⅴ,其与容器Ⅲ的其他的条件相同,仅容器类型更改为恒温恒容的容器,那么容器Ⅴ中的平衡状态与Ⅰ中的等效,容器Ⅴ中的反应达到平衡时,Cl2的物质的量为2mol。
22.【答案】A,C
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A、升高温度,硫化氢的物质的量分数变大,说明平衡逆向移动,平衡常数增大,选项A符合题意;
B、从M点到N点,硫化氢的物质的量分数减小,平衡正向移动,气体的总物质的量增大,恒容条件下压强增大,故N点压强较大,选项B不符合题意;
C、M点时,H2S与H2的物质的量分数相等,则转化的H2S与剩余的H2S相同,故平衡转化率为50%,选项C符合题意;
D、维持M点温度不变,向容器中再充入0.2molH2S、0.2molH2、0.1molS2(g),但之前加入的恒不知,无法利用QC判断v(正)、 v(逆)的大小,选项D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】A.升高温度平衡向正反应方向移动,平衡常数增大;
B.该反应是气体体积增大的反应;
C.根据M点时硫化氢的变化量计算转化率;
D.利用浓度熵与化学平衡常数的大小判断反应进行的方向,需要知道原平衡时格物致的浓度。
23.【答案】A,B
【知识点】化学平衡常数
【解析】【解答】解:A.升高温度,若平衡逆向移动,则反应物的转化率减小,故A选;
B.化学反应可能为吸热反应或放热反应,升高温度向吸热的方向移动,若为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数K减小,故B选;
C.盐类水解吸热,升高温度,水解常数Kb增大,故C不选;
D.水的电离吸热,升高温度,水的离子积常数Kw增大,故D不选;
故选AB.
【分析】盐类水解、水的电离均吸热,而化学反应可能为吸热反应或放热反应,升高温度向吸热的方向移动,以此来解答.
24.【答案】(1);5;c(OH-)越大,表面吸附的的量越少,溶出量越少,中物质的量分数越大
(2)4;
(3)Fe2O3;设氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx,,则,则56+16x=80.04,x= ,即固体产物为Fe2O3
【知识点】晶胞的计算;化学平衡常数;离子方程式的书写
【解析】【解答】(1)在弱碱性溶液中,与反应生成、和单质S,反应的离子方程式为: ;反应的平衡常数K= ,由题目信息可知,,电离常数,所以K===5;在溶液中,pH越大,c(OH-)越大,表面吸附的的量越少,溶出量越少,中物质的量分数越大;故答案为:;5 ;c(OH-)越大,表面吸附的的量越少,溶出量越少,中物质的量分数越大。
(2)因为的晶体与晶体的结构相似,由NaCl晶体结构可知,一个晶胞含有4个和4个Cl,则该晶体的一个晶胞中的数目也为4;晶体中,每个S原子与三个紧邻,且间距相等,根据晶胞中的和的位置(中的键位于晶胞体对角线上)可知,每个S原子与键所在体对角线上距离最近的顶点相邻的三个面的三个面心位置的紧邻且间距相等,其中一个S原子与紧邻的连接图如下:;故答案为:4;。
(3)由图可知,时,氧化过程中剩余固体的质量与起始的质量的比值为66.7%,设氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx,,则,56+16x=80.04,x= ,所以固体产物为Fe2O3;故答案为:Fe2O3;设氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx,,则,则56+16x=80.04,x= ,即固体产物为Fe2O3。
【分析】(1)①弱碱性溶液中,与反应生成、和单质S;
②平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比;
③c(OH-)越大,表面吸附的的量越少,溶出量越少;
(2)一个晶胞含有4个和4个Cl,则该晶体的一个晶胞中的数目也为4;每个S原子与键所在体对角线上距离最近的顶点相邻的三个面的三个面心位置的紧邻且间距相等;
