高考化学《化学反应速率和平衡知识框架 》无答案.docx
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高考化学《化学反应速率和平衡知识框架》无答案
化学反应速率和平衡
知识框架
例题
【例1】反应2C+O2=2CO的能量变化如右图所示。
下列说法正确的是
A.12gC(s)与一定量O2(g)反应生成14gCO(g)放出的热量为110.5kJ
B.2molC(s)与足量O2(g)反应生成CO2(g),放出的热量大于221kJ
C.该反应的热化学方程式是2C(g)+O2(g)=2CO(g)△H=-221kJ
D.该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量的差
【例2】SF6是一种优良的气体绝缘材料,分子结构中只存在S—F键。
发生反应的热化学方程式为:
S(s)+3F2(g)=SF6(g)ΔH=―1220kJ/mol。
已知:
1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ,断裂1molF—F键需吸收的能量为160kJ,则断裂1molS—F键需吸收的能量为
A.330kJB.276.67kJC.130kJD.76.67kJ
【例3】热化学方程式是
①I2(g)+H2(g)
2HI(g)ΔH=-9.48kJ·mol-1
②I2(s)+H2(g)
2HI(g)ΔH=+26.48kJ·mol-1
下列说法正确的是
A.①的产物比②的产物稳定
B.I2(s)=I2(g)ΔH=+17.00kJ·mol-1
C.②的反应物总能量比①的反应物总能量低
D.1molI2(g)中通入1molH2(g),发生反应时放热9.48kJ
【例4】甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H=+49.0kJ/mol
②CH3OH(g)+
O2(g)=CO2(g)+2H2(g)△H=-192.9kJ/mol
根据上述反应,下列说法正确的是()
A.反应①中的能量变化如右图所示
B.CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
C.1molCH3OH充分燃烧放出的热量为192.9kJ
D.可推知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.8kJ/mol
【例5】已知:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)∆H=–41kJ/mol
相同温度下,在体积相同的两个恒温密闭容器中,加入一定量的反应物发生反应。
相关数据如下:
容器编号
起始时各物质物质的量/mol
达平衡过程体系
能量的变化
CO
H2O
CO2
H2
①
1
4
0
0
放出热量:
32.8kJ
②
0
0
1
4
热量变化:
Q
下列说法中,不正确的是
A.容器①中反应达平衡时,CO的转化率为80%
B.容器①中CO的转化率等于容器②中CO2的转化率
C.平衡时,两容器中CO2的浓度相等
D.容器①中CO反应速率等于H2O的反应速率
【例6】工业上消除氮氧化物的污染,可用如下反应:
CH4(g)+2NO2(g)
N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=akJ/mol
在温度T1和T2时,分别将0.50molCH4和1.2molNO2充入体积为1L的密闭容器中,测得n(CH4)随时间变化数据如下表:
温度
时间/min
n/mol
0
10
20
40
50
T1
n(CH4)
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
T2
n(CH4)
0.50
0.30
0.18
……
0.15
下列说法不正确的是()
A.10min内,T1时υ(CH4)比T2时小B.温度:
T1<T2
C.ΔH:
a<0D.平衡常数:
K(T1)<K(T2)
【例7】碳酸甲乙酯(CH3OCOOC2H5)是一种理想的锂电池有机电解液。
生成碳酸甲乙酯的原理为:
C2H5OCOOC2H5(g)+CH3OCOOCH3(g)
2CH3OCOOC2H5(g)。
其他条件相同,CH3OCOOCH3的平衡转化率(α)与温度(T)、反应物配比
()的关系如下图所示。
三种反应物配比分别为1:
1、2:
1、3:
1。
下列说法不正确的是
A.该反应△H>0
B.R1对应的反应物配比为3:
1
C.650℃,反应物配比为1:
1时,平衡常数K=6
D.当C2H5OCOOC2H5与CH3OCOOC2H5生成速率比为1:
2时,反应达到平衡状态
【例8】已知,某温度下在2L密闭容器中加入一定量A,发生以下化学反应:
2A(g)
B(g)+C(g)ΔH=-48.25kJ·mol-1,反应过程中时间t与A、B浓度有下图所示关系,若测得第15min时c(B)=1.6mol·L-1,则下列结论正确的是()
A.该温度下此反应平衡常数为3.2
B.A的初始物质的量为4mol
C.反应到达平衡的过程中,放出的热量是154.4kJ
D.如使反应最终c(B)/c(A)=3,只能降低反应温度
【例9】在容积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,在温度500℃时发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H<0。
CH3OH的浓度随时间变化如图,下列说法不正确的是
A.从反应开始到10分钟时,H2的平均反应速率v(H2)=0.15mol/(L·min)
B.从20分钟到25分钟达到新的平衡,可能是增大压强
C.其它条件不变,将温度升到800℃,再次达平衡时平衡常数减小
