高考化學備考浙江選考專用版課件專題8化學反應速率和化學平衡專項突破練（四）

專項突破練(四)加試題中的化學反應速率和化學平衡專題8

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)ΔH1＝131.3kJ·mol－1C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH2＝90kJ·mol－1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__________________________________________________。答案解析CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH

＝－41.3kJ·mol－11234解析已知①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH1＝131.3kJ·mol－1，②C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)

ΔH2＝90kJ·mol－1，由蓋斯定律可知，②－①得到CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)

ΔH＝90kJ·mol－1－131.3kJ·mol－1＝－41.3kJ·mol－1。1234(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2amolH2，三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)。T3答案解析9V2/2a21234解析CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH＜0，該反應正反應為放熱反應，根據(jù)圖像，T1中的狀態(tài)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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)起始物質(zhì)的量/mol

a

2a

0變化物質(zhì)的量/mol

n

2n

n平衡物質(zhì)的量/mol

a－n

2a－2n

n12341234(3)由甲醇制烯烴主反應：

2CH3OH

C2H4＋2H2O………i3CH3OH

C3H6＋3H2O………ii副反應：

2CH3OH

CH3OCH3＋H2O……iii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(zhuǎn)化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)12341234①下列說法錯誤的是___。A.反應進行一段時間后甲醇的轉(zhuǎn)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)C答案解析1234解析

當催化劑失活后，副產(chǎn)物增多，甲醇的轉(zhuǎn)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；使用催化劑能降低反應活化能，提高活化分子的百分數(shù)，D正確。1234②在右圖中分別畫出反應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。答案解析答案1234解析

從圖中數(shù)據(jù)分析，在催化劑Cat.1的作用下，甲醇的轉(zhuǎn)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12342.(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Ⅰ)，并同時發(fā)生反應Ⅱ。Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH1

＝

－81kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋H2(g)

C(s)＋H2O(g)

ΔH2

已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)

ΔH3

＝－221kJ·mol－1②H2O(g)===H2O(l)

ΔH4

＝－44.0kJ·mol－1③H2的標準燃燒熱為－285.8kJ·mol－1④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(zhuǎn)化的CO中生成甲醇的百分比。請回答：(1)反應Ⅱ中ΔH2

＝________kJ·mol－1。－131.3答案解析1234解析

本題考查熱化學反應方程式的計算，①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，②H2O(g)===H2O(l)，③H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)

ΔH5＝－285.8kJ·mol－1，根據(jù)根據(jù)蓋斯定律，Ⅱ＝③－②－①/2，ΔH2＝－131.3kJ·mol－1。1234(2)為減弱副反應Ⅱ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AD答案解析1234解析

加入少量的水蒸氣，增加Ⅱ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Ⅰ向正反應方向進行，A正確；增大壓強，反應Ⅱ向正反應方向進行，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④，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。1234(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(zhuǎn)化率與溫度的關系如圖所示，則此溫度下反應Ⅰ的平衡常數(shù)K＝____，并說明CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減小的原因：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。3.2答案解析

在150℃至350℃時，反應Ⅰ、Ⅱ未達到平衡，隨溫度升高，CO轉(zhuǎn)化率增大，350℃后，反應Ⅰ、Ⅱ已達到平衡，兩反應均放熱，平衡逆向移動，CO轉(zhuǎn)化率減小1234解析

CO(g)＋

2H2(g)

CH3OH(g)起始/mol10140變化/mol10×50%×80%8

4根據(jù)信息，有1molCO和1molH2參與反應Ⅱ，因此達到平衡時，CO和H2的物質(zhì)的量都是5mol，甲醇的物質(zhì)的量為4mol，根據(jù)平衡常數(shù)的表達式，K＝

，代入數(shù)值解得K＝3.2，在150～350℃時，反應Ⅰ、Ⅱ未達到平衡，隨溫度升高，CO轉(zhuǎn)化率增大，350℃后反應Ⅰ、Ⅱ已達到平衡，兩反應均放熱，平衡逆向移動，CO轉(zhuǎn)化率減小。1234(4)350℃時甲醇的選擇性為90%，其他條件不變，畫出350℃時甲醇的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線。答案解析答案1234解析

