十年（2011-2020）全国化学高考真题分项详解--化学反应速率与平衡综合问题（练习版）.pdf

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1、考 敦 化 学 友 或 速 率 与平衡稼合同致_ _ _ _ _ _ _ _ _1.(2020山东高考真题)探究CH30H合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH30H的产率。以C O2、H2为原料合成CH30H涉及的主要反应如下：I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AH,=-49.5kJ-moP1II.CO(g)+2H2(g)U CH30H(g)H2=-90.4kJ-moE1III.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AW3回答下列问题：(1)bH产 kJ -mol_1 o(2)一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol C02和3 mol

2、向 发生上述反应，达到平衡时，容器中C H30H(g)为a mol,CO为b m o l,止 匕 时H2(3(g)的浓度为 mol.L-(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反 应 川 的 平 衡 常 数 为。(3)不同压强下，按照n(C C)2)：n(H2)=l：3投料，实验测定CCh的平衡转化率和CH30H的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。已知：C02的平衡转化率=8 2)*二：(8 2)平衡*10()%(C 5)初始CH3OH 的平衡产率=一 一r x lO O%9。2）初 始其中纵坐标表示C O2平衡转化率的是图_ _ _ _ _ _ _ _ _ _（填“甲”或 乙，）；压强Pl、

3、P2、P3由大到小的顺序为；图乙中T温度时，三 条 曲 线 几 乎 交 于 一 点 的 原 因 是。（4）为同时提高CO2的平衡转化率和CH30H的平衡产率，应 选 择 的 反 应 条 件 为（填标号）。A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低 压D.高温、高压2.（2020全国高考真题）二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：（1）CCh催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比（C 2H4）：320）=。当反应达到平衡时，若增大压强，则（C 2H4）（填“变大”“变小”或“不变”）。（2）理论计算表明，原料初始组成“（C C h）：（H2）=l：3,

4、在体系压强为O.I M P a,反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示C 2H八 8 2变 化 的 曲 线 分 别 是、o C O2催化加氢合成C 2H4反 应 的 0（填“大于”或“小于”）。（3）根据图中点A（440K,0.39）,计算该温度时反应的平衡常数=（MPa）%列出计算式。以分压表示，分压=总压x物质的量分数）。（4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C 3H6、C 3H8、C 4H8等低碳烧。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。3.（2020.全

5、国高考真题）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：so2（g）+O2（g）s o3（g）AH=-98 kJ-mor1 o 回答下列问题：（1）乳催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5（S）与S02（g）反应生成VOSC 4（S）和V2O4（S）的热化学方程式为：o反应过程（2）当 S O 2（g）、O 2（g）和 N 2（g）起始的物质的量分数分别为7.5%、1 0.5%和 82%时,在 0.5 M P a、2.5 M P a 和5.0 M P a 压强下，S C h 平衡转化率a随温度的变化如图所示。反应在5.0 M P a、5 5 0 时的a=，

6、判断的依据是 o影响a的因素有（3）将组成（物质的量分数）为 2 m%S C）2（g）、m%O 2（g）和 q%N 2（g）的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若 S O 2 转化率为a,则 S O 3 压强为,平衡常数&=（以分压表示，分压=总压x 物质的量分数）。（4）研究表明，S C h 催化氧化的反应速率方程为：v=k（2-l）a 8（l-n a）。式中：k为反应速率常数，随温度at升高而增大；a为 S C h平衡转化率，”为某时刻S C h转化率，n为常数。在 楫=0.9 0 时，将一系列温度下的k、a值代入上述速率方程，得到v t曲线，如图所示。曲线上V 最大

7、值所对应温度称为该d 下反应的最适宜温度tm。t tm 后，V 逐渐下降。原因是4.（2 0 2 0 浙江高考真题）研究N O x 之间的转化具有重要意义。（1）已知：N2O4（g）=2NO2（g）A H 0将一定量N 2 O 4 气体充入恒容的密闭容器中，控制反应温度为 下 列 可 以 作 为 反 应 达 到 平 衡 的 判 据 是。A.气体的压强不变 B.v(N2O4)=2V a(NO2)C.K不变 D.容器内气体的密度不变 E.容器内颜色不变口时刻反应达到平衡，混合气体平衡总压强为P，N Q气体的平衡转化率为7 5%,贝IJ反应N2O4(g)-2NC h(g)的平衡常数Kp=(对于气相反

