2017一轮复习教师化学原理大题

1 乙苯催化脱氢制苯乙烯反应 1 已知 计算上述反应的 H kJ mol 1 2 维持体系总压 p 恒定 在温度 T 时 物质的量为 n 体积为 V 的乙苯蒸气发生催化脱氢反应 已知乙苯的平衡转化率为 则在该温度 下反应的平衡常数 K 用 等符号表示 3 工业上 通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气 原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为 1 9 控制反应温度 600 并保持体系总压为常压 的条件下进行反应 在不同反应温度下 乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性 指除了 H2以外的产物中苯乙烯的物质的 量分数 示意图如下 掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率 解释说明该事实 控制反应温度为 600 的理由是 4 某研究机构用 CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺 乙苯 二氧化碳耦合催化 脱氢制苯乙烯 保持常压和原料气比例不变 与掺水蒸气工艺相比 在相同的生产效率下 可降低操作温度 该工艺中还能够发生反应 CO2 H2 CO H2O CO2 C 2CO 新工艺的特点有 填编号 CO2与 H2反应 使乙苯脱氢反应的化学平衡右移 不用高温水蒸气 可降低能量消耗 有利于减少积炭 有利于 CO2资源利用 答案 1 1 124 2 p 或 3 正反应方向气体分子数增加 加入水蒸气稀释 相当于起减压的效果 600 乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高 温度过低 反应速率慢 转化率低 温度过高 选择性下降 高温还可能使催化剂失活 且能耗大 4 解析 1 1 H 旧键断裂吸收的总能量 新键形成放出的总能量 H 348 412 2 kJ mol 1 612 436 kJ mol 1 124 kJ mol 1 2 H2 g 始 n 0 0 转 n n n 平 n n n n 因反应处于恒压体系 由阿伏加德罗定律的推论可知 所以 V V V 1 V 则 Kc 或 Kp p 3 正反应方向的气体分子数增加 加入水蒸气相当于减压 减压有利于平衡正向移动 控制温度为 600 既要考虑转化率 又要考虑催化剂的活性和苯乙烯的选择性 同时还要考虑反应速率问题 4 CO2与 H2反应使得平衡体系中 H2浓度减小 平衡右移 正确 新工艺中不用高温水蒸气 降低了能量消耗 正确 CO2 C 化学键C HC CC CH H 键能 kJ mol 1412348612436 2CO CO2可消耗积炭 正确 该工艺中需消耗 CO2 正确 2 2014 山东理综 29 17 分 研究氮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 NaNO3 s ClNO g K1 H1 0 2NO g Cl2 g 2ClNO g K2 H2 不变 升高温度 3 c N c N c CH3COO b c 解析 1 反应 2 反应 即得所求反应 故该反应的平衡常数 K 2 v ClNO 7 5 10 3 mol L 1 min 1 则 n ClNO 7 5 10 3 mol L 1 min 1 2 L 10 min 0 15 mol 利用 三段式 计算 2NO g Cl2 g 2ClNO g 起始量 0 2 mol0 1 mol0 转化量 0 15 mol0 075 mol0 15 mol 平衡量 0 05 mol0 025 mol0 15 mol NO 的转化率为 100 75 3 由题意知 NaNO3 NaNO2 CH3COONa 的浓度相同 Ka HNO2 Ka CH3COOH 得出酸性 HNO2 CH3COOH 依据酸越弱 其盐越易水解 的规律 即可推出 c N c N c CH3COO 由于 CH3COONa 水解程度大 溶液 B 的 pH 大于溶液 A 故选择 b c 可以使 A B 两 溶液的 pH 相等 评析 本题主要考查化学反应速率 化学平衡常数及有关计算 同时考查弱酸酸性比较及其盐水解程度大小的判定等知识 试题难度较 大 学生需熟练掌握相关知识并具备较强的计算应用能力 综合推断得出答案 3 2014 北京理综 26 14 