2019-2020年高考化學分類匯編 考點7 化學反應速率和化學平衡.doc
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2019-2020年高考化學分類匯編 考點7 化學反應速率和化學平衡一、選擇題1.(xx重慶高考7)在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應:2X(g)Y(g),溫度T1、T2下X的物質的量濃度c(X)隨時間t變化的曲線如圖所示。下列敘述正確的是()A.該反應進行到M點放出的熱量大于進行到W點放出的熱量B.T2下,在0t1時間內,v(Y)=molL-1min-1C.M點的正反應速率v正大于N點的逆反應速率v逆D.M點時再加入一定量X,平衡后X的轉化率減小【解析】選C。根據(jù)圖像可知W點消耗的X的物質的量比M點消耗的X的物質的量大,因此反應進行到W點放熱多些,A錯誤;0t1時間內X的濃度減小了(a-b)molL-1,則Y濃度增加0.5(a-b)molL-1,因此v(Y)= 0.5(a-b)/t1molL-1min-1,B錯誤;根據(jù)先拐先平知T1T2,M點的反應速率大于W點的反應速率,N點沒有達到平衡,此時反應正向進行程度大,即N點的正反應速率大于逆反應速率,因此M點的正反應速率大于N點的逆反應速率,C正確;M點時,再加入一定量的X,則相當于增大壓強,平衡正向移動,X的轉化率增大,D錯誤。2.(xx新課標全國卷9)已知分解1 mol H2O2放出熱量98 kJ,在含少量I-的溶液中,H2O2分解的機理為H2O2+I-H2O+IO-慢H2O2+IO-H2O +O2+ I-快下列有關該反應的說法正確的是()A.反應速率與I-濃度有關B. IO-也是該反應的催化劑C.反應活化能等于98 kJmol-1D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)【解題指南】解答本題應注意以下兩點:(1)要區(qū)別開反應的活化能和反應熱;(2)知道速率比等于化學計量數(shù)比,純液體和固體不能用來表示速率?!窘馕觥窟xA。由題意可知I-為反應的催化劑,反應的反應熱是反應物能量和生成物能量的差值,反應的反應熱為-98 kJmol-1,所以B、C錯誤;反應速率與濃度有關,所以I-濃度越大,速率越快,A正確;速率比等于化學計量數(shù)比,反應的總方程式為2H2O22H2O+O2,水不能用來表示反應的速率,且過氧化氫和氧氣速率比為21。3.(雙選)(xx海南高考12)將BaO2放入密閉的真空容器中,反應2BaO2(s)2BaO(s)+O2(g)達到平衡,保持溫度不變,縮小容器容積,體系重新達到平衡,下列說法正確的是()A.平衡常數(shù)減小B.BaO量不變C.氧氣壓強不變 D.BaO2量增加【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)化學平衡移動的影響因素;(2)化學平衡常數(shù)的影響因素?!窘馕觥窟xC、D。因為溫度不變,只縮小體積,則化學平衡常數(shù)不變,A錯誤;縮小體積,氧氣濃度增大,化學平衡逆向移動,氧化鋇物質的量減少,過氧化鋇物質的量增加,B錯誤、D正確;因為平衡常數(shù)不變,所以氧氣的濃度不變,則壓強不變,C正確。4.(xx上海高考14)只改變一個影響因素,平衡常數(shù)K與化學平衡移動的關系敘述錯誤的是()A.K值不變,平衡可能移動B.K值變化,平衡一定移動C.平衡移動,K值可能不變D.平衡移動,K值一定變化【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)平衡常數(shù)的含義及影響因素;(2)平衡常數(shù)與平衡移動的關系?!窘馕觥窟xD。平衡常數(shù)僅與溫度有關,改變濃度、壓強等平衡可以發(fā)生移動,但K值不變,A、C正確、D錯誤;K值變化說明溫度一定變化,平衡一定移動,B正確。5.(xx北京高考12)在一定溫度下,10 mL 0.40 molL-1H2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折算為標準狀況)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)()A.06 min的平均反應速率:v(H2O2)3.310-2molL-1min-1B.610 min的平均反應速率:v(H2O2)0.060【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)溫度改變時,平衡常數(shù)才會改變,由平衡常數(shù)的變化可以推測平衡移動的方向;(2)反應可以看做是反應擴大體積后再升溫得到?!