2017屆高考化學二輪復習 專題10 化學反應速率與化學平衡(教案+學案+課件+試題)(打包4套)魯科版
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專題十 化學反應速率與化學平衡
1.一定條件下反應2AB(g)A2(g)+B2(g)達到平衡狀態(tài)的標志是( )
A.單位時間內生成n mol A2,同時消耗2n mol AB
B.容器內三種氣體AB、A2、B2共存
C.AB的消耗速率等于A2的消耗速率
D.容器中各組分的體積分數(shù)不隨時間變化
【答案】D
【解析】任何時刻,生成n mol A2,必然消耗2n mol AB,A項錯誤;可逆反應中任何時刻,反應物與生成物均共存,B項錯誤;達到平衡時,AB的消耗速率與A2的消耗速率之比等于化學方程式中的化學計量數(shù)之比,C項錯誤;達到平衡后,反應物和生成物的濃度不再變化,各組分的體積分數(shù)不再變化,D項正確。
2.相同溫度下,在體積相等的三個恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應:2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH=+92.4 kJ/mol。實驗測得起始、平衡時的有關數(shù)據(jù)如下表:
下列敘述正確的是( )
A.熱量關系:a=b
B.①②③反應的平衡常數(shù):③>①>②
C.達平衡時H2的體積分數(shù):①>③
D.①中的密度不再改變時說明反應已達到平衡狀態(tài)
【答案】C
【解析】若反應①中NH3的平衡轉化率為50%,則a=b,若反應①中NH3的平衡轉化率小于50%,則ab,A選項錯誤;溫度相同,所以反應①、②、③的平衡常數(shù)相同,B選項錯誤;反應③可以看成是在兩個相同容器中相同條件下同時進行反應①,達平衡后,把這兩個容器中的氣體壓縮到其中一個容器中,如果平衡不移動,氫氣的體積分數(shù)應該與反應①相等,但是壓強增大,平衡向逆反應方向移動,氫氣的體積分數(shù)減小,所以達平衡時氫氣的體積分數(shù):①>③,C選項正確;因為氣體總質量始終不變,容器恒容,所以密度始終不變,不能用密度變化來衡量反應是否達到平衡狀態(tài),D選項錯誤。
3.在一恒容的密閉容器中充入0.1 mol/L CO2、0.1 mol/L CH4,在一定條件下發(fā)生反應CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),測得CH4平衡時轉化率與溫度、壓強的關系如圖,下列有關說法不正確的是( )
A.上述反應的ΔH<0
B.壓強:p4>p3>p2>p1
C.1100℃時該反應平衡常數(shù)為1.64
D.壓強為p4時,在y點:v正>v逆
【答案】A
【解析】由圖象可知,壓強一定時,溫度越高,甲烷的平衡轉化率越大,故正反應為吸熱反應,ΔH>0,A項錯誤;該反應為氣體分子數(shù)增加的反應,壓強越大,甲烷的平衡轉化率越小,故壓強p4>p3>p2>p1,B項正確;1100℃時,甲烷的平衡轉化率為80.00%,故平衡時各物質的濃度分別為c(CH4)=0.02 mol/L,c(CO2)=0.02 mol/L,c(CO)=0.16 mol/L,c(H2)=0.16 mol/L,即平衡常數(shù)K==1.64,C項正確;壓強為p4時,y點未達到平衡狀態(tài),此時v正>v逆,D項正確。
4.等物質的量的A(g)與B(g)在密閉容器中進行反應:A(g)+B(g) 2C(g)+D(s) ΔH<0,下列敘述正確的是( )
A.達到平衡后,反應速率v正(A)=2v逆(C)
B.達到平衡后,增大壓強,平衡逆向移動
C.達到平衡后,升高溫度,平衡正向移動
D.平衡常數(shù)K值越大,A的轉化率越大
【答案】D
【解析】根據(jù)反應速率之比應等于化學計量數(shù)之比可知,2v正(A)=v逆(C)時反應達到平衡,A選項錯誤;這是一個反應前后氣體分子數(shù)不變的反應,改變壓強,平衡不移動,B選項錯誤;該反應的正反應為放熱反應,升高溫度,平衡向吸熱的反應方向移動,即逆向移動,C選項錯誤;平衡常數(shù)K值越大,說明平衡正向進行的程度越大,A的轉化率越大,D選項正確。
5.某密閉容器中充入等物質的量的A和B,一定溫度下發(fā)生反應:A(g)+xB(g) 2C(g),達到平衡后,在不同的時間段,分別改變影響反應的一個條件,測得容器中各物質的物質的量濃度、反應速率隨時間的變化如圖所示。下列說法中正確的是( )
A.前8 min A的平均反應速率為0.08 mol·L-1·min-1
