2022年高考化學大二輪優(yōu)選習題 專題二 化學基本理論 專題突破練8 化學反應速率與化學平衡

2022年高考化學大二輪優(yōu)選習題 專題二 化學基本理論 專題突破練8 化學反應速率與化學平衡一、選擇題(本題包括8個小題,每小題8分,共64分)1.(2018福建廈門高三質檢)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-198 kJ·mol-1,在V2O5存在時,該反應的機理為V2O5+SO22VO2+SO3(快)4VO2+O22V2O5(慢)下列說法正確的是()A.反應速率主要取決于V2O5的質量B.VO2是該反應的催化劑C.逆反應的活化能大于198 kJ·mol-1D.增大SO2的濃度可顯著提高反應速率答案C解析由反應機理可得,V2O5是該反應的催化劑,反應速率與催化劑V2O5的質量有一定關系,但主要取決于催化劑V2O5的表面積,故A、B都錯誤;H=正反應的活化能-逆反應的活化能=-198 kJ·mol-1,所以逆反應的活化能大于198 kJ·mol-1,故C正確;使用催化劑可以顯著提高反應速率,增大SO2的濃度可以提高反應速率(不是顯著提高),故D錯誤。2.(2018山東濟寧高三期末)將0.2 mol·L-1 KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等體積混合充分反應后,取混合液分別完成下列實驗,能說明溶液中存在化學平衡2Fe3+2I-2Fe2+I2的是()A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液變紅色B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黃色沉淀生成C.向混合液中滴入K3Fe(CN)6溶液,有藍色沉淀生成D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液變藍色答案A解析0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等體積混合,KI過量,向混合液中滴入KSCN溶液,溶液變紅色,說明溶液中仍含有Fe3+,能說明溶液中存在化學平衡2Fe3+2I-2Fe2+I2,故A項正確;由于KI過量,因此KI和AgNO3溶液產生黃色沉淀,不能說明溶液中存在I-,故B項錯誤;該反應生成Fe2+,向混合液中滴入K3Fe(CN)6溶液,有藍色沉淀生成,不能說明溶液中存在化學平衡2Fe3+2I-2Fe2+I2,故C項錯誤;該反應生成I2,向混合液中滴入淀粉溶液,溶液變藍色,不能說明溶液中存在化學平衡2Fe3+2I-2Fe2+I2,故D項錯誤。3.(2018河北定州中學高補質檢)反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一密閉容器中進行,下列說法或結論能夠成立的是()A.當v正(CO)=v正(H2)時,反應達平衡狀態(tài)B.其他條件不變僅將容器的體積縮小一半,再次平衡時H2O(g)的平衡濃度可能是原來的2.1倍C.保持體積不變,充入少量He使體系壓強增大,反應速率一定增大D.其他條件不變,適當增加C(s)質量會使平衡正向移動答案B解析正逆反應速率相等時達到平衡狀態(tài),故A項錯誤;其他條件不變僅將容器的體積縮小一半,平衡逆向移動,再次平衡時H2O(g)的平衡濃度可能是原來的2.1倍,故B項正確;保持體積不變,充入少量He使體系壓強增大,反應物濃度不變,反應速率不變,故C項錯誤;增加固體的質量,平衡不移動,故D項錯誤。4.(2018福建晉江季延中學高三檢測)在催化劑作用下用乙醇制乙烯,乙醇轉化率和乙烯選擇性(生成乙烯的物質的量與乙醇轉化的物質的量的比值)隨溫度、乙醇進料量(單位:mL·min-1)的關系如圖所示(保持其他條件相同)。在410440 溫度范圍內,下列說法不正確的是()A.當乙醇進料量一定時,隨乙醇轉化率增大,乙烯選擇性升高B.當乙醇進料量一定時,隨溫度的升高,乙烯選擇性不一定增大C.當溫度一定時,隨乙醇進料量增大,乙醇轉化率減小D.當溫度一定時,隨乙醇進料量增大,乙烯選擇性增大答案A解析根據(jù)圖像,當乙醇進料量一定時,隨乙醇轉化率增大,乙烯選擇性逐漸升高,但溫度高于430 時,乙烯選擇性逐漸降低,故A項錯誤,B項正確;根據(jù)題左圖,當溫度一定時,隨乙醇進料量增大,乙醇轉化率減小,故C項正確;根據(jù)題右圖,當溫度一定時,隨乙醇進料量增大,乙烯選擇性增大,故D項正確。5.(2018湖北襄陽第五中學高三模擬)碳熱還原制備氮化鋁的總反應化學方程式為Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)。