2018-2022年高考化學真題匯編《化學反應原理綜合題》

2018-2022年高考化學真題匯編《化學反應原理綜合題》

【2022年】

1.(2022?全國甲卷)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領域有著重要用途，目前生

產鈦的方法之一是將金紅石(TiOj轉化為TiCl「再進一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}：

(DTK)?轉化為Ti。」有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應的熱化學方程式及其平衡

常數如下：

12

(口)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)AH,=172kJ.moF,Kpl=1.0xIO-

l2

(1)碳氯化：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s>TiCl4(g)+2CO(g)AH,=-51kJ-mor',Kp2=1.2xlOPa

1

①反應2c(s)+C)2(g)=2CO(g)的AH為kJmol,Kp=Pa?

②碳氯化的反應趨勢遠大于直接氯化，其原因是。

③對于碳氯化反應：增大壓強，平衡移動(填“向左”“向右”或“不”)；溫度升高，平

衡轉化率(填“變大變小''或"不變”)。

⑵在1.0xl05pa,將TiO?、C、Cl2以物質的量比1：2.2：2進行反應。體系中氣體平衡組

成比例(物質的量分數)隨溫度變化的理論計算結果如圖所示。

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

02004006008001000120014001600

溫度/℃

①反應C(s)+CO式g)=2CO(g)的平衡常數Kp(1400℃)=Pa。

②圖中顯示，在200℃平衡時TiO?幾乎完全轉化為TiCI,,但實際生產中反應溫度卻遠高

于此溫度，其原因是。

⑶T。碳氯化是一個“氣一固一固”反應，有利于TiO「C"固—固”接觸的措施是

【答案】(1)-2231.2x1014碳氯化反應氣體分子數增加，AH小于0,是爆增、放熱

過程，牖判據與焰判據均是自發(fā)過程，而直接氯化的體系氣體分子數不變、且是吸熱過

程向左變小

(2)7.2x10,為了提高反應速率，在相同時間內得到更多的TiCL產品，提高效益

(3)將兩固體粉碎后混合，同時鼓入CL,使固體粉末"沸騰”

【解析】⑴①根據蓋斯定律，將“反應-反應二”得到反應2c(s)+O2(g)=2CO(g),則AH=-

,2

K21nx1OPn

51kJ/mol-172kJ/mol=-223kJ/mol；則Kp=-￡-=—―^-=1.2x|014Pa；

Kpl1.0x10、

②碳氯化的反應趨勢遠大于直接氯化，因為碳氯化反應氣體分子數增加，AH小于0,是爆

增、放熱過程，嫡判據與培判據均是自發(fā)過程，而直接氯化的體系氣體分子數不變、且是

吸熱過程；

③對應碳氯化反應，氣體分子數增大，依據勒夏特列原理，增大壓強，平衡往氣體分子數

減少的方向移動，即平衡向左移動；該反應是放熱反應，溫度升高，平衡往吸熱方向移

動，即向左移動，則平衡轉化率變小。

(2)①從圖中可知，1400,體系中氣體平衡組成比例CCh是0.05,TiCL是0.35,CO是

0.6,反應C⑸+CC>2(g)=2CO(g)的平衡常數Kp(1400D)=^^-=(0-6X10X

0.05P也0.05x1.0x105

Pa=7.2xlO5Pa；

②實際生產中需要綜合考慮反應的速率、產率等，以達到最佳效益，實際反應溫度遠高于

2001，就是為了提高反應速率，在相同時間內得到更多的TiCL產品。

(3)固體顆粒越小，比表面枳越大，反應接觸面積越大。有利于TiO2c“固-固”接觸，可將

兩者粉碎后混合，同時鼓入CL,使固體粉末“沸騰”，增大接觸面積。

2.(2022?浙江卷)主要成分為H2s的工業(yè)廢氣的回收利用有重要意義。

(1)回收單質硫。將三分之一的H2s燃燒，產生的SO?與其余H2s混合后反應：

3

2HS(g)+SO(g)^^-S(s)+2HO(g)在某溫度下達到平衡，測得密閉系統(tǒng)中各組分濃度

22O82o

51

分別為c(HzS)=2.0x10-5c(SO2)=5.0xl0mol-L\C(H20)=4.0X10W-L,計

算該溫度下的平衡常數K=。

(2)熱解H2s制H?。根據文獻，將H,S和CH,的混合氣體導入石英管反應器熱解(一邊進

料，另一邊出料)，發(fā)生如下反應：

□2H2s(g)U2Hz(g)+S式g)AH^lVOkJ-mol1

□CH4(g)+S2(g)^^CS2(g)+2H2(g)AH2=64kJmol'

總反應：

□2H2S(g)+CH4(g)?=iCS2(g)+4H2(g)

