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A版版高考化学总复习专题八化学反应速率和化学平衡学案

专题八 化学反应速率和化学平衡

考纲解读

考点

考纲内容

高考示例

预测热度

化学反应速率

1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法

2.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响,能用相关理论解释其一般规律

2015福建理综,12,6分

2014课标Ⅰ,9,6分

★★★

化学平衡

化学反应进行的方向

1.了解化学平衡的建立

2.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律

2017课标Ⅱ,27,14分

2016课标Ⅱ,27,14分

★★★

化学平衡的

相关计算

了解化学平衡常数(K)的含义,能利用化学平衡常数进行相关计算

2017课标Ⅲ,28,14分

2016四川理综,6,6分

★★

分析解读本专题考点是历年课标卷的命题热点,主要结合实际生产,以定性、定量相结合的方式综合考查化学反应速率和化学平衡,包括化学反应速率的计算、影响化学平衡的因素及规律、平衡状态的判断、平衡常数和转化率的计算,同时渗透对计算能力、数形结合能力、语言组织能力等的考查。

试题类型分三种:

一、定量计算与定性推断的文字叙述型;二、表格数据型;三、反应速率和化学平衡图像型。

考查题型有填空题和选择题。

命题探究

答案 

(1)123 小于 AD 

(2)氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率增大

(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链烃类

核心考点

1.盖斯定律的应用

2.影响化学反应速率及化学平衡的因素

审题关键

正确识图并结合题中表述的信息,将信息整合后正确组织语言解答

(2)、(3)两小题。

解题思路

(1)结合已知信息运用盖斯定律,由②-③可得①,故ΔH1=[-119-(-242)]kJ·mol-1=123kJ·mol-1;由图(a)可知温度一定时压强由0.1MPa变成xMPa,平衡转化率增大,对反应①而言,减小压强平衡正向移动,平衡转化率增大,故x小于0.1;升高温度或减小压强可使反应①的平衡正向移动,丁烯的平衡产率提高,故选择A、D。

知识储备

1.升高温度,平衡向吸热反应方向移动;降低温度,平衡向放热反应方向移动

2.增大生成物浓度(或减小反应物浓度),平衡向逆反应方向移动;增大反应物浓度(或减小生成物浓度),平衡向正反应方向移动

3.副反应的发生会使产品产率降低

关联知识

气体反应物以气流的形式通过反应器时,反应器中化学反应速率越快,参加反应的气体越多,反应物的转化率或产品的产率就会越高。

设题技巧

本题考查的考点并不多,但ΔH的计算是否正确直接影响平衡移动方向的判断。

同时该题将重要信息隐含在图像中,考查考生提取、整合信息的能力,对语言表达能力也有较高要求。

能力要求

1.理解外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响,并能运用相关理论解释实际问题

2.运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算

五年高考

考点一 化学反应速率

1.(2017江苏单科,10,2分)H2O2分解速率受多种因素影响。

实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。

下列说法正确的是(  )

A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快

B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快

C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快

D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大

答案 D

2.(2016北京理综,8,6分)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是(  )

A.抗氧化剂B.调味剂

C.着色剂D.增稠剂

答案 A

3.(2015福建理综,12,6分)在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。

下列判断不正确的是(  )

 

A.a=6.00

B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变

C.b<318.2

D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同

答案 D

4.(2014课标Ⅰ,9,6分)已知分解1molH2O2放出热量98kJ。

在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为:

H2O2+I-

H2O+IO- 慢

H2O2+IO-

H2O+O2+I- 快

下列有关该反应的说法正确的是(  )

A.反应速率与I-浓度有关

B.IO-也是该反应的催化剂

C.反应活化能等于98kJ·mol-1

D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)

答案 A

5.(2014重庆理综,7,6分)在恒容密闭容器中通入X并发生反应:

2X(g)

Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是(  )

A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量

B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)=

mol·L-1·min-1

C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆

D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小

答案 C

6.(2014福建理综,12,6分)在一定条件下,N2O分解的部分实验数据如下:

反应时间/min

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

c(N2O)/mol·L-1

0.100

0.090

0.080

0.070

0.060

0.050

0.040

0.030

0.020

0.010

0.000

下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(  )

(注:

图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间,c1、c2均表示N2O初始浓度且c1

答案 A

7.(2013四川理综,6,6分)在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)

2Z(g) ΔH<0,一段时间后达到平衡。

反应过程中测定的数据如下表:

t/min

2

4

7

9

n(Y)/mol

0.12

0.11

0.10

0.10

下列说法正确的是(  )

A.反应前2min的平均速率v(Z)=2.0×10-3mol/(L·min)

B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v(逆)>v(正)

C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44

D.其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡时X的体积分数增大

答案 C

教师用书专用(8—10)

8.(2014北京理综,12,6分)一定温度下,10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解。

不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。

t/min

0

2

4

6

8

10

V(O2)/mL

0.0

9.9

17.2

22.4

26.5

29.9

下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(  )

