化学平衡高考题 10页

化学平衡高考题 ‎1.【2013-江苏】磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。‎ ‎（1）白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2 在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：‎ ‎2Ca3(PO4)2(s)+‎10C(s)=== 6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) △H1 =+3359.26 kJ·mol－1‎ CaO(s)+SiO2(s)=== CaSiO3(s) △H2 =-89. 61 kJ·mol－1‎ ‎2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+‎10C(s)=== 6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) △H3‎ 则△H3 = kJ·mol－1。‎ ‎（2）白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒，解毒原理可用下列化学方程式表示：‎ ‎11P 4+60CuSO4+96H2O=== 20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4 ‎ ‎60molCuSO4能氧化白磷的物质的量是 。‎ ‎（3）磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得，含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH 的关系如右图所示。‎ ‎ ①为获得尽可能纯的NaH2PO4，pH应控制在 ；pH=8时，溶液中主要含磷物种浓度大小关系为 。 ‎ ‎ ②Na2HPO4 溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl2 溶液，溶液则显酸性，其原因是 ‎ (用离子方程式表示)。 ‎ ‎（4）磷的化合物三氯氧磷()与季戊四醇()以物质的量之比2：1 反应时，可获得一种新型阻燃剂中间体X，并释放出一种酸性气体。季戊四醇与X 的核磁共振氢谱如下图所示。‎ ‎ ①酸性气体是 (填化学式)。‎ ②X的结构简式为 。‎ ‎2.【2013-新课标】在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g)，在一定温度进行如下反应：‎ ‎ A(g)B(g) + C(g ) △H =+85.1kJ·mol-1‎ 反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：‎ 时间t/h ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎8‎ ‎16‎ ‎20‎ ‎25‎ ‎30‎ 总压强p/100kPa ‎4.91‎ ‎5.58‎ ‎6.32‎ ‎7.31‎ ‎8.54‎ ‎9.50‎ ‎9.52‎ ‎9.53‎ ‎9.53‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为 。‎ ‎（2）由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α（A）的表达式为 ，‎ 平衡时A的转化率为 ，列式并计算反应的平衡常数K 。‎ ‎（3）①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n（A）, n总= mol，n（A）＝ mol。‎ ‎ ②下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算：α＝ 。‎ 反应时间t/h ‎0‎ ‎4‎ ‎8‎ ‎16‎ c(A)/(mol·L-1)‎ ‎0.10‎ a ‎0.026‎ ‎0.0065‎ 分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(△t)的规律，得出的结论是 ，‎ 由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c(A)为 mol·L-1。‎ ‎3.【2013-新课标】二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源，由合成气（组成为H2、CO、和少量CO2）直接制备二甲醚，其中主要过程包括以下四个反应：‎ ‎①CO(g）+ 2H2(g) = CH3OH(g)              △H1=-90.1 kJ·mol-1‎ ‎②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g)            △H2=-49.0 kJ·mol-1‎ 水煤气变换反应：    ‎ ‎ ③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g)            △H3=-41.1 kJ·mol-1‎ 二甲醚合成反应：‎ ‎ ④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)           △H4=-24.5 kJ·mol-1‎ ‎⑴Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯 度Al2O3的主要工艺流程是 （以化学方程式表示）‎ ‎⑵分析二甲醚合成反应④对于CO转化率的影响 。‎ ‎⑶由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为 ‎ ‎⑷有研究者在催化剂（含Cu-Zn-Al-O和Al2O3），压强为5.0 MPa的条件下由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是____________。‎ ‎⑸二甲醚直接燃料电池具有启动快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃烧燃料电池（5.93kW·h·kg-1），若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_______________。‎ 一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生___________个电子的电量；该电池理论输出电压1.20V，能量密度E=_____（列式计算，能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kW·h=3.6×105J ）‎ ‎4.【2014-北京】NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3，如下图所示。‎ ‎（1）I中，NH3和O2在催化剂作用下反应，其化学方程式是________________________。‎ ‎（2）II中，2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) 。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（p1、p2）下温度变化的曲线（如右图）。‎ ‎①比较p1、p2的大小关系_____________。‎ ‎②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是_______________。‎ ‎（3）III中，降低温度，将NO2(g)转化成N2O4(l)，再制备浓硝酸。