在溫度、容積恒定的反應體系中,CO的濃度隨時間的變化關系如圖曲線甲所示。下列說法不正確的是()A.在不同時刻都存在關系:3v(N2)=v(CO)B.c點切線的斜率表示該化學反應在t時刻的瞬時速率C.從a、b兩點坐標可求得從a到b時間間隔內該化學反應的平均反應速率D.維持溫度、容積不變,若減少N2的物質的量進行反應,曲線甲將轉變?yōu)榍€乙答案D解析根據(jù)化學反應速率之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比分析,3v(N2)=v(CO),A項正確;c點處的切線的斜率是此時刻物質濃度除以此時刻時間,為一氧化碳的瞬時速率,B項正確;題給圖像中a、b點分別對應濃度和時間,因此從a、b兩點坐標可求得從a到b時間間隔內該化學反應的平均反應速率,C項正確;維持溫度、容積不變,若減少N2的物質的量進行反應,平衡逆向進行,達到新的平衡狀態(tài)與原來的平衡狀態(tài)不同,D項錯誤。6.(2018河北滄州教學質量監(jiān)測)某科研小組利用如下反應消除NO和CO的污染:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)H=x kJ·mol-1。T 時,在容積為2 L的恒容密閉容器中充入2 mol NO和2 mol CO,保持溫度不變,5 min末達到平衡狀態(tài),此時c(N2)=0.4 mol·L-1。下列說法中不正確的是()A.x<0B.(NO)=80%C.05 min內,v(CO)=0.16 mol·L-1·min-1D.保持溫度不變,若再向上述平衡體系中充入2 mol NO和2 mol CO,重新達到平衡時,c(N2)=0.8 mol·L-1答案D解析該反應S<0,若要使反應自發(fā)進行,則必須為放熱反應,故H<0,即x<0,故A項正確;5 min時達到平衡狀態(tài),c(N2)=0.4 mol·L-1,則n(N2)=0.4 mol·L-1×2 L=0.8 mol,根據(jù)方程式可知反應中n(NO)=n(CO)=1.6 mol,則NO的轉化率(NO)=×100%=80%,故B項正確;v(NO)=0.16 mol·L-1·min-1,故C項正確;5 min時達到平衡狀態(tài),n(NO)=n(CO)=(2-1.6) mol=0.4 mol,則平衡時c(NO)=c(CO)=0.2 mol·L-1,又因為c(N2)=0.4 mol·L-1,c(CO2)=0.8 mol·L-1,所以該反應的平衡常數(shù)K=。保持溫度不變,再充入2 mol NO和2 mol CO,平衡向右移動,假設重新達平衡時,c(N2)=0.8 mol·L-1,則平衡轉化率不變,各物質的濃度分別為c(NO)=c(CO)=0.4 mol·L-1,c(CO2)=1.6 mol·L-1,則Qc=K,故假設不成立,即重新達到平衡時c(N2)0.8 mol·L-1時,此時反應正向進行,達到新平衡時,c(N2)>0.8 mol·L-1,故D項錯誤。7.(2018天津耀華中學高三月考)T 時,在一固定容積的密閉容器中發(fā)生反應:A(g)+B(g)C(s)H<0,按照不同配比充入A、B,達到平衡時容器中A、B濃度變化如圖中曲線(實線)所示,下列判斷正確的是()A.T 時,該反應的平衡常數(shù)值為4B.c點沒有達到平衡,此時反應向逆反應方向進行C.若c點為平衡點,則此時容器內的溫度高于T D.T 時,直線cd上的點均為平衡狀態(tài)答案C解析根據(jù)平衡常數(shù)的表達式,K=,故A項錯誤;c點沒有達到平衡,若要達到平衡,應向d點移動,A、B的濃度降低,說明平衡向正反應方向移動,故B項錯誤;如果c點達到平衡,此時的平衡常數(shù)小于T 時的平衡常數(shù),說明平衡向逆反應方向移動,即升高溫度,C項正確;平衡常數(shù)只受溫度的影響,與濃度、壓強無關,因此曲線ab是平衡線,D項錯誤。8.如圖所示,向A、B中均充入1 mol X、1 mol Y,起始時A、B的體積都等于1 L。在同溫、同壓和催化劑存在的條件下,關閉活塞K,使兩容器中都發(fā)生反應X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g)H<0,達平衡時,A的體積為1.4 L。下列說法錯誤的是()A.兩容器中的反應分別達到平衡時,反應物X的反應速率:v(B)>v(A)B.A容器中X的轉化率為80%C.平衡時的壓強:pA<pBD.