2019届高考化学二轮复习化学反应速率和化学平衡作业

2019届高考化学二轮复习化学反应速率和化学平衡作业

专题限时集训(八)　化学反应速率和化学平衡 ‎(限时：45分钟)‎ ‎1．(2014·全国卷Ⅱ)在容积为‎1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；‎100 ℃‎时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________。‎ ‎(2)‎100 ℃‎时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。‎ ‎①T________‎100 ℃‎(填“大于”或“小于”)，判断理由是 ‎_________________________________________________________。‎ ‎②列式计算温度T时反应的平衡常数K2＝________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是__________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)随温度升高，混合气体的颜色变深，说明升温平衡向正反应方向移动，ΔH＞0。在0～60 s时段，v(N2O4)＝＝＝0.001 0 mol·L－1·s－1；平衡常数K1＝＝＝0.36 mol·L－1。‎ ‎(2)当温度由‎100 ℃‎变为T时，N2O4的浓度降低，“三段式”如下：‎ ‎　　　　　　 N2O4(g)　　　　2NO2(g)‎ ‎100 ℃‎平衡时　　0.040 mol·L－1　　0.120 mol·L－1‎ 温度T时变化　 0.020 mol·L－1　　0.040 mol·L－1‎ 温度T平衡时　 0.020 mol·L－1　　0.160 mol·L－1‎ 由于温度变为T时平衡向N2O4浓度减小的方向移动，即向吸热方向移动，故温度升高，所以T＞‎100 ℃‎。当再次达到平衡时，平衡常数K2＝＝≈1.3 mol·L－1。‎ ‎(3)温度不变，将反应容器的容积减少一半，压强增大，平衡向气体分子数减小的方向(即逆反应方向)移动。‎ ‎【答案】　(1)大于　0.001 0　0.36 mol·L－1‎ ‎(2)①大于 反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高 ‎②≈1.3 mol·L－1‎ ‎(3)逆反应　对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动 ‎2．为了研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，某同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量锌粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。‎ 实验混合溶液 A B C D E F ‎4 mol·L－1‎ H2SO4/mL ‎30‎ V1‎ V2‎ V3‎ V4‎ V5‎ 饱和CuSO4溶液/mL ‎0‎ ‎0.5‎ ‎2.5‎ ‎5‎ V6‎ ‎20‎ H2O/mL V7‎ V8‎ V9‎ V10‎ ‎10‎ ‎0‎ 请完成此实验设计，其中：V1＝________，V6＝________，V9＝________。‎ ‎【解析】　因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得各组实验中加入水的体积分别为V7＝20 mL、V8＝19.5 mL、V9＝17.5 mL、V10＝15 mL，实验E中加入的硫酸铜溶液的体积V6＝10 mL。‎ ‎【答案】　30　10　17.5‎ ‎3．(1)设反应Ⅰ.Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)　ΔH＝Q1的平衡常数为K1，反应Ⅱ.Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)　ΔH＝Q2的平衡常数为K2，在不同温度下，K1、K2的值如表：‎ 温度/K K1‎ K2‎ ‎973‎ ‎1.47‎ ‎2.38‎ ‎1 173‎ ‎2.15‎ ‎1.67‎ ‎①由表中数据推断，反应Ⅰ是________(填“放”或“吸”)热反应。‎ ‎②现有反应Ⅲ.H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝Q3的平衡常数为K3，根据反应Ⅰ与Ⅱ推导出K1、K2、K3的关系式K3＝________，该反应Ⅲ为________(填“放”或“吸”)热反应。‎ ‎(2)高温热分解法可制取单质硫。