投料按體積之比V(HZS):V(CH4)=2:1,并用N?稀釋；常壓，不同溫度下反應相同時間

后，測得H?和CS?體積分數如下表：

溫度/℃9501000105011001150

H2/V(%)0.51.53.65.58.5

CS2/V(%)0.00.00.10.41.8

請回答：

①反應」能自發(fā)進行的條件是。

②下列說法正確的是。

A.其他條件不變時，用Ar替代N?作稀釋氣體，對實驗結果幾乎無影響

B.其他條件不變時，溫度越高，H2s的轉化率越高

C.由實驗數據推出H2s中的S-H鍵強于CH,中的C-H鍵

D.恒溫恒壓下，增加N2的體積分數，應的濃度升高

③若將反應，看成由反應口和反應，兩步進行，畫出由反應原料經兩步生成產物的反應過程

能量示意圖。

能

旦

里

反應過瘴

④在1000℃,常壓下，保持通入的H2s體積分數不變，提高投料比[V(H2S):V(CHJ],

H2s的轉化率不變，原因是

⑤在950℃~1150℃范圍內(其他條件不變)，S?(g)的體積分數隨溫度升高發(fā)生變化，寫出該

變化規(guī)律并分析原因

隨溫度升高，S2(g)的體積分數增大；在高溫段，隨溫度升高；反應消耗S2的速率大于反

應生成S2的速率，S2(g)的體積分數減小

【解析】(1)根據方程式可知該溫度下平衡常數K=

C2(H,O)(4X10-3?

f~V-/~=——i~1........L/nwl=8xWsL/mo/；

?-5-5

c(H2S)XC(SO2)(2X1O)-X5X1O

(2)①根據蓋斯定律可知+即得到反應的A〃=234kJ/mol,這說明反應是吸熱的體積

增大(BPAS>0)的反應，根據△G=A/7-TAS<0可自發(fā)進行可知反應自發(fā)進行的條件

是高溫下自發(fā)進行；

②A.Ar是稀有氣體，與體系中物質不反應，所以其他條件不變時，用Ar替代N2作稀釋

氣體，對實驗結果幾乎無影響，A正確；

B.正反應吸熱，升高溫度平衡正向進行，溫度越高，H2s的轉化率越高，B正確；

C.根據表中數據無法得出H2s中S-H鍵和CH4中C-H鍵的相對強弱，事實上C-H鍵的鍵

能大于S-H鍵鍵能，C錯誤；

D.恒溫恒壓下，增加N2的體積分數，相當于減壓，平衡正向進行，比的物質的量增加，

容器容積增加，比濃度減小，D錯誤；

答案選AB；

③反應I、反應和反應均是吸熱反應，則反應過程能量示意圖可表示為

④根據表中數據可知1000一時CH4不參與反應，相同分壓的H2s經歷相同的時間轉化率相

同，所以在1000口常壓下，保持通入的H2s體積分數不變，提高投料比時H2s的轉化率不

變；

⑤由于在低溫段，以反應為主，隨溫度升高，S2(g)的體積分數增大；在高溫段，隨溫度

升高；反應消耗S2的速率大于反應生成S2的速率，S2(g)的體積分數減小，因此變化規(guī)

律是先升后降。

3.(2022?全國乙卷)油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫，需要回

收處理并加以利用?；卮鹣铝袉栴}：

(1)已知下列反應的熱化學方程式：

①2H2s(g)+3Oz(g)=2SO式g)+2HzO(g)AH,=-1036kJ-mor'

1

②4凡S(g)+2SO式g)=3S式g)+4HQ(g)AH2=94kJmor

③2H2(g)+O?(g)=2H2O(g)AH3=-484kJ-mof

計算H2s熱分解反應④2H2s(g)=S?(g)+2H2(g)的4也=kJmol'?

(2)較普遍采用的H2s處理方法是克勞斯工藝。即利用反應①和②生成單質硫。另一種方法

是：利用反應④高溫熱分解H?S。相比克勞斯工藝，高溫熱分解方法的優(yōu)點是,

缺點是。

⑶在1470K、100kPa反應條件下，將n(H2S):n(Ar)=l:4的混合氣進行H2s熱分解反應。

平衡時混合氣中H2s與Hz的分壓相等，H2s平衡轉化率為,平衡常數Kp=

________kPao

(4)在1373K、lOOkPa反應條件下，對于M&SYMAr)分別為4:1、1:1、1:4、1:9、1:19

的H2S-Ar混合氣，熱分解反應過程中H2S轉化率隨時間的變化如下圖所示。

%

京

導

)

s汽

￡

①n(HzS):n(Ar)越小，H2s平衡轉化率,理由是

②n(H2S):n(Ar)=l:9對應圖中曲線,計算其在O-O.ls之間，H2s分壓的平均變化率

為kPas_1?

