第七章第三節(jié)真題體驗·直擊高考【全國卷真題體驗】1．[2016·全國卷Ⅰ，27(2)]元素鉻(Cr)在溶液中主要以Cr3＋(藍(lán)紫色)、Cr(OH)3(綠色)、Cr2Oeq\o\al(2－,7)(橙紅色)、CrOeq\o\al(2－,4)(黃色)等形式存在。CrOeq\o\al(2－,4)和Cr2Oeq\o\al(2－,7)在溶液中可相互轉(zhuǎn)化。室溫下，初始濃度為1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))隨c(H＋)的變化如圖所示。①用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)：_________________________。②由圖可知，溶液酸性增大，CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉(zhuǎn)化率________(填“增大”“減小”或“不變”)。根據(jù)A點數(shù)據(jù)，計算出該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為________。③升高溫度，溶液中CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則該反應(yīng)的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。【答案】①2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O②增大1.0×1014③小于【解析】①Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O。②由圖可知，溶液酸性越強(qiáng)，Cr2Oeq\o\al(2－,7)濃度越大，即CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉(zhuǎn)化率增大。A點時，c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝0.25mol·L－1，c(H＋)＝1.0×10－7mol·L－1，c(CrOeq\o\al(2－,4))＝0.5mol·L－1，故K＝eq\f(0.25,0.52×1.0×10－72)＝1014。③升高溫度，溶液中CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。2．(2016·全國卷Ⅲ，27)煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大氣，采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝。回答下列問題：(1)NaClO2的化學(xué)名稱為________。(2)在鼓泡反應(yīng)器中通入含有SO2和NO的煙氣，反應(yīng)溫度為323K，NaClO2溶液濃度為5×10－3mol·L－1。反應(yīng)一段時間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表。離子SO2－4SO2－3NO－3NO－2Cl－c/(mol·L－1)8.35×10－46.87×10－61.5×10－41.2×10－53.4×10－3①寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應(yīng)的離子方程式：_______________________________________。增加壓強(qiáng)，NO的轉(zhuǎn)化率________(填“提高”“不變”或“降低”)。②隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行，吸收劑溶液的pH逐漸________(填“增大”“不變”或“減小”)。③由實驗結(jié)果可知，脫硫反應(yīng)速率________脫硝反應(yīng)速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是___________________________________________________________________________。(3)在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應(yīng)中SO2和NO的平衡分壓pe如圖所示。①由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均________(填“增大”“不變”或“減小”)。②反應(yīng)ClOeq\o\al(－,2)＋2SOeq\o\al(2－,3)=2SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－的平衡常數(shù)K表達(dá)式為__________________。(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到較好的煙氣脫硫效果。①從化學(xué)平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的優(yōu)點是_____________________。②已知下列反應(yīng)：SO2(g)＋2OH－(aq)=SOeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)ΔH1ClO－(aq)＋SOeq\o\al(2－,3)(aq)=SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋Cl－(aq)ΔH2CaSO4(s)=Ca2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)ΔH3則反應(yīng)SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)=CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝________________________________________________________________________。