北京版2021高考化学一轮复习专题十化学反应速率和化学平衡精练含解析

北京版2021高考化学一轮复习专题十化学反应速率和化学平衡精练含解析

- 1 - 专题十 化学反应速率和化学平衡 【考情探究】 考点 内容解读 5 年考情 预测热 度考题示例 难度 关联考点 化学反 应速率 1.了解化学反应速率的概念和表示方法。 2.结合具体实例,理解外界条件对化学反应速 率的影响。 3.认识化学反应速率的调控在生活、生产和科 学研究领域中的重要作用。 4.通过催化剂实际应用的实例,了解催化剂在 生活、生产和科学研究领域中的重大作用。 2018 北京理 综,26(1),27(3)(4) 2016 北京理综,8 中 化学实验方 案的设计与 分析 ★★☆ 化学平 衡 1.了解化学反应的可逆性和化学平衡建立的过 程。 2.理解化学平衡的含义。 3.结合具体实例,理解外界条件对化学平衡的 影响。 4.认识化学平衡的调控在生活、生产和科学研 究领域中的重要作用。 2018 北京理综,27(2) 2017 北京理综,26(1) 2015 北京理综,28 较难 化学反应与 能量 ★★★ 化学平 衡常数 及应用 理解化学平衡常数的含义,并进行简单计算。 2014 北京理综,26(2) 中 物质的量 ★★☆ 分析解读 高考对本部分内容的考查主要有化学反应速率的计算和化学平衡概念的分析, 化学平衡状态的判断,外界条件对化学反应速率和化学平衡移动的影响,以化学平衡常数为中 心的计算等。题目多以图像、图表等形式呈现,侧重于各个知识点的综合考查。主要考查变化 观念与平衡思想的学科核心素养。 【真题探秘】 - 2 - 破考点 练考向 【考点集训】 考点一 化学反应速率 1.(2018 北京密云阶段测试,12)为比较 Fe3+和 Cu2+对 H2O2 分解反应的催化效果,甲、乙两组同学 分别设计了图 1、图 2 所示的实验。下列叙述中不正确的是( ) - 3 - A.图 1 实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小 B.若图 1 所示实验中反应速率为①>②,则一定说明 Fe3+比 Cu2+对 H2O2 分解催化效果好 C.用图 2 装置比较反应速率,可测定在相同状况下反应产生的气体体积及反应时间 D.为检查图 2 装置的气密性,可关闭分液漏斗活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松 开活塞,观察活塞是否回到原位 答案 B 2.(2018 北京海淀期中,13)一定温度下,向 10mL0.40mol·L-1H2O2 溶液中加入适量 FeCl3 溶液, 不同时刻测得生成 O2 的体积(已折算为标准状况)如下表所示: t/min 0 2 4 6 V(O2)/mL 0 9.9 17.2 22.4 资料显示,反应分两步进行:①2Fe3++H2O2 2Fe2++O2↑+2H+,②H2O2+2Fe2++2H+ 2H2O+2Fe3+,反应 过程中能量变化如图所示: 下列说法不正确的是( ) A.0~6min 的平均反应速率:v(H2O2)=3.33×10-2mol·L-1·min-1 B.Fe3+的作用是增大过氧化氢的分解速率 C.反应①是吸热反应,反应②是放热反应 D.反应 2H2O2(aq) 2H2O(l)+O2(g)的ΔH=E1-E2<0 答案 D 3.(2018 北京西城期末,16)在 10L 密闭容器中充入气体 X 和 Y,发生反应 X(g)+Y(g) M(g)+N(g) ΔH,所得实验数据如下表: 实验 编号 温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol n(X) n(Y) n(M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.40 0.10 0.080 ③ 800 0.20 0.05 a 下列说法正确的是( ) A.①中,若 5min 末测得 n(M)=0.050mol,则 0 至 5min 内,用 N 表示的平均反应速率 v(N)=1.0×10-2mol/(L·min) B.800℃,该反应的平衡常数 K=2.0 C.③中,达到平衡时,Y 的转化率为 80% D.ΔH>0 答案 C - 4 - 考点二 化学平衡 4.(2019 北京丰台期末,13)合成乙烯的主要反应:6H2(g)+2CO2(g) CH2 CH2(g)+4H2O(g) ΔH<0。图中 L(L1、L2)、X 可分别代表压强或温度。下列说法正确的是( ) A.L10.1a 答案 D 8.(2019 北京东城一模,11)高炉炼铁过程中发生反应:1 3Fe2O3(s)+CO(g) 2 3Fe(s)+CO2(g),该反 应在不同温度下的平衡常数见下表: 温度 T/℃ 1000 1150 1300 平衡常数 K 4.0 3.7 3.5 下列说法正确的是( ) A.增加高炉的高度可以有效降低炼铁尾气中 CO 的含量 B.由表中数据可判断该反应:反应物的总能量>生成物的总能量 C.为了使该反应的 K 增大,可以在其他条件不变时,增大 c(CO) D.1000℃下 Fe2O3 与 CO 反应,tmin 达到平衡时 c(CO)=2×10-3mol/L,则用 CO 表示该反应的平均 速率为2×10-3 t mol/(L·min) 答案 B 9.(2018 北京海淀二模,11)HI 常用作有机反应中的还原剂,受热会发生分解反应。已知 443℃ 时:2HI(g) H2(g)+I2(g) ΔH=+12.5kJ·mol-1。向 1L 密闭容器中充入 1molHI,443℃时,体系 中 c(HI)与反应时间 t 的关系如下图所示。下列说法中正确的是( ) A.0~20min 内的平均反应速率可表示为 v(H2)=0.0045mol·L-1·min-1 B.升高温度,再次平衡时,c(HI)>0.78mol·L-1 C.该反应的化学平衡常数计算式为 K= 0.782 0.11×0.11 D.