【答案】(1)170

(2)副產物氫氣可作燃料耗能高

(3)50%4.76

(4)越高n(H2S):n(Ar)越小，H2s的分壓越小，平衡向正反應方向進行，H2s平衡轉化率

越高d24.9

【解析】(1)已知：@2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)A///=-1036kJ/mol

@4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g)=94kJ/mol

③2H2(g)+C)2(g)=2H2O(g)-484kJ/mol

根據蓋斯定律(S②)xg—③即得到2H2s(g)=S2(g)+2H2(g)的A//k(-1036+94)kJ/molx

1+484kJ/mol=170kJ/mol；

(2)根據蓋斯定律(①+②)x；可得2H2S(g)+O2(g)=S2(g)+2H2O(g)A//=(-1036+94)kJ/molxI

=-314kJ/mol,因此，克勞斯工藝的總反應是放熱反應；根據硫化氫分解的化學方程式可

知，高溫熱分解方法在生成單質硫的同時還有氫氣生成。因此，高溫熱分解方法的優(yōu)點

是：可以獲得氫氣作燃料：但由于高溫分解H2s會消耗大量能量，所以其缺點是耗能高：

(3)假設在該條件卜，硫化氫和僦的起始投料的物質的量分別為Imol和4moi，根據二段式

可知：

2H2s(g)uS式g)+2H式g)

始/mol100

變/molX0.5xX

平/mol[-X0.5xX

平衡時H2s和H2的分壓相等，則二者的物質的量相等，即1—x=x,解得x=0.5,所以

H2s的平衡轉化率為第、1。。％=5。％’所以平衡常數K尸端管^二

—X1OOkPaX(―X1OOkPa)2

5.255.25^4.76kPa；

0.5

(525x100枕a)?

(4)①由于正反應是體積增大的可逆反應，n(H2S):n(Ar)越小，H2s的分壓越小，相當于降低

壓強，平衡向正反應方向移動，因此H2s平衡轉化率越高；

②n(H2S):n(Ar)越小，H2s平衡轉化率越高,所以n(H2S):n(Ar)=1:9對應的曲線是d：根據

圖像可知n(H2S):n(Ar)=l:9反應進行到0.1s時H2s轉化率為0.24。假設在該條件F，硫化

氫和僦的起始投料的物質的量分別為Imol和9mol,則根據三段式可知

2H2s(g).+S式g)+2H式g)

