版《创新设计》浙江化学选考高分突破专题复习训练第二部分专题八化学反应速率和化学平衡第2课时Wor.docx

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版《创新设计》浙江化学选考高分突破专题复习训练第二部分专题八化学反应速率和化学平衡第2课时Wor

1．（2016·9月台州市选考教学质量评估，18）某温度时，反应X（g）

4Y（g）＋Z（g）　ΔH＝－QkJ·mol－1，在2L的恒容密闭容器中进行，X的浓度随时间变化如图所示。

下列说法不正确的是（　　）

A．2min内，X的平均反应速度为0.25mol·L－1·min－1

B．第5min时，该反应达到平衡状态

C．第5min后，Y的生成速率与X的消耗速率相等且保持不变

D．5min内，反应放出的热量为1.6QkJ

解析　A项，v（X）＝

＝0.25mol/（L·min），正确；B项，第5min之后c（X）不再变化，说明反应已达到平衡，正确；C项，反应速率之比等于化学计量数之比，故Y的生成速率是X的消耗速率的4倍，5min后反应达到平衡，速率不再变化，错误；

D项，X（g）

4Y（g）＋Z（g）　ΔH＝－QkJ/mol

　　1mol　　　　　　　　　　　　QkJ

　　0.8mol/L×2L　　　　　　　x

x＝1.6QkJ，正确。

答案　C

2．（2016·浙江4月学考，30节选）氨气及其相关产品是基本化工原料，在化工领域中具有重要的作用。

以铁为催化剂，0.6mol氮气和1.8mol氢气在恒温、容积恒定为1L的密闭容器中反应生成氨气，20min后达到平衡，氮气的物质的量为0.3mol。

（1）在第25min时，保持温度不变，将容器体积迅速增大至2L并保持恒容，体系达到平衡时N2的总转化率为38.2%，请画出从第25min起H2的物质的量浓度随时间变化的曲线。

（2）该反应体系未达到平衡时，催化剂对逆反应速率的影响是________（填“增大”“减小”或“不变”）。

解析　

（1）根据反应式计算，20min后达到平衡，氮气的物质的量为0.3mol时，则氢气的物质的量为0.9mol。

在第25min时，保持温度不变，将容器体积迅速增大至2L并保持恒容，此时c（H2）＝

＝0.45mol·L－1，开始按0.6mol氮气和1.8mol氢气投料，即n（N2）∶n（H2）＝1∶3时，H2的总转化率等于N2的总转化率为38.2%，平衡时，c（H2）＝1.8mol×

＝0.556mol·L－1。

取（25，0.45）和（X，0.56）两个点用光滑曲线连接起来，其中X大于25且在X点后浓度不再改变。

见答案图。

（2）催化剂（指正催化剂）对化学反应起到加快速度的作用，在反应体系中，无论是正反应还是逆反应速率均同等程度增大，所以催化剂对逆反应速率的影响也是增大。

答案　

（1）

（2）增大

3．（2016·9月台州市选考教学质量评估，30）（加试题）工业上以CO2和NH3为原料合成尿素。

该反应过程为：

反应1：

CO2（g）＋2NH3（g）

NH2COONH4（s）　ΔH1

反应2；NH2COONH4（s）

CO（NH2）2（s）＋H2O（g）　ΔH2

反应3：

CO2（g）＋2NH3（g）

CO（NH2）2（s）＋H2O（g）　ΔH3＜0

（1）K1、K2、K3分别为反应1、反应2、反应3对应的平衡常数，K2随温度变化的曲线如图1所示，则K1对应的是________（选填“曲线1”或“曲线2”），理由是________。

图1

（2）现将CO2和NH3按下图比例充入体积为10L的密闭容器中发生反应1，经15min达到平衡，CO2、NH3物质的量浓度的变化曲线如图2所示。

图2

①若保持温度和体积不变，在第25min时再向该容器中充入1molCO2和2molNH3，请画出从第25min起NH3的物质的量浓度随时间变化曲线。

②若保持温度和压强不变，再向容器中充入3molCO2，则此时v正________v逆（选填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）羟胺NH2OH可以看作是NH3分子内的一个氢原子被羟基取代的衍生物，具有较强的还原性，可将AgBr还原为金属Ag，同时产生一种无色有甜味的气体X，高温下1mol气体X分解生成0.5molO2和1mol单质Y。

①写出NH2OH与AgBr反应的化学方程式_________________________。

②NH2OH水溶液呈弱碱性，室温下其电离平衡常数K＝9.0×10－9，某NH2OH水溶液中NH3OH＋的物质的量浓度为3.0×10－6mol·L－1，则该溶液中NH2OH的电离度为________（忽略水的电离）。

