高考化学专题反应速率和化学平衡.docx
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高考化学专题反应速率和化学平衡
2018年高考化学专题——化学反应速率和化学平衡
（二）
1、红磷P（s）和Cl2（g）发生反应生成PCl3（g）和PCl5（g）。
反应过程和能量关系如图所示（图中的△H表示生成lmol产物的数据）。
根据上图回答下列问题：
（1）P和CI2反应生成PC13的热化学方程式是。
（2）PC15分解成PC13和Cl2的热化学方程式是；上述分解反应是一个可逆反应。
温度Tl时，在密闭容器中加人0.80nolPC15，反应达平衡时PC15还剩0.60mol，其分解率al等于；若反应温度由Tl升高到T2，平衡时PC15的分解率为a2，a2al（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（3）工业上制备PC15通常分两步进行，先将P和C12反应生成中间产物PC13，然后降温，再和Cl2反应生成PCl5。
原因是。
（4）P和C12分两步反应生成1molPC15的△H3==，一步反应生成1molPC15的△H4____________△H3（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（5）PC15与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是：
。
2.N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备收到人们的关注。
（1）N2O5与苯发生硝化反应生成的硝基苯的结构简式是___________________。
（2）一定温度下，在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应：
2N2O5（g）
4NO2（g）＋O2（g）；⊿H＞0
反应达到平衡后，若再通入一定量氮气，则N2O5的转化率将______（填“增大”、“减小”或“不变”）。
下表为反应在T1温度下的部分实验数据：
t/s
0
500
1000
c（N2O5）/mol·L—1
5.00
3.52
2.48
则500s内N2O5的分解速率为______________。
在T2温度下，反应1000s时测得NO2的浓度为4.98mol/L，则T2________T1。
（3）题26图所示装置可用于制备N2O5，则N2O5在电解池的___________区生成，其电极反应式为_________________________________________。
3.“温室效应”是全球关注的环境问题之一。
CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。
因此，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。
（1）下列措施中，有利于降低大气中CO2浓度的有：
。
（填字母）
a．减少化石燃料的使用b．植树造林，增大植被面积
c．采用节能技术d．利用太阳能、风能
（2）将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。
CO2转化成有机物的例子很多，如：
a．6CO2+6H2O
C6H12O6+6O2b．CO2+3H2
CH3OH+H2O
c．CO2+CH4
CH3COOHd．2CO2+6H2
CH2==CH2+4H2O
以上反应中，最节能的是，原子利用率最高的是。
（3）文献报道某课题组利用CO2催化氢化制甲烷的研究过程如下：
反应结束后，气体中检测到CH4和H2，滤液中检测到HCOOH，固体中检测到镍粉和Fe3O4。
CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如下图所示（仅改变镍粉用量，其他条件不变）：
研究人员根据实验结果得出结论：
HCOOH是CO2转化为CH4的中间体，即：
CO2
HCOOH
CH4
①写出产生H2的反应方程式。
②由图可知，镍粉是。
（填字母）
a．反应Ⅰ的催化剂b．反应Ⅱ的催化剂
c．反应Ⅰ、Ⅱ的催化剂d．不是催化剂
③当镍粉用量从1mmol增加到10mmol，反应速率的变化情况是。
（填字母）
a．反应Ⅰ的速率增加，反应Ⅱ的速率不变
b．反应Ⅰ的速率不变，反应Ⅱ的速率增加
c．反应Ⅰ、Ⅱ的速率均不变
d．反应Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反应Ⅰ的速率增加得快
e．反应Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反应Ⅱ的速率增加得快
f．反应Ⅰ的速率减小，反应Ⅱ的速率增加
4.在2L密闭容器内，800℃时反应：
2NO（g）+O2（g）
2NO2（g）体系中，n（NO）随时间的变化如表：
时间（s）
0
1
2
3
4
5
n（NO）（mol）
0.020
0.01.
