高考化学专题复习分类练习 化学反应的速率与限度推断题综合解答题含答案文档格式.docx

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（2）用0.1g催化剂的反应速率明显小于用0.3g和0.8g催化剂的反应速率；

用0.8g催化剂和用0.3g催化剂的反应速率及反应时间相差不多，但用0.3g催化剂节约药品。

（3）从表中数据可知，相同体积3.0%的双氧水中的溶质含量是1.5%的双氧水中溶质含量的二倍，但反应的时间却比其反应时间的二倍小得多，由反应速率计算公式可得出，此实验条件下双氧水的浓度越大分解速率越快，由此得出上述结论不正确；

（4）加快反应速率的措施常见的有：

增加反应物浓度、适当升高温度、增加反应物表面积（接触面积）、使用催化剂等。

2．铁在自然界分布广泛，在工业、农业和国防科技中有重要应用。

回答下列问题：

（1）用铁矿石（赤铁矿）冶炼生铁的高炉如图（a）所示。

原料中除铁矿石和焦炭外含有____________。

除去铁矿石中脉石（主要成分为SiO2）的化学反应方程式为______________、______________；

高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和______________（填化学式）。

（2）已知：

①Fe2O3（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）ΔH=+494kJ·

mol-1

②CO（g）+

O2（g）=CO2（g）ΔH=-283kJ·

③C（s）+

O2（g）=CO（g）ΔH=-110kJ·

则反应Fe2O3（s）+3C（s）+

O2（g）=2Fe（s）+3CO2（g）的ΔH=________kJ·

mol-1。

理论上反应________放出的热量足以供给反应__________所需的热量（填上述方程式序号）

（3）有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺，其流程如图（b）所示，其中，还原竖炉相当于高炉的_____部分，主要反应的化学方程式为_________________________；

熔融造气炉相当于高炉的____部分。

（4）铁矿石中常含有硫，使高炉气中混有SO2污染空气，脱SO2的方法是________________。

【答案】石灰石CaCO3

CaO+CO2↑CaO+SiO2

CaSiO3CO-355②③①炉身Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2炉腹用碱液吸收（氢氧化钠溶液或氨水等）

（1）铁矿石中含有氧化铁和脉石，为除去脉石，可以加入石灰石，石灰石分解为氧化钙，氧化钙和二氧化硅反应生成硅酸钙，方程式为CaCO3

CaO+CO2↑、CaO+SiO2

CaSiO3；

加入焦炭，先生成CO，最后生成CO2所以高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和CO；

利用盖斯定律将①+②×

3得到Fe2O3（s）+3C（s）+

O2（g）=2Fe（s）+3CO2（g）的ΔH＝-355kJ·

mol-1，因①为吸热反应，②③为放热反应，则②③反应放出的热量可使①反应；

（3）高炉炼铁时，炉身部分发生Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2，还原竖炉发生此反应，熔融造气炉和高炉的炉腹都发生2C+O2

2CO以及CaCO3

CaO+CO2↑，CaO+SiO2

CaSiO3反应；

（4）高炉气中混有SO2，SO2为酸性气体，可与碱反应。

3．在一固定容积的密闭容器中进行着如下反应：

CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g），其平衡常数K和温度t的关系：

t℃

700

800

850

1000

1200

K

2.6

1.7

1.0

0.9

0.6

（1）K的表达式为：

_________；

（2）该反应的正反应为_________反应（“吸热”或“放热”）；

（3）下列选项中可作为该反应在850℃时已经达到化学平衡状态的标志的是：

_________。

A．容器中压强不再变化B．混合气体中CO浓度不再变化

C．混合气体的密度不再变化D．c（CO2）=c（CO）=c（H2）=c（H2O）

（4）当温度为850℃，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见表：

CO

H2O

CO2

H2

0.5mol

8.5mol

2.0mol

此时上述的反应中正、逆反应速率的关系式是_________（填代号）。

A．v（正）＞v（逆）B．v（正）＜v（逆）C．v（正）＝v（逆）D．无法判断

（5）在700℃通过压缩体积增大气体压强，则该反应中H2（g）的转化率_________（“增大”、“减小”或“不变”）；

工业生产中，通过此方法使容器内气体压强增大以加快反应，却意外发现H2（g）的转化率也显著提高，请你从平衡原理解释其可能原因是__________________________________________。

Ⅱ.设在容积可变的密闭容器中充入10molN2（g）和10molH2（g），反应在一定条件下达到平衡时，NH3的体积分数为0.25。

（6）求该条件下反应N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）的平衡常数__________。

（设该条件下，每1mol气体所占的体积为VL）上述反应的平衡时，再充入10mol的N2，根据计算，平衡应向什么方向移动?

