广东高考二轮提优导学案 专题六 化学反应速率 化学平衡.docx
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广东高考二轮提优导学案专题六化学反应速率化学平衡
1.(2013·广东高考第31题节选)大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。
将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
(1)在溶液中存在化学平衡:
I2(aq)+I-(aq)
(aq),其平衡常数表达式为K= 。
?
(2)为探究Fe2+对O3氧化I-反应的影响(反应体系如上图),某研究小组测定两组实验中
浓度和体系pH,结果见下图和下表。
编号
反应物
反应前pH
反应后pH
第1组
O3+I-
5.2
11.0
第2组
O3+I-+Fe2+
5.2
4.1
①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是?
。
②反应体系图中的A为 ,由Fe3+生成A的过程能显著提高I-的转化率,原因是 。
③第2组实验进行18s后,
浓度下降。
导致下降的直接原因有 (双选,填字母)。
A.c(H+)减小 B.c(I-)减小
C.I2(g)不断生成 D.c(Fe3+)增加
2.(2012·广东高考第31题)碘在科研与生活中有重要应用。
某兴趣小组用0.50mol·L-1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L-1K2S2O8、0.10mol·L-1Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知:
S2
+2I-
2S
+I2(慢)
I2+2S2
2I-+S4
(快)
(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的 耗尽后,溶液颜色将由无色变为蓝色。
为确保能观察到蓝色,S2
与S2
初始的物质的量需满足的关系为n(S2
)∶n(S2
) 。
(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:
实验
序号
体积V/mL
K2S2O8溶液
水
KI溶液
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
①
10.0
0.0
4.0
4.0
2.0
②
9.0
1.0
4.0
4.0
2.0
③
8.0
V'
4.0
4.0
2.0
表中V'= mL,理由是 。
(3)已知某条件下,浓度c(S2
)-反应时间t的变化曲线如右图,若保持其他条件不变,请在右图中分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2
)-t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。
3.(2011·广东高考第31题)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。
紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如右图所示。
(1)在030h内,CH4的平均生成速率vⅠ、vⅡ和vⅢ从大到小的顺序为 。
反应开始后的12h内,在第 种催化剂的作用下,收集的CH4最多。
(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g),该反应的ΔH=+206kJ·mol-1。
①在坐标图中,画出反应过程中体系的能量变化图(进行必要的标注)。
②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭反应器,某温度下反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,求CH4的平衡转化率。
(计算结果保留两位有效数字)
4.(2010·广东高考第31题节选)硼酸(H3BO3)在食品、医药领域应用广泛。
(1)在其他条件相同时,反应H3BO3+3CH3OH
B(OCH3)3+3H2O中,H3BO3的转化率(α)在不同温度下随反应时间(t)的变化如右图,由此图可得出:
温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是 。
(2)H3BO3溶液中存在如下反应:
H3BO3(aq)+H2O(l)
[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)。
已知0.70mol·L-1H3BO3溶液中,上述反应于298K达到平衡时,c平衡(H+)=2.0×10-5mol·L-1,c平衡(H3BO3)≈c起始(H3BO3),水的电离可忽略不计,求此温度下该反应的平衡常数K。
(H2O的平衡浓度不列入K的表达式中,计算结果保留两位有效数字)
1.(2013·汕头二模)氢是一种理想的绿色清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
