《2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 全程訓(xùn)練計劃 周測8 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡(含解析).doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 全程訓(xùn)練計劃 周測8 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡(含解析).doc(19頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
周測8 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡
夯基提能卷⑧
一、選擇題:本題共7小題,每小題6分,共42分。
1.在一定條件下,已達(dá)平衡的可逆反應(yīng):2A(g)+B(g)2C(g),下列說法中正確的是( )
A.平衡時,此反應(yīng)的平衡常數(shù)K與各物質(zhì)的濃度有如下關(guān)系:K=
B.改變條件后,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K一定不變
C.如果改變壓強(qiáng)并加入催化劑,平衡常數(shù)會隨之變化
D.若平衡時增加A和B的濃度,則平衡常數(shù)會減小
答案:A
解析:K只隨溫度的改變而改變,除改變溫度外,改變其他條件都不會引起平衡常數(shù)的改變。
2.一定條件下,通過下面反應(yīng)可實現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收:SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l) ΔH<0,若反應(yīng)在恒容的密閉容器中進(jìn)行,下列有關(guān)說法正確的是( )
A.平衡前,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,容器內(nèi)壓強(qiáng)始終不變
B.平衡時,其他條件不變,分離出硫,正反應(yīng)速率加快
C.平衡時,其他條件不變,升高溫度可提高SO2的轉(zhuǎn)化率
D.其他條件不變,使用不同催化劑,該反應(yīng)的平衡常數(shù)不變
答案:D
解析:正反應(yīng)是氣體分子總數(shù)減小的反應(yīng),則平衡前,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,氣體分子總數(shù)減少,故容器內(nèi)壓強(qiáng)減小,A錯誤;改變液體的量,反應(yīng)速率不變,因此平衡時,其他條件不變,分離出硫,正反應(yīng)速率不變,B錯誤;正反應(yīng)為放熱反應(yīng),平衡時,其他條件不變,升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,SO2的轉(zhuǎn)化率降低,C錯誤;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與使用催化劑無關(guān)。
3.將一定量的X和Y加入密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):2X(g)+Y(s)G(g)+3E(l)。忽略固體和液體的體積變化,平衡常數(shù)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如表所示:
壓強(qiáng)/MPa
1.0
1.5
2.0
溫度/℃
300
a
b
10.8
516
c
50.2
d
800
160
e
f
下列判斷正確的是( )
A.ΔH<0
B.a(chǎn)>b>10.8
C.ΔS<0
D.800 ℃、1.0 MPa時X的轉(zhuǎn)化率最大
答案:C
解析:升高溫度,平衡常數(shù)K增大,說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),A項錯誤;溫度相同,平衡常數(shù)K相等,B項錯誤;由反應(yīng)方程式可知,該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),即該反應(yīng)是熵減反應(yīng),C項正確;800 ℃時增大壓強(qiáng),該反應(yīng)平衡向右移動,X的轉(zhuǎn)化率增大,故2.0 MPa時X的轉(zhuǎn)化率最大,D項錯誤。
4.工業(yè)上,利用CO和H2合成二甲醚:3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),為了尋找合適的溫度,研究者進(jìn)行了一系列實驗,每次實驗保持原料氣組成(3 mol CO、3 mol H2)、容器體積(10 L)、反應(yīng)時間等因素不變,實驗結(jié)果如圖所示。
下列說法正確的是( )
A.X、Y點對應(yīng)的CO正反應(yīng)速率相等
B.合成二甲醚的正反應(yīng)ΔH>0
C.反應(yīng)溫度應(yīng)控制在240 ℃~260 ℃
D.選擇合適催化劑,可以提高CO的轉(zhuǎn)化率
答案:C
