2015版高考化学考点分类汇编（近3年真题+模拟）专题八 化学反应速率与化学平衡

专题八 化学反应速率与化学平衡

高考试题

考点一 化学反应速率及其影响因素

1.(2013年福建理综,12,6分)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

-1

mol·L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 ℃之前与40 ℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反 B.图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等

-5-1-1

C.图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10 mol·L·s D.温度高于40 ℃时,淀粉不宜用作该实验的指示剂

解析:由图像可知,温度低于40 ℃时,随温度升高,溶液变蓝所需的时间缩短,但温度高于40 ℃时情况相反,所以A项正确;因为b、c两点的温度不同,反应速率不可能相同,B项错误;

?当溶液变蓝时发生反应IO3+5I+6H

-+

??3I2+3H2O,此时反应6HSO3+2IO3?6SO24+2I+6H

-+

0.020mol?L-1?10.0mL-5

恰好结束,即溶液变蓝时NaHSO3恰好完全反应,v(NaHSO3)==5.0×10

80s?50.0mL

mol·L·s,C项正确;温度高于40 ℃,随着

温度升高,淀粉溶液与碘显色的灵敏度降低,因此有温度高于40 ℃ 时,淀粉不宜作该实验的指示剂,D项 正确。 答案:B

2.(2012年福建理综,12,6分)一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是( )

-1-1

A.在0～50 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等 B.溶液酸性越强,R的降解速率越小

1

C.R的起始浓度越小,降解速率越大

-1-1

D.在20～25 min之间,pH=10时R的平均降解速率为0.04 mol·L·min 解析:由图像可看出,50 min时,pH=2和pH=7时R均完全降解,A正确;斜率越大,降解速率越大,则pH=2时R的降解速率明显大于pH=7和pH=10时的降解速率,B错误;图像中出现了两个影响速率的条件:反应物起始浓度和pH,因pH不同,不能由图像判断反应物浓度对反应速率的影响,C错误;20～25 min之间,pH=10时R的平均降解速率为:

?0.6?0.4??10?4mol?L-1-6-1-1

=4×10 mol·L·min,D错误。

5min答案:A

3.(双选题)(2012年上海化学,18,4分)为探究锌与稀硫酸的反应速率[以v(H2)表示],向反应混合液中加入某些物质,下列判断正确的是( ) A.加入NH4HSO4固体,v(H2)不变 B.加入少量水,v(H2)减小

C.加入CH3COONa固体,v(H2)减小 D.滴加少量CuSO4溶液,v(H2)减小

+2++

解析:反应实质为:Zn+2HZn+H2↑。A项导致溶液中c(H)增大,v(H2)加快,A项错误;B项

+-+

导致溶液中c(H)减小,v(H2)减小,B项正确;C项因发生CH3COO+HCH3COOH,导致溶液中+

c(H)减小,v(H2)减小,C项正确;D项形成铜锌原电池,v(H2)加快,D项错误。 答案:BC

4.(双选题)(2011年海南化学,8,4分)对于可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反应,下列说法正确的是( ) A.H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2∶1 B.反应进行的净速率是正、逆反应速率之差 C.正、逆反应速率的比值是恒定的 D.达到平衡时,正、逆反应速率相等

解析:各物质的反应速率之比等于各物质化学计量数之比,H2的消耗速率与HI的生成速率之比为1∶2,A错;该反应进行的净速率是指某一物质的正反应速率与逆反应速率之差,B正确;随反应进行正反应速率在减小,逆反应速率在增大,两者之比逐渐减小,C错;正、逆反应速率相等是平衡建立的特征,D正确。 答案:BD

5.(2010年福建理综,12,6分)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如图所示,计算反应4～8 min间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度,结果应是( )

A.2.5 μB.2.5 μC.3.0 μD.5.0 μ

mol·L·min和2.0 μ

-1-1

mol·L·min和2.5 μ

-1-1

mol·L·min和3.0 μ

-1-1

mol·L·min和3.0 μ

-1

-1

mol·L

-1

mol·L

-1

mol·L

-1

mol·L

-1

2

解析:由图可知,4 min时化合物Bilirubin的浓度为20 μmol·L,8 min时其浓度为10 μmol·L

-1

-1

4min着反应的进行,反应速率逐渐减慢,大致的变化规律是反应每进行4 min,反应速率降低一半,

20?10??mol?L-1?,因此4～8 min间的平均反应速率为=2.5 μ

mol·L·min。随

-1-1

所以当反应进行到16 min时,反应物的浓度降到大约2.5 μmol·L。 答案:B

-1

6.(2012年广东理综,31,16分)碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50 mol·L

-1-1

KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L K2S2O8、0.10 mol·L Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。

2?已知:S2O8+2I

-

-1

?2SO24+I2 (慢)

2?I2+2S2O32?2I+S4O6 (快)

