专题八化学反应速率及化学平衡

1、专题八化学反应速率与化学平衡化学反应速率及其影响因素【考情分析】考查特点化学反应速率的含义与比较,如2011年海南化学T8,2011年广东理综T31;化学反应速率的计算,如2012年福建理综T12,2011年浙江理综T27,2011年上海化学T25;影响化学反应速率的条件及应用,如2011年江苏化学T12,2011年重庆理综T29应考策略明确化学反应速率表达式的含义,在计算时分别找出浓度的变化量,时间变化量,进而求得速率;外界条件对反应速率的影响往往与图像、图表相结合,要加强分析数据、读图能力的培养,从而轻松应对1.(2012年福建理综,12,6分)一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料

2、R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是()A.在050 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等B.溶液酸性越强,R的降解速率越小C.R的起始浓度越小,降解速率越大D.在2025 min之间,pH=10时R的平均降解速率为0.04 molL-1min-1解析:由图像可看出,50 min时,pH=2和pH=7时R均完全降解,A正确;在反应物起始浓度小的情况下,pH=2时R的降解速率明显大于pH=7和pH=10时的降解速率,若起始浓度相等,pH=2时的降解速率会更大,说明酸性越强,R降解速率越大,B错误;图像中出现了两个影响速率的条件:反应物起始浓度和pH。因pH不同,不能由图像判断

3、反应物浓度对反应速率的影响。对于所有的化学反应而言,均为反应物浓度越大,反应速率越大,C错误;2025 min之间,pH=10时R的平均降解速率为:(0.6-0.4)10-4molL-15min=410-6 molL-1min-1,D错误。答案:A。 此题以图像题的形式考查了影响反应速率的条件,且同时出现了两个影响速率的条件,考生容易错选C。2.(双选题)(2011年海南化学)对于可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反应,下列说法正确的是()A.H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为21B.反应进行的净速率是正、逆反应速率之差C.正、逆

4、反应速率的比值是恒定的D.达到平衡时,正、逆反应速率相等解析:各物质的反应速率之比等于各物质化学计量数之比,H2的消耗速率与HI的生成速率之比为12,A错;该反应进行的净速率是指某一物质的正反应速率与逆反应速率之差,B正确;随反应进行正反应速率在减小,逆反应速率在增大,二者之比逐渐减小,C错;正、逆反应速率相等是平衡建立的特征,D正确。答案:BD。3.(2010年海南化学)对于化学反应3W(g)+2X(g)4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的是()A.v(W)=3v(Z)B.2v(X)=3v(Z)C.2v(X)=v(Y)D.3v(W)=2v(X)解析:用不同物质表示同一反应的反应

5、速率时,其速率值之比等于其化学计量数之比,即v(W)3=v(X)2=v(Y)4=v(Z)3,故C正确。答案:C。4.(2010年福建理综)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如图所示,计算反应48 min间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度,结果应是() molL-1min-1和2.0 molL-1B.2.5 molL-1min-1和2.5 molL-1C.3.0 molL-1min-1和3.0 molL-1D.5.0 molL-1min-1和3.0 molL-1解析:分析图像可知,在48 min时间段内反应物的浓度由20 molL

6、-1下降到10 molL-1,浓度变化量为10 molL-1,故反应速率为10 molL-14min=2.5 molL-1min-1。随着反应的进行,反应速率逐渐减慢,大致的变化规律是反应每进行4 min,反应速率降低一半,所以当反应进行到16 min时,反应物的浓度降到大约2.5 molL-1。答案:B。5.(2012年广东理综,31,16分)碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50 molL-1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL-1 K2S2O8、0.10 molL-1 Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。已知:S2O82-+2I-2SO42-+I2(

7、慢)I2+2S2O32-2I-+S4O62-(快)(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的耗尽后,溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色,S2O32-与S2O82-初始的物质的量需满足的关系为:n(S2O32-)n(S2O82-)。(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:实验序号体积V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0Vx4.04.02.0表中Vx=mL,理由是。(3)已知某条件下,浓度c(S2O82-)反应时间t的变化曲线如

8、图,若保持其他条件不变,请在答题卡坐标图中,分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O82-)t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。(4)碘也可用作心脏起搏器电源-锂碘电池的材料。该电池反应为:2Li(s)+I2(s)2LiI(s)H已知:4Li(s)+O2(g)2Li2O(s)H14LiI(s)+O2(g)2I2(s)+2Li2O(s)H2则电池反应的H=;碘电极作为该电池的极。解析:(1)根据提供的2个反应可知,当S2O32-耗尽后,生成的I2不再被转化为I-,溶液变为蓝色,若要保证能看到蓝色需有I2剩余。所以n(S2O32-)n(S2O82-)21。(2)由表格可知溶液的总体积V是定值

