《2025年5年高考3年模拟高中化学全一册人教B版》

26.(2023重庆,17,14)银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。
(1)在银催化下,乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据下图所示,回答下列问题：

①中间体OMC生成吸附态$\mathrm{EO}_{(\mathrm{ads})}$的活化能为________kJ/mol。
②由$\mathrm{EO}(\mathrm{g})$生成$\mathrm{AA}(\mathrm{g})$的热化学方程式为________。
(2)一定条件下,银催化剂表面上存在反应：$\mathrm{Ag}_2\mathrm{O}(\mathrm{s})\rightleftharpoons2\mathrm{Ag}(\mathrm{s})+\frac{1}{2}\mathrm{O}_2(\mathrm{g})$。该反应平衡压强$p_{\mathrm{e}}$与温度$T$的关系如下：
|$T/\mathrm{K}$|401|443|463|
|----|----|----|----|
|$p_{\mathrm{e}}/\mathrm{kPa}$|10|51|100|
①463 K时的平衡常数$K_p =$________($\mathrm{kPa})^{\frac{1}{2}}$。
②起始状态Ⅰ中有$\mathrm{Ag}_2\mathrm{O}$、$\mathrm{Ag}$和$\mathrm{O}_2$,经下列过程达到各平衡状态：

已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,下列叙述正确的是________(填字母)。
A.从Ⅰ到Ⅱ的过程$\Delta S＞0$
B.$p_{\mathrm{e}}$(Ⅱ)$＞p_{\mathrm{e}}$(Ⅲ)
C.平衡常数:$K$(Ⅱ)$＞K$(Ⅳ)
D.若体积$V$(Ⅲ)$ = 2V$(Ⅰ),则$Q$(Ⅰ)$=\sqrt{2}K$(Ⅲ)
E.逆反应的速率:$v$(Ⅰ)$＞v$(Ⅱ)$ = v$(Ⅲ)$＞v$(Ⅳ)
③某温度下,向恒容容器中加入$\mathrm{Ag}_2\mathrm{O}$,分解过程中反应速率$v(\mathrm{O}_2)$与压强$p$的关系为$v(\mathrm{O}_2)=k(1 - \frac{p}{p_{\mathrm{e}}})$,$k$为速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少4%时,逆反应速率最大。若转化率为14.5%,则$v(\mathrm{O}_2) =$________(用$k$表示)。
(3)$\alpha-\mathrm{AgI}$可用作固体离子导体,能通过加热$\gamma-\mathrm{AgI}$制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图所示(为了简化,只画出了碘离子在晶胞中的位置)。

①测定晶体结构最常用的仪器是________(填字母)。
A.质谱仪
B.红外光谱仪
C.核磁共振仪
D.X射线衍射仪
②$\gamma-\mathrm{AgI}$与$\alpha-\mathrm{AgI}$晶胞的体积之比为________。
③测定$\alpha-\mathrm{AgI}$中导电离子类型的实验装置如下图所示。实验测得支管a中$\mathrm{AgI}$质量不变,可判定导电离子是$\mathrm{Ag}^+$而不是$\mathrm{I}^-$,依据是________。

答案： 答案　
(1)①83
②${EO(g)=AA(g)}$ $\Delta H=-102\text{ kJ/mol}$
(2)①10　②CDE　③$\frac{3k}{4}$
(3)①D　②12:7　③如果导电离子是${I^{-}}$，则支管a中${AgI}$质量增加
解析　
(1)①活化能是反应物到过渡态的能量差值，取正数，由图知，OMC生成吸附态${EO(ads)}$的活化能为$[-93-(-176)]\text{kJ/mol}=83\text{ kJ/mol}$；②$\Delta H=$生成物总能量$-$反应物总能量$=[-219-(-117)]\text{kJ/mol}=-102\text{ kJ/mol}$，则热化学方程式为${EO(g)=AA(g)}$ $\Delta H=-102\text{ kJ/mol}$。
(2)①根据题给反应特点，结合表格数据可知，463K时的平衡常数$K_{p}=p^{\frac{1}{2}}({O_{2}})=10(\text{kPa})^{\frac{1}{2}}$。②结合表格数据可知，升高温度，压强变大，平衡正向移动，则反应为吸热反应；从Ⅱ到Ⅲ，体积增大，平衡正向移动，固体质量减小。已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则从Ⅰ到Ⅱ过程中固体质量增大，平衡逆向移动，为熵减过程，$\Delta S＜0$，A错误；平衡常数$K_{p}=p^{\frac{1}{2}}({O_{2}})$，只受温度影响，则$p_{c}(Ⅱ)=p_{c}(Ⅲ)$，B错误；反应为吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故平衡常数$K(Ⅱ)＞K(Ⅳ)$，C正确；已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则${O_{2}}$的量相等，若体积$V(Ⅲ)=2V(Ⅰ)$，则$p({O_{2}},Ⅰ)=2p({O_{2}},Ⅲ)$，$Q(Ⅰ)=p^{\frac{1}{2}}({O_{2}},Ⅰ)$，$K(Ⅲ)=p^{\frac{1}{2}}({O_{2}},Ⅲ)$，则$Q(Ⅰ)=\sqrt{2}K(Ⅲ)$，D正确；结合A分析可知，逆反应的速率：$v(Ⅰ)＞v(Ⅱ)$；Ⅱ、Ⅲ中$K_{p}$相等，平衡Ⅱ与Ⅲ等效，反应速率相等；温度越低反应速率越小，则逆反应的速率$v(Ⅱ)=v(Ⅲ)＞v(Ⅳ)$，故有逆反应的速率：$v(Ⅰ)＞v(Ⅱ)=v(Ⅲ)＞v(Ⅳ)$，E正确。③设此温度下，向恒容容器中加入$x\text{ g } {Ag_{2}O}$，反应过程中减小的质量为生成${O_{2}}$的质量，则生成$\frac{x×4\%}{32}\text{ mol } {O_{2}}$。[固体质量减少4%，逆反应速率最大，说明此时达到平衡状态]若转化率为14.5%，则此时生成$\frac{1}{2}×\frac{x×14.5\%}{232}\text{ mol } {O_{2}}$，根据阿伏加德罗定律，$\frac{p}{p_{e}}=\frac{\frac{1}{2}×\frac{x×14.5\%}{232}}{\frac{x×4\%}{32}}=\frac{1}{4}$，故$v({O_{2}})=\frac{3k}{4}$。
(3)②设${AgI}$的摩尔质量为$M$，$\gamma-{AgI}$晶胞的体积为$x$，$\alpha-{AgI}$晶胞的体积为$y$。根据晶体密度的计算公式得$7.0\text{ g/cm}^{3}=\frac{4M}{N_{A}\cdot x}$，$6.0\text{ g/cm}^{3}=\frac{2M}{N_{A}\cdot y}$，则$x:y = 12:7$。③可采用假设法解答。