-

(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的 耗尽后,

2?2?溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色,S2O3与S2O8初始的物质的量需满足的

2?2?关系为:n(S2O3)∶n(S2O8) 。

(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:

体积V/mL 实验 序号 K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液 ① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0 ② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0 ③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0 表中Vx= ,理由是

。

2?(3)已知某条件下,浓度c(S2O8)～反应时间t的变化曲线如图所示,若保持其他条件不变,

2?请在坐标图中,分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O8)～t的变化曲线示意图(进

行相应的标注)。

(4)碘也可用作心脏起搏器电源—锂碘电池的材料。该电池反应为:2Li(s)+I2(s)ΔH

已知:4Li(s)+O2(g)2Li2O(s) ΔH1 4LiI(s)+O2(g)2I2(s)+2Li2O(s) ΔH2

则电池反应的ΔH= ;碘电极作为该电池的 极。

2LiI(s)

3

2?解析:(1)根据提供的2个反应可知,当S2O3耗尽后,生成的I2不再被转化为I,溶液变为蓝

-

2?2?色,若要保证能看到蓝色需有I2剩余。所以n(S2O3)∶n(S2O8)<2∶1。

2?(2)为确保只有S2O8浓度一个因素变化,故溶液的总体积V是定值,三次实验的总体积应该

是20.0 mL,所以Vx应为2.0。

(3)降温会使反应速率减慢,反应所需时间长,加入催化剂会加快反应,反应所需时间短。

(4)4Li(s)+O2(g)2Li2O(s) ΔH1① 4LiI(s)+O2(g)2I2(s)+2Li2O(s) ΔH2② 由

①-②得: 22Li(s)+I2(s)

-

2LiI(s)ΔH=

?H1-?H2 2I2→I发生还原反应,作正极。 答案:(1)Na2S2O3 <2∶1

2?(2)2.0 保持溶液总体积相等,仅改变S2O8的浓度而保持其他物质浓度不变

(3)如图

?H1-?H2(4) 正

2

7.(2011年重庆理综,29,14分)臭氧是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等。 (1)O3与KI溶液反应生成的两种单质是 和 (填分子式)。

(2)O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如表所示。已知:O3的起始浓度为 0.021 6 mol/L。 Ph t /min 3.0 4.0 5.0 6.0 T/℃ 20 301 231 169 58 30 158 108 48 15 50 31 26 15 7 ①pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是 。 ②在30 ℃、pH=4.0条件下,O3的分解速率为 mol/(L·min)。

4

③据表中的递变规律,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为 (填字母代号)。

a.40 ℃、pH=3.0 b.10 ℃、pH=4.0 c.30 ℃、pH=7.0

(3)O3可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。

①图中阴极为 (填“A”或“B”),其电极反应式为

。

②若C处通入O2,则A极的电极反应式为

。

③若C处不通入O2,D、E处分别收集到x L和y L气体(标准状况),则E处收集的气体中O3所占的体积分数为 。(忽略O3的分解)

解析:(1)O3具有氧化性可把I氧化为I2同时生成O2。

--(2)①pH增大,OH浓度增大,加速了O3分解,表明OH对O3分解具有催化作用。 ②30 ℃、pH=4.0时,O3分解的Δc=率v=

0.021 6mol/L=0.010 8 mol/L,用时108 min,则O3分解速

2-

0.010 8 mol/L-4

=1.00×10mol/(L·min)。

108 min③据表中递变规律,40 ℃、pH=3.0时,所用时间介于31 min～158 min;10 ℃、pH=4.0时所用时间>231 min;

30 ℃、pH=7.0时所用时间<15 min,而浓度变化同为0.0108 mol/L,则分解速率依次增大顺序为:b

(3)①电解稀H2SO4生成O3,转化原理为:H2O中氧失电子被氧化为O3,所以生成O3的电极为阳

+-极,则阴极为A,电极反应为2H+2eH2↑。

-+

②C处通入O2后阴极得电子的物质为O2,电极反应为O2+4e+4H2H2O。 ③C处不通入O2,则A极生成H2,E处生成O3和O2。

设y L气体中O3、O2体积分别为m L、n L,根据电子守恒和原子守恒有?解得m=x-2y,则O3体积分数为

x?2y

。 y

?m?n?y，

2x?6m?4n,?答案:(1)I2 O2

--4

(2)①OH ②1.00×10 ③b、a、c

+-(3)①A 2H+2eH2↑ +-②O2+4H+4e2H2O ③(x-2y)/y

8.(2010年新课标全国理综,28,14分)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题:

5

A.CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH<0 B.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0 C.CH3CH2OH(g)CH2CH2(g)+H2O(g) ΔH>0 D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g)2C6H5CHCH2(g)+2H2O(g) ΔH<0