窘馕觥窟xC。實驗中,若5 min時測得n(M)=0.050 mol,濃度是0.005 0 molL-1,則根據(jù)反應的化學方程式可知,同時生成N的濃度也是0.005 0 molL-1,因此0至5 min時間內,用N表示的平均反應速率為v(N)=1.010-3molL-1min-1,A錯誤;實驗中,平衡時M和N的濃度都是0.008 0 molL-1,消耗X與Y的濃度均是0.008 0 molL-1,平衡時X和Y的濃度分別為0.002 molL-1和0.032 molL-1,該反應的平衡常數(shù)K=1,B錯誤;根據(jù)化學反應方程式可知,如果X的轉化率為60%,則X(g)+Y(g)M(g)+N(g)起始濃度(molL-1)0.020 0.03000轉化濃度(molL-1)0.012 0.0120.0120.012平衡濃度(molL-1)0.008 0.0180.0120.012溫度不變,平衡常數(shù)不變,則K=1,即達到平衡狀態(tài),因此最終平衡時X的轉化率為60%,C正確;700時,X(g)+Y(g)M(g)+N(g)起始濃度(molL-1)0.040 0.01000轉化濃度(molL-1)0.009 0.0090.0090.009平衡濃度(molL-1)0.031 0.0010.0090.009該溫度下平衡常數(shù)K=2.61,這說明溫度升高,平衡常數(shù)減小,即平衡逆向移動,因此正反應為放熱反應,若容器中的溫度也是800,由于反應前后氣體分子數(shù)不變,則與相比,是平衡等效的,因此最終平衡時M的物質的量b=0.5a=0.060,當溫度升高到900時,平衡向逆反應方向移動,因此b0.060,D不正確。7.(雙選)(xx江蘇高考15)一定溫度下,在三個體積均為1.0 L的恒容密閉容器中發(fā)生反應:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)容器編號溫度()起始物質的量(mol)平衡物質的量(mol)CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)3870.200.0800.0803870.402070.200.0900.090下列說法正確的是()A.該反應的正反應為放熱反應B.達到平衡時,容器中的CH3OH體積分數(shù)比容器中的小C.容器中反應到達平衡所需時間比容器中的長D.若起始時向容器中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH30.15 mol和H2O 0.10 mol,則反應將向正反應方向進行【解題指南】解答本題時應注意以下3點:(1)理解溫度對平衡移動的影響以及對達到平衡時間的影響。(2)會運用等效平衡分析平衡后各組分的量的情況。(3)會用平衡常數(shù)判斷反應進行的方向?!窘馕觥窟xA、D。從表中數(shù)據(jù)知,容器相對于容器,溫度降低,產(chǎn)物CH3OCH3和H2O的量增多,平衡正向移動,說明該反應的正反應為放熱反應,A項正確;該反應為等體積變化,容器投入量為容器的兩倍,所以相當于加壓,但是平衡不移動,所以兩容器中的CH3OH體積分數(shù)相等,B項錯誤;容器的溫度低,反應速率慢,達到平衡的時間長,C項錯誤;對于容器中,平衡時,c(CH3OH)=0.040 molL-1,K=4,Q=0.67K,說明反應應向正反應方向進行,D項正確?!菊`區(qū)提醒】(1)誤認為起始時投入的量越多,達到平衡時,反應物的體積分數(shù)就越大。(2)K的表達式中代入的是平衡時各組分的物質的量濃度。8.(xx福建高考12)在一定條件下,N2O分解的部分實驗數(shù)據(jù)如下:反應時間/min0102030405060708090100c(N2O)/molL-10.1000.0900.0800.0700.0600.0500.0400.0300.0200.0100.000下圖能正確表示該反應有關物理量變化規(guī)律的是()(注:圖中半衰期指任一濃度N2O消耗一半時所需的相應時間,c1、c2均表示N2O初始濃度且c1c2)【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)化學反應速率為單位時間內的物質濃度的改變量;(2)半衰期為消耗物質濃度一半時所用的時間的多少,濃度越大,半衰期越大?!