2023版课标版高考总复习化学版：专题十 化学反应速率和化学平衡（试题）

1、曲一线 2023版5年高考3年模拟B版第 页专题十化学反应速率和化学平衡高频考点考点一化学反应速率及其影响因素基础 化学反应速率及其计算。重难 影响化学反应速率的因素。综合 反应速率常数及其相关计算。基础1.(2022浙江1月选考,19,2分)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g) 3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是()A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率C.在不同时刻都存在关系:2v(B)=3v(X)D.维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c

2、(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示答案C2.(2014北京理综,12,6分)一定温度下,10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A.06 min的平均反应速率:v(H2O2)3.310-2 mol/(Lmin)B.610 min的平均反应速率:v(H2O2)”或“A。结合、反应速率解释原因:。答案 (1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)H2=-254 kJmol-1

3、(2)反应是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向进行,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大(3)SO2SO42-4H+(4)0.4I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率反应比快;D中由反应产生的H+使反应加快综合13.(2018课标,28,15分)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体,遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等,写出该反应的化学方程式:。(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:2SiHCl3(g)

4、SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) H1=48 kJmol-13SiH2Cl2(g) SiH4(g)+2SiHCl3(g) H2=-30 kJmol-1则反应4SiHCl3(g) SiH4(g)+3SiCl4(g)的H为kJmol-1。(3)对于反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。343 K时反应的平衡转化率=%。平衡常数K343 K=(保留2位小数)。在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有、。

5、比较a、b处反应速率大小:vavb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=v正-v逆=k正xSiHCl32-k逆xSiH2Cl2xSiCl4,k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算a处的v正v逆=(保留1位小数)。答案 (1)2SiHCl3+3H2O (HSiO)2O+6HCl(2)114(3)220.02及时移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度)大于1.314.(2022河南十所名校阶段测试一,17)环氧乙烷()可用作生产一次性口罩的灭菌剂。工业上常用乙烯氧化法生产环氧乙烷,反应原理为2CH2CH2(g)+O2(g)2(g)H=-210 kJ mol-1。(1)

6、若CH2CH2(g)的燃烧热H1=a kJ mol-1,则(g)的燃烧热H2=kJ mol-1(用含a的代数式表示)。(2)实验测得2CH2CH2(g)+O2(g)2(g),v正=k正c2(CH2CH2)c(O2),v逆=k逆c2()(k正、k逆均为速率常数,只与温度有关)。一定温度下,在容积恒为1 L的密闭容器中充入2 mol CH2CH2(g)和1 mol O2(g)(不考虑其他副反应的发生,下同),反应达到平衡时CH2CH2的转化率为75%,则该反应的k正k逆=(填数字)。达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数(填“大于”“小于”或“等于”) k逆增大的倍数。保持温度不变,将中容器压缩至

7、0.5 L,CH2 CH2的平衡转化率将(填“增大”或“减小”,下同),其平衡浓度将。(3)工业生产中常用高选择性的YS-8810银催化剂催化上述反应,其反应机理如下:.Ag+O2AgO2慢.CH2CH2+AgO2 +AgO快.CH2CH2+6AgO2CO2+2H2O+6Ag快增大CH2 CH2的浓度(填“不能”或“能”)显著提高的生成速率,其原因为。按上述反应机理,的选择性为。(结果保留三位有效数字,环氧乙烷的选择性=转化为环氧乙烷所消耗乙烯的量乙烯的总转化量100%)答案 (1)(a+105)(2)36小于增大增大(3)不能乙烯参与的反应是快反应,而整个反应的反应速率取决于慢反应(合理即可

8、) 85.7%考点二化学平衡移动和化学反应方向基础 化学反应方向与化学平衡状态的判断。重难 影响化学平衡的因素。综合 反应速率与平衡综合训练。基础1.(2022黑龙江佳木斯一中五调,13)密闭容器中一定量的混合气体发生反应:mA(g)+nB(g)pC(g)。平衡时,测得A的浓度为0.50 molL-1,在温度不变时,把容器容积扩大到原来的2倍,使其重新达到平衡,A的浓度为0.30 molL-1,有关叙述不正确的是()A.平衡一定向右移动 B.B的转化率降低C.m+np D.C的体积分数降低答案A2.(2019江苏单科,11,4分)氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的

