大二輪高考總復(fù)習(xí)化學(xué)第一部分專題08化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

專題強(qiáng)化訓(xùn)練(八)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡1．(2016·海南卷，改編)由反應(yīng)物X轉(zhuǎn)化為Y和Z的能量變化如圖所示。下列說法正確的是()A．由X→Y反應(yīng)的ΔH＝E5－E2B．由X→Z反應(yīng)的ΔH＞0C．降低壓強(qiáng)有利于提高Y的產(chǎn)率D．升高溫度有利于提高Z的產(chǎn)率解析：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化決定于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小，由圖可知，X→Y反應(yīng)的ΔH＝E3－E2，X→Z反應(yīng)的ΔH＝E1－E2<0，反應(yīng)放熱，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；由X生成Y的反應(yīng)，即2X(g)3Y(g)，是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，降低壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，有利于提高Y的產(chǎn)率，C正確；X→Z的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，不利于提高Z的產(chǎn)率，D錯(cuò)誤。答案：C2．(2017·全國(guó)卷Ⅲ)在濕法煉鋅的電解循環(huán)溶液中，較高濃度的Cl－會(huì)腐蝕陽極板而增大電解能耗?？上蛉芤褐型瑫r(shí)加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀從而除去Cl－。根據(jù)溶液中平衡時(shí)相關(guān)離子濃度的關(guān)系圖，下列說法錯(cuò)誤的是()A．Ksp(CuCl)的數(shù)量級(jí)為10－7B．除Cl－反應(yīng)為Cu＋Cu2＋＋2Cl－=2CuClC．加入Cu越多，Cu＋濃度越高，除Cl－效果越好D．2Cu＋=Cu2＋＋Cu平衡常數(shù)很大，反應(yīng)趨于完全解析：A對(duì)：當(dāng)－lgeq\f(cCl－,mol·L－1)＝0時(shí)，lgeq\f(cCu＋,mol·L－1)約為－7，即c(Cl－)＝1mol·L－1，c(Cu＋)＝10－7mol·L－1，因此Ksp(CuCl)的數(shù)量級(jí)為10－7。B對(duì)：分析生成物CuCl的化合價(jià)可知，Cl元素的化合價(jià)沒有發(fā)生變化，Cu元素由0價(jià)和＋2價(jià)均變?yōu)椋?價(jià)，因此參加該反應(yīng)的微粒為Cu、Cu2＋和Cl－，生成物為CuCl，則反應(yīng)的離子方程式為Cu＋Cu2＋＋2Cl－=2CuCl。C錯(cuò)：銅為固體，只要滿足反應(yīng)用量，Cu的量對(duì)除Cl－效果無影響。D對(duì)：2Cu＋=Cu2＋＋Cu的平衡常數(shù)K＝eq\f(cCu2＋,c2Cu＋)，可取圖像中的c(Cu＋)＝c(Cu2＋)＝1×10－6mol·L－1代入平衡常數(shù)的表達(dá)式中計(jì)算，即為K＝eq\f(1×10－6mol·L－1,1×10－6mol·L－12)＝1×106L·mol－1，因此平衡常數(shù)很大，反應(yīng)趨于完全。答案：C3．(2017·鄭州模擬)已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0，且壓強(qiáng)p1＜p2。下列圖像中曲線變化錯(cuò)誤的是()解析：該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，SO2的轉(zhuǎn)化率降低，A項(xiàng)不符合題意；溫度不變時(shí)，增大壓強(qiáng)(減小容器體積)，平衡正向移動(dòng)，SO3的百分含量增大，B項(xiàng)不符合題意；升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，C項(xiàng)符合題意；升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均增大，平衡逆向移動(dòng)，則v逆＞v正，D項(xiàng)不符合題意。答案：C4．(2017·孝咸模擬)80℃時(shí)，在2L密閉容器中充入0.40molN2O4，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)ΔH＝＋QkJ·mol－1(Q＞0時(shí)間/s020406080100c(NO2)/(mol·L－1)0.000.120.200.260.300.30下列判斷正確的是()A．升高溫度該反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小B．20～40s內(nèi)，v(N2O4)＝0.004mol·L－1·s－1C．100s時(shí)再通入0.40molN2O4，達(dá)到新平衡時(shí)N2O4的轉(zhuǎn)化率增大D．