2019届高考化学二轮复习化学反应速率和化学平衡作业

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

相关文章

您可能关注的文档