2018届二轮复习化学反应速率与化学平衡学案(全国通用)(1)

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2018届二轮复习化学反应速率与化学平衡学案(全国通用)(1)

化学反应速率与化学平衡 精讲专练学案 精讲真题 ‎1、一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),设起始=Z,在恒压下,平衡时 (CH4)的体积分数与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是 ( )‎ A.该反应的焓变△H>0‎ B.图中Z的大小为a>3>b C.图中X点对应的平衡混合物中=3‎ D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后 (CH4)减小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析:A、从图分析,随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小,说明升温平衡正向移动,则正反应为吸热反应,故正确;B、的比值越大,则甲烷的体积分数越小,故a<3[HC2O4-]>[HCO3-]>[CO32-] b.[HCO3-]>[HC2O4-]>[C2O42-]>[CO32-]‎ c.[H+]>[HC2O4-]>[C2O42-]>[CO32-] d.[H2CO3] >[HCO3-]>[HC2O4-]>[CO32-]‎ ‎(4)人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡:H++ HCO3-H2CO3,当有少量酸性或碱性物质进入血液中时,血液的pH变化不大,用平衡移动原理解释上述现象。________________________________‎ ‎【答案】(1)‎ v正 v逆 平衡常数K 转化率α 增大 增大 减小 减小 ‎(2) ‎ ‎(3)大于;草酸;ac ‎ ‎(4)当少量酸性物质进入血液中,平衡向右移动,使H+浓度变化较小,血液中的pH基本不变;当少量碱性物质进入血液中,平衡向左移动,使H+浓度变化较小,血液的pH基本不变。(合理即给分)‎ ‎【解析】‎ ‎ [来源:Z,xx,k.Com]‎ ‎(2)相同温度时平衡常数不变,则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为。‎ ‎(3)根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸,则碳酸钠的水解程度大于草酸钠,所以0.1 mol/L Na2CO3溶液的pH大于0.1 mol/L Na‎2C2O4溶液的pH ‎。草酸的酸性强于碳酸,则等浓度草酸溶液和碳酸溶液中,氢离子浓度较大的是草酸。A.草酸的二级电离常数均大于碳酸的,所以草酸的电离程度大于,因此溶液中[H+]>[HC2O4-]>[C2O42-]>[HCO3-]>[CO32-],a正确;B.根据a中分析可知b错误;c.根据a中分析可知c正确;d.根据a中分析可知d错误,答案选ac。‎ ‎(4)根据平衡可知当少量酸性物质进入血液中,平衡向右移动,使H+浓度变化较小,血液中的pH基本不变;当少量碱性物质进入血液中,平衡向左移动,使H+浓度变化较小,血液的pH基本不变。‎ ‎【考点定位】考查外界条件对平衡状态的影响、电离常数应用等。‎ ‎【名师点睛】‎ 高中化学中,我们除了学习了化学反应平衡以外,还学习了水溶液中的电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡。溶液中的这三大平衡,和普通的化学反应平衡一样,都适用勒夏特列原理,所有关于平衡的原理、规律、计算都是相通的,在学习过程中,不可将他们割裂开来。 勒夏特列原理(又称平衡移动原理)的内容是:改变影响平衡的一个因素,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。关键词“减弱”有两层含义,(1)平衡移动方向:与改变条件相反的方向;(2)平衡移动程度:不能抵消这种改变。它定性揭示了化学平衡与外界条件的关系,在帮助中学生判断平衡移动方向,分析平衡移动后浓度、体积百分含量、转化率变化等方面非常方便实用。而且“勒夏特列原理有广泛适用性,可用于研究所有的化学动态平衡,如沉淀溶解平衡、电离平衡、盐类水解平衡等,所以它是一个很重要的基本规律。另外注意平衡常数只是温度的函数,温度不变,K值不变。‎ ‎4、(14分)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:‎ ‎(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。‎ a.容器内气体压强保持不变 b.吸收y mol H2只需1 mol MHx c.若降温,该反应的平衡常数增大 d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)‎ ‎(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为_______。