9.【2018合肥第三次质检】对烟道气中的SO2进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。
Ⅰ.CO还原法
(1)一定条件下,由SO2和CO反应生成S和CO2的能量变化如图甲所示,每生成16gS(s),该反应(填“放出”或“吸收”)的热量为。
(2)在绝热恒容的密闭容器中,进行反应:
2CO(g)+SO2(g)
S(s)+2CO2(g),该反应的平衡常数表达式为。
对此反应下列说法正确的是。
A.若混合气体密度保持不变,则已达平衡状态
B.从反应开始到平衡,容器内气体的压强保持不变
C.达平衡后若再充入一定量CO2,平衡常数保持不变
D.分离出S,正、逆反应速率均保持不变
(3)向2L恒温恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2,分别进行a、b、c三组实验。
在不同条件下发生反应:
2CO(g)+SO2(g)
S(s)+2CO2(g),反应体系总压强随时间的变化曲线如图乙所示,则三组实验温度的大小关系是abc(填“>”“<”或“=”);实验a从反应开始至平衡时,反应速率v(SO2)=。
Ⅱ.Na2SO3溶液吸收法
常温下,用300mL1.0mol·L-1Na2SO3溶液吸收SO2的过程中,溶液pH随吸收SO2物质的量的变化曲线如图丙所示。
(4)若用等体积、等物质的量浓度的下列溶液分别吸收SO2,则理论上吸收量最多的是。
A.NH3·H2OB.Na2SC.Na2CO3D.FeCl3
(5)常温下,H2SO3的二级电离平衡常数Ka2的数值为。
10.【2018辽宁五校协作体联合模拟考试】氨是一种重要的化工原料,请回答下列各题:
已知合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。
图1表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。
图2表示在其他条件不变的情况下,改变初始氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
(1)图1中0~10min内该反应的平均速率v(H2)=,11min时,在其他条件不变的情况下,压缩容器的体积为1L,则n(N2)的变化曲线为(填“a”“b”“c”或“d”)。
(2)图2中,e、f、g三点对应的平衡状态中,N2的转化率最高的是点。
(3)图2中,T1和T2表示温度,对应温度下的平衡常数为K1、K2,则:
T1T2(填“>”“=”或“<”,后同),K1K2。
(4)若开始时向容器中加入1molN2和3molH2,充分反应后,放出的热量92.4kJ(填“<”“>”或“=”),理由是。
(5)为有效提高氢气的转化率,实际生产中宜采取的措施有(填标号)。
A.降低温度B.不断补充氮气C.恒容时,充入氦气D.升高温度E.原料气不断循环F.及时移出氨
(6)氨催化氧化制NO在热的铂铑合金催化下进行,4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g),反应过程中合金始终保持红热,当升高温度时,化学平衡常数K会(填“增大”“减小”或“不变”)。
NH3的转化率在温度为T1时随反应时间(t)的变化曲线如图3所示。
其他条件不变,仅改变温度为T2(T2>T1),在框图中画出温度为T2时,NH3的转化率随反应时间变化的预期结果示意图。
图3
一、考点透视
1.【答案】C
【解析】A项,升高温度,lgK减小,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH<0,A项正确;B项,根据图像,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓,随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小,B项正确;C项,根据图像,没有滴入NaOH溶液时,0.1000mol·L-1HX溶液的pH>1,HX为一元弱酸,C项错误;D项,根据图像可见横坐标越小,纵坐标越大,−lgc(SO
)越小,−lgc(Ba2+)越大,说明c(SO
)越大c(Ba2+)越小,D项正确;答案选C。
2.【答案】
(1)①22;0.02;②及时移去产物;改进催化剂;提高反应物压强(浓度);③大于;1.3
【解析】
(1)①由图示,温度越高反应越快,达到平衡用得时间就越少,所以曲线a代表343K的反应。
从图中读出,平衡以后反应转化率为22%。
设初始加入的三氯氢硅的浓度为1mol·L-1,得到:
2SiHCl3
SiH2Cl2+SiCl4
起始:
100
反应:
0.220.110.11(转化率为22%)
平衡:
0.780.110.11
所以平衡常数K=0.112÷0.782=0.02。
