教學考試雜志社“優師計劃”階段性成果展示——“化學平衡原理”相關試題選登

一、化學反應與能量

下列說法正確的是

( )

A.反應②中的能量變化如圖所示，則ΔH2=E1-E3

B.H2的燃燒熱為241.8 kJ·mol-1，反應③中反應物的總能量高于生成物總能量

C.在2 L密閉容器中通入1 mol N2和3 mol H2，平衡時放出熱量Q=92.4 kJ

【答案】D

【例2】利用H2和O2制備H2O2的原理為：

已知：A、B均為有機物，兩個反應均能自發進行，下列說法正確的是

( )

A.ΔH2>0

B.B為H2和O2制備H2O2的催化劑

C.反應①的正反應的活化能大于逆反應的活化能

【答案】D

二、化學反應速率與化學平衡

【例1】電鍍含氰廢水中氰化物主要是以CN-形式存在。生產中可用雙氧水氧化法處理電鍍含氰廢水，某化學興趣小組模擬該法探究有關因素對破氰反應速率的影響(注：破氰反應是指氧化劑將CN-氧化的反應)，實驗測得含氰廢水中的總氰濃度(以CN-表示)隨時間變化關系如圖所示。下列說法不正確的是

( )

A.含氰廢水的pH為7時，20～60 min時間段內反應速率v(CN-)為0.017 5 mol·L-1·min-1

B.含氰廢水的pH增大，破氰反應速率減小

C.實驗中雙氧水的濃度的大小順序為c1(H2O2)

D.溫度越高，破氰反應速率越大

【答案】D

( )

A.該反應的正反應為吸熱反應

B.容器壓強:p1

C.反應速率:A

D.平衡常數：B>C

【答案】D

( )

A.A、B、C三點均達到平衡狀態

B.該反應的ΔH<0

C.該反應中CO的濃度C點大于A點

D.H2轉化率C點小于D點

【答案】B

【例4】“十八大”指出，著力推進綠色發展、循環發展、低碳發展，形成節約資源和保護環境的空間格局。治污是化學工作者研究的重要課題。

Ⅰ.汽車尾氣中含有NO、CO等有害物質，治理原理如下：

(1)汽缸中生成NO的原因為________________(用化學方程式表示)；汽缸內溫度越高，單位時間內NO排放量越大，其原因：________________。

(2)某研究小組在三個容積均為1 L的恒容密閉容器中，分別充入2 mol NO和2 mol CO，在三種不同實驗條件下進行上述反應(體系各自保持溫度不變)，反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示：

①實驗甲從開始至達到平衡時的反應速率v(CO)=________。

②與實驗乙相比，實驗甲和實驗丙分別僅改變一種反應條件，則實驗丙所改變的條件是____________________，其理由為________________。

③甲、乙兩組實驗中NO的平衡轉化率大的是____________(填“甲”或“乙”)。

活性炭/molNO/molN2/molCO2/mol起始狀態2.030.1000平衡時2.000.040.030.03

(1)計算T℃時，該反應的平衡常數K=________。

(2)為了提高NO的轉化率和反應速率，可采取的措施有________(填字母)。

A.增加NO的用量 B.增加活性炭的用量

C.升高溫度 D.減小體系壓強

(2)①0.05 mol·L-1·min-1②催化劑 達到平衡的時間比乙短，平衡沒有移動 ③乙

三、水溶液中離子平衡

【例1】H2X為二元弱酸，常溫下，將NaOH溶液加入到H2X溶液中，在不同pH環境下，不同形態的粒子(酸、酸式酸根離子、酸根離子)的組成分數如圖所示。下列說法正確的是

( )

A.HX-的電離程度小于水解程度

B.在pH=7的溶液中HX-和X2-能大量共存

C.在pH=9時，H2X與NaOH恰好完全中和

D.1 L 0.1 mol·L-1Na2X溶液中，n(HX-)+2n(X2-)+n(H2X)=0.1 mol

【答案】A

【例2】T℃時，濃度均為1 mol/L的兩種弱酸HA、HB中不斷加水稀釋，并用pH傳感器測定溶液pH。所得溶液pH的兩倍(2pH)與溶液濃度的對數(lgc)的關系如圖所示。下列敘述錯誤的是

( )

