2022高考化学考前必练题型三 化学反应原理逐空特训

A组(30分钟)

1．近年来，有机液体氢化物储氢技术已被认为是长距离、大规模氢能输送的有效手段。其中某制氢、储氢系统包括制氢、加氢、释氢三个阶段。回答下列问题： 释氢

一定条件下，环己烷的气相脱氢反应为(g)(g)＋3H2(g) ΔH>0。

(1)恒压下，环己烷起始浓度相同时，该反应在有、无分子筛膜时环己烷的平衡转化率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2。

环己烷平衡转化率随温度升高而增大的原因是_______________________________________。 A点环己烷平衡转化率高于B点的原因为___________________________________________。 (2)某温度下，恒容密闭容器中，若环己烷的起始物质的量浓度为a mol·L1，达到平衡时，H2的产率为b，则该温度下反应的平衡常数K＝______________________________________ (用含a、b的代数式表示)。

答案 (1)该反应正反应为吸热反应，升温平衡正向移动，环己烷平衡转化率增大 相同温度下，分子筛膜能从反应体系中不断分离出H2，有利于反应正向进行，故A点环己烷平衡转27a4b427a3b4化率高于B点 (2)(或)

a1－b1－b

－

解析 (1)(g)(g)＋3H2(g) ΔH＞0，为吸热反应，升高温度，平衡正向

移动，环己烷平衡转化率增大；相同温度条件下，分子筛膜能从反应体系中不断分离出H2，有利于平衡正向移动，因此A点环己烷平衡转化率高于B点。

(2)某温度下，恒容密闭容器中，若

的起始物质的量浓度为a mol·L－1，达到平衡时，

H2的产率为b，则生成的氢气为3ab mol·L－1，因此平衡时的浓度为a(1－b)mol·L－1，

的浓度为ab mol·L－1，因此该温度下反应的平衡常数

ab×3ab327a3b4

K＝＝。

a1－b1－b

2．在T ℃、压强为3.6 MPa条件下，向一恒压密闭容器中通入氢氮比为3的混合气体，体系中气体的含量与时间变化关系如图所示：

反应20 min达到平衡，试求0～20 min内氨气的平均反应速率v(NH3)＝________MPa·min1。该温度下N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)以分压表示的平衡常数的计算式Kp＝_______________。

－

若起始条件一样，在恒容容器中发生反应，则达到平衡时H2的含量符合上图中________点(填“d”“e”“f”或“g”)。

1

×3.6 MPa290.42－

答案 0.02 (或 MPa2) g 3220.8×2.4

×3.6 MPa××3.6 MPa393

1

×3.6 MPa9p2NH31－解析 v(NH3)＝＝0.02 MPa·min；根据题中图像数据得出Kp＝＝20 minpN2·p3H21

×3.6 MPa290.42

＝ MPa－2；起始条件一样，在恒容容器中发生反应，3220.8×2.4

×3.6 MPa××3.6 MPa393相对于恒压状态，物质浓度减小，反应速率减慢，且平衡左移，H2的百分含量增大，所以g点符合要求。

3．(1)用催化转化装置净化汽车尾气，装置中涉及的反应之一为2NO(g)＋2CO(g)

N2(g)

＋2CO2(g)。探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图所示的曲线。催化装置比较适合的温度和压强是________________。

(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag-ZSW-5nNO

催化，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如下图所示，在＝1条件下，最佳

nCO温度应控制在________左右。

(3)工业上用AlSiFe合金在一定条件下还原白云石[主要成分为CaMg(CO3)2]可制取金属镁。实际生产中镁的还原率在不同条件下的变化曲线如图1、2所示。

①实际生产中通过添加氟盐来提高镁的还原率，选择最佳的氟盐及添加量是__________。 ②温度一般控制在1 140 ℃，原因是_______________________________________________。 (4)氨气制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中发生反应：2NH3(g)＋CO2(g)

CO(NH2)2(l)＋

nNH3nH2O

H2O(g)。下图为合成塔中不同氨碳比a [] 和水碳比b[]时二氧化碳转化率(α)。b

nCO2nCO2宜控制在______范围内(填字母)。 A．0.6～0.7 C．1.5～1.6

a宜控制在4.0左右，理由是_____________________________________________________。

B．1～1.1

答案 (1)400 K、1 MPa (2)870 K(860～880 K内都可以)

