高考化学专题限时集训5突破点8.docx
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高考化学专题限时集训5突破点8
专题限时集训(五) 突破点8
[建议用时:
45分钟]
1.已知X(g)+2Y(g)M(g) ΔH。
反应的平衡常数如表所示:
温度/℃
0
100
T
300
400
平衡常数
667
13
1.9×10-2
2.4×10-4
1.0×10-5
该反应的ΔH( )
A.大于0 B.小于0
C.等于0D.无法判断
B [由表中数据可知,升高温度平衡常数减小,说明平衡向逆反应方向移动,则正反应方向是放热反应,即ΔH<0。
]
2.(2016·湖北荆州沙市联考)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(a>0)。
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)
A [由于该反应反应前后体积不变,缩小容器体积平衡不移动,使用催化剂平衡也不会移动,A正确;各物质的化学反应速率之比等于其相应的化学计量数之比,应该是2v(A)=3v(C)=0.24mol/(L·min),B错误;升高温度,正、逆反应速率都增大,正反应为放热反应,故平衡逆向移动,C错误;由于该反应为可逆反应,2molA和1molB不可能完全反应,放出的热能小于akJ,D错误。
]
3.如图表示恒容密闭容器中,反应X(g)4Y(g)+Z(g) ΔH<0在某温度时,X的浓度随时间的变化曲线:
下列有关该反应的描述正确的是( )
A.8min时,反应停止
B.X的平衡转化率为85%
C.若升高温度,X的平衡转化率将大于85%
D.若降低温度,v正和v逆将以同样程度减少
B [8min时X的浓度不再变化,但反应并未停止,A项错误。
从反应开始至达到平衡,X的浓度变化为1.0mol·L-1-0.15mol·L-1=0.85mol·L-1,转化率为
×100%=85%,B项正确。
ΔH<0,正反应放热,故升高温度,平衡将逆向移动,则X的转化率减小,C项错误。
降低温度,正、逆反应速率同时减小,但是降低温度平衡正向移动,故v正>v逆,即逆反应速率减小得快,D项错误。
]
4.(2016·湖北荆门调研)一定温度下,将1molA(g)和1molB(g)充入2L密闭容器中发生反应A(g)+B(g)xC(g)+D(s),在t1时达到平衡。
在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件,测得容器中C(g)的浓度随时间变化如图所示。
下列有关说法正确的是( )
A.反应方程式中x=2
B.t2时刻改变的条件是使用催化剂
C.t3时刻改变的条件是移去少量D
D.t1~t3间该反应的平衡常数不相同
A [t2时刻改变条件,浓度增大而平衡不移动,催化剂只改变反应速率,不影响平衡,则只能是改变容器的体积,使浓度增大且平衡不移动,所以反应前后气体体积不变,故x=2,A项正确,B项错误;由于D是固体,D的多少不影响反应速率和化学平衡,故C项错误;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故D项错误。
]
5.(2016·淄博摸底)往恒容密闭容器中通入一定量N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,气体颜色变深。
如图表示该反应平衡时有关物理量Y随某条件X(其他条件不变)变化的规律。
X、Y分别是( )
【导学号:
14942039】
A.温度T,逆反应速率v
B.温度T,气体的密度ρ
C.压强p,平衡常数K
D.压强p,N2O4的转化率α
D [升高温度,正、逆反应速率均增大,A项错误;气体的总质量不变,容器体积不变(恒容),则升高温度,气体的密度不变,B项错误;平衡常数K仅受外界因素温度的影响,故增大压强,K不变,C项错误;增大压强,平衡向左移动,N2O4的转化率降低,D项正确。
]
6.(2016·西安铁一中模拟)X、Y、Z是三种气态物质,在一定温度下其变化符合下图。
下列说法不正确的是( )
A.图Ⅰ中反应的化学方程式为X(g)+3Y(g)2Z(g)
B.若升高温度,图Ⅰ中反应的平衡常数减小,Y的转化率降低
C.图Ⅱ中曲线b是加入催化剂时的能量变化曲线,曲线a是没有加入催化剂时的能量变化曲线
D.若图Ⅲ中甲表示压强,乙表示Z的含量,则其变化符合图Ⅲ中曲线
D [根据图Ⅰ中各物质的变化可知,X、Y是反应物,Z是生成物,浓度变化比值为(0.5-0.3)∶(0.7-0.1)∶(0.4-0)=1∶3∶2,根据浓度变化之比等于化学计量数之比可知化学方程式为X(g)+3Y(g)2Z(g),A正确;根据图Ⅱ可知,该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,Y的转化率降低,B正确;加入催化剂能降低反应的活化能,所以图Ⅱ中曲线b是加入催化剂的能量变化曲线,C正确;压强增大平衡右移,Z的含量增大,D错误。
]
7.(2016·河南省八市重点高中质量监测)在一恒容密闭容器中发生可逆反应A(g)+3B(g)nC(g) ΔH<0。
