高考化学二轮专题复习与测试专题二第8讲化学反应速率和化学平衡.docx

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高考化学二轮专题复习与测试专题二第8讲化学反应速率和化学平衡

专题二基本理论

第8讲化学反应速率和化学平衡

1.(2016·北京卷)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是(  )(导学号58870037)

A.抗氧化剂  B.调味剂

C.着色剂D.增稠剂

解析:

食品中添加抗氧化剂,目的是减慢食品的变质速率,与反应速率有关;调味剂的主要作用是补充、增强或增加食品的味道,与反应速率无关;着色剂又称食品色素,是以食品着色为主要目的,丰富和改善食品色泽的物质,与反应速率无关;增稠剂在食品中主要是赋予食品所要求的流变特性,改变食品的质构和外观,将液体、浆状食品形成特定形态,并使其稳定、均匀,提高食品质量,以使食品具有黏滑适口的感觉,与反应速率无关。

答案:

A

2.(2016·舟山模拟)将BaO2放入密闭的真空容器中,反应2BaO2(s)

2BaO(s)+O2(g)达到平衡。

保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,下列说法不正确的是(  )

A.平衡常数不变B.BaO量不变

C.氧气压强不变D.BaO2量增加

解析:

平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,A正确;保持温度不变,缩小容器容积,也就增大了压强,根据平衡移动原理,化学平衡向气体体积减小的方向移动,即向逆反应方向移动,所以BaO的量减小,B不正确;温度不变,平衡常数不变,其数值等于氧气的浓度,浓度不变,因此压强不变,正确;缩小容器容积,平衡逆向移动,故体系重新达到平衡时BaO2增加,D正确。

答案:

B

3.已知某化学实验的结果如下表:

实验序号

反应物

在相同温度下测得的反应速率v/mol/(L·min)

大小相同的金属片

酸溶液

1

镁条

1mol/L盐酸

v1

2

铁片

1mol/L盐酸

v2

3

铁片

0.1mol/L盐酸

v3

下列结论正确的是(  )

A.v1>v2>v3B.v3>v2>v1

C.v1>v3>v2D.v2>v3>v1

解析:

影响化学反应速率的主要因素是反应物自身的性质,由于镁的活动性比铁强,所以与相同浓度的盐酸反应时,镁条放出氢气的速率大,反应物浓度也影响反应速率,在一定范围内,速率与浓度成正比,故v2>v3。

答案:

A

4.向某密闭容器中充入1molX与2molY发生反应:

X(g)+2Y(g)

aZ(g) ΔH<0,达到平衡后,改变某一条件(温度或容器体积),X的平衡转化率的变化如图所示。

下列说法中正确的是(  )

A.a=2

B.T2>T1

C.A点的反应速率:

v正(X)=

v逆(Z)

D.用Y表示A、B两点的反应速率:

v(A)>v(B)

解析:

改变压强,X的平衡转化率不变,说明反应前后气体的化学计量数之和相等,所以a=3;此反应为放热反应,升高温度,X的平衡转化率减小,故T1>T2,所以v(B)>v(A)。

答案:

C

5.(2016·皖南模拟)在不同温度下,向VL密闭容器中加入0.5molNO和0.5mol活性炭,发生反应:

(导学号58870038)

2NO(g)+C(s)

N2(g)+CO2(g) ΔH=-QkJ/mol(Q>0),达到平衡时的数据如下:

温度/℃

n(C)/mol

n(CO2)/mol

T1

0.15

T2

0.375

下列有关说法正确的是(  )

A.由上述信息可推知:

T1>T2

B.T2℃时,若反应达平衡后再缩小容器的体积,c(N2)∶c(NO)增大

C.T1℃时,若开始时反应物的用量均减小一半,平衡后NO的转化率增大

D.T1℃时,该反应的平衡常数K=

解析:

A.根据题给反应和数据知,温度为T2时反应达平衡时n(CO2)=0.125mol,则温度由T1到T2,平衡逆向移动,该反应为放热反应,则改变的条件为升高温度,则:

T1<T2,故A错误;B.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,T2℃时,若反应达平衡后再缩小容器的体积(即增大压强),平衡不移动,c(N2)∶c(NO)不变,故B错误;C.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,T1℃时,若开始时反应物的用量均减小一半相当于减小压强,平衡不移动,再次平衡后NO的转化率不变,故C错误;D.T1℃时,该反应的平衡常数K=c(CO2)·c(N2)/c2(NO)=0.15×0.15/0.22=9/16(容积均为VL,计算过程中消去),故D正确。

