高考化学二轮复习专题能力提升练六第一篇专题通关攻略专题二基本理论2化学反应速率和化学平衡Word格式.docx
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下列说法不正确的是( )
A.图甲中,曲线1表示逆反应速率与温度的关系
B.图甲中,d点表示温度为T0时,反应已经达到平衡
C.图乙中,温度恒定时,a、b两点对应的反应速率:
v(a)>
v(b)
D.图乙中,温度恒定时,c点的反应正在向逆反应方向进行
【解析】选C。
图甲中,d点正逆反应速率相等,反应处于平衡状态,平衡后升温,平衡向逆反应方向移动,故v(逆)>
v(正),曲线1表示逆反应速率,A、B正确;
乙图中,p2压强大,反应速率快,C错误;
p1达到平衡时SO2的体积分数大于c点时SO2的体积分数,所以反应向生成SO2的方向进行,D正确。
3.(xx·
都江堰一模)Fenton试剂常用于氧化降解有机污染物X。
在一定条件下,反应初始时c(X)=2.0×
10-3mol·
L-1,反应10min进行测定,得图1和图2。
A.50℃,pH在3~6时,X降解率随pH增大而减小
B.pH=2,温度在40~80℃时,X降解率随温度升高而增大
C.无需再进行后续实验,就可以判断最佳反应条件是:
pH=3、温度为80℃
D.pH=2,温度为50℃时,10min内X的平均降解速率v(X)=1.44×
10-4mol·
L-1·
min-1
由图1可知,50℃、pH在3~6时,X降解率随pH增大而减小,A
正确;
由图2可知,pH=2、温度在40~80℃时,X降解率随温度升高而增大,B正确;
因溶液pH、温度都会影响X的降解率,故还需要进行pH=3时温度对X降解率影响的实验或温度为80℃时pH对X降解率影响的实验,C错误;
由图2可知,pH=2、50℃时X的转化率为72%,X的浓度变化量Δc(X)=2.0×
L-1×
72%=1.44×
L-1,故v(X)=1.44×
min-1,D正确。
二、非选择题
4.(xx·
淮南一模)工业上先将煤转化为CO,再利用CO和水蒸气反应制H2时,存在以下平衡:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
(1)向2L恒容密闭容器中充入CO和H2O(g),800℃时测得部分数据如下表。
t/min
1
2
3
4
n(H2O)/mol
1.20
1.04
0.90
0.70
n(CO)/mol
0.80
0.64
0.50
0.30
则从反应开始到2min时,用H2表示的反应速率为________;
该温度下反应的平衡常数K=________(小数点后保留1位有效数字)。
(2)相同条件下,向2L恒容密闭容器中充入1molCO、1molH2O(g)、2molCO2(g)、2molH2(g),此时v(正)________v(逆)(填“>
”“<
”或“=”)。
(3)已知该反应在不同的温度下的平衡常数值分别为
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
1.67
1.19
1.00
0.60
0.38
某温度下,如果平衡浓度符合下列关系式:
3c(CO)·
c(H2O)=5c(H2)·
c(CO2)判断此时的温度是______________。
【解析】
(1)从反应开始到2min时,H2O的物质的量变化量为0.3mol,则生成
0.3mol氢气,用H2表示的反应速率为v(H2)==0.075mol·
min-1;
反应物和生成物浓度不变时,达到平衡状态,3min后达到平衡状态,容器体积为2L,则c(H2O)=0.350mol·
L-1,c(CO)=0.150mol·
L-1,c(H2)=c(CO2)=0.600mol·
L-1-0.350mol·
L-1=0.250mol·
L-1,化学平衡常数表达式为K==1.2。
(2)向2L恒容密闭容器中充入1molCO、1molH2O(g)、2molCO2、2molH2,各物质浓度分别为:
0.5mol·
L-1、0.5mol·
L-1、1mol·
L-1,浓度商==4>
1.2,平衡向逆反应方向移动,所以v(正)<
v(逆)。
(3)将3c(CO)·
c(CO2)代入平衡常数表达式可知K=0.6,所以温度是1000℃。
答案:
(1)0.075mol·
min-1 1.2
(2)<
(3)1000℃
【方法规律】
(1)利用“三段式”进行化学平衡常数的计算
(2)对于可逆反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下的任意时刻,反应物浓度和生成物浓度有如下关系:
Qc=,Qc叫该反应的浓度商。
Qc<
K,反应向正反应方向进行;
Qc=K,反应处于平衡状态;
Qc>
K,反应向逆反应方向进行。
5.(xx·
海口二模)磺酰氯(SO2Cl2)和亚硫酰氯(SOCl2)均是实验室常见试剂。
已知:
SO2Cl2(g)SO2(g)+Cl2(g)
ΔH=akJ·
mol-1 K1(Ⅰ)
SO2(g)+Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g)
ΔH=bkJ·
mol-1 K2(Ⅱ)
(1)反应:
SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g)的平衡常数K=________(用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅰ)的影响,以13.5gSO2Cl2充入2.0L的烧瓶中,在101kPa、375K时,10min达到平衡,平衡时SO2Cl2转化率为0.80,则0~10minCl2的平衡反应速率为________,平衡时容器内压强为________kPa,该温度的平衡常数为_______________________;
若要减小SO2Cl2转化率,除改变温度外,还可采取的措施是____________(列举一种)。
(1)SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g)是由(Ⅰ)、(Ⅱ)相加得到,故平衡常数为两者之积,反应热为两者之和,则:
K=K1×
K2。
(2)13.5gSO2Cl2的物质的量为=0.1mol,10min达到平衡时SO2Cl2转化率为0.80,则转化的SO2Cl2为0.080mol,则:
SO2Cl2(g)SO2(g)+Cl2(g)
起始量
(mol):
0.100
变化量
0.0800.0800.080
平衡量
0.0200.0800.080
v(Cl2)==0.0040mol·
平衡时总物质的量为0.020mol+0.080mol+0.080mol=0.180mol,故平衡时压强为:
×
101kPa=181.8kPa;
该温度下平衡常数K===0.16mol·
L-1。
若要减小转化率,可通过缩小容器体积即增大压强的方法。
(1)K1×
K2
(2)0.0040mol·
min-1 181.8 0.16mol·
L-1 增大压强(或缩小容器体积)
对氮及其化合物的研究具有重要意义。
(1)在1L密闭容器中,4mol氨气在一定条件下分解生成氮气和氢气。
2min时反应吸收热量为46.1kJ,此时氨气的转化率为25%。
该反应的热化学方程式为__________________________。
(2)某恒温恒压条件下,向容积为VL的密闭容器中,起始充入1molN2、3molH2、16molNH3,发生N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
达到平衡后,N2、H2、NH3的物质的量分别为amol、bmol、cmol,此时容器的容积为1.1VL,回答下列问题:
①起始时反应速率v(正)________v(逆)(填“>
”、“<
②平衡时a=________,b=________。
③若平衡后再充入3.6molNH3,重新建立平衡时容器的容积为________L。
(3)原料H2还可通过反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)获取。
①T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1molCO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08mol·
L-1,则平衡时CO的转化率为____________,
该温度下反应的平衡常数K值为________。
②保持温度仍为T℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入容积固定为5L的容器中进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是________(填字母序号)。
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成amolCO2的同时消耗amolH2
d.混合气中n(CO)∶n(H2O)∶n(CO2)∶n(H2)=1∶16∶6∶6
(1)根据4mol氨气转化率为25%,可以计算出分解2mol氨气吸收92.2kJ的热量。
(2)①恒温恒压条件下,平衡后容器体积增大,说明气体物质的量增加,反应逆向进行,v(正)<
②根据反应开始时,体积为VL,反应达到平衡时,体积为1.1VL,说明反应逆向进行,平衡后气体总物质的量为20×
1.1=22mol,设生成氮气x,则氢气为3x,消耗氨气2x,可得:
1+x+3+3x+16-2x=22,解得x=1,所以a=1+x=2;
b=3+3x=6;
c=16-2x=14。
③起始充入1molN2、3molH2、16molNH3,相当于充入18molNH3,平衡时体积为1.1V,在恒温恒压条件下,再充入3.6molNH3,平衡时的体积增加了=0.22V,所以总体积为:
1.1V+0.22V=1.32V。
(3)① CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始c
(mol·
L-1)0.20.200
转化c
L-1)0.120.120.120.12
平衡c
L-1)0.080.080.120.12
所以平衡时CO的转化率=(0.12÷
0.2)×
100%=60%
该温度下反应的平衡常数K=(0.12×
0.12)÷
(0.08×
0.08)=9÷
4=2.25。
②a.反应前后体积不变,因此压强始终是不变的,则容器内压强不随时间改变不能说明反应达到平衡状态
b.密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,即密度始终是不变的,所以混合气体的密度不随时间改变不能说明反应达到平衡状态。
