- 2021-07-08 发布 |
- 37.5 KB |
- 11页
申明敬告: 本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
文档介绍
2019届高考化学二轮复习化学反应速率和化学平衡作业
专题限时集训(八) 化学反应速率和化学平衡 (限时:45分钟) 1.(2014·全国卷Ⅱ)在容积为1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。 回答下列问题: (1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60 s时段,反应速率v(N2O4)为________mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为________。 (2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.002 0 mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10 s又达到平衡。 ①T________100 ℃(填“大于”或“小于”),判断理由是 _________________________________________________________。 ②列式计算温度T时反应的平衡常数K2=________________________ _________________________________________________________。 (3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是__________________________ _________________________________________________________。 【解析】 (1)随温度升高,混合气体的颜色变深,说明升温平衡向正反应方向移动,ΔH>0。在0~60 s时段,v(N2O4)===0.001 0 mol·L-1·s-1;平衡常数K1===0.36 mol·L-1。 (2)当温度由100 ℃变为T时,N2O4的浓度降低,“三段式”如下: N2O4(g) 2NO2(g) 100 ℃平衡时 0.040 mol·L-1 0.120 mol·L-1 温度T时变化 0.020 mol·L-1 0.040 mol·L-1 温度T平衡时 0.020 mol·L-1 0.160 mol·L-1 由于温度变为T时平衡向N2O4浓度减小的方向移动,即向吸热方向移动,故温度升高,所以T>100 ℃。当再次达到平衡时,平衡常数K2==≈1.3 mol·L-1。 (3)温度不变,将反应容器的容积减少一半,压强增大,平衡向气体分子数减小的方向(即逆反应方向)移动。 【答案】 (1)大于 0.001 0 0.36 mol·L-1 (2)①大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高 ②≈1.3 mol·L-1 (3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动 2.为了研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,某同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量锌粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需的时间。 实验混合溶液 A B C D E F 4 mol·L-1 H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5 饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0 请完成此实验设计,其中:V1=________,V6=________,V9=________。 【解析】 因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响,故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同,则硫酸溶液的体积均取30 mL,根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL,可以求得各组实验中加入水的体积分别为V7=20 mL、V8=19.5 mL、V9=17.5 mL、V10=15 mL,实验E中加入的硫酸铜溶液的体积V6=10 mL。 【答案】 30 10 17.5 3.(1)设反应Ⅰ.Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH=Q1的平衡常数为K1,反应Ⅱ.Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH=Q2的平衡常数为K2,在不同温度下,K1、K2的值如表: 温度/K K1 K2 973 1.47 2.38 1 173 2.15 1.67 ①由表中数据推断,反应Ⅰ是________(填“放”或“吸”)热反应。 ②现有反应Ⅲ.H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=Q3的平衡常数为K3,根据反应Ⅰ与Ⅱ推导出K1、K2、K3的关系式K3=________,该反应Ⅲ为________(填“放”或“吸”)热反应。 (2)高温热分解法可制取单质硫。已知:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入10 mol H2S,H2S分解转化率随温度变化的曲线如图所示。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线,b为不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。则985 ℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K=______;随温度的升高,曲线b向曲线a逼近的原因是_________________________________________________________ _________________________________________________________。 