高考化学重庆专用二轮复习练习27.docx
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高考化学重庆专用二轮复习练习27
第7讲 化学反应速率和化学平衡
一、小题对点练
一、化学反应速率及其影响因素
1.下列有关化学反应速率的说法正确的是
( )。
A.一个可逆反应,正反应速率一定大于或等于逆反应速率
B.可逆反应的正反应速率是用反应物来表示的,逆反应速率是用生成物来表示的
C.可逆反应的反应速率变化时,化学平衡并不一定移动
D.当一个可逆反应达到反应限度时,加入催化剂,化学反应速率不变
解析 A项,如果可逆反应向逆反应方向进行,则正反应速率小于逆反应速率,A错;B项,正、逆反应速率均可以用反应物或生成物来表示,B错;如果反应前后气体的总物质的量不变,则加压后反应速率加快,但平衡不移动,加入催化剂,虽然反应速率增大,但平衡也不发生移动,C正确,D错误。
答案 C
2.一定条件下,分别对反应C(s)+CO2(g)
2CO(g)(正向吸热)进行如下操作(只改变该条件):
①升高反应体系的温度;②增加反应物C的用量;③缩小反应体系的体积;④减少体系中CO的量。
上述措施中一定能使反应速率显著变大的是
( )。
A.②③④B.①③④C.①②D.①③
解析 碳是固体,增加固体的用量不改变反应速率;减少CO的量,反应速率减小,升高温度,减小反应体系的体积,增大压强,反应速率均增大。
答案 D
3.为探讨反应X+Y
Z中反应速率与反应物浓度的关系,实验测得X、Y的初始浓度(用c表示,单位为mol·L-1)与生成物Z的浓度达到0.0042mol·L-1时所需的时间:
(单位为s)如表所示。
下列关于该反应的反应速率的判断,正确的是
( )。
实验编号
c(X)
c(Y)
所需时间
1
0.10
0.10
0.60
2
0.20
0.10
0.15
3
0.20
0.05
0.30
A.与c(X)成正比且与c(Y)成正比
B.与c(X)成正比且与c(Y)无关
C.与c2(X)成正比且与c(Y)成正比
D.与c2(X)成正比且与c(Y)成反比
解析 对比实验1和实验2两组数据可知,X的物质的量浓度增加1倍,而达到平衡的时间缩短为原来的
,故反应速率与c2(X)成正比,对比实验2和实验3两组数据可知,Y的物质的量浓度变为原来的
,达到平衡的时间增加1倍,故化学反应速率与c(Y)成正比,C项正确。
答案 C
二、化学平衡状态及其移动原理
4.下列说法正确的是
( )。
A.体系中气体的密度发生变化,说明反应没有达到平衡状态
B.体系中各组分的体积分数发生变化,说明平衡发生了移动
C.ΔS>0的反应一定是自发反应
D.反应达到平衡状态时,正、逆反应速率均为0
解析 对于反应前后气体分子数相等的反应,达到平衡时增大或减小压强,气体的密度发生了变化,而该反应仍处于平衡状态,A项错误;体系中各组分的体积分数发生变化,即各组分的量发生了变化,平衡发生了移动,B项正确;由ΔG=ΔH-TΔS可知,当ΔS>0,ΔH>0时,该反应不一定能自发进行,C项错误;反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,但均不为0,D项错误。
答案 B
5.对处于化学平衡的体系,关于化学平衡与化学反应速率的因果关系正确的是
( )。
选项
因
果
A
化学反应速率变化
化学平衡一定发生移动
B
化学平衡不移动
化学反应速率一定是在催化剂存在下发生变化
C
正反应进行的程度大
正反应速率一定大
D
化学平衡发生移动
化学反应速率一定发生不同程度的变化
解析 A项,若v正、v逆同等程度地变化(如使用催化剂),则平衡不移动,错误;B项,对于反应前后气体分子数不变的反应,增大压强,v正、v逆均增大,但v正=v逆,平衡不发生移动,错误;C项,反应进行的程度与反应速率的大小无必然联系,错误。
答案 D
6.(2014·南岸区检测)下列说法正确的是
( )。
A.工业生产硫酸中采用高温可提高二氧化硫的转化率
B.合成氨工业中,适当高的温度既可以提高反应速率,又可以使催化剂的活性最大
C.用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳气体,升高温度可使吸收速率加快
D.酯化反应是一个可逆的吸热反应,故温度越高越有利于生成酯
解析 A项,二氧化硫的催化氧化是一个放热反应,采用高温会使其转化率降低,A错;C项,升温后二氧化碳的溶解度会降低,使吸收速率减慢,C错;D项,适当升温,平衡正向移动,有利于酯的生成,但温度过高会发生副反应,D错。
答案 B
三、速率和平衡图像的分析及相关计算
7.(2014·重庆理综,7)在恒容密闭容器中通入X并发生反应:
2X(g)
Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是
( )。
A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)=
mol·L-1·min-1
C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小
