高考化学二轮专题复习与测试专题二第8讲化学反应速率和化学平衡.docx
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高考化学二轮专题复习与测试专题二第8讲化学反应速率和化学平衡
专题二基本理论
第8讲化学反应速率和化学平衡
1.(2016·北京卷)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是( )(导学号58870037)
A.抗氧化剂 B.调味剂
C.着色剂D.增稠剂
解析:
食品中添加抗氧化剂,目的是减慢食品的变质速率,与反应速率有关;调味剂的主要作用是补充、增强或增加食品的味道,与反应速率无关;着色剂又称食品色素,是以食品着色为主要目的,丰富和改善食品色泽的物质,与反应速率无关;增稠剂在食品中主要是赋予食品所要求的流变特性,改变食品的质构和外观,将液体、浆状食品形成特定形态,并使其稳定、均匀,提高食品质量,以使食品具有黏滑适口的感觉,与反应速率无关。
答案:
A
2.(2016·舟山模拟)将BaO2放入密闭的真空容器中,反应2BaO2(s)
2BaO(s)+O2(g)达到平衡。
保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,下列说法不正确的是( )
A.平衡常数不变B.BaO量不变
C.氧气压强不变D.BaO2量增加
解析:
平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,A正确;保持温度不变,缩小容器容积,也就增大了压强,根据平衡移动原理,化学平衡向气体体积减小的方向移动,即向逆反应方向移动,所以BaO的量减小,B不正确;温度不变,平衡常数不变,其数值等于氧气的浓度,浓度不变,因此压强不变,正确;缩小容器容积,平衡逆向移动,故体系重新达到平衡时BaO2增加,D正确。
答案:
B
3.已知某化学实验的结果如下表:
实验序号
反应物
在相同温度下测得的反应速率v/mol/(L·min)
大小相同的金属片
酸溶液
1
镁条
1mol/L盐酸
v1
2
铁片
1mol/L盐酸
v2
3
铁片
0.1mol/L盐酸
v3
下列结论正确的是( )
A.v1>v2>v3B.v3>v2>v1
C.v1>v3>v2D.v2>v3>v1
解析:
影响化学反应速率的主要因素是反应物自身的性质,由于镁的活动性比铁强,所以与相同浓度的盐酸反应时,镁条放出氢气的速率大,反应物浓度也影响反应速率,在一定范围内,速率与浓度成正比,故v2>v3。
答案:
A
4.向某密闭容器中充入1molX与2molY发生反应:
X(g)+2Y(g)
aZ(g) ΔH<0,达到平衡后,改变某一条件(温度或容器体积),X的平衡转化率的变化如图所示。
下列说法中正确的是( )
A.a=2
B.T2>T1
C.A点的反应速率:
v正(X)=
v逆(Z)
D.用Y表示A、B两点的反应速率:
v(A)>v(B)
解析:
改变压强,X的平衡转化率不变,说明反应前后气体的化学计量数之和相等,所以a=3;此反应为放热反应,升高温度,X的平衡转化率减小,故T1>T2,所以v(B)>v(A)。
答案:
C
5.(2016·皖南模拟)在不同温度下,向VL密闭容器中加入0.5molNO和0.5mol活性炭,发生反应:
(导学号58870038)
2NO(g)+C(s)
N2(g)+CO2(g) ΔH=-QkJ/mol(Q>0),达到平衡时的数据如下:
温度/℃
n(C)/mol
n(CO2)/mol
T1
0.15
T2
0.375
下列有关说法正确的是( )
A.由上述信息可推知:
T1>T2
B.T2℃时,若反应达平衡后再缩小容器的体积,c(N2)∶c(NO)增大
C.T1℃时,若开始时反应物的用量均减小一半,平衡后NO的转化率增大
D.T1℃时,该反应的平衡常数K=
解析:
A.根据题给反应和数据知,温度为T2时反应达平衡时n(CO2)=0.125mol,则温度由T1到T2,平衡逆向移动,该反应为放热反应,则改变的条件为升高温度,则:
T1<T2,故A错误;B.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,T2℃时,若反应达平衡后再缩小容器的体积(即增大压强),平衡不移动,c(N2)∶c(NO)不变,故B错误;C.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,T1℃时,若开始时反应物的用量均减小一半相当于减小压强,平衡不移动,再次平衡后NO的转化率不变,故C错误;D.T1℃时,该反应的平衡常数K=c(CO2)·c(N2)/c2(NO)=0.15×0.15/0.22=9/16(容积均为VL,计算过程中消去),故D正确。
答案:
D
【考纲再现】
【错题记录】
1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。
2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
3.了解化学反应的可逆性。
4.了解化学平衡建立的过程。
理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响,认识其一般规律。
6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
1.已知反应:
2NO(g)+Br2(g)===2NOBr(g)的活化能为akJ/mol,其反应机理如下:
①NO(g)+Br2(g)===NOBr2(g) 慢
②NO(g)+NOBr2(g)===2NOBr(g) 快
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.反应的速率主要取决于②的快慢
B.反应速率v(NO)=v(NOBr)=2v(Br2)
C.NOBr2是该反应的催化剂
D.该反应的焓变等于akJ/mol
解析:
A项,反应速率的快慢主要取决于慢反应①的速率;B项,反应速率之比等于化学计量数之比,根据总反应式知反应速率:
v(NO)=v(NOBr)=2v(Br2);C项,NOBr2是反应的中间产物,不是催化剂;D项,akJ/mol是总反应的活化能,不是焓变。
答案:
B
2.一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应:
2X(g)
