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2014年高考化学真题+模拟新题分类汇编:化学反应速率和化学平衡


化学反应速率和化学平衡 1 化学反应速率 Y(g),温度 T1、T2 )

7.[2014· 重庆卷] 在恒容密闭容器中通入 X 并发生反应:2X(g)

下 X 的物质的量浓度 c(X)随时间 t 变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是(

A.该反应进行到 M 点放出的热量大于进行到 W 点放出的热量 a-b - -

B.T2 下,在 0~t1 时间内,v(Y)= mol· L 1· min 1 t1 C.M 点的正反应速率 v 正大于 N 点的逆反应速率 v 逆 D.M 点时再加入一定量 X,平衡后 X 的转化率减小 7.C [解析] 根据图像可知,T1<T2,ΔH<0,因此该反应是放热反应,故 c(X)变化越 大,放出热量越多,故 M 点放出的热量小于 W 点放出的热量,A 项错误;T2 温度下,在 a-b 1 - - 0~t1 时间内,v(Y)= v(X)= mol· L 1· min 1,B 项错误;因 T1>T2,vM 正=vM 逆>vW 逆, 2 2t1 又因 vN 逆<vW 逆,所以 vN 逆<vW 正,C 正确;由于反应前后均只有一种物质,因此 M 点时再 增加一定量的 X,则相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,X 的转化率升高,D 项错 误。 3. [2014· 天津卷] 运用相关化学知识进行判断,下列结论错误的是( A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应 B.NH4F 水溶液中含有 HF,因此 NH4F 溶液不能存放于玻璃试剂瓶中 C.可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,因此可存在于海底 D.增大反应物浓度可加快反应速率,因此用浓硫酸与铁反应能增大生成 H2 的速率 3.D [解析] 当 ΔH-TΔS<0 时,反应能自发进行,吸热反应的 ΔH>0,吸热反应能


)

自发,说明 ΔS>0,A 项正确;NH4F 溶液中 F 水解生成 HF,HF 能与玻璃中的 SiO2 发生 反应 4HF+SiO2===SiF4↑+2H2O,故 NH4F 溶液不能存放在玻璃试剂瓶中,B 项正确;可燃 冰需在低温高压下形成,所以可燃冰可存在于海底,C 项正确;常温下,浓硫酸使铁发生

钝化,D 项错误。 9. [2014· 新课标全国卷Ⅰ] 已知分解 1 mol H2O2 放出热量 98 kJ。在含少量 I 的溶液


中,H2O2 分解的机理为 H2O2+I ―→H2O+IO
- - -




H2O2+IO ―→H2O+O2+I 下列有关该反应的说法正确的是( A.反应速率与 I 浓度有关 B.IO 也是该反应的催化剂 C.反应活化能等于 98 kJ· mol D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2) 9.A
-1 - -



)

[解析] H2O2 的分解反应主要由慢反应决定,且 I 浓度越大反应速率越快,A 项
- -



正确;合并题中两反应,可知 I 为催化剂,而 IO 为中间产物,B 项错误;1 mol H2O2 分解 时反应热为-98 kJ· mol 1,并不是活化能,C 项错误;根据化学计量数关系可确定 v(H2O2)


= v(H2O)= 2v(O2),D 项错误。 10. [2014· 天津卷] 合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为 N2(g)+3H2
3(g)

ΔH=-92.4 kJ· mol 1。


一种工业合成氨的简式流程图如下:

(1)天然气中的 H2S 杂质常用氨水吸收,产物为 NH4HS。一定条件下向 NH4HS 溶液中 通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式: _______。 (2)步骤Ⅱ中制氢气的原理如下: ①CH4(g)+H2O(g) ②CO(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.4 kJ· mol CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ· mol
-1 -1

对于反应①,一定可以提高平衡体系中 H2 的百分含量,又能加快反应速率的措施是 ____________。 a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强

利用反应②,将 CO 进一步转化,可提高 H2 的产量。若 1 mol CO 和 H2 的混合气体(CO 的体积分数为 20%)与 H2O 反应,得到 1.18 mol CO、CO2 和 H2 的混合气体,则 CO 的转化

率为____________。 (3)图(a)表示 500 ℃、60.0 MPa 条件下,原料气投料比与平衡时 NH3 体积分数的关系。 根据图中 a 点数据计算 N2 的平衡体积分数:____________。 (4)依据温度对合成氨反应的影响,在图(b)坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内, 从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3 物质的量变化的曲线示意图。

(a)

(b)

(5) 上 述 流 程 图 中 , 使 合 成 氨 放 出 的 能 量 得 到 充 分 利 用 的 主 要 步 骤 是 ( 填 序 号)________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法: __________。 10.(1)2NH4HS+O2 ===== 2NH3· H2O+2S↓ (2)a 90% (3)14.5%
一定条件

(4) (5)Ⅳ 对原料气加压;分离液氨后,未反应的 N2、H2 循环使用

[解析] (1)由题意可知为空气中的 O2 将负二价硫氧化为硫单质,根据电子守恒将方程式 配平即可。(2)反应①为气体物质的量增大的吸热反应,降低压强使平衡右移,但反应速率 减小,d 错;催化剂不能改变反应限度,即不能改变 H2 的百分含量,c 错;增大水蒸气浓度 虽可使反应速率增大以及平衡右移,但产物 H2 的百分含量却减小,b 错;升高温度反应速 率增大,且平衡正向移动,H2 的百分含量增大,a 对。CO 与 H2 的混合气体与水蒸气的反应 中,反应体系中的气体的物质的量不变,而 1 molCO 与 H2 的混合气体参加反应生成 1.18 mol 混合气,说明有 0.18 mol 水蒸气参加反应,则根据方程式②可知参加反应的 CO 也为 0.18 mol 0.18 mol,则其转化率为 × 100%=90%。 1 mol× 20% (3)由图中看出当 N2 与 H2 物质的量比为 1∶3 时,NH3 的平衡体积分数最大,为 42%。 设平衡时转化的 N2 的物质的量为 x mol,由三段式:

N2+3H2 起始(mol): 1 3 0 转化(mol): x 3x 2x

2NH3

平衡(mol): 1-x 3- 3x 2x 2x × 100%=42%,则 x=0.59 (1-x)+(3-3x)+2x (1-x) 则平衡时 N2 的体积分数为 × 100%=14.5%。(4)作图时要注意 (1-x)+(3-3x)+2x 开始时 NH3 物质的量不断增多,是因为反应正向进行(反应未达平衡),达到一定程度后反 应达到平衡而此时温度继续升高,平衡逆向移动,NH3 的物质的量减小。(5)热交换器可以 使需要加热的物质得到加热,还可以使需要冷却的物质得到冷却,能充分利用能量。合成 氨反应为气体物质的量减小的反应,加压利于反应正向进行;此外,循环利用可反复利用 原料,提高原料利用率。 26. [2014· 新课标全国卷Ⅱ] 在容积为 1.00 L 的容器中,通入一定量的 N2O4,发生反应 N2O4 升高,混合气体的颜色变深。 回答下列问题: (1)反应的 ΔH________0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变 化如图所示。在 0~60 s 时段,反应速率 v(N2O4)为________mol· L 1· s 1;反应的平衡常数
- -

2(g),随温度

K1 为________。

(2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为 T,c(N2O4)以 0.002 0 mol· L 1· s 1 的平均速
- -

率降低,经 10 s 又达到平衡。 ①T________100 ℃(填“大于”或“小于”),判断理由是_____________。 ②列式计算温度 T 时反应的平衡常数 K2: ___________________ ________________________________________________________________________。 (3)温度 T 时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向________(填“正反应”

或“逆反应”)方向移动,判断理由是_________________。 26.(1)大于 0.001 0 0.36 mol· L
-1

(2)①大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高 ②平衡时,c(NO2)=0.120 mol· L 1+0.002 0 mol· L 1· s 1× 10 s× 2=0.16 mol· L
- - - -1

c(N2O4)=0.040 mol· L 1-0.002 0 mol· L 1· s 1× 10 s=0.020 mol· L
- - -

-1

(0.16 mol· L 1)2 - K2= =1.3 mol· L 1 - 0.020 mol· L 1


(3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动 [解析] (1)依题意知,温度升高,混合气体的颜色加深,说明平衡向生成 NO2 的正反应 方向移动,即正反应是吸热反应;根据图像 0~60 s 时段,NO2 的物质的量浓度变化为 0.060 mol· L 1,根据公式 v=
- -

Δc 即可计算出速率;根据图像可知 NO2 的平衡浓度为 0.120 Δt


mol· L 1,N2O4 的平衡浓度为 0.040 mol· L 1,根据 K=

c2(NO2) 可计算出平衡常数 K1。(2) c(N2O4)

①根据题意知,改变反应温度为 T 后,反应速率降低,故为降低温度,即 T 小于 100 ℃; ②根据题意知,再次达到平衡后 N2O4 的浓度减小,Δc=v·Δt=0.002 0 mol· L· s 1× 10 s=0.02


mol· L 1,则 NO2 的浓度增加 0.040 mol· L 1,即达到新平衡时 N2O4 的浓度为 0.020 mol· L 1,
- - -

c2(NO2) - NO2 的浓度为 0.160 mol· L 1,据 K= 可计算出平衡常数 K2。(3)温度为 T 时,反应 c(N2O4) 达到平衡,将反应容器减小一半,即增大压强。其他条件不变时,增大压强,平衡向气体 分子数减小的方向移动,即向逆反应方向移动。 28. [2014· 全国卷] 化合物 AX3 和单质 X2 在一定条件下反应可生成化合物 AX5。回答 下列问题: (1)已知 AX3 的熔点和沸点分别为-93.6 ℃和 76 ℃,AX5 的熔点为 167 ℃。室温时 AX3 与气体 X2 反应生成 1 mol AX5,放出热量 123.8 kJ。该反应的热化学方程式为______。 (2)反应 AX3(g)+X2(g) AX5(g)在容积为 10 L 的密闭容器中进行。起始时 AX3 和 X2

均为 0.2 mol。反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。

①列式计算实验 a 从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5)=________。 ②图中 3 组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5) 由大到小的次序为 ____________( 填实验序号 ) ;与实验 a 相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是: b________________________________________________ c____________________________________________。 ③用 p0 表示开始时总压强,p 表示平衡时总压强,α 表示 AX3 的平衡转化率,则 α 的表 达式为______________;实验 a 和 c 的平衡转化率:αa 为________,αc 为________。 28 . (1)AX3(l) + X2(g)===AX5(s) mol· L 1· min
- -1



ΔH =- 123.8 kJ/mol

(2) ①

0.10 mol - = 1.7× 10 4 10 L× 60 min

120 kPa 解:开始时 n0=0.4 mol,总压强为 160 kPa,平衡时总压强为 120 kPa,则 n 为 160 kPa = n , 0.40 mol 120 kPa n=0.40 mol× =0.30 mol, 160 kPa AX3(g)+X2(g) 起始时 n0/mol:0.20 0.20 AX5(g) 0

平衡时 n/mol:0.20-x 0.20-x x (0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30 x=0.10 0.10 mol - - - v(AX5)= =1.7× 10 4 mol· L 1· min 1 10 L× 60 min ②bca 加入催化剂。反应速率加快,但平衡点没有改变 温度升高。反应速率加快,

但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增大) p ③α=2(1- ) 50% 40% p0 [解析] (1)书写热化学方程式时要注意常温下 AX3 呈液态,AX5 呈固态。(2)②由图像 知,达到平衡所需时间:a>c>b,所以反应速率 v(AX5)由大到小的顺序为 b>c>a;与实 验 a 相比,实验 b 先达到平衡,化学反应速率快,但平衡点没有变化,说明实验 b 加入了催 化剂;反应为放热反应,与实验 a 相比,实验 c 平衡向逆反应方向移动,且反应速率加快, 说明实验 c 改变的条件是升高温度。 AX3(g) 起始量(mol) 0.2 0.2 0 + X2(g) AX5(g)

变化量(mol) x x x 平衡量(mol) 0.2-x 0.2-x x 0.4-x p 0.4(p0-p) 0.4(p0-p) p 则有 = ,解得 x= ,则 AX3 的转化率为 =2(1- ); 0.4 p0 p0 0.2× p0 p0 分别将实验 a、c 的 p、p0 的数据代入上式,得 aa、ac 分别为 50%、40%。 10 . [2014· 安徽卷 ] 臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为 2NO2(g) + O3(g) N2O5(g)+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断 正确的是( ) A B

升高温度,平衡常数减小 C

0~3 s 内,反应速率为 - v(NO2)=0.2 mol· L 1 D

t1 时仅加入催化剂,平衡正向 移动

达平衡时,仅改变 x,则 x 为 c(O2)

10.A

[解析] 由反应过程的能量变化图可知正反应为放热反应,因此升高温度,反应

逆向进行,平衡常数减小,A 项正确;0~3 s 内,v(NO2)=(1.0 mol/L-0.4 mol/L)÷ 3 s=0.2 mol· L 1· s 1,B 项错误;加入催化剂,正、逆反应速率同等程度加快,平衡不移动,C 项错
- -

误;达到平衡时,增加 c(O2)平衡逆向移动,NO2 的转化率减小,D 项错误。 12. [2014· 安徽卷] 中学化学中很多 “规律”都有其适用范围,下列根据有关“规律”推 出的结论正确的是( 选项 A B ) 规律 较强酸可以制取较弱酸 反应物浓度越大,反应速率越快 浓、稀硝酸,浓硝酸中铝片先溶解完 结论 次氯酸溶液无法制取盐酸 常温下,相同的铝片中分别加入足量的

结构和组成相似的物质, 沸点随相对分子 C 质量增大而升高 溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀 D 转化 12.D NH3 的沸点低于 PH3 ZnS 沉淀中滴加 CuSO4 溶液可以得到 CuS 沉淀

[解析] 次氯酸分解生成盐酸和氧气,A 项错误;常温下,铝遇浓硝酸发生 “钝

化”,铝片不能溶解,B 项错误;NH3 分子间存在氢键,沸点高于 PH3,C 项错误;CuS 比 ZnS 更难溶,因此向 ZnS 沉淀中滴加 CuSO4 溶液可实现沉淀转化,生成 CuS 沉淀,D 项正 确。 12. [2014· 北京卷] 一定温度下,10 mL 0.40 mol/L H2O2 溶液发生催化分解。不同时 刻测得生成 O2 的体积(已折算为标准状况)如下表。 t/min V(O2)/mL 0 0.0 2 9.9 4 17.2 6 22.4 )
- - -1

