高考化学三轮冲刺专题提升练习卷化学反应速率与化学平衡原理.docx

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高考化学三轮冲刺专题提升练习卷化学反应速率与化学平衡原理

化学反应速率与化学平衡原理

1．2017年11月联合国气候大会在德国波恩开幕，CO2的回收利用再一次提上了日程。

I利用CO2制取丙烯（C3H6）

（1）用CO2催化加氢可制取丙烯的原理为:

3CO2（g）+9H2（g）

C3H6（g）+6H2O（g）△H。

已知热化学方程式如下

①2C2H6（g）+9O2（g）=6CO2（g）+6H2O（l）△H1;

②2H2O（g）=2H2（g）+O2（g）ΔH2;

③H2O（g）==H2O（l）△H3;

则制取丙烯反应的△H=______（用△H1、△H2、△H3表示）。

（2）以稀磷酸为电解质溶液，以石墨为电极，利用太阳能电池将CO2转化为丙烯的工作原理如下图所示。

①电解池中的交换膜为_______:

（填“阴”或“阳"）离子交换膜，通过交换的离子是_______（填离子符号）。

②阴极的电极反应为_____________________________。

II.利用CO2制取二甲醚（CH3OCH3）

（3）将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:

2CO2（g）+6H2（g）

CH3OCH3（g）+3H2O（g）。

已知一定条件下，该反应中CO2的平衡转化率随温度、投料

比n（H2）/n（CO2）]的变化曲线如下左图:

①在其他条件不变时，在右图中画出平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比n（H2）/n（CO2）交化的曲线图____________。

②某温度下将2.0molCO2（g）和6.0molH2（g）充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时改变压强和温度，平衡体系中CH3OCH3（g）的物质的量分数变化情况如下图所示，关于温度和压强的关系判断正确的是____________。

A．P4>P3>P2>P1B.T4>T3>T2>T1C．P1>P2>P3>P4D．T1>T2>T3>T4.

III利用CO2制取甲醇（CH3OH）

用CO2催化加氢制取甲醇的反应为CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）△H=-bkJ·mol—1（b>0）。

T℃时，将1molCO2和4molH2充入的密闭溶液中，测得H2的物质的量随时间变化如图中实线所示

（4）不能证明该反应达到化学平衡状态的是___________。

A．气体的总压强不变

B．CH3OH（g）和H2O（g）的物质的量之比不变

C．混合气体的密度不再不变

D．单位时间内断裂3NA个H—H健同时形成2NA个C=O键

（5）仅改变某个反应条件再进行两次实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线I、II所示。

曲线Ⅱ对应的实验条件改变是_____________。

【答案】3△H3－1/2△H1－9/2△H2阳H+3CO2+18e—+18H+==C3H6+6H2O②

（大致方向正确既可以给分，但与3对应的必须是最高点）CDBC增大压强（或增大CO2的浓度）

2．CO2的大量排放不仅会造成温室效应还会引起海水中富含二氧化碳后酸度增加，可能会杀死一些海洋生物，甚至会溶解掉部分海床，从而造成灾难性的后果。

所以二氧化碳的吸收和利用成为当前研究的重要课题。

（1）工业上以CO2与H2为原料合成甲醇，再以甲醇为原料来合成甲醚。

已知：

CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H1

2CH3OH（g）⇌CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-24.5kJ•mol﹣1

2CO2（g）+6H2（g）⇌CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H3=-122.5kJ•mol﹣1

甲醇的电子式为________________；△H1=________kJ·mol-1

（2）某科研小组探究用活性炭处理汽车尾气的可行性，在T1℃体积为2L的恒温密闭容器中进行了实验，并根据实验数据绘制了如下图像，其中X代表NO浓度变化，Y代表N2和CO2浓度变化：

①若15min，后升高到一定温度，达到新平衡后容器中N2、CO2、NO的浓度之比为1：

1：

3，到达到新平衡时CO2的反应速率与图中a点相比较，速率_____（填“增大”、“减小”或“不变”），此时平衡常数K与T1℃相比_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。

②T1℃时该反应的平衡常数为_________________。

③如上图所示，若15min后改变了一个条件，t时刻建立新的平衡，b点坐标（0.6，t），c点坐标（0.3，t）。

则改变的条件可能是_______（填序号）。

a．扩大容器体积b．升高温度c．使用合适催化剂d．移走部分NO

（3）已知：

H2CO3的电离常数Ka1=4.4×10-7，Ka2=5×10-11。

25℃时若用1L1mol·L-1的NaOH溶液吸收CO2，当溶液中c（CO32-）：

c（H2CO3）=2200，此时该溶液的pH值为________________。

（4）以熔融K2CO3为电解质的甲醚燃料电池，具有能量转化率高，储电量大等特点，则该电池的负极电极反应式为______________________。

【答案】

－49增大减小4ad10CH3OCH3－12e－＋6CO32－=8CO2＋3H2O

3．TiO2和TiCl4均为重要的工业原料。

已知：

Ⅰ.TiCl4（g）+O2（g）

TiO2（s）+2Cl2（g）ΔH1=-175.4kJ·mol-1

Ⅱ.2C（s）+O2（g）

2CO（g）ΔH2=-220.9kJ·mol-1

请回答下列问题：

（1）TiCl4（g）与CO（g）反应生成TiO2（s）、C（s）和氯气的热化学方程式为_____________________。

升高温度，对该反应的影响为___________________________________。

（2）若反应Ⅱ的逆反应活化能表示为EkJ·mol-1，则E________220.9（填“>”“<”或“=”）。

（3）t℃时，向10L恒容密闭容器中充入1molTiCl4和2molO2，发生反应Ⅰ。

5min达到平衡时测得TiO2的物质的量为0.2mol。

①0~5min内，用Cl2表示的反应速率v（Cl2）=__________。

②TiCl4的平衡转化率a=__________________。

③下列措施，既能加快逆反应速率又能增大TiCl4的平衡转化率的是__________（填选项字母）。

A．缩小容器容积B．加入催化剂C．分离出部分TiO2D．增大O2浓度

④t℃时，向10L恒容密闭容器中充入3molTiCl4和一定量O2的混合气体，发生反应Ⅰ，两种气体的平衡转化率（a）与起始的物质的量之比（

）的关系如图所示：

能表示TiCl4平衡转化率的曲线为__________（填“L1”或“L2”）；M点的坐标为___________。

【答案】TiCl4（g）+2CO（g）=TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）ΔH=+45.5 kJ·mol-1反应速率加快，平衡正向移动，反应物的转化率增大>0.008mol·L-1·min-120%DL2（1，

）

4．CO、CO2是火力发电厂释放出的主要尾气，它们虽会对环境造成负面影响，但也是重要的化工原料，其回收利用是环保领域研究的热点课题。

（1）CO与Cl2在催化剂的作用下合成光气（COCl2）。

某温度下，向2L的密闭容器中投入一定量的CO与Cl2，在催化剂的作用下发生反应：

CO（g）+Cl2（g）

COCl2（g）ΔH=akJ/mol。

反应过程中测定的部分数据如下表：

t/min

n（CO）/mol

n（Cl2）/mol

0

1.20

0.60

1

0.90

2

0.80

4

0.20

①反应从开始到2min末这一段时间内的平均速率v（COCl2）=_____mol/（L·min）。

②在2min~4min间，v（Cl2）正______v（Cl2）逆（填“＞”、“＜”或“=”），该温度下K=____________。

③已知X、L可分别代表温度或压强，图1表示L不同时，CO的转化率随X的变化关系。

L代表的物理量是_____________；a_________0（填“＞”、“＜”或“=”）。

（2）在催化剂作用下NO和CO可转化为无毒气体：

2CO（g）+2NO（g）

2CO2（g）+N2（g）△H

①已知：

N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H1=+180.0kJ/mol

2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H2=-221.0kJ/mol

2C（s）+2O2（g）=2CO2（g）△H3=-787.0kJ/mol

则ΔH=____________。

②研究表明：

在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。

某同学设计了三组实验（实验条件已经填在下面的实验设计表中）。

实验的设计目的是___________________________。

实验编号

T（℃）

NO初始浓度（mol•L-1）

CO初始浓度（mol•L-1）

催化剂的比表面积（m2•g-1）

Ⅰ

280

1.20×10-3

5.80×10-3

82

Ⅱ

280

1.20×10-3

5.80×10-3

124

Ⅲ

350

1.20×10-3

5.80×10-3

124

（3）在强酸性的电解质水溶液中，惰性材料作电极，电解CO2可得到多种燃料，其原理如图2所示。

①b为电源的_______（填“正”或“负”）极，电解时，生成丙烯的电极反应式是__________________。

②侯氏制碱法中可利用CO2、NH3、NaCl等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。

已知H2CO3的Ka1=4.3×10-7mol•L-1、Ka2=5.6×10-11mol•L-1，NaHCO3溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_____________________________________

【答案】0.1=5压强<ΔH=-746kJ·mol-1探究温度和催化剂比表面积对化学反应速率的影响正3CO2+18H++18e-=C3H6+6H2Oc （Na+） >c（HCO3-） >c（OH-）>c（H+） >c（CO32-）

5．氮的化合物在生产生活中广泛存在。

（1）①氯胺（NH2Cl）的电子式为________。

可通过反应NH3（g）＋Cl2（g）=NH2Cl（g）＋HCl（g）制备氯胺，已知部分化学键的键能如右表所示（假定不同物质中同种化学键的键能一样），则上述反应的ΔH=_________。

化学键

键能/（kJ·mol-1）

N-H

391.3

Cl-Cl

243.0

N-Cl

191.2

H-Cl

431.8

②NH2Cl与水反应生成强氧化性的物质，可作长效缓释消毒剂，该反应的化学方程式为________。

（2）用焦炭还原NO的反应为：

2NO（g）+C（s）

N2（g）+CO2（g），向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温（反应温度分别为400℃、400℃、T℃）容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n（NO）随反应时间t的变化情况如下表所示：

t/min

0

40

80

120

160

n（NO）（甲容器）/mol

2.00

1.50

1.10

0.80

0.80

n（NO）（乙容器）/mol

1.00

0.80

0.65

0.53

0.45

n（NO）（丙容器）/mol

2.00

1.45

1.00

1.00

1.00

①该反应为____________（填“放热”或“吸热”）反应。

②乙容器在200min达到平衡状态，则0～200min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v（NO）=_________。

（3）用焦炭还原NO2的反应为：

2NO2（g）+2C（s）

N2（g）+2CO2（g），在恒温条件下，1molNO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：

①A、B两点的浓度平衡常数关系：

Kc（A）_____Kc（B）（填“＜”或“＞”或“=”）。

②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是______（填“A”或“B”或“C”）点。

③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp（C）=______（Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。

【答案】

+11.3kJ/mol-1NH2Cl＋H2O

NH3＋HClO或NH2Cl＋2H2O

NH3H2O＋HClO放热0.003mol·L-1·min-1=A2MPa

6．氨在工农业生产中应用广泛，可由N2、H2合成NH3。

（1）天然气蒸汽转化法是前获取原料气中H2的主流方法。

CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2，其能量变化示意图如下：

结合图像，写出CH4通过蒸汽转化为CO2和H2的热化学方程式______________________。

（2）利用透氧膜，一步即获得N2、H2，工作原理如图所示（空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计）

①起还原作用的物质是_________________________。

②膜I侧所得气体

=2，CH4、H2O、O2反应的化学方程式是______________________。

（3）甲小组模拟工业合成氨在一恒温恒容的密闭容器中发生如下反应：

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）ΔH<0。

t1时刻到达平衡后，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如图所示，下列说法正确的是____________

A．Ⅰ、Ⅱ两过程到达平衡时，平衡常数：

KⅠ

B．Ⅰ、Ⅱ两过程到达平衡时，NH3的体积分数：

Ⅰ<Ⅱ

C．Ⅰ、Ⅱ两过程到达平衡的标志：

混合气体密度不再发生变化

D．t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加N2和H2混合气

（4）乙小组模拟不同条件下的合成氨反应，向容器充入9.0mol N2 和23.0mol H2，图为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强（P ）的关系图。

①T1、T2、T3 由大到小的排序为______________________________。

②在T2、60MPa 条件下，比较A点v 正 ___v 逆（填“＞”、“＜”或“=”），理由是_____________________。

③计算T2、60Mpa 平衡体系的平衡常数Kp=__________。

（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数）

【答案】CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+165.4kJ/molCH410CH4+8H2O+O2=10CO+28H2DT3>T2>T1>在T2、60Mpa时A点未达到平衡时的体积分数,反应向正向进行,所以v（正）>v（逆）0.043（MPa）-2或0.0427（MPa）-2

7.砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。

回答下列问题：

（1）画出砷的原子结构示意图____________。

（2）工业上常将含砷废渣（主要成分为As2S3）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。

写出发生反应的化学方程式________。

该反应需要在加压下进行，原因是________________________。

（3）已知：

As（s）+

H2（g）+2O2（g）=H3AsO4（s）ΔH1

H2（g）+

O2（g）=H2O（l）ΔH2

2As（s）+

O2（g）=As2O5（s）ΔH3

则反应As2O5（s）+3H2O（l）=2H3AsO4（s）的ΔH=_________。

（4）298K时，将20mL3xmol·L−1Na3AsO3、20mL3xmol·L−1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：

（aq）+I2（aq）+2OH−（aq）

（aq）+2I−（aq）+H2O（l）。

溶液中c（

）与反应时间（t）的关系如图所示。

①下列可判断反应达到平衡的是__________（填标号）。

a．溶液的pH不再变化

b．v（I−）=2v（

）

c．c（

）/c（

）不再变化

d．c（I−）=ymol·L−1

②tm时，v正_____v逆（填“大于”“小于”或“等于”）。

③tm时v逆_____tn时v逆（填“大于”“小于”或“等于”），理由是_____________。

④若平衡时溶液的pH=14，则该反应的平衡常数K为___________。

【答案】

（1）

（2）2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S

增加反应物O2的浓度，提高As2S3的转化速率（3）2△H1-3△H2-△H3

（4）①ac②大于③小于tm时生成物浓度较低④

8.丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。

回答下列问题：

（1）正丁烷（C4H10）脱氢制1-丁烯（C4H8）的热化学方程式如下：

①C4H10（g）=C4H8（g）+H2（g）ΔH1

已知：

②C4H10（g）+

O2（g）=C4H8（g）+H2O（g）ΔH2=−119kJ·mol−1

③H2（g）+

O2（g）=H2O（g）ΔH3=−242kJ·mol−1

反应①的ΔH1为________kJ·mol−1。

图（a）是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_________0.1（填“大于”或“小于”）；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是__________（填标号）。

A．升高温度B．降低温度C．增大压强D．降低压强

（2）丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂），出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。

图（b）为丁烯产率与进料气中n（氢气）/n（丁烷）的关系。

图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是___________。

（3）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。

丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________、____________；590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_____________。

【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