分 NH3经一系列反应可以得到 HNO3和 NH4NO3 如下图所示 1 中 NH3和 O2在催化剂作用下反应 其化学方程式是 2 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 如右 图 比较 p1 p2的大小关系 随温度升高 该反应平衡常数变化的趋势是 3 中 降低温度 将 NO2 g 转化为 N2O4 l 再制备浓硝酸 已知 2NO2 g N2O4 g H1 2NO2 g N2O4 l H2 下列能量变化示意图中 正确的是 选填字母 N2O4与 O2 H2O 化合的化学方程式是 4 中 电解 NO 制备 NH4NO3 其工作原理如下图所示 为使电解产物全部转化为 NH4NO3 需补充物质 A A 是 说明理由 解析 3 1 4NH3 5O2 4NO 6H2O 2 p1 p2 减小 3 A 2N2O4 O2 2H2O 4HNO3 4 NH3 根据反应 8NO 7H2O 3NH4NO3 2HNO3 电解产生的 HNO3多 解析 1 NH3催化氧化生成 NO 所以化学方程式为 4NH3 5O2 4NO 6H2O 2 采用 定一议二 的分析方法 在相同温度的条件下 p1时 NO 平衡转化率低 p2时 NO 平衡转化率高 由反应特点知 p1 p2 在相同压强的条件下 NO 的平衡转化率随温度升高而下降 所以温度升高 平衡常数减小 3 降低温度 NO2转化成 N2O4 所以 H1 0 H2 P 则平衡 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g 应正向移动 n CH3OH 应 该增大 与题意不符 故该曲线表示的是温度对平衡的影响 T T 温度升高 平衡逆向移动 平衡常数 K 值减小 所以 K K CO2 3H2CH3OH H2O n 起始 mol 1 3 0 0 n 转化 mol x 3x x x n 平衡 mol 1 x 3 3x x x 根据题意可得 解得 x 0 4mol 根据等效平衡原理 利用 一边倒 的换算方法可以计算出 c 的最大值是 1 若要使上述平衡从逆反应建立平衡 则 c 的取值范围是 0 4 c 1 5 山东省潍坊市 2014 届高三 3 月模拟考试理科综合试题 18 分 科学研究发现纳米级的 Cu2O 可作为太阳光分解水的催化剂 1 火法还原 CuO 可制得 Cu2O 已知 1g C s 燃烧全部生成 CO 时放出热量 9 2kJ Cu2O s 与 O2 g 反应的能量变化如右图所示 请写出用足量炭粉还原 CuO s 制备 Cu2O s 的热化学方程式 2 在加热条件下用液态肼 N2H4 还原新制 Cu OH 2可制备纳米级 Cu2O 同时生成 N2和 H2O 该反应的化学方程式为 当 生成 N2 11 2 L 已换算为标准状况 时 可制备纳米级 Cu2O 的质量为 3 某兴趣小组同学以纳米级 Cu2O 催化光解水蒸气并探究外界条件对化学平衡的影响 在体积均为 1L 温度分别为 T1 T2的 A B 两密闭容器中都加入纳米级 Cu2O 并通入 0 1mol 水蒸气 发生反应 2H2O g 2H2 g O2 g H 484 kJ mol 1 经测定 A B 两容器在反应过程中发生如右图所示变化 则 A B 两容器反应的温度 T1 T2 填 该过程中 A 容器 至少需要吸收能量 kJ 当该反应处于平衡状态时 下列既能增大反应速率 又能增大 H2O g 分解率的措施是 填序号 A 向平衡混合物中充入 Ar B 升高反应的温度 C 增大反应体系的压强 D 向平衡混合物中充入 O2 如右图所示 当关闭 K 时 向容器 A B 中分别充入 0 2molH2O g 起始时 V A V B 1L 在相同温度 反应过程中温度保持 不变 B 中活塞可以自由滑动 和催化剂存在的条件下 达到平衡时 V B 1 2L 请回答 A 中 H2O g 的分解率 B 中 H2O 的分解率 填 打开 K 过一段时间重新达平衡时 B 的体积为 L 连通管 中气体体积不计 答案 5 1 2CuO s C s CO g Cu2O s H 35 6kJ mol 1 3 分 2 4Cu OH 2 N2H4 2Cu2O N2 6H2O 2 分 144g 2 分 3 2 分 16 1 3 分 B 2 分 2 分 1 4 2 分 解析 5 1 1g C s 燃烧全部生成 CO 时放出热量 9 2kJ 则 24gC 燃烧生成一氧化碳放 热 220 8kJ 热化学方程式 2C s O2 g 2CO g H 220 