‎ ‎①已知：2NO2(g) N2O4(g) ΔH1‎ ‎ 2NO2(g) N2O4(l) ΔH2‎ 下列能量变化示意图中，正确的是（选填字母） ‎ ‎②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式_____________________________。‎ ‎（4）IV中，电解NO制备NH4NO3，其工作原理如右图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是________，说明理由：____________________________________。‎ ‎5.【2014-广东】用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。‎ ‎①1/4CaSO4(s)+CO(g)⇋1/4CaS(s)+CO2(g) ∆H1=-47.3kJ∙mol-1‎ ‎② CaSO4(s)+CO(g)⇋CaO(s)+CO2(g) +SO2(g) ∆H2=+210.5kJ∙mol-1‎ ‎③ CO(g)⇋1/‎2C(s)+1/2CO2(g) ∆H3=-86.2kJ∙mol-1 ‎ ‎（1）反应2CaSO4(s)+7CO(g)⇋CaS(s)+ CaO(s)+6CO2(g)+ C(s) +SO2(g)的∆‎ H＝___________（用∆H1、∆H2和∆H3表示）‎ ‎（2）反应①－③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线见图18，结合各反应的∆H，归纳lgK-T曲线变化规律：‎ a)____________________________； ‎ b)____________________________。‎ ‎（3）向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO，反应①于‎900℃‎达到平衡，c平衡(CO)=8.0X10-5 mol∙L-1，计算CO的转化率（忽略副反应，结果保留两位有效数字）。‎ ‎（4）为减少副产物，获得更纯净的CO2，可在初始燃料中适量加入_______。‎ ‎（5）以反应①中生成的CaS为原料，在一定条件下经原子利用率100%的高温反应，可再生CaSO4，该反应的化学方程式为_______________；在一定条件下，CO2可与对二甲苯反应，在其苯环上引入一个羧基，产物的结构简式为___________。‎ ‎6.【2014-安徽】某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。‎ 图1‎ ‎ （1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）‎ 编号 实验目的 碳粉/g 铁粉/g 醋酸/g ‎①‎ 为以下实验作参照 ‎0.5‎ ‎2.0‎ ‎90.0‎ ‎②‎ 醋酸浓度的影响 ‎0.5‎ ‎36.0‎ ‎③‎ ‎0.2‎ ‎2.0‎ ‎90.0‎ ‎ （2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了 腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向；此时，碳粉表面发生了 （填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式为 ‎___________________________。‎ ‎ ‎ 图2 图3‎ ‎ （3）该小组对图2中的0 ~时压强变大的原因提出如下假设。请你完成假设二：‎ ‎ 假设一：发生析氢腐蚀产生气体；‎ ‎ 假设二： ；‎ ‎ ．．．．．．‎ ‎（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一种方案验证假设一，写出实验步骤和结论。‎ 实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）‎ ‎7.【2014-福建】已知t℃时，反应FeO(s)+CO(g)Fe( s) +CO2(g)的平衡常数K= 0.25。①t℃时，反应达到平衡时n(CO)：n(CO2)= ②若在‎1L密闭容器中加人0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO，t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，则x= 。‎ ‎8.【2014-新课标】乙酸是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：‎ ‎ （1）间接水合法是指现将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯（C2H5OSO3H），再水解生成乙醇，写出相应反应的化学方程式__________________________________。‎ ‎ （2）已知：‎ ‎ 甲醇脱水反应 2CH3OH(g)==CH3OCH3(g)+ H2O (g) =23.9 KJ﹒mol-1‎ ‎ 甲醇制烯烃反应 2CH3OH(g)== C2H4(g)+ 2H2O (g) =29.1 KJ﹒mol-1‎ 乙醇异构化反应 C2H5OH(g) ==CH3OCH3(g) =+50.7KJ﹒mol-1‎ ‎ 则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g)==C2H5OH(g)的=______KJ﹒mol-1。与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是____________________________________。‎ ‎（3）下图为气相直接水合法乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系（其中=1:1）‎ ‎①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=_______（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。‎ ‎②图中压强（、、、）的大小顺序为_________，理由是_________。‎ ‎③气相直接水合法常采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度‎290℃‎，压强6.9MPa，=0.6:1，乙烯的转化率为5%，若要进一步提高转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有_________、_________。‎ ‎9.【2014-江苏】硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。‎ ‎（1）将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如题20图—1所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－—2e－S （n—1）S+ S2－ Sn2－　　21*cnjy*com ‎①写出电解时阴极的电极反应式： 。‎ ‎②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成。‎ ‎（2）将H2S和空气的混合气体通入FeCl3 、FeCl2 、CuCl2的混合溶液中反应回收S，其物质转化如题20图—2所示。【来源：21cnj*y.co*m】‎ ‎①在图示的转化中，化合价不变的元素是 。‎ ‎②反应中当有1molH2S转化为硫单质时，保持溶液中Fe3＋的物质的量不变，需要消耗O2的物质的量为 。