2019版高考化学大一轮复习专题8化学反应速率和化学平衡专项突破练(考试专用)

1、专项突破练(四)加试题中的化学反应速率和化学平衡1(2017浙江名校协作体高三上学期考试)为应对全球石油资源日益紧缺，提高煤的利用效率，我国开发了煤制烯烃技术，并进入工业化试验阶段。(1)煤气化制合成气(CO和H2)已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1131.3kJmol12C(s)2H2O(g)=CO(g)2H2(g)H290kJmol1则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是_。(2)由合成气制甲醇：合成气CO和H2在一定条件下能发生如下反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。在容积均为VL的甲、乙、丙三个密闭容器中分别充入amolCO和2amolH2

2、，三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到tmin时CO的体积分数如图所示，此时三个容器中一定处在化学平衡状态的是_(填“T1”或“T2”或“T3”)；该温度下的化学平衡常数为_(用a、V表示)。(3)由甲醇制烯烃主反应：2CH3OHC2H42H2Oi3CH3OHC3H63H2Oii副反应：2CH3OHCH3OCH3H2Oiii某实验室控制反应温度为400，在相同的反应体系中分别填装等量的两种催化剂(Cat.1和Cat.2)，以恒定的流速通入CH3OH，在相同的压强下进行两种催化剂上甲醇制烯烃的对比研究。得到如下实验数据：(选择性：转化的

3、甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)-1-下列说法错误的是_。A反应进行一段时间后甲醇的转化率下降，可能的原因是催化剂失活，工业生产中需定期更换催化剂B使用Cat.2反应2h后乙烯和丙烯的选择性下降，可能的原因是生成副产物二甲醚C使用Cat.1产生的烯烃主要为丙烯，使用Cat.2产生的烯烃主要为乙烯D不管使用Cat.1还是使用Cat.2，都能提高活化分子的百分数在上图中分别画出反应i在无催化剂、有Cat.1、有Cat.2三种情况下“反应过程能量”示意图。2答案(1)CO(g)H2O(g)=CO(g)H2(g)-2-H41.3kJmol1(2)T39V2/2a2(3)C3a2n322解析(1)已知C(

4、s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1131.3kJmol1，C(s)2H2O(g)=CO(g)2H2(g)H290kJmol1，由盖斯定律可知，得到CO(g)H2O(g)=CO(g)H2(g)H90kJmol1131.3kJmol141.3kJmol1。(2)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0，该反应正反应为放热反应，根据图像，T1中的状态转变成T2中的状态，CO百分含量减小，说明平衡正向移动，说明T1未达平衡状态，T2中的状态转变成T3中的状态，CO百分含量增大，说明平衡逆向移动，说明T2可能达平衡状态，一定达到化学平衡状态的是T3；CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始物

5、质的量/mola2a0变化物质的量/moln2nn平衡物质的量/molan2a2nnan平衡时CO的体积分数为100%20%，解得：2a3V29V2n3a，此温度下平衡常数Ka2a2。2aV32V(3)当催化剂失活后，副产物增多，甲醇的转化率下降，需要及时更换催化剂，A正确；使用Cat.2时，随反应的不断进行，生成的副产物二甲醚增多，导致生成乙烯和丙烯的选择性下降，B正确；由图示可知，使用Cat.1时丙烯与乙烯的比值随时间增长不断减小，说明乙烯增多，即使用Cat.1时主要生成乙烯，而使用Cat.2时，产物中乙烯的含量明显大于丙烯，可见使用Cat.2时产生的烯烃也主要为乙烯，C错误；使用催化剂能

