三年高考高考化学真题分项汇编专题09反应速率化学平衡含.docx
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三年高考高考化学真题分项汇编专题09反应速率化学平衡含
专题09反应速率、化学平衡
1.[2019江苏]在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。
下列说法正确的是
A.反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的ΔH>0
B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率
C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
D.380℃下,c起始(O2)=5.0×10−4mol·L−1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2000
【答案】BD
【解析】A.随温度升高NO的转化率先升高后降低,说明温度较低时反应较慢,一段时间内并未达到平衡,分析温度较高时,已达到平衡时的NO转化率可知,温度越高NO转化率越低,说明温度升高平衡向逆方向移动,根据勒夏特列原理分析该反应为放热反应,∆H<0,故A错误;
B.根据上述分析,X点时,反应还未到达平衡状态,反应正向进行,所以延长反应时间能提高NO的转化率,故B正确;
C.Y点,反应已经达到平衡状态,此时增加O2的浓度,使得正反应速率大于逆反应速率,平衡向正反应方向移动,可以提高NO的转化率,故C错误;
D.设NO起始浓度为amol/L,NO的转化率为50%,则平衡时NO、O2和NO2的浓度分别为0.5amol/L、(5×10-4-0.25a)mol/L、0.5amol/L,根据平衡常数表达式K=
>
=2000,故D正确;
故选BD。
【点睛】解本题时需要注意:
实线中在最高点之前反应没有达到平衡状态,主要讨论温度对化学反应速率的影响;最高点之后反应达到平衡状态,可以研究温度对化学平衡的影响。
2.[2019浙江4月选考]下列说法正确的是
A.H(g)+I2(g)⇌2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变
B.C(s)+H2O(g)⇌H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?
)+B(g)⇌2C(?
)已达平衡,则A、C不能同时是气体
D.1molN2和3molH2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2molNH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,Q2不等于Q1
【答案】B
【解析】A.该可逆反应的反应前后气体计量数不发生变化,当缩小反应容器体积,相当于加压,正逆反应速率同等程度增加,A项错误;
B.在建立平衡前,碳的质量不断改变,达到平衡时,质量不变,因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡,B项正确;
C.若压强不再改变说明反应达到平衡,表明反应前后气体的计量数不等,故A、C不可能均为气体,C项错误;
D.易知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH,合成氨气实际参与反应n(H2)=3×10%=0.3mol,因而Q1=0.3/3×|ΔH|=0.1|ΔH|,分解氨气时实际消耗的n(NH3)=2×10%=0.2mol,Q2=0.2/2×|ΔH|=0.1|ΔH|,则Q1=Q2,D项错误。
故答案选B。
3.[2018天津]室温下,向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸,溶液中发生反应;C2H5OH+HBr
C2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。
已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。
下列有关叙述错误的是
A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量
B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br
C.若反应物增大至2mol,则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始温度提高至60℃,可缩短反应达到平衡的时间
【答案】D
【解析】A.加入NaOH,中和HBr,平衡逆向移动,可增大乙醇的物质的量。
选项A正确。
B.增大HBr浓度,平衡正向移动,有利于生成C2H5Br。
选B正确。
C.若反应物增大至2mol,实际上就是将反应的浓度都增大至原来的2倍,比例不变(两次实验反应物的比例都是1:
1,等于方程式中的系数比),这里有一个可以直接使用的结论:
只要反应物的投料比等于系数比,达平衡时反应物的转化率一定是相等的。
所以两种反应物的转化率一定是1:
1。
选项C正确。
D.若起始温度提高至60℃,考虑到HBr是挥发性酸,在此温度下会挥发出去,降低HBr的浓度减慢速率,增加了反应时间。
选项D错误。
点睛:
本题中的反应是反应前后物质的量不变的反应,但是考虑到反应是在水溶液中进行的,而生成的溴乙烷是不溶于水的,即本题中的溴乙烷应该是没有浓度的,所以选项D中是不需要考虑温度升高将溴乙烷蒸出的影响的。
4.[2018江苏]一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下:
下列说法正确的是
A.v1K3,p2>2p3
C.v1α3(SO2)D.c2>2c3,α2(SO3)+α3(SO2)<1
【答案】CD
【解析】对比容器的特点,将容器1和容器2对比,将容器1和容器3对比。
容器2中加入4molSO3等效于在相同条件下反应物投入量为4molSO2和2molO2,容器2中起始反应物物质的量为容器1的两倍,容器2相当于在容器1达平衡后增大压强,将容器的体积缩小为原来的一半,增大压强化学反应速率加快,υ2
υ1,增大压强平衡向正反应方向移动,平衡时c2
2c1,p2
2p1,α1(SO2)+α2(SO3)
1,容器1和容器2温度相同,K1=K2;容器3相当于在容器1达到平衡后升高温度,升高温度化学反应速率加快,υ3
υ1,升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡时c3
c1,p3
p1,α3(SO2)
α1(SO2),K3
K1。
根据上述分析,A项,υ2
υ1,c2
2c1,A项错误;B项,K3
K1,p2
2p1,p3
p1,则p2
2p3,B项错误;C项,υ3
υ1,α3(SO2)
α1(SO2),C项正确;D项,c2
2c1,c3
c1,则c2
2c3,α1(SO2)+α2(SO3)
1,α3(SO2)
α1(SO2),则α2(SO3)+α3(SO2)
1,D项正确;答案选CD。
点睛:
本题考查化学平衡时各物理量之间的关系,解题时巧妙设计中间状态,利用外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响判断。
如容器2先设计其完全等效平衡的起始态为4molSO2和2molO2,4molSO2和2molO2为两倍容器1中物质的量,起始物质的量成倍变化时相当于增大压强。
5.[2018浙江11月选考]已知X(g)+3Y(g)
2W(g)+M(g)△H=-akJ·mol-1(a>0)。
一定温度下,在体积恒定的密闭容器中,加入1molX(g)与1molY(g),下列说法正确的是
A.充分反应后,放出热量为akJ
B.当反应达到平衡状态时,X与W的物质的量浓度之比一定为1:
2
C.当X的物质的量分数不再改变,表明该反应已达平衡
D.若增大Y的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
【答案】C
【解析】A、该反应为可逆反应,不会完全进行,投入原料1mol并未完全反应,故放出的热量小于akJ,选项A不正确;B、X和W分别为反应物和生成物,化学计量数只表示反应过程的转化比例,并不能说明达到平衡后的浓度之比,选项B不正确;C、当X的物质的量分数不再变化时,反应达到平衡,选项C正确;D、若增大反应物浓度,正逆反应速率均会增加,选项D不正确。
答案选C。
6.[2018浙江11月选考]已知:
2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)△H=-197.8kJ•mol—1。
起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2:
1,且总物质的量不变)。
SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表,下列说法不正确的是
温度/K
压强/(105Pa)
1.01
5.07
10.1
25.3
50.7
673
99.2
99.6
99.7
99.8
99.9
723
97.5
98.9
99.2
99.5
99.6
773
93.5
96.9
97.8
98.6
99.0
A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大
B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高
【答案】B
【解析】A、由表格数据及勒夏特列原理知,针对放热反应,一定压强下降低温度,平衡正向移动,反应物SO2的转化率増大,选项A正确;B、由于在不同温度、压强下,化学反应速率不一定相等,故转化相同物质的量的SO2所需要的时间不一定相等,选项B错误;C、催化剂对化学平衡移动无影响,但可以缩短到达平衡所花的时间,选项C正确;D、由图中数据可知,不同温度下,1.01×105Pa(常压)下SO2的转化率分别为99.2%,97.5%,93.5%,已经相当高了,且加压后转化率升高并不明显,所以没有必要通过加压提高转化率,选项D正确。
