2022年高考化学二轮复习专题能力提升练六第一篇专题通关攻略专题二基本理论化学反应速率和化学平衡 .pdf

- 1 - 专题能力提升练六化学反应速率和化学平衡( 建议用时 :20 分钟 )一、选择题1.(2016 福州一模 ) 一定条件下 ,Cu2+、Mn2+、Fe3+的浓度对乙酸在光照下催化降解速率的影响如图所示。下列判断不正确的是( ) A.该实验方案的缺陷之一是未做空白对照实验B.Cu2+、Mn2+提高乙酸降解速率的最佳浓度为0.1 mmol L-1C.Fe3+不能提高乙酸降解速率D.相同条件下 , 乙酸在 Cu2+、Mn2+、Fe3+作用下的降解速率依次减小【解析】 选 A。各离子浓度为0时, 乙酸在光照下的降解速率为70%,这一条件下的数值就是三个实验的对照实验 ,A 选项错误。根据图象分析,Cu2+、Mn2+提高乙酸降解速率的最佳浓度为0.1 mmol L-1,B 正确 ; 根据图象可知 ,Fe3+的加入会使乙酸的降解速率减小,C 正确; 在同一条件下, 如三种离子浓度相等时, 乙酸在 Cu2+作用下的降解速率最大,Fe3+最小 ,D 正确。2.(2016 四川高考 )一定条件下 ,CH4与 H2O(g)发生反应 :CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) 。 设起始=Z,在恒压下 , 平衡时 CH4的体积分数 (CH4) 与 Z 和 T( 温度) 的关系如图所示。下列说法正确的是( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 2 - A.该反应的焓变 H0 B.图中 Z 的大小为a3b C.图中 X点对应的平衡混合物中=3 D.温度不变时 , 图中 X点对应的平衡在加压后(CH4) 减小【解析】 选 A。据图分析 , 随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小, 说明升温平衡正向移动, 则正反应为吸热反应 ,A 正确 ;的比值越大 , 起始时水蒸气浓度越大, 则甲烷的转化率越大, 甲烷的体积分数越小,故a3b,B 错误 ; 起始加入量的比值为3, 但反应中甲烷和水是按等物质的量反应的, 所以达到平衡时比值不是3,C 错误 ;温度不变时 , 加压 , 平衡逆向移动 , 甲烷的体积分数增大,D 错误。【加固训练】(2016 石家庄一模 ) 某恒容密闭容器中充入一定量SO2和 O2进行反应 :2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g) Hv(b) D.图乙中 , 温度恒定时 ,c 点的反应正在向逆反应方向进行【解析】 选 C。图甲中 ,d 点正逆反应速率相等, 反 应处于平衡状态, 平衡后升温 , 平衡向逆反应方向移动,故 v( 逆)v( 正), 曲线 1 表示逆反应速率,A 、 B正确; 乙图中 ,p2压强大 , 反应速率快 ,C 错误 ;p1达到平衡时SO2的体积分数大于c 点时 SO2的体积分数 , 所以反应向生成SO2的方向进行 ,D 正确。3.(2016 都江堰一模 )Fenton 试剂常用于氧化降解有机污染物X。在一定条件下, 反应初始时c(X)=2.0 10-3molL-1, 反应 10 min 进行测定 , 得图 1 和图 2。下列说法不正确的是( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 3 - A.50 ,pH 在 36 时,X 降解率随 pH增大而减小B.pH=2, 温度在 4080时 ,X 降解率随温度升高而增大C.无需再进行后续实验, 就可以判断最佳反应条件是:pH=3、温度为80D.pH=2, 温度为 50时 ,10 min内 X的平均降解速率v(X)=1.44 10-4molL-1min-1【解析】 选 C。由图 1 可知 ,50 、 pH在 36 时,X 降解率随 pH增大而减小 ,A 正确 ; 由图 2 可知 ,pH=2、温度在 4080时 ,X 降解率随温度升高而增大,B 正确 ; 因溶液 pH、温度都会影响 X的降解率 , 故还需要进行pH=3时温度对 X降解率影响的实验或温度为80时 pH对 X降解率影响的实验,C 错误 ; 由图 2可知 ,pH=2、 50时 X的转化率为72%,X的浓度变化量 c(X)=2.0 10-3mol L-172%=1.4410-3molL-1, 故 v(X)=1.44 10-4molL-1min-1,D 正确。二、非选择题4.(2016 淮南一模 ) 工业上先将煤转化为CO,再利用 CO和水蒸气反应制H2时, 存在以下平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) (1) 向 2 L 恒容密闭容器中充入CO和 H2O(g),800 时测得部分数据如下表。