Y(g)+Z(s),以下叙述不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A.混合气体的密度不再变化
B.反应容器中Y的质量分数不变
C.X的分解速率与Y的消耗速率相等
D.单位时间内生成1molY的同时生成2molX
解析:
X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时,才能说明反应达到平衡状态,故C项说明反应未达到平衡状态。
答案:
C
3.(2016·杭州模拟)处于平衡状态的反应:
2H2S(g)
2H2(g)+S2(g) ΔH>0,不改变其他条件的情况下合理的说法是( )
(导学号58870136)
A.加入催化剂,反应途径将发生改变,ΔH也将随之改变
B.升高温度,正、逆反应速率都增大,H2S分解率也增大
C.增大压强,平衡向逆反应方向移动,将引起体系温度降低
D.若体系恒容,注入一些H2后达新平衡,H2浓度将减小
解析:
焓变是一个状态函数,与反应发生的途径无关,A项错误;温度升高,正逆反应速率均增大,因该反应是吸热反应,故平衡正向移动,H2S分解率增大,B项正确;该反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡逆向移动,逆反应是放热反应,会使体系温度升高,C项错误;体系中注入H2,体系将向H2浓度降低方向移动,但最终H2的浓度仍比原来增大,D项错误。
答案:
B
4.(2016·四川卷)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φ(CH4)的体积分数与Z和T(温度)的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.该反应的焓变ΔH>0
B.图中Z的大小为a>3>b
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φ(CH4)减小
解析:
A.根据图示知温度越高,CH4的体积分数越小,说明平衡向右移动,所以该反应的焓变ΔΗ>0,正确;B.相同条件下Z越大,平衡时CH4的体积分数越小,所以图中Z的大小为b>3>a,错误;C.起始时
=3,反应过程中H2O和CH4等物质的量减小,所以平衡时
>3,错误;D.温度不变时,加压平衡逆向移动,甲烷的体积分数增大,错误。
答案:
A
5.向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应:
xA(g)+B(g)
2C(g)。
各容器的反应温度、反应物起始量,反应过程中C的浓度随时间变化关系分别用下图和下表表示:
容器
甲
乙
丙
容积
0.5L
0.5L
1.0L
温度
T1
T2
T2
反应物起始量
0.5molA
1.5molB
0.5molA
1.5molB
2.0molA
6.0molB
下列说法正确的是( )(导学号58870137)
A.T2时该反应的平衡常数K=0.8
B.由图可知:
T1<T2,且该反应为吸热反应
C.前10min乙、丙两容器中v(A)乙>v(A)丙
D.C的质量m:
m甲=m乙<2m丙
解析:
A.对于乙、丙两个容器来说,反应物的浓度后者是前者的2倍,达到平衡时产生的生成物的浓度后者也是前者的2倍,说明增大压强平衡不移动,故该反应是反应前后气体物质的量不变的反应,x=1。
以乙为研究对象,达到平衡时c(C)=1.0mol/L,c(A)=0.5mol/L,c(B)=2.5mol/L,所以该温度下该反应的化学平衡常数是K=
=
=0.8,A项正确;B.对于甲、乙两容器来说,只有温度不同,其他条件相同,由于乙先达到平衡,说明温度T1 乙<丙,浓度越大,反应速率越快,所以v(A)乙 答案: A 6.(2015·四川卷)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应: C(s)+CO2(g) 2CO(g)。 平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示: 已知: 气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。 下列说法正确的是( )(导学号58870138) A.550℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动 B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0% C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动 D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总 解析: A.550℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,由于保持了压强不变,相当于扩大了体积,平衡正向移动,A项错误。 B.根据图示可知,在650℃时,CO的体积分数为40%,根据反应方程式: C(s)+CO2(g) 2CO(g),设开始加入1molCO2,反应掉了xmolCO2,则有: C(s) + CO2(g) 2CO(g) 始态: 1mol 0 变化: xmol 2xmol 平衡: (1-x)mol 2xmol 因此有: ×100%=40%,解得x=0.25,即CO2的平衡转化率为 ×100%=25%,故B项正确。 C项,由图可知,T℃时,CO与CO2的体积分数相等,在等压下充入等体积的CO和CO2,对原平衡无影响,平衡不移动,C项错误。 D.925℃时,CO的体积分数为96%,故Kp= = =23.04p总,D项错误。 答案: B 7.某恒定温度下,在一个2L的密闭容器中,加入4molA和2molB进行如下反应: 3A(g)+2B(g) 4C(? )+2D(? ),“? ”代表状态不确定。 反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molC,且反应前后压强之比为5∶4,则下列说法正确的是( ) (导学号58870139) A.该反应的化学平衡常数表达式是K= B.此时B的平衡转化率是35% C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大 D.