届高考化学总复习专题7化学反应速率与化学平衡专题综合检测苏教版.docx
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届高考化学总复习专题7化学反应速率与化学平衡专题综合检测苏教版
专题7化学反应速率与化学平衡
专题综合检测(七)
(时间:
45分钟;满分:
100分)
一、选择题(本题包括9小题,每小题5分,共45分)
1.美国亚利桑那州大学(ASU)和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶,原理为2H2O(g)
2H2(g)+O2(g)。
有关该反应的说法正确的是( )
A.ΔH<0
B.ΔS<0
C.化学能转变为电能
D.氢能是理想的绿色能源
解析:
选D。
该反应是熵增的吸热反应,太阳能转化为化学能。
2.据新华网报道,加拿大卡尔加里大学的两位研究者柯蒂斯和西蒙发明了一种新型“电催化剂”,能够非常高效且廉价地将电能转化成化学能。
该新型“电催化剂”是一种多孔金属氧化物固体,用于在电解器中催化水分解为氢气与氧气的一种特殊催化剂。
下列说法中不正确的是( )
A.使用电催化剂,加快了水的分解速率
B.金属氧化物固体的量越多,水分解速率越快
C.反应一段时间,过滤、洗涤、干燥后发现金属氧化物固体的质量没有发生变化
D.金属氧化物固体的多孔结构利于提高催化剂的效率
解析:
选B。
催化剂的用量对化学反应速率有影响,在一定用量范围内,随着用量增加,反应时间缩短,反应速率加快;但催化剂的用量增加到一定值后,反应时间和反应速率不再改变,故B项错误。
3.(2018·洛阳高三模拟)工业炼铁是在高炉中进行的,高炉炼铁的主要反应是
①2C(焦炭)+O2(空气)
2CO
②Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
该炼铁工艺中,对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需,其主要原因是( )
A.CO过量
B.CO与铁矿石接触不充分
C.炼铁高炉的高度不够
D.CO与Fe2O3的反应有一定限度
解析:
选D。
因为高炉炼铁的反应具有一定的限度,通过提高CO的浓度使平衡向生成铁(正反应)的方向移动,所以焦炭的使用量多。
4.(2018·马鞍山高三模拟)已知X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0。
反应发生后,t1时达到平衡,t2时改变条件,t3时达到新平衡,则t2时改变的条件可能是( )
A.升高温度 B.减小Z的浓度
C.增大压强D.增大X或Y的浓度
解析:
选A。
由图可知t2后,Z的浓度减小,X或Y浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动。
A项,升高温度,平衡向逆反应方向移动,正确;B项,由图可知t2时Z的浓度不变,错误;C项,增大压强是通过缩小体积实现,此时Z、X、Y的浓度均应瞬间增大,曲线出现断点,且平衡不移动,错误;D项,增大X或Y浓度,t2时X或Y浓度应瞬间增大,曲线出现断点,且平衡向正反应方向移动,错误。
5.(2018·龙岩高三质检)甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一,该过程的主要反应是CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。
其他条件相同,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ)作用下反应相同时间后,体系中CO含量随反应温度的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.相同条件下,催化剂Ⅱ催化效率更高
B.b点表示上述反应在对应条件下的平衡状态
C.根据图像,无法判断该反应是否为吸热反应
D.该反应平衡常数表达式为K=c(CO)·c3(H2)/c(CH4)
解析:
选C。
其他条件相同,相同温度时催化剂Ⅰ生成CO的量更多,故催化剂Ⅰ的催化效率更高,A项错误;催化剂不影响可逆反应的限度,所以温度相同的条件下,两者的平衡状态相同,即应为相交的点,所以b点不是平衡状态,B项错误;由于图像显示交点前均没有达到平衡,所以无法判断该反应的热效应(应先达到化学平衡且平衡又发生移动,才能根据其推断),C项正确;气态的水也要写进平衡常数表达式,D项错误。
6.(2018·衡阳高三模拟)一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收,其中Y是单质:
SO2(g)+2CO(g)
2X(g)+Y(l)
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用超灵敏气体传感器测得不同时间的SO2和CO浓度如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
c(SO2)/
mol·L-1
1.00
0.50
0.23
3.00×
10-37
3.00×
10-37
c(CO)/
mol·L-1
4.00
3.00
2.46
2.00
2.00
下列说法不正确的是( )
A.X的化学式为CO2
B.前1s内v(X)=1.00mol·L-1·s-1
C.该回收原理利用了SO2的还原性
D.该温度下,此反应的平衡常数的数值是3.33×1036
解析:
选C。
该反应是进行硫的回收,所以Y单质是S单质,根据质量守恒定律,则X的化学式是CO2,A项正确;前1s内,CO的物质的量浓度减小1.00mol·L-1,则X的物质的量浓度增加1.00mol·L-1,所以v(X)=1.00mol·L-1·s-1,B项正确;在该反应中,S元素的化合价降低,作氧化剂,所以利用了二氧化硫的氧化性,C项错误;3s时,该反应达到平衡状态,CO的物质的量浓度减少2.00mol·L-1,则X的浓度增加2.00mol·L-1,所以该反应的平衡常数K=2.002/[2.002×(3.00×10-37)]=3.33×1036,D项正确。
