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高三化学专题训练化学反应速率和化学平衡

专题训练 化学反应速率和化学平衡

一、选择题

1.(2014·重庆理综化学卷,T7)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变化的曲线如题7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

【答案】C

【解析】A、根据图像的拐点可知T1>T2,达到平衡时,在T2温度下X的浓度要小于T1时的浓度,说明温度降低,平衡向正方向移动,即正反应属于放热反应,所以低温时平衡向正方向移动,会放出更多的热量,A错误;B、0~t1时间段内,X的浓度变化量为(a-b)mol/L,所以

=mol·L-1·min-1,根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比,所以=,B错误;C、M点对应的温度高于N点对应的温度,二者均处于化学平衡状态,所以温度升高,化学反应速率增大,即M点对应的速率大于N点对应的速率,C正确。

2.(2013·盐城调研)下列判断不正确的是(  )

A.有时焓变对反应的方向起决定性作用

B.有时熵变对反应的方向起决定性作用

C.焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素

D.任何情况下,温度都不可能对反应的方向起决定性作用

解析 根据ΔG=ΔH-T·ΔS,若ΔH>0,ΔS>0,温度(T)很高时,ΔG可能小于0,反应自发进行,若ΔH<0,ΔS<0,温度很低时,ΔG可能小于0,反应自发进行,此时温度起决定性作用。

答案 D

3.(2014·湖北省孝感市期末)在某一恒温体积可变的密闭容器中发生如下反应:

A(g)+B(g)2C(g)ΔH<0。

t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如图。

下列说法正确的是

A.0~t2时,v正>v逆

B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,A的体积分数Ⅰ>Ⅱ

C.t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加C

D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数I<Ⅱ

答案C

【解析】反应方程式两边气体的计量数相等。

t1~t2时间段,反应处于平衡状态,正逆速率相等,A项错误;从图看,逆反应速率瞬间增大,且反应速率逐渐变化,说明产物C的浓度瞬间增大,但因为温度不变,故平衡常数不会改变,B、D项错误,C项正确。

4.(2013·北京卷)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是(  )

A.

将NO2球浸泡在冷水和热水中

B.

t/℃

25

50

100

KW/10-14

1.01

5.47

55.0

C.

D.

c(氨水)/(mol·L-1)

0.1

0.01

pH

11.1

10.6

解析 选项A可以用温度变化来解释化学平衡的移动,A项正确;选项B说明离子积随着温度的升高而增大,即温度升高,水的电离平衡正向移动,B项正确;选项C是催化剂对化学反应速率的影响,与化学平衡无关,C项错误;选项D中浓度与溶液pH的关系说明浓度对NH3·H2O的电离平衡的影响,D项正确。

答案 C

5.(2013·南京一模)在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应:

CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示,下列有关说法一定正确的是(  )

A.上述反应的ΔH>0

B.压强p1>p2>p3>p4

C.1100℃时该反应的平衡常数为64mol2·L-2

D.压强为p4时,在Y点:

v(正)

解析 A项,由图知,随着温度升高,CH4平衡转化率增大,则表明该反应是吸热反应,即ΔH>0,正确;B项,由反应可知,增大压强,平衡逆向移动,则CH4的平衡转化率降低,故p4>p3>p2>p1,B错;C项,1100℃压强为p4时CH4转化率为80%,则平衡时CH4、CO2浓度均为0.02mol·L-1,生成的CO、H2均为0.16mol·L-1,故K===1.6384(mol2·L-2),C错;D项,Y点未达到平衡,达平衡时CH4转化率会增大,则表明反应仍需向正反应方向进行,即v(正)>v(逆),D错。

答案 A

6.(2014·天津理综化学卷,T3)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

【答案】D

【解析】A、当ΔH-TΔS<0时,反应能自发进行,吸热反应的ΔH>0,吸热反应能自发,说明ΔS>0,A项正确;B、NH4F溶液中F-水解生成HF,HF能与玻璃中的SiO2发生反应4HF+SiO2===SiF4↑+2H2O,故NH4F溶液不能存放在玻璃试剂瓶中,B项正确;C、可燃冰需在低温高压下形成,所以可燃冰可存在于海底,C项正确;D、常温下,浓硫酸使铁发生钝化,D项错误。

7.(2013·郑州质检)在密闭容器中发生反应:

aA(g)cC(g)+dD(g),达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡浓度的1.8倍。

下列叙述正确的是(  )