已知：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)。在容积为‎2 L的密闭容器中充入10 mol H2S，H2S分解转化率随温度变化的曲线如图所示。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b为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。则‎985 ℃‎时H2S按上述反应分解的平衡常数K＝______；随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因是_________________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ 上述反应中，正反应速率为v正＝K正x2(H2S)，逆反应速率为v逆＝K逆x2(H2)·x(S2)，其中K正、K逆为速率常数，则K逆＝________(以K和K正表示)。‎ ‎(3)在容积固定的密闭容器中，起始时充入0.2 mol SO2,0.1 mol O2，反应体系起始总压强为0.1 MPa，反应在一定温度下达到平衡时，SO2的转化率为90%，该反应的压强平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算；分压＝总压×物质的量分数)。‎ ‎【解析】　(1)①升温，K增大，平衡右移，所以该反应为吸热反应。‎ ‎②K1＝，K2＝ ＝＝K3‎ 根据K3＝，由表中数据可知：‎ ‎973 K时，K3＝，‎ ‎1 173 K时，K3＝ 升温，K3增大，所以该反应为吸热反应。‎ ‎(2)　　　　　 2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)‎ 起始/(mol·L－1)　5　　　　　0　　　　0‎ 转化/(mol·L－1)　2　　　　　2　　　　1‎ 平衡/(mol·L－1)　3　　　　　2　　　　1‎ K＝≈0.44‎ 由于平衡时v正＝v逆，所以 K正·x2(H2S)＝K逆·x2(H2)·x(S2)‎ K＝＝，即K逆＝。‎ ‎(3)　　　　2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)‎ 起始/mol　　0.2　　　0.1　　　　0‎ 转化/mol　　0.18　　 0.09　　　0.18‎ 平衡/mol　　0.02　　 0.01　　　0.18‎ 根据＝得 p(平)＝＝ MPa p(SO3)＝×＝0.06 MPa p(SO2)＝×＝ MPa p(O2)＝×＝ MPa Kp＝＝ ‎＝2.43×104。‎ ‎【答案】　(1)①吸　②　吸 ‎(2)0.44　温度升高，反应速率加快，达到平衡所用时间缩短　 ‎(3)2.43×104‎ ‎4．CO和H2被称为合成气，可以合成很多有机物，用合成气合成甲醛的过程如下：‎ ‎①H2(g)＋CO(g)HCHO(g)　ΔH1＝a kJ/mol(主反应)‎ ‎②2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)　ΔH2＝b kJ/mol(副反应)‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)根据上述反应，甲醛催化加氢的热化学方程式为_____________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(2)根据上述反应，合成甲醛的适合的操作条件为______________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(3)‎300 ℃‎时，在容积为‎1 L的密闭容器中加入2 mol H2和2 mol CO，随着反应的进行HCHO蒸气的体积分数如图所示。‎ ‎①0～30 min内，用H2表示该反应的平均反应速率为________mol/(L·min)，该温度下合成甲醛反应的平衡常数为________，H2的转化率为________(结果保留三位有效数字)。‎ ‎②若达到平衡后再通入1 mol CO和1 mol H2，再次达到平衡时，CO的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎③若升高温度，该反应的平衡常数减小，则a________0(填“>”或“<”)。‎ ‎【解析】　(1)根据盖斯定律，由②式－①式即可得甲醛催化加氢的热化学方程式。‎ ‎(2)根据题给反应，合成甲醇的反应中CO和H2的化学计量数之比为1∶2，合成甲醛的反应中CO和H2的化学计量数之比为1∶1，故需控制反应物的物质的量之比为1∶1，由于合成甲醛的温度为‎300 ℃‎，合成甲醇的温度为‎400 ℃‎，故需控制反应温度为‎300 ℃‎。