高考化学复习材料
可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正
=________eV,写出该步骤的化学方程式
___________________________________________________________________。
(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。
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计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率v(a)=________kPa·min-1。467℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。489℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。
解析 (1)由题给信息①可知,H2(g)+CoO(s)
Co(s)+H2O(g)(ⅰ) K1=
Co(s)+CO2(g)(ⅱ)
c(H2O)1-0.025 0
==39,由题给信息②可知,CO(g)+CoO(s)c(H2)0.025 0
c(CO2)1-0.019 2K2==≈51.08。相同温度下,平衡常数越大,反应倾向越大,故Co还
c(CO)0.019 2
原氧化钴的倾向大于H2。
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(2)第(1)问和第(2)问的温度相同,利用盖斯定律,由(ⅱ)-(ⅰ)得CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) K=
K251.08=≈1.31。设起始时CO(g)、H2O(g)的物质的K139
量都为1 mol,容器体积为1 L,在721 ℃下,反应达平衡时H2的物质的量为x mol。
CO(g) + H2O(g)
H2(g) + CO2(g)
起始 1 mol 1 mol 0 0 转化 x mol x mol x mol x mol 平衡 (1-x)mol (1-x)mol x mol x mol
x2
K==1.31,若K取1,则x=0.5,φ(H2)=0.25;若K取4,则x≈0.67,φ(H2)
(1-x)2
≈0.33。氢气的物质的量分数介于0.25与0.33之间,故选C。
(3)观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知,终态物质相对能量低于始态物质相对能量,说明该反应是放热反应,ΔH小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大,活化能越大,由题图知,最大活化能E正=1.86 eV-(-0.16 eV)=2.02 eV,该步起始物质为COOH*+H*+H2O*,产物为COOH*+2H*+OH*。
(4.08-3.80)kPa(4)由题图可知,30~90 min内v(a)==0.004 7 kPa·min-1。水煤气
90 min-30 min变换中CO是反应物,H2是产物,又该反应是放热反应,升高温度,平衡向左移动,重新达到平衡时,H2的压强减小,CO的压强增大。故a曲线代表489 ℃时pH2随时间变化关系的曲线,d曲线代表489 ℃时pCO随时间变化关系的曲线,b曲线代表467 ℃时
pH2随时间变化关系的曲线,c曲线代表467 ℃时pCO随时间变化关系的曲线。
答案 (1)大于 (2)C (3)小于 2.02 COOH*+H*+H2O*===COOH*+2H*+OH*(或H2O*===H*+OH*) (4)0.004 7 b c a d
4.二氧化碳是潜在的碳资源,无论是天然的二氧化碳气藏,还是各种炉气、尾气、副产气,进行分离回收和提浓,合理利用,意义重大。
(1)在空间站中常利用CO2(g)+2H2(g)
C(s)+2H2O(g),再电解水实现O2的循
环利用,350 ℃时,向体积为2 L的恒容密闭容器中通入8 mol H2和4 mol CO2发生以上反应。
①若反应起始和平衡时温度相同(均为350 ℃),测得反应过程中压强(p)随时间(t)的
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变化如图中a所示,则上述反应的ΔH________0(填“>”或“<”);其他条件相同时,若仅改变某一条件,测得其压强(p)随时间(t)的变化如图中曲线b所示,则改变的条件是_________________________________________________。
②图是反应平衡常数的对数与温度的变化关系图,m的值为________________。
(2)CO2在 Cu-ZnO催化下,同时发生如下反应Ⅰ,Ⅱ,是解决温室效应和能源短缺的重要手段。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1<0
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
保持温度T时,在容积不变的密闭容器中,充入一定量的CO2及H2,起始及达平衡时,容器内各气体物质的量及总压强如下表:
起始/mol 平衡/mol CO2 0.5 H2 0.9 CH3OH(g) 0 CO 0 H2O(g) 0 0.3 总压强/kPa p0 p n=
n 若反应Ⅰ、Ⅱ均达平衡时,p0=1.4p,则表中___________________________________________________________________;
反应1的平衡常数Kp=____________(kPa)-2。(用含p的式子表示)
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(3)Al-CO2电池是一种以低温熔融盐[Al2(CO3)3]为电解质,以完全非碳的钯Pd包覆
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纳米多孔金属为催化剂正极的可充电电池。正极反应为:3CO2+4e-===2CO23+C,则
生成Al的反应发生在________极(填“阳”或“阴”),该电池充电时反应的化学方程式为___________________________________________。
解析 (1)①根据PV=nRT,此反应V一定,正反应n在减小,图像显示压强在增大,确定温度在升高,所以正反应为放热反应,ΔH<0;根据图像分析发现b线相对于a线不同点只是速率加快,达到平衡时间缩短,确定改变的条件是催化剂;
② CO2(g)+2H2(g)
C(s)+2H2O(g)
c(初) 2 4 0
Δc x 2x 2x
c(平) 2-x 4-2x 2x
(2-x+4-2x+2x)/(2+4)=5/6,解得x=1。 22
K==1,lgK=lg1=0
1×22
(2)根据表格列出各物质物质的量变化: Ⅰ CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1<0
Δn n 3n n n Ⅱ. CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
Δn 0.3-n 0.3-n 0.3-n 0.3-n
平衡时各物质的量为:CO2(g):0.5-n-0.3+n=0.2 mol H2(g):0.9-3n-0.3+n=0.6-2n
CH3OH(g):n H2O(g)∶0.3 CO(g):0.3-n 根据T、V一定时,压强比等于物质的量之比, 0.5+0.9p0
==1.4,
0.2+0.6-2n+n+0.3+0.3-np计算得出n=0.2。 平衡后物质的总量:
0.2+0.6-2×0.2+0.2+0.3+0.3-0.2=1.0 mol 平衡后各物质分压:CO2(g):(0.2/1)p=0.2p
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H2(g):(0.2/1)p=0.2p CH3OH(g):(0.2/1)p=0.2p H2O(g):(0.3/1)p=0.3p
Kp=
0.2p×0.3p75
=。
(0.2p)3×0.2p2p2
(3)因为放电时Al-3e-===Al3+,则充电时应该是Al3++3e-===Al,得电子为阴极反应;充电时总反应方程式为放电时的逆反应。
答案 (1)①< 加入催化剂 ② 0 75
(2)0.2 2p2
电解
(3)阴 2Al2(CO3)3+3C=====4Al+9CO2
【课后总结】 1.题型特点
这类试题往往以化学反应速率,化学平衡知识为主题,借助图像、图表的手段,综合考查关联知识,关联知识主要有:
(1)ΔH符号的判断、热化学方程式的书写、应用盖斯定律计算ΔH。
(2)化学反应速率的计算与比较,外因对化学反应速率的影响(浓度、压强、温度、催化剂)。
(3)平衡常数、转化率的计算,温度对平衡常数的影响;化学平衡状态的判断,用化学平衡的影响因素进行分析和解释。
(4)在多层次曲线图中反映化学反应速率、化学平衡与温度、压强、浓度的关系。 2.解答化学平衡移动问题的步骤
(1)正确分析反应特点:包括反应物、生成物的状态,气体体积变化、反应的热效应。 (2)明确外界反应条件:恒温恒容、恒温恒压、反应温度是否变化、反应物配料比是否变化。
(3)结合图像或K与Q的关系,平衡移动原理等,判断平衡移动的方向或结果。
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【原创】2020届高考化学考前冲刺提分训练:能量与化学平衡综合型【答案+详解、课后总结】
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