届二轮复习 化学反应速率和化学平衡 专题卷全国通用 1.docx
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届二轮复习 化学反应速率和化学平衡 专题卷全国通用 1.docx
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届二轮复习化学反应速率和化学平衡专题卷全国通用1
化学反应速率和化学平衡
时间:
45分钟
分值:
100分
一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分)
1.温度为T时,物质D在容积为2.0L的密闭容器内发生反应,其反应物和生成物的物质的量随时间t的变化关系如图所示,下列叙述不正确的是( )
A.从反应开始到第一次达到平衡时,A物质的平均反应速率约为0.0667mol/(L·min)
B.该反应的化学方程式为2D(s)
2A(g)+B(g),平衡常数表达式为K=c2(A)·c(B)
C.已知反应的ΔH>0,则第5min时图像呈现上述变化的原因可能是体系的温度升高
D.若第7min时D的物质的量增加,则表示A的物质的量的变化曲线是a
2.科学研究发现,在一定条件下可用H2还原NO,生成无污染物质。
该反应速率v正=k正·cn(NO)·cm(H2)(k正是该化学反应的正反应速率常数)。
在某温度下,测得正反应速率与反应物浓度的关系如下表所示:
c(NO)/
(mol·L-1)
c(H2)/
(mol·L-1)
v正/
(mol·L-1·min-1)
实验1
0.1
0.2
0.004
实验2
0.2
0.2
0.016
实验3
0.1
0.4
0.008
下列推断正确的是( )
A.在该反应中,NO、H2的化学反应速率之比为2∶1
B.上述表达式中,n=2,m=2
C.上述表达式中,k正=2.0mol-2·L2·min-1
D.其他条件不变,加入催化剂或改变温度,k正不变
3.恒温条件下,体积为1L的容器中,P、Q、W三种气体的起始浓度和平衡浓度如下:
物质
P
Q
W
起始浓度/(mol·L-1)
0.1
0.1
0
平衡浓度/(mol·L-1)
0.05
0.05
0.1
下列说法不正确的是( )
A.反应达到平衡时,Q的转化率为50%
B.反应可表示为P(g)+Q(g)
2W(g),其平衡常数K=4
C.达到平衡后,再加入0.1molW,达到新的化学平衡时,W的体积百分含量增加
D.达到平衡后,保持其他条件不变,P、W各加入0.05mol,则化学平衡逆向移动
4.一定温度下,在三个体积均为2.0L的恒容容器中发生反应:
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)。
各容器中起始物质的量与反应温度如下表所示,反应过程中甲、丙容器中CO2的物质的量随时间的变化关系如图所示。
下列说法不正确的是( )
容器
温度/℃
起始物质的量/mol
NO(g)
CO(g)
甲
T1
0.20
0.20
乙
T1
0.30
0.30
丙
T2
0.20
0.20
A.该反应的正反应为放热反应
B.达到平衡时,乙中CO2的体积分数比甲中的大
C.T1℃时,若起始时向甲中充入0.40molNO、0.40molCO、0.40molN2和0.40molCO2,则反应起始时v正>v逆
D.T2℃时,若起始时向丙中充入0.06molN2和0.12molCO2,则达平衡时N2的转化率小于40%
5.在容积为2L的密闭容器中发生反应xA(g)+yB(g)
zC(g)。
图甲表示200℃时容器中A、B、C的物质的量随时间的变化关系,图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系。
则下列结论正确的是( )
A.200℃时,反应从开始到平衡的平均速率v(B)=0.04mol·L-1·min-1
B.200℃时,该反应的平衡常数为25
C.当温度由200℃降到100℃时,原平衡一定被破坏,且正、逆反应速率均增大
D.由图乙可知,反应xA(g)+yB(g)
zC(g)的ΔH<0,且a=2
6.常压下羰基化法精炼镍的原理为:
Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g)。
230℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。
已知:
Ni(CO)4的沸点为42.2℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:
将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
第二阶段:
将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230℃制得高纯镍。
下列判断正确的是( )
