2019版高考化學大一輪復習專題8化學反應速率和化學平衡專項突破練(考試專用)

1、專項突破練(四)加試題中的化學反應速率和化學平衡1(2017浙江名校協(xié)作體高三上學期考試)為應對全球石油資源日益緊缺，提高煤的利用效率，我國開發(fā)了煤制烯烴技術，并進入工業(yè)化試驗階段。(1)煤氣化制合成氣(CO和H2)已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1131.3kJmol12C(s)2H2O(g)=CO(g)2H2(g)H290kJmol1則一氧化碳與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式是_。(2)由合成氣制甲醇：合成氣CO和H2在一定條件下能發(fā)生如下反應：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。在容積均為VL的甲、乙、丙三個密閉容器中分別充入amolCO和2amolH2

2、，三個容器的反應溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變，在其他條件相同的情況下，實驗測得反應均進行到tmin時CO的體積分數(shù)如圖所示，此時三個容器中一定處在化學平衡狀態(tài)的是_(填“T1”或“T2”或“T3”)；該溫度下的化學平衡常數(shù)為_(用a、V表示)。(3)由甲醇制烯烴主反應：2CH3OHC2H42H2Oi3CH3OHC3H63H2Oii副反應：2CH3OHCH3OCH3H2Oiii某實驗室控制反應溫度為400，在相同的反應體系中分別填裝等量的兩種催化劑(Cat.1和Cat.2)，以恒定的流速通入CH3OH，在相同的壓強下進行兩種催化劑上甲醇制烯烴的對比研究。得到如下實驗數(shù)據(jù)：(選擇性：轉化的

3、甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)-1-下列說法錯誤的是_。A反應進行一段時間后甲醇的轉化率下降，可能的原因是催化劑失活，工業(yè)生產(chǎn)中需定期更換催化劑B使用Cat.2反應2h后乙烯和丙烯的選擇性下降，可能的原因是生成副產(chǎn)物二甲醚C使用Cat.1產(chǎn)生的烯烴主要為丙烯，使用Cat.2產(chǎn)生的烯烴主要為乙烯D不管使用Cat.1還是使用Cat.2，都能提高活化分子的百分數(shù)在上圖中分別畫出反應i在無催化劑、有Cat.1、有Cat.2三種情況下“反應過程能量”示意圖。2答案(1)CO(g)H2O(g)=CO(g)H2(g)-2-H41.3kJmol1(2)T39V2/2a2(3)C3a2n322解析(1)已知C(

4、s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1131.3kJmol1，C(s)2H2O(g)=CO(g)2H2(g)H290kJmol1，由蓋斯定律可知，得到CO(g)H2O(g)=CO(g)H2(g)H90kJmol1131.3kJmol141.3kJmol1。(2)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0，該反應正反應為放熱反應，根據(jù)圖像，T1中的狀態(tài)轉變成T2中的狀態(tài)，CO百分含量減小，說明平衡正向移動，說明T1未達平衡狀態(tài)，T2中的狀態(tài)轉變成T3中的狀態(tài)，CO百分含量增大，說明平衡逆向移動，說明T2可能達平衡狀態(tài)，一定達到化學平衡狀態(tài)的是T3；CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始物

5、質的量/mola2a0變化物質的量/moln2nn平衡物質的量/molan2a2nnan平衡時CO的體積分數(shù)為100%20%，解得：2a3V29V2n3a，此溫度下平衡常數(shù)Ka2a2。2aV32V(3)當催化劑失活后，副產(chǎn)物增多，甲醇的轉化率下降，需要及時更換催化劑，A正確；使用Cat.2時，隨反應的不斷進行，生成的副產(chǎn)物二甲醚增多，導致生成乙烯和丙烯的選擇性下降，B正確；由圖示可知，使用Cat.1時丙烯與乙烯的比值隨時間增長不斷減小，說明乙烯增多，即使用Cat.1時主要生成乙烯，而使用Cat.2時，產(chǎn)物中乙烯的含量明顯大于丙烯，可見使用Cat.2時產(chǎn)生的烯烴也主要為乙烯，C錯誤；使用催化劑能