9、,所以三次实验的总体积应该是20.0 mL,所以Vx应为2 mL。(3)降温会使反应速率减慢,加入催化剂会加快反应。(4)4Li(s)+O2(g)2Li2O(s)H14LiI(s)+O2(g)2I2(s)+2Li2O(s)H2由-得:2Li(s)+I2(s)2LiI(s)H=H1-H22,I2I-发生还原反应,做正极。答案:(1)S2O32-231 min;30 、pH=7.0时所用时间15 min,而浓度变化同为0.0108 mol/L,则分解速率依次增大顺序为:ba”“”或“=”);(5)如果其他条件不变,将容器的容积变为1 L,进行同样的实验,则与上述反应比较:反应速率(填“增大”“减小

10、”或“不变”),理由是;平衡时反应物的转化率(填“增大”“减小”或“不变”),理由是。解析:(1)A的浓度减少了a6 molL-1,B的浓度减少了a4 molL-1,所以vA=a6molL-12min=a12 molL-1min-1,vB=a4molL-12min=a8 molL-1min-1。(2)xA(g)+yB(g)pC(g)+qD(g)初始浓度(mol/L)a2b200浓度变化(mol/L)a6a4a12a2所以xypq=2316,即x=2,y=3,p=1,q=6。(3)反应平衡时,D为2a mol,则B消耗掉a mol,所以转化率为ab100%。(4)只升高温度,D的量由2a mol

11、减至1.5a mol,所以正反应为放热反应,H0。答案:(1)a12 molL-1min-1a8 molL-1min-1(2)2316(3)ab100%(4)(5)增大体积减小,反应物浓度增大,因而使反应速率增大减小体积减小,气体的压强增大,平衡向气体分子数减少的方向(即逆反应方向)移动,因而使反应物转化率减小8.(2010年新课标全国理综)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题:(1)上述实验中发生反应的化学方程式有;(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是;(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4

12、种溶液,可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是。(4)要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措施有(答两种);(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。实验混合溶液ABCDEF4 molL-1 H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100请完成此实验设计,其中:V1=,V6=,V9=;反应一段时间后,实验A中的金属呈色,实验E中的金属呈色;该同学最后得出的结论

13、为:当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高,但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因。解析:(1)(2)(3)考查了原电池可以加快氧化还原反应的速率这一考点,要想与Zn、稀H2SO4形成原电池,先由Zn置换活泼性排在Zn之后的金属,使其成为原电池的正极,从而加快Zn与稀H2SO4的反应速率。(4)加快化学反应速率的方法有升高温度、增大浓度、加入催化剂、增大固体表面接触面积等。(5)研究硫酸铜的量对H2生成速率的影响,前提条件要保证H2SO4溶液浓度以及与Zn的接触面积相同,由已知A中V(H2SO4溶液)=30(mL),推知V

14、1=V2=V3=V4=V5=30(mL),由F知溶液总体积为50(mL),则V7=20(mL),V8=19.5(mL),V9=17.5(mL),V10=15(mL),V6=10(mL)。当加入少量CuSO4溶液时,反应速率大大提高,当加入一定量CuSO4 溶液后,生成的单质Cu会沉积在Zn表面,减小了Zn与H2SO4溶液的接触面积,使反应速率减慢。答案:(1)Zn+CuSO4ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4ZnSO4+H2(2)CuSO4溶液与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu/Zn微电池,加快了H2产生的速率(3)Ag2SO4(4)升高反应温度、适当增加H2SO4溶液的浓度、增加锌粒的比表面

15、积等(答两种)(5)301017.5灰黑暗红当加入一定量CuSO4溶液后,生成的单质Cu会沉积在Zn表面,减小了Zn与H2SO4溶液的接触面积化学平衡及其影响因素【考情分析】考查特点化学平衡状态的判定,如2012年天津理综T6,2011年山东理综T28,2011年浙江理综T27;外界条件(浓度、温度、压强)对化学平衡的影响,如2012年大纲全国理综T8,2011年海南化学T15,2011年福建理综T12;化学平衡状态的相关计算,如2011年大纲全国理综T12,2011年四川理综T13应考策略判断化学平衡状态时,首先要审清反应的外界条件,抓住反应的特点(化学计量数、物质的状态等),然后再具体分析