9、是()A.一定温度下,反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)能自发进行,该反应的H7C.钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀D.一定条件下反应N2+3H2 2NH3达到平衡时,3v正(H2)=2v逆(NH3)答案C4.(2014天津理综,3,6分)运用相关化学知识进行判断,下列结论错误的是()A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应B.NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中C.可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,因此可存在于海底D.增大反应物浓度可加快反应速率,因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率答案D5.(2018浙江1

10、1月选考,14,2分)已知X(g)+3Y(g) 2W(g)+M(g)H=-a kJmol-1(a0)。一定温度下,在体积恒定的密闭容器中,加入1 mol X(g)与1 mol Y(g),下列说法正确的是()A.充分反应后,放出热量为a kJB.当反应达到平衡状态时,X与W的物质的量浓度之比一定为12C.当X的物质的量分数不再改变,表明该反应已达平衡D.若增大Y的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小答案C6.(2021江苏,14,3分)NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催

11、化剂的反应管,NH3的转化率、N2的选择性2n生成(N2)n总转化(NH3)100%与温度的关系如图所示。下列说法正确的是()A.其他条件不变,升高温度,NH3的平衡转化率增大B.其他条件不变,在175300 范围,随着温度的升高,出口处氮气、氮氧化物的量均不断增大C.催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 D.高效除去尾气中的NH3,需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂答案D重难7.(2021福建,5,4分)实验室配制碘水时,通常将I2溶于KI溶液:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)。关于该溶液,下列说法正确的是()A.KI的电子式为 B.滴入淀粉溶液,不变蓝C

12、.加水稀释,平衡逆向移动 D.加少量AgNO3固体,平衡正向移动答案C8.(2020浙江7月选考,20,2分)一定条件下:2NO2(g) N2O4(g)H0B.加入一定量Z,达新平衡后m(Y)减小C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后c(Z)增大D.加入一定量氩气,平衡不移动答案C13.(2021北京,10,3分)NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g)N2O4(g)H0。下列分析正确的是()A.1 mol平衡混合气体中含1 mol N原子B.断裂2 mol NO2中的共价键所需能量小于断裂1 mol N2O4中的共价键所需能量C.恒温时,缩小容积,气体颜色变深,是平衡正向移动导致的D.恒容时

13、,水浴加热,由于平衡正向移动导致气体颜色变浅答案B14.(2014北京理综,26,14分)NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如下图所示。(1)中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是。(2)中,2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)。在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如下图)。比较p1、p2的大小关系:。随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是。(3)中,降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备浓硝酸。已知:2NO2(g) N2O4(g)H12NO2(g) N2O4(l)H2下列能量变化示意图中,正确的是

14、(选填字母)。 N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是。(4)中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如下图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A。A是,说明理由:。答案 (1)4NH3+5O2 4NO+6H2O(2)p103SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g)H202SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g) 3SiHCl3(g)H3(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H2的电极名称(填“阳极”或“阴极”),该电极反应方程式为。(2)已知体系自由能变G=H-TS,Gv逆 b.v正:A点E点 c.反应

15、适宜温度:480520 (4)反应的H3=(用H1,H2表示)。温度升高,反应的平衡常数K(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有(填分子式)。答案 .Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g)H=-225 kJmol-1.(1)阴极2H2O+2e- H2+2OH-或2H+2e- H2(2)1 000 H2H1导致反应的G小(3)a、c(4)H2-H1减小(5)HCl、H216.(2022江西赣州一模,28)SO2、NO2是主要的空气污染源,需要经过处理才能排放。回答下列问题:(1)二氧化硫在V2O5作