始/mol100

變/mol0.240.120.24

4/mol0.760.120.24

此時H2s的壓強為c>100^^^7.51kPa,H2s的起始壓強為lOkPa,所以

0.76+0.12+0.24+9

H2s分壓的平均變化率為....--------=24.9kPas1

0.15

4.(2022?廣東卷)銘及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應用。

⑴催化劑Cr2O3可由(NHJd。?加熱分解制備，反應同時生成無污染氣體。

①完成化學方程式：(NHJSO,2Crq/+。

②Cr?。、催化丙烷脫氫過程中，部分反應歷程如圖，X(g)->Y(g)過程的熔變?yōu)?列

式表示）。

③Cr?。、可用于NH,的催化氧化。設計從NH、出發(fā)經過3步反應制備HNO3的路線

（用“一”表示含氮物質間的轉化）；其中一個有顏色變化的反應的化學方程式為

溶液中存在多個平衡。本題條件下僅需考慮如下平衡：

O）Cr2O；gq）+H/Xl）^^2HCrO；（aq）叫-3.0xl0-2（25℃）

7

O）HCrQ：（aq）^^CrO,（叫）+H*（aq）K2=3.3xlO-（25℃）

①下列有關K,Cr2O7溶液的說法正確的有

A.加入少量硫酸，溶液的pH不變

B.加入少量水稀釋，溶液中離子總數增加

C.加入少量NaOH溶液，反應。）的平衡逆向移動

D.加入少量K2cr。固體，平衡時c2（HCrO；）與c（50打的比值保持不變

c（CrO：）

②25口時,0.1Omol?L-RCrq,溶液中1g隨pH的變化關系如圖。當pH=9.（X）

c（Cr2O；j

1

時，設CrQ；、HCrO4與CrO；的平衡濃度分別為x、y、zmol-L-,則x、y、z之間的關

系式為=0.10：計算溶液中HCrO；的平衡濃度（寫出計算過程，結果保留兩位

有效數字）。

③在稀溶液中，一種物質對光的吸收程度（A）與其所吸收光的波長（2）有關；在一定波長范

圍內，最大A對應的波長（人?。┤Q于物質的結構特征；濃度越高，A越大?；旌先芤涸?/p>

某一波長的A是各組分吸收程度之和。為研究對反應（口）和（口）平衡的影響，配制濃度相

同、pH不同的K'CGO,稀溶液，測得其A隨2的變化曲線如圖,波長4、4和％中，與

c（H+）c2（CrO；'）

CrOf的4ax最接近的是溶液pH從a變到b的過程中,的值

-4Cr2O；）-

（填"增大’"‘減小’'或"不變”）。

【答案】⑴N2T4H2O（?-E?）+A//+（￡LE4）

叫喈rNO-^NO2—^HNO32NO+O2=2NO2

11c（CrO；）,

⑵BDx+y+丁當溶液p?9時‘方法＞1。、因此可忽略溶液中CrQ/

即c（HCrO；）+c（CrO7）=0.20

c（H+）xc（CrO^）10-9xc（CrO；'）

反應（ii）的平衡常數Kz==3.3x10；

c（HCrO；）c（HCrO；）

聯立兩個方程可得c（HCrO；）=6.0x1（rtnoi/L13增大

【解析】（1）①（NHJzCr?。?分解過程中，生成Cr2O3和無污染氣體，根據元素守恒可知,

其余生成物為N2、比0,根據原子守恒可知反應方程式為

(NH4),Cr2O7=Cr2O3+N2T+4H2Oo

②設反應過程中第一步的產物為M,第二步的產物為N,則XTMA“尸(?-&),

M—NN—Y\H}=(E3-E^,根據蓋斯定律可知，X(g)-Y(g)的焰變?yōu)?/p>

A///+A/72+A//3=(E/-￡*2)+A//+(￡?-E4)o

③NH3在CnCh作催化劑條件下，能與02反應生成NO,NO與02反應生成紅棕色氣體

NO2,N02與H2O反應生成HNCh和NO,若同時通入O2,可將氮元素全部氧化為

HNO3,因此從NH3出發(fā)經過3步反應制備HNO3的路線為

岫3TLfNO」~?NC>2途『HNO-其中NO反應生成NOz過程中，氣體顏色發(fā)生

變化，其反應方程式為2NO+O2=2NO2。

(2)①KzCnCh溶液中存在平衡：⑴Cr2O；(aq)+H2O(l)B2HCrQ,(aq)、(ii)

+

HCiO4(aq)=CrOj(aq)+H(aq).

A.向溶液中加入少量硫酸，溶液中c(H+)增大，(ii)平衡逆向移動，根據勒夏特列原理可

知，平衡移動只是減弱改變量，平衡后，溶液中c(H+)依然增大，因此溶液的pH將減小，

故A錯誤；

B.加水稀釋過程中，根據“越稀越水解”、“越稀越電離”可知，⑴和(ii)的平衡都正向移

動，兩個平衡正向都是離子數增大的反應，因此稀釋后，溶液中離子總數將增大，故B正

確；

C.加入少量NaOH溶液，(ii)正向移動，溶液中c(HCrO；)將減小，⑴將正向移動，故C

錯誤;

c2(HCrO；)

D.平衡⑴的平衡常數K尸平衡常數只與溫度和反應本身有關，因此加入少

c(Cr2O；-)

?(HCrO；)

量K2Cr2O7溶液,不變，故D正確;

dCW)

綜上所述，答案為：BD。

②O.lOmol/LKzCnO溶液中，Cr原子的總濃度為0.20mol/L,當溶液pH=9.00時，溶液中

Cr原子總濃度為2c(Cr2O；)+c(HCrO；)+c(CrO；)=0.20mol/L,Cr2O；-、HCrO4與50：

的平衡濃度分別為X、y、zmol/L,因此x+gy+gz=0.10；山圖8可知，當溶液pH=9

c（CrOj）,/、/、

時,c（Ci-O2-）>10,因此可忽略溶液中SO；,即c（HCrO；）+c（CrO：）=0.20,反應（ii）

（H+）xc（CrOj）IO。xc（CrO；）

的平衡常數K=-=3.3x10-7,聯立兩個方程可得

2c（HCrO；）c（HCrO；）

4

c（HCrO4）=6.0x10'mol/Lc

③根據反應⑴、(ii)是離子濃度增大的平衡可知，溶液pH越大，溶液中

(CrQ；)+c(HCrO；)+c(CrOj)越大，混合溶液在某一波長的/越大，溶液的pH越大,

溶液中c(CrO：)越大，因此與CrO；的。,最接近的是人反應⑴的平衡常數K尸

c2(HCrO；)c(H+)xc(CrO；),

友方'反應(ii)的平衡常數后氣島尸’(27

c2”）xc2（CrO；-）/（HCrO；）/"卜/"）c（H+）xc2（CrO^）

2

c（HCrO；）c（Cr,O^）c（Cr,O；-）c（Cr2O^）

（勺）\4

,由上述分析逆推可知，b>a,即溶液pH從a變到b的過程中，溶液中c(H+)減

c"）

c（H+）x?（CrO^）

小，所以的值將增大。

c（Crq；）

5.(2022?湖南卷)2021年我國制氫量位居世界第一，煤的氣化是一種重要的制氫途徑。

回答下列問題:

(1)在一定溫度下，向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和lmolH2O(g),起始壓強為