解析:从温度(T)的影响示意图上可知,T2>T1(T2时的反应速率快),而平衡时T2水蒸气含量低,表明正反应为放热反应,ΔH<0;从压强(p)的影响示意图可知,p1>p2(p1时的反应速率快),且平衡时p1条件下水蒸气含量高,表明正反应是一个气体体积减小的反应,综合以上,选项A符合。 答案:A

2+2+

12.(2011年福建理综,12,6分)25 ℃时,在含有Pb、Sn的某溶液中,加入过量金属锡(Sn),

2+2+2+2+

发生反应:Sn(s)+Pb(aq)Sn(aq)+Pb(s),体系中c(Pb) 和c(Sn)变化关系如图所示。下列判断正确的 是( )

A.往平衡体系中加入金属铅后,c(Pb)增大

2+

B.往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后,c(Pb)变小

2+

C.升高温度,平衡体系中c(Pb)增大,说明该反应ΔH>0 D.25 ℃时,该反应的平衡常数K=2.2

解析:金属铅是固体,固体浓度可认为是常数,其量的改变不影响平衡,A项错误;加入

2+2+2+

Sn(NO3)2后c(Sn)增大,平衡左移,c(Pb)增大,B项错误;升高温度,c(Pb)增大,说明平衡向c?Sn2+?0.22左移动,是放热反应,ΔH<0,C项错误;由图像知K===2.2,D项正确。 2+0.10c?Pb?2+

答案:D

13.(2010年重庆理综,10,6分)COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0。当反应达到平衡时,下列措施:①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是( ) A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥

解析:能提高反应物转化率的方法是在不改变该反应物起始量的条件下使化学平衡向正方向移动,①升温向吸热方向即正方向移动,②恒容通入惰性气体,各组分浓度不变,平衡不移动,③增加CO浓度使平衡逆向移动,④减压使平衡正向移动,⑤催化剂不影响平衡,⑥恒压通入惰性气体,参与反应的各组分分压减小,平衡正向移动,故①④⑥符合题意。 答案:B

9H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=。

4该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如下表所示。

起始浓度 甲 乙 丙 -1c(H2)/mol·L 0.010 0.020 0.020 -1c(CO2)/mol·L 0.010 0.010 0.020 下列判断不正确的是( ) A.平衡时,乙中CO2的转化率大于60%

14.(2010年北京理综,12,6分)某温度下,H2(g)+CO2(g)

11

B.平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60%

-1

C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.012 mol·L D.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢 解析:三段法:

H2(g) +CO2(g) H2O(g)+CO(g)

甲始态?mol/L?甲反应 0.010 0.010 0 0

?mol/L?甲终态 x x x x

?mol/L?K=

0.010-x 0.010-x x x

x2?0.010?x?29=,所以x=0.006,甲中H2的转化率为60%,CO2的转化率也为60%,乙相当于在4甲的基础上又充入了H2,CO2的转化率增大,A正确;丙相当于在甲的基础上加压,使容器体积缩小一半,平衡不移动,丙中CO2的浓度是甲中CO2浓度的2倍,甲平衡时CO2浓度为0.004

-1-1

mol·L,丙平衡时CO2浓度为0.008 mol·L,

B正确、C错误;D项,温度相同,丙中反应物浓度最大,甲中最小,故丙中的反应速率最快,甲中的反应速率 最慢。 答案:C

15.(2013年新课标全国理综Ⅰ,28,15分)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:

甲醇合成反应: (ⅰ)CO(g)+2H2(g)CH3OH (g)

-1

ΔH1=-90.1 kJ·mol (ⅱ)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

-1

ΔH2=-49.0 kJ·mol 水煤气变换反应: (ⅲ)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

-1

ΔH3=-41.1 kJ·mol 二甲醚合成反应: (ⅳ)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

-1

ΔH4=-24.5 kJ·mol 回答下列问题:

(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯

度Al2O3的主要工艺流程是 (以化学

方程式表示)。

(2)分析二甲醚合成反应(ⅳ)对于CO转化率的影响

。

12

(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 。

根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响

。

(4)有研究者在催化剂(含CuZnAlO和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是

。

(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池

-1

(5.93 kW ·h·kg)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应

为 ,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生 个电子的电量;该电池的理论输出电压为1.20 V,能量密度E=

6

(列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kW·h=3.6×10 J)。

解析:(1)工业上从铝土矿提纯氧化铝的方法是:用氢氧化钠溶解铝土矿,然后过滤,往滤液中通入过量CO2,得到氢氧化铝,然后高温煅烧氢氧化铝,即可得到高纯度的氧化铝。 (2)合成二甲醚消耗甲醇,对于CO参与的反应(ⅰ)、(ⅲ)相当于减小生成物的浓度,有利于平衡向右移动,使CO转化率提高。

(3)根据盖斯定律,将(ⅰ)+(ⅱ)+(ⅲ)+(ⅳ)即可得到: 2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