(3)800℃时,氧化过程中剩余固体的质量与起始FeS2的质量的比值为66.7%,设FeS2氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx,M(FeS2)=120g/mol,据此计算。
25.【答案】(1)-286
(2);50%或0.5;660.2(或660.1或660.3,其他答案酌情给分)
(3)5.4;相同催化剂,400℃的反应速率更快,相同温度,催化剂Ⅱ副产物浓度低,甲烷与甲醇比例高
【知识点】燃烧热;化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线;化学反应速率与化学平衡的综合应用;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)电解液态水制备,电解反应的,则2mol完全燃烧消耗,生成液态水的同时放出的热量为572kJ ,从而可知1mol完全燃烧生成液态水放出的热量为286kJ,因此,的燃烧热(焓)-286。
(2)①由的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系图可知,K随着温度升高而减小,故该反应为放热反应。若反应为基元反应,则反应为一步完成,由于反应的与活化能(Ea)的关系为,由图2信息可知=a,则a,则生成物能量低于a,因此该反应过程的能量变化示意图为:。
②温度t下,向容积为10L的抽空的密闭容器中通入和,反应平衡后测得容器中,则参与反应的的物质的量为0.05mol,的转化率为;的平衡量为,和是按化学计量数之比投料的,则的平衡量为,的平衡量是的2倍,则,的平衡浓度分别为、、、,则该反应的平衡常数K=,根据图1中的信息可知,反应温度t约为660.2℃。
(3)在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应,由表中信息可知,0~2minCH3OH的浓度由0增加到10.8μmol L-1,因此,0~2min生成CH3OH的平均反应速率为10.8mol L-12min=5.4μmol L-1 min-1;由表中信息可知,在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应, 0~2minCH3OH的浓度由0增加到10.8μmol L-1,c(CH4):c(CH3OH)=12722:10.8≈1178;在选择使用催化剂Ⅱ和350℃的反应条件下,0~2minCH3OH的浓度由0增加到9.2μmol L-1,c(CH4):c(CH3OH)=10775:9.2≈1171;在选择使用催化剂Ⅰ和400℃条件下反应, 0~2minCH3OH的浓度由0增加到345.2μmol L-1,c(CH4):c(CH3OH)=42780:345.2≈124;在选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件下,0~2minCH3OH的浓度由0增加到34μmol L-1,c(CH4):c(CH3OH)=38932:34≈1145。因此,若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件的原因是:相同催化剂,400℃的反应速率更快,相同温度,催化剂Ⅱ副产物浓度低,甲烷与甲醇比例高。
【分析】(1)燃烧热是指在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;
(2)①该反应的平衡常数随温度升高而减小,该反应为放热反应,生成物能量低于a;
②根据转化率=反应量起始量×100%计算;计算此时的平衡常数,根据图1确定反应温度;
(3)根据v=ΔcΔt计算;400℃的反应速率更快,相同温度下,催化剂Ⅱ副产物浓度低,甲烷与甲醇比例高。
26.【答案】(1)2ΔH2-ΔH1;;
(2);c;容积加倍,H2分压减半,该反应的化学平衡正向移动,所以H2分压变化为先减半后增大;正向移动;变大
【知识点】化学平衡常数;化学平衡状态的判断;化学反应速率与化学平衡的综合应用;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)①根据盖斯定律,由(II×2-Ⅰ)可得4NO(g) 2N2O(g)+O2(g) ,可得焓变关系;②根据反应Ⅰ、Ⅱ,可知4NO~6H2O,N2O~3H2O根据c(H2O)=进行计算;根据反应
