广东省2021高考化学一轮复习专题七化学反应速率与化学平衡精练含解析

广东省2021高考化学一轮复习专题七化学反应速率与化学平衡精练含解析

专题七　化学反应速率与化学平衡 ‎【考情探究】‎ 课 标 解 读 考点 化学反应速率 化学平衡的建立与移动 化学平衡常数 解读 ‎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 ‎1.了解可逆反应的概念与化学平衡的建立 ‎2.掌握化学平衡的特征 ‎3.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 ‎4.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用 了解化学平衡常数(K)的含义,能用化学平衡常数进行相关计算 考情分析 本专题内容主要结合生产实际,以定性分析、定量计算相结合的方式综合考查化学反应速率与化学平衡。历年来命题热点包括化学反应速率的计算、化学反应速率的影响因素、化学平衡移动的影响因素、平衡状态的判断、平衡常数和转化率的计算 备考指导 化学反应速率和化学平衡主要以图像、表格数据为载体,考查外界条件的改变对反应速率及平衡移动的影响,并依据生产实际选择理想的反应条件,且能用相关理论解释其一般规律。备考时建议区别各类图像曲线的含义及理论解释,建立平衡前、平衡时、平衡移动的认知模型,并用其解释宏观化学现象 ‎【真题探秘】‎ - 20 -‎ 基础篇 固本夯基 ‎【基础集训】‎ 考点一　化学反应速率 ‎1.一定温度下,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 ‎3‎ ‎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.反应至6 min时,H2O2分解了50%‎ B.反应至6 min时,c(H2O2)=0.20 mol/L C.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2 mol/(L·min)‎ D.6~10 min的平均反应速率:v(H2O2)>3.3×10-2 mol/(L·min)‎ 答案　D ‎2.下列有关化学反应速率的说法正确的是(　　)‎ A.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,滴加少量CuSO4溶液可以加快反应的速率 - 20 -‎ B.100 mL 2 mol·L-1的盐酸与锌片反应时,加入氯化钠溶液,反应速率不变 C.SO2的催化氧化反应是一个正向放热的反应,所以升高温度,正反应速率减慢 D.NO和CO反应可转化为无害的N2和CO2,当减小压强,反应速率加快 答案　A ‎3.在含Fe3+的S2O‎8‎‎2-‎和I-的混合溶液中,反应S2O‎8‎‎2-‎(aq)+2I-(aq) 2SO‎4‎‎2-‎(aq)+I2(aq)的分解机理及反应进程中的能量变化如下:‎ 步骤Ⅰ:2Fe3+(aq)+2I-(aq) I2(aq)+2Fe2+(aq)‎ 步骤Ⅱ:2Fe2+(aq)+S2O‎8‎‎2-‎(aq) 2Fe3+(aq)+2SO‎4‎‎2-‎(aq) ‎ 下列有关该反应的说法正确的是(　　) ‎ A.化学反应速率与Fe3+浓度的大小有关 B.该反应为吸热反应 C.Fe2+是该反应的催化剂 D.若不加Fe3+,则正反应的活化能比逆反应的大 答案　A ‎4.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 mol·L-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 ℃间溶液变蓝的时间,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,温度升高反应速率加快,变蓝时间变短 B.40 ℃之后溶液变蓝的时间随温度的升高变长 C.图中b、c两点对应的NaHSO3的反应速率相等 - 20 -‎ D.图中a点对应的NaHSO3的反应速率为5.0×10-5 mol·L-1·s-1‎ 答案　C ‎5.已知反应2NO(g)+2H2(g) N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-752 kJ·mol-1的反应机理如下:‎ ‎①2NO(g) N2O2(g)　(快)‎ ‎②N2O2(g)+H2(g) N2O(g)+H2O(g)　(慢)‎ ‎③N2O(g)+H2(g) N2(g)+H2O(g)　(快)‎ 下列有关说法错误的是(　　)‎ A.①的逆反应速率大于②的正反应速率 B.②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效 C.N2O2和N2O是该反应的催化剂 D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大 答案　C ‎6.钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下,碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图所示。‎ 图甲　　　　　　　　　　　　图乙 下列说法不正确的是(　　)‎ A.盐酸的浓度越大,腐蚀速率越快 B.钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度相等时,腐蚀速率最小 C.碳素钢的腐蚀速率不随硫酸的浓度增大而增大,说明反应速率不与c(H+)成正比 D.对比图甲中的两条曲线,可知Cl-也会影响碳素钢的腐蚀速率 答案　C 考点二　化学平衡的建立与移动 ‎7.