利用FeO/Fe3O4循环制氢,已知:
H2O(g)+3FeO(s)
Fe3O4(s)+H2(g)ΔH=akJ·mol-1 (Ⅰ)
2Fe3O4(s)
6FeO(s)+O2(g)ΔH=bkJ·mol-1 (Ⅱ)
下列坐标图分别表示FeO的转化率(图1)和一定温度下,H2的生成速率[细颗粒(直径0.25mm),粗颗粒(直径3mm)](图2)。
图1
图2
(1)反应:
2H2O(g)
2H2(g)+O2(g) ΔH= (用含a、b的代数式表示)。
(2)上述反应b>0,要使该制氢方案有实际意义,从能源利用及成本的角度考虑,实现反应Ⅱ可采用的方案是 。
(3)900℃时,在两个体积均为2L的密闭容器中分别投入0.60molFeO和0.20molH2O(g),甲容器用细颗粒FeO、乙容器用粗颗粒FeO。
①用细颗粒FeO和粗颗粒FeO时,H2生成速率不同的原因是 。
②用细颗粒FeO时H2O(g)的转化率比用粗颗粒FeO时H2O(g)的转化率 (填“大”、“小”或“相等”)。
③求此温度下该反应的平衡常数K(写出计算过程)。
(4)在下列坐标图中画出在1000℃、用细颗粒FeO时,H2O(g)转化率随时间变化示意图(进行相应的标注)。
2.(2013·佛山二模改编)以下是一些物质的熔、沸点数据(常压):
钾
钠
Na2CO3
金刚石
石墨
熔点/℃
63.65
97.8
851
3550
3850
沸点/℃
774
882.9
1850(分解产生CO2)
—
4250
金属钠和CO2在常压、890℃发生如下反应:
4Na(g)+3CO2(g)
2Na2CO3(l)+C(s,金刚石) ΔH=-1080.9kJ·mol-1
(1)上述反应的平衡常数表达式为 ;若4v正(Na)=3v逆(CO2),反应是否达到平衡 (填“是”或“否”)。
(2)若反应在10L密闭容器、常压下进行,温度由890℃升高到1860℃,若反应时间为10min,金属钠的物质的量减少了0.2mol,则10min内CO2的平均反应速率为 。
(3)高压下有利于金刚石的制备,理由是 。
1.请谈谈化学平衡常数与温度的关系。
2.影响化学反应速率的因素有哪些如何解答有关化学平衡的图像题
课堂评价
1.(2013·广州三模)乙醇是重要的化工产品和液体燃料。
乙醇在不同温度时脱水得到的产物不同。
下表和下图是在常压和某催化剂存在时,用等量的乙醇在不同温度下做脱水实验获得的数据和图形,每次实验反应的时间均相同。
温度/℃
乙醇转化率/%
有机产物含量(体积分数)
乙烯/%
乙醚/%
125
20
8.7
90.2
150
68
16.7
82.2
175
88
32.3
66.8
200
90
86.9
12.1
(1)已知:
乙醇和乙醚(CH3CH2OCH2CH3)的沸点分别为78.4℃和34.5℃,试分析:
①乙醇脱水制乙烯的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
②乙醇脱水制乙醚反应的平衡常数表达式为 。
当乙醇的起始浓度相同时,平衡常数K越大,表明 (填字母)。
a.乙醇的转化率越高
b.化学反应速率越快
c.达到平衡时乙醇的浓度越大
d.反应进行得越完全
③根据表中数据分析,150℃时乙醇催化脱水制取乙醚的产量 (填“大于”、“小于”或“等于”)125℃时制取乙醚的产量;为了又快又多地得到产品乙醚,乙醇制乙醚合适的反应温度区域是 。
(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。
某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度的变化情况如下图。
请写出提高NO转化为N2的转化率的措施:
(写出一条);在
=1的条件下,应控制的最佳温度在 左右。
(3)用活性炭还原法处理氮氧化物。
有关反应为C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g)。
某研究小组向某密闭容器中加入足量的活性炭和NO,恒温(T1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
浓度/mol·L-1时间/min
NO
N2
CO2
0
1.00
0
0
20
0.40
0.30
0.30
30
0.40
0.30
0.30
40
0.32
0.34
0.17
50
0.32
0.34
0.17
30min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是 。
右图表示CO2的逆反应速率[v逆(CO2)]随反应时间的变化关系图。
请在图中画出在30min后改变上述条件时,在40min时再次达到平衡的变化曲线。
2.(2013·汕头一模)为减小CO2对环境的影响,在限制其排放量的同时,应加强对CO2创新利用的研究。
(1)①把含有较高浓度CO2的空气通入饱和K2CO3溶液。
②在①的吸收液中通高温水蒸气得到高浓度的CO2气体。
写出②中反应的化学方程式:
。
(2)如将CO2与H2以1∶3的体积比混合。
①适当条件下合成某烃和水,该烃是 (填字母)。