解析 温度为T1时,反应先达到平衡,反应速率快温度高,则T1>T2,温度升高,反应物浓度c(X)增大,则平衡逆向移动,正反应为放热反应。
A项,M点相对于W点,反应物浓度c(X)较大,反应正向进行的程度小,则反应放出的热量少,错误;B项,T2下,在0~t1时间内,v(Y)=
v(X)=
mol·L-1·min-1,错误;C项,由于cN(X)>cM(X),则cN(Y)
答案 C
8.(2014·重庆铜梁中学模拟)将1molCO和2molH2充入一容积为1L的密闭容器中,分别在250℃、T℃发生反应:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH=akJ/mol,如图。
下列分析中正确的是
( )。
A.250℃时,0~10minH2反应速率0.015mol/(L·min)
B.平衡时CO的转化率:
T℃时小于250℃
C.其他条件不变,若减小容器体积,CO体积分数增大
D.由图知a<0,且平衡常数K:
T℃时大于250℃
解析 A项,Δn(H2)=2Δn(CH3OH)=2×0.15mol=0.3mol,v(H2)=
=0.03mol/(L·min),错误;B项,温度由T℃→250℃,n(CH3OH)减小,说明平衡向逆反应方向移动,平衡时CO的转化率减小,即平衡时CO的转化率:
T℃时大于250℃,错误;C项,其他条件不变,若减小容器体积,即增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,即正向移动,CO体积分数减小,错误;D项,250℃时,可逆反应首先达到平衡,说明T℃<250℃,T℃→250℃,温度升高,平衡向逆反应方向移动,平衡常数K变小,正反应为放热反应,ΔH<0,即a<0,正确。
答案 D
9.(2014·成都模拟)氨的催化氧化过程主要有以下两个反应:
(ⅰ)4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.5kJ·mol-1
(ⅱ)4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1267kJ·mol-1
测得温度对NO、N2产率的影响如下图所示。
下列说法错误的是
( )。
A.升高温度,反应(ⅰ)和(ⅱ)的平衡常数均减小
B.840℃后升高温度,反应(ⅰ)的正反应速率减小,反应(ⅱ)的正反应速率增大
C.900℃后,NO产率下降的主要原因是反应(ⅰ)平衡逆向移动
D.400~700℃,N2产率降低的主要原因是反应(ⅱ)平衡逆向移动
解析 A项,反应(i)和(ii)均为正反应方向放热的反应,升高温度反应(i)和(ii)均向左移动,平衡常数均减小,正确;B项,升高温度,化学反应速率加快,反应(i)和(iii)正反应速率均增大,错误;C项,900℃后,随着温度升高,反应(i)平衡逆向移动,NO的产率下降,正确;D项,400℃时反应(ii)处于平衡状态,随着温度升高,反应(ii)的化学平衡逆向移动,N2产率降低,正确。
答案 B
10.(2014·重庆城口中学模拟)900℃时,向2.0L恒容密闭容器中充入0.40mol乙苯,发生反应:
(g)+H2(g) ΔH=akJ·mol-1。
经一段时间后达到平衡。
反应过程中测定的部分数据见下表:
时间/min
0
10
20
30
40
n(乙苯)/mol
0.40
0.30
0.24
n2
n3
n(苯乙烯)/mol
0.00
0.10
n1
0.20
0.20
下列说法正确的是
( )。
A.前20min,v(H2)=0.008mol·L-1·min-1
B.若保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(乙苯)=0.08mol·L-1,则a<0
C.保持其他条件不变,向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂,则乙苯的转化率为50%
D.相同温度下,起始时向容器中充入0.10mol乙苯、0.30mol苯乙烯和0.30molH2,达到平衡前v正>v逆
解析 A项,乙苯前20min减少0.40mol-0.24mol=0.16mol,则H2增加0.16mol,平均反应速率v(H2)=
=0.004mol·L-1·min-1,A错;B项,由表格中数据知,平衡时乙苯的物质的量为0.20mol,浓度为0.10mol·L-1,若保持其他条件不变,升高温度乙苯浓度变为0.08·mol·L-1,则表明升温平衡正向移动,即正反应为吸热反应,故a>0,B错;C项,原平衡时乙苯的转化率为50%,因为是恒容容器,充入不反应的水蒸气后平衡不移动,故乙苯的转化率仍为50%,正确;D项,由表格中的数据可计算得900℃下平衡常数=0.1,而