温度恒定的条件下,在2 L容积不变的密闭容器中,发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。开始充入4 mol的SO2和2 mol的O2,10 s后达到平衡状态,此时c(SO3)=0.5 mol·L-1,下列说法不正确的是(　　)‎ - 20 -‎ A.v(SO2)∶v(O2)=2∶1‎ B.10 s内,v(SO3)=0.05 mol·L-1·s-1‎ C.SO2的平衡转化率为25%‎ D.平衡时容器内的压强是反应前的5/6倍 答案　D ‎8.在373 K时,把0.1 mol N2O4气体通入体积为1 L的恒容密闭容器中,立即出现红棕色。在60 s时,体系已达平衡,此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法错误的是(　　)‎ A.压缩容器,颜色加深 B.在平衡时体系内含N2O4 0.04 mol C.以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.001 mol/(L·s)‎ D.平衡时,如果再充入一定量N2O4,则可提高N2O4的转化率 答案　D ‎9.下列事实能用勒夏特列原理解释的是(　　)‎ A.加催化剂有利于氨的催化氧化反应 B.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气 C.500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应 D.压缩H2(g)、I2(g)、HI(g)平衡体系,体系颜色加深 答案　B ‎10.I2在水中溶解度很小,在KI溶液中溶解度显著增大,其原因是I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq) I‎3‎‎-‎(aq)。某I2、KI混合溶液中,I‎3‎‎-‎的浓度与温度的关系如图所示(曲线上的任一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是(　　)‎ A.反应I2(aq)+I-(aq) I‎3‎‎-‎(aq)的ΔH>0‎ B.在上述平衡体系中加入CCl4,平衡不移动 C.保持T1 ℃不变,若反应进行到d点时,一定有v正>v逆 D.T2 ℃时,在上述平衡体系中加入少量KI固体后,平衡常数K增加 答案　C - 20 -‎ ‎11.已知反应2CO(g) 2C(s)+O2(g)的ΔH为正值,ΔS为负值。设ΔH和ΔS不随温度而变,下列说法正确的是(　　)‎ A.低温下能自发进行 B.高温下能自发进行 C.任何温度下均能自发进行 D.任何温度下都不能自发进行 答案　D ‎12.向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如甲图所示[t0~t1阶段c(B)未画出]。乙图为t2时刻后改变条件平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知t3~t4阶段使用催化剂。下列说法中不正确的是　(　　)‎ A.若t1=15 min,则用C的浓度变化表示在t0~t1时间段的平均反应速率为0.004 mol·L-1·min-1‎ B.t4~t5阶段改变的条件一定是减小压强 C.B的起始物质的量为0.02 mol D.t5~t6阶段,若容器内A的物质的量减少了0.03 mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ,则该反应的热化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g)　ΔH=+100a kJ· mol-1‎ 答案　C 考点三　化学平衡常数 ‎13.在3种不同条件下,分别向容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol A和1 mol B,发生反应:2A(g)+B(g) 2D(g)　ΔH=Q kJ·mol-1。相关条件和数据见下表:‎ 实验编号 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ 反应温度/℃‎ ‎700‎ ‎700‎ ‎750‎ 达平衡时间/min ‎40‎ ‎5‎ ‎30‎ n(D)平衡/mol ‎1.5‎ ‎1.5‎ ‎1‎ 化学平衡常数 K1‎ K2‎ K3‎ - 20 -‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.实验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通入1 mol A和1 mol D,平衡不移动 B.升高温度能加快反应速率的原理是降低了活化能,使活化分子百分数提高 C.实验Ⅲ达平衡后容器内的压强是实验Ⅰ的0.9倍 D.K3>K2>K1‎ 答案　A ‎14.某温度下,对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ/mol,N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.将1 mol氮气、3 mol氢气置于1 L密闭容器中发生反应,放出的热量为92.4 kJ B.平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)”“<”或“=”)7。 ‎ ‎(2)第2步中反应的K=　　　　。 ‎ Ⅱ.水煤气还原法 已知:①2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g)‎ ΔH1=-37.0 kJ·mol-1‎ ‎②2H2(g)+SO2(g)S(l)+2H2O(g)‎ ΔH2=+45.4 kJ·mol-1‎ ‎③CO的燃烧热ΔH3=-283 kJ·mol-1‎ - 20 -‎ ‎(3)表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)反应②中,正反应活化能E1　　　　(填“>”“<”或“=”)ΔH2。 ‎ ‎(5)在一定压强下,发生反应①。平衡时SO2的转化率[α(SO2)]与投料比[n(CO)‎n(SO‎2‎)‎=y]、温度(T)的关系如图所示。‎ 比较平衡时CO的转化率[α(CO)]:N　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)M。逆反应速率:N　　　　P。 ‎ ‎(6)某温度下,向10 L恒容密闭容器中充入2 mol H2、2 mol CO和2 mol SO2发生反应①、②,第5 min时达到平衡,测得混合气体中CO2、H2O(g)的物质的量分别为1.6 mol、1.8 mol。‎ 该温度下,反应②的平衡常数K为　　　　。其他条件不变,在第7 min时缩小容器体积,α(SO2)　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 ‎ 答案　Ⅰ.(1)>　(2)4.3×1013　Ⅱ.(3)S(l)+O2(g)SO2(g)　ΔH=-529 kJ·mol-1　(4)>　(5)>　<　(6)2 700　增大 ‎16.甲醇是重要的化工原料和清洁燃料,工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下表所示:‎ 化学反应 平衡常数 平衡常数的值 ‎500 ℃‎ ‎800 ℃‎ ‎①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)‎ K1‎ ‎2.5‎ ‎0.15‎ ‎②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)‎ K2‎ ‎1.0‎ ‎2.50‎ ‎③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)‎ K3‎ ‎(1)在恒容密闭容器中发生反应②,达到平衡后升高温度,下列说法正确的是　　　　。 ‎ a.平衡正向移动 b.混合气体的平均相对分子质量增大 c.CO2的转化率增大 ‎(2)K1、K2、K3的关系是K3=　　　　。 ‎ - 20 -‎ ‎(3)500 ℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.01 mol/L、0.2 mol/L,则此时v正　　　　v逆(填“>”“=”或“<”)。 ‎ ‎(4)某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示,若开始加入2 mol/L H2和1 mol/L CO,则B点时化学平衡常数为　　　　。 ‎ ‎(5)相同温度下,在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中投入H2和CO2,发生反应②,起始浓度如下表所示。其中甲经2 min达平衡,平衡时c(H2O)=0.05 mol/L,甲中CO2的转化率为　　　　,乙中CO2的转化率　　　　甲(填“大于”“等于”或“小于”)。 ‎ 起始浓度 甲 乙 c(H2)(mol/L)‎ ‎0.10‎ ‎0.20‎ c(CO2)(mol/L)‎ ‎0.10‎ ‎0.20‎ 答案　(1)ac　(2)K1·K2　(3)=　(4)25　(5)50%　等于 综合篇 知能转换 ‎【综合集训】‎ ‎1.(2019广州二模,28)煤的气化产物(CO、H2)可用于制备合成天然气(SNG),涉及的主要反应如下:‎ CO甲烷化:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)　ΔH1=-206.2 kJ·mol-1(反应Ⅰ)‎ 水煤气变换:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2=-41.2 kJ·mol-1(反应Ⅱ)‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)反应Ⅲ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。某温度下,分别在起始体积相同的恒容容器A、恒压容器B中加入1 mol CO2和4 mol H2的混合气体,两容器反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是　　　　　(填“A”或“B”)。 ‎ ‎(2)在恒压管道反应器中按n(H2)∶n(CO)=3∶1通入原料气,在催化剂作用下制备合成天然气,400 ℃、p总为100 kPa时反应体系平衡组成如下表所示。‎ 组分 CH4‎ H2O H2‎ CO2‎ CO 体积分数φ/%‎ ‎45.0‎ ‎42.5‎ ‎10.0‎ ‎2.00‎ ‎0.500‎ - 20 -‎ ‎①该条件下CO的总转化率α=　　　　。若将管道反应器升温至500 ℃,反应达到平衡后CH4的体积分数φ ‎　 　　　45.0%(填“>”“<”或“=”)。 ‎ ‎②Kp、Kx分别是以分压、物质的量分数表示的平衡常数,Kp只受温度影响。400 ℃时,CO甲烷化反应的平衡常数Kp=　　　　 kPa-2(计算结果保留1位小数);Kx=　　　　(以Kp和p总表示)。其他条件不变,增大p总至150 kPa,Kx　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 ‎ ‎(3)制备合成天然气采用在原料气中通入水蒸气来缓解催化剂积碳。