0.2MPa時，發(fā)生下列反應生成水煤氣:

□.C（s）+H2O（g）UCO（g）+H,（g）AH|=+131.4kJ?mol"

□,CO(g)+H2O(g)uCO2(g)+H2(g)AH2=-41.1kJ-mol”

①下列說法正確的是;

A.平衡時向容器中充入惰性氣體，反應口的平衡逆向移動

B.混合氣體的密度保持不變時，說明反應體系已達到平衡

C.平衡時H2的體積分數可能大于;

D.將炭塊粉碎，可加快反應速率

②反應平衡時，Hq(g)的轉化率為50%,CO的物質的量為0.1mol。此時，整個體系

(填“吸收”或“放出”)熱量kJ,反應口的平衡常數Kp=(以分壓表示,

分壓=總壓x物質的量分數)。

(2)一種脫除和利用水煤氣中CO?方法的示意圖如下:

①某溫度下，吸收塔中K2cCM容液吸收一定量的CO?后，c(CO；)c(HCO；)=1：2,則該溶

液的PH=（該溫度下H2cO3的=4.6x10-7,Ka2=5.0x10"）:

②再生塔中產生CO。的離子方程式為;

③利用電化學原理，將CO2電催化還原為C?H4,陰極反應式為。

【答案】(l)BD吸收31.20.02MPa

A,

(2)102HCO'=CO2f+CO^+H2O2co2+12e+12H'=C2H4+4H2O、AgCl+e=Ag+Q-

【解析】(1)①A.在恒溫恒容條件下，平衡時向容器中充入情性氣體不能改變反應混合物

的濃度，因此反應匚的平衡不移動，A說法不正確；

B.在反應中有固體C轉化為氣體，氣體的質量增加，而容器的體積不變，因此氣體的密

度在反應過程中不斷增大，當混合氣體的密度保持不變時，說明反應體系己達到平衡，B

說法正確；

C.若C(s)和氏0值)完全反應全部轉化為CCh(g)和H2(g),由C(s)+2H20(g)=CO2(g)+

2H2(g)可知，比的體積分數的極值為亨，由于可逆反應只有一定的限度，反應物不可能全

部轉化為生成物，因此，平衡時H2的體積分數不可能大于:，C說法不正確；

D.將炭塊粉碎可以增大其與HzO(g)的接觸面積，因此可加快反應速率，D說法正確;

綜上所述，相關說法正確的是BD。

②反應平衡時，氏0棺)的轉化率為50%,則水的變化量為0.5mol,水的平衡量也是

0.5mol,由于CO的物質的量為O.hnol,則根據O原子守恒可知CO2的物質的量為

0.2mol,生成0.2molCO2時消耗了0.2molCO,故在反應實際生成了0.3molCO。根據相

關反應的熱化學方程式可知，生成0.3molCO要吸收熱量39.42kJ,生成0.2molCO2要放

出熱量8.22kJ此時，因此整個體系吸收熱量39.42kJ-8.22kJ=31.2kJ；由H原子守恒可知，

平衡時H2的物質的量為0.5mol,CO的物質的量為0.1mol,CO2的物質的量為0.2mol,水

的物質的量為0.5mol,則平衡時氣體的總物質的量為

0.5mol+0.1mol+0.2mol+0.5mol=1.3mol,在同溫同體積條件下，氣體的總壓之比等于氣體的

總物質的量之比，則平衡體系的總壓為0.2MPaxl.3=0.26MPa,反應I(C(s)+H2O(g)峰珍

0.10.5

—X----

1313xx

CO(g)+H2(g))的平衡常數K尸050.26MPa=0.02MPa..

L3

(2)①某溫度下，吸收塔中K2cO3溶液吸收-定量的CO2后，c(CO；)：c(HCO；)=1:2,由

+C(HCO,)1l0

=c(C0)"c(H)C(H)=xK,,=2x5.0x10"mol.L=1.0xl0mol.L',

a2c(HCO；)c(CO；)a2

則該溶液的pH=10；

A

②再生塔中KHCO3受熱分解生成K2co3、H2O和CO2,該反應的離子方程式為2HCO；=

co2f+co；-+H2O；

③利用電化學原理，將CO2電催化還原為C2H4,陰極上發(fā)生還原反應，陽極上水放電生成

氧氣和H+,H+通過質子交換膜遷移到陰極區(qū)參與反應生成乙烯，粕電極和Ag/AgCl電極

均為陰極，在電解過程中AgCl可以轉化為Ag,則陰極的電極反應式為2co2+12e-

+12H+=C2H4+燦0、AgCI+e=Ag+Ch

6.(2022?山東卷)利用Y-丁內酯(BL)制備1,4-丁二醇(BD),反應過程中伴有生成四氫

吠喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反應，涉及反應如下：

色(g)+H2O(g)

\_/值)'-2H,

CH3cH2cH2cH20H(g)+H.O(g)

反應IBuOH

已知：①反應□為快速平衡，可認為不受慢反應「、口的影響；②因反應口在高壓H?氛圍下

進行，故H?壓強近似等于總壓?；卮鹣铝袉栴}：

⑴以50x10-3molBL或BD為初始原料,在493K、3.0x103kpa的高壓H2氛圍下,分別在

恒壓容器中進行反應?達平衡時，以BL為原料，體系向環(huán)境放熱XkJ；以BD為原料，

體系從環(huán)境吸熱YkJ。忽略副反應熱效應，反應[熔變2^(493區(qū)3.0*1()3U^)=

kJ?mol-1?