6、降低反应活化能，提高活化分子的百分数，D正确。从图中数据分析，在催化剂Cat.1的作用下，甲醇的转化率更大，说明催化剂Cat.1对反应i催化效果更好，催化剂能降低反应的活化能，说明使用催化剂Cat.1的反应过程中活化能更低，故反应过程能量图为-3-2(2017浙江“超级全能生”选考科目8月联考)煤的气化得CO和H2，在催化剂存在条件下进一步合成甲醇(反应)，并同时发生反应。.CO(g)2H2(g).CO(g)H2(g)CH3OH(g)H181kJmol1C(s)H2O(g)H22已知：2C(s)O2(g)=2CO(g)H3221kJmol1H2O(g)=HO(l)H444.0kJmol1H2的

7、标准燃烧热为285.8kJmol1反应过程中催化剂对选择性会产生影响，甲醇选择性是指转化的CO中生成甲醇的百分比。请回答：(1)反应中H2_kJmol1。(2)为减弱副反应的发生，下列采取的措施合理的是_。A反应前加入少量的水蒸气B增压C降低反应温度D使用合适催化剂，平衡前提高甲醇的选择性(3)在常压下，CO和H2的起始加入量为10mol、14mol，容器体积为10L，选用Cu/NiO催化剂，升高温度在450时测得甲醇的选择性为80%，CO的转化率与温度的关系如图所示，则此温度下反应的平衡常数K_，并说明CO的转化率随温度升高先增大后减小的原因：_。(4)350时甲醇的选择性为90%，其他条件

8、不变，画出350时甲醇的物质的量随时间的变化曲线。答案(1)131.3(2)AD(3)3.2在150至350时，反应、未达到平衡，随温度升高，CO转化率增大，350后，反应、已达到平衡，两反应均放热，平衡逆向移动，-4-CO转化率减小(4)22解析(1)本题考查热化学反应方程式的计算，2C(s)O2(g)=2CO(g)，H2O(g)=HO(l)，H2(g)1/2O2(g)=HO(l)H5285.8kJmol1，根据根据盖斯定律，/2，H2131.3kJmol1。(2)加入少量的水蒸气，增加的生成物的浓度，平衡向逆反应方向进行，CO和H2的量增加，反应向正反应方向进行，A正确；增大压强，反应向正

9、反应方向进行，不利于甲醇的生成，B错误；两个反应都是放热反应，降低温度，平衡都向正反应方向移动，不利于甲醇的生成，C错误；根据信息，使用合适的催化剂，提高甲醇的选择性，有利于甲醇的生成，D正确。(3)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始/mol10140变化/mol1050%80%842根据信息，有1molCO和1molH参与反应，因此达到平衡时，CO和H2的物质的量都是5mol，甲醇的物质的量为4mol，根据平衡常数的表达式，KcCH3OH，代入数值解得KcCOc2H23.2，在150350时，反应、未达到平衡，随温度升高，CO转化率增大，350后反应、已达到平衡，两反应均放热，平衡逆

10、向移动，CO转化率减小。(4)根据(3)的分析，当350时，甲醇的选择性为90%，达到平衡n(CH3OH)6.3mol，即图像为。3(2017浙江“七彩阳光”新高考研究联盟高三下学期联考)已知在298K和101kPa条件下，有如下反应：2反应：C(s)O2(g)=CO(g)H1393.5kJmol1反应：2C(s)O2(g)=2CO(g)H2221kJmol1-5-反应：N2(g)O2(g)=2NO(g)H3180.5kJmol1试回答下列问题：(1)汽车尾气净化原理为反应：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H_，该反应能自发进行的条件是_(填“高温”“低温”或“任意温度”)。(

11、2)如果在一定温度下，体积为2L的密闭容器中发生化学反应，04min各物质物质的量的变化如下表所示：时间物质(mol)NOCON2CO2起始0.41.02min末4min末2.00.81.61.6求02min内用CO来表示的平均反应速率v(CO)_。试计算该温度下反应的化学平衡常数K_。(3)若一定温度下，在容积可变的密闭容器中，上述反应达到平衡状态，此时容积为3L,c(N2)随时间t的变化曲线x如图所示。若在t2min时改变一个条件，c(N2)随反应时间t的变化如曲线y所示，则改变的条件是_。若在t2min时升高温度，t3min时重新达到平衡，请在图中画出在t2t4内c(N2)的变化曲线。答

