2019年高考化学二轮专题复习专题八化学反应速率和化学平衡限时集训.doc

1、1专题八 化学反应速率和化学平衡1.某温度下,对可逆反应 2X(g)+Y(g) 3Z(g)+W(s) H0 的叙述正确的是 ( )A.加入少量 W,逆反应速率增大,平衡向左移动B.增大压强,正反应速率增大,逆反应速率减小C.温度、体积不变,充入 He,反应速率会加快D.升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小2.当 1,3-丁二烯和溴单质 11 加成时,其反应机理及能量变化如下:图 Z8-1不同反应条件下,经过相同时间测得生成物组成如下表:实验编号反应条件 反应时间产物中 A的物质的量分数产物中 B的物质的量分数1 -15 t min 62% 38%2 25 t min 12% 88%下列分析

2、不合理的是 ( )A.产物 A、B 互为同分异构体,由活性中间体生成 A、B 的反应互相竞争B.相同条件下由活性中间体 C生成产物 A的速率更快C.实验 1测定产物组成时,体系已达平衡状态D.实验 1在 t min时,若升高温度至 25 ,部分产物 A会经活性中间体 C转化成产物 B3.在恒容密闭容器中将 CO2 与含少量 CO的 H2混合生成甲醇,反应为 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。图 Z8-2中是按 分别为14 和16 两种投料比(2)(2)+()时,CO 2的平衡转化率随温度变化的曲线。2图 Z8-2下列有关说法正确的是 ( )A.按投料比时,CO 2的平衡

3、转化率随温度变化的曲线对应的是图中的曲线B.图中 a点对应的 H2的转化率等于 30%C.图中 b点对应的平衡常数 K的值大于 c点D. 的数值,a 点比 c点小4.在体积均为 1.0 L的恒容密闭容器中加入足量的相同的炭粉 ,再分别加入 0.1 mol CO2和0.2 mol CO2,在不同温度下反应 CO2 (g)+C(s) 2CO(g)达到平衡,平衡时 CO2的物质的量浓度 c(CO2)随温度的变化如图 Z8-3所示(图中、点均处于曲线上)。下列说法正确的是 ( )图 Z8-3A.反应 CO2(g)+C(s) 2CO(g) Hv 正5.(1)碳酸钠作固硫剂并用氢还原辉钼矿的原理为 MoS

4、2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s) Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) H。实验测得平衡时的有关变化曲线如图 Z8-4所示。3(a)温度与平衡时气体成分的关系 (b)正、逆反应的平衡常数( K)与温度(T)的关系图 Z8-4一定温度下,在体积固定的密闭容器中进行上述反应,下列能说明反应达到了平衡状态的是 (填序号)。 A.2v 正 (H2)=v 逆 (CO) B.CO体积分数保持不变C.混合气体的平均相对分子质量不再变化 D. H不再变化图 Z8-4(a)中 A点对应的平衡常数 Kp= (已知 A点总压强为 0.1 MPa,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总

5、压物质的量分数)。 综合上述分析得到,图 Z8-4(b)中,其中表示逆反应的平衡常数( K 逆 )的曲线是 (填“A”或“B”), T1对应的平衡常数为 。 (2)在某密闭容器中发生反应 2CO2(g) 2CO(g)+O2(g),1 mol CO2在不同温度下反应,平衡时各气体的体积分数如图 Z8-5所示。图 Z8-5恒温恒容条件下,能表示该可逆反应达到平衡状态的有 (填字母)。 A.CO的体积分数保持不变 B.容器内混合气体的密度保持不变C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变4D.单位时间内,消耗 CO的浓度等于生成 CO2的浓度分析图 Z8-5,若 1500 时反应达到平衡状态,且容器体