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，吸收的熱量為0.30QkJ解析：該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)K增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；20～40s內(nèi)，v(N2O4)＝eq\f(1,2)v(NO2)＝eq\f(1,2)×eq\f(0.20mol·L－1－0.12mol·L－1,40s－20s)＝0.002mol·L－1·s－1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；100s時(shí)再通入0.40molN2O4，相當(dāng)于在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，N2O4的轉(zhuǎn)化率減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，c(NO2)＝0.30mol·L－1，生成NO2的物質(zhì)的量為0.30mol·L－1×2L＝0.60mol，由熱化學(xué)方程式可知生成2molNO2時(shí)吸收的熱量為QkJ，則生成0.60molNO2時(shí)吸收的熱量為0.30QkJ，D項(xiàng)正確。答案：D5．(2017·景德鎮(zhèn)二模)將3molNO放入密閉容器中，50℃時(shí)恒溫加熱，然后加壓，氣體總物質(zhì)的量隨壓強(qiáng)變化的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是A．X、Y兩點(diǎn)，反應(yīng)速率：v(X)＝v(Y)B．壓強(qiáng)小于107Pa，主要發(fā)生的反應(yīng)為：2NO(g)N2(g)＋O2(g)C．X點(diǎn)→Y點(diǎn)，可能發(fā)生的反應(yīng)為：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)D．整個(gè)過程中可能發(fā)生的反應(yīng)為：3NO(g)N2O(g)＋NO2(g)，2NO2(g)N2O4(g)解析：Y點(diǎn)壓強(qiáng)比X點(diǎn)大，反應(yīng)速率：v(X)＜v(Y)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；氣體總物質(zhì)的量隨壓強(qiáng)增大而不斷減小，說明該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；整個(gè)過程中關(guān)系曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，且X點(diǎn)→Y點(diǎn)氣體總物質(zhì)的量減小得更加顯著，說明存在兩個(gè)反應(yīng)，D項(xiàng)正確。答案：D6．(2017·武漢三調(diào))一定溫度下，密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0。測(cè)得v正(SO2)隨反應(yīng)時(shí)間(t)的變化如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A．t2時(shí)改變的條件是只加入一定量的SO2B．在t1時(shí)平衡常數(shù)K1大于t3時(shí)平衡常數(shù)K2C．t1時(shí)平衡混合氣的eq\o(M,\s\up6(－))1大于t3時(shí)平衡混合氣的eq\o(M,\s\up6(－))2D．t1時(shí)平衡混合氣中SO3的體積分?jǐn)?shù)等于t3時(shí)平衡混合氣中SO3的體積分?jǐn)?shù)解析：t2時(shí)刻若只是加入SO2，會(huì)導(dǎo)致再次達(dá)到平衡時(shí)正反應(yīng)速率高于原平衡時(shí)的正反應(yīng)速率，不可能回到原水平線，A錯(cuò)誤；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度一定則平衡常數(shù)不變，B錯(cuò)誤；t2時(shí)采取的措施可以為按照系數(shù)比例加入SO2和O2，導(dǎo)致v正突然增大，同時(shí)減小SO3的濃度，導(dǎo)致v逆突然減?。磺襍O3的減少量與SO2和O2的增加量相當(dāng)(如2molSO2和1molO2與2mol的SO3)，則v正增大的量與v逆減小的量相等，達(dá)平衡后正逆反應(yīng)速率再次回到原平衡位置，故前后屬于恒溫恒容時(shí)的等效平衡，氣體的平均摩爾質(zhì)量相同，SO3的體積分?jǐn)?shù)也相同，C錯(cuò)誤，D正確。答案：D7．(2017·日照診斷)在溫度、初始容積相同的甲、乙兩個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物(如圖所示)，發(fā)生反應(yīng)：3X(g)＋Y(g)=2Z(g)ΔH＜0。保持溫度不變，測(cè)得平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：恒容容器甲恒壓容器乙Y的物質(zhì)的量/moln1n2Z的體積分?jǐn)?shù)φ1φ2下列說法正確的是()A．