高考化学总复习第二部分专题八化学反应速率和化学平衡检测.docx
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高考化学总复习第二部分专题八化学反应速率和化学平衡检测
【2019最新】精选高考化学总复习第二部分专题八化学反应速率和化学平衡检测
A组 2014—2018年浙江真题题组
考点一 化学反应速率
以下为教师用书专用(6—9)
6.(2015浙江7月学考,20,2分)一定条件下,在容积为1L的密闭容器中发生反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g),1min后测得生成0.06molNH3,则该段时间内N2的化学反应速率(mol·L-1·min-1)为( )
A.0.01B.0.02C.0.03D.0.06
答案 C v(N2)=v(NH3)=×=0.03mol·L-1·min-1。
7.(2014浙江1月学考,20,2分)一定条件下,在容积为5L的密闭容器中发生反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),半分钟后测得生成0.04molSO3。
在这段时间内O2的化学反应速率(mol·L-1·min-1)为( )
A.0.004B.0.008C.0.016D.0.032
答案 B v(SO3)==0.016mol·L-1·min-1,=,故v(O2)=×v(SO3)=0.008mol·L-1·min-1。
8.(2014浙江6月学考,20,2分)化合物A在一定条件下发生分解反应,反应物浓度随反应时间的变化如图所示,则化合物A在4~8min间的平均反应速率是( )
A.0.20mol·L-1·min-1B.0.25mol·L-1·min-1
C.0.30mol·L-1·min-1D.0.50mol·L-1·min-1
答案 B v(A)==0.25mol·L-1·min-1。
9.(2015浙江1月学考,34,6分)一定条件下,H2O2在水溶液中发生分解反应:
2H2O22H2O+O2↑
反应过程中,测得不同时间H2O2的物质的量浓度如下表:
t/min
0
20
40
60
80
c(H2O2)/mol·L-1
0.80
0.40
0.20
0.10
0.05
(1)H2O2的分解反应 氧化还原反应(填“是”或“不是”)。
(2)该分解反应0~20min的平均反应速率v(H2O2)为 mol·L-1·min-1。
(3)如果反应所用的H2O2溶液为100mL,则0~80min共产生O2 g。
A.0.08B.0.16C.1.2D.2.4
答案
(1)是
(2)0.02 (3)C
解析
(1)H2O2的分解反应中氧元素化合价部分升高,部分降低,该反应是氧化还原反应。
(2)v(H2O2)=(0.80mol·L-1-0.40mol·L-1)÷20min=0.02mol·L-1·min-1。
(3)反应消耗H2O2的物质的量为n(H2O2)=(0.80mol·L-1-0.05mol·L-1)×0.1L=0.075mol,故生成O2的质量为m(O2)=0.075mol÷2×32g·mol-1=1.2g,C正确。
考点二 化学反应的方向与化学平衡
以下为教师用书专用(13—14)
13.(2015浙江1月学考,22,3分)在一定温度下,体积不变的密闭容器中,可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g)达到平衡的标志是( )
A.气体的总质量保持不变
B.X、Y、Z的浓度都相等
C.X、Y、Z的浓度不再发生变化
D.X、Y、Z的分子数之比为1∶3∶2
答案 C 根据质量守恒定律,气体总质量自始至终保持不变,A错误;X、Y、Z的浓度相等及分子数之比为1∶3∶2时反应不一定达平衡状态,B、D错误。
14.(2014浙江理综,27,14分)煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2,严重破坏生态环境。
采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定,从而降低SO2的排放。
但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低了脱硫效率。
相关反应的热化学方程式如下:
CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)ΔH1=+218.4kJ·mol-1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)ΔH2=-175.6kJ·mol-1(反应Ⅱ)
请回答下列问题:
(1)反应Ⅰ能够自发进行的反应条件是 。
(2)对于气体参与的反应,表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量的浓度c(B),则反应Ⅱ的Kp= (用表达式表示)。
(3)假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是 。
(4)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生,理由是 。
(5)图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。
则降低该反应体系中SO2生成量的措施有 。
A.向该反应体系中投入石灰石
B.在合适的温度区间内控制较低的反应温度
C.提高CO的初始体积百分数
D.提高反应体系的温度
(6)恒温恒容条件下,假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生,且v1>v2,请在图2中画出反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势图。
答案
(1)高温
(2) (3)C
(4)如果气相中SO2和CO2两种气体的浓度之比随时间发生变化,则表明两个反应同时发生 (5)A、B、C
(6)
解析
(1)反应Ⅰ的ΔH>0,ΔS>0,高温时反应能自发进行。
(2)依题给信息,可得反应Ⅱ的Kp=。
(3)反应Ⅰ速率较快,说明该反应活化能较低,结合反应Ⅰ吸热,反应Ⅱ放热,可判断C图正确。