8 26.5

10 29.9

下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(

A.0~6 min 的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10 2mol· L 1· min B.0~6 min 的平均反应速率:v(H2O2)<3.3× 10 2mol· L 1· min
- -

-1

C.反应至 6 min 时,c(H2O2)=0.30 mol/L D.反应至 6 min 时,H2O2 分解了 50% 12.C [解析] H2O2 的催化分解反应为 2H2O2=====2H2O+O2↑,根据生成氧气的体积
- -

催化剂

确定过氧化氢的物质的量,0~6 min,n(O2)=1× 10 3mol,n(H2O2)=2× 10 3mol,Δc(H2O2) =0.2 mol/L,v(H2O2)=0.2 mol/L÷ 6 min=33.3× 10 2mol· L 1· min 1,A 正确;随着反应进
- - -

行,过氧化氢浓度减小,反应速率在减小,故 B 正确;开始 n(H2O2)=4× 10 3mol,0~6


min 消耗了 2× 10 3mol,故 6 min 时,c(H2O2)=0.2 mol/L,C 错误;开始 n(H2O2)=4× 10




3

mol,0~6 min 消耗了 2× 10 3mol,分解率为 50%,D 正确。


24. [2014· 福建卷] 铁及其化合物与生产、生活关系密切。 (1)下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 ①该电化腐蚀称为________。 ②图中 A、B、C、D 四个区域,生成铁锈最多的是________(填字母)。

(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:

①步骤Ⅰ若温度过高,将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为 ______________________________。 ②步骤Ⅱ中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O===2Fe2O3· nH2O+8HNO3,反应产 生 的 HNO3 又 将 废 铁 皮 中 的 铁 转 化 为 Fe(NO3)2 , 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ____________________________。 ③上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是______(任写一项)。 (3)已知 t ℃时,反应 FeO(s)+ +CO2(g)的平衡常数 K=0.25。

①t ℃时,反应达到平衡时 n(CO)∶n(CO2)=________。 ②若在 1 L 密闭容器中加入 0.02 mol FeO(s),并通入 x mol CO, t ℃时反应达到平衡。 此时 FeO(s)转化率为 50%,则 x=________。 24.(1)①吸氧腐蚀 ②B (2) ① 4HNO3 ===== 4NO2↑ + O2↑ + 2H2O


② 4Fe + 10HNO3===4Fe(NO3)2 + NH4NO3 +

3H2O ③氮氧化物排放少(或其他合理答案) (3)①4∶1 ②0.05 [解析] (1)①若为析氢腐蚀则 B、C、D 的腐蚀程度相同,则该电化学腐蚀为吸氧腐蚀。 ②氧气的浓度越大,吸氧腐蚀越严重,则 B 区域产生铁锈最多。(2)①硝酸的受热分解产生 NO2、O2、H2O ,则根据氧化还原的化合价升降法配平其化学方程式为 4HNO3=====4NO2↑ +O2↑+2H2O。②根据图示和信息可知:该生产流程中生成了 NH4NO3,则硝酸与废铁皮 反应的化学方程式为 4Fe+10HNO3===4Fe(NO3)2+ NH4NO3+3H2O。 c(CO2) n(CO2) n(CO) (3)①在 t ℃时,K= = =0.25,则 =4。 c(CO) n(CO) n(CO2)




FeO(s)+ CO(g) x 0.01 x-0.01

Fe(s)+CO2(g) 0 0.01 0.01 0 0.01 0.01

n 起始/mol 0.02 n 转化/mol 0.01 n 平衡/mol 0.01 根据 t ℃时,K=

c(CO2) n(CO2) 0.01 = = =0.25 ,求得 x=0.05。 c(CO) n(CO) x-0.01

7. [2014· 四川卷] 在 10 L 恒容密闭容器中充入 X(g)和 Y(g),发生反应 X(g)+Y(g) M(g)+N(g),所得实验数据如下表: 实验 温度/℃ 编号 ① ② ③ ④ 700 800 800 900 n(X) 0.40 0.10 0.20 0.10 n(Y) 0.10 0.40 0.30 0.15 n(M) 0.090 0.080 a b 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol

下列说法正确的是(

)

A.实验①中,若 5 min 时测得 n(M)=0.050 mol,则 0 至 5 min 时间内,用 N 表示的平 均反应速率 v(N)=1.0× 10
-2

mol· L 1· min


-1

B.实验②中,该反应的平衡常数 K=2.0 C.实验③中,达到平衡时,X 的转化率为 60% D.实验④中,达到平衡时,b>0.060 7.C [解析] 根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比, v(N)=v(M)=

0.05 mol - - - =1.0× 10 3mol· L 1· min 1,A 项错误; 10 L× 5 min 实验②中


X(g)+Y(g)

M(g)+ N(g)

c 起始(mol· L 1) 0.01 0.04 0 0 c 转化(mol· L 1) 0.008 0.008 0.008 0.008


c 平衡(mol· L 1) 0.002 0.032 0.008 0.008


c(M)· c(N) 0.008× 0.008 求得:K= = =1.0,B 项错误; 0.032 c(X)· c(Y) 0.002× 根据温度相同,则 K 相等,

X(g)+ Y(g) c 起始(mol· L 1) 0.02 0.03 0 0


M(g)+ N(g)

c 转化(mol· L 1) a
- -

a

a a

c 平衡(mol· L 1) 0.02-a 0.03-a a a K= c(M)· c(N) a2 = =1.0,求得 a=0.012,则 X 的转化率 c(X)· c(Y) (0.02-a)× (0.03-a)

0.012 = × 100%=60%,C 项正确;根据上述三段式求得,在 700 ℃,K≈2.6,则温度升高, 0.02 K 减小,该反应为放热反应,若④的温度为 800 ℃,此时与③为等效平衡,b=0.060,但 ④的温度为 900 ℃,则平衡逆向移动,b<0.060,则 D 项错误。 14. [2014· 海南卷] 硝基苯甲酸乙酯在 OH 存在下发生水解反应: O2NC6H4COOC2H5+OH
- -

O2NC6H4COO +C2H5OH




两种反应物的初始浓度均为 0.050 mol· L 1,15 ℃时测得 O2NC6H4COOC2H5 的转化率 α 随时间变化的数据如表所示。回答下列问题: t/s α/% 0 0 120 33.0 180 41.8 240 48.8 330 58.0 530 69.0 600 70.4 700 71.0 800 71.0

(1) 列式计算该反应在 120 ~ 180 s 与 180 ~ 240 s 区间的平均反应速率 ________ 、 ________;比较两者大小可得出的结论是____________________。 (2)列式计算 15 ℃时该反应的平衡常数________。 (3)为提高 O2NC6H4COOC2H5 的平衡转化率,除可适当控制反应温度外,还可采取的措 施有________(要求写出两条)。 0.050 mol· L 1× (41.8%-33.0%) 14.(1)v= = (180-120)s


7.3× 10

-5

mol· L 1· s
- -

-1

0.050 mol· L 1× (48.8%-41.8%) v= = (240-180)s 5.8× 10 5mol· L 1· s
- - -1

随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢 (0.050 mol· L 1× 71.0%)2 (71.0%)2 (2)K= =6.0 -1 2=6.0 或 K= [0.050 mol· L × (1-71.0%)] (1-71.0%)2


(3)增加 OH 的浓度、移去产物 [解析] (1)反应过程中硝基苯甲酸乙酯浓度的变化量等于其起始浓度与转化率的乘积, 再利用求反应速率的计算公式可求出两个时间段内的平均反应速率分别为 7.3× 10
-5



mol· L



1

· s 1、5.8× 10


-5

mol· L 1· s 1,由此可得出的结论是随着反应的进行,反应物浓度减小导致反
- -

应速率降低。(2)反应时间达到 700 s 时,硝基苯甲酸乙酯的转化率不再随时间的变化而发 生变化,即反应在 700 s 时达到平衡。此时体系内两种产物浓度为 0.05 mol/L× 71%,反应物 浓度为 0.05 mol/L× 29%,由此可求出该反应的平衡常数。(3)根据可逆反应的特点可知增加 OH 的浓度、及时地移去产物均可以增大硝基苯甲酸乙酯的转化率。 17. [2014· 海南卷] 硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用做分析试剂及鞣革还原剂。它受热、遇 酸易分解。工业上可用反应:2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2 制得。实验室模拟 该工业过程的装置如图所示。


回答下列问题: (1)b 中反应的离子方程式为________________,c 中试剂为________。 (2)反应开始后,c 中先有浑浊产生,后又变澄清。此浑浊物是________。 (3)d 中的试剂为________。 (4)实验中要控制 SO2 生成速率,可以采取的措施有________________(写出两条)。 (5)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入的 SO2 不能过量,原因是_______。 17.SO2 3 +2H ===SO2↑+H2O 或 HSO3 +H ===SO2↑+H2O
- + - +

硫化钠和碳酸钠混合溶

液 (2)硫 (3)NaOH 溶液 (4)控制反应温度、调节酸的滴加速率(或调节酸的浓度等) (5)若 SO2 过量,溶液显酸性,产物分解 [解析] (2)由该反应的反应物和生成物的元素组成可知此浑浊物是 S。(3)d 装置的作用 是吸收反应中产生的 CO2,故 d 中的试剂为 NaOH 溶液。(4)溶液中的反应速率受温度、浓 度的影响,故可通过控制反应温度及滴入酸溶液的速率的方式达到目的。 (5)SO2 溶于水可 形成酸性较强的亚硫酸,而 Na2S2O3 遇酸会分解。

2

化学平衡及勒夏特列原理化学反应进行的方向(课标中必须有)


12. [2014· 浙江卷] 氯在饮用水处理中常用作杀菌剂,且 HClO 的杀菌能力比 ClO 强。25 ℃时氯气氯水体系中存在以下平衡关系: Cl2(g) Cl2(aq) K1=10
-1.2

Cl2(aq)+H2O HClO


HClO+H +Cl






K2=10

-3.4

H +ClO

Ka=?


其中 Cl2(aq)、HClO 和 ClO 分别在三者中占分数(α)随 pH 变化的关系如图所示 。下列 表述正确的是( )

A.Cl2(g)+H2O

2H +ClO +Cl







K=10


-10.9

B.在氯处理水体系中,c(HClO)+c(ClO )=c(H )-c(OH ) C.用氯处理饮用水时,pH=7.5 时杀菌效果比 pH=6.5 时差 D.氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季好 12 . C






[ 解 析 ] 由 所 给 对 应 方 程 式 知 , K2 =
- - +

c(HClO)· c(H )· c(Cl ) , Ka = c(Cl2)






c(H )· c(ClO ) c(ClO )· c2(H )· c(Cl ) ,K= ,故 K=K2· Ka。由于 Ka 未知,故 c(HClO) c(Cl2) 无法知道 K 的值,A 项错误;在氯处理水体系中,由电荷守恒可知:c(H )=c(OH )+c(Cl
- + -

) + c(ClO ) 。 由 Cl2(aq) + H2
- + -



+ H



+ Cl 、






+ ClO




可知


c(HClO)< c(Cl ),故 c(H )>c(OH )+c(HClO)+c(ClO


),即 c(HClO)+c(ClO )<c(H )-

c(OH ),B 项错误;由图表中的信息知,pH=7.5 的体系中 HClO 所占的分数比 pH=6.5 的 体系中 HClO 所占的分数小,由于 HClO 的杀菌能力比 ClO 强,故 pH=7.5 时杀菌效果比 pH=6.5 时差,C 项正确;HClO 的电离是吸热过程,所以夏天有更多的 HClO 电离为 ClO 和 H ,故氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季差,D 项错误。 10.[2014· 天津卷] 合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ· mol 1。
- + - -

一种工业合成氨的简式流程图如下:

(1)天然气中的 H2S 杂质常用氨水吸收,产物为 NH4HS。一定条件下向 NH4HS 溶液中 通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式: _________。 (2)步骤Ⅱ中制氢气的原理如下: ①CH4(g)+H2O(g) ΔH=+206.4 kJ· mol ②CO(g)+H2O(g) ΔH=-41.2 kJ· mol
-1 -1

CO(g)+3H2(g)

CO2(g)+H2(g)

对于反应①,一定可以提高平衡体系中 H2 的百分含量,又能加快反应速率的措施是 ____________。 a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强

利用反应②,将 CO 进一步转化,可提高 H2 的产量。若 1 mol CO 和 H2 的混合气体(CO 的体积分数为 20%)与 H2O 反应,得到 1.18 mol CO、CO2 和 H2 的混合气体,则 CO 的转化 率为____________。 (3)图(a)表示 500 ℃、60.0 MPa 条件下,原料气投料比与平衡时 NH3 体积分数的关系。 根据图中 a 点数据计算 N2 的平衡体积分数:____________。 (4)依据温度对合成氨反应的影响,在图(b)坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内, 从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3 物质的量变化的曲线示意图。

(a)

(b)

(5) 上 述 流 程 图 中 , 使 合 成 氨 放 出 的 能 量 得 到 充 分 利 用 的 主 要 步 骤 是 ( 填 序 号)________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法: _____________________。 10.(1)2NH4HS+O2 ===== 2NH3· H2O+2S↓ (2)a 90% (3)14.5%
一定条件

(4) (5)Ⅳ 对原料气加压;分离液氨后,未反应的 N2、H2 循环使用

[解析] (1)由题意可知为空气中的 O2 将负二价硫氧化为硫单质,根据电子守恒将方程式 配平即可。(2)反应①为气体物质的量增大的吸热反应,降低压强使平衡右移,但反应速率 减小,d 错;催化剂不能改变反应限度,即不能改变 H2 的百分含量,c 错;增大水蒸气浓度 虽可使反应速率增大以及平衡右移,但产物 H2 的百分含量却减小,b 错;升高温度反应速 率增大,且平衡正向移动,H2 的百分含量增大,a 对。CO 与 H2 的混合气体与水蒸气的反应 中,反应体系中的气体的物质的量不变,而 1 molCO 与 H2 的混合气体参加反应生成 1.18 mol 混合气,说明有 0.18 mol 水蒸气参加反应,则根据方程式②可知参加反应的 CO 也为 0.18 mol 0.18 mol,则其转化率为 × 100%=90%。 1 mol× 20% (3)由图中看出当 N2 与 H2 物质的量比为 1∶3 时,NH3 的平衡体积分数最大,为 42%。 设平衡时转化的 N2 的物质的量为 x mol,由三段式: N2+3H2 起始(mol): 1 3 0 转化(mol): x 3x 2x 平衡(mol): 1-x 3- 3x 2x 2x × 100%=42%,则 x=0.59 (1-x)+(3-3x)+2x (1-x) 则平衡时 N2 的体积分数为 × 100%=14.5%。(4)作图时要注意 (1-x)+(3-3x)+2x 开始时 NH3 物质的量不断增多,是因为反应正向进行(反应未达平衡),达到一定程度后反 应达到平衡而此时温度继续升高,平衡逆向移动,NH3 的物质的量减小。(5)热交换器可以 使需要加热的物质得到加热,还可以使需要冷却的物质得到冷却,能充分利用能量。合成 氨反应为气体物质的量减小的反应,加压利于反应正向进行;此外,循环利用可反复利用 原料,提高原料利用率。 26. [2014· 新课标全国卷Ⅱ] 在容积为 1.00 L 的容器中,通入一定量的 N2O4,发生反应 N2O4(g) 度升高,混合气体的颜色变深。 2NO2(g),随温 2NH3

