教学考试杂志社“优师计划”阶段性成果展示——“化学平衡原理”相关试题选登

一、化学反应与能量

下列说法正确的是

( )

A.反应②中的能量变化如图所示，则ΔH2=E1-E3

B.H2的燃烧热为241.8 kJ·mol-1，反应③中反应物的总能量高于生成物总能量

C.在2 L密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，平衡时放出热量Q=92.4 kJ

【答案】D

【例2】利用H2和O2制备H2O2的原理为：

已知：A、B均为有机物，两个反应均能自发进行，下列说法正确的是

( )

A.ΔH2>0

B.B为H2和O2制备H2O2的催化剂

C.反应①的正反应的活化能大于逆反应的活化能

【答案】D

二、化学反应速率与化学平衡

【例1】电镀含氰废水中氰化物主要是以CN-形式存在。生产中可用双氧水氧化法处理电镀含氰废水，某化学兴趣小组模拟该法探究有关因素对破氰反应速率的影响(注：破氰反应是指氧化剂将CN-氧化的反应)，实验测得含氰废水中的总氰浓度(以CN-表示)随时间变化关系如图所示。下列说法不正确的是

( )

A.含氰废水的pH为7时，20～60 min时间段内反应速率v(CN-)为0.017 5 mol·L-1·min-1

B.含氰废水的pH增大，破氰反应速率减小

C.实验中双氧水的浓度的大小顺序为c1(H2O2)

D.温度越高，破氰反应速率越大

【答案】D

( )

A.该反应的正反应为吸热反应

B.容器压强:p1

C.反应速率:A

D.平衡常数：B>C

【答案】D

( )

A.A、B、C三点均达到平衡状态

B.该反应的ΔH<0

C.该反应中CO的浓度C点大于A点

D.H2转化率C点小于D点

【答案】B

【例4】“十八大”指出，着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展，形成节约资源和保护环境的空间格局。治污是化学工作者研究的重要课题。

Ⅰ.汽车尾气中含有NO、CO等有害物质，治理原理如下：

(1)汽缸中生成NO的原因为________________(用化学方程式表示)；汽缸内温度越高，单位时间内NO排放量越大，其原因：________________。

(2)某研究小组在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中，分别充入2 mol NO和2 mol CO，在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变)，反应体系总压强随时间的变化如图所示：

①实验甲从开始至达到平衡时的反应速率v(CO)=________。

②与实验乙相比，实验甲和实验丙分别仅改变一种反应条件，则实验丙所改变的条件是____________________，其理由为________________。

③甲、乙两组实验中NO的平衡转化率大的是____________(填“甲”或“乙”)。

活性炭/molNO/molN2/molCO2/mol起始状态2.030.1000平衡时2.000.040.030.03

(1)计算T℃时，该反应的平衡常数K=________。

(2)为了提高NO的转化率和反应速率，可采取的措施有________(填字母)。

A.增加NO的用量 B.增加活性炭的用量

C.升高温度 D.减小体系压强

(2)①0.05 mol·L-1·min-1②催化剂 达到平衡的时间比乙短，平衡没有移动 ③乙

三、水溶液中离子平衡

【例1】H2X为二元弱酸，常温下，将NaOH溶液加入到H2X溶液中，在不同pH环境下，不同形态的粒子(酸、酸式酸根离子、酸根离子)的组成分数如图所示。下列说法正确的是

( )

A.HX-的电离程度小于水解程度

B.在pH=7的溶液中HX-和X2-能大量共存

C.在pH=9时，H2X与NaOH恰好完全中和

D.1 L 0.1 mol·L-1Na2X溶液中，n(HX-)+2n(X2-)+n(H2X)=0.1 mol

【答案】A

【例2】T℃时，浓度均为1 mol/L的两种弱酸HA、HB中不断加水稀释，并用pH传感器测定溶液pH。所得溶液pH的两倍(2pH)与溶液浓度的对数(lgc)的关系如图所示。下列叙述错误的是

