化学反应原理专题2

化学反应原理专题【速率和平衡】1．I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)+I—(aq)I3—(aq)。某I2、KI溶液中，I3—的物质的量浓度c(I3—)与温度T的关系如图所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）。下列说法正确的是A．反应I2(aq)+I—(aq)=I3—(aq)的△H＞0B．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2C．若反应进行到状态D时，一定有v正＞v逆D．状态A与状态B相比，状态A的c(I2)大2．在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下（已知223()32()NgHNHg△H=-92.4kJ·mol-1）下列说法正确的是A.122ccB.92.4abC.232ppD.131反应速率与颜色3．将一定量的NO2充入注射器中后封口，如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。已知反应：2NO2(红棕色)N2O4(无色)ΔH0。下列说法正确的是A．b点的操作是拉伸注射器B．c点与a点相比，c(NO2)增大，c(N2O4)减小C．d点：v(正)v(逆)D．若注射器绝热(不与外界进行热交换)，则压缩达新平衡后平衡常数K值减小反应速率与接触面积4．不锈钢生产过程中产生的酸洗废液（含有NO3－、Cr2O72－、Cu2+等）可以用零价铁（Fe）处理。处理前调节酸洗废液的pH=2，进行如下实验：（1）在废液中投入足量铁粉，测得溶液中氮元素的存在形式及含量如下：初始浓度（mg/L）处理后浓度（mg/L）NO3－中的氮元素604.32NO2－中的氮元素00.34NH4+中的氮元素038.64溶液中的氮元素的总量6043.30①铁粉去除NO3－时，主要反应的离子方程式是。②处理前后溶液中氮元素的总量不相等，可能的原因是。（2）其他条件相同时，铁粉投入量（均足量）对废液中NO3－去除效果如下：①0-20min之间铁粉的投入量不同，NO3－去除率不同的原因是。②已知：Ⅰ．在铁粉去除NO3－的过程中，铁粉表面会逐渐被FeOOH和Fe3O4覆盖。FeOOH阻碍Fe和NO3－的反应，Fe3O4不阻碍Fe和NO3－的反应。Ⅱ．2FeOOH＋Fe2+=Fe3O4＋2H+在铁粉去除NO3－的过程中，下列措施能提高NO3－去除率的是。（填字母）a．通入氧气b．加入盐酸c．加入氯化亚铁溶液d．加入氢氧化钠溶液（3）相同条件下、同一时间段内，废液中共存离子对NO3－去除率的影响如下图：Cu2+和Cr2O72－对NO3－去除率产生的不同影响及原因是。答案：（1）①4Fe+10H++NO3-=4Fe2++NH4++3H2O②有N2或氮的氧化物从溶液中逸出（2）①铁粉表面积越大，反应速率越快②bc（3）Cu2+被Fe置换生成Cu，与Fe形成原电池，加快反应速率；Cr2O72－氧化Fe2+生成Fe3+，进而形成FeOOH，阻碍反应进行转化率和选择性5．二氧化碳是主要的温室气体，也是一种工业原料。将其固定及利用，有利于缓解温室效应带来的环境问题。（1）用二氧化碳合成甲醇。已知：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)△H1＝－484kJ/mol2CH3OH(g)＋3O2(g)＝2CO2(g)+4H2O(g)△H2＝－1348kJ/mol在催化剂作用下，CO2（g）和H2（g）反应生成CH3OH（g）和H2O（g），该反应的热化学方程式是________。（2）用二氧化碳合成低密度聚乙烯（LDPE）。以纳米二氧化钛膜为工作电极，常温常压电解CO2，可制得LDPE，该电极反应可能的机理如下图所示。①过程Ⅰ~Ⅲ中碳元素均发生________反应（填“氧化”或“还原”）。②CO2转化为LDPE的电极反应式是（补充完整并配平）2nCO2+□________+□________=H2CCH2n+□________。③工业上生产1.4×104kg的LDPE，理论上需要标准状况下CO2的体积是______L。（3）用二氧化碳与环氧丙烷(H2CCHCH3O)反应合成可降解塑料PPC，同时也能生成副产物CPC，其化学反应过程中的能量变化如下图所示；在不同温度和压强下，PPC的选择性（产物中PPC的质量与产物总质量的比值）和总产率（产物总质量与反应物投料总质量的比值）如下表所示。①通过表中数据ⅰ、ⅱ、ⅲ可以得出的结论是________；在25℃时，实际生产中选择反应压强为1.5MPa，而不是2.0MPa，理由是________。②通过表中数据ⅱ、ⅳ、ⅴ可知温度升高会使PPC的选择性下降，结合上图说明其原因可能是________。序号温度/℃压强/MPa总产率/%PPC的选择性/%ⅰ250.590.092.1ⅱ251.594.9＞99ⅲ252.095.4＞99ⅳ401.595.696.2ⅴ601.599765.（1）3H2(g)+CO2(g)＝CH3OH(g)+H2O(g)△H＝－52kJ/mol（2）①还原②2nCO2+e—+H+=H2CCH2n+H2O③2.24×107（3）①其他条件不变时，压强升高，PPC的选择性及总产率均增大压强升高，对生产设备、能源等要求高，成本增大；且压强由1.5MPa增大到2.0PMa，总产率增大并不多②温度升高，可能生成了副产物CPC6．甲醇是重要的化工原料，发展前景广阔。（1）利用甲醇可制成微生物燃料电池（利用微生物将化学能直接转化成电能的装置）。某微生物燃料电池装置如右图所示：A极是________极（填“正”或“负”），其电极反应式是________。（2）研究表明CO2加氢可以合成甲醇。CO2和H2可发生如下两个反应：I．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1II．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2①反应I的化学平衡常数表达式K＝________。②有利于提高反应I中CO2的平衡转化率的措施有________（填序号）。a．使用催化剂b．加压c．增大CO2和H2的初始投料比③研究温度对于甲醇产率的影响。在210℃~290℃，保持原料气中CO2和H2的投料比不变，按一定流速通过催化剂甲，主要发生反应I，得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如右图所示。ΔH1________0（填“＞”、“＝”或“＜”），其依据是________。