- 2021-05-13 发布 |
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文档介绍
高考化学重难点专项强化训练化学平衡状态的判断
化学平衡状态的判断 1． “低碳经济”正成为科学家研究的主要课题，为了减少空气中的温室气体，并且充分利用二氧化碳资源，科学家们设想了一系列捕捉和封存二氧化碳的方法。 （1）有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2，相关热化学方程式如下： 6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) ΔH=-76.0 kJ·mol-1 ①上述反应中每生成1 mol Fe3O4，转移电子的物质的量为_______mol。 ②已知：C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+113.4kJ·mol-1，则反应：3FeO(s)+ H2O(g)= Fe3O4(s)+ H2(g)的△H=__________。 （2）用氨水捕集烟气中的CO2生成铵盐是减少CO2排放的可行措施之一。 ①分别用不同pH的吸收剂吸收烟气中的CO2，CO2脱除效率与吸收剂的pH关系如图所示，若烟气中CO2的含量（体积分数）为12％，烟气通入氨水的流量为0.052 m3·h-1(标准状况)，用pH为12.81的氨水吸收烟气30min，脱除的CO2的物质的量最多为____________(精确到0.01)。 ②通常情况下温度升高，CO2脱除效率提高，但高于40℃时，脱除CO2效率降低的主要原因是______________。 （3）一定条件下，Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”从而变废为宝，其反应机理如图所示。 ①该反应的化学方程式为______________________；反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是_________________。 ②向一容积为2 L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2：0.2 mol·L-1、H2：0.8 mol·L-1、CH4：0.8 mol·L-1、H2O：1.6 mol·L-1，CO2的平衡转化率为_________________；300℃时上述反应的平衡常数K=___________________。 ③已知该反应正反应放热，现有两个相同的恒容绝热(与外界无热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1molCO2和4molH2，在Ⅱ中充入1molCH4和2molH2O(g)，300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是___________________(填字母)。 A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同 B.容器Ⅰ、Ⅱ中CH4的物质的量分数相同 C.容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多 D.容器Ⅰ中CO2的转化率与容器Ⅱ中CH4的转化率之和小于1 【答案】 2 +18.7kJ·mol-1 0.13mol 碳酸氢铵受热分解生成二氧化碳，氨水受热挥发 CO2+4H2CH4+2H2O MgOCH2 80% 25 CD 2．《巴黎协定》所倡导的是全球绿色、低碳。如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。 （1）科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图14 甲所示，总反应的化学方程式为__________。 （2）CO2经催化加氢可合成低碳烯烃，合成乙烯的反应为2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。 向1L恒容密闭容器中充入2mol CO2(g)和n mol H2(g)，在一定条件下发生该反应。CO2的转化率与温 度、投料比[x=]的关系如图乙所示。 ①该反应的ΔH__________0（填“＞”、“＜”或“=”）。 ②为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是____________（写1条即可）。 ③图中X1_________X2（填“<”“>”.或“=”，下同）。 ④若图乙中B点的投料比为2，则500℃时的平衡常数K(B)=_________________。 （3）工业上用CO2生产甲醇燃料，进一步可合成二甲醚。已知：298K和101kPa条件下， CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l) △H=-akJ•mol-1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-bkJ•mol-1 CH3OH(g)=CH3OH(l) △H=-ckJ•mol-1 ①CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为________________________________。 ②合成二甲醚的总反应为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-130.8kJ•mol-1。一定条件下，该反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_____________（填序号）。 a.逆反应速率先增大后减小 b.H2的转化率增大 c.反应物的体积百分含量减小[来源:学&科&网Z&X&X&K] ③在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下，将6molCO2和12mol H2充入2L的密闭容器中，5min后反应达到平衡状态，则0~5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=____________；KC、KD、KE三者之间的大小关系为___________________。 