t/min 0 1 2 3 4 n(H2O)/mol 1.20 1.04 0.90 0.70 0.70 n(CO)/mol 0.80 0.64 0.50 0.30 0.30 则从反应开始到2 min 时, 用 H2表示的反应速率为_; 该温度下反应的平衡常数K=_( 小数点后保留 1 位有效数字 ) 。(2) 相同条件下 , 向 2 L 恒容密闭容器中充入1 mol CO 、1 mol H2O(g) 、2 mol CO2(g) 、2 mol H2(g), 此时v( 正)_v( 逆)( 填“ ”“ 1.2, 平衡向逆反应方向移动, 所以 v( 正)v( 逆) 。(3) 将 3c(CO)c(H2O)=5c(H2) c(CO2) 代入平衡常数表达式可知K=0.6, 所以温度是1 000 。答案 : (1)0.075 molL-1min-11.2 (2) (3)1 000【方法规律】(1) 利用“三段式”进行化学平衡常数的计算(2) 对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下的任意时刻, 反应物浓度和生成物浓度有如下关系 :Qc=,Qc叫该反应的浓度商。QcK, 反应向逆反应方向进行。5.(2016 海口二模 ) 磺酰氯 (SO2Cl2) 和亚硫酰氯 (SOCl2) 均是实验室常见试剂。已知 :SO2Cl2(g)SO2(g)+Cl2(g) H=akJmol-1K1( ) SO2(g)+Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g) H=bkJmol-1K2( ) (1) 反应 :SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g) 的平衡常数K=_(用K1、K2表示 ) 。(2) 为研究不同条件对反应() 的影响 , 以 13.5 g SO2Cl2充入 2.0 L 的烧瓶中 , 在 101 kPa、375 K时,10 min达到平衡 , 平衡时 SO2Cl2转化率为 0.80, 则 010 min Cl2的平衡反应速率为_, 平衡时容器内压强为_kPa, 该温度的平衡常数为_; 若要减小SO2Cl2转化率 , 除改变温度外 , 还可采取的措施是_( 列举一种 ) 。【解析】 (1)SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g) 是由 ( )、( )相加得到 , 故平衡常数为两者之积, 反应热为两者之和 , 则:K=K1K2。(2)13.5 g SO2Cl2的物质的量为=0.1 mol,10 min达到平衡时SO2Cl2转化率为0.80, 则转化的SO2Cl2为 0.080 mol,则: SO2Cl2(g)SO2(g)+Cl2(g) 起始量(mol): 0.1 0 0 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 5 - 变化量(mol): 0.080 0.080 0.080 平衡量(mol): 0.020 0.080 0.080 v(Cl2)=0.0040 molL-1min-1; 平衡时总物质的量为0.020 mol+0.080 mol+0.080 mol=0.180 mol,故平衡时压强为:101 kPa=181.8 kPa; 该温度下平衡常数K=0.16 mol L-1。若要减小转化率, 可通过缩小容器体积即增大压强的方法。答案 : (1)K1K2(2)0.0040 molL-1min-1181.8 0.16 mol L-1增大压强 ( 或缩小容器体积) 【加固训练】对氮及其化合物的研究具有重要意义。(1) 在 1 L 密闭容器中 ,4 mol氨气在一定条件下分解生成氮气和氢气。2 min 时反应吸收热量为46.1 kJ,此时氨气的转化率为25% 。该反应的热化学方程式为_。(2) 某恒温恒压条件下, 向容积为 VL的密闭容器中 , 起始充入 1 mol N2、3 mol H2、16 mol NH3, 发生N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 。达到平衡后 ,N2、H2、NH3的物质的量分别为amol、bmol、cmol, 此时容器的容积为 1.1VL, 回答下列问题: 起始时反应速率v( 正)_v( 逆)( 填“ ”、“ ”或“ =”) 。平衡时a=_,b=_ 。若平衡后再充入3.6 mol NH3, 重新建立平衡时容器的容积为_L。(3) 原料 H2还可通过反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 获取。