16、用下的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应。热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-a kJmol-1,其催化机理如下:第1步:SO2(g)+V2O5(s)SO3(g)+V2O4(s)H=+b kJmol-1第2步:V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)2VOSO4(s)H=+c kJ mol-1第3步:(写热化学方程式,H的值用含a、b、c的代数式表示)。(2)一定条件下,用Fe2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收。反应为:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s) H0;T 时,在容积恒为1 L的密闭容器中投入总物质的量为2 mol 的气体,此时体系总压强为p0,

17、按n(CO)n(SO2)为11、31投料时SO2转化率的变化情况如图。图中表示n(CO)n(SO2)=31的变化曲线是(填字母)。用SO2的浓度变化表示曲线b在030 min内的反应速率为(保留两位有效数字),此时该平衡体系的Kp为(Kp以分压表示)。(3)一定温度下,在容积恒为1 L的密闭容器中,加入0.30 mol NO与过量的金属Al发生反应:43Al(s)+2NO(g)N2(g)+23Al2O3(s)H”“=”或“综合17.(2021海南,8,3分)制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)H0。下列说法正确的是()A.该反应S0 B.气体的总物质的量:na12 D.

18、反应速率:va正”“=”或“”“=”或“(4)58%(5)反应为放热反应,温度升高平衡左移温度高于1 030 时,x(O2)大于21%,载氧体无法载氧(6)膨润土2.51060C.升高温度,既增大反应速率又增大KD.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准答案D2.(2020山东,18,12分)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H1=-49.5 kJmol-1.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H2=-90.4 kJmol-1.CO2(g)+

19、H2(g) CO(g)+H2O(g)H3回答下列问题:(1)H3=kJmol-1。(2)一定条件下,向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为a mol, CO为b mol,此时H2O(g)的浓度为molL-1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应的平衡常数为。(3)不同压强下,按照n(CO2)n(H2)=13投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。已知:CO2的平衡转化率=n(CO2)初始-n(CO2)平衡n(CO2)初始100%CH3OH的平衡产率=n(CH3OH)平衡

20、n(CO2)初始100%其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图(填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是 。(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为(填标号)。A.低温、高压B.高温、低压 C.低温、低压D.高温、高压答案 (1)+40.9(2)a+bVb(a+b)(1-a-b)(3-3a-b)(3)乙p1、p2、p3T1时以反应为主,反应前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响(4)A重难3.(2022全国甲,28,14分)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。目前生产钛的

21、方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4,再进一步还原得到钛。回答下列问题:(1) TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:()直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)H1=172 kJmol-1,Kp1=1.010-2()碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g)H2=-51 kJmol-1,Kp2=1.21012 Pa反应2C(s)+O2(g) 2CO(g)的H为kJmol-1,Kp=Pa。碳氯化的反应趋势远大于直接氯化,其原因是。对于碳氯化反应:增大压强

22、,平衡移动(填“向左”“向右”或“不”);温度升高,平衡转化率(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)在1.0105 Pa,将TiO2、C、Cl2以物质的量比12.22进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 )=Pa。图中显示,在200 平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是。(3)TiO2碳氯化是一个“气固固”反应,有利于TiO2-C“固固”接触的措施是。答案 (1)-2231.21014碳氯化反应熵增、放热且平衡常数远大于105 Pa向

23、左变小(2)7.2105为了提高反应速率,在相同时间内得到更多的TiCl4产品,提高效益(3)搅拌或研磨固体成粉4.(2022全国乙,28,15分)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:(1)已知下列反应的热化学方程式:2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(g)H1=-1 036 kJmol-14H2S(g)+2SO2(g) 3S2(g)+4H2O(g)H2=94 kJmol-12H2(g)+O2(g) 2H2O(g)H3=-484 kJmol-1计算H2S热分解反应2H2S(g) S2(g)+2H2(g)的H4=kJmo

24、l-1。(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺,即利用反应和生成单质硫。另一种方法是,利用反应高温热分解H2S。相比克劳斯工艺,高温热分解方法的优点是,缺点是。(3)在1 470 K、100 kPa反应条件下,将n(H2S)n(Ar)=14的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等,H2S平衡转化率为,平衡常数Kp=kPa。(4)在1 373 K、100 kPa反应条件下,对于n(H2S)n(Ar)分别为41、11、14、19、119的H2S-Ar混合气,热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如下图所示。n(H2S)n(Ar)越小,H2S平衡转化率,理由是。n(