平衡時(shí)容器乙的容積一定比反應(yīng)前大B．平衡時(shí)容器甲的壓強(qiáng)一定比反應(yīng)前大C．n2＞n1D．φ2＞φ1解析：容器乙內(nèi)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，氣體的總物質(zhì)的量減小，恒溫恒壓下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，故平衡時(shí)容器乙的容積一定比反應(yīng)前小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；無法確定容器甲中反應(yīng)是正向進(jìn)行，還是逆向進(jìn)行，故平衡時(shí)容器甲的壓強(qiáng)不一定比反應(yīng)前大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；容器甲內(nèi)反應(yīng)所達(dá)到的平衡狀態(tài)可以等效為開始時(shí)投入3molX、1molY，并在相同條件下達(dá)到的平衡狀態(tài)，容器甲中隨著反應(yīng)進(jìn)行壓強(qiáng)減小，容器乙內(nèi)反應(yīng)所達(dá)到的平衡狀態(tài)相當(dāng)于增大容器甲的壓強(qiáng)達(dá)到的平衡狀態(tài)，增大壓強(qiáng)平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故n1＞n2，φ2＞φ1，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。答案：D8．(2017·廣州模擬)氮氧化物排放是形成臭氧層空洞、酸雨、霧霾的重要原因之一。SCR法是工業(yè)上消除氮氧化物的常用方法，反應(yīng)原理為：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＜0。(1)氮氧化物破壞臭氧層的原理為：①NO＋O3NO2＋O2、②NO2＋ONO＋O2。常溫下反應(yīng)①的平衡常數(shù)為K1，反應(yīng)②的平衡常數(shù)為K2，則反應(yīng)O3＋O2O2的平衡常數(shù)K＝________(用K1、K2表示)。氮氧化物在該反應(yīng)中的作用是________________________________________________________________________。(2)SCR法除NO，投料比一定時(shí)有利于提高NO平衡轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件是__________________________________________、______________________。該法可能發(fā)生副反應(yīng)：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，減少副反應(yīng)的主要措施是____________、________。(3)其他條件相同，在甲、乙兩種催化劑作用下，NO轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖。①工業(yè)上選擇催化劑乙的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②在催化劑甲作用下，圖中M點(diǎn)處(對(duì)應(yīng)溫度為210℃)NO的轉(zhuǎn)化率________(填“可能是”“一定是”或“一定不是”)該溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率。高于210℃時(shí)，NO轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是______________。((4)消除汽車尾氣中的NO時(shí)，可用尿素[(NH2)2CO]還原NO，既安全又高效，且產(chǎn)物都是空氣中含有的成分。與SCR法相比，等物質(zhì)的量的尿素與氨氣可消除的NO的物質(zhì)的量之比為________。(不考慮副反應(yīng))解析：(1)由反應(yīng)①＋反應(yīng)②，可得目標(biāo)反應(yīng)，則K＝K1·K2。氮氧化物在該反應(yīng)中作催化劑。(2)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，減小壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大。為減少副反應(yīng)發(fā)生，可以選擇合適的催化劑或控制O2用量。(3)①從題圖可以看出，相對(duì)于催化劑甲，催化劑乙在低溫下具有很強(qiáng)的催化活性，且在較大溫度范圍內(nèi)具有較高的催化活性，故選擇催化劑乙。②催化劑只改變反應(yīng)速率，而不影響平衡移動(dòng)，210℃時(shí)，若反應(yīng)達(dá)到平衡，則在甲、乙兩種催化劑作用下，NO的轉(zhuǎn)化率應(yīng)相等，由題圖知，210℃時(shí)，在甲、乙兩種催化劑作用下，NO的轉(zhuǎn)化率不相等，故M點(diǎn)處NO的轉(zhuǎn)化率不是該溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率。