A.0~6min的平均反应速率:

v(H2O2)≈3.3×10-2mol/(L·min)

B.6~10min的平均反应速率:

v(H2O2)<3.3×10-2mol/(L·min)

C.反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol/L

D.反应至6min时,H2O2分解了50%

答案 C

9.(2013福建理综,12,6分)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化,当NaHSO3完全消耗即有I2析出,依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。

将浓度均为0.020mol·L-1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0mL混合,记录10~55℃间溶液变蓝时间,55℃时未观察到溶液变蓝,实验结果如图。

据图分析,下列判断不正确的是(  )

A.40℃之前与40℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反

B.图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等

C.图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10-5mol·L-1·s-1

D.温度高于40℃时,淀粉不宜用作该实验的指示剂

答案 B

10.(2013广东理综,31,16分)大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。

将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。

(1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成:

①I-(aq)+O3(g)

IO-(aq)+O2(g) ΔH1

②IO-(aq)+H+(aq)

HOI(aq) ΔH2

③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)

I2(aq)+H2O(l) ΔH3

总反应的化学方程式为             ,其反应热ΔH=         。

 

(2)在溶液中存在化学平衡:

I2(aq)+I-(aq)

(aq),其平衡常数表达式为          。

 

(3)为探究Fe2+对O3氧化I-反应的影响(反应体系如图甲),某研究小组测定两组实验中

浓度和体系pH,结果见图乙和下表。

编号

反应物

反应前pH

反应后pH

第1组

O3+I-

5.2

11.0

第2组

O3+I-+Fe2+

5.2

4.1

①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是                 。

 

②图甲中的A为    。

由Fe3+生成A的过程能显著提高I-的转化率,原因是         。

 

③第2组实验进行18s后,

浓度下降。

导致下降的直接原因有(双选)    。

 

A.c(H+)减小B.c(I-)减小

C.I2(g)不断生成D.c(Fe3+)增加

(4)据图乙,计算3~18s内第2组实验中生成

的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。

答案 

(1)2I-+O3+2H+

I2+H2O+O2 ΔH1+ΔH2+ΔH3

(2)K=

(3)①O3氧化I-生成I2的反应消耗H+,使H+浓度减小

②Fe(OH)3 由于Fe3+的水解,体系中H+浓度增加,使O3氧化I-的两个分步反应②和③的平衡向右移动,I-的转化率提高

③BC

(4)

)=

=

=

5.5×10-4mol·L-1·s-1

考点二 化学平衡 化学反应进行的方向

1.(2016江苏单科,15,4分)一定温度下,在3个体积均为1.0L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)

CH3OH(g)达到平衡。

下列说法正确的是(双选)(  )

容器

温度/K

物质的起始浓度/

mol·L-1

物质的平衡浓

度/mol·L-1

c(H2)

c(CO)

c(CH3OH)

c(CH3OH)

400

0.20

0.10

0

0.080

400

0.40

0.20

0

500

0

0

0.10

0.025

A.该反应的正反应放热

B.达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大

C.达到平衡时,容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍

D.达到平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大

答案 AD

2.(2015四川理综,7,6分)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:

C(s)+CO2(g)

2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:

已知:

气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。

下列说法正确的是(  )

A.550℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动

B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%

C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动

D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总

答案 B

3.(2015安徽理综,11,6分)汽车尾气中NO产生的反应为:

N2(g)+O2(g)

2NO(g)。

一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。

下列叙述正确的是(  )

A.温度T下,该反应的平衡常数K=

B.温度T下,随着反应的进行,混合气体的密度减小

C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂

D.若曲线b对应的条件改变是温度,可判断该反应的ΔH<0

答案 A

4.(2014四川理综,7,6分)在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)

M(g)+N(g),所得实验数据如下表:

实验编号

温度/℃

起始时物质的量/mol

平衡时物质的量/mol

n(X)

n(Y)

n(M)

700

0.40

0.10

0.090

800

0.10

0.40

0.080

800

0.20

0.30

a

900

0.10

0.15

b

下列说法正确的是(  )

A.实验①中,若5min时测得n(M)=0.050mol,则0至5min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2mol/(L·min)

B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0

C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%

D.实验④中,达到平衡时,b>0.060

答案 C

5.(2014安徽理综,10,6分)臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为:

2NO2(g)+O3(g)

N2O5(g)+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是 (  )

A

B

升高温度,平衡常数减小

0~3s内,反应速率为:

v(NO2)=0.2mol·L-1

C

D

t1时仅加入催化剂,平衡正向移动

达平衡时,仅改变x,则x为c(O2) 

答案 A

6.(2013北京理综,11,6分)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是(  )

A.

t/℃

25

50

100

KW/10-14

1.01

5.47

55.0

B.

C.

c(氨水)/(mol·L-1)

0.1

0.01

pH

11.1

10.6

D.