8、应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作K p,如p(B)=p-x(B),p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数)。反应温度T|时，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图，画出0t2时段，C(NO2)随t变化曲线。保持其它条件不变，改变反应温度为T2(T2)，再次画出0t2时段，C(NC 2)随t变化趋势的曲线(2)NO氧化反应：2NO(g)+O2(g)=2NC h(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。I 2NO(g)=N2O2(g)AHfI I N2O2(g)+O2(g)-*2NO2(g)AH2决定NO氧 化 反 应 速 率 的

9、步 骤 是(填“I ”或H”)。在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其它条件不变，控制反应温度分别为T3和T4(T4T3),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的N O,在 温 度(填 叮3”或“T L)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图分析其原因。5.(201 9全国高考真题)水煤气变树CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：(1)Shibata曾做过下列实验：使纯H?缓慢地通过处于721 下的过量氧化钻C oO(s),氧化钻部分被还原为金属钻(C o),平衡后气体中山

10、 的物质的量分数为0.0250。在同一温度下用CO 还原C oO(s),平衡后气体中C O 的物质的量分数为0.01 92。根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为 Co(s)的倾向是CO H2(填“大于”或“小于”)。(2)721 时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和 H?O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的 物 质 的 量 分 数 为 (填标号).A.0.50(4)Shoichi研究了 467 C、489 时水煤气变换中CO和 H2分压随时间变化关系(如下图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的PH2O和 Pco相等、PCO2和 PH2相等。计算曲线a 的

11、反应在30-90 m in内的平均速率工(a尸 kPa-min 1。467 时P m和 Pco随时间变化关系的曲线分别是。489 时尸m 和尸co随时间变化关系的曲线分别是6.(201 6上海高考真题)随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究的重点。完成下列填空：(1)目前国际空间站处理C02的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为：C02(g)+4H2(g)、一处(g)+2H2O(g)已知论 的体积分数随温度升高而增加。若温度从300升至400,重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。(选填“增大”、减小”或“不变，)V 1 EV逆平衡常数K转化率a

12、(2)相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表:ICOoJ/mol-L-1H2/mol-L-CH/mol-L1H2OJ/molL-1平 衡 Iabcd平衡IImnXya b、c、d 与 m、n、x、y 之间的关系式为。(3)碳酸：H2co3,Kii=4.3xl0-7,Ki2=5.6xl0-草酸：H2c2O4,Ki I=5.9X1 O-2,Ki2=6.4xl0-50.1 mol/LNa2cO3溶液的pH 0.1 mol/LNa2c2O4溶液的pH。(选填“大于”、“小于”或“等于”)等浓度的草酸溶液和碳酸溶液中，氢 离 子 浓 度 较 大 的 是。若将等浓度的草酸

13、溶液和碳酸溶液等体积混合，溶 液 中 各 种 离 子 浓 度 大 小 的 顺 序 正 确 的 是。(选填编号)a.H+HC2O4 HCO3 CO32B.HCO3 HC2O4 C2O42 CO32c.H+HC2O4 C2O42 CO32D.H2CO3 HCO3 HC2O4 CO32(4)人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：H+HCOv.-,H2CO3,当有少量酸性或碱性物质进入血液中时，血液的pH变化不大，用平衡移动原理解释上述现象。7.(2008宁夏身考真题)已知可逆反应：M(g)+N(g：=P(g)+Q(g)；AH 0,请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)=l

