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2019-2020年高考化學(xué)分類匯編 考點(diǎn)7 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 一、選擇題 1.(xx重慶高考7)在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應(yīng):2X(g)Y(g),溫度T1、T2下X的物質(zhì)的量濃度c(X)隨時(shí)間t變化的曲線如圖所示。下列敘述正確的是　(　　) A.該反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量大于進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量 B.T2下,在0～t1時(shí)間內(nèi),v(Y)=molL-1min-1 C.M點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆 D.M點(diǎn)時(shí)再加入一定量X,平衡后X的轉(zhuǎn)化率減小 【解析】選C。根據(jù)圖像可知W點(diǎn)消耗的X的物質(zhì)的量比M點(diǎn)消耗的X的物質(zhì)的量大,因此反應(yīng)進(jìn)行到W點(diǎn)放熱多些,A錯(cuò)誤;0～t1時(shí)間內(nèi)X的濃度減小了(a-b)molL-1,則Y濃度增加0.5(a-b)molL-1,因此v(Y)= 0.5(a-b)/t1molL-1min-1,B錯(cuò)誤;根據(jù)先拐先平知T1>T2,M點(diǎn)的反應(yīng)速率大于W點(diǎn)的反應(yīng)速率,N點(diǎn)沒有達(dá)到平衡,此時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行程度大,即N點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,因此M點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率,C正確;M點(diǎn)時(shí),再加入一定量的X,則相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),X的轉(zhuǎn)化率增大,D錯(cuò)誤。 2.(xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ9)已知分解1 mol H2O2放出熱量98 kJ,在含少量I-的溶液中,H2O2分解的機(jī)理為 H2O2+I-H2O+IO-　慢 H2O2+IO-H2O +O2+ I-　快 下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是　(　　) A.反應(yīng)速率與I-濃度有關(guān) B. IO-也是該反應(yīng)的催化劑 C.反應(yīng)活化能等于98 kJmol-1 D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2) 【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)要區(qū)別開反應(yīng)的活化能和反應(yīng)熱; (2)知道速率比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)比,純液體和固體不能用來表示速率。 【解析】選A。由題意可知I-為反應(yīng)的催化劑,反應(yīng)的反應(yīng)熱是反應(yīng)物能量和生成物能量的差值,反應(yīng)的反應(yīng)熱為-98 kJmol-1,所以B、C錯(cuò)誤;反應(yīng)速率與濃度有關(guān),所以I-濃度越大,速率越快,A正確;速率比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)比,反應(yīng)的總方程式為2H2O22H2O+O2,水不能用來表示反應(yīng)的速率,且過氧化氫和氧氣速率比為2∶1。 3.(雙選)(xx海南高考12)將BaO2放入密閉的真空容器中,反應(yīng)2BaO2(s)2BaO(s)+O2(g)達(dá)到平衡,保持溫度不變,縮小容器容積,體系重新達(dá)到平衡,下列說法正確的是　(　　) A.平衡常數(shù)減小　　　　　　　 B.BaO量不變 C.氧氣壓強(qiáng)不變 D.BaO2量增加 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素; (2)化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素。 【解析】選C、D。因?yàn)闇囟炔蛔?只縮小體積,則化學(xué)平衡常數(shù)不變,A錯(cuò)誤;縮小體積,氧氣濃度增大,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),氧化鋇物質(zhì)的量減少,過氧化鋇物質(zhì)的量增加,B錯(cuò)誤、D正確;因?yàn)槠胶獬?shù)不變,所以氧氣的濃度不變,則壓強(qiáng)不變,C正確。 4.(xx上海高考14)只改變一個(gè)影響因素,平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動(dòng)的關(guān)系敘述錯(cuò)誤的是　(　　) A.K值不變,平衡可能移動(dòng) B.K值變化,平衡一定移動(dòng) C.平衡移動(dòng),K值可能不變 D.平衡移動(dòng),K值一定變化 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)平衡常數(shù)的含義及影響因素; (2)平衡常數(shù)與平衡移動(dòng)的關(guān)系。 【解析】選D。平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān),改變濃度、壓強(qiáng)等平衡可以發(fā)生移動(dòng),但K值不變,A、C正確、D錯(cuò)誤;K值變化說明溫度一定變化,平衡一定移動(dòng),B正確。 5.(xx北京高考12)在一定溫度下,10 mL 0.40 molL-1H2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時(shí)刻測(cè)得生成O2的體積(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)如下表。 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計(jì))　(　　) A.0～6 min的平均反應(yīng)速率: 　v(H2O2)≈3.310-2molL-1min-1 B.6～10 min的平均反應(yīng)速率: 　v(H2O2)<3.310-2molL-1min-1 C.