16、;化学平衡状态的判断中只要符合:v正=v逆和各组分的质量或物质的量浓度两者中的一个保持不变,则该反应就达到了平衡状态;对于化学平衡的有关计算应掌握正确的解题格式,注意总结各种题型的解题规律及方法1.(2012年大纲全国理综,8,6分)合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H0反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是()A.增加压强B.降低温度C.增大CO的浓度D.更换催化剂解析:该反应前后气体物质的量相等,增大压强平衡不移动,CO的转化率不变,A错误;该反应H0,正反应放热,降温,平衡向右移动,CO转化率

17、提高,B正确;若增大CO的浓度,虽然平衡右移,但CO的转化率降低,H2O(g)的转化率提高,C错误;催化剂只影响反应速率,不影响平衡转化率,D错误。答案:B。2.(2012年安徽理综,9,6分)一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l)H0若反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关说法正确的是()A.平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变B.平衡时,其他条件不变,分离出硫,正反应速率加快C.平衡时,其他条件不变,升高温度可提高SO2的转化率D.其他条件不变,使用不同催化剂,该反应的平衡常数不变解析:因该反应是气体体积缩小的反应,故随着反

18、应的进行,容器内压强逐渐变小,A错误;平衡时分离出硫,因反应物SO2和CO浓度不变,正反应速率不变,B错误;正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,SO2转化率降低,C错误;因平衡常数只与温度有关,使用催化剂平衡常数不变,D正确。答案:D。3.(2012年四川理综,12,6分)在体积恒定的密闭容器中,一定量的SO2与1.100 mol O2在催化剂作用下加热到600 发生反应:2SO2+O22SO3H0。当气体的物质的量减少0.315 mol时反应达到平衡,在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%,下列有关叙述正确的是()A.当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡B.降低温

19、度,正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大C.将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中,得到沉淀的质量为161.980 gD.达到平衡时,SO2的转化率为90%解析:SO3的生成速率与SO2的消耗速率都表示正反应,二者始终相等,与平衡无关,A错;该反应是放热反应,降低温度,利于正反应进行,正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度小,B错;根据题中方程式,反应前减少的气体物质的量就是反应的O2物质的量,则生成SO3:0.63 mol;SO2与BaCl2不反应,0.63 mol SO3可生成BaSO4:0.63 mol233 gmol-1=146.79 g,C错;根据气体压强比等于气体物质的量之比,

20、原有气体物质的量为0.315 mol(1-82.5%)=1.8 mol,有SO2 0.7 mol,转化SO2:0.315 mol2=0.63 mol,SO2转化率为:0.63 mol0.7 mol100%=90%,D正确。答案:D。4.(2012年重庆理综,13,6分)在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:a(g)+b(g)2c(g)H10进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所作的功),下列叙述错误的是()A.等压时,通入惰性气体,c的物质的量不变B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大解析:A.等压条

21、件下,通入惰性气体,反应体系的压强减小,反应2平衡移动,造成温度变化,必然导致反应1平衡移动,故c的物质的量改变。B.等压时,通入z气体,反应2逆向移动,反应器中温度升高。C.等容时,通入惰性气体,反应体系中各物质浓度不变,反应速率不变。D.等容时,通入z气体,平衡逆向移动,y的浓度增大。答案:A。5.(2012年天津理综,6,6分)已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-197 kJmol-1,向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体;(甲)2 mol SO2和1 mol O2;(乙)1 mol SO2 和0.5 mol O2;(丙)2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时,

22、下列关系一定正确的是()A.容器内压强p:p甲=p丙2p乙B.SO3的质量m:m甲=m丙2m乙C.c(SO2)与c(O2)之比k:k甲=k丙k乙D.反应放出或吸收热量的数值Q:Q甲=Q丙2Q乙解析:分析数据可知:甲、丙两个容器中建立的是全等平衡。乙相当于在甲建立平衡以后又取出0.5 mol O2和1 mol SO2,假设平衡不移动,则p甲=2p乙,而实际是反应物浓度降低,平衡左移,压强增大,故p甲=p丙2m乙,B项正确;C项.三个容器中c(SO2)与c(O2)之比都是21,所以k甲=k乙=k丙,D项.反应放出或吸收热量的数值:Q甲+Q丙=197 kJmol-1,Q甲和Q丙不一定相等,所以D错。