D.从开始到25分钟,CO2的转化率是70%
【例10】用CO合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)ΔH<0,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右下图所示。
下列说法正确的是
A.温度:
T1>T2>T3
B.正反应速率:
υ(a)>υ(c)
υ(b)>υ(d)
C.平衡常数:
K(a)>K(c)
K(b)=K(d)
D.平均摩尔质量:
M(a)<M(c)
M(b)>M(d)
【例11】T℃时,将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中,发生反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g),容器中H2的物质的量随时间变化如图中实线所示。
图中虚线表示仅改变某一反应条件时,H2的物质的量随时间的变化。
下列说法正确的是
A.反应开始至a点时v(H2)=1mol·L-1·min-1
B.若曲线Ⅰ对应的条件改变是升温,则该反应H>0
C.曲线Ⅱ对应的条件改变是降低压强
D.T℃时,该反应的化学平衡常数为0.125
【例12】I2在KI溶液中存在下列平衡:
I2(aq)+I-(aq)
I3-(aq)
,某I2、KI混合溶液中,c(I3-)与温度T的关系如下图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。
下列说法正确的是
A.反应I2(aq)+I-(aq)
I3-(aq)ΔH>0
B.若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K2>K1
C.若T1时,反应进行到状态d时,一定有υ正>υ逆
D.状态a与状态b相比,状态b时I2的转化率更高
【例13】在恒温容器中,可逆反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)一定达平衡状态的是
A.气体的压强不变B.气体的体积不变
C.混合气的密度不变D.有n个H-O键断裂的同时有n个H-H键断裂
【例14】某温度下2L密闭容器中,3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示。
下列说法正确的是
X
Y
W
n(起始状态)/mol
2
1
0
n(平衡状态)/mol
1
0.5
1.5
A.该温度下,此反应的平衡常数表达式是
B.升高温度,若W的体积分数减小,则此反应△H>0
C.增大压强,正、逆反应速率均增大,平衡向正反应方向移动
D.该温度下,再向容器中通入3molW,达到平衡时,n(X)=2mol
【例15】
在恒容密闭容器中通入A、B两种气体,在一定条件下发生反应:
2A
(g)+B(g)
2C(g);△H>0。
达到平衡后,改变一个条件(x),下列量(y)一定符合右图中曲线的是
x
y
A
再加入A
B的转化率
B
加入催化剂
A的体积分数
C
压强
混合气体的总物质的量
D
温度
混合气体的总物质的量
【例16】一定条件下,体积为lL的密闭容器中发生如下反应:
SiF4(g)+2H2O(g)
SiO2(s)+4HF(g)△H=+148.9kJ/mol[来源:
Z§xx§]
(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的
是(填序号)。
a.v(SiF4)
消耗=4v(HF)生成b.容器内气体压强不再变化
c.容器内气体的总质量不再变化d.HF体积分数不再变化
(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2>t1):
通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态:
。
(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡
常数变大,该反应(填序号)。
a.一定向正反应方向移动b.一定向逆反应方向移动
c.一定是减小压强造成的d.一定是升高温度造成的
e.SiF4
的平衡转化率一定增大
(4)反应进行2min时,容器内气体的密度减小了0.03g/L,则这2min内该反应的反应速率v(HF)=mol(L·min)
【例17】燃煤产生的烟气中的氮氧化物NOx(主要为NO、NO2)易形成污染,必须经脱除达标后才能排放。
(1)用化学方程式表示NO形成硝酸型酸雨的反应。
(2)能作脱除剂的物质很多,下列说法正确的是。
a.用H2O作脱除剂,不利于吸收含氮烟气中的NO
b.用Na2SO3作脱除剂,O2会降低Na2SO3的利用率
c.用CO作脱除剂,会使烟气中NO2的浓度增加
(3)尿素[CO(NH2)2]在一定条件下能有效将NOx转化为N2。
Ⅰ.已知可通过下列方法合成尿素:
2NH3(g)+CO2(g)
H2NCOONH4(s)ΔH=-159.5kJ/mol
H2NCOONH4(s)
CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH=+28.5kJ/mol
①尿素释放出NH3的热化学方程式是。
②写出有利于尿素释放NH3的条件并说明理由。
Ⅱ.CO(NH2)2与某种烟气(主要为N2、NO和O2)中的NO的物质的量比值分别为
1:
2、2:
1、3:
1时,NO脱除率随温度变化的曲线如下:
①曲线a对应CO(NH2)2与NO的物质的量比值是。
②曲线a、b、c中,800℃~900℃区间内发生主要反应的化学方程式是____。
③900℃~1200℃区间内脱除率下降,NO浓度上升。
发生的主要反应是_____。