反應(yīng)至6 min時(shí),c(H2O2)=0.30 molL-1 D.反應(yīng)至6 min時(shí),H2O2分解了50% 【解題指南】解答本題需注意化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。 【解析】選C。A選項(xiàng),生成22.4 mL氧氣,消耗過氧化氫0.002 mol,根據(jù)反應(yīng)速率計(jì)算公式可知0～6 min的平均反應(yīng)速率為0.002 mol(0.01 L6 min)= 0.033 molL-1min-1,正確;B選項(xiàng),隨反應(yīng)物濃度減小,反應(yīng)速率減小,故正確;C選項(xiàng),反應(yīng)至6 min時(shí)消耗過氧化氫0.002 mol,故剩余濃度應(yīng)為=0.20 molL-1,錯(cuò)誤;D選項(xiàng),6 min時(shí)過氧化氫轉(zhuǎn)化率應(yīng)為(0.002 mol0.004 mol)100%=50%,正確。 6.(xx四川高考7)在10 L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g),發(fā)生反應(yīng)X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表: 實(shí)驗(yàn) 編號(hào) 溫度/℃ 起始時(shí)物質(zhì)的量/mol 平衡時(shí)物質(zhì)的量/mol n(X) n(Y) n(M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.10 0.40 0.080 ③ 800 0.20 0.30 a ④ 900 0.10 0.15 b 下列說法正確的是　(　　) A.實(shí)驗(yàn)①中,若5 min時(shí)測(cè)得n(M)=0.050 mol,則0至5 min時(shí)間內(nèi),用N表示的平均反應(yīng)速率v(N)=1.010-2molL-1min-1 B.實(shí)驗(yàn)②中,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2.0 C.實(shí)驗(yàn)③中,達(dá)到平衡時(shí),X的轉(zhuǎn)化率為60% D.實(shí)驗(yàn)④中,達(dá)到平衡時(shí),b>0.060 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)溫度改變時(shí),平衡常數(shù)才會(huì)改變,由平衡常數(shù)的變化可以推測(cè)平衡移動(dòng)的方向; (2)反應(yīng)④可以看做是反應(yīng)③擴(kuò)大體積后再升溫得到。 【解析】選C。實(shí)驗(yàn)①中,若5 min時(shí)測(cè)得n(M)=0.050 mol,濃度是0.005 0 molL-1,則根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知,同時(shí)生成N的濃度也是0.005 0 molL-1,因此0至5 min時(shí)間內(nèi),用N表示的平均反應(yīng)速率為v(N)=1.010-3molL-1min-1,A錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)②中,平衡時(shí)M和N的濃度都是0.008 0 molL-1,消耗X與Y的濃度均是0.008 0 molL-1,平衡時(shí)X和Y的濃度分別為0.002 molL-1和0.032 molL-1,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1,B錯(cuò)誤;根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式可知,如果X的轉(zhuǎn)化率為60%,則 X(g)　+　Y(g)M(g)　+　N(g)　 起始濃度(molL-1) 0.020 　 0.030　　0　　 0 轉(zhuǎn)化濃度(molL-1) 0.012 　 0.012　　0.012 0.012 平衡濃度(molL-1) 0.008 　 0.018　　0.012 0.012 溫度不變,平衡常數(shù)不變,則K==1,即達(dá)到平衡狀態(tài),因此最終平衡時(shí)X的轉(zhuǎn)化率為60%,C正確; 700℃時(shí),　　　　　　X(g)+　Y(g)M(g)　+　N(g)　 起始濃度(molL-1) 0.040 0.010 　0 　　0 轉(zhuǎn)化濃度(molL-1) 0.009 0.009 　0.009　　0.009 平衡濃度(molL-1) 0.031 0.001 　0.009　　0.009 該溫度下平衡常數(shù)K==2.6>1,這說明溫度升高,平衡常數(shù)減小,即平衡逆向移動(dòng),因此正反應(yīng)為放熱反應(yīng),若容器④中的溫度也是800℃,由于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,則與③相比,④是平衡等效的,因此最終平衡時(shí)M的物質(zhì)的量b=0.5a=0.060,當(dāng)溫度升高到900℃時(shí),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),因此b<0.060,D不正確。 7.(雙選)(xx江蘇高考15)一定溫度下,在三個(gè)體積均為1.0 L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) 容器 編號(hào) 溫度 (℃) 起始物質(zhì)的量(mol) 平衡物質(zhì)的量(mol) CH3OH(g) CH3OCH3(g) H2O(g) Ⅰ 387 0.20 0.080 0.080 Ⅱ 387 0.40 Ⅲ 207 0.20 0.090 0.090 下列說法正確的是　(　　) A.該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng) B.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅰ中的CH3OH體積分?jǐn)?shù)比容器Ⅱ中的小 C.容器Ⅰ中反應(yīng)到達(dá)平衡所需時(shí)間比容器Ⅲ中的長(zhǎng) D.若起始時(shí)向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH30.15 mol和H2O 0.10 mol,則反應(yīng)將向正反應(yīng)方向進(jìn)行 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下3點(diǎn): (1)理解溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響以及對(duì)達(dá)到平衡時(shí)間的影響。 (2)會(huì)運(yùn)用等效平衡分析平衡后各組分的量的情況。 (3)會(huì)用平衡常數(shù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。 【解析】選A、D。從表中數(shù)據(jù)知,容器Ⅲ相對(duì)于容器Ⅰ,溫度降低,產(chǎn)物CH3OCH3和H2O的量增多,平衡正向移動(dòng),說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),A項(xiàng)正確;該反應(yīng)為等體積變化,容器Ⅱ投入量為容器Ⅰ的兩倍,所以相當(dāng)于加壓,但是平衡不移動(dòng),所以兩容器中的CH3OH體積分?jǐn)?shù)相等,B項(xiàng)錯(cuò)誤;容器Ⅲ的溫度低,反應(yīng)速率慢,達(dá)到平衡的時(shí)間長(zhǎng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)于容器Ⅰ中,平衡時(shí),c(CH3OH)= 0.040 molL-1,K==4,Q==0.670,要能自發(fā)進(jìn)行ΔH-TΔS<0,該反應(yīng)一定是熵增反應(yīng),A正確;NH4F水解生成HF,HF和玻璃試劑瓶中的二氧化硅反應(yīng),因此NH4F溶液不能存放于玻璃試劑瓶中,B正確;海底為低溫高壓環(huán)境,所以可燃冰可以存在于海底,C正確;鐵在濃硫酸中發(fā)生鈍化,D錯(cuò)誤。 11.(xx山東高考29)研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時(shí),涉及如下反應(yīng): 2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)　K1　ΔH1<0　(Ⅰ) 2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)　K2　ΔH2<0　(Ⅱ) (1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常數(shù)K=　　　　(用K1、K2表示)。 (2)為研究不同條件對(duì)反應(yīng)(Ⅱ)的影響,在恒溫條件下,向2 L恒容密閉容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10 min時(shí)反應(yīng)(Ⅱ)達(dá)到平衡。測(cè)得10 min內(nèi)v(ClNO)=7.510-3molL-1min-1,則平衡后n(Cl2)=　　　　mol,NO的轉(zhuǎn)化率 α1=　　　　。其他條件保持不變,反應(yīng)(Ⅱ)在恒壓條件下進(jìn)行,平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率α2　　　　α1(填“>”“<”或“=”),平衡常數(shù)K2　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。若要使K2減小,可采取的措施是　 。 (3)實(shí)驗(yàn)室可用NaOH溶液吸收NO2,反應(yīng)為2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O。含 0.2 mol NaOH的水溶液與0.2 mol NO2恰好完全反應(yīng)得1 L溶液A,溶液B為 0.1 molL-1的CH3COONa溶液,則兩溶液中c(N)、c(N)和c(CH3COO-)由大到小的順序?yàn)椤? 。 (已知HNO2的電離常數(shù)Ka=7.110-4molL-1,CH3COOH的電離常數(shù)Ka=1.710-5molL-1) 可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是　　　　。 a.向溶液A中加適量水 b.向溶液A中加適量NaOH c.向溶液B中加適量水 d.向溶液B中加適量NaOH 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下3點(diǎn): (1)計(jì)算平衡常數(shù)時(shí),需注意各物質(zhì)的狀態(tài),以及方程式加減時(shí),K值之間的關(guān)系; (2)平衡常數(shù)的影響因素只有溫度; (3)轉(zhuǎn)化率=100%。 【解析】(1)由題可知K1=,K2=,反應(yīng)(Ⅰ)2-反應(yīng)(Ⅱ)得:4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),故K==; (2)轉(zhuǎn)化的n(Cl2)=7.510-3molL-1min-12 L10 min=7.510-2mol,則平衡后的n(Cl2)=0.1 mol-7.510-2mol=2.510-2mol;轉(zhuǎn)化的n(NO)=7.510-3molL-1min-12 L10 min=0.15 mol,則NO的轉(zhuǎn)化率α1==75%; 反應(yīng)(Ⅱ)是一個(gè)氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),其他條件保持不變,在恒壓條件下進(jìn)行,需不斷縮小體積,相當(dāng)于加壓,有利于平衡右移,故平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率增大,即 α2>α1;因?yàn)闇囟炔蛔?平衡常數(shù)K2不變;反應(yīng)(Ⅱ)的ΔH<0,升溫會(huì)使平衡左移,K2減小; (3)不考慮水解與電離可得溶液A中c(NaNO3)=c(NaNO2)=0.1 molL-1,又知HNO2的電離常數(shù)Ka=7.110-4molL-1大于CH3COOH的電離常數(shù)Ka=1.710-5molL-1,HNO2的酸性大于CH3COOH,根據(jù)越弱越水解規(guī)律,CH3COO-的水解程度大于N,故c(N)>c(N)>c(CH3COO-);溶液A、B顯堿性且溶液A的pH小于溶液B,向溶液A中加適量NaOH或者向溶液B中加適量水可使溶液A和溶液B的pH相等。 答案:(1) (2)2.510-2　75%　>　不變　升高溫度 (3)c(N)>c(N)>c(CH3COO-)　b、c 【誤區(qū)提醒】 (1)因固體無物質(zhì)的量濃度,故不能用固體表示平衡常數(shù)。 (2)在分析轉(zhuǎn)化率時(shí),對(duì)于一個(gè)給定的反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),其他條件不變,維持恒壓,相當(dāng)于其他條件不變,進(jìn)行加壓。 