c.单位时间内生成amolCO2的同时消耗amolH2,由于单位时间内生成amolCO2的同时还生成amol氢气,这说明正逆反应速率相等,可以说明达到平衡状态。
d.由于反应前后体积不变,可以用物质的量代替浓度,即混合气中n(CO)∶n(H2O)∶n(CO2)∶n(H2)=1∶16∶6∶6,则此时Qc===,因此恰好是平衡状态,d正确。
(1)2NH3(g)N2(g)+3H2(g) ΔH=+92.2kJ·
mol-1
(2)①<
②2 6 ③1.32V
(3)①60% 2.25 ②cd
(建议用时:
25分钟)
1.在一定条件下,将A和B各0.32mol充入容积为10L的恒容密闭容器中,发生反应:
A(g)+B(g)2C(g) ΔH<
0,反应过程中测定的数据如下表。
7
9
n(B)/mol
0.32
0.24
0.22
0.20
A.反应前2min的平均速率v(C)=0.004mol·
B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v(逆)>
v(正)
C.保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.64molA和0.64molB,平衡时n(C)<
0.48mol
D.其他条件不变,向平衡体系中再充入0.32molA,再次平衡时,B的转化率增大
【解析】选D。
v(C)=2v(B)=2×
=0.008mol·
min-1,A错误;
正反应是放热反应,降低温度,平衡正向移动,故达新平衡前v(正)>
v(逆),B错误;
原平衡时,生成n(C)=(0.32-0.20)mol×
2=0.24mol,若充入0.64molA和0.64molB相等于把两个反应容器压缩至一个,平衡不移动,故n(C)=0.48mol,C错误;
其他条件不变,向平衡体系中再充入0.32molA,平衡正向移动,B的转化率增大,D项正确。
2.已知:
NH2COO-+2H2OHC+NH3·
H2O。
现用两份氨基甲酸铵溶液在不同温度(T1和T2)下实验,得到c(NH2COO-)随时间变化关系,如图所示。
以下分析正确的是
( )
A.无法判断T1和T2的大小关系
B.T1时,第6min反应物转化率为6.25%
C.T2时,0~6min,v(NH2COO-)=0.3mol·
D.往平衡体系加水稀释,平衡右移,溶液中各种离子浓度减小
【解析】选B。
由图象可以看出,用时6min内,T2温度下氨基甲酸铵浓度变化大,所以T2>
T1,A错误;
在T1时,第6min,反应物由2.4mol·
L-1降低到2.25mol·
L-1,反应掉0.15mol·
L-1,反应物转化率为(0.15÷
2.4)×
100%=6.25%,B正确;
T2时,0~6min,v(NH2COO-)=(2.2-1.9)÷
6=0.05(mol·
min-1),C错误;
往平衡体系中加水稀释,平衡右移,溶液碱性减弱,酸性增强,H+浓度升高,D错误。
一定温度下,将1molA和1molB气体充入2L密闭容器,发生反应:
A(g)+B(g)xC(g)+D(s) ΔH>
0,t1时达到平衡。
在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件,测得容器中气体C的浓度随时间变化如图所示。
A.t1~t3间该反应的平衡常数均为4
B.反应方程式中的x=1
C.t2时刻改变的条件是使用催化剂
D.t3时刻改变的条件是移去少量物质D
由图可知,t2时刻C的浓度增大,但平衡不移动,故改变的条件应是增大压强,反应前后气体的化学计量数之和相等,故x=1+1=2,B、C项错误;
t1~t3间温度相同,由图可知t1时刻平衡时,c(C)=0.5mol·
L-1,则:
A(g)+ B(g)2C(g)+D(s)
开始(mol·
L-1):
0.50.50
变化(mol·
0.250.250.5
平衡(mol·
代入数值计算平衡常数K=4,A正确;
D是固体,改变D的用量,不影响平衡移动,t3时刻改变条件时C的瞬时浓度不变,平衡向正反应移动,可能是增大反应物的浓度或升高温度,D项错误。
3.一定温度下,在甲、乙、丙三个容积均为2L的恒容密闭容器中投入SO2(g)和O2(g),发生2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),起始物质的量及SO2的平衡转化率如下表所示:
甲
乙
丙
起始
物质
的量
n(SO2)/mol
0.4
0.8
n(O2)/mol
0.48
SO2的平衡转化率/%
80
α1
α2
下列判断中,正确的是( )
A.甲中反应的平衡常数小于乙
B.该温度下,平衡常数值为400
C.丙中反应可以用平衡分压表示平衡常数Kp,则Kp的大小受温度、压强影响
D.平衡时,甲中O2的转化率大于乙中O2的转化率
在反应方程式确定的情况下,平衡常数只与温度有关,甲、乙处于相同温度,平衡常数相同,A项错误;
利用甲组数据计算得平衡常数为400,B项正确;
对于一定条件下的某一可逆反应,用平衡浓度表示的平衡常数和平衡分压表示的平衡常数,表示方法不同,其数值不同,但意义相同,平衡常数只与温度有关,与压强、浓度变化无关,C项错误;
乙相当于在甲中增加0.4molSO2(g),平衡正向移动,乙中O2的转化率大,D项错误。
【互动探究】
(1)平衡时,乙中SO2的转化率________80%(填“>
提示:
<
。