23、答案:B。6.(2011年大纲全国理综)在容积可变的密闭容器中,2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于() A.5%B.10%C.15%D.20%解析:N2+3H22NH3反应前(mol) 28 0变化量(mol)23825%43平衡时(mol)43643所以平衡时氮气体积分数为43mol43mol+6 mol+43mol100%15.4%,故选C。答案:C。7.(2011年安徽理综)电镀废液中Cr2O72-可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):Cr2O72-(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)2PbCr

24、O4(s)+2H+(aq)H0该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是()解析:H0,温度升高,平衡左移,故K减小,A对;pH增大,c(H+)减小,平衡右移,Cr2O72-转化率增大,B错;温度升高,正、逆反应速率都增大,C错;Pb2+物质的量浓度增大,平衡右移,Cr2O72-物质的量减小,D错。故选A。答案:A。8.(2011年重庆理综)一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图的是()A.CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)H0C.CH3CH2OH(g)CH2CH2(g)+H2O(g)H0D.2C6H5CH2CH3(g)+O

25、2(g)2C6H5CHCH2(g)+2H2O(g)HT1(T2时的反应速率快),而平衡时T2水蒸气含量低,表明正反应为放热反应,Hp2(p1时的反应速率快),且平衡时p1条件下水蒸气含量高,表明正反应是一个气体体积减小的反应,综合以上,选项A符合,所以正确选项为A。答案:A。9.(2011年福建理综)25 时,在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中,加入过量金属锡(Sn),发生反应:Sn(s)+Pb2+(aq)Sn2+(aq)+Pb(s),体系中c(Pb2+)和c(Sn2+)变化关系如图所示。下列判断正确的是()A.往平衡体系中加入金属铅后,c(Pb2+)增大B.往平衡体系中加入少量Sn(NO3)

26、2固体后,c(Pb2+)变小C.升高温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明该反应H0D.25 时,该反应的平衡常数K=2.2解析:金属铅是固体,固体浓度可认为是常数,其量的改变不影响平衡,A项错误;加入Sn(NO3)2后c(Sn2+)增大,平衡左移,c(Pb2+)增大,B项错误;升高温度,c(Pb2+)增大,说明平衡向左移动,是放热反应,H0,C项错误;由图像知K=c(Sn2+)c(Pb2+)=0.220.10=2.2。答案:D。 本题考查化学平衡的基本知识,但很全面,涉及浓度、温度对平衡的影响及对平衡常数表达式的认知程度。特别应注意A项,纯的固体和溶剂参加的反应其量的改变不影响平衡,不计入

27、平衡常数表达式。10.(2011年四川理综)可逆反应X(g)+2Y(g)2Z(g)、2M(g)N(g)+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示:下列判断正确的是()A.反应的正反应是吸热反应B.达平衡()时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为1415C.达平衡()时,X的转化率为511D.在平衡()和平衡()中,M的体积分数相等解析:对于反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),正反应是气体体积减小的反应,图中:平衡()到平衡(),改变条件(降温),体系压强减小(隔板左移),说明反应正向进行,即可确定反应的

28、正反应为放热反应,A项错误。对于反应,设达平衡()时X转化了a mol,X(g)+2Y(g)2Z(g)开始(mol)120转化(mol)a2a2a平衡(mol)1-a2-2a2a依题意有下式成立:(1-a)+(2-2a)+2a2=2.82.2,解得a=511。所以,达平衡()时,X的转化率为5111=511,C项正确。对于B项,可由反应进行辅助分析:温度一定时,一定物质的量的气体所占体积与压强成反比,反应反应前后气体物质的量不变,则由开始到平衡(),压强之比为22.2=1011(从图中隔板移动值判断),故B项错误。由平衡()到平衡(),降低体系温度,反应2M(g)N(g)+P(g) 平衡一定发

29、生移动,则M的体积分数肯定变化,D项错误。答案:C。 “密封隔板”类题目近年来较少出现,由于这类题目思维深度要求高、难度较大,在高考试卷中出现渐少,但本题经过精心设计,难度并不高,着重考查了对阿伏加德罗定律的理解。只要抓住反应2M(g)N(g)+P(g)是一个反应前后气体物质的量不变的反应这一点,再结合阿伏加德罗定律,不难找到试题突破口。11.(2010年上海理综)1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法,从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列是哈伯法的流程图,其中为提高原料转化率而采取的措施是()A. B.C.D.解析:合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(