6、积为 1 L,则此时反应的平衡常数K= (计算结果保留 1位小数)。 图 Z8-6向 2 L的恒容密闭容器中充入 2 mol CO2(g),发生反应 2CO2(g) 2CO(g)+O2(g),测得温度为 T 时,容器内 O2的物质的量浓度随时间的变化如图 Z8-6中曲线所示。图中曲线表示相对于曲线仅改变一种反应条件后, c(O2)随时间的变化,则改变的条件是 。 (3)在体积固定为 1 L的恒温密闭容器中,发生反应 2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),有关物质的量如下表:起始物质的量/mol 平衡物质的量/molNO CO N2 CO2 CO20.2 0.2 0 0 a上述

7、反应的化学平衡常数表达式 K= 。 若达到平衡后气体的压强为开始时的 0.875倍,则 a= 。 (4)汽车使用乙醇汽油并不能减少 NOx的排放,某研究小组在实验室以耐高温试剂 Ag-ZSW-5催化,测得 NO转化为 N2的转化率随温度变化情况如图 Z8-7所示。在 n(NO)/n(CO)=1条件下,最佳温度应控制在 左右。 若不使用 CO,温度超过 775 K,发现 NO的分解率降低,其可能的原因为 。 用平衡移动原理解释为什么加入 CO后 NO转化为 N2的转化率增大? 。 5图 Z8-76.石油产品含有多种含硫物质,如 H2S、COS 等。(1)一种脱硫工艺为真空 K2CO3-克劳斯法。

8、K 2CO3溶液吸收 H2S的反应为 K2CO3+H2S KHS+KHCO3,该反应的平衡常数的对数值为 lg K= 。 (已知:H 2CO3的 lg K1=-6.4, lg K2=-10.3;H2S的 lg K1=-7,lg K2=-19)已知下列热化学方程式:2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(l) H1 =-1172 kJmol-12H2S(g)+O2(g) 2S(s)+2H2O(l) H2 =-632 kJmol-1克劳斯法回收硫的反应为 SO2气体和 H2S气体反应生成 S(s),则该反应的热化学方程式为 。同时,COS 发生水解反应:COS(g)+H 2O(g)

9、 CO2(g)+H2S(g) H0,结合以上两个反应,克劳斯法选择反应温度为 300 ,温度低有利于 ,但温度过低会使硫析出,降低催化剂活性,反应过慢,以及不利于 。 (2)石灰石料浆作为脱硫剂可有效吸收废气中的 SO2,将 CO2气体通入石灰石料浆罐对 CaCO3脱硫剂进行活化处理可明显提高 CaCO3脱硫的效率,活化后的主要脱硫反应之一为2Ca2+2SO2+O2+3H2O 2CaSO4 H2O+4H+。废气经脱硫后,除水蒸气外, (填气体化学式)含量明显增多。 其他条件一定,物料比为 1.2时,脱硫反应的速率受 Ca2+浓度的影响。图 Z8-8中 a点是Ca(OH)2为脱硫剂时的脱硫效率,

10、曲线表示 CaCO3活化时间对脱硫效率的影响。6图 Z8-8.CaCO 3与 SO2反应的速率明显低于 Ca(OH)2 与 SO2反应的速率,其原因是 。 .a 点和 b点脱硫效率接近的原因是 。 专题限时集训(八)1.D 解析 W是固体,加入少量 W,反应速率不变,平衡不移动,A 错误;增大压强,正、逆反应速率均增大,B 错误; 温度、体积不变,充入 He,反应物浓度不变,反应速率不变,C 错误; 正反应吸热,升高温度,平衡向正反应方向移动,混合气体的质量减少,物质的量不变,因此混合气体的平均相对分子质量减小,D 正确。2.C 解析 产物 A、B 互为同分异构体,由活性中间体生成 A、B 的

