《2025年红对勾高考一轮复习金卷化学》

14.NO₂是常见的环境污染性气体。一定温度下，向三个容积不等的恒容密闭容器中分别投入1 mol NO₂，用足量活性炭还原NO₂的反应为2NO₂(g)+2C(s)⇌N₂(g)+2CO₂(g)。反应相同时间后，三个容器中NO₂的物质的量(n)如图中A、B、C三点所示。下列叙述不正确的是（ ）

A.A点达到平衡，B、C点均未达到平衡
B.若B点达到平衡时，在该温度下的平衡常数K = 0.25
C.若C点使用催化剂，能提高NO₂的转化率
D.C点时，瞬间压缩容器体积至1 L后，NO₂的物质的量增大

答案： 该反应正向气体分子数增大，恒温恒容条件下，A点的容器体积最小，压强最大，A点的反应速率最大;C点的容器体积最大，压强最小，C点的反应速率最小。根据A、C点NO₂的物质的量可知A点已经达到平衡状态，C点未达平衡。根据A点数据列“三段式”计算平衡常数K:
2NO₂(g)+2C(s)⇌N₂(g)+2CO₂(g)
初始n/mol 1 0 0
转化n/mol 0.5 0.25 0.5
平衡n/mol 0.5 0.25 0.5
K = $\frac{\frac{0.25 mol}{1 L}\times(\frac{0.5 mol}{1 L})^{2}}{(\frac{0.5 mol}{1 L})^{2}} = 0.25 mol·L⁻¹$。
计算B点浓度商Q:
2NO₂(g)+2C(s)⇌N₂(g)+2CO₂(g)
初始n/mol 1 0 0
转化n/mol 0.6 0.3 0.6
平衡n/mol 0.4 0.3 0.6
B点浓度商Q = $\frac{\frac{0.3 mol}{4 L}\times(\frac{0.6 mol}{4 L})^{2}}{(\frac{0.4 mol}{4 L})^{2}}\approx0.17 mol·L⁻¹＜K$，B点未达平衡，A正确;A、B、C三点在同一温度下，该反应的平衡常数不变，K = 0.25，B正确;C点未达平衡，使用催化剂可以增大反应速率，提高反应物的转化率，C正确;C点时，瞬间压缩容器体积至1L，与A点形成等效平衡，NO₂的物质的量为0.5mol，保持不变，D错误。

15.(2024·山东日照三模)逆水煤气变换反应是一种CO₂转化和利用的重要途径，发生的反应有：
反应Ⅰ：H₂(g)+CO₂(g)⇌CO(g)+H₂O(g) ΔH₁ = +41.1 kJ·mol⁻¹
反应Ⅱ：4H₂(g)+CO₂(g)⇌CH₄(g)+2H₂O(g) ΔH₂ = -165.0 kJ·mol⁻¹
反应Ⅲ：3H₂(g)+CO(g)⇌CH₄(g)+H₂O(g) ΔH₃
常压下，向密闭容器中充入1 mol CO₂和2 mol H₂，达平衡时H₂、H₂O和含碳物质的物质的量随温度的变化如图。下列说法正确的是（ ）

A.ΔH₃ = -216.1 kJ·mol⁻¹
B.a代表CO，b代表CH₄，c代表CO₂
C.649℃时，反应Ⅰ的平衡常数K = $\frac{2}{3}$
D.800℃时，适当增大体系压强，n(CO)保持不变

答案： 由题干信息可知，升高温度，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ、Ⅲ平衡逆向移动，则n(CO)增大，n(CH₄)减小，结合题干图像可知，c表示CO，a表示CO₂，b表示CH₄，据此分析解题。反应Ⅱ - 反应Ⅰ得反应Ⅲ，3H₂(g)+CO(g)⇌CH₄(g)+H₂O(g) ΔH₃ = ΔH₂ - ΔH₁ = (-165.0 - 41.1) kJ·mol⁻¹ = -206.1 kJ·mol⁻¹，A错误;由分析可知，a表示CO₂，b表示CH₄，c表示CO，B错误;由分析结合题干图示信息可知，649℃达到平衡时n(H₂)=1.2mol，消耗n(H₂)=(2 - 1.2)mol = 0.8mol，n(CO)=n(CO₂)，因为还生成CH₄，所以生成n(H₂O)小于0.8mol，反应Ⅰ的平衡常数K = $\frac{n(CO)\times n(H₂O)}{n(H₂)\times n(CO₂)}＜\frac{0.8 mol}{1.2 mol}=\frac{2}{3}$，C错误;高温时反应Ⅰ进行的程度很大，反应Ⅱ、Ⅲ进行的程度很小，CH₄含量很少，平衡不受压强影响，适当增大体系压强，n(CO)保持不变，D正确。

