2020高考化学冲刺素养提升专项练五含解析

2020高考化学冲刺素养提升专项练五含解析

1 素养提升专项练 (五) (建议用时 50 分钟) 1.(2020·南阳模拟)已知反应:CH2 CHCH3(g)+Cl2(g) CH2 CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一定 压强下,按 w= 向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时,丙烯的体 积分数(φ)与温度(T)、w 的关系,图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系,则下列说 法错误的是 ( ) A.图甲中,w2>1 B.图乙中,A 线表示逆反应的平衡常数 C.温度为 T1、w=2 时,Cl2 的平衡转化率为 50% D.若在恒容绝热装置中进行上述反应,达到平衡时,装置内的气体压强将增大 【解析】选 C。w 增大,CH2 CHCH3 的转化率增大,则φ减小,由上述分析可知: w2>w1=1,A 项正确;由图甲知,w 一定时,温度升高,φ增大,说明正反应为放热反应,故温度升 高,正反应平衡常数减小,故图乙中曲线 A、B 分别表示逆反应的平衡常数、正反应的平衡常 数,B 项正确;由图乙可知,T1 时平衡常数为 1,设起始时 CH2 CHCH3 和 Cl2 的物质的量分别为 a mol 和 2a mol,达到平衡时转化的 Cl2 的物质的量为 x mol,根据三段式法进行计算: CH2 CHCH3(g)+Cl2(g) CH2 CHCH2Cl(g)+HCl(g) 起始/mol a 2a 0 0 转化/mol x x x x 平衡/mol a-x 2a-x x x 则 =1,解得 x= a,则 Cl2 的平衡转化率为 a÷(2a)×100%≈ 33.3%,C 项错误;该反应在反应前后气体分子数不变,正反应放热,在恒容绝热装置中进行题 述反应,体系内温度升高,根据 pV=nRT 知,达到平衡时装置内的气体压强将增大,D 项正确。 2.(2020·淄博模拟)可逆反应 L(s)+aG(g) bR(g) ΔH 达到平衡时,温度和压强对该反应 2 的影响如图所示。x 轴表示温度,y 轴表示平衡混合气中 G 的体积分数,压强:p1>p2。下列判断 正确的是 ( ) A.1+ab D.增加 L 的物质的量,可提高 G 的转化率 【解析】选 C。由图象可知,升高温度,G 的体积分数减小,即升高温度平衡向正反应方向移动, 说明正反应为吸热反应,ΔH>0;增大压强,G 的体积分数减小,即增大压强平衡向正反应方向 移动,说明正反应为气体体积减小的反应,说明a>b;增加L的物质的量,平衡不移动,G的转化 率不变。 3.(2020·孝感模拟)在 2 L 密闭容器中进行反应 C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH>0,测得 c(H2O)随反应时间(t)的变化如图。下列判断正确的是 ( ) A.5 min 时该反应的 K 值一定小于 12 min 时的 K 值 B.0～5 min 内,v(H2)=0.05 mol·L-1·min-1 C.10 min 时,改变的外界条件可能是减小压强 D.该反应混合气体的平均相对分子质量:5 min 时小于 12 min 时的 【解析】选 A。由图可知,10 min 时 H2O 的浓度继续减小,反应向正反应方向移动,该反应正 反应是吸热反应,所以 10 min 时改变的条件是升高温度。则 5 min 时该反应的 K 值一定小于 12 min 时的 K 值,A 正确;根据图可知,前 5 min 内 H2O 的浓度由 1.00 mol·L-1 减小为 0.50 mol·L-1,根据 v= =(1 mol·L-1-0.5 mol·L-1)÷ 5 min=0.1 mol·L-1·min-1,由化学计量数之比等于反应速率之比,则 v(H2)= 3 0.1 mol·L-1·min-1,B 错误;依据题意可知该反应在 2 L 固定容积的容器中进行,所以不可能 减小压强。且由图可知,10 min 时 H2O 的浓度继续减小,反应向正反应方向移动,该反应正反 应是吸热反应,所以是升高温度,C 错误;由方程式可知,该反应方程式前气体的平均相对分 子质量为 18、方程式后气体的平均相对分子质量为 15。且 12 min 时平衡与 5 min 相比平衡 正向移动了,所以该反应混合气体的平均相对分子质量:5 min 时大于 12 min 时的,D 错误。 4.(2020·邢台模拟)在两个容积均为 2 L 的恒容密闭容器中,起始时均充入 a mol H2S,以温 度、Al2O3 催化剂为实验条件变量,进行 H2S 的分解实验[反应为 2H2S(g) 2H2(g)+S2(g)]。 测得的结果如图所示。(曲线Ⅱ、Ⅲ表示经过相同时间且未达到化学平衡时 H2S 的转化率) 下列说法正确的是 ( ) A.温度升高,H2S 分解的速率增大,S2 的含量减少 B.由曲线Ⅱ、Ⅲ可知,加入 Al2O3 可提高 H2S 的平衡转化率 C.900 ℃时,t s 后达到平衡,则 H2 的生成速率为 mol·L-1·s-1 D.约 1 100 ℃时,曲线Ⅱ、Ⅲ几乎重合,说明 Al2O3 可能几乎失去催化活性 【解析】选 D。