平衡時Y的體積分數(shù):A>B答案D解析A為恒壓過程,B為恒容過程,該反應為氣體體積增大的反應,反應過程中B的壓強大于A,反應物X的反應速率:v(B)>v(A),故A正確;A中達到平衡時混合氣體的物質的量為1.4×2 mol=2.8 mol,增多0.8 mol,根據(jù)反應X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g),每有1 mol X參加反應,生成物增多1 mol,現(xiàn)增多0.8 mol,則反應了0.8 mol X,故A容器中X的轉化率為80%,故B正確;A為恒壓過程,B為恒容過程,該反應為氣體體積增大的反應,反應過程中B的壓強大于A,平衡時的壓強:pA<pB,故C正確;A為恒壓過程,B為恒容過程,該反應為氣體體積增大的反應,反應過程中B的壓強大于A,A中正向進行的程度大于B,平衡時Y的體積分數(shù):A<B,故D錯誤。二、非選擇題(本題包括2個小題,共36分)9.(2018山東濟南第一中學高三月考)(18分)氫氣是一種新型的綠色能源,又是一種重要的化工原料。以生物材質(以C計)與水蒸氣反應制取H2是一種低耗能、高效率的制H2方法。該方法由氣化爐制造H2和燃燒爐再生CaO兩步構成。氣化爐中涉及的反應為:.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1;.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2;.CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)K3。(1)該工藝制H2總反應可表示為C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),其反應的平衡常數(shù)K=(用K1、K2、K3的代數(shù)式表示)。在2 L的密閉容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是。 a.容器內混合物的質量不變b.H2與H2O(g)的物質的量之比不再變化c.混合氣體的密度不再變化d.形成a mol HH鍵的同時斷裂2a mol HO鍵(2)對于反應,不同溫度和壓強對H2產率的影響如下表。壓強溫度p1/MPap2/MPa500 45.6%51.3%700 67.8%71.6%由表中數(shù)據(jù)判斷:p1(填“>”“<”或“=”)p2。 下列圖像正確的是。 (3)已知反應的H=-41.1 kJ·mol-1,CO鍵、OH鍵、HH鍵的鍵能分別為803 kJ·mol-1,464 kJ·mol-1、436 kJ·mol-1,則CO中碳氧鍵的鍵能為 kJ·mol-1。 (4)對于反應,若平衡時再充入CO2,使其濃度增大到原來的2倍,則平衡向(填“正反應”或“逆反應”)方向移動;當重新平衡后,CO2的濃度(填“變大”“變小”或“不變”)。 答案(1)K1·K2·K3bc(2)>BD(3)1 072.9(4)正反應不變解析(1)根據(jù)題意,反應、相加可得反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),則該反應的平衡常數(shù)K=K1·K2·K3;根據(jù)質量守恒定律,容器內混合物的質量始終不變,不能判斷達到平衡狀態(tài),a錯誤;H2與H2O(g)的物質的量之比不再變化,說明正逆反應速率相等,能夠判斷達到了平衡狀態(tài),b正確;C為固體,反應后氣體的質量增大,容器的體積不變,則混合氣體的密度不再變化,能夠判斷達到了平衡狀態(tài),c正確;形成a mol HH鍵的同時斷裂2a mol HO鍵描述的都是正反應速率,不能判斷達到了平衡狀態(tài),d錯誤;(2)根據(jù)反應.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1,相同溫度條件下,減小壓強,平衡正向移動,氫氣的產率增大,因此p1>p2;減小壓強,平衡正向移動,與圖像不符,A項錯誤;根據(jù)表格數(shù)據(jù),升高溫度,氫氣的產率增大,說明平衡正向移動,與圖像吻合,B項正確;升高溫度,平衡正向移動,水的含量減少,降低壓強,平衡正向移動,水的含量減少,與圖像不符,C項錯誤;升高溫度,平衡正向移動,平衡常數(shù)增大,與圖像吻合,D項正確。(3)設CO中碳氧鍵的鍵能為x kJ·mol-1,反應.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的H=-41.1 kJ·mol-1=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=(x+464×2) kJ·mol-1-(803×2+436) kJ·mol-1,解得x=1 072.9;(4)反應.CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s),若平衡時再充入CO2,使其濃度增大到原來的2倍,相當于增大壓強,平衡正向移動;溫度不變,平衡常數(shù)不變,K=,則重新平衡后,CO2濃度不變。