2019高考化学一轮复习 第8讲 化学反应速率和化学平衡讲练结合学案.doc

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第8讲　化学反应速率和化学平衡 考纲解读 考点 考纲内容 高考示例 预测热度 化学反应速率 1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法 2.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响,能用相关理论解释其一般规律 2015福建理综,12,6分 2014课标Ⅰ,9,6分 ★★★ 化学平衡 化学反应进行的方向 1.了解化学平衡的建立 2.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律 2017课标Ⅱ,27,14分 2016课标Ⅱ,27,14分 ★★★ 化学平衡的 相关计算 了解化学平衡常数(K)的含义,能利用化学平衡常数进行相关计算 2017课标Ⅲ,28,14分 2016四川理综,6,6分 ★★ 分析解读 本专题考点是历年课标卷的命题热点,主要结合实际生产,以定性、定量相结合的方式综合考查化学反应速率和化学平衡,包括化学反应速率的计算、影响化学平衡的因素及规律、平衡状态的判断、平衡常数和转化率的计算,同时渗透对计算能力、数形结合能力、语言组织能力等的考查。试题类型分三种:一、定量计算与定性推断的文字叙述型;二、表格数据型;三、反应速率和化学平衡图像型。考查题型有填空题和选择题。 命题分析 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 核心考点 1.盖斯定律的应用 2.影响化学反应速率及化学平衡的因素 审题关键 正确识图并结合题中表述的信息,将信息整合后正确组织语言解答(2)、(3)两小题。 解题思路 (1)结合已知信息运用盖斯定律,由②-③可得①,故 ΔH1=[-119-(-242)] kJmol-1=123 kJmol-1;由图(a)可知温度一定时压强由0.1 MPa变成x MPa,平衡转化率增大,对反应①而言,减小压强平衡正向移动,平衡转化率增大,故x小于0.1;升高温度或减小压强可使反应①的平衡正向移动,丁烯的平衡产率提高,故选择A、D。 知识储备 1.升高温度,平衡向吸热反应方向移动;降低温度,平衡向放热反应方向移动 2.增大生成物浓度(或减小反应物浓度),平衡向逆反应方向移动;增大反应物浓度(或减小生成物浓度),平衡向正反应方向移动 3.副反应的发生会使产品产率降低 关联知识 气体反应物以气流的形式通过反应器时,反应器中化学反应速率越快,参加反应的气体越多,反应物的转化率或产品的产率就会越高。 设题技巧 本题考查的考点并不多,但ΔH的计算是否正确直接影响平衡移动方向的判断。同时该题将重要信息隐含在图像中,考查考生提取、整合信息的能力,对语言表达能力也有较高要求。 能力要求 1.理解外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响,并能运用相关理论解释实际问题 2.运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算 高考真题 考点一　化学反应速率 1.(2017江苏单科,10,2分)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快 B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快 C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快 D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大 答案　D 2.(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　A 3.(2015福建理综,12,6分)在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是(　　) A.a=6.00 B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变 C.b<318.2 D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同 答案　D 4.(2014课标Ⅰ,9,6分)已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为: H2O2+I- H2O+IO-　慢 H2O2+IO- H2O+O2+I-　快 下列有关该反应的说法正确的是(　　) A.反应速率与I-浓度有关 B.IO-也是该反应的催化剂 C.反应活化能等于98 kJmol-1 D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2) 答案　A 5.(2014重庆理综,7,6分)在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g) Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是(　　) A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量 B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)=a-bt1 molL-1min-1 C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆 D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小 答案　C 6.(2014福建理综,12,6分)在一定条件下,N2O分解的部分实验数据如下: 反应时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 c(N2O)/molL-1 0.100 0.090 0.080 0.070 0.060 0.050 0.040 0.030 0.020 0.010 0.000 下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(　　) (注:图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间,c1、c2均表示N2O初始浓度且c1v(正) C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44 D.其他条件不变,再充入0.2 mol Z,平衡时X的体积分数增大 答案　C 8.(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/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(　　) A.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.310-2 mol/(Lmin) B.6~10 min的平均反应速率:v(H2O2)<3.310-2 mol/(Lmin) C.反应至6 min时,c(H2O2)=0.30 mol/L D.反应至6 min时,H2O2分解了50% 答案　C 9.(2013福建理综,12,6分)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化,当NaHSO3完全消耗即有I2析出,依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020 molL-1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0 mL混合,记录10~55 ℃间溶液变蓝时间,55 ℃时未观察到溶液变蓝,实验结果如图。