专题十化学反应速率和化学平衡-2023高考化学二轮复习习题

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(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,10mL0.40mol/LH2O2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.0~6min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol/(L·min)B.6~10min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10-2mol/(L·min)C.反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol/LD.反应至6min时,H2O2分解了50%答案C3.(2022河南名校大联考,12)控制大气中NOx的排放是全球关注的热点,催化脱硝法中的催化还原法是目前工业上成熟的方法。以NH3为还原剂的催化反应原理之一为2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g),若向VL的恒容密闭容器中投入4molNH3和一定量NO、NO2,测得NH3(g)、N2(g)、H2O(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是()A.V=4B.a点时该反应达到平衡C.曲线Ⅱ表示N2的浓度变化D.从开始到30s,用H2O(g)表示的平均反应速率为0.04mol·L-1·s-1答案C4.(2021浙江6月选考,20,2分)一定温度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中发生分解反应:2N2O54NO2+O2。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表:t/s06001200171022202820xc(N2O5)/(mol·L-1)1.400.960.660.480.350.240.12下列说法正确的是()A.600~1200s,生成NO2的平均速率为5.0×10-4mol·L-1·s-1B.反应2220s时,放出的O2体积为11.8L(标准状况)C.反应达到平衡时,v正(N2O5)=2v逆(NO2)D.推测上表中的x为3930答案D5.(2021河北,13,4分)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+NX+Y;②M+NX+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是()A.0~30min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-3mol·L-1·min-1B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为ZD.反应①的活化能比反应②的活化能大答案A6.(2021广东,14,4分)反应X2Z经历两步:①XY;②Y2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是()A.a为c(X)随t的变化曲线B.t1时,c(X)=c(Y)=c(Z)C.t2时,Y的消耗速率大于生成速率D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)答案D重难7.(2016北京理综,8,6分)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是()A.抗氧化剂B.调味剂C.着色剂D.增稠剂答案A8.(2019浙江4月选考,22,2分)高温高压液态水具有接近常温下弱酸的c(H+)或弱碱的c(OH-),油脂在其中能以较快的反应速率水解。与常温常压水相比,下列说法不正确的是()A.高温高压液态水中,体系温度升高,油脂水解反应速率加快B.高温高压液态水中,油脂与水的互溶能力增强,油脂水解反应速率加快C.高温高压液态水中,c(H+)增大,可催化油脂水解反应,且产生的酸进一步催化水解D.高温高压液态水中的油脂水解,相当于常温下在体系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH-)的碱的水解答案D9.(2020海南,16,10分)作为一种绿色消毒剂,H2O2在公共卫生事业中发挥了重要的作用。已知反应:H2O2(l)H2O(l)+O2(g)ΔH=-98kJ·mol-1K=2.88×1020回答下列问题:(1)H2O2的强氧化性使其对大多数致病菌和病毒具有消杀功能。用3%医用H2O2对传染病房喷洒消毒时,地板上有气泡冒出,该气体是。

(2)纯H2O2可作为民用驱雹火箭推进剂。在火箭喷口铂网催化下,H2O2剧烈分解:H2O2(l)H2O(g)+O2(g),放出大量气体,驱动火箭升空。每消耗34gH2O2,理论上(填“放出”或“吸收”)热量98kJ(填“大于”“小于”或“等于”)。

(3)纯H2O2相对稳定,实验表明在54℃下恒温贮存2周,浓度仍能保持99%,原因是H2O2分解反应的(填编号)。

a.ΔH比较小b.K不够大c.速率比较小d.活化能比较大(4)向H2O2稀溶液中滴加数滴含Mn2+的溶液,即有气泡快速逸出,反应中Mn2+起作用。某组实验数据如下:

t/min01020304050c(H2O2)/mol·L-10.700.490.350.250.170.120~30minH2O2反应的平均速率v=mol·L-1·min-1。

(5)H2O2的一种衍生物K2S2O8,阴离子结构式为()。其中性溶液加热至沸后,溶液pH降低,用离子方程式表明原因:。

答案(1)O2(或氧气)(2)放出小于(3)cd(4)催化剂0.015(5)2S2O82-+2H2O4H++4SO42-+O2↑10.(2017课标Ⅲ,28,14分)砷(As)是第四周期ⅤA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)+H2(g)+2O2(g)H3AsO4(s)ΔH1H2(g)+O2(g)H2O(l)ΔH22As(s)+O2(g)As2O5(s)ΔH3则反应As2O5(s)+3H2O(l)2H3AsO4(s)的ΔH=。

(4)298K时,将20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH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。①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-)=ymol·L-1②tm时,v正v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。

③tm时v逆tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是。

④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+6H2O4H3AsO4+6S增加反应物O2的浓度,提高As2S3的转化速率(3)2ΔH1-3ΔH2-ΔH3(4)①a、c②大于③小于tm时生成物浓度较低④(mol·L-1)-111.(2017天津理综,10,14分)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放,回答下列各方法中的问题。Ⅰ.H2S的除去方法1:生物脱H2S的原理为:H2S+Fe2(SO4)3S↓+2FeSO4+H2SO44FeSO4+O2+2H2SO42Fe2(SO4)3+2H2O(1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍,该菌的作用是。

(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为。若反应温度过高,反应速率下降,其原因是。

图1图2方法2:在一定条件下,用H2O2氧化H2S(3)随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化,氧化产物不同。当n(H2O2)/n(H2S)=4时,氧化产物的分子式为。

Ⅱ.SO2的除去方法1(双碱法):用NaOH吸收SO2,并用CaO使NaOH再生NaOH溶液Na2SO3溶液(4)写出过程①的离子方程式:;CaO在水中存在如下转化:CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)从平衡移动的角度,简述过程②NaOH再生的原理

。

方法2:用氨水除去SO2(5)已知25℃,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,H2SO3的=1.3×10-2、=6.2×10-8。若氨水的浓度为2.0mol·L-1,溶液中的c(OH-)=mol·L-1。将SO2通入该氨水中,当c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1时,溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)=。

答案(1)降低反应活化能(或作催化剂)(2)30℃、pH=2.0蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)(3)H2SO4(4)2OH-+SO2SO32-+H2OSO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成(5)6.0×10-30.6212.(2018北京理综,27,12分)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1反应Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH3=-297kJ·mol-1反应Ⅱ的热化学方程式:。

(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是。

(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。ⅰ.SO2+4I-+4H+S↓+2I2+2H2Oⅱ.I2+2H2O+

++2I-

(4)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18mLSO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)序号ABCD试剂组成0.4mol·L-1KIamol·L-1KI0.2mol·L-1H2SO40.2mol·L-1H2SO40.2mol·L-1KI0.0002molI2实验现象溶液变黄,一段时间后出现浑浊溶液变黄,出现浑浊较A快无明显现象溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快①B是A的对比实验,则a=。

②比较A、B、C,可得出的结论是。

③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A。结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因:。

答案(1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=-254kJ·mol-1(2)>反应Ⅱ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)①0.4②I-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③反应ⅱ比ⅰ快;D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快综合13.(2018课标Ⅲ,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)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)ΔH1=48kJ·mol-13SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g)ΔH2=-30kJ·mol-1则反应4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH为kJ·mol-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323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。①343K时反应的平衡转化率α=%。平衡常数K343K=(保留2位小数)。

②在343K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、。

③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-k逆,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=(保留1位小数)。

答案(1)2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl(2)114(3)①220.02②及时移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度)③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)ΔH=-210kJ·mol-1。(1)若CH2CH2(g)的燃烧热ΔH1=akJ·mol-1,则(g)的燃烧热ΔH2=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)。①一定温度下,在容积恒为1L的密闭容器中充入2molCH2CH2(g)和1molO2(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=(填数字)。

②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。

③保持温度不变,将①中容器压缩至0.5L,CH2CH2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:ⅰ.Ag+O2AgO2慢ⅱ.CH2CH2+AgO2+AgO快ⅲ.CH2CH2+6AgO2CO2+2H2O+6Ag快①增大CH2CH2的浓度(填“不能”或“能”)显著提高的生成速率,其原因为。

②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=

×100%)答案(1)(a+105)(2)①36②小于③增大增大(3)①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)②85.7%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0.50mol·L-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0.30mol·L-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+n>pD.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是()A.一定温度下,反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)能自发进行,该反应的ΔH<0B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e-4OH-C.常温常压下,氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2LH2,转移电子的数目为6.02×1023D.反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的ΔH可通过下式估算:ΔH=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和答案A3.(2015江苏单科,11,4分)下列说法正确的是()A.若H2O2分解产生1molO2,理论上转移的电子数约为4×6.02×1023B.室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH>7C.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+3H22NH3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11月选考,14,2分)已知X(g)+3Y(g)2W(g)+M(g)ΔH=-akJ·mol-1(a>0)。一定温度下,在体积恒定的密闭容器中,加入1molX(g)与1molY(g),下列说法正确的是()A.充分反应后,放出热量为akJB.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1∶2C.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化剂的反应管,NH3的转化率、N2的选择性[×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175~300℃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.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)ΔH<0。在测定NO2的相对分子质量时,下列条件中,测定结果误差最小的是()A.温度0℃、压强50kPaB.温度130℃、压强300kPaC.温度25℃、压强100kPaD.温度130℃、压强50kPa答案D9.(2018天津理综,5,6分)室温下,向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸,溶液中发生反应:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是()A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5BrC.若反应物均增大至2mol,则两种反应物平衡转化率之比不变D.若起始温度提高至60℃,可缩短反应达到平衡的时间答案D10.(2019浙江4月选考,20,2分)在温热气候条件下,浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海地区却很少。下列解析不正确的是()A.与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的CO2增多、石灰石沉积B.与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)D.海水呈弱碱性,大气中CO2浓度增加,会导致海水中CO32-浓度增大答案D11.(2018浙江11月选考,22,2分)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-197.8kJ·mol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表:温度/K压强/(105Pa)1.015.0710.125.350.767399.299.699.799.899.972397.598.999.299.599.677393.596.997.898.699.0下列说法不正确的是()A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高答案B12.(2021辽宁,11,3分)某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应2X(s)Y(s)+Z(g),一段时间后达到平衡。下列说法错误的是()A.升高温度,若c(Z)增大,则ΔH>0B.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)ΔH<0。下列分析正确的是()A.1mol平衡混合气体中含1molN原子B.断裂2molNO2中的共价键所需能量小于断裂1molN2O4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,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)Ⅰ中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是。

(2)Ⅱ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)。①比较p1、p2的大小关系:。

②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是。

(3)Ⅲ中,降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备浓硝酸。①已知:2NO2(g)N2O4(g)ΔH12NO2(g)N2O4(l)ΔH2下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)。

②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是。

(4)Ⅳ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+5O24NO+6H2O(2)①p1<p2②减小(3)①A②2N2O4+O2+2H2O4HNO3(4)NH3根据反应:8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多15.(2019天津理综,10,14分)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。回答下列问题:Ⅰ.硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2,放出225kJ热量,该反应的热化学方程式为。SiHCl3的电子式为。

Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH1>0②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)ΔH2<0③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3(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ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示,可知:反应①能自发进行的最低温度是;相同温度下,反应②比反应①的ΔG小,主要原因是。

(3)不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是(填序号)。

a.B点:v正>v逆b.v正:A点>E点c.反应适宜温度:480~520℃(4)反应③的ΔH3=(用ΔH1,ΔH2表示)。温度升高,反应③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Ⅰ.Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)ΔH=-225kJ·mol-1Ⅱ.(1)阴极2H2O+2e-H2↑+2OH-或2H++2e-H2↑(2)1000℃ΔH2<ΔH1导致反应②的ΔG小(3)a、c(4)ΔH2-ΔH1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)ΔH=-akJ·mol-1,其催化机理如下:第1步:SO2(g)+V2O5(s)SO3(g)+V2O4(s)ΔH=+bkJ·mol-1第2步:V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)2VOSO4(s)ΔH=+ckJ·mol-1第3步:(写热化学方程式,ΔH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)ΔH<0;T℃时,在容积恒为1L的密闭容器中投入总物质的量为2mol的气体,此时体系总压强为p0,按n(CO)∶n(SO2)为1∶1、3∶1投料时SO2转化率的变化情况如图。①图中表示n(CO)∶n(SO2)=3∶1的变化曲线是(填字母)。

②用SO2的浓度变化表示曲线b在0~30min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1L的密闭容器中,加入0.30molNO与过量的金属Al发生反应:Al(s)+2NO(g)N2(g)+Al2O3(s)ΔH<0。已知在此条件下NO与N2的消耗速率与各自的浓度有如下关系:v(NO)=k1·c2(NO),v(N2)=k2·c(N2),其中k1、k2表示速率常数。①下列叙述中不能表明该反应已经达到平衡状态的是。

A.该反应体系压强保持不变B.v正(NO)=v逆(N2)≠0C.Al的质量不发生变化D.体系温度不发生变化E.混合气体的相对分子质量不发生改变②在T1温度下,k1=0.004L·mol-1·min-1,k2=0.002min-1,该温度下反应的平衡常数的值为。

③在T2温度下,NO的物质的量随时间的变化曲线如下图,则温度T1T2(填“>”“=”或“<”)。

答案(1)4VOSO4(s)+O2(g)2V2O5(s)+4SO3(g)ΔH=-(3a+2b+2c)kJ·mol-1(2)①a②0.0083mol·L-1·min-1(3)①BD②1③>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)ΔH>0。下列说法正确的是()A.该反应ΔS<0B.升高温度,反应速率增大C.恒温下,增大总压,H2O(g)的平衡转化率不变D.恒温恒压下,加入催化剂,平衡常数增大答案B18.(2020浙江1月选考,21,2分)一定温度下,在2L的恒容密闭容器中发生反应A(g)+2B(g)3C(g)。反应过程中的部分数据如下表所示:t/minn/moln/moln(A)n(B)n(C)02.02.4050.9101.6151.6下列说法正确的是()A.0~5min用A表示的平均反应速率为0.09mol·L-1·min-1B.该反应在10min后才达到平衡C.平衡状态时,c(C)=0.6mol·L-1D.物质B的平衡转化率为20%答案C19.(2022湖南,14,4分)(双选)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应:2X(g)+Y(g)Z(g)ΔH,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A.ΔH>0B.气体的总物质的量:na<ncC.a点平衡常数:K>12D.反应速率:va正<vb正答案BC20.(2017课标Ⅱ,27,14分)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:①C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)ΔH1已知:②C4H10(g)+O2(g)C4H8(g)+H2O(g)ΔH2=-119kJ·mol-1③H2(g)+O2(g)H2O(g)ΔH3=-242kJ·mol-1反应①的ΔH1为kJ·mol-1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是(填标号)。

A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强图(a)(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是

。

图(b)图(c)(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是、;590℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是。

答案(1)123小于AD(2)氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率增大(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行温度升高反应速率加快丁烯高温裂解生成短链烃类21.(2021福建,13,13分)化学链燃烧(CLC)是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术,与传统燃烧方式相比,避免了空气和燃料的直接接触,有利于高效捕集CO2。基于CuO/Cu2O载氧体的甲烷化学链燃烧技术示意图如下。空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为:①2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s)ΔH1=-227kJ·mol-1②8CuO(s)+CH4(g)4Cu2O(s)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-348kJ·mol-1(1)反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=kJ·mol-1。

(2)反应②的平衡常数表达式K=。

(3)氧的质量分数:载氧体Ⅰ(填“>”“=”或“<”)载氧体Ⅱ。

(4)往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气[氧气的物质的量分数x(O2)为21%],发生反应①。平衡时x(O2)随反应温度T变化的曲线如图所示。985℃时O2的平衡转化率α(O2)=(保留2位有效数字)。

(5)根据上图,x(O2)随温度升高而增大的原因是。反应温度必须控制在1030℃以下,原因是。

(6)载氧体掺杂改性,可加快化学链燃烧速率。使用不同掺杂的CuO/Cu2O载氧体,反应②活化能如下表所示。载氧体掺杂物质氧化铝膨润土活化能/kJ·mol-160±2.337.3±1.3由表中数据判断:使用(填“氧化铝”或“膨润土”)掺杂的载氧体反应较快;使用氧化铝或者膨润土掺杂的载氧体,单位时间内燃料反应器释放的热量分别为akJ、bkJ,则ab(填“>”“=”或“<”)。

答案(1)-802(2)(或)(3)>(4)58%(5)反应①为放热反应,温度升高平衡左移温度高于1030℃时,x(O2)大于21%,载氧体无法载氧(6)膨润土<考点三化学平衡常数及其相关计算基础化学平衡常数及相关计算。重难分压平衡常数相关计算。综合化学平衡与平衡常数综合练习。基础1.(2020海南,6,2分)NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间的反应:CO(g)+NO(g)CO2(g)+N2(g)ΔH=-374.3kJ·mol-1K=2.5×1060,反应速率较小。有关该反应的说法正确的是()A.K很大,NO与CO在排入大气之前就已反应完全B.增大压强,平衡将向右移动,K>2.5×1060C.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:Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90.4kJ·mol-1Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3回答下列问题:(1)ΔH3=kJ·mol-1。

(2)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,此时H2O(g)的浓度为mol·L-1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应Ⅲ的平衡常数为。

(3)不同压强下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3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=×100%CH3OH的平衡产率=×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)(3)乙p1、p2、p3T1时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ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1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:(ⅰ)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=172kJ·mol-1,=1.0×10-2(ⅱ)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)ΔH2=-51kJ·mol-1,=1.2×1012Pa①反应2C(s)+O2(g)2CO(g)的ΔH为kJ·mol-1,Kp=Pa。

②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化,其原因是。

③对于碳氯化反应:增大压强,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1.0×105Pa,将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2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。①反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)=Pa。

②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)①-2231.2×1014②碳氯化反应熵增、放热且平衡常数远大于105Pa③向左变小(2)①7.2×105②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:①2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-1036kJ·mol-1②4H2S(g)+2SO2(g)3S2(g)+4H2O(g)ΔH2=94kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH3=-484kJ·mol-1计算H2S热分解反应④2H2S(g)S2(g)+2H2(g)的ΔH4=kJ·mol-1。

(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺,即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是,利用反应④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1470K、100kPa反应条件下,将n(H2S)∶n(Ar)=1∶4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1373K、100kPa反应条件下,对于n(H2S)∶n(Ar)分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19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。①n(H2S)∶n(Ar)越小,H2S平衡转化率,理由是。

②n(H2S)∶n(Ar)=1∶9对应图中曲线,计算其在0~0.1s之间,H2S分压的平均变化率为kPa·s-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)①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②d24.95.(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1molH2O(g),起始压强为0.2MPa时,发生下列反应生成水煤气:Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH1=+131.4kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41.1kJ·mol-1①下列说法正确的是:

A.平衡时向容器中充入惰性气体,反应Ⅰ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D.将炭块粉碎,可加快反应速率②反应平衡时,H2O(g)的转化率为50%,CO的物质的量为0.1mol。此时,整个体系(填“吸收”或“放出”)热量kJ,反应Ⅰ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方法的示意图如下:①某温度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,c(C)∶c(HC)=1∶2,则该溶液的pH=(该温度下H2CO3的=4.6×10-7,=5.0×10-11);

②再生塔中产生CO2的离子方程式为;

③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)①BD②吸收31.20.02(2)①10②2HCO3-CO32-+CO2↑+H2O③2CO2+12e-+12H+C2H4+4H2O6.(2019课标Ⅱ,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)ΔH1=100.3kJ·mol-1①H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH2=-11.0kJ·mol-1②对于反应:(g)+I2(g)(g)+2HI(g)③ΔH3=kJ·mol-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③,起始总压为105Pa,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.T1>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0.45mol·L-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%3.56×104BD(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Ⅰ,28,14分)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98kJ·mol-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0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=,判断的依据是。影响α的因素有。

(3)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(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α,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-nα')式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;α为SO2平衡转化率,α'为某时刻SO2转化率,n为常数。在α'=0.90时,将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程,得到v~t曲线,如图(c)所示。图(c)曲线上v最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度tm。t<tm时,v逐渐提高;t>tm后,v逐渐下降。原因是。

答案(1)2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s)ΔH=-351kJ·mol-1(2)0.975该反应气体分子数减少,增大压强,α提高。5.0MPa>2.5MPa=p2,所以p1=5.0MPa温度、压强和反应物的起始浓度(组成)(3)p(4)升高温度,k增大使v逐渐提高,但α降低使v逐渐下降。t<tm时,k增大对v的提高大于α引起的降低;t>tm后,k增大对v的提高小于α引起的降低8.(2020课标Ⅱ,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)ΔH1,相关物质的燃烧热数据如下表所示:物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热ΔH/(kJ·mol-1)-1560-1411-286①ΔH1=kJ·mol-1。

②提高该反应平衡转化率的方法有、。

③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α。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:2CH4C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为:r=k×,其中k为反应速率常数。①设反应开始时的反应速率为r1,甲烷的转化率为α时的反应速率为r2,则r2=r1。

②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:①阴极上的反应式为。

②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1,则消耗的CH4和CO2体积比为。

答案(1)①137②升高温度减小压强(增大体积)③×p(2)①(1-α)②AD(3)①CO2+2e-CO+O2-②6∶5综合9.(2018课标Ⅱ,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)。已知:C(s)+2H2(g)CH4(g)ΔH=-75kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-394kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO(g)ΔH=-111kJ·mol-1该催化重整反应的ΔH=kJ·mol-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2L的容器中加入2molCH4、1molCO2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mol2·L-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(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH/(kJ·mol-1)75172活化能/(kJ·mol-1)催化剂X3391催化剂Y4372①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②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=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。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)247A(2)①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AD②pc(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)ΔH=-57kJ·mol-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两点的反应速率:a>cB.a、b两点的转化率:a<bC.a、c两点气体的颜色:a深,c浅D.由a点到b点,可以用加热的方法答案B2.压强对反应速率的影响(2022吉林长春质监一,9)反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在密闭容器中进行,下列条件的改变对其正反应速率几乎无影响的是()A.保持体积不变,增加水蒸气的物质的量B.保持体积不变,充入氦气使体系的压强增大C.保持压强不变,充入氦气使体系的体积增大D.将容器的体积减小一半答案B3.体积分数与物质的量的关系(2015天津理综,6,6分)某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(g)发生反应:X(g)+mY(g)3Z(g)平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()A.m=2B.两次平衡的平衡常数相同C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4mol·L-1答案D4.催化剂存在时温度对速率的影响(2018江苏单科,10,2分)下列说法正确的是()A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能B.反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应C.3molH2与1molN2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于6×6.02×1023D.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快答案C5.平衡状态的判定(2022黑龙江佳木斯一中五调,5)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是()①2v(NH3)=v(CO2)②密闭容器中总压强不变③密闭容器中混合气体的密度不变④密闭容器中氨气的体积分数不变A.②③④B.②③C.①②③④D.②④答案B题型模板模型一数形结合和平衡思想模型模型认知解化学平衡图像题的“五项注意”1.注意曲线上的特殊点,如与坐标轴的交点、多条曲线的交点、拐点、极值点等。2.注意曲线坡度的“平”与“陡”,并弄清其意义。3.注意高温、高压时反应速率快,有利于先达到平衡,即“先拐先平”,也就是说其他条件不变时,较高温度或较大压强时达到平衡所用的时间短。4.注意运用图像中浓度(或物质的量)的变化来确定反应中物质的化学计量数的关系,即化学计量数之比等于同一时间内各反应物、生成物的浓度(或物质的量)变化量之比。5.对时间—速率图像,注意分清曲线的连续性、跳跃性,是“渐变”还是“突变”,是“大变”还是“小变”,是“变大”还是“变小”,变化后是否仍然相等等情况,才可确定对应改变的条件及如何改变。1.(2020江苏单科,15,4分)(双选)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)ΔH=247.1kJ·mol-1H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)ΔH=41.2kJ·mol-1在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是()A.升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率B.曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化C.相同条件下,改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠D.恒压、800K、n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,反应至CH4转化率达到X点的值,改变除温度外的特定条件继续反应,CH4转化率能达到Y点的值答案BD2.(2021山东日照期末校际联考,7)向1L密闭容器中充入xmolA和ymolB发生反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)ΔH。下图中曲线2为70℃下反应的转化率α(A)-t曲线。下列说法正确的是()A.若其他条件不变,曲线4一定是使用了催化剂,降低了反应的活化能B.若ΔH>0,其他条件不变,保持反应绝热,图像可能为曲线5C.若ΔH<0,其他条件不变,保持反应绝热,图像变为曲线3,则N点的v正大于曲线2上M点的v逆D.保持温度、体积不变,x∶y=a∶b时对应的体积分数φ1(D)与x∶y>a∶b时对应的φ2(D),大小关系为φ1(D)<φ2(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Ⅰ.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键H—HN—H键能E/(kJ·mol-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)ΔH=kJ·mol-1;

(2)已知该反应的ΔS=198.9J·mol-1·K-1,在下列哪些温度下反应能自发进行?(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0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。①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0~t1时间内的反应速率v(H2)=mol·L-1·min-1(用含t1的代数式表示);

②t2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

;

③在该温度下,反应的标准平衡常数Kө=[已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)Kө=,其中pө=100kPa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。

方法Ⅱ.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)①②b体积压缩一半瞬间,N2压强变大(为80kPa),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③0.48(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+bBcC+dD,=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=2×10-5。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(g)ΔH<0,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H—H键的数目和形成N—H键的数目相等D.容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2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)ΔH<0。某温度下,在容积为1L的密闭容器中充入2.0molNH3(g)和2.5molO2(g),测得平衡时c(NO)为1.5mol/L。下列说法正确的是()A.升高温度,可使NO的浓度增大B.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:①k正·ca(A)·cb(B)=k逆·cg(G)·ch(H)。②==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。K<10-510-5~105>105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=,称为浓度商。Q<K反应向正反应方向进行,v正>v逆Q=K反应处于化学平衡状态,v正=v逆Q>K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(g)在密闭容器中达到平衡时,测得c(I2)=0.11mmol·L-1、c(H2)=0.11mmol·L-1、c(HI)=0.78mmol·L-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)/mmol·L-11.000.220.440.11c(H2)/mmol·L-11.000.220.440.44c(HI)/mmol·L-11.001.564.001.56(注:1mmol·L-1=10-3mol·L-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)PCl5(g)。测得不同温度下PCl3(g)的转化率α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ΔH<0B.M点:>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)=0.25mol·L-1,则=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)该反应一般认为通过如下步骤来实现:①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41kJ·mol-1②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90kJ·mol-1总反应的ΔH=kJ·mol-1;若反应①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=5×105Pa下的x(CH3OH)~t如图所示。①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式Kp=;

②图中对应等压过程的曲线是,判断的理由是

;

③当x(CH3OH)=0.10时,CO2的平衡转化率α=,反应条件可能为或。

答案(1)-49AΔH1为正值,ΔH2和ΔH为负值,反应①活化能大于反应②的(2)①②b总反应ΔH<0,升高温度时平衡向逆反应方向移动,甲醇的物质的量分数变小③33.3%5×105Pa,210℃9×105Pa,250℃10.(2021湖北,19,14分)丙烯是一种重要的化工原料,可以在催化剂作用下,由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。反应Ⅰ(直接脱氢):C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)ΔH1=+125kJ·mol-1反应Ⅱ(氧化脱氢):C3H8(g)+O2(g)C3H6(g)+H2O(g)ΔH2=-118kJ·mol-1(1)已知键能:E(C—H)=416kJ·mol-1,E(H—H)=436kJ·mol-1,由此计算生成1mol碳碳π键放出的能量为kJ。

(2)对于反应Ⅰ,总压恒定为100kPa,在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与反应),从平衡移动的角度判断,达到平衡后“通入N2”的作用是;在温度为T1时,C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图a所示,计算T1时反应Ⅰ的平衡常数Kp=kPa(以分压表示,分压=总压×物质的量分数,保留一位小数)。

图a图b(3)在温度为T2时,通入气体分压比为p(C3H8)∶p(O2)∶p(N2)=10∶5∶85的混合气体,各组分