窘馕觥窟xA。因為根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析,每隔10分鐘,濃度變化數(shù)值相等,從而分析任一時間段內N2O濃度變化相等,A正確、B錯誤;單位時間內變化量相同,半衰期隨著濃度減小而縮短,C錯誤;單位時間內變化量相同,不同濃度下的轉化率不同(濃度越小,轉化率越大),濃度相同轉化率相同,D項錯誤。【誤區(qū)提醒】(1)單位時間內變化量相同,等同于速率相同,不等于轉化率相同和半衰期相同;(2)半衰期隨著濃度減小而逐漸減小(單位時間內變化量相同,濃度越大,半衰期越大)。9.(xx安徽高考10)臭氧是理想的煙氣脫硝試劑,其脫硝反應為2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),若反應在恒容密閉容器中進行,下列由該反應相關圖像作出的判斷正確的是()【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)由反應物與生成物的能量大小可判斷反應熱。(2)反應速率、化學平衡的影響因素?!窘馕觥窟xA。根據(jù)A項圖知,該反應的反應物的能量比生成物高,是放熱反應,升溫時,平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,A正確;v(NO2)=0.2 molL-1s-1,單位錯誤,B錯誤;使用催化劑,不能使平衡移動,C錯誤;增大氧氣濃度,平衡逆向移動,NO2的轉化率減小,D錯誤?!菊`區(qū)提醒】解答曲線題要根據(jù)曲線的起點、轉折點、終點、變化趨勢做出判斷,如本題的A項,要看清能量高的是反應物還是生成物(本題是反應物);解答B(yǎng)項不僅要看數(shù)據(jù),還要看單位。10.(xx天津高考3)運用相關化學知識進行判斷,下列結論錯誤的是()A.某吸熱反應能自發(fā)進行,因此該反應是熵增反應B.NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃試劑瓶中C.可燃冰主要是甲烷與水在低溫高壓下形成的水合物晶體,因此可存在于海底D.增大反應物濃度可加快反應速率,因此用濃硫酸與鐵反應能增大生成H2的速率【解題指南】解答本題需注意以下兩點:(1)反應要能自發(fā)進行,H-TS0,要能自發(fā)進行H-TS0,該反應一定是熵增反應,A正確;NH4F水解生成HF,HF和玻璃試劑瓶中的二氧化硅反應,因此NH4F溶液不能存放于玻璃試劑瓶中,B正確;海底為低溫高壓環(huán)境,所以可燃冰可以存在于海底,C正確;鐵在濃硫酸中發(fā)生鈍化,D錯誤。11.(xx山東高考29)研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時,涉及如下反應:2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)K1H10()2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)K2H2”“1;因為溫度不變,平衡常數(shù)K2不變;反應()的Hc(N)c(CH3COO-);溶液A、B顯堿性且溶液A的pH小于溶液B,向溶液A中加適量NaOH或者向溶液B中加適量水可使溶液A和溶液B的pH相等。答案:(1)(2)2.510-275%不變升高溫度(3)c(N)c(N)c(CH3COO-)b、c【誤區(qū)提醒】(1)因固體無物質的量濃度,故不能用固體表示平衡常數(shù)。(2)在分析轉化率時,對于一個給定的反應前后氣體分子數(shù)減小的反應,其他條件不變,維持恒壓,相當于其他條件不變,進行加壓。二、非選擇題12.(xx新課標全國卷28)乙醇是重要的有機化工原料,可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn)?;卮鹣铝袉栴}:(1)間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。寫出相應反應的化學方程式 。