二、非選擇題 12.(xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ28)乙醇是重要的有機(jī)化工原料,可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn)。回答下列問題: (1)間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式　 。 (2)已知: 甲醇脫水反應(yīng)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1=-23.9 kJmol-1 甲醇制烯烴反應(yīng)2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-29.1 kJmol-1 乙醇異構(gòu)化反應(yīng)C2H5OH(g)CH3OCH3(g) ΔH3=+50.7 kJmol-1 則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)的ΔH=　 kJmol-1。 與間接水合法相比,氣相直接水合法的優(yōu)點(diǎn)是 　。 (3)下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系(其中∶=1∶1)。 ①列式計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp=　　　　(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。 ②圖中壓強(qiáng)(p1、p2、p3、p4)的大小順序?yàn)椤　　　　　　　?理由是　 。 ③氣相直接水合法常采用的工藝條件為:磷酸/硅藻土為催化劑,反應(yīng)溫度 290℃、壓強(qiáng)6.9 MPa,∶=0.6∶1。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%,若要進(jìn)一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率,除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外,還可以采取的措施有　　　　　　　　 　　、　　　　　　 　　　　。 【解題指南】解答本題要注意以下3點(diǎn): (1)掌握利用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式的方法; (2)會(huì)應(yīng)用三段式法求反應(yīng)的平衡常數(shù); (3)掌握控制平衡移動(dòng)的方法。 【解析】(1)由題意可知二者發(fā)生了加成反應(yīng),按加成反應(yīng)的規(guī)律書寫即可。 (2)由蓋斯定律,-ΔH2+ΔH1-ΔH3=-45.5 kJmol-1,比較兩個(gè)流程,可看出氣相直接水合法減少了反應(yīng)步驟,增大了產(chǎn)物的產(chǎn)率,同時(shí)減少了污染物的排放,不用硫酸作反應(yīng)物,減少了對(duì)設(shè)備的腐蝕。 (3)①A點(diǎn)時(shí)乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率為20%,用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。 Kp====0.07(MPa)-1。 ②由圖可知,在相同溫度下,乙烯的轉(zhuǎn)化率是p4>p3>p2>p1,由于反應(yīng)是個(gè)氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡右移,乙烯的轉(zhuǎn)化率變大,所以p4>p3>p2>p1。 ③增大一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率,除了溫度和壓強(qiáng)的因素之外,還可以采取改變濃度的方法:增加另一種反應(yīng)物的濃度或移走產(chǎn)物。 答案:(1)C2H4+H2SO4C2H5OSO3H, C2H5OSO3H+H2OC2H5OH+H2SO4 (2)-45.5　污染少、腐蝕性小等 (3)①0.07(MPa)-1 ②p4>p3>p2>p1　反應(yīng)分子數(shù)減少,相同條件下,壓強(qiáng)升高,乙烯的轉(zhuǎn)化率提高 ③將產(chǎn)物乙醇液化除去　增大水和乙烯的物質(zhì)的量比(其他合理答案也可) 13.(xx浙江高考27)煤炭燃燒過程中會(huì)釋放出大量的SO2,嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。采用一定的脫硫技術(shù)可以把硫元素以CaSO4的形式固定,從而降低SO2的排放。但是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的CO又會(huì)與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng),降低了脫硫效率。相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下: CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH1=218.4 kJmol-1(反應(yīng)Ⅰ) CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g) ΔH2=-175.6 kJmol-1(反應(yīng)Ⅱ) 請(qǐng)回答下列問題: (1)反應(yīng)Ⅰ能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是　 。 (2)對(duì)于氣體參與的反應(yīng),表示平衡常數(shù)Kp時(shí)用氣體組分(B)的平衡壓強(qiáng)p(B)代替該氣體物質(zhì)的量的濃度c(B),則反應(yīng)Ⅱ的Kp=　　　　　　　　　(用表達(dá)式表示)。 (3)假設(shè)某溫度下,反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2),則下列反應(yīng)過程能量變化示意圖正確的是　　　　。 (4)通過監(jiān)測(cè)反應(yīng)體系中氣體濃度的變化可判斷反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ是否同時(shí)發(fā)生,理由是　 。 (5)圖1為實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同溫度下反應(yīng)體系中CO初始體積百分?jǐn)?shù)與平衡時(shí)固體產(chǎn)物中CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線。