y(某一物理量)随温度和压强的变化关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.若n=3,p1 B.若n=4,则y可表示混合气体的密度 C.若n=5,p1>p2,则y可表示A的转化率 D.y不可能表示混合气体的平均摩尔质量 A [当n=3时,正反应是一个气体分子数减小的放热反应,压强一定时,温度越高,B的百分含量越大;温度一定时,压强越大,B的百分含量越小,A项正确。 当n=4时,物质的总质量不变,若密闭容器体积恒定,密度始终不变,B项错误。 随温度升高,A的转化率降低,C项错误。 当n=5时,温度升高,混合气体的平均摩尔质量增大;温度一定时,压强增大,混合气体的平均摩尔质量增大,故y可能表示混合气体的平均摩尔质量,D项错误。 ] 8.(2016·郑州质检)一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中发生反应: N2(g)+O2(g)2NO(g)。 如图中曲线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(不改变反应物的量)。 下列叙述正确的是( ) A.曲线a和曲线b表示该反应可能在相同温度下进行 B.曲线b对应的起始反应条件改变是加入了催化剂 C.温度T下,该反应平衡前后混合气体的密度不发生变化 D.温度T下,该反应的平衡常数K= C [两种条件下反应达到平衡时N2的浓度不同,说明反应的限度不同,则改变的条件不是加入了催化剂,B项错误;该反应为气体分子数不变的反应,压强对反应限度无影响,则曲线a、b对应的反应只能为在不同温度下进行的反应,A项错误;容器体积不变,反应体系中的物质全部为气体,故平衡前后容器中混合气体的密度不变,C项正确;根据三段式可求温度为T时该反应的平衡常数: N2(g) + O2(g) 2NO(g) 起始(mol·L-1) c0 c0 0 转化(mol·L-1)c0-c1c0-c12(c0-c1) 平衡(mol·L-1)c1c12(c0-c1) 平衡常数K= = ,D项错误。 ] 9.(2016·河北三市联考)T℃时,在容积为2L的3个恒容密闭容器中发生反应: 3A(g)+B(g)xC(g),按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡时的有关数据如下: 下列说法正确的是( ) A.若x<4,则2c1 B.若x=4,则w1=w3 C.无论x的值是多少,均有2ρ1=ρ2 D.甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短 C [若x<4,则正反应为气体分子数减小的反应,乙容器对于甲容器而言,相当于加压,平衡正向移动,所以2c1>c2,A项错误;若x=4,则反应前后气体分子数相等,由于起始时甲容器中A、B的投入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等,故w3不可能等于w1,B项错误;起始时乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍,两容器的容积相等,故恒有2ρ1=ρ2,C项正确;起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中的2倍,故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短,D项错误。 ] 10.(2016·长春七校联考)一定温度下,在甲、乙、丙三个体积约为1L的恒容密闭容器中发生由甲醇合成二甲醚的反应: 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),起始时物质的量及平衡时物质的量如下表所示: 下列说法正确的是( ) A.由甲醇合成二甲醚的反应为吸热反应 B.容器甲中反应达到平衡所需时间比容器丙中的短 C.平衡时,容器乙中CH3OH的转化率比容器甲中的大 D.若起始时向容器甲中充入0.10molCH3OH、0.15molCH3OCH3和0.10molH2O,则反应将向逆反应方向进行 B [比较甲和丙中的实验数据可知,温度降低时,平衡正向移动,故由甲醇合成二甲醚的反应为放热反应,A错;甲、丙相比较,甲中反应温度高,反应速率快,反应先达到平衡,B正确;该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应,甲、乙中的平衡是等效平衡,两容器中甲醇的转化率相等,C错;由甲中数据计算该反应的平衡常数: K=(0.080×0.080)/0.042=4,D项甲中的Qc=(0.15×0.10)/0.102=1.5 ] 11.(2016·陕西西北九校一模)丙烷、乙烯等有机物在工业上有广泛的应用,回答下列问题: (1)已知下图为各组物质能量总和及相互间转化的能量关系,写出丙烷气体(C3H8)分解得到石墨(C)和氢气的热化学方程式____________________。 (2)在两个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入H2和CO2,在一定条件下发生反应: 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。 CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如下图所示。 ①此反应的平衡常数表达式K=________,P点对应温度下,K的值为________。 ②该反应的ΔH________(填“>”“<”或“=”)0,判断的理由是______。 ③氢碳比: X________(填“>”“<”或“=”)2.0。 ④在氢碳比为2.0时,Q点v(逆)________(填“>”“<”或“=”)P点的v(逆)。 [解析] (1)由图可写出下列热化学方程式: ⅰ.C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH1; ⅱ.3C(石墨,s)+3O2(g)===3CO2(g) ΔH2;ⅲ.4H2(g)+2O2(g)===4H2O(l) ΔH3。 根据盖斯定律,由ⅰ-ⅱ-ⅲ可得: C3H8(g)===3C(石墨,s)+4H2(g) ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3。 (2)①由图可知,P点平衡时二氧化碳的转化率为0.50, =2.0,设起始时氢气的浓度为2mol·L-1、二氧化碳的浓度为1mol·L-1,则二氧化碳的浓度变化量为0.5mol·L-1,则: 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) 起始浓度 (mol·L-1): 1 2 0 0 变化浓度 (mol·L-1): 0.51.50.251 平衡浓度 (mol·L-1): 0.50.50.251 平衡常数K= = =64。 ②由题图可知,氢碳比不变时,温度升高CO2的平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,故逆反应是吸热反应,则正反应为放热反应,ΔH<0。 ③氢碳比[ ]越大,二氧化碳的转化率越大,故X>2.0。 ④相同温度下,Q点二氧化碳的转化率小于平衡时的转化率,说明Q点未到达平衡,反应向正反应方向进行,逆反应速率增大,到P点平衡状态时不变,故在氢碳比为2.0时,Q点v(逆)小于P点的v(逆)。 [答案] (1)C3H8(g)===3C(石墨,s)+4H2(g) ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3 (2)① 64 ②< 温度升高CO2的平衡转化率减小,平衡逆向移动,故逆反应是吸热反应,正反应为放热反应 ③> ④< 12.(2016·合肥一模节选)自从1902年德国化学家哈伯研究出合成氨的方法以来,氮的固定的相关研究获得了不断地发展。 (1)下表列举了不同温度下大气固氮的部分平衡常数K值。 反应 大气固氮N2(g)+O2(g)2NO(g) 温度/℃ 27 2260 K 3.84×10-31 1 ①分析数据可知: 大气固氮反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。 ②2260℃时,向2L密闭容器中充入0.3molN2和0.3molO2,20s时反应达到平衡。 则此时得到NO________mol,用N2表示的平均反应速率为________________________。 (2)已知工业固氮反应: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,在其他条件相同时,分别测定此反应中N2的平衡转化率随压强和温度(T)变化的曲线如图A、B所示,其中正确的是________(填“A”或“B”),T1________T2(填“>”或“<”)。 (3)20世纪末,科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜作电极,通过电解实现高温常压下的电化学合成氨。 其示意图如C所示,阴极的电极反应式为_________。 [解析] (1)①由表中数据可以看出,温度越高,化学平衡常数越大,则该反应为吸热反应。 ②由“三段式”进行计算,设达到平衡时,N2转化了xmol·L-1,则有: N2(g) + O2(g)2NO(g) 起始(mol·L-1) 0.15 0.15 0 转化(mol·L-1)xx2x 平衡(mol·L-1)0.15-x0.15-x2x K=1= ,解得x=0.05。 故平衡时n(NO)=2×0.05mol·L-1×2L=0.2mol。 v(N2)= =0.0025mol·L-1·s-1。 (2)该反应为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,即压强越大,N2的平衡转化率越大,图A错误,图B正确。 该反应为放热反应,温度越高,N2的平衡转化率越小,故T1>T2。 (3)N2在阴极发生得电子的还原反应,N2与阳极迁移过来的H+反应生成NH3。 [答案] (1)①吸热 ②0.2 0.0025mol·L-1·s-1 (2)B > (3)N2+6H++6e-===2NH3 13.(2016·襄阳调研节选)请应用化学反应原理的相关知识解决下列问题: (1)已知NaCl的溶解热为3.8kJ·mol-1(吸热), Na(s)-e-===Na+(aq) ΔH=-240kJ·mol-1, Cl2(g)+e-===Cl-(aq) ΔH=-167kJ·mol-1, 写出钠在氯气中燃烧的热化学方程式_________________。 (2)一定条件下,在2L恒容密闭容器中充入1.5molCO2和3molH2发生反应: CO2+3H2CH3OH+H2O。 图1是反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线。 