6、降低反應活化能，提高活化分子的百分數(shù)，D正確。從圖中數(shù)據(jù)分析，在催化劑Cat.1的作用下，甲醇的轉化率更大，說明催化劑Cat.1對反應i催化效果更好，催化劑能降低反應的活化能，說明使用催化劑Cat.1的反應過程中活化能更低，故反應過程能量圖為-3-2(2017浙江“超級全能生”選考科目8月聯(lián)考)煤的氣化得CO和H2，在催化劑存在條件下進一步合成甲醇(反應)，并同時發(fā)生反應。.CO(g)2H2(g).CO(g)H2(g)CH3OH(g)H181kJmol1C(s)H2O(g)H22已知：2C(s)O2(g)=2CO(g)H3221kJmol1H2O(g)=HO(l)H444.0kJmol1H2的

7、標準燃燒熱為285.8kJmol1反應過程中催化劑對選擇性會產(chǎn)生影響，甲醇選擇性是指轉化的CO中生成甲醇的百分比。請回答：(1)反應中H2_kJmol1。(2)為減弱副反應的發(fā)生，下列采取的措施合理的是_。A反應前加入少量的水蒸氣B增壓C降低反應溫度D使用合適催化劑，平衡前提高甲醇的選擇性(3)在常壓下，CO和H2的起始加入量為10mol、14mol，容器體積為10L，選用Cu/NiO催化劑，升高溫度在450時測得甲醇的選擇性為80%，CO的轉化率與溫度的關系如圖所示，則此溫度下反應的平衡常數(shù)K_，并說明CO的轉化率隨溫度升高先增大后減小的原因：_。(4)350時甲醇的選擇性為90%，其他條件

8、不變，畫出350時甲醇的物質的量隨時間的變化曲線。答案(1)131.3(2)AD(3)3.2在150至350時，反應、未達到平衡，隨溫度升高，CO轉化率增大，350后，反應、已達到平衡，兩反應均放熱，平衡逆向移動，-4-CO轉化率減小(4)22解析(1)本題考查熱化學反應方程式的計算，2C(s)O2(g)=2CO(g)，H2O(g)=HO(l)，H2(g)1/2O2(g)=HO(l)H5285.8kJmol1，根據(jù)根據(jù)蓋斯定律，/2，H2131.3kJmol1。(2)加入少量的水蒸氣，增加的生成物的濃度，平衡向逆反應方向進行，CO和H2的量增加，反應向正反應方向進行，A正確；增大壓強，反應向正

9、反應方向進行，不利于甲醇的生成，B錯誤；兩個反應都是放熱反應，降低溫度，平衡都向正反應方向移動，不利于甲醇的生成，C錯誤；根據(jù)信息，使用合適的催化劑，提高甲醇的選擇性，有利于甲醇的生成，D正確。(3)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始/mol10140變化/mol1050%80%842根據(jù)信息，有1molCO和1molH參與反應，因此達到平衡時，CO和H2的物質的量都是5mol，甲醇的物質的量為4mol，根據(jù)平衡常數(shù)的表達式，KcCH3OH，代入數(shù)值解得KcCOc2H23.2，在150350時，反應、未達到平衡，隨溫度升高，CO轉化率增大，350后反應、已達到平衡，兩反應均放熱，平衡逆

10、向移動，CO轉化率減小。(4)根據(jù)(3)的分析，當350時，甲醇的選擇性為90%，達到平衡n(CH3OH)6.3mol，即圖像為。3(2017浙江“七彩陽光”新高考研究聯(lián)盟高三下學期聯(lián)考)已知在298K和101kPa條件下，有如下反應：2反應：C(s)O2(g)=CO(g)H1393.5kJmol1反應：2C(s)O2(g)=2CO(g)H2221kJmol1-5-反應：N2(g)O2(g)=2NO(g)H3180.5kJmol1試回答下列問題：(1)汽車尾氣凈化原理為反應：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H_，該反應能自發(fā)進行的條件是_(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)。(

11、2)如果在一定溫度下，體積為2L的密閉容器中發(fā)生化學反應，04min各物質物質的量的變化如下表所示：時間物質(mol)NOCON2CO2起始0.41.02min末4min末2.00.81.61.6求02min內用CO來表示的平均反應速率v(CO)_。試計算該溫度下反應的化學平衡常數(shù)K_。(3)若一定溫度下，在容積可變的密閉容器中，上述反應達到平衡狀態(tài)，此時容積為3L,c(N2)隨時間t的變化曲線x如圖所示。若在t2min時改變一個條件，c(N2)隨反應時間t的變化如曲線y所示，則改變的條件是_。若在t2min時升高溫度，t3min時重新達到平衡，請在圖中畫出在t2t4內c(N2)的變化曲線。答