反应进行 40min 时,体系吸收的热量约为 0.94kJ 答案 D 炼技法 提能力 【方法集训】 方法 1 化学反应速率及化学平衡图像的分析方法 - 6 - 1.(2019 北京海淀期中,14)丁烯(C4H8)是制备线性低密度聚乙烯(LLDPE)的原料之一,可由丁烷 (C4H10)催化脱氢制备:C4H10(g) C4H8(g)+H2(g) ΔH=+123kJ/mol。该工艺过程中生成的副产物 有 C、C2H6、C2H4、C4H6 等。进料比[n(氢气) n(丁烷)]和温度对丁烯产率的影响如图 1、图 2 所示。已知: 原料气中氢气的作用是活化固体催化剂。 图 1 图 2 下列分析正确的是( ) A.氢气的作用是活化固体催化剂,改变氢气量不会影响丁烯的产率 B.丁烷催化脱氢是吸热反应,丁烯的产率随温度升高而不断增大 C.随温度升高丁烯裂解生成的副产物增多,会影响丁烯的产率 D.一定温度下,控制进料比[n(氢气) n(丁烷)]越小,越有利于提高丁烯的产率 答案 C 2.某恒温密闭容器中发生可逆反应 Z(?)+W(?) X(g)+Y(?) ΔH,在 t1 时刻反应达到平衡状 态,在 t2 时刻缩小容器体积,t3 时刻再次达到平衡状态后未再改变条件。下列有关说法中不正 确的是( ) A.Z 和 W 在该条件下一定不为气态 B.t1~t2 时间段与 t3 时刻后,两时间段内反应体系中气体的平均摩尔质量不可能相等 C.若在该温度下此反应的平衡常数表达式为 K=c(X),则 t1~t2 时间段与 t3 时刻后 X 的浓度相等 D.若该反应只在某温度 T0 以上自发进行,则该反应的平衡常数 K 随温度升高而增大 答案 B 3.下图中,表示 2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0 这个可逆反应的正确图像为[注:φ(C)表示体系 中物质 C 的百分含量;体系中压强增大为压缩体积的结果]( ) - 7 - 答案 A 4.(2014 重庆理综,7,6 分)在恒容密闭容器中通入 X 并发生反应:2X(g) Y(g),温度 T1、T2 下 X 的物质的量浓度 c(X)随时间 t 变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( ) A.该反应进行到 M 点放出的热量大于进行到 W 点放出的热量 B.T2 下,在 0~t1 时间内,v(Y)=a-b t1 mol·L-1·min-1 C.M 点的正反应速率 v 正大于 N 点的逆反应速率 v 逆 D.M 点时再加入一定量 X,平衡后 X 的转化率减小 答案 C 方法 2 化学平衡状态的判断方法 5.(2017 北京东城期末,5)用 Cl2 生产某些含氯有机物时会生成副产物 HCl,利用下列反应可实 现氯的循环利用:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.6kJ/mol,恒温恒容的密闭容 器中,充入一定量的反应物发生上述反应,能充分说明该反应达到化学平衡状态的是( ) A.气体的质量不再改变 B.氯化氢的转化率不再改变 C.断开 4molH—Cl 键的同时生成 4molH—O 键 D.n(HCl)∶n(O2)∶n(Cl2)∶n(H2O)=4∶1∶2∶2 答案 B 6.在 1100℃,一定容积的密闭容器中发生反应:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH=akJ/mol(a>0),该温度下 K=0.263,下列有关该反应的说法正确的是( ) A.达到化学平衡状态时,若 c(CO)=0.100mol/L,则 c(CO2)=0.0263mol/L B.若要提高 CO 的转化率,则应该加入适当过量的 FeO C.若容器内压强不随时间变化,则可以判断该反应已达到化学平衡状态 D.若生成 56gFe,则吸收的热量小于 akJ 答案 A 7.已知反应 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数为 400。此温度下,在 2L 的 密闭容器中加入 amolCH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下: 物质 CH3OH CH3OCH3 H2O 浓度/(mol·L-1) 0.44 0.6 0.6 下列说法正确的是( ) - 8 - A.a=1.64 B.此时刻正反应速率大于逆反应速率 C.若起始时加入 2amolCH3OH,则达到平衡时 CH3OH 的转化率增大 D.若混合气体的平均摩尔质量不再变化,则说明反应已达到平衡状态 答案 B 【五年高考】 考点一 化学反应速率 A 组 自主命题·北京卷题组 1.(2016 北京理综,8,6 分)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是( ) A.抗氧化剂 B.调味剂 C.着色剂 D.增稠剂 答案 A 2.(2014 北京理综,12,6 分)一定温度下,10mL0.40mol/LH2O2 溶液发生催化分解。不同时刻测得 生成 O2 的体积(已折算为标准状况)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 下列叙述不正确．．．的是(溶液体积变化忽略不计)( ) A.0~6min 的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol/(L·min) B.6~10min 的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10-2mol/(L·min) C.反应至 6min 时,c(H2O2)=0.30mol/L D.反应至 6min 时,H2O2 分解了 50% 答案 C 3.(2018 北京理综,27 节选)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化 与存储。