据图分析,下列判断不正确的是(　　) A.40 ℃之前与40 ℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反 B.图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等 C.图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.010-5 molL-1s-1 D.温度高于40 ℃时,淀粉不宜用作该实验的指示剂 答案　B 10.(2013广东理综,31,16分)大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。 (1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成: ①I-(aq)+O3(g) IO-(aq)+O2(g)　ΔH1 ②IO-(aq)+H+(aq) HOI(aq)　ΔH2 ③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq) I2(aq)+H2O(l)　ΔH3 总反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　,其反应热ΔH=　　　　　　　　　。 (2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I-(aq) I3-(aq),其平衡常数表达式为　　　　　　　　　　。 (3)为探究Fe2+对O3氧化I-反应的影响(反应体系如图甲),某研究小组测定两组实验中I3-浓度和体系pH,结果见图乙和下表。 甲 乙 编号 反应物 反应前pH 反应后pH 第1组 O3+I- 5.2 11.0 第2组 O3+I-+Fe2+ 5.2 4.1 ①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是 　。 ②图甲中的A为　　　　。由Fe3+生成A的过程能显著提高I-的转化率,原因是　　。 ③第2组实验进行18 s后,I3-浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)　　　　。 A.c(H+)减小 B.c(I-)减小 C.I2(g)不断生成 D.c(Fe3+)增加 (4)据图乙,计算3~18 s内第2组实验中生成I3-的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。 答案　(1)2I-+O3+2H+ I2+H2O+O2　ΔH1+ΔH2+ΔH3 (2)K=c(I3-)c(I-)c(I2) (3)①O3氧化I-生成I2的反应消耗H+,使H+浓度减小 ②Fe(OH)3　由于Fe3+的水解,体系中H+浓度增加,使O3氧化I-的两个分步反应②和③的平衡向右移动,I-的转化率提高 ③BC (4)v(I3-)=ΔcΔt=11.810-3molL-1-3.510-3molL-118 s-3 s= 5.510-4 molL-1s-1 考点二　化学平衡　化学反应进行的方向 1.(2016江苏单科,15,4分)一定温度下,在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是(双选)(　　) 容器 温度/K 物质的起始浓度/ molL-1 物质的平衡浓 度/molL-1 c(H2) c(CO) c(CH3OH) c(CH3OH) Ⅰ 400 0.20 0.10 0 0.080 Ⅱ 400 0.40 0.20 0 Ⅲ 500 0 0 0.10 0.025 A.该反应的正反应放热 B.达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大 C.达到平衡时,容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍 D.达到平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大 答案　AD 2.(2015四川理综,7,6分)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示: 已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是(　　) A.550 ℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动 B.650 ℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0% C.T ℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动 D.925 ℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总 答案　B 3.(2015安徽理综,11,6分)汽车尾气中NO产生的反应为:N2(g)+O2(g)2NO(g)。一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是(　　) A.温度T下,该反应的平衡常数K=4(c0-c1)2c12 B.温度T下,随着反应的进行,混合气体的密度减小 C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂 D.若曲线b对应的条件改变是温度,可判断该反应的ΔH<0 答案　A 4.(2014四川理综,7,6分)在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g) M(g)+N(g),所得实验数据如下表: 实验编号 温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol n(X) n(Y) n(M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.10 0.40 0.080 ③ 800 0.20 0.30 a ④ 900 0.10 0.15 b 下列说法正确的是(　　) A.实验①中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,则0至5 min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.010-2 mol/(Lmin) B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0 C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60% D.实验④中,达到平衡时,b>0.060 答案　C 5.(2014安徽理综,10,6分)臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为:2NO2(g)+O3(g) N2O5(g)+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是　(　　) A B 升高温度,平衡常数减小 0~3 s内,反应速率为:v(NO2)=0.2 molL-1 C D t1时仅加入催化剂,平衡正向移动 达平衡时,仅改变x,则x为c(O2)　 答案　A 6.(2013北京理综,11,6分)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是(　　) A. t/℃ 25 50 100 KW/10-14 1.01 5.47 55.0 B. C. c(氨水)/(molL-1) 0.1 0.01 pH 11.1 10.6 D. 