和KⅢ= 进行计算;
(2)①②③根据反应列三段式,根据同温同压下,混合气体的物质的量等于体积之比,再根据v(N2)=进行计算;
②若t2时将容积迅速增大至原来的2倍并保持不变,相当于减小压强,增大体积的瞬间,开始H2的压强变为原来的,浓度减小为原平衡,再根据平衡移动进行分析;
③根据Qc与K的关系进行分析平衡移动方向;根据等效平衡知识进行分析,以此来解析;
(1)①根据盖斯定律,由(II×2-Ⅰ)可得4NO(g) 2N2O(g)+O2(g) ,ΔH3=2ΔH2-ΔH1;
②向容器中通入NH3和O2发生Ⅰ、Ⅱ, NO由I生成,N2O由Ⅱ生成,而H2O
Ⅰ、Ⅱ中都有生成,根据Ⅰ式有:4NO~6H2O,Ⅱ式有N2O~3H2O由平衡时
达到平衡时,容器中含有a mol NO和b mol N2O,则Ⅰ生成molH2O,则Ⅱ生成3bmolH2O,故生成水的浓度为c(H2O)== =;
根据反应
故平衡时体系中O2为5mol-mol-2bmol,NO为amol, N2O为bmol,故KⅢ===;
(2)①设t时达到平衡,转化的NH3的物质的量为2x,列出三段式:
根据同温同压下,混合气体的物质的量等于体积之比,= 解得x=0.02mol,v(N2)== =mol· L-1·min-1;
②若t2时将容积迅速增大至原来的2倍并保持不变,相当于减小压强,增大体积的瞬间,开始H2的压强变为原来的,浓度减小为原平衡,但由于减小压强平衡正向移动,H2的分压又逐渐增大,直到达到新平衡,曲线c符合题意;
③根据反应
根据同温同压下,混合气体的物质的量等于体积之比,= ,解得x=0.02mol,可得K== =0.00013,改变条件,若t2时保持容积不变再充入0.1 mol NH3,则n(NH3)=0.1mol+0.1mol-2×0.02mol=0.16mol,则Qc=≈6.25×10-6虽然平衡正向移动,但是对于氨而加入的多,平衡转化的少,与t1时相比,NH3的体积分数变大,用等效平衡知识分析,t2时将0.1 mol NH3加入3L容器中,再另一个与第一个完全相同的3L容器中也加入的0.1 mol NH3,等两个容器中反应达到平衡时,再将两个容器中的气体压缩到一个3L的容器中,平衡逆向移动氨的体积分数增大,所以与t1时相比,NH3的体积分数变大;
【分析】(1)根据盖斯定律可得焓变关系,结合物质的量计算公式和化学平衡常数计算公式可得;
(2)加入反应物,平衡正向移动,但该反应为气体体积增大的反应,氨加入的多,平衡转化的少。
27.【答案】(1)-353
(2)A;D
(3)<;该反应为气体分子数减小的反应,温度相同时,压强越大,平衡体系中乙醇的体积分数越大;>;;n
【知识点】反应热和焓变;化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断;化学平衡转化过程中的变化曲线;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)根据焓变反应物的键能总和-生成物的键能总和计算,焓变839+436×2-(413×3+358+467)=+353;
(2)若在恒容绝热的密闭容器中进行上述反应,A. 体系温度不再发生变化时,反应达到化学平衡状态,故符合题意;B. 平衡体系中,和的物质的量之比为2:1不能说明反应到平衡,故不符合题意;C. 加入催化剂,嫩改变反应速率,但不可以提高的平衡产率,故不符合题意;D. 其他条件不变,增大CO的浓度,能提高的平衡转化率,故符合题意。
故答案为:AD。
(3)①该反应为气体分子数减小的反应,温度相同时,压强越大,平衡体系中乙醇的体积分数越大,故压强小于。
②温度升高,乙醇的体积分数减小,说明正反应为吸热,则b点温度高,平衡常数较小。
③将坐标和代入,列关系式56.2=-7.2×10-3Ea+C 27.4=-7.5×10-3Ea+C,解该反应的活化能Ea=。从图中信息获知,直线n斜率大,Ea小,说明催化效率越高。
【分析】(1)根据焓变=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算;
(2)可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变;催化剂不影响平衡状态;
