考向突破一 化学平衡与能量变化的结合
1．题型特点
这类试题往往以化学反应速率，化学平衡知识为主题，借助图像、图表的手段，综合考查关联知识，关联知识主要有：
(1)ΔH符号的判断、热化学方程式的书写、应用盖斯定律计算ΔH。
(2)化学反应速率的计算与比较，外因对化学反应速率的影响(浓度、压强、温度、催化剂)。
(3)平衡常数、转化率的计算，温度对平衡常数的影响；化学平衡状态的判断，用化学平衡的影响因素进行分析和解释。
(4)在多层次曲线图中反映化学反应速率、化学平衡与温度、压强、浓度的关系。
2．热化学方程式的书写及反应热计算技巧
首先根据要求书写目标热化学方程式的反应物、生成物并配平，其次在反应物和生成物的后面括号内注明其状态，再次将目标热化学方程式与已有的热化学方程式比对(主要是反应物和生成物的位置、化学计量数)，最后根据盖斯定律进行适当运算得出目标热化学方程式的反应热ΔH，空一格写在热化学方程式右边即可。
3．解答化学平衡移动问题的步骤
(1)正确分析反应特点：包括反应物、生成物的状态、气体体积变化、反应的热效应。
(2)明确外界反应条件：恒温恒容、恒温恒压、反应温度是否变化、反应物配料比是否变化。
(3)结合图像或K与Q的关系、平衡移动原理等，判断平衡移动的方向或结果。
(4)结合题意，运用“三段式”，分析计算、确定各物理量的变化。
4．分析图表与作图时应注意的问题
(1)仔细分析并准确画出曲线的最高点、最低点、拐点和平衡点。
(2)找准纵坐标与横坐标的对应数据。
(3)描绘曲线时注意点与点之间的连接关系。
(4)分析表格数据时，找出数据大小的变化规律。
1．从空气中捕获CO2直接转化为甲醇是二十多年来“甲醇经济”领域的研究热点，诺贝尔化学奖获得者乔治·安德鲁·欧拉教授首次以金属钌作催化剂实现了这种转化，其转化如图所示。
(1)如图所示转化中，第4步常采取蒸馏法分离生成的甲醇和水，其依据是________________
________________________________________________________________________。
(2)如图所示转化中，由第1步至第4步的反应热(ΔH)依次是a kJ·mol－1、b kJ·mol－1、c kJ·mol－1、d kJ·mol－1，则该转化总反应的热化学方程式是_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)一定温度下，利用金属钌作催化剂，在容积为2 L的密闭容器中可直接实现(2)中总反应的转化得到甲醇。测得该反应体系中X、Y浓度随时间变化如下表：
反应时间/min
0
2
4
6
8
10
X的浓度/mol·L－1
1.100
0.550 0
0.300 0
0.150 0
0.100 0
0.100 0
Y的浓度/mol·L－1
0.000
0.550 0
0.800 0
0.950 0
1.000
1.000
①X的电子式是______________，判断的理由是__________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②从反应开始到平衡，用另一反应物Z表示的平均反应速率v(Z)＝__________。
③下列不可作为反应达到平衡状态的标志的是________(填字母)。
A．混合气体的密度不再变化
B．生成1 mol CO2的同时生成1 mol CH3OH
C．混合气体的平均相对分子质量不再变化
D．CH3OH的体积分数不再变化
④若起始时只有反应物且反应物Z的起始浓度为3.400 mol·L－1，则该条件下该反应的平衡常数K＝________________________________________________________________________。
⑤下列说法正确的是________(填字母)。
a．金属钌可大大提高该反应的化学反应速率和反应物的转化率
b．X的平衡转化率是90.91%
c．其他条件不变时，若起始投料是原来的2倍，X的平衡转化率低于90.91%
d．其他条件相同而温度升高时，测得X的平衡转化率为93%，由此可知该反应为吸热反应
答案 (1)甲醇与水互溶且甲醇的沸点比水低30 ℃以上
(2)CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH＝(a＋b＋c＋d) kJ·mol－1
(3)① X随反应进行浓度减小，因此X为反应物，且其相同时间内转化量与Y相同，则其在方程式中的化学计量数应与Y相同，因此X是CO2
②0.375 0 mol·L－1·min－1 ③CD ④156.25 ⑤bd
解析 (1)可用蒸馏法分离的两种物质的特点应该是沸点相差大于等于30 ℃的互溶液体。
(2)根据图示是一个闭合的“环”，说明总反应的反应热是四步反应的反应热之和，结合碳元素守恒，可以写出总反应的热化学方程式：CO2(g)＋3H2(g)??H2O(l)＋CH3OH(l) ΔH＝(a＋b＋c＋d) kJ·mol－1。
(3)①根据表中数据，随着反应时间延长，X的浓度下降而Y的浓度从0开始增大，说明X为反应物，Y为生成物，又因为在相同时间内X的浓度变化量与Y的相同，说明在总反应化学方程式中X和Y的化学计量数应相等，满足此条件的反应物只有CO2，所以X为CO2，电子式为②该反应只有两种反应物，所以Z为H2，v(H2)＝3v(CO2)＝3×＝0.375 0 mol·L－1·min－1。③该反应的生成物为液态，因此混合气体的密度不再改变，可以作为反应达到平衡状态的标志；生成1 mol CO2为逆反应，生成1 mol CH3OH为正反应，生成1 mol CO2的同时生成1 mol CH3OH说明v正＝v逆，可作为反应达到平衡状态的标志；该反应的生成物均为液态，因此混合气体的平均相对分子质量不会发生变化，C项不可以作为反应达到平衡状态的标志；该反应的反应物均为气态，生成物均为液态，CH3OH的体积分数不再变化不能作为反应达到平衡状态的标志。
④根据题中数据，列“三段式”：
CO2(g)＋3H2(g)??H2O(l)＋CH3OH(l)
起始浓度/mol·L－1 1.100 3.400 0 0
变化浓度/mol·L－1 1.000 3.000 1.000 1.000
平衡浓度/mol·L－1 0.100 0.400 1.000 1.000
则K＝＝＝156.25。
⑤催化剂只能提高化学反应速率，不能使平衡移动，因此不能提高反应物的转化率，所以a错误；CO2的平衡转化率为×100%≈90.91%，所以b正确；其他条件不变时，将起始投料增大1倍，相当于增大压强，化学平衡向气体分子数减少的方向移动，即正向移动，X的平衡转化率将增大，应高于90.91%，所以c错误；其他条件相同而升高温度，X的平衡转化率增大至93%，即升温平衡正向移动，说明正反应为吸热反应，所以d正确。
2．甲烷主要存在于天然气和可燃冰中，在地球上储量巨大，充分利用甲烷对人类的未来发展具有重要意义。
(1)乙炔(CH≡CH)是重要的化工原料。工业上可用甲烷裂解法制取乙炔，反应为2CH4(g)??C2H2(g)＋3H2(g)。甲烷裂解时还发生副反应：2CH4(g)??C2H4(g)＋2H2(g)。甲烷裂解时，几种气体平衡时分压(Pa)的对数即lg p与温度(℃)之间的关系如图所示。
①1 725 ℃时，向恒容密闭容器中充入CH4，达到平衡时CH4生成C2H2的平衡转化率为______________。
②1 725 ℃时，若图中H2的lg p＝5, 则反应2CH4(g)??C2H2(g)＋3H2(g)的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度进行计算)。
③根据图判断，2CH4(g)??C2H2(g)＋3H2(g)的ΔH________(填“＞”或“＜”)0。由题可知，甲烷裂解制乙炔过程中有副产物乙烯生成。为提高甲烷制乙炔的产率，除改变温度外，还可采取的措施有______________。
(2)工业上用甲烷和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下制得合成气(CO、H2)，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g) ΔH＞0。
图中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1 MPa、2 MPa时甲烷含量曲线，其中表示1 MPa的是________(填字母)。在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑生产实际，说明选择该反应条件的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)利用CH4、CO2在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体，此技术在能源和环境上具有双重重大意义。重整过程中的催化转化原理如图所示。
已知：CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1
CH4(g)＋2H2O(g)??CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1
①过程Ⅱ中第二步反应的化学方程式为______________________________________
________________________________________________________________________。
②只有过程Ⅰ投料比n(CH4)∶n(CO2)＝__________________________________，
过程Ⅱ中催化剂组成才会保持不变。
③该技术总反应的热化学方程式为________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)①62.5% ②1×1013 ③＞ 充入适量乙烯或使用选择性更高的催化剂等 (2)a 与2 MPa时相比，1 MPa条件下CH4的平衡转化率更高，对设备要求不高，有利于降低成本；虽然温度越高越有利于提高CH4的平衡转化率，但700 ℃时CH4的平衡转化率已经较高，再升高温度，平衡转化率变化不大；700 ℃时催化剂活性高，反应的速率快 (3)①3Fe＋4CaCO3Fe3O4＋4CaO＋4CO↑ ②1∶3 ③CH4(g)＋3CO2(g)??2H2O(g)＋4CO(g) ΔH＝＋329.8 kJ·mol－1
解析 (1)①由图可知，1 725 ℃达到平衡时，CH4、C2H2、C2H4的平衡分压的对数分别为2、2、1，故CH4、C2H2、C2H4的平衡分压分别为100 Pa、100 Pa、10 Pa，在同温同体积条件下，不同气体的压强之比等于其物质的量之比，故CH4、C2H2、C2H4的物质的量之比为10∶10∶1，由C原子守恒可知，CH4生成C2H2的平衡转化率为×100%＝62.5%。②1 725 ℃时，若图中H2的lg p＝5，则H2的平衡分压为1×105 Pa，反应2CH4(g)??C2H2(g)＋3H2(g)的平衡常数Kp＝＝1×1013。③根据图可知，C2H2的平衡分压随温度升高而增大，平衡正向移动，所以反应2CH4(g)??C2H2(g)＋3H2(g)为吸热反应，ΔH＞0。甲烷裂解制乙炔过程中有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的产率，可充入适量乙烯使副反应的平衡向逆反应方向移动，或使用对甲烷转化为乙炔的选择性更高的催化剂等。(2)CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g) ΔH＞0，该反应为气体分子数增大的吸热反应，平衡时甲烷的含量随温度升高而减小、随压强增大而增大，所以，图中a、b、c、d四条曲线中表示1 MPa的是a。在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，类比工业上合成氨条件的选择可知，选择该反应条件的主要原因是与2 MPa时相比，1 MPa条件下CH4的平衡转化率更高，对设备要求不高，有利于降低成本；虽然温度越高越有利于提高CH4的平衡转化率，但700 ℃时CH4的平衡转化率已经较高，再升高温度，平衡转化率变化不大；700 ℃时催化剂活性高，反应的速率快。(3)①由题中重整过程的催化转化原理示意图可知，过程Ⅱ中第一步反应是为了实现含氢物质与含碳物质的分离，故第一步反应为一氧化碳、二氧化碳、氢气与四氧化三铁、氧化钙反应生成铁、碳酸钙和水；过程Ⅱ中第二步是为了得到富含CO的气体，反应的化学方程式为3Fe＋4CaCO3Fe3O4＋4CaO＋4CO↑。②结合过程Ⅰ反应CH4(g)＋CO2(g)??2H2(g)＋2CO(g)中H2与CO的配比，以及过程Ⅱ第二步反应中Fe、CaCO3、Fe3O4、CaO的配比可知，第一步反应为Fe3O4＋4CaO＋2CO＋2H2＋2CO23Fe＋4CaCO3＋2H2O，因此投料比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶3时，过程 Ⅱ 中催化剂组成才会保持不变。③将题给两个反应编号为a和b，根据盖斯定律，由4a－3b可得CH4(g)＋3CO2(g)??2H2O＋4CO(g)，ΔH＝(＋206.2 kJ·mol－1)×4－(＋165.0 kJ·mol－1)×3＝＋329.8 kJ·mol－1。
3．“循环经济”和“低碳经济”是目前备受关注的课题，因而对碳、硫及其化合物的综合利用成为研究的热点。
(1)下列事实中，能用来比较碳元素和硫元素的非金属性强弱的是________(填字母)。
A．SO2具有漂白性而CO2没有
B．少量H2SO3可与Na2CO3反应生成NaHCO3
C．SO2能使酸性KMnO4溶液褪色而CO2不能
D．Na2CO3溶液显碱性，而Na2SO4溶液显中性
(2)通过热循环进行能源综合利用的反应系统的原理如下图所示。
系统(Ⅱ)制取氢气的热化学方程式为_________________________________________
__________________；两个系统制得等量的H2时所需能量较少的是__________。
(3)向10 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和1 mol SO2，发生反应2CO(g)＋SO2(g)??S(g)＋2CO2(g)。CO和CO2的平衡体积分数(φ)与温度(T)的变化关系如下图所示。
①图中表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为________(填“L1”或“L2”)。
②T1 ℃时，SO2的平衡转化率α1＝________，反应的平衡常数K1＝________。
③只改变下列条件，既能加快该反应的反应速率，又能增大CO的平衡转化率的是________(填字母)。
A．增大压强 B．充入一定量的H2S
C．充入一定量的SO2 D．加入适当催化剂
④向起始温度为T1 ℃的10 L绝热容器中充入2 mol CO和1 mol SO2，重复实验，该反应的平衡常数K2________(填“>”“<”或“＝”)K1，理由为__________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)D
(2)S(g)＋2H2O(g)??SO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－158.8 kJ·mol－1 系统(Ⅱ)
(3)①L2 ②50% 1 ③C ④< 该反应为吸热反应，平衡时绝热容器内的温度低于恒温容器内的温度，平衡逆向移动，平衡常数减小
解析 (1)SO2具有漂白性，其原因为SO2与有色物质反应生成不稳定的无色物质，与元素的非金属性无关，A错误；少量H2SO3可与Na2CO3反应生成NaHCO3，证明H2SO3的酸性强于HCO的酸性，但不能比较碳元素与硫元素的非金属性强弱，B错误；SO2能使酸性KMnO4溶液褪色，体现其还原性，低价态氧化物的还原性强弱不能用于比较元素的非金属性强弱，C错误；Na2CO3溶液显碱性说明H2CO3为弱酸，Na2SO4溶液显中性说明H2SO4为强酸，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强，D正确。(3)①该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO的平衡体积分数减小，CO2的平衡体积分数增大，故图中表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为L2。②由图中信息，T1 ℃时，M点对应体系中CO和CO2的平衡体积分数相等，则平衡时CO和CO2的物质的量相等，设参与反应的SO2的物质的量为x，根据“三段式”法可得2 mol－2x＝2x，解得x＝0.5 mol，故SO2的平衡转化率α1＝×100%＝50%。同时计算得CO(g)、SO2(g)、S(g)、CO2(g)的平衡浓度分别为0.1 mol·L－1、0.05 mol·L－1、0.05 mol·L－1、0.1 mol·L－1，故该反应的平衡常数K1＝1。
考向突破二 化学平衡与电解质溶液的结合
1．题型特点
此类试题以元素及化合物、化学平衡知识为主题，借助图像、图表的手段考查相关联的知识。主要考查点：
(1)反应现象的描述。
(2)氧化还原反应、原电池与电解池、陌生离子方程式的书写。
(3)化学键与反应的热效应计算、信息条件下速率计算、平衡常数的计算、Ksp的计算。
(4)平衡的影响因素、平衡移动与图像及相关原因的分析。
2．解题技巧
(1)浏览全题，根据题目提供的信息，结合相关基础知识，先对简单问题进行解答
(2)化学反应速率的影响因素的实验探究
影响化学反应速率的探究实验中，控制变量是关键。
(3)化学平衡常数及平衡转化率的计算
平衡常数的计算可用三段式法，即找出浓度可变的反应物、生成物在起始时、转化的、平衡时的浓度，然后代入平衡常数表达式(平衡时生成物浓度化学计量数次幂的乘积与反应物浓度化学计量数次幂乘积的比值)进行计算。
(4)对于电化学类试题，首先判断是原电池还是电解池，然后分析电极类别，书写电极反应式，按电极反应式进行相关计算。
(5)对于电解质溶液类试题，要明确溶液中的物质类型及其可能存在的平衡类型，然后进行解答。
有关Ksp的计算往往与pH的计算结合起来，要注意pH与c(OH－)浓度关系的转换，难溶电解质的悬浊液即为其沉淀溶解平衡状态，符合相应条件下的Ksp的值。
1．硫单质及其化合物在化工生产等领域应用广泛。
(1)工业尾气中的SO2一直是环境污染的主要原因之一，工业上常采用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再氧化为(NH4)2SO4的方法降低尾气中的含硫量。
实验测得NH4HSO3溶液中＝1 500，则溶液的pH为________________。(已知：H2SO3的Ka1＝1.5×10－2，Ka2＝1.0×10－7)
(2)煤制得的化工原料气中含有羰基硫(O===C===S)，该物质可转化为H2S，反应为COS(g)＋H2(g)??H2S(g)＋CO(g) ΔH＞0。
①恒温、恒容条件下，密闭容器中发生上述反应，下列事实不能说明反应达到平衡状态的是________(填字母)。
a．COS的浓度保持不变
b．化学平衡常数不再改变
c．混合气体的密度不再改变
d．形成2 mol H—S键的同时形成1 mol H—H键
②T1 ℃时，在恒容的密闭容器中，将定量的CO和H2S混合加热并达到平衡：H2S(g)＋CO(g)??COS(g)＋H2(g) K＝0.25。则该温度下反应COS(g)＋H2(g)??H2S(g)＋CO(g)的平衡常数K′＝____________。
T1 ℃时，向容积为10 L的恒容密闭容器中充入1 mol COS(g)和1 mol H2(g)，达到平衡时COS的转化率为______________________。
(3)过二硫酸(H2S2O8)是一种强氧化性酸，其结构式为
①在Ag＋催化作用下，S2O能与Mn2＋在水溶液中发生反应生成SO和MnO，1 mol S2O能氧化的Mn2＋的物质的量为________ mol。
②工业上可用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液制备过二硫酸铵。则阳极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
答案 (1)6
(2)①bc ②4 66.7% (3)①0.4 ②2SO－2e－===S2O
解析 (1)Ka1＝，Ka2＝，Ka1·Ka2＝c2(H＋)·＝1.5×10－2×1.0×
10－7，则c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1，溶液的pH为6。
(2)①a项，COS的浓度保持不变，说明化学反应达到平衡状态；b项，化学平衡常数只和温度有关，不受浓度影响，所以化学平衡常数不变不能作为判断平衡的依据；c项，混合气体的密度为，恒容V为定值，都是气体，所以m不变，故不能说明；d项，形成2 mol H—S键的同时形成1 mol H—H键，说明正、逆反应速率相等，故可以作为判断平衡的标志。
②T1 ℃时，H2S(g)＋CO(g)??COS(g)＋H2(g)的K＝＝0.25，COS(g)＋H2(g)??H2S(g)＋CO(g)的K′＝＝＝4。
T1 ℃时，设平衡时COS的变化浓度为x mol·L－1，
COS(g)＋H2(g)===H2S(g)＋CO(g)
初始浓度/mol·L－1 0.1 0.1 0 0
变化浓度/mol·L－1 x x x x
平衡浓度/mol·L－1 0.1－x 0.1－x x x
K′＝＝4，x≈0.066 7，COS的转化率为×100%＝66.7%。
(3)①设1 mol S2O能氧化Mn2＋的物质的量为x mol，
5S2O＋2Mn2＋＋8H2O===10SO＋2MnO＋16H＋
5 mol 2 mol
1 mol x mol
x＝0.4。
②用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液制备过二硫酸铵。阳极发生SO失电子生成S2O的反应，电极反应式为2SO－2e－===S2O。
2．砷酸H3AsO4、亚砷酸H3AsO3是两种弱酸。回答下列问题：
(1)已知：①4As(s)＋5O2(g)===2As2O5(s) ΔH1
②As(s)＋H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s) ΔH2
③氢气的燃烧热 ΔH3
则As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s) ΔH4＝______________。
(2)常温下，向x mL 0.1 mol·L－1 H3AsO4溶液中滴加0.1 mol·L－1 KOH溶液，混合溶液中由水电离的c水(H＋)与KOH溶液的体积之间的关系如图1所示。
①D点对应溶液的pH________(填“＞”“＜”或“＝”)7。
②x＝__________。
(3)在一定温度下，向某容器中加入一定量的Na3AsO3、I2和NaOH溶液，发生反应：AsO＋I2＋2OH－??AsO＋2I－＋H2O，AsO的转化率[α(AsO)]与时间的关系如图2所示，测得F点对应溶液中c(I2)＝0.2 mol·L－1、c(I－)＝0.4 mol·L－1，且溶液pH＝13。
①E点：v正______(填“＞”“＜”或“＝”，下同)v逆；E点的v正______G点的v逆。
②下列情况表明该反应达到平衡状态的是__________(填字母)。
a．2v正(I－)＝v逆(AsO)
b．溶液颜色不再变化
c．溶液的pH不再变化
d．溶液中不再变化
③在该条件下，上述反应的平衡常数K＝____________(用含m的代数式表示)。
(4)为了证明AsO＋I2＋2OH－??AsO＋2I－＋H2O存在化学平衡，设计如图3所示实验。
关闭K时，发现右侧烧杯中溶液颜色逐渐变浅，写出此时负极的电极反应式：
________________________________________________________________________。
为了证明上述反应存在平衡，操作方法是____________________________________。
答案 (1)2ΔH2－ΔH1－3ΔH3 (2)①＞ ②10 (3)①＞ ＞ ②bc ③ (4)AsO＋2OH－－2e－===AsO＋H2O 向右侧烧杯中加入KI(或向左侧烧杯中滴加适量的稀硫酸等其他合理答案)
解析 (1)根据氢气的燃烧热写出③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3，由盖斯定律知，可由②×2－①×－③×3得到目标反应，则ΔH4＝2ΔH2－ΔH1－3ΔH3。(2)①由图1知，C点时水的电离程度最大，说明H3AsO4和KOH恰好完全反应生成了K3AsO4和H2O，溶液呈碱性。在C点之后，继续滴加KOH溶液，则D点一定呈碱性。②根据H3AsO4与KOH以物质的量之比为1∶3反应知V(H3AsO4溶液)＝10 mL。(3)①E点对应的反应未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率。②＝，所以，2v正(I－)＝4v正(AsO)，当满足a条件时v逆(AsO)＞v正(AsO)，反应向左进行，a错误；产物浓度之比始终是定值，d错误。③设起始时c(AsO)＝c mol·L－1，则平衡时c(AsO)＝c×m mol·L－1，转化的c(AsO)＝c(1－m) mol·L－1，pH＝13，c(OH－)＝0.1 mol·L－1。代入数据进行计算：K＝＝＝。(4)溶液颜色变浅，说明碘单质的浓度减小，反应向右进行；左侧石墨极为负极，负极的反应式为AsO＋2OH－－2e－===AsO＋H2O；右侧石墨为正极，正极的反应式为I2＋2e－===2I－。为了证明AsO＋I2＋2OH－??AsO＋2I－＋H2O存在化学平衡，必须改变条件使反应向左进行，可在左侧烧杯中加入无还原性酸，如稀硫酸；或在右侧烧杯中加入KI，增大KI浓度。若右侧烧杯中溶液颜色加深，则反应向左进行，证明上述反应存在平衡移动。
3．对废(尾)气中的氮氧化物、二氧化硫等进行必要处理，减少它们的排放，让空气更加清洁是环境科学的重要课题之一，也是“打赢蓝天保卫战”的重要举措。分析有关氮氧化物、二氧化硫的反应，并回答相关问题：
(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)
ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH3＝－221.0 kJ·mol－1
若某反应的平衡常数表达式为K＝，请写出此反应的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)利用汽油中挥发出来的烃类物质(CxHy)催化还原汽车尾气中的NO气体可消除由此产生的污染，该过程的化学方程式为_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)废气中的SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化等一系列反应后可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)。往一固定体积的密闭容器中通入SO2和O2[其中n(SO2)∶n(O2)＝2∶1]，在不同温度下测得容器内总压强与反应时间的关系如图所示。
①图中A点处SO2的转化率为__________。
②C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vC(正)________(填“＞”“＜”或“＝”)vA(逆)。