T时 , 向容积固定为5 L 的容器中充入1 mol 水蒸气和 1 mol CO, 反应达平衡后, 测得 CO的浓度为0.08 mol L-1, 则平衡时CO的转化率为 _, 该温度下反应的平衡常数K值为 _。保持温度仍为T, 改变水蒸气和CO的初始物质的量之比, 充入容积固定为5 L 的容器中进行反应, 下列描述能够说明体系处于平衡状态的是_( 填字母序号 ) 。a. 容器内压强不随时间改变b. 混合气体的密度不随时间改变名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 6 - c. 单位时间内生成amol CO2的同时消耗amol H2d. 混合气中n(CO)n(H2O)n(CO2) n(H2)=11666 【解析】 (1) 根据 4 mol 氨气转化率为25%,可以计算出分解2 mol 氨气吸收 92.2 kJ的热量。(2) 恒温恒压条件下, 平衡后容器体积增大, 说明气体物质的量增加, 反应逆向进行,v( 正)v( 逆) 。根据反应开始时,体积为 VL,反应达到平衡时,体积为 1.1VL, 说明反应逆向进行, 平衡后气体总物质的量为 201.1=22 mol,设生成氮气x, 则氢气为 3x, 消耗氨气 2x, 可得 :1+x+3+3x+16-2x=22,解得 x=1, 所以a=1+x=2;b=3+3x=6; c=16-2x=14 。起始充入1 mol N2、3 mol H2、16 mol NH3,相当于充入18 mol NH3,平衡时体积为1.1V, 在恒温恒压条件下, 再充入 3.6 mol NH3, 平衡时的体积增加了=0.22V, 所以总体积为:1.1V+0.22V=1.32V 。(3) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 起始 c (mol L-1) 0.2 0.2 0 0 转化 c (mol L-1) 0.12 0.12 0.12 0.12 平衡 c (mol L-1) 0.08 0.08 0.12 0.12 所以平衡时CO的转化率 =(0.12 0.2) 100%=60% 该温度下反应的平衡常数K=(0.12 0.12) (0.08 0.08)=9 4=2.25 。a. 反应前后体积不变, 因此压强始终是不变的, 则容器内压强不随时间改变不能说明反应达到平衡状态b. 密度是混合气的质量和容器容积的比值, 在反应过程中质量和容积始终是不变的, 即密度始终是不变的,所以混合气体的密度不随时间改变不能说明反应达到平衡状态。c. 单位时间内生成amol CO2的同时消耗amol H2, 由于单位时间内生成amol CO2的同时还生成amol 氢气 ,这说明正逆反应速率相等, 可以说明达到平衡状态。d. 由于反应前后体积不变, 可以用物质的量代替浓度, 即混合气中n(CO)n(H2O)n(CO2) n(H2)=11666, 则此时 Qc= , 因此恰好是平衡状态,d 正确。答案 : (1)2NH3(g)N2(g)+3H2(g) H=+92.2 kJ mol-1(2) 2 6 1.32V (3) 60% 2.25 cd 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 7 - ( 建议用时 :25 分钟 ) 一、选择题1. 在一定条件下, 将 A和 B各 0.32 mol 充入容积为10 L 的恒容密闭容器中, 发生反应 :A(g)+B(g)2C(g) Hv( 正) C.保持其他条件不变, 起始时向容器中充入0.64 mol A和 0.64 mol B,平衡时 n(C)v( 逆),B 错误 ; 原平衡时 , 生成 n(C)=(0.32-0.20)mol2=0.24 mol, 若充入 0.64 mol A和 0.64 mol B相等于把两个反应容器压缩至一个, 平衡不移动 ,故 n(C)=0.48 mol,C错误 ; 其他条件不变 , 向平衡体系中再充入0.32 mol A,平衡正向移动 ,B 的转化率增大,D 项正确。2. 已知 :NH2COO-+2H2OHC+NH3H2O 。现用两份氨基甲酸铵溶液在不同温度(T1和 T2) 下实验 , 得到c(NH2COO-) 随时间变化关系, 如图所示。以下分析正确的是( ) A.无法判断T1和 T2的大小关系B.T1时, 第 6 min 反应物转化率为6.25 % C.T2时,0 6 min,v(NH2COO-)=0.3 molL-1min-1D.往平衡体系加水稀释, 平衡右移 , 溶液中各种离子浓度减小名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 8 - 【解析】 选 B。