化学反应速率和化学平衡文档格式.docx

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（4）

①分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中；

②调节溶液呈酸性且pH各不相同，并通入N2；

③分别向上述溶液种加入足量的同种铁粉；

④用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中的NO

的浓度；

若pH不同的KNO3溶液中，测出NO

浓度不同，表明pH对脱氮速率有影响，否则无影响。

【解析】

（1）先用稀硫酸洗涤Fe粉的目的是除去铁粉中氧化物杂质；

为防止空气中的氧气对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入N2。

（2）由图可知从0到t1时刻NH

、Fe2＋的物质的量浓度在不断增大，H＋、NO

的物质的量浓度不断减小，因此离子方程式为：

4Fe＋NO

＋10H＋===4Fe2＋＋NH

＋3H2O；

t1时刻后，Fe2＋发生水解（或与溶液中的OH－结合），导致反应虽然继续进行，但Fe2＋的浓度却不增加。

（3）根据影响化学反应速率的条件推断，影响脱氮的因素除了溶液的pH外，可能有溶液的温度、铁粉颗粒大小等；

（4）本小题为开放性试题，合理即可，示例见答案。

G2　化学平衡及勒夏特列原理化学反应

进行的方向（课标中必须有）9.G2[2011·

安徽卷]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（　　）

图1－4

9．G2

【解析】A　该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故A正确；

随溶液pH的升高，溶液中增加的OH－不断消耗H＋，化学平衡向正反应方向移动，反应物Cr2O

的转化率不断增大，故B错误；

对于任何反应升高温度，正逆反应速率都增大，故C错误；

增大一种反应物浓度可以增大另一种反应物的转化率，因此，随着Pb2＋物质的量浓度的增大，Cr2O

的物质的量应不断减小，故D错误。

12．G2G3[2011·

北京卷]已知反应：

2CH3COCH3（l）

CH3COCH2COH（CH3）2（l）。

取等量CH3COCH3，分别在0℃和20℃下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线（Y－t）如图所示。

下列说法正确的是（　　）

图0

A．b代表0℃下CH3COCH3的Y－t曲线

B．反应进行到20min末，CH3COCH3的

>

1

C．升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率

D．从Y＝0到Y＝0.113，CH3COCH2COH（CH3）2的

＝1

12．G2G3

【解析】D　温度越高反应速率越快，达到平衡越早，b早达到平衡，表示b为20℃下的曲线，A项错误；

从图象易知，20min时b曲线反应速率快，即20℃下反应速率快，B项错误；

由图示可知温度越高反应物的转化分数越小，即平衡转化率越低，C项错误；

由图示，66min时两个温度下转化分数相同，则生成的CH3COCH2COH（CH3）2物质的量相同，D项正确。

12．G2　[2011·

福建卷]25℃时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入过量金属锡（Sn），发生反应：

Sn（s）＋Pb2＋（aq）Sn2＋（aq）＋Pb（s），体系中c（Pb2＋）和c（Sn2＋）变化关系如图所示。

下列判断正确的是（　　）

A．往平衡体系中加入金属铅后，c（Pb2＋）增大

B．往平衡体系中加入少量Sn（NO3）2固体后，c（Pb2＋）变小

C．升高温度，平衡体系中c（Pb2＋）增大，说明该反应ΔH>

D．25℃时，该反应的平衡常数K＝2.2

12．G2　【解析】D　由于加入的固体Pb，对反应物和生成物的浓度都不会产生影响，平衡不会发生移动，故A项错误；

加入Sn（NO3）2后Sn2＋浓度增大，平衡向左移动，c（Pb2＋）应增大，故B项错误。

升高温度，平衡体系中c（Pb2＋）增大说明平衡逆向移动，即逆向为吸热方向、正向为放热方向，该反应ΔH<

0，故C项错误；

依据平衡常数计算公式K＝

可求得，此条件下该反应平衡常数为2.2，故D项正确。

15．D2G2

[2011·

海南化学卷]氯气在298K、100kPa时，在1L水中可溶解0.09mol，实验测得溶于水的Cl2约有三分之一与水反应。

请回答下列问题：

（1）该反应的离子方程式为________________________________________________________________________；

（2）估算该反应的平衡常数________________________________________________________________________（列式计算）；

（3）在上述平衡体系中加入少量NaOH固体，平衡将向________移动；

（4）如果增大氯气的压强，氯气在水中的溶解度将________（填“增大”“减小”或“不变”），平衡将向________移动。

15．D2G2　

（1）Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO

（2）K＝

＝4.5×

10－4mol2·

L－2

（3）正反应方向

（4）增大　正反应方向

【解析】

（1）氯气与水反应生成的次氯酸为弱酸，不能拆写，离子方程式为：

Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO；

（2）由信息和氯气与水反应的离子方程式可求得剩余的c（Cl2）＝0.06mol·

L－1，生成的c（H＋）＝0.03mol·

L－1、c（Cl－）＝0.03mol·

L－1、c（HClO）＝0.03mol·

L－1，K＝

，得K＝

（3）加入少量NaOH固体，将中和H＋使得氢离子的浓度降低，平衡将向正反应方向移动。

（4）由气体的溶解度随着压强的增大而增大，可知增大压强平衡将向正反应方向移动，氯气的溶解度增大。

27.F5G2[2011·

课标全国卷]科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。

已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热ΔH分别为－285.8kJ·

mol－1、－283.0kJ·

mol－1和－726.5kJ·

mol－1。

（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是________kJ；

（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为________________________________________________________________________；