③图中B点用压强表示的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代表平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(4)工业上常用氨水吸收二氧化硫，可生成(NH4)2SO3。判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并说明判断依据____________________________________________。(已知常温下NH3·H2O的Kb＝1.8×10－5；H2SO3的Ka1＝1.3×10－2，Ka2＝6.3×10－8)
答案 (1)2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ·mol－1 (2)4CxHy＋(8x＋2y)NO4xCO2＋(4x＋y)N2＋2yH2O (3)①45% ②＞ ③24 300 (4)溶液显碱性，Kb(NH3·H2O)大于Ka2(H2SO3)，SO的水解程度比NH大(其他合理解释也可)
解析 (1)根据该反应的平衡常数表达式K＝，可知该反应为2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g) ΔH，将题给的三个热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由②×2－③－①得到2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ·mol－1。(2)用烃催化还原NO气体以消除由此产生的污染，可知反应生成无污染的N2、CO2和H2O，根据得失电子守恒、原子守恒可写出并配平化学方程式。(3)①设起始通入的SO2为2a mol，O2为a mol，在A点时，O2转化了x mol，根据三段式法进行计算：
2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)
起始/mol 2a a 0
转化/mol 2x x 2x
A点时/mol 2a－2x a－x 2x
在恒温恒容条件下，气体压强之比等于物质的量之比，故＝，解得x＝0.45a，则A点SO2的转化率α(SO2)＝×100%＝45%。②T1条件下，由A到B，反应趋向平衡，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，B点时反应处于平衡状态，故vA(逆)＜vB(逆)＝vB(正)。又由题图知，T2条件下反应先达到平衡，则T2＞T1，由B到C，温度升高，反应速率加快，故vC(正)＞vB(正)＝vB(逆)＞vA(逆)。③设起始通入2b mol SO2，b mol O2，在B点反应达到平衡时O2转化了y mol，根据三段式法进行计算：
2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)
起始/mol 2b b 0
转化/mol 2y y 2y
平衡/mol 2b－2y b－y 2y
在恒温恒容条件下，气体压强之比等于物质的量之比，故＝，解得y＝0.9b，故Kp＝＝＝24 300。(4)NH水解生成了H＋和NH3·H2O，使溶液显酸性，而SO水解生成了OH－和HSO，使溶液显碱性，由于Kb(NH3·H2O)大于Ka2(H2SO3)，说明NH的水解程度小于SO的水解程度，故(NH4)2SO3溶液显碱性。
“7＋化学反应原理”特训
A组(25分钟)
1．下列有关有机物的说法正确的是( )
A．乙醇、四氯化碳是常用的有机溶剂
B．四氟乙烯常用作不粘锅的内层涂料
C．葡萄糖和蛋白质组成元素相同，均为重要的营养物质
D．过氧乙酸(CH3COOOH)具有酸性，因此常用于环境消毒
答案 A
解析 乙醇、四氯化碳是液态有机物，常用作有机溶剂，A项正确；聚四氟乙烯常用作不粘锅的内层涂料，B项错误；蛋白质由C、H、O、N等元素组成，葡萄糖由C、H、O元素组成，二者组成元素不相同，C项错误；过氧乙酸具有强氧化性，能杀菌消毒，而不是因为其酸性，D项错误。
2．钛白粉(TiO2)和铁红(Fe2O3)是常见的涂料，制备流程如下。
下列说法错误的是( )
A．向绿矾中加入NH4HCO3产生CO2气体
B．铁粉参与的反应只有2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
C．适当增大硫酸的浓度、加热均可加快固体的溶解速率
D．若用烧碱替代纯碱，会提高生产成本
答案 B
解析 加入NH4HCO3，发生反应Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，A项正确；酸性溶液中含有Fe3＋和H＋，加入铁粉，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，B项错误；升高温度、增大反应物的浓度均可加快反应速率，C项正确；烧碱的价格高于纯碱的价格，若用烧碱替代纯碱，会提高生产成本，D项正确。
3．有机物H常用作香料，其合成路线如下。
下列说法错误的是( )
A．E―→F的反应类型为酯化反应
B．E可与NaHCO3溶液反应
C．H分子中所有碳原子可能共面
D．F的一氯代物有4种
答案 C
解析 E分子中羧基与羟基发生酯化反应生成F，A项正确；碳酸氢钠溶液与羧基反应生成CO2，B项正确；H分子中所有碳原子不可能共面，C项错误；F分子中含有4种不同化学环境的氢原子，故其一氯代物有4种，D项正确。
4．短周期主族元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大，且只有一种金属元素。其中X与W处于同一主族，Z元素原子半径在短周期中最大(稀有气体除外)，Z与W、W与Q的原子序数之差均为3，五种元素原子的最外层电子数之和为21，下列说法正确的是( )
A．X和Y的常见氧化物都是大气污染物
B．自然界中W的储量丰富，高纯度的W的氧化物是将太阳能转化为电能的材料
C．一定条件下，Q单质可把Y从其氢化物中置换出来
D．最高价氧化物对应水化物的酸性顺序：Q＞Y＞W＞X
答案 C
解析 短周期主族元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大，且只有一种金属元素。Z元素原子半径在短周期中最大，则Z为Na。Z与W、W与Q的原子序数之差均为3，则W为Si、Q为Cl。X与W处于同一主族，则X为C。五种元素原子的最外层电子数之和为21，则Y为N。X的常见氧化物二氧化碳不是大气污染物，A项不正确；自然界中Si的储量丰富，高纯度SiO2是制造光导纤维的材料，B项不正确；Cl的非金属性比N强，所以在一定条件下，氯气可把氮元素从其氢化物中置换出来，C项正确；最高价氧化物对应水化物的酸性：碳酸强于硅酸，D项不正确。
5．利用太阳能电池为电源，将CO2转化成燃料气体(CO)，用可传导H＋的固体作电解质，装置如图所示。下列推断不正确的是( )
A．电极a为阳极
B．电极b的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O
C．产生11.2 L O2时2 mol H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移
D．总反应式为2CO22CO＋O2
答案 C
解析 观察题图装置，由电极上物质转化关系及元素化合价变化，可以判断电极反应类型。A项，水转化成氧气，发生氧化反应，则电极a为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，正确；B项，电极b为阴极，发生还原反应，电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，正确；C项，未指明温度和压强，故11.2 L O2的物质的量不一定为0.5 mol，错误；D项，在得失电子守恒条件下，将阴、阳极的电极反应式相加得到总反应式，正确。
6．依据反应2NaIO3＋5SO2＋4H2O===I2＋3H2SO4＋2NaHSO4，并利用下列装置从含NaIO3的废液中制取单质碘的CCl4溶液并回收NaHSO4。
其中装置正确且能达到实验目的的组合是( )
A．①②③④ B．①②③
C．②③ D．②④
答案 C
解析 ①铜与浓硫酸反应需要加热，故错误；②气体和液体反应，且防倒吸，故正确；③用四氯化碳从废液中萃取碘，静置后分液，故正确；④蒸发溶液用蒸发皿，故错误，故选C。
7．25 ℃时，向20 mL 0.1 mol·L－1的一元酸HA溶液中逐滴加入等物质的量浓度的KOH溶液，所得溶液的pH与加入KOH溶液体积的变化关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A．该温度下，A－的水解平衡常数的数量级为10－11
B．b点溶液中：c(H＋)＋c(HA)＝c(A－)＋c(OH－)
C．水的电离程度：c＞b＞d
D．当pH＝7时，溶液中n(HA)与加入的n(KOH)之比为10－3.2
答案 B
解析 a点溶液中存在电离平衡HA??H＋＋A－，由图可知，c(H＋)＝10－2.4 mol·L－1，故Ka(HA)＝＝≈10－3.8，水解平衡常数Kh(A－)＝＝＝10－10.2，其数量级为10－11，A项正确；b点溶液中，由物料守恒可得c(HA)＋c(A－)＝2c(K＋)，由电荷守恒可得c(H＋)＋c(K＋)＝c(A－)＋c(OH－)，故2c(H＋)＋c(HA)＝c(A－)＋2c(OH－)，B项错误；b点到c点过程中，HA与KOH反应，水的电离程度增大，c点到d点过程中，KOH溶液过量，抑制水的电离，水的电离程度减小，故c点时水的电离程度最大，b点时c水(H＋)≈10－10 mol·L－1，d点时c水(H＋)≈10－12 mol·L－1，故水的电离程度：c＞b＞d，C项正确；当pH＝7时，溶液中c(H＋)＝c(OH－)，根据电荷守恒c(H＋)＋c(K＋)＝c(A－)＋c(OH－)，可得c(K＋)＝c(A－)，则＝＝＝＝＝10－3.2，D项正确。
8．研究碳、氮、硫等元素化合物的性质或转化对建设生态文明，美丽中国具有重要意义。
(1)海水中无机碳的存在形式及分布如右图所示：
用离子方程式表示海水呈弱碱性的原因____________________________________________。已知春季海水pH＝8.1，预测夏季海水碱性将会_____________________________(填“增强”或“减弱”)，理由是______________________________________________________。
(2)工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应：
CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＜0，在容积为1 L的恒容容器中，分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系。下列说法正确的是________(填字母)。
A．a、b、c三点H2转化率：c＞a＞b
B．上述三种温度之间关系为T1＞T2＞T3
C．a点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH，平衡不移动
D．c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2，新平衡中H2的体积分数增大
(3)NO加速臭氧层被破坏，其反应过程如下图所示：
①NO的作用是_____________________________________________________。
②已知：
O3(g)＋O(g)===2O2(g) ΔH＝－143 kJ·mol－1
反应1：O3(g)＋NO(g)===NO2(g)＋O2(g) ΔH1＝－200.2 kJ·mol－1。
反应2：热化学方程式为____________________________________________________。
(4)若将CO和NO按不同比例投入一密闭容器中发生反应：2CO(g)＋2NO(g)??N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－759.8 kJ·mol－1，反应达到平衡时，N2的体积分数随的变化曲线如下图。
①b点时，平衡体系中C、N原子个数之比接近________。
②a、b、c三点CO的转化率从大到小的顺序为________；a、c、d三点的平衡常数从大到小的顺序为__________。
③若＝0.8，反应达平衡时，N2的体积分数为20%，则CO的转化率为__________。
答案 (1)CO＋H2O??HCO＋OH－、HCO＋H2O??H2CO3＋OH－ 增强 一方面水解反应为吸热反应，夏天温度升高，平衡正向移动，c(OH－)增大；一方面夏天光合作用强，c(CO2)减小，使得CO2＋H2O??H2CO3平衡逆向移动，酸性减弱；一方面夏天温度高，二氧化碳在水中的溶解度减小，酸性减弱(回答任一方面或其他合理答案即可) (2)C (3)①催化剂 ②NO2(g)＋O(g)===NO(g)＋O2(g) ΔH2＝＋57.2 kJ·mol－1 (4)①1∶1 ②a＞b＞c a＝c＞d ③75%
解析 (2)由图可知a、b两点加入H2与CO的物质的量之比相同，因而CO转化率大的，H2的转化率大，显然a＞b，c点相当于增大H2的含量，其转化率变小，故a＞b＞c，A项错误；该反应为放热反应，在相同时，升高温度，α(H2)变小，则T3＞T2＞T1，B项错误；
CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)
始 1 1.5 0
转 0.5 1 0.5
平 0.5 0.5 0.5
K＝＝4
平衡后再加0.5 mol CO,0.5 mol CH3OH，
Q＝＝4，故平衡不移动，C项正确；c点通入1 mol CO和4 mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，H2的体积分数变小，D项错误。
(3)开始有NO参加反应，循环后又生成NO，故其为催化剂。
(4)①当反应物按化学计量数之比加入时，平衡时N2的体积分数最大，故b点时平衡体系中C、N原子个数之比接近1∶1。②增大，CO的转化率降低，所以转化率：a＞b＞c。平衡常数只与温度有关，所以a点与c点的平衡常数K相同。该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，N2的体积分数减小，所以T1＞T2，d点的平衡常数小于a点和c点。③设CO起始物质的量为0.8 mol，反应达平衡时，CO转化了x mol，则有：
2CO(g)＋2NO(g)??N2(g)＋2CO2(g)
n(始)/mol 0.8 1 0 0
n(转)/mol x x x
n(平)/mol 0.8－x 1－x x
平衡时，N2的体积分数为×100%＝20%，解得x＝0.6。所以，CO的转化率为×100%＝75%。
B组(25分钟)
1．历史文物本身蕴含着许多化学知识，下列说法错误的是( )
A．战国·曾侯乙编钟属于青铜制品，青铜是一种合金
B．宋·王希孟《千里江山图》所用纸张为宣纸，其主要成分是碳纤维
C．秦朝·兵马俑用陶土烧制而成，属硅酸盐产品
D．对敦煌莫高窟壁画颜料分析，其绿色颜料铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
答案 B
解析 青铜是合金，兵马俑的主要成分是陶瓷，属于硅酸盐产品。
2．NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是( )
A．100 g质量分数为46%的乙醇溶液中，含H—O键的数目为7NA
B．pH＝1的H3PO4溶液中，含有0.1NA个H＋
C．0.1 mol Fe在足量氧气中燃烧，转移电子数为0.3NA
D．1 L 0.1 mol·L－1的NH4Cl溶液中含有NH数目为0.1NA
答案 A
解析 A项中含水54 g，为3 mol，每个水分子中有两个O—H键，故正确；C项中Fe在氧气中燃烧的产物为Fe3O4，转移电子数介于0.2NA到0.3NA之间，故错误。
3．金刚烷胺可用于流感病毒A型感染性疾病的治疗，其合成线路图如图所示。下列说法错误的是( )
A．金刚烷的分子式是C10H16
B．X的同分异构体不可能是芳香族化合物
C．上述反应都属于取代反应
D．金刚烷胺碳原子上的一溴代物有两种
答案 D
解析 金刚烷的分子式是C10H16，A选项正确；X的分子式是C10H15Br，其同分异构体不可能是芳香族化合物，B选项正确；金刚烷变成X的过程中H原子被Br原子取代，X变成金刚烷胺的过程中Br原子被—NH2取代，C选项正确；金刚烷胺碳原子上的一溴代物有3种，D选项错误。
4．某实验小组的同学拟通过下列方法制备硫酸亚铁溶液，流程如下。下列叙述错误的是( )
A．步骤①加入稀硫酸的目的是抑制Fe3＋的水解
B．步骤②仅发生了反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
C．步骤③静置后，若要检验清液中是否还含有Fe3＋，可取少量清液加入KSCN溶液
D．也可以通过铁屑与稀硫酸反应制备硫酸亚铁溶液
答案 B
解析 步骤①加入稀硫酸的目的是抑制Fe3＋的水解，A项正确；步骤②发生的反应除了Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据流程图信息还有Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，B项错误；步骤③静置后，若要检验清液中是否还含有Fe3＋，可根据Fe3＋的特征反应，取少量清液加入KSCN溶液进行检验，C项正确；通过铁屑与稀硫酸反应也可以制备硫酸亚铁溶液，D项正确。
5．短周期主族元素X、Y、Z、W、M的原子序数依次增大，X的简单氢化物是沼气的主要成分，X与Z的最外层电子数之和等于Y的最外层电子数，且X、Y、Z、W的最外层电子数均为偶数，向Y、Z、W组成的一种化合物中滴加稀硫酸，生成的气体能使品红溶液褪色。下列说法中错误的是( )
A．常温常压下，X、Z、W的单质均为固态
B．X、Y、W、M四种元素中，简单氢化物的稳定性最强的是Y
C．Z和M形成的化合物的水溶液呈酸性
D．M元素的含氧酸中，M的化合价越高，其氧化性越强
答案 D
解析 短周期主族元素X、Y、Z、W、M的原子序数依次增大，X的简单氢化物是沼气的主要成分，该氢化物是CH4，则X是C元素。X与Z的最外层电子数之和等于Y的最外层电子数，且X、Y、Z、W的最外层电子数均为偶数，向Y、Z、W组成的一种化合物中滴加稀硫酸，生成的气体能使品红溶液褪色，该气体为SO2，则Y是O元素，Z是Mg元素，W是S元素，M是Cl元素。常温常压下，C、Mg、S单质均为固态，A项正确；元素的非金属性：O＞Cl＞S＞C，则简单氢化物的稳定性：H2O＞HCl＞H2S＞CH4，稳定性最强的是H2O，B项正确；Mg和Cl元素形成的化合物为MgCl2，MgCl2溶液中由于Mg2＋发生水解而使溶液呈酸性，C项正确；Cl元素对应的含氧酸有HClO4、HClO3、HClO等，其中HClO的氧化性最强，D项错误。
6．实验室制得的乙酸乙酯中常含有乙酸、乙醇和少量水，其精制过程如下：
①向粗制乙酸乙酯中加入饱和碳酸钠溶液，振荡
②静置分层后，取有机层，向其中加入饱和食盐水，振荡
③静置分层后，取有机层，向其中加入饱和氯化钙溶液，振荡
④静置分层后，取有机层，加入无水硫酸镁固体，进行干燥
已知：乙醇能与CaCl2反应生成CaCl2·4C2H5OH，碳酸钠微溶于乙酸乙酯。
下列说法不正确的是( )
A．制取乙酸乙酯的反应为CH3COOH＋C2HOHCH3CO18OC2H5＋H2O
B．步骤②的目的是将碳酸钠从乙酸乙酯中萃取出来
C．步骤③的目的是除去乙醇
D．步骤②～④中有机层处于下层，涉及的实验操作为分液、过滤
答案 D
解析 制取乙酸乙酯的过程中，酸脱羟基醇脱氢，18O在产物乙酸乙酯中，A项说法正确；碳酸钠微溶于乙酸乙酯，碳酸钠溶于饱和食盐水，乙酸乙酯不溶于饱和食盐水，故饱和食盐水可将碳酸钠从乙酸乙酯中萃取出来，B项说法正确；由题中已知条件可知，乙醇能与氯化钙反应，故步骤③的目的是除去乙醇，C项说法正确；有机层密度小于水，处于分液漏斗的上层，D项说法错误。
7．某光电池中，当光照射在表面涂有氯化银的银片上时，发生反应AgCl(s)Ag(s)＋Cl(AgCl)[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，然后发生反应Cl(AgCl)＋e－===AgCl(s)＋Cl－(aq)。以该光电池为电源制备钛的装置示意图如下所示。
下列说法正确的是( )
A．电子由Pt电极流出，经阴离子交换膜流向Ag电极
B．电解过程中，CaO、石墨的质量均不变
C．光电池放电时，Ag电极的电极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgCl
D．若外电路中转移8 mol电子，理论上制得96 g钛
答案 D
解析 由题意可知，光电池放电时，AgCl得电子，生成Ag和Cl－，故Ag电极为正极，Pt电极为负极，石墨电极为阳极，二氧化钛电极为阴极。电子只能在导线中传导，A项错误；阴极上生成Ti，阳极上生成Cl2和O2，根据电极产物及元素守恒可知，CaO的质量增加，氧气可氧化石墨，故石墨的质量减小，B项错误；Ag电极为正极，电极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，C项错误；若外电路中转移8 mol电子，则生成2 mol Ti，其质量为2 mol×48 g·mol－1＝96 g，D项正确。
8．合理利用或转化NO2、SO2、CO、NO等污染性气体是人们共同关注的课题。
Ⅰ.某化学课外小组查阅资料后得知：2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)的反应历程分两步：
①2NO(g)??N2O2(g)(快) v1正＝k1正·c2(NO)，v1逆＝k1逆·c(N2O2) ΔH1<0
②N2O2(g)＋O2(g)??2NO2(g)(慢) v2正＝k2正·c(N2O2)·c(O2)，v2逆＝k2逆·c2(NO2) ΔH2<0
请回答下列问题：
(1)反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)的ΔH＝_______________________________________
(用含ΔH1和ΔH2的式子表示)。一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)达到平衡状态，写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示平衡常数的表达式K＝______________________。
(2)决定2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)反应速率的是反应②，反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1________(填“>”“<”或“＝”)E2。
Ⅱ.(3)反应N2O4(g)??2NO2(g)，在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强有如下关系：v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·p2(NO2)。其中k1、k2是与温度有关的常数。一定温度下，相应的速率与压强关系如图所示，在图中标出的点中，能表示该反应达到平衡状态的两个点是______________，理由是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在25 ℃时，将a mol·L－1的氨水溶液与0.02 mol·L－1HCl溶液等体积混合后溶液恰好呈中性(忽略溶液混合后体积的变化)，用含a的表达式表示25 ℃时NH3·H2O的电离常数Kb＝______________。用质量分数为17%、密度为0.93 g·cm－3的氨水，配制200 mL a mol·L－1的氨水，所需原氨水的体积V＝________ mL。
(5)如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH和SO。物质A的化学式为____________，阴极的电极反应式是_______________________________________。
答案 (1)ΔH1＋ΔH2 (2)< (3)B、D 图中只有D点的NO2的消耗速率是B点N2O4的消耗速率的2倍，所以表示达到平衡状态的点是B、D (4)(或) 21.5a(或或) (5)H2SO4 NO＋6H＋＋5e－===NH＋H2O
解析 Ⅰ.(1)①2NO(g)??N2O2(g)；②N2O2(g)＋O2(g)??2NO2(g)，而目标反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)的ΔH＝①＋②＝ΔH1＋ΔH2，由反应达平衡状态，所以v1正＝v1逆、v2正＝v2逆，所以v1正×v2正＝v1逆×v2逆，即k1正c2(NO)×k2正c(N2O2)c(O2)＝k1逆c(N2O2)×k2逆c2(NO2)，则K＝＝。(2)因为决定2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)速率的是反应②，所以反应①的活化能E1远小于反应②的活化能E2。
Ⅱ.(3)满足平衡条件v(NO2)＝2v(N2O4)即为平衡点，B、D点的反应速率比为1∶2，所以B、D为平衡点。(4)反应后溶液中c(NH)＝c(Cl－)＝0.01 mol·L－1，c(NH3·H2O)＝ mol·L－1－c(NH)＝ mol·L－1，c(OH－)＝1×10－7 mol·L－1，则Kb＝＝＝；设氨水的体积为V mL，则根据稀释定律可知：＝a mol·L－1×
0.2 L，解得V≈21.5a mL。(5)NO得电子生成铵根，离子方程式为NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O，为阴极反应，阳极上SO2失电子形成硫酸。
C组(25分钟)
1．化学与生活密切相关。下列说法中错误的是( )
A．用浸泡过KMnO4溶液的硅藻土保鲜水果是利用KMnO4的氧化性
B．天然植物油在碱性条件下可水解生成高级脂肪酸盐和丙三醇
C．利用高纯硅制造的太阳能电池板可将光能直接转化为电能
D．宣纸的主要成分为蛋白质，在一定条件下可水解得到氨基酸
答案 D
解析 用浸泡过KMnO4溶液的硅藻土保鲜是KMnO4将乙烯氧化除去，利用了KMnO4的氧化性，A说法正确；天然植物油的主要成分为高级脂肪酸甘油酯，其在碱性条件下水解可生成高级脂肪酸盐和丙三醇(甘油)，B项说法正确；太阳能电池板是利用高纯硅制造并可将光能直接转化为电能，C项说法正确；宣纸的主要成分是纤维素，其水解的最终产物是葡萄糖，D说法错误。
2．已知反应：＋ 下列说法正确的是( )
A．上述反应属于取代反应
B．上述三种物质均能使酸性KMnO4溶液褪色
C．M、N和P中的碳原子均可能在同一平面上
D．P的同分异构体中属于芳香烃的有7种
答案 D
解析 题中反应属于加成反应，A项错误；苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，B项错误；P分子的所有碳原子不可能在同一平面上，C项错误；P的同分异构体中属于芳香烃的有
共7种，D项正确。
3．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，Z的单质常温下能与水剧烈反应，常保存在由X、Y两元素组成的化合物中，W与Y同族。下列说法正确的是( )
A．Y的单质的熔点一定高于W的单质
B．X与Y形成的化合物均为弱电解质
C．W的最高价氧化物可溶于Z的最高价氧化物对应的水化物中
D．X与其他三种元素分别形成的化合物中均不存在离子键
答案 C
解析 Z的单质常温下能与水剧烈反应，常保存在由X、Y两元素组成的化合物中，则Z为Na元素，Na保存在煤油中，煤油的主要成分是烃，且原子序数：Y＞X，则X、Y分别是H、C元素，W与Y同族，则W为Si元素。C的单质有多种(如金刚石、石墨、C60等)，其熔点不一定比Si高，A项错误；H与C形成的化合物均为非电解质，B项错误；SiO2因与NaOH溶液反应而溶解，C项正确；X与Z形成的化合物NaH为离子化合物，含有离子键，D项错误。