(4)反应Ⅰ生成SO2、CO2两种气态产物,反应Ⅱ只生成CO2一种气态产物,若c(SO2)/c(CO2)不变,只发生反应Ⅰ;若c(SO2)=0,c(CO2)或c(CO)发生变化,只发生反应Ⅱ;若c(SO2)/c(CO2)发生变化,则反应Ⅰ、Ⅱ同时发生。
(5)向反应体系中投入石灰石,CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),c(CO2)增大,反应Ⅰ的平衡逆向移动,SO2的量减少,A正确;在合适温度区间内降低反应温度,反应Ⅰ逆向进行,SO2的量减小,B正确,D错误;CO初始体积分数增大,由图1知CaS质量分数增大,c(CO2)增大,反应Ⅰ逆向进行,SO2的量减少,C正确。
(6)因反应Ⅰ速率快,c(SO2)先增大快,随着反应Ⅱ的进行,使c(CO2)增大,反应Ⅰ逆向进行,c(SO2)减小,当反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡时,c(SO2)不再变化,由此可画出c(SO2)随时间变化的曲线图。
B组 2014—2018年全国真题题组
考点一 化学反应速率
以下为教师用书专用(5—7)
5.(2015天津理综,3,6分)下列说法不正确的是( )
A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行
B.饱和Na2SO4溶液或浓硝酸均可使蛋白质溶液产生沉淀,但原理不同
C.FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同
D.Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:
Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),该固体可溶于NH4Cl溶液
答案 C A项,2Na(s)+2H2O(l)2NaOH(aq)+H2(g) ΔH<0,上述反应中ΔS>0、ΔH<0,则ΔG=ΔH-TΔS<0,该反应能自发进行。
B项,饱和Na2SO4溶液使蛋白质溶液产生沉淀的原理是蛋白质发生盐析,属于物理变化;而浓硝酸使蛋白质沉淀的原理是蛋白质发生变性,属于化学变化。
C项,FeCl3和MnO2都可作H2O2分解反应的催化剂,但催化效果不同。
D项,Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:
Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),向平衡体系中加入NH4Cl溶液后,N与OH-反应生成NH3·H2O,从而使上述平衡正向移动,Mg(OH)2固体溶解。
6.(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 依据题中图示可看出T1>T2,由于T1时X的平衡浓度大于T2时X的平衡浓度,可推出该反应为放热反应。
A项,M点与W点比较,X的转化量前者小于后者,故进行到M点放出的热量应小于进行到W点放出的热量,A项错误;B项,2v(Y)=v(X)=mol·L-1·min-1,B项错误;C项,T1>T2,温度越高,反应速率越大,M点的正反应速率>W点的正反应速率,而W点的正反应速率=W点的逆反应速率>N点的逆反应速率,C项正确;D项,恒容时充入X,压强增大,平衡正向移动,X的转化率增大,D项错误。
7.(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 A项,由图像可知,该可逆反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,正确;v(NO2)===0.2mol·L-1·s-1,B项错误;使用催化剂可加快反应速率,但不能使平衡发生移动,C项错误;D项,若x为c(O2),则O2浓度增大,NO2的转化率减小,与图像不符,D项错误。
考点二 化学反应的方向与化学平衡
以下为教师用书专用(8—21)
8.(2016北京理综,10,6分)K2Cr2O7溶液中存在平衡:
Cr2(橙色)+H2O2Cr(黄色)+2H+。
用K2Cr2O7溶液进行下列实验:
结合实验,下列说法不正确的是( )
A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄
B.②中Cr2被C2H5OH还原
C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70%H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色
答案 D ④中存在C2H5OH,溶液变为酸性后,K2Cr2O7的氧化性增强,会将C2H5OH氧化,溶液变成绿色。
9.(2015重庆理综,7,6分)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。
在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:
CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1
反应前CO物质的量为10mol,平衡后CO物质的量为8mol。
下列说法正确的是( )
A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应
B.通入CO后,正反应速率逐渐增大
C.反应前H2S物质的量为7mol
D.CO的平衡转化率为80%
答案 C 由题中信息可列三段式:
CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)
起始:
10mol xmol 0 0
转化:
2mol 2mol 2mol 2mol
平衡:
8mol (x-2)mol 2mol 2mol
设容器体积为VL,由K=0.1可得K===0.1,解得x=7,C项正确。
10.(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 A项,反应容器为恒压密闭容器,充入惰性气体,相当于减小压强,v正、v逆均减小,平衡应向右移动,错误;B项,设起始时CO2的物质的量为1mol,达到平衡时转化了xmol,利用三段式:
C(s)+CO2(g)2CO(g)
n始/mol10
n转化/molx2x
n平/mol1-x2x
