高考化学真题分类汇编专题7化学反应速率和化学平衡选修4.docx
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高考化学真题分类汇编专题7化学反应速率和化学平衡选修4
2018年高考化学真题分类汇编:
专题7 化学反应速率和化学平衡(选修4)
Ⅰ—化学反应速率
1.[2018全国卷Ⅲ-28] 三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。
回答下列问题:
(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体,遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等,写出该反应的化学方程式 。
(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:
2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) ΔH1=48kJ·mol−1
3SiH2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3 (g) ΔH2=−30kJ·mol−1
则反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH=__________kJ·mol−1。
(3)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α= %。
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:
υa________υb(填“大于”“小于”或“等于”)。
反应速率υ=υ正−υ逆= k正x2(SiHCl3) −k逆x(SiH2Cl2) x(SiCl4),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v正/v逆=__________(保留1位小数)。
【答案】
(1)2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl
(2)114 (3)①22 0.02 ②及时移去产物,改进催化剂, 提高反应物压强(浓度) ③大于,1.3。
【解析】
(1)SiHCl3遇潮气(H2O)时发烟生成(HSiO)2O,即反应物为SiHCl3和H2O,有一种生成物为(HSiO)2O,依原子守恒就可写出方程式:
2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl。
(2)①2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) ΔH1=48kJ·mol−1
②3SiH2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3 (g) ΔH2=−30kJ·mol−1
则反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)+ 3SiCl4(g)可由反应:
①×3+②得出,故ΔH=(48×3-30)kJ·mol−1。
(3)①温度越高时反应越快,达到平衡用得时间就越少,所以曲线a代表343K的反应。
由图知,温度为343K时达到平衡以后,反应物SiHCl3(g)的转化率为22%。
解:
设初始加入的反应物SiHCl3(g)的浓度为1mol/L,则有:
2SiHCl3
SiH2Cl2 + SiCl4
起始:
1 0 0
反应:
0.22 0.11 0.11 (转化率为22%)
平衡:
0.78 0.11 0.11
所以平衡常数K=0.112÷0.782=0.02。
②温度不变,提高三氯氢硅转化率的方法可以是将产物从体系分离(两边物质的量相等,压强不影响平衡)。
缩短达到平衡的时间,就是加快反应速率,所以可以采取的措施是增大压强(增大反应物浓度)、加入更高效的催化剂(改进催化剂)。
③a、b两点的转化率相等,可以认为各物质的浓度对应相等,而a点的温度更高,所以速率更快,即Va>Vb。
根据题目表述得到v正=k正x2(SiHCl3),v逆=k逆x(SiH2Cl2) x(SiCl4),当反应达平衡时v正= v逆时,k正x2(SiHCl3)=k逆x(SiH2Cl2) x(SiCl4), k正/k逆= x(SiH2Cl2) x(SiCl4)/ x2(SiHCl3) =k,k为反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)的平衡常数,所以,k正/k逆=K=0.02。
a点时,转化率为20%,所以计算出:
2SiHCl3
SiH2Cl2 + SiCl4
起始:
1 0 0
反应:
0.2 0.1 0.1 (转化率为20%)
平衡:
0.8 0.1 0.1
所以x(SiHCl3)=0.8;x(SiH2Cl2) = x(SiCl4) =0.1;所以v正/ v逆=k正x2(SiHCl3)/k逆x(SiH2Cl2) x(SiCl4)= 0.02×0.82/0.12=1.3
【考点】依情景 (信息)书写方程式;利用盖斯定律求反应热;温度对反应速率的影响;根据转化率求化学平衡常数;化学平衡的影响因素;利用平衡常数求正、逆反应速率之比。
2.[2018全国卷Ⅱ-13]下列实验过程可以达到实验目的的是
编号
实验目的
实验过程
A
配制0.4000mol·L−1的NaOH溶液
称取4.0g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250mL容量瓶中定容
B
探究维生素C的还原性
向盛有2mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化
C
制取并纯化氢气
向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和KMnO4溶液
D
探究浓度对反应速率的影响
向2支盛有5mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液,观察实验现象
【答案】B
【解析】A. 配制0.4000mol·L−1的NaOH溶液,所用天平不可用托盘天平,称得的NaOH固体为4.000g;另氢氧化钠溶于水放热,需等其溶液冷却后才可转移到容量瓶中。
A错误; B. 黄色氯化铁溶液遇到浓的维生素C溶液,会被还原成Fe2+,溶液变为浅绿色。
B正确; C.生成的氢气中混有氯化氢和水蒸气,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸即可,不需KMnO4溶液; D. 反应的离子方程式为HSO3-+H2O2=SO42-+H++H2O,反应过程中没有明显的实验现象,因此无法探究浓度对反应速率的影响,D错误。
答案选B。
【考点】称量仪量的精确度; Fe3+的氧化性及Fe3+、Fe2+在溶液中的颜色;氢气的制备与除杂;用实验现象明显的实验来探究外界条件对反应速率的影响。
Ⅱ—化学平衡及勒夏特列原理化学反应进行的方向
3.[2018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ΔH<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(SO42−)的关系曲线,说明溶液中c(SO42− )越大c(Ba2+ )越小
【答案】C
【解析】A.升高温度,lgK减小,即K减小,平衡向逆反应方向移动,则逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH<0,A正确; B.根据图像,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓, H2O2分解速率逐渐减小,B正确; C.根据图像,没有滴入NaOH溶液时,0.1000mol/LHX溶液的pH>1,HX为一元弱酸;也可根据图示,达到滴定终点时溶液呈碱性,说明HX为一元弱酸;C错误; D.根据图像可见横坐标值越小,纵坐标值越大,-lgc(SO42-)越小,-lgc(Ba2+)越大,说明c(SO42-)越大c(Ba2+)越小,D正确;
【考点】图像分析;温度改变后平衡常数K的变大变小与平衡移动方向的关系 ;酸碱中和滴定pH曲线;沉淀溶解平衡曲线。
4.[2018全国卷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) ΔH=-75kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394kJ·mol−1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111kJ·mol−1
该催化重整反应的ΔH= 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:
积碳反应:
CH4(g)=C(s)+2H2(g)
消碳反应:
CO2(g)+C(s)=2CO(g)
ΔH/(kJ·mol−1)
75
172
活化能/
(kJ·mol−1)
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
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所示,则pa(CO2)
、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。
【答案】
(1) ①247;A;1/3
(2) ①劣于;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 AD ②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)
【解析】
(1)①C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75kJ·mol−1 ②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394kJ·mol−1
③C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111kJ·mol−1;根据盖斯定律计算:
③×2-①-②,得:
CH4(g)+CO2(g)=
2CO(g)+2H2
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