16.(2024·江西南昌二模)硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料。
(1)锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法。Zn还原SiCl₄的反应如下：
反应1：400～756℃，SiCl₄(g)+2Zn(l)⇌Si(s)+2ZnCl₂(l) ΔH₁＜0
反应2：756～907℃，SiCl₄(g)+2Zn(l)⇌Si(s)+2ZnCl₂(g) ΔH₂＜0
反应3：907～1410℃，SiCl₄(g)+2Zn(g)⇌Si(s)+2ZnCl₂(g) ΔH₃＜0
①对于上述三个反应，下列说法合理的是________（填字母）。
a.升高温度会提高SiCl₄的转化率
b.还原过程需在无氧的气氛中进行
c.ΔH₁＜ΔH₂＜ΔH₃
d.Na、Mg可以代替Zn还原SiCl₄
②实际制备过程选择“反应3”，选择的理由是____________________。
(2)工业上也可用SiHCl₃制备高纯硅。25℃时，SiHCl₃相关反应的热化学方程式和平衡常数如表：

①则该温度下，ΔH₃ = ________ kJ·mol⁻¹；K₃ = ______________（用K₁和K₂表示）。
②对于反应4SiHCl₃(g)⇌SiH₄(g)+3SiCl₄(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在T₁和T₂时SiHCl₃的转化率随时间变化的结果如图所示，则T₁______（填“大于”“小于”或“等于”）T₂，T₁时平衡常数K = ________（保留2位小数）。

③在T₂下，要提高SiHCl₃转化率，可采取的措施是______________。

答案：
(1)①bd ②温度高，反应速率大;更易于硅的分离
(2)①+114 $K_{1}^{3}\cdot K_{2}$ ②大于 0.11 ③及时分离出产物
解析:
(1)①反应均为放热反应，升高温度反应平衡逆向移动，导致SiCl₄的转化率降低，a错误;锌、硅都会和氧气反应，故还原过程需在无氧的气氛中进行，b正确;液态氯化锌变为气体，液态锌单质变为气体，均为吸热过程，导致反应放热减少，放热的焓变为负值，故ΔH₂＞ΔH₃，c错误;Na、Mg均为活泼金属，可以代替Zn作为还原剂，还原SiCl₄，d正确。②反应3温度高，反应速率大，且生成硅为固态而其他物质为气体，更易于硅的分离，所以实际制备过程选择“反应3”。
(2)①已知Ⅰ.2SiHCl₃(g)⇌SiH₂Cl₂(g)+SiCl₄(g) ΔH₁ = +48 kJ·mol⁻¹
Ⅱ.3SiH₂Cl₂(g)⇌SiH₄(g)+2SiHCl₃(g) ΔH₂ = -30 kJ·mol⁻¹
由盖斯定律可知，3×Ⅰ + Ⅱ得反应:4SiHCl₃(g)⇌SiH₄(g)+3SiCl₄(g)，则该温度下，ΔH₃ = 3×(+48 kJ·mol⁻¹)+(-30 kJ·mol⁻¹)=+114 kJ·mol⁻¹;K₃ = $K_{1}^{3}\cdot K_{2}$。②反应4SiHCl₃(g)⇌SiH₄(g)+3SiCl₄(g)为吸热反应，升高温度，平衡正向移动且反应速率增大，SiHCl₃的转化率增大，结合图可知，T₁大于T₂。T₁达到平衡时，SiHCl₃的转化率为50%，假设投料SiHCl₃ 1mol，则:
4SiHCl₃(g)⇌SiH₄(g)+3SiCl₄(g)
起始n/mol 1 0 0
转化n/mol 0.5 0.125 0.375
平衡n/mol 0.5 0.125 0.375
反应为气体分子数不变的反应，可以用物质的量代替其浓度，则平衡常数K = $\frac{0.375^{3}\times0.125}{0.5^{4}}\approx0.11$。③T₂时，及时分离出产物，可以促使反应正向进行，使得SiHCl₃转化率提高。