回答下列问题: (1)反应的 ΔH________0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变 化如图所示。在 0~60 s 时段,反应速率 v(N2O4)为________mol· L 1· s 1;反应的平衡常数
- -

K1 为________。

(2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为 T,c(N2O4)以 0.002 0 mol· L 1· s 1 的平均速
- -

率降低,经 10 s 又达到平衡。 ①T________100 ℃(填“大于”或“小于”),判断理由是_________。 ②列式计算温度 T 时反应的平衡常数 K2: ______________________________。 (3)温度 T 时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向________(填“正反应” 或“逆反应”)方向移动,判断理由是__________________________。 26.(1)大于 0.001 0 0.36 mol· L
-1

(2)①大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高 ②平衡时,c(NO2)=0.120 mol· L 1+0.002 0 mol· L 1· s 1× 10 s× 2=0.16 mol· L
- - - -1

c(N2O4)=0.040 mol· L 1-0.002 0 mol· L 1· s 1× 10 s=0.020 mol· L
- - -

-1

(0.16 mol· L 1)2 - K2= =1.3 mol· L 1 - 0.020 mol· L 1


(3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动 [解析] (1)依题意知,温度升高,混合气体的颜色加深,说明平衡向生成 NO2 的正反应 方向移动,即正反应是吸热反应;根据图像 0~60 s 时段,NO2 的物质的量浓度变化为 0.060 mol· L 1,根据公式 v=
- -

Δc 即可计算出速率;根据图像可知 NO2 的平衡浓度为 0.120 Δt


mol· L 1,N2O4 的平衡浓度为 0.040 mol· L 1,根据 K=

c2(NO2) 可计算出平衡常数 K1。(2) c(N2O4)

①根据题意知,改变反应温度为 T 后,反应速率降低,故为降低温度,即 T 小于 100 ℃; ②根据题意知,再次达到平衡后 N2O4 的浓度减小,Δc=v·Δt=0.002 0 mol· L· s 1× 10 s=0.02


mol· L 1,则 NO2 的浓度增加 0.040 mol· L 1,即达到新平衡时 N2O4 的浓度为 0.020 mol· L 1,
- - -

c2(NO2) - NO2 的浓度为 0.160 mol· L 1,据 K= 可计算出平衡常数 K2。(3)温度为 T 时,反应 c(N2O4) 达到平衡,将反应容器减小一半,即增大压强。其他条件不变时,增大压强,平衡向气体 分子数减小的方向移动,即向逆反应方向移动。 28. [2014· 全国卷] 化合物 AX3 和单质 X2 在一定条件下反应可生成化合物 AX5。回答 下列问题: (1)已知 AX3 的熔点和沸点分别为-93.6 ℃和 76 ℃,AX5 的熔点为 167 ℃。室温时 AX3 与气体 X2 反应生成 1 mol AX5 ,放出热量 123.8 kJ 。该反应的热化学方程式为 ____________________________________________。 (2)反应 AX3(g)+X2
5(g)在容积为

10 L 的密闭容器中进行。起始时 AX3 和 X2

均为 0.2 mol。反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。

① 列 式 计 算 实 验 a 从 反 应 开 始 至 达 到 平 衡 时 的 反 应 速 率 v(AX5) = ______________________。 ②图中 3 组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5) 由大到小的次序为 ____________( 填实验序号 ) ;与实验 a 相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是: b________________________________________________ c____________________________________________。 ③用 p0 表示开始时总压强,p 表示平衡时总压强,α 表示 AX3 的平衡转化率,则 α 的表 达式为______________;实验 a 和 c 的平衡转化率:αa 为________,αc 为________。 28 . (1)AX3(l) + X2(g)===AX5(s) mol· L 1· min
- -1



ΔH =- 123.8 kJ/mol

(2) ①

0.10 mol - = 1.7× 10 4 10 L× 60 min

120 kPa 解:开始时 n0=0.4 mol,总压强为 160 kPa,平衡时总压强为 120 kPa,则 n 为 160 kPa = n , 0.40 mol

120 kPa n=0.40 mol× =0.30 mol, 160 kPa AX3(g)+X2(g) 起始时 n0/mol:0.20 0.20 AX5(g) 0

平衡时 n/mol:0.20-x 0.20-x x (0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30 x=0.10 0.10 mol - - - v(AX5)= =1.7× 10 4 mol· L 1· min 1 10 L× 60 min ②bca 加入催化剂。反应速率加快,但平衡点没有改变 温度升高。反应速率加快,

但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增大) p ③α=2(1- ) 50% 40% p0 [解析] (1)书写热化学方程式时要注意常温下 AX3 呈液态,AX5 呈固态。(2)②由图像 知,达到平衡所需时间:a>c>b,所以反应速率 v(AX5)由大到小的顺序为 b>c>a;与实 验 a 相比,实验 b 先达到平衡,化学反应速率快,但平衡点没有变化,说明实验 b 加入了催 化剂;反应为放热反应,与实验 a 相比,实验 c 平衡向逆反应方向移动,且反应速率加快, 说明实验 c 改变的条件是升高温度。 AX3(g) 起始量(mol) 0.2 0.2 0 变化量(mol) x x x 平衡量(mol) 0.2-x 0.2-x x 0.4-x p 0.4(p0-p) 0.4(p0-p) p 则有 = ,解得 x= ,则 AX3 的转化率为 =2(1- ); 0.4 p0 p0 0.2× p0 p0 分别将实验 a、c 的 p、p0 的数据代入上式,得 aa、ac 分别为 50%、40%。 10 . [2014· 安徽卷 ] 臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为 2NO2(g) + O3(g) N2O5(g)+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断 正确的是( ) A B + X2(g) AX5(g)

升高温度,平衡常数减小 C

0~3 s 内,反应速率为 - v(NO2)=0.2 mol· L 1 D

t1 时仅加入催化剂,平衡正向 移动

达平衡时,仅改变 x,则 x 为 c(O2)

10.A

[解析] 由反应过程的能量变化图可知正反应为放热反应,因此升高温度,反应

逆向进行,平衡常数减小,A 项正确;0~3 s 内,v(NO2)=(1.0 mol/L-0.4 mol/L)÷ 3 s=0.2 mol· L 1· s 1,B 项错误;加入催化剂,正、逆反应速率同等程度加快,平衡不移动,C 项错
- -

误;达到平衡时,增加 c(O2)平衡逆向移动,NO2 的转化率减小,D 项错误。 12. [2014· 北京卷] 一定温度下,10 mL 0.40 mol/L H2O2 溶液发生催化分解。不同时 刻测得生成 O2 的体积(已折算为标准状况)如下表。

t/min V(O2)/mL

0 0.0

2 9.9

4 17.2

6 22.4 )
- -

8 26.5

10 29.9

下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(

A.0~6 min 的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10 2mol· L 1· min B.0~6 min 的平均反应速率:v(H2O2)<3.3× 10 2mol· L 1· min
- -

-1

-1

C.反应至 6 min 时,c(H2O2)=0.30 mol/L D.反应至 6 min 时,H2O2 分解了 50% 12.C [解析] H2O2 的催化分解反应为 2H2O2=====2H2O+O2↑,根据生成氧气的体积
- -

催化剂

确定过氧化氢的物质的量,0~6 min,n(O2)=1× 10 3mol,n(H2O2)=2× 10 3mol,Δc(H2O2) =0.2 mol/L,v(H2O2)=0.2 mol/L÷ 6 min=33.3× 10 2mol· L 1· min 1,A 正确;随着反应进
- - -

行,过氧化氢浓度减小,反应速率在减小,故 B 正确;开始 n(H2O2)=4× 10 3mol,0~6


min 消耗了 2× 10 3mol,故 6 min 时,c(H2O2)=0.2 mol/L,C 错误;开始 n(H2O2)=4× 10




3

mol,0~6 min 消耗了 2× 10 3mol,分解率为 50%,D 正确。


11. [2014· 江苏卷] 下列有关说法正确的是(

)

A.若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀 B.2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的 ΔH>0 C.加热 0.1 mol· L 1Na2CO3 溶液,CO2 3 的水解程度和溶液的 pH 均增大
- -

D.对于乙酸与乙醇的酯化反应 (ΔH<0),加入少量浓硫酸并加热,该反应的反应速率 和平衡常数均增大 11.C [解析] 海轮的外壳是钢铁,因铁比铜活泼,海轮外壳上附着铜块后形成原电

池,铁作负极,会加速海轮外壳的腐蚀,A 项错误;B 反应为气体体积减小的反应,反应 ΔS<0,若反应能自发进行,则 ΔH-TΔS<0,故反应的 ΔH<0,B 项错误;由于盐类的水 解反应为吸热反应,升高温度能增大 CO2 3 的水解程度,溶液中 c(OH )增大,溶液 pH 增
- -

大,C 项正确;浓硫酸是酯化反应的催化剂,加入少量浓硫酸使反应速率增大,该反应为 放热反应,一段时间后混合体系温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,D 项错误。 29. [2014· 山东卷] 研究氨氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下 反应: 2NO2(g)+NaCl(s) 2NO(g)+Cl2(g) NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1<0(Ⅰ) 2ClNO(g) K2 ΔH2<0(Ⅱ) 2NaNO3(s) + 2NO(g) + Cl2(g) 的平衡常数 K = ________( 用

(1)4NO2(g) + 2NaCl(s) K1、K2 表示)。

(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向 2 L 恒容密闭容器中加入 0.2 mol NO 和 0.1 mol Cl2,10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。测得 10 min 内 v(ClNO)=7.5× 10
- - -3

mol· L 1· min 1,则平衡后 n(Cl2)=________mol,NO 的转化率 α1=________。其他条件保 持不变,反应 ( Ⅱ ) 在恒压条件下进行,平衡时 NO 的转化率 α2________α1( 填 “>”“<” 或 “=”),平衡常数 K2______(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使 K2 减小,可采取的措施是 ________。 (3) 实验室可用 NaOH 溶液吸收 NO2 ,反应为 2NO2 + 2NaOH===NaNO3 + NaNO2 + H2O。含 0.2 mol NaOH 的水溶液与 0.2 mol NO2 恰好完全反应得 1 L 溶液 A,溶液 B 为 0.1 mol· L
-1

的 CH3COONa 溶液,则两溶液中 c(NO3 )、c(NO2 )和 c(CH3COO )由大到小的顺序
-4







为____________________________________________。(已知 HNO2 电离常数 Ka=7.1× 10 mol· L 1,CH3COOH 的电离常数 Ka=1.7× 10
- -5

mol· L 1)


可使溶液 A 和溶液 B 的 pH 相等的方法是________。 a.向溶液 A 中加适量水

b.向溶液 A 中加适量 NaOH c.向溶液 B 中加适量水 d.向溶液 B 中加适量 NaOH K2 1 29.(1) K2 (2)2.5× 10
- -2

75% > 不变


升高温度


(3)c(NO3 )>c(NO2 )>c(CH3COO ) b、c [解析] (1)反应(Ⅰ)× 2-反应(Ⅱ)即得到反应:4NO2(g)+2NaCl(s) + Cl2(g) ,利用平衡常数定义可知该反应平衡常数 K = 2NaNO3(s)+2NO(g)

K2 1 。 (2) 平衡时容器中 n(ClNO) = K2

1 - - - 7.5× 10 3mol· L 1· min 1× 10 min× 2 L=0.15 mol,则平衡后 n(Cl2)=0.1 mol- × 0.15 mol= 2 0.15 mol 0.025 mol;NO 的转化率= × 100%=75%;若恒压下达到平衡态相当于将原平衡加 0.2 mol 压,平衡正向移动,NO 的转化率增大;平衡常数只与温度有关,恒压下达到平衡的平衡 常数与原平衡常数相等;因该反应为放热反应,升高温度,反应逆向进行,反应平衡常数 减小 。(3)反应后得到溶液 A 为物质的量浓度均为 0.1 mol/L 的 NaNO2 与 NaNO3 的混合溶 液,利用已知电离常数可知 CH3COO 水解程度大于 NO2 , NO3 不发生水解,两溶液中 c(NO3 )>c(NO2 )>c(CH3COO );利用 CH3COO 水解程度大于 NO2 可知溶液 B 的碱性强于 溶液 A,为使溶液 A、B 的 pH 相等,可采取的措施有向溶液 A 中加适量 NaOH 或向 B 溶 液中加入适量水稀释或向 B 溶液中加入适量稀醋酸等。 3. [2014· 天津卷] 运用相关化学知识进行判断,下列结论错误的是( A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应 B.NH4F 水溶液中含有 HF,因此 NH4F 溶液不能存放于玻璃试剂瓶中 C.可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,因此可存在于海底 D.增大反应物浓度可加快反应速率,因此用浓硫酸与铁反应能增大生成 H2 的速率 3.D [解析] 当 ΔH-TΔS<0 时,反应能自发进行,吸热反应的 ΔH>0,吸热反应能
- - - - - - - - -

)

自发,说明 ΔS>0,A 项正确;NH4F 溶液中 F 水解生成 HF,HF 能与玻璃中的 SiO2 发生 反应 4HF+SiO2===SiF4↑+2H2O,故 NH4F 溶液不能存放在玻璃试剂瓶中,B 项正确;可燃 冰需在低温高压下形成,所以可燃冰可存在于海底,C 项正确;常温下,浓硫酸使铁发生 钝化,D 项错误。 27. [2014· 浙江卷] 煤炭燃烧过程中会释放出大量的 SO2,严重破坏生态环境。采用