答案选B。
【点睛】本题主要考查了外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响,中等难度,解题时要注意运用控制变量的方法比较容器中转化率的变化。
7.[2018浙江4月选考]反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0,若在恒压绝热的容器中发生,下列选项表明一定已达平衡状态的是
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,断开H-H键的数目和生成N-H键的数目相等
D.容器内气体的浓度c(N2):
c(H2):
c(NH3)=1:
3:
2
【答案】A
【解析】分析:
根据化学平衡状态的特征解答,当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,据此分析解答。
详解:
A.绝热容器,温度不再改变,说明正逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,故A正确;B.该反应在恒压条件下进行,压强始终不变,不能根据压强判断平衡状态,故B错误;C.相同时间内,断开H-H键的数目和生成N-H键的数目相等,表示的都是正反应,且不满足计量数关系,无法判断是否达到平衡状态,故C错误;D.容器内气体的浓度c(N2):
c(H2):
c(NH3)=1:
3:
2,无法判断各组分的浓度是否发生变化,则无法判断平衡状态,故D错误;故选A。
点睛:
本题考查了化学平衡状态的判断,明确化学平衡状态的特征是解题的关键,本题的易错点为C,要注意用化学反应速率表示平衡时,一定要遵守正反应速率=逆反应速率,要存在正逆反应速率,且相等才是平衡状态。
8.[2018浙江4月选考]某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g),在其他条件相同时,测得实验数据如下表:
压强/(×105Pa)
温度/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2830
90
25
510
5760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
根据表中数据,下列说法正确的是
A.升高温度,反应速率加快
B.增大压强,反应速率变慢
C.在1.0×105Pa、90℃条件下,当转化率为98%时的反应已达到平衡
D.若进入反应塔的混合气体为amol,反应速率以v=△n/△t表示,则在8.0×105Pa、30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370mol/s
【答案】D
【解析】A项,相同压强时,温度高时达到相同转化率需要的时间多,升高温度,反应速率越小,故选项A错误;
B项,相同温度,压强高时达到相同转化率需要的时间少,增大压强,反应速率变快,故选项B错误;
C项,在此条件下,当转化率为98%时需要的时间较长,不确定反应是否达到了平衡,故选项C错误;
D项,在amol混合气体进入反应塔,题目所示的外界环境下,NO的反应速率为v=△n/△t=
=
mol/s,故D项正确。
综上所述,本题正确答案为D。
9.[2017海南]已知反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)ΔH<0。
在一定温度和压强下于密闭容器中,反应达到平衡。
下列叙述正确的是
A.升高温度,K减小B.减小压强,n(CO2)增加
C.更换高效催化剂,α(CO)增大D.充入一定量的氮气,n(H2)不变
【答案】AD
【解析】A、此反应的正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向进行,化学平衡常数只受温度的影响,即升高温度,K值减小,故A说法正确;B、反应前后气体系数之和相等,因此减小压强,平衡不移动,即n(CO2)不变,故B说法错误;C、催化剂对化学平衡移动无影响,因此CO的转化率不变,故C说法错误;D、恒压下,充入N2,容器的体积增大,组分浓度降低,但化学反应前后气体系数之和不变,因此化学平衡不移动,n(H2)不变,故D说法正确。
【名师点睛】本题考查化学平衡常数的和影响化学平衡移动的因素,化学平衡常数:
是一定条件下达到平衡时,生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值,化学平衡常数只受温度的影响;影响化学平衡移动的因素是温度、压强、浓度等,要熟记这些因素如何影响平衡的移动,尤其是压强对化学平衡的移动,首先判断物质的状态是否是气体,然后判断反应前后气体系数之和是否相等,然后作出合理判断,此题较简单。
10.[2017天津]常压下羰基化法精炼镍的原理为:
Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g)。