(2)初始條件同上。x,表示某物種i的物質的量與除H?外其它各物種總物質的量之比，xBL

和XBD隨時間t變化關系如圖甲所示。實驗測得X<Y,則圖中表示XBL變化的曲線是

;反應匚平衡常數Kp=kPa飛保留兩位有效數字)。以BL為原料時，L時

刻XH?O=，BD產率=(保留兩位有效數字)。

(3)(XBD/XBL)M為達平衡時XBD與XRL的比值。(493K,2.5xlO%Pa),(493K,3.5xlO3kPa)、

(513K,2.5xlO%Pa)三種條件下，以5.0xl(尸molBL為初始原料，在相同體積的剛性容器中

發(fā)生反應，Q;隨時間t變化關系如圖乙所示。因反應在高壓H?氛圍下進行，可

忽略壓強對反應速率的影響。曲線a、b、c中，(XBD/XBJ四最大的是(填代號)；與

曲線b相比，曲線c達到廣寧」=L°所需時間更長，原因是_______。

[XBD/XBJM

【答案】(l)-200(X+Y)

(2)a或c8.3x10-80.0839%

(3)c由于b和c代表的溫度相同，而壓強對反應速率的影響可忽略，壓強增大反應

x/x

口、口均是逆向移動，(XBD/XBL)max增大，故]勺譚」=1Q所需時間更長

【解析】(1)依題意，結合已知信息，可推定在同溫同壓下，以同物質的量的BL或BD為

初始原料，達到平衡時的狀態(tài)相同，兩個平衡完全等效。則以S.OxlO+mol的BL為原料，

達到平衡時放出XkJ熱量與同物質的量的BD為原料達到平衡時吸收YkJ熱量的能量二者

能量差值為(X+Y)kJ,則Imol時二者能量差值為200(X+Y)kJ,反應I為放熱反應，因此焰

變AH=-200(X+Y)kJmol''。

(2)實驗測定X<Y,則達到平衡時BD物質轉化量大于BL物質轉化量，平衡狀態(tài)BD物質

的量較小，根據圖示可知，表示xBL變化的曲線是a或c；該平衡狀態(tài)下BL的分壓是

0.48x3.0xKPkPa,BD的分壓是0.36x3.0x103kpa,出的壓強近似等于總壓,故反應I平衡

常數勺V%"言里:*于Kpa-2=8.3xl0"pa-2；以BL為原料時，

p(BL).p(H,)0.48X3X10-X(3X103)2

根據題給反應一口、"可知，體系總物質的量的增加量正好是BD參與反應：、口的量，

也正好是H20(g)的物質的量，設L時BL轉化「amol,BD轉化J’bmol,則體系總物質的

量為(5.0x10-3+b)moi,得至ijm也二.=048、—^—=0.36,求得a=1|xl0-3、

5.0x10-3+b5.0x10-3+b23

b=-^-xlO-3,貝I]ti時亥"H,°=￡「0.08；此時BD的產率為金3XIOO%“39%。

2.3-5xl()7+b5x10

(3)依題意，反應I是正向放熱過程，以BL為初始原料，溫度升高則平衡逆向移動，溫度

x/x

越高，反應速率越快，達到平衡時的時間越短，(XBD/XBIWX越小，廠四安弋一的值越

(xBD/xBI;max

大；相同溫度時，壓強增大，BD的比重增大，(XBD/XBL""增大，又可忽略壓強對反應速

x/x

率的影響，則(XBD/XBL)耐最大即7優(yōu)飛最小，對應曲線C;由于b和C代表的溫度相

(XBD/XBL)inax

同，而壓強對反應速率的影響可忽略，壓強增大反應「、均是逆向移動，(XBD/XBL)11m增

x/x

大，故；號Kn牛RI?=1.0所需時間更長。

(XBD/XBLL

7.(2022?湖北卷)自發(fā)熱材料在生活中的應用日益廣泛。某實驗小組為探究

“圓。-4-凡0”體系的發(fā)熱原理，在隔熱裝置中進行了下表中的五組實驗，測得相應實

驗體系的溫度升高值(AT)隨時間⑴的變化曲線，如圖所示。

實驗編號反應物組成

°.20gCa。粉末

a

5.0mLH20

615gAI粉

b

5.0mLH20

0」5g4粉

c

5.0mL飽和石灰水

0.15gA/粉

d

5。泣石灰乳

0.15g4粉

e0.20gCaO粉末

5.0mLH2O

回答下列問題：

（1）已知：

①。0（$）+也0（1）=。（0，）,6）兇|=-65.17㈢，〃。尸

+

②圓(O〃),(s)=Ccr{aq)+2OH-[aq)\H2=-16.73V-mor'