由图象可以看出, 用时 6 min 内,T2温度下氨基甲酸铵浓度变化大, 所以 T2T1,A 错误 ; 在 T1时, 第 6 min, 反应物由2.4 mol L-1降低到 2.25 mol L-1, 反应掉 0.15 mol L-1, 反应物转化率为(0.15 2.4) 100%=6.25%,B正确 ;T2时,0 6 min,v(NH2COO-)=(2.2-1.9)6=0.05(mol L-1min-1),C 错误; 往平衡体系中加水稀释,平衡右移 , 溶液碱性减弱 , 酸性增强 ,H+浓度升高 ,D 错误。【加固训练】一定温度下 , 将 1 mol A和 1 mol B气体充入 2 L 密闭容器 ,发生反应 :A(g)+B(g) xC(g)+D(s) H0,t1时达到平衡。在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件, 测得容器中气体C的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是( ) A.t1t3间该反应的平衡常数均为4 B.反应方程式中的x=1 C.t2时刻改变的条件是使用催化剂D.t3时刻改变的条件是移去少量物质D 【解析】 选 A。由图可知 ,t2时刻 C的浓度增大 , 但平衡不移动 , 故改变的条件应是增大压强, 反应前后气体的化学计量数之和相等, 故 x=1+1=2,B 、C项错误 ;t1t3间温度相同 , 由图可知t1时刻平衡时 ,c(C)=0.5 mol L-1, 则: A(g)+ B(g)2C(g)+D(s) 开始 (mol L-1): 0.5 0.5 0 变化 (mol L-1): 0.25 0.25 0.5 平衡 (mol L-1): 0.25 0.25 0.5 代入数值计算平衡常数K=4,A 正确 ;D 是固体 , 改变 D的用量 , 不影响平衡移动,t3时刻改变条件时C的瞬时浓度不变 , 平衡向正反应移动, 可能是增大反应物的浓度或升高温度,D 项错误。3. 一定温度下 , 在甲、乙、丙三个容积均为2 L 的恒容密闭容器中投入SO2(g) 和 O2(g),发生2SO2(g)+O2(g)2SO3(g), 起始物质的量及SO2的平衡转化率如下表所示: 甲乙丙起始物质n(SO2)/mol 0.4 0.8 0.8 n(O2)/mol 0.24 0.24 0.48 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 9 - 的量SO2的平衡转化率 /% 80 12下列判断中 , 正确的是 ( ) A.甲中反应的平衡常数小于乙B.该温度下 , 平衡常数值为400 C.丙中反应可以用平衡分压表示平衡常数Kp, 则 Kp的大小受温度、压强影响D.平衡时 , 甲中 O2的转化率大于乙中O2的转化率【解析】 选 B。在反应方程式确定的情况下, 平衡常数只与温度有关, 甲、乙处于相同温度,平衡常数相同,A项错误 ; 利用甲组数据计算得平衡常数为400,B 项正确 ; 对于一定条件下的某一可逆反应, 用平衡浓度表示的平衡常数和平衡分压表示的平衡常数, 表示方法不同 , 其数值不同 ,但意义相同 , 平衡常数只与温度有关,与压强、浓度变化无关 ,C 项错误 ; 乙相当于在甲中增加0.4 mol SO2(g), 平衡正向移动 , 乙中 O2的转化率大 ,D项错误。【互动探究】(1) 平衡时 ,乙中 SO2的转化率 _80%(填“ ”“”或“ =”) 。提示 :”“ ”“ ”或“ =”) 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 10 - (3) 保持其他条件不变, 升高温度 , 重新达到平衡时,c(PCl3)=0.11 mol L-1, 则正反应是 _反应 ( 填“吸热”或“放热”) 。【解析】 (1)v(PCl5)=v(PCl3)=0.16 mol/(2.0 L50 s)=1.610-3molL-1s-1。(2) PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 起始量(mol) 1.0 0 0 转化量(mol) 0.20 0.20 0.20 平衡量(mol) 0.80 0.20 0.20 K=0.025, 此时浓度商Qc=0.02v( 逆)。(3) 平衡时 c(PCl3)=0.20 2=0.10(mol L-1), 升高温度其浓度增大, 平衡正向移动 , 正反应是吸热反应。答案 : (1)1.6 10-3molL-1s-1(2) (3) 吸热【加固训练】在 Cu2O/ZnO做催化剂的条件下,将 CO(g)和 H2(g) 充入容积为2 L 的密闭容器中发生化合反应生成CH3OH(g),CO(g)+2H2(g)CH3OH(g), 反应过程中 ,CH3OH的物质的量 (n) 与时间 (t) 及温度的关系如下图。根据题意回答下列问题: (1) 反应达到平衡时, 平衡常数表达式K=_; 升高温度 ,K值_( 填“增大”、“减小”或“不变”) 。