B.反應方程式中的x=1,正反應為吸熱反應
C.30 min時降低溫度,40 min時升高溫度
D.30~40 min該反應增大了壓強或使用了催化劑
【答案】A
【解析】由圖象可以看出前8 min內,物質A的濃度由2.00 mol·L-1減少到1.36 mol·L-1,故vA=0.08 mol·L-1·min-1,A項正確;由A、B、C的變化曲線可得出x=1,30 min時各物質的濃度均減小且正、逆反應速率相同,則改變條件為增大體積(或減小壓強),40 min時各物質的濃度不變,正、逆反應速率均增大,且逆反應速率大于正反應速率,故40 min時改變的條件是升高溫度,平衡逆向移動,所以,正反應為放熱反應,B、C、D項錯誤。
6.NaHSO3溶液在不同溫度下均可被過量KIO3氧化,當NaHSO3完全消耗即有I2析出,依據(jù)I2析出所需時間可以求得NaHSO3的反應速率。將濃度均為0.020 mol·L-1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(過量)酸性溶液40.0 mL混合,記錄10~55℃間溶液變藍時間,55℃時未觀察到溶液變藍,實驗結果如圖。據(jù)圖分析,下列判斷不正確的是( )
A.40℃之前與40℃之后溶液變藍的時間隨溫度的變化趨勢相反
B.圖中b、c兩點對應的NaHSO3反應速率相等
C.圖中a點對應的NaHSO3反應速率為5.0×10-5 mol·L-1·s-1
D.溫度高于40℃時,淀粉不宜用作該實驗的指示劑
【答案】B
【解析】B項中,b、c兩點的其他條件相同,溫度不同,肯定反應速率不同。但兩點變藍的時間相同,可能高于40℃后,溫度越高,I2與淀粉越不易結合。C項中v(NaHSO3)===5.0×10-5 mol·L-1·s-1。
7.T℃時,在體積不變的密閉容器中發(fā)生反應X(g)+3Y(g) 2Z(g),各組分在不同時刻的濃度如下表:
物質
X
Y
Z
初始濃度/mol·L-1
0.1
0.2
0
2 min末濃度/mol·L-1
0.08
a
b
平衡濃度/mol·L-1
0.05
0.05
0.1
下列說法正確的是( )
A.平衡時,X的轉化率為20%
B.T℃時,該反應的平衡常數(shù)為40
C.增大平衡后的體積壓強,v正增大,v逆減小,平衡向正反應方向移動
D.前2 min內,用Y的變化量表示的平均反應速率v(Y)=0.03 mol·L-1·min-1
【答案】D
【解析】平衡時,X的轉化率為×100%=50%,A項錯誤;T℃時,該反應的平衡常數(shù)K===1600,B項錯誤;增大平衡后的體系壓強,v正增大,v逆增大,且v正>v逆,平衡向正反應方向移動,C項錯誤;前2 min內,v(Y)=3v(X)=×3=0.03 mol·L-1·min-1,D項正確。
8.在溫度t1和t2(已知t2>t1)下,X2(g)和H2反應生成HX的平衡常數(shù)如下表:
化學方程式
K(t1)
K(t2)
F2+H22HF
1.8×1036
1.9×1032
Cl2+H22HCl
9.7×1012
4.2×1011
Br2+H22HBr
5.6×107
9.3×106
I2+H22HI
43
34
依據(jù)K的變化,隨著鹵素原子序數(shù)的遞增,下列推斷不正確的是( )
A.X2與H2反應的劇烈程度逐漸減弱
B.HX的穩(wěn)定性逐漸減弱
C.HX的生成反應是放熱反應
D.在相同條件下,平衡時X2的轉化率逐漸降低
【答案】A
【解析】A項,K值的大小反映出反應進行的程度,對反應的劇烈程度不能判斷,錯誤;B項,同溫度下,K值逐漸減小說明反應進行程度減小,則反應物轉化率逐漸降低,可見生成氫化物穩(wěn)定性逐漸減弱,正確;C項,隨溫度升高,K值減小,說明正反應為放熱反應,正確;D項,結合B項分析知其說法正確,故答案為A。
9.在密閉容器中進行反應:A(g)+3B(g) 2C(g),有關下列圖象的說法不正確的是( )
A.依據(jù)圖甲可判斷正反應的ΔH<0
B.在圖乙中,虛線可表示使用了催化劑
C.圖丙中,可能改變的條件是增大壓強
D.由圖丁中混合氣體的平均相對分子質量隨溫度的變化情況,可推知正反應的ΔH>0
【答案】D
【解析】A項,由圖知在平衡狀態(tài)下升高溫度,v逆>v正,所以平衡逆向移動,所以正反應是放熱反應,ΔH<0,正確;B項,虛線先到達拐點,說明反應速率快,可能是使用了催化劑,正確;C項,該反應是氣體分子數(shù)之和變小的反應,增大壓強,平衡正向移動,v正>v逆,正確;D項,已知=,該反應進行過程中氣體總質量一直不變,正反應時總物質的量變小,所以正反應是變大的反應,由圖知升高溫度,變小,所以平衡逆向移動,正反應是放熱反應,ΔH<0,錯誤。