增加C,B的平衡转化率不变 解析: 3A(g)+2B(g) 4C(? )+2D(? ) 起始/mol 4 2 0 0 变化/mol 1.2 0.8 1.6 0.8 平衡/mol 2.8 1.2 1.6 0.8 n(平)=(4+2)mol× =4.8mol 由此推知: C为固体或纯液体,D为气体,该反应的平衡常数表达式为K= ;平衡时B的转化率= ×100%=40%;增大该体系的压强,平衡向右移动,由于温度没变,化学平衡常数不变;由于C为固体或纯液体,增加C对平衡没有影响,B的平衡转化率不变。 答案: D 8.(2016·全国Ⅲ卷)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。 回答下列问题: (1)NaClO2的化学名称为________。 (2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度323K,NaClO2溶液浓度为5×10-3mol/L。 反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。 离子 SO SO NO NO Cl- c/(mol/L) 8.35×10-4 6.87×10-6 1.5×10-4 1.2×10-5 3.4×10-3 ①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式 ______________________________________________________。 增加压强,NO的转化率________(填“提高”“不变”或“降低”)。 ②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐________(填“增大”“不变”或“减小”)。 ③由实验结果可知,脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。 原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是 ______________________________________________________。 (3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。 ①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变”或“减小”)。 ②反应ClO +2SO 2SO +Cl-的平衡常数K表达式为 ______________________________________________________。 (4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。 从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是 _____________________________________________________。 解析: (1)NaClO2中Cl元素的化合价为+3,其化学名称为亚氯酸钠。 (2)①分析表中数据可知,NaClO2溶液脱硝过程中主要生成Cl-和NO ,结合电子守恒和元素守恒写出离子方程式: 4NO+3ClO +4OH-===4NO +3Cl-+2H2O。 该反应中只有NO是气体,增加压强,有利于NO的吸收,NO的转化率提高。 ②由于吸收SO2和NO过程中生成H+,溶液中c(H+)不断增大,溶液的pH逐渐减小。 ③由表中数据可知,相同时间内,c(SO )比c(NO )增加得多,说明脱硫反应速率大于脱硝反应速率,其原因除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同外,还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高。 (3)①由图可知,温度升高,SO2和NO的平衡分压pc对应的-lgpc逐渐减小,说明SO2和NO的平衡分压pc逐渐增大,则脱硫、脱硝反应逆向进行,平衡常数均减小。 ②反应ClO +2SO 2SO +Cl-的平衡常数K的表达式为K= 。 (4)利用Ca(ClO)2替代NaClO2,形成CaSO4沉淀,平衡向产物方向移动,SO2转化率提高。 答案: (1)亚氯酸钠 (2)①4NO+3ClO +4OH-===4NO +3Cl-+2H2O 提高 ②减小 ③大于 NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高 (3)①减小 ②K= (4)形成CaSO4沉淀,反应平衡向产物方向移动,SO2转化率提高 9.(2016·枣庄模拟)生产中可用双氧水氧化法处理电镀含氰废水,某化学兴趣小组模拟该法探究有关因素对破氰反应速率的影响(注: 破氰反应是指氧化剂将CN-氧化的反应)。 (导学号58870140) 【相关资料】 ①氰化物主要是以CN-和[Fe(CN)6]3-两种形式存在。 ②Cu2+可作为双氧水氧化法破氰处理过程中的催化剂;Cu2+在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱,可以忽略不计。 ③[Fe(CN)6]3-较CN-难被双氧水氧化,且pH越大,[Fe(CN)6]3-越稳定,越难被氧化。 【实验过程】 在常温下,控制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂Cu2+的浓度相同,调节含氰废水样品不同的初始pH和一定浓度双氧水溶液的用量,设计如下对比实验: (1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。 实验 序号 实验 目的 初始 pH 废水样 品体积 /mL CuSO4 溶液的 体积/ mL 双氧水 溶液的 体积/ mL 蒸馏水 的体积 /mL ① 为以下实验 操作参考 7 60 10 10 20 ② 废水的初始 pH对破氰反应速率的影响 12 60 10 10 20 ③ ________ 7 60 ____ ____ 10 实验测得含氰废水中的总氰浓度(以CN-表示)随时间变化关系如图所示。 (2)实验①中20~60min时间段反应速率: υ(CN-)=________mol/(L·min)。 (3)实验①和实验②结果表明,含氰废水的初始pH增大,破氰反应速率减小,其原因可能是__________________________________ _______________________________________________________ (填一点即可)。 