④某实验控制压强一定，CO2和H2初始投料比一定，按一定流速通过催化剂乙，经过相同时间测得如下实验数据（反应未达到平衡状态）：T（K）CO2实际转化率（%）甲醇选择性（%）【注】54312.342.355315.339.1【注】甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比表中实验数据表明，升高温度，CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低，其原因是________。6．（1）负（1分）CH3OH—6e−+H2O==CO2+6H+（2分）（2）①32322(CHOH)(HO)(CO)(H)cccc（1分）②b（1分）③＜（1分）温度升高，甲醇的平衡产率降低（2分）④温度升高，I、II的反应速率均加快，但对II的反应速率的影响更大。（2分）4n12n12n平衡图像和催化剂7.CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的气体，用于生产多种化工产品。该技术中的化学反应为：CH4(g)＋3CO2(g)2H2O(g)＋4CO(g)△H＝＋330kJ/mol下图表示初始投料比n(CH4)∶n(CO2)为1∶3或1∶4时，CH=的转化率在不同温度（T1、T2）下与压强的关系。[注：投料比用a1、a2表示]①a2＝。②判断T1与T2的大小关系，并说明理由：。（2）CH4超干重整CO2的催化转化原理示意图如下：①过程I，生成1molH2时吸收123.5kJ热量，其热化学方程式是。②过程II，实现了含氢物种与含碳物种的分离。生成H2O(g)的化学方程式是。③假设过程I和过程II中的各步均转化完全，下列说法正确的是。（填序号）a．过程I和过程II中均发生了氧化还原反应b．过程II中使用的催化剂为Fe3O4和CaCO3c．若过程I投料，可导致过程II中催化剂失效（1）①1：4②T2T1，正反应为吸热反应，温度升高时甲烷的转化率增大（2）①CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH＝+247kJ/mol②4H2+Fe3O43Fe+4H2O③ac【电解质溶液综合】8．液滴定20.00mL0.10000mol/LCH3COOH溶液滴定曲线如右图。下列说法正确的是A.点①所示溶液中：B.点②所示溶液中：C.点③所示溶液中：D.滴定过程中可能出现：9．硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如右图，下列说法正确的是A．温度一定时，Ksp(SrSO4)随24()cSO的增大而减小B．三个不同温度中，313K时Ksp(SrSO4)最大C．283K时，图中a点对应的溶液是不饱和溶液D．283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后变为不饱和溶液10．电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量，根据溶液电导率变化可以确定滴定反应的终点。右图是KOH溶液分别滴定HCl溶液和CH3COOH溶液的滴定曲线示意图。下列示意图中，能正确表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和CH3COOH混合溶液的滴定曲线的是10．已知：①25℃时弱电解质高电离开平衡数：Ka（CH3COOH）＝51.810，Ka（HSCN）＝0.13；难溶电解质的溶度积学数：Kap（CaF2）＝101.510②25℃时，32.010mol·L-1氢氟酸水溶液中，调节溶液pH（忽略体积变化），得到c（HF）、c（F-）与溶液pH的变化关系，如下图所示：请根据以下信息回答下列问题：（1）25℃时，将20mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液和20mL0.10mol·L-1HSCN溶液分别与20mL0.10mol·L-1NaHCO3溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）变化的示意图为：反应初始阶段，两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是，反应结束后所得两溶液中，c（CH3COO-）c（SCN-）（填“＞”、“＜”或“＝”）（2）25℃时，H+、HF电离夹角常数的数值Ka，列式并说明得出该常数的理由。（3）-34.010mol·L-1HF溶液与-44.010mol·L-1CaCl2溶液等体积混合，调节混合液pH为4.0（忽略调节混合液体积的变化），通过列式计算说明是否有沉淀产生。（1）HSCN的酸性比CH3COOH强，其溶液中的c(H+)较大，故其溶液与NaHCO3溶液的反应速率较快；（2）3．5×10-4；（3）查图当pH=4.0时，溶液中的c（F-）=1.6×10-3mol·L-1，而溶液中的c(Ca2+)=2.0×10-4mol·L-1。则c2（F-）×c（Ca2+）=5.1×10-10Kap（CaF2），有沉淀产生。11．元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4−(绿色)、Cr2O72−(橙红色）、CrO42−（黄色）等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：（1）Cr3+与Al3+的化学性质相似，在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，可观察到的现象是_________。（2）CrO42−和Cr2O72−在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0mol·L−1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72−)随c(H+)的变化如图所示。0.10.20.30.40.51.02.03.04.05.06.0c(H+)/(10-7mol·L-1)C(Cr2O7)/(mol·L-1)2-A①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应____________。②由图可知，溶液酸性增大，CrO42−的平衡转化率__________（填“增大“减小”或“不变”）。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为__________。③升高温度，溶液中CrO42−的平衡转化率减小，则该反