【答案】 CO2C+O2 ＜ 增大压强或增大c(H2)（或其他合理答案） ＞ 8L3·mol−3 CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) b 0.18mol/(L·min) KC=KE>KD 3．研究NO2、NO、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。 (1)已知: CO可将部分氮的氧化物还原为N2。 反应I :2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=-746kJ.mol-1 反应II :4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) △H=-1200kJ.mol-1 则反应NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)的△H=______kJ/mol。 (2)一定条件下，将NO2与CO以体积比1:2置于密闭容器中发生反应II,下列能说明反应达到平衡状态的是________。 a.体系压强保持不变 b.容器中气体密度保持不变 c.混合气体颜色保持不变 d.每消耗2molNO2的同时生成1molN2 (3)温度为T、容积为10L的恒容密闭容器中，充入1molCO和0.5 mol SO2发生反应:2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(g) 实验测得生成的CO2体积分数(φ) 随着时间的变化曲线如图所示: ①达到平衡状态时，SO2的转化率为__，该温度下反应的平衡常数K=______。 ②其它条件保持不变，再向上述平衡体系中充入SO2(g).CO(g)、S(g)、CO2(g)各0.2mol，此时v(正)___v(逆) (填“>”“<”或“=”)。 (4)SCR法是工业上消除氦氧化物的常用方法，反应原理为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) △H<0.在催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图所示: 图中A点处NO的转化率_______(填“可能是”、“一定是 ”或“一定不是”)该温度下的平衡转化率；B点之后，NO转化率降低的原因可能是________。 A.平衡常数变大 B.副反应增多 C.催化剂活性降低 D.反应活化能增大 (5)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=-198kJ.mol-l 是制备硫酸的重要反应。在VL恒容密闭容器中充入2molSO2和1molO2,在不同条件下进行反应，反应体系总压强随时间的变化如右图所示。a和b平衡时，SO3体积分数较大的是_______； 判断的依据是________。 【答案】 -227 ac 60% 3.375 > 一定不是 BC a b起始压强大于a,说明其温度高于a，而该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，SO3体积分数减小 4．碳和氮的化合物在生产、生活中广泛存在。请回答下列问题： （1）资料显示，可用次氯酸钠处理废水中的氨氮(NH3)，使其转化为氮气除去。其主要反应如下 I.NH3(aq)+ HClO(aq)= NH2 Cl(aq)+H2O(1) II. 2NH2 Cl(aq)+HClO(aq)=N2(g) +H2O(1)+3HCl(aq) ①以上反应中HClO的来源用化学用语解释是__________________________________ ②实验测得.废水中pH与氨氮去除率的关系如图所示。pH较高时，氨氮去除率下降的原因是____________________________________ （2）甲酶是重要的化工原料，又可作为燃料，工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关反应的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。 ①下列措施能使反应③的平衡体系中增大的是________(填字母代号)。 A.将H2O(g)从体系中分离出去 B.充人He(g)，使体系压强增大 C.升高温度 D.恒容时再充入1mol H2 (g) ②500℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分別为0.8mol·L-1、0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.15mol·L-1，则此时v(正) ________ (填“>” “=”或“<”) v (逆) （3）常温下，在(NH4)2C2O4溶液屮，反应NH4++C2O42-+H2O NH3·H2O+HC2O4ˉ的化学平衡常数K=____________。(已知：常温下，NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5，H2C2O4的电离衡常数Ka1=5×10-2、Ka2=5×10-5) （4）电解硝酸上业的尾气NO可制备NH4NO3，其工作原理如图所示： ①阴极的电极反应式为____________________________________ ②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为_________________________________。 【答案】 ClO-+H2OHClO+OH- pH较大时,c(OH-)较大，抑制NaClO水解，c(HClO)较小导致氧化能力弱,氨氮去除率降低 AD > 1×10-5 NO+5e-+6H+=NH4++H2O 1:4 5．汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境，在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx和CO的排放。 