大二轮高考总复习化学第一部分专题08化学反应速率和化学平衡

专题强化训练(八)化学反应速率和化学平衡1．(2016·海南卷，改编)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A．由X→Y反应的ΔH＝E5－E2B．由X→Z反应的ΔH＞0C．降低压强有利于提高Y的产率D．升高温度有利于提高Z的产率解析：化学反应中的能量变化决定于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小，由图可知，X→Y反应的ΔH＝E3－E2，X→Z反应的ΔH＝E1－E2<0，反应放热，A、B项错误；由X生成Y的反应，即2X(g)3Y(g)，是气体物质的量增大的反应，降低压强，平衡正向移动，有利于提高Y的产率，C正确；X→Z的反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，不利于提高Z的产率，D错误。答案：C2．(2017·全国卷Ⅲ)在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的Cl－会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀从而除去Cl－。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是()A．Ksp(CuCl)的数量级为10－7B．除Cl－反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－=2CuClC．加入Cu越多，Cu＋浓度越高，除Cl－效果越好D．2Cu＋=Cu2＋＋Cu平衡常数很大，反应趋于完全解析：A对：当－lgeq\f(cCl－,mol·L－1)＝0时，lgeq\f(cCu＋,mol·L－1)约为－7，即c(Cl－)＝1mol·L－1，c(Cu＋)＝10－7mol·L－1，因此Ksp(CuCl)的数量级为10－7。B对：分析生成物CuCl的化合价可知，Cl元素的化合价没有发生变化，Cu元素由0价和＋2价均变为＋1价，因此参加该反应的微粒为Cu、Cu2＋和Cl－，生成物为CuCl，则反应的离子方程式为Cu＋Cu2＋＋2Cl－=2CuCl。C错：铜为固体，只要满足反应用量，Cu的量对除Cl－效果无影响。D对：2Cu＋=Cu2＋＋Cu的平衡常数K＝eq\f(cCu2＋,c2Cu＋)，可取图像中的c(Cu＋)＝c(Cu2＋)＝1×10－6mol·L－1代入平衡常数的表达式中计算，即为K＝eq\f(1×10－6mol·L－1,1×10－6mol·L－12)＝1×106L·mol－1，因此平衡常数很大，反应趋于完全。答案：C3．(2017·郑州模拟)已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0，且压强p1＜p2。下列图像中曲线变化错误的是()解析：该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，A项不符合题意；温度不变时，增大压强(减小容器体积)，平衡正向移动，SO3的百分含量增大，B项不符合题意；升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，C项符合题意；升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡逆向移动，则v逆＞v正，D项不符合题意。答案：C4．(2017·孝咸模拟)80℃时，在2L密闭容器中充入0.40molN2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)ΔH＝＋QkJ·mol－1(Q＞0时间/s020406080100c(NO2)/(mol·L－1)0.000.120.200.260.300.30下列判断正确的是()A．升高温度该反应的平衡常数K减小B．20～40s内，v(N2O4)＝0.004mol·L－1·s－1C．100s时再通入0.40molN2O4，达到新平衡时N2O4的转化率增大D．反应达到平衡时，吸收的热量为0.30QkJ解析：该反应为吸热反应，升高温度，平衡常数K增大，A项错误；20～40s内，v(N2O4)＝eq\f(1,2)v(NO2)＝eq\f(1,2)×eq\f(0.20mol·L－1－0.12mol·L－1,40s－20s)＝0.002mol·L－1·s－1，B项错误；100s时再通入0.40molN2O4，相当于在原平衡的基础上增大压强，平衡逆向移动，N2O4的转化率减小，C项错误；反应达到平衡时，c(NO2)＝0.30mol·L－1，生成NO2的物质的量为0.30mol·L－1×2L＝0.60mol，由热化学方程式可知生成2molNO2时吸收的热量为QkJ，则生成0.60molNO2时吸收的热量为0.30QkJ，D项正确。答案：D5．