230℃时,该反应的平衡常数K=2×10−5。
已知:
Ni(CO)4的沸点为42.2℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:
将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
第二阶段:
将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230℃制得高纯镍。
下列判断正确的是
A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大
B.第一阶段,在30℃和50℃两者之间选择反应温度,选50℃
C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
D.该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
【答案】B
【解析】A、平衡常数只与温度有关,与浓度无关,所以增加c(CO),平衡虽然向正向移动,但反应的平衡常数不变,A错误;B、50时,Ni(CO)4以气态存在,有利于分离,从而促使平衡正向移动,B正确;C、230时,Ni(CO)4分解的平衡常数为5×106,可知分解率较高,C错误;D、v生成[Ni(CO)4]表示正向速率,v生成(CO)表示逆向速率,当4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO)时,反应达到化学平衡状态,D错误。
故选B。
【名师点睛】本题考查平衡状态的判定、平衡常数等。
落实考试大纲修订思路,考查学科的必备知识和方法。
化学平衡状态判断有两个依据,一是正逆反应速率相等,二是“变量”不变。
注意D项化学平衡状态的判断容易粗心导致出错。
11.[2017江苏]H2O2分解速率受多种因素影响。
实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
【答案】D
【解析】A.由甲图可知,双氧水浓度越大,分解越快,A错误;B.由图乙可知,溶液的碱性越强即pH越大,双氧水分解越快,B错误;C.由图丙可知,有一定浓度Mn2+存在时,并不是碱性越强H2O2分解速率越快,C错误;由图丙可知,碱性溶液中,Mn2+对双氧水分解有影响,图丁说明Mn2+浓度越大,双氧水分解越快,图丙和图丁均能表明碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大,D正确。
【名师点睛】本题以双氧水分解的浓度
时间曲线图像为载体,考查学生分析图像、搜集信息及信息处理能力,会运用控制变量法分析影响化学反应速率的因素,并能排除图中的干扰信息,得出正确的结论。
12.[2017江苏]温度为T1时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:
2NO2(g)
2NO(g)+O2(g)(正反应吸热)。
实验测得:
v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。
下列说法正确的是
A.达平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5
B.达平衡时,容器Ⅱ中
比容器Ⅰ中的大
C.达平衡时,容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%
D.当温度改变为T2时,若k正=k逆,则T2>T1
【答案】CD
【解析】由容器I中反应2NO2
2NO+O2
起始量(mol/L)0.600
变化量(mol/L)0.40.40.2
平衡量(mol/L)0.20.40.2
可以求出平衡常数K=
,平衡时气体的总物质的量为0.8mol,其中NO占0.4mol,所以NO的体积分数为50%,
。
在平衡状态下,v正=v(NO2)消耗=v逆=v(NO)消耗,所以k正c2(NO2)=k逆c2(NO)•c(O2),进一步求出
。
A.根据容器II的起始投料,浓度商Q=
=
<K,平衡将向正反应方向移动,所以容器II在平衡时气体的总物质的量一定大于1mol,故达平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比一定小于4∶5,A错误;B.若容器II在某时刻,
,
由反应2NO2
2NO+O2
起始量(mol/L)0.30.50.2
变化量(mol/L)2x2xx
平衡量(mol/L)0.3−2x0.5+2x0.2+x
因为,
,解之得x=
,求出此时浓度商Qc=
>K,所以容器II达平衡时,
一定小于1,B错误;C.若容器III在某时刻,NO的体积分数为50%,
由反应2NO2
2NO+O2
起始量(mol/L)00.50.35
变化量(mol/L)2x2xx
平衡量(mol/L)2x0.5−2x0.35−x
由0.5−2x=2x+0.35−x,解之得,x=0.05,求出此时浓度商Qc=
>
