历届高考真题备选题库第七章 化学反应速率和化学平衡.docx
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历届高考真题备选题库第七章化学反应速率和化学平衡
2010~2014年高考真题备选题库
第七章 化学反应速率和化学平衡
第1节化学反应速率及其影响因素
1.(2014·课标Ⅰ)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-¨D¡úH2O+IO- 慢
H2O2+IO-¨D¡úH2O+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)
解析:
选A H2O2的分解反应主要是由第一个反应决定的,I-浓度越大,反应速率越快,A项正确;根据总反应可确定该反应的催化剂为I-,而IO-为中间产物,B项错误;根据所给信息无法确定反应活化能,C项错误;反应速率关系为v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2),D项错误。
2.(2014·四川理综)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/¡æ
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
¢Ù
700
0.40
0.10
0.090
¢Ú
800
0.10
0.40
0.080
¢Û
800
0.20
0.30
a
¢Ü
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是( )
A.实验¢Ù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¡Á10-2mol/(L·min)
B.实验¢Ú中,该反应的平衡常数K=2.0
C.实验¢Û中,达到平衡时,X的转化率为60%
D.实验¢Ü中,达到平衡时,b>0.060
解析:
选C A.根据方程式可知在5min内反应生成的n(N)等于生成的n(M),则v(N)=
=1¡Á10-3mol/(L·min),该项错误;B.根据表格中数据可知平衡时c(X)=0.002mol/L、c(Y)=0.032mol/L、c(N)=c(M)=0.008mol/L,则平衡常数K=
=
=1.0,该项错误;C.因该反应在800¡æ时平衡常数为1,设反应中转化的X的物质的量为x,则有(0.20-x)¡Á(0.30-x)=x·x,故x=0.12mol,X的转化率为
¡Á100%=60%,该项正确;假设在900¡æ时,该反应的平衡常数也为1.0,根据实验¢Ü中的数据可知b=0.060mol,由¢Ù中数据可知在700¡æ时平衡常数约为2.6,结合800¡æ时平衡常数为1.0可知,温度越高,该平衡常数越小,平衡逆向移动,故b<0.060,该项错误。
3.(2014·北京理综)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)¡Ö3.3¡Á10-2mol/(L·min)
B.6~10min的平均反应速率:
v(H2O2)<3.3¡Á10-2mol/(L·min)
C.反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol/L
D.反应至6min时,H2O2分解了50%
解析:
选C 根据题目信息可知,0~6min,生成22.4mL(标准状况)氧气,消耗0.002molH2O2,则v(H2O2)¡Ö3.3¡Á10-2mol/(L·min),A项正确;随反应物浓度的减小,反应速率逐渐降低,B项正确;反应至6min时,剩余0.002molH2O2,此时c(H2O2)=0.20mol/L,C项错误;反应至6min时,消耗0.002molH2O2,转化率为50%,D项正确。
4.(2014·重庆理综)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
解析:
选C 根据图示可知,T1>T2,温度越高平衡时c(X)越高,则逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,M点X的转化量小于W点X的转化量,M点放出的热量小于W点放出的热量,A项错误;T2下,Δt=t1,Δc(Y)=
mol·L-1,v(Y)=
mol·L-1·min-1,B项错误;M点温度比W点温度高,所以M点的正反应速率大于W点的逆反应速率,而W点的逆反应速率大于N点的逆反应速率,则M点的正反应速率大于N点的逆反应速率,C项正确;由于是恒容下反应,再加入一定量X,相当于增加压强,平衡向正反应方向移动,再次平衡时X的转化率增大,D项错误。
5.(2014·安徽理综)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)
解析:
选A A项正确,由图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,说明此反应是放热反应,所以升高温度,平衡将逆向移动,平衡常数减小;B项错误,v(NO2)应等于0.2mol·L-1·s-1;C项错误,加入催化剂,平衡不发生移动;D项错误,达平衡时,增大c(O2),平衡逆向移动,NO2的转化率会减小。
