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1、专题七化学反应速率和化学平衡【考情探究】课标解读内容化学反应速率化学平衡化学反应进行的方向化学平衡的相关计算解读1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法2.了解反应活化能的概念,了解催化剂的重要作用3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响,能用相关理论解释其一般规律1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立2.掌握化学平衡的特征3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律4.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用1.能正确计算化学反应的转化率()2.了解化学平衡常数(K)的含义,能利用化学平衡常数
2、进行相关计算考情分析本专题主要结合实际生产命题,以定性、定量相结合的方式综合考查化学反应速率和化学平衡,包括化学反应速率的计算、影响化学平衡的因素及规律、平衡状态的判断、平衡常数和转化率的计算,同时渗透对计算能力、数形结合能力、语言组织能力等的考查。考查学生对信息的提取、应用能力备考策略本专题涉及化学反应速率、化学平衡的相关计算及化学平衡移动的影响因素,主要考查学生运用图表、图形分析和解决化学问题的能力【真题探秘】【基础集训】考点一化学反应速率1.可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的v-t图像如图1所示,若其他条件不变,只是在反应前加入合适的催化剂,则其v-t图像如图2所示。
3、以下说法中正确的是()a1a2a1b2b1t2t1=t2两图中阴影部分面积相等图2中阴影部分面积更大A.B. C.D.答案C2.工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成固态半导体材料氮化镓(GaN)的同时有氢气生成。反应中,每生成3 mol H2放出30.8 kJ的热量。在恒温恒容密闭体系内进行上述反应,下列有关表达正确的是()A.图像中如果纵轴为正反应速率,则t时刻改变的条件可以为升温或加压B.图像中纵轴可以为镓的转化率C.图像中纵轴可以为化学反应速率D.图像中纵轴可以为体系内混合气体的平均相对分子质量答案A3.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H=-198 kJmol-1,在V2O5
4、存在时,该反应的机理为V2O5+SO2 2VO2+SO3(快),4VO2+O2 2V2O5(慢)。下列说法中正确的是()A.反应速率主要取决于V2O5的质量B.VO2是该反应的催化剂C.逆反应的活化能大于198 kJmol-1D.增大SO2的浓度可显著提高反应速率答案C4.已知反应A2(g)+2B2(g) 2AB2(g)H0,T温度下的部分实验数据为:t(s)050100150c(X2O5)(mol/L)4.002.502.002.00下列说法不正确的是()A.T温度下的平衡常数K=64,100 s时X2O5的转化率为50%B.50 s内X2O5的分解速率为0.03 mol/(Ls)C.T1温
5、度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1T2,则K1K2D.若只将恒容改变为恒压,其他条件都不变,则平衡时X2O5的转化率和平衡常数都不变答案D7.某温度下,对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJ/mol,N2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是()A.将1 mol氮气、3 mol氢气置于1 L密闭容器中发生反应,放出的热量为92.4 kJB.平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)”“”或“=”)。(4)已知:H1”“”或“=”)5 min时的气体压强。(5)一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应和反应,达到平衡后缩小容器
6、容积,重新达到平衡后,Cl2的平衡转化率(填“增大”“减小”或“不变”),理由为 。答案(1)ClSCl(2)2b+d-a-c(3)BDB、D两点对应的状态下,用同一物质表示的正、逆反应速率相等(其他合理答案也可)(4)”“”“”“(2)4.31013(3)S(l)+O2(g)SO2(g)H=-529 kJmol-1(4)(5)0,达到甲平衡。在仅改变某一条件后,达到乙平衡,对此过程的分析正确的是()A.图是升高温度的变化情况B.图是扩大容器体积的变化情况C.图是增大压强的变化情况D.图是升高温度的变化情况答案A2.(2019江西赣州月考,14)碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3,简称 DMC)
7、是一种应用前景广泛的新材料。在密闭容器中按n(CH3OH)n(CO2)=21 投料直接合成 DMC,反应方程式为2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)。一定条件下, 平衡时CO2 的转化率如图所示。下列说法中不正确的是()A.该反应的正反应为放热反应B.压强p2p1C.X 点对应的平衡常数为 0.1D.X、Y、Z 三点对应的初始反应速率的关系为ZYX答案C3.(2019湖南永州月考,14)80 时,NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)。该温度下,在甲、乙、丙三个体积相等且恒容的密闭容器中,投入NO2和SO2,起始浓度如下表所示,其中甲经 2 m