A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大
B.第一阶段,在30℃和50℃两者之间选择反应温度,选50℃
C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
D.该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
7.T1℃时,在2L的密闭容器中,反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0达到平衡,反应过程中部分数据见下表。
下列说法正确的是( )
反应时间
n(CO2)/mol
n(H2)/mol
n(CH3OH)/mol
n(H2O)/mol
反应Ⅰ恒温恒容
0min
2
6
0
0
10min
4.5
20min
1
30min
1
反应Ⅱ绝热恒容
0min
0
0
2
2
A.达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比,平衡常数:
K(Ⅰ)>K(Ⅱ)
B.对于反应Ⅰ,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=0.025mol·L-1·min-1
C.对于反应Ⅰ,若30min时只改变温度为T2℃,再次达到平衡时H2的物质的量为3.2mol,则T1>T2
D.对于反应Ⅰ,若30min时向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),则平衡正向移动
二、非选择题(本题包括4小题,共58分)
8.(14分)应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手,如开发利用清洁能源。
甲醇是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景。
Ⅰ.已知:
①CH3OH(g)+H2O(l)
CO2(g)+3H2(g)
ΔH=+93.0kJ·mol-1
②CH3OH(g)+
O2(g)
CO2(g)+2H2(g)
ΔH=-192.9kJ·mol-1
③CH3OH(g)
CH3OH(l) ΔH=-38.19kJ·mol-1
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为 。
Ⅱ.一定条件下用CO和H2合成CH3OH:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。
在2L恒容密闭容器中充入1molCO和2molH2,在催化剂作用下充分反应,如图表示平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度变化的平衡曲线。
回答下列问题:
(1)该反应的反应热ΔH (填“>”或“<”)0,压强的相对大小为p1 (填“>”或“<”)p2。
(2)压强为p2,温度为300℃时,该反应的化学平衡常数K= 。
(3)下列各项中,不能说明该反应已经达到平衡的是 。
A.容器内气体压强不再变化
B.v(CO)∶v(H2)∶v(CH3OH)=1∶2∶1
C.容器内气体的密度不再变化
D.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.容器内各组分的质量分数不再变化
(4)某温度下,在保证H2浓度不变的情况下,增大容器的体积,平衡 (填字母)。
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.不移动
作出此判断的依据是
。
9.(11分)消除氮氧化物、二氧化硫等物质造成的污染是目前研究的重要课题。
(1)工业上常用活性炭还原一氧化氮,反应的化学方程式为:
2NO(g)+C(s)
N2(g)+CO2(g)。
向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温容器中分别加入足量的活性炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
t/min
n(NO)/mol
T
0
40
80
120
160
甲
T℃
2
1.45
1
1
1
乙
400℃
2
1.5
1.1
0.8
0.8
丙
400℃
1
0.8
0.65
0.53
0.45
甲容器反应温度T℃ 400℃(填“>”“<”或“=”);乙容器中,0~40min内平均反应速率v(CO2)= ;丙容器中达平衡后NO的物质的量为 mol。
(2)活性炭还原NO2的反应为2NO2(g)+2C(s)
N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1molNO2和足量活性炭发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压强的关系如下图所示:
①A、B、C三点中NO2的转化率最高的是 点(填“A”或“B”或“C”)。
②计算C点时该反应的平衡常数Kp= (Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算得到的,分压=总压×物质的量分数)。
10.(15分)目前降低尾气的可行方法是在汽车排气管上安装催化转化器。
NO和CO气体均为汽车尾气的成分,这两种气体在催化转化器中发生反应:
2CO(g)+2NO(g)
N2(g)+2CO2(g)
ΔH=-akJ·mol-1。
(1)CO2的结构式为 。
(2)已知2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)ΔH=-bkJ·mol-1;
CO的燃烧热ΔH=-ckJ·mol-1。
写出在消除汽车尾气中NO2的污染时,NO2与CO的可逆反应的热化学方程式(已知该反应为放热反应):
。
(3)在一定温度下,将2.0molNO、2.4molCO通入容积固定为2L的密闭容器中,反应过程中部分物质的浓度变化如图所示:
①有害气体NO的转化率为 。
②20min时,若改变反应条件,导致CO浓度减小,则改变的条件可能是 (填序号)。
a.缩小容器体积
b.在恒压条件下再充入2.0molNO、2.4molCO
c.降低温度
d.扩大容器体积
③若保持反应体系的温度不变,20min时再向容器中充入NO、N2各0.4mol,反应将 (填“向左”或“向右”)进行,再次达到平衡时的平衡常数为 。
④若保持反应体系的温度不变,20min时再向容器中充入与平衡组分相同的气体,达到平衡后,CO的体积分数将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
11.(18分)雾霾天气严重影响人们的生活和健康。
其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。
因此改善能源结构、机动车限号等措施能有效减少PM2.5、SO2、NOx等污染。
请回答下列问题:
(1)将一定量的某PM2.5样品用蒸馏水溶解制成待测试样(忽略OH-)。
常温下测得该试样的组成及其浓度如下表:
离子
K+
Na+
N
S
N
Cl-
浓度(mol/L)
4×10-6
6×10-6
2×10-5
4×10-5
3×10-5
2×10-5
根据表中数据判断该试样的pH= 。
(2)汽车尾气中NOx和CO的生成:
已知汽缸中生成NO的反应为N2(g)+O2(g)
2NO(g) ΔH>0。
恒温、恒容密闭容器中,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.混合气体的压强不再变化
C.N2、O2、NO的物质的量之比为1∶1∶2
D.氧气的转化率不再变化
(3)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:
H2(g)+1/2O2(g)
H2O(g)
ΔH=-241.8kJ·mol-1
C(s)+1/2O2(g)
CO(g) ΔH=-110.5kJ·mol-1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式:
。
②洗涤含SO2的烟气。
下列可作为洗涤含SO2的烟气的洗涤剂的是 。
A.浓氨水
B.碳酸氢钠饱和溶液
C.FeCl2饱和溶液
D.酸性CaCl2饱和溶液
(4)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。
某研究性小组在实验室以Ag—ZSM—5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化的情况如图所示。
若不使用CO,温度超过775K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为 ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,为更好地除去NOx,应控制的最佳温度在 K左右。
(5)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。
活性炭可处理大气污染物NO。
在5L密闭容器中加入0.10molNO和3.000mol活性炭(假设无杂质),一定条件下生成气体E和F。
当温度分别为T1℃和T2℃时,测得平衡时各物质物质的量(n/mol)如下表:
物质
温度(℃)
活性灰
NO
E
F
T1
2.960
0.020
0.040
0.040
T2
2.975
0.050
0.025
0.025
①写出NO与活性炭反应的化学方程式:
。
②若T1
③上述反应在T1℃时达到平衡后再通入0.1molNO气体,则达到新化学平衡时NO的转化率为 。
答案精解精析
一、选择题
1.D 从反应开始到第一次达到平衡的时间为3min,Δn(A)=0.4mol,则v(A)=