A.烷烃B.烯烃
C.炔烃D.苯的同系物
②适当条件下合成燃料甲醇和水。
在体积为2L的密闭容器中,充入2molCO2和6molH2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.0kJ·mol-1。
测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图所示。
从反应开始到平衡,v(H2)= ;氢气的转化率为 ;能使平衡体系中n(CH3OH)增大的措施有 。
(3)如将CO2与H2以1∶4的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。
已知:
CH4(g)+2O2(g)
CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=―890.3kJ·mol-1
H2(g)+
O2(g)
H2O(l)ΔH2=-285.8kJ·mol-1
则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是 。
(4)某同学用沉淀法测定含有较高浓度CO2的空气中CO2的含量,经查得一些物质在20℃的数据如下表。
溶解度(S)/g
溶度积(Ksp)
Ca(OH)2
Ba(OH)2
CaCO3
BaCO3
0.16
3.89
2.9×10-9
2.6×10-9
注:
Ksp越小,表示该物质在水溶液中越易沉淀。
吸收CO2最合适的试剂是 [填“Ca(OH)2”或“Ba(OH)2”]溶液,实验时除需要测定工业废气的体积(折算成标准状况)外,还需要测定 。
[问题思考]提示
1.化学平衡常数只是温度的函数,其随温度变化而变化。
平衡常数可以用来判断化学反应的热效应:
若正反应为吸热反应,温度升高,K增大;若正反应为放热反应,温度升高,K减小。
具体如下:
2.
(1)温度、浓度、压强、催化剂等。
(2)①看图像。
一看图(即纵坐标与横坐标的意义),二看线(即线的走向和变化趋势),三看点(即起点、折点、交点、终点),四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等),五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。
②想规律、作判断。
先拐先平:
如在转化率-时间曲线中,先出现拐点的曲线先达到平衡(代表温度高、压强大);定一议二:
图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系。
专题六 化学反应速率 化学平衡
【高考回眸】
1.
(1)
(2)①由2I-(aq)+O3(g)+2H+(aq)
I2(aq)+O2(g)+H2O(l)可知消耗H+,所以pH升高 ②Fe2+ 由于是持续通入O3,O3可以将Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+氧化I-,I-消耗量增大,转化率增大 ③BD
2.
(1)Na2S2O3 <2
(2)2.0 保证反应物K2S2O8的浓度改变,而其他条件不变,才能达到实验目的
(3)
3.
(1)vⅢ>vⅡ>vⅠ Ⅱ
(2)①
②0.91
4.
(1)升高温度,反应速率加快,平衡正向移动
(2)K=
=
=5.7×10-10
【高考前沿】
1.
(1)(2a+b)kJ·mol-1
(2)用廉价的清洁能源供给热能
(3)①细颗粒FeO表面积大,与H2O的接触面大,反应速率加快 ②相等
③900℃时,达到平衡FeO转化的物质的量为n(FeO)=0.60mol×40%=0.24mol
H2O(g)+3FeO(s)
Fe3O4(s)+H2(g)
起始量/mol:
0.20 0.60 0 0
转化量/mol:
0.080 0.24 0.080 0.080
平衡量/mol:
0.12 0.36 0.080 0.080
K=
=
=0.67
(4)
2.
(1)K=
否
(2)0.0015mol·L-1·min-1
(3)增大压强,平衡向正反应方向(体积缩小的方向,生成金刚石的方向)移动
【典题演示】
变式训练1
(1)1.9×10-4mol·L-1·s-1 25%
(2)K=
(3)CD
(4)①分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律
②
变式训练2
(1)
(2)CE
(3)①0.075mol·L-1·min-1 ②1 ③增大
(4)放热
(5)
【课堂评价】
1.
(1)①吸热 ②K=
ad
③大于 150175℃
(2)升高温度
900℃
(3)减小CO2的浓度
2.
(1)②2KHCO3
K2CO3+H2O+CO2↑
(2)①B ②0.225mol·L-1·min-1 75% 降低温度(或加压或增大H2的量等)
(3)CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(l)
ΔH1=-252.9kJ·mol-1
(4)Ba(OH)2 BaCO3的质量
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