10.(2018安徽六安示范高中聯(lián)盟高三期末)(18分)汽車尾氣中的主要污染物是NO和CO。為減輕大氣污染,人們提出通過以下反應來處理汽車尾氣:(1)T 下,在一容積不變的密閉容器中,通入一定量的NO和CO,用氣體傳感器測得不同時間時NO和CO的濃度如下表:時間/s012345c(NO)/10-4 mol·L-110.04.50c11.501.001.00c(CO)/10-3 mol·L-13.603.05c22.752.702.70則c2較合理的數(shù)值為(填字母標號)。 A.4.20B.4.00C.2.95D.2.85(2)將不同物質的量的H2O(g)和CO(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中,進行反應H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):實驗組溫度/起始量/mol平衡量/mol達到平衡所需的時間/minH2OCOCOH2650242.41.65900121.60.43900abcd1若a=2,b=1,則c=,三組實驗對應平衡常數(shù)的關系K()K()K()(填“>”“<”或“=”)。 (3)控制反應條件,CO和H2可以用來合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化學方程式為3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同條件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡轉化率隨氫碳比的變化如圖所示:合成二甲醚的最佳氫碳比為。 甲醇使用不當會導致污染,可用電解法消除這種污染。其原理是電解CoSO4、稀硫酸和CH3OH的混合溶液,將Co2+氧化為Co3+,Co3+再將CH3OH氧化成CO2,Co3+氧化CH3OH的離子方程式為 。 答案(1)D(2)0.6>=(3)1.06Co3+CH3OH+H2OCO2+6Co2+6H+解析(1)由表中數(shù)據(jù)可知4 s時反應達到平衡,13 s內CO濃度變化量為3.05×10-3 mol·L-1-2.75×10-3 mol·L-1=3×10-4 mol·L-1,該2 s內平均每秒內變化量為1.5×10-4 mol·L-1,隨反應進行反應速率減小,該2 s中前1 s內CO濃度變化量應大于1.5×10-4 mol·L-1,則2 s時CO的濃度小于3.05×10-3 mol·L-1-1.5×10-4 mol·L-1=2.9×10-3 mol·L-1,故2 s時CO的濃度應介于2.75×10-32.9×10-3 mol·L-1之間,選項中只有2.85×10-3 mol·L-1符合。(2)由實驗組數(shù)據(jù),根據(jù)“三段式”:H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)初始濃度/(mol·L-1)0.5100轉化濃度/(mol·L-1)0.20.20.20.2平衡濃度/(mol·L-1)0.30.80.20.2可得900 時該反應的平衡常數(shù)K=在實驗中,當a=2,b=1時,根據(jù)“三段式”:H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)初始濃度/(mol·L-1)10.500轉化濃度/(mol·L-1)0.5-0.5-平衡濃度/(mol·L-1)0.5+根據(jù)轉化關系可得0.5-,則d=1-c,根據(jù)相同溫度下平衡常數(shù)相等可得,解得c=0.6;650 時根據(jù)“三段式”可得H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)初始濃度/(mol·L-1)1200轉化濃度/(mol·L-1)0.80.80.80.8平衡濃度/(mol·L-1)0.21.20.80.8則平衡常數(shù)K=,又因為平衡常數(shù)只與溫度有關,則三組實驗對應平衡常數(shù)的關系K()>K()=K()。(3)根據(jù)圖像可知氫碳比為1.0時合成二甲醚的轉化率最高,則合成二甲醚的最佳氫碳比為1.0。根據(jù)電子得失守恒、原子守恒以及電荷守恒可知Co3+氧化CH3OH的離子方程式為6Co3+CH3OH+H2OCO2+6Co2+6H+。