上述反应中,正反应速率为v正=K正x2(H2S),逆反应速率为v逆=K逆x2(H2)·x(S2),其中K正、K逆为速率常数,则K逆=________(以K和K正表示)。 (3)在容积固定的密闭容器中,起始时充入0.2 mol SO2,0.1 mol O2,反应体系起始总压强为0.1 MPa,反应在一定温度下达到平衡时,SO2的转化率为90%,该反应的压强平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算;分压=总压×物质的量分数)。 【解析】 (1)①升温,K增大,平衡右移,所以该反应为吸热反应。 ②K1=,K2= ==K3 根据K3=,由表中数据可知: 973 K时,K3=, 1 173 K时,K3= 升温,K3增大,所以该反应为吸热反应。 (2) 2H2S(g)2H2(g)+S2(g) 起始/(mol·L-1) 5 0 0 转化/(mol·L-1) 2 2 1 平衡/(mol·L-1) 3 2 1 K=≈0.44 由于平衡时v正=v逆,所以 K正·x2(H2S)=K逆·x2(H2)·x(S2) K==,即K逆=。 (3) 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 起始/mol 0.2 0.1 0 转化/mol 0.18 0.09 0.18 平衡/mol 0.02 0.01 0.18 根据=得 p(平)== MPa p(SO3)=×=0.06 MPa p(SO2)=×= MPa p(O2)=×= MPa Kp== =2.43×104。 【答案】 (1)①吸 ② 吸 (2)0.44 温度升高,反应速率加快,达到平衡所用时间缩短 (3)2.43×104 4.CO和H2被称为合成气,可以合成很多有机物,用合成气合成甲醛的过程如下: ①H2(g)+CO(g)HCHO(g) ΔH1=a kJ/mol(主反应) ②2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH2=b kJ/mol(副反应) 请回答下列问题: (1)根据上述反应,甲醛催化加氢的热化学方程式为_____________________ _________________________________________________________。 (2)根据上述反应,合成甲醛的适合的操作条件为______________________ _________________________________________________________。 (3)300 ℃时,在容积为1 L的密闭容器中加入2 mol H2和2 mol CO,随着反应的进行HCHO蒸气的体积分数如图所示。 ①0~30 min内,用H2表示该反应的平均反应速率为________mol/(L·min),该温度下合成甲醛反应的平衡常数为________,H2的转化率为________(结果保留三位有效数字)。 ②若达到平衡后再通入1 mol CO和1 mol H2,再次达到平衡时,CO的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ③若升高温度,该反应的平衡常数减小,则a________0(填“>”或“<”)。 【解析】 (1)根据盖斯定律,由②式-①式即可得甲醛催化加氢的热化学方程式。 (2)根据题给反应,合成甲醇的反应中CO和H2的化学计量数之比为1∶2,合成甲醛的反应中CO和H2的化学计量数之比为1∶1,故需控制反应物的物质的量之比为1∶1,由于合成甲醛的温度为300 ℃,合成甲醇的温度为400 ℃,故需控制反应温度为300 ℃。 (3)①设0~30 min内,H2的转化浓度为x mol·L-1,则 H2(g)+CO(g)HCHO(g) 起始浓度/(mol·L-1) 2 2 0 转化浓度/(mol·L-1) x x x 平衡浓度/(mol·L-1) 2-x 2-x x 30 min时,HCHO的体积分数为×100%=75%,解得x=,故0~30 min内H2的平均反应速率为≈0.057 1 mol/(L·min),此温度下该反应的平衡常数K==21,H2的转化率为×100%≈85.7%。 ②恒温恒容时,再通入1 mol H2和1 mol CO,相当于加压,平衡向正反应方向移动,故CO的转化率增大。 ③升高温度,平衡常数减小,说明平衡逆向移动,故正反应为放热反应,则a<0。 【答案】 (1)H2(g)+HCHO(g)CH3OH(g) ΔH=(b-a) kJ/mol (2)控制H2和CO的物质的量之比为1∶1,控制反应温度为300 ℃ (3)①0.057 1 21 85.7% ②增大 ③< 5.(2018·唐山质检)CO、CO2 是火力发电厂释放出的主要尾气,为减少对环境造成的影响,发电厂试图采用以下方法将其资源化利用,重新获得燃料或重要工业产品。 (1)CO与Cl2在催化剂的作用下合成光气(COCl2)。某温度下,向2 L的恒容密闭容器中投入一定量的CO和Cl2,在催化剂的作用下发生反应:CO(g)+Cl2(g)COCl2(g) ΔH=a kJ·mol-1。反应过程中测定的部分数据如表: t/min n(CO)/mol n(Cl2)/mol 0 1.20 0.60 1 0.90 2 0.80 4 0.20 ①反应在0~2 min内的平均速率v(COCl2)=________mol·L-1·min-1。 ②在2 min~4 min间,v(Cl2)正________(填“>”“=”或“<”)v(Cl2)逆,该温度下反应的平衡常数K=________。 ③已知X、L可分别代表温度或压强,如图1表示L一定时,CO的转化率随X的变化关系。 图1 X代表的物理量是________;a________0(填“>”“=”或“<”)。 (2)在催化剂作用下NO和CO反应转化为无毒气体:2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-748 kJ·mol-1。 一定条件下,单位时间内不同温度下测定的氮氧化物转化率如图2所示。温度高于710 K时,随温度的升高氮氧化物转化率降低的原因可能是_________________________________________________________。 图2 【解析】 (1)①由题表中数据可知,0~2 min内Δn(CO)=1.20 mol-0.80 mol=0.40 mol,由化学方程式可知Δn(COCl2)=Δn(CO)=0.40 mol,则v(COCl2)==0.10 mol·L-1·min-1。