新人教版高考化学二轮专题复习规范练 专题二 第8讲 化学反应速率和化学平衡课时规范练.docx
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新人教版高考化学二轮专题复习规范练专题二第8讲化学反应速率和化学平衡课时规范练
专题二第8讲化学反应速率和化学平衡
建议时间:
40分钟
1.在密闭容器中,一定条件下进行如下反应:
NO(g)+CO(g)
N2(g)+CO2(g) ΔH=-373.2kJ/mol,达到平衡后,为提高NO的转化率和该反应的速率,可采取的措施是( )
A.加催化剂同时升高温度
B.加催化剂同时增大压强
C.升高温度同时充入N2
D.降低温度同时增大压强
解析:
催化剂不能改变平衡状态,正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,NO转化率降低,A错误;催化剂不能改变平衡状态,正反应体积减小,增大压强平衡向正反应方向移动,NO转化率增大,B正确;正反应放热,升高温度同时充入N2平衡向逆反应方向移动,NO转化率降低,C错误;降低温度同时增大压强平衡向正反应方向移动,但反应速率不一定增大,D错误。
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项错误。
答案:
C
3.在2L的恒容容器中,充入1molA和3molB,并在一定条件下发生如下反应:
A(s)+3B(g)
2C(g),若经3s后测得C的浓度为0.6mol·L-1,下列选项说法正确的组合是( )
①用B表示的反应速率为0.4mol·L-1·s-1
②3s时生成C的物质的量为1.2mol
③3s时B的浓度为0.6mol·L-1
A.①② B.①③
C.②③D.①②③
解析:
在2L的恒容容器中,充入1molA和3molB,并在一定条件下发生如下反应:
A(s)+3B(g)
2C(g),若经3s后测得C的浓度为0.6mol·L-1,用C表示的化学反应速率为0.6mol·L-1/3s=0.2mol·L-1·s-1,化学反应速率之比等于化学计量数之比,所以用B表示的反应速率为0.3mol·L-1·s-1,①错误;②3s时生成C的物质的量为n=cV=0.6mol/L×2L=1.2mol,正确;③3s时转化的B的物质的量为1.8mol,剩下的B的物质的量为1.2mol,所以B的浓度为0.6mol·L-1,正确。
答案:
C
4.一定条件下,在密闭容器里进行如下可逆反应:
S2Cl2(橙黄色液体)+Cl2(气)
2SCl2(鲜红色液体) ΔH=-61.16kJ·mol-1。
下列说法正确的是( )
A.增大压强,平衡常数将增大
B.达到平衡时,单位时间里消耗nmolS2Cl2的同时也生成nmolCl2
C.达到平衡时,若升高温度,氯气的百分含量减小
D.加入氯气,平衡向正反应方向移动,氯气的转化率一定升高
解析:
平衡常数只与温度有关系,增大压强平衡常数不变,A错误;B.根据方程式可知单位时间里消耗nmolS2Cl2的同时生成nmolCl2,Cl2的生成与消耗的物质的量相同,反应处于平衡状态,B正确;正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,氯气的含量增大,C错误;加入氯气,平衡向正反应方向移动,S2Cl2的转化率增大,氯气的转化率降低,D错误。
答案:
B
5.常温常压下,向2L的恒温密闭容器中投入2molA和1molB,发生可逆反应3A(g)+2B(s)
2C(g)+D(g) ΔH=-akJ/mol。
5min后达平衡,测得容器中n(C)=0.8mol。
则下列说法正确的是( )
A.使用催化剂或缩小容器体积,该平衡均不会移动
B.3v(A)=2v(C)=0.16mol/(L·min)
C.升高温度,该平衡正向速率减小,故平衡逆向移动
D.该可逆反应达平衡后,放出akJ的热能(假设化学能全转化为热能)
解析:
由于该反应气体物质的量不变,所以缩小容器体积平衡不移动,使用催化剂不会改变平衡,平衡也不移动,A项正确:
化学反应速率之比等于化学计量数之比,应该是2v(A)=3v(C)=0.24mol/(L·min),B项错误;升高温度,正逆反应速率均增大,逆反应速率增大更多,平衡逆向移动,C项错误;根据题干中的热化学方程式可知每生成2molC和1molD放出热量akJ,但由于该反应是可逆反应,所以达平衡时2molA和1molB没有反应完,放出的热量小于akJ,D项错误。
答案:
A
6.某温度下,向2L恒容密闭容器中充入1.0molA和1.0molB,反应A(g)+B(g)―→C(g)经过一段时间后达到平衡。
反应过程中测定的部分数据见下表,下列说法正确的是( )
t/s
0
5
15
25
35
n(A)/mol
1.0
0.85
0.81
0.80
0.80
A.反应在前5s的平均速率v(A)=0.17mol·L-1·s-1
B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(A)=0.41mol·L-1,则反应的ΔH>0
C.相同温度下,起始时向容器中充入2.0molC达到平衡时,C的转化率大于80%