积碳反应如下:‎ 反应Ⅳ　CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH=+75 kJ·mol-1,‎ 反应Ⅴ　2CO(g) C(s)+CO2(g)　ΔH=-172 kJ·mol-1。‎ 平衡体系中水蒸气浓度对积碳量的影响如下图所示,下列说法正确的是　　　　(双选)。 ‎ A.曲线1在550~700 ℃积碳量增大的原因可能是反应Ⅳ、Ⅴ的速率增大 B.曲线1在700~800 ℃积碳量减小的原因可能是反应Ⅴ逆向移动 C.曲线2、3在550~800 ℃积碳量较低的原因是水蒸气的稀释作用使积碳反应速率减小 D.水蒸气能吸收反应放出的热量,降低体系温度至550 ℃以下,有利于减少积碳 答案　(1)-165　B ‎(2)①98.9%　<‎ ‎②3.8　Kp·p总‎2‎　增大 ‎(3)BD ‎2.(2019深圳中学月考,10)工业上常利用CO2为初始反应物,合成一系列重要的化工原料。‎ ‎(1)以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:‎ 反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)　ΔH1‎ 反应Ⅱ:NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g)　ΔH2=+72.49 kJ/mol 总反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)　ΔH3=-86.98 kJ/mol - 20 -‎ 请回答下列问题:‎ ‎①根据8电子稳定构型,写出CO(NH2)2的结构式:　　　　　　。 ‎ ‎②反应Ⅰ的ΔH1=　　　　。 ‎ ‎③在　　　　(填“高温”或“低温”)情况下有利于反应Ⅱ的自发进行。 ‎ ‎④一定温度下,在体积固定的密闭容器中按n(NH3)∶n(CO2)=2∶1进行反应Ⅰ,下列能说明反应Ⅰ达到了平衡状态的是　　　　(填序号)。 ‎ A.混合气体的平均相对分子质量不再变化 B.容器内气体总压强不再变化 C.NH3与CO2的转化率相等 D.容器内混合气体的密度不再变化 ‎(2)将CO2和H2按质量比25∶3充入一定体积的密闭容器中,在不同温度下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如下图。‎ ‎①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K(Ⅰ)　　　　K(Ⅱ)(填“>”“<”或“=”)。 ‎ ‎②欲提高CH3OH的平衡产率,可采取的措施除改变温度外,还有　　　　　　　　　　　　(任写两种)。 ‎ ‎③一定温度下,在容积均为2 L的两个恒容密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。‎ 容器 甲 乙 反应物起始投入量 ‎1 mol CO2、‎ ‎3 mol H2‎ a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g)(a、b、c均不为零)‎ 若甲容器平衡后气体的压强为开始的5/6,则该温度下,反应的平衡常数为　　　　,要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,乙容器中c的取值范围为　　　　。 ‎ 答案　(1)①　②-159.47 kJ/mol ‎ ‎③高温　④BD - 20 -‎ ‎(2)①>　②增大压强或及时分离出产物等 ‎③1/12　1/30,将丁烷和氢气以一定的配比通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),反应的平衡转化率、产率与温度、投料比有关。下列判断不正确的是(　　)‎ A.由图甲可知,x小于0.1‎ B.由图乙可知,丁烯产率先增大后减小,减小的原因是氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率减小 C.由图丙可知产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动 D.由图丙可知,丁烯产率在590 ℃之后快速降低的主要原因为丁烯高温分解生成副产物 答案　B ‎4.(2019北京朝阳二模,10)乙烯气相直接水合反应制备乙醇:C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下[起始时,n(H2O)=n(C2H4)=1 mol,容器体积为1 L]。‎ 下列分析不正确的是(　　)‎ A.乙烯气相直接水合反应的ΔH<0‎ B.图中压强的大小关系为p1>p2>p3‎ C.图中a点对应的平衡常数K=‎‎5‎‎16‎ D.达到平衡状态a、b所需要的时间:a>b 答案　B ‎5.(2019四川成都诊断性检测二,28)消除尾气中的NO是环境科学研究的热点课题。‎ - 20 -‎ Ⅰ.NO氧化机理 已知:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　ΔH=-110 kJ/mol;25 ℃时,将NO和O2按物质的量之比为2∶1充入刚性反应容器中,用测压法研究其反应的进行情况。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(忽略NO2与N2O4的转化):‎ t/min ‎0‎ ‎80‎ ‎160‎ ‎∞‎ p/kPa ‎75‎ ‎63‎ ‎55‎ ‎55‎ ‎(1)0~80 min,v(O2)=　　　　 kPa/min;随着反应进行,反应速率逐渐减小的原因是　　　　　　　　　　　。用压强代替浓度所得到的平衡常数用Kp表示,25 ℃时,Kp的值为　　　　(保留3位有效数字)。 ‎ ‎(2)查阅资料,对于总反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)有如下两步历程:‎ 第一步2NO(g) N2O2(g)　快速反应 第二步N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)　慢反应 总反应速率主要由第　　　　步决定;若利用分子捕获器适当减少反应容器中的N2O2,总反应的平衡常数Kp将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”);若提高反应温度至35 ℃,则体系压强p(35 ℃)　　　　p(25 ℃)(填“大于”“等于”或“小于”)。 ‎ Ⅱ.NO的工业处理 ‎(3)H2还原法:2NO(g)+2H2(g) N2(g)+2H2O(g)　ΔH=a kJ/mol;已知在标准状况下,由元素最稳定的单质生成1 mol纯化合物时的焓变叫标准摩尔生成焓。NO(g)和H2O(g)的标准摩尔生成焓分别为+90 kJ/mol、-280 kJ/mol,则a=　　　　。 ‎ ‎(4)O3-CaSO3联合处理法:NO可以先经O3氧化,再用CaSO3水悬浮液吸收生成的NO2,转化为HNO2,则CaSO3水悬浮液吸收NO2的化学方程式为　　　　　　　　　　　;CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高SO‎3‎‎2-‎对NO2的吸收速率。请用平衡移动原理解释其主要原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(结合化学用语和文字)。 ‎ 答案　(1)0.15　反应物浓度减小,反应速率降低　3.20‎ ‎(2)二　不变　大于 ‎(3)-740‎ ‎(4)CaSO3+2NO2+H2O CaSO4+2HNO2　对于反应CaSO3(s) Ca2+(aq)+SO‎3‎‎2-‎(aq),加入Na2SO4溶液时,SO‎4‎‎2-‎会结合部分Ca2+,形成CaSO4(s),使平衡正向移动,c(SO‎3‎‎2-‎)增大,吸收NO2的速率增大 ‎6.(2019北京门头沟一模,26)CO2的排放会带来全球“温室”效应,引起国际关注和研究,而21世纪CO2将有望作为新碳源被广泛使用。‎ - 20 -‎ ‎(1)以CO2和H2为原料可得到CH4燃料。‎ 已知:①CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH1=+247 kJ·mol-1‎ ‎②CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH2=+205 kJ·mol-1‎ 写出由CO2获得CH4的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)CO2与CH4经催化重整可制得合成气:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。‎ 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产率影响如图1所示。此反应优选温度为900 ℃的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 图1‎ ‎(3)以二氧化钛表面覆盖的Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。‎ ‎①催化剂的催化效率与乙酸的生成速率随温度的变化关系如图2所示。250~300 ℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 图2‎ ‎②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出两种)。 ‎ ‎③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图3所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。‎ - 20 -‎ 图3‎ 电池的负极反应式:　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 电池的正极反应式:2CO2+2e- C2‎O‎4‎‎2-‎ 该过程中,O2起催化作用,催化过程可表示为:‎ ⅰ:6O2+6e- 6‎O‎2‎‎-‎ ⅱ:……‎ 写出ⅱ的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-163 kJ·mol-1‎ ‎(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 ‎(3)①温度超过250 ℃时,催化剂的催化效率降低 ‎②增大体系压强、增大CO2的浓度 ‎③3Cu2Al2O4+32H++2NO‎3‎‎-‎ 6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O ‎(4)Al-3e- Al3+(或2Al-6e- 2Al3+)‎ ‎6CO2+6O‎2‎‎-‎ 3C2O‎4‎‎2-‎+6O2‎ ‎【五年高考】‎ 考点一　化学反应速率 ‎1.(2019浙江4月选考,22,2分)高温高压液态水具有接近常温下弱酸的c(H+)或弱碱的c(OH-),油脂在其中能以较快的反应速率水解。与常温常压水相比,下列说法不正确的是(　　)‎ A.高温高压液态水中,体系温度升高,油脂水解反应速率加快 B.高温高压液态水中,油脂与水的互溶能力增强,油脂水解反应速率加快 C.高温高压液态水中,c(H+)增大,可催化油脂水解反应,且产生的酸进一步催化水解 D.高温高压液态水中的油脂水解,相当于常温下在体系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH-)的碱的水解 答案　D ‎2.