已知:①2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-akJ/mol ②N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+bkJ/mol ③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-ckJ/mol 回答下列问题: （1）CO的燃烧热为_________。 （2）CO将NO2还原为单质的热化学方程式为_________。 （3）为了模拟反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)在催化转化器内的工作情况，控制一定条件，让反应在恒容密闭容器中进行，用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表: 时间/s 0 1 2 3 4 5 c(NO)/(10-4mol/L) 10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00 c(CO)/(10-3mol/L)[来源:1] 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70 ①前2s内的平均反应速率v(N2)=_________,此温度下，该反应的平衡常数K=_________。 ②能说明上述反应达到平衡状态的是________。 A.2n(CO2)=n(N2) B.混合气体的平均相对分子质量不变 C.气体密度不变 D.容器内气体压强不变 ③当NO与CO浓度相等时，体系中NO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 则NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是______________，图中压强(P1、P2、P3)的大小顺序为_____________，理由是____________。 【答案】 (a/2)kJ/mol 2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b-c)KJ/mol 1.875×10-4mol·L-1·s-1 5000(或5000L/mol) BD 该反应正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡转化率减小 P1>P2>P3 正反应为体积减小的反应，增压平衡正向移动，NO的衡转化率增大 6．Ⅰ.开发新能源，新材料是实现社会可持续发展的需要。下图是LiBH4/MgH2体系放氢的焓变示意图，则Mg(s)+2B(s)==MgB2(s)的ΔH=_________kJ·mol-1。 Ⅱ.在1.0L恒容密闭容器中放入0.10mol A(g)，在一定温度时进行如下反应：A(g)==2B(g)+C(g)+D(S) ΔH=+85.1kJ·mol-1。 容器内气体总压强P与起始压强P0的比值随反应时间变化数据见下表： 时间t/min 0 1 2 4 8 16 20 25 P/P0 1.00 1.50 1.80 2.20 2.30 2.38 2.40 2.40 回答下列问题： （1）下列能提高A的转化率的是______________。 A.升高温度 B.向体系中通入气体A C. 减少D的物质的量 D.向体系中通入稀有气体 （2）下列说法能表明该反应达到化学平衡状态的是_______________。 A.A、B、C的物质的量之比为1∶2∶1 B.单位时间内生成2n mol B，同时生成n mol C C.容器中气体的密度不变 D.容器中气体的平均摩尔质量不变 （3）达到平衡状态时A的转化率是________（结果保留两位有效数字）。 （4）相同条件下，若该反应从逆向开始，建立与上述相同的化学平衡，则D的取值范围为n(D)_______ mol。 （5）相同条件下，若将容器改为恒压容器，进行上述反应，某时刻，A的转化率为75%，则此时B的物质的量浓度为______________mol/L。 【答案】 -93 A CD 70％ >0.03 0.06 7．碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题： （1）汽车尾气中的处理NO的方法也可用H2将NO还原为N2。 已知： H2还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程是_______________________________。 （2）高炉炼铁产生的高炉气中含有CO、H2、CO2等气体，利用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇，是减少污染、节约能源的一种新举措，反应原理为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH。在体积不同的两个恒容密闭容器中分别充入1molCO和2mol H2，测得平衡混合物中CH3OH 的体积分数在不同压强下随温度的变化如图。 ①上述合成甲醇的反应是__________________（填“吸热”或“放热”）反应，图像中的压强p1、p2的大小关系是_______________，判断的理由是________________________。 ②从上图A、B、C三点中选填下表物理量对应最大的点（用“A”、“B”或“C”填写）。 反应速率V 平衡常数K 平衡转化率a ____________ _____________ _____________ ③在300℃时，向C点平衡体系中再充入0.25molCO、0.5molH2和0.25molCH3OH。该平衡_________（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）移动。 （3）有利于提高CO平衡转化率的措施有_________________。 A.使用催化剂 B.投料比不变，增加CO的浓度 C.降低反应温度 D.通入He气体使体系的压强增大 （4）一定温度下，CO的转化率与起始投料比的变化关系如图所示，测得D点氢气的转化率为40%，则x=__________________。 【答案】 2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H1= -665 kJ•mol-1 放热 p1查看更多