解析:A項,X、Y點CO的轉(zhuǎn)化率均為70%,但溫度不同,CO的正反應(yīng)速率不相同,錯誤。B項,從開始到圖象最高點之前屬于未平衡,反應(yīng)向正方向進(jìn)行,升高溫度,反應(yīng)加快,CO的轉(zhuǎn)化率增大;達(dá)到最高點及該點之后,屬于平衡狀態(tài),升高溫度,CO的轉(zhuǎn)化率降低,說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng),錯誤。C項,從圖象看,在反應(yīng)溫度控制在240 ℃~260 ℃之間時,CO的轉(zhuǎn)化率較大,正確。D項,催化劑不能使平衡移動,不能提高CO的轉(zhuǎn)化率,錯誤。
5.800 ℃時,在容積為2 L的密閉容器中,充入0.20 mol X(g)和0.10 mol的Y2(g)的混合氣,發(fā)生反應(yīng)2X(g)+Y2(g)2XY(g),n(X)隨時間變化如表:
時間/s
0
1
2
3
4
5
n(X)/mol
0.20
0.10
0.08
0.06
0.06
0.06
下列說法正確的是( )
A.達(dá)到平衡后,升高溫度,K減小,則該反應(yīng)的ΔH>0
B.前2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(Y2)=0.015 molL-1s-1
C.該溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
D.其他條件不變時,向平衡體系中再充入0.06 mol X、0.03 mol Y2和0.14 mol XY,則Y2的轉(zhuǎn)化率減小
答案:B
解析:A項,升高溫度,K減小,平衡逆向移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),錯誤;B項,前2 s內(nèi)v(Y2)==0.015 molL-1s-1,正確;C項,
2X(g)+Y2(g)2XY(g)
初始濃度(molL-1) 0.10 0.05 0
變化濃度(molL-1) 0.07 0.035 0.07
平衡濃度(molL-1) 0.03 0.015 0.07
K==,錯誤;D項,再充入0.06 mol X、0.03 mol Y2和0.14 mol XY,則充入各物質(zhì)的量與平衡時各物質(zhì)的量相等,相當(dāng)于將容器體積縮小一半,平衡向右移動,可判斷出Y的轉(zhuǎn)化率增大,錯誤。
6.以二氧化碳和氫氣為原料制取乙醇的反應(yīng)為
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH<0。某壓強(qiáng)下的密閉容器中,按CO2和H2的物質(zhì)的量比為1:3投料,不同溫度下平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)(y%)隨溫度變化如圖所示。下列說法正確的是( )
A.a(chǎn)點的平衡常數(shù)小于b點
B.b點,v正(CO2)=v逆(H2O)
C.a(chǎn)點,H2和H2O物質(zhì)的量相等
D.其他條件恒定,充入更多H2,v(CO2)不變
答案:C
解析:升溫,平衡左移,CO2、H2的體積分?jǐn)?shù)增大,而CH3CH2OH、H2O的體積分?jǐn)?shù)減小。A項,Ka應(yīng)大于Kb;B項,b點CO2、H2O的物質(zhì)的量相等,平衡時v正(CO2)=v逆(H2O);C項,正確;D項,充入H2,v(CO2)增大。
7.一定條件下,CH4與H2O(g)發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O(g),CO(g)+3H2(g)。設(shè)起始=Z,在恒壓下,平衡時CH4的體積分?jǐn)?shù)φ(CH4)與Z和T(溫度)的關(guān)系如下圖所示。下列說法正確的是( )
φ
A.該反應(yīng)的焓變ΔH>0
B.圖中Z的大小為a>3>b
C.圖中X點對應(yīng)的平衡混合物中=3
D.溫度不變時,圖中X點對應(yīng)的平衡在加壓后φ(CH4)減小
答案:A
解析:A.根據(jù)圖示知溫度越高,CH4的體積分?jǐn)?shù)越小,說明平衡向右移動,所以該反應(yīng)的焓變ΔH>0,A項正確。B.相同條件下Z越大,平衡時CH4的體積分?jǐn)?shù)越小,所以圖中Z的大小為a<3
3,C項錯誤。D.溫度不變時,加壓,平衡逆向移動,甲烷的體積分?jǐn)?shù)增大,D項錯誤。
二、非選擇題:共43分。
8.(14分)工業(yè)上,利用Ga(s)與NH3(g)合成固體半導(dǎo)體材料氮化鎵[GaN(s)]同時生成H2(g)。該反應(yīng)中,消耗0.2 mol鎵放出熱量為3.08 kJ。
(1)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
________________________________________________________________________。
(2)
在某密閉容器中充入足量鎵和氨氣發(fā)生反應(yīng),氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。
溫度升高,NH3的平衡轉(zhuǎn)化率降低,原因是
________________________________________________________________________
________。判斷:p1________p2(填“>”“<”或“=”)。
(3)在1 L恒容密閉容器中充入足量的鎵和一定量氨氣,在一定溫度下反應(yīng),不同時刻測得混合氣體中氨氣的物質(zhì)的量如表所示:
時間/min
0
10
20
30
40
50
NH3/mol
5.0
4.0
3.0
2.5
2.0
2.0
0~20 min內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率v(H2)為______________________;在該溫度下,上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______________。(結(jié)果保留2位小數(shù))
答案:
(1)2Ga(s)+2NH3(g)===2GaN(s)+3H2(g)
ΔH=-30.8 kJmol-l
(2)該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫,平衡向左移動 <
(3)0.15 molL-1min-1 22.78 molL-1
解析:(1)熱化學(xué)方程式為2Ga(s)+2NH3(g)===2GaN(s)+3H2(g)
ΔH=-30.8 kJmol-1。
(2)從圖象看出,溫度升高,NH3的平衡轉(zhuǎn)化率降低。因為正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向左移動。正反應(yīng)是氣體分子總數(shù)增大的反應(yīng),p代表壓強(qiáng),減小壓強(qiáng),平衡向右移動,氨的平衡轉(zhuǎn)化率增大,所以,p1T2>T3。
(1)與實驗Ⅰ相比,實驗Ⅱ除溫度不同外,還改變的條件及判斷依據(jù)是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)實驗Ⅲ反應(yīng)至25 min達(dá)到平衡,用NO物質(zhì)的濃度變化表示的反應(yīng)速率為__________________。達(dá)到平衡時,Cl2的轉(zhuǎn)化率為________。若實驗Ⅲ達(dá)到平衡時的熱量變化為Q kJ,則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________________________。
(3)用KⅠ、KⅡ、KⅢ分別表示三組實驗的化學(xué)平衡常數(shù),則平衡常數(shù)由大到小的次序是
________________________________________________________________________。
(4)圖中M點時的逆反應(yīng)速率________(填“大于”“小于”“等于”或“不能確定”)N點時正反應(yīng)速率,原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)在體積可變的密閉容器中充入2 mol NO和1 mol Cl2,保持恒溫、恒壓發(fā)生上述反應(yīng),t1時達(dá)到平衡狀態(tài),如右圖所示,若t2時再充入2 mol ClNO,t3時再次達(dá)到平衡,請在圖中畫出反應(yīng)速率隨時間的變化曲線。
答案:
(1)加入催化劑;實驗Ⅱ溫度低于Ⅰ,而最先達(dá)到平衡狀態(tài),說明反應(yīng)速率大,故有催化劑
(2)0.008 molL-1min-1 50%
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) ΔH=-Q kJmol-1
(3)KⅢ>KⅡ>KⅠ
(4)小于 實驗Ⅲ反應(yīng)速率最小,達(dá)到平衡時的反應(yīng)速率小于實驗Ⅱ達(dá)到平衡時的反應(yīng)速率,而M點時反應(yīng)還未達(dá)平衡,其逆反應(yīng)速率小于平衡時的反應(yīng)速率
(5)如圖
解析:(1)多變量圖象分析的一般思路是“先拐先平衡,反應(yīng)速率大”,而此處出現(xiàn)異常,溫度低時反應(yīng)速率大,故一定隱含使用了催化劑的條件。
(2)該反應(yīng)至平衡時消耗Cl2物質(zhì)的量為a,由“三段式”
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)
起始/mol 3 2 0
轉(zhuǎn)化/mol 2a a 2a
平衡/mol 3-2a 2-a 2a
100%=50%
解得a=1 mol
則Cl2的轉(zhuǎn)化率為100%=50%
則v(NO)==0.008 molL-1min-1。
由圖看出溫度越高,平衡時ClNO的百分含量越低,說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng),由以上計算可知有1 mol Cl2參加時的反應(yīng)熱為-Q kJmol-1,則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) ΔH=-Q kJmol-1。
(3)該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度越高化學(xué)平衡常數(shù)越小,故KⅢ>KⅡ>KⅠ。
(5)整體來看再充入2 mol ClNO相當(dāng)于再充入2 mol NO和1 mol Cl2,因保持恒溫恒壓,僅相當(dāng)于反應(yīng)規(guī)模增大,建立的平衡與原平衡等效,反應(yīng)速率也一樣;充入2 mol ClNO時容器體積增大,ClNO的物質(zhì)的量濃度增大,故v(逆)增大,由于容器體積增大,NO和Cl2物質(zhì)的量濃度減小,故正反應(yīng)速率減小,隨后逐漸達(dá)到平衡狀態(tài)。