(2018课标Ⅲ,28节选)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:‎ - 20 -‎ ‎(3)对于反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)(ΔH1=48 kJ· mol-1),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。‎ ‎①343 K时反应的平衡转化率α=　　　　%。平衡常数K343 K=　　　　(保留2位小数)。 ‎ ‎②在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是　　　　　　　　;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有　　　　　　　、　　　　　　　。 ‎ ‎③比较a、b处反应速率大小:va　　　　vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=v正-v逆=k正xSiHCl‎3‎‎2‎-k逆xSiH‎2‎Cl‎2‎xSiCl‎4‎,k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算a处的v正v逆=　　　　(保留1位小数)。 ‎ 答案　(3)①22　0.02‎ ‎②及时移去产物　改进催化剂　提高反应物压强(浓度)‎ ‎③大于　1.3‎ 考点二　化学平衡的建立与移动 ‎3.(2019上海选考,19,2分)已知反应式:mX(g)+nY(?) pQ(s)+2mZ(g),已知反应已达平衡,此时c(X)=0.3 mol/L,其他条件不变,若容器缩小到原来的‎1‎‎2‎,c(X)=0.5 mol/L,下列说法正确的是(　　)‎ A.反应向逆方向移动 B.Y可能是固体或液体 C.系数n>m D.Z的体积分数减小 答案　C ‎4.(2019浙江4月选考,17,2分)下列说法正确的是(　　)‎ A.H2(g)+I2(g) 2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变 B.C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡 C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g) 2C(?)已达平衡,则A、C不能同时是气体 D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出热量Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收热量Q2,Q2不等于Q1‎ 答案　B - 20 -‎ ‎5.(2018天津理综,5,6分)室温下,向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸,溶液中发生反应:C2H5OH+HBr C2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是(　　)‎ A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量 B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br C.若反应物均增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变 D.若起始温度提高至60 ℃,可缩短反应达到平衡的时间 答案　D ‎6.(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=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 ‎7.(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 ‎/mol·L-1‎ 物质的平衡浓 度/mol·L-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 - 20 -‎ 答案　AD ‎8.(2019课标Ⅰ,28,14分)水煤气变换[CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:‎ ‎(1)Shibata曾做过下列实验:①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。‎ 根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO　　　　H2(填“大于”或“小于”)。 ‎ ‎(2)721 ℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为　　　　(填标号)。 ‎ A.<0.25　B.0.25　C.0.25~0.50　D.0.50　E.>0.50‎ ‎(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。‎ 可知水煤气变换的ΔH　　　　0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正=‎ ‎　　　　eV,写出该步骤的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的pH‎2‎O和pCO相等、pCO‎2‎和pH‎2‎相等。‎ 计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率 - 20 -‎