2017年高考真题化学解析分类汇编—专题10 化学反应速率与化学平(5)

（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为T，以c(N2O4)以0.0020 mol·L又达到平衡。

①T 100℃（填“大于”或“小于”），判断理由是 。 ②列式计算温度T时反应的平衡常数K2 。

?1·s

?1的平均速率降低，经10s

(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是 。

【答案】（13分）

（1）大于 0.0010 0.36mol·L—1

（2）①大于 反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高 ②平衡时，c(NO2)=0.120 mol·L—1+0.0020 mol·L—1·s—1×10s×2=0.16 mol·L—1，c(N2O4)=0.040 mol·L—1-0.0020 mol·L—1·s—1×10s=0.020

(0.16 mol?L—1)2mol·L，则K2?=1.3 mol·L—1； —10.020 mol?L—1

（3）逆反应 对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆方向移动

【解析】（1）根据题目提供的信息：随温度升高，混合气体的颜色变深（NO2浓度增大），说明平衡N2O4g)

2NO2 (g)向正方向移动，则说明正反应是吸热反应，?H>0。根据图像可知，0~60s时间段内，

0.120mol?L?1NO2的物质的量浓度变化量是0.120 mol·L，所以v(NO2)?=0.0020 mol·L—1·s—1，根据各

60s?1物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比，所以?(N2O4)=

1L—1·s—1；由图像可v(NO2)=0.0010 mol·

2知，100℃达到平衡时，c(NO2)= 0.120 mol·L—1，c(N2O4)= 0.040 mol·L—1，所以化学平衡常数

(0.120 mol?L—1)2K1?=0.36mol·L—1； —10.040 mol?L（2）改变反应温度为T，以c(N2O4)以0.0020 mol·L衡向着正方向移动，又因为该反应N2O4g) ②因为c(N2O4)以0.0020 mol·L

?1?1·s

?1的平均速率降低，说明c(N2O4)减低，平

2NO2 (g)的焓变?H>0，说明反应温度意味着温度升高；

·s

?1，反应经过的时间是10s，所以△c(N2O4)= 0.0020

mol·L—1·s—1×10s=0.020 mol·L—1，则△c(NO2)= 0.020 mol·L—1×2= 0.040 mol·L—1，所以平衡时c(N2O4)= 0.040

mol·L—1-0.020 mol·L—1=0.020 mol·L—1，c(NO2)=0.120 mol·L—1+0.040 mol·L—1=0.16 mol·L—1，则

(0.16 mol?L—1)2K2?=1.3 mol·L—1； —10.020 mol?L（3）温度为T时，达到平衡时，将反应容器的体积减小一半，此过程相当于增大用气枪的过程。当其他条件不变时，增大压强，平衡会向着气体物质的量减小的方向移动，对于此反应来说（N2O4 (g)

2NO2 (g)），当其他条件不变时，增大压强，平衡向逆方向移动。

22．（2017·全国理综I化学卷，T28）（15分）乙酸是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：

（1）间接水合法是指现将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯（C2H5OSO3H），再水解生成乙醇，写出相应反应的化学方程式__________________________________。 （2）已知：

甲醇脱水反应 2CH3OH(g)==CH3OCH3(g)+ H2O (g) ?H1=?23.9 KJ﹒mol

-1

甲醇制烯烃反应 2CH3OH(g)== C2H4(g)+ 2H2O (g) ?H2=?29.1 KJ﹒mol

-1

乙醇异构化反应 C2H5OH(g) ==CH3OCH3(g) ?H3=+50.7KJ﹒mol

-1

则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g)==C2H5OH(g)的?H=______KJ﹒mol。与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是____________________________________。

（3）下图为气相直接水合法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

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为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃，压强6.9MPa，乙烯的转化率为5%，若要进一步提高转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，n(H2O):n(C2H4)=0.6:1，

