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1、唐玲出品 高中化学学习材料 唐玲出品 母题三十八 化学反应速率与化学平衡 母题来源 2013 年浙江卷 卷 27 母题原题 27 捕碳技术 主要指捕获CO2 在降低温室气体排放中具有重要的作用 目前 NH3和 NH4 2CO3已经被用作工业捕碳剂 它们与CO2可发生如下可逆反应 反应 2NH3 l H2O l CO2 g NH4 2CO3 aq H1 反应 NH3 l H2O l CO2 g NH4HCO3 aq H2 反应 NH4 2CO3 aq H2O l CO2 g 2NH4HCO3 aq H3 请回答下列问题 1 H3与 H1 H2之间的关系是 H3 2 为研究温度对 NH4 2CO3
2、捕获 CO2效率的影响 在某温度T1下 将一定量的 NH4 2CO3溶液置于密闭 容器中 并充入一定量的CO2气体 用氮气作为稀释剂 在 t 时刻 测得容器中CO2气体的浓度 然后分别在温度为T2 T3 T4 T5下 保持其它初始实验条件不变 重复上述实验 经过相同时间 测得 CO2气体浓度 得到趋势图 见图1 则 H3 0 填 或 在 T1 T2及 T4 T5二个温度区间 容器内CO2气体浓度呈现如图1 所示的变化趋势 其原因是 反应 在温度为T1时 溶液 pH随时间变化的趋势曲线如图2 所示 当时间到达t1时 将该反应体 系温度上升到T2 并维持该温度 请在图中画出t1时刻后溶液的pH变化
3、总趋势曲线 唐玲出品 3 利用反应 捕获CO2 在 NH4 2CO3初始浓度和体积确定的情况下 提高CO2吸收量的措施有 写出 2 个 4 下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是 A NH4Cl B Na2CO3 C HOCH 2CH2OH D HOCH2CH2NH2 试题解析 1 利用盖斯定律计算 将反应 倒过来书写得 NH4 2CO3 aq 2NH3 l H2O l CO2 g H1 将反应 2 得 2NH3 l 2H2O l 2CO2 g 2NH4HCO 3 aq 2 H2 根据盖斯定律 得 唐玲出品 NH4 2CO3 aq H2O l CO2 g 2NH4HCO3 aq H3 2 H2
4、H1 答案为 2 H2 H1 2 分析图1 可知 在温度为T3时反应达平衡状态 此后温度升高 c CO2 增大 平衡逆向移动 说明反应 是放热反应 H3 0 在T3以前反应未建立平衡 无论在什么温度下 NH4 2CO3 aq 总是捕获CO2 温度越高 化学反应的速率越快 所以CO2被捕获的量随温度升高而提高 c CO2 逐渐 减小 T4 T5区间 化学反应已达到平衡 由于正反应是放热反应 温度升高平衡向逆反应方向移动 所以不利于CO2的捕获 c CO2 的浓度逐渐增大 反应 在温度为T1时建立平衡后 NH4 2CO3和 NH4HCO3的浓度不变 溶液 pH不随时间变化而变化 迅速上升到T2并维
5、持温度不变 平衡逆向移动 NH4 2CO3的浓度增大 NH4HCO3的浓度减小 根据盐类水解规律 组成盐的弱酸根对应的酸越弱 水解程度增 大 碳酸根的水解程度程度大于碳酸氢根 溶液 pH增大 在T2时又建立新的平衡 pH又保持不变 图 象见答案 3 由上述分析知 反应 为气体体积减小的放热反应 根据平衡移动原理 当其他条件 不变时 降低温度 平衡向放热反应方向移动 增大反应物的浓度 平衡正向移动 增大压强 平衡 向气体体积减小的方向移动 则降低温度 增大CO2浓度 或分压 均可使平衡正向移动而增加CO2的 吸收量 答案为 降低温度 增大CO2浓度 或分压 4 根据物质的性质分析 能与二氧化碳反
6、应 的物质均能捕获二氧化碳 二氧化碳为酸性氧化物 可与碳酸钠溶液反应而捕获CO2 反应方程式为 Na2CO3 CO 2 H2O 2NaHCO3 HOCH2CH2NH2可看作 NH3分子中的一个氢原子被HOCH2CH2 代替 迁移氨气的性 质 二氧化碳可与HOCH2CH2NH2反应而捕获CO2 反应方程式为 HOCH2CH2NH2 CO2 H2O HOCH2CH2NH3 HCO3 答案为 B D 命题意图 本题从知识上考查了热化学方程式 盖斯定律 平衡图像 外界条件对化学反应速率和化学 平衡的影响 盐类水解的规律 碳 氮及其化合物的性质 考查了学生对知识理解 综合运用能力 对元素原子半径大小的比
7、较的方法的掌握情况 这道高考题为一道中档题 创新性较强 考试方向 将热化学方程式 盖斯定律 平衡图像 外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响 碳 氮及其化合物的性质等知识同低碳经济 温室气体的吸收等环境问题联系起来 充分体现了学以致 用的目的 更突显了化学是一门实用性的学科的特点 得分要点 1 本题考查利用盖斯定律计算 观察目标反应与已知反应的特点 将已知反应进行合理的 变形是得分的关键 2 根据图像分析 在温度为T3时反应达平衡状态 此后温度升高 c CO2 增大 平衡逆向移动 根据平衡移动原理 当其他条件不变时 平衡向吸热反应方向移动 说明反 应 是放热反应 H3 0 根据图像的特点 反应
8、的特点及外界条件对化学反应速率和化学平衡 的影响规律作出判断 反应 在温度为T1时建立平衡后 NH4 2CO3和 NH4HCO3的浓度不变 溶液 pH不随时间变化而变化 迅速上升到T2并维持温度不变 平衡逆向移动 NH4 2CO3的浓度增大 NH4HCO3的浓度减小 根据盐类水解规律 组成盐的弱酸根对应的酸越弱 水解程度增大 碳酸根的 唐玲出品 水解程度程度大于碳酸氢根 判断出溶液pH增大 在T2时又建立新的平衡 pH又保持不变 是绘制 图象的关键 3 熟练掌握平衡移动原理及反应的特点是得分的关键 4 根据物质的性质分析 能与二氧化碳反应的物质均能捕获二氧化碳 二氧化碳为酸性氧化物 可与碳酸钠