(3)①CaF2、3% ②该温度时，镁还原率已接近90%，温度低还原率低，温度太高能耗高 (4)A 当氨碳比大于4.0时，增大氨气的量，CO2转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比太小，CO2转化率低

4．乙烯气相水合反应的热化学方程式为C2H4(g)＋H2O(g)

C2H5OH(g) ΔH＝－45.5 kJ·mol1，

－

下图是乙烯气相水合法制乙醇中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1]。

(1)列式计算乙烯气相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(p1、p2、p3、p4)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：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ℃、压强6.9 MPa，n(H2O)∶n(C2H4)＝0.6∶1。乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯转化率，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_____________________________________。 答案 (1)设起始时C2H4和H2O(g)的物质的量均为n mol，则Kp＝

pC2H5OH

＝

pC2H4·pH2O

20%np2n－20%n20×180－－－

MPa1＝2 MPa1≈0.07 MPa1

80%np280×7.852n－20%n

(2)p1＜p2＜p3＜p4 正反应方向是气体分子数减少的反应，相同温度下，压强升高乙烯转化率提高

(3)将产物乙醇液化移去，增加n(H2O)∶n(C2H4)

解析 (2)增大压强，平衡将正向移动，能提高C2H4的转化率，故利用图像可知压强：p1＜p2＜p3＜p4。

5．工业上先将煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H2时，存在以下平衡：CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)。

(1)向2 L恒容密闭容器中充入CO和H2O(g)，800 ℃时测得部分数据如下表。

t/min n(H2O)/mol n(CO)/mol

则从反应开始到2 min时，用H2表示的反应速率为___________________________________；该温度下反应的平衡常数K＝________________(小数点后保留2位有效数字)。

(2)相同条件下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO(g)、1 mol H2O(g)、2 mol CO2(g)、2 mol H2(g)，此时v正________(填“>”“<”或“＝”)v逆。 (3)已知该反应在不同的温度下的平衡常数数值如下表。

t/℃ K

某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：3c(CO)·c(H2O)＝5c(H2)·c(CO2)，判断此时的温度是________。

答案 (1)0.075 mol·L1·min1 1.19 (2)< (3)1 000 ℃

1.20－0.90 mol解析 (1)v(H2)＝v(H2O)＝＝0.075 mol·L－1·min－1，由表格数据可知3 min后

2 L×2 min达到平衡，根据“三段式”可计算平衡时：n(H2)＝0.50 mol，n(CO2)＝0.50 mol， 0.500.50

×22cCO2·cH2

K＝＝≈1.19。

cCO·cH2O0.300.70

×22

－

－

0 1.20 0.80 1 1.04 0.64 2 0.90 0.50 3 0.70 0.30 4 0.70 0.30 700 1.67 800 1.19 830 1.00 1 000 0.60 1 200 0.38 1×1cCO2·cH2

(2)Q＝＝＝4＞K，故平衡逆向移动，v正＜v逆。

cCO·cH2O0.5×0.53

(3)由关系式可知K＝＝0.60，对应温度为1 000 ℃。

5

6．二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：

(1)理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在体系压强为0.1 MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。

图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是______、______。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。

(2)根据图中点A(440 K,0.39)，计算该温度时反应的平衡常数Kp＝_________________ MPa(列出计算式。以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。 答案 (1)d c 小于

0.39

0.1×0.394×0.1×

491

(2)(或×3) 0.3940.0390.1×0.396×0.1×2

3

解析 (1)由题中信息可知，两反应物的初始投料之比等于化学计量数之比，由图中曲线的起点坐标可知，c和a所表示的物质的物质的量分数之比为1∶3，d和b表示的物质的物质的量分数之比为1∶4，则表示乙烯变化的曲线是d，表示二氧化碳变化曲线的是c；由图中曲线的变化趋势可知，升高温度，乙烯的物质的量分数减小，则化学平衡向逆反应方向移动，则该反应为放热反应，ΔH小于0。

(2)原料初始组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在体系压强为0.1 MPa建立平衡。由A点坐标可知，该温度下，氢气和水的物质的量分数均为0.39，则乙烯的物质的量分数为水的四分之一，即0.390.39