7.(2018·正定中学高三月考)将一定量的NO2充入注射器中后封口,如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深,透光率越小)。
已知反应:
2NO2(红棕色)N2O4(无色) ΔH<0。
下列说法正确的是( )
A.b点的操作是拉伸注射器
B.c点与a点相比,c(NO2)增大,c(N2O4)减小
C.d点:
v(正) D.若注射器绝热(不与外界进行热交换),则压缩达新平衡后平衡常数K值减小 解析: 选D。 A项,b点往后,透光率下降,说明颜色加深,若是拉伸注射器,体积增大,c(NO2)浓度减小,虽然平衡向逆反应方向移动,但平衡的移动只能“减弱”影响,所以c(NO2)比原平衡小,不符合题意,错误;B项,由于图示是拉伸和压缩注射器,所以c点与a点比,c(NO2)、c(N2O4)均增大(原理同A分析),错误;C项,d点变化是透光率升高,即c(NO2)浓度减小,平衡向正反应方向移动,v(逆) 8.某同学在三个容积相同的密闭容器中,分别研究三种不同条件下化学反应: 2X(g)Y(g)+W(g)的进行情况。 其中实验Ⅰ、Ⅱ控温在T1,实验Ⅲ控温在T2,它们的起始浓度均是c(X)=1.0mol·L-1,c(Y)=c(W)=0,测得反应物X的浓度随时间的变化如图所示。 下列说法不正确的是( ) A.与实验Ⅰ相比,实验Ⅱ可能使用了催化剂 B.与实验Ⅰ相比,实验Ⅲ若只改变温度,则温度T1 C.在实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,达到平衡状态时X的体积百分含量相同 D.若起始浓度c(X)=0.8mol·L-1,c(Y)=c(W)=0,其余条件与实验Ⅰ相同,则平衡浓度c(X)=0.4mol·L-1 解析: 选C。 A项,实验Ⅰ与实验Ⅱ达到平衡时X的浓度相同,只是实验Ⅱ反应速率较快,则可能使用了催化剂,正确;B项,实验Ⅲ达到平衡所用时间比实验Ⅰ短,则T2>T1,平衡时实验Ⅲ中X浓度较小,表明升温平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,正确;C项,实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ达到平衡时,X的体积百分含量明显是Ⅰ=Ⅱ>Ⅲ,不正确;D项,实验Ⅰ中,平衡时c(Y)=c(W)=0.25mol·L-1,K= =0.25,而反应温度不变,则平衡常数不变,设平衡时Y的浓度为a,K= = =0.25,解得a=0.2mol·L-1,则平衡时c(X)=0.8mol·L-1-2×0.2mol·L-1=0.4mol·L-1,正确。 9.使用SNCR脱硝技术的原理是4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g),如图是在密闭体系中研究反应条件对烟气脱硝效率的实验结果。 下列说法正确的是( ) A.从图1判断,该反应的正反应是放热反应 B.减小氨气的浓度有助于提高NO的转化率 C.从图1判断,脱硝的最佳温度约为925℃ D.从图2判断,综合考虑脱硝效率和运行成本最佳氨氮摩尔比应为2.5 解析: 选C。 由图1,升高温度,NH3浓度减小,平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,A错;减小氨气的浓度,平衡向逆反应方向移动,NO的转化率降低,B错;由图1,温度约为925℃时,NH3浓度较低且脱硝效率最高,C对;氨氮摩尔比为2.5时,虽然脱硝效率最高,但NH3浓度太大,成本过高,D错。 二、非选择题(本题包括4小题,共55分) 10.(12分)固定和利用CO2,能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。 工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法,该方法的化学方程式是CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ/mol。 某科学实验将6molCO2和8molH2充入一容积为2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如图中实线所示: 回答下列问题: (1)由图分析,在下列时间段内反应速率最快的时间段是________(填字母)。 a.0~1minb.1~3min c.3~8mind.8~11min (2)仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。 与实线相比,曲线Ⅰ改变的条件可能是________________,曲线Ⅱ改变的条件可能是________________。 (3)下列表述能表示该反应已达平衡的是______________(填序号)。 a.容器内压强不再改变 b.容器内气体的密度不再改变 c.容器内气体的平均摩尔质量不再改变 d.容器内各物质的物质的量相等 解析: (1)曲线的斜率越大,速率越大。 (2)曲线Ⅰ与实线相比较,起点相同,达到平衡所用的时间短,反应速率加快,且平衡时n(H2)大,改变的条件应是升高温度,使平衡左移;曲线Ⅱ与实线相比较,起点相同,达到平衡所用的时间短,反应速率加快,且平衡时n(H2)小,改变的条件应是增大压强,使平衡右移。 (3)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ/mol是正反应气体体积减小的放热反应。 容器内压强、气体平均摩尔质量不再改变,说明气体的总物质的量不再改变,a、c符合题意;容器的体积不变,质量不变,密度始终不变,b不符合题意;容器内各物质的物质的量相等,不一定达到平衡,d不符合题意。 答案: (1)a (2)升高温度 增大压强 (3)ac 11.