0.008
0.007
0.007
0.007
（1）写出该反应的平衡常数表达式：
K=。
已知：
＞
，则改反应是热反应。
（2）右图中表示NO2的变化的曲线是。
用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=。
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是。
a．v（NO2）=2v（O2）b．容器内压强保持不变
c．v逆（NO）=2v正（O2）d．容器内密度保持不变
（4）为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是。
a．及时分离除NO2气体b．适当升高温度
c．增大O2的浓度d．选择高效催化剂
5．“碘钟”实验中，3I－＋
＝I3－＋2SO42－的反应速率可以用I3－与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。
某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：
实验编号
①
②
③
④
⑤
c（I－）/mol·L－1
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c（
）/mol·L－1
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t1
回答下列问题：
（1）该实验的目的是___________________________________________________。
（2）显色时间t1＝______________。
（3）温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为______（填字母）。
（A）＜22.0s（B）22.0s～44.0s（C）＞44.0s（D）数据不足，无法判断
（4）通过分析比较上表数据，得到的结论是______________________________________。
6.某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：
NH2COONH4（s）
2NH3（g）＋CO2（g）。
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度（℃）
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强（kPa）
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度（×10－3mol/L）
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___________。
A．
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据，列式计算25.0℃时的分解平衡常数：
__________________________。
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25℃下达到分解平衡。
若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量______（填“增加”、“减小”或“不变”）。
④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H____0，熵变△S___0（填＞、＜或＝）。
（2）已知：
NH2COONH4＋2H2O
NH4HCO3＋NH3·H2O。
该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c（NH2COO－）随时间变化趋势如图所示。
⑤计算25℃时，0～6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率。
⑥根据图中信息，如何说明水解反应速率随温度升高而增大：
。
7.利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O（g）转化为CH4和O2。
紫外光照射时，在不同催化剂（I、Ⅱ、Ⅲ）作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示。
（1）在0－30小时内，CH4的平均生成速率v（I）、v（Ⅱ）和v（Ⅲ）从大到小的顺序为；反应开始后的12小时内，在第种催化剂的作用下，收集的CH4最多。
（2）将所得CH4与H2O（g）通入聚焦太阳能反应器，发生反应：
CH4（g）+H2O（g）
CO（g）+3H2（g），该反应的△H=+206kJ•mol-1
①在答题卡的坐标图中，画出反应过程中体系的能量变化图（进行必要的标注）
②将等物质的量的CH4和H2O（g）充入1L恒容密闭容器，某温度下反应达到平衡，平衡常数K=27，此时测得CO的物质的量为0.10mol，求CH4的平衡转化率（计算结果保留两位有效数字）
（3）已知：
CH4（g）＋2O2（g）=CO2（g）＋2H2O（g）△H=－802kJ•mol-1
写出由CO2生成CO的热化学方程式。
8.研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理有重要意义。
（1）NO2可用水吸收，相应的化学方程式为。
利用反应6NO2+8NH3
7N2+12H2O，也可以处理NO2。
当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是L。
（2）已知：
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）△H=-196.6kJ·mol-1
2NO（g）+O2（g）
2NO2（g）△H=-113.0kJ·mol-1
则反应NO2（g）+SO2（g）
SO3（g）+NO（g）的△H=kJ·mol-1
一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:
2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是。
a．体系压强保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO3与NO的体积比保持不变
d．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2
测得上述反应平衡时的NO2与SO2体积比为1:
6，则平衡常数K=。
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为
CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）。
CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示。
该反应△H0（填“＞”或“＜”）。
实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是。
9.某小组拟在同浓度Fe3＋的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。
限选试剂与仪器：
30%H2O2、0.1mol·L－1Fe2（SO4）3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。
①写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：
________________________________________________________________________。
②设计实验方案：
在不同H2O2浓度下，测定________________（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。
③设计实验装置，完成上图的装置示意图。
④参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示）。
物理量
实验序号
V[0.1mol·L－1
Fe2（SO4）3]/mL
……
1
a
……
2
a
……
10.硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下发生水解反应：
O2NC6H4COOC2H5＋OH－O2NC6H4COO－＋C2H5OH
两种反应物的初始浓度均为0.050mol·L－1,15℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示。
回答下列问题：
t/s
0
120
180
240
330
530
600
700
800
α/%
0
33.0
41.8
48.8
58.0
69.0
70.4
71.0
71.0
（1）列式计算该反应在120～180s与180～240s区间的平均反应速率____________、____________；比较两者大小可得出的结论是____________________。
（2）列式计算15℃时该反应的平衡常数____________。
（3）为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，除可适当控制反应温度外，还可采取的措施有____________________________________（要求写出两条）。
11.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2（g）＋NaCl（s）NaNO3（s）＋ClNO（g） K1 ΔH1<0（Ⅰ）
2NO（g）＋Cl2（g）2ClNO（g） K2 ΔH2<0（Ⅱ）
（1）4NO2（g）＋2NaCl（s）2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g）的平衡常数K＝________________（用K1、K2表示）。
（2）为研究不同条件对反应（Ⅱ）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2，10min时反应（Ⅱ）达到平衡。
测得10min内v（ClNO）＝7.5×10－3
mol·L－1·min－1，则平衡后n（Cl2）＝______mol，NO的转化率α1＝______。
其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2____α1（填“>”“<”或“＝”），平衡常数K2________（填“增大”“减小”或“不变”）。
若要使K2减小，可采取的措施是______________________________。
12.在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4（g）2NO2（g），随温度升高，混合气体的颜色变深。
回答下列问题：