(3)①该反应为气体分子数减小的反应;
②平衡常数只与温度有关;
③将曲线上的点代入公式计算;催化剂能降低反应的活化能。
28.【答案】(1)
(2)②反应速率比①慢,为I的决速步,故增大比增大对反应I速率影响更大
(3)800
(4)80%;或0.58
(5);高温
【知识点】反应热和焓变;化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】(1)根据盖斯定律I减去②得到①,则;故答案为:。
(2)根据I的反应历程中的两步,②反应速率比①慢,因此相比于提高,提高对反应I速率影响更大,其原因是②反应速率比①慢,为I的决速步,故增大比增大对反应I速率影响更大;故答案为:②反应速率比①慢,为I的决速步,故增大比增大对反应I速率影响更大。
(3)根据题干和图中信息可知,800℃时,二氧化碳的转化率比800℃以前增大较多,有利于提高乙烯的产率,800℃时,乙烯的选择性比820℃时相比选择性略高,因此该反应选择的最佳温度为800℃;故答案为:800℃。
(4)根据题意建立三段式,,解得x=0.8mol,则达到平衡时的转化率为;平衡时的压强为,则该温度下反应的平衡常数;故答案为:80%;或0.58。
(5)根据题意得到,则T温度时,根据,得到,则;该反应是吸热反应,且是熵增的反应,根据自由能△G=△H T△S<0,因此该反应在高温下更易自发进行;故答案为:;高温。
【分析】(1)根据盖斯定律计算;
(2)外界因素对决速步骤影响更大;
(3)根据选择性选择温度;
(4)根据三段式计算。
(5)根据计算;根据自由能△G=△H T△S<0判断。
29.【答案】(1)E逆-181
(2)(a+2b)/2V;[2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b]
(3)N2O+Pt2O+=N2+Pt2O
(4)低温;>;温度升高催化剂活性降低
【知识点】反应热和焓变;化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】(1)①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g) ΔH1 = -907.0 kJ mol-1
②4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH2= -1269.0 kJ mol-1
则(②-①)/2可得热化学方程式4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g) ΔH= ,该反应的逆反应活化能为 E逆 kJ mol-1,即E正-E逆=-181,则正反应的活化能为E正= (E逆-181)kJ mol-1;
(2)①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g) ②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)
③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g), 向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应,达到平衡时,假设反应中一氧化氮的消耗量为xmol,反应中NOCl的消耗量为ymol,反应中碘的消耗量为zmol,则有容器中 NOCl (g)为x-y=amol,Cl2(g)为0.5y-z=b mol,此时 I2(g)的物质的量为(0.5x-z)mol,则因有 则碘的物质的量为(0.5a+b)mol,物质的量浓度为(a+2b)/2Vmol/L;氯气的浓度为b/Vmol/L,氯化碘的浓度为(2-a-2b)/V mol/L,则反应③的平衡常数为=[2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b]。
(3)N2O在Pt2O+表面上的反应为N2O+Pt2O+=N2+Pt2O;