[需按格式写计算过程，否则答案对也不给分]__________。

【答案】

放热B、DB不变压强增大使水蒸气液化，平衡向右移动8V2（mol·

L-1）-2平衡向逆反应方向移动

根据平衡常数随温度的变化规律分析反应的热效应，根据化学平衡状态的特征分析达到化学平衡状态的标志，根据平衡移动原理分析化学平衡影响化学平衡移动的因素，根据浓度商与平衡常数的关系分析平衡移动的方向。

（1）根据化学平衡常数的定义，可以写出该反应的K的表达式为

；

（2）由表中数据可知，该反应的平衡常数随着温度的升高而减小，说明升高温度后化学平衡向逆反应方向移动，故该反应的正反应为放热反应；

（3）A．该反应在建立化学平衡的过程中，气体的分子数不发生变化，故容器内的压强也保持不变，因此，无法根据容器中压强不再变化判断该反应是否达到平衡；

B．混合气体中CO浓度不再变化，说明正反应速率等于逆反应速率，该反应达到化学平衡状态；

C．由于容器的体积和混合气体的质量在反应过程中均保持不变，故混合气体的密度一直保持不变，因此，无法根据混合气体的密度不再变化判断该反应是否到达化学平衡状态；

D．由表中数据可知，该反应在850℃时K=1，当c（CO2）=c（CO）=c（H2）=c（H2O）时，

=1=K，故可以据此判断该反应到达化学平衡状态。

综上所述，可以作为该反应在850℃时已经达到化学平衡状态的标志的是B、D。

（4）当温度为850℃，由于反应前后气体的分子数不变，故可以根据某时刻该温度下的密闭容器中各物质的物质的量的数据求出Qc=

=

＞1（该温度下的平衡常数），因此，此时上述的反应正在向逆反应方向进行，故v（正）＜v（逆），选B。

（5）在700℃通过压缩体积增大气体压强，由于反应前后气体的分子数不变，则该化学平衡不移动，故H2（g）的转化率不变；

工业生产中，通过此方法使容器内气体压强增大以加快反应，却意外发现H2（g）的转化率也显著提高，根据平衡移动原理分析，其可能原因是：

压强增大使水蒸气液化，正反应成为气体分子数减少的方向，故化学平衡向右移动。

Ⅱ.（6）在容积可变的密闭容器中充入10molN2（g）和10molH2（g），反应在一定条件下达到平衡时，NH3的体积分数为0.25。

设氮气的变化量为xmol，则氢气和氨气的变化量分别为3x和2x，

，解之得x=2，则N2（g）、H2（g）、NH3（g）的平衡量分别为8mol、4mol、4mol。

由于该条件下每1mol气体所占的体积为VL，则在平衡状态下，气体的总体积为16VL，故该条件下该反应的平衡常数为

8V2（mol·

L-1）-2。

上述反应平衡时，再充入10mol的N2，则容器的体积变为26VL，此时，Qc=

9.4V2（mol·

L-1）-2＞K，故平衡向逆反应方向移动。

4．合成氨工业是贵州省开磷集团的重要支柱产业之一。

氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。

（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）。

该可逆反应达到平衡的标志是___。

a.3v正（H2）=2v逆（NH3）

b.单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2

c.容器内的总压强不再随时间而变化

d.混合气体的密度不再随时间变化

（2）工业上可用天然气原料来制取合成氨的原料气氢气。

某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的

原理，在一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。

请回答下列问题：

时间/min

CH4（mol）

H2O（mol）

CO（mol）

H2（mol）

0.40

1.00

5

a

0.80

c

0.60

7

0.20

b

d

10

0.21

0.81

0.19

0.64

①写出工业用天然气原料制取氢气的化学方程式：

___。

②分析表中数据，判断5min时反应是否处于平衡状态？

___（填“是”或“否”），前5min反应的平均反应速率v（CH4）=___。

③反应在7～10min内，CO的物质的量减少的原因可能是___（填字母）。

a.减少CH4的物质的量b.降低温度c.升高温度d.充入H2

【答案】cCH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g）是0.020mol·

L-1·

min-1d

（1）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的物理量不变，据此分析，注意不同物质的反应速率之比等于计量系数之比；

（2）①结合表中数据，根据化学计量数与物质的量呈正比进行分析解答；

②根据平衡时物质的浓度不再发生变化分析；

根据反应速率＝△c/△t计算；

③反应在7~10min内，CO的物质的量减少，而氢气的物质的量增大，据此分析。

（1）a．达到平衡状态时，v正（H2）:

v逆（NH3）=3:

2，即2v正（H2）＝3v逆（NH3），故a错误；

b．氮气和氢气都是反应物，单位时间内生产mmol氮气的同时，必然生成3mmol氢气，反应不一定达到平衡状态，故b错误；

c．该反应正反应是体积减小的反应，在恒容条件下，反应正向进行，气体的总压强减小，反应逆向进行，气体的总压强增大，容器内的总压强不变时，反应达到平衡状态，故c正确；

d．根据质量守恒、容器的体积不变得知，无论反应是否达到平衡状态，混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，故d错误；

故答案为：

c；

（2）①由表中数据可知，反应5min，消耗0.2molH2O，生成0.3molH2，因此H2O和H2的化学计量数之比为1：

3，反应7min时，消耗0.2molCH4，生成0.2molCO，因此CH4和CO的化学计量数之比为1：

1，则用天然气原料制取氢气的化学方程式为CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g），故答案为：

CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g）；

②根据方程式CH4+H2O＝CO+3H2结合表中数据可知c＝0.2，所以5min时反应已经处于平衡状态；

前5min内消耗甲烷是0.2mol，浓度是0.1mol/L，则反应的平均反应速率v（CH4）＝0.1mol/L÷

5min＝0.02mol·

L－1·

min－1，故答案为：

是；

0.020mol·

min-1；

③反应在7~10min内，CO的物质的量减少，而氢气的物质的量增大，可能是充入氢气，使平衡逆向移动引起的，d选项正确，故答案为：

d。

5．“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物（如CO2、CO、CH4、CH3OH等）为初始反应物，合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。

（1）以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。

在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：

反应I：

2NH3（g）+CO2（g）

NH2COONH4（s）∆H1

反应II：

NH2COONH4（s）

CO（NH2）2（s）+H2O（g）∆H2=+72.49kJ/mol

总反应：

CO（NH2）2（s）+H2O（g）∆H3=-86.98kJ/mol

①反应I的∆H1=__kJ/mol。

②反应II一般在__（填“高温或“低温"

）条件下有利于该反应的进行。

③一定温度下，在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应I，下列能说明反应达到了平衡状态的是__（填字母序号）。

A．混合气体的平均相对分子质量不再变化

B．容器内气体总压强不再变化

C．2v正（NH3）=v逆（CO2）

D．容器内混合气体的密度不再变化

（2）将CO2和H2按物质的量之比为1：

3充入一定体积的密闭容器中，发生反应：

CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）∆H。

测得CH3OH的物质的量在不同温度下随时间的变化关系如图所示。

①根据图示判断∆H__0（填“>

”或“<

”）。

②一定温度下，在容积均为2L的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，10min后达到平衡。

容器

甲

乙

反应物投入量

1molCO2、3molH2

amolCO2、bmolH2

cmolCH3OH（g）、cmolH2O（g）（a、b、c均不为零）

若甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则反应10min内甲容器中以CH3OH（g）表示的化学反应速率为__，此温度下的化学平衡常数为__（保留两位小数）；

要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则乙容器中c的取值范围为__。

（3）氢气可将CO2还原为甲烷，反应为CO2（g）+4H2（g）

CH4（g）+2H2O（g）。

ShyamKattel等结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程，前三步历程如图所示其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“·

”标注，Ts表示过渡态。

物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会__（填“放出热量”或“吸收热量”）；

反应历程中最小能垒（活化能）步骤的化学方程式为__。

【答案】-159.47高温BD<

0.02mol·

min-10.180.4<

c<

1吸收热量

OH+

H==H2O（g）

（1）①根据盖斯定律计算反应I的∆H1；

②根据复合判据

分析。

③根据平衡标志分析；

（2）①由图象可知，T2温度下反应速率快，所以T2>

T1；

升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小；

②利用三段式计算反应速率和平衡常数；

利用极值法判断c的取值范围；

（3）根据图象可知，吸附态的能量小于过渡态；

活化能最小的过程是

CO、

OH、

H+3H2（g）生成

CO+3H2（g）+H2O。

（1）①反应I：

根据盖斯定律I+II得总反应：

CO（NH2）2（s）+H2O（g）∆H3=-86.98kJ/mol，所以∆H1=-86.98kJ/mol-72.49kJ/mol=-159.47kJ/mol；

②NH2COONH4（s）

CO（NH2）2（s）+H2O（g）∆H>

0，气体物质的量增大∆S>

0，根据复合判据

，一般在高温条件下有利于该反应的进行；

③A.在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应，容器中气体物质始终是NH3（g）、CO2且物质的量比等于2:

1，所以混合气体的平均相对分子质量是定值，平均相对分子质量不再变化，不一定平衡，故不选A；

B.体积固定，正反应气体物质的量减小，所以压强是变量，容器内气体总压强不再变化，一定达到平衡状态，故选B；

C.反应达到平衡状态时，正逆反应的速率比等于系数比，v正（NH3）=2v逆（CO2）时达到平衡状态，2v正（NH3）=v逆（CO2）时反应没有达到平衡状态，故不选C；

D.体积固定，气体质量减小，密度是变量，若容器内混合气体的密度不再变化，一定达到平衡状态，故选D；

答案选BD；

升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小，即升高温度平衡逆向移动，∆H<

0；

②设达到平衡是，CO2转化了xmol/L，根据三等式，有：

甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则

，x=0.2；

反应10min内甲容器中以CH3OH（g）表示的化学反应速率为

0.02mol·

min-1，此温度下的化学平衡常数为

0.18；

平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，说明甲乙的平衡是等效的。

该反应CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）反应前后体积发生变化，在恒温恒容的条件下，两容器发生反应达到等效平衡，则“一边倒”后，加入的物质完全相同。

若CO2和H2完全反应，则生成甲醇最大的量为1mol，达到平衡时，甲醇的物质的量为0.2mol/L×

2=0.4mol，则乙容器中c的取值范围为0.4<

1；

（3）根据图象可知，吸附态的能量小于过渡态，所以物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会吸收热量；

CO+3H2（g）+H2O，反应方程式是

H==H2O（g）。

【点睛】

本题考查平衡标志判断、平衡图象分析、化学平衡的计算，把握平衡三段式法计算为解答的关键，明确等效平衡原理利用，侧重分析与计算能力的考查。

6．氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题，它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。

回答下列问题。

Ⅰ.已知H—H键的键能为akJ·

mol-1，N—H键的键能为bkJ·

mol-1，N

N键的键能是ckJ·

mol-1，则反应NH3（g）

N2（g）+

H2（g）的ΔH=____kJ·

mol-1，若在某温度下其平衡常数为K，则N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）的平衡常数K1=____（用K表示）。

Ⅱ.一氯氨、二氯氨和三氯氨（NH2Cl、NHCl2和NCl3）是常用的饮用水二级消毒剂。

（1）用Cl2和NH3反应制备三氯胺的方程式为3Cl2（g）+NH3（g）

NCl3（l）+3HCl（g），向容积均为1L的甲、乙两个恒温（反应温度分别为400℃、T℃）容器中分别加入2molCl2和2molNH3，测得各容器中n（Cl2）随反应时间t的变化情况如下表所示：

t/min

40

80

120

160

甲（400℃）n（Cl2）/mol

2.00

1.50

1.10

乙（T℃）n（Cl2）/mol

1.45

①T℃___400℃（填“>

”），该反应的ΔH___0（填“>

②该反应自发进行的条件是____（填高温、低温、任何温度）。

③对该反应，下列说法正确的是___（填选项字母）。

A．若容器内气体密度不变，则表明反应达到平衡状态

B．若容器内Cl2和NH3物质的量之比为3∶1，则表明反应达到平衡状态

C．反应达平衡后，其他条件不变，加入一定量的NCl3，平衡将向逆反应方向移动

D．反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中按

=1继续充入一定量反应物，达新平衡后Cl2的转化率增大

（2）工业上可利用反应2Cl2（g）+NH3（g）

NHCl2（l）+2HCl（g）制备二氯胺。

①NHCl2在中性、酸性环境中会发生强烈水解，生成具有强杀菌作用的物质，写出该反应的化学方程式____。

②在恒温条件下，将2molCl2和1molNH3充入某密闭容器中发生上述反应，测得平衡时Cl2和HCl的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。

则A、B、C三点中Cl2转化率最高的是___点（填“A”“B”或“C”）；

B点时反应物转化率：

α（Cl2）___α（NH3）（填“>

”“=”或“<

”），若B点平衡体积为2L，则平衡常数K=____。

【答案】3b-

c-

a

>

<

低温ADNHCl2+2H2O=2HClO+NH3C=4

Ⅰ.焓变=反应物的总键能-生成物的总键能，据此计算，平衡常数K=

，正逆反应的平衡常数互为倒数；

Ⅱ.

（1）①温度越高，反应速率越快；

根据数据，在400℃时，甲容器，平衡后0.8mol，乙容器中1.00mol，达到平衡时间短说明反应速率大，乙中剩余氯气应少，但氯气增多说明温度升高影响平衡逆向进行；

②反应自发进行的判断依据为△H-T△S＜0，结合反应特征分析判断；

③可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；

（2）①根据元素守恒可推测出具有强烈杀菌作用的物质为HClO，据此写出反应；

②体系中HCl的浓度越大则Cl2转