，二氧化碳的物质的量分数为氢气的三分之一，即，因此，该温度下反应的平衡常数43

－3

0.39

0.1×0.394×0.1×

491－3。 Kp＝ MPa－3或×3 MPa0.39240.039

0.1×0.396×0.1×

3

7．(1)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收。反应为2CO(g)＋SO2(g)

催化剂

2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol1。

－

①其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是____________________________________________________________________________。 ②某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380 ℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化为曲线________。 (2)目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图3所示。

为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_______________________________________。 答案 (1)①Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源 ②a (2)350 ℃、负载率3.0%

解析 (1)②分析图2，相同时间内曲线a的转化率比曲线b的转化率大，且曲线a达到平衡的时间小于曲线b。根据反应物的浓度越大，反应速率越大，向正反应进行的程度越大，SO2的转化率越大，可知曲线a表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线。

8．氯气及其化合物在生产生活中有重要的应用。氯气是有机合成中的重要试剂，丙烯(CH2==CHCH3)和Cl2在一定条件下发生反应：CH2==CHCH3(g)＋Cl2(g)

CH2==CHCH2Cl(g)

＋HCl(g)。一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，达到平衡时Cl2的转化率如图所示(T1＜T2＜T3)：

(1)该反应的ΔH________(填“＞”或“＜”)0。

(2)下列措施能增大丙烯的平衡转化率的是________(填字母)。 A．降低温度 C．使用新型催化剂

B．减小容器的体积 D．从容器中移走氯化氢

(3)T1时，在容积为5 L的密闭容器中充入0.15 mol丙烯和0.10 mol Cl2,10 min时达到平衡，则v(Cl2)＝__________ mol·L1·min1，平衡常数K＝________，保持温度不变，减小投料比，K值将________(填“增大”“减小”或“不变”)；若起始时向该容器中充入0.30 mol丙烯、0.20 mol Cl2、0.15 mol CH2==CHCH2Cl和0.30 mol HCl，判断反应进行的方向并说明理由：_______________________________________________________________________________。 (4)上述反应在低于某温度时，CH2==CHCH2Cl的产率快速下降，可能的原因是_____________ _______________________________________________________________________________。 答案 (1)＜ (2)AD (3)0.001 2 1 不变 向正反应方向进行，因为Q＝0.75＜K(合理即可) (4)丙烯与氯气发生了加成反应(合理即可)

解析 (1)根据图像，随着温度升高，Cl2的转化率降低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，即该反应ΔH＜0。(2)正反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，丙烯转化率增大，故A项正确；此反应属于反应前后气体体积不变的反应，减小容器的体积，相当于增大压强，平衡不移动，故B项错误；使用催化剂对化学平衡移动无影响，故C项错误；移走氯化氢，nC3H60.15 mol平衡向正反应方向移动，丙烯的转化率增大，故D项正确。(3)＝＝1.5，T1

nCl20.10 mol时氯气的转化率为60%，则

CH2==CHCH3(g)＋Cl2(g)

CH2==CHCH2Cl(g)＋HCl(g)

－

－

起始/mol 0.15 0.10 0 0 变化/mol 0.06 0.06 0.06 0.06 平衡/mol 0.09 0.04 0.06 0.06

0.06

则v(Cl2)＝ mol·L－1·min－1＝0.001 2 mol·L－1·min－1；根据化学平衡常数的定义得K＝1；

5×10

K值只受温度的影响，减小投料比，化学平衡常数不变；此时的浓度商Q＝0.150.30

×55cCH2==CHCH2Cl·cHCl＝＝0.75＜1，反应向正反应方向进行。 0.300.20cCH2==CHCH3·cCl2

×55

9．(2021·河北高三模拟)CH4是一种具有强温室效应的分子，将其先转化为合成气(CO/H2)再合成液态链烃或芳香烃是实现碳中和的重要途径。

已知：甲烷转化为合成气主要是在催化剂的作用下发生如下反应： CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋H2O(g)

CO(g)＋3H2(g) ΔH>0 反应Ⅰ CO2(g)＋H2(g) ΔH<0 反应Ⅱ

(1)向一定温度下的2 L刚性容器中充入1 mol甲烷和3 mol水蒸气，5 min后体系达平衡状态，此时容器中含有0.4 mol CO和0.3 mol CO2，则5 min内反应Ⅰ的平均速率v(CH4)＝________ mol·L1·min1，该温度下反应Ⅱ的平衡常数K＝________。