8kJ mol 1 依据图像可得热化学方程式 2Cu2O s O2 g 4CuO s H 292kJ mol 1 根据盖斯定律 得 4CuO s 2C s 2CO g 2Cu2O s H 71 2kJ mol 1 即 2CuO s C s CO g Cu2O s H 35 6kJ mol 1 2 用液态肼 N2H4 还原新制 Cu OH 2可制备纳米级 Cu2O 同时生成 N2和 H2O 反应的化学方程式为 4Cu OH 2 N2H4 2Cu2O N2 6H2O 设生成 Cu2O 的物质的量为 n 根据得失电子守恒 则有 n 2 1 2 2 解得 n 1mol 所以可制备 Cu2O 的质量为 1mol 144g mol 144g 3 设参加反应的水蒸气的物质的量为 x 2H2O g 2H2 g O2 g 起始 0 1mol 0 0 转化 x x 0 5 x 平衡 0 1mol x x 0 5 x 观察图像可知氢气百分含量为 50 所以 50 解得 x mol 水的分解率 100 66 7 比 T2温度下水的分解率为 50 大 反应是吸热反应 温度越高水的分解率越大 所以 T1 T2 该过程中 A 容器至少需要吸收能量为 16 1kJ 向平衡混合物中充入 Ar 对化学反应速率和化学平衡都没有影响 A 项错误 该反应是吸热反应 升高反应温度 化学反应速率 增大 平衡正向进行 水的分解率增大 B 项正确 该反应是气体体积增大的反应 增大反应体系的压强 平衡逆向移动 水蒸气的 分解率减小 C 项错误 向平衡混合物中充入 O2 平衡逆向移动 水蒸气的分解率减小 D 项错误 A 为恒温恒容容器 B 为恒温恒压容器 随着反应进行 A 容器中压强增大 B 容器中为维持恒压 体积增大 平衡正向进行 所 以 A 容器中水蒸气的分解率小于 B 容器中水蒸气的分解率 打开 K 过一段时间重新达平衡时 为恒压容器 物质的量之比等于体积之比 平衡后体积为 2 4L B 的体积为 2 4L 1L 1 4L 6 江西省红色六校 2014 届高三第二次联考化学试题 15 分 甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料 工业上可利用 CO 或 CO2来生产燃料甲醇 已知甲醇制备的有关化学反应以及在不 同温度下的化学反应平衡常数如下表所示 反应 是 填 吸热 或 放热 反应 某温度下反应 中 H2的平衡转化率 a 与体系总压强 P 的关系 如图所示 则平衡状态由 A 变到 B 时 平衡常数 K A K B 填 或 据反应 与 可推导出 K1 K2与 K3之间的关系 则 K3 用 K1 K2表示 在 3 L 容积可变的 密闭容器中发生反应 已知 c CO 与反应时间 t 变化曲线 如图所示 若在 t0时刻分别改变一个条件 曲线 变为曲线 和曲线 当曲线 变为曲线 时 改变的条件是 当曲线 变为曲线 时 改变的条件是 甲醇燃料电池有着广泛的用途 同时 Al AgO 电池是应用广泛的鱼雷电池 其原理如图所示 该电池的负极反应式是 一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸 通常状况下 将 a mol L 的醋酸与 b mol LBa OH 2溶液等体积混合 反应平衡时 2c Ba2 c CH3COO 用含 a 和 b 的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数 为 答案 6 1 吸热 2 分 2 2 分 K1 K2 2 分 3 加入催化剂 2 分 将容器的体积 快速 压缩至 2L 2 分 仅答加压的给 1 分 4 Al 3e 4OH AlO 2H2O 2 分 5 3 分 解析 6 1 升高温度 化学平衡常数增大 说明平衡右移 正反应为吸热反应 2 平衡常数 K 只与温度有关 温度不变 平衡常数 K 不变 故平衡常数相等 化学方程式 方程式相加 平衡常数相乘 所以 K3 K1 K2 3 曲线 变为曲线 时 缩短了到达平衡的时间 但平衡没有移动 说明加入了催化剂 曲线 变为曲线 时 一氧化碳的浓度 突然变为原来的 1 5 倍 达到平衡的时间缩短 且平衡浓度仍然是原平衡浓度的 1 5 倍 说明平衡没有发生移动 所以只能是将容器 的体积 快速 压缩至 2L 4 铝做负极 发生氧化反应 生成的 Al3 在碱性条件下生成 AlO Al 3e 4OH AlO 2H2O 5 根据电荷守恒得 2c Ba2 c H c CH3COO c OH 又知 2c Ba2 c