(2)已知:甲醇脫水反應2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H1=-23.9 kJmol-1甲醇制烯烴反應2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)H2=-29.1 kJmol-1乙醇異構化反應C2H5OH(g)CH3OCH3(g)H3=+50.7 kJmol-1則乙烯氣相直接水合反應C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)的H= kJmol-1。與間接水合法相比,氣相直接水合法的優(yōu)點是 。(3)下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉化率與溫度、壓強的關系(其中=11)。列式計算乙烯水合制乙醇反應在圖中A點的平衡常數(shù)Kp=(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓物質的量分數(shù))。圖中壓強(p1、p2、p3、p4)的大小順序為,理由是 。氣相直接水合法常采用的工藝條件為:磷酸/硅藻土為催化劑,反應溫度290、壓強6.9 MPa,=0.61。乙烯的轉化率為5%,若要進一步提高乙烯的轉化率,除了可以適當改變反應溫度和壓強外,還可以采取的措施有 、 ?!窘忸}指南】解答本題要注意以下3點:(1)掌握利用蓋斯定律書寫熱化學方程式的方法;(2)會應用三段式法求反應的平衡常數(shù);(3)掌握控制平衡移動的方法?!窘馕觥?1)由題意可知二者發(fā)生了加成反應,按加成反應的規(guī)律書寫即可。(2)由蓋斯定律,-H2+H1-H3=-45.5 kJmol-1,比較兩個流程,可看出氣相直接水合法減少了反應步驟,增大了產(chǎn)物的產(chǎn)率,同時減少了污染物的排放,不用硫酸作反應物,減少了對設備的腐蝕。(3)A點時乙烯的平衡轉化率為20%,用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓物質的量分數(shù)。Kp=0.07(MPa)-1。由圖可知,在相同溫度下,乙烯的轉化率是p4p3p2p1,由于反應是個氣體體積減小的反應,增大壓強,平衡右移,乙烯的轉化率變大,所以p4p3p2p1。增大一種物質的轉化率,除了溫度和壓強的因素之外,還可以采取改變濃度的方法:增加另一種反應物的濃度或移走產(chǎn)物。答案:(1)C2H4+H2SO4C2H5OSO3H,C2H5OSO3H+H2OC2H5OH+H2SO4(2)-45.5污染少、腐蝕性小等(3)0.07(MPa)-1p4p3p2p1反應分子數(shù)減少,相同條件下,壓強升高,乙烯的轉化率提高將產(chǎn)物乙醇液化除去增大水和乙烯的物質的量比(其他合理答案也可)13.(xx浙江高考27)煤炭燃燒過程中會釋放出大量的SO2,嚴重破壞生態(tài)環(huán)境。采用一定的脫硫技術可以把硫元素以CaSO4的形式固定,從而降低SO2的排放。但是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的CO又會與CaSO4發(fā)生化學反應,降低了脫硫效率。相關反應的熱化學方程式如下:CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)H1=218.4 kJmol-1(反應)CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)H2=-175.6 kJmol-1(反應)請回答下列問題:(1)反應能夠自發(fā)進行的反應條件是 。(2)對于氣體參與的反應,表示平衡常數(shù)Kp時用氣體組分(B)的平衡壓強p(B)代替該氣體物質的量的濃度c(B),則反應的Kp=(用表達式表示)。(3)假設某溫度下,反應的速率(v1)大于反應的速率(v2),則下列反應過程能量變化示意圖正確的是。(4)通過監(jiān)測反應體系中氣體濃度的變化可判斷反應和是否同時發(fā)生,理由是 。(5)圖1為實驗測得不同溫度下反應體系中CO初始體積百分數(shù)與平衡時固體產(chǎn)物中CaS質量百分數(shù)的關系曲線。則降低該反應體系中SO2生成量的措施有。A.向該反應體系中投入石灰石B.在合適的溫度區(qū)間內控制較低的反應溫度C.提高CO的初始體積百分數(shù)D.提高反應體系的溫度(6)恒溫恒容條件下,假設反應和同時發(fā)生,且v1v2,請在圖2中畫出反應體系中c(SO2)隨時間t變化的總趨勢圖?!