8、in达平衡时,NO2的转化率为50%。下列说法正确的是()起始浓度甲乙丙c(NO2)/(molL-1)0.100.200.20c(SO2)/(molL-1)0.100.100.20A.容器甲中的反应在前2 min的平均速率v(SO2)=0.10 molL-1min-1B.达到平衡时,容器丙中正反应速率与容器甲相等C.温度升至90 ,上述反应平衡常数为1.56,则反应的H0D.容器乙中若起始时改充0.10 molL-1NO2和0.20 molL-1SO2,达到平衡时c(NO)与原平衡不相同答案C4.(2018湖北黄冈调研,12)已知反应:CH2CHCH3(g)+Cl2(g) CH2CHCH2Cl
9、(g)+HCl(g)。在一定压强下,按=向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时,丙烯的体积分数()与温度(T)、的关系,图乙表示逆反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是()A.图甲中,21B.图乙中,A线表示逆反应的平衡常数C.温度为T1、=2时,Cl2的转化率为50%D.若在恒容绝热装置中进行上述反应,达到平衡时,装置内的气体压强将增大答案C5.(2018福建厦门质检,28节选)甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H1.CO2(g)+H2(g)
10、CO(g)+H2O(g)H2.CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)H3回答下列问题:(1)已知反应中相关化学键键能数据如下:化学键HHCOHOE/(kJmol-1)4368031 076465由此计算H2=kJmol-1。已知H3=+99 kJmol-1,则H1=kJmol-1。(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如下图所示。温度为470 K时,图中P点(填“是”或“不是”)处于平衡状态。在490 K之前,甲醇产率随着温度升高而增大的原因是;490 K之后,甲醇产率下降的原因是。答案(1)+36-63(2)不是温度越高化
11、学反应速率越快升高温度,反应逆向移动,催化剂活性降低【应用集训】1.(2018湖北武汉调研,11)一定温度下,密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示。下列有关说法正确的是()A.t2时改变的条件是:只加入一定量的SO2B.在t1时平衡常数K1大于t3时平衡常数K3C.t1时平衡混合气的M1大于t3时平衡混合气的M3D.t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数答案D2.(2019江西南昌一模,28)乙酸制氢具有重要意义:热裂解反应:CH3COOH(g) 2CO(g)+2H2(g)H=+2
12、13.7 kJmol-1脱羧基反应:CH3COOH(g) CH4(g)+CO2(g)H=-33.5 kJmol-1(1)请写出CO与H2甲烷化的热化学方程式: 。(2)在密闭容器中,利用乙酸制氢,选择的压强为(填“较大”或“常压”)。其中温度与气体产率的关系如图:约650 之前,脱羧基反应活化能低,速率快,故氢气产率低于甲烷;650 之后氢气产率高于甲烷,理由是随着温度升高,热裂解反应速率加快,同时。保持其他条件不变,在乙酸气中掺杂一定量水,氢气产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示:。(3)若利用合适的催化剂控制其他副反应,温度为T K时达到平衡,总压强为p kPa,热裂解反应消耗
13、乙酸20%,脱羧基反应消耗乙酸60%,乙酸体积分数为(计算结果保留1位小数);脱羧基反应的平衡常数Kp为kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。答案(1)2CO(g)+2H2(g) CH4(g)+CO2 (g)H=-247.2 kJmol-1(2)常压热裂解反应正向移动,而脱羧基反应逆向移动CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2 (g)(3)9.1%0.8p3.(2018安徽合肥二模,28)工业废气、汽车尾气排放出的NOx、SO2等是形成酸雨的主要物质,其综合治理是当前重要的研究课题。.NOx的消除。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生反应
14、:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)H。(1)已知:CO燃烧热的H1=-283.0 kJmol-1,N2(g)+O2(g) 2NO(g)H2=+180.5 kJmol-1,则H=。(2)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO的含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图所示。以下说法中正确的是(填字母)。A.两种催化剂均能降低活化能,但H不变B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响C.曲线中的催化剂适用于450 左右脱氮D.曲线中催化剂脱氮率比曲线中的高若低于200 ,图中
15、曲线脱氮率随温度升高变化不大的主要原因为。.SO2的综合利用(3)某研究小组对反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)H”“=”或“T2B.a点的反应速率小于c点的反应速率C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D.b点时二聚体的浓度为0.45 molL-1(4)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2,结构简式为,后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为,总反应为。电解制备需要在无水条件下进行,原因为。答案(1)89.3(2)40%3.56104BD(
