2022年高考化學(xué)大二輪優(yōu)選習(xí)題 專題二 化學(xué)基本理論 專題突破練8 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
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1、2022年高考化學(xué)大二輪優(yōu)選習(xí)題 專題二 化學(xué)基本理論 專題突破練8 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 一、選擇題(本題包括8個小題,每小題8分,共64分) 1.(2018福建廈門高三質(zhì)檢)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-198 kJ·mol-1,在V2O5存在時,該反應(yīng)的機理為V2O5+SO22VO2+SO3(快) 4VO2+O22V2O5(慢) 下列說法正確的是( ) A.反應(yīng)速率主要取決于V2O5的質(zhì)量 B.VO2是該反應(yīng)的催化劑 C.逆反應(yīng)的活化能大于198 kJ·mol-1 D.增大SO2的濃度可顯著提高反應(yīng)速率
2、答案C 解析由反應(yīng)機理可得,V2O5是該反應(yīng)的催化劑,反應(yīng)速率與催化劑V2O5的質(zhì)量有一定關(guān)系,但主要取決于催化劑V2O5的表面積,故A、B都錯誤;ΔH=正反應(yīng)的活化能-逆反應(yīng)的活化能=-198 kJ·mol-1,所以逆反應(yīng)的活化能大于198 kJ·mol-1,故C正確;使用催化劑可以顯著提高反應(yīng)速率,增大SO2的濃度可以提高反應(yīng)速率(不是顯著提高),故D錯誤。 2.(2018山東濟寧高三期末)將0.2 mol·L-1 KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等體積混合充分反應(yīng)后,取混合液分別完成下列實驗,能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2的是(
3、 ) A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液變紅色 B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黃色沉淀生成 C.向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有藍(lán)色沉淀生成 D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液變藍(lán)色 答案A 解析0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等體積混合,KI過量,向混合液中滴入KSCN溶液,溶液變紅色,說明溶液中仍含有Fe3+,能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,故A項正確;由于KI過量,因此KI和AgNO3溶液產(chǎn)生黃色沉淀,不能說明溶液中存在I-,故B項錯誤;該反應(yīng)生成Fe2+,向混合液中滴入K3[Fe
4、(CN)6]溶液,有藍(lán)色沉淀生成,不能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,故C項錯誤;該反應(yīng)生成I2,向混合液中滴入淀粉溶液,溶液變藍(lán)色,不能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,故D項錯誤。 3.(2018河北定州中學(xué)高補質(zhì)檢)反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一密閉容器中進(jìn)行,下列說法或結(jié)論能夠成立的是 ( ) A.當(dāng)v正(CO)=v正(H2)時,反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài) B.其他條件不變僅將容器的體積縮小一半,再次平衡時H2O(g)的平衡濃度可能是原來的2.1倍 C.保持體積不變,充入少量He使體系壓強增大,反應(yīng)速率一定增大 D
5、.其他條件不變,適當(dāng)增加C(s)質(zhì)量會使平衡正向移動 答案B 解析正逆反應(yīng)速率相等時達(dá)到平衡狀態(tài),故A項錯誤;其他條件不變僅將容器的體積縮小一半,平衡逆向移動,再次平衡時H2O(g)的平衡濃度可能是原來的2.1倍,故B項正確;保持體積不變,充入少量He使體系壓強增大,反應(yīng)物濃度不變,反應(yīng)速率不變,故C項錯誤;增加固體的質(zhì)量,平衡不移動,故D項錯誤。 4.(2018福建晉江季延中學(xué)高三檢測)在催化劑作用下用乙醇制乙烯,乙醇轉(zhuǎn)化率和乙烯選擇性(生成乙烯的物質(zhì)的量與乙醇轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量的比值)隨溫度、乙醇進(jìn)料量(單位:mL·min-1)的關(guān)系如圖所示(保持其他條件相同)。 在410~4
6、40 ℃溫度范圍內(nèi),下列說法不正確的是( ) A.當(dāng)乙醇進(jìn)料量一定時,隨乙醇轉(zhuǎn)化率增大,乙烯選擇性升高 B.當(dāng)乙醇進(jìn)料量一定時,隨溫度的升高,乙烯選擇性不一定增大 C.當(dāng)溫度一定時,隨乙醇進(jìn)料量增大,乙醇轉(zhuǎn)化率減小 D.當(dāng)溫度一定時,隨乙醇進(jìn)料量增大,乙烯選擇性增大 答案A 解析根據(jù)圖像,當(dāng)乙醇進(jìn)料量一定時,隨乙醇轉(zhuǎn)化率增大,乙烯選擇性逐漸升高,但溫度高于430 ℃時,乙烯選擇性逐漸降低,故A項錯誤,B項正確;根據(jù)題左圖,當(dāng)溫度一定時,隨乙醇進(jìn)料量增大,乙醇轉(zhuǎn)化率減小,故C項正確;根據(jù)題右圖,當(dāng)溫度一定時,隨乙醇進(jìn)料量增大,乙烯選擇性增大,故D項正確。 5.(2018湖北襄
7、陽第五中學(xué)高三模擬)碳熱還原制備氮化鋁的總反應(yīng)化學(xué)方程式為Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)。在溫度、容積恒定的反應(yīng)體系中,CO的濃度隨時間的變化關(guān)系如圖曲線甲所示。下列說法不正確的是( ) A.在不同時刻都存在關(guān)系:3v(N2)=v(CO) B.c點切線的斜率表示該化學(xué)反應(yīng)在t時刻的瞬時速率 C.從a、b兩點坐標(biāo)可求得從a到b時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率 D.維持溫度、容積不變,若減少N2的物質(zhì)的量進(jìn)行反應(yīng),曲線甲將轉(zhuǎn)變?yōu)榍€乙 答案D 解析根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)之比分析,3v(N2)=v(CO),A項正確;c點處
8、的切線的斜率是此時刻物質(zhì)濃度除以此時刻時間,為一氧化碳的瞬時速率,B項正確;題給圖像中a、b點分別對應(yīng)濃度和時間,因此從a、b兩點坐標(biāo)可求得從a到b時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率,C項正確;維持溫度、容積不變,若減少N2的物質(zhì)的量進(jìn)行反應(yīng),平衡逆向進(jìn)行,達(dá)到新的平衡狀態(tài)與原來的平衡狀態(tài)不同,D項錯誤。 6.(2018河北滄州教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測)某科研小組利用如下反應(yīng)消除NO和CO的污染:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=x kJ·mol-1。T ℃時,在容積為2 L的恒容密閉容器中充入2 mol NO和2 mol CO,保持溫度不變,5 min末達(dá)到平衡狀態(tài),此時c(
9、N2)=0.4 mol·L-1。下列說法中不正確的是( ) A.x<0 B.α(NO)=80% C.0~5 min內(nèi),v(CO)=0.16 mol·L-1·min-1 D.保持溫度不變,若再向上述平衡體系中充入2 mol NO和2 mol CO,重新達(dá)到平衡時,c(N2)=0.8 mol·L-1 答案D 解析該反應(yīng)ΔS<0,若要使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,則必須為放熱反應(yīng),故ΔH<0,即x<0,故A項正確;5 min時達(dá)到平衡狀態(tài),c(N2)=0.4 mol·L-1,則n(N2)=0.4 mol·L-1×2 L=0.8 mol,根據(jù)方程式可知反應(yīng)中Δn(NO)=Δn(CO)=1.6 mol,
10、則NO的轉(zhuǎn)化率α(NO)=×100%=80%,故B項正確;v(NO)==0.16 mol·L-1·min-1,故C項正確;5 min時達(dá)到平衡狀態(tài),n(NO)=n(CO)=(2-1.6) mol=0.4 mol,則平衡時c(NO)=c(CO)=0.2 mol·L-1,又因為c(N2)=0.4 mol·L-1,c(CO2)=0.8 mol·L-1,所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。保持溫度不變,再充入2 mol NO和2 mol CO,平衡向右移動,假設(shè)重新達(dá)平衡時,c(N2)=0.8 mol·L-1,則平衡轉(zhuǎn)化率不變,各物質(zhì)的濃度分別為c(NO)=c(CO)=0.4 mol·L-1,c(CO2)=1.
11、6 mol·L-1,則Qc=≠K,故假設(shè)不成立,即重新達(dá)到平衡時c(N2)≠0.8 mol·L-1時,此時反應(yīng)正向進(jìn)行,達(dá)到新平衡時,c(N2)>0.8 mol·L-1,故D項錯誤。 7.(2018天津耀華中學(xué)高三月考)T ℃時,在一固定容積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g)C(s) ΔH<0,按照不同配比充入A、B,達(dá)到平衡時容器中A、B濃度變化如圖中曲線(實線)所示,下列判斷正確的是( ) A.T ℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)值為4 B.c點沒有達(dá)到平衡,此時反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行 C.若c點為平衡點,則此時容器內(nèi)的溫度高于T ℃ D.T ℃時,直線cd上的點均為平衡狀態(tài)
12、答案C 解析根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式,K=,故A項錯誤;c點沒有達(dá)到平衡,若要達(dá)到平衡,應(yīng)向d點移動,A、B的濃度降低,說明平衡向正反應(yīng)方向移動,故B項錯誤;如果c點達(dá)到平衡,此時的平衡常數(shù)小于T ℃時的平衡常數(shù),說明平衡向逆反應(yīng)方向移動,即升高溫度,C項正確;平衡常數(shù)只受溫度的影響,與濃度、壓強無關(guān),因此曲線ab是平衡線,D項錯誤。 8.如圖所示,向A、B中均充入1 mol X、1 mol Y,起始時A、B的體積都等于1 L。在同溫、同壓和催化劑存在的條件下,關(guān)閉活塞K,使兩容器中都發(fā)生反應(yīng)X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g) ΔH<0,達(dá)平衡時,A的體積為1.4 L。下列說法錯誤的是(
13、 )
A.兩容器中的反應(yīng)分別達(dá)到平衡時,反應(yīng)物X的反應(yīng)速率:v(B)>v(A)
B.A容器中X的轉(zhuǎn)化率為80%
C.平衡時的壓強:pA
14、,故B正確;A為恒壓過程,B為恒容過程,該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng),反應(yīng)過程中B的壓強大于A,平衡時的壓強:pA 15、)CO(g)+H2(g) K1;
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K2;
Ⅲ.CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s) K3。
(1)該工藝制H2總反應(yīng)可表示為C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),其反應(yīng)的平衡常數(shù)K= (用K1、K2、K3的代數(shù)式表示)。在2 L的密閉容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 。?
a.容器內(nèi)混合物的質(zhì)量不變
b.H2與H2O(g)的物質(zhì)的量之比不再變化
c.混合氣體的密度不再變化
d.形成a mol H—H鍵的同時斷裂2 16、a mol H—O鍵
(2)對于反應(yīng)Ⅰ,不同溫度和壓強對H2產(chǎn)率的影響如下表。
壓強
溫度
p1/MPa
p2/MPa
500 ℃
45.6%
51.3%
700 ℃
67.8%
71.6%
由表中數(shù)據(jù)判斷:p1 (填“>”“<”或“=”)p2。?
下列圖像正確的是 。?
(3)已知反應(yīng)Ⅱ的ΔH=-41.1 kJ·mol-1,CO鍵、O—H鍵、H—H鍵的鍵能分別為803 kJ·mol-1,464 kJ·mol-1、436 kJ·mol-1,則CO中碳氧鍵的鍵能為 kJ·mol-1。?
(4)對于反應(yīng)Ⅲ,若平衡時 17、再充入CO2,使其濃度增大到原來的2倍,則平衡向 (填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向移動;當(dāng)重新平衡后,CO2的濃度 (填“變大”“變小”或“不變”)。?
答案(1)K1·K2·K3 bc (2)> BD (3)1 072.9 (4)正反應(yīng) 不變
解析(1)根據(jù)題意,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相加可得反應(yīng)C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=K1·K2·K3;根據(jù)質(zhì)量守恒定律,容器內(nèi)混合物的質(zhì)量始終不變,不能判斷達(dá)到平衡狀態(tài),a錯誤;H2與H2O(g)的物質(zhì)的量之比不再變化,說明正逆反應(yīng)速率相等,能夠判斷達(dá)到了平衡狀態(tài),b正確;C 18、為固體,反應(yīng)后氣體的質(zhì)量增大,容器的體積不變,則混合氣體的密度不再變化,能夠判斷達(dá)到了平衡狀態(tài),c正確;形成a mol H—H鍵的同時斷裂2a mol H—O鍵描述的都是正反應(yīng)速率,不能判斷達(dá)到了平衡狀態(tài),d錯誤;(2)根據(jù)反應(yīng)Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) K1,相同溫度條件下,減小壓強,平衡正向移動,氫氣的產(chǎn)率增大,因此p1>p2;減小壓強,平衡正向移動,與圖像不符,A項錯誤;根據(jù)表格數(shù)據(jù),升高溫度,氫氣的產(chǎn)率增大,說明平衡正向移動,與圖像吻合,B項正確;升高溫度,平衡正向移動,水的含量減少,降低壓強,平衡正向移動,水的含量減少,與圖像不符,C項錯誤;升高溫度,平衡正向移 19、動,平衡常數(shù)增大,與圖像吻合,D項正確。(3)設(shè)CO中碳氧鍵的鍵能為x kJ·mol-1,反應(yīng)Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH=-41.1 kJ·mol-1=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=(x+464×2) kJ·mol-1-(803×2+436) kJ·mol-1,解得x=1 072.9;(4)反應(yīng)Ⅲ.CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s),若平衡時再充入CO2,使其濃度增大到原來的2倍,相當(dāng)于增大壓強,平衡正向移動;溫度不變,平衡常數(shù)不變,K=,則重新平衡后,CO2濃度不變。
10.(2018安徽六安示范高中聯(lián)盟高三期末)(18分)汽車尾氣中的主要污染 20、物是NO和CO。為減輕大氣污染,人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣:
(1)T ℃下,在一容積不變的密閉容器中,通入一定量的NO和CO,用氣體傳感器測得不同時間時NO和CO的濃度如下表:
時間/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/
10-4 mol·L-1
10.0
4.50
c1
1.50
1.00
1.00
c(CO)/
10-3 mol·L-1
3.60
3.05
c2
2.75
2.70
2.70
則c2較合理的數(shù)值為 (填字母標(biāo)號)。?
A.4.20 B.4.00
C.2.95 D.2.85
(2)將不同物質(zhì)的量 21、的H2O(g)和CO(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中,進(jìn)行反應(yīng)H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實驗
組
溫度/
℃
起始量/mol
平衡量/mol
達(dá)到平衡所
需的時間
/min
H2O
CO
CO
H2
ⅰ
650
2
4
2.4
1.6
5
ⅱ
900
1
2
1.6
0.4
3
ⅲ
900
a
b
c
d
1
若a=2,b=1,則c= ,三組實驗對應(yīng)平衡常數(shù)的關(guān)系K(ⅰ) K(ⅱ) K(ⅲ)(填“>”“<”或“=”)。?
(3)控制反應(yīng)條件,CO和H2 22、可以用來合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化學(xué)方程式為3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同條件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡轉(zhuǎn)化率隨氫碳比的變化如圖所示:
①合成二甲醚的最佳氫碳比為 。?
②甲醇使用不當(dāng)會導(dǎo)致污染,可用電解法消除這種污染。其原理是電解CoSO4、稀硫酸和CH3OH的混合溶液,將Co2+氧化為Co3+,Co3+再將CH3OH氧化成CO2,Co3+氧化CH3OH的離子方程式為?
。?
答案(1)D (2)0.6 > = (3)①1.0 ②6Co3++CH3OH+H2OCO2↑+6Co2++6H+
解析(1)由表中數(shù)據(jù)可 23、知4 s時反應(yīng)達(dá)到平衡,1~3 s內(nèi)CO濃度變化量為3.05×10-3 mol·L-1-2.75×10-3 mol·L-1=3×10-4 mol·L-1,該2 s內(nèi)平均每秒內(nèi)變化量為1.5×10-4 mol·L-1,隨反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)速率減小,該2 s中前1 s內(nèi)CO濃度變化量應(yīng)大于1.5×10-4 mol·L-1,則2 s時CO的濃度小于3.05×10-3 mol·L-1-1.5×10-4 mol·L-1=2.9×10-3 mol·L-1,故2 s時CO的濃度應(yīng)介于2.75×10-3~2.9×10-3 mol·L-1之間,選項中只有2.85×10-3 mol·L-1符合。
(2)由實驗組ⅱ數(shù)據(jù) 24、,根據(jù)“三段式”:
H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)
初始濃度/(mol·L-1) 0.5 1 0 0
轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1) 0.2 0.2 0.2 0.2
平衡濃度/(mol·L-1) 0.3 0.8 0.2 0.2
可得900 ℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
在實驗ⅲ中,當(dāng)a=2,b=1時,根據(jù)“三段式”:
H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)
初始濃度/(mol·L-1) 1 0.5 0 0
轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1) 0.5- 0.5-
平衡濃度/(mol·L-1) 0.5+
根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系可得0. 25、5-,則d=1-c,根據(jù)相同溫度下平衡常數(shù)相等可得,解得c=0.6;650 ℃時根據(jù)“三段式”可得
H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)
初始濃度/(mol·L-1) 1 2 0 0
轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1) 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡濃度/(mol·L-1) 0.2 1.2 0.8 0.8
則平衡常數(shù)K=,又因為平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),則三組實驗對應(yīng)平衡常數(shù)的關(guān)系K(ⅰ)>K(ⅱ)=K(ⅲ)。
(3)①根據(jù)圖像可知氫碳比為1.0時合成二甲醚的轉(zhuǎn)化率最高,則合成二甲醚的最佳氫碳比為1.0。②根據(jù)電子得失守恒、原子守恒以及電荷守恒可知Co3+氧化CH3OH的離子方程式為6Co3++CH3OH+H2OCO2↑+6Co2++6H+。
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