答案:

D

【考纲再现】

【错题记录】

1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。

2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。

3.了解化学反应的可逆性。

4.了解化学平衡建立的过程。

理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算。

5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响,认识其一般规律。

6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

1.已知反应:

2NO(g)+Br2(g)===2NOBr(g)的活化能为akJ/mol,其反应机理如下:

①NO(g)+Br2(g)===NOBr2(g) 慢

②NO(g)+NOBr2(g)===2NOBr(g) 快

下列有关该反应的说法正确的是(  )

A.反应的速率主要取决于②的快慢

B.反应速率v(NO)=v(NOBr)=2v(Br2)

C.NOBr2是该反应的催化剂

D.该反应的焓变等于akJ/mol

解析:

A项,反应速率的快慢主要取决于慢反应①的速率;B项,反应速率之比等于化学计量数之比,根据总反应式知反应速率:

v(NO)=v(NOBr)=2v(Br2);C项,NOBr2是反应的中间产物,不是催化剂;D项,akJ/mol是总反应的活化能,不是焓变。

答案:

B

2.一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应:

2X(g)

Y(g)+Z(s),以下叙述不能说明该反应达到化学平衡状态的是(  )

A.混合气体的密度不再变化

B.反应容器中Y的质量分数不变

C.X的分解速率与Y的消耗速率相等

D.单位时间内生成1molY的同时生成2molX

解析:

X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时,才能说明反应达到平衡状态,故C项说明反应未达到平衡状态。

答案:

C

3.(2016·杭州模拟)处于平衡状态的反应:

2H2S(g)

2H2(g)+S2(g) ΔH>0,不改变其他条件的情况下合理的说法是(  )

(导学号58870136)

A.加入催化剂,反应途径将发生改变,ΔH也将随之改变

B.升高温度,正、逆反应速率都增大,H2S分解率也增大

C.增大压强,平衡向逆反应方向移动,将引起体系温度降低

D.若体系恒容,注入一些H2后达新平衡,H2浓度将减小

解析:

焓变是一个状态函数,与反应发生的途径无关,A项错误;温度升高,正逆反应速率均增大,因该反应是吸热反应,故平衡正向移动,H2S分解率增大,B项正确;该反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡逆向移动,逆反应是放热反应,会使体系温度升高,C项错误;体系中注入H2,体系将向H2浓度降低方向移动,但最终H2的浓度仍比原来增大,D项错误。

答案:

B

4.(2016·四川卷)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:

CH4(g)+H2O(g)

CO(g)+3H2(g)。

设起始

=Z,在恒压下,平衡时φ(CH4)的体积分数与Z和T(温度)的关系如图所示。

下列说法正确的是(  )

A.该反应的焓变ΔH>0

B.图中Z的大小为a>3>b

C.图中X点对应的平衡混合物中

=3

D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小

解析:

A.根据图示知温度越高,CH4的体积分数越小,说明平衡向右移动,所以该反应的焓变ΔΗ>0,正确;B.相同条件下Z越大,平衡时CH4的体积分数越小,所以图中Z的大小为b>3>a,错误;C.起始时

=3,反应过程中H2O和CH4等物质的量减小,所以平衡时

>3,错误;D.温度不变时,加压平衡逆向移动,甲烷的体积分数增大,错误。

答案:

A

5.向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应:

xA(g)+B(g)

2C(g)。

各容器的反应温度、反应物起始量,反应过程中C的浓度随时间变化关系分别用下图和下表表示:

容器

容积

0.5L

0.5L

1.0L

温度

T1

T2

T2

反应物起始量

0.5molA

1.5molB

0.5molA

1.5molB

2.0molA

6.0molB

下列说法正确的是(  )(导学号58870137)

A.T2时该反应的平衡常数K=0.8

B.由图可知:

T1<T2,且该反应为吸热反应

C.前10min乙、丙两容器中v(A)乙>v(A)丙

D.C的质量m:

m甲=m乙<2m丙

解析:

A.对于乙、丙两个容器来说,反应物的浓度后者是前者的2倍,达到平衡时产生的生成物的浓度后者也是前者的2倍,说明增大压强平衡不移动,故该反应是反应前后气体物质的量不变的反应,x=1。

以乙为研究对象,达到平衡时c(C)=1.0mol/L,c(A)=0.5mol/L,c(B)=2.5mol/L,所以该温度下该反应的化学平衡常数是K=

=0.8,A项正确;B.对于甲、乙两容器来说,只有温度不同,其他条件相同,由于乙先达到平衡,说明温度T1

乙<丙,浓度越大,反应速率越快,所以v(A)乙

答案:

A

6.(2015·四川卷)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(  )(导学号58870138)

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

解析:

A.550℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,由于保持了压强不变,相当于扩大了体积,平衡正向移动,A项错误。

B.根据图示可知,在650℃时,CO的体积分数为40%,根据反应方程式:

C(s)+CO2(g)

2CO(g),设开始加入1molCO2,反应掉了xmolCO2,则有:

 C(s) + CO2(g) 

 2CO(g)

始态:

  1mol      0

变化:

  xmol      2xmol

平衡:

 (1-x)mol   2xmol

因此有:

×100%=40%,解得x=0.25,即CO2的平衡转化率为

×100%=25%,故B项正确。

C项,由图可知,T℃时,CO与CO2的体积分数相等,在等压下充入等体积的CO和CO2,对原平衡无影响,平衡不移动,C项错误。

D.925℃时,CO的体积分数为96%,故Kp=

=23.04p总,D项错误。

答案:

B

7.某恒定温度下,在一个2L的密闭容器中,加入4molA和2molB进行如下反应:

3A(g)+2B(g)

4C(?

)+2D(?

),“?

”代表状态不确定。

反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molC,且反应前后压强之比为5∶4,则下列说法正确的是(  )

(导学号58870139)

A.该反应的化学平衡常数表达式是K=

B.此时B的平衡转化率是35%

C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大

D.增加C,B的平衡转化率不变

解析:

   3A(g)+2B(g)

4C(?

)+2D(?

起始/mol 4   2    0   0

变化/mol 1.2  0.8   1.6  0.8

平衡/mol 2.8  1.2   1.6  0.8

n(平)=(4+2)mol×

=4.8mol

由此推知:

C为固体或纯液体,D为气体,该反应的平衡常数表达式为K=

;平衡时B的转化率=

×100%=40%;增大该体系的压强,平衡向右移动,由于温度没变,化学平衡常数不变;由于C为固体或纯液体,增加C对平衡没有影响,B的平衡转化率不变。

答案:

D

8.(2016·全国Ⅲ卷)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。

反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。

离子

SO

SO

NO

NO

Cl-

c/(mol/L)

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ClO

+2SO

2SO

+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。

从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是

_____________________________________________________。

解析:

(1)NaClO2中Cl元素的化合价为+3,其化学名称为亚氯酸钠。

(2)①分析表中数据可知,NaClO2溶液脱硝过程中主要生成Cl-和NO

,结合电子守恒和元素守恒写出离子方程式:

4NO+3ClO

+4OH-===4NO

+3Cl-+2H2O。

该反应中只有NO是气体,增加压强,有利于NO的吸收,NO的转化率提高。

②由于吸收SO2和NO过程中生成H+,溶液中c(H+)不断增大,溶液的pH逐渐减小。

③由表中数据可知,相同时间内,c(SO

)比c(NO

)增加得多,说明脱硫反应速率大于脱硝反应速率,其原因除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同外,还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高。

(3)①由图可知,温度升高,SO2和NO的平衡分压pc对应的-lgpc逐渐减小,说明SO2和NO的平衡分压pc逐渐增大,则脱硫、脱硝反应逆向进行,平衡常数均减小。

②反应ClO

+2SO

2SO

+Cl-的平衡常数K的表达式为K=

(4)利用Ca(ClO)2替代NaClO2,形成CaSO4沉淀,平衡向产物方向移动,SO2转化率提高。

答案:

(1)亚氯酸钠

(2)①4NO+3ClO

+4OH-===4NO

+3Cl-+2H2O 提高 ②减小 ③大于

NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高

(3)①减小 ②K=

(4)形成CaSO4沉淀,反应平衡向产物方向移动,SO2转化率提高

9.(2016·枣庄模拟)生产中可用双氧水氧化法处理电镀含氰废水,某化学兴趣小组模拟该法探究有关因素对破氰反应速率的影响(注:

破氰反应是指氧化剂将CN-氧化的反应)。

(导学号58870140)

【相关资料】

①氰化物主要是以CN-和[Fe(CN)6]3-两种形式存在。

②Cu2+可作为双氧水氧化法破氰处理过程中的催化剂;Cu2+在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱,可以忽略不计。