4．工业上可用软锰矿(主要成分为MnO2)和闪锌矿(主要成分为ZnS)制取干电池中所需的MnO2和Zn，其工艺流程如下：
下列说法正确的是( )
A．酸溶时，MnO2作还原剂
B．可用盐酸代替硫酸进行酸溶
C．原料硫酸可以循环使用
D．在电解池的阴极处产生MnO2
答案 C
解析 软锰矿(主要成分为MnO2)和闪锌矿(主要成分为ZnS)在酸溶后生成了硫单质，说明二氧化锰作氧化剂，故A项错误；盐酸代替硫酸进行酸溶，盐酸中氯离子被氧化生成氯气，故B项错误；酸溶后在最后电解滤液时又生成H2SO4，可以循环利用，故C项正确；二氧化锰在酸溶后被还原为锰离子，通电电解在阳极生成二氧化锰，阴极生成锌，故D项错误。
5．下列实验现象和结论均正确的是( )
选项
操作
实验现象
结论
A
向FeCl3和BaCl2混合溶液中通入足量SO2
溶液变为浅绿色，但不变浑浊
SO2能与FeCl3反应，但不与BaCl2反应
B
硝酸亚铁固体溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液
溶液变为红色
硝酸亚铁固体中含有Fe3＋杂质
C
将KI溶液和FeCl3溶液在试管中混合后，加入CCl4，振荡、静置
溶液分层，下层溶液变为紫色
Fe3＋的氧化性比I2强
D
向0.1 mol·L－1 AgNO3溶液中滴入NaCl溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1 mol·L－1 KI溶液
先有白色沉淀生成，后变为黄色沉淀
AgCl的溶度积比AgI的小
答案 C
解析 Fe3＋与SO2反应生成Fe2＋和SO，SO与Ba2＋反应生成BaSO4白色沉淀，A项现象错误且不能得出该结论；硝酸亚铁与稀硫酸混合后，Fe2＋会被酸性条件下的硝酸根离子氧化成Fe3＋，Fe3＋遇KSCN溶液变红，因此溶液变红不能说明硝酸亚铁固体中含有Fe3＋杂质，B项结论错误；KI与FeCl3发生氧化还原反应生成I2，因I2易溶于CCl4，且CCl4的密度比水大，故下层溶液变为紫色，反应的发生说明Fe3＋的氧化性强于I2，C项正确；由沉淀转化可知，反应总是向着生成更难溶沉淀的方向进行，所以AgCl的溶度积比AgI的大，D项结论错误。
6．(2019·成都质检)中科院董绍俊课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池，如图所示，该电池可将可乐(pH＝2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是( )
A．a极为正极
B．随着反应不断进行，负极区的pH不断增大
C．b极的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－
D．每消耗0.01 mol葡萄糖时，电路中转移0.02 mol电子
答案 D
解析 由图示知，a极上C6H12O6转化成C6H10O6，碳元素化合价升高，发生氧化反应，b极上二氧化锰发生还原反应生成＋2价锰，a极为负极，b极为正极，A项错误；依题意知，负极的电极反应式为C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，负极区的pH不断降低，B项错误；Mn(OH)2难溶于水，b极应生成Mn(OH)2，C项错误；由负极反应式知，每消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子，D项正确。
7．某温度下，分别向10 mL浓度均为0.1 mol·L－1的CuCl2和ZnCl2溶液中滴加0.1 mol·L－1的Na2S溶液，滴加过程中－lg c(Cu2＋)和－lg c(Zn2＋)与Na2S溶液体积(V)的关系如图所示[已知：Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，lg 3≈0.5]。下列有关说法错误的是( )
A．对应溶液pH：a＜b＜e
B．a点对应的ZnCl2溶液中：c(Cl－)＜2[c(Zn2＋)＋c(H＋)]
C．a～b～e为滴定CuCl2溶液的曲线
D．d点纵坐标小于34.9
答案 C
解析 a点对应溶液中Zn2＋和Cu2＋水解，溶液显酸性，分别加入硫化钠溶液生成沉淀，b点对应溶液接近中性，e点时Na2S溶液过量，溶液显碱性，故对应溶液pH：a＜b＜e，选项A正确；a点对应的ZnCl2溶液显酸性，且存在电荷守恒：c(Cl－)＝2c(Zn2＋)＋c(H＋)－c(OH－)＜2[c(Zn2＋)＋c(H＋)]，选项B正确；Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，硫离子浓度相同时，c(Zn2＋)＞c(Cu2＋)，－lg c(Cu2＋)＞－lg c(Zn2＋)，故a～b～e为滴定ZnCl2溶液的曲线，选项C错误；由分析知a～c～d为滴定CuCl2溶液的曲线，c点时恰好完全反应，由图可知c点时－lg c(Cu2＋)＝17.7，则c(Cu2＋)＝10－17.7 mol·L－1，c(S2－)＝10－17.7 mol·L－1，Ksp(CuS)＝10－35.4，d点时c(S2－)＝×0.1 mol·L－1，则c(Cu2＋)＝ mol·L－1＝3×10－34.4 mol·L－1，－lg c(Cu2＋)＝33.9，故d点纵坐标小于34.9，选项D正确。
8．碳的氧化物对环境的影响较大，CO是燃煤工业生产中的大气污染物，CO2则造成了地球的温室效应，给地球生命带来了极大的威胁。
(1)已知：①甲醇的燃烧热ΔH1＝－726.4 kJ·mol－1；
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1。
则二氧化碳和氢气合成液态甲醇、生成液态水的热化学方程式为___________________
________________________________________________________________________。
(2)二氧化碳合成CH3OH的过程中会产生副反应：CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g) ΔH3。图1是合成甲醇反应中温度对CH3OH、CO的产率影响曲线，ΔH3________(填“＞”或“＜”)0。增大反应体系的压强，合成甲醇的反应速率_______(填“增大”“减小”或“不变”)，副反应的化学平衡_______(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。
(3)以某些过渡金属氧化物作催化剂，二氧化碳与甲烷可转化为乙酸：CO2(g)＋CH4(g)??CH3COOH(g) ΔH＝＋36.0 kJ·mol－1。不同温度下，乙酸的生成速率变化曲线如图2所示。结合反应速率，使用催化剂的最佳温度是______ ℃，欲提高CH4的转化率，请提供一种可行的措施：________________________。
(4)一定条件下，CO2与NH3可合成尿素[CO(NH2)2]：CO2(g)＋2NH3(g)??CO(NH2)2(g)＋H2O(g) ΔH。某温度下，在容积为1 L的恒容密闭容器中，加入一定氨碳比的3 mol由CO2和NH3组成的混合气体。图3是有关量的变化曲线，其中表示NH3转化率的曲线是________(填“a”或“b”)，曲线c表示尿素在平衡体系中的体积分数变化曲线，则M点的平衡常数K＝________，y＝________。
答案 (1)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH＝－131.0 kJ·mol－1
(2)＞ 增大 向逆反应方向
(3)250 增大反应体系的压强(或增大CO2的浓度或使CH3COOH液化抽离等)
(4)b 20 36.4
解析 (2)根据图1，升高温度，CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)中CO的产率增大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，ΔH3＞0；增大反应体系的压强，合成甲醇的反应速率增大，CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)平衡正向移动，使得二氧化碳和氢气的物质的量减小，副反应中反应物的量减少，平衡逆向移动。
(4)增加氨碳比[]，氨气的转化率降低，根据图3，曲线b表示NH3转化率；曲线c表示尿素在平衡体系中的体积分数变化曲线，M点对应的＝2，则加入的CO2为1 mol，NH3为2 mol，平衡时CO2和NH3的转化率均为80%。
CO2(g)＋2NH3(g)??CO(NH2)2(g)＋H2O(g)
起始/mol 1 2 0 0
反应/mol 0.8 1.6 0.8 0.8
平衡/mol 0.2 0.4 0.8 0.8
则M点的平衡常数K＝＝20；尿素在平衡体系中的体积分数等于物质的量分数，则y＝×100%≈36.4%。
课件61张PPT。3 大题突破 整合“精品组件”第二篇 题型三 化学反应原理综合题的研究考向突破一 化学平衡与能量变化的结合考向突破二 化学平衡与电解质溶液的结合栏目索引考向突破一
化学平衡与能量变化的结合1.题型特点
这类试题往往以化学反应速率，化学平衡知识为主题，借助图像、图表的手段，综合考查关联知识，关联知识主要有：
(1)ΔH符号的判断、热化学方程式的书写、应用盖斯定律计算ΔH。
(2)化学反应速率的计算与比较，外因对化学反应速率的影响(浓度、压强、温度、催化剂)。
(3)平衡常数、转化率的计算，温度对平衡常数的影响；化学平衡状态的判断，用化学平衡的影响因素进行分析和解释。
(4)在多层次曲线图中反映化学反应速率、化学平衡与温度、压强、浓度的关系。高考必备2.热化学方程式的书写及反应热计算技巧
首先根据要求书写目标热化学方程式的反应物、生成物并配平，其次在反应物和生成物的后面括号内注明其状态，再次将目标热化学方程式与已有的热化学方程式比对(主要是反应物和生成物的位置、化学计量数)，最后根据盖斯定律进行适当运算得出目标热化学方程式的反应热ΔH，空一格写在热化学方程式右边即可。3.解答化学平衡移动问题的步骤
(1)正确分析反应特点：包括反应物、生成物的状态、气体体积变化、反应的热效应。
(2)明确外界反应条件：恒温恒容、恒温恒压、反应温度是否变化、反应物配料比是否变化。
(3)结合图像或K与Q的关系、平衡移动原理等，判断平衡移动的方向或结果。
(4)结合题意，运用“三段式”，分析计算、确定各物理量的变化。
4.分析图表与作图时应注意的问题
(1)仔细分析并准确画出曲线的最高点、最低点、拐点和平衡点。
(2)找准纵坐标与横坐标的对应数据。
(3)描绘曲线时注意点与点之间的连接关系。
(4)分析表格数据时，找出数据大小的变化规律。1.从空气中捕获CO2直接转化为甲醇是二十多年来“甲醇经济”领域的研究热点，诺贝尔化学奖获得者乔治·安德鲁·欧拉教授首次以金属钌作催化剂实现了这种转化，其转化如图所示。
(1)如图所示转化中，第4步常采取蒸馏法分离生成的甲醇和水，其依据是____________________
_____________________。甲醇与水互溶且甲醇的对点集训123沸点比水低30 ℃以上解析 可用蒸馏法分离的两种物质的特点应该是沸点相差大于等于30 ℃的互溶液体。(2)如图所示转化中，由第1步至第4步的反应热(ΔH)依次是a kJ·mol－1、b kJ·mol－1、c kJ·mol－1、d kJ·mol－1，则该转化总反应的热化学方程式是___________________
____________________________________________。CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH＝(a＋b＋c＋d) kJ·mol－1123123①X的电子式是____________________，判断的理由是_________________________
________________________________________________________________________
_________________________。(3)一定温度下，利用金属钌作催化剂，在容积为2 L的密闭容器中可直接实现(2)中总反应的转化得到甲醇。测得该反应体系中X、Y浓度随时间变化如下表：X随反应进行浓度减小，123因此X为反应物，且其相同时间内转化量与Y相同，则其在方程式中的化学计量数应与Y相同，因此X是CO2123②从反应开始到平衡，用另一反应物Z表示的平均反应速率v(Z)＝
______________________。0.375 0 mol·L－1·min－1123③下列不可作为反应达到平衡状态的标志的是________(填字母)。
A.混合气体的密度不再变化
B.生成1 mol CO2的同时生成1 mol CH3OH
C.混合气体的平均相对分子质量不再变化
D.CH3OH的体积分数不再变化CD123解析 该反应的生成物为液态，因此混合气体的密度不再改变，可以作为反应达到平衡状态的标志；生成1 mol CO2为逆反应，生成1 mol CH3OH为正反应，生成1 mol CO2的同时生成1 mol CH3OH说明v正＝v逆，可作为反应达到平衡状态的标志；该反应的生成物均为液态，因此混合气体的平均相对分子质量不会发生变化，C项不可以作为反应达到平衡状态的标志；该反应的反应物均为气态，生成物均为液态，CH3OH的体积分数不再变化不能作为反应达到平衡状态的标志。④若起始时只有反应物且反应物Z的起始浓度为3.400 mol·L－1，则该条件下该反应的平衡常数K＝________。156.25123解析 根据题中数据，列“三段式”：⑤下列说法正确的是_____(填字母)。
a.金属钌可大大提高该反应的化学反应速率和反应物的转化率
b.X的平衡转化率是90.91%
c.其他条件不变时，若起始投料是原来的2倍，X的平衡转化率低于90.91%
d.其他条件相同而温度升高时，测得X的平衡转化率为93%，由此可知该反应为吸热
反应bd123解析 催化剂只能提高化学反应速率，不能使平衡移动，因此不能提高反应物的转化率，所以a错误；123其他条件不变时，将起始投料增大1倍，相当于增大压强，化学平衡向气体分子数减少的方向移动，即正向移动，X的平衡转化率将增大，应高于90.91%，所以c错误；
其他条件相同而升高温度，X的平衡转化率增大至93%，即升温平衡正向移动，说明正反应为吸热反应，所以d正确。2.甲烷主要存在于天然气和可燃冰中，在地球上储量巨大，充分利用甲烷对人类的未来发展具有重要意义。
(1)乙炔(CH≡CH)是重要的化工原料。工业上可用甲烷裂解法制取乙炔，反应为2CH4(g) C2H2(g)＋3H2(g)。甲烷裂解时还发生副反应：2CH4(g) C2H4(g)＋
2H2(g)。甲烷裂解时，几种气体平衡时分压(Pa)的对数即lg p与温度(℃)之间的关系如图所示。123①1 725 ℃时，向恒容密闭容器中充入CH4，达到平衡时CH4生成C2H2的平衡转化率为________。62.5%123②1 725 ℃时，若图中H2的lg p＝5, 则反应2CH4(g) C2H2(g)＋3H2(g)的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度进行计算)。1×1013123③根据图判断，2CH4(g) C2H2(g)＋3H2(g)的ΔH____(填“＞”或“＜”)0。由题可知，甲烷裂解制乙炔过程中有副产物乙烯生成。为提高甲烷制乙炔的产率，除改变温度外，还可采取的措施有________________________________________。＞充入适量乙烯或使用选择性更高的催化剂等123图中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1 MPa、
2 MPa时甲烷含量曲线，其中表示1 MPa的是____(填字母)。
在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑生产实际，说明选择该反应条件的主要原因是_____________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)工业上用甲烷和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下制得合成气(CO、H2)，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g) ΔH＞0。a与2 MPa时相比，1 MPa123条件下CH4的平衡转化率更高，对设备要求不高，有利于降低成本；虽然温度越高越有利于提高CH4的平衡转化率，但700 ℃时CH4的平衡转化率已经较高，再升高温度，平衡转化率变化不大；700 ℃时催化剂活性高，反应的速率快解析 CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g) ΔH＞0，该反应为气体分子数增大的吸热反应，平衡时甲烷的含量随温度升高而减小、随压强增大而增大，所以，图中a、b、c、d四条曲线中表示1 MPa的是a。在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，类比工业上合成氨条件的选择可知，选择该反应条件的主要原因是与2 MPa时相比，1 MPa条件下CH4的平衡转化率更高，对设备要求不高，有利于降低成本；虽然温度越高越有利于提高CH4的平衡转化率，但700 ℃时CH4的平衡转化率已经较高，再升高温度，平衡转化率变化不大；700 ℃时催化剂活性高，反应的速率快。123已知：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1
CH4(g)＋2H2O(g) CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1(3)利用CH4、CO2在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体，此技术在能源和环境上具有双重重大意义。重整过程中的催化转化原理如图所示。123①过程Ⅱ中第二步反应的化学方程式为______________________________________。123②只有过程Ⅰ投料比n(CH4)∶n(CO2)＝______，过程Ⅱ中催化剂组成才会保持不变。1∶3123③该技术总反应的热化学方程式为_____________________________________
______________________。CH4(g)＋3CO2(g) 2H2O(g)＋4CO(g) ΔH＝＋329.8 kJ·mol－11233.“循环经济”和“低碳经济”是目前备受关注的课题，因而对碳、硫及其化合物的综合利用成为研究的热点。
(1)下列事实中，能用来比较碳元素和硫元素的非金属性强弱的是___(填字母)。
A.SO2具有漂白性而CO2没有
B.少量H2SO3可与Na2CO3反应生成NaHCO3
C.SO2能使酸性KMnO4溶液褪色而CO2不能
D.Na2CO3溶液显碱性，而Na2SO4溶液显中性D123解析 SO2具有漂白性，其原因为SO2与有色物质反应生成不稳定的无色物质，与元素的非金属性无关，A错误；
少量H2SO3可与Na2CO3反应生成NaHCO3，证明H2SO3的酸性强于 的酸性，但不能比较碳元素与硫元素的非金属性强弱，B错误；
SO2能使酸性KMnO4溶液褪色，体现其还原性，低价态氧化物的还原性强弱不能用于比较元素的非金属性强弱，C错误；
Na2CO3溶液显碱性说明H2CO3为弱酸，Na2SO4溶液显中性说明H2SO4为强酸，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强，D正确。123系统(Ⅱ)制取氢气的热化学方程式为__________________________________
_____________________；两个系统制得等量的H2时所需能量较少的是__________。(2)通过热循环进行能源综合利用的反应系统的原理如下图所示。ΔH＝－158.8 kJ·mol－1系统(Ⅱ)123①图中表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为_____(填“L1”或“L2”)。(3)向10 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和1 mol SO2，发生反应2CO(g)＋SO2(g)
S(g)＋2CO2(g)。CO和CO2的平衡体积分数(φ)与温度(T)的变化关系如下图所示。L2123解析 该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO的平衡体积分数减小，CO2的平衡体积分数增大，故图中表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为L2。②T1 ℃时，SO2的平衡转化率α1＝______，反应的平衡常数K1＝_____。50%1123③只改变下列条件，既能加快该反应的反应速率，又能增大
CO的平衡转化率的是______(填字母)。
A.增大压强 B.充入一定量的H2S
C.充入一定量的SO2 D.加入适当催化剂C123④向起始温度为T1 ℃的10 L绝热容器中充入2 mol CO和1 mol SO2，重复实验，该反应的平衡常数K2____(填“>”“<”或“＝”)K1，理由为_______________________
____________________________________________________________________。<该反应为吸热反应，平衡时绝热容器内的温度低于恒温容器内的温度，平衡逆向移动，平衡常数减小考向突破二
化学平衡与电解质溶液的结合1.题型特点
此类试题以元素及化合物、化学平衡知识为主题，借助图像、图表的手段考查相关联的知识。主要考查点：
(1)反应现象的描述。
(2)氧化还原反应、原电池与电解池、陌生离子方程式的书写。
(3)化学键与反应的热效应计算、信息条件下速率计算、平衡常数的计算、Ksp的计算。
(4)平衡的影响因素、平衡移动与图像及相关原因的分析。高考必备2.解题技巧
(1)浏览全题，根据题目提供的信息，结合相关基础知识，先对简单问题进行解答
(2)化学反应速率的影响因素的实验探究
影响化学反应速率的探究实验中，控制变量是关键。
(3)化学平衡常数及平衡转化率的计算
平衡常数的计算可用三段式法，即找出浓度可变的反应物、生成物在起始时、转化的、平衡时的浓度，然后代入平衡常数表达式(平衡时生成物浓度化学计量数次幂的乘积与反应物浓度化学计量数次幂乘积的比值)进行计算。(4)对于电化学类试题，首先判断是原电池还是电解池，然后分析电极类别，书写电极反应式，按电极反应式进行相关计算。
(5)对于电解质溶液类试题，要明确溶液中的物质类型及其可能存在的平衡类型，然后进行解答。
有关Ksp的计算往往与pH的计算结合起来，要注意pH与c(OH－)浓度关系的转换，难溶电解质的悬浊液即为其沉淀溶解平衡状态，符合相应条件下的Ksp的值。1.硫单质及其化合物在化工生产等领域应用广泛。
(1)工业尾气中的SO2一直是环境污染的主要原因之一，工业上常采用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再氧化为(NH4)2SO4的方法降低尾气中的含硫量。
实验测得NH4HSO3溶液中 ＝1 500，则溶液的pH为______。(已知：H2SO3的
Ka1＝1.5×10－2，Ka2＝1.0×10－7)对点集训1236(2)煤制得的化工原料气中含有羰基硫(O==C==S)，该物质可转化为H2S，反应为COS(g)＋H2(g) H2S(g)＋CO(g) ΔH＞0。
①恒温、恒容条件下，密闭容器中发生上述反应，下列事实不能说明反应达到平衡状态的是_____(填字母)。
a.COS的浓度保持不变
b.化学平衡常数不再改变
c.混合气体的密度不再改变
d.形成2 mol H—S键的同时形成1 mol H—H键bc123解析 a项，COS的浓度保持不变，说明化学反应达到平衡状态；
b项，化学平衡常数只和温度有关，不受浓度影响，所以化学平衡常数不变不能作为判断平衡的依据；123d项，形成2 mol H—S键的同时形成1 mol H—H键，说明正、逆反应速率相等，故可以作为判断平衡的标志。②T1 ℃时，在恒容的密闭容器中，将定量的CO和H2S混合加热并达到平衡：H2S(g)＋CO(g) COS(g)＋H2(g) K＝0.25。则该温度下反应COS(g)＋H2(g) H2S(g)＋CO(g)的平衡常数K′＝____。
T1 ℃时，向容积为10 L的恒容密闭容器中充入1 mol COS(g)和1 mol H2(g)，达到平衡时COS的转化率为________。466.7%123T1 ℃时，设平衡时COS的变化浓度为x mol·L－1，123 COS(g)＋H2(g)===H2S(g)＋CO(g)
初始浓度/mol·L－1 0.1 0.1 0 0
变化浓度/mol·L－1 x x x x
平衡浓度/mol·L－1 0.1－x 0.1－x x xx＝0.4。(3)过二硫酸(H2S2O8)是一种强氧化性酸，其结构式为1230.4②工业上可用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液制备过二硫酸铵。则阳极的电极反应式为_____________________。1232.砷酸H3AsO4、亚砷酸H3AsO3是两种弱酸。回答下列问题：
(1)已知：①4As(s)＋5O2(g)===2As2O5(s) ΔH1
②As(s)＋ H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s) ΔH2
③氢气的燃烧热 ΔH3
则As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s) ΔH4＝____________________。123(2)常温下，向x mL 0.1 mol·L－1 H3AsO4溶液中滴加0.1 mol·L－1 KOH溶液，混合溶液中由水电离的c水(H＋)与KOH溶液的体积之间的关系如图1所示。
①D点对应溶液的pH_____(填“＞”“＜”或“＝”)7。＞123解析 由图1知，C点时水的电离程度最大，说明H3AsO4和KOH恰好完全反应生成了K3AsO4和H2O，溶液呈碱性。在C点之后，继续滴加KOH溶液，则D点一定呈碱性。②x＝_____。10123解析 根据H3AsO4与KOH以物质的量之比为1∶3反应知V(H3AsO4溶液)＝10 mL。(3)在一定温度下，向某容器中加入一定量的Na3AsO3、I2和NaOH溶液，发生反应：
的转化率[α( )]与时间的关系如
图2所示，测得F点对应溶液中c(I2)＝0.2 mol·L－1、c(I－)＝0.4 mol·L－1，且溶液pH＝13。
①E点：v正____(填“＞”“＜”或“＝”，下同)v逆；E点的v正____G点的v逆。＞＞123解析 E点对应的反应未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率。②下列情况表明该反应达到平衡状态的是_____(填字母)。
a.2v正(I－)＝v逆( )
b.溶液颜色不再变化
c.溶液的pH不再变化
d.溶液中 不再变化bc123产物浓度之比始终是定值，d错误。③在该条件下，上述反应的平衡常数K＝________(用含m的代数式表示)。123关闭K时，发现右侧烧杯中溶液颜色逐渐变浅，写出此时负极的电极反应式：
_________________________________。为了证明上述反应存在平衡，操作方法是
__________________________________________________________________。(4)为了证明 ＋2I－＋H2O存在化学平衡，设计如图3所示
实验。123向右侧烧杯中加入KI(或向左侧烧杯中滴加适量的稀硫酸等其他合理答案)1233.对废(尾)气中的氮氧化物、二氧化硫等进行必要处理，减少它们的排放，让空气更加清洁是环境科学的重要课题之一，也是“打赢蓝天保卫战”的重要举措。分析有关氮氧化物、二氧化硫的反应，并回答相关问题：