‎ ‎(3)①设0～30 min内，H2的转化浓度为x mol·L－1，则 H2(g)＋CO(g)HCHO(g)‎ 起始浓度/(mol·L－1)　2　　　2　　　　　　0‎ 转化浓度/(mol·L－1)　x　　　x　　　　 　x 平衡浓度/(mol·L－1)　2－x　 2－x　　　 　x ‎30 min时，HCHO的体积分数为×100%＝75%，解得x＝，故0～30 min内H2的平均反应速率为≈0.057 1 mol/(L·min)，此温度下该反应的平衡常数K＝＝21，H2的转化率为×100%≈85.7%。‎ ‎②恒温恒容时，再通入1 mol H2和1 mol CO，相当于加压，平衡向正反应方向移动，故CO的转化率增大。‎ ‎③升高温度，平衡常数减小，说明平衡逆向移动，故正反应为放热反应，则a<0。‎ ‎【答案】　(1)H2(g)＋HCHO(g)CH3OH(g)　ΔH＝(b－a) kJ/mol ‎(2)控制H2和CO的物质的量之比为1∶1，控制反应温度为‎300 ℃‎ ‎(3)①0.057 1　21　85.7%　②增大　③<‎ ‎5．(2018·唐山质检)CO、CO2‎ 是火力发电厂释放出的主要尾气，为减少对环境造成的影响，发电厂试图采用以下方法将其资源化利用，重新获得燃料或重要工业产品。‎ ‎(1)CO与Cl2在催化剂的作用下合成光气(COCl2)。某温度下，向‎2 L的恒容密闭容器中投入一定量的CO和Cl2，在催化剂的作用下发生反应：CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1。反应过程中测定的部分数据如表：‎ t/min n(CO)/mol n(Cl2)/mol ‎0‎ ‎1.20‎ ‎0.60‎ ‎1‎ ‎0.90‎ ‎2‎ ‎0.80‎ ‎4‎ ‎0.20‎ ‎①反应在0～2 min内的平均速率v(COCl2)＝________mol·L－1·min－1。‎ ‎②在2 min～4 min间，v(Cl2)正________(填“＞”“＝”或“＜”)v(Cl2)逆，该温度下反应的平衡常数K＝________。‎ ‎③已知X、L可分别代表温度或压强，如图1表示L一定时，CO的转化率随X的变化关系。‎ 图1‎ X代表的物理量是________；a________0(填“＞”“＝”或“＜”)。‎ ‎(2)在催化剂作用下NO和CO反应转化为无毒气体：2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－748 kJ·mol－1。‎ 一定条件下，单位时间内不同温度下测定的氮氧化物转化率如图2所示。温度高于710 K时，随温度的升高氮氧化物转化率降低的原因可能是_________________________________________________________。‎ 图2‎ ‎【解析】　(1)①由题表中数据可知，0～2 min内Δn(CO)＝1.20 mol－0.80 mol＝0.40 mol，由化学方程式可知Δn(COCl2)＝Δn(CO)＝0.40 mol，则v(COCl2)＝＝0.10 mol·L－1·min－1。②0～4 min内，n(Cl2)反应＝0.60 mol－0.20 mol＝0.40 mol，由化学方程式可知n(CO)反应＝n(Cl2)反应＝0.40 mol，故4 min时n(CO)＝1.20 mol－0.40 mol＝0.80 mol，与2 min时CO的物质的量相等，则该反应在2 min、4 min时均处于平衡状态，在2 min～4 min间v(Cl2)正＝v(Cl2)逆，由化学方程式可知，平衡时n(COCl2)＝0.40 mol，则该温度下反应的平衡常数K＝＝＝‎5 L·mol－1。③该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，CO的转化率增大，而题图1中随X的逐渐增大，CO的平衡转化率降低，平衡逆向移动，则X表示温度，该反应的正反应为放热反应，故a＜0。(2)当温度升高到710 K时，单位时间内反应达到平衡，由于该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物转化率降低。‎ ‎【答案】　(1)①0.10　②＝　5(或‎5 L·mol－1)　③温度　＜‎ ‎(2)温度升高到710 K时，反应达到平衡状态，该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氮氧化物转化率降低 ‎6．在两个容积均为‎1 L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入H2和CO2，在一定条件下发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如下图所示。‎ ‎(1)此反应的平衡常数表达式K＝________________________，‎ 若起始时氢气的浓度为2 mol·L－1，则P点对应温度下，K的值为________。