10.將2 mol A與2 mol B混合于2 L的密閉容器中,發(fā)生如下反應:2A(g)+3B(g) 2C(g)+zD(g),若2 min后達到平衡,A的轉化率為50%,測得v(D)=0.25 mol/(L·min),下列推斷正確的是( )
A.v(C)=0.2 mol/(L·min)
B.z=3
C.B的轉化率為25%
D.C的體積分數(shù)約為28.6%
【答案】D
【解析】寫出計算的“三段式”如下:
2A?。?B 2C+zD
起始/mol 2 2 0 0
轉化/mol 1 1.5 1 1
平衡/mol 1 0.5 1 1
A項,v(C)=1 mol÷(2 L×2 min)=0.25 mol/(L·min),錯誤;B項,v(C)=v(D),則C和D前面的計量數(shù)相等,則z=2,錯誤;C項,B的轉化率為1.5÷2×100%=75%,錯誤;D項,C的體積分數(shù)為1÷(1+0.5+1+1)×100%=28.6%,正確。
11.合成氨工業(yè)的原料氣H2可用天然氣制取,其生產(chǎn)流程如下圖:
(1)寫出反應Ⅰ的化學方程式_____________________________;
該反應的平衡常數(shù)表達式為__________________。
(2)轉化爐中反應為CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g),其平衡常數(shù)與溫度的關系如下表:
溫度
400℃
500℃
800℃
1000℃
平衡常數(shù)
10
9
1
0.5
該反應為__________反應(填“吸熱”或“放熱”)。
(3)合成氨反應原理為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
ΔH=-92.4 kJ/mol。
回答下列問題:
①工業(yè)合成氨原料氮氣的制備方法是_____________________。
②在一定溫度下,將1 mol N2和3 mol H2充入一容積不變的密閉容器中進行合成反應,達到平衡時,容器的壓強為起始的,平衡狀態(tài)記為S0,則平衡時容器內NH3的體積分數(shù)為__________;若保持溫度不變,開始時向容器中加入a mol N2、b mol H2、c mol NH3,要使反應始終向逆反應方向進行,且達到平衡后各物質物質的量與原平衡S0完全相同,則起始時c的取值范圍應是__________。
【答案】(1)CH4+H2O(g)CO+3H2
K= (2)放熱
(3)①先液化空氣,再汽化分離(或分離液態(tài)空氣)?、?5% 0.80.8 mol,n(NH3)最多為2 mol。
12.在一固定容積的密閉容器中進行如下反應:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其平衡常數(shù)K和溫度T的關系如下:
T/℃
700
800
850
1000
1200
K
2.6
1.7
1.0
0.9
0.6
(1)K的表達式為____________________________。
(2)該反應的正反應為__________反應(填“吸熱”或“放熱”)。
(3)能判斷該反應已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)的是__________。
A.容器中壓強不變
B.混合氣體中CO的濃度不變
C.v正(H2)=v逆(H2O)
D.c(CO2)=c(CO)
(4)在850℃時,可逆反應CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)在該容器內各物質的濃度變化如下:
時間(min)
CO2(mol/L)
H2(mol/L)
CO(mol/L)
H2O(mol/L)
0
0.200
0.300
0
0
2
0.138
0.238
0.062
0.062
3
c1
c2
c3
c3
4
c1
c2
c3
c3
計算:3~4 min達到平衡時,CO的平衡濃度為__________。(精確到小數(shù)點后三位),CO2的轉化率為__________。
【答案】(1) (2)放熱 (3)BC (4)0.120 mol/L 60%