(4)已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ mol-1,该反应为放热的,熵减的反应,根据ΔG=ΔH-TΔS<0能自发进行分析,在低温下能自发进行。在催化剂乙作用下,图中 M 点氮气的产率较低,说明反应速率较慢,还没有到平衡,即对应的速率(对应温度400℃)v正> v逆,温度高于400℃,根据另一种催化剂催化下氮气的产率随温度的变化曲线可知,该反应仍未达到平衡状态,故N2产率降低的原因一定是因为反应速率减小,故可能是温度升高导致催化剂活性降低。
【分析】(1)根据盖斯定律分析反应热,并根据反应热=正反应的活化能-逆反应的活化能计算分析;
(2)根据平衡进行计算各物质的物质的量,并根据平衡常数公式计算平衡常数;
(3)理解图中物质书写方程式;
(4)根据催化剂能加快反应速率,但不影响平衡进行分析,M点氮气的转化率较低,说明在相同时间内反应速率较慢,反应还没有到平衡,正在向平衡进行,从而正反应速率大于逆反应速率,而温度对催化剂的活性的影响可能影响反应产率。
30.【答案】(1)温度过高,HCl受热挥发,盐酸浓度减小,酸浸速率减慢;SiO2
(2)除去有机相中的FeCl3、AlCl3
(3)SOCl2+H2O=2HCl↑+SO2↑;抑制Sc3+水解
(4)2Sc2(C2O4)3+3O22 Sc2O3+12CO2
(5)
【知识点】化学平衡常数;物质的分离与提纯
【解析】【解答】向赤泥中加入盐酸酸浸时,金属氧化物溶于盐酸得到可溶性金属氯化物,二氧化硅不与盐酸反应,过滤得到含有二氧化硅的滤渣和含有金属氯化物的滤液;向滤液中加入磷酸酯萃取剂萃取溶液中的氯化钪,分液得到含有氯化铁、氯化铝的水相和含有氯化钪的有机相;向有机相中加入盐酸洗涤除去残留的氯化铁、氯化铝,分液得到有机相;向有机相中加入氢氧化钠溶液,将氯化钪转化为氢氧化钪沉淀,过滤得到有机相和氢氧化钪;向氢氧化钪中加入SOCl2回流过滤,将氢氧化钪转化为氯化钪,向氯化钪中加入草酸溶液,将氯化钪转化为草酸钪沉淀,过滤后在空气中灼烧草酸钪得到三氧化二钪。
(1)盐酸是挥发性酸,若温度高于40℃,氯化氢受热挥发,盐酸的浓度减小,酸浸速率减慢,导致钪的浸出率下降;由分析可知,滤渣的主要成分为二氧化硅,故答案为:温度过高,HCl受热挥发,盐酸浓度减小,酸浸速率减慢;SiO2;
(2)由分析可知,用盐酸洗涤的目的是洗涤除去有机相中残留的氯化铁、氯化铝,故答案为:除去有机相中的FeCl3、AlCl3;
(3)由题意可知,SOCl2与水反应生成二氧化硫和氯化氢,反应的化学方程式为SOCl2+H2O=2HCl↑+SO2↑;回流过滤中SOCl2能起到溶剂的作用,将氢氧化钪转化为氯化钪,同时还可以抑制易水解的氯化钪发生水解,故答案为:SOCl2+H2O=2HCl↑+SO2↑;抑制Sc3+水解;
(4)由分析可知,在空气中灼烧草酸钪得到三氧化二钪的反应为草酸钪与空气中的氧气在高温条件下反应生成三氧化二钪和二氧化碳,反应的化学方程式为2Sc2(C2O4)3+3O22 Sc2O3+12CO2,故答案为:2Sc2(C2O4)3+3O22 Sc2O3+12CO2;
(5)由题给方程式可知,反应的平衡常数K====,故答案为:。
【分析】由题给流程分析可知,向赤泥中加入盐酸酸浸时,金属氧化物溶于盐酸得到可溶性金属氯化物,二氧化硅不与盐酸反应,过滤得到含有二氧化硅的滤渣和含有金属氯化物的滤液;向滤液中加入磷酸酯萃取剂萃取溶液中的氯化钪,分液得到含有氯化铁、氯化铝的水相和含有氯化钪的有机相;向有机相中加入盐酸洗涤除去残留的氯化铁、氯化铝,分液得到有机相;向有机相中加入氢氧化钠溶液,将氯化钪转化为氢氧化钪沉淀,过滤得到有机相和氢氧化钪;向氢氧化钪中加入SOCl2回流过滤,将氢氧化钪转化为氯化钪,向氯化钪中加入草酸溶液,将氯化钪转化为草酸钪沉淀,过滤后在空气中灼烧草酸钪得到三氧化二钪。
31.【答案】(1)-67.7 kJ/mol
(2)HF分子间可形成氢键;
(3)小于;0.024
(4)A;E
(5)(HF)2
(6)溶液中存在平衡HF F-+H+,F-和HF的浓度均较大,当加入少量酸时,平衡左移,当加入少量碱时,平衡右移,溶液中c(H+)变化不大,故溶液pH基本不变
【知识点】化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线;化学反应速率与化学平衡的综合应用