A.A的转化率变大B.平衡向正反应方向移动

C.D的体积分数变大D.a

解析 将气体体积压缩为原来的一半(即增大压强),若平衡不移动,则D的浓度应为原来的2倍;再次达到平衡时,D的浓度为原来的1.8倍,说明增大压强平衡逆向移动,则a

答案 D

8.(2012·安徽卷)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)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项错误;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项错误;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项错误;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

9.(2014·全国大纲版理综化学卷,T8)下列叙述错误的是

A.SO2使溴水褪色与乙烯使KMnO4溶液褪色的原理相同

B.制备乙酸乙酯时可用热的NaOH溶液收集产物以除去其中的乙酸

C.用饱和食盐水替代水跟电石反应,可以减缓乙炔的产生速率

D.用AgNO3溶液可以鉴别KC1和KI

【答案】B

【解析】A、SO2使溴水褪色是因为SO2和Br2发生了氧化还原反应(SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4),乙烯使KMnO4溶液褪色也是发生了氧化还原反应,A正确;B、热的NaOH溶液虽然可以中和乙酸,但也会使乙酸乙酯发生水解,B错误;C、实验室制取乙烯实验中,由于电石和水的反应很剧烈,所以常用饱和食盐水代替水,目的是减缓电石与水的反应速率,C正确;D、AgNO3和KC1产生白色沉淀AgCl,AgNO3和KI产生黄色沉淀AgI,D正确。

10.(2013·南昌调研)在一定条件下,向一体积为2L的恒容密闭容器中充入2molA,1molB,发生反应:

2A(g)+B3C(g) ΔH=-QkJ/mol(Q>0)。

经过60s达到平衡,测得B的物质的量为0.2mol,下列对该平衡的叙述正确的是(  )

A.用C的浓度变化表示该反应速率为2.4mol/(L·min)

B.若使容器变为1L,则C的物质的量一定增大

C.达到平衡,测得放出热量为xkJ,则x=Q

D.若向容器中再充入1molC,重新达到平衡,A的体积分数保持不变,则B为气态

解析 Δn(B)=0.8mol,Δn(C)=2.4mol,Δc(C)=1.2mol/L,则该反应的平均反应速率v(C)=1.2mol/(L·min),A错;缩小容器体积,相当于加压,平衡向气体分子数减小的方向移动,由于B的状态未知,故C的物质的量不一定增大,B错;由于反应是可逆的,所以x

答案 D

二、非选择题

11.(2014·北京理综化学卷,T26)NH3经一系列反应可以得到HNO3,如下图所示。

(1)I中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是_____________________。

(2)II中,2NO(g)+O22NO2(g)。

在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(P1、P2)下温度变化的曲线(如右图)。

①比较P1、P2的大小关系:

________________。

②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是________________。

(3)III中,将NO2()转化为N2O4(),再制备浓硝酸。

①已知:

2NO2()N2O4()△H1

2NO2()N2O4()△H2

下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)_______________。

 

ABC

②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是_________________。

(4)IV中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如右图所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是_____________,说明理由:

________________。

【答案】(14分)

(1)4NH3+5O24NO+6H2O

(2)①p1

(3)①A②2N2O4+O2+2H2O=4HNO3

(4)NH3根据反应8NO+7H2O4NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多

【解析】

(1)NH3和O2在催化剂作用下发生氧化还原反应,产物是NO和H2O,所以反应的方程式为4NH3+5O24NO+6H2O;

(2)①由2NO(g)+O2(g)2NO2(g)可知该反应为气体体积减小的反应,温度相同,增大压强,平衡正向移动,NO的平衡转化率增大,根据图示和坐标含义,判断p1

(3)①降低温度,NO2(g)转变为N2O4(l),则ΔH2<0,反应物能量高于生成物能量,C错误;N2O4(g)转变为N2O4(l)需要放出热量,所以NO2(g)转变为N2O4(g)比NO2(g)转变为N2O4(l)放出的热量少,B错误,所以正确的图示为A;②N2O4、O2和H2O反应生成硝酸的反应方程式为2N2O4+O2+2H2O===4HNO3。

(4)根据工作原理装置图,可以确定阳极为NO失去电子转变为NO,阴极NO转变为NH,根据电极反应书写电极反应式为:

阳极:

NO-3e-+2H2O===NO+4H+

阴极:

NO+5e-+6H+===NH+H2O

然后根据得失电子守恒,硝酸根离子物质的量比铵根离子物质的量多,所以需要向溶液中加入的物质为NH3(即8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3)。

12.(2013·新课标全国Ⅱ卷)在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g),在一定温度进行如下反应:

A(g)B(g)+C(g) ΔH=+85.1kJ·mol-1

反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:

时间t/h

0

1

2

3

8

总压强p/100kPa

4.91

5.58

6.32

7.31

8.54

时间t/h

16

20

25

30

总压强p/100kPa

9.50

9.52

9.53

9.53

回答下列问题:

(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为________。

(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为________,平衡时A的转化率为________,列式并计算反应的平衡常数K________。

(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n总=________mol,n(A)=________mol。

②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算:

a=________。

反应时间t/h

0

4

8

16

c(A)/(mol·L-1)

0.10

a

0.026

0.0065

分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律,得出的结论是________________________________________,由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c(A)为________mol·L-1。

解析 

(1)A(g)B(g)+C(g)的正向反应是一个气体体积增大的吸热反应,故可通过降低压强、升温等方法提高A的转化率。

(2)在温度一定、容积一定的条件下,气体的压强之比等于其物质的量(物质的量浓度)之比。

求解平衡常数时,可利用求得的平衡转化率并借助“三行式”进行,不能用压强代替浓度代入。

(3)n(A)的求算也借助“三行式”进行。

a=0.051,从表中数据不难得出:

每隔4h,A的浓度约减少一半,依此规律,12h时,A的浓度为0.013mol/L。

答案 

(1)升高温度、降低压强

(2)×100% 94.1%

A(g)        B(g) + C(g)

0.1000

0.10×(1-94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1%

K==1.5mol·L-1

(3)①0.10× 0.10×

②0.051

达到平衡前每间隔4h,c(A)减少约一半

0.013

13.(2014·福建理综化学卷,T24)(15分)铁及其化合物与生产、生活关系密切。

(1)右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化腐蚀称为。

②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是(填字母)。

(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:

①步骤I若温度过高,将导致硝酸分解。

硝酸分解的化学方程式为。

②步骤II中发生反应:

4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O=2Fe2O3·nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为。

③上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是(任写一项)。

(3)已知t℃时,反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。

①t℃时,反应达到平衡时n(CO):

n(CO2)=。

②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。

此时FeO(s)转化率为50%,则x=。

【答案】(15分)

(1)①吸氧腐蚀②B

(2)①4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O②4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)3+NH4NO3+3H2O

③氮氧化物排放少(或其他合理答案)

(3)①4:

1②0.05

【解析】

(1)由图看出,在海水中,该电化腐蚀属于吸氧腐蚀,在ABCD四个区域中,生成铁锈最多是B区,能接触到氧气。

(2)浓硝酸分解的化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O,硝酸氧化废铁皮中铁的化学方程式为4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)3+NH4NO3+3H2O,生产过程中体现绿色思想的是整个过程中氮氧化物排放减少。

根据反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),平衡常数K为0.25,因为固体的浓度为1,则反应达到平衡时n(CO):

n(CO2)=4:

1,若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。

此时FeO(s)转化率为率为50%,

FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)

起始0.02x00

变化0.010.010.010.01

平衡时0.01x-0.010.010.01

根据平衡常数K=0.25得:

,解得x=0.05。

14.(2013·广东卷)大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。

将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。

(1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成:

①I-(aq)+O3(g)===IO-(aq)+O2(g) ΔH1

②IO-(aq)+H+(aq)HOI(aq) ΔH2

③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l) ΔH3

总反应的化学方程式为__________________,其反应热ΔH=_______。

(2)在溶液中存在化学平衡:

I2(aq)+I-(aq)I(aq),其平衡常数表达式为________。

(3)为探究Fe2+对O3氧化I-反应的影响(反应体系如图甲),某研究小组测定两组实验中I浓度和体系pH,结果见图乙和下表。

编号

反应物

反应前pH

反应后pH

第1组

O3+I-

5.2

11.0

第2组

O3+I-+Fe2+

5.2

4.1

①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是______________。

②图甲中的A为________。

由Fe3+生成的A的过程能显著提高I-的转化率,原因是____________________________________________________。

③第2组实验进行18s后,I浓度下降。

导致下降的直接原因有(双选)________。

A.c(H+)减小B.c(I-)减小

C.I2(g)不断生成D.c(Fe3+)增加

(4)据图乙,计算3~18s内第2组实验中生成I的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。

解析 

(1)根据盖斯定律,将三个反应相加,可得总反应:

2I-(aq)+O3(g)+2H+(aq)===I2(aq)+O2(g)+H2O(l),则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。

(2)该反应的平衡常数K=。

(3)①第1组实验中,pH升高是因为反应消耗了H+。

②图甲中A为Fe(OH)3,由Fe3+生成Fe(OH)3的过程中消耗OH-,溶液中c(H+)增大,促进I-转化,因此I-的转化率显著提高。

③导致I下降的直接原因是I2(g)不断生成,c(I-)减小。

答案 

(1)2I-(aq)+O3(g)+2H+(aq)===I2(aq)+O2(g)+H2O(l) ΔH1+ΔH2+ΔH3

(2)K=

(3)①溶液中H+被消耗,生成H2O,溶液pH上升 ②Fe(OH)3 Fe3+形成Fe(OH)3过程中消耗OH-,使溶液中c(H+)上升,促进I-转化 ③BC

(4)t=3s时,c(I)=3.5mol·L-1,t=18s时,c(I)=11.8mol·L-1,v(I)==0.55mol/(L·s)

15.(2014·福建省福州市期末)向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5,在温度为T时发生如下反应PCl5(g)PCl3(g)+C12(g)H=+124kJ·mol-1。

反应过程中测定的部分数据见下表:

时间t/s

0

50

150

250

350

n(PCl3)/mol

0

0.16

0.19

0.2

0.2

回答下列问题

(1)反应在前50s的平均速率v(PCl5)=________。

(2)温度为T时,该反应的化学平衡常数=________。

(3)要提高上述反应的转化率,可采取的措施有________。

(4)在温度为T时,若起始时向容器中充入0.5molPCl5和amolCl2"平衡时PCl5的转化

率仍为20%,则a=________。

(5)在热水中,五氯化磷完全水解,生成磷酸(H3PO4),该反应的化学方程式是________。

若将0.01molPCI5投入lL热水中,再逐滴加入AgNO3溶液,先产生的沉淀是________[已知Ksp(Ag3PO4)=1.4×10-16,Ksp(AgCl)=1.8×10-10]。

(6)一定条件下,白磷溶于硝酸溶液产生一种氮氧化合物气体,该气体与白磷的物质的量之比为20:

3,反应的化学方程式为____________________________。

【答案】

(1)0.0016mol·L-1·s-1

(2)0.025

(3)升高温度(或降低压强或移走PCl3、Cl2等合理答案)

(4)0.1

(5)PCl5+4H2O=H3PO4+5HClAgCl(填名称“氯化银”也给满分)

(6)3P4+20HNO3+8H2O=12H3PO4+20NO↑

【解析】

(1)v(PCl5)=v(PCl3)=0.16mol/(2L·50s)=1.6×10-3mol·L-1·s-1。

(2)PCl5(g)PCl3(g)+C12(g)

起始浓度(mol·L-1):

0.500

转化浓度(mol·L-1):

0.10.10.1

平衡浓度(mol·L-1):

0.40.10.1

K=[c(PCl3)·c(Cl2)]/c(PCl5)=(0.1×0.1)/0.4=0.025。

(3)该反应是气体体积增大的吸热反应,可通过升高温度和降低压强的方式使平衡向正反应方向移动,也可以通过降低产物的方式使平衡正向移动。

(4)温度不变,平衡常数不变。

因该反应是气体体积增大的反应,应符合“等量”原则才能达到等效平衡。

PCl5(g)PCl3(g)+C12(g)

起始浓度(mol·L-1):

0.250a/2

转化浓度(mol·L-1):

0.050.050.05

平衡浓度(mol·L-1):

0.20.050.05+a/2

K=[c(PCl3)·c(Cl2)]/c(PCl5)=[0.05×(0.05+a/2)]/0.2=0.025。

解得,a=0.1。

(5)PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl,H3PO4是弱酸,难以电离出PO43-离子、HCl是强酸,故先产生的沉淀是AgCl。

(6)硝酸具有强氧化性,将白磷氧化为磷酸,根据得失电子守恒(设氮氧化物中氮的化合价为x),则有20×(5-x)=12×5,x=2,即生成NO,反应方程式为:

3P4+20HNO3+8H2O=12H3PO4+20NO↑。

 

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