=0.45>0.1,故反应起始向逆反应方向进行,即达平衡前v正 答案 C 二、大题冲关练 11.CO是生产羰基化学品的基本原料,850℃时,在恒容密闭容器中通入CO和H2O(g),发生反应: CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) ΔH<0,测定浓度随时间的关系如下表: t/min c(CO)/mol·L-1 c(H2O)/mol·L-1 0 0.30 0.20 2 0.10 3 0.18 4 0.08 回答下列问题。 (1)t=3min时,v(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。 (2)0~2min,CO的平均反应速率为___________________________。 (3)反应达到平衡时,CO的转化率为________;该温度下反应的平衡常数为________。 (4)850℃时,在体积可变的密闭容器中,以下表中物质不同的起始浓度进行反应,达到平衡时CO的转化率与原平衡相同的是________(填字母序号)。 c(CO)/mol·L-1 c(H2O)/mol·L-1 c(H2)//mol·L-1 c(CO2)/mol·L-1 a 2 1 1 1 b 0.6 0.4 0 0 c 0.2 0 0.1 0.1 d 1 1 1 1 解析 (1)从表中数据分析知,3min时,c(CO)减少了0.30mol·L-1-0.18mol·L-1=0.12mol·L-1,则c(H2O)也减少了0.12mol·L-1,所以3min时,c(H2O)=0.20mol·L-1-0.12mol·L-1=0.08mol·L-1,而4min时,c(H2O)仍为0.08mol·L-1,所以在3min时,反应已达平衡,则v(正)=v(逆)。 (2)v(CO)=v(H2O)=(0.20-0.10)mol·L-1/2min=0.05mol·L-1·min-1。 (3)平衡时,c(CO)的浓度为0.18mol·L-1,故CO的转化率为40%。 平衡时,c(CO)=0.18mol·L-1,c(H2O)=0.08mol·L-1,c(H2)=c(CO2)=0.12mol·L-1,K= =1。 (4)分析可知,只要起始时c(CO)∶c(H2O)=3∶2,且H2和CO2的浓度均为0,平衡时CO的转化率即相等,a虽然与原平衡等效,但CO的转化率不等。 b起始浓度符合c(CO)∶c(H2O)=3∶2,CO的转化率相等。 c和d与原平衡不等效。 答案 (1)= (2)0.05mol·L-1·min-1 (3)40% 1 (4)b 12.(2014·重庆高三考前模拟)金属钨用途广泛,主要用于制造硬质或耐高温的合金,以及灯泡的灯丝。 高温下,在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨,其总反应为: WO3(s)+3H2(g) W(s)+3H2O(g) 请回答下列问题: (1)上述反应的化学平衡常数表达式为________。 (2)某温度下反应达平衡时,H2与水蒸气的体积比为2∶3,则H2的平衡转化率为________;随温度的升高,H2与水蒸气的体积比减小,则该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)上述总反应过程大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表所示: 温度 25℃~550℃~600℃~700℃ 主要成分 WO3 W2O5 WO2 W 第一阶段反应的化学方程式为____________________________; 580℃时,固体物质的主要成分为________;假设WO3完全转化为W,则三个阶段消耗H2物质的量之比为________。 (4)已知: 温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g): WO2(s)+2H2(g) W(s)+2H2O(g) ΔH=+66.0kJ·mol-1 WO2(g)+2H2(g) W(s)+2H2O(g) ΔH=-137.9kJ·mol-1 则WO2(s) WO2(g)的ΔH=________。 (5)钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为: W(s)+2I2(g) WI4(g)。 下列说法正确的有________。 a.灯管内的I2可循环使用 b.WI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上 c.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长 d.温度升高时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢 解析 (1)书写平衡常数表达式时,固体物质不写出。 (2)由反应方程式知,消耗的H2与生成的水的物质的量相等,故H2的平衡转化率为3÷(2+3)×100%=60%;升高温度,H2与水蒸气的体积比减小,说明升温时平衡向右移动,故正反应吸热。 (3)先写出WO3+H2→W2O5+H2O,然后配平即可得到第一阶段的化学方程式;2WO3+H2 W2O5+H2O。 580℃时,固体为W2O5、WO2的混合物;由2WO3+H2 W2O5+H2O、W2O5+H2 2WO2+H2O、WO2+2H2 W+2H2O知,三个阶段消耗的氢气的物质的量之比为1∶1∶4。 (4)观察所给三个热化学方程式知,用前一个已知热化学方程式减去后一个已知热化学方程式就可以得到WO2(s) WO2(g) ΔH=+203.9kJ·mol-1。 (5)由所给化学方程式知,挥发的W与I2结合形成气态WI4,由于气体运动的结果,WI4会与还没有挥发的W接触,在高温下WI4分解生成的W(及I2)附着在还没有挥发的W上,故a、b对;灯管壁温度较低,WI4不会分解,c错;升高温度,也能加快W与I2的反应速率,d错。 答案 (1)K= (2)60% 吸热 (3)2WO3+H2 W2O5+H2O W2O5、WO2 1∶1∶4 (4)+203.9kJ·mol-1 (5)a、b 13.(2014·天津理综,10)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1 一种工业合成氨的简易流程图如下: (1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。 一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式: ___________________。 (2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下: ①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.4kJ·mol-1 ②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2kJ·mol-1 对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是________。 a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强 利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。 若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为________。 (3)图1表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。 根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数: ________。 (4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。 (5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。 简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法: ________________。 解析 (1)依据题意,NH4HS被空气中氧气氧化,将-2价S元素氧化成S,同时生成一水合氨,其反应方程式为2NH4HS+O2 2NH3·H2O+2S↓。 (2)结合反应特点,正反应方向是气体物质的量增大的吸热反应,若要加快反应速率又增加H2的百分含量,可升高温度,a项正确;增加水蒸气浓度,能加快反应速率,使平衡正向移动,但H2增加的量没有水蒸气增加的量多,H2的百分含量减少,b项错误;加入催化剂平衡不移动,H2的百分含量不变,c项错误;降低压强反应速率减慢,d项错误。 根据“三段式”法有: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 开始(mol)0.200.8 转化(mol)xxx 一定时间(mol)0.2-xx0.8+x 则0.2-x+x+0.8+x=1.18,解得x=0.18,故CO转化率为 ×100%=90%。 (3)根据“三段式”法有 N2 + 3H2 2NH3 开始(mol)130 转化(mol)x3x2x 平衡(mol)1-x3-3x2x ×100%=42%,解之,x= , 所以N2的平衡体积分数 ×100%=14.5%。 (4)由于N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,反应开始时,温度大于零,随着反应进行,达到平衡前NH3的物质的量增加,达到平衡后,温度升高,平衡逆向移动,NH3的物质的量将减少,图示见答案。 (5)根据流程图可知,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤见Ⅳ(热交换),用合成氨放出热量对N2和H2进行预热。 合成氨的正反应是气体物质的量减少的放热反应,为提高合成氨原料总转化率,又不降低反应速率,可采取对原料加压、分离液氨,使化学平衡正向移动,同时对未反应的N2、H2循环使用,提高原料转化率。 答案 (1)2NH4HS+O2 2NH3·H2O+2S↓ (2)a 90% (3)14.5% (4) (5)Ⅳ 对原料气加压,分离液氨未反应的N2、H2循环使用
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