‎ ‎【答案】‎ ‎(3)ac ‎(4)光能转化为化学能 ‎【解析】‎ 试题分析:‎ ‎(4)利用太阳能直接分解水制氢,是将光能转化为化学能,故答案为:光能转化为化学能 ‎【考点定位】考查化学反应中的能量变化、电解原理及其应用 ‎【名师点晴】本题考查的知识点较多,以氢气利用为线索考查了化学反应中的能量变化、电解原理及其应用、化学平衡的移动及其影响因素等相关知识。在书写燃料电池电极反应时,要注意掌握一般的书写方法:①电极反应是一种离子反应,遵循书写离子反应的所有规则;②将两极反应的电子得失数配平后,相加得到总反应,总反应减去一极反应即得到另一极反应;③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物,与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在,在碱性溶液中以CO32-形式存在);④溶液中不存在O2-:在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。本题的易错点和难点是c(Na2FeO4)低于最高值的原因分析。分析时,要注意从题目中寻找线索并结合反应的特征分析。‎ ‎5、(4)298 K时,将20 mL 3x mol·L−1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L−1 I2和20 mL NaOH溶液混合,发生反应:(aq)+I2(aq)+2OH−(aq)(aq)+2I−(aq)+ H2O(l)。溶液中c()与反应时间(t)的关系如图所示。‎ ‎ ‎ ‎①下列可判断反应达到平衡的是__________(填标号)。‎ a.溶液的pH不再变化 b.v(I−)=2v()‎ c.c()/c()不再变化 d.c(I−)=y mol·L−1‎ ‎②tm时,v正_____ v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。‎ ‎③tm时v逆_____ tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是_____________。‎ ‎④若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为___________。‎ ‎【答案】(4)①ac ②大于 ③小于 tm时生成物浓度较低 ④‎ ‎【解析】(4)①a.溶液pH不变时,则c(OH-)也保持不变,反应处于平衡状态;b.根据速率关系,v(I-)/2=v(AsO33-),则v(I−)=2v()始终成立,v(I−)=2v()时反应不一定处于平衡状态;c.由于提供所以逆反应速率:tm”“<”或“=”)‎ ‎③向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是________(填标号)‎ A.H2S B.CO‎2 C.COS D.N2‎ ‎【答案】(3)①2.5 2.8×10–3 ②> > ③B ‎【解析】(3)① H2S(g) + CO2(g)COS(g)+ H2O(g)‎ 开始 0.40mol 0.10mol 0 0‎ 反应 x x x x 平衡 (0.40–x)mol (0.10–x)mol x x 解得x=0.01mol,所以H2S的转化率是 由于该反应是反应前后气体体积相等的反应,所以在该条件下反应达到平衡时化学平衡常数;‎ 化率降低,A错误;B.增大CO2的浓度,平衡正向移动,使更多的H2S反应,所以H2S转化率增大,B正确;C.COS是生成物,增大生成物的浓度,平衡逆向移动,H2S转化率降低,C错误;D.N2是与反应体系无关的气体,充入N2,不能使化学平衡发生移动,所以对H2S转化率无影响,D错误。答案选B。‎ 专题专练 ‎1.对于化学反应:2SO2+O22SO3,当分别用SO2、O2、SO3三种物质表示该反应的速率时,它们的速率之比为 A.1:2:2 B.2:1:‎2 C.2:2:1 D.1:1:2‎ ‎【答案】B ‎【解析】根据化学反应速率之比等于化学反应计量数之比可知,当分别用SO2、O2、SO3三种物质表示该反应的速率时,它们的速率之比为2:1:2。答案选B。‎ ‎2.下列说法中正确的是 A.已知t‎1℃‎时,反应C+CO22CO ΔH >0的速率为υ,若升高温度,逆反应速率减小 B.恒压容器中发生反应N2+O22NO,若在容器中充入He,正逆反应速率均不变 C.当一定量的锌粉和过量的6mol•L-1盐酸反应时,为了减慢反应速率,又不影响产生H2的总量,可向反应器中加入少量的CuSO4溶液 D.对于工业合成氨反应N2+3H22NH3,选用‎450℃‎主要为了提高催化剂(铁触媒)的催化效率 ‎【答案】D ‎【解析】A项,升高温度,化学反应速率加快,正、逆反应速率均加快,故A错误;B项,在恒压容器中发生反应N2+O22NO,若在容器中充入He,容器体积变大,反应物和生成物浓度减小,正逆反应的速率都减小,故B错误;‎ C项,当一定量的锌粉和过量的6mol•L-1盐酸反应时,向反应器中加入少量的CuSO4溶液,锌与硫酸铜反应生成铜,构成原电池原理,加快了化学反应速率,但生成氢气的量减少,故C错误;D项,工业合成氨为放热反应,选用‎450℃‎的温度肯定不是为了提高转化率,而是为了提高反应速率,没有采用更高的温度主要是在‎450℃‎时催化剂(铁触媒)的催化效果最好,故D正确。