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文档介绍
2020届高考化学一轮复习化学反应速率和化学平衡高考真题作业
1.(2018·北京高考)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。 下列说法不正确的是( ) A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100% B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂 C.①→②放出能量并形成了C—C键 D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 答案 D 解析 根据图示可知,CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH,总反应为CH4+CO2CH3COOH,只有CH3COOH一种生成物,原子利用率为100%,A正确;CH4在①过程中,有1个C—H键发生断裂,B正确;根据图示,①的总能量高于②的总能量,①→②放出能量,对比①和②,①→②形成C—C键,C正确;催化剂只影响化学反应速率,不影响化学平衡,不能提高反应物的平衡转化率,D错误。 2.(2018·江苏高考)(双选)一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下: 下列说法正确的是( ) A.v1<v2,c2<2c1 B.K1>K3,p2>2p3 C.v1<v3,α1(SO2)>α3(SO2) D.c2>2c3,α2(SO3)+α3(SO2)<1 答案 CD 解析 对比容器的特点,将容器1和容器2对比,将容器1和容器3对比。容器2中加入4 mol SO3等效于在相同条件下反应物投入量为4 mol SO2和2 mol O2,容器2中起始反应物物质的量为容器1的两倍,容器2相当于在容器1达平衡后增大压强,将容器的体积缩小为原来的一半,增大压强化学反应速率加快,v2>v1,增大压强平衡向正反应方向移动,平衡时c2>2c1,p2<2p1,α1(SO2)+α2(SO3)<1,容器1和容器2温度相同,K1=K2 ;容器3相当于在容器1达到平衡后升高温度,升高温度化学反应速率加快,v3>v1,升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡时c3<c1,p3>p1,α3(SO2)<α1(SO2),K3<K1。根据上述分析,v2>v1,c2>2c1,A错误;K3<K1,p2<2p1,p3>p1,则p2<2p3,B错误;v3>v1,α3(SO2)<α1(SO2),C正确;c2>2c1,c3<c1,则c2>2c3,α1(SO2)+α2(SO3)<1,α3(SO2)<α1(SO2),则α2(SO3)+α3(SO2)<1,D正确。 3.(2017·天津高考)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=2×10-5。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 解析 A错:增加c(CO),平衡正向移动,温度不变,反应的平衡常数不变。B对:第一阶段,生成的Ni(CO)4是气态,应选择高于其沸点的反应温度,故选50 ℃。C错:230 ℃时,化学平衡常数K=2×10-5,有利于反应逆向进行,Ni(CO)4分解率较高。D错:反应达到平衡时,4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO)。 4.(2017·江苏高考)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 解析 A错:图甲表明其他条件相同时,H2O2浓度越大,其分解速率越快。B错:图乙表明其他条件相同时,溶液pH越大,分解速率越快。C错:Mn2+浓度相同时,1.0 mol·L-1NaOH溶液中H2O2分解速率小于0.1 mol·L-1NaOH溶液中。D对:pH相同时,Mn2+浓度越大,分解速率越快,所以图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率影响大。 5.(2016·北京高考)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 解析 相对于食物,抗氧化剂可以更快地被氧气氧化,从而降低了包装袋中氧气的浓度,减缓食品被氧化的速率。 6.(2016·天津高考改编)(双选)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是( ) A.容器内气体压强保持不变 B.吸收y mol H2只需1 mol MHx C.若降温,该反应的平衡常数增大 D.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢) 答案 AC 解析 达到化学平衡时,气体的物质的量不变,所以容器内气体压强保持不变,A项正确;由于该反应是可逆反应,所以吸收y mol H2所需的MHx的物质的量大于1 mol,B项错误;该反应的平衡常数表达式为K=,由于该反应是放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,c(H2)减小,故K增大,C项正确;向容器内通入少量氢气,平衡向正反应方向移动,v(正)>v(逆),即v(吸氢)>v(放氢),D项错误。 7.(2018·全国卷Ⅰ改编)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题: (1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5,该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为________。 (2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应: 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t=∞时,N2O5(g)完全分解): ①N2O5(g)===2NO2(g)+O2(g) ΔH=53.1 kJ/mol ②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1)。t=62 min时,测得体系中pO2=2.9 kPa,则此时的pN2O5=________kPa,v=________kPa·min-1。 ③若提高反应温度至35 ℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)________63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是________________ ________________(2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0)。 ④25 ℃时,N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留一位小数)。 (3)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)+O2(g), R.A.Ogg提出如下反应历程: 第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡 第二步 NO2+NO3―→NO+NO2+O2 慢反应 第三步 NO+NO3―→2NO2 快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是________(填标号)。 A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应) B.反应的中间产物只有NO3 C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D.第三步反应活化能较高 答案 (1)O2 (2)②30.0 6.0×10-2 ③大于 温度提高,体积不变,总压强提高;NO2生成N2O4为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高 ④13.4 (3)AC 解析 (1)氯气在反应中得到电子作氧化剂,硝酸银中只有氧元素化合价会升高,所以氧化产物是氧气,分子式为O2。 (2)②根据方程式可知生成氧气与消耗N2O5的物质的量之比是1∶2,又因为压强之比等于物质的量之比,所以消耗N2O5的压强是2.9 kPa×2=5.8 kPa,则此时N2O5的压强是35.8 kPa-5.8 kPa=30.0 kPa,因此此时反应速率v=2.0×10-3×30(kPa·min-1)=6.0×10-2(kPa·min-1)。 ③由于温度升高,容器体积不变,总压强提高,且NO2生成N2O4为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高,所以若提高反应温度至35 ℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)大于63.1 kPa。 ④根据表中数据可知N2O5完全分解时的压强是63.1 kPa,根据方程式可知完全分解时最初生成的NO2的压强是35.8 kPa×2=71.6 kPa,O2是35.8 kPa÷2=17.9 kPa,总压强应该是71.6 kPa+17.9 kPa=89.5 kPa,平衡后压强减少了89.5 kPa-63.1 kPa=26.4 kPa,所以根据方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时N2O4对应的压强是26.4 kPa,NO2对应的压强是71.6 kPa-26.4 kPa×2=18.8 kPa,则反应的平衡常数Kp= kPa≈13.4 kPa。 (3)第一步反应快速平衡,所以第一步的逆反应速率大于第二步的反应速率,A正确;根据第二步和第三步可知中间产物还有NO,B错误;根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效,C正确;第三步为快反应,所以第三步反应的活化能较低,D错误。 8.(2018·全国卷Ⅱ改编)CH4CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题: (1)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=247 kJ·mol-1 有利于提高CH4平衡转化率的条件是________(填标号)。 A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压 某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为________mol2·L-2。 (2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表: ①由上表判断,催化剂X________Y(填“优于”或“劣于”),理由是___________________________________________________________________。 在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如右图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)。 A.K积、K消均增加 B.v积减小,v消增加 C.K积减小,K消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大 ②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如右图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。 答案 (1)A (2)①劣于 相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大 AD ②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2) 解析 (1)正反应是体积增大的吸热反应,所以有利于提高CH4平衡转化率的条件是高温低压,答案选A;某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行催化重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,根据方程式可知 CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) 1 0.5 0 0 0.25 0.25 0.5 0.5 0.75 0.25 0.5 0.5 所以平衡常数为 mol2·L-2= mol2·L-2。 (2)①根据表中数据可知相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大,所以催化剂X劣于Y。正反应均是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向进行,因此K积、K消均增加,A正确,C错误;升高温度反应速率均增大,B错误;积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低,这说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大,D正确。 ②根据反应速率方程式可知在p(CH4)一定时,生成速率随p(CO2)的升高而降低,根据图像可知pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。 9.(2018·天津高考改编)已知:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+120 kJ·mol-1 (1)分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是________(填“A”或“B”)。 (2)按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图所示。此反应优选温度为900 ℃的原因是 _____________________________________________________。 答案 (1)B (2)900 ℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低 解析 (1)初始时容器A、B的压强相等,A容器恒容,随着反应的进行压强逐渐增大(气体物质的量增加);B容器恒压,压强不变;所以达平衡时压强一定是A中大,B中小,此反应压强减小平衡正向移动,所以B的反应平衡更靠右,反应的更多,吸热也更多。 (2)根据题图得到,900 ℃时反应产率已经比较高,温度再升高,反应产率的增大并不明显,而生产中的能耗和成本明显增大,经济效益会下降,所以选择900 ℃为反应最佳温度。 10.(2017·高考组合题)(1)(全国卷Ⅰ)H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610 K时,将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 ①H2S的平衡转化率α1=________%,反应平衡常数K=________。 ②在620 K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率α2________α1,该反应的ΔH________0。(填“>”“<”或“=”) ③向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是________(填标号)。 A.H2S B.CO2 C.COS D.N2 (2)(全国卷Ⅲ)298 K时,将20 mL 3x mol·L-1Na3AsO3、20 mL 3x mol·L-1 I2和20 mL NaOH溶液混合,发生反应:AsO(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)AsO(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO)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(AsO) c.c(AsO)/c(AsO)不再变化 d.c(I-)=y mol·L-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)①2.5 2.8×10-3 ②> > ③B (2)①ac ②大于 ③小于 tm时生成物浓度较低 ④(mol·L-1)-1 解析 (1)①解:设平衡时H2S转化的物质的量为x。 H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g) 初始/mol 0.40 0.10 0 0 转化/mol x x x x 平衡/mol 0.40-x 0.10-x x x 由题意得:=0.02 解得:x=0.01 mol H2S的平衡转化率α1=×100%=2.5%。 K===≈2.8×10-3。 ②温度升高,水的平衡物质的量分数增大,平衡右移,则H2 S的转化率增大,故α2>α1。温度升高,平衡向吸热反应方向移动,故ΔH>0。 ③A项,充入H2S,H2S的转化率反而减小。B项,充入CO2,增大了一种反应物的浓度,能够提高另一种反应物的转化率,故H2S的转化率增大。C项,充入COS,平衡左移,H2S的转化率减小。D项,充入N2,对平衡无影响,不改变H2S的转化率。 (2)①a对:溶液pH不变时,则c(OH-)也保持不变,反应处于平衡状态。B错:根据反应方程式,始终存在速率关系:v(I-)=2v(AsO),反应不一定处于平衡状态。C对:由于Na3AsO3总量一定,当c(AsO)/c(AsO)不再变化时,c(AsO)、c(AsO)也保持不变,反应建立平衡。D错:由图可知,建立平衡时c(I-)=2c(AsO)=2y mol·L-1,因此c(I-)=y mol·L-1时,反应没有建立平衡。 ②tm时,反应正向进行,故v正大于v逆。 ③由于tm时生成物AsO的浓度小于tn时AsO的浓度,因v逆的大小取决于生成物浓度的大小,故tm时的v逆小于tn时的v逆。 ④反应前,三种溶液混合后,c(Na3AsO3)=3x mol·L-1 ×=x mol·L-1,同理,c(I2)=x mol·L-1,反应情况如下: 11.(1)(2016·全国卷Ⅰ节选)CrO和Cr2O在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 mol·L-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)随c(H+)的变化如图所示。 ①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应________________。 ②由图可知,溶液酸性增大,CrO的平衡转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为______________。 ③升高温度,溶液中CrO的平衡转化率减小,则该反应的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)(2015·全国卷Ⅰ改编)Bodensteins研究了下列反应: 2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0 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=0.0027 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 (1)①2CrO+2H+Cr2O+H2O ②增大 1.0×1014 ③小于 (2)① ②k正/K 1.95×10-3 ③A、E 解析 (1)①Na2CrO4溶液中的转化反应为2CrO+2H+Cr2O+H2O。②酸性增大,平衡右移,CrO的平衡转化率增大。由题图知,A点c(Cr2O)=0.25 mol·L-1,c(CrO)=(1.0-0.25×2) mol·L-1=0.5 mol·L-1,c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1,则平衡常数K= ==1.0×1014。③升温,CrO的平衡转化率减小,说明平衡左移,即正反应为放热反应,ΔH<0。 (2)①设开始加入的HI为x mol,达平衡时转化的HI是a mol,则 2HI(g)H2(g) + I2(g) 开始/mol x 0 0 转化/mol a 平衡/mol x-a 所以=0.784,得a=0.216x,K==。 ②达平衡时,v正=v逆,k正·x2(HI)=k逆·x(H2)·x(I2),k逆==k正/K。v正=k正·x2(HI),在40 min时,x(HI)=0.85,所以v正=0.0027 min-1 ×0.85×0.85≈1.95×10-3 min-1。 ③升高温度,正、逆反应速率都增大,但平衡正向移动,HI的物质的量分数减小,H2的物质的量分数增大,分析题图,反应重新达到平衡时,相应的点分别是A、E。查看更多