(通用版)2020高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測(四十二)突破1個高考難點 化學(xué)平衡常數(shù)及其計算(含解析).doc
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跟蹤檢測(四十二)突破1個高考難點化學(xué)平衡常數(shù)及其計算1O3是一種很好的消毒劑,具有高效、潔凈、方便、經(jīng)濟等優(yōu)點。O3可溶于水,在水中易分解,產(chǎn)生的O為游離氧原子,有很強的殺菌消毒能力。常溫常壓下發(fā)生的反應(yīng)如下:反應(yīng)O3O2OH0平衡常數(shù)為K1;反應(yīng)OO32O2H0平衡常數(shù)為K2;總反應(yīng):2O33O2H0BNH3的體積分?jǐn)?shù)不變時,該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)CA點對應(yīng)狀態(tài)的平衡常數(shù)K(A)的值為102.294D30 時,B點對應(yīng)狀態(tài)的v正K,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,v正0,T1溫度下的部分實驗數(shù)據(jù):t/s05001 0001 500c(N2O5)/(molL1)5.003.522.502.50下列說法不正確的是()A500 s內(nèi)N2O5分解速率為2.96103 molL1s1BT1溫度下的平衡常數(shù)為K1125,1 000 s時N2O5的轉(zhuǎn)化率為50%C其他條件不變時,T2溫度下反應(yīng)到1 000 s時測得N2O5的濃度為2.98 molL1,則T1K3,則T1T3解析:選Cv(N2O5)2.96103 molL1s1,A正確;1 000 s后N2O5的濃度不再發(fā)生變化,即達(dá)到了化學(xué)平衡,列出三段式:2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)起始/(molL1)5.0000轉(zhuǎn)化/(molL1) 2.50 5.00 1.25平衡/(molL1) 2.50 5.00 1.25則K125,(N2O5)100%50%,B正確;1 000 s時,T2溫度下的N2O5濃度大于T1溫度下的N2O5濃度,則改變溫度使平衡逆向移動了,逆向是放熱反應(yīng),則降低溫度平衡向放熱反應(yīng)方向移動,即T2K3,則T1T3,D正確。6T1 時,向容器為2 L的密閉容器中充入一定量的A(g)和B(g),發(fā)生如下反應(yīng)A(g)2B(g)C(g)。反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表:反應(yīng)時間/minn(A)/moln(B)/mol01.001.20100.50300.20下列說法錯誤的是()A前10 min內(nèi)反應(yīng)的平均速率為v(C)0.025 0 molL1min1B其他條件不變,起始時向容器中充入0.50 mol A(g)和0.60 mol B(g),達(dá)到平衡時n(C)0.25 molC其他條件不變時,向平衡體系中再充入0.50 mol A,與原平衡相比,達(dá)到平衡時B的轉(zhuǎn)化率增大,A的體積分?jǐn)?shù)增大D溫度為T2 時(T1T2),上述反應(yīng)的平衡常數(shù)為20,則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)解析:選D前10 min內(nèi)消耗0.50 mol A,同時生成0.50 mol C,則有v(C)0.025 0 molL1min1,A正確。10 min時,反應(yīng)的n(B)2n(A)2(1.00 mol0.50 mol)1.00 mol,則10 min時,B的物質(zhì)的量為0.20 mol,與30 min時B的物質(zhì)的量相等,則反應(yīng)10 min時已達(dá)到平衡狀態(tài);其他條件不變,若起始時向容器中充入0.50 mol A(g)和0.60 mol B(g),將容積縮小為原來的時與原平衡等效,達(dá)到平衡時n(C)0.25 mol,但擴大容積,恢復(fù)到原體積,壓強減小,平衡逆向移動,故達(dá)到平衡時n(C)0.25 mol,B正確。其他條件不變時,向平衡體系中再充入0.50 mol A,平衡正向移動,與原平衡相比,達(dá)到平衡時B的轉(zhuǎn)化率增大,A的體積分?jǐn)?shù)增大,C正確。由上述分析可知,10 min時n(A)0.50 mol,此時達(dá)到平衡狀態(tài),A、B、C的濃度(molL1)分別為0.25、0.10和0.25,則有K(T1)100K(T2)20,說明升高溫度,平衡正向移動,則該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),D錯誤。7工業(yè)合成氨反應(yīng)為N2(g)3H2(g)2NH3(g),對其研究如下:(1)已知HH鍵的鍵能為436 kJmol1,NH鍵的鍵能為391 kJmol1,NN鍵的鍵能是945.6 kJmol1,則上述反應(yīng)的H_。(2)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為_。若反應(yīng)方程式改寫為N2(g)H2(g)NH3(g),在該溫度下的平衡常數(shù)K1_(用K表示)。(3)在773 K時,分別將2 mol N2和6 mol H2充入一個固定容積為1 L的密閉容器中,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,氣體混合物中n(H2)、n(NH3)與反應(yīng)時間t的關(guān)系如下表:t/min051015202530n(H2)/mol6.004.503.603.303.033.003.00n(NH3)/mol01.001.601.801.982.002.00該溫度下,若向同容積的另一容器中投入的N2、H2、NH3的濃度分別為3 molL1、3 molL1、3 molL1,則此時v正_(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。由上表中的實驗數(shù)據(jù)計算得到“濃度時間”的關(guān)系可用下圖中的曲線表示,表示c(N2)t的曲線是_。在此溫度下,若起始充入4 mol N2和12 mol H2,則反應(yīng)剛達(dá)到平衡時,表示c(H2)t的曲線上相應(yīng)的點為_。解析:(1)根據(jù)HE(反應(yīng)物的總鍵能)E(生成物的總鍵能),知H945.6 kJmol1436 kJmol13391 kJmol1692.4 kJmol1。(2)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K,K1K。(3)該溫度下,25 min時反應(yīng)處于平衡狀態(tài),平衡時c(N2)1 molL1、c(H2)3 molL1、c(NH3)2 molL1,則K。在該溫度下,若向同容積的另一容器中投入的N2、H2和NH3的濃度均為3 molL1,則QK,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,故v正大于v逆;起始充入4 mol N2和12 mol H2,相當(dāng)于將充入2 mol N2和6 mol H2的兩個容器“壓縮”為一個容器,假設(shè)平衡不移動,則平衡時c(H2)6 molL1,而“壓縮”后壓強增大,反應(yīng)速率加快,平衡正向移動,故平衡時3 molL1c(H2)6 molL1,且達(dá)到平衡的時間縮短,故對應(yīng)的點為B。答案:(1)92.4 kJmol1(2)KK(或)(3)大于乙B8甲烷在日常生活及有機合成中用途廣泛,某研究小組研究甲烷在高溫下氣相裂解反應(yīng)的原理及其應(yīng)用。(1)已知:CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1890.3 kJmol1C2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H21 299.6 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H3571.6 kJmol1則甲烷氣相裂解反應(yīng):2CH4(g)C2H2(g)3H2(g)的H_。(2)該研究小組在研究過程中得出當(dāng)甲烷分解時,幾種氣體平衡時分壓(Pa)與溫度()的關(guān)系如圖所示。T1 時,向2 L恒容密閉容器中充入0.3 mol CH4只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)C2H4(g)2H2(g),達(dá)到平衡時,測得c(C2H4)c(CH4)。該反應(yīng)達(dá)到平衡時,CH4的轉(zhuǎn)化率為_。對上述平衡狀態(tài),若改變溫度至T2 ,經(jīng)10 s后再次達(dá)到平衡,c(CH4)2c(C2H4),則10 s內(nèi)C2H4的平均反應(yīng)速率v(C2H4)_,上述變化過程中T1_(填“”或“”)T2,判斷理由是_。(3)若容器中發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)C2H2(g)3H2(g),列式計算該反應(yīng)在圖中A點溫度時的平衡常數(shù)K_(用平衡分壓代替平衡濃度);若只改變一個反應(yīng)條件使該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值變大,則該條件是_(填字母)。A可能減小了C2H2的濃度B一定是升高了溫度C可能增大了反應(yīng)體系的壓強D可能使用了催化劑解析:(1)將三個已知的熱化學(xué)方程式依次編號為,根據(jù)蓋斯定律,由2可得熱化學(xué)方程式2CH4(g)C2H2(g)3H2(g)H376.4 kJmol1。(2)設(shè)達(dá)到平衡時,甲烷轉(zhuǎn)化了x molL1,根據(jù)“三段式”法進(jìn)行計算: 2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)起始/(molL1)0.15 0 0轉(zhuǎn)化/(molL1) x 0.5x x平衡/(molL1) 0.15x 0.5x x則有0.15x0.5x,解得x0.1,故CH4的轉(zhuǎn)化率為100%66.7%。由圖像判斷出該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),因重新達(dá)到平衡后甲烷的濃度增大,故反應(yīng)逆向移動,則T1 T2 為降溫過程,即T1T2。結(jié)合的計算結(jié)果,設(shè)重新達(dá)到平衡時,甲烷的濃度變化了y molL1,根據(jù)“三段式”法進(jìn)行計算:2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)起始/(molL1) 0.05 0.05 0.1轉(zhuǎn)化/(molL1) y 0.5y y平衡/(molL1) 0.05y0.050.5y 0.1y則有0.05y2(0.050.5y),解得y0.025。則v(C2H4)0.001 25 molL1s1。(3)由題圖中數(shù)據(jù)可知,平衡時各物質(zhì)分壓如下:2CH4(g)C2H2(g)3H2(g)110311011104平衡常數(shù)K1105。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),由題給圖像可知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則升高溫度可使化學(xué)平衡常數(shù)增大。答案:(1)376.4 kJmol1(2)66.7%0.001 25 molL1s1從題給圖像判斷出該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),對比T1 和T2 兩種平衡狀態(tài),由T1 到T2 ,CH4濃度增大,說明平衡逆向移動,則T1T2(3)1105B9.某壓強下工業(yè)合成氨生產(chǎn)過程中,N2與H2按體積比為13投料時,反應(yīng)混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化曲線如圖甲所示,其中一條是經(jīng)過一定時間反應(yīng)后的曲線,另一條是平衡時的曲線。(1)圖甲中表示該反應(yīng)的平衡曲線的是_(填“”或“”);由圖甲中曲線變化趨勢可推知工業(yè)合成氨的反應(yīng)是_(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(2)圖甲中a點,容器內(nèi)氣體n(N2)n(NH3)_,圖甲中b點,v(正)_v(逆)(填“”“”或“”)。.以工業(yè)合成氨為原料,進(jìn)一步合成尿素的反應(yīng)原理為2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(l)H2O(g)。工業(yè)生產(chǎn)時,需要原料氣帶有水蒸氣,圖乙中曲線、表示在不同水碳比時,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與氨碳比之間的關(guān)系。(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式:_。(2)曲線、對應(yīng)的水碳比最大的是_,判斷依據(jù)是_。(3)測得B點氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率為40%,則x1_。解析:.(1)曲線表示隨著反應(yīng)的進(jìn)行,NH3的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大,但反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后繼續(xù)升溫,氨氣的體積分?jǐn)?shù)減小,這表明平衡后升高溫度,平衡逆向移動,故合成氨是放熱反應(yīng)。因合成氨為放熱反應(yīng),故隨著溫度的升高,平衡逆向移動,NH3的體積分?jǐn)?shù)會逐漸降低,故曲線表示該反應(yīng)平衡時的曲線。(2)設(shè)反應(yīng)前N2、H2的物質(zhì)的量分別為1 mol、3 mol,a點時消耗N2的物質(zhì)的量為x mol。N23H22NH3n(初始)/mol 1 3 0n(變化)/mol x 3x 2xn(平衡)/mol 1x 33x 2x50%,解得x,此時n(N2)n(NH3)14。由圖甲知,b點后NH3的體積分?jǐn)?shù)仍在增大,說明反應(yīng)仍在向正反應(yīng)方向進(jìn)行,此時v(正)v(逆)。.(2)當(dāng)氨碳比一定時,水碳比越大,說明原料氣中含水蒸氣越多,故二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越小,則曲線、中對應(yīng)的水碳比最大的是曲線。(3)B點二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為60%,氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率是40%,設(shè)NH3、CO2的起始物質(zhì)的量分別為x mol、y mol,則x mol40%y mol60%,解得3,即x13。答案:.(1)放熱(2)14.(1)K(2)當(dāng)氨碳比相同時,水碳比越大,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越小(3)310甲醚又稱二甲醚,簡稱DME,熔點141.5 ,沸點24.9 ,與石油液化氣(LPG)相似,被譽為“21世紀(jì)的清潔燃料”。由合成氣(CO、H2)制備二甲醚的反應(yīng)原理如下:CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H190.0 kJmol12CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H2回答下列問題:(1)若由合成氣(CO、H2)制備1 mol CH3OCH3(g),且生成H2O(l),整個過程中放出的熱量為244 kJ,則H2_kJmol1。已知:H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1(2)有人模擬該制備原理,500 K時,在2 L的密閉容器中充入2 mol CO和6 mol H2,5 min達(dá)到平衡,平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為60%,c(CH3OCH3)0.2 molL1,用H2表示反應(yīng)的速率是_ molL1min1,可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K2_。若在500 K時,測得容器中n(CH3OCH3)2n(CH3OH),此時反應(yīng)的v正_v逆(填“”“”或“”)。(3)在體積一定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),如果該反應(yīng)的平衡常數(shù)K2值變小,下列說法正確的是_。A在平衡移動過程中逆反應(yīng)速率先增大后減小B容器中CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)增大C容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小D達(dá)到新平衡后體系的壓強增大(4)一定條件下在恒溫恒容的密閉容器中,按不同投料比充入CO(g)和H2(g)進(jìn)行反應(yīng),平衡時CO(g)和H2(g)的轉(zhuǎn)化率如圖所示,則a_(填數(shù)值)。解析:(1)已知CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H190.0 kJmol1,2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H2,H2O(l)=H2O(g)H344.0 kJmol1。由合成氣(CO、H2)制備1 mol CH3OCH3(g),且生成H2O(l),整個過程中放出的熱量為244 kJ,可寫出熱化學(xué)方程式為2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(l)H4244 kJmol1。根據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)2,則H42H1H2H3,所以H2H4H32H120.0 kJmol1。(2) CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始量/(molL1) 1 3 0轉(zhuǎn)化量/(molL1) 0.6 1.2 0.6平衡量/(molL1) 0.4 1.8 0.6所以,用H2表示反應(yīng)的速率是v(H2)0.24 molL1min1。2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)起始量/(molL1) 0.6 0 0轉(zhuǎn)化量/(molL1) 0.4 0.2 0.2平衡量/(molL1) 0.2 0.2 0.2所以,可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K21。若500 K時,測得容器中n(CH3OCH3)2n(CH3OH),n(CH3OCH3)n(H2O),Q4K2,此時反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,所以v正v逆。(3)在體積一定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),如果該反應(yīng)的平衡常數(shù)K2值變小,由于平衡常數(shù)只受溫度影響,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),說明反應(yīng)體系的溫度升高了,正、逆反應(yīng)速率都增大,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動,逆反應(yīng)速率逐漸減小,正反應(yīng)速率逐漸增大;由于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變;平衡逆向移動,所以容器中CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)減??;雖然氣體分子數(shù)不變,但是溫度比原平衡升高使得達(dá)到新平衡后體系的壓強增大。綜上所述,A、D正確。(4)轉(zhuǎn)化率100%,不同反應(yīng)物的變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,所以當(dāng)反應(yīng)物的起始量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比時,不同反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率必然相等,所以a2。答案:(1)20.0(2)0.241(3)AD(4)2- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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