(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH3＝－221.0 kJ·mol－1
若某反应的平衡常数表达式为K＝ ，请写出此反应的热化学方程式：
______________________________________________________。123123(2)利用汽油中挥发出来的烃类物质(CxHy)催化还原汽车尾气中的NO气体可消除由此
产生的污染，该过程的化学方程式为____________________________________
___________________。(4x＋y)N2＋2yH2O123解析 用烃催化还原NO气体以消除由此产生的污染，可知反应生成无污染的N2、CO2和H2O，根据得失电子守恒、原子守恒可写出并配平化学方程式。①图中A点处SO2的转化率为_______。(3)废气中的SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化等一系列反应后可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。往一固定体积的密闭容器中通入SO2和O2[其中n(SO2)∶n(O2)＝2∶1]，在不同温度下测得容器内总压强与反应时间的关系如图所示。45%123解析 设起始通入的SO2为2a mol，O2为a mol，在A点时，O2转化了x mol，根据三段式法进行计算：123②C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vC(正)____(填“＞”“＜”或“＝”)vA(逆)。＞123解析 T1条件下，由A到B，反应趋向平衡，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，B点时反应处于平衡状态，故vA(逆)＜vB(逆)＝vB(正)。又由题图知，T2条件下反应先达到平衡，则T2＞T1，由B到C，温度升高，反应速率加快，故vC(正)＞vB(正)＝vB(逆)＞vA(逆)。③图中B点用压强表示的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代表平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。24 300123解析 设起始通入2b mol SO2，b mol O2，在B点反应达到平衡时O2转化了y mol，根据三段式法进行计算：123(4)工业上常用氨水吸收二氧化硫，可生成(NH4)2SO3。判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并说明判断依据____________________________________________________
_____________________________。(已知常温下NH3·H2O的Kb＝1.8×10－5；H2SO3的Ka1＝1.3×10－2，Ka2＝6.3×10－8)溶液显碱性，Kb(NH3·H2O)大于Ka2(H2SO3)，的水解程123本课结束第二篇
1．(2019·全国卷Ⅰ，28)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
(1)Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴 CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。
②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。
根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_____H2(填“大于”或“小于”)。
(2)721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为________(填标号)。
A．<0.25 B．0.25 C．0.25～0.50 D．0.50 E．>0.50
(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式______________________________
________________________________________________________________________。
(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的和pCO相等、和相等。
计算曲线a的反应在30～90 min内的平均速率(a)＝________ kPa·min－1。467 ℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。489 ℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。
答案 (1)大于
(2)C
(3)小于 2.02 COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)
(4)0.004 7 b c a d
解析 (1)由题给信息①可知，H2(g)＋CoO(s)??Co(s)＋H2O(g)(i)
K1＝＝＝39，由题给信息②可知，CO(g)＋CoO(s)??Co(s)＋CO2(g)(ii) K2＝＝≈51.08。相同温度下，平衡常数越大，反应倾向越大，故CO还原氧化钴的倾向大于H2。(2)第(1)问和第(2)问的温度相同，利用盖斯定律，由(ii)－(i)得CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g) K＝＝≈1.31。设起始时CO(g)、H2O(g)的物质的量都为1 mol，容器体积为1 L，在721 ℃下，反应达平衡时H2的物质的量为x mol。
CO(g)＋H2O(g)??H2(g)＋CO2(g)
起始/mol 1 1 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 1－x 1－x x x
K＝＝1.31，若K取1，则x＝0.5，φ(H2)＝0.25；若K取4，则x≈0.67，φ(H2)≈0.34。氢气的物质的量分数介于0.25与0.34之间，故选C。(3)观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。(4)由题图可知，30～90 min内，(a)＝≈0.004 7 kPa·min－1。水煤气变换中CO是反应物，H2是产物，又该反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，重新达到平衡时，H2的压强减小，CO的压强增大。故a曲线代表489 ℃时随时间变化关系的曲线，d曲线代表489 ℃时pCO随时间变化关系的曲线，b曲线代表467 ℃时随时间变化关系的曲线，c曲线代表467 ℃时pCO随时间变化关系的曲线。
2．(2019·全国卷Ⅱ，27)环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：
(1)已知(g)===(g)＋H2(g)
ΔH1＝100.3 kJ·mol－1①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1②
对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)③
ΔH3＝________kJ·mol－1。
(2)某温度，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应③，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有________(填标号)。
A．通入惰性气体 B．提高温度
C．增加环戊烯浓度 D．增加碘浓度
(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是________(填标号)。
A．T1>T2
B．a点的反应速率小于c点的反应速率
C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D．b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L－1
(4)环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2，结构简式为]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的阳极为________，总反应为__________________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_______________________________________________。
答案 (1)89.3 (2)40% 3.56×104 BD (3)CD (4)Fe电极 Fe＋2＋H2↑(或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑) 水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2
解析 (1)根据盖斯定律，由反应①＋反应②得反应③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(100.3－11.0)kJ·mol－1＝89.3 kJ·mol－1。(2)设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x，列出三段式：
(g) ＋ I2(g)===(g)＋2HI(g)
起始： a a 0 0
转化： x x x 2x
平衡： a－x a－x x 2x
根据平衡时总压强增加了20%，且恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，得＝，解得x＝0.4a，则环戊烯的转化率为×100%＝40%，平衡时(g)、I2(g)、(g)、HI(g)的分压分别为、、、，则Kp＝＝p总，根据p总＝1.2×105 Pa，可得Kp＝×1.2×105 Pa≈3.56×104 Pa。通入惰性气体，对反应③的平衡无影响，A项不符合题意；反应③为吸热反应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，B项符合题意；增加环戊烯浓度，能提高I2(g)的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，C项不符合题意；增加I2(g)的浓度，能提高环戊烯的平衡转化率，D项符合题意。(3)由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，T1
3．(2019·全国卷Ⅲ，28)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：
可知反应平衡常数K(300 ℃)________K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400 ℃)＝______(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是_______________________________________________、
________________。
(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g) ΔH1＝83 kJ·mol－1
CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g) ΔH2＝－20 kJ·mol－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH3＝－121 kJ·mol－1
则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的
ΔH＝________kJ·mol－1。
(3)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是________________。(写出2种)
(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：
负极区发生的反应有_______________________________________________________
____________________________________________________________(写反应方程式)。
电路中转移1 mol电子，需消耗氧气____L(标准状况)。
答案 (1)大于 O2和Cl2分离能耗较高 HCl转化率较低
(2)－116
(3)增加反应体系压强、及时除去产物
(4)Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 5.6
解析 (1)由题给HCl平衡转化率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl平衡转化率降低，则此反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即K(300 ℃)大于K(400 ℃)。结合题图可知，c(HCl)∶c(O2)＝1∶1、400 ℃时HCl的平衡转化率为84%，列出三段式：
4HCl(g) ＋ O2(g) === 2Cl2(g)＋2H2O(g)
起始 c0 c0 0 0
转化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0
平衡 (1－0.84)c0 (1－0.21)c0 0.42c0 0.42c0
则K(400 ℃)＝＝；进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低会使O2和Cl2分离的能耗较高，过高则会造成HCl转化率较低。(2)将已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由(①＋②＋③)×2得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－116 kJ·mol－1。(3)题述反应是气体体积减小的反应，增大反应体系压强可使反应正向移动，提高HCl的转化率，及时分离出产物也能提高HCl的转化率。(4)负极区发生还原反应Fe3＋＋e－===Fe2＋，生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁，发生反应4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，由反应可知电路中转移4 mol电子消耗1 mol O2，则转移1 mol电子消耗氧气 mol，其在标准状况下的体积为 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L。
4．(2018·全国卷Ⅰ，28)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：
(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为________。
(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应：
2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)
2N2O4(g)
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t 的变化如下表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：
t/min
0
40
80
160
260
1 300
1 700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
①已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1
则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
②研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v＝2×10－3×kPa·min－1。t＝62 min时，测得体系中＝2.9 kPa，则此时＝__________kPa，v＝________kPa·min－1。
③若提高反应温度至35 ℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)________63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_____________________________________
________________________________________________________________________。
④25 ℃时N2O4(g)??2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。
(3)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：
第一步 N2O5??NO2＋NO3 快速平衡
第二步 NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2 慢反应
第三步 NO＋NO3―→2NO2 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是______(填标号)。
A．v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)
B．反应的中间产物只有NO3
C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D．第三步反应活化能较高
答案 (1)O2 (2)①53.1 ②30.0 6.0×10－2 ③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，体系气体物质的量增加，总压强提高 ④13.4 (3)AC
解析 (1)Cl2与AgNO3反应生成N2O5，还应该有AgCl，氧化产物是一种气体，则该气体为O2。
(2)①令2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1 a
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1 b
根据盖斯定律，a式×－b式可得：
N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g) ΔH＝53.1 kJ·mol－1。
②由方程式2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)可知，62 min时，＝2.9 kPa，则减小的N2O5为5.8 kPa，此时＝35.8 kPa－5.8 kPa＝30.0 kPa，则v(N2O5)＝2×10－3×30.0 kPa·min－1＝6.0×10－2 kPa·min－1。
④时间无限长时N2O5完全分解，故由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)知，此时生成的＝2＝2×35.8 kPa＝71.6 kPa，＝0.5×35.8 kPa＝17.9 kPa。由题意知，平衡时体系的总压强为63.1 kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1 kPa－17.9 kPa＝45.2 kPa，设N2O4的压强为x kPa，则
N2O4(g)??2NO2(g)
初始压强/kPa 0 71.6
转化压强/kPa x 2x
平衡压强/kPa x 71.6－2x
则x＋(71.6－2x)＝45.2，解得x＝26.4,71.6 kPa－26.4 kPa×2＝18.8 kPa，Kp＝＝≈13.4 kPa。
(3)第一步反应快速平衡，说明正、逆反应速率很大，极短时间内即可达到平衡，A项正确；第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C项正确；由题给三步反应可知，反应的中间产物有NO3和NO，B项错误；反应快，说明反应的活化能较低，D项错误。
5．(2018·全国卷Ⅲ，28)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式____________________________________________________。
(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
ΔH1＝48 kJ·mol－1
3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)
ΔH2＝－30 kJ·mol－1
则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为________kJ·mol－1。
(3)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。
①343 K时反应的平衡转化率α＝_______%。平衡常数K343K＝________(保留2位小数)。
②在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是______________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有____________、____________。
③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－k逆，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的＝____________(保留1位小数)。
答案 (1)2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl
(2)114
(3)①22 0.02 ②及时移去产物 改进催化剂 提高反应物浓度 ③大于 1.3
解析 (1)SiHCl3遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，结合原子守恒推知SiHCl3与水蒸气反应除生成(HSiO)2O外，还生成HCl，化学方程式为2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl。
(2)将题给两个热化学方程式依次编号为①②，根据盖斯定律，由①×3＋②可得：
4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)，则有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48 kJ·mol－1＋(－30 kJ·mol－1)＝114 kJ·mol－1。
(3)温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，左边曲线达到平衡的时间短，则此曲线代表343 K时SiHCl3的转化率变化，右边曲线代表323 K时SiHCl3的转化率变化。
①由题图可知，343 K时反应的平衡转化率α＝22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1 mol·L－1，则有
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
起始浓度/mol·L－1 1 0 0
转化浓度/mol·L－1 0.22 0.11 0.11
平衡浓度/mol·L－1 0.78 0.11 0.11
则343 K时该反应的平衡常数K343 K＝＝≈0.02。
②在343 K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物浓度、改进催化剂等。
③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－k逆，则有v正＝k正，v逆＝k逆，343 K下反应达到平衡状态时v正＝v逆，即k正＝k逆，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逆×0.112，＝≈0.02。a处SiHCl3的平衡转化率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＝＝＝≈1.3。
高考化学反应原理综合题的命题规律
以工业生产原理或元素化合物为情景，以速率、平衡为核心，结合图、表综合考查，平衡常数、转化率、平衡移动原理、化学反应速率、热化学方程式、反应热、溶液中的离子平衡、离子反应等相关知识；考查识图能力及运用化学基本理论解释实际问题的能力。
课件41张PPT。1 真题调研 把握命题规律第二篇 题型三 化学反应原理综合题的研究1.(2019·全国卷Ⅰ，28)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
(1)Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。
②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。
根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_____H2(填“大于”或“小于”)。大于1234512345(2)721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_____(填标号)。
A.<0.25 B.0.25 C.0.25～0.50 D.0.50 E.>0.50C1234512345可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”
或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式___________________________________________________________。(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。小于2.0212345COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)解析 观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86 eV－