④曲线a中,NO的起始浓度为6×10-4mg/m3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为____mg/(m3·s)。
【例18】利用电化学法生产硫酸,可使绝大多数硫磺直接转化为SO3,在生产硫酸的同
时还能化学发电,请回答下列问题:
(1)已知下列反应的能量变化示意图
①1molS(g)与O2(g)完全反应生成SO2(g),反应的ΔH-297.0kJ/mol(填“>”或“<”)
②写出S(s)与O2(g)反应生成SO3(g)的热化学方程式。
(2)下图为电化学法生产硫酸的工艺示意图,电池以固体金属氧化物作电解质,该电解质
能传导O2-离子。
①正极反应式为。
②S(g)在负极发生的反应为、。
③用化学方程式解释装置中稀硫酸转变为浓硫酸的原因。
④每生产1L浓度为98%,密度为1.84g/mL的浓硫酸,理论上可向用电器提供
mol电子,将消耗mol氧气。
⑤已知S(g)在负极发生的反应为可逆反应,请分析为提高硫磺蒸气的转化率,
该工艺采取的措施有。
【例19】常温下,浓度均为0.1mol/L的6种溶液pH如下:
溶质
Na2CO3
NaHCO3
Na2SiO3
Na2SO3
NaHSO3
NaClO
pH
11.6
9.7
12.3
10.0
4.0
10.3
请由上表数据回答:
(1)非金属性SiC(填“>”或“<”),用原子结构解释其原因:
同主族元素由上到下。
(2)常温下,相同物质的量浓度的下列稀溶液,其酸性由强到弱的顺序是(填序号)。
a.H2SiO3b.H2SO3c.H2CO3
(3)用离子方程式说明Na2CO3溶液pH>7的原因。
(4)6种溶液中,水的电离程度最小的是(填化学式)。
(5)若增大氯水中次氯酸的浓度,可向氯水中加入上表中的物质是(填化学式),
用化学平衡移动的原理解释其原因:
。
【例20】碳单质在工业上有多种用途。
(1)焦炭可用于制取水煤气。
测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时,吸收了131.6kJ热量。
该反应的热化学方程式是。
(2)活性炭可处理大气污染物NO。
在2L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质),生成气体E和F。
当温度分别在T1和T2时,测得各物质平衡时物质的量如下表:
物质
T/℃n/mol
T/℃
活性炭
NO
E
F
初始
2.030
0.100
0
0
T1
2.000
0.040
0.030
0.030
T2
2.005
0.050
0.025
0.025
①请结合上表数据,写出NO与活性炭反应的化学方程式。
②上述反应T1℃时的平衡常数为K1,T2℃时的平衡常数为K2。
Ⅰ.计算K1=。
Ⅱ.根据上述信息判断,温度T1和T2的关系是(填序号)__________。
a.T1>T2b.T1<T2c.无法比较
③在T1温度下反应达到平衡后,下列措施不能改变NO的转化率的是。
a.增大c(NO)b.增大压强c.升高温度d.移去部分F
(3)工业上可用焦炭冶炼金属。
若0.5mol碳完全与赤铁矿反应,得到0.6mol铁,同时生成2种常见气体,则该反应的化学方程式是。
【例21】工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol
某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。
他们分别在体积均为V L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其在相同温度下发生反应。
相关数据如下:
容器编号
起始时各物质物质的量/mol
达到平衡的时间/min
达平衡时体系能量的变化/kJ
CO
H2O
CO2
H2
①
1
4
0
0
t1
放出热量:
32.8kJ
②
2
8
0
0
t2
放出热量:
Q
(1)该反应过程中,反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量(填“大于”、
“小于”或“等于”)生成物分子化学键形成时所释放的总能量。
(2)容器①中反应达平衡时,CO的转化率为%。
(3)计算容器②中反应的平衡常数K=。
(4)下列叙述正确的是(填字母序号)。
a.平衡时,两容器中H2的体积分数相等
b.容器②中反应达平衡状态时,Q>65.6kJ
c.反应开始时,两容器中反应的化学反应速率相等
d.容器①中,反应的化学反应速率为:
(5)已知:
2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)ΔH=-484kJ/mol,写出CO完全燃烧生成CO2
的热化学方程式:
。
(6)容器①中反应进行到tmin时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6mol。
若用
200mL5mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,反应的离子方程式为(用一个离子方
程式表示)。
【例22】某小组根据工业生产原理设计如下转化关系,以获取烧碱和金属钛(Ti)。
(1)燃料电池中通入氧气的电极是(填“正”或“负”)极,电极反应式是;用该电池电解饱和食盐水,若消耗32g甲醇,理论上Ⅰ中可生成NaOH________mol。
(2)如图所示,理论上加入Ⅱ中的TiO2和焦炭的物质的量之比是;由TiCl4得到金属Ti的化学方程式是。
(3)根据Ⅲ中合成甲醇的反应,该小组保持温度不变,在两个相同的恒容密闭容器中进行实验,有关实验数据如下:
实验编号
T/℃
平衡时压强P/MPa
起始用量/mol
平衡时CO的转化率
放出热量/kJ
n(H2)
n(CO)
Ⅰ
250
2
20
10