（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如图所示（注：

T1、T2均大于300℃）；

图1－12

下列说法正确的是________（填序号）

①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为

v（CH3OH）＝

mol·

L－1·

min－1

②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小

③该反应为放热反应

④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时

增大

（4）在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为________；

（5）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为________________________、正极的反应式为________________________。

理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ，则该燃料电池的理论效率为________。

（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）

27．F5G2

（1）2858

（2）CH3OH（l）＋O2（g）===CO（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－443.5kJ·

mol－1

（3）③④　（4）1－

（5）CH3OH＋H2O===CO2＋6H＋＋6e－

O2＋6H＋＋6e－===3H2O　96.6%

【解析】

（1）H2的燃烧热为－285.8kJ·

mol－1，则分解10molH2O消耗能量为285.8kJ·

mol－1×

10mol＝2858kJ。

（2）CO（g）和CH3OH（l）燃烧的热化学方程式分别为：

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－283.0kJ·

mol－1①

CH3OH（l）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－726.5kJ·

mol－1②

②－①得CH3OH（l）不完全燃烧的热化学方程式：

CH3OH（l）＋O2（g）===CO（g）＋2H2O（l）

（3）温度为T1时，从反应到平衡，生成甲醇的平均速率为v（CH3OH）＝

min－1，①错；

由图象看出T1时反应达平衡生成甲醇的物质的量大于T2时，可知T1时反应限度大，平衡常数也大，②错；

温度为T2时反应先达到平衡，则T2＞T1，但T2时反应达到平衡生成的甲醇的物质的量比T1小，说明升高温度不利于甲醇生成，该反应为放热反应，③正确；

A点的反应体系从T1变到T2，即升高温度，平衡向逆反应方向移动，④正确。

（4）CO2＋3H2===CH3OH＋H2O　△n

　12

　α2α

则容器内平衡压强与起始压强之比为：

＝1－

。

（5）甲醇燃料电池中甲醇失电子发生氧化反应，负极电极方程式为CH3OH＋H2O===CO2＋6H＋＋6e－，正极电极方程式为

O2＋6H＋＋6e－===3H2O。

该燃料电池的理论效率为

×

100%＝96.6%。

28.F2、G2[2011·

山东卷]研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为________________________。

利用反应6NO2＋8NH3

7N2＋12H2O也可处理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）

ΔH＝－196.6kJ·

2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）

ΔH＝－113.0kJ·

则反应NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g）的ΔH＝________kJ·

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和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NO2与SO2体积比为1∶6，则平衡常数K＝________。

图1－14

（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图1－14所示。

该反应ΔH______0（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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

28．F2、G2

（1）3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　6.72

（2）－41.8　b　2.67或

（3）<

　在1.3×

104kPa下，CO转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失

【解析】

（1）NO2与水反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

分析题给化学方程式可知，1molNO2参加反应转移4mol电子，故转移1.2mol电子时消耗NO2的物质的量为0.3mol，在标准状况下的体积为6.72L。

（2）将第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式并除2得，NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g）　ΔH＝－41.8kJ·

该反应为气体物质的量不变的反应，反应过程中体系压强为恒量，a不能；

混合气体颜色保持不变，即NO2的浓度保持不变，b能；

SO3和NO的体积比恒为1∶1，c不能；

SO3的消耗速率和NO2的生成速率均是逆反应速率，故d不能。

NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g）

起始量（mol）1200

变化量（mol）xxxx

平衡量（mol）1－x2－xxx

则有

＝

，解得x＝0.8，

K＝

（3）分析图象可知，温度越高CO的平衡转化率越低，说明升高温度平衡向左移动，反应为放热反应，ΔH＜0。

29.F5、G2、O1[2011·

四川卷]

开发氢能是实现社会可持续发展的需要。

硫铁矿（FeS2）燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。

（1）已知1gFeS2完全燃烧放出7.1kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为______________________。

（2）该循环工艺过程的总反应方程式为______________________。

（3）用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是______________________。

（4）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。

电池充放电时的总反应为：

NiO（OH）＋MH

Ni（OH）2＋M

①电池放电时，负极的电极反应式为________________________。

②充电完成时，Ni（OH）2全部转化为NiO（OH）。

若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为________________________。

29．F5、G2、O1　【答案】

（1）4FeS2（s）＋11O2（g）

2Fe2O3（s）＋8SO2（g）；

ΔH＝－3408kJ/mol

（2）2H2O＋SO2===H2SO4＋H2

（3）减小H2浓度，使HI分解平衡正向移动，提高HI的分解率

（4）①MH＋OH－－e－===M＋H2O

②2H2O＋O2＋4e－===4OH－

【解析】该工艺过程的原理是：

①SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI，②2HIH2＋I2。

则总反应式为①＋②，即2H2O＋SO2===H2SO4＋H2。

（4）①蓄电池放电时是原电池、充电时是电解池。

只要记清原电池中“负氧化、正还原”，电解池中“阳氧化、阴还原”的规律，在写电极反应式时先弄清楚是原电池还是电解池，然后将给出的总反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应按需选取即可。

