广西专用2020版高考化学二轮复习专题能力训练4化学反应速率与化学平衡含解析

广西专用2020版高考化学二轮复习专题能力训练4化学反应速率与化学平衡含解析

专题能力训练4　化学反应速率与化学平衡 ‎(时间:45分钟　满分:100分)‎ 一、选择题(共7小题,每小题8分,共56分。每小题只有1个选项符合题意)‎ ‎1.乙二醇制备原理为CH3OOC—COOCH3(g)+4H2(g)HOCH2—CH2OH(g)+2CH3OH(g)‎ ΔH=-34 kJ·mol-1,下图表示一定温度下,达到平衡时乙二醇的产率随原料投料比[n(氢气)‎n(草酸二甲酯)‎]和压强的变化关系,其中三条曲线分别表示体系压强为1.5 MPa、2.5 MPa、3.5 MPa的情况,下列说法中正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.原料投料比[n(氢气)‎n(草酸二甲酯)‎]增大,平衡常数K增大 B.原料投料比[n(氢气)‎n(草酸二甲酯)‎]越大,乙二醇的产率越小 C.升高温度后,v(正)>v(逆)‎ D.曲线丙对应的压强p(丙)=1.5 MPa 答案:D 解析:温度不变,原料投料比[n(氢气)‎n(草酸二甲酯)‎]增大,平衡常数K不变,A项错误;由图像可知,一定范围内原料投料比[n(氢气)‎n(草酸二甲酯)‎]越大,乙二醇的产率越大,B项错误;该反应正向放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,故v(正)0,在一定条件下可自发进行,则必须是熵增反应,即ΔS>0,错误。‎ ‎4.工业合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在容积为3 L的密闭容器中发生该反应,在不同温度下甲醇的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是(　　)‎ A.平衡常数K(300 ℃)K(500 ℃),A项错误;将E点的体系压缩,则平衡向气体体积减小的方向即正反应方向移动,如果平衡不移动,则氢气浓度增大,而平衡移动的结果是“削弱这种改变”,即氢气的浓度在增大的基础上有所减小,但还比原来的大,B项正确;根据质量守恒定律可知气体质量不变,又由于容积固定,即气体密度始终不变,因此密度不变不能表明平衡建立,C项错误;根据化学计量数之比等于反应速率之比,500 ℃时,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率为2×nB‎3‎tB mol·L-1·min-1,D项错误。‎ ‎5.(2018河北衡水模拟)某温度下,反应2A(g)B(g)　ΔH>0,在密闭容器中达到平衡,平衡后c(A)‎c(B)‎=a,若改变某一条件,足够时间后反应再次达到平衡,此时c(A)‎c(B)‎=b,下列叙述正确的是(　　)‎ - 6 -‎ A.在该温度下,保持容积固定不变,向容器内补充了B气体,则ab 答案:B 解析:A项,补充B气体后平衡时压强变大,正反应程度变大,c(A)‎c(B)‎变小,即a>b;B项,充入B气体,新平衡状态与原平衡等效,c(A)‎c(B)‎不变,即a=b;C项,升温,平衡右移,c(A)‎c(B)‎变小,即a>b;D项相当于减压,平衡左移,c(A)‎c(B)‎变大,即a”或“<”),得出该结论的理由是　 　　　　　　　　　　　。 ‎ - 6 -‎ ‎(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+2H2O ⅱ.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18 mL SO2饱和溶液加入2 mL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 A B 试剂组成 ‎0.4 mol·L-1 KI a mol·L-1 KI ‎0.2 mol·L-1 H2SO4‎ 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 序号 C D 试剂组成 ‎0.2 mol·L-1 H2SO4‎ ‎0.2 mol·L-1 KI ‎0.000 2 mol I2‎ 实验现象 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)‎ ΔH=-254 kJ·mol-1‎ ‎(2)>　反应Ⅱ是气体分子数减小的反应,温度一定时,增大压强,化学平衡正向移动,H2SO4的物质的量分数增大 ‎(3)SO2　4H+　SO‎4‎‎2-‎ ‎(4)①0.4　②I-是SO2歧化反应的催化剂,且在H+存在下,催化速率增大;但H+单独存在时,不具有催化作用　③反应ⅱ比反应ⅰ快,增大I2的浓度,反应ⅱ的反应速率增大,H+浓度增大,加强了I-的催化能力 解析:(1)由题给示意图可知,反应Ⅱ为二氧化硫发生歧化反应生成硫酸和硫,反应的化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s),由盖斯定律可知,-(反应Ⅲ+反应Ⅰ)得反应Ⅱ,则ΔH=-(ΔH3+ΔH1)=-(-297 kJ·mol-1)-(+551 kJ·mol-1)=-254 kJ·mol-1,则热化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)　ΔH=-254 kJ·mol-1。(2)反应Ⅱ为气体分子数减小的反应,增大压强,化学平衡正向移动,硫酸的物质的量分数增大,则p2大于p1。(3)由题意可知,I-为反应的催化剂,则反应ⅱ的反应物为I2、SO2和水,生成物为氢碘酸和硫酸,反应的离子方程式为I2+SO2+2H2O4H++2I-+SO‎4‎‎2-‎。(4)①A与B是探究H+浓度对反应速率的影响,因此A和B中KI溶液浓度必须相同,则a为0.4;②对比A、B、C的实验现象可知,I-是SO2歧化反应的催化剂,且在H+存在下,催化速率增大;但H+单独存在时,不具有催化作用;③对比A、D实验现象可知,增大I2的浓度,反应ⅱ的反应速率增大,H+浓度增大,加强了I-的催化能力。‎ - 6 -‎ ‎9.(24分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:‎ ‎①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1=-99 kJ·mol-1‎ ‎②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58 kJ·mol-1‎ ‎③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH3=+41 kJ·mol-1‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)反应①的化学平衡常数K表达式为　　　　　　　;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为　　　　(填曲线标记字母),其判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 图1‎ 图2‎ ‎(2)合成气组成n(H‎2‎)‎n(CO+CO‎2‎)‎=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示,α(CO)值随温度升高而　　　　(填“增大”或“减小”),其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;图2中的压强由大到小为　　　　　　　,其判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案:(1)K=c(CH‎3‎OH)‎c(CO)·c‎2‎(H‎2‎)‎[或Kp=p(CH‎3‎OH)‎p(CO)·p‎2‎(H‎2‎)‎]‎ a　反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小 ‎(2)减小　升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低 p3>p2>p1　相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高 解析:(1)反应①的K表达式为c(CH‎3‎OH)‎c(CO)·c‎2‎(H‎2‎)‎。‎ 因反应①为放热反应,所以平衡常数应随温度升高而变小,所以选a。‎ ‎(2)升高温度,反应①平衡向左移动,使体系中n(CO)增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生n(CO)增大;总结果是随温度升高,CO的转化率降低。‎ - 6 -‎ 因为相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于增大CO的转化率;反应③为气体分子数不变的反应,压强改变对平衡不产生影响。所以压强增大,CO转化率升高,在图2中,同一温度下,CO转化率高的对应压强大,则p3>p2>p1。‎ - 6 -‎