則降低該反應(yīng)體系中SO2生成量的措施有　　　　。 A.向該反應(yīng)體系中投入石灰石 B.在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度 C.提高CO的初始體積百分?jǐn)?shù) D.提高反應(yīng)體系的溫度 (6)恒溫恒容條件下,假設(shè)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ同時(shí)發(fā)生,且v1>v2,請(qǐng)?jiān)趫D2中畫出反應(yīng)體系中c(SO2)隨時(shí)間t變化的總趨勢(shì)圖。 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)活化能對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 (2)對(duì)于題中兩個(gè)反應(yīng)要進(jìn)行對(duì)比分析。 【解析】(1)反應(yīng)Ⅰ是熵增、吸熱反應(yīng),要保證反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行即ΔG=ΔH-TΔS<0,由于ΔH>0,則需要高溫條件。 (2)將原平衡常數(shù)表達(dá)式中c(CO2)和c(CO)分別用p(CO2)和p(CO)表示,純固態(tài)不要出現(xiàn)在表達(dá)式中。 (3)反應(yīng)Ⅰ是吸熱反應(yīng)、反應(yīng)Ⅱ是放熱反應(yīng),A、D錯(cuò)誤;反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)速率大于反應(yīng)Ⅱ,說明反應(yīng)Ⅰ的活化能比反應(yīng)Ⅱ的活化能低,C正確、B錯(cuò)誤。 (4)反應(yīng)Ⅰ中c(SO2)和c(CO2)的濃度相等,若發(fā)生反應(yīng)Ⅱ則c(CO2)濃度增大,c(SO2)和c(CO2)的濃度比值就發(fā)生變化。 (5)加入石灰石后分解生成CO2,能使反應(yīng)Ⅰ化學(xué)平衡左移,減小c(SO2),A正確;降溫使反應(yīng)Ⅰ化學(xué)平衡左移,減小c(SO2),B正確;提高CO的初始體積百分?jǐn)?shù),有利于反應(yīng)Ⅱ的進(jìn)行,C正確;分析圖像可知溫度越高,CaS的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)越小,則反應(yīng)Ⅰ發(fā)生的量相對(duì)越多,c(SO2)越大,D錯(cuò)誤。 (6)反應(yīng)Ⅰ速率較快,則c(SO2)逐漸增大,達(dá)到平衡后反應(yīng)Ⅰ左移,c(SO2)又逐漸減小。 答案:(1)高溫　(2) (3)C　(4)反應(yīng)Ⅰ中有SO2生成,監(jiān)測(cè)SO2與CO2的濃度增加量的比不為1∶1,可確定發(fā)生兩個(gè)反應(yīng) (5)A、B、C　(6) 14.(xx廣東高考33)H2O2是一種綠色氧化還原試劑,在化學(xué)研究中應(yīng)用廣泛。 (1)某小組擬在同濃度Fe3+的催化下,探究H2O2濃度對(duì)H2O2分解反應(yīng)速率的影響。限選試劑與儀器:30% H2O2、0.1 molL-1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導(dǎo)管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器 ①寫出本實(shí)驗(yàn)H2O2分解反應(yīng)方程式并標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目:　 。 ②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案:在不同H2O2濃度下,測(cè)定　　　　　　　　　　　　　　　(要求所測(cè)得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小)。 ③設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置,完成如下裝置示意圖。 ④參照下表格式,擬定實(shí)驗(yàn)表格,完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案(列出所選試劑體積、需記錄的待測(cè)物理量和所擬定的數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)用字母表示)。 　　　物理量 實(shí)驗(yàn)序號(hào)　　　 V[0.1 molL-1 Fe2(SO4)3]/mL …… 1 a …… 2 a …… (2)利用圖(a)和(b)中的信息,按圖(c)裝置(連通的A、B瓶中已充有NO2氣體)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?？捎^察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的　　　　(填“深”或“淺”),其原因是 　。 【解析】(1)① 或 ②由2H2O22H2O+O2↑可知,通過測(cè)定收集相同體積的氧氣所需時(shí)間或者相同時(shí)間內(nèi)所收集氧氣的體積,能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小。 ③測(cè)相同時(shí)間內(nèi)收集氧氣的體積用,測(cè)相同時(shí)間內(nèi)收集氧氣的體積或收集相同體積氣體所需時(shí)間用。 ④ 　　物理量 實(shí)驗(yàn)序號(hào)　 V[0.1 molL-1 Fe2(SO4)3]/mL V[H2O2] /mL V[H2O] /mL V[O2] /mL 時(shí)間/s 1 a b c e d 2 a c b e f (2)由圖(a)、圖(b)可知,2H2O22H2O+O2↑及2NO2N2O4均為放熱反應(yīng),H2O2在Fe2(SO4)3的作用下分解快,相同時(shí)間內(nèi)放熱多,因此B瓶所處溫度高,2NO2N2O4平衡逆向移動(dòng),NO2濃度大,顏色深,故B瓶中氣體顏色比A瓶中的深。 答案:(1)① 或 ②收集相同體積的氧氣所需時(shí)間或者相同時(shí)間內(nèi)所收集氧氣的體積 ③或 ④ 　　　物理量 實(shí)驗(yàn)序號(hào)　 V[0.1 molL-1 Fe2(SO4)3]/mL V[H2O2] /mL V[H2O] /mL V[O2] /mL 時(shí)間/s 1 a b c e d 2 a c b e f (2)深　從圖(a)知H2O2的分解反應(yīng)為放熱反應(yīng),從圖(b)也知反應(yīng)2NO2N2O4為放熱反應(yīng),H2O2在催化劑的作用下分解快,相同時(shí)間內(nèi)放熱多,因此B瓶所處溫度高,2NO2N2O4平衡逆向移動(dòng),NO2濃度大,顏色深 15.