25、H2S)n(Ar)=19对应图中曲线,计算其在00.1 s之间,H2S分压的平均变化率为kPas-1。答案 (1)+170(2)高温热分解能够获得H2,H2可作燃料,且副产物少能耗高(3)50%4.76(4)越高(或越大)H2S的热分解反应为气体分子数增大的反应,恒压条件下,不断充入Ar,导致H2S的分压降低,相当于减压,平衡正向移动,H2S的平衡转化率升高d24.95.(2022湖南,16,13分)2021年我国制氢量位居世界第一,煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题:(1)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g),起始压强为0.2 MPa时,发

26、生下列反应生成水煤气:.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)H1=+131.4 kJmol-1.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)H2=-41.1 kJmol-1下列说法正确的是:A.平衡时向容器中充入惰性气体,反应的平衡逆向移动B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡C.平衡时H2的体积分数可能大于23D.将炭块粉碎,可加快反应速率反应平衡时,H2O(g)的转化率为50%,CO的物质的量为0.1 mol。此时,整个体系(填“吸收”或“放出”)热量kJ,反应的平衡常数Kp=(以分压表示,分压=总压物质的量分数)。(2)一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意

27、图如下:某温度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,c(CO32-)c(HCO3-)=12,则该溶液的pH=(该温度下H2CO3的Ka1=4.610-7,Ka2=5.010-11);再生塔中产生CO2的离子方程式为;利用电化学原理,将CO2电催化还原为C2H4,阴极反应式为 。答案 (1)BD吸收31.20.02(2)102HCO3- CO32-+CO2+H2O2CO2+12e-+12H+ C2H4+4H2O6.(2019课标,27,15分)环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:(1)已知:(g) (g)+H2(g)H1=100.3 kJmo

28、l-1H2(g)+I2(g) 2HI(g)H2=-11.0 kJmol-1对于反应:(g)+I2(g) (g)+2HI(g)H3=kJmol-1。(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应,起始总压为105 Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为,该反应的平衡常数Kp=Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有(填标号)。A.通入惰性气体B.提高温度 C.增加环戊烯浓度D.增加碘浓度(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是(填标号)。A.T1T2B.a点的反应速率

29、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(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)27.(2020课标,28,14分)硫酸是一种重要的基本化工产

30、品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+12O2(g) SO3(g)H=-98 kJmol-1。回答下列问题:(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为 。 图(a) 图(b)(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下,SO2平衡转化率随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0 MPa、550 时的=,判断的依据是。影响的因素有。(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO

31、2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器,在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为,则SO3压强为,平衡常数Kp=(以分压表示,分压=总压物质的量分数)。(4)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为:v=k(-1)0.8(1-n)式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;为SO2平衡转化率,为某时刻SO2转化率,n为常数。在=0.90时,将一系列温度下的k、值代入上述速率方程,得到vt曲线,如图(c)所示。图(c)曲线上v最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度tm。ttm后,v逐渐下降。原因是 。答案 (1)2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO

32、4(s)+V2O4(s)H=-351 kJmol-1(2)0.975该反应气体分子数减少,增大压强,提高。5.0 MPa2.5 MPa=p2,所以p1=5.0 MPa温度、压强和反应物的起始浓度(组成)(3)2m100-m p(1-)1.5(m100-m p)0.5(4)升高温度,k增大使v逐渐提高,但降低使v逐渐下降。ttm后,k增大对v的提高小于引起的降低8.(2020课标,28,14分)天然气的主要成分为CH4,一般还含有C2H6等烃类,是重要的燃料和化工原料。(1)乙烷在一定条件可发生如下反应:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)H1,相关物质的燃烧热数据如下表所示:物质C2H6(