-1

ΔH=-204.7 kJ·mol。 当增加压强时,平衡右移。

(4)合成二甲醚的反应是放热的,因此升温平衡向左移,CO的转化率降低。 (5)因为构成燃料电池,则电池反应式为: CH3OCH3+3O22CO2+3H2O ①

+

负极反应式为:O2+4H2H2O ② 推出正极反应式:①-3×②

-+

CH3OCH3+3H2O-12e2CO2+12H 输出电能=1.20 V×则E=

1 000g-16

×12×96 500 C·mol÷(3.6×10 J/kW·h)≈8.39 kW·h,

46g/mol输出电能-1

≈8.39 kW·h·kg。 1kg答案:(1)Al2O3+2NaOH+3H2O2NaAl(OH)4、 NaAl(OH)4+CO2Al(OH)3↓+NaHCO3、 2Al(OH)3Al2O3+3H2O

(2)消耗甲醇,促进甲醇合成反应(ⅰ)平衡右移,CO转化率增大;生成的H2O,通过水煤气变换反应(ⅲ)消耗部分CO

-1

(3)2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ·mol 平衡右移,反应速率增大,反应物量减少,生成物量增加

13

(4)反应放热,温度升高,平衡左移

1.20V?(5)CH3OCH3+3H2O-12e

6

-1

-1

-

2CO2+12H 12

-1

+

1 000g?12?96 500C?mol?1?146g?mol÷(3.6×

1kg10 J·kW·h)≈8.39 kW·h·kg

16.(2011年浙江理综,27,14分)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。

(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡: NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)

实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:

温度/℃ 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡总压 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 强/kPa 平衡气体总浓度 2.4× 3.4× 4.8× 6.8× 9.4× -1-3-3-3-3-3/mol·L 10 10 10 10 10 ①可以判断该分解反应已经达到平衡的是 。 A.2v(NH3)=v(CO2)

B.密闭容器中总压强不变

C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.密闭容器中氨气的体积分数不变

②根据表中数据,列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数:

;

③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量 (填“增加”“减少”或“不变”)。

④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH 0(填“>”“=”或“<”)。熵变ΔS 0(填“>”“=”或“<”)。 (2)已知:NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O

-该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率,得到c(NH2COO)随时间的变化趋势如图所示。

⑤计算25.0 ℃时,0～6 min氨基甲酸铵水解反应的平均速率: 。 ⑥根据图中信息,如何说明该水解反应速率随温度升高而增大:

。

14

解析:(1)①v(NH3)与v(CO2)不论是否平衡,都为2∶1的关系,A错误;反应物是固体,产物为气体,反应达到平衡时,容器中气体的总量不再变化,所以总压强不变,B正确;ρ=

m,容器体V积一定,所以密度不变,说明气体的质量一定,即反应达到平衡状态,C正确;NH3占总体积的21,CO2占,体积分数也始终不变,D错误,故选B、C。 33212

②根据K=c(NH3)·c(CO2),按NH3占总浓度的,CO2占总浓度的计算。

33③压缩容器体积,根据勒夏特列原理,平衡左移,固体质量增加。

④随温度升高,平衡气体总浓度增大,向正反应方向移动,说明正反应吸热,ΔH>0;由固体生成气体,混乱度增加,所以ΔS>0。

-1-1

(2)⑤由图中数据知c0=2.2 mol·L,c6=1.9 mol·L, ?c0.3mol?L-1-1-1

所以v===0.05 mol·L·min。

t6min⑥比较15.0 ℃和25.0 ℃两条曲线的斜率即可。起始浓度,c(15.0 ℃)>c(25.0 ℃),但斜率

25.0 ℃大于15.0 ℃,故温度越高反应速率越快。 答案:(1)①BC

22142-3-13-8-13

②K=c(NH3)·c(CO2)=(c)·(c)=×(4.8×10 mol·L)≈1.6×10(mol·L)

3327③增加 ④> > -1-1

(2)⑤0.05 mol·L·min

⑥25.0 ℃时反应物初始浓度较小,但0～6 min的平均反应速率(曲线斜率)仍比15.0 ℃时的大

17.(2010年山东理综,28,14分)硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应: Ⅰ SO2+2H2O+I2H2SO4+2HI Ⅱ 2HIH2+I2 Ⅲ 2H2SO42SO2+O2+2H2O

(1)分析上述反应,下列判断正确的是 。 a.反应Ⅲ易在常温下进行

b.反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强 c.循环过程中需补充H2O

d.循环过程产生1 mol O2的同时产生1 mol H2

(2)一定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生反应Ⅱ,H2物质的量随时间的变化如图所示。

0～2 min内的平均反应速率v(HI)= 。 该温度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K= 。

相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则 是原来的2倍。 a.平衡常数 b.HI的平衡浓度

c.达到平衡的时间 d.平衡时H2的体积分数

(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡 移动(填“向左”“向右”或“不”);若加入少量下列试剂中的 ,产生H2的速率将增大。