②温度不变,提高三氯氢硅转化率的方法可以是将产物从体系分离(两边物质的量相等,压强不影响平衡)。
缩短达到平衡的时间,就是加快反应速率,所以可以采取的措施是增大压强(增大反应物浓度)、加入更高效的催化剂(改进催化剂)。
③a、b两点的转化率相等,可以认为各物质的浓度对应相等,而a点的温度更高,所以速率更快,即Va>Vb。
根据题目表述得到v正=k正
,v逆=k逆
,当反
应达平衡时v正=v逆,v正=k正
=v逆=k逆
,所以,
=
实际就是平衡常数K值,所以
=0.02。
a点时,转化率为20%,所以计算出:
2SiHCl3
SiH2Cl2+SiCl4
起始:
100
反应:
0.20.10.1(转化率为20%)
平衡:
0.80.10.1
所以
=0.8;
=0.1;所以
=
=
=0.02×
=1.3
3.【答案】
(1)①劣于;相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大;AD;②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)
【解析】
(1)①根据活化能对反应的影响分析;根据反应热结合温度对平衡状态的影响以及图像曲线变化趋势解答;②根据反应速率方程式分析影响其因素结合图像解答。
已知:
C(s)+2H2(g)===CH4(g)△H=-75kJ·mol-1;C(s)+O2(g)===CO2(g)△H=-394kJ·mol-1;C(s)+
O2(g)===CO(g)△H=-111kJ·mol-1;根据盖斯定律可知③×2-②-1即得到改催化从整反应CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)的△H=+247kJ·mol−1。
正反应是体积增大的吸热反应,所以有利于提高CH4平衡转化率的条件是高温低压,答案选某温度下,在体积为2L的容积中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时的转化率是50%,根据方程式可知
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)
起始浓度(mol·L−1)10.500
转化浓度(mol·L−1)0.250.250.50.5
平衡浓度(mol·L−1)0.750.250.50.5
所以其平衡常数为
mol-2·L-2
(2)①根据表中数据可知相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大,所以催化剂X劣于Y。
A.正反应均是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向进行,因此K积、K消均增加,A正确;B.升高温度反应速率均增大,B错误;C.根据A中分析可知选项C错误;D.积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低,这说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大,D正确。
答案选AD。
②根据反应速率方程式可知在p(CH4)一定时,生成速率随p(CO2)的升高而降低,所以根据图像可知pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。
4.【答案】
(1)①30.0;6.0×10-2;②大于;温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放
热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高;③13.4
(2)AC
【解析】
(2)①根据压强之比是物质的量之比计算;根据方程式可知氧气与消耗五氧化二氮的物质的量之比是1∶2,又因为压强之比是物质的量之比,所以消耗五氧化二氮减少的压强是2.9kPa×2=5.8kPa,则此时五氧化二氮的压强是35.8kPa-5.8kPa=30.0kPa,因此此时反应速率v=2.0×10-3×30=6.0×10-2(kPa·min-1);②根据温度对压强和平衡状态的影响分析;由于温度升高,容器容积不变,总压强提高,且二氧化氮二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高,所以若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)大于63.1kPa。
③根据五氧化二氮完全分解时的压强计算出二氧化氮、氧气的压强,然后再根据二氧化氮转化的方程式计算平衡时二氧化氮、四氧化二氮的压强。