10.(15分)[2019山東齊魯名校教科協(xié)聯(lián)考]工業(yè)上制備硫酸最重要的一步是SO2的氧化,反應(yīng)方程式為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJmol-1。
回答下列問題:
(1)該反應(yīng)在________(填“較高溫度”或“較低溫度”)下能自發(fā)進(jìn)行。
(2)某課外興趣小組在實驗室對該反應(yīng)進(jìn)行研究,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表。
比較下列數(shù)值大小(填“>”“=”“<”或“無法確定”)。
①a1________a2;②Q1+Q2________19.66;③α1+α3________1。
(3)某同學(xué)通過實驗繪出如下圖像。
①t1,t2、t3達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________。
②t2到t3的變化是因為改變了一個反應(yīng)條件,該條件可能是
________________________________________________________________________。
(4)若α1=0.9,計算770 K時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為________。
(5)工業(yè)上將SO2轉(zhuǎn)化為SO3時,為了提高反應(yīng)速率,并有利于SO3的吸收,需要對原料混合氣體預(yù)熱,同時對SO3氣體降溫。通常采用如圖所示的熱交換器(中間為空心管道)。下列說法正確的是( )
a.使用熱交換器可以充分利用能源
b.A、B、C三處氣體的組成相同
c.A、B、C、D四處的氣體中均含有SO2
d.預(yù)熱原料混合氣主要是為了提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率
答案:
(1)較低溫度
(2)①=?、冢健、?
(3)①t2?、谠龃髩簭?qiáng)
(4)8.1104
(5)abc
解析:
(1)該反應(yīng)的ΔH<0,ΔS<0,若反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,則有ΔH-TΔS<0,故該反應(yīng)在較低溫度下能自發(fā)進(jìn)行。
(2)①實驗A和實驗B其他條件相同,A中通入0.2 mol SO2和0.1 mol O2,B中通入0.2 mol SO3,達(dá)到平衡時,二者是等效平衡,SO2的體積分?jǐn)?shù)相等,則有a1=a2。②實驗A和實驗B是等效平衡,A中消耗SO2和O2的量與B中生成SO2和O2的量分別相等,則有Q1+Q2=19.66。③實驗A和實驗B是等效平衡,SO2的轉(zhuǎn)化率α1與SO3的轉(zhuǎn)化率α2之和等于1,即α1+α2=1。實驗C在絕熱條件下進(jìn)行,相當(dāng)于將實驗B中的反應(yīng)溫度降低,而降低溫度,實驗B中反應(yīng)逆向進(jìn)行的程度減小,SO3的轉(zhuǎn)化率減小,則有α3<α2,從而推知α1+α3<1。
(3)①達(dá)到平衡狀態(tài)時,SO2的消耗速率是O2生成速率的2倍,由圖可知,t2時刻該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。②由圖可知,t2到t3的變化過程中,SO2的消耗速率、O2的生成速率均增大,且SO2的消耗速率大于O2的生成速率的2倍,則平衡正向移動,故改變的條件可能是增大壓強(qiáng)。
(4)若α1=0.9,即SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為0.9,實驗A中,開始時充入0.2 mol SO2和0.1 mol O2,則有
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始濃度/(molL-1) 0.02 0.01 0
轉(zhuǎn)化濃度/(molL-1) 0.018 0.009 0.018
平衡濃度/(molL-1) 0.002 0.001 0.018
則770 K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===8.1104。
(5)使用熱交換器可以充分利用能源,a正確;從A進(jìn)入的氣體是含有SO2、O2、N2等的冷氣,經(jīng)熱交換器預(yù)熱后從B處流出,再從C處流入,在催化劑表面反應(yīng),故A、B、C三處氣體的組成相同,b正確;該反應(yīng)為可逆反應(yīng),A、B、C、D四處的氣體中均含有SO2,c正確;預(yù)熱原料混合氣,可提高反應(yīng)的溫度,加快反應(yīng)速率,但不能提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率,d錯誤。
探究創(chuàng)新卷⑧
一、選擇題:本題共7小題,每小題6分,共42分。
1.[2019江蘇啟東模擬]下列措施是為了降低化學(xué)反應(yīng)速率的是( )
A.合成氨工業(yè)中使用催化劑