③以硝酸、硫酸水溶液作电解质进行电解，在汞电极上NO

可转化为NH2OH，以铂为另一极，则该电解反应的化学方程式_________________________。

解析　

（1）由图1可知，升高温度，K2增大，根据平衡常数的性质可知，该反应②为吸热反应，由盖斯定律可知ΔH1＝ΔH3－ΔH2，又因ΔH3＜0，ΔH2＞0，所以ΔH1＜0。

（2）①由反应①可知K＝

，起始时加入的n（NH3）∶n（CO2）＝2∶1，故平衡后的c（NH3）∶c（CO2）＝2∶1，当保持恒温恒容时，再加入2molNH3和1molCO2时，达到平衡时K不变，故c（NH3）和c（CO2）仍与原平衡相等，且达到平衡的时间要比原平衡建立的时间短。

②原平衡时n（CO2）＝0.1×10＝1mol　n（NH3）＝2mol

再加3molCO2后，体积由10L变为20L，

此时c（CO2）＝0.2mol/L　c（NH3）＝

＝0.1mol/L

Qc＝

＞K＝

故平衡向逆反应方向移动即v逆＞v正。

（3）①由题中无色有甜味气体可能是N2O，又知2N2O

O2＋2N2

因此可知X即为N2O，故方程式为：

2NH2OH＋4AgBr===4Ag＋N2O↑＋4HBr＋H2O。

②NH2OH＋H2O

NH3OH＋＋　　OH－

（a－3.0×10－6）mol/L　3.0×10－6mol/L　3.0×10－6mol/L

K＝

＝9×10－9

解得a＝1×10－3mol/L

故NH2OH的电离度为

×100%＝0.30%；

③由题意可知阴极反应物为NO

，产物为NH2OH，阳极产物为O2，故电解反应为2HNO3＋2H2O

2NH2OH＋3O2↑。

答案　

（1）曲线2　由图1可知，随着温度升高，K2增大，则ΔH2＞0，根据盖斯定律又得ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，已知ΔH3＜0所以ΔH1＜0，曲线2符合随着温度升高，K1减小

（2）①

②＜

（3）①2NH2OH＋4AgBr===4Ag＋N2O↑＋4HBr＋H2O

②0.30%

③2HNO3＋2H2O

2NH2OH＋3O2↑

4．（2015·浙江9月选考，30）氮化铝（AlN）是一种人工合成的非氧化物陶瓷材料，可在温度高于1500℃时，通过碳热还原法制得。

实验研究认为，该碳热还原反应分两步进行：

①Al2O3在碳的还原作用下生成铝的气态低价氧化物X（X中Al与O的质量比为6.75∶2）；②在碳存在下，X与N2反应生成AlN。

请回答：

（1）X的化学式为________。

（2）碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为：

Al2O3（s）＋3C（s）＋N2（g）

2AlN（s）＋3CO（g）

①在温度、容积恒定的反应体系中，CO浓度随时间的变化关系如下图曲线甲所示。

下列说法不正确的是________。

A．从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率

B．c点切线的斜率表示该化学反应在t时刻的瞬时速率

C．在不同时刻都存在关系：

v（N2）＝3v（CO）

D．维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，曲线甲将转变为曲线乙

②该反应在高温下自发进行，则随着温度升高，反应物Al2O3的平衡转化率将________（填“增大”、“不变”或“减小”），理由是_________________。

③一定温度下，在压强为p的反应体系中，平衡时N2的转化率为α，CO的物质的量浓度为c；若温度不变，反应体系的压强减小为0.5p，则N2的平衡转化率将________α（填“<”、“＝”或“>”），平衡时CO的物质的量浓度________（填字母）。

A．小于0.5cB．大于0.5c，小于c

C．等于cD．大于c

（3）在氮化铝中加入氢氧化钠溶液，加热，吸收产生的氨气，进一步通过酸碱滴定法可以测定氮化铝产品中氮的含量。

写出上述过程中氮化铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式________________________________________。

解析　

（1）X中Al与O的质量之比为6.75∶2，其物质的量之比为

∶

＝0.25∶0.125＝2∶1，化学式为Al2O。

（2）①A项，从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率，正确；B项，c点处切线的斜率表示t时刻生成CO的瞬时速率，正确；C项，在同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率之比等于方程式中相应的化学计量数之比，则有3v（N2）＝v（CO），错误；D项，维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，反应速率变慢，平衡逆向进行且在新的平衡状态下CO的浓度变低，错误。

