浙江省2018版考前特训（2019年10月）加试30分特训：3 热化学与化学平衡原理含答案及解析

浙江省2018版考前特训（2019年10月）加试30分特训：3 热化学与化学平衡原理【含答案及解析】

姓名___________ 班级____________ 分数__________

题号 得分 一 总分 一、简答题

1. 以氧化铝为原料 ， 通过碳热还原法可合成氮化铝 (AlN)； 通过电解法可制取铝 。 电解铝时阳极产生的 CO 2 可通过二氧化碳甲烷化再利用 。 请回答 ：

(1) 已知 ：2Al 2 O 3 (s)===4Al(g)＋3O 2 (g) ΔH 1 ＝3 351 kJ·mol － 1 2C(s)＋O 2 (g)===2CO(g) ΔH 2 ＝－221 kJ·mol － 1 2Al(g)＋N 2 (g)===2AlN(s) ΔH 3 ＝－318 kJ·mol － 1

碳热还原 Al 2 O 3 合成 AlN 的总热化学方程式是 ________________________ ， 该反应自发进行的条件 ________ 。

(2) 在常压 、Ru/TiO 2 催化下 ，CO 2 和 H 2 混合气体 ( 体积比 1∶4， 总物质的量 a mol) 进行反应 ， 测得 CO 2 转化率 、CH 4 和 CO 选择性随温度变化情况分别如图 1 和图 2 所示 ( 选择性 ： 转化的 CO 2 中生成 CH 4 或 CO 的百分比 )。 反应 Ⅰ CO 2 (g)＋4H 2 (g) CH 4 (g)＋2H 2 O(g) ΔH 4 反应 Ⅱ CO 2 (g)＋H 2 (g) CO(g)＋H 2 O(g) ΔH 5

图 1 图 2 ① 下列说法不正确的是 ________ 。 A．ΔH 4 小于零

B． 温度可影响产物的选择性

C．CO 2 平衡转化率随温度升高先增大后减少

D． 其他条件不变 ， 将 CO 2 和 H 2 的初始体积比改变为 1∶3， 可提高 CO 2 平衡转化率

②350 ℃ 时 ， 反应 Ⅰ 在 t 1 时刻达到平衡 ， 平衡时容器体积为 V L， 该温度下反应 Ⅰ 的平衡常数为 ________ ( 用 a、V 表示 )。

③350 ℃ 下 CH 4 物质的量随时间的变化曲线如图 3 所示 。 画出 400 ℃ 下 0～t 1 时刻 CH 4 物质的量随时间的变化曲线 。 __________________________

图 3

(3) 据文献报道 ，CO 2 可以在碱性水溶液中电解生成甲烷 ， 生成甲烷的电极反应式是 ______ 。

2. 氯及其化合物在生活和生产中应用广泛 。 (1) 已知 ： 900 K 时 ， 4HCl(g) ＋ O 2 (g) 2Cl 2 (g) ＋ 2H 2 O(g) ， 反应自发 。

① 该反应是放热还是吸热 ， 判断并说明理由 ___________________________ 。 ②900 K 时 ， 体积比为 4∶1 的 HCl 和 O 2 在恒温恒容的密闭容器中发生反应 ， HCl 的平衡转化率 α(HCl) 随压强 (p) 变化曲线如图 。 保持其他条件不变 ， 升温到 T K( 假定反应历程不变 ) ， 请画出压强在 1.5×10 5 ～ 4.5 ×10 5 Pa 范围内 ， HCl 的平衡转化率 α(HCl) 随压强 (p) 变化曲线示意图 。 _____________________

(2) 已知 ： Cl 2 (g) ＋ 2NaOH(aq)===NaCl(aq) ＋ NaClO(aq) ＋ H 2 O(l) ΔH l ＝－ 102 kJ·mol － 1

3Cl 2 (g) ＋ 6NaOH(aq)===5NaCl(aq) ＋ NaClO 3 (aq) ＋ 3H 2 O(l) ΔH 2 ＝－ 422 kJ·mol － 1