B.用鐵粉代替鐵釘與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣
C.食品放在冰箱中儲存
D.在試管中進(jìn)行鋁和稀鹽酸反應(yīng)的實驗時,稍微加熱
答案:C
解析:合成氨工業(yè)中使用催化劑是為了加快合成氨的反應(yīng)速率,A不符合題意。用鐵粉代替鐵釘與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣,可增大反應(yīng)物的接觸面積,加快生成H2的速率,B不符合題意。食品放在冰箱中儲存,可降低食品的溫度,從而減緩食品腐敗變質(zhì)的速率,C符合題意。在試管中進(jìn)行鋁和稀鹽酸反應(yīng)的實驗時,稍微加熱,可加快二者反應(yīng)的速率,D不符合題意。
2.在密閉容器中加入一定量AgBr(s),發(fā)生反應(yīng):2AgBr(s)2Ag(s)+Br2(g),在一定溫度下達(dá)到平衡Ⅰ。若保持溫度不變,達(dá)到平衡Ⅰ之后壓縮體積達(dá)到平衡Ⅱ。下列有關(guān)說法不正確的是( )
A.若向容器中增加溴化銀的質(zhì)量,溴化銀分解速率不變
B.若單位時間內(nèi)銀的質(zhì)量保持不再改變時,則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C.平衡Ⅰ和平衡Ⅱ中c(Br2)相等
D.平衡Ⅰ和平衡Ⅱ中n(AgBr)相等
答案:D
解析:A項,溴化銀是固體,固體質(zhì)量改變不會影響反應(yīng)速率,正確;B項,單位時間內(nèi)銀的質(zhì)量不變,說明消耗銀和生成銀的速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),正確;C項,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=c(Br2),平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān),溫度不變,則平衡常數(shù)不變,即平衡Ⅰ和Ⅱ的平衡常數(shù)相同,即溴的濃度相等,正確;D項,從平衡Ⅰ到平衡Ⅱ,縮小體積相當(dāng)于加壓,平衡向左移動,溴化銀的質(zhì)量增大,即溴化銀的物質(zhì)的量:平衡Ⅱ>平衡Ⅰ,錯誤。
3.一定溫度下,向容積為2 L的密閉容器中通入兩種氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)中各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖所示,對該反應(yīng)的推斷合理的是( )
A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3B+4D6A+2C
B.反應(yīng)進(jìn)行到1 s時,v(A)=v(D)
C.反應(yīng)進(jìn)行到6 s時,B的平均反應(yīng)速率為0.05 molL-1s-1
D.反應(yīng)進(jìn)行到6 s時,各物質(zhì)的反應(yīng)速率相等
答案:C
解析:根據(jù)圖象可知,A、D為生成物,B、C為反應(yīng)物,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,可得A、D、B、C的系數(shù)之比為1.2:0.4:(1-0.4) :(1-0.2)=6:2:3:4,因此反應(yīng)方程式為3B+4C6A+2D,故A錯誤;化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,因此v(A) :v(D)=3:1,故B錯誤;根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義知,v(B)= molL-1s-1=0.05 molL-1s-1,故C正確;平衡時,正逆反應(yīng)速率相等但各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,故D錯誤。
4.已知反應(yīng)X(g)+Y(g)nZ(g) ΔH>0,將X和Y以一定比例混合通入密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),各物質(zhì)的濃度隨時間的改變?nèi)鐖D所示。下列說法不正確的是( )
A.反應(yīng)方程式中n=1
B.10 min時,曲線發(fā)生變化的原因是升高溫度
C.10 min時,曲線發(fā)生變化的原因是增大壓強(qiáng)
D.0~5 min內(nèi),用X表示的反應(yīng)速率為v(X)=0.08 molL-1min-1
答案:B
解析:由圖像可以看出,0~5 min,X的濃度減小了0.4 molL-1,而Z的濃度增大了0.4 molL-1,說明X與Z的化學(xué)計量數(shù)之比為1:1,故n=1,A項正確;10 min時,X、Y、Z的濃度同時增大一倍,且隨后平衡正向移動,說明改變的條件為增大壓強(qiáng),B項錯誤,C項正確;0~5 min內(nèi),v(X)==0.08 molL-1min-1,D項正確。
5.一定條件下,在恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):CaSO4(s)+4C(s)CaS(s)+4CO(g) ΔH>0,達(dá)到平衡之后,若僅改變圖中橫坐標(biāo)x的值,重新達(dá)到平衡后,縱坐標(biāo)y隨x變化趨勢合理的是( )