答案　C 7.(2016课标Ⅱ,27,14分)丙烯腈(CH2CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH2CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题: (1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下: ①C3H6(g)+NH3(g)+32O2(g) C3H3N(g)+3H2O(g)　ΔH=-515 kJmol-1 ②C3H6(g)+O2(g) C3H4O(g)+H2O(g) ΔH=-353 kJmol-1 两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　;有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是　　　　　　　　　　　　;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是　　　　。 (2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时,丙烯腈的产率　　(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;高于460 ℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是　　　　(双选,填标号)。 A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大 C.副反应增多 D.反应活化能增大 (3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为　 。 答案　(1)两个反应均为放热量大的反应　降低温度降低压强　催化剂 (2)不是　该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低　AC (3)1　该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低　1∶7.5∶1 8.(2016课标Ⅲ,27,15分)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题: (1)NaClO2的化学名称为　　　　　。 (2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度323 K,NaClO2溶液浓度为510-3 molL-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。 离子 SO42- SO32- NO3- NO2- Cl- c/(molL-1) 8.3510-4 6.8710-6 1.510-4 1.210-5 3.410-3 ①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。增加压强,NO的转化率　　　　(填“提高”“不变”或“降低”)。 ②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)。 ③由实验结果可知,脱硫反应速率　　　　　脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是　　　　　　　　　　　。 (3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。 ①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)。 ②反应ClO2-+2SO32- 2SO42-+Cl-的平衡常数K表达式为　　　　　　　　　　。 (4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。 ①从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是　。 ②已知下列反应: SO2(g)+2OH-(aq) SO32-(aq)+H2O(l)　ΔH1 ClO-(aq)+SO32-(aq) SO42-(aq)+Cl-(aq)　ΔH2 CaSO4(s) Ca2+(aq)+SO42-(aq)　ΔH3 则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq) CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)的ΔH=　　　　　。 答案　(1)亚氯酸钠(2分) (2)①4NO+3ClO2-+4OH- 4NO3-+2H2O+3Cl-(2分)　提高(1分)　②减小(1分) ③大于(1分)　NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高(1分) (3)①减小(1分) ②c2(SO42-)c(Cl-)c2(SO32-)c(ClO2-)(2分) (4)①形成CaSO4沉淀,反应平衡向产物方向移动,SO2转化率提高(2分) ②ΔH1+ΔH2-ΔH3(2分) 9.(2015课标Ⅰ,28,15分)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题: (1)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2。该反应的还原产物为　　　　。 (2)上述浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子。取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中c(I-)c(Cl-)为　　　　。已知Ksp(AgCl)=1.810-10,Ksp(AgI)=8.510-17。 (3)已知反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的ΔH=+11 kJmol-1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为　　　kJ。 (4)Bodensteins研究了下列反应: 2HI(g) H2(g)+I2(g) 在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表: t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 ①根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为　　　　　　　。 ②上述反应中,正反应速率为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为　　　　(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min时,v正=　　　　min-1。 ③由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为　　　　(填字母)。 答案　(15分)(1)MnSO4(或Mn2+)(1分) (2)4.710-7(2分) (3)299(2分) (4)①0.1080.1080.7842(2分)　②k正/K　1.9510-3(每空2分,共4分)　③A、E(4分) 10.(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　D 11.