(14分)氨是重要的化工产品之一,研究合成氨反应具有重要的意义。 (1)已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为N≡N946.0kJ·mol-1,H—H436kJ·mol-1,N—H390.8kJ·mol-1,写出N2(g)和H2(g)为原料合成NH3(g)的热化学方程式: ________________________________________________________________________。 (2)某小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,实验结果如图所示。 ①t1时刻改变的条件为_________________________________________________。 ②t2时刻,恒压充入氦气,t3时刻达到平衡,在图中画出t2时刻后的速率变化图像。 (3)相同温度下,A、B、C三个密闭容器,A、B恒容,C带有可自由移动的活塞K,各向其中充入如图所示反应物,初始时控制活塞K,使三者体积相等,一段时间后均达到平衡。 ①达到平衡时,A、C两个容器中NH3的浓度分别为c1、c2,则c1________c2(填“>”“<”或“=”)。 ②达到平衡时,若A、B两容器中反应物的转化率分别为α(A)、α(B),则α(A)+α(B)____1(填“>”“<”或“=”)。 解析: (1)ΔH=E(反应物的键能)-E(生成物的键能)=E(N≡N)+3E(H—H)-6E(N—H)=-90.8kJ·mol-1。 (2)①正、逆反应速率均加快,且平衡向逆反应方向移动,所以是升高温度。 ②恒压充入氦气,体积增大,各成分的浓度均减小,则正、逆反应速率均减小,由于平衡向逆反应方向移动,v逆>v正。 (3)①A为恒容,C为恒压,由于合成氨是气体体积减小的反应,所以C中气体体积减小,相对于A,C相当于增大压强,平衡正向移动,所以c1 ②若B中投入2molNH3,则平衡时,α(A)+α(B)=1,现投入4molNH3,相当于体积减小,压强增大,平衡向正反应方向移动,则此时NH3的转化率小于投入2molNH3时,所以α(A)+α(B)<1。 答案: (1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-90.8kJ·mol-1 (2)①升高温度 ② (3)①< ②< 12.(14分)(2018·石家庄高三模拟)汽车尾气中含有NO、CO和碳颗粒等有害物质,已成为某些大城市空气的主要污染源。 (1)汽车燃料中一般不含氮元素,汽缸中生成NO的原因为________________________ ________________________________________________________________________; (用化学方程式表示,为可逆反应);汽车启动后,汽缸内温度越高,单位时间内NO排放量越大,试分析其原因: ______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)治理汽车尾气中NO和CO污染的一种方法是将其转化为无害的CO2和N2,反应原理为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH<0。 某研究小组在三个容积均为5L的恒容密闭容器中,分别充入0.4molNO和0.4molCO,在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变),反应体系总压强随时间的变化如图所示: ①实验Ⅱ从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)=____________________。 ②图中三组实验从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)由大到小的顺序为____________(填实验序号)。 ③与实验Ⅱ相比,实验Ⅰ和实验Ⅲ分别仅改变一种反应条件,所改变的条件和判断的理由分别为 实验Ⅰ________________________________________________________; 实验Ⅲ________________________________________________________。 ④三组实验中CO的平衡转化率αⅠ(CO)、αⅡ(CO)和αⅢ(CO)的大小关系为________________________________________________________________________。 ⑤实验Ⅲ的平衡常数K=________。 解析: (1)氮气与氧气在高温下反应生成NO,反应方程式为N2+O2 2NO;温度升高,反应速率加快,单位时间内NO排放量大。 (2)①设参加反应的NO为xmol,则: 2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) 开始(mol)0.40.400 转化(mol)xxx0.5x 平衡(mol)0.4-x0.4-xx0.5x 恒温恒容条件下,压强之比等于物质的量之比,则(0.4+0.4)∶(0.4-x+0.4-x+x+0.5x)=320∶250,解得x=0.35,故v(NO)= =1.75×10-3mol·L-1·min-1。 ②反应速率越快,到达平衡时间越短,由图可知反应速率: Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ。 ③对比Ⅱ、Ⅰ可知,Ⅰ到达平衡时间缩短且起始压强增大,应是升高温度;对比Ⅱ、Ⅲ可知,起始和平衡时压强均不变,Ⅲ到达平衡时间缩短,应是使用催化剂。 ④根据③中分析可知,Ⅱ、Ⅲ相比,平衡不移动,故CO转化率不变,即αⅡ(CO)=αⅢ(CO)。 Ⅰ与Ⅱ相比,Ⅰ中温度较高,正反应为放热反应,平衡向逆反应方向移动,CO的转化率减小,即αⅠ(CO)<αⅡ(CO),故转化率αⅡ(CO)=αⅢ(CO)>αⅠ(CO)。 ⑤Ⅱ、Ⅲ温度相同,平衡常数相同,结合①中计算可知平衡时NO浓度为0.01mol·L-1,CO浓度为0.01mol·L-1,CO2的浓度为0.07mol·L-1,N2的浓度为0.035mol·L-1,平衡常数K= = =17150。 答案: (1)N2+O2 2NO 温度升高,反应速率加快 (2)①1.75×10-3mol·L-1·min-1 ②Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ ③升高温度;达到平衡的时间比Ⅱ缩短,起始压强增大 加催化剂;达到平衡的时间比Ⅱ缩短,平衡没有移动 ④αⅡ(CO)=αⅢ(CO)>αⅠ(CO) ⑤17150 13.(15分)(2016·高考全国卷Ⅲ)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。 回答下列问题: (1)NaClO2的化学名称为________________。 (2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323K,NaClO2溶液浓度为5×10-3mol·L-1。 反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。 离子 SO SO NO NO Cl- c/mol·L-1 8.35×10-4 6.87×10-6 1.5×10-4 1.2×10-5 3.4×10-3 ①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式: __________________________。 增加压强,NO的转化率________(填“提高”“不变”或“降低”)。 ②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐________(填“增大”“不变”或“减小”)。 ③由实验结果可知,脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。 原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是____________________________ ________________________。 (3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。 ①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变”或“减小”)。 ②反应ClO +2SO ===2SO +Cl-的平衡常数K表达式为____________________。 (4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。 ①从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_______________________ ________________________________________________________________________。 ②已知下列反应: SO2(g)+2OH-(aq)===SO (aq)+H2O(l) ΔH1 ClO-(aq)+SO (aq)===SO (aq)+Cl-(aq) ΔH2 CaSO4(s)===Ca2+(aq)+SO (aq) ΔH3 则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)===CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)的ΔH=________________________________________________________________________。 解析: (1)NaClO2中氯元素的化合价为+3,NaClO2的名称是亚氯酸钠。 (2)①NaClO2溶液脱硝过程中,NO转化为NO 、NO ,主要转化为NO ,书写离子方程式时运用得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒,得到4NO+3ClO +4OH-===4NO +2H2O+3Cl-。 上述反应是气体分子数减小的反应,增大压强有利于反应正向进行,使NO的转化率提高。 ②根据上述反应可知,随着吸收反应的进行,溶液中c(H+)逐渐增大,pH逐渐减小。 ③由实验结果看出,溶液中含硫离子的浓度大于含氮离子的浓度,所以脱硫反应速率大于脱硝反应速率。 这可能是因为NO溶解度较低、脱硝反应活化能较高等。 (3)①纵坐标是平衡分压的负对数,反应温度升高,SO2和NO的平衡分压的负对数减小,即平衡分压增大,说明平衡逆向移动,所以平衡常数减小。 ②根据平衡常数表达式的规则书写即可。 (4)①如果使用Ca(ClO)2,则生成的SO 会与Ca2+结合,生成CaSO4沉淀,促使脱硫反应正向进行,提高SO2的转化率。 ②设三个反应依次是a、b、c,根据盖斯定律,由a+b-c得SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)===CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq) ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3。 答案: (1)亚氯酸钠 (2)①4NO+3ClO +4OH-===4NO +2H2O+3Cl- 提高 ②减小 ③大于 NO溶解度较低(或脱硝反应活化能较高) (3)①减小 ② (4)①形成CaSO4沉淀,反应平衡向产物方向移动,SO2转化率提高 ②ΔH1+ΔH2-ΔH3
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