≈0.0667mol/(L·min),A项正确;由图像知Δn(D)∶Δn(A)∶Δn(B)=2∶2∶1,所以该反应的化学方程式为2D(s)
2A(g)+B(g),该反应的平衡常数表达式为K=c2(A)·c(B),B项正确;正反应是吸热反应,则升高温度,平衡向正反应方向移动,符合图中变化趋势,C项正确;D是固体,改变固体的量,平衡不移动,则表示A的物质的量的变化曲线是b,D项不正确。
2.C 反应的化学方程式为2NO+2H2
N2+2H2O。
NO、H2的反应速率之比等于化学计量数之比,A项错误。
代入数据计算可得,n=2,m=1,B项错误。
代入数据计算可得,k正=2.0mol-2·L2·min-1,C项正确。
其他条件不变时,加入催化剂或升温,反应速率增大,则k正增大;降温,反应速率减小,则k正减小,D项错误。
3.C 反应达到平衡时,Q的转化率为0.05÷0.1×100%=50%,A正确;根据表中数据可知,P、Q、W三种物质的浓度变化量之比为(0.1-0.05)∶(0.1-0.05)∶(0.1-0)=1∶1∶2,则该反应可表示为P(g)+Q(g)
2W(g),平衡常数K=0.12÷(0.05×0.05)=4,B正确;反应前后气体分子数相等,加入W,达到的新化学平衡与原化学平衡等效,对应物质的体积百分含量不变,C不正确;D项,Qc=
=
=4.5>K,故化学平衡逆向移动,D正确。
4.D 由题图可知,甲容器中反应先达到平衡,故T1>T2,升高温度,平衡时CO2的物质的量减少,说明平衡逆向移动,故该反应的正反应为放热反应,A项正确。
根据表中数据可知,乙容器中反应相当于对甲容器中的反应增大压强,平衡正向移动,故达到平衡时,乙中CO2的体积分数比甲中的大,B项正确。
结合表中数据可知,T1℃甲容器中反应达到平衡时,c(CO2)=0.05mol·L-1,c(N2)=0.025mol·L-1,c(NO)=0.05mol·L-1,c(CO)=0.05mol·L-1,故平衡常数K=
=10,若起始时充入0.40molNO、0.40molCO、0.40molN2和0.40molCO2,则浓度商Qc=
=5
将丙中的反应物按化学计量关系进行换算得n(N2)=0.1mol,n(CO2)=0.2mol,该反应逆向进行达到平衡时n(N2)=0.06mol,N2转化率为
×100%=40%,若起始时充入0.06molN2和0.12molCO2,相当于在上述平衡的基础上减小压强,平衡向消耗N2的方向移动,N2转化率增大,D项错误。
5.B 根据图甲知,200℃时,反应从开始到平衡的平均速率v(B)=
=0.02mol·L-1·min-1,A项错误;由图甲知,在该反应中,0~5min,Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)=0.4∶0.2∶0.2=2∶1∶1,所以A、B、C的化学计量数之比为2∶1∶1,即x=2、y=1、z=1,则平衡常数K=
=
=25,B项正确;由图乙可以看出,当投料比相同时,降低温度,平衡时C的体积分数减小,说明平衡逆向移动,但降低温度会使正、逆反应速率都减小,C项错误;根据图乙可知,升高温度,平衡时C的体积分数增大,所以该可逆反应的正反应是吸热反应,即ΔH>0,D项错误。
6.B 增加c(CO),平衡正向移动,但由于反应温度不变,故平衡常数不变,A错;第一阶段的目的是得到气态Ni(CO)4,因为Ni(CO)4的沸点为42.2℃,故反应温度选择50℃,B正确;根据题给平衡常数知230℃时反应Ni(CO)4(g)
Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为5×104,故第二阶段Ni(CO)4分解率较高,C错;反应达到平衡时,4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),D错。
7.B 该反应的正反应是放热反应,故逆反应是吸热反应,反应Ⅱ中体系温度降低,相对于反应Ⅰ平衡正向移动,故反应Ⅱ的平衡常数大,A错误。
对于反应Ⅰ,前10min内,v(H2)=
=0.075mol·L-1·min-1,v(CH3OH)=
v(H2)=0.025mol·L-1·min-1,B正确。
反应Ⅰ达平衡时n(H2)=3mol,改变温度为T2℃,再次达到平衡时H2的物质的量为3.2mol,说明平衡逆向移动,则T1 反应Ⅰ的平衡常数K= =0.148,若向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),此时Qc= =0.148=K,故平衡不移动,D错误。 二、非选择题 8. 答案 Ⅰ.CH3OH(l)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.51kJ·mol-1(2分) Ⅱ. (1)<(2分) >(2分) (2)48(2分) (3)BC(2分) (4)C(2分) 保证c(H2)不变的情况下,增大容器体积,c(CH3OH)与c(CO)同等倍数减小,根据Qc= 推得Qc=K,所以平衡不移动(2分) 解析 Ⅰ.