30、g)H0。当反应达到平衡时,下列措施:升温恒容通入惰性气体增加CO浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是()A.B.C.D.解析:能提高反应物转化率的方法是在不改变该反应物起始量的条件下使化学平衡向正方向移动,升温向吸热方向即正方向移动,恒容通入惰性气体,各组分浓度不变,平衡不移动,增加CO浓度使平衡逆向移动,减压使平衡正向移动,催化剂不影响平衡,恒压通入惰性气体,参与反应的各组分分压强减小,平衡正向移动,故符合题意。答案:B。 本题考查了外界因素,温度、压强、浓度等对化学平衡的影响,催化剂只会改变达到平衡的时间,不会使平衡发生移动,反应体系中充入惰性气体对平衡的影响,应

31、注意不同条件:(1)恒容条件下,由于参与反应各气体浓度不改变,不会影响平衡。(2)恒压条件下,参与反应的各气体压强减小、平衡向气体体积增大的方向移动。13.(2010年安徽理综)低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为:2NH3(g)+NO(g)+NO2(g) 2N2(g)+3H2O(g)H”“=”或“”“=”或“0;由固体生成气体,混乱度增加,所以S0。(2)由图中数据知c0=2.2 molL-1,c6=1.9 molL-1,所以v=c0-c6t=0.3molL-16min=0.05 molL-1min-1比较15.0 和25.0 两条曲线的斜率即可。起始浓度,c(15.0

32、)c(25.0 ),但斜率25.0 大于15.0 ,故温度越高反应速率越快。答案:(1)BCK=c2(NH3)c(CO2)=(23c)2(13c)=427(4.810-3 molL-1)3=1.610-8(molL-1)3增加(2)0.05 molL-1min-125.0 时反应物初始浓度较小,但06 min的平均反应速率(曲线斜率)仍比15.0 时的大18.(2011年上海化学)自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响:地壳内每加深1 km,压强增大约25 00030 000 kPa。在地壳内SiO2和HF存在以下平衡:SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g)+14

33、8.9 kJ根据题意完成下列填空:(1)在地壳深处容易有气体逸出,在地壳浅处容易有沉积。(2)如果上述反应的平衡常数K值变大,该反应(选填编号)。a.一定向正反应方向移动b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小c.一定向逆反应方向移动d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大(3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时,(选填编号)。a.2v正(HF)=v逆(H2O)b.v(H2O)=2v(SiF4)c.SiO2的质量保持不变d.反应物不再转化为生成物(4)若反应的容器容积为2.0 L,反应时间8.0 min,容器内气体的密度增大了0.12 g/L,在这段时间内HF的平均反应速率为

34、。解析:(1)由于地壳内存在平衡SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g),在地壳深处,压强很大,平衡右移,则有SiF4、H2O(g)逸出,而在地壳浅处压强减小,平衡左移,生成较多SiO2,有SiO2沉积。(2)反应的平衡常数K值变大,意味着可逆反应向右进行,即向正反应方向移动,a正确,c错误;由于K只与温度有关,反应为放热反应,所以是温度降低,温度降低,正、逆反应的反应速率都降低,只是逆反应速率降低程度更大而导致反应向右进行。变化趋势如图:可见逆反应速率是先减小后增大,b错误,d正确。(3)当反应在恒容条件下进行,平衡时,v正(HF)v逆(H2O)=42=21,a错;v(Si

35、F4)v(H2O)=12,b正确;平衡建立后,平衡体系中各物质质量保持不变,c正确;化学平衡是动态平衡,d错。(4)容器体积不变,密度增大,表明气体质量增加:0.12 g/L2 L=0.24 g(反应的SiO2的质量),n(SiO2)=0.24 g60 gmol-1=0.004 0 mol,则反应的HF:n(HF)=0.004 0 mol4=0.016 mol,v(HF)=0.016mol2 L8min=0.001 0 mol/(Lmin)。答案:(1)SiF4、H2OSiO2(2)ad(3)bc(4)0.001 0 mol/(Lmin) 上海卷的高考试题在考查方式,情景设置上往往都能给人一种