【答案】(1)亞氯酸鈉(2)①4OH－＋3ClOeq\o\al(－,2)＋4NO=4NOeq\o\al(－,3)＋3Cl－＋2H2O提高②減小③大于NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高(3)①減小②eq\f(c2SO\o\al(2－,4)·cCl－,c2SO\o\al(2－,3)·cClO\o\al(－,2))(4)①形成CaSO4沉淀，反應(yīng)平衡向生成產(chǎn)物方向移動，SO2轉(zhuǎn)化率提高②ΔH1＋ΔH2－ΔH33．(2015·全國卷Ⅱ，27改編)甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā)生的主反應(yīng)如下：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1<0②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2<0③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3>0(1)反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為________；圖1中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為____(填曲線標(biāo)記字母)，其判斷理由是___________________________。 圖1 圖2(2)合成氣的組成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60時體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。α(CO)值隨溫度升高而________(填“增大”或“減小”)，其原因是________________________________________________________________________。圖2中的壓強(qiáng)由大到小為____________，其判斷理由是__________________________________。【答案】(1)K＝eq\f(cCH3OH,cCO·c2H2)a反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)應(yīng)隨溫度升高變小(2)減小升高溫度時，反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，平衡向左移動，使得體系中CO的量增大；③為吸熱反應(yīng)，平衡向右移動，使得產(chǎn)生CO的量又增大；總結(jié)果隨溫度升高，使CO的轉(zhuǎn)化率降低p3＞p2＞p1相同溫度下，由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率；而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)影響，故增大壓強(qiáng)時，有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高4．(2014·全國卷Ⅱ，26)在容積為1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。(1)反應(yīng)的ΔH______0(填“大于”或“小于”)；100℃時，體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化如上圖所示。在0～60s時段，反應(yīng)速率v(N2O4)為__________mol·L－1·s－1；反應(yīng)的平衡常數(shù)K1(2)100℃時達(dá)平衡后，改變反應(yīng)溫度為T，c(N2O4)以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，經(jīng)10①T________100℃(填“大于”或“小于”)，判斷理由是_________________②列式計算溫度T時反應(yīng)的平衡常數(shù)K2：____________________________________。(3)溫度T時反應(yīng)達(dá)平衡后，將反應(yīng)容器的容積減少一半，平衡向________(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向移動，判斷理由是__________________________________。【答案】(1)大于0.00100.36mol·L－1(2)①大于反應(yīng)正方向吸熱，反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行，故溫度升高②平衡時，c(NO2)＝0.120mol·L－1＋0.0020mol·L－1·s－1×10s×2＝0.160mol·L－1c(N2O4)＝0.040mol·L－1－0.0020mol·L－1·s－1×10s＝0.020mol·L－1K2＝(0.160mol·L－1)2/(0.020mol·L－1)＝1.28mol·L－1(3)逆反應(yīng)將反應(yīng)容器的容積減小一半，即增大壓強(qiáng)，當(dāng)其他條件不變時，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動，即向逆反應(yīng)方向移動5．(2013·全國卷Ⅱ，28)在1.0L密閉容器中放入0.10molA(g)，A(g)B(g)＋C(g)ΔH＝＋85.1kJ·mol－1反應(yīng)時間(t)與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)(p)的數(shù)據(jù)見下表：時間t/h0124816202530總壓強(qiáng)p×100/kPa4.915.586.327.318.549.509.529.539.53回答下列問題：(1)欲提高A的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施為____________________________。(2)由總壓強(qiáng)p和起始壓強(qiáng)p0計算反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率α(A)的表達(dá)式為____________。平衡時A的轉(zhuǎn)化率為__________，列式并計算反應(yīng)的平衡常數(shù)K：______________________。(3)①由總壓強(qiáng)p和起始壓強(qiáng)p0表示反應(yīng)體系的總物質(zhì)的量n總和反應(yīng)物A的物質(zhì)的量n(A)，n總＝________mol，n(A)＝________mol。