窘忸}指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)活化能對化學反應速率的影響。(2)對于題中兩個反應要進行對比分析?!窘馕觥?1)反應是熵增、吸熱反應,要保證反應自發(fā)進行即G=H-TS0,則需要高溫條件。(2)將原平衡常數(shù)表達式中c(CO2)和c(CO)分別用p(CO2)和p(CO)表示,純固態(tài)不要出現(xiàn)在表達式中。(3)反應是吸熱反應、反應是放熱反應,A、D錯誤;反應的反應速率大于反應,說明反應的活化能比反應的活化能低,C正確、B錯誤。(4)反應中c(SO2)和c(CO2)的濃度相等,若發(fā)生反應則c(CO2)濃度增大,c(SO2)和c(CO2)的濃度比值就發(fā)生變化。(5)加入石灰石后分解生成CO2,能使反應化學平衡左移,減小c(SO2),A正確;降溫使反應化學平衡左移,減小c(SO2),B正確;提高CO的初始體積百分數(shù),有利于反應的進行,C正確;分析圖像可知溫度越高,CaS的質量百分數(shù)越小,則反應發(fā)生的量相對越多,c(SO2)越大,D錯誤。(6)反應速率較快,則c(SO2)逐漸增大,達到平衡后反應左移,c(SO2)又逐漸減小。答案:(1)高溫(2)(3)C(4)反應中有SO2生成,監(jiān)測SO2與CO2的濃度增加量的比不為11,可確定發(fā)生兩個反應(5)A、B、C(6)14.(xx廣東高考33)H2O2是一種綠色氧化還原試劑,在化學研究中應用廣泛。(1)某小組擬在同濃度Fe3+的催化下,探究H2O2濃度對H2O2分解反應速率的影響。限選試劑與儀器:30% H2O2、0.1 molL-1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器寫出本實驗H2O2分解反應方程式并標明電子轉移的方向和數(shù)目: 。設計實驗方案:在不同H2O2濃度下,測定(要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應速率大小)。設計實驗裝置,完成如下裝置示意圖。參照下表格式,擬定實驗表格,完整體現(xiàn)實驗方案(列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)用字母表示)。物理量實驗序號V0.1 molL-1Fe2(SO4)3/mL1a2a(2)利用圖(a)和(b)中的信息,按圖(c)裝置(連通的A、B瓶中已充有NO2氣體)進行實驗??捎^察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的(填“深”或“淺”),其原因是 ?!窘馕觥?1)或由2H2O22H2O+O2可知,通過測定收集相同體積的氧氣所需時間或者相同時間內所收集氧氣的體積,能直接體現(xiàn)反應速率大小。測相同時間內收集氧氣的體積用,測相同時間內收集氧氣的體積或收集相同體積氣體所需時間用。物理量實驗序號V0.1 molL-1Fe2(SO4)3/mLVH2O2/mLVH2O/mLVO2/mL時間/s1abced2acbef(2)由圖(a)、圖(b)可知,2H2O22H2O+O2及2NO2N2O4均為放熱反應,H2O2在Fe2(SO4)3的作用下分解快,相同時間內放熱多,因此B瓶所處溫度高,2NO2N2O4平衡逆向移動,NO2濃度大,顏色深,故B瓶中氣體顏色比A瓶中的深。答案:(1)或收集相同體積的氧氣所需時間或者相同時間內所收集氧氣的體積或物理量實驗序號V0.1 molL-1Fe2(SO4)3/mLVH2O2/mLVH2O/mLVO2/mL時間/s1abced2acbef(2)深從圖(a)知H2O2的分解反應為放熱反應,從圖(b)也知反應2NO2N2O4為放熱反應,H2O2在催化劑的作用下分解快,相同時間內放熱多,因此B瓶所處溫度高,2NO2N2O4平衡逆向移動,NO2濃度大,顏色深15.(xx海南高考14)硝基苯甲酸乙酯在OH-存在下發(fā)生水解反應:O2NC6H4COOC2H5+OH-O2NC6H4COO-+C2H5OH兩種反應物的初始濃度均為0.050 molL-1,15時測得O2NC6H4COOC2H5的轉化率隨時間變化的數(shù)據(jù)如表所示,回答下列問題:t/s0120180240330530600700800/%033.041.848.858.069.070.471.071.0(1)列式計算該反應在120180 s與180240 s區(qū)間的平均反應速率 、 ;比較兩者大小可得出的結論是 。