一定的脱硫技术可以把硫元素以 CaSO4 的形式固定,从而降低 SO2 的排放。但是煤炭燃烧 过程中产生的 CO 又会与 CaSO4 发生化学反应,降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式 如下: CaSO4(s)+CO(g) CaSO4(s)+4CO(g) 请回答下列问题: (1)反应Ⅰ能够自发进行的反应条件是________。 (2)对于气体参与的反应,表示平衡常数 Kp 时用气体组分(B)的平衡压强 p(B)代替该气 体物质的量的浓度 c(B),则反应Ⅱ的 Kp=________(用表达式表示)。 (3)假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1 )大于反应Ⅱ的速率(v2 ),则下列反应过程能量变 化示意图正确的是________。 (4) 通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生,理由是 ____________________________________________________________________。 CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=218.4 kJ· mol 1(反应Ⅰ)


CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2=-175.6 kJ· mol 1(反应Ⅱ)


A

B

C

D

(5)图(a)为实验测得不同温度下反应体系中 CO 初始体积百分数与平衡时固体产物中 CaS 质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中 SO2 生成量的措施有________。 A.向该反应体系中投入石灰石 B.在合适的温度区间控制较低的反应温度 C.提高 CO 的初始体积百分数 D.提高反应体系的温度 (6)恒温恒容条件下,假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生,且 v1>v2,请在图(b)画出反应体系中 c(SO2)随时间 t 变化的总趋势图。

(a) 27.(1)高温 (2
p 4 (CO 2 ) p 4 (CO)

(b) (3)C

(4)如果气相中 SO2 和 CO2 两种气体的浓度之比随时间发生变化,则表明两个反应同时 发生 (5)A、B、C

(6) [解析] (1)反应Ⅰ是一个熵增焓增的反应,由 ΔG=ΔH -TΔS 知,只有在高温下反应Ⅰ 的 ΔG 才有可能小于 0,反应才具有自发性。(3)由于反应Ⅰ是吸热反应,故反应Ⅰ生成物所 具有的能量高于反应物,A、D 项排除;反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),说明反应 Ⅰ的活化分子百分数比较大、活化能低于反应Ⅱ,反应Ⅰ的中间产物所具有的能量低,B 排除。(4)因反应Ⅱ中没有 SO2 生成,故若监测过程中,SO2、CO2 浓度比保持不变,说明只 发生反应Ⅰ,若发生变化,则说明反应Ⅰ、Ⅱ同时进行。 (5) 加入的石灰石分解可生成 CO2,这有利于两个反应的平衡向左进行,从而可减少 SO2 的生成,A 项可行;由图像知, 初始的 CO 浓度越大、温度低些时,CaS 的含量越高,依硫守恒知,此条件下生成的 SO2 较少,B、C 项可行,D 项不可行。(6)因反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的速率,故开始时体系内 c(SO2)是快速增大的,随着第Ⅱ个反应中生成的 CO2 的增加,SO2 的百分含量又会降低,当 达到平衡时其百分含量会保持不变,由此可绘制出相应的图像。 7. [2014· 重庆卷] 在恒容密闭容器中通入 X 并发生反应: 下 X 的物质的量浓度 c(X)随时间 t 变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( ,温度 T1、T2 )

A.该反应进行到 M 点放出的热量大于进行到 W 点放出的热量 a-b - - B.T2 下,在 0~t1 时间内,v(Y)= mol· L 1· min 1 t1 C.M 点的正反应速率 v 正大于 N 点的逆反应速率 v 逆 D.M 点时再加入一定量 X,平衡后 X 的转化率减小 7.C [解析] 根据图像可知,T1<T2,ΔH<0,因此该反应是放热反应,故 c(X)变化越 大,放出热量越多,故 M 点放出的热量小于 W 点放出的热量,A 项错误;T2 温度下,在 a-b 1 - - 0~t1 时间内,v(Y)= v(X)= mol· L 1· min 1,B 项错误;因 T1>T2,vM 正=vM 逆>vW 逆, 2 2t1 又因 vN 逆<vW 逆,所以 vN 逆<vW 正,C 正确;由于反应前后均只有一种物质,因此 M 点时再 增加一定量的 X,则相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,X 的转化率升高,D 项错 误。 12. [2014· 海南卷] 将 BaO2 放入密闭的真空容器中,反应 2BaO2(s) 2BaO(s)+

O2(g) 达到平衡。保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,下列说法正确的是 ( ) A.平衡常数减小 B.BaO 量不变 C.氧气压强不变 D.BaO2 量增加 12.CD [解析] 平衡常数仅与温度有关,A 项错误;缩小容器容积时平衡左移;B 项 错误,D 项正确;由反应的平衡常数 K=c(O2)及 K 只与温度有关可知,重新达到平衡时, c(O2)与加压前相等,又由 p=cRT 知,新平衡时压强与原来相同,C 项正确。 14.[2014· 海南卷] 硝基苯甲酸乙酯在 OH 存在下发生水解反应: O2NC6H4COOC2H5+OH
- -

O2NC6H4COO +C2H5OH




两种反应物的初始浓度均为 0.050 mol· L 1,15 ℃时测得 O2NC6H4COOC2H5 的转化率 α 随时间变化的数据如表所示。回答下列问题: t/s α/% 0 0 120 33.0 180 41.8 240 48.8 330 58.0 530 69.0 600 70.4 700 71.0 800 71.0

(1) 列式计算该反应在 120 ~ 180 s 与 180 ~ 240 s 区间的平均反应速率 ________ 、 ________;比较两者大小可得出的结论是____________________。 (2)列式计算 15 ℃时该反应的平衡常数________。 (3)为提高 O2NC6H4COOC2H5 的平衡转化率,除可适当控制反应温度外,还可采取的措 施有________(要求写出两条)。 0.050 mol· L 1× (41.8%-33.0%) 14.(1)v= = (180-120)s


7.3× 10

-5

mol· L 1· s
- -

-1

0.050 mol· L 1× (48.8%-41.8%) v= = (240-180)s 5.8× 10 5mol· L 1· s
- - -1

随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢 (0.050 mol· L 1× 71.0%)2 (71.0%)2 (2)K= =6.0 -1 2=6.0 或 K= [0.050 mol· L × (1-71.0%)] (1-71.0%)2


(3)增加 OH 的浓度、移去产物 [解析] (1)反应过程中硝基苯甲酸乙酯浓度的变化量等于其起始浓度与转化率的乘积, 再利用求反应速率的计算公式可求出两个时间段内的平均反应速率分别为 7.3× 10
1
-5



mol· L



· s 1、5.8× 10


-5

mol· L 1· s 1,由此可得出的结论是随着反应的进行,反应物浓度减小导致反
- -

应速率降低。(2)反应时间达到 700 s 时,硝基苯甲酸乙酯的转化率不再随时间的变化而发 生变化,即反应在 700 s 时达到平衡。此时体系内两种产物浓度为 0.05 mol/L× 71%,反应物 浓度为 0.05 mol/L× 29%,由此可求出该反应的平衡常数。(3)根据可逆反应的特点可知增加 OH 的浓度、及时地移去产物均可以增大硝基苯甲酸乙酯的转化率。 3 速率、平衡图像
- -

12.[2014· 浙江卷] 氯在饮用水处理中常用作杀菌剂,且 HClO 的杀菌能力比 ClO 强。 25 ℃时氯气氯水体系中存在以下平衡关系: Cl2(g) Cl2(aq) K1=10
-1.2

Cl2(aq)+H2O HClO


HClO+H +Cl






K2=10

-3.4

H +ClO

Ka=?


其中 Cl2(aq)、HClO 和 ClO 分别在三者中占分数(α)随 pH 变化的关系如图所示 。下列 表述正确的是( )

A.Cl2(g)+H2O

2H +ClO +Cl







K=10


-10.9

B.在氯处理水体系中,c(HClO)+c(ClO )=c(H )-c(OH ) C.用氯处理饮用水时,pH=7.5 时杀菌效果比 pH=6.5 时差 D.氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季好 12 . C






[ 解 析 ] 由 所 给 对 应 方 程 式 知 , K2 =
- - +

c(HClO)· c(H )· c(Cl ) , Ka = c(Cl2)






c(H )· c(ClO ) c(ClO )· c2(H )· c(Cl ) ,K= ,故 K=K2· Ka。由于 Ka 未知,故 c(HClO) c(Cl2) 无法知道 K 的值,A 项错误;在氯处理水体系中,由电荷守恒可知:c(H )=c(OH )+c(Cl
- + -

) + c(ClO ) 。由 Cl2(aq) + H2O
- + -



HClO + H



+ Cl 、 HClO




H + ClO






可知


c(HClO)< c(Cl ),故 c(H )>c(OH )+c(HClO)+c(ClO


),即 c(HClO)+c(ClO )<c(H )-

c(OH ),B 项错误;由图表中的信息知,pH=7.5 的体系中 HClO 所占的分数比 pH=6.5 的 体系中 HClO 所占的分数小,由于 HClO 的杀菌能力比 ClO 强,故 pH=7.5 时杀菌效果比 pH=6.5 时差,C 项正确;HClO 的电离是吸热过程,所以夏天有更多的 HClO 电离为 ClO 和 H ,故氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季差,D 项错误。 10. [2014· 天津卷] 合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ· mol 1。
- + - -

一种工业合成氨的简式流程图如下:

(1)天然气中的 H2S 杂质常用氨水吸收,产物为 NH4HS。一定条件下向 NH4HS 溶液中 通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式: ________________________________________________________________________。 (2)步骤Ⅱ中制氢气的原理如下: ①CH4(g)+H2O(g) ②CO(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=+206.4 kJ· mol ΔH=-41.2 kJ· mol
-1 -1

对于反应①,一定可以提高平衡体系中 H2 的百分含量,又能加快反应速率的措施是 ____________。

a.升高温度

b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强

利用反应②,将 CO 进一步转化,可提高 H2 的产量。若 1 mol CO 和 H2 的混合气体(CO 的体积分数为 20%)与 H2O 反应,得到 1.18 mol CO、CO2 和 H2 的混合气体,则 CO 的转化 率为____________。 (3)图(a)表示 500 ℃、60.0 MPa 条件下,原料气投料比与平衡时 NH3 体积分数的关系。 根据图中 a 点数据计算 N2 的平衡体积分数:____________。 (4)依据温度对合成氨反应的影响,在图(b)坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内, 从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3 物质的量变化的曲线示意图。

(a)

(b)

(5) 上 述 流 程 图 中 , 使 合 成 氨 放 出 的 能 量 得 到 充 分 利 用 的 主 要 步 骤 是 ( 填 序 号)________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法: _______________。 10.(1)2NH4HS+O2 ===== 2NH3· H2O+2S↓ (2)a 90% (3)14.5%
一定条件

(4) (5)Ⅳ 对原料气加压;分离液氨后,未反应的 N2、H2 循环使用

[解析] (1)由题意可知为空气中的 O2 将负二价硫氧化为硫单质,根据电子守恒将方程式 配平即可。(2)反应①为气体物质的量增大的吸热反应,降低压强使平衡右移,但反应速率 减小,d 错;催化剂不能改变反应限度,即不能改变 H2 的百分含量,c 错;增大水蒸气浓度 虽可使反应速率增大以及平衡右移,但产物 H2 的百分含量却减小,b 错;升高温度反应速 率增大,且平衡正向移动,H2 的百分含量增大,a 对。CO 与 H2 的混合气体与水蒸气的反应 中,反应体系中的气体的物质的量不变,而 1 molCO 与 H2 的混合气体参加反应生成 1.18 mol 混合气,说明有 0.18 mol 水蒸气参加反应,则根据方程式②可知参加反应的 CO 也为

0.18 mol 0.18 mol,则其转化率为 × 100%=90%。 1 mol× 20% (3)由图中看出当 N2 与 H2 物质的量比为 1∶3 时,NH3 的平衡体积分数最大,为 42%。 设平衡时转化的 N2 的物质的量为 x mol,由三段式: N2+3H2 起始(mol): 1 3 0 转化(mol): x 3x 2x 平衡(mol): 1-x 3- 3x 2x 2x × 100%=42%,则 x=0.59 (1-x)+(3-3x)+2x (1-x) 则平衡时 N2 的体积分数为 × 100%=14.5%。(4)作图时要注意 (1-x)+(3-3x)+2x 开始时 NH3 物质的量不断增多,是因为反应正向进行(反应未达平衡),达到一定程度后反 应达到平衡而此时温度继续升高,平衡逆向移动,NH3 的物质的量减小。(5)热交换器可以 使需要加热的物质得到加热,还可以使需要冷却的物质得到冷却,能充分利用能量。合成 氨反应为气体物质的量减小的反应,加压利于反应正向进行;此外,循环利用可反复利用 原料,提高原料利用率。 28. (15 分)[2014· 新课标全国卷Ⅰ] 乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直 2NH3

接水合法生产或间接水合法生产。回答下列问题: (1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯 (C2H5OSO3H),再水解生成 乙醇。写出相应反应的化学方程式:________________________________________。 (2)已知: 甲醇的脱水反应 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g) 甲醇制烯烃的反应 2CH3OH(g)===C2H4(g)+2H2O(g ) ΔH2=-29.1 kJ· mol
-1

ΔH1=-23.9 kJ· mol

-1

乙醇的异构化反应 C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)

ΔH3=+50.7 kJ· mol

-1

则乙烯气相直接水合反应 C2H4(g)+H2O(g)===C2H5OH(g)的 ΔH________kJ· mol 1。与间


接水合法相比,气相直接水合法的优点是____________________________________。 (3) 如 图 所 示 为 气 相 直 接 水 合 法 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为: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 采 取 的 措 施 有 __________________________________、___________________________________。 28 . (1)C2H4 + H2SO4―→C2H5OSO3H 、 C2H5OSO3H + H2O―→C2H5OH + H2SO4 20%np 2 n -20%n p(C2H5OH) (3)① = = p(C2H4)· p(H2O) ? 80%np ?2 ?2n-20%n? ②p1<p2<p3<p4 反应分子数减少,相同温度下,压强升 (2) -

45.5 污染小、腐蚀性小等

20× 180 - = 0.07(MPa) 1 80 × 7.85MPa
2

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) 根据题中信息可写出由乙烯与浓硫酸间接水合法制乙醇的反应为 C2H4 + H2SO4―→C2H5OSO3H 和 C2H5OSO3H+H2O―→C2H5OH+H2SO4。(2)根据盖斯定律①-② -③得:C2H4(g)+H2O(g)===C2H5OH(g) ΔH=-45.5 kJ· mol 1。间接水合法中用到浓硫酸


等强腐蚀性物质,与其相比直接水合法具有污染小、腐蚀性小等优点。(3)①设起始时 C2H4 和 H2O(g) 的物质的量均为 n ,根据 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 、 80%n 和 20%n , 则 Kp = p(C2H5OH) = p(C2H4)· p(H2O)