答案 C

7.(2016课标Ⅱ,27,14分)丙烯腈(CH2

CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH2

CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。

回答下列问题:

(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:

①C3H6(g)+NH3(g)+

O2(g)

C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH=-515kJ·mol-1

②C3H6(g)+O2(g)

C3H4O(g)+H2O(g)

ΔH=-353kJ·mol-1

两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是                  ;有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是            ;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是    。

 

(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460℃。

低于460℃时,丙烯腈的产率  (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是                      ;高于460℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是    (双选,填标号)。

 

A.催化剂活性降低B.平衡常数变大

C.副反应增多D.反应活化能增大

(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。

由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为   ,理由是                       。

进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为 。

 

答案 

(1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度降低压强 催化剂

(2)不是 该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低 AC

(3)1 该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1

8.(2016课标Ⅲ,27,15分)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。

回答下列问题:

(1)NaClO2的化学名称为     。

 

(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度323K,NaClO2溶液浓度为5×10-3mol·L-1。

反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。

离子

S

S

N

N

Cl-

c/(mol·L-1)

8.35×10-4

6.87×10-6

1.5×10-4

1.2×10-5

3.4×10-3

①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式                    。

增加压强,NO的转化率    (填“提高”“不变”或“降低”)。

 

②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐    (填“增大”“不变”或“减小”)。

 

③由实验结果可知,脱硫反应速率     脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。

原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是           。

 

(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。

①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均    (填“增大”“不变”或“减小”)。

 

②反应Cl

+2S

2S

+Cl-的平衡常数K表达式为          。

 

(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。

①从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是 。

 

②已知下列反应:

SO2(g)+2OH-(aq)

S

(aq)+H2O(l) ΔH1

ClO-(aq)+S

(aq)

S

(aq)+Cl-(aq) ΔH2

CaSO4(s)

Ca2+(aq)+S

(aq) ΔH3

则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)

CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)的ΔH=     。

 

答案 

(1)亚氯酸钠(2分)

(2)①4NO+3Cl

+4OH-

4N

+2H2O+3Cl-(2分) 提高(1分) ②减小(1分)

③大于(1分) NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高(1分)

(3)①减小(1分)

(2分)

(4)①形成CaSO4沉淀,反应平衡向产物方向移动,SO2转化率提高(2分)

②ΔH1+ΔH2-ΔH3(2分)

9.(2015课标Ⅰ,28,15分)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。

回答下列问题:

(1)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2。

该反应的还原产物为    。

 

(2)上述浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子。

取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中

为    。

已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17。

 

(3)已知反应2HI(g)

H2(g)+I2(g)的ΔH=+11kJ·mol-1,1molH2(g)、1molI2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量,则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为   kJ。

 

(4)Bodensteins研究了下列反应:

2HI(g)

H2(g)+I2(g)

在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:

t/min

0

20

40

60

80

120

x(HI)

1

0.91

0.85

0.815

0.795

0.784

x(HI)

0

0.60

0.73

0.773

0.780

0.784

①根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为       。

 

②上述反应中,正反应速率为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为    (以K和k正表示)。

若k正=0.0027min-1,在t=40min时,v正=    min-1。

 

③由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用下图表示。

当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为    (填字母)。

 

答案 (15分)

(1)MnSO4(或Mn2+)(1分)

(2)4.7×10-7(2分)

(3)299(2分)

(4)①

(2分) ②k正/K 1.95×10-3(每空2分,共4分) ③A、E(4分)

教师用书专用(10—19)

10.(2014天津理综,3,6分)运用相关化学知识进行判断,下列结论错误的是(  )

A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应

B.NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中

C.可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,因此可存在于海底

D.增大反应物浓度可加快反应速率,因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率

答案 D

11.(2013重庆理综,7,6分)将E和F加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:

E(g)+F(s)

2G(g)。

忽略固体体积,平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示:

                  

压强/MPa 体积分数/%温度/℃

1.0

2.0

3.0

810

54.0

a

b

915

c

75.0

d

1000

e

f

83.0

①b

②915℃、2.0MPa时E的转化率为60%

③该反应的ΔS>0

④K(1000℃)>K(810℃)

上述①~④中正确的有(  )

A.4个B.3个C.2个D.1个

答案 A

12.(2013安徽理综,11,6分)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO:

MgSO4(s)+CO(g)

MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0

该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是(  )

 

选项

x

y

A

温度

容器内混合气体的密度

B

CO的物质的量

CO2与CO的物质的量之比

C

SO2的浓度

平衡常数K

D

MgSO4的质量(忽略体积)

CO的转化率

答案 A

13.(2013江苏单科,15,4分)一定条件下存在反应:

CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g),其正反应放热。

现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,在Ⅰ中充入1molCO和1molH2O,在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2,在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O,700℃条件下开始反应。

达到平衡时,下列说法正确的是(双选)(  )

A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反

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