上海市高考化学易错点16化学反应速率和化学平衡模拟题训练含答案.docx
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上海市高考化学易错点16化学反应速率和化学平衡模拟题训练含答案
易错点16化学反应速率和化学平衡
大题冲关
1.工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。
通过对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
(1)已知:
H2的燃烧热为285.8kJ·mol-1H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44kJ/mol
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH=+133kJ/mol
①在催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和另一种无毒物质的热化学方程式为:
___________________________________。
②反应2NO2(g)=N2(g)+2O2(g),设起始时容器中只有NO2,平衡时三种物质的物质的量与温度关系如图所示。
则A点时,NO2的转化率为_______________。
B点时,设容器的总压为aPa,则平衡常数Kp为____(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)向2L密闭容器中加入2molCO2和6molH2,在适当的催化剂作用下,下列反应能自发进行:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)。
①该反应ΔH_______0(填“>”、“<”或“=”)
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________。
(填字母)
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.1molCO2生成的同时有3molH—H键断裂
c.CO2的转化率和H2的转化率相等
d.混合气体的密度保持不变
③反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g),在起始温度(T1℃)、体积相同(2L)的两密闭容器中,改变条件,反应过程中部分数据见下表:
反应时间
CO2/mol
H2/mol
CH3OH/mol
H2O/mol
反应Ⅰ:
恒温恒容
0min
2
6
0
0
10min
4.5
20min
1
30min
1
反应Ⅱ:
绝热恒容
0min
0
0
2
2
反应Ⅰ,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=____________。
达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比:
平衡常数K(I)____________K(II)(填“>”、“<”或“=”);平衡时CH3OH的浓度c(I)____________c(II)(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1100.2kJ·mol-150%aPa>
2.工业废气、汽车尾气排放出的SO2、NOx等,是形成雾霾的重要因素。
霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子形成的烟雾。
(1)NOx和SO2在空气中存在下列平衡:
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)△H=-113.0kJ·mol-1,2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)△H=-196.6kJ·mol-1,SO2通常在二氧化氮的存在下,进一步被氧化,生成SO3。
①写出NO2和SO2反应的热化学方程式为__________________________。
②随温度升高,该反应化学平衡常数变化趋势是____________。
(填“增大”或“减小”或“不变”)
(2)提高2SO2+O2
2SO3反应中SO2的转化率,是减少SO2排放的有效措施。
①T温度时,在1L的密闭容器中加入2.0molSO2和1.0molO2,5min后反应达到平衡,二氧化硫的转化率为50%,该温度下反应的平衡常数K=_______。
②在①中条件下,反应达到平衡后,改变下列条件,能使SO2的转化率提高的是_________(填字母)。
a.温度和容器体积不变,充入1.0molHeb.温度和容器体积不变,充入1.0molO2
c.在其他条件不变时,减少容器的体积d.在其他条件不变时,升高体系温度
(3)汽车尾气是氮氧化物的一个主要来源。
汽缸中生成NO的反应为:
N2(g)+O2(g)
2NO(g)△H>0
汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO的排放量越大,其原因是_______________。
(4)研究人员在汽车尾气系统中装置催化转化剂,可有效降低NOx的排放。
①写出用CO还原NO生成N2的化学方程式____________________。
②在实验室中模仿此反应,在一定条件下的密闭容器中,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况和n(NO)/n(CO)比例变化情况如下图。
为达到NO转化为N2的最佳转化率,应该选用的温度和n(NO)/n(CO)比例分别为________、________;该反应的∆H________0(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g)△H=-41.8kJ·mol-1减小2L/molbc升高温度,反应速率加快,平衡向正向移动,则NO的排放量单位时间内增多2NO+2CO
N2+2CO2900Kn(NO)/n(CO)=1∶1>
②从图中看,900K、n(NO)/n(CO)=1∶1时,NO转化为N2的转化率最大。
当n(NO)/n(CO)一定时,温度升高,NO转化率增大。
故正反应吸热、∆H>0。
3.化石燃料燃烧时会产生SO2进入大气,有多种方法可用于SO2的脱除。
(1)NaClO碱性溶液吸收法。
工业上可用NaClO碱性溶液吸收SO2。
①反应离子方程式是__________________________________________。
②为了提高吸收效率,常用Ni2O3作为催化剂。
在反应过程中产生的四价镍和原子氧具有极强的氧化能力,可加快对SO2的吸收。
该催化过程的示意图如下图所示:
a.过程1的离子方程式是Ni2O3+ClO-=2NiO2+Cl-,则过程2的离子方程式______。
b.Ca(ClO)2也可用于脱硫,且脱硫效果比NaClO更好,原因是______________。
(2)碘循环工艺也能吸收SO2降低环境污染,同时还能制得氢气,具体流程如下:
则碘循环工艺的总反应为___________________________________________。