9、溶液反应而捕获 CO2 反应方程式为 Na2CO3 CO2 H2O 2NaHCO 3 HOCH2CH2NH2可看作 NH3分子中的一个氢原子被HOCH2CH2 代替 迁移氨气的性质 判断二氧化碳可与HOCH2CH2NH2反应而捕获CO2是得分的关键 1 2014 宝鸡质检 工业制硫酸的过程中利用反应2SO2 g O2 g 2SO3 g H 0 将 SO2 转化为 SO3 尾气 SO2可用 NaOH 溶液进行吸收 请回答下列问题 1 一定条件下 向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2发生反应 则下列说法正确的 是 A 若反应速率v SO2 v SO3 则可以说明该可逆反应已达到平
10、衡状态 B 保持温度和容器体积不变 充入2 mol N2 化学反应速率加快 C 平衡后仅增大反应物浓度 则平衡一定右移 各反应物的转化率一定都增大 D 平衡后移动活塞压缩气体 平衡时SO2 O2的百分含量减小 SO3的百分含量增大 E 保持温度和容器体积不变 平衡后再充入2molSO3 再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大 F 平衡后升高温度 平衡常数K增大 2 将一定量的SO2 g 和 O2 g 分别通入到体积为2L 的恒容密闭容器中 在不同温度下进行反应得到 如下表中的两组数据 实验编号温度 起始量 mol 平衡量 mol 达 到 平 衡 所 需 时间 min SO2O2SO2O2 1
11、 T14 2 x 0 8 6 2 T24 2 0 4 y 9 实验 1 从开始到反应达到化学平衡时 v SO2 表示的反应速率为 表中 y T1 T2 选填 或 实验 2 中达平衡时 O2的转化率为 3 尾气 SO2用 NaOH 溶液吸收后会生成Na2SO3 现有常温下0 1mol LNa2SO3溶液 实验测定其pH约为 8 完成下列问题 该溶液中c Na 与 c OH 之比为 唐玲出品 该溶液中c OH c H 用溶液中所含微粒的浓度表示 当向该溶液中加入少量NaOH 固体时 c SO3 2 c Na 选填 增大 减小 或 不 变 4 如 果 用 含 等 物 质 的 量 溶 质 的 下 列
12、各 溶 液 分 别 来 吸 收SO2 则 理 论 吸 收 量 由 多 到 少 的 顺 序 是 A Na2CO3B Ba NO3 2 C Na2S D 酸性 KMnO 4 答案 1 DE 2分 2 0 2 mol L 1 min 1 0 2 mol 各 1 分 90 各 1 分 3 2 10 5 2 分 c HSO3 2c H 2SO3 2 分 增大 增大 各1 分 4 B C D A 2 分 2 2014 新余期末 我国是个钢铁大国 钢铁产量为世界第一 高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法 I 已知反应 1 3 Fe2O3 s CO g 2 3 Fe s CO2 g H 23 5 kJ mol 1 该
13、反应在 1000 的平衡常数等于4 在一个容积为10L 的密闭容器中 1000 时加入Fe Fe2O3 CO CO2各 1 0mol 反应经过l0min 后达到平衡 1 CO的平衡转化率 唐玲出品 2 欲提高CO的平衡转化率 促进 Fe2O3的转化 可采取的措施是 a 提高反应温度 b 增大反应体系的压强 c 选取合适的催化剂 d 及时吸收或移出部分CO2 e 粉碎矿石 使其与平衡混合气体充分接触 高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收 使其在一定条件下和H2反应制备甲醇 CO g 2H2 g CH3OH g 请根据图示回答下列问题 1 从反应开始到平衡 用 H2浓度变化表示平均反应速率v H2
14、 2 若在温度和容器相同的三个密闭容器中 按不同方式投入反应物 测得反应达到平衡吋的有关数据如下 表 容器反应物投入的量 反应物的 转化率 CH3OH 的 浓度 能量变化 Q1 Q2 Q3均大于 0 甲1mol CO 和 2mol H2 1c1放出 Q1kJ 热量 乙1mol CH3OH 2c2吸收 Q2kJ 热量 丙2mol CO 和 4mol H2 3c3放出 Q3kJ 热量 则下列关系正确的是 A c1 c2 B 2Q1 Q3 C 2 1 3 D 1 2 1 E 该反应若生成1mol CH3OH 则放出 Q1 Q2 kJ 热量 以甲烷为燃料的新型电池 其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池 目前得到广泛的研究 如图 是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图 回 答下列问题 1 B极上的电极反应式为 2 若用该燃料电池做电源 用石墨做电极电解100mL 1mol L 唐玲出品 的硫酸铜溶液 当两极收集到的气体体积相等时 理论上消耗的甲烷的体积为 标况 下 答案 I 1 60 2 分 2 d 2 分 1 0 15mol L min 2 分 单位出错给1 分 2 A D E 3分 有错选不得分 1 CH4 4O 2 8e CO 2 2H2O 2 分 2 1 12 L 2 分 解析 唐玲出品 唐玲出品