20%np 2n-20%n 20× 180 - =0.07(MPa) 1。②增大压强,平衡将正向移动,能提高 C2H4 的 2 2= 80% np 80 × 7.85MPa ? ? ?2n-20%n? 转化率,即压强 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 增大 n (H2O):n (C2H4) 之比等措施。 26. [2014· 新课标全国卷Ⅱ]

在容积为 1.00 L 的容器中,通入一定量的 N2O4,发生反应 N2O4(g) 温度升高,混合气体的颜色变深。 回答下列问题:

2NO2(g),随

(1)反应的 ΔH________0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变 化如图所示。在 0~60 s 时段,反应速率 v(N2O4)为________mol· L 1· s 1;反应的平衡常数
- -

K1 为________。

(2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为 T,c(N2O4)以 0.002 0 mol· L 1· s 1 的平均速
- -

率降低,经 10 s 又达到平衡。 ①T________100 ℃(填“大于”或“小于”),判断理由是__________。 ②列式计算温度 T 时反应的平衡常数 K2: ___________________________。 (3)温度 T 时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向________(填“正反应” 或“逆反应”)方向移动,判断理由是______________________。 26.(1)大于 0.001 0 0.36 mol· L
-1

(2)①大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高 ②平衡时,c(NO2)=0.120 mol· L 1+0.002 0 mol· L 1· s 1× 10 s× 2=0.16 mol· L
- - - -1

c(N2O4)=0.040 mol· L 1-0.002 0 mol· L 1· s 1× 10 s=0.020 mol· L
- - -

-1

(0.16 mol· L 1)2 - K2= =1.3 mol· L 1 - 0.020 mol· L 1


(3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动 [解析] (1)依题意知,温度升高,混合气体的颜色加深,说明平衡向生成 NO2 的正反应 方向移动,即正反应是吸热反应;根据图像 0~60 s 时段,NO2 的物质的量浓度变化为 0.060 mol· L 1,根据公式 v=
- -

Δc 即可计算出速率;根据图像可知 NO2 的平衡浓度为 0.120 Δt


mol· L 1,N2O4 的平衡浓度为 0.040 mol· L 1,根据 K=

c2(NO2) 可计算出平衡常数 K1。(2) c(N2O4)

①根据题意知,改变反应温度为 T 后,反应速率降低,故为降低温度,即 T 小于 100 ℃;

②根据题意知,再次达到平衡后 N2O4 的浓度减小,Δc=v·Δt=0.002 0 mol· L· s 1× 10 s=0.02


mol· L 1,则 NO2 的浓度增加 0.040 mol· L 1,即达到新平衡时 N2O4 的浓度为 0.020 mol· L 1,
- - -

c2(NO2) - NO2 的浓度为 0.160 mol· L 1,据 K= 可计算出平衡常数 K2。(3)温度为 T 时,反应 c(N2O4) 达到平衡,将反应容器减小一半,即增大压强。其他条件不变时,增大压强,平衡向气体 分子数减小的方向移动,即向逆反应方向移动。 26. [2014· 北京卷] (14 分) NH3 经一系列反应可以得到 HNO3 和 NH4NO3,如下图所示。

(1)Ⅰ中,NH3 和 O2 在催化剂作用下反应,其化学方程式是__________。 (2)Ⅱ中,2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)。在其他条件相

同时,分别测得 NO 的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图)。

①比较 p1、p2 的大小关系:________。 ②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是________。 (3)Ⅲ中,降低温度,将 NO2(g)转化为 N2O4(l),再制备浓硝酸。 ①已知:2NO2(g) N2O4(g) ΔH1 2NO2(g) N2O4(l) ΔH2

下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)________。

A

B

C

②N2O4 与 O2、H2O 化合的化学方程式是_________。 (4) Ⅳ中,电解 NO 制备 NH4NO3,其工作原理如图所示。为使电解产物全部转化为 NH4NO3,需补充 A。A 是________,说明理由: _____________________。

26.(1)4NH3+5O2===== 4NO+6H2O △ (2)①p1<p2 ②减小 (3)①A ②2N2O4+O2+2H2O===4HNO3 (4)NH3 根据反应:8NO+7H2O=====3NH4NO3+2HNO3,电解产生的 HNO3 多
电解

催化剂

[解析] (1)氨的催化氧化的反应方程式为 4NH3+5O2===== 4NO+6H2O。 △ (2)①由 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)可知该反应为气体体积减小的反应,温度相同,
催化剂

增大压强,平衡正向移动,NO 的平衡转化率增大,根据图示和坐标含义,判断 p1<p2;② 再看同一压强线,温度升高,NO 的平衡转化率降低,平衡向逆反应方向移动,则正反应 为放热反应,温度升高,平衡常数减小。 (3)①降低温度,NO2(g)转变为 N2O4(l),则 ΔH2<0,反应物能量高于生成物能量,C 错 误; N2O4(g)转变为 N2O4(l)需要放出热量,所以 NO2(g)转变为 N2O4(g)比 NO2(g)转变为 N2O4(l)放出的热量少,B 错误,所以正确的图示为 A;②N2O4、O2 和 H2O 反应生成硝酸的 反应方程式为 2N2O4+ O2+2H2O===4HNO3。 (4)根据工作原理装置图,可以确定阳极为 NO 失去电子转变为 NO3 ,阴极 NO 转变为 NH4 ,根据电极反应书写电极反应式为: 阳极:NO-3e +2H2O===NO3 +4H
- + + - - + + -

阴极:NO+5e + 6H ===NH4 + H2O 然后根据得失电子守恒,硝酸根离子物质的量比铵根离子物质的量多,所以需要向溶 液中加入的物质为 NH3(即 8NO+7H2O=====3NH4NO3+2HNO3)。 12. [2014· 福建卷] 在一定条件下,N2O 分解的部分实验数据如下:
电解

反应时间 0 /min c(N2O) (mol· L 1)


10

20

30

40

50

0.100

0.090

0.080

0.070

0.060

0.050

反应时间 60 /min c(N2O) (mol· L 1)


70

80

90

100

0.040

0.030

0.020 )

0.010

0.000

下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(

(注:图中半衰期指任一浓度 N2O 消耗一半时所需的相应时间,c1、c2 均表示 N2O 初始 浓度且 c1<c2)

12.A

[解析] 从题给数据可观察到,相等的时间段内(10 min)反应消耗的 N2O 相等,

即 N2O 浓度对反应速率无影响,A 项正确;N2O 的分解反应不是可逆反应,没有平衡状 态,B 项错误;根据半衰期概念,结合反应速率与浓度无关,可知浓度越大半衰期越长(若 取浓度变化 0.100→0.050,半衰期为 50 min,若取浓度变化 0.080→0.040,半衰期为 40 min,即浓度越大半衰期越长),C 项错误;若取 10 min 为时间段,0~10 min 时 NO2 的转化 率为 10%,10~20 min 时 NO2 的转化率为 11.1%,即浓度越大转化率越小,D 项错误。 33. [2014· 广东卷] H2O2 是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。 (1)某小组拟在同浓度 Fe3 的催化下,探究 H2O2 浓度对 H2O2 分解反应速率的影响。限


选试剂与仪器:30%H2O2 溶液、0.1 mol· L 1Fe2(SO4)3 溶液、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水


槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。 ① 写 出 本 实 验 H2O2 分 解 反 应 方 程 式 并 标 明 电 子 转 移 的 方 向 和 数 目 : ______________________________。 ②设计实验方案:在不同 H2O2 浓度下,测定________(要求所测得的数据能直接体现 反应速率大小)。 ③设计实验装置,完成图中的装置示意图。

④参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待 测物理量和所拟定的数据;数据用字母表示)。 物理量 实验序号 1 2 V[0.1 mol· L
-1

…… …… ……

Fe2(SO4)3]/mL a a

(2)利用图(a)和(b)中的信息,按图(c)装置(连通的 A、B 瓶中已充有 NO2 气体)进行实 验 。 可 观 察 到 B 瓶 中 气 体 颜 色 比 A 瓶 中 的 __________( 填 “ 深 ” 或 “ 浅 ”) , 其 原 因 是 ____________________________。

(a)

(b)

(c) 图 21

33.(1)① ②相同时间内收集到的 O2 的体积

③ ④ 物理量 时间 实验序号 1 2 b b c d 0 e m c=d+e n N2O4(g)的 (2)深 H2O2 分解放热,使得 B 瓶中温度高,升高温度, 反应 2NO2(g) 平衡逆向移动,NO2 浓度增大 [ 解 析 ] (1) ① H2O2 分 解 生 成 H2O 和 O2 , 反 应 方 程 式 及 电 子 转 移 情 况 为 30%H2O2 溶液的体积 蒸馏水 的体积 O2 的 体积 备注

;②由于不同浓度的 H2O2 的分解速率不同,故相同时间内,分解速率越 大,相同时间内收集到的 O2 就越多,故需要测定相同时间内收集到的 O2 的体积;③根据 O2 难溶于水这一性质,可用倒置于水槽中的装满水的量筒收集 O2,即通过排水法收集 O2, 通过量筒的刻度读出收集到的气体的体积;④本实验中需测定的数据有:用秒表测定相同 的时间,通过量筒测出生成 O2 的体积,用量筒测出第一次所需 30%H2O2 溶液的体积,第二

次所需 30%H2O2 溶液的体积以及蒸馏水的体积(保证两次溶液总体积相同,从而保证 H2O2 溶液浓度不同)。 1 (2)由图(a)可得热化学方程式 H2O2(l)===H2O(l)+ O2(g) ΔH<0,2NO2(g) 2 N2O4(g)

ΔH<0。由于 H2O2 的分解反应为放热反应[注意 Fe2(SO4)3 作催化剂],故右边烧杯中液体温 度高于左边烧杯中液体温度,则 B 瓶中气体的温度高于 A 瓶中气体的温度,升高温度, 2NO2(g) N2O4(g) 的平衡逆向移动,c(NO2)增大,混合气体颜色加深。

28. [2014· 全国卷] 化合物 AX3 和单质 X2 在一定条件下反应可生成化合物 AX5。回答 下列问题: (1)已知 AX3 的熔点和沸点分别为-93.6 ℃和 76 ℃,AX5 的熔点为 167 ℃。室温时 AX3 与气体 X2 反应生成 1 mol AX5 ,放出热量 123.8 kJ 。该反应的热化学方程式为 ____________________________________________。 (2)反应 AX3(g)+X2(g) AX5(g)在容积为 10 L 的密闭容器中进行。起始时 AX3 和

X2 均为 0.2 mol。反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。

① 列 式 计 算 实 验 a 从 反 应 开 始 至 达 到 平 衡 时 的 反 应 速 率 v(AX5) = ______________________。 ②图中 3 组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5) 由大到小的次序为 ____________( 填实验序号 ) ;与实验 a 相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是: b________________________________________________ c____________________________________________。 ③用 p0 表示开始时总压强,p 表示平衡时总压强,α 表示 AX3 的平衡转化率,则 α 的表 达式为______________;实验 a 和 c 的平衡转化率:αa 为________,αc 为________。 28 . (1)AX3(l) + X2(g)===AX5(s) mol· L 1· min
- -1



ΔH =- 123.8 kJ/mol

(2) ①

0.10 mol - = 1.7× 10 4 10 L× 60 min

120 kPa 解:开始时 n0=0.4 mol,总压强为 160 kPa,平衡时总压强为 120 kPa,则 n 为 160 kPa = n , 0.40 mol 120 kPa n=0.40 mol× =0.30 mol, 160 kPa AX3(g)+X2(g) 起始时 n0/mol:0.20 0.20 AX5(g) 0

平衡时 n/mol:0.20-x 0.20-x x (0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30 x=0.10 0.10 mol - - - v(AX5)= =1.7× 10 4 mol· L 1· min 1 10 L× 60 min ②bca 加入催化剂。反应速率加快,但平衡点没有改变 温度升高。反应速率加快,

但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增大) p ③α=2(1- ) 50% 40% p0 [解析] (1)书写热化学方程式时要注意常温下 AX3 呈液态,AX5 呈固态。(2)②由图像 知,达到平衡所需时间:a>c>b,所以反应速率 v(AX5)由大到小的顺序为 b>c>a;与实 验 a 相比,实验 b 先达到平衡,化学反应速率快,但平衡点没有变化,说明实验 b 加入了催 化剂;反应为放热反应,与实验 a 相比,实验 c 平衡向逆反应方向移动,且反应速率加快, 说明实验 c 改变的条件是升高温度。 AX3(g) 起始量(mol) 0.2 0.2 0 变化量(mol) x x x 平衡量(mol) 0.2-x 0.2-x x 0.4-x p 0.4(p0-p) 0.4(p0-p) p 则有 = ,解得 x= ,则 AX3 的转化率为 =2(1- ); 0.4 p0 p0 0.2× p0 p0 分别将实验 a、c 的 p、p0 的数据代入上式,得 aa、ac 分别为 50%、40%。 20. [2014· 江苏卷] (14 分)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫 化氢获得硫单质有多种方法。 (1)将烧碱吸收 H2S 后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中 阳极区发生如下反应: S2 -2e ===S
- -



X2(g)

AX5(g)

(n-1)S+S2 ===S2 n




①写出电解时阴极的电极反应式:________________。 ②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成 __________________________。 (2)将 H2S 和空气的混合气体通入 FeCl3、FeCl2、CuCl2 的混合溶液中反应回收 S,其物 质转化如图所示。

①在图示的转化中,化合价不变的元素是________。 ②反应中当有 1 mol H2S 转化为硫单质时,保持溶液中 Fe3 的物质的量不变,需消耗


O2 的物质的量为________。 ③在温度一定和不补加溶液的条件下,缓慢通入混合气体,并充分搅拌。欲使生成的 硫单质中不含 CuS,可采取的措施有________________。 (3)H2S 在高温下分解生成硫蒸气和 H2。若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中 各 组 分 的 体 积 分 数 如 图 所 示 , H2S 在 高 温 下 分 解 反 应 的 化 学 方 程 式 为 __________________________________。

20.(1)①2H2O+2e ===H2↑+2OH





②S2 n +2H ===(n-1)S↓+H2S↑
- +

(2)①Cu、H、Cl(或铜、氢、氯) ②0.5 mol ③提高混合气体中空气的比例

(3)2H2S

高温

2H2+S2


[解析] (1)①电解池的阴极发生还原反应,溶液中 H2O 电离出的 H 被还原为 H2,即 2H2O+2e ===H2↑+2OH ;②在酸性条件下,S2 与 H 结合生成 H2S,故 S2 n 与酸发生反
- - - + -