(2)在起始投料比一定的刚性容器中，温度对CH4平衡转化率、CO选择性、CO2选择性的影响如图1所示，其中表示CO2选择性的曲线是________(填“a”“b”或“c”)。若其他条件一定，向原料气中加入惰性气体稀释并保持总压强不变，测得CO的平衡百分含量增大(如图2)，原因是______________________________________________________________________。

－

－

答案 (1)0.07 0.9 (2)c 反应Ⅰ是气体体积增加，反应Ⅱ气体体积不变，其他条件一定，恒压充惰性气体相当于减压，反应Ⅰ平衡右移，CO的平衡百分含量增大(答案合理即可) 解析 (1)生成0.3 mol的二氧化碳意味着消耗0.3 mol的一氧化碳，则说明反应共生成0.3 mol＋0.4 mol＝0.7 mol的一氧化碳，即消耗了0.7 mol甲烷，则5 min内反应Ⅰ的平均速率v(CH4)0.7

2

＝ mol·L－1·min－1＝0.07 mol·L－1·min－1，反应Ⅰ和Ⅱ消耗水的物质的量为0.7 mol＋0.3 52

mol＝1 mol，剩余水的物质的量为3 mol－1 mol＝2 mol，浓度为 mol·L－1＝1 mol·L－1，反

22.4

应Ⅰ生成氢气2.1 mol，反应Ⅱ生成氢气0.3 mol，所以氢气的浓度为 mol·L－1＝1.2 mol·L

2

－1，容器中

0.40.3

CO的浓度为 mol·L－1＝0.2 mol·L－1，CO2的浓度为 mol·L－1＝0.15 mol·L

22

－1，该温度下反应Ⅱ的平衡常数

cCO2·cH20.15×1.2K＝＝＝0.9。

cCO·cH2O0.2×1

(2)随着温度升高，反应Ⅱ逆向移动，二氧化碳的选择性降低，故c表示CO2选择性的曲线。

B组(30分钟)

1．已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为2CO2(g)＋6H2(g)ΔH<0。

C2H5OH(g)＋3H2O(g)

(1)图1、图2分别是CO2的平衡转化率随压强及温度的变化关系，已知m为起始时的投料比，nH2

即m＝。①图1中投料比相同，温度从高到低的顺序为____________________，判断

nCO2依据是________________________________________________________________________。 ②图2中m1、m2、m3从大到小的顺序为____________，判断依据是__________________。 (2)图3表示在总压为5 MPa的恒压条件下，且m＝3时，平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。则曲线d代表的物质为____________(填化学式)，T4温度时，该反应的平衡常数Kp＝________ MPa4(提示：用平衡分压代替平衡浓度来计算，某组分平衡分压＝总压×该组分的物质的量分数，结果保留小数点后三位)。

－

答案 (1)①T3>T2>T1 正反应放热，升高温度平衡逆向移动，温度越高，CO2的平衡转化率越小 ②m1>m2>m3 保持n(CO2)不变，增大n(H2)，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大 (2)C2H5OH 0.243

解析 (2)升高温度平衡逆向移动，CO2、H2含量增大、C2H5OH、H2O含量减小，乙醇的含5×12.5%×5×37.5%31

量是水蒸气的倍，所以曲线d代表的物质为C2H5OH；Kp＝ MPa－4 6235×37.5%×5×12.5%≈0.243 MPa－4。

2．一定量的CO2与足量的C在恒压密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g)

－

2CO(g) ΔH＝

＋173 kJ·mol1，若压强为p kPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，回答下列问题：

(1)650 ℃时CO2的平衡转化率为________。

(2)T1 ℃时平衡常数Kp＝________ kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体，则平衡__________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，原因是______________________________。 答案 (1)25% (2)0.5p 不 Qp＝Kp

解析 (1)650 ℃时，平衡时CO2的体积分数为60%，设其物质的量为0.6 mol，则平衡时CO1

的物质的量为0.4 mol，起始时CO2的物质的量为0.6 mol＋×0.4 mol＝0.8 mol，故CO2的

20.8 mol－0.6 mol

平衡转化率为×100%＝25%。

0.8 mol

(2)T1 ℃时，平衡时CO与CO2的体积分数相等，其平衡分压均为0.5p kPa，则此时的平衡常0.5p kPa2

数为Kp＝＝0.5p kPa；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体，

0.5p kPa则CO与CO2的体积分数仍相等，气体的分压保持不变，即Qp＝Kp，所以平衡不移动。 3．用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。