③46)+04?4)+3凡0(1)=[4(04)]3)+”21)AH,=-415.0Vwo/-'

2+

則CaO(s)+2A/(s)+7H2O(l)=Ca(“)+2[A/(O")](四)+3凡伍)的AW4=

___________kJ-morxo

⑵溫度為T時，K/CMO")J=X,則Ca(O〃)2飽和溶液中c(o/r)=(用含

x的代數式表示)。

(3)實驗a中，4min后AT基本不變，原因是?

(4)實驗b中，AT的變化說明A1粉與H2O在該條件下(填“反應”或"不反應”)。

實驗c中，前3min的AT有變化，其原因是；3min后AT基本不變，其原因是

微粒的量有限。

(5)下列說法不能解釋實驗d在lOmin內溫度持續(xù)升高的是(填標號)。A.反應

②的發(fā)生促使反應①平衡右移

B.反應③的發(fā)生促使反應②平衡右移

C.氣體的逸出促使反應③向右進行

D.溫度升高導致反應速率加快

(6)歸納以上實驗結果，根據實驗e的特征，用文字簡述其發(fā)熱原理o

【答案】⑴-911.9

⑵瘍moll」

(3)Ca(OH)2在水中的溶解度小，反應①達到了平衡狀態(tài)

⑷不反應AI和溶液中的OH-發(fā)生了反應OH

⑸A

(6)實驗e中，發(fā)生反應①、②和③，反應③中有氣體生成，氣體的逸出促使反應③向右進

行，反應③的發(fā)生使得溶液中OH的濃度減小，促使反應②平衡右移，反應②的發(fā)生促使

反應①平衡右移，這三步反應都是放熱反應，溫度升高導致反應速率加快。

【解析】(1)根據蓋斯定律可得，①+@+2x③可得反應

CaO(s)+2AI(s)+7H2O(l)=Ca2+(叫)+2]Al(OH)4「(叫)+3Hz(g),則MI4=M/i+Mb+2Mh=(-

65.17kJ-mol-|)+(-16.73kJ-mol-|)+2x(-415.0kJ-mo|-')=-911.9kJ-mo|-|o

2+

⑵溫度為T時,Ca(0H)2飽和溶液中，Ca(OH)2(s)^=±Ca(aq)+2OH-(aq),

2+2+2

c(OH)=2c(Ca)-,/Cjp[Ca(OH)2]=c(Ca)c(OH')=x,則c(OH-尸瘍mol-L'o

(3)實驗a中，CaO和H2O反應①生成Ca(OH)2,4min后AT基本不變，是因為Ca(OH)2在

水中的溶解度小，反應①達到了平衡狀態(tài)。

(4)實驗b中，AT幾乎不變，說明A1粉與HzO在該條件下不反應；實驗c中，前3min的

AT有變化，是因為A1和溶液中的OH-發(fā)生了反應，3min后AT基本不變，是因為飽和石

灰水中OH-的濃度較低，OH-的量有限。

(5)實驗d中，發(fā)生反應②和③，反應③中有氣體生成，氣體的逸出促使反應③向右進行，

反應③的發(fā)生使得溶液中OH的濃度減小，促使反應②平衡右移，這兩步反應都是放熱反

應，溫度升高導致反應速率加快；綜上所述，實驗d在lOmin內溫度持續(xù)升高與反應①無

關，故選A。

(6)實驗e中，發(fā)生反應①、②和③，反應③中有氣體生成，氣體的逸出促使反應③向右進

行，反應③的發(fā)生使得溶液中OH的濃度減小，促使反應②平衡右移，反應②的發(fā)生促使

反應①平衡右移，這三步反應都是放熱反應，溫度升高導致反應速率加快。

8.(2022?海南卷)某空間站的生命保障系統(tǒng)功能之一是實現氧循環(huán)，其中涉及反應：

CO2(g)+4H2(g)v^-^2H2O(g)+CH4(g)

回答問題：

⑴已知：電解液態(tài)水制備ImolOJg),電解反應的△H=+572kJ-mo『。由此計算H式g)的燃

燒熱(烙)AH=kJ-mol1。

(2)已知：CO2(g)+4H2(g)、催化劑、2H2O(g)+CH4(g)的平衡常數(K)與反應溫度(t)之間的關系

1/C

圖1

①若反應為基元反應，且反應的AH與活化能(Ea)的關系為gHpE，。補充完成該反應過程

圖2

②某研究小組模擬該反應，溫度t下，向容積為10L的抽空的密閉容器中通入O.lmolCO?