则有×100%=40.0%,解得x=0.25,CO2的转化率为×100%=25.0%,正确;C项,因为是恒压体系,T℃达平衡时,CO2、CO的体积分数均为50%,故充入等体积的CO2和CO,平衡不移动,错误;D项,Kp===23.04p总,错误。
11.(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)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
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 A项,0至5min内,v(M)==1×10-3mol/(L·min),v(N)=v(M)=1×10-3mol/(L·min),A项错误;B项,根据“三段式”:
X(g) + Y(g)M(g) + N(g)
初始(mol/L)0.010 0.040 0 0
转化(mol/L)0.008 0.008 0.008 0.008
平衡(mol/L)0.002 0.032 0.008 0.008
K==1,B项错误;
实验③,根据“三段式”得:
X(g) + Y(g)M(g)+N(g)
初始(mol/L)0.0200.03000
转化(mol/L)xxxx
平衡(mol/L)0.020-x0.030-xxx
根据温度不变,K不变可得
=1,x=0.012,
X的转化率为×100%=60%,C项正确;
由实验①、②中数据可知该反应为放热反应,900℃时的平衡常数应小于800℃时的平衡常数,假设实验④中K=1,则=1,b=0.06,综上所述,900℃达到平衡时b<0.06,D项错误。
12.(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 A项,v(N2O)=,从表中数据分析可知,反应速率不变,A项正确;N2O的分解反应不是可逆反应,反应终点速率为0,B项错误;C项,由半衰期的定义并结合表中数据可知,随着浓度减小,半衰期缩短,C项错误;D项,由转化率定义并结合表中数据可知,相同时间内,初始浓度越大,则转化率越小,D项错误。
13.(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 A项,ΔH-TΔS<0时反应才能自发进行,吸热反应ΔH>0,所以只有ΔS>0才有可能使ΔH-TΔS<0;D项,常温下,Fe遇浓硫酸会发生钝化,加热条件下二者反应生成SO2,没有H2生成,D项错误。
14.(2014课标Ⅰ,11,6分)溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如图所示,下列说法错误的是( )
A.溴酸银的溶解是放热过程
B.温度升高时溴酸银溶解速度加快
C.60℃时溴酸银的Ksp约等于6×10-4
D.若硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯
答案 A 由题给曲线知,升高温度,AgBrO3的溶解度增大,说明升高温度,AgBrO3的溶解平衡AgBrO3(s)Ag+(aq)+Br(aq)向右移动,故AgBrO3的溶解是吸热过程,A错误;温度越高,物质的溶解速度越快,B正确;60℃时饱和AgBrO3溶液的浓度c[AgBrO3(aq)]=c(Ag+)=c(Br)≈mol/L≈0.025mol/L,故Ksp(AgBrO3)=c(Ag+)·c(Br)=0.025×0.025≈6×10-4,C正确;KNO3中混有少量AgBrO3,因KNO3溶解度受温度影响很大,故可用重结晶方法提纯,D正确。
15.(2014江苏单科,15,4分)一定温度下,在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
容器编号
温度(℃)
起始物质的量(mol)
平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
Ⅰ
387
0.20
0.080
0.080
Ⅱ
387
0.40
Ⅲ
207
0.20
0.090
0.090
下列说法正确的是( )
A.该反应的正反应为放热反应
B.达到平衡时,容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D.若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol,则反应将向正反应方向进行
答案 AD 由Ⅰ、Ⅲ数据分析可知,降温CH3OH的转化率增大,平衡向正反应方向移动,正反应为放热反应,A项正确;B项,Ⅱ和Ⅰ对比,CH3OH(g)的起始浓度增大一倍,容器体积不变,相当于增大压强,而此反应为反应前后气体分子数不变的反应,增大压强平衡不移动,CH3OH体积分数不变,B项错误;Ⅲ比Ⅰ温度低,反应更慢,到达平衡所需时间更长,C项错误;D项,容器Ⅰ温度为387℃,平衡常数K===4,而此时浓度商Qc==<4,反应向正反应方向进行,D项正确。
16.(2016课标Ⅱ,27,14分)丙烯腈(CH2CHCN)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(CH2CHCHO)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 (14分)
(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
解析
(1)判断反应自发进行的趋势可从熵变和焓变两方面考虑,反应①和②的熵变不大,但焓变均较大,这是导致两个反应在热力学上趋势均很大的主要原因。
根据影响平衡移动的因素可知,提高丙烯腈平衡产率(即使反应①的平衡右移)的条件可以是降低温度、降低压强。
在影响反应速率的外界因素中,催化剂的影响最大,且不同的反应一般使用的催化剂也不同,因此催化剂是提高丙烯腈反应选择性的关键因素。
(2)温度升高,反应①的平衡常数变小,反应的活化能不变,高于460℃时,丙烯腈产率降低的原因可能是催化剂的活性降低、副反应增多,A、C正确。
(3)由反应①可知n(NH3)∶n(O2)∶n(C3H6)=1∶1.5∶1,由于O2在空气中所占体积分数约为,所以理论上进料气氨、空气、丙烯的体积比V(NH3)∶V(空气)∶V(C3H6)=1∶(1.5×5)∶1=1∶7.5∶1。
17.(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