15

(3)利用反应Ⅲ捕获CO2,在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下,提高CO2吸收量的措施有

(写出2个)。

(4)下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是 。 A.NH4Cl B.Na2CO3 C.HOCH2CH2OH D.HOCH2CH2NH2

解析:(1)根据盖斯定律,把反应Ⅱ×2-反应Ⅰ,即得反应Ⅲ,所以ΔH3=2ΔH2-ΔH1。

(2)①由图1知,在T3前,反应未达平衡状态,到达T3后才达平衡状态,而T3后随温度升高,CO2的浓度变大,所以温度升高,平衡逆向移动,所以正向反应放热,ΔH3<0。

②在T1～T2区间,此时反应未达平衡状态,所以随着反应的进行,CO2浓度降低,而在T4～T5区间,反应已达平衡,由于该反应正向放热,此时随温度升高,平衡逆向移动,则CO2浓度升高。 ③由图2的曲线可知,t1时反应在T1温度下已达平衡,若此时迅速升温到T2,则平衡将逆向移动,由于(NH4)2CO3溶液的碱性比NH4HCO3溶液的碱性强,所以pH增大,但无论平衡怎样移动,都不会将最初放入的(NH4)2CO3全部反应掉,所以其pH低于最初反应物全部是(NH4)2CO3时的pH。

(3)提高CO2的吸收量,即要求反应Ⅲ平衡正向移动,该反应正向放热,所以可以采取降温或增加CO2浓度的方式。

(4)可作为CO2的捕获剂的即是可以吸收CO2气体的物质,由于CO2是酸性气体,故可采用碱性物质吸收,B、D均可。 答案:(1)2ΔH2-ΔH1

(2)①< ②T1～T2区间,化学反应未达到平衡,温度越高,化学反应速率越快,所以CO2被捕获的量随温度升高而提高。T4～T5区间,化学反应已达到平衡,由于正反应是放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,所以不利于CO2捕获 ③

(3)降低温度;增加CO2浓度(或分压) (4)BD

6.(2013年福建理综,23,16分)利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气制取氢气,既价廉又环保。

(1)工业上可用组成为K2O·M2O3·2RO2·nH2O的无机材料纯化制取的氢气。

①已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期,两种元素原子的质子数之和为27,则R的原子结构示意图为 。

②常温下,不能与M单质发生反应的是 (填序号)。 a.CuSO4溶液 b.Fe2O3 c.浓硫酸 d.NaOH溶液 e.Na2CO3固体

(2)利用H2S废气制取氢气的方法有多种。 ①高温热分解法

1H2(g)+S2(g)

2-1

在恒容密闭容器中,控制不同温度进行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为c mol·L测定H2S的转化率,结果见图。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线,b曲线表示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。据图计算985 ℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K= ;说明随温度的升高,曲线b向曲线a逼近的原

因: 。

已知:H2S(g)

21

②电化学法

该法制氢过程的示意图如下。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式,其目的是 ; 反应池中发生反应的化学方程式

为 。

反应后的溶液进入电解池,电解总反应的离子方程式为

。

解析:(1)①因为元素M、R均位于第3周期,且质子数之和为27,且在无机材料中M的化合价为+3,R的化合价为+4,可推知M、R分别为Al、Si。②铝与三氧化二铁只能在高温下反应,铝与碳酸钠固体在常温下不反应,铝与硫酸铜溶液在常温下发生置换反应,常温下铝在浓硫酸中钝化,铝与氢氧化钠溶液反应放出氢气。

(2)①由图像分析知,在温度为985 ℃时,H2S的转化率为40%,由此可算出平衡时,各物质的

122浓度,最终可求得K=?0.2c?2=0.2c。T越高,v越快,到达平衡所需时间越少,因此b线向

33a线逼近。②气、液逆流可以增大反应物的接触面积,使反应充分进行。由装置图可知,反应

池中FeCl3与H2S反应生成了S沉淀,所以FeCl3作氧化剂,反应方程式为

3+

2FeCl3+H2S2FeCl2+S↓+2HCl,进入电解池的是FeCl2溶液和HCl,而产出的是Fe和H2,因

2++3+

此可知其离子方程式为2Fe+2H2Fe+H2↑。

答案:(1)①(2)① ②b、e

20.2c 温度升高,反应速率加快,达到平衡所需的时间缩短(或其他合理答案) 3②增大反应物接触面积,使反应更充分 H2S+2FeCl32FeCl2+S↓+2HCl 2++3+2Fe+2H2Fe+H2↑

7.(2013年山东理综,29,15分)化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。 (1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应:

22

TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g) ΔH>0 (Ⅰ)

反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K= ,若K=1,向某恒容容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化率为 。

(2)如图所示,反应(Ⅰ)在石英真空管中进行,先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体,则温度T1 T2(填“>”、“<”或“=”)。上述反应体系中循环使用的物质是 。