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。12343.(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：反應Ⅰ：C(s)＋

O2(g)===CO2(g)

ΔH1＝－393.5kJ·mol－1反應Ⅱ：2C(s)＋

O2(g)===2CO(g)

ΔH2＝－221kJ·mol－1反應Ⅲ：N2(g)＋

O2(g)===2NO(g)

ΔH3＝180.5kJ·mol－1試回答下列問題：(1)汽車尾氣凈化原理為反應Ⅳ：2NO(g)＋

2CO(g)N2(g)＋

2CO2(g)

ΔH＝________________，該反應能自發(fā)進行的條件是_____(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)。答案解析－746.5kJ·mol－1低溫1234解析根據(jù)蓋斯定律可知反應Ⅳ由(反應Ⅰ×2－反應Ⅱ－反應Ⅲ)得到，則ΔH＝(－393.5kJ·mol－1)×2－(－221kJ·mol－1)－180.5kJ·mol－1＝

－746.5kJ·mol－1；由ΔG＝ΔH－TΔS＜0，其中ΔH＜0、ΔS＜0，可知該反應在低溫下能自發(fā)進行。1234(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Ⅳ，0～4min各物質(zhì)物質(zhì)的量的變化如下表所示：答案解析物質(zhì)(mol)時間NOCON2CO2起始

0.4

1.0

2min末

2.00.81.64min末

1.6①求

0～2min內(nèi)用CO來表示的平均反應速率

v(CO)＝_______________。0.1mol·L－1·min－11234解析0～2min內(nèi)N2變化物質(zhì)的量：1.0mol－0.80mol＝0.2mol，則CO變化物質(zhì)的量為0.4mol，用CO來表示的平均反應速率

v(CO)＝0.4mol÷2L÷2min＝0.1mol·L－1·min－1；1234②試計算該溫度下反應Ⅳ的化學平衡常數(shù)K＝___。1.6答案解析1234解析2～4min時CO2的物質(zhì)的量沒有發(fā)生變化，可知2min時反應已達到平衡，此時：

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/mol·L－10.41.00.40.81234(3)若一定溫度下，在容積可變的密閉容器中，上述反應Ⅳ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。答案解析①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____________________________?？焖賹⑷萜黧w積由3L壓縮到2L解析由圖示可知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；1234②若在t2min時升高溫度，t3min時重新達到平衡，請在圖中畫出在t2～t4內(nèi)

c(N2)的變化曲線。答案解析答案1234解析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：。12344.(2017·臺州高三2月選考科目質(zhì)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(TiO2)催化分解汽車尾氣的研究。(1)已知：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)

ΔH1＝－113.0kJ·mol－12SO2(g)＋O2(g)===2SO3(l)

ΔH2＝－288.4kJ·mol－1請判斷反應NO2(g)＋SO2(g)===NO(g)＋SO3(l)

ΔH3，在低溫下能否自發(fā)進行，并說明理由：____________________________________________________________________________________________________________。答案解析

能，ΔH3＝(－288.4kJ·mol－1)－(－113.0kJ·mol－1)×1234

＝－87.7kJ·mol－1<0，且可判斷反應的ΔS<0，故在低溫下可自發(fā)進行

解析

①2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)

ΔH1＝－113.0kJ·mol－1②2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(l)

ΔH2＝－288.4kJ·mol－11234(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)。Ⅰ.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的降解率＝

]，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解釋出現(xiàn)該現(xiàn)象可能的原因：___________________________________________________________________________________________________________________。答案解析 40s后發(fā)生反應2NO===N2＋O2，生成氮氣，并且NO濃度降低，平衡2H2O＋4NO＋3O2

4HNO3逆向移動，造成HNO3濃度降低1234解析

40s后發(fā)生反應2NO===N2＋O2生成氮氣，并且NO濃度降低