16、3)CD(4)Fe电极 水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)212.(2017课标,28,14分)砷(As)是第四周期A族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题:(1)画出砷的原子结构示意图。(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式。该反应需要在加压下进行,原因是。(3)已知:As(s)+32H2(g)+2O2(g) H3AsO4(s)H1H2(g)+12O2(g) H2O(l)H22As(s)+52O2
17、(g) As2O5(s)H3则反应As2O5(s)+3H2O(l) 2H3AsO4(s)的H=。(4)298 K时,将20 mL 3x molL-1 Na3AsO3、20 mL 3x molL-1 I2和20 mL NaOH溶液混合,发生反应:AsO33-(aq)+I2(aq)+2OH-(aq) AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO43-)与反应时间(t)的关系如图所示。下列可判断反应达到平衡的是(填标号)。a.溶液的pH不再变化b.v(I-)=2v(AsO33-)c.c(AsO43-)/c(AsO33-)不再变化d.c(I-)=y molL-1tm时,v正v逆
18、(填“大于”“小于”或“等于”)。tm时v逆tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是。若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为。答案(1)(2)2As2S3+5O2+6H2O 4H3AsO4+6S增加反应物O2的浓度,提高As2S3的转化速率(3)2H1-3H2-H3(4)a、c大于小于tm时生成物浓度较低4y3(x-y)2 (molL-1)-113.(2016四川理综,11,16分)资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3MgCO3。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案,制备具有重要工业用途的CaCO3、M
19、g(OH)2、P4和H2,其简化流程如下:NH4NO3 (NH4)2SO4 SiO2、C已知:Ca5(PO4)3F在950 不分解;4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C 2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4请回答下列问题:(1)950 煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是。(2)实验室过滤所需的玻璃仪器是。(3)NH4NO3溶液能从磷矿中浸取出Ca2+的原因是 。(4)在浸取液中通入NH3,发生反应的化学方程式是 。(5)工业上常用磷精矿Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸。已知25 ,101 kPa时:CaO(s)+H2SO4(l) CaSO4(s)+H2O(l)H=-271
20、kJ/mol5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g) Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)H=-937 kJ/mol则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是。(6)在一定条件下CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),当CO与H2O(g)的起始物质的量之比为15,达平衡时,CO转化了56。若a kg含Ca5(PO4)3F(相对分子质量为504)的质量分数为10%的磷尾矿,在上述过程中有b%的Ca5(PO4)3F转化为P4,将产生的CO与H2O(g)按起始物质的量之比13混合,则在相同条件下达平衡时能产生H2kg。答案(1)CO2(2)漏斗、烧杯、玻璃棒(3
21、)NH4+水解使溶液呈酸性,与CaO、Ca(OH)2反应生成Ca2+(4)MgSO4+2NH3+2H2O Mg(OH)2+(NH4)2SO4(5)Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l) 5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g)H=-418 kJ/mol(6)ab44 80014.(2016浙江理综,28,15分)催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H1=-53.7 kJmol-1CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)H2某实验室控制CO2和H2初始投料比为12.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:T(K)催化剂CO2转化率(%)甲醇选择性(%)543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115.339.1553Cat.212.071.6【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醇的百分比已知:CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0 kJmol-1和-285.8 kJmol-1H2O(l) H2O(g)H3=+44.0 kJmol-1