(1)实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率(αHCl)随温度变化的曲线如下图：

则总反应的ΔH________(填“>”“＝”或“<”)0。

(2)在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由：_____________________________________________________________________。

(3)下列措施中，有利于提高αHCl的有________(填字母)。 A．增大n(HCl) C．使用更好的催化剂 答案 (1)<

B．增大n(O2) D．移去H2O

(2)

温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，αHCl增大，因此曲线应在原曲线上方 (3)BD 解析 (1)结合题中αHCl～T图像可知，随着温度升高，αHCl降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反应，即ΔH<0。 1

(2)结合可逆反应2HCl(g)＋O2(g)

2

H2O(g)＋Cl2(g)的特点，增大压强平衡向右移动，αHCl

增大，则相同温度下，HCl的平衡转化率比增压前的大，曲线如答案中图示所示。 1

(3)有利于提高αHCl，则采取措施应使平衡2HCl(g)＋O2(g)

2

H2O(g)＋Cl2(g)正向移动。增

大n(HCl)，则c(HCl)增大，虽平衡正向移动，但αHCl减小，A项错误；增大n(O2)即增大反应物的浓度，移去H2O即减小生成物的浓度，都能使平衡正向移动，B、D项正确；使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，C项错误。 4．对于反应2SiHCl3(g)

SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，

在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

比较a、b处反应速率大小：va_______vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v＝v正－v逆＝k正xSiHClk逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，x为物质的量分数，

32v正

计算a处的＝____________(保留1位小数)。

v逆

答案 大于 1.3

解析 温度越高，反应速率越快，a点温度为343 K，b点温度为323 K，故反应速率：va>vb。反应速率v＝v

正－v逆＝

k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4，则有v

正＝

k正x2SiHCl3，v

逆＝

k逆xSiH2Cl2xSiCl4，343 K下反应达到平衡状态时v正＝v逆，即k正x2SiHCl3＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，

此时SiHCl3的平衡转化率α＝22%，经计算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11，则有k正

×0.782＝k

×0.112，

k正

0.112＝2≈0.02。a处SiHCl3的平衡转化k逆0.78

逆

v正

率α＝20%，此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1，则有＝

v逆

k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4k正2xSiHCl3k逆0.02×0.82

＝＝≈1.3。

0.12

xSiH2Cl2xSiCl45．(2021·江苏高三模拟)肼(N2H4)和水混溶形成水合肼(N2H4·H2O)，水合肼有弱碱性和强还原性。因为其反应产物无污染，广泛用于在碱性条件下与金属离子反应来回收金属。 (1)某科研小组利用N2H4·H2O还原碱性含铜废液(主要成分为[Cu(NH3)4]Cl2、NH4Cl、氨水)回收铜。已知：存在平衡[Cu(NH3)4]2

＋

Cu2＋4NH3。

＋

①该反应的离子方程式为_________________________________________________________。 ②反应40 min，溶液pH和温度的变化对铜回收率影响如图1和图2，回收铜的最佳条件为________________，溶液pH不断增大，铜回收率降低的原因可能是____________________ _______________________________________________________________________________。

(2)水介质锅炉内壁容易发生电化学腐蚀而生锈，水合肼和Na2SO3都可作为锅炉用水的防腐蚀添加剂。

①水合肼用作锅炉防腐蚀添加剂的原因是___________________________________________。 ②与Na2SO3相比，水合肼作为防腐蚀添加剂的优点是________________________________。 答案 (1)①4OH＋N2H4·H2O＋2[Cu(NH3)4]2===N2↑＋2Cu↓＋8NH3↑＋5H2O ②pH＝10、75 ℃ 碱性增强，溶液中NH4转化成NH3，有利于生成[Cu(NH3)4]2，溶液中游离Cu2