6.(2014·天津理综)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
解析:
选D 根据ΔG=ΔH-TΔS,放热和熵增有利于反应自发进行,放热的熵增反应一定能自发进行,而吸热且熵减小的反应一定不能自发进行,A项正确;氢氟酸对二氧化硅有腐蚀作用,不能用玻璃瓶存放,B项正确;甲烷水合物也称¡°可燃冰¡±,是甲烷气体和水分子形成的晶体,C项正确;铁遇浓硫酸发生钝化,不能生成氢气,D项错误。
7.(2013·福建理综)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,根据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¡æ间溶液变蓝时间,55¡æ时未观察到溶液变蓝,实验结果如上图。
据图分析,下列判断不正确的是( )
A.40¡æ之前与40¡æ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¡Á10-5mol·L-1·s-1
D.温度高于40¡æ时,淀粉不宜用作该实验的指示剂
解析:
选B 本题考查化学反应速率和化学平衡知识,意在考查考生对图象的分析判断能力、信息的挖掘能力和知识的应用能力。
由题给图象可知,温度低于40¡æ时,温度升高,溶液变蓝的时间短,但温度高于40¡æ时情况相反,A项正确;因为b、c两点的温度不同,反应速率不可能相等,B项错误;图中a点,所用的时间为80s,则NaHSO3的反应速率为:
(0.020mol·L-1¡Á10.0mL¡Á10-3L/mL)÷(50mL×10-3L/mL)÷80s=5.0¡Á10-5mol·L-1·s-1,C项正确;由题给条件,55¡æ时未观察到溶液变蓝可知,所以温度高于40¡æ时,淀粉易糊化,不宜作该实验的指示剂,D项正确。
8.(2013·山东理综)对于反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在其他条件不变的情况下( )
A.加入催化剂,改变了反应的途径,反应的ΔH也随之改变
B.改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变
C.升高温度,反应速率加快,反应放出的热量不变
D.若在原电池中进行,反应放出的热量不变
解析:
选B 本题考查化学平衡的移动与热化学知识,意在考查考生运用化学平衡知识解决实际问题的能力。
加入催化剂,平衡不移动,放出的热量不变,A项错误;反应前后气体分子数不变,改变压强,平衡不移动,B项正确;升高温度,平衡向逆反应方向移动,反应放出的热量减少,C项错误;原电池中化学能主要转化为电能,D项错误。
9.(2013·江苏)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¢ñ、¢ò、¢ó,在¢ñ中充入1molCO和1molH2O,在¢ò中充入1molCO2和1molH2,在¢ó中充入2molCO和2molH2O,700¡æ条件下开始反应。
达到平衡时,下列说法正确的是( )
A.容器¢ñ、¢ò中正反应速率相同
B.容器¢ñ、¢ó中反应的平衡常数相同
C.容器¢ñ中CO的物质的量比容器¢ò中的多
D.容器¢ñ中CO的转化率与容器¢ò中CO2的转化率之和小于1
解析:
选CD 本题考查化学反应速率和化学平衡,意在考查考生对化学反应速率和化学平衡的理解能力。
容器¢ñ中反应从正反应建立平衡,正反应速率逐渐减小,¢ò中反应从逆反应建立平衡,正反应速率逐渐增大,因此正反应速率不同,A项错误;容器¢ñ、¢ó中反应放出的热量不同,由于容器绝热,因此反应温度不同,平衡常数不同,B项错误;容器¢ñ中反应达平衡的过程放出热量,容器¢ò中反应达平衡的过程吸收热量,因正反应放热,逆反应吸热,因此两容器中反应进行的程度均小于恒温容器中的,则容器¢ñ中CO的物质的量比容器¢ò中的多,容器¢ñ中CO的转化率与容器¢ò中CO2的转化率之和小于1,C、D正确。
10.(2012·安徽理综)一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:
SO2(g)+2CO(g)催化剂,2CO2(g)+S(l) ΔH<0
若反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关说法正确的是( )
A.平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变
B.平衡时,其他条件不变,分离出硫,正反应速率加快
C.平衡时,其他条件不变,升高温度可提高SO2的转化率
D.其他条件不变,使用不同催化剂,该反应的平衡常数不变
解析:
正反应是气体分子数减小的反应,因此平衡前,随着反应的进行容器内压强不断变化,A项错;因硫为液态,故平衡时,其他条件不变,分离出硫,反应速率不变,B项错;正反应是放热反应,故升高温度,平衡逆向进行,SO2的转化率降低,C项错;其他条件不变时,使用不同的催化剂,只能改变反应速率,不影响平衡的移动,故反应的平衡常数不变,D项正确。
答案:
D
11.(2011·安徽理综)电镀废液中Cr2O
可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):
Cr2O
(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)?