根据盖斯定律,由②×3-①×2-③可得,CH3OH(l)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=(-192.9kJ·mol-1)×3-93.0kJ·mol-1×2-(-38.19kJ·mol-1)=-726.51kJ·mol-1。 Ⅱ. (1)由题图可知,压强一定时,升高温度,CH3OH的体积分数减小,说明平衡逆向移动,则该反应的ΔH<0。 该反应为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,所以p1>p2。 (2)压强为p2,温度为300℃达到平衡时,CH3OH的体积分数为50%,设生成的CH3OH的物质的量为xmol,根据“三段式”得 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 起始(mol)120 转化(mol)x2xx 平衡(mol)1-x2-2xx 则 ×100%=50%,解得x=0.75,则平衡时CO为0.25mol、H2为0.5mol、CH3OH为0.75mol,化学平衡常数K= = =48。 (3)A项,反应进行过程中混合气体的物质的量逐渐减小,恒容条件下容器内气体压强逐渐减小,当压强不变时,说明反应已经达到平衡;B项,未指明反应方向,不能说明反应达到平衡;C项,混合气体总质量不变,恒容条件下,容器内气体密度始终不变;D项,反应进行过程中,混合气体总质量不变,混合气体总物质的量逐渐减小,则混合气体的平均相对分子质量逐渐增大,当平均相对分子质量不变时,说明反应达到平衡;E项,容器内各组分的质量分数不再变化,说明反应达到平衡。 (4)某温度下,在保证H2浓度不变的情况下,增大容器的体积,c(CH3OH)与c(CO)同等倍数减小,由Qc= 推得Qc=K,所以平衡不移动。 9. 答案 (1)>(2分) 6.25×10-3mol·L-1·min-1(2分) 0.4(2分) (2)①A(2分) ②4(3分) 解析 (1)由表中数据可知,甲达到平衡所需时间比乙短,故T℃>400℃;乙容器中,0~40min内平均反应速率v(CO2)= v(NO)= =6.25×10-3mol·L-1·min-1;乙、丙容器中的平衡为等效平衡,则丙容器中达平衡时n(NO)= =0.4mol。 (2)①压强增大,平衡逆向移动,NO2的转化率降低,故A、B、C三点中NO2的转化率最高的是A点;②设达平衡时生成N2的物质的量为xmol,则 2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g) n始/mol100 n变/mol2xx2x n平/mol1-2xx2x 1-2x=2x,x=0.25 则Kp= =4。 10. 答案 (1)O C O(2分) (2)4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(a+2c-b)kJ·mol-1(3分) (3)①40%(2分) ②c、d(2分) ③向左(2分) 5/36或0.14(2分) ④减小(2分) 解析 (2)根据CO的燃烧热可写出CO燃烧的热化学方程式,并结合已知的热化学方程式,运用盖斯定律可写出目标反应的热化学方程式。 (3)①CO的浓度变化为0.4mol·L-1,体积为2L,故CO的物质的量变化为0.8mol,根据方程式2CO+2NO N2+2CO2可知,消耗NO0.8mol,故NO的转化率为40%。 ②若缩小体积,则CO浓度增大;在恒压条件下再充入2.0molNO、2.4molCO可建立等效平衡,CO浓度不变;降低温度,平衡正向移动,CO浓度减小;扩大容器体积,各物质浓度都减小。 ③可根据Qc与K的关系判断反应进行的方向;由于温度不变,所以再次达到平衡时,平衡常数不变,故可根据原平衡时的数据计算平衡常数。 ④若保持反应体系的温度不变,20min时再向容器中充入与平衡组分相同的气体,相当于对体系加压,平衡正向移动,CO的体积分数将减小。 11. 答案 (1)4(2分) (2)D(2分) (3)①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ·mol-1(2分) ②AB(2分) (4)NO分解反应是放热反应,升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也可,其他合理答案也可)(2分) 870(数值接近即可)(2分) (5)①C+2NO CO2+N2(2分) ②<(2分) ③80%(2分) 解析 (1)由于溶液显电中性,因此可根据电荷守恒计算出氢离子浓度,进而求出pH。 (2)A项,由于体系中各组分都为气体,且体积不变,故密度恒定不能说明反应达到平衡状态;B项,该反应为气体体积不变的反应,恒温条件下,
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