＋

＋

＋

－

＋

减少，所以Cu的回收率降低 (2)①水合肼有强还原性能除掉水中溶解的氧气，减缓锅炉的腐蚀 ②N2H4的用量少，不产生其他杂质

解析 (1)①N2H4·H2O还原碱性含铜废液(主要成分为[Cu(NH3)4]Cl2、NH4Cl、氨水)回收铜，且存在平衡[Cu(NH3)4]2＋

Cu2＋＋4NH3，则生成物为铜，铜元素化合价降低被还原，则氮

元素化合价升高，被氧化为氮气，结合氧化还原反应配平得该反应的离子方程式为4OH－＋N2H4·H2O＋2[Cu(NH3)4]2＋===N2↑＋2Cu↓＋8NH3↑＋5H2O。②根据图中信息，pH＝10时回收率最高，温度在75 ℃时回收率已经很高，再升高温度回收率升高并不多但需要的能量大，故回收铜的最佳条件为pH＝10、75 ℃，溶液pH不断增大铜回收率降低的原因可能是碱性增

2＋2＋强，溶液中NH＋4转化成NH3，有利于生成[Cu(NH3)4]，溶液中游离Cu减少，所以Cu的

回收率降低。

6．高炉炼铁产生的高炉气中含有CO、H2、CO2等气体，利用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇，是减少污染、节约能源的一种新举措，反应原理为CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g) ΔH。

(1)在体积不同的两个恒容密闭容器中分别充入1 mol CO和2 mol H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。

在如图A、B、C三点中，选填下表物理量对应最大的点。

反应速率v 平衡常数K 平衡转化率α nH2(2)一定温度下，CO的转化率与起始投料比的变化关系如图所示，测得D点氢气的转

nCO化率为40%，则x＝________。

答案 (1)C AB A (2)3

解析 (1)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)是气体分子数减小的反应，在温度不变的条件下，增

大压强，平衡正向移动，CH3OH(g)的体积分数增大，所以p2＞p1。A、B、C三点中，C点的压强大、温度最高，所以反应速率最大；A、B两点温度相同，所以平衡常数K相等，由题图知，升高温度，CH3OH(g)的体积分数减小，说明该反应正反应是放热反应，则升高温度，平衡常数K减小，故平衡常数K：A＝B＞C；A点CH3OH(g)的体积分数最大，故A点的平衡转化率α最大。

(2)设n(CO)＝1 mol，n(H2)＝x mol，依据三段式

CO(g) ＋ 2H2(g)

CH3OH(g)

始/mol 1 x 0 变/mol 0.6 1.2 0.6

1.2

测得D点氢气的转化率为40%，则＝0.4，解得x＝3。

x

7．(2020·长沙一中高三月考)Ⅰ.分解HI曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示：

(1)反应H2(g)＋I2(g)

2HI(g)的ΔH________(填“大于”或“小于”)0。

4H＋SO24＋2I、I2＋I

＋

－

－

－

(2)将二氧化硫通入碘水中会发生反应：SO2＋I2＋2H2OI3，

－

图2中曲线a、b分别代表的微粒是____________(填微粒符号)；由图2知要提高碘的还原率，除控制温度外，还可以采取的措施是_____________________________________________。 Ⅱ.NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NOx进行吸附，发生反应如下： 反应a：C(s)＋2NO(g)ΔH＝－34.0 kJ·mol1 反应b：2C(s)＋2NO2(g)ΔH＝－64.2 kJ·mol1

(3)对于密闭容器中反应a，在T1 ℃时，借助传感器测得反应在不同时间各物质的浓度如下：

－－

N2(g)＋CO2(g)

N2(g)＋2CO2(g)

时间/min 浓度/(mol·L1) NO N2

30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是________(填字母)。 A．加入一定量的活性炭 C．适当缩小容器的体积

B．通入一定量的NO D．加入合适的催化剂

－0 1.00 0 10 0.58 0.21 20 0.40 0.30 30 0.40 0.30 40 0.48 0.36 50 0.48 0.36 (4)①某实验室模拟反应b，在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T2 ℃，如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请分析，1 050 kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因是______________________ ______________________________________________________________________________。