14、mol.L,c(N)=2.4mol-LL达到平衡后，M 的转化率为 6 0%,此时N 的转化率为。(2)若反应温度升高，M 的 转 化 率(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：。(乂)=41 11 01 1。四 曰 0101 达到平衡后，(；)=2mol-L,a=o(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(M)=c(N)=bmorLL达到平衡后，M 的转化率为8.(2007上海高考真题)一定条件下，在体积为3 L 的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为 Cu2O/ZnO)：CO(g)+2H?(g)=CH30H(g)。时 间(min】根据

15、题意完成下列各题：(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 5 0 0 C,从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率V(H2)=。(3)在其他条件不变的情况下，对处于E 点的体系体积压缩到原来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是：a.氢气的浓度减少 b.正反应速率加快，逆反应速率也加快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C s O,反应体系中含少量C02有利于维持催化剂C s O 的量不变，原因是：(用化学方程式表示)。9.(201 4.全国高考真题)在容积为1.00

16、L的容器中，通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)=金2NO2(g),随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：(I)反应的A H o (填“大于”“小于)；i(x r c 时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0 60 s 时段，反应速率v(N2 O 4)为 m o l-L-s-反应的平衡常数K,为。(2)1 0 0 时达到平衡后，改变反应温度为T,c(N2 O 4)以 0.反2 0 0 1 0 1 廿节的平均速率降低,经1 0 s 又达到平衡。T 1 0 0 (填“大于“小于)，判 断 理 由 是。列式计算温度T是反应的平衡常数K2(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容

17、积减少一半，平衡向(填“正反应或逆反应”)方向移动，判断理由是 o1 0.(2 0 1 1 .上海高考真题)自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。地壳内每加深1 k m,压强增大约2 50 0 0 3 0 0 0 0 k P a。在地壳内S i C h 和 H F 存在以下平衡：S i O2(s)+4 H F(g)#S i F4(g)+2 H2O(g)+1 4 8.9 k J。根据题意完成下列填空：(1)在地壳深处容易有 气体逸出，在地壳浅处容易有 沉积。(2)如果上述反应的平衡常数K 值变大，该反应_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(选填编号)。A.一定向正反应方向移

18、动 B.在平衡移动时正反应速率先增大后减小C.一定向逆反应方向移动 D,在平衡移动时逆反应速率先减小后增大(3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，(选填编号)。A.2 v ,(H F)=v a i(H 2 O)B.v(H 2 O)=2 v(S i F 4)c.S i O 2 的质量保持不变 D.反应物不再转化为生成物(4)若反应的容器容积为2.0 L,反应时间8.0 m i n,容器内气体的密度增大了 0.1 2 g/L,在这段时间内H F的平均反应速率为,1 1.(2 0 1 2.上海高考真题)用氮化硅(S i 3 N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高

19、发动机的i W i 温热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3 S i C 1 4(g)+2 N2(g)+6H 2(g)S i3N4(s)+1 2 H C l(g)+Q(e 0)o 完成下歹I 填空：(1)在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2 L,3 m i n 后达到平衡，测得固体的质量增加了2.8 0 g,则 H 2 的平均反应速率_ _ _ m o l/(L-m i n)；该反应的平衡常数表达式K=(2)上述反应达到平衡后，下 列 说 法 正 确 的 是。a.其他条件不变，压强增大，平衡常数K 减小b.其他条件不变，温度升高，平衡常数K 减小C.其他条件不变，增

20、大S i 3 N4 物质的量平衡向左移动d.其他条件不变，增大H C 1 物质的量平衡向左移动(3)一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是a.3 v j s(N2)=v I E(H 2)b.v#：(H C l)=4 v H S i C L)c.混合气体密度保持不变d.C(N2)：C(H2)：C(H C 1)=1：3：6(4)若平衡时H 2 和 H C 1 的 物 质 的 量 之 比 为 保 持 其 它 条 件 不 变，降低温度后达到新的平衡时，山 和nH C 1 的物质的量之比(填“”、=”或n1 2.(2 01 5 全国高考真题)甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料