?
2PbCrO4(s)+2H+(aq) ΔH<0该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是( )
解析:
本题考查化学平衡及图象分析,意在考查考生对化学平衡移动、化学平衡常数、物质转化率等概念的理解以及对化学图象的认识.该反应放热(ΔH<0),升温平衡逆向移动,平衡常数K减小,A项正确;B项pH增大时,c(OH-)增大,平衡正向移动,Cr2O
转化率升高,B项错误;温度升高,化学反应速率增大,C项错误;c(Pb2+)增大时,平衡正向移动,n(Cr2O
)减小,D项错误.
答案:
A
12.(2010·福建理综)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如图所示,计算反应4~8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度,结果应是( )
A.2.5μmol·L-1·min-1和2.0μmol·L-1
B.2.5μmol·L-1·min-1和2.5μmol·L-1
C.3.0μmol·L-1·min-1和3.0μmol·L-1
D.5.0μmol·L-1·min-1和3.0μmol·L-1
解析:
本题考查化学反应速率的计算,意在考查考生对图表的分析能力和数据的处理能力.4~8min间化合物Bilirubin的浓度变化为Δc=10μmol·L-1,则v(Bilirubin)=
=2.5μmol·L-1·min-1;根据图示,每隔4min化合物Bilirubin的浓度减小一半,则16min时化合物Bilirubin的浓度为8min时浓度的1/4,故16min时其浓度为10µmol·L-1×1/4=2.5μmol·L-1,B项正确.
答案:
B
第二节化学平衡状态化学平衡的移动
1.(2014·江苏单科)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
(¡æ)
起始物质的量(mol)
平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
¢ñ
387
0.20
0.080
0.080
¢ò
387
0.40
¢ó
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¢ñ中的CH3OH体积分数比容器¢ò中的小
C.容器¢ñ中反应到达平衡所需时间比容器¢ó中的长
D.若起始时向容器¢ñ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol,则反应将向正反应方向进行
解析:
选AD 由题给表格中的¢ñ、¢ó可知:
温度越低,生成物的量越多,说明升高温度平衡逆向移动,则此反应的正反应为放热反应,A选项正确;这是一个反应前后气体分子数不变的反应,达到平衡后,容器¢ñ和¢ò中甲醇的体积分子数相同,B选项错误;容器¢ñ中温度高,反应速率快,达到平衡所需的时间短,C选项错误;根据387¡æ时,K=
=4,Qc=
=
2.(2014·天津理综)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:
N2(g)+3H2(g)?
?
2NH3(g)
ΔH=-92.4kJ·mol-1
一种工业合成氨的简易流程图如下:
(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。
一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(2)步骤¢ò中制氢气原理如下:
¢ÙCH4(g)+H2O(g)?
?
CO(g)+3H2(g)
ΔH=+206.4kJ·mol-1
¢ÚCO(g)+H2O(g)?
?
CO2(g)+H2(g)
ΔH=-41.2kJ·mol-1
对于反应¢Ù,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是________。
a.升高温度 b.增大水蒸气浓度
c.加入催化剂d.降低压强
利用反应¢Ú,将CO进一步转化,可提高H2产量。
若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为__________________。
(3)图1表示500¡æ、60.0MPa条件下,原料气投料比平衡时NH3体积分数的关系。
根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:
________________。
(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。
(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)__________。
简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:
__________________________。
解析:
(1)由题意可知空气中的O2将-2价硫氧化为硫单质,同时生成NH3·H2O,根据得失电子守恒将方程式配平即可。
(2)反应¢Ù为气体物质的量增大的吸热反应,降低压强使平衡右移,但反应速率减小,d错;催化剂不能改变反应限度,即不能改变H2百分含量,c错;增大水蒸气浓度虽可使反应速率增大且使平衡右移,但平衡体系中H2的百分含量却减小,b错;升高温度可使反应速率增大,且平衡右移,H2百分含量增大,a对。
CO与H2O(g)的反应中,反应体系的气体物质的量不变,而1molCO与H2的混合气体参加反应生成1.18molCO、CO2和H2的混合气,说明有0.18molH2O(g)参加反应,则参加反应的CO也为0.18mol,则其转化率为
¡Á100%=90%。
(3)由图1可以看出,当N2与H2物质的量之比为1¡Ã3时,NH3的平衡体积分数最大,为42%。
设平衡时转化的N2的物质的量为xmol,由三段式:
N2 + 3H2 ?