33、g)C2H4(g)H2(g)燃烧热H/(kJmol-1)-1 560-1 411-286H1=kJmol-1。提高该反应平衡转化率的方法有、。容器中通入等物质的量的乙烷和氢气,在等压下(p)发生上述反应,乙烷的平衡转化率为。反应的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。(2)高温下,甲烷生成乙烷的反应如下:2CH4 C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为:r=kcCH4,其中k为反应速率常数。设反应开始时的反应速率为r1,甲烷的转化率为时的反应速率为r2,则r2=r1。对于处于初期阶段的该反应,下列说法正确的是。A.增加甲烷浓度,r增大 B.增加H2浓度,r增

34、大C.乙烷的生成速率逐渐增大 D.降低反应温度,k减小(3)CH4和CO2都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如下图所示:阴极上的反应式为。若生成的乙烯和乙烷的体积比为21,则消耗的CH4和CO2体积比为。答案 (1)137升高温度减小压强(增大体积)(1+)(2+)(1-)p(2)(1-)AD(3)CO2+2e- CO+O2-65综合9.(2018课标,27,14分)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。已

35、知:C(s)+2H2(g) CH4(g)H=-75 kJmol-1C(s)+O2(g) CO2(g)H=-394 kJmol-1C(s)+12O2(g) CO(g)H=-111 kJmol-1该催化重整反应的H=kJmol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是(填标号)。A.高温低压B.低温高压 C.高温高压D.低温低压某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为mol2L-2。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:积碳反应CH4(g) C

36、(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)2CO(g)H/(kJmol-1)75172活化能/(kJmol-1)催化剂X3391催化剂Y4372由上表判断,催化剂XY(填“优于”或“劣于”),理由是。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是(填标号)。A.K积、K消均增加 B.v积减小、v消增加C.K积减小、K消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=kp(CH4)p(CO2)-0.5(k为速率常数

37、)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为。答案 (1)247A13(2)劣于相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大ADpc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)易混易错1.温度对反应速率的影响(2021陕西西安重点高中三检,17)在密闭容器中充入一定量的NO2,发生反应2NO2(g)N2O4(g)H=-57 kJmol-1。在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是()A.a、c两

38、点的反应速率:ac B.a、b两点的转化率:a0,其他条件不变,保持反应绝热,图像可能为曲线5C.若Hab时对应的2(D),大小关系为1(D)2(D)答案C3.(2021湖南,16,14分)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键HHNH键能E/(kJmol-1)946436.0390.8在一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题:(1)反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)H=kJmol-1;(2)已知该反应的S=198.9 Jmol-1K-1,在下列哪些温度下反应能

39、自发进行?(填标号);A.25 B.125 C.225 D.325 (3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。若保持容器体积不变,t1时反应达到平衡,用H2的浓度变化表示0t1时间内的反应速率v(H2)=molL-1min-1(用含t1的代数式表示);t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是(用图中a、b、c、d表示),理由是;在该温度下,反应的标准平衡常数K=已知:分压=总压该组分物质的量

40、分数,对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)K=pGpgpHppDpdpEpe,其中p=100 kPa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压。方法.氨电解法制氢气利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。(4)电解过程中OH-的移动方向为(填“从左往右”或“从右往左”);(5)阳极的电极反应式为。答案(1)+90.8(2)CD(3)0.02t1b体积压缩一半瞬间,N2压强变大(为80 kPa),该反应为气体分子数增大的反应,加压平衡逆向移动,N2的分压随着平衡逆向移动而变小0.48(4)从右往左(5)2NH3-6e-+6OH- N2+6H2O模型实践化学平衡状态标志的

41、判断判断化学平衡状态的两种方法1.动态标志:v正=v逆0(1)同种物质:同一物质的生成速率等于消耗速率。(2)不同物质:必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA+bB cC+dD,v正(A)v逆(B)=ab时,反应达到平衡状态。2.静态标志:各种“量”不变(1)各物质的质量、物质的量或物质的量浓度不变。(2)各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。(3)温度、压强(反应前后气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。总之,若物理量由变量变成了不变量,则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量一直为“不变量”,则不能作为判断平衡状态的标志。4.(2017天津理综,6,6分)常压下羰基化法精