選項
x
y
A
升高溫度
平衡常數(shù)K
B
增加CO量
氣體相對分子質(zhì)量
C
增加炭量
CaSO4質(zhì)量
D
降低溫度
CaS的物質(zhì)的量
答案:D
解析:該反應(yīng)只有CO是氣體,正反應(yīng)是吸熱反應(yīng);從圖象看,改變條件x,縱坐標(biāo)y代表的物理量逐漸減小。升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,平衡常數(shù)K增大,A項錯誤;增加CO量,CO濃度增大,平衡向左移動,但是氣體相對分子質(zhì)量不變,B項錯誤;炭是固體,增加炭的量不會使平衡移動,C項錯誤;降低溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,n(CaS)逐漸減小,D項正確。
6.在恒溫恒容密閉容器中分別充入A、B、C三種氣體,一定條件下發(fā)生反應(yīng),各物質(zhì)濃度隨時間的變化曲線如圖1所示。若從t2 min開始,每個時刻只改變一個且不同的條件,物質(zhì)C的正、逆反應(yīng)速率隨時間的變化曲線如圖2所示。下列說法不正確的是( )
A.t2 min時改變的條件可能是增大壓強(qiáng)或加入催化劑
B.該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
C.0~t1 min內(nèi)A與B的平均反應(yīng)速率之比為3:2
D.該反應(yīng)中C一定為產(chǎn)物
答案:B
解析:因每個時刻只改變一個且不同的條件,t2~t3 min階段與t4~t5 min階段反應(yīng)速率均加快且平衡不移動,說明t2 min和t4 min時改變的條件是使用了催化劑或加壓中的一種,且不同,則該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,結(jié)合題圖1,推出反應(yīng)的化學(xué)方程式為3A2B+C,故A、D正確;t3~t4 min,物質(zhì)C的正、逆反應(yīng)速率均降低,則t3 min時改變的條件為降低反應(yīng)溫度,由題圖2知平衡逆向移動,說明正反應(yīng)吸熱,故B錯誤;0~t1 min內(nèi)A與B的平均反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,為3:2[或等于濃度的變化量之比,為(0.15-0.06) :(0.11-0.05)=3:2],故C正確。
7.在100℃時,將N2O4、NO2分別充入兩個各為1 L的密閉容器中,反應(yīng)過程中濃度變化如下:
容器
物質(zhì)
起始濃度/molL-1
平衡濃度/molL-1
Ⅰ
N2O4
0.100
0.040
NO2
0
0.120
Ⅱ
N2O4
0
0.014
NO2
0.100
0.072
下列說法正確的是( )
A.平衡時,Ⅰ、Ⅱ中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率α(N2O4)<α(NO2)
B.平衡時,Ⅰ、Ⅱ中上述正反應(yīng)的平衡常數(shù)K(Ⅰ)=2K(Ⅱ)
C.平衡后,升高相同溫度,以N2O4表示的反應(yīng)速率v(Ⅰ)α(NO2);B項,Ⅰ中N2O42NO2,K(Ⅰ)=,Ⅱ中2NO2N2O4,K(Ⅱ)=,K(Ⅰ)=;C項,Ⅰ中v(N2O4)=molL-1min-1,Ⅱ中v(N2O4)=molL-1min-1,所以升高相同溫度,仍是Ⅰ中大。
二、非選擇題:共43分。
8.(14分)[2019湖北荊州中學(xué)月考]二甲醚是一種重要的清潔燃料,也可替代氟利昂作制冷劑等,對臭氧層無破壞作用。工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物(水煤氣)合成二甲醚。
請回答下列問題:
(1)煤的氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H2S用Na2CO3溶液吸收,生成兩種酸式鹽,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
________________________________________________________________________。
(2)利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
ΔH=-90.8 kJmol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH=-23.5 kJmol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
ΔH=-41.3 kJmol-1
總反應(yīng):3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=____________________。
(3)一定條件下的密閉容器中,該總反應(yīng)達(dá)到平衡,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是________(填標(biāo)號)。
a.高溫高壓 b.加入催化劑
c.減少CO2的濃度 d.增加CO的濃度
e.分離出二甲醚