②0~4 min内,n(Cl2)反应=0.60 mol-0.20 mol=0.40 mol,由化学方程式可知n(CO)反应=n(Cl2)反应=0.40 mol,故4 min时n(CO)=1.20 mol-0.40 mol=0.80 mol,与2 min时CO的物质的量相等,则该反应在2 min、4 min时均处于平衡状态,在2 min~4 min间v(Cl2)正=v(Cl2)逆,由化学方程式可知,平衡时n(COCl2)=0.40 mol,则该温度下反应的平衡常数K===5 L·mol-1。③该反应的正反应为气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,CO的转化率增大,而题图1中随X的逐渐增大,CO的平衡转化率降低,平衡逆向移动,则X表示温度,该反应的正反应为放热反应,故a<0。(2)当温度升高到710 K时,单位时间内反应达到平衡,由于该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,反应物转化率降低。 【答案】 (1)①0.10 ②= 5(或5 L·mol-1) ③温度 < (2)温度升高到710 K时,反应达到平衡状态,该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,氮氧化物转化率降低 6.在两个容积均为1 L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如下图所示。 (1)此反应的平衡常数表达式K=________________________, 若起始时氢气的浓度为2 mol·L-1,则P点对应温度下,K的值为________。 (2)该反应的ΔH________(填“>”“<”或“=”)0,判断的理由是_________________________________________________________ _________________________________________________________。 (3)氢碳比:X________(填“>”“<”或“=”)2.0。 (4)在氢碳比为2.0时,Q点v(逆)________(填“>”“<”或“=”)P点的v(逆)。 【解析】 (1)由图可知,P点平衡时二氧化碳的转化率为0.50,=2.0,因起始时氢气的浓度为2 mol·L-1,则二氧化碳的浓度为1 mol·L-1,则二氧化碳的浓度变化量为0.5 mol·L-1,则: 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) : 1 2 0 0 : 0.5 1.5 0.25 1 : 0.5 0.5 0.25 1 平衡常数K===64。(2)由题图可知,氢碳比不变时,温度升高CO2的平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,故逆反应是吸热反应,则正反应为放热反应,ΔH<0。(3)氢碳比[]越大,二氧化碳的转化率越大,故X>2.0。(4)相同温度下,Q点二氧化碳的转化率小于平衡时的转化率,说明Q点未到达平衡,反应向正反应方向进行,逆反应速率增大,到P点平衡状态时不变,故在氢碳比为2.0时,Q点v(逆)小于P点的v(逆)。 【答案】 (1) 64 (2)< 温度升高CO2的平衡转化率减小,平衡逆向移动,故逆反应是吸热反应,正反应为放热反应 (3)> (4)< 7.(2018·昆明模拟)氯气是有机合成中的重要试剂,丙烯(CH2===CHCH3)和Cl2在一定条件下发生如下反应:CH2===CHCH3(g)+Cl2(g)CH2===CHCH2Cl(g)+HCl(g)。一定压强下,该反应在不同温度、不同投料比时,达平衡时Cl2的转化率如图所示(T1<T2<T3): (1)该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。 (2)下列措施能增大丙烯的平衡转化率的是________(填标号)。 A.降低温度 B.减小容器的体积 C.使用新型催化剂 D.及时从容器中移走氯化氢 (3)T1时,在容积为5 L的密闭容器中充入0.15 mol丙烯和0.10 mol Cl2,10 min时达到平衡,则0~10 min内v(Cl2)为________mol·(L·min)-1,平衡常数K为________,保持温度不变,减小投料比,K值将________(填“增大”“减小”或“不变”);若起始时向该容器中充入0.30 mol丙烯、0.20 mol Cl2、0.15 mol CH2===CHCH2Cl和0.30 mol HCl,判断反应进行的方向并说明理由_____________________________________。 (4)上述反应在低于某温度时,CH2===CHCH2Cl的产率快速下降,可能的原因是____________(列举一条即可)。 【解析】 (1)由题图可知,在投料比相同时,反应的温度越低,平衡时Cl2的转化率越高,即可判断该反应的正反应为放热反应,即ΔH<0。(2)由于该反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,可提高丙烯的平衡转化率,A项正确;该反应前后气体分子数不变,故减小容器的体积对平衡无影响,B项错误;使用新型催化剂,只能加快化学反应速率,但对化学平衡无影响,C项错误;及时从容器中移走HCl,减少了生成物浓度,平衡正向移动,可提高丙烯的平衡转化率,D项正确。(3)起始时丙烯和Cl2的物质的量之比为1.5∶1,结合题图可知投料比为1.5且温度为T1时,Cl2的平衡转化率为60%,根据三段式法可知达到平衡时消耗0.06 mol Cl2,则平衡时CH2===CHCH3、Cl2、CH2===CHCH2Cl、HCl的物质的量分别为0.09 mol、0.04 mol、0.06 mol和0.06 mol,则0~10 min内v(Cl2)= =0.001 2 mol·(L·min)-1,平衡常数K==1。温度不变,平衡常数不变。若起始时向该容器中加入0.30 mol CH2===CHCH3、0.20 mol Cl2、0.15 mol CH2===CHCH2Cl和0.30 mol HCl,则Qc==0.75<1,即反应将正向进行。(4)丙烯中含有碳碳双键,在低于某温度时和Cl2发生加成反应,则CH2===CHCH2Cl的产率会快速下降。 【答案】 (1)< (2)AD (3)0.001 2 1 不变 向正反应方向进行,因为Qc=0.75<K(答案合理即可) (4)丙烯与氯气发生了加成反应(答案合理即可)查看更多