高于210℃時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率降低，可能的原因是副反應(yīng)增多、催化劑活性降低。(4)根據(jù)(NH2)2COeq\o(→,\s\up7(失6e－))N2、NOeq\o(→,\s\up7(得2e－))eq\f(1,2)N2，由得失電子守恒可知，1mol(NH2)2CO可處理3molNO，而SCR法中1molNH3可處理1molNO，故等物質(zhì)的量的尿素與氨氣可消除的NO的物質(zhì)的量之比為3∶1。答案：(1)K1·K2(2)降低溫度減小壓強(qiáng)選擇合適的催化劑控制O2用量(3)①低溫下有很強(qiáng)的催化活性(或在較大的溫度范圍內(nèi)有較高的催化活性)②一定不是催化劑活性降低或副反應(yīng)增多(4)3∶19．(2017·岳陽模擬)新的研究表明二甲醚(DME)是符合中國(guó)能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的優(yōu)良車用替代燃料，二甲醚催化重整制氫的反應(yīng)過程主要包括以下幾個(gè)反應(yīng)(以下數(shù)據(jù)為25℃、1.01×105Pa下測(cè)定Ⅰ.CH3OCH3(g)＋H2O(l)2CH3OH(l)ΔH＝＋24.52kJ·mol－1Ⅱ.CH3OH(l)＋H2O(l)CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.01kJ·mol－1Ⅲ.CO(g)＋H2O(l)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.17kJ·mol－1Ⅳ.CH3OH(l)CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋90.1kJ·mol－1請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出用二甲醚制H2同時(shí)生成CO2的熱化學(xué)方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)將一定量CO(g)和H2O(g)分別通入容積為1L的恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，實(shí)驗(yàn)組序溫度/℃起始量/mol平衡量/mol達(dá)到平衡所需時(shí)間/minH2OCOCO21500483.242750240.833750240.81①反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝________。②實(shí)驗(yàn)1中，0～4min內(nèi)，以v(H2O)表示的反應(yīng)速率為________。③實(shí)驗(yàn)2達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為________。④實(shí)驗(yàn)3與實(shí)驗(yàn)2相比，改變的條件是________。(3)在一恒溫恒容的密閉容器中放入一定量的甲醇，如Ⅳ式建立平衡，以下可以作為該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)的為________。A．容器內(nèi)氣體密度保持不變B．氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變C．CO的體積分?jǐn)?shù)保持不變D．CO與H2的物質(zhì)的量之比保持1∶2不變(4)工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)得不同溫度下各組分體積分?jǐn)?shù)及二甲醚轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖所示。①反應(yīng)控制的最佳溫度應(yīng)為________。A．300～350℃ B．350～C．400～450℃ D．450～②在溫度達(dá)到400℃以后，二甲醚與CO2的體積分?jǐn)?shù)以幾乎相同的變化趨勢(shì)降低，而CO、H2的體積分?jǐn)?shù)也以幾乎相同的變化趨勢(shì)升高，分析可能的原因是(用相應(yīng)的化學(xué)方程式表示)________________________________________________________________________。(5)在某一體積固定的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)Ⅱ，200℃時(shí)達(dá)到平衡。t1時(shí)刻升溫，在t1與t2之間某時(shí)刻達(dá)到平衡；t2時(shí)刻添加催化劑，請(qǐng)?jiān)趫D中補(bǔ)充畫出t1～t2時(shí)間段CO2的百分含量隨時(shí)間變化的圖像解析：(1)根據(jù)蓋斯定律，由Ⅰ＋Ⅱ×2得：CH3OCH3(g)＋3H2O(l)2CO2(g)＋6H2(g)ΔH＝＋122.54kJ·mol－1。(2)①該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝eq\f(cCO2×cH2,cCO×cH2O)。②由反應(yīng)式知，v(H2O)＝v(CO2)＝eq\f(3.2mol,1L×4min)＝0.8m