乙相当于在甲中增加0.4molSO2(g),平衡正向移动,乙中O2的转化率增大,SO2的转化率减小。
(2)若上述是在恒压条件下进行的,则α2________80%(填“>
=。
在恒压条件下,甲和丙是等效平衡,转化率相等。
4.向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5,在温度为T时发生如下反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)。
反应过程中部分数据如图所示。
回答下列问题:
(1)反应在前50s的平均速率v(PCl5)=________。
(2)相同温度下,若起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2,则此时v(正)________v(逆)(填“>
(3)保持其他条件不变,升高温度,重新达到平衡时,c(PCl3)=0.11mol·
L-1,则正反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。
(1)v(PCl5)=v(PCl3)=0.16mol/(2.0L·
50s)=1.6×
s-1。
(2) PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
(mol)1.000
转化量
(mol)0.200.200.20
(mol)0.800.200.20
K==0.025,此时浓度商Qc==0.02<
0.025,v(正)>
(3)平衡时c(PCl3)=0.20÷
2=0.10(mol·
L-1),升高温度其浓度增大,平衡正向移动,正反应是吸热反应。
(1)1.6×
s-1
(2)>
(3)吸热
在Cu2O/ZnO做催化剂的条件下,将CO(g)和H2(g)充入容积为2L的密闭容器中发生化合反应生成CH3OH(g),CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反应过程中,CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如下图。
根据题意回答下列问题:
(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500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=________。
(3)若其他条件不变,对处于Z点的体系,将体积压缩至原来的1/2,达到新的平衡后,下列有关该体系的说法正确的是________。
a.氢气的浓度与原平衡比减少
b.正、逆反应速率都加快
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Cu2O,反应体系中含少量的CO2有利于维持Cu2O的量不变,原因是:
_____________________________________________
(写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明)。
(1)根据反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),K=;
根据图象知升高温度,平衡向逆方向移动,正反应是放热反应,所以升高温度,K值减小。
(2)在500℃时,达到平衡时,甲醇的物质的量增加了0.4mol,所以氢气的物质的量减少了0.8mol,v(H2)=0.8mol÷
2L÷
2s=0.2mol·
(3)对处于Z点的平衡体系,将体积压缩至原来的1/2,各物质的浓度均增大,a错误;
正逆反应速率都加快,b正确;
平衡正向移动,甲醇的物质的量增加,c正确;
平衡正向移动,氢气减少,甲醇增加,所以n(H2)/n(CH3OH)减小,d错误。
(4)CO2有利于抑制反应Cu2O+CO2Cu+CO2向正方向移动,所以体系中有CO2可以抑制Cu2O被还原。
(1) 减小
(2)0.2mol·
(3)bc
(4)Cu2O+CO2Cu+CO2,体系中有CO2可以抑制Cu2O被还原。
5.氮、碳都是重要的非金属元素,含氮、碳元素的物质在工业生产中有重要的应用。
(1)请写出工业上由NH3制取NO的化学方程式___________________________。
(2)一定条件下,铁可以和CO2发生反应:
Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),已知该反应的平衡常数K与温度T的关系如图甲所示。
①该反应的逆反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
②T℃、pPa压强下,在体积为VL的容器中进行反应,下列能说明反应达到平衡状态的是________。
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化
B.容器内压强不再变化
C.v正(CO2)=v逆(FeO)
(3)一定条件下,2.24L(折算为标准状况)N2O和CO的混合气体在点燃条件下恰好完全反应,放出bkJ热量。
生成的3种产物均为大气组成气体,并测得反应后气体的密度是反应前气体密度的倍。
请写出该反应的热化学方程式__________
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