(2013重庆理综,7,6分)将E和F加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:E(g)+F(s) 2G(g)。忽略固体体积,平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示:　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 压强/MPa　体积分数/%温度/℃ 1.0 2.0 3.0 810 54.0 a b 915 c 75.0 d 1 000 e f 83.0 ①b0 ④K(1 000 ℃)>K(810 ℃) 上述①~④中正确的有(　　) A.4个 B.3个 C.2个 D.1个 答案　A 12.(2013安徽理综,11,6分)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO: MgSO4(s)+CO(g) MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)　ΔH>0 该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是(　　) 选项 x y A 温度 容器内混合气体的密度 B CO的物质的量 CO2与CO的物质的量之比 C SO2的浓度 平衡常数K D MgSO4的质量(忽略体积) CO的转化率 答案　A 13.(2013江苏单科,15,4分)一定条件下存在反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),其正反应放热。现有三个相同的2 L恒容绝热 (与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,在Ⅰ中充入1 mol CO和1 mol H2O,在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2,在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O,700 ℃条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是(双选)(　　) A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同 B.容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同 C.容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多 D.容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1 答案　CD 14.(2013大纲全国,7,6分)反应X(g)+Y(g) 2Z(g)　 ΔH<0,达到平衡时,下列说法正确的是(　　) A.减小容器体积,平衡向右移动 B.加入催化剂,Z的产率增大 C.增大c(X),X的转化率增大 D.降低温度,Y的转化率增大 答案　D 15.(2015浙江理综,28,15分)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应: (1)已知: 化学键 C—H C—C C C H—H 键能/kJmol-1 412 348 612 436 计算上述反应的ΔH=　　　　　kJmol-1。 (2)维持体系总压p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K=　　　　　(用α等符号表示)。 (3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9),控制反应温度600 ℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下: ①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②控制反应温度为600 ℃的理由是 　。 (4)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸气工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2+H2 CO+H2O,CO2+C 2CO。新工艺的特点有　　　(填编号)。 ①CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移 ②不用高温水蒸气,可降低能量消耗 ③有利于减少积炭 ④有利于CO2资源利用 答案　(1)124　(2)α2(1-α2)p或nα2(1-α2)V (3)①正反应方向气体分子数增加,加入水蒸气稀释,相当于起减压的效果 ②600 ℃,乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低,反应速率慢,转化率低;温度过高,选择性下降。高温还可能使催化剂失活,且能耗大 (4)①②③④ 16.(2015北京理综,26,12分)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示: (1)反应Ⅰ的化学方程式是　 。 (2)反应Ⅰ得到的产物用I2进行分离。该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层——含低浓度I2的H2SO4层和含高浓度I2的HI层。 ①根据上述事实,下列说法正确的是　　　　(选填序号)。 a.两层溶液的密度存在差异 b.加I2前,H2SO4溶液和HI溶液不互溶 c.I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶 ②辨别两层溶液的方法是　 。 ③经检测,H2SO4层中c(H+)∶c(SO42-)=2.06∶1。其比值大于2的原因是　　　　　　　　　　　。 (3)反应Ⅱ:2H2SO4(l) 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) ΔH=+550 kJmol-1。 它由两步反应组成:ⅰ.H2SO4(l) SO3(g)+H2O(g)　ΔH=+177 kJmol-1;ⅱ.SO3(g)分解。 L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图表示L一定时,ⅱ中SO3(g)的平衡转化率随X的变化关系。 ①X代表的物理量是　　　　。 ②判断L1、L2的大小关系,并简述理由: 　　　　　　　　。 答案　(12分)(1)SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI (2)①a、c ②观察颜色,颜色深的是HI层,颜色浅的是H2SO4层 ③H2SO4层中含有少量HI (3)①压强 ②L1”“<”或“=”),平衡常数K2　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小,可采取的措施是　　　　。 (3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2,反应为2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2 mol NaOH的水溶液与0.2 mol NO2恰好完全反应得1 L溶液A,溶液B为0.1 molL-1的CH3COONa溶液,则两溶液中c(NO3-)、c(NO2-)和c(CH3COO-)由大到小的顺序为　　　　　　　　　。(已知HNO2的电离常数Ka=7.110-4 molL-1,CH3COOH的电离常数Ka=1.710-5 molL-1) 可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是　　　　。 a.向溶液A中加适量水 b.