‎ ‎(2)该反应的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0，判断的理由是_________________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(3)氢碳比：X________(填“＞”“＜”或“＝”)2.0。‎ ‎(4)在氢碳比为2.0时，Q点v(逆)________(填“＞”“＜”或“＝”)P点的v(逆)。‎ ‎【解析】　(1)由图可知，P点平衡时二氧化碳的转化率为0.50，＝2.0，因起始时氢气的浓度为2 mol·L－1，则二氧化碳的浓度为1 mol·L－1，则二氧化碳的浓度变化量为0.5 mol·L－1，则：‎ ‎　　　 2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)‎ ：　1　　　2　　　　　0　　　 0‎ ：　0.5　　1.5　　 　0.25　　　　1‎ ：　0.5　　0.5　　　 0.25　　　　1‎ 平衡常数K＝＝＝64。(2)由题图可知，氢碳比不变时，温度升高CO2的平衡转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，故逆反应是吸热反应，则正反应为放热反应，ΔH＜0。(3)氢碳比[]越大，二氧化碳的转化率越大，故X＞2.0。(4)相同温度下，Q点二氧化碳的转化率小于平衡时的转化率，说明Q点未到达平衡，反应向正反应方向进行，逆反应速率增大，到P点平衡状态时不变，故在氢碳比为2.0时，Q点v(逆)小于P点的v(逆)。‎ ‎【答案】　(1)　64　(2)＜　温度升高CO2的平衡转化率减小，平衡逆向移动，故逆反应是吸热反应，正反应为放热反应　(3)＞　(4)＜‎ ‎7．(2018·昆明模拟)氯气是有机合成中的重要试剂，丙烯(CH2===CHCH3)和Cl2在一定条件下发生如下反应：CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，达平衡时Cl2的转化率如图所示(T1＜T2＜T3)：‎ ‎(1)该反应的ΔH________0(填“＞”或“＜”)。‎ ‎(2)下列措施能增大丙烯的平衡转化率的是________(填标号)。‎ A．降低温度 B．减小容器的体积 C．使用新型催化剂 D．及时从容器中移走氯化氢 ‎(3)T1时，在容积为‎5 L的密闭容器中充入0.15 mol丙烯和0.10 mol Cl2,10 min时达到平衡，则0～10 min内v(Cl2)为________mol·(L·min)－1，平衡常数K为________，保持温度不变，减小投料比，K值将________(填“增大”“减小”或“不变”)；若起始时向该容器中充入0.30 mol丙烯、0.20 mol Cl2、0.15 mol CH2===CHCH2Cl和0.30 mol HCl，判断反应进行的方向并说明理由_____________________________________。‎ ‎(4)上述反应在低于某温度时，CH2===CHCH2Cl的产率快速下降，可能的原因是____________(列举一条即可)。‎ ‎【解析】　(1)由题图可知，在投料比相同时，反应的温度越低，平衡时Cl2的转化率越高，即可判断该反应的正反应为放热反应，即ΔH＜0。(2)由于该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，可提高丙烯的平衡转化率，A项正确；该反应前后气体分子数不变，故减小容器的体积对平衡无影响，B项错误；使用新型催化剂，只能加快化学反应速率，但对化学平衡无影响，C项错误；及时从容器中移走HCl，减少了生成物浓度，平衡正向移动，可提高丙烯的平衡转化率，D项正确。(3)起始时丙烯和Cl2的物质的量之比为1.5∶1，结合题图可知投料比为1.5且温度为T1时，Cl2的平衡转化率为60%，根据三段式法可知达到平衡时消耗0.06 mol Cl2，则平衡时CH2===CHCH3、Cl2、CH2===CHCH2Cl、HCl的物质的量分别为0.09 mol、0.04 mol、0.06 mol和0.06 mol，则0～10 min内v(Cl2)＝‎ ＝0.001 2 mol·(L·min)－1，平衡常数K＝＝1。温度不变，平衡常数不变。若起始时向该容器中加入0.30 mol CH2===CHCH3、0.20 mol Cl2、0.15 mol CH2===CHCH2Cl和0.30 mol HCl，则Qc＝＝0.75＜1，即反应将正向进行。(4)丙烯中含有碳碳双键，在低于某温度时和Cl2发生加成反应，则CH2===CHCH2Cl的产率会快速下降。‎ ‎【答案】　(1)＜　(2)AD　(3)0.001 2　1　不变　向正反应方向进行，因为Qc＝0.75＜K(答案合理即可)　(4)丙烯与氯气发生了加成反应(答案合理即可)‎