(4)已知反應(yīng)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)某溫度下的平衡常數(shù)為400。此溫度下,在密閉容器中加入CH3OH,反應(yīng)到某時刻測得各組分的濃度如下:
物質(zhì)
CH3OH
CH3OCH3
H2O
濃度/(molL-1)
0.44
0.6
0.6
①比較此時正、逆反應(yīng)速率的大?。簐正________(填“>”“<”或“=”)v逆。
②若加入CH3OH后,經(jīng)10 min反應(yīng)達(dá)到平衡,此時c(CH3OH)=________;該時間內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH)=________。
答案:
(1)Na2CO3+H2S===NaHCO3+NaHS
(2)-246.4 kJ mol-1
(3)ce
(4)①> ②0.04 molL-1 0.16 molL-1 min-1
解析:(1)H2S用Na2CO3溶液吸收,生成兩種酸式鹽,則這兩種酸式鹽為NaHCO3和NaHS,結(jié)合原子守恒寫出化學(xué)方程式:Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS。
(2)分析目標(biāo)熱化學(xué)方程式,根據(jù)蓋斯定律,由①2+②+③可得3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),則有ΔH=(-90.8 kJmol-1)2+(-23.5 kJmol-1)+(-41.3 kJmol-1)=-246.4 kJmol-1。
(3)增大壓強(qiáng),平衡正向移動,CO的轉(zhuǎn)化率增大,升高溫度,平衡逆向移動,CO的轉(zhuǎn)化率減小,a錯誤;加入催化劑,平衡不移動,CO的轉(zhuǎn)化率不變,b錯誤;減少CO2的濃度,平衡正向移動,CO的轉(zhuǎn)化率增大,c正確;增加CO的濃度,平衡正向移動,但CO的轉(zhuǎn)化率降低,d錯誤;分離出二甲醚,平衡正向移動,CO的轉(zhuǎn)化率增大,e正確。
(4)①此時該反應(yīng)的濃度商Qc==≈1.86v逆。②由表中數(shù)據(jù)可知,起始加入CH3OH的濃度為1.64 molL-1,設(shè)CH3OH的轉(zhuǎn)化濃度為x,則有
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始濃度/(molL-1) 1.64 0 0
轉(zhuǎn)化濃度/(molL-1) x 0.5x 0.5x
平衡濃度/(molL-1) 1.64-x 0.5x 0.5x
則該溫度下平衡常數(shù)K==400,解得x=1.6,故經(jīng)10 min反應(yīng)達(dá)到平衡時c(CH3OH)=1.64 molL-1-1.6 molL-1=0.04 molL-1。前10 min內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH)==0.16 molL-1min-1。
9.(14分)熾熱的碳與水蒸氣可發(fā)生反應(yīng)C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),該反應(yīng)對煤的綜合利用具有積極的研究意義:
(1)已知碳(石墨)、H2、CO的燃燒熱分別為393.5 kJmol-1、285.8 kJmol-1、283 kJmol-1,又知H2O(l)===H2O(g) ΔH′=+44 kJmol-1,則C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=________________________________________________________________________。
(2)一定溫度下,在體積為V L的密閉容器中加入足量活性炭,并充入x mol H2O(g)發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)時間與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)的數(shù)據(jù)如下表。
時間/min
0
10
20
30
40
總壓強(qiáng)/100 kPa
1.0
1.2
1.3
1.4
1.4
①平衡時,容器中氣體總物質(zhì)的量為________mol,H2O的轉(zhuǎn)化率為________。
②該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________。
(3)保持恒溫、恒壓,向容器內(nèi)充入少量N2,H2O的轉(zhuǎn)化率將________(填“增大”“減小”或“不變”)。
(4)保持恒溫、恒容,在40 min時再充入H2,50 min時再次達(dá)到平衡,反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度隨時間變化如圖所示。
①物質(zhì)X為________。
②50 min時,CO的濃度為________ molL-1。
③40~50 min內(nèi)H2O(g)的平均反應(yīng)速率為________molL-1min-1。
答案:
(1)+131.3 kJmol-1
(2)①1.4x 40%?、?4x/15V) molL-1(單位不寫也可以)
(3)增大
(4)①水蒸氣?、赽-?、?