②下表為反應(yīng)物A濃度與反應(yīng)時間的數(shù)據(jù)，計算：a＝________。反應(yīng)時間t/h04816c(A)/(mol·L－1)0.10a0.0260.0065分析該反應(yīng)中反應(yīng)物的濃度c(A)變化與時間間隔(Δt)的規(guī)律，得出的結(jié)論是______________，由此規(guī)律推出反應(yīng)在12h時反應(yīng)物的濃度c(A)為________mol·L－1。【答案】(1)升高溫度、降低壓強(qiáng)(2)(eq\f(p,p0)－1)×100%94.1%K≈1.5(3)①eq\f(0.10p,p0)0.10×(2－eq\f(p,p0))②0.051達(dá)到平衡前每間隔4h，c(A)減少約一半0.013【解析】(1)要提高A的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)通過改變條件使平衡正向移動，可以從濃度、溫度、壓強(qiáng)三個方面考慮，可從容器中分離出B、C或擴(kuò)大容器的體積(降低壓強(qiáng))或升高溫度。(2)相同條件下，在密閉容器中氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，設(shè)反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量為x，則有eq\f(p,p0)＝eq\f(x,0.10mol)，故x＝eq\f(0.10p,p0)mol，而氣體的物質(zhì)的量的增加量等于消耗的A的物質(zhì)的量，故A的轉(zhuǎn)化率為eq\f(x－0.10mol,0.10mol)×100%＝(eq\f(p,p0)－1)×100%，將表中的數(shù)據(jù)代入公式中可得平衡時A的轉(zhuǎn)化率為(eq\f(9.53×100kPa,4.91×100kPa)－1)×100%≈94.1%；根據(jù)化學(xué)方程式列出平衡三段式，注意三段式中使用的都是濃度，即可求得平衡常數(shù)。(3)結(jié)合(2)的解析可知n總＝eq\f(0.10p,p0)，n(A)＝0.10mol－(eq\f(0.10p,p0)－0.10)mol＝0.10×(2－eq\f(p,p0))mol；根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，可知a＝0.10×(2－eq\f(7.31×100kPa,4.91×100kPa))mol·L－1≈0.051mol·L－1。通過表中的數(shù)據(jù)可知，在達(dá)到平衡前每間隔4h，A的濃度減少約一半，故反應(yīng)在12h時，A的濃度為0.5×0.026mol·L－1＝0.013mol·L－1。【各省市真題體驗】1．(2015·重慶卷，7)羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達(dá)到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1反應(yīng)前CO的物質(zhì)的量為10mol，平衡后CO物質(zhì)的量為8mol。下列說法正確的是()A．升高溫度，H2S濃度增加，表明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B．通入CO后，正反應(yīng)速率逐漸增大C．反應(yīng)前H2S物質(zhì)的量為7molD．CO的平衡轉(zhuǎn)化率為80%【答案】C【解析】A項，升高溫度，H2S濃度增大，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)吸熱，正反應(yīng)放熱，錯誤；B項，通入CO氣體瞬間正反應(yīng)速率增大，達(dá)到最大值，向正反應(yīng)方向建立新的平衡，正反應(yīng)速率開始減小，錯誤；C項，CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)n(始)/mol:10n00n(變)/mol：2222n(平)/mol：8n－222因為是氣體體系相等的反應(yīng)，所以有K＝eq\f(2×2,8×n－2)＝0.1，解得n＝7，正確；D項，根據(jù)上述計算可知CO的轉(zhuǎn)化率為20%，錯誤。2．(2014·四川卷，7)在10L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發(fā)生反應(yīng)X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)，實驗編號溫度/℃起始時物質(zhì)的量/mol平衡時物質(zhì)的量/moln(X)n(Y)n(M)①7000.400.100.090②8000.100.400.080③8000.200.30a④9000.100.15b下列說法正確的是()A．實驗①中，若5min時測得n(M)＝0.050mol，則0至5min時間內(nèi)，用N表示的平均反應(yīng)速率v(N)＝1.0×10－2mol·L－1·min－1B．實驗②中，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝2.0C．實驗③中，達(dá)到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為60%D．實驗④中，達(dá)到平衡時，b＞0.060【答案】C【解析】根據(jù)方程式可知在5min內(nèi)反應(yīng)生成的n(N)等于生成的n(M)，則v(N)＝eq\f(0.050mol,10L×5min)＝1×10－3mol·L－1·min－1，A項錯誤；根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知平衡時c(X)＝0.002mol·L－1、c(Y)＝0.032mol·L－1、c(N)＝c(M)＝0.008mol·L－1，則平衡常數(shù)K＝eq\f(cM·cN,cX·cY)＝eq\f(0.008×0.008,0.002×0.032)＝1.0，B項錯誤；因該反應(yīng)在800℃時平衡常數(shù)為1.0，設(shè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)化的X的物質(zhì)的量為x，則有(0.20－x)×(0.30－x)＝x·x，故x＝0.12mol，X的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.12mol,0.20mol)×100%＝60%，C項正確；假設(shè)在900℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)也為1.0，根據(jù)實驗④中的數(shù)據(jù)可知b＝0.060，由①中數(shù)據(jù)可知在700℃時平衡常數(shù)約為2.6，結(jié)合800℃時平衡常數(shù)為1.0可知，溫度越高，該平衡常數(shù)越小，平衡逆向移動，故b<0.060，D項錯誤。