(－0.16 eV)＝2.02 eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。解析 由题图可知，30～90 min内， ≈0.004 7 kPa·min－1。水煤气变换中CO是反应物，H2是产物，又该反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，重新达到平衡时，H2的压强减小，CO的压强增大。故a曲线代表489 ℃时 随时间变化关系的曲线，d曲线代表489 ℃时pCO随时间变化关系的曲线，b曲线代表467 ℃时 随时间变化关系的曲线，c曲线代表467 ℃时pCO随时间变化关系的曲线。(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 和pCO相等、 和 相等。
计算曲线a的反应在30～90 min内的平均速率 (a)＝______ kPa·
min－1。467 ℃时 和pCO随时间变化关系的曲线分别是____、___。489 ℃时 和pCO随时间变化关系的曲线分别是___、___。0.004 7b12345cad2.(2019·全国卷Ⅱ，27)环戊二烯( )是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：
(1)已知 (g)=== (g)＋H2(g) ΔH1＝100.3 kJ·mol－1 ①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1 ②
对于反应： (g)＋I2(g)=== (g)＋2HI(g) ③
ΔH3＝______kJ·mol－1。89.312345解析 根据盖斯定律，由反应①＋反应②得反应③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(100.3－11.0)kJ·mol－1＝89.3 kJ·mol－1。(2)某温度，等物质的量的碘和环戊烯( )在刚性容器内发生反应③，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_______，该反应的平衡常数Kp＝__________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有_____(填标号)。
A.通入惰性气体 B.提高温度
C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度3.56×10440%12345BD解析 设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x，列出三段式：1234512345反应③为吸热反应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，B项符合题意；
增加环戊烯浓度，能提高I2(g)的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，C项不符合题意；
增加I2(g)的浓度，能提高环戊烯的平衡转化率，D项符合题意。12345(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是________(填标号)。
A.T1>T2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L－1CD12345解析 由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，T1影响反应速率的因素有温度和环戊二烯的浓度等，a点时温度较低，但环戊二烯浓度较大，c点时温度较高，但环戊二烯浓度较小，故无法比较a点和c点的反应速率大小，B项错误；12345a点和b点温度相同，a点时环戊二烯的浓度大于b点时环戊二烯的浓度，即a点的正反应速率大于b点的正反应速率，因为b点时反应未达到平衡，b点的正反应速率大于逆反应速率，故a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，C项正确；
b点时，环戊二烯的浓度减小0.9 mol·L－1，结合生成的二聚体浓度为环戊二烯浓度变化量的 可知二聚体的浓度为0.45 mol·L－1，D项正确。12345该电解池的阳极为________，总反应为_______________________________________
___________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为________________
__________________________________________________________。(4)环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2，结构简式为 ]，
后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。Fe电极Fe＋212345＋H2↑(或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑)水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2解析 结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有H2生成，
故电解时的总反应为Fe＋2 ＋H2↑或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑。结
合相关反应可知，电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成OH－，OH－会进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2，从而阻碍二茂铁的生成。123453.(2019·全国卷Ⅲ，28)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：12345可知反应平衡常数K(300 ℃)______K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为
c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400 ℃)＝_______________________
(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是_________________________、
_________________。大于O2和Cl2分离能耗较高12345HCl转化率较低解析 由题给HCl平衡转化率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl平衡转化率降低，则此反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即K(300 ℃)大于K(400 ℃)。结合题图可知，c(HCl)∶c(O2)＝1∶1、400 ℃时HCl的平衡转化率为84%，列出三段式：12345 4HCl(g) ＋ O2(g) === 2Cl2(g)＋2H2O(g)
起始 c0 c0 0 0
转化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0
平衡 (1－0.84)c0 (1－0.21)c0 0.42c0 0.42c0CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH3＝－121 kJ·mol－1
则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：－11612345解析 将已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由(①＋②＋③)×2得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－116 kJ·mol－1。(3)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是___________________
______________。(写出2种)增加反应体系压强、及时除去产物12345解析 题述反应是气体体积减小的反应，增大反应体系压强可使反应正向移动，提高HCl的转化率，及时分离出产物也能提高HCl的转化率。负极区发生的反应有__________________________________________________(写反应方程式)。
电路中转移1 mol电子，需消耗氧气_____L(标准状况)。(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O5.612345123454.(2018·全国卷Ⅰ，28)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：
(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为______。O212345解析 Cl2与AgNO3反应生成N2O5，还应该有AgCl，氧化产物是一种气体，则该气体为O2。(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应：
2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)
2N2O4(g)12345其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t 的变化如下表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：①已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1
则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋ O2(g)的ΔH＝______kJ·mol－1。53.112345解析 令2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1 a
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1 b②研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v＝2×10－3× kPa·min－1。t＝62 min时，测得体系中 ＝2.9 kPa，则此时 ＝______kPa，v＝____________kPa·min－1。30.06.0×10－212345解析 由方程式2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)可知，62 min时， ＝2.9 kPa，则减小的N2O5为5.8 kPa，此时 ＝35.8 kPa－5.8 kPa＝30.0 kPa，则v(N2O5)＝2×10－3×
30.0 kPa·min－1＝6.0×10－2 kPa·min－1。③若提高反应温度至35 ℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)_______63.1 kPa
(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是___________________________________
______________________________________________________________________。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，体系气体物质的量增加，总压强提高④25 ℃时N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝______kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。13.41234512345(3)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：
第一步 N2O5 NO2＋NO3 快速平衡
第二步 NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2 慢反应
第三步 NO＋NO3―→2NO2 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_____(填标号)。
A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)
B.反应的中间产物只有NO3
C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D.第三步反应活化能较高AC12345解析 第一步反应快速平衡，说明正、逆反应速率很大，极短时间内即可达到平衡，A项正确；
第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C项正确；
由题给三步反应可知，反应的中间产物有NO3和NO，B项错误；
反应快，说明反应的活化能较低，D项错误。123455.(2018·全国卷Ⅲ，28)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式__________________________________。2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl12345解析 SiHCl3遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，结合原子守恒推知SiHCl3与水蒸气反应除生成(HSiO)2O外，还生成HCl，化学方程式为2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl。(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) ΔH1＝48 kJ·mol－1
3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g) ΔH2＝－30 kJ·mol－1
则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为______kJ·mol－1。11412345解析 将题给两个热化学方程式依次编号为①②，根据盖斯定律，由①×3＋②可得：
4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)，
则有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48 kJ·mol－1＋(－30 kJ·mol－1)＝114 kJ·mol－1。①343 K时反应的平衡转化率α＝______%。平衡常数K343K＝________(保留2位小数)。(3)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。220.0212345解析 温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，左边曲线达到平衡的时间短，则此曲线代表343 K时SiHCl3的转化率变化，右边曲线代表323 K时SiHCl3的转化率变化。
由题图可知，343 K时反应的平衡转化率α＝22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1 mol·L－1，则有12345 2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
起始浓度/mol·L－1 1 0 0
转化浓度/mol·L－1 0.22 0.11 0.11
平衡浓度/mol·L－1 0.78 0.11 0.11②在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是______________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有____________、_______________。及时移去产物改进催化剂12345提高反应物浓度解析 在343 K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物浓度、改进催化剂等。③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 －k逆 ，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的 ＝_____(保留1位小数)。大于1.31234512345高考化学反应原理综合题的命题规律
以工业生产原理或元素化合物为情景，以速率、平衡为核心，结合图、表综合考查，平衡常数、转化率、平衡移动原理、化学反应速率、热化学方程式、反应热、溶液中的离子平衡、离子反应等相关知识；考查识图能力及运用化学基本理论解释实际问题的能力。本课结束第二篇 课件85张PPT。2 逐空突破 打造“精品组件”第二篇 题型三 化学反应原理综合题的研究常考题空1 热化学方程式及反应热的计算常考题空2 有关反应速率、平衡常数、转化率的计算栏目索引常考题空3 电解质溶液中有关平衡常数的计算常考题空4 读懂图像——精准判断速率、平衡对实际生产的调控作用常考题空1
热化学方程式及反应热的计算1.书写热化学方程式的“五环节”2.利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤和方法
(1)步骤(2)方法题组一 热化学方程式的书写
1.依据反应事实书写有关热化学方程式：
(1)[2017·天津，7(3)]0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为
____________________________________________________________。2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g) ΔH＝－85.6 kJ·mol－1对点集训1234(2)[2014·安徽，25(3)]CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是___________________________________________________________。4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol－1反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1＝＋551 kJ·mol－1
反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3＝－297 kJ·mol－1
反应Ⅱ的热化学方程式：_______________________________________________________。(3)[2018·北京，27(1)]近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·mol－112342.运用盖斯定律书写下列热化学方程式：
(1)已知：25 ℃、101 kPa时，Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s) ΔH＝－520 kJ·mol－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1
Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－1 065 kJ·mol－1
则SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是___________________________
____________________MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s) 1234ΔH＝－248 kJ·mol－1解析 将题给三个热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由③－①－②可得SO2(g)＋MnO2(s)===MnSO4(s) ΔH＝(－1 065 kJ·mol－1)－(－520 kJ·mol－1)－(－297 kJ·mol－1)＝－248 kJ·mol－1。通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为____________________
___________________、______________________________________，制得等量H2所需能量较少的是________。(2)[2017·全国卷Ⅰ，28(2)]近期发现，H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：
下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。ΔH＝286 kJ·mol－1H2S (g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝20 kJ·mol－11234系统(Ⅱ)解析 令题干中的四个热化学方程式分别为1234②SO2(g)＋I2(s)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq) ΔH2＝－151 kJ·mol－1
③2HI(aq)===H2(g)＋I2(s) ΔH3＝110 kJ·mol－1
④H2S(g)＋H2SO4(aq)===S(s)＋SO2(g)＋2H2O(l) ΔH4＝61 kJ·mol－1
根据盖斯定律，将①＋②＋③可得，系统(Ⅰ)中的热化学方程式：同理，将②＋③＋④可得，系统(Ⅱ)中的热化学方程式：
H2S(g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－151 kJ·mol－1＋110 kJ·mol－1＋61 kJ·mol－1＝20 kJ·mol－1
由所得两热化学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。1234ΔH＝______kJ·mol－1。题组二 计算化学反应的焓变(ΔH)
3.二氧化碳回收利用是环保科学研究的热点课题。已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g) CH2===CH2(g)＋4H2O(g) ΔH。
(1)几种物质的能量(kJ·mol－1)如表所示(在标准状态下，规定单质的能量为0，测得其他物质生成时放出的热量为其具有的能量)：－1281234解析 ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量＝(52－242×4－0＋394×2)kJ·mol－1＝－128 kJ·mol－1。[思路点拨] 从宏观的角度讲，反应热是生成物自身的总能量与反应物自身的总能量的差值，根据第(1)问中所给出的各物质所具有的能量，可以计算反应的热效应。从微观的角度讲，反应热是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，已知反应的热效应和部分化学键的键能，可求某一化学键的键能。1234a＝________。(2)几种化学键的键能(kJ·mol－1)。409.251234解析 ΔH＝断裂化学键的总键能－形成化学键的总键能＝(803×4＋436×6－615－4a－463×8)kJ·mol－1＝－128 kJ·mol－1，解得a＝409.25。4.(1)[2016·全国卷Ⅱ，26(3)]联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：
①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l) ΔH1
②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l) ΔH2
③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol－1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝__________________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_______________________________。2ΔH3－2ΔH2－ΔH1反应放热量大，产生大量的气体1234解析 对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，将热化学方程式③×2，减去热化学方程式②×2，再减去热化学方程式①，即可得出热化学方程式④，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1；联氨具有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。1234(2)CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。
已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3＝c kJ·mol－1
反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝_____________ kJ·mol－1(用含a、b、c的代数式表示)。(a＋2b－2c)1234解析 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝a kJ·mol－1，2CO(g)＋2H2O(g)===2CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝2b kJ·mol－1,4CO2(g)===4CO(g)＋2O2(g) ΔH＝－2c kJ·mol－1。
上述三式相加得：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝(a＋2b－2c)kJ·mol－1。
常考题空2
有关反应速率、平衡常数、转化率的计算1.有关化学反应速率计算公式的理解
对于反应mA(g)＋nB(g)===cC(g)＋dD(g)(2)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率，存在如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶c∶d。
(3)注意事项
①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值。2.化学平衡计算中常用公式
(1)对于可逆反应：aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)在一定温度下达到化学平衡时，其化学平衡常数计算的表达式为其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D各气体的分压，