(2) 在 500 , 从反应开始到平衡, 氢气的平均反应速率v(H2)=_。(3) 若其他条件不变, 对处于 Z点的体系 , 将体积压缩至原来的1/2, 达到新的平衡后, 下列有关该体系的说法正确的是 _。a. 氢气的浓度与原平衡比减少b. 正、逆反应速率都加快名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 11 - c. 甲醇的物质的量增加d. 重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大(4) 据研究 ,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2有利于维持Cu2O的量不变 , 原因是:_ ( 写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明) 。【解析】 (1) 根据反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),K=; 根据图象知升高温度, 平衡向逆方向移动, 正反应是放热反应, 所以升高温度 ,K值减小。(2) 在 500时 , 达到平衡时 , 甲醇的物质的量增加了0.4 mol,所以氢气的物质的量减少了0.8 mol,v(H2)=0.8 mol2 L 2 s=0.2 molL-1s-1。(3) 对处于 Z点的平衡体系 , 将体积压缩至原来的1/2, 各物质的浓度均增大,a 错误 ; 正逆反应速率都加快,b正确 ; 平衡正向移动 , 甲醇的物质的量增加,c 正确 ; 平衡正向移动, 氢气减少 , 甲醇增加 , 所以 n(H2)/n(CH3OH)减小 ,d 错误。(4)CO2有利于抑制反应Cu2O+CO2Cu+CO2向正方向移动 , 所以体系中有CO2可以抑制Cu2O被还原。答案 : (1)减小(2)0.2 molL-1s-1(3)bc (4)Cu2O+CO2Cu+CO2,体系中有 CO2可以抑制 Cu2O被还原。5. 氮、碳都是重要的非金属元素, 含氮、碳元素的物质在工业生产中有重要的应用。(1) 请写出工业上由NH3制取 NO的化学方程式 _ 。(2) 一定条件下 , 铁可以和 CO2发生反应 :Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g), 已知该反应的平衡常数K与温度 T的关系如图甲所示。该反应的逆反应是_( 填“吸热”或“放热”) 反应。T、 pPa压强下 , 在体积为VL的容器中进行反应, 下列能说明反应达到平衡状态的是_。A.混合气体的平均相对分子质量不再变化B.容器内压强不再变化名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 12 - C.v正(CO2)=v逆(FeO) (3) 一定条件下 ,2.24 L(折算为标准状况)N2O和 CO的混合气体在点燃条件下恰好完全反应, 放出 bkJ 热量。生成的 3 种产物均为大气组成气体, 并测得反应后气体的密度是反应前气体密度的倍。请写出该反应的热化学方程式 _ _。【解析】 (1) 氨催化氧化生成NO和水 , 则反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O 。(2) 根据图象 , 温度升高 , 平衡常数增大 , 所以该反应的逆反应是放热反应。据反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),A.该反应向右进行, 气体的平均相对分子质量减少, 则当混合气体的平均相对分子质量不再变化时, 反应达到平衡状态,A 正确 ;B. 该反应是气体体积不发生变化的反应,容器内压强始终保持不变,B 错误 ;C.FeO 是固体 , 没有化学反应速率,C 错误。(3) 大气组成气体有氮气、氧气和CO2等, 则 N2O和 CO反应生成 N2、CO2和氧气 , 反应的化学方程式为4N2O+2CO4N2+2CO2+O2, 混合气体的总物质的量为0.1 mol,恰好反应 , 则反应的CO为 0.1/3 mol,放出 bkJ的热量 , 则 2 mol CO 反应放出b(0.1/3)2=60bkJ 的热量 , 所以反应的热化学方程式为4N2O(g)+2CO(g)4N2(g)+2CO2(g)+O2(g) H=-60bkJ mol-1。答案 : (1)4NH3+5O24NO+6H2O (2) 放热A (3)4N2O(g)+2CO(g)4N2(g)+2CO2(g)+O2(g) H=-60bkJ mol-1名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -