专题16 平衡原理综合应用三年高考化学真题分项版解析原卷版Word格式文档下载.docx
《专题16 平衡原理综合应用三年高考化学真题分项版解析原卷版Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题16 平衡原理综合应用三年高考化学真题分项版解析原卷版Word格式文档下载.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
图（b）为丁烯产率与进料气中n（氢气）/n（丁烷）的关系。
图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是___________。
（3）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。
丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________、____________；
590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_____________。
3．【2017新课标3卷】
砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。
（1）画出砷的原子结构示意图____________。
（2）工业上常将含砷废渣（主要成分为As2S3）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。
写出发生反应的化学方程式________。
该反应需要在加压下进行，原因是________________________。
（3）已知：
As（s）+
H2（g）+2O2（g）=H3AsO4（s）ΔH1
H2（g）+
O2（g）=H2O（l）ΔH2
2As（s）+
O2（g）=As2O5（s）ΔH3
则反应As2O5（s）+3H2O（l）=2H3AsO4（s）的ΔH=_________。
（4）298K时，将20mL3xmol·
L−1Na3AsO3、20mL3xmol·
L−1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：
（aq）+I2（aq）+2OH−（aq）
（aq）+2I−（aq）+H2O（l）。
溶液中c（
）与反应时间（t）的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是__________（填标号）。
a．溶液的pH不再变化
b．v（I−）=2v（
）
c．c（
）/c（
）不再变化
d．c（I−）=ymol·
L−1
②tm时，v正_____v逆（填“大于”“小于”或“等于”）。
③tm时v逆_____tn时v逆（填“大于”“小于”或“等于”），理由是_____________。
④若平衡时溶液的pH=14，则该反应的平衡常数K为___________。
4．【2017天津卷】
（14分）某混合物浆液含有Al（OH）3、MnO2和少量Na2CrO4,。
考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（见图2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。
回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。
Ⅰ．固体混合物的分离和利用（流程图中的部分分离操作和反应条件未标明）
（1）反应①所加试剂NaOH的电子式为_________。
B→C的反应条件为__________，C→Al的制备方法称为______________。
（2）该小组探究反应②发生的条件。
D与浓盐酸混合，不加热，无变化，加热有Cl2生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生Cl2。
由此判断影响该反应有效进行的因素有（填序号）___________。
a．温度b．Cl−的浓度c．溶液的酸度
5．【2017江苏卷】
（14分）砷（As）是一些工厂和矿山废水中的污染元素，使用吸附剂是去除水中砷的有效措施之一。
（1）将硫酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合，搅拌使其充分反应，可获得一种砷的高效吸附剂X，吸附剂X中含有
，其原因是___________________________________。
（2）H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与pH的关系分别如题20图-1和题20图-2所示。
①以酚酞为指示剂（变色范围pH8.0~10.0），将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中，当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。
该过程中主要反应的离子方程式为_____________________。
②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4
H2AsO4−+H+的电离常数为Ka1，则pKa1=____（pKa1=−lgKa1）。
（3）溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响。
pH=7.1时，吸附剂X表面不带电荷；
pH>
7.1时带负电荷，pH越高，表面所带负电荷越多；
pH<
7.1时带正电荷，pH越低，表面所带正电荷越多。
pH不同时吸附剂X对三价砷和五价砷的平衡吸附量（吸附达平衡时单位质量吸附剂X吸附砷的质量）如题20图−3所示。
①在pH7~9之间，吸附剂X对五价砷的平衡吸附量随pH升高而迅速下降，其原因是_____________。
②在pH4~7之间，吸附剂X对水中三价砷的去除能力远比五价砷的弱，这是因为___________。
提高吸附剂X对三价砷去除效果可采取的措施是____________________________________。
6．【2017北京卷】
（13分）TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：
资料：
TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸点/℃
58
136
181（升华）
316
1412
熔点/℃
−69
−25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
——
微溶
难溶
（1）氯化过程：
TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（g）+O2（g）ΔH1=+175.4kJ·
mol-1
2C（s）+O2（g）=2CO（g）ΔH2=-220.9kJ·
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：
CO2生成CO反应的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：
_______________。
7．【2016新课标1卷】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：
（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。
①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，则该反应的ΔH______0（填“大于”“小于”或“等于”）。
8．【2016新课标2卷】丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（CH3CN）等，回答下列问题：
（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：
①C3H6（g）+NH3（g）+3/2O2（g）=C3H3N（g）+3H2O（g）ΔH=-515kJ/mol
①C3H6（g）+O2（g）=C3H4O（g）+H2O（g）ΔH=-353kJ/mol
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，最高产率对应温度为460℃。
低于460℃时，丙烯腈的产率________（填“是”或者“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B．平衡常数变大C．副反应增多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_______________。
进料氨、空气、丙烯的理论体积约为________。
9．【2016新课标3卷】煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。
（1）NaClO2的化学名称为_______。
（2）在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323K，NaClO2溶液浓度为5×
10−3mol·
L−1。
反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
SO42−
SO32−
NO3−
NO2−
Cl−
c/（mol·
L−1）
8.35×
10−4
6.87×
10−6
1.5×
1.2×
10−5
3.4×
10−3
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________。
增加压强，NO的转化率______（填“提高”、“不变”或“降低”）。
②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐______（填“增大”“不变”或“减小”）。
③由实验结果可知，脱硫反应速率______脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。
原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是___________。
（3）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中，SO2和NO的平衡分压pe如图所示。
①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________（填“增大”、“不变”或“减小”）。
②反应ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−的平衡常数K表达式为___________。
（4）如果采用NaClO、Ca（ClO）2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析，Ca（ClO）2相比NaClO具有的优点是_______。
10．【2016浙江卷】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。
研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。
反应的热化学方程式如下：
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7kJ·
mol-1I
CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）ΔH2II
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:
2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：
【备注】Cat.1:
Cu/ZnO纳米棒；
Cat.2:
Cu/ZnO纳米片；
甲醇选择性：
转化的CO2中生成甲醇的百分比
①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·
mol-1和-285.8kJ·
②H2O（l）＝H2O（g）ΔH3=44.0kJ·
请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：
（1）反应I的平衡常数表达式K=________；
（2）有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有。
A．使用催化剂Cat.1
B．使用催化剂Cat.2
C．降低反应温度
D．投料比不变，增加反应物的浓度
E．增大CO2和H2的初始投料比
（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是。
（4）在图中分别画出反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程～能量”示意图。
11．【2016海南卷】顺-1，2-二甲基环丙烷和反-1，2-二甲基环丙烷可发生如下转化：
该反应的速率方程可表示为：
v（正）=k（正）c（顺）和v（逆）=k（逆）c（反），k（正）和k（逆）在一定温度时为常数，分别称作正，逆反应速率常数。
（1）已知：
t1温度下，k（正）=0.006s－1，k（逆）=0.002s－1，该温度下反应的平衡常数值K1=_____；
该反应的活化能Ea（正）小于Ea（逆），则△H________0（填“小于”“等于”或“大于”）。
（2）t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_______（填曲线编号），平衡常数值K2=_____；
温度t2___t1（填“小于”“等于”或“大于”）,判断理由是______。
12．【2016上海卷】随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究的重点。
完成下列填空：
（1）目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为：
CO2（g）+4H2（g）
CH4（g）+2H2O（g）
已知H2的体积分数随温度升高而增加。
若温度从300℃升至400℃，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。
（选填“增大”、“减小”或“不变”）
v正
v逆
平衡常数K
转化率α
（2）相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：
[CO2]/mol·
L-1
[H2]/mol·
[CH4]/mol·
[H2O]/mol·
平衡Ⅰ
a
b
c
d
平衡Ⅱ
m
n
x
y
a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为_________。
13．【2016四川卷】资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。
磷尾矿主要含Ca5（PO4）3F和CaCO3·
MgCO3。
某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案，制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg（OH）2、P4和H2，其简化流程如下：
①Ca5（PO4）3F在950℃不分解；
②4Ca5（PO4）3F+18SiO2+30C
2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4
请回答下列问题：
（6）在一定条件下CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g），当CO与H2O（g）的起始物质的量之比为1:
5，达平衡时，CO转化了
。
若akg含Ca5（PO4）3F（相对分子质量为504）的质量分数为10%的磷尾矿，在上述过程中有b%的Ca5（PO4）3F转化为P4，将产生的CO与H2O（g）按起始物质的量之比1:
3混合，则相同条件下达平衡时能产生H2________kg。
14．【2016天津卷】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。
（2）氢气可用于制备H2O2。
H2（g）+A（l）=B（l）ΔH1
O2（g）+B（l）=A（l）+H2O2（l）ΔH2
其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2（g）+O2（g）=H2O2（l）的ΔH____0（填“＞”、“<
”或“=”）。
（3）在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：
MHx（s）+yH2（g）
MHx+2y（s）ΔH<
0达到化学平衡。
下列有关叙述正确的是________。
a．容器内气体压强保持不变
b．吸收ymolH2只需1molMHx
c．若降温，该反应的平衡常数增大
d．若向容器内通入少量氢气，则v（放氢）＞v（吸氢）
15．【2015北京卷】
（3）反应Ⅱ：
2H2SO4（l）＝2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）△H=+550kJ/mol
它由两步反应组成：
i．H2SO4（l）＝SO3（g）+H2O（g）△H=+177kJ/mol
ii．SO3（g）分解。
L（L1、L2），X可分别代表压强或温度。
下图表示L一定时，ii中SO3（g）的平衡转化率随X的变化关系。
①X代表的物理量是。
②判断L1、L2的大小关系，并简述理由：
。
16．【2015新课标1卷】
（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。
（4）Bodensteins研究了下列反应：
2HI（g）
H2（g）+I2（g）
在716K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
20
40
60
80
120
x（HI）
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
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=0.0027min-1，在t=40min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）
17．【2015新课标2卷】
（14分）甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。
利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：
①CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）△H1
②CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）△H2
③CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）△H3
（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：
由此计算△H1＝kJ·
mol-1，已知△H2＝-58kJ·
mol-1，则△H3＝kJ·
mol-1。
（2）反应①的化学平衡常数K的表达式为；
图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为（填曲线标记字母），其判断理由是。
（3）合成气的组成n（H2）/n（CO+CO2）＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。
α（CO）值随温度升高而（填“增大”或“减小”），其原因是。
图2中的压强由大到小为_____，其判断理由是_____。
18．【2015浙江卷】
（15分）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
（2）维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。
已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝____________（用α等符号表示）。
（3）工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气（原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9），控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。
在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性（指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如下：
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实___________。
②控制反应温度为600℃的理由是____________。
（4）某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯－二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。
保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；
该工艺中还能够发生反应：
CO2＋H2＝CO＋H2O，CO2＋C＝2CO。
新工艺的特点有_________（填编号）。
①CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气，可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO2资源利用
19．【2015重庆卷】
（14分）我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。
（3）研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。
关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是。
A．降低了反应的活化能B．增大了反应的速率
C．降低了反应的焓变D．增大了反应的平衡常数
20．【2015天津卷】
（14分）FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl3高效，且腐蚀性小。
（3）FeCl3在溶液中分三步水解：
Fe3＋+H2O
Fe（OH）2++H＋K1
Fe（OH）2++H2O
Fe（OH）2++H＋K2
Fe（OH）++H2O
Fe（OH）3+H＋K3
以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是。
通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氧化铁，离子方程式为：
xFe3++yH2O
Fex（OH）y（3x-y）++yH+
欲使平衡正向移动可采用的方法是（填序号）。
a．降温b．加水稀释
c．加入NH4Cld．加入NaHCO3
室温下，使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是。
（4）天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如下图所示。
由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe（mg·
L-1）表示]的最佳范围约为mg·
L-1。
21．【2015上海卷】
（本题共12分）白云石的主要成份是CaCO3·
MgCO3，在我国有大量的分布。
以白云石为原料生产的钙镁系列产品有广泛
升级会员 