11、反应互相竞争,A 正确;由活性中间体生成 A的活化能较低,故相同条件下由活性中间体 C生成产物 A的速率更快,B正确; 实验 1测定产物组成时,无法判断体系是否已达平衡状态,C 错误; 由图像可知,由 C生成 A和 B的反应皆为放热反应,由表中数据可知,在较高的温度下,C 转化为 B有竞争优势,故实验 1在 t min时,若升高温度至 25 ,部分产物 A会经活性中间体 C转化成产物 B,D正确。3.D 解析 同一温度下,两种物质参加反应,增加氢气的浓度,二氧化碳的转化率增大,因此从图中可知,按投料比时,CO 2的平衡转化率随温度变化的曲线对应的是图中的曲线,A错误。相同条件下,二氧化碳的含量

12、越高,二氧化碳转化率越低,所以曲线的投料比为 16,而一氧化碳与氢气的物质的量之比未知,无法计算氢气的转化率,B(2)(2)+()错误。温度升高,二氧化碳的平衡转化率降低,所以平衡逆向移动,则正反应是放热反应,所以 b点对应的平衡常数 K的值小于 c点,C 错误。假设 CO为 1 molL-1,则按为 14 时, c(CO2)=1 molL-1,c(H2)=3 molL-1,根据图像可知,500 时,(2)(2)+()7CO2的平衡转化率约为 45%,所以反应剩余 c(CO2)=1 mol-1 mol45%=0.55 molL-1,生成甲醇的浓度为 0.45 molL-1,代入并计算 = =1

13、.22;假设 CO为 1 0.5510.45molL-1,则按 为 16 时, c(CO2)=1 molL-1,c(H2)=5 molL-1,根据图像可(2)(2)+()知,500 时,CO 2的平衡转化率为 60%,所以反应剩余 c(CO2)=1 mol-1 mol60%=0.4 molL-1,生成甲醇的浓度为 0.6 molL-1,代入并计算 = =0.67;综上0.410.6分析可知 的数值,a 点比 c点小,D 正确。4.B 解析 根据图像,升高温度 c(CO2)减小,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应, H0,A错误;状态和状态温度和体积相同,点处于起始加入 0.2 mol CO

14、2的曲线上,点处于起始加入 0.1 mol CO2的曲线上,状态起始加入的 CO2物质的量是状态的两倍,状态相当于在状态达平衡后将体积缩小一半,若平衡不移动,状态总压强等于状态的两倍,增大压强平衡逆向移动, p 总 (状态) c(CO,状态),C 错误;该反应为吸热反应,从状态到状态升温过程中 v 正 v 逆 ,D错误。5.(1)BC 410 -4 MPa2 B 1.0(2)AC 3.210 -8 升温(3) 0.1(2)2(2)2()2()(4)870 K(860880 K 范围都可以)NO 直接分解成 N2的反应是放热反应,升高温度不利于反应进行8加入的 CO与 NO分解生成的 O2反应,

15、使 NO分解平衡向生成 N2的方向移动,因此 NO的转化率升高解析 (1)2 v 正 (H2)=v 逆 (CO)不满足反应速率之比等于化学计量数之比,反应没有达到平衡状态,A 错误;CO 体积分数保持不变说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,B 正确;反应前后混合气体的质量变化程度大于物质的量的变化,因此混合气体的平均相对分子质量不再变化说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,C 正确;对于具体的化学反应, H是不变的,D 错误。图(a)中 A点氢气和水蒸气的体积分数相等,均是 40%,CO的体积分数是20%,这说明氢气、一氧化碳、水蒸气的物质的量之比是 212,所以对应的平衡常数 Kp

16、=410-4 MPa2;升高温度氢气的体积分数减小,说明(250.1 )4(150.1 )2(250.1 )4平衡向正反应方向进行,正反应是吸热反应,所以升高温度正、反应的平衡常数增大,则逆反应的平衡常数减小,因此表示逆反应的平衡常数( K 逆 )的曲线是 B;T1时正、逆反应的平衡常数相等,因此对应的平衡常数为 1.0。(2)CO 的体积分数保持不变是平衡标志,A 正确;反应前后气体质量不变,体积不变,容器内混合气体的密度始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,B 错误;反应前后气体物质的量变化,气体质量不变,容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变说明反应达到平衡状态,C 正确;2CO 2(g

