2019年
②C3H6(g)+O2(g) C3H4O(g)+H2O(g) ΔH=-353 kJ·mol-1
两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是 ;有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是 。
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时,丙烯腈的产率 (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由
是 ;高于460 ℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是 (双选,填标号)。 A.催化剂活性降低 C.副反应增多
B.平衡常数变大
D.反应活化能增大
(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为 ,理由是 。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为 。
答案 (14分)(1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂 (2)不是 该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低 AC (3)1 该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1
解析 (1)判断反应自发进行的趋势可从熵变和焓变两方面考虑,反应①和②的熵变不大,但焓变均较大,这是导致两个反应在热力学上趋势均很大的主要原因。根据影响平衡移动的因素可知,提高丙烯腈平衡产率(即使反应①的平衡右移)的条件可以是降低温度、降低压强。在影响反应速率的外界因素中,催化剂的影响最大,且不同的反应一般使用的催化剂也不同,因此催化剂是提高丙烯腈反应选择性的关键因素。
(2)温度升高,反应①的平衡常数变小,反应的活化能不变,高于460 ℃时,丙烯腈产率降低的原因可能是催化剂的活性降低、副反应增多,A、C正确。
2019年
(3)由反应①可知n(NH3)∶n(O2)∶n(C3H6)=1∶1.5∶1,由于O2在空气中所占体积分数约为,所以理论上进料气氨、空气、丙烯的体积比V(NH3)∶V(空气)∶V(C3H6)=1∶(1.5×5)∶1=1∶7.5∶1。 17.(2015课标Ⅰ,28,15分)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题:
(1)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2。该反应的还原产物为 。
(2)上述浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子。取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中为 。已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17。
(3)已知反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的ΔH=+11 kJ·mol-1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。
(4)Bodensteins研究了下列反应:
2HI(g) H2(g)+I2(g)
在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:
t/min x(HI) x(HI) 0 20 40 60 80 120 0.784 0.784
1 0.91 0.85 0.815 0.795 0 0.60 0.73 0.773 0.780 ①根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为 。
②上述反应中,正反应速率为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为 (以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min时,v正= min-1。
③由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为 (填字母)。 答案 (15分)(1)MnSO4(或Mn2+)(1分) (2)4.7×10-7(2分)
2019年
(3)299(2分) (4)①(2分)
②k正/K 1.95×10-3(每空2分,共4分) ③A、E(4分)
解析 (1)MnO2在酸性条件下可把I-氧化为I2,自身被还原为Mn2+,即还原产物为MnSO4。 (2)当AgCl开始沉淀时,AgI已经沉淀完全,此时溶液中====4.7×10-7。
(3)设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x kJ,由反应热与键能的关系可
知,2x=436+151+11,解得x=299,故1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为299 kJ。 (4)①观察表中数据知,120 min时反应达到平衡,此时x(HI)=0.784,x(H2)=x(I2)=(1-0.784)×=0.108,故反应的平衡常数K的计算式为=。
②由于v正=k正x2(HI),v逆=k逆x(H2)x(I2),K=,当达到平衡状态时,v正=v逆,即k逆=;在t=40 min时,x(HI)=0.85,v正=k正·x2(HI)=0.002 7 min-1×0.852=1.95×10-3 min-1。
③反应2HI(g) H2(g)+I2(g)是吸热反应,升高温度,反应速率加快,平衡正向移动,x(HI)减小,x(H2)增大,观察图像知,对应的点分别为A和E。
18.(2015山东理综,30,19分)合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能,在配合氢能的开发中起着重要作用。
(1)一定温度下,某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示,纵轴为平衡时氢气的压强(p),横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。
在OA段,氢溶解于M中形成固溶体MHx,随着氢气压强的增大,H/M逐渐增大;在AB段,MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy,氢化反应方程式为:zMHx(s)+H2(g) zMHy(s) ΔH1(Ⅰ);在B点,氢化反应结束,进一步增大氢气压强,H/M几乎不变。反应(Ⅰ)中z= (用含x和y的代数式表示)。温度为T1时,2 g某合金4 min 内吸收氢气240 mL,吸氢速率v= mL·g-1·min-1。反应(Ⅰ)的焓变ΔH1 0(填“>”“=”或“<”)。
2019年
(2)η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例,则温度为T1、T2时,η(T1) η(T2)(填“>”“=”或“<”)。当反应(Ⅰ)处于图中a点时,保持温度不变,向恒容体系中通入少量氢气,达平衡后反应(Ⅰ)可能处于图中的 点(填“b”“c”或“d”),该贮氢合金可通过 或 的方式释放氢气。
(3)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为 。
已知温度为T时:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ·mol-1CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1答案 (1) 30 < (2)> c 加热 减压 (3)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)ΔH=-206 kJ·mol-1
解析 (1)由氢原子守恒可知,zx+2=zy,解得z=;根据题意可知,吸氢速率v==30 mL·g-1·min-1;观察图像可知,升高温度,平衡时氢气的压强增大,即反应(Ⅰ)的平衡逆向移动,故反应(Ⅰ)为放热反应,ΔH1<0。(2)观察图像可知,升高温度不利于氢化反应阶段吸收H2,由于T1 η(T1)>η(T2);在AB段,MHx与H2发生反应(Ⅰ),图中a点时向恒温、恒容体系中通入少量H2,H2被吸收,H/M 增大,平衡后反应(Ⅰ)可能处于c点;反应(Ⅰ)是气体体积减小的放热反应,释放H2时使反应(Ⅰ)逆向移动即可,故可通过加热或减压的方法实现。(3)已知:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ·mol-1①、CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1②,由盖斯定律可知,②-①即得所求热化学方程式:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ΔH=-206 kJ·mol-1。 19.(2014课标Ⅱ,26,13分)在容积为1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g) 2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。回答下列问题: 2019年 (1)反应的ΔH 0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0~60 s时段,反应速率v(N2O4)为 mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为 。 (2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.002 0 mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10 s又达到平衡。 ①T 100 ℃(填“大于”或“小于”),判断理由是 。 ②列式计算温度T时反应的平衡常数 K2 。 (3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由 是 。 答案 (1)大于 0.001 0 0.36 mol·L-1(1分,2分,2分,共5分) (2)①大于(1分) 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高(2分) ②平衡时,c(NO2)=0.120 mol·L-1+0.002 0 mol·L-1·s-1×10 s×2=0.16 mol·L-1 c(N2O4)=0.040 mol·L-1-0.002 0 mol·L-1·s-1×10 s=0.020 mol·L-1 K2==1.3 mol·L-1(3分) (3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动(每空1分,共2分) 解析 (1)随温度升高,混合气体的颜色变深,说明升温平衡向正反应方向移动,ΔH>0。在0~60 s时段,v(N2O4)===0.001 0 mol·L-1·s-1;平衡常数K1===0.36 mol·L-1。 (2)当温度由100 ℃变为T时,N2O4的浓度降低,“三段式”如下: N2O4(g) 2NO2(g)
2020高考化学总复习第二部分专题八化学反应速率和化学平衡检测