12、案(1)746.5kJmol1低溫(2)0.1molL1min11.6(3)快速將容器體積由3L壓縮到2L解析(1)根據(jù)蓋斯定律可知反應由(反應2反應反應)得到，則H(393.5kJmol1)2(221kJmol1)180.5kJmol1746.5kJmol1；由GH-6-TS0，其中H0、S0，可知該反應在低溫下能自發(fā)進行。(2)02min內N2變化物質的量：1.0mol0.80mol0.2mol，則CO變化物質的量為0.4mol，用CO來表示的平均反應速率v(CO)0.4mol2L2min0.1molL1min1；24min時CO2的物質的量沒有發(fā)生變化，可知2min時反應已達到平衡，此時

13、：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)起始量/mol0.41.61.02.0變化量/mol0.40.40.20.4平衡量/mol0.82.00.81.6平衡濃度/molL10.41.00.40.8該溫度下反應的化學平衡常數(shù)K1.6。0.40.820.421.02(3)由圖示可知c(N2)的濃度瞬間增大為原來的1.5倍，可通過快速將容器體積由3L壓縮到2L即可；t2min時升高溫度平衡逆向移動，c(N2)的濃度會減小，重新達到新的平衡狀態(tài)，所得曲線如圖所示：。34(2017臺州高三2月選考科目質量評估)汽車尾氣的主要成分有CO、SO2、氮氧化物等，科研工作者目前正在嘗試以二氧化鈦(T

14、iO2)催化分解汽車尾氣的研究。(1)已知：2NO(g)O2(g)=2NO(g)H1113.0kJmol12SO2(g)O2(g)=2SO(l)H2288.4kJmol1請判斷反應NO2(g)SO2(g)=NO(g)SO3(l)H3，在低溫下能否自發(fā)進行，并說明理由：_。(2)已知TiO2催化尾氣降解原理：2CO(g)O2(g)2CO2(g)；2H2O(g)4NO(g)3O2(g)4HNO3(g)。的降解率cA初始cA實驗結束cA初始.在O2濃度幾乎不變的條件下，模擬CO、NO的降解，得到降解率隨時間變化如圖1所示A，反應40s后檢測到HNO3濃度有所降低，請用化學方程式并結合化學反應原理知識

15、解釋出現(xiàn)該現(xiàn)象可能的原因：_。-7-.圖2為在不同顆粒間隙的瀝青混凝土(、型)和不同溫度下，實驗進行相同一段時間(ts)后測得的CO降解率變化，回答下列問題：已知50、ts時容器中O2濃度為0.01molL1，求此溫度下CO降解反應的平衡常數(shù)_。下列關于圖2的敘述不正確的是_(填字母)。A根據(jù)降解率由b點到c點隨溫度的升高而增大，可知CO降解反應的平衡常數(shù)KbKcB相同溫度下，型瀝青混凝土中CO降解速率比型要大Ca點的數(shù)據(jù)反映出CO與O2之間所發(fā)生的有效碰撞頻率是整個實驗過程中最高的Dd點降解率出現(xiàn)突變的原因可能是溫度升高后催化劑失效1答案(1)能，H3(288.4kJmol1)(113.0k

16、Jmol1)287.7kJmol10，且可判斷反應的S0，故在低溫下可自發(fā)進行(2).40s后發(fā)生反應2NO=NO2，生成氮氣，并且NO濃度降低，平衡2H2O4NO3O24HNO3逆向移動，造成HNO3濃度降低1x2.100 x2AC3解析(1)2NO(g)O2(g)=2NO(g)H1113.0kJmol12SO2(g)O2(g)=2SO(l)H2288.4kJmol111根據(jù)蓋斯定律22得NO2(g)SO2(g)=NO(g)SO3(l)H3(288.4kJmol)(113.0kJmol1)87.7kJmol1；氣體物質的量減少，S0，H0，根據(jù)112HTS0能自發(fā)進行，所以該反應在低溫下可自發(fā)進行。(2).40s后發(fā)生反應2NO=NO2生成氮氣，并且NO濃度降低，