21、。利用合成气(主要成分为C O、C O 2 和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：C O (g)+2 H2(g)=C H.Q H (g)AHIC O 2 (g)+3 H 2 (g)U CH3 0H (g)+H2O (g)AH2C O 2 (g)+H2(g)(g)+H2O (g)A H3回答下列问题：(1)已知反应中的相关的化学键键能数据如下：化学健H Hc0C 至 0H 0CHE/(kJ.mol*)4363431076465413由此计算AHI=_ k J m o l1,已知A H 2=-5 8 k J-m o H,则&=_ k J m o l1(2)反应的化学平衡常数K的表达式

22、为；图 1 中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为(填曲线标记字母)，其判断理由是。s(H/(C0+C6 2 .60500 510 520 530 540 550 T/K图 2(3)合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时，体系中的CO平衡转化率(a)与温度和压强的关系如图2 所示。a(C O)值 随 温 度 升 高 而 (填增大”或减小”)，其原因是 o 图 2 中的压强 由 大 到 小 为，其 判 断 理 由 是。13.(2011全国高考真题)反应aA(g)+bB(g)催化剂.cC(g)(AH V 2,请在图2 中画出反应体系中c(S C2)随时间t变化的总趋势图。数分

23、百量质0sCOPJ始体松分数 图 21 5.(20 1 2浙江高考真题)1 5分 甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有:反应过程化学方程式焰变H(k J/m o l)活化能 Ea(k J/m o l)甲烷氧化C H4(g)+2O2(g)-CO 2(g)+2H2O(g)-80 2.61 25.6C H4(g)+O2(g)C O2(g)+2H2(g)-3 22.01 72.5蒸汽重整C H4(g)+H2O(g)-CO(g)+3 H2(g)20 6.2240.1CH 4(g)+2H j O(g)C O2(g)+4H2(g)1

24、 65.0243.9回答下列问题：(1)反应 CO(g)+H2O(g)-CCh(g)+H 2(g)的AH=k J/m o l,(2)在初始阶段，甲烷蒸汽重整的反应速率一甲烷氧化的反应速率(填大于、小于或等于)。(3)对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(CB)也可以平衡常数(记作KP),则反应 C H4(g)+H2O(g)-CO(g)+3 H 2(g)的 KP=；随着温度的升高，该平衡常数(填“增大”、减小 或 不变”)。(4)从能量阶段分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于(5)在某一给定进料比的情况下，温度、压强对H2和 CO物质的量分数的影响如下图：5金*=若要达

25、到H2物质的量分数 65%、C O 的物质的量分数1 0%,以下条件中最合适的是A.600,0.9Mpa B.700,0.9MPa C.800,1.5Mpa D.1 000,1.5MPa画出600,O.IMpa条件下，系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始即时)的变化趋势示意图：(6)如果进料中氧气量过大，最终导致H2物质的量分数降低，原因是。1 6.(201 0上海高考真题)接触法制硫酸工艺中，其主反应在450并有催化剂存在下进行：2sq(g)+Q(g)/2SO3(g)+1 90kJ(1)该反应所用的催化剂是(填写化合物名称)，该反应450C时的平衡常数 500C时的平衡常数(填“

26、大于”、“小于”或“等于”)。(2)该 热 化 学 反 应 方 程 式 的 意 义 是.(3)下列描述中能表明该反应已达平衡状态的是A.忧。2)正=2 v(S C)3)逆B.容器中气体的平均分子量不随时间而变化C.容器中气体的密度不随时间而变化D.容器中气体的分子总数不随时间而变化(4)在一个固定容积为5 L 的密闭容器中充入0.2 0 m o lS C)2 和 O.lO m o l。？，半分钟后达到平衡，测得容器中含S C)3 0.1 8 m o l,贝心(。2)=m o l-Z-1 m i n-1：若继续通入 0.2 0 m o lS O 2 和 0.lO m o lO 2,则平衡移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向或 不”)，再次达到平衡后，m o l n(S O3)或 实 际 生 产 条 件控制在2 5 0、1.3 x l()4 kpa左右，选 择 此 压 强 的 理 由 是。0 05 1.0 1.5p/lOkPi