③[Fe(CN)6]3-较CN-难被双氧水氧化,且pH越大,[Fe(CN)6]3-越稳定,越难被氧化。

【实验过程】

在常温下,控制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂Cu2+的浓度相同,调节含氰废水样品不同的初始pH和一定浓度双氧水溶液的用量,设计如下对比实验:

(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

实验

序号

实验

目的

初始

pH

废水样

品体积

/mL

CuSO4

溶液的

体积/

mL

双氧水

溶液的

体积/

mL

蒸馏水

的体积

/mL

为以下实验

操作参考

7

60

10

10

20

废水的初始

pH对破氰反应速率的影响

12

60

10

10

20

 ________

7

60

 ____

 ____

10

实验测得含氰废水中的总氰浓度(以CN-表示)随时间变化关系如图所示。

(2)实验①中20~60min时间段反应速率:

υ(CN-)=________mol/(L·min)。

(3)实验①和实验②结果表明,含氰废水的初始pH增大,破氰反应速率减小,其原因可能是__________________________________

_______________________________________________________

(填一点即可)。

在偏碱性条件下,含氰废水中的CN-最终被双氧水氧化为HCO

,同时放出NH3,试写出该反应的离子方程式

______________________________________________________。

(4)该兴趣小组同学要探究Cu2+是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用,请你帮助他设计实验并验证上述结论,完成下表中内容(己知:

废水中的CN-浓度可用离子色谱仪测定)。

实验步骤(不要写出具体操作过程)

预期实验现象和结论

解析:

(1)影响该反应的因素有pH以及双氧水的浓度,实验目的为废水的初始pH对破氰反应速率的影响和双氧水的浓度对破氰反应速率的影响,其它量应不变,而且总体积不变,蒸馏水的体积为10mL,所以双氧水的体积为20mL;

(2)根据v=

=0.0175mol/L·min;

(3)pH越大,[Fe(CN)6]3-越稳定,越难被氧化,所以破氰反应速率减小;因为氰废水中的CN一最终被双氧水氧化为HCO

,其中的碳由+2价变成+4价,1molCN-转移2mol的电子,而过氧化氢1mol也转移2mol的电子,所以CN一和H2O2的物质的量之比为1∶1,所以反应的离子方程式为:

CN-+H2O2+H2O===NH3↑+HCO

(4)分别取温度相同、体积、浓度相同的含氰废水的试样两等份,滴加过氧化氢,一份中加入少量的无水硫酸铜粉末,另一份不加,用离子色谱仪测定废水中的CN一浓度,如果在相同时间内,若甲试管中的CN-浓度小于乙试管中的CN-浓度,则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用,反之则不起催化作用。

答案:

(1)双氧水的浓度对破氰反应速率的影响 10 20 

(2)0.0175

(3)初始pH增大,催化剂Cu2+会形成Cu(OH)2沉淀,影响了Cu2+的催化作用(或初始pH增大,[Fe(CN)6]3-较中性和酸性条件下更稳定,难以氧化) CN-+H2O2+H2O===NH3↑+HCO

(4)

实验方案(不要求写出具体操作过程)

预期实验现象和结论

分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中,再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液,只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末,用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN-浓度

相同时间内,若甲试管中的CN-浓度小于乙试管中的CN-浓度,则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用;若两试管中的CN-浓度相同,则Cu2+对双氧水破氰反应不起催化作用

10.(2015·全国Ⅱ卷,改编)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。

发生的主要反应如下:

①CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)ΔH1=-99kJ/mol

②CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-58kJ/mol

③CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g)ΔH3=+41kJ/mol

回答下列问题:

(导学号58870141)

(1)反应①的化学平衡常数K表式为______________;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________(填曲线标记字母),其判断理由是_________________________________________

_____________________________________________________。

(2)合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。

α(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”),其原因是__________________;

图2中的压强由大到小为________,其判断理由是___________

_____________________________________________________。

解析:

(1)根据化学平衡常数的书写要求可知,反应①的化学平衡常数为K=c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)]。

反应①为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数K减小,故曲线a符合要求。

(2)由图2可知,压强一定时,CO的平衡转化率随温度的升高而减小,其原因是反应①为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,反应③为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,又使产生CO的量增大,而总结果是随温度升高,CO的转化率减小。

反应①的正反应为气体分子数减小的反应,温度一定时,增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强的影响,因此增大压强时,CO的转化率提高,故压强p1、p2、p3的关系为p1<p2<p3。

答案:

(1)K=

[或Kp=

]

a 反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小

(2)减小 升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低

p3>p2>p1 相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转

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