(xx海南高考14)硝基苯甲酸乙酯在OH-存在下發(fā)生水解反應(yīng): O2NC6H4COOC2H5+OH-O2NC6H4COO-+C2H5OH 兩種反應(yīng)物的初始濃度均為0.050 molL-1,15℃時(shí)測(cè)得O2NC6H4COOC2H5的轉(zhuǎn)化率α隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)如表所示,回答下列問題: t/s 0 120 180 240 330 530 600 700 800 α/% 0 33.0 41.8 48.8 58.0 69.0 70.4 71.0 71.0 (1)列式計(jì)算該反應(yīng)在120～180 s與180～240 s區(qū)間的平均反應(yīng)速率　 、　 ； 比較兩者大小可得出的結(jié)論是 　。 (2)列式計(jì)算15℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù) 　。 (3)為提高O2NC6H4COOC2H5的平衡轉(zhuǎn)化率,除可適當(dāng)控制反應(yīng)溫度外,還可采取的措施有 　(要求寫出兩條)。 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素; (2)化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用以及化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素。 【解析】(1)120 s轉(zhuǎn)化率為33.0%,180 s轉(zhuǎn)化率為41.8%,240 s轉(zhuǎn)化率為48.8%,則120～180 s反應(yīng)速率v=[0.050 molL-1(41.8%-33.0%)]/(180 s-120 s)=7.310-5molL-1s-1,則180～240 s反應(yīng)速率v=[0.050 molL-1(48.8%-41.8%)]/(240 s-180 s)=5.810-5molL-1s-1,相同時(shí)間段內(nèi)平均速率減小,主要原因是隨著反應(yīng)進(jìn)行,反應(yīng)物濃度逐漸減小,反應(yīng)速率逐漸減小; (2)根據(jù)表格數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)化率為71.0%就不再發(fā)生變化,即達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),則化學(xué)平衡常數(shù)K==(0.050 molL-171.0%)2/[0.050 molL-1(1-71.0%)]2=(71/29)2=6.0; (3)提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),除了控制溫度外,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)(溶液間進(jìn)行的反應(yīng)),壓強(qiáng)不能改變平衡,因此可以增大另一種反應(yīng)物的濃度提高轉(zhuǎn)化率,還可以減少生成物濃度(即移走生成物)增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。 答案:(1)v==7.310-5molL-1s-1 v==5.810-5molL-1s-1 隨著反應(yīng)進(jìn)行,反應(yīng)物濃度降低,反應(yīng)速率減慢 (2)K==6.0或K==6.0 (3)增大OH-的濃度、移去生成物 【誤區(qū)提醒】(1)轉(zhuǎn)化率不熟悉和不會(huì)使用導(dǎo)致反應(yīng)速率求不出來; (2)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式記混淆了,把生成物濃度冪的乘積與反應(yīng)物濃度冪的乘積的比值弄反了直接求出的結(jié)果為答案的倒數(shù); (3)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素,沒有考慮反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)而選擇了改變壓強(qiáng)。 16.(xx福建高考24)鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切。 (1)下圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。 ①該電化腐蝕稱為　 。 ②圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域,生成鐵銹最多的是　　　　(填字母)。 (2)用廢鐵皮制取鐵紅(Fe2O3)的部分流程示意圖如下: ①步驟Ⅰ若溫度過高,將導(dǎo)致硝酸分解。硝酸分解的化學(xué)方程式為　 。 ②步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng):4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O2Fe2O3nH2O+8HNO3,反應(yīng)產(chǎn)生的HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe(NO3)2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 　。 ③上述生產(chǎn)流程中,能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”思想的是 　(任寫一項(xiàng))。 (3)已知t℃時(shí),反應(yīng)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常數(shù)K=0.25。 ①t℃時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)n(CO)∶n(CO2)=　　　　。 ②若在1 L密閉容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入xmol CO,t℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡。此時(shí)FeO(s)轉(zhuǎn)化率為50%,則x=　　　　。 