CH3COO 所以 c H c OH 10 7mol L 1 混合液中 c CH3COO b mol L 1 c CH3COOH mol L 1 故醋酸的电离常数 K 10 7 7 吉林省实验中学 2014 届高三年级第一次模拟考试理综试题 15 分 二氧化碳是引起 温室效应 的主要物质 节能减排 高效利用能源 能够减少二氧化碳的排放 1 在一定温度下的 2L 固定容积 的密闭容器中 通入 2 molCO2和 3mol H2 发生的反应为 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H akJ mol 1 a 0 测得 CO2 g 和 CH3OH g 的浓度随时间变化如右图所示 能说明该反应已达平衡状态的是 A CO2的体积分数在混合气体中保持不变 B 混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化 C 单位时间内每消耗 1 2mol H2 同时生成 0 4molH2O D 反应中 H2O 与 CH3OH 的物质的量浓度之比为 1 1 且保持不变 下列措施中能使增大的是 选填编号 A 升高温度 B 恒温恒容下充入 He g C 将 H2O g 从体系中分离 D 恒温恒容再充入 2 mol CO2和 3 mol H2 计算该温度下此反应的平衡常数 K 若改变条件 填选项 可使 K 1 A 增大压强 B 增大反应物浓度 C 降低温度 D 升高温度 E 加入催化剂 2 某甲醇燃料电池原理如图 1 所示 M 区发生反应的电极反应式为 用上述电池做电源 用图 2 装置电解饱和食盐水 电极均为惰性电极 则该电解反应的总反应的离子方程式为 假设溶液体积为 300mL 当溶液的 pH 值变为 13 时 在常温下测定 理论上消耗甲醇的质量为 忽略溶液体积变化 3 有一种用 CO2生产甲醇燃料的方法 已知 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H a kJ mol 1 CH3OH g CH3OH l H b kJ mol 1 2H2 g O2 g 2H2O g H c kJ mol 1 H2O g H2O l H d kJ mol 1 则表示 CH3OH l 燃烧热的热化学方程式为 答案 7 1 AB 2 分 CD 2 分 0 20 或 2 分 C 1 分 2 CH3OH 6e H2O CO2 6H 2 分 2Cl 2H2OH2 Cl2 2 OH 2 分 0 16g 2 分 3 CH3OH l O2 g CO2 g 2H2O l H c 2d a b kJ mol 1 2 分 解析 7 1 随着反应的进行 CO2的浓度不断减小 体积分数不断减小 当混合气体中 CO2的体积分数不再变化时 说明反应 已经达到平衡状态 A 项正确 反应前后气体的总质量不变 总物质的量不断减小 根据 M 当混合气体的平均相对分子质量 不再变化时 说明已经达平衡状态 B 项正确 单位时间内每消耗 1 2mol H2 同时生成 0 4mol H2O 反应方向相同 无法判断正逆 反应反应速率是否相等 C 项错误 根据方程式 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g 可知反应过程中 H2O 与 CH3OH 的物质 的量浓度之比始终恒为 1 1 且保持不变 无法判断反应是否达到平衡状态 D 项错误 该反应是放热反应 升高温度 平衡逆向移动 比值减小 A 项错误 恒温恒容下充入 He g 平衡不移动 比值不变 B 项错 误 将 H2O g 从反应体系中分离 平衡正向移动 比值增大 C 项正确 恒温恒容再充入 2mol CO2和 3mol H2 相当于增大压强 平衡正向移动 比值增大 D 项正确 CO2 g 3H2 g 答案 CH3OH g H2O g c 初始 mol L 1 1 5 0 0 c 转化 mol L 0 25 0 75 0 25 0 25 c 平衡 mol L 0 75 0 75 0 25 0 25 所以 K 0 20 平衡常数 K 只受温度的影响 只有通过改变温度 来改变平衡常数的值 正反应为放热反应 降低温度 平衡正向移动 K 值增大 故 C 项正确 2 M 区是 H 流出的一极 应是原电池的负极 甲醇在负极失去电子 发生氧化反应 电极反应式为 CH3OH 6e H2O CO2 6H 用惰性电极电解饱和食盐水的离子方程式为 2Cl 2H2OH2 Cl2 2 OH pH 值变为 13 