(3)利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢样中的硫转化成H2SO3,然后用一定浓度的I2溶液进行滴定,所用指示剂为 ,滴定反应的离子方程式为 。 (4)25 ℃时,H2SO3的平衡常数

Kh= mol·L,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中

-1

?HSO3+H的电离常数Ka=1×10 mol·L,则该温度下NaHSO3水解反应

+-2-1

c?H2SO3?c?HSO?3?将 (填

“增大”、“减小”或“不变”)。

解析:(1)平衡表达式与体系中成分浓度的计量系数方次有关,与固体、纯液体无关,设容器体积为V。

TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g) 开始

1 0 V1x 20

1变化 x x

2平衡 (

111-x) x x

22V11x?x22=1,x=2 =

3V?1??x???V?则K=

c?TaI4??c?S2?c2?I2?2xI2的平衡转化率α(I2)=×100%=3V×100%≈66.7%。

11VV(2)未提纯的TaS2在T2端,T1端得到纯净TaS2晶体,说明可逆反应在T2端正向移动,正反应Δ

H>0,所以T2温度较高,在T1端可逆反应逆向移动,T1温度较低,T1

(3)用碘水滴定含H2SO3的溶液,可用淀粉指示剂,淀粉由无色变蓝色,表明H2SO3完全反应,I2+H2SO3+H2O

?4H+SO24+2I。 +

-

23

(4)H2SO3的电离常数表达式为Ka=

c?H???cHSO?3c?H2SO3???,HSO?3水解反应为HSO?+H2O

3H2SO3+OH,

-

c?H2SO3??c?OH??c?H2SO3??c?OH???c?H??Kw1?10?14-1-12

水解常数Kh==== mol·L=1×10 ?12???Ka1?10c?HSO3?c?HSO3??c?H?mol·L,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,HSO?被氧化为H2SO4,即c(HSO?) 减小,c(H)增

33-1+

大导致c(OH)减小,Kh=

-

c?H2SO3??c?OH???c?HSO3?中Kh不变,故

c?H2SO3??c?HSO3?=

c?OH??Kh增大。

答案:(1)

(2)< I2

c?TaI4??c?S2?c2?I2? 66.7%

(3)淀粉 I2+H2SO3+H2O

-12

?4H+SO24+2I

+-

(4)1×10 增大

8.(2012年山东理综,29,16分)偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:

(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)(Ⅰ) (1)反应(Ⅰ)中氧化剂是 。

(2)火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:N2O4(g)2NO2(g)(Ⅱ)

当温度升高时,气体颜色变深,则反应(Ⅱ)为 (填“吸热”或“放热”)反应。 (3)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是 。

若在相同温度下,上述反应改在体积为1 L的恒容密闭容器中进行,平衡常数 (填“增大”、

“不变”或“减小”),反应3 s后NO2的物质的量为0.6 mol,则0～3 s内的平均反应速率v(N2O4)=

-1-1

mol·L·s。

(4)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25 ℃时,将a mol NH4NO3溶于水,溶液显酸性,原因是 (用离子

方程式表示)。

向该溶液滴加b L氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将 (填“正向”、

-1

“不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的浓度为 mol·L。(NH3·H2O 的电离平衡常数取Kb=

-5-1

2×10 mol·L)

解析:(1)中,观察反应(Ⅰ)中元素化合价变化可知:N2O4中N元素为+4价,在生成物N2中N为0价,故N2O4作氧化剂。

(2)中,因为温度升高时,气体颜色加深,说明平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应。

24

(3)中,该反应由正方向开始进行,气体分子数逐渐增大,而体系保持压强不变(恒压容器),则必然容器体积增大。图a中,气体密度不再改变时,说明容器体积不再增大,则达到平衡状态;图b中,焓变ΔH不随平衡移动而改变;图c中,开始时充入1 mol N2O4,则应是v(N2O4)最大,v(NO2)=0,c错误;图d中,当N2O4的转化率不再改变时,一定达到平衡状态,d正确。化学平衡常数只与温度有关,故温度不变,化学平衡常数不变。v(N2O4)=

v?NO2?10.6mol-1-1

=×=0.1 mol·L·s。 221L?3s?(4)中,由于NH?4 的水解使得NH4NO3溶液显酸性:NH4+H2O

NH3·H2O+H。滴加氨水过程中,

+

??相当于增大溶液中NH3·H2O浓度,抑制NH?4水解,NH4的水解对水的电离起促进作用,NH4水

解程度减小,对水的电离的促进作用也减弱,使水的电离平衡逆向移动。因为溶液呈中性,所

?以c(H)=c(OH)=10mol/L,根据电荷守恒,则c(NH?4)=c(NO3)=

+

--7

a-1

mol·L, bKb=2×10mol·L=

-5-1

?c?NH?4??c?OH?c?NH3?H2O?