90%
a
Ⅱ
250
P1
40
20
c
b
①P14MPa(填“>”、“<”或“=”);
②实验Ⅰ条件下合成甲醇的热化学方程式是。
【例23】合成氨尿素工业生产过程中涉及到的物质转化过程如下图所示。
(1)天然气在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成H2和CO的化学方程式为
(2)在合成氨生产中,将生成的氨及时从反应后的气体中分离出来。
运用化学平衡的
知识分析这样做的是否有利于氨的合成,说明理由:
(3)右图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下,初始时氮气、氢气的体积比为1:
3时,平衡混合物中氨的体积分数。
①若分别用υA(NH3)和υB(NH3)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率,则υA(NH3)υB(NH3)(填“>”、“<”或“=”)。
②在相同温度、当压强由p1变为p3时,合成氨
反应的化学平衡常数。
(填“变大”、“变小”或“不变”)。
③在250℃、1.0×104kPa下,H2的转化率为%(计算结果保留小数点后1位)。
(4)NH3(g)与CO2(g)经过两步反应生成尿素,两步反应的能量变化示意图如下:
NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为。
(5)运输氨时,不能使用铜及其合金制造的管道阀门。
因为,在潮湿的环境中,金属
铜在有NH3存在时能被空气中的O2氧化,生成Cu(NH3)42+,该反应的离子方程
式为。
【例24】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(填序号)。
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)
△H=-49.0kJ/mol。
测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
从反应开始到平衡,v(H2)=;氢气的转化率=;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
H2(g)+1/2O2(g)
H2O(l)ΔH2=-285.8kJ/mol
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
(说明:
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。
【例25】铁元素及其化合物与人类的生产生活息息相关,回答下列问题
⑴铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型水处理剂,它有比高锰酸钾更强的氧化性,在水中反应被还原为Fe3+。
①铁酸钠中铁元素的化合价为_____。
②铁酸钠用于水处理,除了能消毒杀菌外,还可以像明矾(KAl(SO4)2)一样起到净水作用,请说明明矾的净水原理:
______。
(用离子方程式表示)
⑵反应ⅠFe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)△H=akJ・mol-1,平衡常数为K;
反应ⅡCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=bkJ・mol-1
测得在不同温度下,K值如下:
温度/℃
500
700
900
K
1.00
1.47
2.40
①写出K的表达式__________________。
②反应Ⅰ中的a____________0(填大于、小于、等于)。
③若500℃时进行反应Ⅰ,CO2起始浓度为2mol・L-1,CO的平衡浓度为____mol・L-1。
④700℃反应Ⅰ达到平衡,要使得该平衡向右移动,其它条件不变时,可以采取的措施有____________(填序号)。
A.缩小反应器体积 B.通入CO2
C.升高温度到900℃ D.使用合适的催化剂
⑤由反应Ⅰ和Ⅱ可求得,反应2Fe(s)+O2(g)=2FeO(s)的△H=______kJ・mol-1。
⑶铁红是一种红色颜料,其成份是Fe2O3。
将一定量的铁红溶于160mL5mol·L-1盐酸中,再加入一定量铁粉恰好完全溶解,收集到气体2.24L(标准状况),经检测,溶液中无Fe3+,则参加反应的铁粉的质量为______g。
【例26】研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)NO2可用水吸收,相应的化学反应方程式为。
利用反应6NO2+8NH3
7N2+12H2O也可处理NO2。
当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标准状况下是L。
(2)已知:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)ΔH=-196.6kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)ΔH=-113.0kJ·mol
则反应NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)的ΔH=kJ·mol-1。
一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:
2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是。
a.体系压强保持不变b.混
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