向溶液A中加适量NaOH c.向溶液B中加适量水 d.向溶液B中加适量NaOH 答案　(1)K12K2 (2)2.510-2　75%　>　不变　升高温度 (3)c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-)　b、c 19.(2014浙江理综,27,14分)煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2,严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定,从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下: CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH1=218.4 kJmol-1(反应Ⅰ) CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s)+4CO2(g) ΔH2=-175.6 kJmol-1(反应Ⅱ) 请回答下列问题: (1)反应Ⅰ能够自发进行的反应条件是　　　　。 (2)对于气体参与的反应,表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量的浓度c(B),则反应Ⅱ的Kp=　　　　(用表达式表示)。 (3)假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是　 。 (4)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生,理由是 　。 (5)图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有　　　　。 A.向该反应体系中投入石灰石 B.在合适的温度区间内控制较低的反应温度C.提高CO的初始体积百分数 D.提高反应体系的温度 (6)恒温恒容条件下,假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生,且v1>v2,请在图2中画出反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势图。 答案　(1)高温　(2)p4(CO2)p4(CO)　(3)C (4)如果气相中SO2和CO2两种气体的浓度之比随时间发生变化,则表明两个反应同时发生 (5)A、B、C (6) 考点三　化学平衡的相关计算 1.(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=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　B 2.(2016四川理综,6,6分)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。设起始n(H2O)n(CH4)=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该反应的焓变ΔH>0 B.图中Z的大小为a>3>b C.图中X点对应的平衡混合物中n(H2O)n(CH4)=3 D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小 答案　A 3.(2015天津理综,6,6分)某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(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1 mol Z(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=2 B.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∶1 D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 molL-1 答案　D 4.(2015重庆理综,7,6分)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡: CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g)　K=0.1 反应前CO物质的量为10 mol,平衡后CO物质的量为8 mol。下列说法正确的是(　　) A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应 B.通入CO后,正反应速率逐渐增大 C.反应前H2S物质的量为7 mol D.CO的平衡转化率为80% 答案　C 5.(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)+32H2(g)+2O2(g) H3AsO4(s)　ΔH1 H2(g)+12O2(g) H2O(l)　ΔH2 2As(s)+52O2(g) As2O5(s)　ΔH3 则反应As2O5(s)+3H2O(l) 2H3AsO4(s)的ΔH=　　　　　　　　。 (4)298 K时,将20 mL 3x molL-1 Na3AsO3、20 mL 3x molL-1 I2和20 mL NaOH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-)=y molL-1 ②tm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+6H2O 4H3AsO4+6S 增加反应物O2的浓度,提高As2S3的转化速率 (3)2ΔH1-3ΔH2-ΔH3 (4)①a、c　②大于　③小于　tm时生成物浓度较低 ④4y3(x-y)2(molL-1)-1 6.(2013山东理综,29,15分)化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。 (1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应: TaS2(s)+2I2(g) TaI4(g)+S2(g)　ΔH>0　(Ⅰ) 反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K=　　　　　　　　,若K=1,向某恒容容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化率为　　　　。 (2)如图所示,反应(Ⅰ)在石英真空管中进行,先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体,则温度T1　　T2(填“>”“<”或“=”)。上述反应体系中循环使用的物质是　　　　。 (3)利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢样中的硫转化成H2SO3,然后用一定浓度的I2溶液进行滴定,所用指示剂为　　　　 　,滴定反应的离子方程式为　 。 (4)25 ℃时,H2SO3 HSO3-+H+的电离常数Ka=110-2molL-1,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kb=　　　　molL-1,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中c(H2SO3)c(HSO3-)将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案　(1)c(TaI4)c(S2)c2(I2)　66.7% (2)<　I2 (3)淀粉　I2+H2SO3+H2O 4H++2I-+SO42- (4)110-12　增大 7.