(2)列式計算15時該反應的平衡常數(shù) 。(3)為提高O2NC6H4COOC2H5的平衡轉化率,除可適當控制反應溫度外,還可采取的措施有 (要求寫出兩條)?!窘忸}指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)化學反應速率的影響因素;(2)化學平衡常數(shù)的應用以及化學平衡移動的影響因素?!窘馕觥?1)120 s轉化率為33.0%,180 s轉化率為41.8%,240 s轉化率為48.8%,則120180 s反應速率v=0.050 molL-1(41.8%-33.0%)/(180 s-120 s)=7.310-5molL-1s-1,則180240 s反應速率v=0.050 molL-1(48.8%-41.8%)/(240 s-180 s)=5.810-5molL-1s-1,相同時間段內平均速率減小,主要原因是隨著反應進行,反應物濃度逐漸減小,反應速率逐漸減小;(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù),轉化率為71.0%就不再發(fā)生變化,即達到化學平衡狀態(tài),則化學平衡常數(shù)K=(0.050 molL-171.0%)2/0.050 molL-1(1-71.0%)2=(71/29)2=6.0;(3)提高反應物的轉化率,是使化學平衡向正反應方向移動,除了控制溫度外,根據(jù)化學反應特點(溶液間進行的反應),壓強不能改變平衡,因此可以增大另一種反應物的濃度提高轉化率,還可以減少生成物濃度(即移走生成物)增大反應物的轉化率。答案:(1)v=7.310-5molL-1s-1v=5.810-5molL-1s-1隨著反應進行,反應物濃度降低,反應速率減慢(2)K=6.0或K=6.0(3)增大OH-的濃度、移去生成物【誤區(qū)提醒】(1)轉化率不熟悉和不會使用導致反應速率求不出來;(2)化學平衡常數(shù)的表達式記混淆了,把生成物濃度冪的乘積與反應物濃度冪的乘積的比值弄反了直接求出的結果為答案的倒數(shù);(3)化學平衡移動的影響因素,沒有考慮反應物和生成物的狀態(tài)而選擇了改變壓強。16.(xx福建高考24)鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關系密切。(1)下圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。該電化腐蝕稱為 。圖中A、B、C、D四個區(qū)域,生成鐵銹最多的是(填字母)。(2)用廢鐵皮制取鐵紅(Fe2O3)的部分流程示意圖如下:步驟若溫度過高,將導致硝酸分解。硝酸分解的化學方程式為 。步驟中發(fā)生反應:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O2Fe2O3nH2O+8HNO3,反應產(chǎn)生的HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉化為Fe(NO3)2,該反應的化學方程式為 。上述生產(chǎn)流程中,能體現(xiàn)“綠色化學”思想的是 (任寫一項)。(3)已知t時,反應FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常數(shù)K=0.25。t時,反應達到平衡時n(CO)n(CO2)=。若在1 L密閉容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入xmol CO,t時反應達到平衡。此時FeO(s)轉化率為50%,則x=。【解題指南】解答本題時應注意以下3點:(1)鐵及其化合物的性質及鐵與硝酸反應產(chǎn)物的判斷;(2)化學平衡常數(shù)的應用和計算;(3)金屬電化學腐蝕和鐵的吸氧腐蝕以及后續(xù)變化。【解析】(1)根據(jù)實驗室研究海水(中性環(huán)境或偏堿性環(huán)境)對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖,可以確定發(fā)生的為鐵的吸氧腐蝕;而生成鐵銹最多的是海水中氧氣濃度最大的地方(二價鐵離子被氧化為三價鐵離子),因此符合的區(qū)域為B區(qū)域。