① 写出在溶液中 NaClO 分解生成 NaClO 3 的热化学方程式 ： ________________________________ 。

② 用过量的冷 NaOH 溶液吸收氯气 ， 制得 NaClO 溶液 ( 不含 NaClO 3 ) ， 此时

ClO － 的浓度为 c 0 mol·L － 1 ； 加热时 NaClO 转化为 NaClO 3 ， 测得 t 时刻溶液中 ClO － 浓度为 c t mol·L － 1 ， 写出该时刻溶液中 Cl － 浓度的表达式 ： c(Cl － ) ＝ ________________ ( 用 c 0 、 c t 表示 )mol·L － 1 。 ③ 有研究表明 ， 生成 NaClO 3 的反应分两步进行 ： Ⅰ.2ClO － ===ClO ＋ Cl －

Ⅱ.ClO ＋ ClO － ===ClO ＋ Cl －

常温下 ， 反应 Ⅱ 能快速进行 ， 但氯气与 NaOH 溶液反应很难得到 NaClO 3 ， 试用碰撞理论解释其原因 ：

______________________________________________________ 。

3. 高温下用 H 2 还原 CuCl 制备活性铜 ， 反应原理如下 ： 2Cu(s) ＋ Cl 2 (g) 2CuCl(s) ΔH 1 ＝－ 36 kJ·mol － 1 ① H 2 (g) ＋ 2CuCl(s) 2Cu(s) ＋ 2HCl(g) ΔH 2 ② 有关物质的键能数据如下表 ：p

4. 物质 H 2 Cl 2 HCl 键能 /kJ·mol － 1 436 243 432 (1)ΔH 2 ＝ ________ kJ·mol － 1 。

(2) 经测定反应 ② 制备活性铜的反应趋势大 ， 原因是 __________ 。

(3) 在某温度下 ， 反应 ① 达到平衡状态 ， 在 t l 时 ， 增加压强到原来的 2 倍 (Cu 的量足够 ) ， 在图中画出 Cl 2 浓度的变化趋势线 。 ________________________

(4) 白色不溶于水的 CuCl 可以由电解法制得 ， 如图所示 ：

① 装置中用的交换膜为 ________ 。

A ． 阳离子交换膜 B ． 阴离子交换膜 C ． 质子交换膜 D ． 氢氧根离子交换膜

② 阳极的电极反应式为 ______________________________________________ 。 (5) 已知 CuCl 可溶解于稀硝酸 ， 写出该反应的化学方程式 ：

________________________________________________________________________ 。 (6) 根据已学知识写出制取 CuCl 的一种方法 ， 用化学方程式表示 ： ____________________________ 。

5. 煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案 。 最常见的气化方法为用煤生产水煤气 ， 而当前比较流行的液化方法为用煤生产 CH 3 OH 。 已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如下 ： ①CO 2 (g) ＋ 3H 2 (g) CH 3 OH(g) ＋ H 2 O(g) ΔH 1 ＝－ 90.8 kJ·mol － 1

②CO(g) ＋ H 2 O(g) CO 2 (g) ＋ H 2 (g) ΔH 2 ＝－ 41.2 kJ·mol － 1 ③CO(g) ＋ 2H 2 (g) CH 3 OH(g) ΔH 3

850 ℃ 平衡常数分别为 K 1 ＝ 160 、 K 2 ＝ 243 、 K 3 ＝ 160 ， 甲醇可以与乙酸反应制香料 C H 3 OH(l) ＋ CH 3 COOH(l) CH 3 COOCH 3 (l) ＋ H 2 O(l) 。

(1) 则反应 ΔH 3 ＝ ____________ ， 制香料反应的 K 的表达式 ________________ 。 (2) 由 CO 合成甲醇时 ， 以下有关该反应的说法正确的是 ________ ( 填字母 ) 。 A ． 恒温 、 恒容条件下 ， 若容器内的压强不发生变化 ， 则可逆反应达到平衡 B ． 一定条件下 ， H 2 的消耗速率是 CO 的消耗速率的 2 倍时 ， 可逆反应达到平衡

C ． 使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高 CH 3 OH 的产率

D ． 某温度下 ， 将 2 mol CO 和 6 mol H 2 充入 2 L 密闭容器中 ， 充分反应 ， 达到平衡后 ， 测得 c(CO) ＝ 0.2 mol·L － 1 ， 则 CO 的转化率为 80%