【解析】該反應的平衡常數(shù)K=。由表中數(shù)據(jù)知,溫度越高,平衡常數(shù)越小,故該反應的正反應為放熱反應。由于該反應為反應前后氣體分子數(shù)不變的反應,所以壓強始終不變;混合氣體中CO的濃度不變、v正=v逆可以判斷該反應已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)。設3~4 min達到平衡時CO、H2O的平衡濃度為c3 mol/L,則CO2、H2的平衡濃度分別為(0.200-c3) mol/L和(0.300-c3) mol/L,根據(jù)K==1,得c3=0.120,CO2的轉化率為×100%=60%。
13.活性炭可處理大氣污染物NO。T℃時,在容積為1 L的密閉容器中加入NO氣體和炭粉,使之發(fā)生反應生成兩種氣體A和B,測得各物質的物質的量如下:
活性炭/mol
NO/mol
A/mol
B/mol
起始狀態(tài)
2.030
0.100
0
0
2 min
2.000
0.040
0.030
0.030
(1)2 min內,用NO表示該反應的平均速率v(NO)=__________ mol·L-1·min-1。
(2)該反應的化學方程式是______________________;T℃時,它的平衡常數(shù)K=,則2 min時反應__________(填“是”或“不是”)平衡狀態(tài);已知升高溫度時,K增大,則該反應為__________(填“吸熱”或“放熱”)反應。
(3)為了提高反應速率和NO的轉化率,可采取的措施是_______。
【答案】(1)0.03 (2)C+2NOCO2+N2 是 吸熱 (3)升高溫度
【解析】(1)v(NO)==0.03 mol·L-1·min-1。(2)該反應的化學方程式為C+2NOCO2+N2。由于反應前后氣體分子數(shù)不變,所以可將氣體物質的物質的量直接代入平衡常數(shù)表達式中,從而求出2 min時的濃度商:QC==。因QC=K,所以2 min時反應處于平衡狀態(tài)。升高溫度,平衡常數(shù)增大,說明平衡正向移動,所以正反應為吸熱反應。(3)增大反應速率的措施有增大反應物濃度、增大壓強、升高溫度及使用催化劑。炭粉是固體物質,改變其量對平衡無影響;增大NO的濃度,NO的轉化率反而降低,所以增大反應物濃度的方法不可行。增大壓強,平衡不移動,NO的轉化率不變,不可行。升高溫度,平衡正向移動,NO的轉化率增大,可行。催化劑對平衡無影響,不可行。
14.(1)在一定條件下,發(fā)生反應:aA(g)+bB(g) cC(g) ΔH=Q kJ/mol,其化學平衡常數(shù)K和溫度的關系如下表所示:
T/℃
400
500
800
1000
K
2.6
1.6
1.0
0.40
依據(jù)圖表判斷該反應ΔH__________0(填“>”或“<”);若其他條件保持一定,降低溫度,該反應物A的轉化率__________(填“增大”、“減小”或“不變”,下同),化學反應速率將__________。
(2)在恒定溫度T℃,2 L恒容密閉容器中發(fā)生反應aA(g)+bB(g) cC(g),容器中A、B、C物質的量變化如圖所示,回答下列問題:
① 該化學方程式中a∶b∶c為__________,T℃時該反應的化學平衡常數(shù)K的值為__________。(保留2位小數(shù))
② 0~15 min內,B的平均反應速率為__________,反應達平衡時,A的轉化率為__________。
③ 據(jù)圖判斷,反應進行至20 min時,曲線發(fā)生變化的原因是__________(用文字表達),反應重新達平衡時,A的體積分數(shù)將__________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
④10 min到15 min的曲線變化的原因可能是__________。
【答案】(1)< 增大 減小 (2)①2∶1∶2 0.31
②0.0033 mol/(L·min) 20%?、墼龃罅薆的量 減小 ④使用了催化劑
【解析】(1)由題給圖表數(shù)據(jù)可知,隨溫度升高,化學平衡常數(shù)K減小,所以正反應為放熱反應,即ΔH<0。降低溫度,平衡正向移動,A的轉化率增大,降低溫度,化學反應速率減小。(2)①由物質的量的變化量之比等于化學計量數(shù)之比可知,a∶b∶c=2∶1∶2?;瘜W平衡常數(shù)K===0.31。②v(B)==0.0033 mol/(L·min),A的轉化率為×100%=20%。③反應進行到20 min時,B的物質的量突然增大,A和C的物質的量瞬時不變,所以是增大了B的量。增大B的量,平衡正向移動,不斷消耗A,A的體積分數(shù)將減小。④10~15 min,各物質的變化量比0~10 min大,可能是使用了催化劑。
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