气体的分压＝气体总压×体积分数
气体体积之比＝气体物质的量之比(2)同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式亦不同。例如：因此书写平衡常数表达式时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。
(3)转化率计算公式题组一 有关化学反应速率的计算
1.[2015·广东理综，31(3)改编]一定条件下测得反应2HCl(g)＋ Cl2(g)＋H2O(g)的反应过程中n(Cl2)的数据如下：对点集训12345计算2.0～6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min－1为单位，写出计算过程)。672.工业制硫酸的过程中，SO2(g)转化为SO3(g)是一步关键步骤。
(1)550 ℃时，向一恒温恒容的容器内充入2 mol SO2(g)与1 mol O2(g)进行上述反应，测得SO2(g)浓度随时间变化如图甲所示，则该温度下反应从开始到平衡氧气的平均反应速率v(O2)＝___________________。0.016 mol·L－1·min－11234567若在起始时总压为p0 kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气态物质分压＝总压×气态物质的物质的量分数，则10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)＝
______ kPa·min－1。(2)改变温度，在1 L的恒温容器中，反应过程中部分数据见下表：12345671234567题组二 有关平衡常数及转化率的计算
3.[2017·全国卷Ⅰ，28(3)①]近期发现，H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：
H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g) COS(g) ＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝__________。2.52.8×10－31234567解析 设平衡时H2S转化的物质的量为x mol。12345解得：x＝0.01674.[2017·全国卷Ⅲ，28(4)④]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。回答下列问题：
298 K时，将20 mL 3x mol·L－1Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应： 溶液中
与反应时间(t)的关系如图所示。12345若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为_________。6712345675.亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂，可由NO和Cl2反应得到，化学方程式为2NO(g)＋Cl2(g) 2NOCl(g)。
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯，涉及如下反应：
①2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋NOCl(g)
②4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)
③2NO(g)＋Cl2(g) 2NOCl(g)
设反应①②③对应的平衡常数依次为K1、K2、K3，则K1、K2、K3之间的关系为___________。12345解析 根据①×2－②＝③，从而可推知平衡常数之间的关系。67①反应开始到10 min时NO的平均反应速率v(NO)＝_____ mol·L－1·min－1。(2)在1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)，在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示：0.11234567②T2时该反应的平衡常数K为________。21234567③T2时Cl2的平衡转化率为_______。50%1234567(3)若按投料比[n(NO)∶n(Cl2)]＝2∶1把NO和Cl2加入到一恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图B所示：
①该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。<12345解析 根据图像，升高温度，平衡时NO的转化率减小，说明平衡逆向移动，说明该反应正反应属于放热反应，ΔH＜0。67②在p压强条件下，M点时容器内NO的体积分数为________。40%1234567③若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的分压平衡常数Kp＝____(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。1234567解析 设NO的物质的量为2 mol，则Cl2的物质的量为1 mol。1234567题组三 平衡常数与速率常数的关系
6.(2016·海南，16)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：12345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。回答下列问题：
(1)已知：t1温度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－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ΔH________(填“小于”“等于”或“大于”)0。3小于671234567(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t1______(填“小于”“等于”或“大于”)t2，判断理由是_________________________________________________。B小于12345该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动6712345677.在一定温度下，在1 L恒容密闭容器中充入一定量PCl3(g)和Cl2(g)，发生如下反应：PCl3(g)＋Cl2(g) PCl5(g) ΔH，测得PCl3(g)的转化率与时间关系如图所示。其速率方程：v正＝k正·c(PCl3)·c(Cl2)，v逆＝k逆·c(PCl5)(k是速率常数，只与温度有关)
(1)上述反应中，ΔH___0(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是____________________
______________________________________。＜T2大于T1，温度升高，12345平衡转化率降低，说明正反应是放热反应解析 由图像知，T2先达到平衡，说明T2大于T1，T2达到平衡时转化率降低，升高温度，平衡向左移动，说明正反应是放热反应。67＞小于1234567(3)T1时，测得平衡体系中c(Cl2)＝0.25 mol·L－1，则 ＝_____________(要求结果带单位)。16 L·mol－11234567常考题空3
电解质溶液中有关平衡常数的计算1.依据电离常数表达式计算(以弱酸HA为例)(2)Ka与pH的关系(3)Ka与A－水解常数Kh的关系2.溶度积(Ksp)的常见计算类型(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1 mol·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10a mol·L－1。题组一 有关电离常数的计算
1.[2018·天津，10(1)]CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH＝13，CO2主要转化为_______(写离子符号)；若所得溶液 ＝2∶1，溶液pH＝______。(室温下，H2CO3的K1＝4×10－7；K2＝5×10－11)101234对点集训562.25 ℃时，将a mol·L－1的氨水与0.01 mol·L－1的盐酸等体积混合所得溶液中
＝c(Cl－)，则溶液显____(填“酸”“碱”或“中”)性；用含a的代数式表示NH3·H2O
的电离平衡常数Kb＝________。中1234563.大气污染物SO2可用NaOH吸收。已知pKa＝－lgKa，25 ℃时，用0.1 mol·L－1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L－1 H2SO3溶液的滴定曲线如图。1234(1)c点所得溶液中：c(Na＋)______3c( )(填“＞”“＜”或“＝”)。＞56(2)依据图像计算H2SO3在25 ℃的pKa1＝________，pKa2＝__________。1.857.19123456解析 分别写出亚硫酸的两级电离平衡常数表达式：1234即pKa1＝pH＝1.85即pKa2＝pH＝7.19。564.常温下，用0.100 0 mol·L－1的NaOH溶液滴定某浓度的二元弱酸(H2X)溶液，所得溶液中各种含X的微粒的物质的量分数(δ)与pH的变化曲线如图所示。
(1)计算H2X的一级电离常数Ka1＝________(幂指数的形式且可以是小数，下同)。10－1.2123456(2)X2－的一级水解常数Kh＝__________。10－9.8123456题组二 有关Ksp的计算
5.(高考题组合)(1)[2017·海南，14(3)]向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液，当
有BaCO3沉淀生成时溶液中 ＝______。
已知Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。24123456(2)[2016·全国卷Ⅰ，27(3)]在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl－，利用Ag＋与 生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl－恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10－5 mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)为___________mol·L－1，此时溶液中c( )等于__________mol·L－1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10－12和2.0×10－10)2.0×10－55.0×10－3123456(3)[2015·全国卷Ⅱ，26(4)]用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是：加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为_______，加碱调节至pH为______时，铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱至pH为_____时，锌开始沉淀(假定Zn2＋浓度为0.1 mol·L－1)。若上述过程不加H2O2后果是____________________，原因是_______________________
______。(已知Ksp[Zn(OH)2]＝10－17，Ksp[Fe(OH)2]＝10－17，Ksp[Fe(OH)3]＝10－39)Fe3＋2.712346Zn2＋和Fe2＋不能分离Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近561234566.常温下，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。常温下，在一定量的氯化铜溶液中逐滴加入氨水至过量，可观察到先产生蓝色沉淀，后蓝色沉淀溶解转化成蓝色溶液。
(1)当pH＝8时，表明已完全沉淀，计算此时c(Cu2＋)＝__________ mol·L－1。2.2×10－8123456(2)常温下，Cu2＋(aq)＋4NH3(aq) [Cu(NH3)4]2＋(aq)
K1＝2.0×1013，蓝色沉淀溶解过程中存在平衡：Cu(OH)2(s)＋4NH3(aq)
[Cu(NH3)4]2＋(aq)＋2OH－(aq)，其平衡常数K2＝__________。4.4×10－7123456常考题空4
读懂图像——精准判断速率、平衡对实际生产的调控作用1.看题干，明方向：看清题目要求，在题干中圈出关键词，明确是速率问题还是平衡移动问题，分清楚是“恒温恒压”还是“恒温恒容”，或其他限制条件。
2.识图表，“面、点、线”
识图是解题的基础，①面即坐标系，明晰横、纵坐标所表示的化学含义，这是理解题意和进行正确思维的前提。明晰坐标含义，也就是用变量的观点分析坐标，找出横、纵坐标的关系，再结合教材，联系相应的知识点。②找点：找出曲线中的特殊点(起点、顶点、拐点、终点、交叉点、平衡点等)，分析这些点所表示的化学意义以及影响这些点的主要因素及限制因素等，大多考题就落在这些点的含义分析上，因为这些点往往隐含着某些限制条件或某些特殊的化学含义。③析线：正确分析曲线的走向、变化趋势(上升、下降、平缓、转折等)，同时对走势有转折变化的曲线，要分区段进行分析，研究找出各段曲线的变化趋势及其含义。一、图像题的审题要领1.涉及温度、压强对平衡影响类简答题
答题要领：叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果)二、应用举列例1 在密闭容器中充入一定量H2S，发生反应2H2S(g)
2H2(g)＋S2(g) ΔH＝＋169.8 kJ·mol－1。右图为H2S气体的
平衡转化率与温度、压强的关系。
(1)图中压强(p1、p2、p3)的大小顺序为________，理由是
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)该反应平衡常数大小：K(T1)________(填“>”“<”或“＝”)K(T2)，理由是____________________________________________________________。
(3)如果要进一步提高H2S的平衡转化率，除改变温度、压强外，还可以采取的措施有________________。p1移动，H2S的平衡转化率增大，由图像上看，相同温度，p1条件下H2S的平衡转化率
最大，p3条件下H2S的平衡转化率最小<该反应正向是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大及时分离出产物[解题思路] 2.图像中转化率变化分析
答题要领：转化率问题首先看是否是平衡转化率，若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性(主副反应)的影响；若为平衡转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的影响。例2 (2017·全国卷Ⅱ，27改编)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g) ΔH＝＋123 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)图(a)是该反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是________(填标号)。
A.升高温度 B.降低温度
C.增大压强 D.降低压强小于AD[审题要领] 抓关键词，“平衡产率”。解析 由图(a)可以看出，温度相同时，由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x<0.1。由于反应为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确，B错误；
反应正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误，D正确。(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。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_________________________________________________________。氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大[审题要领] 抓关键词，“产率”，“氢气的作用”。解析 反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯产率升高；随着进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大，原料中过量的H2会使反应平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。(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____________________________。升高温度有利于反应向吸热方向进行升高温度时，反应速率加快丁烯高温裂解生成短碳链烃类[审题要领] 抓关键词，“副产物”产生的原因。解析 590 ℃之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590 ℃时，丁烯高温会裂解生成短碳链烃类，使产率降低。3.依据图像，优选生产条件
[解题模型] 要从以下几个层面依次分析其中的“物理量”：例3 [2017·天津理综，10(2)]已知：生物脱H2S的原理：
H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4
4FeSO4＋O2＋2H2SO4 2Fe2(SO4)3＋2H2O
由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为________________。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是______________________________。30 ℃、pH＝2.0蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)解析 由图1可知，温度在30 ℃左右时，Fe2＋氧化速率最快；由图2可知，反应混合液的pH＝2.0左右时，Fe2＋氧化速率最快。由此可推断使用硫杆菌的最佳条件为温度为30 ℃、混合液的pH＝2.0。硫杆菌属于蛋白质，若反应温度过高，受热变性失活，导致反应速率下降。1.已知H2S高温热分解制H2的反应如下：2H2S(g) 2H2(g)＋S2(g)。在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S的分解实验。温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短，故曲线b向曲线a靠近123对点集训以H2S的起始浓度均为c mol·L－1测定H2S的转化率，结果如图所示。图中曲线a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，曲线b表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：________
___________________________________________________________。解析 弄清两条曲线表示的含义，温度低时，H2S转化率相差较大，温度高时，H2S转化率几乎相等，说明温度高时，在该段时间里已经达到平衡。1232.乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：123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)变化如图：(1)掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：___________________
____________________________________________。正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果123(2)控制反应温度为600 ℃的理由是__________________________________________
__________________________________________________________________________________________。600 ℃，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降，高温还可能使催化剂失活，且能耗大3.已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为：2CO2(g)＋6H2(g) C2H5OH(g)＋
3H2O(g) ΔH<0。123(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，即m＝ 。①图1中投料比相同，温度从高到低的顺序为__________，判
断依____________________________________________________________________
_____________。
②图2中m1、m2、m3从大到小的顺序为___________，判断依据是________________
_______________________________________________________________。T3>T2>T1m1>m2>m3123 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，所以T3>T2>T1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，所以m1＞m2＞m3(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＝________(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)。C2H5OH0.243123123本课结束第二篇
常考题空1 热化学方程式及反应热的计算
1．书写热化学方程式的“五环节”
2．利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤和方法
(1)步骤
(2)方法
题组一 热化学方程式的书写
1．依据反应事实书写有关热化学方程式：
(1)[2017·天津，7(3)]0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
(2)[2014·安徽，25(3)]CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是_____________
________________________________________________________________________。
(3)[2018·北京，27(1)]近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：
反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1＝＋551 kJ·mol－1
反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3＝－297 kJ·mol－1
反应Ⅱ的热化学方程式：_______________________________________________________。
答案 (1)2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g) ΔH＝－85.6 kJ·mol－1
(2)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
(3)3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·mol－1
2．运用盖斯定律书写下列热化学方程式：
(1)已知：25 ℃、101 kPa时，Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s) ΔH＝－520 kJ·mol－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1
Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－1 065 kJ·mol－1
则SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是________________________
(2)[2017·全国卷Ⅰ，28(2)]近期发现，H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：
下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为___________________、
________________________________________________________________________，
制得等量H2所需能量较少的是________。
答案 (1)MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ·mol－1
(2)H2O(l)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝286 kJ·mol－1
H2S (g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝20 kJ·mol－1 系统(Ⅱ)
解析 (1)将题给三个热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由③－①－②可得SO2(g)＋MnO2(s)===MnSO4(s) ΔH＝(－1 065 kJ·mol－1)－(－520 kJ·mol－1)－(－297 kJ·mol－1)＝－248 kJ·mol－1。
(2)令题干中的四个热化学方程式分别为
①H2SO4(aq)===SO2(g)＋H2O(l)＋O2(g) ΔH1＝327 kJ·mol－1
②SO2(g)＋I2(s)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq) ΔH2＝－151 kJ·mol－1
③2HI(aq)===H2(g)＋I2(s) ΔH3＝110 kJ·mol－1
④H2S(g)＋H2SO4(aq)===S(s)＋SO2(g)＋2H2O(l) ΔH4＝61 kJ·mol－1