(2)溫度過高,硝酸分解的化學方程式為4HNO34NO2+O2+2H2O;HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉化為Fe(NO3)2,同時還得到硝酸銨溶液,反應的化學方程式為4Fe+10HNO34Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O;在整個反應過程中,硝酸的還原產(chǎn)物為硝酸銨,減少了氮的氧化物的排放,體現(xiàn)了“綠色化學”理念。(3)已知t時,反應FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常數(shù)K=0.25,根據(jù)平衡常數(shù)的概念和計算式,得c(CO)c(CO2)=10.25=41;若在1 L密閉容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入xmol CO,t時反應達到平衡,此時FeO(s)轉化率為50%,則FeO(s)消耗了0.01 mol,根據(jù)化學方程式得:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)開始(mol)0.02x0 0轉化(mol)0.010.01 0.01 0.01平衡(mol)0.01x-0.010.01 0.01K=0.25=(0.01/1)/(x-0.01)/1則x=0.05。答案:(1)吸氧腐蝕B(2)4HNO34NO2+O2+2H2O4Fe+10HNO34Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O氮氧化物排放少(或其他合理答案)(3)410.05【誤區(qū)提醒】(1)金屬腐蝕中鐵元素化合價變?yōu)?2價,然后被氧氣繼續(xù)氧化為+3價,進而轉變?yōu)殍F銹;(2)忽視生產(chǎn)流程,沒有把握硝酸還原產(chǎn)物為硝酸銨;(3)化學平衡計算的三段式需要把握住轉化量按照化學計量數(shù)進行。17.(xx天津高考10)合成氨是人類科學技術上的一項重大突破,其反應原理為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1一種工業(yè)合成氨的簡易流程圖如下:(1)天然氣中的H2S雜質常用氨水吸收,產(chǎn)物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣,得到單質硫并使吸收液再生,寫出再生反應的化學方程式:。(2)步驟中制氫氣原理如下:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H=+206.4 kJmol-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41.2 kJmol-1對于反應,一定可以提高平衡體系中H2百分含量,又能加快反應速率的措施是。a.升高溫度b.增大水蒸氣濃度c.加入催化劑d.降低壓強利用反應,將CO進一步轉化,可提高H2產(chǎn)量。若1 mol CO和H2的混合氣體(CO的體積分數(shù)為20%)與H2O反應,得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合氣體,則CO轉化率為。(3)圖1表示500、60.0 MPa條件下,原料氣投料比與平衡時NH3體積分數(shù)的關系。根據(jù)圖中a點數(shù)據(jù)計算N2的平衡體積分數(shù):。(4)依據(jù)溫度對合成氨反應的影響,在圖2坐標系中,畫出一定條件下的密閉容器內,從通入原料氣開始,隨溫度不斷升高,NH3物質的量變化的曲線示意圖。(5)上述流程圖中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號),簡述本流程中提高合成氨原料總轉化率的方法:?!窘忸}指南】解答本題時要注意以下兩點:(1)要熟練掌握外界條件對反應速率以及平衡的影響。(2)有關平衡移動的計算題一般按照“起、轉、平”三段式來做,先設出未知數(shù),然后按照題目給定的條件列方程求解?!窘馕觥?1)O2把NH4HS氧化成S,可得化學方程式為2NH4HS+O22NH3H2O+2S。(2)a項,反應為吸熱反應,升高溫度,速率加快,平衡正向移動,則氫氣含量增加,正確;b項,增加水蒸氣的濃度,氫氣的百分含量減少,錯誤;c項,加入催化劑,氫氣的含量不變,錯誤;d項,降低壓強,反應速率減小,錯誤。