②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)；在T2 ℃、1.1×106 Pa时，该反应的化学平衡常数Kp＝____________________(用计算表达式表示)；已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。

nI2＋－

答案 (1)小于 (2)H、I3 减小的投料比 (3)BC (4)①1 050 kPa前反应未达平衡状

nSO2112×63

态，随着圧强增大，反应速率加快，NO2转化率增大 ②×1.1×106 Pa

122

解析 (1)由图1可知，升高温度HI减少，H2增多，反应逆向移动，则该反应正反应为放热反应，ΔH小于0。

(2)由题意可知，将二氧化硫通入碘水中先发生反应：SO2＋I2＋2H2O然后发生I2＋I－

2－＋2I－，4H＋＋SO4

nI2－，当I3＝1时，只发生第一个反应，H＋的物质的量为3 mol，没有

nSO2

4H

＋－I－3，则a代表的是H，b代表的是I3；提高碘的还原率，也就是要反应SO2＋I2＋2H2O

＋＋SO2－＋2I－进行得更多，由图4

nI2－2可知，越小，I－3越小，反应I2＋ InSO2

－进行得I3

越少，碘的还原率越高。

(3)改变条件后，30 min后NO和N2的浓度都增大，A项，加入一定量的活性炭，反应物浓度没有改变，平衡不移动，错误；B项，通入一定量的NO，NO的量增加的同时平衡正向移动，N2的量也增加，正确；C项，缩小容器的体积，NO和N2的浓度都增大，正确；D项，加入催化剂，平衡不移动，NO和N2的浓度不变，错误。

(4)①1 050 kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率增大。②在T2 ℃、1.1×106 Pa时，NO的平衡转化率为40%，设NO的投入量为x mol，则

2C(s)＋2NO2(g)

N2(g)＋2CO2(g)

起始/mol x 0 0 转化/mol 0.4x 0.2x 0.4x 平衡/mol 0.6x 0.2x 0.4x

0.6x

平衡时气体总物质的量为0.6x＋0.2x＋0.4x＝1.2x，p(NO2)＝×1.1×106 Pa＝0.5×1.1×

1.2x106 Pa，p(N2)＝

0.2x11

×1.1×106 Pa ＝×1.1×106 Pa，p(CO2)＝×1.1×106 Pa，Kp＝1.2x63

112×

pN2·p2CO263

＝×1.1×106 Pa。

12p2NO2

2

8．(2021·山东泰安一中高三模拟)在2020年中央经济工作会议上，我国明确提出“碳达峰”与“碳中和”目标。使利用CO2合成高价值化学品更突显其重要性。 Ⅰ.工业上可以利用CO2和H2合成CH3OH：CO2(g)＋3H2(g)

CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH<0。

该反应在起始温度和体积均相同(T ℃、1 L)的两个密闭容器中分别进行，反应起始物质的量如表：

反应条件 ①恒温恒容 ②绝热恒容

(1)达到平衡时，CO2的体积分数φ①________φ②(填“＞”“＜”或“＝”)。 1

(2)当________＝v逆(H2)时，说明反应在条件②达到平衡状态。

3

CO2/ mol 1 0 H2/ mol 3 0 CH3OH/ mol 0 1 H2O/ mol 0 1 Ⅱ.通过下列反应可实现CO2的再转化，合成CO、CH4： ①CO2(g)＋4H2(g)②CO2(g)＋H2(g)

CH4(g)＋2H2O(g) ΔH<0 CO(g)＋H2O(g) ΔH>0

在密闭容器中通入3 mol的H2和1 mol的CO2，分别在压强为1 MPa和10 MPa下进行反应。实验中对平衡体系的三种物质(CO2、CO、CH4)进行分析，其中温度对CO和CH4在三种物质中的体积分数影响如图所示。

(3)1 MPa时，表示CH4和CO平衡体积分数随温度变化关系的曲线分别是________和________。M点平衡体积分数高于N点的原因是______________________________________。 (4)图中当CH4和CO平衡体积分数均为40%时，若容器的体积为1 L，该温度下反应①的平衡常数K的值为________。

答案 (1)> (2)v正(CO2)[或v正(CH3OH)或v正(H2O)] (3)b c 温度相同时，增大压强使反应①平衡正向移动，水的体积分数增大，CO2和H2的体积分数减小，有利于反应②逆向移动，故高压时，CO体积分数降低，M点高于N点(或温度相同时，降低压强使反应①平衡逆向移动，水的体积分数减小，CO2和H2的体积分数增大，有利于反应②平衡正向移动，故低压时，CO的体积分数增大，M点高于N点) (4)2.88