过程如下: (3)I-可以作为水溶液中 SO2 歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。 ⅰ.SO2+4I-+4H+ S↓+2I2+2H2O ⅱ.I2+2H2O+_____ _______+_________+2I- (4)探究ⅰ、ⅱ反应速率与 SO2 歧化反应速率的关系,实验如下:分别将 18mLSO2 饱和溶液加入到 2mL 下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2 易溶解在 KI 溶液中) 序 号 A B C D 试 剂 组 成 0.4mol·L-1KI amol·L-1KI 0.2mol·L-1H2SO4 0.2mol·L-1H2SO4 0.2mol·L-1KI 0.0002molI2 实 验 现 象 溶液变黄,一段时 间后出现浑浊 溶液变黄,出现浑 浊较 A 快 无明显现象 溶液由棕褐色很快褪色,变成黄 色,出现浑浊较 A 快 ①B 是 A 的对比实验,则 a=______。 ②比较 A、B、C,可得出的结论是____________________________________________________。 ③实验表明,SO2 的歧化反应速率 D>A。结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原 因:______________________________________________。 答案 (3)SO2 SO4 2− 4H+ (4)①0.4 - 9 - ②I-是 SO2 歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但 H+可以加快歧化反应速率 ③反应ⅱ比ⅰ快;D 中由反应ⅱ产生的 H+使反应ⅰ加快 B 组 统一命题、省(区、市)卷题组 4.(2018 江苏单科,10,2 分)下列说法正确的是( ) A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 B.反应 4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应 C.3molH2 与 1molN2 混合反应生成 NH3,转移电子的数目小于 6×6.02×1023 D.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快 答案 C 5.(2017 江苏单科,10,2 分)H2O2 分解速率受多种因素影响。实验测得 70℃时不同条件下 H2O2 浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( ) A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2 浓度越小,其分解速率越快 B.图乙表明,其他条件相同时,溶液 pH 越小,H2O2 分解速率越快 C.图丙表明,少量 Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2 分解速率越快 D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对 H2O2 分解速率的影响大 答案 D 6.(2014 课标Ⅰ,9,6 分)已知分解 1molH2O2 放出热量 98kJ。在含少量 I-的溶液中,H2O2 分解的机 理为 H2O2+I- H2O+IO- 慢 H2O2+IO- H2O+O2+I- 快 下列有关该反应的说法正确的是( ) A.反应速率与 I-浓度有关 B.IO-也是该反应的催化剂 C.反应活化能等于 98kJ·mol-1 D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2) 答案 A 7.(2019 课标Ⅰ,28,14 分)水煤气变换[CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主 要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题: (1)Shibata 曾做过下列实验:①使纯 H2 缓慢地通过处于 721℃下的过量氧化钴 CoO(s),氧化钴 部分被还原为金属钴 Co(s),平衡后气体中 H2 的物质的量分数为 0.0250。②在同一温度下用 CO 还原 CoO(s),平衡后气体中 CO 的物质的量分数为 0.0192。 - 10 - 根据上述实验结果判断,还原 CoO(s)为 Co(s)的倾向是 CO___________H2(填“大于”或“小 于”)。 (2)721℃时,在密闭容器中将等物质的量的 CO(g)和 H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应, 则平衡时体系中 H2 的物质的量分数为_______(填标号)。 A.<0.25 B.0.25 C.0.25~0.50 D.0.50 E.>0.50 (3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程, 如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。 可知水煤气变换的ΔH______0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化 能)E 正=_____eV,写出该步骤的化学方程式___________________________________。 (4)Shoichi 研究了 467℃、489℃时水煤气变换中 CO 和 H2 分压随时间变化关系(如下图所示), 催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的pH2O和 pCO 相等、pCO2和pH2相等。 计算曲线 a 的反应在 30~90min 内的平均速率