設CO的轉化率為x,則CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始量(mol) 0.2 0 0.8轉化量(mol) x x x平衡量(mol) 0.2-x x 0.8+x所以1 mol+x=1.18 mol,解得:x=0.18 mol,所以CO的轉化率為(0.18 mol0.2 mol)100%=90%。(3)根據(jù)圖1可知H2與N2的投料比為3,平衡時NH3體積分數(shù)為42%,設N2物質的量為amol,H2物質的量為3amol,N2轉化的物質的量為x,由三段式計算可得:2x(4a-2x)100%=42%,解得x=0.592a,則N2的平衡體積分數(shù)=(a-0.592a)(4a-20.592a)100%=14.5%。(4)較低溫度下,N2與H2不反應,達到一定溫度后,隨著反應的進行,NH3的物質的量逐漸增大,當反應平衡后,升高溫度,平衡逆向移動,NH3的物質的量逐漸減小,可畫出圖像。(5)步驟為熱交換,使合成氨放出的熱量得到充分利用;對原料氣加壓,使平衡向正反應方向移動,分離液氨,減少生成物濃度,未反應的N2、H2循環(huán)使用等措施可提高合成氨原料總轉化率。答案:(1)2NH4HS+O22NH3H2O+2S(2)a90%(3)14.5%(4)(5)對原料氣加壓;分離液氨后,未反應的N2、H2循環(huán)使用18.(xx新課標全國卷26)在容積為1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4,發(fā)生反應N2O4(g)2NO2(g),隨溫度升高,混合氣體的顏色變深?;卮鹣铝袉栴}:(1)反應的H0(填“大于”或“小于”);100時,體系中各物質濃度隨時間變化如上圖所示。在060 s時段,反應速率v(N2O4)為molL-1s-1;反應的平衡常數(shù)K1為。(2)100時達平衡后,改變反應溫度為T,c(N2O4)以0.002 0 molL-1s-1的平均速率降低,經(jīng)10 s又達到平衡。a:T100(填“大于”或“小于”),判斷理由是 。b:列式計算溫度T時反應的平衡常數(shù)K2。(3)溫度T時反應達平衡后,將反應容器的容積減少一半,平衡向(填“正反應”或“逆反應”)方向移動,判斷理由是 ?!窘忸}指南】解答本題要注意以下兩點:(1)明確反應速率和平衡常數(shù)的公式;(2)明確反應條件改變對反應方向的影響。【解析】(1)根據(jù)題意,溫度升高,混合氣體顏色變深,說明升溫向生成二氧化氮的方向進行,即正反應是吸熱反應,焓變大于零;由圖可知,060 s,NO2的物質的量濃度變化為0.120 molL-1,根據(jù)公式v=計算,v(NO2)=0.002 molL-1s-1,v(N2O4)為其的二分之一。K1=,根據(jù)圖像中二者的平衡濃度代入即可求得。(2)a:由題意可知,改變溫度后c(N2O4)以0.002 0 molL-1s-1的平均速率降低,說明平衡向右進行,正反應是吸熱反應,說明是升高溫度。b:平衡時,c(NO2)=0.120 molL-1+0.002 0 molL-1s-110 s2=0.160 molL-1,c(N2O4)=0.040 molL-1-0.002 0 molL-1s-110 s=0.020 molL-1,K2=1.28。(3)溫度為T時,反應平衡后容器的體積減少一半,相當于增加壓強,平衡將向氣體體積減少的方向移動,即向逆反應方向移動。答案:(1)大于0.0010.36(2)a:大于正反應為吸熱反應,反應向吸熱反應方向進行,所以為升溫b:平衡時,c(NO2)=0.120 molL-1+0.002 0 molL-1s-110 s2=0.160 molL-1,c(N2O4)=0.040 molL-1-0.002 0 molL-1s-110 s=0.020 molL-1,K2=1.28(3)逆反應對于氣體體積增大的反應,增大壓強平衡向逆反應方向移動【誤區(qū)提醒】判斷升溫和降溫,不能只看反應速率的變化,如正反應速率降低,溫度一定降低,主要看反應移動的方向是向吸熱方向還是向放熱方向進行。- 配套講稿:
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- 關 鍵 詞:
- 2019-2020年高考化學分類匯編 考點7 化學反應速率和化學平衡 2019 2020 年高 化學 分類 匯編 考點 化學反應 速率 化學平衡
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