42、炼镍的原理为Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 时,该反应的平衡常数K=210-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2 ,固体杂质不参与反应。第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230 制得高纯镍。下列判断正确的是()A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大B.第一阶段,在30 和50 两者之间选择反应温度,选50 C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低D.该反应达到平衡时,v生成Ni(CO)4=4v生成(CO)答案B5.(2018浙江4月选考,14,2分)反应N2(g)+3H2(g) 2NH3

43、(g)H0,若在恒压绝热容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是()A.容器内的温度不再变化B.容器内的压强不再变化C.相同时间内,断开HH键的数目和形成NH键的数目相等D.容器内气体的浓度c(N2)c(H2)c(NH3)=132答案A6.(2021广东汕头质监,7)NH3作为重要的化工原料,工业上常用来制HNO3,中间发生反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)H0。某温度下,在容积为1 L的密闭容器中充入2.0 mol NH3(g)和2.5 mol O2(g),测得平衡时c(NO)为1.5 mol/L。下列说法正确的是()A.升高温度,可使NO的浓度增大B.

44、容器内密度保持不变,可说明反应达到平衡状态C.达到平衡后通入O2,正反应速率逐渐增大D.NH3的平衡转化率为75%答案D模型应用速率常数与化学平衡常数的应用1.化学反应速率常数及其应用(1)速率方程反应:aA(g)+bB(g) gG(g)+hH(g)表达式:v正=k正ca(A)cb(B)(其中k正为正反应的速率常数),v逆=k逆cg(G)ch(H)(其中k逆为逆反应的速率常数)。(2)速率常数与化学平衡常数之间的关系一定温度下,可逆反应:aA(g)+bB(g) gG(g)+hH(g),达到平衡状态时,v正=v逆,则:k正ca(A)cb(B)=k逆cg(G)ch(H)。k正k逆=cg(G)c(H

45、)ca(A)cb(B)=K。2.化学平衡常数的应用(1)判断可逆反应进行的程度K值大,说明反应进行的程度大,反应物的转化率高;K值小,说明反应进行的程度小,反应物的转化率低。K105反应程度很难进行反应可逆反应接近完全(2)判断化学反应进行的方向对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),在一定温度下的任意时刻,反应物与生成物浓度有如下关系:Q=cc(C)cd(D)ca(A)cb(B),称为浓度商。Qv逆Q=K反应处于化学平衡状态,v正=v逆QK反应向逆反应方向进行,v正v逆(3)判断可逆反应的热效应7.(2020北京,10,3分)一定温度下,反应I2(g)+H2(g) 2HI

46、(g)在密闭容器中达到平衡时,测得c(I2)=0.11 mmolL-1、c(H2)=0.11 mmolL-1、c(HI)=0.78 mmolL-1。相同温度下,按下列4组初始浓度进行实验,反应逆向进行的是()ABCDc(I2)/mmolL-11.000.220.440.11c(H2)/mmolL-11.000.220.440.44c(HI)/mmolL-11.001.564.001.56(注:1 mmolL-1=10-3 molL-1)答案C8.(2021山东淄博一模,14)(双选)向某恒容密闭容器中充入等物质的量的PCl3(g)和Cl2(g),发生如下反应:PCl3(g)+Cl2(g) PC

47、l5(g)。测得不同温度下PCl3(g)的转化率与时间的关系如图所示。其速率方程为v正=k正c(PCl3)c(Cl2),v逆=k逆c(PCl5)(k是速率常数,只与温度有关)。下列说法错误的是()A.该反应的Hc(PCl5)c(PCl3)c(Cl2)C.升高温度,k正增大的倍数大于k逆增大的倍数D.T1时,若平衡体系中c(Cl2)=0.25 molL-1,则k正k逆=18答案CD9.(2021全国甲,28,14分)二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题:(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)该反应一般认为通