(2013课标Ⅱ,28,14分)在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g),在一定温度进行如下反应: A(g) B(g)+C(g)　ΔH=+85.1 kJmol-1 反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表: 时间t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30 总压强p/100 kPa 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53 回答下列问题: (1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为　　　　　　　　　　,平衡时A的转化率为　　　　,列式并计算反应的平衡常数K　 　。 (3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n总=　　　　mol,n(A)=　　　　mol。 ②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算:a=　　　　。 反应时间t/h 0 4 8 16 c(A)/(molL-1) 0.10 a 0.026 0.006 5 分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律,得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　,由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为　　　　molL-1。 答案　(1)升高温度、降低压强(2分) (2)(pp0-1)100%　94.1%(每空1分,共2分) 　　 A(g)　　　B(g)　　+　　C(g) 0.10　　　　 0　　　　 0 0.10(1-94.1%)　 0.1094.1%　 0.1094.1% K=(0.094 1molL-1)20.005 9molL-1=1.5 molL-1(3分) (3)①0.10pp0　0.10(2-pp0)(每空1分,共2分) ②0.051(2分)　达到平衡前每间隔4 h,c(A)减少约一半(2分)　0.013(1分) 8.(2014江苏单科,15,4分)一定温度下,在三个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应: 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) 容器编号 温度(℃) 起始物质的量(mol) 平衡物质的量(mol) CH3OH(g) CH3OCH3(g) H2O(g) Ⅰ 387 0.20 0.080 0.080 Ⅱ 387 0.40 Ⅲ 207 0.20 0.090 0.090 下列说法正确的是(双选)(　　) A.该反应的正反应为放热反应 B.达到平衡时,容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小 C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长 D.若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol和H2O 0.10 mol,则反应将向正反应方向进行 答案　AD 9.(2015山东理综,30,19分)合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能,在配合氢能的开发中起着重要作用。 (1)一定温度下,某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示,纵轴为平衡时氢气的压强(p),横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。 在OA段,氢溶解于M中形成固溶体MHx,随着氢气压强的增大,H/M逐渐增大;在AB段,MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy,氢化反应方程式为:zMHx(s)+H2(g) zMHy(s)　ΔH1(Ⅰ);在B点,氢化反应结束,进一步增大氢气压强,H/M几乎不变。反应(Ⅰ)中z=　　　　(用含x和y的代数式表示)。温度为T1时,2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL,吸氢速率v=　　　mLg-1min-1。反应(Ⅰ)的焓变ΔH1　　　　0(填“>”“=”或“< ”)。 (2)η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例,则温度为T1、T2时,η(T1)　　　　η(T2)(填“>”“=”或“< ”)。当反应(Ⅰ)处于图中a点时,保持温度不变,向恒容体系中通入少量氢气,达平衡后反应(Ⅰ)可能处于图中的　　　　点(填“b”“c”或“d”),该贮氢合金可通过　　　　或　　　　的方式释放氢气。 (3)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 已知温度为T时: CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165 kJmol-1 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41 kJmol-1 答案　(1)2y-x　30　< (2)>　c　加热　减压 (3)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ΔH=-206 kJmol-1 10.(2014天津理综,10,14分)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJmol-1 一种工业合成氨的简易流程图如下: (1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　。 (2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下: ①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.4 kJmol-1 ②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJmol-1 对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是　　　　。 a.升高温度 　　　　　b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 　　　　　d.降低压强 利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为　　　　。 (3)图1表示500 ℃、60.0 MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:　　　　。 (4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。 (5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)　　　　。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)2NH4HS+O2 2NH3H2O+2S↓ (2)a　90% (3)14.5% (4) (5)Ⅳ　对原料气加压;分离液氨后,未反应的N2、H2循环使用 11.(201