‎ ‎3.一定温度下,在三个体积均为‎0.5L的密闭容器中发生反应:CO(g)+Cl2(g)COCl2(g),其中容器Ⅰ中5 min时到达平衡。下列说法中正确的是 容器编号 温度/℃‎ 起始物质的量/mol 平衡物质的量/mol CO Cl2‎ COCl2‎ COCl2‎ Ⅰ ‎500‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ ‎0‎ ‎0.8‎ Ⅱ ‎500‎ ‎1.0‎ a ‎0‎ ‎0.5‎ Ⅲ ‎600‎ ‎0.5‎ ‎0.5‎ ‎0.5‎ ‎0.7‎ ‎ ‎ A.容器Ⅰ中前5 min的平均反应速率v(CO)= 0.32 mol·L-1·min-1‎ B.该反应正反应为吸热反应 C.容器Ⅱ中起始时Cl2的物质的量为0.55 mol D.若起始时向容器Ⅰ加入CO 0.8 mol、Cl2 0.8 mol,达到平衡时CO转化率大于80%‎ ‎【答案】AC ‎【解析】A.容器I中前5min的平均反应速率v(COCl2)= =0.32mol/L•min-1,依据速率之比等于计故B错误; ‎ C. CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g),‎ 起始浓度(mol/L) 2 2 0‎ 转化浓度(mol/L) 1.6 1.6 1.6‎ 平衡浓度(mol/L) 0.4 0.4 1.6‎ 反应平衡常数K==10,平衡时CO转化率: ×100%=80%;依据Ⅱ中数据,结合方程式可知:‎ ‎ CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g),‎ 起始浓度(mol/L) 2 ‎2a 0‎ 转化浓度 (mol/L) 1 1 1‎ 平衡浓度 (mol/L) 1 ‎2a-1 1‎ Ⅰ和Ⅱ温度相同则平衡常数相同则:K==10,解得:a=0.55mol,故C正确;D.CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g)为气体体积减小的反应,若起始时向容器I加入CO0.8mol,Cl20.8mol,相当于给体现减压,减压平衡向系数大的方向移动,平衡转化率降低,小于80%,故D错误;故选AC。‎ ‎4.已知反应 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H<0,下列说法正确的是( )‎ A.升高温度,正反应速率减慢,逆反应速率加快,化学平衡逆向移动 B.增大压强,化学平衡正向移动 C.充入O2,可提高O2的转化率 D.当气体密度不变时,反应达平衡状态 ‎【答案】B 组分都是气体,因此气体质量始终不变,如果是恒容装置,容器的体积不变,根据密度的定义,任何时刻密度都相同,密度不变,不能说明反应达到平衡,如果是恒压装置,气体系数之和不相等,当体积不再改变,即密度不再改变,说明反应达到平衡,故D错误。‎ ‎5.下列说法不正确的是 A.反应MgO(s)+C(s)=Mg(s)+CO(g)在室温下不能自发进行,则该反应的△H>0‎ B.原电池输出电能的能力取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力 C.0.1 mol·L-1CH3COOH溶液加水稀释后,溶液中的值减小 D.锅炉中沉积的CaSO4可用饱和Na2CO3溶液浸泡,再将不溶物用稀盐酸溶解除去 ‎【答案】C 确;C.醋酸是弱电解质,加水稀释促进电离,则n(CH3COOH)减小, n(CH3COO-)增大,故溶液中的值增大,C项错误;D.锅炉长期使用,需要定期除水垢,否则会降低燃料的利用率,水垢中含有CaSO4,可先用饱和Na2CO3溶液浸泡,使CO32-与CaSO4转化为CaCO3,再将不溶物用稀盐酸溶解除去,D项正确。答案选C。‎ ‎6、298K时,在‎2L固定体积的密闭容器中,发生可逆反应:2NO2(g)N2O4(g) △H=-akJ/mol(a>0).N2O4的物质的量浓度随时间变化如图.达平衡时,N2O4的浓度为NO2的2倍,‎ ‎ ‎ 若反应在398K进行,某时刻测得n(NO2)=0.6mol、n(N2O4)=1.2mol,则此时,下列大小关系正确的是 A.v(正)>v(逆) B.v(正)乙 B.平衡后反应放热:甲>乙 C.‎500℃‎下该反应平衡常数:K=3×102 D.若a≠0,则0.9<b<l ‎【答案】D 转化量是xmol,根据方程式可知 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)‎ 起始量(mol)1 3 0 0‎ 变化量(mol)x 3x x x 平衡量(mol)1-x 3-3x x x 则(1−x+3−3x+x+x)/4=0.55,解得:x=0.9,所以平衡常数K=,C错误;D.乙、丙中初始反应方向不同,平衡后对应各组分的体积分数相等,此时二者建立的平衡是等效的,根据C的计算,平衡时甲醇的物质的量是0.9mol,所以0.9<b<l,D正确,答案选D。‎ ‎9.CO和H2在一定条件下可以合成乙醇:2CO(g) + 4H2(g)CH3CH2OH(g) + H2O(g),下列叙述中,能说明上述反应在一定条件下一定达到最大限度的是 ( )‎ A.CO全部转化为乙醇 B.