amol?L?1?10?7mol?L?1=b

c?NH3?H2O?则c(NH3·H2O)=

aa-2-1-1

×10 mol·L= mol·L。 2b200b答案:(1)N2O4 (2)吸热

(3)a、d 不变 0.1 (4)NH?4+H2O

NH3·H2O+H 逆向

+

a 200b9.(2011年大纲全国理综,28,15分)反应aA(g)+bB(g)cC(g)(ΔH<0)在等容条件下进

行。改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:

回答问题:

(1)反应的化学方程式中,a∶b∶c为 ;

(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为 ; (3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是 ,其值是 ; (4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是 ,采取的措施是 ;

25

(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低:T2 T3(填“>”、“<”或“=”),判断的理由

是 ;

(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10 min 后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。

解析:(1)反应方程式中各计量数之比等于0～20.0 min反应过程中物质的量浓度变化量之比,所以a∶b∶c=1∶3∶2。 (2)根据v(A)=

?c知vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。 ?tc0?B??c?B?c0?B?(3)根据α(B)=×100%计算知最小的是αⅢ(B),其值为19%。

(4)由图示可知,由第一次平衡到第二次平衡,A、B的浓度减小,而C的浓度从0逐渐增大,说明从反应体系中移出了产物C,平衡正向移动。

(5)由图示可知,由Ⅱ→Ⅲ,A、B的浓度减小,而C的浓度增大,所以平衡是正向移动的,由于正反应放热,故Ⅱ→Ⅲ是降温过程,即T2>T3。

(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,即各物质的浓度都减半,压强减小,平衡逆向

-1-1-1

移动,故再次平衡后,0.25 mol·L

-1-1

mol·L,0

(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A) (3)αⅢ(B) 19%(0.19)

(4)向正反应方向(或右移) 从反应体系中移出产物C

(5)> 此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动 (6)

10.(2011年广东理综,31,15分)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示。

26

(1)在0～30小时内,CH4的平均生成速率vⅠ、vⅡ、vⅢ从大到小的顺序为 ; 反应开始后的12小时内,在第 种催化剂作用下,收集的CH4最多。 (2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。

-1

该反应ΔH=+206 kJ·mol。

①在坐标图中画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。

②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密闭反应器,某温度下反应达平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10 mol,求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。

-1

(3)已知:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802 kJ·mol。写出由CO2生成CO的热化学方程式:

。

解析:(1)由图可以看出0～30小时内生成CH4的量的关系为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,故vⅢ>vⅡ>vⅠ。12小时内由图可以看出Ⅱ收集的CH4最多。 (2)①

②设起始CH4、H2O的物质的量浓度均为x mol·L, CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 起始浓度-1

?mol?L?1?转化浓度 x x 0 0

?mol?L??1 0.10 0.10 0.10 0.30

平衡浓度?mol?L??1 x-0.10 x-0.10 0.10 0.30

K=平

0.10??0.30?3?x?0.10??x?0.10?=27

0.10mol=×100%≈91%(或0.91)。

0.11mol解得x=0.11,转化率α=

27

(3)由盖斯定律得: CO2(g)+3H2O(g)CO(g)+3H2(g)+2O2(g)

-1

ΔH=+1 008 kJ·mol 答案:(1)vⅢ>vⅡ>vⅠ Ⅱ (2)①

②91%(或0.91) (3)CO2(g)+3H2O(g)

CO(g)+3H2(g)+2O2(g)

ΔH=+1 008 kJ·mol

模拟试题

考点一 化学反应速率及其影响因素 1.(2013四川乐山质检)可逆反应:A+3B2C+2D(各物质均为气体)在不同情况下测得有下列4 种反应速率,其中反应最快的是( ) A.vD=0.4 mol/(L·s) B.vC=0.5 mol/(L·s) C.vB=0.6 mol/(L·s) D.vA=0.15 mol/(L·s)

解析:根据速率之比等于方程式中各系数之比,B项正确。 答案:B

2.(2013山东枣庄一中模拟)将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定

-1

条件下发生反应:2A(g)+B(g)2C(g),经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L,下列几种说法中正确的是( )

-1-1

A.用物质A表示反应的平均速率为0.3 mol·L·s B.用物质B表示反应的平均速率为0.3 mol·L·s C.2 s时物质A的转化率为70%

-1

D.2 s时物质B的浓度为0.3 mol·L 解析: 2A(g) + B(g) 2C(g)

-1-1

起始浓度: 2 mol·L 1 mol·L 0 变化浓度: 0.6 mol·L 0.3 mol·L 0.6 mol·L

-1-1-1

2s时浓度:1.4 mol·L 0.7 mol·L 0.6 mol·L

0.6mol?L?1-1-1

v(A)==0.3 mol·L·s,A项正确;根据速率之比等于方程式系数比则v(B)=

2s0.6mol?L?10.15 mol·L·s,B项错误;α(A)=×100%=30%,C项错误;2 s时物质B的浓度

2mol?L?1-1

-1

-1

-1

-1

-1

-1

-1

为0.7 mol·L,D项错误。 答案:A

3.(2013广东茂名质检)一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的量随时间变化的曲线如图 所示:

-1

28

(1)从反应开始到10 s时,用Z表示的反应速率

为 ,X的物质的量浓度减少了 ,Y的转化率为 。

(2)该反应的化学方程式为 。

(3)10 s后的某一时刻(t1)改变了外界条件,其速率随时间的变化图像如图所示:

则下列说法符合该图像的是 。 A.t1时刻,增大了X的浓度 B.t1时刻,升高了体系温度 C.t1时刻,缩小了容器体积 D.t1时刻,使用了催化剂 解析:(1)分析图像知: v(Z)=

1.58mol?0mol-1-1

=0.079 mol·L·s,

2L?10s1.20mol?0.41mol-1

=0.395 mol·L,

2LΔc(X)=

Y的转化率α(Y)=

1.00mol?0.21mol×100%=79%。

1.00mol(2)由各物质转化的量:X为0.79 mol,Y为0.79 mol,Z为1.58 mol可知方程式中各物质的化学计量数之比为1∶1∶2,则化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)。

(3)由图像可知,外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率,A、B错误。该反应为反应前后气体体积不变的反应,缩小容器体积或增大压强,均可同等程度地增大正、逆反应速率,C正确。D使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率,D正确。

-1-1-1

答案:(1)0.079 mol·L·s 0.395 mol·L 79.0% (2)X(g)+Y(g)2Z(g) (3)CD

考点二 化学平衡及其影响因素

4.(2013天津新华中学测试)在恒温下的密闭容器中,有可逆反应:2NO2N2O4,下列不能说明反应达到了平衡状态的是 ( ) A.N2O4生成速率与N2O4分解速率相等时 B.混合气体平均相对分子质量保持不变时

29

C.NO2的分子数与N2O4分子数比为2∶1时 D.体系颜色不再发生改变时

解析:判断反应是否达到平衡,最根本的方法是,证明正、逆反应速率相等,所用的标志一定随着反应的进行始终在改变,当变量不变了,就说明达到了平衡,C项不能用各物质的浓度比和分子个数比判断达平衡。 答案:C

-1

5.(2013安徽蚌埠模拟)利用反应:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH =+746.8 kJ·mol,可净化汽车尾气,如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施是 ( ) A.降低温度

B.增大压强同时加催化剂 C.升高温度同时充入N2

D.及时将CO2和N2从反应体系中移走

解析:降低温度,反应速率减慢,且平衡左移,NO转化率降低,A错;由平衡移动原理知,增大压强平衡右移,NO转化率增大,反应速率加快,加催化剂反应速率也加快,B选项正确;升高温度平衡右移,但是同时充入N2平衡左移,无法确定最终平衡向哪个方向移动;及时将CO2和N2从反应体系中移走,平衡右移,NO的转化率增大,但是反应的速率减小。 答案:B

6.(2013广东梅州质检)水煤气是一种高效气体燃料,其主要成分是CO和H2,可用水蒸气通过

-1

炽热的碳制得:C (s)+H2O(g)CO (g)+H2 (g) ΔH=+131 kJ·mol

(1)T温度下,四个容器中均进行着上述反应,各容器中碳足量,其他物质的物质的量浓度及正、逆反应速率关系如下表所示。请填写表中相应的空格。 容器 编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ c(H2O) /mol·L 0.06 0.06 0.12 0.12 -1c(CO) /mol·L 0.60 0.50 0.40 0.30 -1c(H2) /mol·L 0.10 0.40 0.80 ② -1v正、v逆比较 v正=v逆 ① v正

在T温度下该反应的化学平衡常数为 。

(2)另有一个容积可变的密闭容器。恒温恒压下,向其中加入1.0 mol碳和1.0 mol水蒸气 (H2O),发生上述反应,达到平衡时,容器的体积变为原来的1.25 倍。平衡时水蒸气的转化率为 ;向该容器中补充a mol 碳,水蒸气的转化率将 (填 “增大”、“减小”或“不变”)。

(3)在一定条件下用水煤气能合成甲醇:CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g) ΔH>0,给合成甲

醇反应体系中通入少量CO则平衡 移动,减小压强则平衡 移动,降低温度则平衡 移动(填“向左”、“向右”或“不”)。 解析:(1)根据Ⅰ可知,K=

0.10?0.600.40?0.5010=1.00,Ⅱ中Q==>K,所以反应向逆反应方向

0.060.063-1

移动,即正反应速率小于逆反应速率。在Ⅳ中反应处于平衡状态,设c(H2)=a mol·L,则0.30?a=1.00,解得a=0.40。 0.1230

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