17、) 2CO(g)+O2(g),单位时间内,消耗 CO的浓度等于生成 CO2的浓度,均表示逆反应方向,不能说明反应达到平衡状态,D 错误。设生成的氧气为 x mol,2CO 2(g) 2CO(g)+O2(g)起始量(mol): 1 0 0转化量(mol): 2x 2x x平衡量(mol): 1-2x 2x x平衡时,氧气的体积分数为 0.2%, 100%=0.2%,x=0.002,则 c(CO2)=0.996 molL-1+1,c(CO)=0.004 molL-1,c(O2)=0.002 molL-1,则 K= 3.210 -8;向 2 L的恒容密闭容器中充入 2 mol CO2(g),发生反应

18、 2CO2(g) 2CO(g)+O2(g),经分析,正反应为吸热反应,图中曲线表示相对于曲线仅改变一种反应条件后 c(O2)随时间的变化,曲9线达到平衡所用的时间缩短,平衡状态下氧气浓度增大,则改变的条件是升温。(3)根据化学方程式可写出化学平衡常数表达式 K= 。(2)2(2)2()2()根据三段式:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)n(起始)/mol 0.2 0.2 0 0n(转化)/mol a a an(平衡)/mol 0.2-a 0.2-a a达到平衡后气体的压强为开始时的 0.875倍,0.2- a+0.2-a+ +a=0.875(0.2+0.2),解得a=0.1

19、。(4)根据图像 =1条件下,反应温度为 870 K左右时 NO还原为 N2的转化率已经很大,继续升高温度 NO还原为 N2的转化率增大不明显,最佳温度控制在 870 K左右。温度超过 775 K时 NO分解率降低的原因可能是该反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,不利于 NO转化为 N2,NO的分解率降低。加入的 CO与 NO分解生成的 O2反应,使 NO分解平衡向生成 N2的方向移动,NO 的转化率升高,所以加入 CO后 NO转化为 N2的转化率增大。6.(1)3.3 2H 2S(g)+SO2(g) 3S(s)+2H2O(l) H=-362 kJmol-1 H 2S 与 SO2反应

20、平衡正向移动 COS 水解(2)CO 2 相同条件下,Ca(OH) 2的溶解度大于 CaCO3,溶液中产生的 Ca2+浓度比 CaCO3 产生的 Ca2+浓度大 用 CaCO3脱硫时会产生 CO2,CaCO3+CO2+H2O Ca2+2HC ,Ca2+浓度增大解析 (1)根据平衡常数的表达式和 H2CO3、H 2S的电离平衡常数计算。应用盖斯定律写出 SO2气体和 H2S气体反应的热化学方程式。H 2S与 SO2的反应为放热反应,COS 的水解反应为吸热反应,温度低有利于 H2S与 SO2的反应平衡正向移动,温度过低不利于 COS的水解。(2)石灰石料浆吸收 SO2的原理为 2CaCO3+2SO2+O2+H2O 2CaSO4 H2O+2CO2;将 CO2通入石灰石料浆进行活化处理,脱硫的原理为 CO2+CaCO3+H2O Ca(HCO3)2,2Ca(HCO3)2+2SO2+O2102CaSO4 H2O+4CO2+H2O;废气脱硫后,CO 2含量明显增多。.相同条件下,Ca(OH) 2的溶解度大于 CaCO3,Ca(OH)2溶液中产生 Ca2+浓度比 CaCO3中产生的 Ca2+浓度大,Ca 2+浓度越大反应速率越快。.用 CaCO3脱硫时会产生 CO2,CO2与 CaCO3、H 2O反应生成可溶性 Ca(HCO3)2,溶液中 Ca2+浓度增大,使 a点和 b点的脱硫效率接近。