36、耳目一新的感觉,此题利用自然界存在的一个反应考查了反应速率的计算、压强对化学平衡的影响,平衡常数的影响因素,平衡状态的确立以及平衡的移动,几乎涵盖到了速率和平衡部分的常见考点。其中(1)需要考生把掌握的相关知识与题中情景相联系,得出结论。(2)的选项设计a、c和b、d的描述对立,分别只有一种可能正确,相当于降低了试题难度,与以往上海卷试题偏难印象截然不同,是一道不错的试题。19.(2010年山东理综)硫碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:SO2+2H2O+I2H2SO4+2HI2HIH2+I22H2SO42SO2+O2+2H2O(1)分析上述反应,下列判断正确的是。a.反应易在常温下进行b.反应

37、中SO2氧化性比HI强c.循环过程中需补充H2Od.循环过程产生1 mol O2的同时产生1 mol H2(2)一定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生反应,H2物质的量随时间的变化如图所示。02 min内的平均反应速率v(HI)=。该温度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K=。相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则是原来的2倍。a.平衡常数b.HI的平衡浓度c.达到平衡的时间d.平衡时H2的体积分数(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡移动(填“向左”“向右”或“不”);若加入少量下列试剂中的,产生H2的速率将增大

38、。a.NaNO3b.CuSO4c.Na2SO4d.NaHSO3(4)以H2为燃料可制作氢氧燃料电池。已知2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-572 kJmol-1某氢氧燃料电池释放228.8 kJ电能时,生成1 mol液态水,该电池的能量转化率为。解析:(1)H2SO4常温下很稳定,不易分解,a错;反应中SO2为还原剂,HI为还原产物,所以还原性SO2强于HI,b错;由(+)2+得:2H2O2H2+O2,反应过程中消耗水,生成H2与O2,所以c对,d错。(2)v(H2)=0.1mol1 L2min=0.05 molL-1min-1,则v(HI)=2v(H2)=0.1 molL-1min

39、-1。2HI(g)H2(g)+I2(g)初始浓度(mol/L)1 0 0浓度变化(mol/L)0.2 0.1 0.1平衡浓度(mol/L)0.8 0.1 0.1则H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数:K=c2(HI)c(H2)c(I2)=(0.8molL-1)20.1molL-10.1 molL-1=64。温度不变,若加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则各物质的物质的量、平衡浓度为原来的2倍,所以H2体积分数不变,平衡常数(只与温度有关)不变,因浓度增大了,反应速率也加快,达到平衡时间缩短,选b。(3)反应时H2SO4浓度减小,对水电离抑制作用减小,所以水的电离平衡右移;若加入Na

40、NO3,Zn与H+、NO3-反应将不再产生H2,而是产生NO;若加入CuSO4,Zn置换出Cu从而构成CuZn原电池,加快反应速率;加Na2SO4无影响;若加NaHSO3,电离出的HSO3-会结合H+生成H2SO3,降低H+浓度,减慢反应速率。(4)据氢气燃烧的热化学方程式,生成1 mol液态水时放出的热量为572 kJ2=286 kJ,所以能量转化率为228.8 kJ286 kJ100%=80%。答案:(1)c(2)0.1 molL-1min-164b(3)向右b(4)80%化学平衡常数与化学平衡图像【考情分析】考查特点化学平衡常数的意义及应用,影响平衡常数的因素,如2012年福建理综T23

41、,2011年江苏化学T15,2011年新课标全国理综T27;化学平衡常数表达式与计算,如2011年山东理综T28,2011年浙江理综T27;化学平衡图像(主要是平衡体系各组分浓度、百分含量、转化率等与时间、温度、压强的关系),如2012年新课标全国理综T27,2011年新课标全国理综T27,2011年福建理综T12应考策略理解平衡常数的意义,正确分析平衡常数的改变与平衡移动方向的关系;书写平衡常数表达式要注意各物质的状态;熟练运用“三段式”求算平衡状态各物质浓度或进行其他相关量的计算;分清图像纵、横坐标的物理意义,理解曲线变化趋势体现的含义1.(2011年北京理综)已知反应:2CH3COCH3

42、(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l),取等量CH3COCH3,分别在0 和20 下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Yt)如图所示。下列说法正确的是()A.b代表0 下CH3COCH3的Yt曲线B.反应进行到20 min末,CH3COCH3的v(0 )v(20 )1C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的n(0 )n(20 )=1解析:对仅有温度发生变化的条件下,b先达到平衡,则b代表20 下CH3COCH3的Yt曲线,a代表0 时的曲线,A错;因为温度越高反应速率越快,可知v(0 )v(20 ),B错