已知：

②pKa=-lgKa

A.酸性：HA>HB

B.a點對應的溶液中：c(HA)=0.1 mol/L，c(H+)=0.01 mol/L

C.T℃時，弱酸HB的pKa≈5

D.弱酸的Ka隨溶液濃度的降低而增大

【答案】D

【例3】下列圖示與對應的敘述相符的是

( )

甲 乙

丙 丁

A.圖甲表示同溫度下，等體積的pH=1的鹽酸和醋酸溶液分別加水稀釋時pH的變化曲線,其中曲線Ⅱ為鹽酸，且b點溶液的導電性比a點強

B.圖乙中純水僅升高溫度，就可以從a點變到c點

C.圖丙用0.010 0 mol/L硝酸銀標準溶液，滴定濃度均為0.100 0 mol/L Cl-、Br-及I-的混合溶液,由圖丙曲線可確定首先沉淀的是Cl-

D.圖丁表示0.100 0 mol·L-1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1鹽酸溶液的滴定曲線

【答案】D

四、化學反應原理綜合

【例1】煤燃燒后的主要產物為CO、CO2、SO2、NOx、固體顆粒物等，對燃燒產物的處理及綜合利用有重要意義。CO可作為能源和化工原料，應用十分廣泛。

反應中相關的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵H—HC OC ←OH—OE/(kJ·mol-1)abcd

由此計算ΔH=________kJ·mol-1(用含a、b、c、d的式子表示)。

①該反應是________(填“吸熱”或“放熱”)反應。

②圖中壓強p1、p2由大到小的關系是________________。

③反應在p1及T℃條件下達到平衡時，此時反應的平衡常數為________。若保持溫度不變，再向上述達到平衡后的容器中充入1 mol CO與1 mol CH3OH，則平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移動。

④下列能說明上述反應達到平衡狀態的是________。

a.單位時間內生成2nmol H2的同時生成nmol CO

b.v(CO)正=2v(H2)逆

c.CO的轉化率不再變化

d.密閉容器中壓強不再改變

e.混合氣體的密度不再改變

f.CH3OH的物質的量不再改變

(3)甲醇可用于制作燃料電池，電解質為硫酸溶液，如圖為甲醇燃料電池示意圖，則該燃料電池的負極電極反應式為________________。

【答案】(1)c+2d-a-2b

(2)①放熱 ②p2>p1③4 不 ④cdf

【例2】基于我國“貧油、少氣、煤資源相對豐富”的能源結構，發展煤制乙醇技術對我國能源多元化變革有重要意義。煤制乙醇的過程表示如下:

(1)將甲醇(CH3OH)循環使用的目的是________________。

(2)由合成氣(組成為H2、CO和少量CO2)直接制備二甲醚，其中主要過程包括以下四個反應：

甲醇合成反應：

水煤氣變換反應：

二甲醚合成反應：

②分析二甲醚合成反應ⅳ對于CO轉化率的影響:______________________________。

(3)過程Ⅲ、Ⅳ反應如下:

①壓強為pkPa時,溫度對二甲醚和乙酸甲酯平衡轉化率的影響如圖甲所示，則ΔH1________(填“>”或“<”,下同)0,ΔH2____________0。溫度對平衡體系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影響如圖乙所示。在300～600 K范圍內，乙酸甲酯的百分含量逐漸增大，而乙醇的百分含量逐漸減小的原因是________________。

②若壓強為pkPa、溫度為800 K時，向2 L恒容密閉容器中充入1 mol CH3OCH3和1 mol CO發生反應①，2 min時達到平衡，則前2 min內CH3COOCH3的平均生成速率為________，該條件下平衡常數K=________。

【答案】(1)甲醇分子間脫水可以生成二甲醚，實現了甲醇的回收利用，又增加了二甲醚的含量，提高了目標產物的產率(或實現甲醇的回收利用，提高原子利用率等,合理即可)

(2)①-204.7 ②消耗甲醇，促進甲醇合成反應ⅰ平衡右移，CO轉化率增大；生成的H2O(g)，通過水煤氣變換反應ⅲ消耗部分CO

(3)①< < 300～600 K 范圍內，隨著溫度升高，反應①對應的平衡體系向逆反應方向移動的程度比反應②的小 ②0.225 mol·L-1·min-1180