还可以采取的措施有_________、_________。

【答案】（1）CH2＝CH2＋H2SO4

催化剂 C2H5OSO3H；C2H5OSO3H＋H2O

催化剂 CH3CH2OH＋H2SO4

（2）—45.5；减少污染；减少对设备的腐蚀。

（3）①0.07 Mpa-1 ②P4＞P3＞P2＞P1；反应分子数减少，相同温度下，压强升高乙烯转化率升高。③增大n(H2O)︰n(C2H4)的比值，及时把生成的乙醇液化分离

【解析】（1）乙烯与硫酸发生加成反应生成硫酸氢乙酯，硫酸氢乙酯再通过取代反应得到乙醇。 CH2＝CH2＋H2SO4C2H5OSO3H＋H2O

催化剂 催化剂 C2H5OSO3H CH3CH2OH＋H2SO4

（2）通过盖斯定律，—△H2＋△H1－△H3＝—45.5KJ·mol-1

比较两种流程，可看出气相直接水合法减少反应步骤，增大产物的产率，同时减少污染物的排放；不用硫酸作反应物，减少对设备的腐蚀。

(3)①A点乙烯的平衡转化率是20%。 根据反应：CH2＝CH2＋H2O

催化剂 C2H5OH

起始 1mol 1mol 0 转化 0.2mol 0.2mol 0.2mol 平衡 0.8mol 0.8mol 0.2mol

则平衡时乙烯的分压：P(C2H4)＝7.85Mpa×0.8mol/1.8mol＝3.4889 Mpa 水蒸气的分压：P(H2O)＝7.85Mpa×0.8mol/1.8mol＝3.4889 Mpa 乙醇的分压：P(C2H5OH)＝7.85Mpa×0.2mol/1.8mol＝0.8722 Mpa

则平衡常数Kp＝P(C2H5OH)/ P(C2H4)× P(H2O)＝0.8722 Mpa/3.4889 Mpa×3.4889 Mpa＝0.07 Mpa-1

②通过反应可以看出压强越大，乙烯的转化率越高，通过在300℃时转化率可得出：P4＞P3＞P2＞P1。

③可以增大H2O的浓度，及时分离出生成的乙醇。

23．（2017·全国大纲版理综化学卷，T28）(15分) 化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：

（1）已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成lmol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为 。 （2）反应AX3(g)＋X2(g)

AX5(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2 mol。

反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。

①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5)＝ 。

②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为 (填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b 、 c 。

③用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，则α的表达式为 ；实验a和c的平衡转化率：αa为 、αc为 。

【答案】(15分)

（1）①AX3（l）+X2（g）=AX5（s）△H= —123.8kJ?mol—1（2分） （2）v(AX5)?0.1mol= 1.7×10—4mol/（L?min）

10L?60min

解：开始时no=0.4mol，总压强为160KPa，平衡时总压强为120KPa，则n为，

102KPan102KPa?，n=0.4mol?=0.30mol

160KPa0.4mol160KPaAX3（g）+X2（g）

AX5（g）

初始 （mol） 0.20 0.20 0

平衡 （mol） 0.20-x 0.20-x x

（0.20-x）+（0.20-x）+x=0.30，则x=0.10 v(AX5)?0.1mol= 1.7×10—4mol/（L?min） （3分）②bca（2分） 加入催化剂．反应速率

10L?60min加快，但平衡点没有改变（2分）；温度升高。反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动（或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大）（2分）；③α=2（1-

p）（2分）；50%（1分）；p040%（1分）。

【解析】（1）因为AX3的熔点和沸点分别为—93.6℃和76℃，AX5的熔点为167℃，室温时，AX3为液态，AX5为固态，生成1mol AX5，放出热量123.8kJ，该反应的热化学方程为：AX3（l）+X2（g）=AX5（s）△H= —123.8kJ?mol—1，

（2）①起始时AX3和X2均为0.2mol，即no=0.4mol，总压强为160KPa，平衡时总压强为120KPa，设平衡时总物质的量为n，根据压强之比就等于物质的量之比有：

AX3（g）+X2（g）

AX5（g）

102KPan?，n=0.30mol。

160KPa0.4mol初始 （mol） 0.20 0.20 0

平衡 （mol） 0.20-x 0.20-x x

（0.20-x）+（0.20-x）+x=0.30，则x=0.10

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