D.相同温度下,起始时向容器中充入0.20molA、0.20molB和1.0molC,反应达到平衡前v(正) 解析: A的物质的量达到0.80mol反应达到平衡状态,则 A(g)+B(g) C(g) 起始量/(mol) 1.0 1.0 0 变化量/(mol)0.200.200.20 平衡量/(mol)0.800.800.20 代入求平衡常数: K=0.625。 反应在前5s的平均速率v(A)=0.015mol·L-1·s-1,故A错误;保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(A)=0.41mol·L-1,A物质的量为0.41mol/L×2L=0.82mol>0.80mol,说明升温平衡逆向移动,正反应是放热反应,则反应的ΔH<0,故B错误;等效于起始加入2.0molA和2.0molB,与原平衡相比,压强增大,平衡向正反应方向移动,平衡时的AB转化率较原平衡高,故平衡时AB的物质的量小于1.6mol,C的物质的量大于0.4mol,即相同温度下,起始时向容器中充入2.0molC,达到平衡时,C的物质的量大于0.4mol,参加反应的C的物质的量小于1.6mol,转化率小于80%,故C错误;相同温度下,起始时向容器中充入0.20molA、0.20molB和1.0molC,Qc=50>K,反应逆向进行,反应达到平衡前v(正)<v(逆),故D正确。 答案: D 7.用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇,发生的反应如下: CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)。 在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。 下列说法正确的是( ) A.该反应的ΔH<0,且p1<p2 B.反应速率: v逆(状态A)>v逆(状态B) C.在C点时,CO转化率为75% D.在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,达平衡时CH3OH的体积分数不同 解析: 由图可知,升高温度,CH3OH的体积分数减小,平衡逆向移动,则该反应的ΔH<0,300℃时,增大压强,平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,所以p1>p2,故A错误;B点对应的温度和压强均大于A点,温度升高、增大压强均使该反应的化学反应速率增大,因此v逆(状态A)<v逆(状态B),故B错误;设向密闭容器充入了1molCO和2molH2,CO的转化率为x,则 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 起始/(mol) 1 2 0 变化/(mol)x2xx 平衡/(mol)1-x2-2xx 在C点时,CH3OH的体积分数= =0.5,解得x=0.75,故C正确;由等效平衡可知,在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,达平衡时CH3OH的体积分数都相同,故D错误。 答案: C 8.(2016·全国卷Ⅱ)丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。 回答下列问题: (1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下: ①C3H6(g)+NH3(g)+ O2(g)===C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH=-515kJ·mol-1 ②C3H6(g)+O2(g)===C3H4O(g)+H2O(g) ΔH=-353kJ·mol-1 两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是___________________________ ____________________________; 有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是_____________________________ ____________________________; 提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_____________________。 (2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460℃。 低于460℃时,丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是_________________; 高于460℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选,填标号)。 A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大 C.副反应增多D.反应活化能增大 图(a) 图(b) (3)丙烯腈和丙烯醛的产率与 的关系如图(b)所示。 由图可知,最佳 约为________,理由是_____________________________。 进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为___________________________________________ _______________________。 解析: (1)由热化学方程式可知,反应①气体分子数增加,是一个熵增的放热反应,反应②气体分子数不变,是一个熵变化不大的放热量较大的反应,在热力学上都属于自发进行的反应。 由于反应①是一个气体分子数增加的放热反应,降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。 有机反应中要提高某反应的选择性,关键是选择合适的催化剂。 (2)由于反应①是放热反应,温度降低,平衡右移,丙烯腈的平衡产率应增大,因此图(a)中460℃以下的产率不是对应温度下的平衡产率。 反应①的平衡常数随温度的升高而变小,反应的活化能不受温度的影响,故当温度高于460℃时,丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应增多。 (3)由图(b)可知,当 =1时,丙烯腈的产率最高,而丙烯醛的产率已趋近于0,如果 再增大,丙烯腈的产率反而降低,故最佳 约为1。 空气中O2的体积分数约为 ,结合反应①方程式及最佳 约为1可知,进料气氨、空气、丙烯的理论体积比应为1∶ ∶1=1∶7.5∶1。 答案: (1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂 (2)不是 该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低 AC (3)1 该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1 9.无色气体N2O4是一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一。 N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g) 2NO2(g) ΔH=+24.4kJ/mol。 (1)将一定量N2O4投入固定容积的真空容器中,下述现象能说明反应达到平衡的是_________。 a.v正(N2O4)=2v逆(NO2) b.体系颜色不变 c.气体平均相对分子质量不变 d.气体密度不变 达到平衡后,保持体积不变升高温度,再次到达平衡时,混合气体颜色____(填“变深”“变浅”或“不变”),判断理由_______。 (2)平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数[例如: p(NO2)=p总×x(NO2)]。 写出上述反应平衡常数Kp表达式_______________________(用p总、各气体物质的量分数x表示);影响Kp的因素_________________。 (3)上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,则Kp为____(以k正、k逆表示)。 若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强100kPa),已知该条件下k正=4.8×104s-1,当N2O4分解10%时,v正=______________kPa·s-1。 (4)真空密闭容器中放入一定量N2O4,维持总压强p0恒定,在温度为T时,平衡时N2O4分解百分率为α。 保持温度不变,向密闭容器中充入等量N2O4,维持总压强在2p0条件下分解,则N2O4的平衡分解率的表达式为__________________________。 解析: (1)根据平衡定义,v正∶v逆=系数比,反应达到平衡状态,2v正(N2O4)=v逆(NO2),a错误;体系颜色不变,说明NO2浓度不变,一定达到平衡状态,b正确;气体质量不变、反应中气体物质的量改变,根据M= ,气体平均相对分子质量为变量,当气体平均相对分子质量不变时,一定达到平衡状态,c正确;气体质量不变、体积不变,ρ= ,密度为恒量,气体密度不变不一定平衡,d错误。 N2O4(g) 2NO2(g) ΔH=+24.4kJ/mol,正反应是吸热反应,达到平衡后,保持体积不变升高温度,平衡正向移动,NO2浓度增大,则混合气体颜色变深。 (2)平衡常数Kp表达式 ;影响平衡常数K的因素是温度,所以影响Kp的因素也是温度。 (3)上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,平衡时v正=v逆,k正·p(N2O4)=k逆p2(NO2),Kp为 。 若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强100kPa),已知该条件下k正=4.8×104s-1。 当N2O4分解10%时,v正=4.8×104×100kPa× =3.9×106kPa·s-1。 (4)真空密闭容器中放入一定量N2O4,维持总压强p0恒定,设N2O4初始浓度为x,列式: N2O4(g) 2NO2(g) 起始 x 0 转化αx2αx 平衡x-αx2αx 向密闭容器中充入等量N2O4,维持总压强在2p0条件下,则N2O4初始浓度为2x,列式: N2O4(g) 2NO2(g) 起始/(mol) 2x 0 转化/(mol)β×2xβ×4x 平衡/(mol)2x-β×2xβ×4x = ,β= 。 答案: (1)bc 变深 正反应是吸热反应,其他条件不变,温度升高平衡正向移动, c(NO2)增加,颜色加深 (2)(p总·x)2(NO2)/x(N2O4) 温度 (3)k正/k逆 3.9×106 (4) 10.(2017·日照模拟)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)。 【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: v(CN-)=______mol·L-1·min-1。 (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,请你帮助他们设计实验并验证上述结论,完成下表中内容(已知: 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,其他量应不变,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-1·min-1。 (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-反应转移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,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
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