和0.4molH2,反應平衡后測得容器中n(CHj=0.05mol。則CO2的轉化率為,反

應溫度t約為-1。

(3)在相同條件下，CO式g)與H?(g)還會發(fā)生不利于氧循環(huán)的副反應：

CO2(g)+3H2(g)^^LiH2O(g)+CH3OH(g),在反應器中按n(CO2):n(Hl=l:4通入反應

物，在不同溫度、不同催化劑條件下，反應進行到2min時，測得反應器中CH3OH、CH.,

濃度(即01如下表所示。

t=350nt=400D

催化劑

C(CH3OH)C(CH4)c(CHQH)C(CH4)

催化劑口10.812722345.242780

催化劑口9.2107753438932

在選擇使用催化劑口和350：1條件下反應，0~2min生成CHQH的平均反應速率為

HmolL'-min-'；若某空間站的生命保障系統(tǒng)實際選擇使用催化劑□和400口的反應條件，

原因是O

【答案】(1)-286

50%或0.5660.2(或660.1或660.3,其他答案酌情給

(3)5.4相同催化劑，400的反應速率更快，相同溫度，催化劑副產物濃度低，甲烷與

甲醉比例高

【解析】⑴電解液態(tài)水制備ImolOz(g)，電解反應的AH=+572kJ-mo『,由此可以判斷,

2moiH?(g)完全燃燒消耗ImolO式g),生成液態(tài)水的同時放出的熱量為572kJ,故Imol

H式g)完全燃燒生成液態(tài)水放出的熱量為286kJ,因此，H?(g)的燃燒熱(焰)AH=-286

kJmol1o

(2)①由CO2(g)+4H2(g)^J^2H2O(g)-KZH4(g)的平衡常數(K)與反應溫度(t)之間的關系圖

可知，K隨著溫度升高而減小，故該反應為放熱反應。若反應為基元反應，則反應為一步

完成，由于反應的AH與活化能(Ea)的關系為］△叫＞尺，由圖2信息可知Ea=akJ-mol-1,

則|淚＞akJ-mo「，該反應為放熱反應，生成物的總能量小于反應物的，因此該反應過

②溫度t下，向容積為10L的抽空的密閉容器中通入O.lmolCO2和0.4molH2,反應平衡后

測得容器中n(CH4)=0.05E,則C。?的轉化率為翳鬻=。5‘根據C元素守恒可知,

CO?的平衡量為0.05mol,CO2和H?是按化學計量數之比投料的，則H2的平衡量為

0.2mol,H2O(g)的平衡量是CH4(g)的2倍，則n(HQ)=0.1mol,

82(g)、H2(g)xH2O(g),CH4(g)的平衡濃度分別為().005mol.LT、0.02mol.IJ'、

O.Olmol.L-',0.005mol.L"(則該反應的平衡常數K=.=625,根據圖1中的

0.005x0.024

信息可知，反應溫度t約為660.2L。

(3)在選擇使用催化劑和350條件下反應，由表中信息可知，0~2minCH30H的濃度由0

增力口至I」10.8pmol因此，0~2min生成CH30H的平均反應速率為些必C=5.4

2min

gmolL1min1；由表中信息可知，在選擇使用催化劑「和350條件下反應，0~2min

1

CHQH的濃度由0增加到lO.RpmolE,c(CH4)：c(CH,OH)=12722:10.8?1178；在選擇

使用催化劑和350的反應條件下，0~2minCHQH的濃度由0增加到9.2卜imol-L\

C(CH4):C(CH3OH)=10775:9.2?1171；在選擇使用催化劑和400條件下反應，0~2min

CH,OH的濃度由0增加到345.2nmol-L',c(CH4)：c(CH3OH)=42780:345.2?124；在選

擇使用催化劑和400的反應條件下，0~2minCHQH的濃度由0增加到34國“011"，

C(CH4)：C(CH,OH)=38932:34=1145。因此，若某空間站的生命保障系統(tǒng)實際選擇使用催

化劑和400的反應條件的原因是：相同催化劑，400的反應速率更快，相同溫度，催

化劑副產物濃度低，甲烷與甲醉比例高。

[2021年】

1.(2021?山東卷)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加劑。在催化劑作用下，

可通過甲醇與烯燃的液相反應制得，體系中同時存在如圖反應：

?八/

反應□:II+CH3OH/O△//I

ATAME

回答下列問題：

(1)反應口、口、口以物質的量分數表示的平衡常數&與溫度T變化關系如圖所示。據圖判

AH,

斷，A和B中相對穩(wěn)定的是_(用系統(tǒng)命名法命名)；號的數值范圍是—(填標號)。

△Ho

A.<-1B.-1-0C.0-1