43、;b先于a达到平衡,且平衡时Y(b)”或“”)。Cu2Y与过量浓硝酸反应有红棕色气体生成,化学方程式为。(5)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)+B(g)2C(g)+D(s)反应,按下表数据投料,反应达到平衡状态,测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系:。物质ABCD起始投料/mol2120解析:(1)NH4+所含电子数为10,质子数为11,与之相同的简单离子为Na+,Na原子的结构示意图为。(2)氨水为弱碱溶液,与Al3+只能生成Al(OH)3沉淀,离子方程式为Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+。(3)H2SO4 溶液有强酸性,氯水有漂白性,二者

44、均不能说明平衡发生了移动。BaCl2溶液呈中性,加入后与SO32-结合生成沉淀,而红色褪去说明c(OH-)减小,平衡向左发生了移动。(4)纤维素水解的最终产物为葡萄糖,它可与新制Cu(OH)2悬浊液反应生成Cu2O砖红色沉淀,故Y为O,则X为S。非金属性SO。Cu2O中的亚铜离子有还原性,浓HNO3有氧化性,+1价铜被氧化成+2价,浓HNO3的还原产物为NO2。(5)起始投料时D的量为0,则反应一定向右进行。此时气体的物质的量减小,而体系压强却升高,说明体系温度升高,即该反应的正反应为放热反应。升温,平衡向左移动,平衡常数减小;降温,平衡向右移动,平衡常数增大。答案:(1)(2)Al3+3NH

45、3H2OAl(OH)3+3NH4+(3)C(4)Cu2O+6HNO3(浓)2Cu(NO3)2+2NO2 +3H2O(5)平衡常数随温度升高而变小(或其他合理答案)4.(2012年新课标全国理综,27,15分)光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。(1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为;(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO,已知CH4、H2和CO的燃烧热(H)分别为-890.3 kJmol-1、-285.8 kJmol-1和-283.0 kJmol-1,则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为

46、;(3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气,其反应的化学方程式为;(4)COCl2的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)H=+108 kJmol-1。反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min 的COCl2浓度变化曲线未示出):计算反应在第8 min时的平衡常数K=;比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低:T(2)T(8)(填“”或“=”);若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)= molL-1;比较产物CO在23 min、56 min和1213

47、 min时平均反应速率平均反应速率分别以v(23)、v(56)、v(1213)表示的大小;比较反应物COCl2在56 min和1516 min时平均反应速率的大小:v(56)v(1516)(填“”或“=”),原因是。解析:(1)实验室制备Cl2的化学方程式为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O。(2)根据题意写出CH4、H2、CO燃烧的热化学方程式:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJmol-1H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=-283.0 kJmol-1由盖

48、斯定律得:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H=+247.3 kJmol-1则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为:1 00022.42247.3 kJ=5.52103 kJ。(3)CHCl3+H2O2COCl2+HCl+H2O。(4)8 min时的平衡常数:K=c(Cl2)c(CO)c(COCl2)=0.110.0850.04=0.234。在第4 min时,Cl2、CO的浓度升高,COCl2的浓度降低,平衡向右移动,升高了温度,故T(2)T(8)。根据该温度下的平衡常数,计算出12 min时COCl2的平衡浓度为0.031 molL-1。1516 min时各物质的浓度降低

49、,反应速率减小。答案:(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O(2)5.52103 kJ(3)CHCl3+H2O2COCl2+HCl+H2O(4)0.234v(23)=v(1213)在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大5.(2012年天津理综,10,14分)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23,则H2的平衡转化率为;随

50、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)H=+66.0 kJmol-1WO2(g)+2H2(g)W(s)+2H2O(g)H=-137.9 kJmol-1则WO2(s)WO2(g)的H=。(5

51、)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)固体物质不写入表达式中:K=c3(H2O)c3(H2)。(2)根据反应方程式可知生成H2O的体积等于消耗H2的体积,所以H2的转化率为:32+3100%=60%,随着温度升高,H2与水蒸气的体积比减小,说明升高温度平衡正向移动,可以判断该反应为吸热反应。(3)根据表

52、格中数据可知第一阶段反应的化学方程式为:2WO3+H2W2O5+H2O。在580 时,固体一部分转化为WO2,所以此时固体主要成分为W2O5和WO2。第二、三两个阶段的反应分别为:W2O5+H22WO2+H2O,WO2+2H2W+2H2O,从这三个反应可以推出,当WO3完全转化为W时,三个阶段消耗H2的物质的量之比为114。(4)利用盖斯定律,用第一个反应式减去第二个反应式,可以计算WO2(s)WO2(g)的H=+203.9 kJ/mol。(5)由反应方程式可以知道,I2可循环使用,a对;高温下WI4(g)分解生成W,b对;1 400 时生成的WI4为气体,不会附着在灯管壁上,c错;温度升高,