根据盖斯定律，将①＋②＋③可得，系统(Ⅰ)中的热化学方程式：
H2O(l)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝327 kJ·mol－1－151 kJ·mol－1＋110 kJ·mol－1＝286 kJ·mol－1
同理，将②＋③＋④可得，系统(Ⅱ)中的热化学方程式：
H2S(g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－151 kJ·mol－1＋110 kJ·mol－1＋61 kJ·mol－1＝20 kJ·mol－1
由所得两热化学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。
题组二 计算化学反应的焓变(ΔH)
3．二氧化碳回收利用是环保科学研究的热点课题。已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g)??CH2==CH2(g)＋4H2O(g) ΔH。
(1)几种物质的能量(kJ·mol－1)如表所示(在标准状态下，规定单质的能量为0，测得其他物质生成时放出的热量为其具有的能量)：
物质
CO2(g)
H2(g)
CH2==CH2(g)
H2O(g)
能量/kJ·mol－1
－394
0
52
－242
ΔH＝____________________kJ·mol－1。
(2)几种化学键的键能(kJ·mol－1)。
化学键
C==O
H—H
C==C
H—C
H—O
键能/kJ·mol－1
803
436
615
a
463
a＝____________________。
[思路点拨] 从宏观的角度讲，反应热是生成物自身的总能量与反应物自身的总能量的差值，根据第(1)问中所给出的各物质所具有的能量，可以计算反应的热效应。从微观的角度讲，反应热是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，已知反应的热效应和部分化学键的键能，可求某一化学键的键能。
答案 (1)－128 (2)409.25
解析 (1)ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量＝(52－242×4－0＋394×2)kJ·mol－1＝－128 kJ·mol－1。(2)ΔH＝断裂化学键的总键能－形成化学键的总键能＝(803×4＋436×6－615－4a－463×8)kJ·mol－1＝－128 kJ·mol－1，解得a＝409.25。
4．(1)[2016·全国卷Ⅱ，26(3)]联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：
①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l) ΔH1
②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l) ΔH2
③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol－1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝____________________________________________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为__________________________________。
(2)CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。
已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3＝c kJ·mol－1
反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝____ kJ·mol－1(用含a、b、c的代数式表示)。
答案 (1)2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 反应放热量大，产生大量的气体
(2)(a＋2b－2c)
解析 (1)对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，将热化学方程式③×2，减去热化学方程式②×2，再减去热化学方程式①，即可得出热化学方程式④，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1；联氨具有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。
(2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝a kJ·mol－1，2CO(g)＋2H2O(g)===2CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝2b kJ·mol－1,4CO2(g)===4CO(g)＋2O2(g) ΔH＝－2c kJ·mol－1。
上述三式相加得：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝(a＋2b－2c)kJ·mol－1。
常考题空2 有关反应速率、平衡常数、转化率的计算
1．有关化学反应速率计算公式的理解
对于反应mA(g)＋nB(g)===cC(g)＋dD(g)
(1)计算公式：v(B)＝＝。
(2)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率，存在如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶c∶d。
(3)注意事项
①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值。
2．化学平衡计算中常用公式
(1)对于可逆反应：aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)在一定温度下达到化学平衡时，其化学平衡常数计算的表达式为
K＝(式中的浓度是指平衡状态的浓度)
Kp＝
其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D各气体的分压，
气体的分压＝气体总压×体积分数
气体体积之比＝气体物质的量之比
(2)同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式亦不同。例如：
N2O4(g)??2NO2(g) K＝
N2O4(g)??NO2(g) K′＝＝
2NO2(g)??N2O4(g) K″＝＝
因此书写平衡常数表达式时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。
(3)转化率计算公式
转化率(α)＝×100%
题组一 有关化学反应速率的计算
1．[2015·广东理综，31(3)改编]一定条件下测得反应2HCl(g)＋O2(g)??Cl2(g)＋H2O(g)的反应过程中n(Cl2)的数据如下：
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/10－3 mol
0
1.8
3.7
5.4
7.2
计算2.0～6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min－1为单位，写出计算过程)。
答案 v(HCl)＝2v(Cl2)＝2×＝＝1.8×10－3 mol·min－1。
2．工业制硫酸的过程中，SO2(g)转化为SO3(g)是一步关键步骤。
(1)550 ℃时，向一恒温恒容的容器内充入2 mol SO2(g)与1 mol O2(g)进行上述反应，测得SO2(g)浓度随时间变化如图甲所示，则该温度下反应从开始到平衡氧气的平均反应速率v(O2)＝____________。
(2)改变温度，在1 L的恒温容器中，反应过程中部分数据见下表：
反应时间/min
SO2(g)/mol
O2(g)/mol
SO3(g)/mol
0
4
2
0
5
1.5
10
2
15
1
若在起始时总压为p0 kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气态物质分压＝总压×气态物质的物质的量分数，则10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)＝______ kPa·min－1。
答案 (1)0.016 mol·L－1·min－1
(2)
解析 (1)v(O2)＝×＝0.016 mol·L－1·min－1。
(2)通过“三段式”计算知道，10 min时容器A中体系成分为2 mol SO2(g)、1 mol O2(g)和2 mol SO3(g)。气体总压之比等于气体物质的量之比，所以10 min时体系总压p10 min满足＝，即p10 min＝p0 kPa，p初始(SO2)＝p0 kPa，p10 min(SO2)＝p0×＝p0 kPa，故v(SO2)＝(p0 kPa－p0 kPa)÷10 min＝p0 kPa·min－1。
题组二 有关平衡常数及转化率的计算
3．[2017·全国卷Ⅰ，28(3)①]近期发现，H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：
H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)??COS(g) ＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。
答案 2.5 2.8×10－3
解析 设平衡时H2S转化的物质的量为x mol。
H2S(g) ＋ CO2(g)??COS(g)＋H2O(g)
初始/mol 0.40 0.10 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 0.40－x 0.10－x x x
由题意得：＝0.02
解得：x＝0.01
H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%
K＝＝＝≈2.8×10－3。
4．[2017·全国卷Ⅲ，28(4)④]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。回答下列问题：
298 K时，将20 mL 3x mol·L－1Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)??AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。
若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为____。
答案
解析 反应前，三种溶液混合后，c(Na3AsO3)＝3x mol·L－1×＝x mol·L－1，同理，c(I2)＝x mol·L－1，反应情况如下：
AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)??AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)
起始浓度/mol·L－1 x x 0 0
平衡浓度/mol·L－1 x－y x－y 1 y 2y
K＝＝。
5．亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂，可由NO和Cl2反应得到，化学方程式为2NO(g)＋Cl2(g)??2NOCl(g)。
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯，涉及如下反应：
①2NO2(g)＋NaCl(s)??NaNO3(s)＋NOCl(g)
②4NO2(g)＋2NaCl(s)??2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)
③2NO(g)＋Cl2(g)??2NOCl(g)
设反应①②③对应的平衡常数依次为K1、K2、K3，则K1、K2、K3之间的关系为______。
(2)在1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)，在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示：
①反应开始到10 min时NO的平均反应速率v(NO)＝________ mol·L－1·min－1。
②T2时该反应的平衡常数K为________。
③T2时Cl2的平衡转化率为__________。
(3)若按投料比[n(NO)∶n(Cl2)]＝2∶1把NO和Cl2加入到一恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图B所示：
①该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。
②在p压强条件下，M点时容器内NO的体积分数为________。
③若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的分压平衡常数Kp＝________(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。
答案 (1)K2·K3＝K (2)①0.1 ②2 ③50% (3)①< ②40% ③Kp＝
解析 (1)根据①×2－②＝③，从而可推知平衡常数之间的关系。(2)①10 min时，c(NOCl)＝1 mol·L－1，则转化的NO的物质的量为1 mol，则v(NO)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。②平衡常数K＝＝2。③Cl2的平衡转化率为×100%＝50%。
(3)①根据图像，升高温度，平衡时NO的转化率减小，说明平衡逆向移动，说明该反应正反应属于放热反应，ΔH＜0。
②根据图像，在p压强条件下，M点时容器内NO的转化率为50%，根据2NO(g)＋Cl2(g)??2NOCl(g)可知，气体减小的体积为反应的NO的体积的一半，因此NO的体积分数为×100%＝40%。
③设NO的物质的量为2 mol，则Cl2的物质的量为1 mol。
2NO(g) ＋ Cl2(g)??2NOCl(g)
起始/mol 2 1 0
反应/mol 1 0.5 1
平衡/mol 1 0.5 1
平衡分压 p× p× p×
M点的分压平衡常数Kp＝。
题组三 平衡常数与速率常数的关系
6．(2016·海南，16)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。回答下列问题：
(1)已知：t1温度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－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ΔH________(填“小于”“等于”或“大于”)0。
(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t1________(填“小于”“等于”或“大于”)t2，判断理由是________________________________________________________________________。
答案 (1)3 小于
(2)B 小于 该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动
解析 (1)根据v(正)＝k(正)c(顺)，k(正)＝0.006 s－1，则v(正)＝0.006 c(顺)，v(逆)＝k(逆)c(反)，k(逆)＝0.002 s－1，则v(逆)＝0.002c(反)，化学平衡状态时正、逆反应速率相等，则0.006c(顺)＝0.002c(反)，该温度下反应的平衡常数K1＝＝＝3；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则ΔH小于0。(2)随着时间的推移，顺式异构体的质量分数不断减少，且减少速率随时间减小，则符合条件的曲线是B。设顺式异构体的起始浓度为x，可逆反应左右物质的化学计量数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体为0.3x，反式异构体为0.7x，所以平衡常数为K2＝＝。因为K1＞K2，对于放热反应升高温度时平衡逆向移动，所以温度t2＞t1。
7．在一定温度下，在1 L恒容密闭容器中充入一定量PCl3(g)和Cl2(g)，发生如下反应：PCl3(g)＋Cl2(g)??PCl5(g) ΔH，测得PCl3(g)的转化率与时间关系如图所示。
其速率方程：v正＝k正·c(PCl3)·c(Cl2)，v逆＝k逆·c(PCl5)(k是速率常数，只与温度有关)
(1)上述反应中，ΔH______0(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是_________________。
(2)M点：________(填“＞”“＜”或“＝”)，升高温度，k正增大的倍数________k逆增大的倍数(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)T1时，测得平衡体系中c(Cl2)＝0.25 mol·L－1，则＝____________________(要求结果带单位)。
答案 (1)＜ T2大于T1，温度升高，平衡转化率降低，说明正反应是放热反应
(2)＞ 小于
(3)16 L·mol－1
解析 (1)由图像知，T2先达到平衡，说明T2大于T1，T2达到平衡时转化率降低，升高温度，平衡向左移动，说明正反应是放热反应。(2)M点正反应速率大于逆反应速率，K＝，说明浓度商小于平衡常数；正反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，平衡常数K减小，说明k逆增大的倍数大于k正增大的倍数。(3)T1下，平衡时PCl3(g)的转化率为80%，设PCl3(g)的起始浓度为c，平衡时c(PCl3)＝0.2c，c(PCl5)＝0.8c，c(Cl2)＝0.25 mol·L－1。K＝＝＝ L·mol－1＝16 L·mol－1。
常考题空3 电解质溶液中有关平衡常数的计算
1．依据电离常数表达式计算(以弱酸HA为例)
(1)Ka＝，若只是弱酸溶液，则c(H＋)＝c(A－)，Ka＝。
(2)Ka与pH的关系
pH＝－lg c(H＋)＝－lg＝－lgKa＋lg。
(3)Ka与A－水解常数Kh的关系
A－＋H2O??HA＋OH－
Kh＝＝＝。
2．溶度积(Ksp)的常见计算类型
(1)已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝ mol·L－1。
(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1 mol·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10a mol·L－1。
(3)计算沉淀转化的平衡常数，如Cu2＋(aq)＋MnS(s)??CuS(s)＋Mn2＋(aq)，平衡常数K＝＝＝。
题组一 有关电离常数的计算
1．[2018·天津，10(1)]CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH＝13，CO2主要转化为__________(写离子符号)；若所得溶液c(HCO)∶c(CO)＝2∶1，溶液pH＝__________。(室温下，H2CO3的K1＝4×10－7；K2＝5×10－11)
答案 CO 10
解析 因反应后所得溶液碱性较强，故CO2应主要转化为碱性较强的CO。
由HCO??CO＋H＋知，K2＝，将c(CO)∶c(HCO)＝1∶2代入可得：c(H＋)＝2K2＝2×5×10－11＝10－10，故pH＝10。
2．25 ℃时，将a mol·L－1的氨水与0.01 mol·L－1的盐酸等体积混合所得溶液中c(NH)＝c(Cl－)，则溶液显______(填“酸”“碱”或“中”)性；用含a的代数式表示NH3·H2O的电离平衡常数Kb＝________。
答案 中
解析 根据电荷守恒得c(H＋)＋c(NH)＝c(Cl－)＋c(OH－)，因为c(NH)＝c(Cl－)，所以c(H＋)＝c(OH－)，故溶液显中性。Kb＝＝＝。
3．大气污染物SO2可用NaOH吸收。已知pKa＝－lgKa，25 ℃时，用0.1 mol·L－1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L－1 H2SO3溶液的滴定曲线如图。
(1)c点所得溶液中：c(Na＋)______3c(HSO)(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)依据图像计算H2SO3在25 ℃的pKa1＝________，pKa2＝__________。
答案 (1)＞ (2)1.85 7.19
解析 (1)写出电荷守恒式：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO)＋c(HSO)＋c(OH－)，由于c点c(HSO)＝c(SO)，则c(Na＋)＋c(H＋)＝3c(HSO)＋c(OH－)，该pH＝7.19，c(OH－)＞c(H＋)，故c(Na＋)＞3c(HSO)。(2)分别写出亚硫酸的两级电离平衡常数表达式：
Ka1＝，Ka2＝
由a点c(HSO)＝c(H2SO3)，则a点时，Ka1＝c(H＋)
即pKa1＝pH＝1.85
由c点c(HSO)＝c(SO)，则c点时，Ka2＝c(H＋)
即pKa2＝pH＝7.19。
4．常温下，用0.100 0 mol·L－1的NaOH溶液滴定某浓度的二元弱酸(H2X)溶液，所得溶液中各种含X的微粒的物质的量分数(δ)与pH的变化曲线如图所示。
(1)计算H2X的一级电离常数Ka1＝________(幂指数的形式且可以是小数，下同)。
(2)X2－的一级水解常数Kh＝__________。
答案 (1)10－1.2 (2)10－9.8
解析 (1)H2X的电离常数Ka1＝，利用pH＝1.2时，c(H2X)＝c(HX－)，代入计算，可知Ka1＝c(H＋)＝10－1.2。(2)X2－的水解常数Kh＝，利用pH＝4.2时，c(X2－)＝c(HX－)，代入计算，可知Kh＝c(OH－)＝104.2－14＝10－9.8。
题组二 有关Ksp的计算
5．(高考题组合)(1)[2017·海南，14(3)]向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液，当有BaCO3沉淀生成时溶液中＝____________________________________________。已知Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。
答案 24
解析 在同一溶液中，c(Ba2＋)相同，依据溶度积的数学表达式，则有＝＝＝≈24。
(2)[2016·全国卷Ⅰ，27(3)]在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl－，利用Ag＋与CrO生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl－恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10－5 mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)为________mol·L－1，此时溶液中c(CrO)等于________mol·L－1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10－12和2.0×10－10)
答案 2.0×10－5 5.0×10－3
解析 根据Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝2.0×10－10，可计算出当溶液中Cl－恰好完全沉淀(即浓度等于1.0×10－5 mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)＝2.0×10－5 mol·L－1，然后再根据Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag＋)·c(CrO)＝2.0×10－12，又可计算出此时溶液中c(CrO)＝5.0×10－3 mol·L－1。
(3)[2015·全国卷Ⅱ，26(4)]用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是：加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为________，加碱调节至pH为________时，铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱至pH为________时，锌开始沉淀(假定Zn2＋浓度为0.1 mol·L－1)。若上述过程不加H2O2后果是________________________________________________________________________
______________________，原因是_________________________________________。
(已知Ksp[Zn(OH)2]＝10－17，Ksp[Fe(OH)2]＝10－17，Ksp[Fe(OH)3]＝10－39)
答案 Fe3＋ 2.7 6 Zn2＋和Fe2＋不能分离
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
解析 铁溶于稀硫酸生成Fe2＋，Fe2＋被双氧水氧化为Fe3＋。Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝10－39，则铁刚好沉淀完全时，c(OH－)＝≈4.64×10－12 mol·L－1，则c(H＋)＝＝≈2.15×10－3 mol·L－1，pH≈2.7；Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)·c2(OH－)＝10－17，锌开始沉淀时，c(OH－)＝＝10－8 mol·L－1，则，c(H＋)＝＝＝10－6 mol·L－1，pH＝6；Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp相近，若不加双氧水，沉淀Fe2＋的同时Zn2＋也会被沉淀，从而使Zn2＋和Fe2＋不能分离。
6．常温下，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。常温下，在一定量的氯化铜溶液中逐滴加入氨水至过量，可观察到先产生蓝色沉淀，后蓝色沉淀溶解转化成蓝色溶液。
(1)当pH＝8时，表明已完全沉淀，计算此时c(Cu2＋)＝__________ mol·L－1。
(2)常温下，Cu2＋(aq)＋4NH3(aq)??[Cu(NH3)4]2＋(aq) K1＝2.0×1013，蓝色沉淀溶解过程中存在平衡：Cu(OH)2(s)＋4NH3(aq)??[Cu(NH3)4]2＋(aq)＋2OH－(aq)，其平衡常数K2＝_______。
答案 (1)2.2×10－8 (2)4.4×10－7
解析 (1)pH＝8时c(OH－)＝1×10－6 mol·L－1，c(Cu2＋)＝代入数据计算。
(2)K2＝，分子分母都乘以溶液中的c(Cu2＋)，则K2＝Ksp[Cu(OH)2]·K1＝2.2×10－20×2.0×1013＝4.4×10－7.