,说明此时反应未达平衡,反应继续向逆反应方向进行,NO进一步减少,所以C正确;D.温度为T2时,
>0.8,因为正反应是吸热反应,升高温度后化学平衡常数变大,所以T2>T1,D正确。
【名师点睛】试题主要从浓度、温度对化学反应速率、化学平衡的影响以及平衡常数的计算等方面,考查学生对化学反应速率、化学平衡等化学基本原理的理解和应用,关注信息获取、加工和处理能力的提高。
解题时首先要分析反应的特征,如是恒温恒容还是恒温恒压反应,是气体分子数目增加的还是气体分子数目减小的反应,其次分析所建立的平衡状态的条件和平衡状态的特征,最后逐一分析试题中所设计的选项,判断是否正确。
本题只给了一个平衡量,通过化学平衡计算的三步分析法,分析容器I中平衡态的各种与4个选项相关的数据,其他容器与I进行对比,通过浓度商分析反应的方向,即可判断。
本题难度较大,如能用特殊值验证的反证法,则可降低难度。
13.[2019新课标Ⅱ节选]环戊二烯(
)是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。
回答下列问题:
(1)已知:
(g)
(g)+H2(g)ΔH1=100.3kJ·mol−1①
H2(g)+I2(g)
2HI(g)ΔH2=−11.0kJ·mol−1②
对于反应:
(g)+I2(g)
(g)+2HI(g)③ΔH3=___________kJ·mol−1。
(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯(
)在刚性容器内发生反应③,起始总压为105Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为_________,该反应的平衡常数Kp=_________Pa。
达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有__________(填标号)。
A.通入惰性气体B.提高温度
C.增加环戊烯浓度D.增加碘浓度
(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。
不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是__________(填标号)。
A.T1>T2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45mol·L−1
【答案】
(1)89.3
(2)40%3.56×104BD
(3)CD
【解析】
【分析】
(1)利用盖斯定律解题;
(2)利用差量法计算转化率;三行式法计算平衡常数;根据平衡移动原理解释;
(3)通过外界因素对速率的影响和平衡状态的形成分析A、B、C选项,D选项观察图象计算;
【详解】
(1)根据盖斯定律①-②,可得反应③的ΔH=89.3kJ/mol;
答案:
89.3;
(2)假设反应前碘单质与环戊烯均为nmol,平衡时环戊烯反应了xmol,根据题意可知;
(g)+I2(g)=
(g)+2HI(g)增加的物质的量
1mol1mol1mol2mol1mol
xmol2n×20%
得x=0.4nmol,转化率为0.4n/n×100%=40%;
(g)+I2(g)=
(g)+2HI(g)
P(初)0.5×1050.5×10500
ΔP0.5×105×40%0.5×105×40%0.5×105×40%1×105×40%
P(平)0.3×1050.3×1050.2×1050.4×105
Kp=
=3.56×104;
A.T、V一定,通入惰性气体,由于对反应物和生成物浓度无影响,速率不变,平衡不移动,故A错误;
B.升高温度,平衡向吸热方向移动,环戊烯转化率升高,故B正确;
C.增加环戊烯的浓度平衡正向移动,但环戊烯转化率降低,故C错误;
D,增加I2的浓度,平衡正向移动,环戊烯转化率升高,故D正确;
答案:
40%;3.56×104;BD;
(3)A.温度越高化学反应速率越快,单位时间内反应物浓度减少越多,则T1B.温度越高化学反应速率越快,因此a点反应速率大于c点反应速率,故B错误;
C.a点、b点反应一直在正向进行,故v(正)>v(逆),a点反应物浓度大于b点,故a点正反应速率大于b点,故C正确;
D.b点时环戊二烯浓度由1.5mol/L减小到0.6mol/L,减少了0.9mol/L,因此生成二聚体0.45mol/L,故D正确;答案:
CD。
14.[2019新课标Ⅲ节选]近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。
因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。
回答下列问题:
(1)Deacon发明的直接氧化法为:
4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。
下图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系:
可知反应平衡常数K(300℃)____________K(400℃)(填“大于”