【答案】ClO-+SO2+2OH-=Cl-+SO42-+H2O2NiO2+ClO-=Ni2O3+Cl-+2OCa2+与SO42—结合生成难溶的CaSO4有利于反应的进行SO2+2H2O
H2SO4+H2
硫与水发生氧化还原反应生成硫酸和氢气,反应方程式为:
SO2+2H2O
H2SO4+H2。
4.红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)是重要的化工原料,工业上用铬铁矿(主要成分是FeO·Cr2O3)制备红矾钠的过程中会发生如下反应:
4FeO(s)+4Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2(g)
8Na2CrO4(s)+2Fe2O3(s)+8CO2(g) ΔH<0
(1)如图为上述反应的浓度—时间图像,由图像判断反应进行至t2时刻时,改变的条件是_________________________,如图为上述反应的速率—时间图像,表示上述反应在t1时达到平衡,在t2时因改变某个条件而使曲线发生变化。
由图判断,t2时刻曲线变化的原因可能是________(填写序号)。
a.升高温度b.加催化剂c.通入O2d.缩小容器体积
(2)工业上可利用上述反应的副产物CO2来生产甲醇:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)。
①一定温度下,在容积为1L的密闭容器中,充入2molCO2和4molH2,一段时间后达到平衡,测得CH3OH的物质的量浓度为1mol/L,则该温度下此反应的平衡常数为_________,某时刻测得CO2、H2、CH3OH和H2O的物质的量分别为2mol,1mol,1mol,1mol,则这一时刻v(正)___________v(逆)
②在T1温度时,将1molCO2和3molH2充入一密闭容器中,充分反应达到平衡后,CO2转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为_______________。
【答案】降低温度b1>(2-α)∶2
5.I.二甲醚(DME)水蒸气重整制氢是一种有效解决氢源的方案,其包含的化学反应有:
(1)已知某些化学键的键能数据如下表所示:
请据此书写二甲醚(DME)水蒸气重整制氢的总反应的热化学方程式:
_____。
(2)对于反应①,一定温度下,在一个2L的恒压密闭容器中充人0.1molCH3OCH3(g)和0.2molH2O(g)发生该反应,经过10min反应达到平衡,此时CH3OCH3(g)与CH30H(g)的分压之比为3:
4,则用CH3OH(g)表示的平均反应速率为_________用分压计算表示该反应的平衡常数Kp=______保留两位小数)。
(提示:
某气体分压=总压×
(3)将中间产物CH3OH氧化可制得HCOOH。
常温下,已知HCOOH的电离常数Ka=1.8×10,,则物质的量浓度相同的HCOOH与HCOONa的混合溶液中,各粒子浓度(不含H2O)由大到小的顺序是_____。
(4)已知反应:
HCOOH(过量)+K2C2O4=KHC2O4+HCOOK;KHC2O4+CH3COOK=K2C2O4+CH3COOH。
H2C204的一、二级电离常数分别记为K1、K2,HCOOH、CH3COOH的电离常数分别记为K3、K4,则K1、K2、K3、K4从大到小的排列顺序为____。
Ⅱ.图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。
左右两侧为电解质储罐,中央为电池,电解质通过泵不断在储罐和电池间循环;电池中的左右两侧为电极,中间为离子选择性膜;放电前,被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后,分别变为Na2S4和NaBr。
(1)写出电池放电时,负极的电极反应式:
_____。
(2)电池中离子选择性膜宜采用_____(填“阳”或“阴”)离子交换膜。
(3)已知可溶性硫化物在溶液中能与硫单质反应,生成可溶性的多硫化物Na2Sx。
若通过加入FeCl3与Na2S,溶液作用获得单质S,其离子方程式为_____。
【答案】
(1)CH3OCH3(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)
H3=+289.98KJ/mol
(2)0.004mol.L-1.min-1(3)0.17。
(4)c(HCOO-)>c(Na+)>c(HCOOH)>c(H+)>c(OH-)(5)K1>K3>K2>K4(6)2S22--2e-=S42-(7)阳(8)2Fe3++Sx2-=2Fe2++xS
0.17。
6.工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),某研究小组分别在体积均为2 L的恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其发生反应,相关数据如下:
容器
编号
温度
/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡的时间/min
达平衡时体系能量的变化/kJ
CO
H2O
CO2
H2
①
650
1
2
0.4
0.4
5
16.4kJ
②
650
2
4
t1
Q1kJ
③
900
2
4
1.6
1.6
t2
Q2kJ
(1)容器③中反应达平衡时,CO的转化率为____________。
(2)容器①中反应达平衡这段时间,化学反应速率v(H2)=_______________。
(3)下列叙述正确的是_____________(填字母序号)。
a.平衡时,容器①和容器②中CO2的体积分数相等
b.反应达平衡状态时,Q2>Q1>32.8kJ
c.达到平衡的时间:
t2>t1>2.5min
d.该反应的热化学方程式可表示为:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol
【答案】80%0.04mol/(L/min)a
7.化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。
回答下列问题:
(1)已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6℃和76℃,AX5的熔点为167℃。
室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5,放出热量123.8kJ。
该反应的热化学方程式为__________________________。
(2)反应AX3(g)+X2(g)
AX5(g)在容积为10L的密闭容器中进行。
起始时AX3和X2均为0.2mol。
反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。
①实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)=________(保留两位有效数字)。
②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为___________(填实验序号);与实验a相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是:
b____________________、c____________________。
③用p0表示开始时总压强,p表示平衡时总压强,α表示AX3的平衡转化率,则α的表达式为__________________。
【答案】AX3(l)+X2(g)
AX5(s)ΔH=-123.8kJ/mol0.00017(或1.7×10-4mol·L-1·min-1)bca加入催化剂,反应速率加快,但平衡没有改变温度升高,反应速率加快,但平衡向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增大)2(1-
)
8.空气污染问题日益引起全民关注。
(1)汽车尾气中存在大量的CO、NO、NO2和碳氢化合物,可采用铂等贵金属作为催化剂,使CO和NO转化为无毒的气体,请写出其化学方程式________。
(2)科研工作者研究出利用石灰乳除工业燃煤尾气中的硫 (SO2、SO3)和氮 (NO、NO2)的新工艺,既能净化尾气,又能获得应用广泛的CaSO4 和Ca(NO3)2 。
①硫酸型酸雨的形成过程是大气中的SO2 溶于雨水生成某种弱酸,在空气中经催化氧化生成硫酸,该过程中反应的化学方程式为 ______________、________________。
②CaSO4 可以调节水泥的硬化时间。
尾气中 SO2 与石灰乳反应生成CaSO4 的化学方程式为_________________。
③ Ca(NO3)2可制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等.尾气中NO、NO2与石灰乳反应生成Ca(NO3)2的化学方程式 ___________________________。
(3)还可用NaClO2溶液(溶液呈碱性)作为吸收剂,对含有SO2和NOX的燃煤烟气进行脱硫、脱硝。
(已知:
酸性条件下,ClO2-会转化成ClO2和Cl-。
ClO2是黄绿色、易溶于水的气体,具有强氧化性,能氧化SO2或NOX)在鼓泡反应期中通入含SO2和NO的烟气,反应温度为323K,NaClO2溶液的浓度为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。
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“提高”、“不变”或“减小”)。
【答案】2CO+2NO
2CO2+N2SO2+H2O⇌H2SO32H2SO3+O2=2H2SO42SO2+O2+2Ca(OH)2=2CaSO4+2H2ONO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O提高减小
9.某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。
实验时,先分别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。
该小组设计了如下方案。
编号
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
温度/℃
浓度/mol·L-1
体积/mL
浓度/mol·L-1
体积/mL
①
0.10
2.0
0.010
4.0
25
②
0.20
2.0
0.010
4.0
25
③
0.20
2.0
0.010
4.0
50
(1)该反应的离子方程式为_______。
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号,下同),可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是____________。
(3)已知50℃时c(MnO4—)~反应时间t的变化曲线如图。
若保持其他条件不变,请在坐标图中,画出25℃时c(MnO4—)~t的变化曲线示意图_____。
(4)在25℃、101kPa时,1gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是55.0kJ,则表示甲烷燃烧热的热化学方程式是____________________________。
(5)已知某化学反应A2(g)+2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示。
该反应是一个______________(填“熵增”或“熵减”)的反应。
下列有关该反应的叙述中正确的是______。
A.该反应是放热反应
B.该反应的ΔH=-(E1-E2)kJ·mol-1
C.该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和
D.由2molA(g)和4molB(g)形成4molA—B键吸收E2kJ能量
【答案】2MnO4—+5H2C2O4+6H+=2Mn2++8H2O+10CO2↑②③①②
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-880kJ/mol熵减C
10.亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂,可通过如下反应获得:
2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)。
(1)氢氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
①2NO2(g)+NaCl(s)
NaNO3(s)+ClNO(g) K1
②4NO2(g)+2NaCl(s)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) K2
③2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g) K3
则K3=________(用K1和K2表示)。
(2)已知几种化学键的键能数据如下表(亚硝酰氯的结构为Cl—N===O):
化学键
N≡O
Cl—Cl
Cl—N
N===O
键能/(kJ·mol-1)
630
243
a
607
则2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)反应的ΔH和a的关系为ΔH=_______kJ·mol-1。
(3)按投料比2∶1把NO和Cl2加入到一恒压的密闭容器中发生反应,平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图(a)所示:
①该反应的ΔH________(填“>”“<”或“=”)0。
②在p压强条件下,M点时容器内NO的体积分数为________。
③若反应一直保持在p压强条件下进行,则M点的分压平衡常数Kp=________(用含p的表达式表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数)。
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),在n(NO)/n(Cl2)=1.5时达到平衡状态,ClNO的体积分数可能是图(b)中D、E、F三点中的________点。
【答案】K3=K12/K2+(289-2a)<40%5/pD