断4NA个H-H键的同时,生成‎46g乙醇 C.若反应在恒温恒容密闭容器中进行,容器中混合气体的密度不再改变 D.若反应在绝热恒容密闭容器中进行,容器中温度不再改变 ‎【答案】D ‎10、研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:‎ ‎2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ∆H < 0 (I)‎ ‎2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ∆H < 0 (II)‎ ‎(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=_______(用K1、K2表示)。‎ ‎(2)为研究不同条件对反应(II)的影响,在恒温条件下,向‎2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应(II)达到平衡。测得10min内v(ClNO)=8.0×10-3mol•L-1•min-1,回答下列问题 ‎①平衡后n(Cl2)=__________mol,‎ ‎②NO的转化率а1=_______。‎ ‎③其它条件保持不变,反应(II)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率 а2________а1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2___________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎④若要使K2减小,可采用的措施是________________________。‎ ‎【答案】 K12/K2 2.0×10-2 80% > 不变 升高温度 ‎【解析】(1)反应①的化学平衡常数=c(ClNO)/c2(NO2),反应②的平衡常数=c2(ClNO)/ c2(NO)c(Cl2),反应③平衡常数=c(Cl2)c2(NO)/c4(NO2),所以计算K=(K1)2/K2.(2)‎ ‎2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)‎ 起始量0.2 0.1 0‎ 变化量 0.15 0.075 0.15‎ 平衡量 0.05 0.025 0.15 ,则平衡后氯气的物质的量为2.5× 10-2mol;一氧化氮的转化率="0.15/0.2=" 75%;其他条件保持不变,反应(II)在恒压条件下进行,随反应进行,气体体积减小,为保持恒压所以容器的体积减小,压强比恒容容器大,平衡正向移动,平衡时一氧化氮的转化率增大,平衡常数随温度变化,不随浓度或压强变化,若要是平衡常数减小,平衡逆向移动,反应是放热的,所以可以选择升高温度。‎ ‎11.甲醇是重要的化工原料,利用煤化工中生产的CO和H2可制取甲醇,发生的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=-99kJ/mol。‎ ‎(1)关于该反应的下列说法,错误的是___________。‎ A.消耗CO和消耗CH3OH的速率相等时,说明该反应达到平衡状态 B.升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大 C.使用催化剂,可以提高CO的转化率 D.增大压强,该反应的化学平衡常数不变 ‎(2)在某温度时,将1.0mol CO 与2.0 mol H2充入‎2 L的空钢瓶中,发生上述反应,在第5 min时达到化学平衡状态,此时甲醇的物质的量分数为10%。甲醇浓度的变化状况如图所示:‎ ‎ ‎ ‎①从反应开始到5 min 时,生成甲醇的平均速率为________。‎ ‎②5 min 时达到平衡,H2的平衡转化率α=_____%.化学平衡常数K= _______。‎ ‎③1min 时的v正 (CH3OH)______ 4min 时v逆(CH3OH ) (填“大于“小于“或“等于”)。‎ ‎④若将钢瓶换成同容积的绝热钢瓶,重复上述实验,平衡时甲醇的物质的量分数_____0.1(填“>”“<”或“=”)‎ ‎【答案】 B、C 0.025mol/(L·min) 25 0.59 大于 <‎ 项D正确。‎ ‎(2)根据题目数据计算如下:‎ CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)‎ 起始: 0.5 1 0‎ 反应: X 2X X 平衡: 0.5-X 1-2X X (以上单位为mol/L)‎ 甲醇的物质的量分数为10%,所以 ,X=0.125mol/L。‎ ‎③反应达平衡的速率图像如下图:‎ ‎ ‎ 所以,在达平衡前任意点的正反应速率大于任意点的逆反应速率,即1min时的v正(CH3OH)>4min 时v逆(CH3OH )。‎ ‎④若将钢瓶换成同容积的绝热钢瓶,重复上述实验,则反应放出的热量不能散发,会使体系温度上升,正反应放热,温度升高,平衡逆向移动,甲醇体积分数将减小,所以小于0.1。‎
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