48、过如下步骤来实现:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)H1=+41 kJmol-1CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H2=-90 kJmol-1总反应的H=kJmol-1;若反应为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是(填标号),判断的理由是 。(2)合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)=3时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH),在t=250 下的x(CH3OH)p、在p=5105Pa下的x(CH3OH)t如图所示。用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式Kp=;图中对应等压过程的曲线是,判断的理由是;当x(CH3OH)

49、=0.10时,CO2的平衡转化率=,反应条件可能为或。答案 (1)-49AH1为正值,H2和H为负值,反应活化能大于反应的(2)p(H2O)p(CH3OH)p3(H2)p(CO2)b总反应HT,即1T|lgKp1(T)-lgKp1(T)|=lgKp1(T)-lgKp1(T),则lgKp2(T)Kp1(T)lgKp2(T)Kp1(T), K(T)K(T)(4)0.512.(2020山东等级考模拟二,19)探索氮氧化合物反应的特征及机理,对处理该类化合物的污染问题具有重要意义。回答下列问题:(1)工业上利用Na2CO3溶液吸收NO、NO2混合气制备NaNO2,该反应可实现NO和NO2的完全转化,反

50、应的化学方程式为 。(2)NO2可发生二聚反应生成N2O4,化学方程式为2NO2 N2O4(g),上述反应达到平衡后,升高温度可使体系颜色加深,则该反应的H0(填“”或“”或“”);上述反应达到平衡后,继续通入一定量的NO2,则NO2的平衡转化率将(填“增大”“减小”或“不变”,下同),NO2的平衡浓度将。答案 (1)NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2(2)增大增大模型二实验探究思想模型模型认知控制变量法注意事项1.要选择合适的化学反应,所选择的反应的反应速率要适中。2.反应物的浓度要适当,不能太大,探索浓度变量时,浓度间的差别也不能太大。3.要有规律地设计不同的反应体系的温度,

51、也要注意物质的相应性质,不能选择会引起反应发生变化的体系温度。4.对变量要进行适当的组合,组合的一般原则是“变一定多”,即保持其他变量不变,改变其中一个变量的值进行实验,测定数据,通过系列实验,找出变量对反应的影响。1.(2018浙江4月选考,22,2分)某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g),在其他条件相同时,测得实验数据如下表:压强/(105 Pa)温度/NO达到所列转化率需要时间/s50%90%98%1.030122502 83090255105 7608.0300.23.936900.6

52、7.974根据表中数据,下列说法正确的是()A.升高温度,反应速率加快B.增大压强,反应速率变慢C.在1.0105 Pa、90 条件下,当转化率为98%时反应已达平衡D.若进入反应塔的混合气体为a mol,反应速率以v=n/t表示,则在8.0105 Pa、30 条件下,转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370 mols-1答案D2.(2021辽宁,12,3分)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是()A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越

53、大,反应速率越大C.条件,反应速率为0.012 molL-1min-1D.条件,降冰片烯起始浓度为3.0 molL-1时,半衰期为62.5 min答案B3.(2021河北新高考适应卷,15)(双选)一定条件下,反应H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)的速率方程为v=kc(H2)c(Br2)c(HBr),某温度下,该反应在不同浓度下的反应速率如下:c(H2)/(molL-1)c(Br2)/(molL-1)c(HBr)/(molL-1)反应速率0.10.12v0.10.428v0.20.4216v0.40.142v0.20.1c4v根据表中的测定结果,下列结论错误的是()A.表中c的值为4B.

54、、的值分别为1、2、-1C.反应体系的三种物质中,Br2(g)的浓度对反应速率影响最大D.在反应体系中保持其他物质浓度不变,增大HBr(g)浓度,会使反应速率降低答案AB模型实践实验探究影响化学平衡状态的因素外界条件影响平衡的思维模型4.(2020天津,12,3分)已知Co(H2O)62+呈粉红色,CoCl42-呈蓝色,ZnCl42-呈无色。现将CoCl2溶于水,加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,存在以下平衡:Co(H2O)62+4Cl-CoCl42-+6H2OH用该溶液做实验,溶液的颜色变化如下:以下结论和解释正确的是()A.等物质的量的Co(H2O)62+和CoCl42-中键数之比为32