12、案(1)746.5kJmol1低温(2)0.1molL1min11.6(3)快速将容器体积由3L压缩到2L解析(1)根据盖斯定律可知反应由(反应2反应反应)得到，则H(393.5kJmol1)2(221kJmol1)180.5kJmol1746.5kJmol1；由GH-6-TS0，其中H0、S0，可知该反应在低温下能自发进行。(2)02min内N2变化物质的量：1.0mol0.80mol0.2mol，则CO变化物质的量为0.4mol，用CO来表示的平均反应速率v(CO)0.4mol2L2min0.1molL1min1；24min时CO2的物质的量没有发生变化，可知2min时反应已达到平衡，此时

13、：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)起始量/mol0.41.61.02.0变化量/mol0.40.40.20.4平衡量/mol0.82.00.81.6平衡浓度/molL10.41.00.40.8该温度下反应的化学平衡常数K1.6。0.40.820.421.02(3)由图示可知c(N2)的浓度瞬间增大为原来的1.5倍，可通过快速将容器体积由3L压缩到2L即可；t2min时升高温度平衡逆向移动，c(N2)的浓度会减小，重新达到新的平衡状态，所得曲线如图所示：。34(2017台州高三2月选考科目质量评估)汽车尾气的主要成分有CO、SO2、氮氧化物等，科研工作者目前正在尝试以二氧化钛(T

14、iO2)催化分解汽车尾气的研究。(1)已知：2NO(g)O2(g)=2NO(g)H1113.0kJmol12SO2(g)O2(g)=2SO(l)H2288.4kJmol1请判断反应NO2(g)SO2(g)=NO(g)SO3(l)H3，在低温下能否自发进行，并说明理由：_。(2)已知TiO2催化尾气降解原理：2CO(g)O2(g)2CO2(g)；2H2O(g)4NO(g)3O2(g)4HNO3(g)。的降解率cA初始cA实验结束cA初始.在O2浓度几乎不变的条件下，模拟CO、NO的降解，得到降解率随时间变化如图1所示A，反应40s后检测到HNO3浓度有所降低，请用化学方程式并结合化学反应原理知识

15、解释出现该现象可能的原因：_。-7-.图2为在不同颗粒间隙的沥青混凝土(、型)和不同温度下，实验进行相同一段时间(ts)后测得的CO降解率变化，回答下列问题：已知50、ts时容器中O2浓度为0.01molL1，求此温度下CO降解反应的平衡常数_。下列关于图2的叙述不正确的是_(填字母)。A根据降解率由b点到c点随温度的升高而增大，可知CO降解反应的平衡常数KbKcB相同温度下，型沥青混凝土中CO降解速率比型要大Ca点的数据反映出CO与O2之间所发生的有效碰撞频率是整个实验过程中最高的Dd点降解率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失效1答案(1)能，H3(288.4kJmol1)(113.0k

16、Jmol1)287.7kJmol10，且可判断反应的S0，故在低温下可自发进行(2).40s后发生反应2NO=NO2，生成氮气，并且NO浓度降低，平衡2H2O4NO3O24HNO3逆向移动，造成HNO3浓度降低1x2.100 x2AC3解析(1)2NO(g)O2(g)=2NO(g)H1113.0kJmol12SO2(g)O2(g)=2SO(l)H2288.4kJmol111根据盖斯定律22得NO2(g)SO2(g)=NO(g)SO3(l)H3(288.4kJmol)(113.0kJmol1)87.7kJmol1；气体物质的量减少，S0，H0，根据112HTS0能自发进行，所以该反应在低温下可自发进行。(2).40s后发生反应2NO=NO2生成氮气，并且NO浓度降低，