在偏碱性条件下,含氰废水中的CN-最终被双氧水氧化为HCO ,同时放出NH3,试写出该反应的离子方程式 ______________________________________________________。 (4)该兴趣小组同学要探究Cu2+是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用,请你帮助他设计实验并验证上述结论,完成下表中内容(己知: 废水中的CN-浓度可用离子色谱仪测定)。 实验步骤(不要写出具体操作过程) 预期实验现象和结论 解析: (1)影响该反应的因素有pH以及双氧水的浓度,实验目的为废水的初始pH对破氰反应速率的影响和双氧水的浓度对破氰反应速率的影响,其它量应不变,而且总体积不变,蒸馏水的体积为10mL,所以双氧水的体积为20mL; (2)根据v= = =0.0175mol/L·min; (3)pH越大,[Fe(CN)6]3-越稳定,越难被氧化,所以破氰反应速率减小;因为氰废水中的CN一最终被双氧水氧化为HCO ,其中的碳由+2价变成+4价,1molCN-转移2mol的电子,而过氧化氢1mol也转移2mol的电子,所以CN一和H2O2的物质的量之比为1∶1,所以反应的离子方程式为: CN-+H2O2+H2O===NH3↑+HCO ; (4)分别取温度相同、体积、浓度相同的含氰废水的试样两等份,滴加过氧化氢,一份中加入少量的无水硫酸铜粉末,另一份不加,用离子色谱仪测定废水中的CN一浓度,如果在相同时间内,若甲试管中的CN-浓度小于乙试管中的CN-浓度,则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用,反之则不起催化作用。 答案: (1)双氧水的浓度对破氰反应速率的影响 10 20 (2)0.0175 (3)初始pH增大,催化剂Cu2+会形成Cu(OH)2沉淀,影响了Cu2+的催化作用(或初始pH增大,[Fe(CN)6]3-较中性和酸性条件下更稳定,难以氧化) CN-+H2O2+H2O===NH3↑+HCO (4) 实验方案(不要求写出具体操作过程) 预期实验现象和结论 分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中,再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液,只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末,用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN-浓度 相同时间内,若甲试管中的CN-浓度小于乙试管中的CN-浓度,则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用;若两试管中的CN-浓度相同,则Cu2+对双氧水破氰反应不起催化作用 10.(2015·全国Ⅱ卷,改编)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。 发生的主要反应如下: ①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)ΔH1=-99kJ/mol ②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-58kJ/mol ③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH3=+41kJ/mol 回答下列问题: (导学号58870141) (1)反应①的化学平衡常数K表式为______________;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_________________________________________ _____________________________________________________。 (2)合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。 α(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”),其原因是__________________; 图2中的压强由大到小为________,其判断理由是___________ _____________________________________________________。 解析: (1)根据化学平衡常数的书写要求可知,反应①的化学平衡常数为K=c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)]。 反应①为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数K减小,故曲线a符合要求。 (2)由图2可知,压强一定时,CO的平衡转化率随温度的升高而减小,其原因是反应①为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,反应③为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,又使产生CO的量增大,而总结果是随温度升高,CO的转化率减小。 反应①的正反应为气体分子数减小的反应,温度一定时,增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强的影响,因此增大压强时,CO的转化率提高,故压强p1、p2、p3的关系为p1<p2<p3。 答案: (1)K= [或Kp= ] a 反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小 (2)减小 升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低 p3>p2>p1 相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转
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