【解析】【解答】(1)根据盖斯定律:将两式相加得到HF(aq)+NaOH(aq)=NaF(aq)+H2O(l)的ΔH=-67.7kJ/mol;
(2)HF无论是气态还是在水溶液中均可二聚形成(HF)2,由于氟的电负性较强,HF能二聚的原因是HF分子间可形成氢键;
根据氢氟酸的电离方程程式可知HF为弱酸,故(HF)2发生第二步电离的电离方程式:;
(3)20g单分子态的HF的物质的量为==1mol,4g氦气物质的量为==1mol,因为隔板两边容器内的压强均为100kPa,可以认为1mol气体对应的压强为100kp,初始时He压强为100kPa,松开挡板反应达到平衡后左右两端压强相等,设每隔体积为V,左侧根据PV=nRT,PHeVHe=P2V2,100kp×5V=P2×6V,P2=PHe=×100kp=83.3kp;右边体积为4(6处),压强为P2,体积增加到5(移动到5),体积增大,平衡逆向移动,根据勒夏特列原理,压强减小为 P1,故P1(4)根据化学反应2HF(g) (HF)2(g),若将上述容器改为绝热容器,固定隔板在“5”处,
A.反应前后的气体的体积不变,质量不变,所以容器右侧反应前后气体密度不发生变化,不可以说明反应达到平衡状态,故A符合题意;
B.容器作为绝热容器,始终与外界没有热量传递,任何化学反应都有热量的变化,温度是一个变值,容器右侧的温度不再改变,能说明反应达到平衡状态,故B不符合题意;
C.反应前后气体的体积发生变化,压强发生变化,当压强不变时可说明右侧容器反应达平衡状态,故C不符合题意;
D.反应前后气体的质量不变,但是总的物质的量发生变化,根据平均相对分子质量=,所以当平均相对分子质量不变化时可说明右侧容器反应达平衡状态,故D不符合题意;
E.根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,即=2∶1,但不能作为判断平衡状态的标志,故E符合题意;
故答案为:AE;
(5)当HF浓度较高时,存在形式为(HF)2,(HF)2在稀释初期的pH上升特别快,由图可知,在稀释时,酸性越强,pH变化越大,(HF)2的酸性更强;
(6)NaF和HF的混合溶液具有一定的缓冲能力,即加入少量的酸或碱时,溶液的pH基本保持不变;溶液中存在平衡HFF-+H+,F-和HF的浓度均较大,当加入少量酸时,平衡左移,当加入少量碱时,平衡右移,溶液中c(H+)变化不大,故溶液pH基本不变。
【分析】(1)盖斯定律的应用要注意,判断列出的热化学方程式的对应关系,左右两边相同的物质互相抵消则相加,在同一边相同的物质互相抵消则相减;
(2)二聚即两个分子的聚合,由于F原子和氢原子可以形成氢键,因此分子之间形成氢键; (HF) 2含有2个氢离子,二级电离时只剩下F-;
(3)结合三段式以及PV=nRT,列出分压平衡常数,要注意分压平衡常数的计算跟浓度平衡常数的计算类似;
(4)化学平衡判断:1、同种物质正逆反应速率相等,2、不同物质速率满足:同侧异,异侧同,成比例,3、各组分的浓度、物质的量、质量、质量分数不变,4、左右两边化学计量数不相等,总物质的量、总压强(恒容)、总体积(恒压)不变,5、平均相对分子质量、平均密度根据公式计算,6、体系温度、颜色不变;
(5)在稀释时,酸性越强,pH变化越大;
(6)此类题型,通常是从可逆反应的角度解释,溶液中的平衡通常是盐的水解、弱电解质的电离、难溶电解质的溶解平衡。
32.【答案】(1)和
(2)等任意一种含锌的难溶于水能溶于酸的化合物;
(3)
(4)
(5);将适量的放入烧杯中,加入适量水并充分搅拌,然后用手电筒照向该烧杯,若观察到有一条光亮的通路,则证明得到的是纳米材料
【知识点】化学平衡常数;物质的检验和鉴别;制备实验方案的设计;离子方程式的书写
【解析】【解答】烟道灰加入稀硫酸酸浸,二氧化硅不反应成为料渣Ⅰ,铁、铜、锰转化为相应的硫酸盐;次氯酸钠具有强氧化性,加入次氯酸钠,二价锰被氧化生成沉淀,溶液加入锌、氧化锌、碳酸锌(能和氢离子反应且不引入新杂质)等调节使三价铁转化为氢氧化铁沉淀分离除去;得到溶液加入硫化锌除铜得到料渣Ⅱ,得到溶液加入草酸铵得到草酸锌晶体,最终生成纳米氧化锌。
(1)结合上下文得出,料渣Ⅰ是,料渣Ⅱ为新生成的和过量的;
(2)调时加入的物质需要中和氢离子,使水解反应生成氢氧化铁沉淀,且不能引入新的杂质,所以加入的X可以是氧化锌或碳酸锌或锌单质等,相关的离子方程式为;