根据图示可知,温度升高,H2S 转化率增大,说明升高温度,平衡正向移动,S2 的 含量增大,A 项错误;加入 Al2O3 可提高 H2S 的分解速率,但不能使化学平衡移动,因此 H2S 的平 衡转化率不变,B 项错误;根据图示可知 900℃时,H2S 的转化率是 50%,t s 后 H2 的物质的量为 0.5a mol,H2 的生成速率为 mol·L-1·s-1,C 项错误;根据图示可知,在约 1 100 ℃时,曲线 Ⅱ,Ⅲ几乎重合,说明不论有无催化剂 Al2O3,物质的反应速率基本相同,则 Al2O3 可能几乎失去 催化活性,D 项正确。 5.(2020·合肥模拟)在容积一定的密闭容器中,充入一定量的 NO 和足量碳发生化学反应 C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g),平衡时 c(NO)与温度 T 的关系如图所示,则下列说法正确的是 ( ) 4 A.该反应的ΔH>0 B.在 T2 时,若反应体系处于状态 D,则此时 v(正)>v(逆) C.若状态 B、C、D 的压强分别为 pB、pC、pD,则有 pC=pD>pB D.若该反应在 T1、T2 时的平衡常数分别为 K1、K2,则 K1v(逆),B 正确。该反应前后气体体积不变,压 强和温度成正比例关系,B 和 D 点的温度均为 T2,则有 pD=pB;C 点温度高于 D 点,则有 pC>pD,综 上可得:pC>pD=pB,C 错误。该反应的ΔH<0,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,由于T1K2,D 错误。 6.已知 NH3 催化氧化制备 NO 时发生竞争反应: ①4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH1 =-905 kJ·mol-1 ; ②4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) ΔH2 =-1 266.6 kJ·mol-1 。 为分析催化剂的选择性,向 1 L 恒容密闭容器中通入 1 mol NH3 和 2 mol O2,测得 NO 和 N2 的 物质的量与温度的关系如图所示: 下列有关该反应的说法错误的是 ( ) A.两个反应只能在低温下自发进行 B.两个反应在化学热力学上趋势很大 C.该催化剂在 840℃时主要选择反应① D.NO 的物质的量 W 点小于 Z 点的主要原因为 W 点温度更高,反应①正向进行程度小 5 【解析】选 A。两个反应均为放热的熵增反应,任何条件均可自发进行,A 项错误;两个反应均 为放热很多的放热反应,在热力学上进行趋势很大,B 项正确;由题给图象可知该催化剂在 840℃时主要选择反应①,C 项正确;在 840℃后该催化剂主要选择反应①,由于反应①放热,W 点温度更高,故反应①正向进行程度小,NO 的物质的量小,D 项正确。 7.(2020·衡阳模拟)在催化剂作用下,反应 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)达到平衡,测 得甲醇的产率与反应温度、压强的关系如图所示。 (1)分析图中数据可知,在 220 ℃、5.0 MPa 时,CO2 的转化率为________。将温度降低至 140 ℃、压强减小至 2.0 MPa,CO2 的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)200 ℃、2.0 MPa 时,将 a mol·L-1 CO2 和 3a mol·L-1 H2 充入 V L 密闭容器中,在催化剂 作用下反应达到平衡。根据图中数据计算所得甲醇的质量为________ g(用含 a 的代数式表 示)。 【 解 析 】 (1)220 ℃ 、 5.0 MPa 时 甲 醇 的 产 率 为 25%, 根 据 反 应 方 程 式 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),可知 CO2 的转化率为 25%。 由图可知,在 140 ℃、2.0 MPa,甲醇产率大于 25%,则 CO2 的转化率增大。(2)由图可知,在 200 ℃ 、 2.0 MPa, 甲 醇 产 率 为 15%, 起 始 时 CO2(g) 为 aV mol, 根 据 反 应 方 程 式 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g), 甲 醇的 理论 产 量为 aV mol, 设 生成 CH3OH 的 量为 x mol,CH3OH 的产率= ×100%=15%,x=0.15aV,CH3OH 的质量为 0.15aV mol×32 g·mol-1=4.8aV g。 答案:(1)25% 增大 (2)4.8aV 8.(2020·兰州模拟)“C1 化学”是指以碳单质或分子中含 1 个碳原子的物质(如 CO、CO2、 CH4、CH3OH、HCOOH 等)为原料合成工业产品的化学工艺,对开发新能源和控制环境污染有重 要意义。 (1)一定温度下,在两个容积均为 2 L 的密闭容器中,分别发生反应: 6 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1。 相关数据如下: 容器 甲 乙 反应物 投入量 1 mol CO2(g)和 3 mol H2(g) 1 mol CH3OH(g) 和 1 mol H2O(g) 平衡时 c(CH3OH) c1 c2 平衡时 能量变化 放出 29.4 kJ 吸收 a kJ 请回答: ①a=________; ②若甲中反应 10 s 时达到平衡,则用 CO2 来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速 率是________。 (2)甲烷的一个重要用途是制取 H2,其原理为 CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。在密闭容器 中通入等物质的量浓度的 CH4 与 CO2,在一定条件下发生反应,测得 CH4 的平衡转化率与温度及 压强的关系如下图所示,则压强 p1________(填“大于”或“小于”)p2;压强为 p2 时,在 y 点:v(正)________(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。 (3)一定条件下,治理汽车尾气的反应是 2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH<0。在恒温 恒容的密闭容器中通入 n(NO)∶n(CO)=2∶1 的混合气体,发生上述反应。下列图象正确且能 说明反应在进行到 t1 时刻一定达到平衡状态的是________(填字母)。 7 【解析】(1)①根据表格信息,1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)与 1 mol CH3OH(g)、 1 mol H2O(g)属于“量相当”在相同条件下能建立相同的平衡状态,所以 29.4+a=49.0,解得 a=19.6; ②根据热化学方程式的意义,CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=- 49.0 kJ·mol-1,平衡时放出 29.4 kJ 的热量,则反应掉的 CO2=29.4÷49=0.6 mol,则用 CO2 来 表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率= = 0.03 mol·L-1·s-1; (2)根据化学反应 CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g),增大压强,平衡逆向移动,甲烷的转化率 降低,由图象可知,压强 p1v(逆) B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,X 的体积分数:Ⅰ>Ⅱ C.t2 时刻改变的条件可以是向密闭容器中加 Z D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数:Ⅰ<Ⅱ 【解析】选 C。化学反应方程式两边气体的化学计量数相等。t1～t2 时间内,反应处于平衡状 态,正、逆反应速率相等,A 项错误;从图象看,逆反应速率瞬间增大,且反应速率逐渐变化,说 明产物 Z 的浓度瞬间增大,但因为温度不变,故平衡常数不会改变,且容器体积可变,可达到 相同的平衡状态,B、D 项错误,C 项正确。 2.(2020·武汉模拟)固定容积为 2 L 的密闭容器中发生反应 xA(g)+yB(g) zC(g),图Ⅰ表 示在 298 K 时容器中各物质的物质的量随时间的变化关系,图Ⅱ表示平衡常数 K 随温度 T 变 化的关系。结合图象判断,下列结论正确的是 ( ) A.该反应可表示为 2A(g)+B(g) C(g) ΔH<0 B.298 K 时该反应的平衡常数 K=6.25 C.当容器中气体密度不再变化时,该反应达到平衡状态 D.第 6 min 时,再向体系充入 0.4 mol C,重新达到平衡时 C 的体积分数大于 0.25 【解析】选 D。由图Ⅰ可知,该反应为 2A(g)+B(g) C(g),由图Ⅱ可知,当温度升高时,平衡 常数 K 增大,平衡正向移动,因此正反应为吸热反应,即ΔH>0,A 错误;298 K 时 A 的平衡浓度 为 0.2 mol·L-1,B 的平衡浓度为 0.1 mol·L-1,C 的平衡浓度为 0.1 mol·L-1,故该反应的平 9 衡常数K= =25,B错误;根据质量守恒可知,反应前后气体的质量保持不变,由 于容器的体积不变,因此反应过程中气体的密度不发生变化,故当容器中气体的密度不再发 生变化时,不能证明该反应达到平衡状态,C 错误;达到平衡时,C 的体积分数为 0.25,在第 6 min 时再向体系中充入 0.4 mol C,相当于加压,平衡正向移动,再次达到平衡时 C 的体积分数 大于 0.25,D 正确。 3.(2020·淮北模拟)甲醇(CH3OH)是绿色能源。工业上合成原理:2H2(g)+ CO(g) CH3OH(g)。一定温度下,在 1 L 恒容密闭容器中充入 H2 和一定量的 CO,CH3OH 的体积 分数与反应物投料比的关系如图所示。 下列说法正确的是 ( ) A.当混合气体的密度保持不变时反应达到平衡 B.图象四个点中,d 点处 CH3OH 的物质的量最小 C.图象四个点中,只有 c 点表示达到平衡状态 D.图象中 c 点到 d 点,平衡向正反应方向移动 【解析】选 D。A 项,反应前后的物质均是气体,且混合气体的总质量不变,又因为是恒容容器, 故气体密度始终不变,错误;B 项,达到平衡,d 点相当于 c 点平衡后,再增加氢气的浓度,平衡 向正方向移动,CO 的平衡转化率增大,CH3OH 的物质的量最大,错误;C 项,曲线上的每个点都 是不同反应物投料比下的平衡点,错误;D 项,相当于 c 点达到平衡后,继续增大 H2 的物质的量, 平衡向右移动,正确。