【出处：21教育名师】‎ ‎③在温度一定和不补加溶液的条件下，‎ 缓慢通入混合气体，并充分搅拌。欲使生成的硫单质中不含CuS，可采取的措施有 。【版权所有：21教育】‎ ‎（3）H2S在高温下分解生成硫蒸汽和H2。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如题20图—3所示，H2S在高温下分解反应的化学方程式为 。21教育名师原创作品 ‎10.【2015-重庆】氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。‎ ‎(1)氢气是清洁燃料，其燃烧产物为___________________。‎ ‎(2)NaBH4是一种重要的储氢载体，能与水反应得到NaBO2，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为______________________，反应消耗1mol NaBH4时转移的电子数目为_________________。‎ ‎(3)储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：‎ ‎。某温度下，向恒容密闭容器中加入环己 烷，其起始浓度为a mol·L－1，平衡时苯的浓度为b mol·L－1，该反应的平衡常数K=_______________。‎ ‎(4)一定条件下，题11图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其它有机物)。‎ ‎①导线中电子移动方向为______________。(用A、D表示)‎ ‎②生成目标产物的电极反应式为______________________________。‎ ‎③该储氢装置的电流效率=______________________。‎ ‎(，计算结果保留小数点后1位)‎ ‎11.【2014-浙江】煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：‎ CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)，△H1＝218.4 kJ·mol－1(反应Ⅰ)‎ CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)，△H2＝－175.6 kJ·mol－1(反应Ⅱ)‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）反应Ⅰ能够自发进行的反应条件是 。‎ ‎（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应Ⅱ的Kp＝ (用表达式表示)。‎ ‎（3）假设某温度下，反应Ⅰ的速率()大于反应Ⅱ的速率()，则下列反应过程能量变化示意图正确的是 。‎ A B C D ‎（4）通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，‎ 理由是 。‎ ‎（5）图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有 。‎ A．向该反应体系中投入石灰石 B．在合适的温度区间内控制较低的反应温度 C．提高CO的初始体积百分数 D．提高反应体系的温度 ‎（6）恒温恒容条件下，假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且＞，请在图2中画出反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势图。‎ ‎ ‎ ‎12.【2014-山东】研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：‎ ‎ 2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g） K1 ∆H < 0 （I）‎ ‎ 2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g） K2 ∆H < 0 （II）‎ ‎（1）4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常数K= （用K1、K2表示）。‎ ‎（2）为研究不同条件对反应（II）的影响，在恒温条件下，向‎2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2，10min时反应（II）达到平衡。测得10min内（ClNO）=7.5×10-3mol•L-1•min-1，则平衡后n（Cl2）= mol，NO的转化率а1= 。其它条件保持不变，反应（II）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率а2 а1（填“>”“<”或“=”），平衡常数K2 （填“增大”“减小”或“不变”。若要使K2减小，可采用的措施是 。‎ ‎（3）实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO2恰好完全反应得‎1L溶液A，溶液B为0.1mol•L‾1的CH3COONa溶液，则两溶液中c（NO3‾）、c（NO2-）和c（CH3COO‾）由大到小的顺序为 。（已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol•L‾1，CH3COOH的电离常数K a=1.7×10-5mol•L‾1，可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是 。‎ ‎ a．向溶液A中加适量水 b.向溶液A中加适量NaOH ‎ ‎ c．向溶液B中加适量水 d..向溶液B中加适量NaOH ‎13.【2014-天津】合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。一种工业合成氨的简式流程图如下：‎ ‎(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)步骤Ⅱ中制氢气的原理如下：‎ ‎①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.4 kJ·mol－1‎ ‎②CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1‎ 对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2的百分含量，又能加快反应速率的措施是____________。‎ a．升高温度　b．增大水蒸气浓度　c．加入催化剂　d．降低压强 利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2的产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO的转化率为____________。‎ ‎(3)图(a)表示‎500 ℃‎、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：____________。‎ ‎(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图(b)坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。‎ ‎　‎ ‎(a)　　　　　　　　　(b)‎ ‎(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：‎ ‎________________________________________________________________________。‎