55、B.由实验可推知HCoCl42-答案D5.(2021广东六校联考二,6)10 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液与5 mL 0.1 mol/L KI溶液发生反应:2Fe3+(aq)+2I-(aq) 2Fe2+(aq)+I2(aq),达到平衡。下列说法不正确的是()A.加入一定量的铁粉,平衡逆向移动B.向该溶液中加入CCl4,振荡,平衡正向移动C.已知该反应为放热反应,则升高温度,平衡常数减小D.经过CCl4多次萃取分离后,向水溶液中加入KSCN溶液,若溶液出现血红色,证明该化学反应存在限度答案D6.(2015北京理综,28,15分)为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系,某同学通

56、过改变浓度研究“2Fe3+2I- 2Fe2+I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。实验如下:(1)待实验溶液颜色不再改变时,再进行实验,目的是使实验的反应达到。(2)是的对比实验,目的是排除中 造成的影响。(3)和的颜色变化表明平衡逆向移动,Fe2+向Fe3+转化。用化学平衡移动原理解释原因: 。(4)根据氧化还原反应的规律,该同学推测中Fe2+向Fe3+转化的原因:外加Ag+使c(I-)降低,导致I-的还原性弱于Fe2+。用如图装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。K闭合时,指针向右偏转。b作极。当指针归零(反应达到平衡)后,向U形管左管中滴加0.01 molL-1 AgNO3溶液。产

57、生的现象证实了其推测。该现象是 。(5)按照(4)的原理,该同学用上图装置进行实验,证实了中Fe2+向Fe3+转化的原因。转化原因是。与(4)实验对比,不同的操作是。(6)实验中,还原性:I-Fe2+;而实验中,还原性:Fe2+I-。将(3)和(4)、(5)作对比,得出的结论是 。答案 (1)化学平衡状态 (2)溶液稀释对颜色变化(3)加入Ag+发生反应:Ag+I- AgI,c(I-)降低;或增大c(Fe2+),平衡均逆向移动(4)正左管产生黄色沉淀,指针向左偏转(5)Fe2+随浓度增大,还原性增强,使Fe2+还原性强于I-向右管中加入1 molL-1 FeSO4溶液(6)该反应为可逆氧化还原

58、反应,在平衡时,通过改变物质的浓度,可以改变物质的氧化、还原能力,并影响平衡移动方向模型应用化学平衡移动原理在化工生产中的应用1.化学热力学与化学动力学对化学反应的影响(1)化学热力学考查内容有反应热的计算、化学反应方向的判断等。(2)化学动力学考查内容有反应速率的计算、基元反应、碰撞理论、过渡态理论、催化剂与催化反应以及反应历程和活化能等。2.化工生产适宜条件选择的一般原则(1)从化学反应速率分析:既不能太快,又不能太慢。(2)从化学平衡移动分析:既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性。(3)从原料的利用率分析:增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低

59、生产成本。(4)从实际生产能力分析:如设备承受高温、高压能力等。(5)从催化剂的使用活性分析:注意催化剂的活性对温度的限制。7.(2021江苏苏锡常镇教学调研一,13)甲烷还原可消除NO污染。将NO、O2、CH4混合物按一定体积比通入恒压容器中,发生如下主要反应:CH4(g)+2NO(g)+O2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H10CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H20CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)H3”“=”或“”)平衡常数K2的表达式为K2=。氯气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为c,则c=。(用平衡压强p

60、和上述平衡常数表示,忽略HClO的电离)(4)工业上,常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为TiO2)为原料生产TiCl4,相应的化学方程式为:TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)H=181 kJmol-1,K=3.410-292C(s)+O2(g) 2CO(g)H=-221 kJmol-1,K=1.21048结合数据说明氯化过程中加碳的理由。(5)在一定温度下,以I2为催化剂,氯苯和Cl2在CS2中发生平行反应,分别生成邻二氯苯和对二氯苯,两产物浓度之比与反应时间无关。反应物起始浓度均为0.5 molL-1,反应30 min测得氯苯15%转化为邻二氯苯,25%转