高考化学 专题18 化学平衡状态高频考点专练.docx
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高考化学专题18化学平衡状态高频考点专练
专题18、《化学平衡状态》专练
1、高考真题再现
1、(2018年北京卷进-7)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。
该历程示意图如图。
下列说法不正确的是( )
A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B.CH4¡úCH3COOH过程中,有C—H键发生断裂
C.①¡ú②放出能量并形成了C—C键
D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
2、(2018年天津卷-5)室温下,向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸,溶液中发生反应:
C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。
已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。
下列有关叙述错误的是( )
A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量
B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br
C.若反应物均增大至2mol,则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始温度提高至60℃,可缩短反应达到平衡的时间
3、(2018年江苏卷-13)根据下列图示所得出的结论不正确的是( )
A.图甲是CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的¦¤H<0
B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2)随反应时间变化的曲线,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
C.图丙是室温下用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1某一元酸HX的滴定曲线,说明HX是一元强酸
D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+)与c(SO
)的关系曲线,说明溶液中c(SO
)越大c(Ba2+)越小
4、(2018年高考全国卷进II-27)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。
回答下列问题:
(1)CH4-CO2催化重整反应为:
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)。
已知:
C(s)+2H2(g)===CH4(g)
¦¤H=-75kJ·mol-1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ¦¤H=-394kJ·mol-1
C(s)+
O2(g)===CO(g) ¦¤H=-111kJ·mol-1
该催化重整反应的¦¤H=________kJ·mol-1。
有利于提高CH4平衡转化率的条件是________(填标号)。
A.高温低压 B.低温高压
C.高温高压D.低温低压
某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为________mol2¡¤L-2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表:
①由上表判断,催化剂X________Y(填¡°优于¡±或¡°劣于¡±),理由是________。
在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示,升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)。
A.K积、K消均增加
B.v积减小、v消增加
C.K积减小、K消增加
D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k¡¤p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。
在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图2所示,则pa(CO2、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________。
5、(2018年全国高考全国卷III-28-(3))三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。
回答下列问题:
对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
①343K时反应的平衡转化率¦Á=________%。
平衡常数K343K=________(保留2位小数)。
②在343K下:
要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是________;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有________、________。
③比较a、b处反应速率大小:
va________vb(填¡°大于¡±¡°小于¡±或¡°等于¡±)。
反应速率v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4,k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算a处的
=________(保留1位小数)。
2、专项练习
1、下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是( )
A.化学反应的焓变与其反应的方向无关
B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C.反应焓变为正值时不利于反应自发进行
D.焓变为负值的反应都能自发进行
2、下列自发反应可用焓判据来解释的是( )
A.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)
¦¤H=56.7kJ·mol-1
B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)
