《2025年红对勾高考一轮复习金卷化学》

14.(2024·河北石家庄一模)某小组同学设计实验探究镁与铵盐溶液的反应,记录如下:

根据上述实验所得结论正确的是 （ ）
A.实验②中发生的反应为Mg+2NH₄⁺+2H₂O==Mg²⁺+2NH₃·H₂O+H₂↑
B.由实验①③可得,溶液中c(NH₄⁺)越大,反应速率越大
C.由实验①②可得,溶液中阴离子的种类对产生H₂的速率有影响
D.由实验①～④可得,溶液的pH越小,产生H₂的速率越大

答案： C 实验②中有气体产生，并产生白色沉淀，可知生成H₂和Mg(OH)₂，A错误；实验①③，Cl⁻浓度不同，无法得出c(NH₄⁺)越大，反应速率越大的结论，B错误；实验①②，溶液中c(NH₄⁺)浓度相同，故阴离子种类对产生H₂的速率有影响，C正确；实验②0.5 mol·L⁻¹(NH₄)₂SO₄溶液pH＜实验③0.1 mol·L⁻¹NH₄Cl溶液pH，但是实验②产生氢气的速率更小，D错误。

15.(2024·天津河西区二模)工业上一种制H₂反应为CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g) ΔH=-41 kJ·mol⁻¹。某小组分别在体积相等的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其在同温T ℃下发生反应,该反应过程中的能量变化数据如下表所示:

下列有关叙述不正确的是 （ ）
A.容器中反应的平均速率①＜②是因为二者的活化能不同
B.该制H₂反应在此条件下可自发进行
C.容器②中CO的平衡转化率应等于50%
D.容器②中反应达到平衡状态时Q=41

答案： A 两容器体积相等，温度相同，容器②中起始投料更多，反应物的浓度更大，反应速率更大，所以容器②中反应的平均速率大于容器①中，与活化能没有关系，A错误；反应前后体积不变，正反应放热，依据ΔG = ΔH - TΔS＜0可知该制H₂反应在此条件下可自发进行，B正确；平衡时容器①中放热20.5 kJ，消耗CO的物质的量是20.5 kJ÷41 kJ·mol⁻¹ = 0.5 mol，CO的平衡转化率为50%，该反应反应前后气体化学计量数之和相等，压强不影响平衡，两容器的投料比相同，所以达到等效平衡，CO的转化率相同，均为50%，C正确；该反应反应前后气体化学计量数之和相等，压强不影响平衡，两容器的投料比相同，所以达到等效平衡，CO的转化率相同，均为50%，则容器②放出的热量为2 mol×50%×41 kJ·mol⁻¹ = 41 kJ，D正确。

16.(13分)(2024·海南省部分学校三模)CH₃OH是一种绿色能源,也是一种化工原料。回答下列问题:
Ⅰ.合成甲醇。工业上常用CO和H₂制备CH₃OH,反应原理是CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) ΔH。
(1)已知:①2CO(g)+O₂(g)==2CO₂(g) ΔH₁=-a kJ·mol⁻¹
②2H₂(g)+O₂(g)==2H₂O(g) ΔH₂=-b kJ·mol⁻¹
③CH₃OH(g)+$\frac{3}{2}$O₂(g)==CO₂(g)+2H₂O(g) ΔH₃=-c kJ·mol⁻¹
上述反应的ΔH=________(用含a、b、c的代数式表示)kJ·mol⁻¹。
(2)在恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO(g)和1 mol H₂(g)合成CH₃OH(g)。下列情况表明该反应一定达到平衡状态的是________(填字母)。
A.气体压强不随时间变化
B.v正(CO)=2v逆(H₂)
C.气体密度不随时间变化
D.气体平均摩尔质量不随时间变化
(3)向体积相同的甲、乙恒容密闭容器中均充入1 mol CO(g)和3 mol H₂(g),同时发生反应合成CH₃OH(g)。相对甲,乙仅改变温度,测得甲醇的物质的量与时间的关系如图所示。
①温度:甲________(填“高于”或“低于”)乙,判断依据是________。
②ΔH________(填“＞”“＜”或“=”)0,判断依据是________。
③若容器体积为1 L,甲容器中0～4 min内用H₂表示的平均反应速率为________ mol·L⁻¹·min⁻¹。

Ⅱ.合成CH₃COOH(g)和CH₃COOCH₃(g)。某科研团队利用Rh单核配合物催化剂和以CO为原料合成了CH₃COOH,相关反应CH₃OH(g)+CO(g)⇌CH₃COOH(g)CH₃OH(g)+CH₃COOH(g)⇌CH₃COOCH₃(g)+H₂O(g)。
(4)一定温度下,总压强保持为1.5a kPa,向反应器中充入1 mol CH₃OH(g)和1 mol CO(g),在一定条件下合成CH₃COOH(g)和CH₃COOCH₃(g)。达到平衡时,CH₃OH(g)的转化率为60%,CH₃COOH(g)的选择性为80%(CH₃COOH的选择性=CH₃COOH的物质的量/含碳产物总物质的量×100%)。该温度下合成CH₃COOH(g)反应的平衡常数Kp=________(用含a的代数式表示,Kp为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)(kPa)⁻¹。

答案：
(1)(2c - a - 2b)/2
(2)AD
(3)①低于 乙容器中反应先达到平衡，反应速率快，温度高 ②＜ 升高温度，平衡向左移动，平衡时n(CH₃OH)减小 ③0.2
(4)2/a
解析：
(1)根据反应①2CO(g)+O₂(g)==2CO₂(g) ΔH₁ = - a kJ·mol⁻¹，反应②2H₂(g)+O₂(g)==2H₂O(g) ΔH₂ = - b kJ·mol⁻¹，反应③CH₃OH(g)+3/2O₂(g)==CO₂(g)+2H₂O(g) ΔH₃ = - c kJ·mol⁻¹可知，反应①×1/2+② - ③可得CO(g)+2H₂(g)⇌催化剂高压CH₃OH(g)，则ΔH =(2c - a - 2b)/2 kJ·mol⁻¹。
(2)该反应的正反应是气体分子数减小的反应，当压强不变时达到平衡状态，A符合题意；2v正(CO)=v逆(H₂)时反应达到平衡状态，B不符合题意；气体总质量不变，体积不变，密度始终不变，C不符合题意；气体总质量不变，总物质的量减小，故气体平均摩尔质量不变时反应达到平衡，D符合题意。
(3)①根据图像可知，乙容器中反应较快，相对甲，乙仅改变温度，故乙容器的温度高于甲。②升高温度，平衡向左移动，平衡时n(CH₃OH)减小，故ΔH＜0。③4 min时，甲醇为0.4 mol，则消耗0.8 mol H₂，H₂的平均反应速率v(H₂)=0.8 mol/(4 min×1 L)=0.2 mol·L⁻¹·min⁻¹。
(4)根据已知信息和原子守恒可知，平衡体系中各物质的物质的量如下表：
|物质|CH₃OH|CO|H₂O|
|--|--|--|--|
|物质的量/mol|0.4|0.5|0.1|
|物质|CH₃COOH|CH₃COOCH₃|
|物质的量/mol|0.4|0.1|
总物质的量为1.5 mol，p(CH₃OH)=0.4a kPa，p(CO)=0.5a kPa，p(CH₃COOH)=0.4a kPa，Kp = p(CH₃COOH)/[p(CH₃OH)×p(CO)] = 0.4a kPa/(0.4a kPa×0.5a kPa)=2/a(kPa)⁻¹。