（1）反应的ΔH______0（填“大于”或“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。
在0～60s时段，反应速率v（N2O4）为__________________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________________。
（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c（N2O4）以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10s又达到平衡。
①T________100℃（填“大于”或“小于”），判断理由是
________________________________________________________________________。
②列式计算温度T时反应的平衡常数K2____________________________________________。
（3）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是________________________________________________。
13.氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。
以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。
其反应过程如下图所示：
（1）反应Ⅰ的化学方程式是。
（2）反应Ⅰ得到的产物用I2进行分离。
该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层——含低浓度I2的H2SO4层和高浓度的I2的HI层。
①根据上述事实，下列说法正确的是（选填序号）。
a．两层溶液的密度存在差异
b．加I2前，H2SO4溶液和HI溶液不互溶
c．I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶
②辨别两层溶液的方法是。
③经检测，H2SO4层中c（H+）：
c（SO42-）=2.06：
1。
其比值大于2的原因是。
（3）反应Ⅱ：
2H2SO4（l）=2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）△H=+550kJ/mol
它由两步反应组成：
i．H2SO4（l）=SO3（g）+H2O（g）△H=+177kJ/mol
ii．SO3（g）分解。
L（L1、L2），X可分别代表压强或温度。
下图表示L一定时，ii中SO3（g）的平衡转化率随X的变化关系。
①X代表的物理量是。
②判断L1、L2的大小关系，并简述理由：
。
14.用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染，
（1）传统上该转化通过如右图所示的催化剂循环实现，
其中，反应①为：
2HCl（g）+CuO（s）
H2O（g）+CuCl2（g）△H1
反应②生成1molCl2（g）的反应热为△H2，则总反应的热化学方程式为,（反应热用△H1和△H2表示）。
（2）新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性，
①实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的aHCl—T曲线如图12，则总反应的△H0,（填“＞”、“﹦”或“＜”）；A、B两点的平衡常数K（A）与K（B）中较大的是。
②在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应aHCl—T曲线的示意图，并简要说明理由：
。
③下列措施中有利于提高aHCl的有。
A、增大n（HCl）B、增大n（O2）C、使用更好的催化剂D、移去H2O
（3）一定条件下测得反应过程中n（Cl2）的数据如下：
t（min）
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n（Cl2）/10-3mol
0
1.8
3.7
5.4
7.2
计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率（以mol·min-1为单位，写出计算过程）。
（4）Cl2用途广泛，写出用Cl2制备漂白粉的化学方程式。
15.合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。
（1）一定温度下，某贮氢合金（M）的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强（p），横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比（H/M）。
在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MHx，随着氢气压强的增大，H/M逐惭增大；在AB段，MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy，氢化反应方程式为：
zMHx（s）+H2（g）==ZMHy（s）△H（Ⅰ）；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。
反应（Ⅰ）中z=_____（用含x和y的代数式表示）。
温度为T1时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v=______mL•g-1•min。
反应的焓变△HⅠ_____0（填“>”“<”或“=”）。
（2）η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，η（T1）____η（T2）（填“>”“<”或“=”）。
当反应（Ⅰ）处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应（Ⅰ）可能处于图中的_____点（填“b”“c”或“d”），该贮氢合金可通过______或_______的方式释放氢气。
（3）贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式为_________。
已知温度为T时：
CH4（g）+2H2O=CO2（g）+4H2（g）△H=+165KJ•mol
CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=-41KJ•mol
16.FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl3高效，且腐蚀性小。
请回答下列问题：
（1）FeCl3净水的原理是。
FeCl3溶液腐蚀钢铁设备，除H＋作用外，另一主要原因是（用离子方程式表示）。
（2）为节约成本，工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。
①若酸性FeCl2废液中c（Fe2＋）=2.0×10-2mol·L-1,c（Fe3＋）=1.0×10-3mol·L-1,c（Cl－）=5.3×10-2mol·L-1,则该溶液的PH约为。
②完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：
ClO3-+
Fe2＋+
=
Cl－+
Fe3＋+
.
（3）FeCl3在溶液中分三步水解：
Fe3＋+H2O
Fe（OH）2++H＋K1
Fe（OH）2++H2O
Fe（OH）2++H＋K2
Fe（OH）++H2O
Fe（OH）3+H＋K3
以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是。
通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氧化铁，离子方程式为：
xFe3++yH2O
Fex（OH）y（3x-y）++yH+
欲使平衡正向移动可采用的方法是（填序号）。
a．降温b．加水稀释
c．加入NH4Cld．加入NaHCO3
室温下，使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是。
（4）天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如下图所示。
由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe（mg·L-1）表示]的最佳范围约为mg·L-1。
17.乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
（1）已知：
化学键
C－H
C－C
C＝C
H－H
键能/kJ·molˉ1
412
348
612
436
计算上述反应的△H＝________kJ·mol－1。
（2）维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。
已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝____________（用α等符号表示）。
（3）工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气（原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9），控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。
在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性（指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如下：
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实___________。
②控制反应温度为600℃的理由是____________。
（4）某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯－二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。
保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：
CO2＋H2＝CO＋H2O，CO2＋C＝2CO。
新工艺的特点有_________（填编号）。
①CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气，可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO2资源利用
18.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）
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