¦¤H=74.9kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
¦¤H=-571.6kJ·mol-1
D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)
¦¤H=178.2kJ·mol-1
3、下列反应中,一定不能自发进行的是( )
A.2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g)
¦¤H=-78.03kJ·mol-1 ¦¤S=1110J·mol-1¡¤K-1
B.CO(g)===C(s,石墨)+
O2(g) ¦¤H=110.5kJ·mol-1 ¦¤S=-89.36J·mol-1¡¤K-1
C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s) ¦¤H=-444.3kJ·mol-1 ¦¤S=-280.1J·mol-1¡¤K-1
D.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) ¦¤H=37.30kJ·mol-1 ¦¤S=184.0J·mol-1¡¤K-1
4、下列各图中,表示2A(g)+B(g)2C(g)(正反应放热)这个可逆反应的正确图像为( )
5、在容积可变的密闭容器中存在如下反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ¦¤H<0,下列分析中不正确的是( )
A.图Ⅰ研究的是t0时升高温度对反应速率的影响
B.图Ⅱ研究的是t0时增大压强(缩小容积)或使用催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响,且甲使用了催化剂
D.图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高
6、已知:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ¦¤H=-92.4kJ·mol-1。
在相同温度下,相同容积的恒容容器中,实验测得起始、平衡时的有关数据如下表:
容器编号
起始时各物质的物质的量/mol
达到平衡时体系能量的变化
平衡时氨气的体积分数
N2
H2
NH3
①
1
3
0
放出热量:
23.15kJ
W1
②
0.9
2.7
0.2
放出热量:
QkJ
W2
则下列关系中正确的是( )
A.W1>W2,Q<23.15B.W1=W2,Q=23.15
C.W1<W2,Q>23.15D.W1=W2,Q<23.15
7、已知可逆反应:
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ¦¤H=-1025kJ·mol-1。
若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )
8、如图曲线表示其他条件一定时,反应2NO+O2¯ð¯ñ2NO2(正反应为放热反应)达到平衡时NO的转化率与温度的关系曲线,图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v正>v逆的点是( )
A.a点B.b点C.c点D.d点
9、某化学科研小组研究合成氨:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ¦¤H<0,在其他条件不变时,改变某一条件时对化学平衡的影响,得到如下图像,以下对应选项中正确的是( )
A.甲对应的是在t1时恒压条件下,通入NH3
B.乙对应的是氨气在恒容、不同温度下的百分含量
C.丙对应的是在恒容条件下,反应速率与温度的关系
D.丁对应的是N2转化率与温度(T1>T2)、压强的关系
10、汽车尾气中NO产生的反应为N2(g)+O2(g)===2NO(g)。
一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。
下列叙述正确的是( )
A.温度T下,该反应的平衡常数K=
B.温度T下,随着反应的进行,混合气体的密度减小
C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D.若曲线b对应的条件改变是温度,可判断该反应的¦¤H<0
11、向一个绝热恒容密闭容器中通入CO(g)和H2O(g),一定条件下使反应CO(g)十H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的曲线如图所示,由图可得出的正确结论是( )
A.反应物浓度:
a点小于c点
B.c点反应进行的程度最大
C.该反应的正反应为吸热反应
D.¦¤t1=¦¤t2时,H2的产率:
a~b段小于b~c段
12、在温度相同、容积均为2L的3个恒容密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温,测得反应达到平衡时的有关数据如下,下列说法正确的是( )
已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ¦¤H=-92.4kJ·mol-1
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1molN2、3molH2
2molN2、6molH2
2molNH3
NH3的浓度/mol·L-1
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出Q1kJ
放出Q2kJ
吸收Q3kJ
体系压强/Pa
p1
p2
p3
反应物转化率
¦Á1
¦Á2
¦Á3
A.2p1=2p3 B.达到平衡时丙容器中NH3的体积分数最大 C.¦Á2+¦Á3<1 D.Q1+Q3=92.4 13、将一定体积的SO3(g)充入恒容的密闭容器中,发生反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)并达到平衡;保持温度不变,再充入相同体积的SO3(g),达到新平衡后,与原平衡相比,下列值减小的是( ) A.平均相对分子质量 B.SO3(g)的转化率 C.c(SO3)/c(SO2) D.c2(SO3)/[c2(SO2)·c(O2)] 参考答案 1、高考真题再现 1、【答案】D 2、【答案】D 【解析】加入NaOH,c(HBr)减小,平衡向逆反应方向移动,乙醇的物质的量增大,A项正确;增大HBr浓度,平衡向正反应方向移动,有利于生成C2H5Br,B项正确;若反应物按照化学计量数之比加入溶液中,则各物质的平衡转化率相等,故反应物均增大至2mol,两种反应物平衡转化率之比不变,C项正确;若起始温度提高至60℃,生成物C2H5Br为气态,能够从反应体系中逸出,导致反应不断向正反应方向进行,因此不能缩短反应达到平衡的时间,D项错误。 