53、v正、v逆均增大,d错。答案:(1)K=c3(H2O)c3(H2)(2)60%吸热(3)2WO3+H2W2O5+H2OW2O5、WO2114(4)+203.9 kJ/mol(5)a、b6.(2012年山东理综,29,16分)偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)()(1)反应()中氧化剂是。(2)火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:N2O4(g)2NO2(g)()当温度升高时,气体颜色变深,则反应()为(填“吸热”或“放热”)反应。(3)一定温度下,反应()的焓变为H。现将1 mol N

54、2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是。若在相同温度下,上述反应改在体积为1 L的恒容密闭容器中进行,平衡常数(填“增大”“不变”或“减小”),反应3 s后NO2的物质的量为0.6 mol,则03 s内的平均反应速率v(N2O4)= molL-1s-1。(4)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25 时,将a mol NH4NO3溶于水,溶液显酸性,原因是(用离子方程式表示)。向该溶液滴加b L氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将(填“正向”“不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的浓度为 molL-1。(NH3H2O 的电离平衡常数取Kb=210-5

55、molL-1)解析:(1)中,观察反应()中元素化合价变化可知:N2O4中N元素为+4价,在生成物N2中N为0价,故N2O4作氧化剂。(2)中,因为温度升高时,气体颜色加深,说明平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应。(3)中,该反应由正方向开始进行,气体分子数逐渐增大,而体系保持压强不变(恒压容器),则必然容器体积增大。图a中,气体密度不再改变时,说明容器体积不再增大,则达到平衡状态;图b中,焓变H不随平衡移动而改变;图c中,开始时充入1 mol N2O4,则应是v(N2O4)最大,v(NO2)=0,c错误;图d中,当N2O4的转化率不再改变时,一定达到平衡状态,d正确。v(N2O4)=v

56、(NO2)2=120.6mol1 L3 s=0.1 molL-1s-1。(4)中,由于NH4+的水解使得NH4NO3溶液显酸性:NH4+H2ONH3H2O+H+。滴加氨水过程中,相当于增大溶液中NH3H2O浓度,抑制NH4+水解,同时也使H2O的电离平衡左移。根据Kb及溶液中守恒关系,可以计算出c(NH3H2O)=a200b molL-1。答案:(1)N2O4(2)吸热(3)a、d不变0.1(4)NH4+H2ONH3H2O+H+逆向a200b7.(2012年浙江理综,27,15分)甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸汽、发生的主要化学反应有:

57、化学方程式焓变H/kJmol-1活化能Ek/kJmol-1甲烷氧化CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)-802.6125.6CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)-322.0172.5蒸汽重整CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)206.2240.1CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)165.0243.9回答下列问题:(1)反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的H=kJmol-1。(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率甲烷氧化的反应速率(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(p

58、B)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作Kp),则反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的Kp=;随着温度的升高,该平衡常数(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)从能量角度分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于。(5)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图:若要达到H2物质的量分数65%、CO物质的量分数65%需0.1 MPa 550 以上;0.9 MPa,700 以上。1.5 MPa750 以上;维持CO物质的量分数T1,升温甲醇的产量下降,所以该反应为放热反应,则T1时的平衡常数比T2时大。T1到T2时平衡左移n(H2)n(CH3

59、OH)增大。综上正确的是。(4)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)始:1 mol 3 mol 0 0转: mol 3 mol mol mol平:(1-)mol(3-3)mol mol molp2p1=n2n1=(1-+3-3+)mol4mol=(4-2)mol4mol=1-2。(5)负极:CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+,正极:32O2+6H+6e-3H2O。理论效率为电能与H的比,所以为702.1 kJ726.5 kJ100%=96.6%。答案:(1)2 858(2)CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)H=-443.5 kJmol-1(3)(4

60、)1-2(5)CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+32O2+6H+6e-3H2O96.6%9.(2011年广东理综)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,在不同催化剂(,)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示。(1)在030小时内,CH4的平均生成速率v、v、v从大到小的顺序为;反应开始后的12小时内,在第种催化剂作用下,收集的CH4最多。(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。该反应H=+206 kJmol-1。画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。将等物质的