应:S2 n +2H ===(n-1)S↓+H2S↑。(2)①由图示可知,最终产物为 CuS、HCl、S 和 FeCl3,
- +

因而 Cu、H、Cl 三种元素的化合价未变。②根据电子守恒,1 mol H2S 转化为 S,失去 2 mol 电子,而 1 mol O2 消耗 4 mol 电子,故 1 mol H2S 消耗 0.5 mol O2。③为了把 CuS 转化为 S, 应加入氧化剂,在溶液的量不增加的前提下,只能增加 O2 的量,即增加空气的量。(3)结合 图像可知,体系中有 3 种组分,说明 H2S 未完全分解,即属于可逆反应。选取某温度下各 组分的体积分数,如选取 1300 ℃下各组分的体积分数,结合 S 原子守恒,推出硫蒸气的组 成为 S2,可得反应为 2H2S
高温

2H2+S2。

27. [2014· 浙江卷] 煤炭燃烧过程中会释放出大量的 SO2,严重破坏生态环境。采 用一定的脱硫技术可以把硫元素以 CaSO4 的形式固定,从而降低 SO2 的排放。但是煤炭燃 烧过程中产生的 CO 又会与 CaSO4 发生化学反应,降低脱硫效率。相关反应的热化学方程 式如下: CaSO4(s)+CO(g) CaSO4(s)+4CO(g) 请回答下列问题: (1)反应Ⅰ能够自发进行的反应条件是________。 (2)对于气体参与的反应,表示平衡常数 Kp 时用气体组分(B)的平衡压强 p(B)代替该气 体物质的量的浓度 c(B),则反应Ⅱ的 Kp=________(用表达式表示)。 (3)假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1 )大于反应Ⅱ的速率(v2 ),则下列反应过程能量变 化示意图正确的是________。 (4) 通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生,理由是 ____________________________________________________________________。 CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=218.4 kJ· mol 1(反应Ⅰ)


CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2=-175.6 kJ· mol 1(反应Ⅱ)


A

B

C

D

(5)图(a)为实验测得不同温度下反应体系中 CO 初始体积百分数与平衡时固体产物中 CaS 质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中 SO2 生成量的措施有________。 A.向该反应体系中投入石灰石 B.在合适的温度区间控制较低的反应温度 C.提高 CO 的初始体积百分数 D.提高反应体系的温度 (6)恒温恒容条件下,假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生,且 v1>v2,请在图(b)画出反应体系中 c(SO2)随时间 t 变化的总趋势图。

(a) 27.(1)高温 (2
p 4 (CO 2 ) p 4 (CO)

(b) (3)C

(4)如果气相中 SO2 和 CO2 两种气体的浓度之比随时间发生变化,则表明两个反应同时 发生 (5)A、B、C

(6) [解析] (1)反应Ⅰ是一个熵增焓增的反应,由 ΔG=ΔH -TΔS 知,只有在高温下反应Ⅰ 的 ΔG 才有可能小于 0,反应才具有自发性。(3)由于反应Ⅰ是吸热反应,故反应Ⅰ生成物所 具有的能量高于反应物,A、D 项排除;反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),说明反应

Ⅰ的活化分子百分数比较大、活化能低于反应Ⅱ,反应Ⅰ的中间产物所具有的能量低,B 排除。(4)因反应Ⅱ中没有 SO2 生成,故若监测过程中,SO2、CO2 浓度比保持不变,说明只 发生反应Ⅰ,若发生变化,则说明反应Ⅰ、Ⅱ同时进行。 (5) 加入的石灰石分解可生成 CO2,这有利于两个反应的平衡向左进行,从而可减少 SO2 的生成,A 项可行;由图像知, 初始的 CO 浓度越大、温度低些时,CaS 的含量越高,依硫守恒知,此条件下生成的 SO2 较少,B、C 项可行,D 项不可行。(6)因反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的速率,故开始时体系内 c(SO2)是快速增大的,随着第Ⅱ个反应中生成的 CO2 的增加,SO2 的百分含量又会降低,当 达到平衡时其百分含量会保持不变,由此可绘制出相应的图像。 7. [2014· 重庆卷] 在恒容密闭容器中通入 X 并发生反应:2X(g) Y(g),温度 T1、 )

T2 下 X 的物质的量浓度 c(X)随时间 t 变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是(

A.该反应进行到 M 点放出的热量大于进行到 W 点放出的热量 a-b - - B.T2 下,在 0~t1 时间内,v(Y)= mol· L 1· min 1 t1 C.M 点的正反应速率 v 正大于 N 点的逆反应速率 v 逆 D.M 点时再加入一定量 X,平衡后 X 的转化率减小 7.C [解析] 根据图像可知,T1<T2,ΔH<0,因此该反应是放热反应,故 c(X)变化越 大,放出热量越多,故 M 点放出的热量小于 W 点放出的热量,A 项错误;T2 温度下,在 a-b 1 - - 0~t1 时间内,v(Y)= v(X)= mol· L 1· min 1,B 项错误;因 T1>T2,vM 正=vM 逆>vW 逆, 2 2t1 又因 vN 逆<vW 逆,所以 vN 逆<vW 正,C 正确;由于反应前后均只有一种物质,因此 M 点时再 增加一定量的 X,则相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,X 的转化率升高,D 项错 误。 4 等效平衡与化学平衡计算

11. [2014· 重庆卷] 氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术,是当前关 注的热点之一。

(1)氢气是清洁燃料,其燃烧产物为________。 (2)NaBH4 是一种重要的储氢载体,能与水反应得到 NaBO2,且反应前后 B 的化合价不 变,该反应的化学方程式为 __________________________________________,反应消耗 1 mol NaBH4 时转移的电子数目为________。 (3)储氢还可借助有机物,如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢: (g)
PtSn/Al2O3 高温

(g)+3H2(g)。


在某温度下,向恒容密闭容器中加入环己烷,其起始浓度为 a mol· L 1,平衡时苯的浓 度为 b mol· L 1,该反应的平衡常数 K=________。


(4)一定条件下,如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。

①导线中电子移动方向为________。(用 A、D 表示) ②生成目标产物的电极反应式为__________________。 生成目标产物消耗的电子数 ③该储氢装置的电流效率 η=____________________。(η= 转移的电子总数 × 100%,计算结果保留小数点后 1 位) 11.[答案] (1)H2O (2)NaBH4+2H2O===NaBO2+4H2↑ 4NA 或 2.408× 1024 27b4 - (3) mol3· L 3 a-b (4)①A→D ②C6H6+6H +6e ===C6H12 ③64.3%[解析] (2)B 元素反应前后化合价不 变,则依反应生成物是 NaBO2 可知,反应前 NaBH4 中 B 的化合价也是+3 价,则 H 为-1 价,水中氢元素化合价为+1 价,发生归中反应生成氢气;根据氢元素化合价可确定失去 电子数。(3)根据化学方程式可知,生成 H2 为 3b mol/L,消耗环戊烷 b mol/L,则平衡时环 戊烷为(a-b) mol/L,进而列式确定平衡常数。 (4)①苯生成环戊烷是得氢反应,为还原反 应,即电极 D 是阴极,电极 E 是阳极,导线中电子移动方向 A→D;②目标产物是环戊烷,
+ -

氢离子通过质子交换膜向阴极移动,则电极反应式为 C6H6+6H +6e ===C6H12;③阳极生 成 2.8 mol 气体,该气体是 OH 在阳极放电产生的氧气,转移电子 11.2 mol;设阴极消耗苯 的物质的量是 x mol,同时生成 x mol 环戊烷,依电极反应式可知转移的电子为 6x mol,则 根据电子守恒知,同时生成氢气是(11.2 mol-6x mol)÷ 2=5.6 mol-3x mol;依据混合气体 成 分可 列式 64.3%。 27. [2014· 浙江卷] 煤炭燃烧过程中会释放出大量的 SO2,严重破坏生态环境。采用 一定的脱硫技术可以把硫元素以 CaSO4 的形式固定,从而降低 SO2 的排放。但是煤炭燃烧 过程中产生的 CO 又会与 CaSO4 发生化学反应,降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式 如下: CaSO4(s)+CO(g) CaSO4(s)+4CO(g) 请回答下列问题: (1)反应Ⅰ能够自发进行的反应条件是________。 (2)对于气体参与的反应,表示平衡常数 Kp 时用气体组分(B)的平衡压强 p(B)代替该气 体物质的量的浓度 c(B),则反应Ⅱ的 Kp=________(用表达式表示)。 (3)假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1 )大于反应Ⅱ的速率(v2 ),则下列反应过程能量变 化示意图正确的是________。 (4) 通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生,理由是 ____________________________________________________________________。 CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=218.4 kJ· mol 1(反应Ⅰ)
- -





2.4-x 6 ? 1.2 = 10% , 解得 x = 1.2 , 因此 储氢 装置 的电 流效 率为 = 10+5.6-3x 11.2

CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2=-175.6 kJ· mol 1(反应Ⅱ)


A

B

C

D

(5)图(a)为实验测得不同温度下反应体系中 CO 初始体积百分数与平衡时固体产物中

CaS 质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中 SO2 生成量的措施有________。 A.向该反应体系中投入石灰石 B.在合适的温度区间控制较低的反应温度 C.提高 CO 的初始体积百分数 D.提高反应体系的温度 (6)恒温恒容条件下,假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生,且 v1>v2,请在图(b)画出反应体系中 c(SO2)随时间 t 变化的总趋势图。

(a) 27.(1)高温 (2
p (CO 2 ) p 4 (CO)
4

(b) (3)C

(4)如果气相中 SO2 和 CO2 两种气体的浓度之比随时间发生变化,则表明两个反应同时 发生 (5)A、B、C

(6) [解析] (1)反应Ⅰ是一个熵增焓增的反应,由 ΔG=ΔH -TΔS 知,只有在高温下反应Ⅰ 的 ΔG 才有可能小于 0,反应才具有自发性。(3)由于反应Ⅰ是吸热反应,故反应Ⅰ生成物所 具有的能量高于反应物,A、D 项排除;反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),说明反应 Ⅰ的活化分子百分数比较大、活化能低于反应Ⅱ,反应Ⅰ的中间产物所具有的能量低,B 排除。(4)因反应Ⅱ中没有 SO2 生成,故若监测过程中,SO2、CO2 浓度比保持不变,说明只 发生反应Ⅰ,若发生变化,则说明反应Ⅰ、Ⅱ同时进行。 (5) 加入的石灰石分解可生成 CO2,这有利于两个反应的平衡向左进行,从而可减少 SO2 的生成,A 项可行;由图像知,

初始的 CO 浓度越大、温度低些时,CaS 的含量越高,依硫守恒知,此条件下生成的 SO2 较少,B、C 项可行,D 项不可行。(6)因反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的速率,故开始时体系内 c(SO2)是快速增大的,随着第Ⅱ个反应中生成的 CO2 的增加,SO2 的百分含量又会降低,当 达到平衡时其百分含量会保持不变,由此可绘制出相应的图像。 10.[2014· 天津卷] 合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ· mol 1。


一种工业合成氨的简式流程图如下:

(1)天然气中的 H2S 杂质常用氨水吸收,产物为 NH4HS。一定条件下向 NH4HS 溶液中 通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式: ________________________________________________________________________。 (2)步骤Ⅱ中制氢气的原理如下: ①CH4(g)+H2O(g) ②CO(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=+206.4 kJ· mol ΔH=-41.2 kJ· mol
-1 -1

对于反应①,一定可以提高平衡体系中 H2 的百分含量,又能加快反应速率的措施是 ____________。 a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强

利用反应②,将 CO 进一步转化,可提高 H2 的产量。若 1 mol CO 和 H2 的混合气体(CO 的体积分数为 20%)与 H2O 反应,得到 1.18 mol CO、CO2 和 H2 的混合气体,则 CO 的转化 率为____________。 (3)图(a)表示 500 ℃、60.0 MPa 条件下,原料气投料比与平衡时 NH3 体积分数的关系。 根据图中 a 点数据计算 N2 的平衡体积分数:____________。 (4)依据温度对合成氨反应的影响,在图(b)坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内, 从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3 物质的量变化的曲线示意图。

(a)

(b)

(5) 上 述 流 程 图 中 , 使 合 成 氨 放 出 的 能 量 得 到 充 分 利 用 的 主 要 步 骤 是 ( 填 序 号 )________ 。 简 述 本 流 程 中 提 高 合 成 氨 原 料 总 转 化 率 的 方 法 : ___________________________。 10.(1)2NH4HS+O2 ===== 2NH3· H2O+2S↓ (2)a 90% (3)14.5%
一定条件

(4) (5)Ⅳ 对原料气加压;分离液氨后,未反应的 N2、H2 循环使用

[解析] (1)由题意可知为空气中的 O2 将负二价硫氧化为硫单质,根据电子守恒将方程式 配平即可。(2)反应①为气体物质的量增大的吸热反应,降低压强使平衡右移,但反应速率 减小,d 错;催化剂不能改变反应限度,即不能改变 H2 的百分含量,c 错;增大水蒸气浓度 虽可使反应速率增大以及平衡右移,但产物 H2 的百分含量却减小,b 错;升高温度反应速 率增大,且平衡正向移动,H2 的百分含量增大,a 对。CO 与 H2 的混合气体与水蒸气的反应 中,反应体系中的气体的物质的量不变,而 1 molCO 与 H2 的混合气体参加反应生成 1.18 mol 混合气,说明有 0.18 mol 水蒸气参加反应,则根据方程式②可知参加反应的 CO 也为 0.18 mol 0.18 mol,则其转化率为 × 100%=90%。 1 mol× 20% (3)由图中看出当 N2 与 H2 物质的量比为 1∶3 时,NH3 的平衡体积分数最大,为 42%。 设平衡时转化的 N2 的物质的量为 x mol,由三段式: N2+3H2 起始(mol): 1 3 0 转化(mol): x 3x 2x 平衡(mol): 1-x 3- 3x 2x 2x × 100%=42%,则 x=0.59 (1-x)+(3-3x)+2x (1-x) 则平衡时 N2 的体积分数为 × 100%=14.5%。(4)作图时要注意 (1-x)+(3-3x)+2x 开始时 NH3 物质的量不断增多,是因为反应正向进行(反应未达平衡),达到一定程度后反 2NH3