3、【答案】C 【解析】图甲中,温度升高,lgK减小,即K减小,说明升高温度平衡逆向移动,则该反应为放热反应,A项正确;图乙中,曲线的斜率的绝对值逐渐减小,说明随着反应进行,H2O2分解速率逐渐减小,B项正确;图丙中,没有滴入NaOH溶液时,0.1000mol·L-1HX溶液的pH小于3,则HX为一元弱酸,C项错误;图丁中,曲线上的点均为沉淀溶解平衡的点,c(SO )与c(Ba2+)成反比,D项正确。 4、【答案】 (1)247(2分) A(2分) (2分) (2)①劣于(2分) 相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大(2分) AD(2分) ②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)(2分) 【解析】 (1)将已知中3个反应依次记为①、②、③,根据盖斯定律③¡Á2-①-②得该催化重整反应的¦¤H=(-111×2+75+394)kJ·mol-1=+247kJ·mol-1。 由于该反应为吸热且气体体积增大的反应,要提高CH4的平衡转化率,需在高温低压下进行。 根据平衡时消耗的CO2为1mol×50%=0.5mol,则消耗的CH4为0.5mol,生成的CO和H2均为1mol,根据三段式法可知平衡时CH4、CO2、CO和H2的平衡浓度分别为0.75mol·L-1、0.25mol·L-1、0.5mol·L-1、0.5mol·L-1,则平衡常数K= = mol2¡¤L-2。 (2)①从表格中数据可看出相对于催化剂X,用催化剂Y催化时积碳反应的活化能大,则积碳反应的反应速率小,而消碳反应活化能相对小,则消碳反应的反应速率大,再根据题干信息¡°反应中催化剂活性会因积碳反应而降低¡±可知催化剂X劣于催化剂Y。 结合图示可知500~600℃随温度升高积碳量增加,而600~700℃随温度升高积碳量减少,故随温度升高,K积和K消均增加,且消碳反应速率增加的倍数比积碳反应的大,故A、D正确。 ②由该图象可知在反应时间和p(CH4)相同时,图象中速率关系va>vb>vc,结合沉积碳的生成速率方程v=k¡¤p(CH4)·[p(CO2)]-0.5,在p(CH4)相同时,随着p(CO2)增大,反应速率逐渐减慢,即可判断: pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。 5、【答案】 ①22(2分) 0.02(2分) ②及时移去产物(1分) 改进催化剂(1分) 提高反应物压强(浓度)(1分) ③大于(1分) 1.3(3分) 2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) 开始/moly00 转化/mol0.22y0.11y0.11y 平衡/mol0.78y0.11y0.11y 代入k正x2SiHCl3=k逆xSiH2Cl2xSiCl4得,k正0.782=k逆0.112, = ① 在a处SiHCl3的转化率为20%,根据三段式法得 2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) 开始/moly00 转化/mol0.2y0.1y0.1y a处/mol0.8y0.1y0.1y 则 = = ¡Á ,将①代入计算得出v正/v逆=1.3。 2、专项练习 1、【答案】C 【解析】可逆反应的两个反应其焓变的数值相等,但是符号(变化趋势)相反,A项错误;焓变对反应方向有直接影响,但不能决定反应进行的方向,B项错误;焓变为负值的反应多数能自发进行,但有的也不是自发反应,D项错误;焓变为正值,吸收热量,体系能量升高,不利于反应自发进行,C项正确。 2、【答案】C 【解析】从焓变的角度分析,化学反应由高能状态向低能状态转化,使体系能量降低的趋势,表现为放热反应较易进行。 3、【答案】B 【解析】根据¦¤H-T¦¤S<0能发生自发反应来解答。 4、【答案】A 5、【答案】C 【解析】C项,使用催化剂对平衡移动无影响,但能使化学反应速率加快。 6、【答案】D 【解析】经计算可知容器①和②中的平衡状态为等效平衡,则W1=W2,但放出的热量决定于N2和H2实际消耗量,故Q<23.15。 7、【答案】D 【解析】升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡时一氧化氮的含量小,且达到平衡时需要的时间短,故A正确,D错误;B项,增大压强,平衡向逆反应方向移动,平衡时一氧化氮的含量小,且达到平衡时需要的时间短,故正确;C项,有无催化剂只影响到达平衡状态的时间,不影响平衡移动,故正确。 8、【答案】C 【解析】a、c点均未达到化学平衡状态,其中若c点达到平衡状态时,NO的转化率应增大,所以v正>v逆。 9、【答案】B 【解析】恒压条件下充入NH3,平衡不移动,v正=v逆,与题给图像甲不符,故A项不正确;T2温度反应先平衡,反应速率大,故T2>T1,升高温度,平衡向吸热方向移动,即逆向移动,NH3%减小,与题给图像乙相符,故B项正确;图丙中v正和v逆相交表示v正=v逆,此时反应达到平衡,升高温度,平衡向吸热方向移动,v正 10、【答案】A 【解析】N2和O2的起始浓度都为c0,平衡浓度都为c1,NO的起始浓度为0,平衡浓度为2(c0-c1),则K= ,A正确;由于反应是在恒容密闭容器中进行,气体总质量和气体总体积都不变,所以密度始终不变,B错误;如果加入催化剂,化学反应速率会加快,但不会改变平衡浓度,C错误;据图可知,b比a更早达到平衡,升高温度,达新平衡时N2的浓度减小,表示平衡右移,所以正方向为吸热反应,¦¤H>0,D错误。 11、【答案】D 12、【答案】D 【解析】甲容器投入1molN2、3molH2,丙容器投入2molNH3,恒温恒容条件下,甲容器与丙容器是等效平衡,各组分的物质的量、百分含量、转化率等完全相等;而甲容器投入1molN2、3molH2,乙容器加入2molN2、6molH2,乙中加入量是甲中的2倍,如果恒温且乙容器容积是甲容器的2倍,则甲容器与乙容器为等效平衡,所以乙所到达的平衡,可以看作在恒温且容积是甲容器2倍条件下,到达平衡后,再压缩体积为与甲容器体积相等所达到的平衡,由于该反应是气体体积减小的反应,缩小容器体积,相当于增大压强,平衡正向移动,所以乙中氮气、氢气转化率大于甲的,平衡后乙中氨气含量最高,因此B错误;A项,由上述分析知,甲与丙为等效平衡,p1=p3,乙中投料量为甲的2倍,恒温恒容下,乙中相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,所以乙中压强减小,小于甲的2倍,即2p1=2p3>p2,错误;C项,丙容器中加入2molNH3,最后达到和甲相同的平衡状态,若平衡不移动,则转化率¦Á1+¦Á3=1;乙容器投入2molN2、6molH2,相当于增大压强,平衡正向移动,¦Á2增大,所以转化率¦Á2+¦Á3>1,错误;D项,甲投入1molN2、3molH2,丙中投入2molNH3,则甲与丙是完全等效的,根据盖斯定律可知,甲与丙的反应的能量变化之和为92.4kJ,故Q1+Q3=92.4,正确。 13、【答案】B
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