已知在温度为500K的条件下,该反应10min达到平衡;图2是500K温度下体系中CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势。 图1 图2 ①该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。 ②用H2表示在500K时达到平衡的平均速率________。 ③当反应达到3min时,迅速将体系温度升至600K,请在图2中画出3~10min内容器中CH3OH浓度的变化趋势曲线。 ④若改充入2molCO2和3molH2,图1中的曲线会________(填“上移”或“下移”)。 [解析] (1)根据题中信息可知, ①NaCl(s)===Na+(aq)+Cl-(aq) ΔH1=+3.8kJ·mol-1、②Na(s)-e-===Na+(aq) ΔH2=-240kJ·mol-1、③ Cl2(g)+e-===Cl-(aq) ΔH3=-167kJ·mol-1、④Na(s)+ Cl2(g)===NaCl(s) ΔH4。 根据盖斯定律知,②+③-①=④,则ΔH4=ΔH2+ΔH3-ΔH1=(-240-167-3.8)kJ·mol-1=-410.8kJ·mol-1。 (2)①从图1可以看出,升高温度,CO2的平衡转化率降低,说明正反应是放热反应。 ②500K时,设平衡时CO2转化了xmol·L-1,根据三段式进行计算: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 开始浓度 (mol·L-1)0.75 1.5 0 0 转化浓度 (mol·L-1) x3xxx 平衡浓度 (mol·L-1)0.75-x1.5-3xxx ×100%=60%,解得x=0.45,v(H2)= =0.135mol·L-1·min-1。 ③600K时平衡体系中,c(CH3OH)=0.75mol·L-1×42%=0.315mol·L-1。 画图注意三点: 在3min时未平衡,在此时迅速升温,反应速率增大;在10min之前达到平衡;达到平衡时CH3OH的浓度为0.315mol·L-1。 ④增大c(CO2),CO2的平衡转化率降低,图1中曲线会下移。 [答案] (1)Na(s)+ Cl2(g)===NaCl(s) ΔH=-410.8kJ·mol-1 (2)①放热 ②0.135mol·L-1·min-1 ③(画线要点: 起点不变,终点在0.315左右,在10min前达到平衡) ④下移 14.(2016·太原重点中学模拟节选) (1)已知以下热化学方程式: 2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH1 2NO(g)+O2(g)===2NO2(g) ΔH2 3NO2(g)N2O5(g)+NO(g) ΔH3 ①ΔH3=________________。 ②一定温度下,在恒容密闭容器中进行反应: 3NO2(g)N2O5(g)+NO(g),下列表明反应已达到平衡状态的是________。 A.容器内总压强保持不变 B.容器内气体密度保持不变 C.v正(NO2)∶v逆(N2O5)=3∶1 D. 保持不变 (2)在密闭容器中充入NO,发生反应2NO(g)N2(g)+O2(g) ΔH,达到平衡之后,升高温度,平衡常数K减小。 ①ΔH________0。 (填“>”“<”或“=”) ②上述反应达到平衡之后,仅缩小容器体积,下列推断正确的是________。 A.NO的浓度不再变化 B.NO的转化率不再变化 C.正、逆反应速率不再变化 D.容器内气体压强不再变化 (3)在2L恒容密闭容器中投入一定量的N2O5(g),发生反应: 2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),测得c(N2O5)与温度关系如图所示。 T2K时,该反应的平衡常数K为________________。 若平衡时温度不变,再向容器中充入少量的N2O5气体,达到新平衡时N2O5的转化率会________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 [解析] (1)①根据盖斯定律知,ΔH3=- (ΔH1+ΔH2)。 ②反应中各物质都呈气态,正反应为气体分子数减小的反应,恒温恒容条件下,气体压强不变表明反应达到平衡状态,A项正确;气体密度始终不变,B项错误;令v逆(N2O5)=a,v正(NO2)=3a,由反应式知,v正(NO2)∶v正(N2O5)=3∶1,推知,v正(N2O5)=v逆(N2O5)=a,故反应达到平衡状态,C项正确; 保持不变时,说明各物质的浓度保持不变,表明反应达到平衡状态,D项正确。 (2)①升温,平衡常数减小,说明正反应是放热反应,ΔH<0。 ②该反应是反应前后气体分子数相等的可逆反应,缩小容器体积即增大压强,各物质的浓度增大,正、逆反应速率同时增大,NO的转化率不再变化。 (3)从图像看,T2K时达到平衡状态,该反应的正反应是放热反应。 T2K下,平衡状态时c(N2O5)=0.50mol·L-1,c(NO2)=1mol·L-1,c(O2)=0.25mol·L-1。 平衡常数K= = =1。 温度不变,充入N2O5相当于对原容器加压,平衡向左移动,N2O5的转化率减小。 [答案] (1)①- (ΔH1+ΔH2) ②ACD (2)①< ②B (3)1mol3·L-3 减小
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