②中阴极的电极反应有两个，第一阶段是充电时的反应式，由①中的方法不难确定为M＋H2O＋e－===MH＋OH－，第二阶段为吸收氧气的电解反应式，由题意氧气在阴极被还原，结合该蓄电池中电解质溶液显碱性可知氧气被还原为OH－，所以其电极方程式为：

2H2O＋O2＋4e－===4OH－。

10.F4G2　[2011·

天津卷]工业废水中常含有一定量的Cr2O

和CrO

，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。

常用的处理方法有两种。

方法1：

还原沉淀法

该法的工艺流程为

CrO

Cr3＋

Cr（OH）3↓

其中第①步存在平衡：

2CrO

（黄色）＋2H＋Cr2O

（橙色）＋H2O

（1）若平衡体系的pH＝2，该溶液显________色。

（2）能说明第①步反应达平衡状态的是__________。

a．Cr2O

的浓度相同

b．2v（Cr2O

）＝v（CrO

）

c．溶液的颜色不变

（3）第②步中，还原1molCr2O

离子，需要________mol的FeSO4·

7H2O。

（4）第③步生成的Cr（OH）3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：

Cr（OH）3（s）Cr3＋（aq）＋3OH－（aq）

常温下，Cr（OH）3的溶度积Ksp＝c（Cr3＋）·

c3（OH－）＝10－32，要使c（Cr3＋）降至10－5mol/L，溶液的pH应调至________。

方法2：

电解法

该法用Fe做电极电解含Cr2O

的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）3沉淀。

（5）用Fe做电极的原因为________________________________________________________________________

（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）________________________。

溶液中同时生成的沉淀还有__________。

10．F4G2

（1）橙　

（2）c　（3）6　（4）5

（5）阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋，提供还原剂Fe2＋

（6）2H＋＋2e－===H2↑　Fe（OH）3

【解析】

（1）溶液pH＝2时，溶液中c（H＋）浓度较大，平衡正向移动，故溶液显橙色。

（2）a项，由于反应平衡常数未知，故反应进行的程度也未知，当两者浓度相等时，反应不一定达到平衡；

b项，没有指明这些物质的反应速率代表正反应还是逆反应，也不能说明一定达到平衡；

c项，当溶液的颜色不变时，说明体系中各微粒浓度都不再改变，故达到平衡状态。

（3）结合关系式Cr2O

～2Cr3＋～6e－、Fe2＋～Fe3＋～e－，根据电子守恒可知Cr2O

～6Fe2＋，故需要6molFeSO4·

（4）因为c（OH－）＝

＝10－9mol·

L－1，故c（H＋）＝10－5mol·

L－1，pH＝5。

（5）当用铁作电极时，阳极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，生成的Fe2＋具有还原性，将Cr2O

还原为Cr3＋，从而生成Cr（OH）3沉淀，因而铁作电极是为了生成还原剂Fe2＋。

（6）在阴极上只能是H＋得电子生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，随着电极附近c（H＋）减小，使得溶液中c（OH－）＞c（H＋），溶液显碱性；

同时，阳极上生成的Fe2＋被Cr2O

氧化为Fe3＋，随着碱性的增强而生成Fe（OH）3沉淀下来。

10．G2G3[2011·

重庆卷]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题图0的是（　　）

A．CO2（g）＋2NH3（g）CO（NH2）2（s）＋H2O（g）；

ΔH<

B．CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）；

ΔH>

C．CH3CH2OH（g）CH2===CH2（g）＋H2O（g）；

D．2C6H5CH2CH3（g）＋O2（g）2C6H5CH===CH2（g）＋2H2O（g）；

重庆卷]【解析】A　左边图象是温度与时间的图象，在拐点之前可以判断斜率较大的T2对应的反应速率快，因此温度较高，即T2>

T1，拐点之后，T2温度下达到平衡时，水蒸气的含量较少，因此确定升高温度，平衡逆向移动，即此反应正向为放热反应，排除B、C。

右边图象为压强与时间的图象，拐点前可判断p1>

p2，拐点后可判断增大压强平衡正向移动，确定此反应生成物的气体的物质的量之和小于反应物气体的物质的量之和，排除D。

G3　速率、平衡图像

31．G3　G4　F2

广东卷]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0所示。

（1）在0～30小时内，CH4的平均生成速率vⅠ、vⅡ和vⅢ从大到小的顺序为____________；

反应开始后的12小时内，在第________种催化剂作用下，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ΔH＝＋206kJ·

①画出反应过程中体系能量变化图（进行必要标注）。

②将等物质的量的CH4和H2O（g）充入1L恒容密闭反应器，某