备战高考化学临考题号押题 押课标卷理综第28题 化学反应原理文档格式.docx
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图像分析
电化学原理及应用
2019
28
√
√
2018
Kp
表
2017
√
K
2016
27
Ksp
28
表达式
【2019新课标Ⅱ卷】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=100.3kJ·
mol−1①
H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH2=−11.0kJ·
mol−1②
对于反应:
(g)+I2(g)(g)+2HI(g)③ΔH3=___________kJ·
mol−1。
(2)某温度下,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105Pa,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0.45mol·
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下图所示,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×
104BD
(3)CD
(4)Fe电极Fe+2=+H2↑(Fe+2C5H6Fe(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①-②,可得反应③的ΔH=89.3kJ/mol;
(2)假设反应前碘单质与环戊烯均为nmol,平衡时环戊烯反应了xmol,根据题意可知;
(g)+I2(g)=(g)+2HI(g)增加的物质的量
1mol1mol1mol2mol1mol
xmol2n×
20%
得x=0.4nmol,转化率为0.4n/n×
100%=40%;
(g)+I2(g)=(g)+2HI(g)
P(初)0.5×
1050.5×
10500
ΔP0.5×
105×
40%0.5×
40%1×
40%
P(平)0.3×
1050.3×
1050.2×
1050.4×
105
Kp==3.56×
104;
A.T、V一定,通入惰性气体,由于对反应物和生成物浓度无影响,速率不变,平衡不移动,故A错误;
B.升高温度,平衡向吸热方向移动,环戊烯转化率升高,故B正确;
C.增加环戊烯的浓度平衡正向移动,但环戊烯转化率降低,故C错误;
D,增加I2的浓度,平衡正向移动,环戊烯转化率升高,故D正确;
(3)A.温度越高,反应速率越快,其浓度下降的也越快。
因此T1<
T2,故A错误;
B.a点比b点温度低,但是浓度大。
此选项讨论的是瞬时反应速率,其表现是曲线上某时刻点,对应的曲线切线的斜率大小。
从图中的两条切线不难看出,a处斜率较c要更负一些。
也就是a处的反应速率更大,故B错误;
C.a点、b点温度相同,反应一直在正向进行,故v(正)>
v(逆),a点反应物浓度大于b点,故a点正反应速率大于b点,因此v(正a)>
v(逆b),故C正确;
D.b点时环戊二烯浓度由1.5mol/L减小到0.6mol/L,减少了0.9mol/L,因此生成二聚体0.45mol/L,故D正确;
答案:
CD
(4)根据阳极升失氧可知Fe为阳极;
根据题干信息Fe-2e-=Fe2+,电解液中钠离子起到催化剂的作用使得环戊二烯得电子生成氢气,同时与亚铁离子结合生成二茂铁,故电极反应式为Fe+2=+H2↑;
电解必须在无水条件下进行,因为中间产物Na会与水反应生成氢氧化钠和氢气,亚铁离子会和氢氧根离子结合生成沉淀。
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。
(1)Deacon发明的直接氧化法为:
4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。
下图为刚性容器中,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=83kJ·
mol-1
CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g)ΔH2=-20kJ·
CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=-121kJ·
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,如下图所示:
负极区发生的反应有____________________(写反应方程式)。
电路中转移1mol电子,需消耗氧气__________L(标准状况)。
(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++2H2O5.6
(1)根据反应方程式知,HCl平衡转化率越大,平衡常数K越大,结合图像知升高温度平衡转化率降低,说明升高温度平衡向逆反应方向进行,则K(300℃)>
K(400℃);
由图像知,400℃时,HCl平衡转化率为84%,用三段式法对数据进行处理得:
起始(浓度)c0c000
变化(浓度)0.84c00.21c00.42c00.42c0
平衡(浓度)(1-0.84)c0(1-0.21)c00.42c00.42c0
则K=;
根据题干信息知,进料浓度比过低,氧气大量剩余,导致分离产物氯气和氧气的能耗较高;
进料浓度比过高,HCl不能充分反应,导致HCl转化率较低;
(2)根据盖斯定律知,(反应I+反应II+反应III)×
2得ΔH=(ΔH1+ΔH2+ΔH3)×
2=-116kJ·
mol-1;
(3)若想提高HCl的转化率,应该促使平衡正向移动,该反应为气体体积减小的反应,根据勒夏特列原理,可以增大压强,使平衡正向移动;
也可以及时除去产物,减小产物浓度,使平衡正向移动;
(4)电解过程中,负极区即阴极上发生的是得电子反应,元素化合价降低,属于还原反应,则图中左侧为负极反应,根据图示信息知电极反应为:
Fe3++e-=Fe2+和4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;
电路中转移1mol电子,根据电子得失守恒可知需消耗氧气的物质的量是1mol÷
4=0.25mol,在标准状况下的体积为0.25mol×
22.4L/mol=5.6L。
一、求反应热的几种方法
(1)从宏观角度分析
ΔH=H1(生成物的总能量)-H2(反应物的总能量)
(2)从微观角度分析
ΔH=E1(反应物的键能总和)-E2(生成物的键能总和)
(3)从活化能角度分析
ΔH=E1(正反应活化能)-E2(逆反应活化能)
(4)根据盖斯定律计算
①计算步骤
②计算方法
二、化学平衡移动思维导图
三、化学平衡的计算解题思维路径
1.化学平衡常数表达式的书写方法
对反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),K=。
(1)由于固体或纯液体的浓度是一常数,如果反应中有固体或纯液体参加或生成,则表达式中不能出现固体或纯液体;
稀溶液中进行的反应,如有水参加反应,由于水的浓度是常数而不必出现在表达式中;
非水溶液中进行的反应,若有水参加或生成,则应出现在表达式中。
例如:
CH3COOH(l)+HOCH2CH3(l)CH3COOCH2CH3(l)+H2O(l)的平衡常数表达式为
K=
(2)表达式与化学计量数一一对应,化学方程式中化学计量数不同,表达式就不同;
可逆反应中,正反应的表达式与逆反应的表达式互为倒数。
①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K1=
②2NH3(g)N2(g)+3H2(g)K2=
③N2(g)+H2(g)NH3(g)K3=
同一温度下,K1、K2、K3的数值都固定但相互之间不相等,显然K1=,K3=。
2.转化率计算公式
转化率=×
100%。
3.“三段式”模式进行化学平衡计算
根据反应进行(或平衡移动)的方向,设某反应物消耗的量,然后列式求解。
例:
mA(g) + nB(g)pC(g)+qD(g)
起始量:
ab00
变化量:
mxnxpxqx
平衡量:
a-mxb-nxpxqx
注意:
①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。
②这里a、b可指:
物质的量、物质的量浓度、
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