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下3點(diǎn): (1)鐵及其化合物的性質(zhì)及鐵與硝酸反應(yīng)產(chǎn)物的判斷; (2)化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用和計(jì)算; (3)金屬電化學(xué)腐蝕和鐵的吸氧腐蝕以及后續(xù)變化。 【解析】(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究海水(中性環(huán)境或偏堿性環(huán)境)對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖,可以確定發(fā)生的為鐵的吸氧腐蝕;而生成鐵銹最多的是海水中氧氣濃度最大的地方(二價(jià)鐵離子被氧化為三價(jià)鐵離子),因此符合的區(qū)域?yàn)锽區(qū)域。 (2)溫度過高,硝酸分解的化學(xué)方程式為4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O;HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe(NO3)2,同時(shí)還得到硝酸銨溶液,反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe+10HNO34Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O;在整個(gè)反應(yīng)過程中,硝酸的還原產(chǎn)物為硝酸銨,減少了氮的氧化物的排放,體現(xiàn)了“綠色化學(xué)”理念。 (3)已知t℃時(shí),反應(yīng)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常數(shù)K=0.25,根據(jù)平衡常數(shù)的概念和計(jì)算式,得c(CO)∶c(CO2)=1∶0.25=4∶1;若在1 L密閉容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入xmol CO,t℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)FeO(s)轉(zhuǎn)化率為50%,則FeO(s)消耗了0.01 mol,根據(jù)化學(xué)方程式得: 　　　　　　FeO(s)　+　CO(g)Fe(s)+　CO2(g) 開始(mol) 0.02 　　x 　　　0　　 0 轉(zhuǎn)化(mol) 0.01 　0.01 　 0.01 0.01 平衡(mol) 0.01 　x-0.01　　0.01 0.01 K=0.25=(0.01/1)/[(x-0.01)/1] 則x=0.05。 答案:(1)①吸氧腐蝕?、贐 (2)①4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O ②4Fe+10HNO34Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O ③氮氧化物排放少(或其他合理答案) (3)①4∶1　②0.05 【誤區(qū)提醒】 (1)金屬腐蝕中鐵元素化合價(jià)變?yōu)?2價(jià),然后被氧氣繼續(xù)氧化為+3價(jià),進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)殍F銹; (2)忽視生產(chǎn)流程,沒有把握硝酸還原產(chǎn)物為硝酸銨; (3)化學(xué)平衡計(jì)算的三段式需要把握住轉(zhuǎn)化量按照化學(xué)計(jì)量數(shù)進(jìn)行。 17.(xx天津高考10)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)重大突破,其反應(yīng)原理為 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJmol-1 一種工業(yè)合成氨的簡(jiǎn)易流程圖如下: (1)天然氣中的H2S雜質(zhì)常用氨水吸收,產(chǎn)物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣,得到單質(zhì)硫并使吸收液再生,寫出再生反應(yīng)的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)步驟Ⅱ中制氫氣原理如下: ①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.4 kJmol-1 ②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41.2 kJmol-1 對(duì)于反應(yīng)①,一定可以提高平衡體系中H2百分含量,又能加快反應(yīng)速率的措施是　　　　。 a.升高溫度　　　　　　　b.增大水蒸氣濃度 c.加入催化劑 d.降低壓強(qiáng) 利用反應(yīng)②,將CO進(jìn)一步轉(zhuǎn)化,可提高H2產(chǎn)量。若1 mol CO和H2的混合氣體(CO的體積分?jǐn)?shù)為20%)與H2O反應(yīng),得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合氣體,則CO轉(zhuǎn)化率為　　　　。 (3)圖1表示500℃、60.0 MPa條件下,原料氣投料比與平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中a點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算N2的平衡體積分?jǐn)?shù):　　　　。 (4)依據(jù)溫度對(duì)合成氨反應(yīng)的影響,在圖2坐標(biāo)系中,畫出一定條件下的密閉容器內(nèi),從通入原料氣開始,隨溫度不斷升高,NH3物質(zhì)的量變化的曲線示意圖。 (5)上述流程圖中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號(hào))　　　　,簡(jiǎn)述本流程中提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率的方法:　　　　　　　　　　　　　　　　。 【解題指南】解答本題時(shí)要注意以下兩點(diǎn): (1)要熟練掌握外界條件對(duì)反應(yīng)速率以及平衡的影響。 (2)有關(guān)平衡移動(dòng)的計(jì)算題一般按照“起、轉(zhuǎn)、平”三段式來做,先設(shè)出未知數(shù),然后按照題目給定的條件列方程求解。 【解析】(1)O2把NH4HS氧化成S,可得化學(xué)方程式為2NH4HS+O22NH3H2O+2S↓。 (2)a項(xiàng),反應(yīng)①為吸熱反應(yīng),升高溫度,速率加快,平衡正向移動(dòng),則氫氣含量增加,正確;b項(xiàng),增加水蒸氣的濃度,氫氣的百分含量減少,錯(cuò)誤;c項(xiàng),加入催化劑,氫氣的含量不變,錯(cuò)誤;d項(xiàng),降低壓強(qiáng),反應(yīng)速率減小,錯(cuò)誤。 設(shè)CO的轉(zhuǎn)化率為x,則 　　　　　　　CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 起始量(mol) 0.2 0 0.8 轉(zhuǎn)化量(mol) x x x 平衡量(mol) 0.2-x x 0.8+x 所以1 mol+x=1.18 mol,解得:x=0.18 mol,所以CO的轉(zhuǎn)化率為(0.18 mol 0.2 mol)100%=90%。 (3)根據(jù)圖1可知H2與N2的投料比為3,平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)為42%,設(shè)N2物質(zhì)的量為amol,H2物質(zhì)的量為3amol,N2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為x,由三段式計(jì)算可得:2x(4a-2x)100%=42%,解得x=0.592a,則N2的平衡體積分?jǐn)?shù)=(a-0.592a)(4a-20.592a)100%=14.5%。 (4)較低溫度下,N2與H2不反應(yīng),達(dá)到一定溫度后,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,NH3的物質(zhì)的量逐漸增大,當(dāng)反應(yīng)平衡后,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),NH3的物質(zhì)的量逐漸減小,可畫出圖像。 (5)步驟Ⅳ為熱交換,使合成氨放出的熱量得到充分利用;對(duì)原料氣加壓,使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),分離液氨,減少生成物濃度,未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)使用等措施可提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率。 答案:(1)2NH4HS+O22NH3H2O+2S↓ (2)a　90%　(3)14.5% (4) (5)Ⅳ　對(duì)原料氣加壓;分離液氨后,未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)使用 18.(xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ26)在容積為1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4,發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g),隨溫度升高,混合氣體的顏色變深。 回答下列問題: (1)反應(yīng)的ΔH　　　　0(填“大于”或“小于”);100℃時(shí),體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如上圖所示。在0～60 s時(shí)段,反應(yīng)速率v(N2O4)為　　　　molL-1s-1;反應(yīng)的平衡常數(shù)K1為　　　　　　　　。 (2)100℃時(shí)達(dá)平衡后,改變反應(yīng)溫度為T,c(N2O4)以0.002 0 molL-1s-1的平均速率降低,經(jīng)10 s又達(dá)到平衡。 a:T　　　100℃(填“大于”或“小于”),判斷理由是　 。 b:列式計(jì)算溫度T時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K2　　　　　　。 (3)溫度T時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡后,將反應(yīng)容器的容積減少一半,平衡向　　　　　　 (填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向移動(dòng),判斷理由是 。 【解題指南】解答本題要注意以下兩點(diǎn): (1)明確反應(yīng)速率和平衡常數(shù)的公式; (2)明確反應(yīng)條件改變對(duì)反應(yīng)方向的影響。 【解析】(1)根據(jù)題意,溫度升高,混合氣體顏色變深,說明升溫向生成二氧化氮的方向進(jìn)行,即正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),焓變大于零;由圖可知,0～60 s,NO2的物質(zhì)的量濃度變化為0.120 molL-1,根據(jù)公式v=計(jì)算,v(NO2)=0.002 molL-1s-1,v(N2O4)為其的二分之一。K1=,根據(jù)圖像中二者的平衡濃度代入即可求得。 (2)a:由題意可知,改變溫度后c(N2O4)以0.002 0 molL-1s-1的平均速率降低,說明平衡向右進(jìn)行,正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),說明是升高溫度。 b:平衡時(shí),c(NO2)=0.120 molL-1+0.002 0 molL-1s-110 s2= 0.160 molL-1,c(N2O4)=0.040 molL-1-0.002 0 molL-1s-110 s= 0.020 molL-1,K2==1.28。 (3)溫度為T時(shí),反應(yīng)平衡后容器的體積減少一半,相當(dāng)于增加壓強(qiáng),平衡將向氣體體積減少的方向移動(dòng),即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。 答案:(1)大于　0.001　0.36 (2)a:大于　正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),反應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行,所以為升溫 b:平衡時(shí),c(NO2)=0.120 molL-1+0.002 0 molL-1s-110 s2=0.160 molL-1, c(N2O4)=0.040 molL-1-0.002 0 molL-1s-110 s=0.020 molL-1,K2==1.28 (3)逆反應(yīng)　對(duì)于氣體體積增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) 【誤區(qū)提醒】判斷升溫和降溫,不能只看反應(yīng)速率的變化,如正反應(yīng)速率降低,溫度一定降低,主要看反應(yīng)移動(dòng)的方向是向吸熱方向還是向放熱方向進(jìn)行。