3．(2016·浙江卷，28)催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發(fā)生兩個平行反應(yīng)，分別生成CH3OH和CO。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－53.7kJ·mol－1ⅠCO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2Ⅱ某實驗室控制CO2和H2初始投料比為1∶2.2，在相同壓強(qiáng)下，經(jīng)過相同反應(yīng)時間測得如下實驗數(shù)據(jù)：T/K催化劑CO2轉(zhuǎn)化率/%甲醇選擇性/%543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115.339.1553Cat.212.071.6【備注】Cat.1：Cu/ZnO納米棒；Cat.2：Cu/ZnO納米片；甲醇選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比。已知：①CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為－283.0kJ·mol－1和－285.8kJ·mol－1；②H2O(l)=H2O(g)ΔH3＝44.0kJ·mol－1。請回答(不考慮溫度對ΔH的影響)：(1)反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝______________；反應(yīng)Ⅱ的ΔH2＝________kJ·mol－1。(2)有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有________(填字母)。A．使用催化劑Cat.1B．使用催化劑Cat.2C．降低反應(yīng)溫度D．投料比不變，增加反應(yīng)物的濃度E．增大CO2和H2的初始投料比(3)表中實驗數(shù)據(jù)表明，在相同溫度下不同的催化劑對CO2轉(zhuǎn)化成CH3OH的選擇性有顯著的影響，其原因是___________________________________________。(4)在右圖中分別畫出反應(yīng)Ⅰ在無催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下“反應(yīng)過程～能量”示意圖。(5)研究證實，CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇，則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在______極，該電極反應(yīng)式是___________________。【答案】(1)eq\f(cCH3OH·cH2O,cCO2·c3H2)＋41.2(2)CD(3)表中數(shù)據(jù)表明此時反應(yīng)未達(dá)到平衡，不同的催化劑對反應(yīng)Ⅰ的催化能力不同，因而在該時刻下對甲醇選擇性有影響(4)(5)陰CO2＋6H＋＋6e－=CH3OH＋H2O【解析】(1)根據(jù)平衡常數(shù)的公式，K＝eq\f(cCH3OH·cH2O,cCO2·c3H2)。據(jù)題意，有以下熱化學(xué)方程式：a：CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1；b：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1；c：H2O(l)=H2O(g)ΔH3＝44.0kJ·mol－1。根據(jù)蓋斯定律，b－a＋c即可得熱化學(xué)方程式：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝－285.8kJ·mol－1＋283.0kJ·mol－1＋44.0kJ·mol－1＝＋41.2kJ·mol－1。(2)催化劑不能改變平衡轉(zhuǎn)化率，A、B項錯誤；降低反應(yīng)溫度，平衡正向移動，提高CO2的轉(zhuǎn)化率，C項正確；投料比不變，增加反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動，提高CO2的轉(zhuǎn)化率，D項正確；增大二氧化碳和氫氣的初始投料比，能提高H2的轉(zhuǎn)化率，CO2的轉(zhuǎn)化率會降低，E錯誤。(4)從表中數(shù)據(jù)分析，在催化劑Cat.2的作用下，甲醇的選擇性更大，說明催化劑Cat.2對反應(yīng)Ⅰ的催化效果更好，催化劑能降低反應(yīng)的活化能，說明使用催化劑Cat.2的反應(yīng)過程中活化能更低。(5)二氧化碳變甲醇，碳元素的化合價降低，得到電子，說明其在陰極反應(yīng)，其電極反應(yīng)為：CO2＋6H＋＋6e－=CH3OH＋H2O。4．(2015·浙江卷，28)乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)：(1)已知：化學(xué)鍵C—HC—CC—CH—H鍵能/kJ·molˉ1412348612436計算上述反應(yīng)的ΔH＝________kJ·mol－1。(2)維持體系總壓p恒定，在溫度T時，物質(zhì)的量為n、體積為V的乙苯蒸氣發(fā)生催化脫氫反應(yīng)。已知乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為α，則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K為____________(用α等符號表示)。(3)工業(yè)上，通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1∶9)，控制反應(yīng)溫度600℃，并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H