(3)850 ℃ 时 ， 在密闭容器中进行反应 ① ， 开始时只加入 CO 2 、 H 2 ， 反应 10 min 后测得各组分的浓度如下表 。 比较正 、 逆反应的速率的大小 ： v 正

________ ( 填 “ ＞ ”“ ＜ ” 或 “ ＝ ”)v 逆 ， 该时间段内反应速率 v(H 2 ) ＝ ____________________________________________________ 。p

6. 物质 H 2 CO 2 CH 3 OH H 2 O 浓度 /mol·L － 1 0.2 0.2 0.4 0.4

(4) 在一定条件下 3 L 恒容密闭 容器中 ， 充入一定量的 H 2 和 CO 2 仅发生反应 ① ， 实验测得反应物在不同起始投入量下 ， 反应体系中 CO 2 的平衡转化率与温度的关系曲线 ， 如图 1 所示 。

①H 2 和 CO 2 的起始的投入量以 A 和 B 两种方式投入 A ： n(H 2 ) ＝ 3 mol ， n(CO 2 ) ＝ 1.5 mol ，

B ： n(H 2 ) ＝ 3 mol ， n(CO 2 ) ＝ 2 mol ， 曲线 Ⅰ 代表哪种投入方式 ________ ( 用 A 、 B 表示 ) 。

② 在温度为 500 K 的条件下 ， 按照 A 方式充入 3 mol H 2 和 1.5 mol CO 2 ， 该反应 10 min 时达到平衡 ， 在此条件下 ， 系统中 CH 3 OH 的浓度随反应时间的变化趋势如图 2 所示 ， 当反应时间达到 3 min 时 ， 迅速将体系温度升至 600 K ， 请在图 2 中画出 3 ～ 10 min 内容器中 CH 3 OH 浓度的变化趋势曲线 。 _____________________

7. 二氧化碳的捕集与利用是实现温室气体减排的重要途径之一 。

(1) 目前工业上使用的捕碳剂有 NH 3 和 (NH 4 ) 2 CO 3 ， 它们与 CO 2 可发生如下可逆反应 ：

2NH 3 (l)＋H 2 O(l)＋CO 2 (g) (NH 4 ) 2 CO 3 (aq) ΔH 1 NH 3 (l)＋H 2 O(l)＋CO 2 (g) NH 4 HCO 3 (aq) ΔH 2 (NH 4 ) 2 CO 3 (aq)＋H 2 O(l)＋CO 2 (g) 2NH 4 HCO 3 (aq) ΔH 3 则 ΔH 3 ＝ ___________ ( 用含 ΔH 1 、ΔH 2 的代数式表示 )。

(2) 利用 CO 2 制备乙烯是我国能源领域的一个重要战略方向 ， 具体如下 ： 方法一 ：CO 2 催化加氢合成乙烯 ， 其反应为 2CO 2 (g)＋6H 2 (g) C 2 H 4 (g)＋4H 2 O(g) ΔH＝a kJ·mol － 1 起始时按 n(CO 2 )∶n(H 2 )＝1∶3 的投料比充入 20 L 的恒容密闭容器中 ， 不同温度下平衡时的 H 2 和 H 2 O 的物质的量如图甲所示 ：

① 下列说法正确的是 ________ ；

A． 该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能

B． 其他条件不变时 ， 若扩大容器容积 ， 则活化分子百分数增大 ，v 正 和 v 逆 均增大

C ． 测得容器内混合气体平均分子量不随时间改变时 ， 说明反应已达到平衡 D． 使用合适的催化剂 ， 可以改变反应历程 ， 减小反应焓变 ， 加快反应速率 ②393 K 下 ，H 2 的平衡转化率为 ________ ( 保留三位有效数字 )；

③393 K 下 ， 该反应达到平衡后 ， 再向容器中按 n(CO 2 )∶n(H 2 )＝1∶3 投入 CO 2 和 H 2 则 “ 无法确定 ”)；

将 _________ ( 填 “ 变大 ”“ 不变 ”“ 变小 ” 或