解析:
(1)由燃燒熱可寫出熱化學(xué)方程式①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJmol-1;②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH2=-285.8 kJmol-1;③CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH3=-283 kJmol-1且有④H2O(l)===H2O(g) ΔH′=+44 kJmol-1。根據(jù)蓋斯定律①-②-③-④可得:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJmol-1。
(2)①根據(jù)阿伏加德羅定律,溫度、體積一定時,壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比,可知平衡時容器中氣體總物質(zhì)的量為1.4x mol,由差量法可知生成H2 0.4x mol,反應(yīng)的H2O(g)為0.4x mol,故其轉(zhuǎn)化率為40%。
②設(shè)有y mol水發(fā)生轉(zhuǎn)化,
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
起始/mol x 0 0
變化/mol y y y
平衡/mol x-y y y
x-y+y+y=1.4x y=0.4x
K===(4x/15V) molL-1
(3)恒壓充入惰性氣體相當(dāng)于擴(kuò)大體積,平衡正向移動,H2O(g)轉(zhuǎn)化率增大。
(4)加入H2,平衡逆向移動,水蒸氣濃度逐漸增大,CO濃度逐漸減小,而H2濃度為瞬間增大,故X為水蒸氣,Z為CO,Y為H2,溫度沒變,化學(xué)平衡常數(shù)沒變。設(shè)40~50 min內(nèi)增加的水蒸氣的濃度為x,則:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
原平衡/(molL-1 a b c
新平衡/(molL-1) a+x b-x 2c
K==
解得x=
則水蒸氣的反應(yīng)速率
v(H2O)= molL-1min-1
CO的濃度為 molL-1。
10.(15分)[2019河南洛陽統(tǒng)考]科學(xué)家積極探索新技術(shù)對CO2進(jìn)行綜合利用,CO2可用來合成低碳烯烴:2CO2(g)+6H2(g)CH2===CH2(g)+4H2O(g)
ΔH=a kJmol-1。
請回答下列問題:
(1)已知:H2和CH2===CH2的燃燒熱分別是285.8 kJmol-1、1 411.0 kJmol-1,且H2O(g)=H2O(l)
ΔH=-44.0 kJmol-1,則a=
______________________________________________________ kJmol-1。
(2)上述由CO2合成CH2===CH2的反應(yīng)在________(填“高溫”或“低溫”)下自發(fā)進(jìn)行。
(3)在體積為1 L的恒容密閉容器中,充入3 mol H2和1 mol CO2,測得溫度對CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖所示。下列說法正確的是________(填字母編號)。
A.平衡常數(shù)大?。篕MKN,A錯誤。其他條件不變,若不使用催化劑,250 ℃時平衡不移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率不變,故不可能位于點M1,B錯誤。圖中M點時CO2平衡轉(zhuǎn)化率為50%,開始時充入3 mol H2和1 mol CO2,則平衡時CO2(g)、H2(g)、CH2===CH2(g)、H2O(g)的物質(zhì)的量分別為0.5 mol、1.5 mol、0.25 mol、1.0 mol,故乙烯的體積分?jǐn)?shù)為100%≈7.7%,C正確。壓強(qiáng)不變時,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),始終不變,不能據(jù)此判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài),D錯誤。
(4)保持溫度不變,在體積為V L的恒容容器中以n(H2):n(CO2)=3:1的投料比加入反應(yīng)物,此時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為=12.5,反應(yīng)正向進(jìn)行,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量逐漸增大,假設(shè)反應(yīng)正向反應(yīng)完全,所得混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為=20,考慮該反應(yīng)是可逆反應(yīng),t0時達(dá)到化學(xué)平衡,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量小于20,據(jù)此畫出圖像。
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