时 c OH 0 1mol L n OH 0 1mol L 0 3L 0 03mol 根据 2Cl 2H2OH2 Cl2 2 OH 可知每生成 0 03mol OH 转移 0 03mol 电子 再根据 CH3OH 6e H2O CO2 6H 可知每转移 0 03mol 电子 消耗 0 005mol CH3OH 故 m CH3OH 32g 0 005mol 0 16g 3 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H a kJ mol 1 CH3OH g CH3OH l H b kJ mol 1 2H2 g O2 g 2H2O g H c kJ mol 1 H2O g H2O l H d kJ mol 1 根据盖斯定律 2 得 CH3OH l O2 g CO2 g 2H2O l H c kJ mol 1 a kJ mol 1 b kJ mol 1 d kJ mol 1 2 c 2d a b kJ mol 1 8 山西 2014 届高三第三次四校联考 14 分 甲醇燃料分为甲醇汽油和甲醇柴油 工业上合成甲醇的方法很多 1 一定条件下发生反应 CO 2 g 3H2 g CH 3OH g H2O g H1 2CO g O2 g 2CO 2 g H2 2H2 g O2 g 2H2O g H3 则 CO g 2H2 g CH3OH g 的 H 2 在容积为 2L 的密闭容器中进行反应 CO g 2H2 g CH3OH g 其他条件不变 在 300 和 500 时 物质的量 n CH3OH 与反应时间 t 的变化曲线如图所示 该反应的 H 0 填 或 2 右图中 a b c d 分别代表氧族元素 A 族 Te 碲 Se 硒 S O 形成氢化物的反应热的数据示意图 试回答下 列问题 请你归纳 非金属元素氢化物的稳定性与形成氢化物的反应热 H 的关系 写出硒化氢发生分解反应的热化学反应方程式 答案 10 1 b d 0 04 10 9 2 非金属元素氢化物越稳定 H 越小 反之亦然 H2Se g Se s H2 g H 81kJ mol 解析 10 由图可知 0 10min 内 X 的浓度逐渐增大 为生成物 Y 的浓度逐渐减小 为反应物 且参加反应的 X 和 Y 的浓度变化量之比为 0 6 0 2 mol L 0 6 0 4 mol L 2 1 所以 X 表示 NO2浓度随时间的变化曲线 Y 表示 N2O4浓度随时间的变化曲线 1 由图可知 10 25min 及 35min 之后 X Y 的物质的量浓度不再发生变化 则相应时间段内的点处于化学平衡状态 即 b d 处于化学平衡状态 前 10 min 内用 NO2表示的化学反应速率 v NO2 0 04mol L min 反应第一次达平衡时 c NO2 0 6mol L c N2O4 0 4mol L 故平衡常数 K 1 观察图像可知 第 25min 时 NO2的浓度突然增大后又逐渐减小 而 N2O4的浓度逐渐增大 说明第 25min 时改变的条件是增大 NO2 的浓度 一定不是改变了温度 由于平衡常数只受温度的影响 温度不变 K 值不变 故 K 1 K 2 2 根据图像可知 Te 碲 Se 硒 S O 氢化物的反应热逐渐降低 而氢化物的稳定性逐渐升高 这说明非金属元素氢 化物越稳定 H 越小 反之亦然 根据图像可知 硒化氢的反应热是 81kJ mol 所以硒化氢的分解反应是放热反应 其热化学方程式为 H2Se g Se s H2 g H 81kJ mol 11 黑龙江省哈三中 2014 届高三下学期第一次高考模拟考试理综试题 黄铜矿 CuFeS2 是制取铜及其化合物的主要原料之一 下图为模拟黄铜矿加工过程的流程图 其中炉渣的主要成分是 FeO Fe2O3 SiO2 Al2O3 请回答 1 SO2可用于工业制硫酸 传统的硫酸制法反应之一是 SO2 g NO2 g SO3 g NO g H 0 在恒温密闭容器中 按物质的量之比为 2 1 投入 SO2和 NO2 一定温度下反应达平衡 此时 SO2和 NO2的物质的量之比变为 4 1 则该温度下反应的平衡常数 K 若其他初始条件相同 将恒温容器改为绝热容器 则达平衡时 SO2的转化率与恒温容器中的相比将 填 变大 变小 或 不变 2 Cu2S 熔炼制取粗铜的反应如下 2Cu2S s 3O2 g 2Cu2O s 2SO2 g H 768 2kJ mol 1 2Cu2O s Cu2S s 6Cu s SO2 g H 116 0kJ mol 1 则总反应 Cu2S s