?
2NH3
n(起始)(mol):
130
n(转化)(mol):
x3x2x
n(平衡)(mol):
1-x3-3x2x
¡Á100%=42%,解得x¡Ö0.59,则平衡时N2的体积分数为
¡Á100%¡Ö14.5%。
(4)作图时要注意开始时NH3物质的量不断增多,是因为反应正向进行(反应未达平衡),当反应达到平衡后,此时再升高温度,平衡逆向移动,NH3的物质的量减小。
答案:
(1)2NH4HS+O2
2NH3·H2O+2S¡ý
(2)a 90% (3)14.5%
(4)如图
(5)¢ô 对原料气加压;分离液氨后,未反应的N2、H2循环使用
3.(2014·天津理综)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<c2)
解析:
选A 由表中数据可知,N2O的反应速率为一定值,与其浓度大小无关,半衰期与浓度呈正比关系,转化率与浓度大小无关,故A项正确,B、C、D项错误。
4.(2013·安徽理综)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
解析:
选A 本题考查化学平衡图象,意在考查考生对化学平衡移动原理的理解能力。
温度升高,平衡正向移动,混合气体的密度增大,A项正确;增大CO的物质的量,平衡正向移动,但CO2与CO的物质的量之比减小,B项错误;增大SO2的浓度,平衡逆向移动,但平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数K不变,C项错误;增大MgSO4的质量,平衡不移动,CO的转化率不变,D项错误。
5.(2012·全国理综)合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是( )
A.增加压强 B.降低温度
C.增大CO的浓度D.更换催化剂
解析:
选项A,该反应为反应前后气体分子数相等的反应,压强对CO的转化率无影响;选项B,该反应为放热反应,降低温度有利于化学平衡向右移动,提高CO的转化率;增大CO的浓度会降低CO的转化率;选项D,更换催化剂不能使化学平衡发生移动。
答案:
B
6.(2012·重庆理综)在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:
a(g)+b(g)?
?
2c(g);ΔH1<0
x(g)+3y(g)?
?
2z(g);ΔH2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所作的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入惰性气体,c的物质的量不变
B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高
C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变
D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
解析:
等压时,通入惰性气体后,第二个反应平衡向左移动,反应器内温度升高,第一个反应平衡向左移动,c的物质的量减小,选项A错误。
等压下通入z气体,第二个反应平衡向逆反应方向(放热反应方向)移动,所以体系温度升高,选项B正确。
选项C,由于容器体积不变,通入惰性气体不影响各种物质的浓度,所以各反应速率不变。
选项D,等容时,通入z气体,第二个反应平衡向逆反应方向移动,y的物质的量浓度增大。
答案:
A
7.(2011·江苏)下列说法正确的是( )
A.一定温度下,反应MgCl2(l)===Mg(l)+Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0
B.水解反应NH
+H2O?
?
NH3·H2O+H+达到平衡后,升高温度平衡逆向移动
C.铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应
D.对于反应2H2O2===2H2O+O2¡ü,加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率
解析:
本题考查化学反应原理中的热效应、电化学和化学平衡等知识,意在考查考生综合运用化学反应原理知识的能力.A项,分解反应是吸热反应,故ΔH>0,由于产物中有气体,故ΔS>0,正确;B项,水解反应是吸热反应,升温时水解平衡正向移动,不正确;C项,铅蓄电池放电时负极发生氧化反应,充电时阳极也发生氧化反应,故不正确;D项,升温可使化学反应速率加快,而加入的MnO2是催化剂,故也能使化学反应速率加快,正确.
答案:
AD
8.(2011·重庆理综)一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是( )
A.CO2(g)+2NH3(g)?
?
CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH<0
B.CO2(g)+H2(g)?
?
CO(g)+H2O(g);ΔH>0
C.CH3CH2OH(g)?
?
CH2===CH2(g)