( )

已知：

②pKa=-lgKa

A.酸性：HA>HB

B.a点对应的溶液中：c(HA)=0.1 mol/L，c(H+)=0.01 mol/L

C.T℃时，弱酸HB的pKa≈5

D.弱酸的Ka随溶液浓度的降低而增大

【答案】D

【例3】下列图示与对应的叙述相符的是

( )

甲 乙

丙 丁

A.图甲表示同温度下，等体积的pH=1的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释时pH的变化曲线,其中曲线Ⅱ为盐酸，且b点溶液的导电性比a点强

B.图乙中纯水仅升高温度，就可以从a点变到c点

C.图丙用0.010 0 mol/L硝酸银标准溶液，滴定浓度均为0.100 0 mol/L Cl-、Br-及I-的混合溶液,由图丙曲线可确定首先沉淀的是Cl-

D.图丁表示0.100 0 mol·L-1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1盐酸溶液的滴定曲线

【答案】D

四、化学反应原理综合

【例1】煤燃烧后的主要产物为CO、CO2、SO2、NOx、固体颗粒物等，对燃烧产物的处理及综合利用有重要意义。CO可作为能源和化工原料，应用十分广泛。

反应中相关的化学键键能数据如下：

化学键H—HC OC ←OH—OE/(kJ·mol-1)abcd

由此计算ΔH=________kJ·mol-1(用含a、b、c、d的式子表示)。

①该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。

②图中压强p1、p2由大到小的关系是________________。

③反应在p1及T℃条件下达到平衡时，此时反应的平衡常数为________。若保持温度不变，再向上述达到平衡后的容器中充入1 mol CO与1 mol CH3OH，则平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。

④下列能说明上述反应达到平衡状态的是________。

a.单位时间内生成2nmol H2的同时生成nmol CO

b.v(CO)正=2v(H2)逆

c.CO的转化率不再变化

d.密闭容器中压强不再改变

e.混合气体的密度不再改变

f.CH3OH的物质的量不再改变

(3)甲醇可用于制作燃料电池，电解质为硫酸溶液，如图为甲醇燃料电池示意图，则该燃料电池的负极电极反应式为________________。

【答案】(1)c+2d-a-2b

(2)①放热 ②p2>p1③4 不 ④cdf

【例2】基于我国“贫油、少气、煤资源相对丰富”的能源结构，发展煤制乙醇技术对我国能源多元化变革有重要意义。煤制乙醇的过程表示如下:

(1)将甲醇(CH3OH)循环使用的目的是________________。

(2)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：

甲醇合成反应：

水煤气变换反应：

二甲醚合成反应：

②分析二甲醚合成反应ⅳ对于CO转化率的影响:______________________________。

(3)过程Ⅲ、Ⅳ反应如下:

①压强为pkPa时,温度对二甲醚和乙酸甲酯平衡转化率的影响如图甲所示，则ΔH1________(填“>”或“<”,下同)0,ΔH2____________0。温度对平衡体系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影响如图乙所示。在300～600 K范围内，乙酸甲酯的百分含量逐渐增大，而乙醇的百分含量逐渐减小的原因是________________。

②若压强为pkPa、温度为800 K时，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol CH3OCH3和1 mol CO发生反应①，2 min时达到平衡，则前2 min内CH3COOCH3的平均生成速率为________，该条件下平衡常数K=________。

【答案】(1)甲醇分子间脱水可以生成二甲醚，实现了甲醇的回收利用，又增加了二甲醚的含量，提高了目标产物的产率(或实现甲醇的回收利用，提高原子利用率等,合理即可)

(2)①-204.7 ②消耗甲醇，促进甲醇合成反应ⅰ平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O(g)，通过水煤气变换反应ⅲ消耗部分CO

(3)①< < 300～600 K 范围内，随着温度升高，反应①对应的平衡体系向逆反应方向移动的程度比反应②的小 ②0.225 mol·L-1·min-1180