(2017·景德镇二模)将3molNO放入密闭容器中，50℃时恒温加热，然后加压，气体总物质的量随压强变化的关系如图所示，下列说法正确的是A．X、Y两点，反应速率：v(X)＝v(Y)B．压强小于107Pa，主要发生的反应为：2NO(g)N2(g)＋O2(g)C．X点→Y点，可能发生的反应为：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)D．整个过程中可能发生的反应为：3NO(g)N2O(g)＋NO2(g)，2NO2(g)N2O4(g)解析：Y点压强比X点大，反应速率：v(X)＜v(Y)，A项错误；气体总物质的量随压强增大而不断减小，说明该反应是气体分子数减小的反应，B、C项错误；整个过程中关系曲线出现转折，且X点→Y点气体总物质的量减小得更加显著，说明存在两个反应，D项正确。答案：D6．(2017·武汉三调)一定温度下，密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0。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K2C．t1时平衡混合气的eq\o(M,\s\up6(－))1大于t3时平衡混合气的eq\o(M,\s\up6(－))2D．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的体积分数解析：t2时刻若只是加入SO2，会导致再次达到平衡时正反应速率高于原平衡时的正反应速率，不可能回到原水平线，A错误；平衡常数只受温度影响，温度一定则平衡常数不变，B错误；t2时采取的措施可以为按照系数比例加入SO2和O2，导致v正突然增大，同时减小SO3的浓度，导致v逆突然减小；且SO3的减少量与SO2和O2的增加量相当(如2molSO2和1molO2与2mol的SO3)，则v正增大的量与v逆减小的量相等，达平衡后正逆反应速率再次回到原平衡位置，故前后属于恒温恒容时的等效平衡，气体的平均摩尔质量相同，SO3的体积分数也相同，C错误，D正确。答案：D7．(2017·日照诊断)在温度、初始容积相同的甲、乙两个密闭容器中，按不同方式投入反应物(如图所示)，发生反应：3X(g)＋Y(g)=2Z(g)ΔH＜0。保持温度不变，测得平衡时的有关数据如下：恒容容器甲恒压容器乙Y的物质的量/moln1n2Z的体积分数φ1φ2下列说法正确的是()A．平衡时容器乙的容积一定比反应前大B．平衡时容器甲的压强一定比反应前大C．n2＞n1D．φ2＞φ1解析：容器乙内反应向正反应方向进行，气体的总物质的量减小，恒温恒压下，气体的体积之比等于物质的量之比，故平衡时容器乙的容积一定比反应前小，A项错误；无法确定容器甲中反应是正向进行，还是逆向进行，故平衡时容器甲的压强不一定比反应前大，B项错误；容器甲内反应所达到的平衡状态可以等效为开始时投入3molX、1molY，并在相同条件下达到的平衡状态，容器甲中随着反应进行压强减小，容器乙内反应所达到的平衡状态相当于增大容器甲的压强达到的平衡状态，增大压强平衡向气体分子数减小的方向移动，即向正反应方向移动，故n1＞n2，φ2＞φ1，C项错误，D项正确。答案：D8．(2017·广州模拟)氮氧化物排放是形成臭氧层空洞、酸雨、雾霾的重要原因之一。SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＜0。(1)氮氧化物破坏臭氧层的原理为：①NO＋O3NO2＋O2、②NO2＋ONO＋O2。常温下反应①的平衡常数为K1，反应②的平衡常数为K2，则反应O3＋O2O2的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。氮氧化物在该反应中的作用是________________________________________________________________________。(2)SCR法除NO，投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是__________________________________________、______________________。该法可能发生副反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，减少副反应的主要措施是____________、________。(3)其他条件相同，在甲、乙两种催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图。①工业上选择催化剂乙的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②在催化剂甲作用下，图中M点处(对应温度为210℃)NO的转化率________(填“可能是”“一定是”或“一定不是”)该温度下的平衡转化率。高于210℃时，NO转化率降低的原因可能是______________。((4)消除汽车尾气中的NO时，可用尿素[(NH2)2CO]还原NO，既安全又高效，且产物都是空气中含有的成分。与SCR法相比，等物质的量的尿素与氨气可消除的NO的物质的量之比为________。(不考虑副反应)解析：(1)由反应①＋反应②，可得目标反应，则K＝K1·K2。氮氧化物在该反应中作催化剂。(2)该反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，NO的平衡转化率增大；该反应为气体分子数增大的反应，减小压强，平衡向正反应方向移动，NO的平衡转化率增大。为减少副反应发生，可以选择合适的催化剂或控制O2用量。(3)①从题图可以看出，相对于催化剂甲，催化剂乙在低温下具有很强的催化活性，且在较大温度范围内具有较高的催化活性，故选择催化剂乙。②催化剂只改变反应速率，而不影响平衡移动，210℃时，若反应达到平衡，则在甲、乙两种催化剂作用下，NO的转化率应相等，由题图知，210℃时，在甲、乙两种催化剂作用下，NO的转化率不相等，故M点处NO的转化率不是该温度下的平衡转化率。高于210℃时，NO的转化率降低，可能的原因是副反应增多、催化剂活性降低。(4)根据(NH2)2COeq\o(→,\s\up7(失6e－))N2、NOeq\o(→,\s\up7(得2e－))eq\f(1,2)N2，由得失电子守恒可知，1mol(NH2)2CO可处理3molNO，而SCR法中1molNH3可处理1molNO，故等物质的量的尿素与氨气可消除的NO的物质的量之比为3∶1。答案：(1)K1·K2(2)降低温度减小压强选择合适的催化剂控制O2用量(3)①低温下有很强的催化活性(或在较大的温度范围内有较高的催化活性)②一定不是催化剂活性降低或副反应增多(4)3∶19．(2017·岳阳模拟)新的研究表明二甲醚(DME)是符合中国能源结构特点的优良车用替代燃料，二甲醚催化重整制氢的反应过程主要包括以下几个反应(以下数据为25℃、1.01×105Pa下测定Ⅰ.CH3OCH3(g)＋H2O(l)2CH3OH(l)ΔH＝＋24.52kJ·mol－1Ⅱ.CH3OH(l)＋H2O(l)CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.01kJ·mol－1Ⅲ.CO(g)＋H2O(l)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.17kJ·mol－1Ⅳ.CH3OH(l)CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋90.1kJ·mol－1请回答下列问题：(1)写出用二甲醚制H2同时生成CO2的热化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)将一定量CO(g)和H2O(g)分别通入容积为1L的恒容密闭容器中，发生反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，实验组序温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minH2OCOCO21500483.242750240.833750240.81①反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数表达式K＝________。②实验1中，0～4min内，以v(H2O)表示的反应速率为________。③实验2达到平衡时CO的转化率为________。④实验3与实验2相比，改变的条件是________。(3)在一恒温恒容的密闭容器中放入一定量的甲醇，如Ⅳ式建立平衡，以下可以作为该反应达到平衡状态的判断依据的为________。A．容器内气体密度保持不变B．气体的平均相对分子质量保持不变C．CO的体积分数保持不变D．CO与H2的物质的量之比保持1∶2不变(4)工业生产中测得不同温度下各组分体积分数及二甲醚转化率的关系如图所示。①反应控制的最佳温度应为________。A．300～350℃ B．350～C．400～450℃ D．450～②在温度达到400℃以后，二甲醚与CO2的体积分数以几乎相同的变化趋势降低，而CO、H2的体积分数也以几乎相同的变化趋势升高，分析可能的原因是(用相应的化学方程式表示)________________________________________________________________________。(5)在某一体积固定的密闭容器中进行反应Ⅱ，200℃时达到平衡。t1时刻升温，在t1与t2之间某时刻达到平衡；t2时刻添加催化剂，请在图中补充画出t1～t2时间段CO2的百分含量随时间变化的图像解析：(1)根据盖斯定律，由Ⅰ＋Ⅱ×2得：CH3OCH3(g)＋3H2O(l)2CO2(g)＋6H2(g)ΔH＝＋122.54kJ·mol－1。(2)①该可逆反应的平衡常数表达式为K＝eq\f(cCO2×cH2,cCO×cH2O)。②由反应式知，v(H2O)＝v(CO2)＝eq\f(3.2mol,1L×4min)＝0.8m