②Al2O3（s）＋3C（s）＋N2（g）

2AlN（s）＋3CO（g），反应的ΔS>0，又知该反应只有在高温下才能自发进行，则ΔH>0，升高温度，平衡正向移动，Al2O3的平衡转化率将增大，正反应为吸热反应。

③若温度不变，反应体系的压强减小为0.5p，平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡正向移动，N2的平衡转化率增大，平衡时c（CO）减小，则有0.5c

（3）根据题目信息，AlN溶于强碱溶液时会生成NH3，其化学方程式为AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑。

答案　

（1）Al2O　

（2）①CD　②增大　该反应高温下自发，且ΔS>0，所以ΔH>0，即正方向为吸热反应，则升高温度，平衡正向移动

③>　B　（3）AlN＋NaOH＋H2O===NH3↑＋NaAlO2

5．（2016·浙江理综，28节选）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。

研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。

反应的热化学方程式如下：

CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH1＝－53.7kJ·mol－1　Ⅰ

CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）　ΔH2　Ⅱ

某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：

T（K）

催化剂

CO2转化率（%）

甲醇选择性（%）

543

Cat.1

12.3

42.3

543

Cat.2

10.9

72.7

553

Cat.1

15.3

39.1

553

Cat.2

12.0

71.6

【备注】Cat.1：

Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：

Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：

转化的CO2中生成甲醇的百分比

已知：

①CO和H2的标准燃烧热分别为－283.0kJ·mol－1和－285.8kJ·mol－1

②H2O（l）===H2O（g）　ΔH3＝44.0kJ·mol－1

请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：

（1）反应Ⅰ的平衡常数表达式K＝________；反应Ⅱ的ΔH2＝________kJ·mol－1。

（2）有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有________。

A．使用催化剂Cat.1

B．使用催化剂Cat.2

C．降低反应温度

D．投料比不变，增加反应物的浓度

E．增大CO2和H2的初始投料比

（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是______________________________。

（4）在图中分别画出反应Ⅰ在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程－能量”示意图。

解析　

（1）因为CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g），平衡常数K的表达式为K＝

；因为CO和H2的标准燃烧热分别为－283.0kJ·mol－1和－285.8kJ·mol－1，可得下列热化学方程式：

CO（g）＋1/2O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·mol－1①

H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1②

又H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝－44.0kJ·mol－1③

根据盖斯定律，由②－①－③得：

CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）　ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1

（2）根据可逆反应：

CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g），使用催化剂不能使平衡发生移动，即不能提高平衡转化率，A、B错误；该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，平衡转化率提高，C项正确；投料比不变，增加反应物浓度，相当于增大压强，平衡正向移动，平衡转化率提高，D项正确；增大二氧化碳和氢气的初始投料比，能提高氢气的转化率，但二氧化碳的转化率会降低，故E错误；故选CD。

（3）从表格数据分析，在相同的温度下，不同的催化剂，其二氧化碳的转化率也不同，说明不同的催化剂的催化能力不同；相同催化剂不同的温度，二氧化碳的转化率不同，且温度高的转化率大，因为正反应为放热反应，说明表中数据是未到平衡数据。

故由表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。

（4）催化剂能降低反应的活化能，再结合表中的数据，Cat.2催化效果比Cat.1好，故可得到曲线为

。

答案　

（1）

　＋41.2　

（2）CD　

（3）表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响

（4）

6．（2015·浙江理综，28）（10分）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·mol－1

412

348

612

436

计算上述反应的ΔH＝________kJ·mol－1。

（2）维持体系总压p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。

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，与掺水蒸气工艺相比，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

解析　

（1）设“

”部分的化学键键能为akJ·mol－1，则ΔH＝（a＋348＋412×5）kJ·mol－1－（a＋612＋412×3＋436）kJ·mol－1＝124kJ·mol－1。

（2）根据反应：

平衡时体积为（1＋α）V

平衡常数K＝

＝

另外利用分压也可以计算出：

Kp＝

p

（3）①正反应方向气体分子数增加，掺入水蒸气作稀释剂，相当于降低反应体系的分压，平衡正向移动，可以提高平衡转化率；②由图可知，温度为600℃时，乙苯的平衡转化率较大，苯乙烯的选择性较高。

（4）①CO2与H2反应，H2浓度减小，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移，正确；②不用高温水蒸气，可降低能量消耗，正确；③CO2能与碳反应，生成CO，减少积炭，正确；④充分利用CO2资源，正确。

故选①②③④。

答案　

（1）124　

（2）

p或

（3）①正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果

②600℃，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。

温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。

高温还可能使催化剂失活，且能耗大

（4）①②③④