应达到平衡而此时温度继续升高,平衡逆向移动,NH3 的物质的量减小。(5)热交换器可以 使需要加热的物质得到加热,还可以使需要冷却的物质得到冷却,能充分利用能量。合成 氨反应为气体物质的量减小的反应,加压利于反应正向进行;此外,循环利用可反复利用 原料,提高原料利用率。 7. [2014· 四川卷] 在 10 L 恒容密闭容器中充入 X(g)和 Y(g),发生反应 X(g)+Y(g) M(g)+N(g),所得实验数据如下表: 实验 编号 ① ② ③ ④ 温度/℃ n(X) 700 800 800 900 ) 0.40 0.10 0.20 0.10 n(Y) 0.10 0.40 0.30 0.15 n(M) 0.090 0.080 a b 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol

下列说法正确的是(

A.实验①中,若 5 min 时测得 n(M)=0.050 mol,则 0 至 5 min 时间内,用 N 表示的平 均反应速率 v(N)=1.0× 10
-2

mol· L 1· min


-1

B.实验②中,该反应的平衡常数 K=2.0 C.实验③中,达到平衡时,X 的转化率为 60% D.实验④中,达到平衡时,b>0.060 7.C [解析] 根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比, v(N)=v(M)=

0.05 mol - - - =1.0× 10 3mol· L 1· min 1,A 项错误; 10 L× 5 min 实验②中


X(g)+Y(g)

M(g)+ N(g)

c 起始(mol· L 1) 0.01 0.04 0 0 c 转化(mol· L 1) 0.008 0.008 0.008 0.008


c 平衡(mol· L 1) 0.002 0.032 0.008 0.008


c(M)· c(N) 0.008× 0.008 求得:K= = =1.0,B 项错误; 0.032 c(X)· c(Y) 0.002× 根据温度相同,则 K 相等, X(g)+ Y(g) c 起始(mol· L 1) 0.02 0.03 0 0


M(g)+ N(g)

c 转化(mol· L 1) a


a

a a

c 平衡(mol· L 1) 0.02-a 0.03-a a a


K=

c(M)· c(N) a2 = =1.0,求得 a=0.012,则 X 的转化率 c(X)· c(Y) (0.02-a)× (0.03-a)

0.012 = × 100%=60%,C 项正确;根据上述三段式求得,在 700 ℃,K≈2.6,则温度升高, 0.02 K 减小,该反应为放热反应,若④的温度为 800 ℃,此时与③为等效平衡,b=0.060,但 ④的温度为 900 ℃,则平衡逆向移动,b<0.060,则 D 项错误。 28. [2014· 全国卷] 化合物 AX3 和单质 X2 在一定条件下反应可生成化合物 AX5。回答 下列问题: (1)已知 AX3 的熔点和沸点分别为-93.6 ℃和 76 ℃,AX5 的熔点为 167 ℃。室温时 AX3 与气体 X2 反应生成 1 mol AX5 ,放出热量 123.8 kJ 。该反应的热化学方程式为 ____________________________________________。 (2)反应 AX3(g)+X2(g) AX5(g)在容积为 10 L 的密闭容器中进行。起始时 AX3 和

X2 均为 0.2 mol。反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。

① 列 式 计 算 实 验 a 从 反 应 开 始 至 达 到 平 衡 时 的 反 应 速 率 v(AX5) = ______________________。 ②图中 3 组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5) 由大到小的次序为 ____________( 填实验序号 ) ;与实验 a 相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是: b________________________________________________ c____________________________________________。 ③用 p0 表示开始时总压强,p 表示平衡时总压强,α 表示 AX3 的平衡转化率,则 α 的表 达式为______________;实验 a 和 c 的平衡转化率:αa 为________,αc 为________。 28 . (1)AX3(l) + X2(g)===AX5(s) mol· L 1· min
- -1



ΔH =- 123.8 kJ/mol

(2) ①

0.10 mol - = 1.7× 10 4 10 L× 60 min

120 kPa 解:开始时 n0=0.4 mol,总压强为 160 kPa,平衡时总压强为 120 kPa,则 n 为 160 kPa



n , 0.40 mol 120 kPa n=0.40 mol× =0.30 mol, 160 kPa AX3(g)+X2(g) 起始时 n0/mol:0.20 0.20 AX5(g) 0

平衡时 n/mol:0.20-x 0.20-x x (0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30 x=0.10 0.10 mol - - - v(AX5)= =1.7× 10 4 mol· L 1· min 1 10 L× 60 min ②bca 加入催化剂。反应速率加快,但平衡点没有改变 温度升高。反应速率加快,

但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增大) p ③α=2(1- ) 50% 40% p0 [解析] (1)书写热化学方程式时要注意常温下 AX3 呈液态,AX5 呈固态。(2)②由图像 知,达到平衡所需时间:a>c>b,所以反应速率 v(AX5)由大到小的顺序为 b>c>a;与实 验 a 相比,实验 b 先达到平衡,化学反应速率快,但平衡点没有变化,说明实验 b 加入了催 化剂;反应为放热反应,与实验 a 相比,实验 c 平衡向逆反应方向移动,且反应速率加快, 说明实验 c 改变的条件是升高温度。 AX3(g) 起始量(mol) 0.2 0.2 0 变化量(mol) x x x 平衡量(mol) 0.2-x 0.2-x x 0.4-x p 0.4(p0-p) 0.4(p0-p) p 则有 = ,解得 x= ,则 AX3 的转化率为 =2(1- ); 0.4 p0 p0 0.2× p0 p0 分别将实验 a、c 的 p、p0 的数据代入上式,得 aa、ac 分别为 50%、40%。 24. [2014· 福建卷] 铁及其化合物与生产、生活关系密切。 (1)下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 ①该电化腐蚀称为________。 ②图中 A、B、C、D 四个区域,生成铁锈最多的是________(填字母)。 + X2(g) AX5(g)

(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:

①步骤Ⅰ若温度过高,将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为 ______________________________。 ②步骤Ⅱ中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O===2Fe2O3· nH2O+8HNO3,反应产 生 的 HNO3 又 将 废 铁 皮 中 的 铁 转 化 为 Fe(NO3)2 , 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ____________________________。 ③上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是______(任写一项)。 (3)已知 t ℃时,反应 FeO(s)+ +CO2(g)的平衡常数 K=0.25。

①t ℃时,反应达到平衡时 n(CO)∶n(CO2)=________。 ②若在 1 L 密闭容器中加入 0.02 mol FeO(s),并通入 x mol CO, t ℃时反应达到平衡。 此时 FeO(s)转化率为 50%,则 x=________。 24.(1)①吸氧腐蚀 ②B (2) ① 4HNO3 ===== 4NO2↑ + O2↑ + 2H2O


② 4Fe + 10HNO3===4Fe(NO3)2 + NH4NO3 +

3H2O ③氮氧化物排放少(或其他合理答案) (3)①4∶1 ②0.05 [解析] (1)①若为析氢腐蚀则 B、C、D 的腐蚀程度相同,则该电化学腐蚀为吸氧腐蚀。 ②氧气的浓度越大,吸氧腐蚀越严重,则 B 区域产生铁锈最多。(2)①硝酸的受热分解产生 NO2、O2、H2O ,则根据氧化还原的化合价升降法配平其化学方程式为 4HNO3=====4NO2↑ +O2↑+2H2O。②根据图示和信息可知:该生产流程中生成了 NH4NO3,则硝酸与废铁皮 反应的化学方程式为 4Fe+10HNO3===4Fe(NO3)2+ NH4NO3+3H2O。 c(CO2) n(CO2) n(CO) (3)①在 t ℃时,K= = =0.25,则 =4。 c(CO) n(CO) n(CO2)




FeO(s)+ CO(g) x 0.01 x-0.01

Fe(s)+CO2(g) 0 0.01 0.01 0 0.01 0.01

n 起始/mol 0.02 n 转化/mol 0.01 n 平衡/mol 0.01 根据 t ℃时,K=

c(CO2) n(CO2) 0.01 = = =0.25 ,求得 x=0.05。 c(CO) n(CO) x-0.01

29. [2014· 山东卷] 研究氨氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下 反应: 2NO2(g)+NaCl(s) 2NO(g)+Cl2(g) NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1<0(Ⅰ) 2ClNO(g) K2 ΔH2<0(Ⅱ) 2NaNO3(s) + 2NO(g) + Cl2(g) 的平衡常数 K = ________( 用

(1)4NO2(g) + 2NaCl(s) K1、K2 表示)。

(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向 2 L 恒容密闭容器中加入 0.2 mol NO 和 0.1 mol Cl2,10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。测得 10 min 内 v(ClNO)=7.5× 10
- - -3

mol· L 1· min 1,则平衡后 n(Cl2)=________mol,NO 的转化率 α1=________。其他条件保 持不变,反应 ( Ⅱ ) 在恒压条件下进行,平衡时 NO 的转化率 α2________α1( 填 “>”“<” 或 “=”),平衡常数 K2______(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使 K2 减小,可采取的措施是 ________。 (3) 实验室可用 NaOH 溶液吸收 NO2 ,反应为 2NO2 + 2NaOH===NaNO3 + NaNO2 + H2O。含 0.2 mol NaOH 的水溶液与 0.2 mol NO2 恰好完全反应得 1 L 溶液 A,溶液 B 为 0.1 mol· L
-1

的 CH3COONa 溶液,则两溶液中 c(NO3 )、c(NO2 )和 c(CH3COO )由大到小的顺序
-4







为____________________________________________。(已知 HNO2 电离常数 Ka=7.1× 10 mol· L 1,CH3COOH 的电离常数 Ka=1.7× 10
- -5

mol· L 1)


可使溶液 A 和溶液 B 的 pH 相等的方法是________。 a.向溶液 A 中加适量水 b.向溶液 A 中加适量 NaOH c.向溶液 B 中加适量水 d.向溶液 B 中加适量 NaOH K2 1 29.(1) K2 (2)2.5× 10
- -2

75% > 不变


升高温度


(3)c(NO3 )>c(NO2 )>c(CH3COO ) b、c [解析] (1)反应(Ⅰ)× 2-反应(Ⅱ)即得到反应:4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)

+ Cl2(g) ,利用平衡常数定义可知该反应平衡常数 K =

K2 1 。 (2) 平衡时容器中 n(ClNO) = K2

1 - - - 7.5× 10 3mol· L 1· min 1× 10 min× 2 L=0.15 mol,则平衡后 n(Cl2)=0.1 mol- × 0.15 mol= 2 0.15 mol 0.025 mol;NO 的转化率= × 100%=75%;若恒压下达到平衡态相当于将原平衡加 0.2 mol 压,平衡正向移动,NO 的转化率增大;平衡常数只与温度有关,恒压下达到平衡的平衡 常数与原平衡常数相等;因该反应为放热反应,升高温度,反应逆向进行,反应平衡常数 减小 。(3)反应后得到溶液 A 为物质的量浓度均为 0.1 mol/L 的 NaNO2 与 NaNO3 的混合溶 液,利用已知电离常数可知 CH3COO 水解程度大于 NO2 , NO3 不发生水解,两溶液中 c(NO3 )>c(NO2 )>c(CH3COO );利用 CH3COO 水解程度大于 NO2 可知溶液 B 的碱性强于 溶液 A,为使溶液 A、B 的 pH 相等,可采取的措施有向溶液 A 中加适量 NaOH 或向 B 溶 液中加入适量水稀释或向 B 溶液中加入适量稀醋酸等。 14. [2014· 海南卷] 硝基苯甲酸乙酯在 OH 存在下发生水解反应: O2NC6H4COOC2H5+OH
- - - - - - - - - -

O2NC6H4COO +C2H5OH




两种反应物的初始浓度均为 0.050 mol· L 1,15 ℃时测得 O2NC6H4COOC2H5 的转化率 α 随时间变化的数据如表所示。回答下列问题: t/s α/% 0 0 120 33.0 180 41.8 240 48.8 330 58.0 530 69.0 600 70.4 700 71.0 800 71.0

(1) 列式计算该反应在 120 ~ 180 s 与 180 ~ 240 s 区间的平均反应速率 ________ 、 ________;比较两者大小可得出的结论是____________________。 (2)列式计算 15 ℃时该反应的平衡常数________。 (3)为提高 O2NC6H4COOC2H5 的平衡转化率,除可适当控制反应温度外,还可采取的措 施有________(要求写出两条)。 0.050 mol· L 1× (41.8%-33.0%) 14.(1)v= = (180-120)s


7.3× 10

-5

mol· L 1· s
- -

-1

0.050 mol· L 1× (48.8%-41.8%) v= = (240-180)s 5.8× 10 5mol· L 1· s
- - -1

随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢 (0.050 mol· L 1× 71.0%)2 (71.0%)2 (2)K= =6.0 -1 2=6.0 或 K= [0.050 mol· L × (1-71.0%)] (1-71.0%)2


(3)增加 OH 的浓度、移去产物 [解析] (1)反应过程中硝基苯甲酸乙酯浓度的变化量等于其起始浓度与转化率的乘积, 再利用求反应速率的计算公式可求出两个时间段内的平均反应速率分别为 7.3× 10
1
-5



mol· L



· s 1、5.8× 10


-5

mol· L 1· s 1,由此可得出的结论是随着反应的进行,反应物浓度减小导致反
- -

应速率降低。(2)反应时间达到 700 s 时,硝基苯甲酸乙酯的转化率不再随时间的变化而发 生变化,即反应在 700 s 时达到平衡。此时体系内两种产物浓度为 0.05 mol/L× 71%,反应物 浓度为 0.05 mol/L× 29%,由此可求出该反应的平衡常数。(3)根据可逆反应的特点可知增加 OH 的浓度、及时地移去产物均可以增大硝基苯甲酸乙酯的转化率。 5 化学反应速率和化学平衡综合 )


11. [2014· 江苏卷] 下列有关说法正确的是(

A.若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀 B.2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的 ΔH>0 C.加热 0.1 mol· L 1Na2CO3 溶液,CO2 3 的水解程度和溶液的 pH 均增大
- -

D.对于乙酸与乙醇的酯化反应 (ΔH<0),加入少量浓硫酸并加热,该反应的反应速率 和平衡常数均增大 11.C [解析] 海轮的外壳是钢铁,因铁比铜活泼,海轮外壳上附着铜块后形成原电

池,铁作负极,会加速海轮外壳的腐蚀,A 项错误;B 反应为气体体积减小的反应,反应 ΔS<0,若反应能自发进行,则 ΔH-TΔS<0,故反应的 ΔH<0,B 项错误;由于盐类的水 解反应为吸热反应,升高温度能增大 CO2 3 的水解程度,溶液中 c(OH )增大,溶液 pH 增
- -