(3)的还原产物是,由流程图知的氧化产物是,可得,根据原子守恒和电荷守恒,确定反应物中应有水,生成物中应有,离子方程式为:;
(4);
(5)①的摩尔质量为,的物质的量为,加热过程中,先失去结晶水,然后分解得到,的质量为,故A点对应物质是,的质量为,故B点对应物质为,则A转化为B的过程中反应中锌元素化合价不变生成氧化锌,碳元素一部分化合价升高生成二氧化碳、一部分化合价降低生成一氧化碳,反应的化学方程式为;
②胶体是分散质粒子大小在的分散系,可以发生丁达尔现象;确定属于纳米材料的方法是取适量的放入烧杯中,加入适量水并充分搅拌制备胶体,然后做丁达尔效应实验。
【分析】根据流程图,“酸浸”时,SiO2不反应,ZnO、Fe2O3、CuO、MnO与稀硫酸反应均生成相应的硫酸盐,所以料渣Ⅰ主要为SiO2。由于NaClO溶液具有强氧化性,所以“氧化”时,硫酸猛被氧化为沉淀。“调pH”时,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,说明X是能与H+反应且不引入杂质的物质。向得到溶液中加入硫化锌可除去铜离子,所以料渣Ⅱ主要是Cu。向得到溶液中加入草酸铵得到草酸锌晶体,最终生成纳米氧化锌。据此分析。
33.【答案】(1)-41;124
(2)适当增大H2O(g)的浓度;微米CaO表面积比纳米CaO小,吸收CO2能力比纳米CaO低;AB
(3)p3> p2> p1;反应I和II都是吸热反应,升高温度平衡正向移动,CH4的平衡转化率增大
(4);
【知识点】化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线;有关反应热的计算
【解析】【解答】(1)由ΔH=反应物总键能-生成物总键能,ΔH3=1075+2×463-(2×803+436)=-41kJ/mol;根据ΔH= Ea(正)- Ea(逆),则Ea(逆)= Ea(正)- ΔH3=83-(-41)=124 kJ·mol-1;
(2)①在恒温、体积不变的条件下,反应III是反应前后气体分子数相等的反应,则压强对平衡移动无影响,应考虑浓度对平衡移动的影响,欲使CO的转化率和H2的产率同时提高,即平衡正向移动,可以采取的措施有适当增大H2O(g)的浓度;
②加入CaO可以消耗产物CO2,CO2在反应体系内浓度降低,所以反应正向移动,参与反应的固体表面积越大,相同质量的CaO表面积越大,就可以吸收更多的CO2,使反应尽可能向生成CO2的方向进行,使得H2体积分数上升;
③A.H2体积百分含量不变说明H2浓度不再发生变化,能说明该反应到达平衡状态,A选;
B.反应III是放热反应,当体系温度不变时,说明反应到达平衡状态,B选;
C.CO与H2O的物质的量之比保持不变不一定达到平衡状态,和起始量变化量和变化量有关,C不选;
D.混合气体总质量不变,恒容密闭容器中体积不变,则混合气体密度一直保持不变,不能说明反应到达平衡状态,D不选;
故答案为:AB;
(3)反应I和II都是气体体积增大的反应,则相同温度下,增大压强平衡逆向移动,CH4的平衡转化率α(CH4)减小,则p3> p2> p1;反应I和II都是吸热反应,升高温度平衡正向移动,CH4的平衡转化率增大;
(4)根据反应I和II的化学方程式可知△n(CH4)=n(CO)+n(CO2)=(m+n)mol,所以甲烷的消耗速率为 ;
列出三个反应的变化量如下:,由题可知n(CO)=a-c=m、n(CO2)=b+c=n、n(H2)=3a+4b+c=3m+4n、n(H2O)=3-a-2b-c=3-m-2n、n(CH4)=1-a-b=1-m-n,反应III的反应前后气体分子数相同,在恒温恒容下,压强之比等于物质的量之比,则反应III的压强平衡常数。
【分析】(1)ΔH=反应物总键能-生成物总键能= Ea(正)- Ea(逆);
(2) ① 增大某种反应物的浓度,可以使另一种反应物转化率增大,平衡朝正向移动;
② 吸收能力更低;
③ 化学平衡判断:1、同种物质正逆反应速率相等,2、不同物质速率满足:同侧异,异侧同,成比例,3、各组分的浓度、物质的量、质量、质量分数不变,4、左右两边化学计量数不相等,总物质的量、总压强(恒容)、总体积(恒压)不变,5、平均相对分子质量、平均密度根据公式计算,6、体系温度、颜色不变;