根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1kPa,根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8kPa×2=71.6kPa,氧气是35.8kPa÷2=17.9kPa,总压强应该是71.6kPa+17.9kPa=89.5kPa,平衡后压强减少了89.5kPa-63.1kPa=26.4kPa,所以根据方程式2NO2(g)
N2O4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4kPa,二氧化氮对应的压强是71.6kPa-26.4kPa×2=18.8kPa,则反应的平衡常数Kp=
kPa≈13.4kPa;
(2)根据三步反应的特点分析判断。
A.第一步反应快,所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率,A正确;B.根据第二步和第三步可知中间产物还有NO,B错误;C.根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效,C正确;D.第三步反应快,所以第三步反应的活化能较低,D错误。
答案选AC。
二、考点突破
1.【答案】D
【解析】升高温度,正、逆反应速率均增大,A项错误;气体的总质量不变,容器体积不变(恒容),则升高温度,气体的密度不变,B项错误;平衡常数K仅受外界因素温度的影响,故增大压强,K不变,C项错误;增大压强,平衡逆向移动,N2O4的转化率降低,D项正确。
2.【答案】C
【解析】升温反应速率增大,所以正反应速率v(T4)>v(T3)>v(T2),A错误;T3时反应达到平衡状态,升温平衡逆向移动,所以化学平衡常数:
K(T4)v逆,C正确;反应达到平衡状态后,升温平衡逆向移动,所以该可逆反应的正反应为放热反应,D错误。
3.【答案】D
【解析】通过图像知,升高温度,正逆反应速率都增大,但平衡后逆反应速率大于正反应速率,平衡向逆反应方向移动,则正反应是放热反应,选项A错误;题给反应前后气体体积减小,当改变压强时,平衡移动,甲、乙两反应平衡时反应物的百分含量不相等,与图②不符,选项B错误;溶液的导电性与溶液中离子的浓度成正比,乙酸是弱电解质,向乙酸溶液中通入氨气,乙酸和氨气反应生成强电解质乙酸铵,溶液中离子浓度增大,导电性增强,选项C错误;在pH=4左右,氢氧化铁的浓度最小,接近0,氢氧化铜浓度最大,若除去CuSO4溶液中混有的Fe3+,可向溶液中加入适量CuO,调节pH至4左右,使铁离子转变成氢氧化铁沉淀而除去,选项D正确。
4.【答案】D
【解析】分析图像可知,第一次达到平衡时,D的浓度变化值是A的2倍,则可推知x=2,反应在前10min内的平均反应速率v(D)=
=0.30mol·L-1·min-1,A错误;物质C为固体,在平衡常数表达式中,不应出现固体的浓度,B错误;改变压强,该反应平衡不发生移动,C错误。
5.【答案】D
【解析】升高温度,v正和v逆都增大,A项错误;平衡移动与ΔH的变化无关,B项错误;通入稀有气体,压强增大,但反应物和生成物浓度均保持不变,平衡不移动,C项错误;B的平衡转化率为50%,容器容积为1L,则平衡时,c(B)=0.5mol·L-1,c(A)=0.5mol·L-1,c(C)=0.5mol·L-1,则K=
=
=2,D项正确。
6.【答案】C
【解析】根据题图a可知,0~4min时,X、Y的浓度分别减少0.25mol·L-1、0.25mol·L-1,Z的浓度增加0.5mol·L-1,则化学方程式为X(g)+Y(g)
2Z(g),同一反应中各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比,则v(X)=v(Y)=
v(Z),A项错误;题图a中,Y的起始浓度为0.4mol·L-1,平衡浓度为0.15mol·L-1,则Y的转化率为
×100%=62.5%,B项错误;达到平衡时,c(X)=0.05mol·L-1,c(Y)=0.15mol·L-1,c(Z)=0.5mol·L-1,则平衡常数K=
=
≈33.3,C项正确;根据题图b可知,T1条件下反应先达到平衡,则T1>T2,T2→T1,温度升高,c(Z)增大,则平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,ΔH>0,D项错误。
7.【答案】C
【解析】根据表中所给数据可知,容器①和容器②温度相同,但是容器②中CO转化率大,说明p2>p1,容器②与容器③中压强相等,且容器③中温度高于容器②中温度,则反应速率③>②>①,A选项错误;容器①和容器②的温度相同,但容器①和容器②的体积不同,不能确定压强之比,B选项错误;若容器①和容器③的温度相同,且V1>V3,则实验③与实验①相比,平衡正向移动,平衡时CO的转化率大,而实际上实验③和实验①中CO的转化率相同,故升高温度时,平衡逆向移动,所以正反应一定为放热反应,即Q<0,C选项正确;若实验②中CO和H2用量均