常考题空4 读懂图像——精准判断速率、平衡对实际生产的调控作用
一、图像题的审题要领
1．看题干，明方向：看清题目要求，在题干中圈出关键词，明确是速率问题还是平衡移动问题，分清楚是“恒温恒压”还是“恒温恒容”，或其他限制条件。
2．识图表，“面、点、线”
识图是解题的基础，①面即坐标系，明晰横、纵坐标所表示的化学含义，这是理解题意和进行正确思维的前提。明晰坐标含义，也就是用变量的观点分析坐标，找出横、纵坐标的关系，再结合教材，联系相应的知识点。②找点：找出曲线中的特殊点(起点、顶点、拐点、终点、交叉点、平衡点等)，分析这些点所表示的化学意义以及影响这些点的主要因素及限制因素等，大多考题就落在这些点的含义分析上，因为这些点往往隐含着某些限制条件或某些特殊的化学含义。③析线：正确分析曲线的走向、变化趋势(上升、下降、平缓、转折等)，同时对走势有转折变化的曲线，要分区段进行分析，研究找出各段曲线的变化趋势及其含义。
二、应用举列
1．涉及温度、压强对平衡影响类简答题
答题要领：叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果)
例1 在密闭容器中充入一定量H2S，发生反应2H2S(g)??2H2(g)＋S2(g) ΔH＝＋169.8 kJ·
mol－1。下图为H2S气体的平衡转化率与温度、压强的关系。
(1)图中压强(p1、p2、p3)的大小顺序为________，理由是____________________。
(2)该反应平衡常数大小：K(T1)________(填“>”“<”或“＝”)K(T2)，理由是________
________________________________________________________________________。
(3)如果要进一步提高H2S的平衡转化率，除改变温度、压强外，还可以采取的措施有________________。
[解题思路]
答案 (1)p1(2)< 该反应正向是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大
(3)及时分离出产物
2．图像中转化率变化分析
答题要领：转化率问题首先看是否是平衡转化率，若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性(主副反应)的影响；若为平衡转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的影响。
例2 (2017·全国卷Ⅱ，27改编)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g) ΔH＝＋123 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)图(a)是该反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是________(填标号)。
A．升高温度 B．降低温度
C．增大压强 D．降低压强
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。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________________________________。
[审题要领] 抓关键词，第(1)问：“平衡产率”。第(2)问：“产率”，“氢气的作用”。第(3)问：“副产物”产生的原因。
答案 (1)小于 AD
(2)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大
(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 升高温度时，反应速率加快 丁烯高温裂解生成短碳链烃类
解析 (1)由图(a)可以看出，温度相同时，由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x<0.1。由于反应为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确，B错误；反应正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误，D正确。(2)反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯产率升高；随着进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大，原料中过量的H2会使反应平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。(3)590 ℃之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590 ℃时，丁烯高温会裂解生成短碳链烃类，使产率降低。
3．依据图像，优选生产条件
[解题模型] 要从以下几个层面依次分析其中的“物理量”：
→→→
例3 [2017·天津理综，10(2)]已知：生物脱H2S的原理：
H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4
4FeSO4＋O2＋2H2SO42Fe2(SO4)3＋2H2O
由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为___________________________________。
若反应温度过高，反应速率下降，其原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
答案 30 ℃、pH＝2.0 蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)
解析 由图1可知，温度在30 ℃左右时，Fe2＋氧化速率最快；由图2可知，反应混合液的pH＝2.0左右时，Fe2＋氧化速率最快。由此可推断使用硫杆菌的最佳条件为温度为30 ℃、混合液的pH＝2.0。硫杆菌属于蛋白质，若反应温度过高，受热变性失活，导致反应速率下降。
1．已知H2S高温热分解制H2的反应如下：2H2S(g)??2H2(g)＋S2(g)。在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S的分解实验。
以H2S的起始浓度均为c mol·L－1测定H2S的转化率，结果如图所示。图中曲线a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，曲线b表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：_______________。
答案 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短，故曲线b向曲线a靠近
解析 弄清两条曲线表示的含义，温度低时，H2S转化率相差较大，温度高时，H2S转化率几乎相等，说明温度高时，在该段时间里已经达到平衡。
2．乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
＋H2(g) ΔH＝＋124 kJ·mol－1
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)变化如图：
(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___________________________________________。
答案 (1)正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果
(2)600 ℃，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降，高温还可能使催化剂失活，且能耗大
3．已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为：2CO2(g)＋6H2(g)??C2H5OH(g)＋3H2O(g) ΔH<0。
(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，即m＝。①图1中投料比相同，温度从高到低的顺序为____________________，判断依据是________________________________________________________________________。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＝________(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，所以T3>T2>T1 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，所以m1＞m2＞m3 (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，乙醇的含量是水蒸气的倍，所以曲线d代表的物质为C2H5OH；Kp＝≈0.243。
化学反应原理逐空特训
A组(25分钟)
1．根据要求解答下列问题
(1)[2018·天津，10(2)①]CO2与CH4经催化重整，制得合成气：
CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)
已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：
化学键
C—H
C==O
H—H
CO(CO)
键能/kJ·mol－1
413
745
436
1 075
则该反应的ΔH＝________。
答案 ＋120 kJ·mol－1
解析 反应的ΔH＝413 kJ·mol－1×4＋745 kJ·mol－1×2－1 075 kJ·mol－1×2－436 kJ·mol－1×2＝＋120 kJ·mol－1。
(2)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。
写出表述生成1 mol N2的热化学方程式为____________________________________
________________________________________________________________________。
答案 N2O(g)＋NO(g)===N2(g)＋NO2(g) ΔH＝－139 kJ·mol－1
(3)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。该转化可通过如图所示的催化循环实现。
其中，反应①为2HCl(g)＋CuO(s)??H2O(g)＋CuCl2(s) ΔH1
反应②生成1 mol Cl2的反应热为ΔH2，则总反应的热化学方程式为________________
________________________________________________________________________
(反应热用ΔH1和ΔH2表示)。
答案 2HCl(g)＋O2(g)??H2O(g)＋Cl2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2
解析 由图示可知，整个过程为4HCl(g)＋O2(g)??2Cl2(g)＋2H2O(g)，反应①为2HCl(g)＋CuO(s)??H2O(g)＋CuCl2(s) ΔH1，反应②的热化学方程式为CuCl2(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g) ΔH2，根据盖斯定律，由①＋②可得总反应的热化学方程式为2HCl(g)＋O2(g)?? H2O(g)＋Cl2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
2．解答下列各小题。
(1)[2015·全国卷Ⅰ，28(2)]大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，浓缩液中主要含有I－、Cl－等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为____________________。[已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17]
(2)[2015·海南，15(2)]已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，若向50 mL 0.018 mol·L－1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L－1的盐酸，混合后溶液中Ag＋的浓度为________ mol·L－1，pH为________。
(3)25 ℃时，亚碲酸(H2TeO3)的Ka1＝1×10－3，Ka2＝2×10－8。该温度下，0.1 mol·L－1H2TeO3的电离度α约为__________________(α＝×100%)；NaHTeO3溶液的pH________(填“>”“<”或“＝”)7。
答案 (1)4.7×10－7 (2)1.8×10－7 2 (3)10% <
解析 (1)＝＝＝≈4.7×10－7。
(2)根据反应中HCl和硝酸银的物质的量可知盐酸过量，则计算剩余的氯离子的物质的量浓度为＝0.001 mol·L－1，根据AgCl的溶度积的表达式计算即可；因为该反应中氢离子未参加反应，所以溶液的体积变为100 mL时，氢离子的浓度为0.01 mol·L－1，则pH＝2。
(3)亚碲酸(H2TeO3)为二元弱酸，以一级电离为主，H2TeO3的电离度为α，
H2TeO3 ?? HTeO＋H＋
起始浓度/mol·L－1 0.1 0 ?0
电离浓度/mol·L－1 0.1α 0.1α 0.1α
平衡浓度/mol·L－1 0.1(1－α) 0.1α 0.1α
Ka1＝1×10－3＝，解得α≈10%；
已知Ka1＝1×10－3，则HTeO的水解常数Kh＝＝＝10－113．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
0
1
2
3
4
n(H2O)/mol
1.20
1.04
0.90
0.70
0.70
n(CO)/mol
0.80
0.64
0.50
0.30
0.30
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分别为
t/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
1.67
1.19
1.00
0.60
0.38
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·L－1·min－1 1.19
(2)<
(3)1 000 ℃
解析 (1)v(H2)＝v(H2O)＝＝0.075 mol·L－1·min－1，
由表格数据可知3 min后达到平衡，根据“三段式”可计算平衡时：n(H2)＝0.50 mol，n(CO2)＝0.50 mol
K＝＝≈1.19。
(2)Q＝＝＝4＞K
故平衡逆向移动，v正＜v逆。
(3)由关系式可知K＝＝0.60，对应温度为1 000 ℃。
4．(1)工业上可用H2和CO2制备甲醇：CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)。某温度下，将1 mol CO2和3 mol H2充入体积不变的2 L密闭容器中，发生上述反应，测得不同时刻反应前后的压强关系如图1所示：
①用H2表示的前2 h的平均反应速率v(H2)＝____________________。
②该温度，CO2的平衡转化率为___________________________________。
(2)在300 ℃、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比1∶3通入一密闭容器中，上述反应，达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的平衡常数为Kp＝____(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(3)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g)??C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH。在0.1 MPa时，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，如图2所示为不同温度(T)下，平衡时四种气态物质的物质的量(n)的关系。
①该反应的ΔH________(填“＞”或“＜”)0。
②曲线c表示的物质为__________(填化学式)。
(4)在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一，相关反应如下：
主反应：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)
副反应：CO2＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)
①工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是___________________________________。
②T ℃时，若在体积恒为2 L的密闭容器中同时发生上述反应，将物质的量之和为5 mol的H2和CO2以不同的投料比进行反应，结果如图3所示。
若a、b表示反应物的转化率，则表示H2转化率的是_____________________________，
c、d分别表示CH4(g)和CO(g)的体积分数，由图可知＝__________时，甲烷产率最高。
答案 (1)①0.225 mol·L－1·h－1 ②40%
(2)
(3)①＜ ②C2H4
(4)①催化剂 ②b 4
5．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 B．减小容器的体积
C．使用新型催化剂 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·L－1·min－1，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，平衡向正反应方向移动，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，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
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；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＝＝＝＝0.75＜1，推出反应向正反应方向进行。(4)丙烯与氯气发生加成反应，造成产率降低。
B组(25分钟)
1．根据要求解答下列问题。
(1)可用O2将HCl转化为Cl2：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。已知相关化学键的键能如表所示：
化学键
H—Cl
O==O
Cl—Cl
H—O
E/kJ·mol－1
a
b
c
d
则该反应的ΔH＝________(用含a、b、c、d的代数式表示)。
答案 (4a＋b－2c－4d) kJ·mol－1
(2)[2017·海南，14(2)]已知：①2NaOH(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋H2O(g) ΔH1＝－127.4 kJ·mol－1
②NaOH(s)＋CO2(g)===NaHCO3(s) ΔH＝－131.5 kJ·mol－1
反应2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1。
答案 135.6
(3)现根据下列3个热化学方程式：
①MnO2(s)＋CO(g)===MnO(s)＋CO2(g)ΔH＝－150.6 kJ·mol－1
②Mn3O4(s)＋CO(g)===3MnO(s)＋CO2(g)ΔH＝－54.4 kJ·mol－1
③3Mn2O3(s)＋CO(g)===2Mn3O4(s)＋CO2(g)ΔH＝－142.3 kJ·mol－1
写出CO气体还原MnO2固体得到Mn2O3固体和CO2气体的热化学方程式：__________
________________________________________________________________________。
答案 2MnO2(s)＋CO(g)===Mn2O3(s)＋CO2(g)
ΔH＝－217.5 kJ·mol－1
解析 利用盖斯定律，由得ΔH＝ kJ·mol－1＝－217.5 kJ·mol－1。
2．(1)常温下，向a mol·L－1 CH3COONa溶液中滴加等体积的b mol·L－1盐酸使溶液呈中性(不考虑盐酸和醋酸的挥发)，则醋酸的电离常数Ka＝__________________(用含a和b的代数式表示)。
(2)常温下，将a mol·L－1的醋酸与b mol·L－1 Ba(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka＝________________(用含a和b的代数式表示)。
(3)常温下，Ksp[Fe(OH)2]＝1.64×10－14，则求得反应：Fe2＋＋2H2O??Fe(OH)2＋2H＋的平衡常数为________________________________________________________________________
(保留1位小数)。
(4)常温下，用NaOH溶液吸收SO2得到pH＝9的Na2SO3溶液，吸收过程中水的电离平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动。试计算溶液中＝________。(常温下H2SO3的电离平衡常数Ka1＝1.0×10－2，Ka2＝6.0×10－8)
(5)甲烷重整可选氧化物NiO-Al2O3作为催化剂。工业上常用Ni(NO3)2、Al(NO3)3混合液加入氨水调节pH＝12(常温)，然后将浊液高压恒温放置及煅烧等操作制备。加入氨水调节pH＝12时，c(Ni2＋)为_______________________________________________________。
(已知：Ksp[Ni(OH)2]＝5×10－16)
答案 (1)
(2)
(3)6.1×10－15
(4)向右 60
(5)5×10－12 mol·L－1
解析 (1)由电荷守恒有c(Na＋)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)＋c(CH3COO－)，物料守恒有c(Na＋)＝c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)，溶液呈中性，所以c(CH3COOH)＝c(Cl－)。
CH3COOH??CH3COO－＋H＋
－ 10－7
Ka＝＝。
(2)根据2c(Ba2＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)，由于c(CH3COO－)＝2c(Ba2＋)＝b mol·L－1，所以c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性。
CH3COOH??CH3COO－＋H＋
－b b 10－7
Ka＝＝。
(3)Fe2＋＋2H2O??Fe(OH)2＋2H＋的平衡常数K＝＝＝≈6.1×10－15。
(4)NaOH电离出的OH－抑制水的电离，Na2SO3电离出的SO水解促进水的电离。
SO＋H2O??HSO＋OH－
Kh＝＝＝
所以＝＝60。
(5)pH＝12，c(OH－)＝0.01 mol·L－1，
Ksp[Ni(OH)2]＝5×10－16，c(Ni2＋)＝ mol·L－1＝5×10－12 mol·L－1。
3．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·mol－1，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＝＝＝≈0.07
(2)p1＜p2＜p3＜p4 反应正方向是分子数减少的反应，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。
(3)为了使平衡正向移动，还可以将乙醇液化及时分离，或采取增大n(H2O)∶n(C2H4)等措施。
4．(2019·上海等级考)研究CO2与CH4的反应使之转化为H2和CO对减缓燃料危机，减少温室效应具有重大意义。已知CH4(g)＋CO2(g)―→2H2(g)＋2CO(g)。
(1)该反应的平衡常数K＝________。在2 L密闭容器中，通入CO2和CH4的混合气体，30 min后，CH4的质量减少了4.8 g，则v(CH4)＝__________。
(2)根据下图可得出n(CO2)消耗________n(CH4)消耗(填“＞”“＜”或“＝”)，原因是
________________________________________________________________________。
答案 (1) 0.005 mol·L－1·min－1
(2)＞ 根据图中信息，有H2O生成，平衡时n(H2)＜n(CO)，说明一部分CO2与H2发生了反应
解析 (1)根据化学平衡常数表达式和速率公式Δv＝。细心计算即可。
K＝，v(CH4)＝＝＝0.005 mol·L－1·min－1。
(2)可根据碳原子守恒，n(CO2)消耗明显大于n(CH4)消耗。
5．[2019·天津，7(5)]在1 L真空密闭容器中加入a mol PH4I固体，t ℃时发生如下反应：
PH4I(s)??PH3(g)＋HI(g) ①
4PH3(g)??P4(g)＋6H2(g) ②
2HI(g)??H2(g)＋I2(g) ③
达平衡时，体系中n(HI)＝b mol，n(I2)＝c mol，n(H2)＝d mol，则t ℃时反应①的平衡常数K值为________(用字母表示)。
答案 (b＋)b
解析 反应①生成的n(HI)＝体系中n(HI)＋2×体系中n(I2)＝(b＋2c) mol，反应②中生成的n(H2)＝体系中n(H2)－反应③中生成的n(H2)＝(d－c) mol，体系中n(PH3)＝反应①生成的n(PH3)－反应②中转化的n(PH3)＝[b＋2c－(d－c)] mol＝(b＋) mol，反应①的平衡常数K＝c(PH3)·c(HI)＝(b＋)b。
6．(2019·衡中压题卷三)CO的回收与利用是环境科学的研究热点。请回答下列问题：
(1)工业上，生产水煤气(CO和H2)的过程中会发生反应CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g) ΔH。
已知：①H2O(g)===H2O(l) ΔH1＝－44.0 kJ·mol－1。
②CO、H2的燃烧热分别为283.0 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1。
上述反应的ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)830 ℃时，向容积均为2 L的甲、乙两个密闭容器中分别充入2 mol CO(g)和2 mol H2O(g)发生反应CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)。甲容器在恒容条件下达到平衡，乙容器在恒压条件下达到平衡。甲容器中H2的平均生成速率为0.1 mol·L－1·min－1，反应5 min后达到平衡状态。
①CO的平衡转化率：甲______(填“＞”“＜”或“＝”)乙。
②下列事实能说明乙容器中反应达到平衡状态的是________(填字母)。
A．混合气体的总压强不再变化
B．CO和CO2的消耗速率相等
C．混合气体的平均摩尔质量不再变化
D．CO2和H2的体积分数之比不再变化
③上述反应的速率表达式为v正＝k正·c(CO)·c(H2O)、v逆＝k逆·c(CO2)·c(H2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)，则＝____________。若反应达到平衡状态后，将温度由830 ℃调节为850 ℃，则k正、k逆的变化为________(填字母)。
A．k正增大，k逆减小
B．k正增大的程度大于k逆增大的程度
C．k正减小，k逆增大
D．k正增大的程度小于k逆增大的程度
(3)向恒容密闭容器中加入适量催化剂，并充入一定量的H2和CO合成甲醇：2H2(g)＋CO(g)??CH3OH(g)，单位时间内，CO的转化率[α(CO)]与反应温度的变化关系如图所示。
温度为T1～T2 ℃时，CO的转化率降低，原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(4)CO与N2O可发生反应N2O＋CO===N2＋CO2，Fe＋对该反应具有催化作用，其反应历程分两步：第一步反应为____________________________________；第二步反应为FeO＋＋CO===Fe＋＋CO2。
答案 (1)－41.2 (2)①＝ ②B ③1.0 D (3)催化剂的活性降低，反应速率减小 (4)N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋
解析 (1)根据题中信息可知，反应 Ⅰ.H2O(g)===H2O(l) ΔH1＝－44.0 kJ·mol－1；反应Ⅱ.CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1；反应Ⅲ.H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝－285.8 kJ·
mol－1。根据盖斯定律，反应Ⅱ－Ⅲ＋Ⅰ可得CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·
mol－1。(2)①甲、乙两容器的起始容积和投料完全相同，该反应为反应前后气体分子数相等的反应，故恒温恒压和恒温恒容时达到的平衡状态相同，即CO的平衡转化率相等。②反应前后气体的密度、压强、平均摩尔质量均不变，CO2、H2均为产物，其体积比始终不变，当CO、CO2的消耗速率相等时，说明正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，故选B。③平衡时，正、逆反应速率相等，k正·c(CO)·c(H2O)＝k逆·c(CO2)·c(H2)，则平衡常数K＝，由题意知，达到平衡状态时c(H2)＝c(CO2)＝0.5 mol·L－1，c(CO)＝c(H2O)＝0.5 mol·L－1，K＝＝＝1.0。平衡时，各气体的浓度不再变化，升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡逆向移动，说明升高温度，逆反应速率常数的变化量大于正反应速率常数的变化量。(3)由图可知，温度为T1～T2 ℃时，升高温度，催化剂的活性降低，反应速率减小，CO的转化率减小。(4)总反应的化学方程式减去第二步反应的化学方程式等于第一步反应的化学方程式。