(3)增大压强,朝气体体积缩小的方向移动;升高温度,平衡朝吸热方向移动;
(4)分压平衡常数的计算要结合三段式,列出相关的数据,结合化学计量数之比等于物质的量之比等于压强之比进行计算。
34.【答案】(1)低温
(2)584
(3)a;能;向正反应方向;增大
(4)由于总压恒定,随着投料比[]增大,N2分压减小,C3H8分压增大,相当于增大可逆反应平衡体系压强,平衡向逆反应方向移动;
【知识点】反应热和焓变;化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)根据反应自由能计算关系:,△H<0,按反应1可知△S<0,所以只有当T足够小的时候,才有可能|△H |>|△S|,使△G<0,所以本问应填“低温”;
(2)根据盖斯定律:反应3—4×反应1得到反应2的方程式,所以,所以本问应填“-584”;
(3)根据该反应的物质物态,可知该反应平衡常数表达式为K=c(O2),温度不变的前提下,K值不变,所以新平衡下的c(O2)也不变,即单位体积内氧气分子数量没有改变,所以容器内压强也不变,所以本问第一空应填“a”;参与反应的物质无论什么物态,在反应向某一方向进行时,其物质的量只有可能是增大或减小,在密闭容器内,只有达到平衡时物质的物质的量才不再改变,所以本问第二空应填“能”;平衡体系中,恒容条件下充入反应体系中的某种气态物质,平衡会向消耗该物质的方向移动,所以本问第三空应填“向正反应方向”;恒容充入该气态物质,容器内压强变大,平衡更利于向气体物质的量变小的方向移动,所以再次平衡时,O2转化率会高于原压强条件下的转化率,所以本问第四空应填“增大”;
(4)由于容器内气体总压强恒定,随着投料比[]增大,N2所占分压减小,C3H8所占分压越来越大,相当于对反应2增压,而根据反应2的反应特征,增压会造成平衡向逆反应方向移动,导致丙烷转化率降低;根据题图所给数据,投料比为1.0时丙烷转化率是80%,假设丙烷是1mol/L,N2也是1mol/L,带入反应2计算得到
故此,平衡时容器内气体物质的量浓度总和为,
带入平衡常数计算式得到

所以本问第二空应填“”。
【分析】(1)根据判断;
(2)根据盖斯定律计算;
(3)根据相同条件下,单位体积内分子数量不变,容器内压强也不变分析;物质的物质的量不再改变,反应达到平衡;依据勒夏特列原理,改变影响平衡的一个因素,平衡将向减弱这种改变的方向移动分析;
(4)依据图像结合反应方程式的特点,利用勒夏特列原理分析;利用三段式法计算。
35.【答案】(1)
(2)3-羟基丙酸乙酯;反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应,最高点前反应Ⅰ进行程度大,最高点后反应Ⅱ进行程度大,所以随着温度的升高,丙烯酸乙酯的平衡体积分数先增大后减小;0.011;该反应为气体分子数增大的反应,恒压密闭容器中充入一定量氮气,相当于减压,降低各气体分压(相当于扩大容器体积),使反应Ⅱ的平衡正向移动,提高了丙烯腊的平衡产率
(3)(g)+NH3(g) (g)+CH3CH2OH(g)
(4)
【知识点】化学平衡常数;化学反应速率与化学平衡的综合应用
【解析】【解答】(1)对比和,括号中的部分完全相同,故;
(2)的名称为羟基丙酸乙酯;随着温度的升高,反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应,反应I生成,反应II消耗,未达到最高点之前,反应Ⅰ进行程度大,的平衡体积分数先增大;到最高点后,反应Ⅱ进行程度大,的平衡体积分数后减小,故原因为:反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应,最高点前反应Ⅰ进行程度大,最高点后反应Ⅱ进行程度大,所以随着温度的升高,丙烯酸乙酯的平衡体积分数先增大后减小;在盛有催化剂、压强为的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入 (g)和发生反应,设起始投料量为2mol,则氨气的投料量为15mol,由图可知,A点和的物质的量分数相

延伸阅读:

标签:

上一篇:2023年高考真题变式分类汇编:化学反应的可逆性

下一篇:2023年高考真题变式分类汇编:化学平衡的影响因素2