大,C 项正确;浓硫酸是酯化反应的催化剂,加入少量浓硫酸使反应速率增大,该反应为 放热反应,一段时间后混合体系温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,D 项错误。 28. [2014· 全国卷] 化合物 AX3 和单质 X2 在一定条件下反应可生成化合物 AX5。回答 下列问题: (1)已知 AX3 的熔点和沸点分别为-93.6 ℃和 76 ℃,AX5 的熔点为 167 ℃。室温时 AX3 与气体 X2 反应生成 1 mol AX5 ,放出热量 123.8 kJ 。该反应的热化学方程式为 ____________________________________________。 (2)反应 AX3(g)+X2(g) AX5(g)在容积为 10 L 的密闭容器中进行。起始时 AX3 和

X2 均为 0.2 mol。反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。

① 列 式 计 算 实 验 a 从 反 应 开 始 至 达 到 平 衡 时 的 反 应 速 率 v(AX5) = ______________________。 ②图中 3 组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5) 由大到小的次序为 ____________( 填实验序号 ) ;与实验 a 相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是: b________________________________________________ c____________________________________________。 ③用 p0 表示开始时总压强,p 表示平衡时总压强,α 表示 AX3 的平衡转化率,则 α 的表 达式为______________;实验 a 和 c 的平衡转化率:αa 为________,αc 为________。 28 . (1)AX3(l) + X2(g)===AX5(s) mol· L 1· min
- -1



ΔH =- 123.8 kJ/mol

(2) ①

0.10 mol - = 1.7× 10 4 10 L× 60 min

120 kPa 解:开始时 n0=0.4 mol,总压强为 160 kPa,平衡时总压强为 120 kPa,则 n 为 160 kPa = n , 0.40 mol 120 kPa n=0.40 mol× =0.30 mol, 160 kPa AX3(g)+X2(g) 起始时 n0/mol:0.20 0.20 AX5(g) 0

平衡时 n/mol:0.20-x 0.20-x x (0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30 x=0.10 0.10 mol - - - v(AX5)= =1.7× 10 4 mol· L 1· min 1 10 L× 60 min ②bca 加入催化剂。反应速率加快,但平衡点没有改变 温度升高。反应速率加快,

但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增大) p ③α=2(1- ) 50% 40% p0

[解析] (1)书写热化学方程式时要注意常温下 AX3 呈液态,AX5 呈固态。(2)②由图像 知,达到平衡所需时间:a>c>b,所以反应速率 v(AX5)由大到小的顺序为 b>c>a;与实 验 a 相比,实验 b 先达到平衡,化学反应速率快,但平衡点没有变化,说明实验 b 加入了催 化剂;反应为放热反应,与实验 a 相比,实验 c 平衡向逆反应方向移动,且反应速率加快, 说明实验 c 改变的条件是升高温度。 AX3(g) 起始量(mol) 0.2 0.2 0 变化量(mol) x x x 平衡量(mol) 0.2-x 0.2-x x 0.4-x p 0.4(p0-p) 0.4(p0-p) p 则有 = ,解得 x= ,则 AX3 的转化率为 =2(1- ); 0.4 p0 p0 0.2× p0 p0 分别将实验 a、c 的 p、p0 的数据代入上式,得 aa、ac 分别为 50%、40%。 31. [2014· 广东卷] 用 CaSO4 代替 O2 与燃料 CO 反应,既可提高燃烧效率,又能得到 高纯 CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应①为主反应,反应②和③为副 反应。 1 ① CaSO4(s)+CO(g) 4 ΔH1=-47.3 kJ· mol ②CaSO4(s)+CO(g) ③CO(g)
-1



X2(g)

AX5(g)

1 CaS(s)+CO2(g) 4

CaO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH2=+210.5 kJ· mol

-1

1 1 - C(s)+ CO2(g) ΔH3=-86.2 kJ· mol 1 2 2 CaS(s) + CaO(s) + 6CO2(g) + C(s) + SO2(g) 的 ΔH =

(1) 反应 2CaSO4(s) + 7CO(g) ________(用 ΔH1、ΔH2 和 ΔH3 表示)。

(2)反应①~③的平衡常数的对数 lg K 随反应温度 T 的变化曲线如图所示。结合各反应 的 ΔH,归纳 lg K~T 曲线变化规律: a.________; b.________。

(3)向盛有 CaSO4 的真空恒容密闭容器中充入 CO,反应①于 900 ℃达到平衡,c 平衡(CO) =8.0× 10 5mol· L 1,计算 CO 的转化率(忽略副反应,结果保留两位有效数字)。
- -

(4)为减少副产物,获得更纯净的 CO2,可在初始燃料中适量加入________。 (5)以反应①中生成的 CaS 为原料,在一定条件下经原子利用率 100%的高温反应,可再 生 CaSO4,该反应的化学方程式为______________________________________,在一定条 件下,CO2 可与对二甲苯反应,在其苯环上引入一个羧基,产物的结构简式为________。 31.(1)4ΔH1+ΔH2+2ΔH3 (2)a.放热反应, lg K 随 T 增大而减小;吸热反应, lg K 随 T 增大而增大 b.焓 变越大,lgK 随 T 的变化程度越大 (3)99% (4)Ca(ClO)2(或 KClO3、KMnO4 等氧化性物质) (5)CaS+2O2 ===== CaSO4
一定条件

[解析] (1)将给定的三个热化学方程式按照①× 4+②+③× 2 相加可得目标方程式,故 ΔH=4ΔH1+ΔH2+2ΔH3。 (2)反应①为放热反应,由图可看出,随着温度的升高,放热反应的平衡常数的对数在 减小,故曲线Ⅰ表示反应③,曲线Ⅱ表示反应②。 (3)设开始时 c(CO)=a,转化的 c(CO)=x,则 a-x=8.0× 10
-5

mol· L 1。根据方程式可


c(CO2) x x 知,生成的 c(CO2)= x,平衡常数 K= = = 。由图示可知, - - c(CO) a-x 8.0× 10 5 mol· L 1 在 900 ℃ 时 , lg K = 2 , K = 100 , 则 x = 8.0× 10 8.0× 10 3 -3 - ×100%≈99%。 8.0× 10 +8.0× 10 5
- -

3

mol· L



1

, 故 CO 的 转 化 率 =

(4)由于 CO2 气体中主要含有 SO2 气体,该气体具有比较强的还原性,故可加入具有氧 化性的物质来除去,该氧化性的物质有 Ca(ClO)2、KClO3、KMnO4 等。(5)由于要求原子利 用率为 100%,故反应类型属于化合反应,可将 CaS 在高温下与 O2 反应制取 CaSO4,反应 的方程式为 CaS+2O2 ===== CaSO4;对二甲苯的结构简式为
一定条件

苯环上只有一类氢原子,故在苯环上引入 1 个羧基,产物仅有 1 种,

其结构为 12. [2014· 福建卷] 在一定条件下,N2O 分解的部分实验数据如下:

反应时间 0 /min c(N2O) (mol· L 1)


10

20

30

40

50

0.100

0.090

0.080

0.070

0.060

0.050

反应时间 60 /min c(N2O) (mol· L 1)


70

80

90

100

0.040

0.030

0.020 )

0.010

0.000

下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(

(注:图中半衰期指任一浓度 N2O 消耗一半时所需的相应时间,c1、c2 均表示 N2O 初始 浓度且 c1<c2)

12.A

[解析] 从题给数据可观察到,相等的时间段内(10 min)反应消耗的 N2O 相等,

即 N2O 浓度对反应速率无影响,A 项正确;N2O 的分解反应不是可逆反应,没有平衡状

态,B 项错误;根据半衰期概念,结合反应速率与浓度无关,可知浓度越大半衰期越长(若 取浓度变化 0.100→0.050,半衰期为 50 min,若取浓度变化 0.080→0.040,半衰期为 40 min,即浓度越大半衰期越长),C 项错误;若取 10 min 为时间段,0~10 min 时 NO2 的转化 率为 10%,10~20 min 时 NO2 的转化率为 11.1%,即浓度越大转化率越小,D 项错误。 15. [2014· 江苏卷] 一定温度下,在三个体积均为 1.0 L 的恒容密闭容器中发生反应: 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

容器 温度(℃) 编号 起始物质的量(mol) CH3OH(g) Ⅰ Ⅱ Ⅲ 下列说法正确的是( ) 平衡物质的量(mol) CH3OCH3(g) 387 387 207 H2O(g) 0.20 0.40 0.20 0.090 0.090 0.080 0.080

A.该反应的正反应为放热反应 B.达到平衡时,容器Ⅰ中的 CH3OH 体积分数比容器Ⅱ中的小 C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长 D.若起始时向容器Ⅰ中充入 CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol 和 H2O 0.10 mol, 则反应将向正反应方向进行 15.AD [解析] 比较Ⅰ、Ⅲ数据可知:温度越低,平衡时 CH3OCH3 含量越高,则降

温时平衡正向移动,正反应为放热反应,A 项正确;由于Ⅰ和Ⅱ温度相同,且该反应前后 气体分子数不变,故虽然Ⅱ中甲醇的起始量为Ⅰ的两倍,压强不同,但 CH3OH 的分解率不 变,达到平衡时两容器中 CH3OH 的体积分数相同,B 项错误;温度越高反应速率越快,达 平衡用的时间越短,故容器Ⅰ中反应达平衡的时间比容器Ⅲ中短,C 项错误;由容器Ⅰ中 0.080× 0.080 0.15× 0.10 的数据可求得 387 ℃时的 K= =4,根据 D 项所给的数据可知此时 Q= 0.042 0.152 2 = <K,故反应正向进行,D 项正确。 3 26. [2014· 新课标全国卷Ⅱ]
2(g),随温度

在容积为 1.00 L 的容器中,通入一定量的 N2O4,发生反应 N2O4

升高,混合气体的颜色变深。 回答下列问题: (1)反应的 ΔH________0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变 化如图所示。在 0~60 s 时段,反应速率 v(N2O4)为________mol· L 1· s 1;反应的平衡常数
- -

K1 为________。

(2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为 T,c(N2O4)以 0.002 0 mol· L 1· s 1 的平均速
- -

率降低,经 10 s 又达到平衡。 ①T________100 ℃(填“大于”或“小于”),判断理由是____________。 ②列式计算温度 T 时反应的平衡常数 K2: _________________________________。 (3)温度 T 时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向________(填“正反应” 或“逆反应”)方向移动,判断理由是____________________。 26.(1)大于 0.001 0 0.36 mol· L
-1

(2)①大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高 ②平衡时,c(NO2)=0.120 mol· L 1+0.002 0 mol· L 1· s 1× 10 s× 2=0.16 mol· L
- - - -1

c(N2O4)=0.040 mol· L 1-0.002 0 mol· L 1· s 1× 10 s=0.020 mol· L
- - -

-1

(0.16 mol· L 1)2 - K2= =1.3 mol· L 1 - 0.020 mol· L 1


(3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动 [解析] (1)依题意知,温度升高,混合气体的颜色加深,说明平衡向生成 NO2 的正反应 方向移动,即正反应是吸热反应;根据图像 0~60 s 时段,NO2 的物质的量浓度变化为 0.060 mol· L 1,根据公式 v=
- -1

Δc 即可计算出速率;根据图像可知 NO2 的平衡浓度为 0.120 Δt
-1

c2(NO2) mol· L ,N2O4 的平衡浓度为 0.040 mol· L ,根据 K= 可计算出平衡常数 K1。(2) c(N2O4) ①根据题意知,改变反应温度为 T 后,反应速率降低,故为降低温度,即 T 小于 100 ℃; ②根据题意知,再次达到平衡后 N2O4 的浓度减小,Δc=v·Δt=0.002 0 mol· L· s 1× 10 s=0.02


mol· L 1,则 NO2 的浓度增加 0.040 mol· L 1,即达到新平衡时 N2O4 的浓度为 0.020 mol· L 1,
- - -

c2(NO2) - NO2 的浓度为 0.160 mol· L 1,据 K= 可计算出平衡常数 K2。(3)温度为 T 时,反应 c(N2O4) 达到平衡,将反应容器减小一半,即增大压强。其他条件不变时,增大压强,平衡向气体 分子数减小的方向移动,即向逆反应方向移动。 28. (15 分)[2014· 新课标全国卷Ⅰ] 乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接

水合法生产或间接水合法生产。回答下列问题: (1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯 (C2H5OSO3H),再水解生成 乙醇。写出相应反应的化学方程式:________________________________________。 (2)已知: 甲醇的脱水反应 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1=-23.9 kJ· mol 甲醇制烯烃的反应 2CH3OH(g)===C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-29.1 kJ· mol 乙醇的异构化反应 C2H5OH(g)===CH3OCH3(g) ΔH3=+50.7 kJ· mol
-1 -1

-1

则乙烯气相直接水合反应 C2H4(g)+H2O(g)===C2H5OH(g)的 ΔH________kJ· mol 1。与间


接水合法相比,气相直接水合法的优点是____________________________________。 (3) 如 图 所 示 为 气 相 直 接 水 合 法 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为: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 采 取 的 措 施 有 ________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 28 . (1)C2H4 + H2SO4―→C2H5OSO3H 、 C2H5OSO3H + H2O―→C2H5OH + H2SO4 (2) -

45.5 污染小、腐蚀性小等

20%np 2n-20%n p(C2H5OH) (3)① = = p(C2H4)· p(H2O) ? 80%np ?2 ?2n-20%n? ②p1<p2<p3<p4 反应分子数减少,相同温度下,压强升

20× 180 - = 0.07(MPa) 1 802× 7.85MPa 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) 根据题中信息可写出由乙烯与浓硫酸间接水合法制乙醇的反应为 C2H4 + H2SO4―→C2H5OSO3H 和 C2H5OSO3H+H2O―→C2H5OH+H2SO4。(2)根据盖斯定律①-② -③得:C2H4(g)+H2O(g)===C2H5OH(g) ΔH=-45.5 kJ· mol 1。间接水合法中用到浓硫酸


等强腐蚀性物质,与其相比直接水合法具有污染小、腐蚀性小等优点。(3)①设起始时 C2H4 和 H2O(g) 的物质的量均为 n ,根据 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 、 80%n 和 20%n , 则 Kp = p(C2H5OH) = p(C2H4)· p(H2O)

20%np 2n-20%n 20× 180 - =0.07(MPa) 1。②增大压强,平衡将正向移动,能提高 C2H4 的 2 2= 80% np 80 × 7.85MPa ? ? ?2n-20%n? 转化率,即压强 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 增大 n (H2O):n (C2H4) 之比等措施。


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