解析 (1)容器①和容器②中反应物物质的量相当，即①中反应物能够完全转化为②中的反应物。若在恒温恒容下，二者达到的平衡状态是相同的，CO2的体积分数也相同；容器②是绝热容器，且反应从逆向开始，逆反应是吸热反应，容器②中的反应从开始到平衡的过程中，温度一直下降，不利于向逆反应方向移动，产生的CO2比容器①要少，故CO2的体积分数φ①>φ②。

1

(2)v正(CO2)＝v正(CH3OH)＝v正(H2O)＝v逆(H2)时，说明v正＝v逆，反应达到平衡。

3(3)根据两个反应的热效应可知：随温度升高，呈下降趋势的曲线表示CH4的体积分数，反应①正反应是气体分子数减小的反应，减小压强时，CH4的体积分数也会减小，所以b表示1 MPa时CH4的体积分数变化趋势；CH4的体积分数小，剩余的CO2和H2就会变多，反应①的产

物H2O浓度也小，这两个因素有利于反应②正向移动，CO平衡体积分数增大，所以c表示1 MPa时CO的体积分数变化趋势。

(4)当实验中CO、CH4各占40%时，CO2占20%。设反应生成x mol CH4、y mol CO，在反应体系中：

CO2(g)＋4H2(g)

CH4(g)＋2H2O(g)

起始/mol 1 3 0 0 转化/mol x 4x x 2x 平衡/mol 1－x 3－4x x 2x

CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)

起始/mol 1－x 3－4x 0 2x 转化/mol y y y y 平衡/mol 1－x－y 3－4x－y y 2x＋y

1＝40%

CO、CH、CO的总物质的量为(1－x－y)＋x＋y＝1，则有y

1＝40%

2

4

x

x＝0.4，解得，则

y＝0.4

平衡时n(CH4)＝0.4 mol、n(H2O)＝1.2 mol、n(CO2)＝0.2 mol、n(H2)＝1 mol，容器的体积为1 L，cCH4·c2H2O0.4×1.22

则平衡常数K＝＝＝2.88。

cCO2·c4H20.2×14

9．(1)恒压(容器的容积可变)下，0.2 mol CO2与0.6 mol H2在催化剂作用下发生反应CO2(g)＋3H2(g)

CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH，CO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①压强p1________p2(填“<”或“>”)。

②在p1、100 ℃条件下，b点时v正____________v逆(填“<”或“>”)。

(2)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应制合成气的主要反应(Ⅰ)、(Ⅱ)的lg Kp(Kp为以分压表示的平衡常数)与T的关系如下图所示。

①反应(Ⅱ)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。 ②c点时，反应C(s)＋CO2(g)

2CO(g)的Kp＝________(填数值)。

③在恒容密闭容器中充入0.5 mol CO、2 mol H2O(g)只发生反应(Ⅱ)，图中d点处达到平衡时，CO的转化率为________；达到平衡时，向容器中再充入0.5 mol CO、2 mol H2O(g)，重新达到平衡时，CO的平衡转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案 (1)①< ②>

(2)①小于 ②1 ③80% 不变

解析 (1)①因为该反应的正反应气体分子总数减少，所以压强越大，二氧化碳的平衡转化率越大，相同温度下，p2时CO2的转化率比p1时的大，所以压强p1(2)①反应(Ⅱ)的lg Kp随温度升高而减小，ΔH<0。

pCO·pH2pCO2·pH2p2CO②c点时，两者的平衡常数Kp相等，即＝，＝1，反应C(s)

pH2OpCO·pH2OpCO2＋CO2(g)

p2CO

2CO(g)的平衡常数Kp＝＝1。

pCO2

③d点时，反应(Ⅱ)的Kp＝1，设平衡时CO转化x mol，

CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)

起始n/mol 0.5 2 0 0 平衡n/mol 0.5－x 2－x x x

0.4 mol

＝1(p表示容器内气体总压强)，解得x＝0.4，α(CO)＝×100%＝80%。

0.5 mol0.5－x2－x

p·p2.52.5该反应反应前后气体的分子数不变，达到平衡时，向容器中再充入0.5 mol CO、2 mol H2O(g)相当于增大压强，平衡不移动。 xx

p·p2.52.5