版高考化学大一轮复习 第7章 化学反应的方向限度与速率练习鲁科版共4套35页.docx
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2020版高考化学大一轮复习第7章化学反应的方向限度与速率4第2节化学平衡移动原理及应用检测鲁科版
2020版高考化学大一轮复习第7章化学反应的方向限度与速率6第3节化学反应速率工业合成氨检测鲁科版
2020版高考化学大一轮复习第7章化学反应的方向限度与速率9章末综合检测七鲁科版
第1节化学反应的方向和限度
[课后达标检测]
一、选择题
1.分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是( )
A.2N2(g)+O2(g)===2N2O(g) ΔH=163kJ·mol-1
B.Ag(s)+
Cl2(g)===AgCl(s) ΔH=-127kJ·mol-1
C.HgO(s)===Hg(l)+
O2(g) ΔH=91kJ·mol-1
D.H2O2(l)===
O2(g)+H2O(l) ΔH=-98kJ·mol-1
解析:
选D。
反应能自发进行的前提条件是反应的ΔH-TΔS<0,温度的变化可能使ΔH-TΔS的符号发生变化。
对于A项,ΔH>0,ΔS<0,在任何温度下,都有ΔH-TΔS>0,即任何温度下,反应都不能自发进行;对于B项,ΔH<0,ΔS<0,在较低温度下,ΔH-TΔS<0,即较低温度时反应能自发进行;对于C项,ΔH>0,ΔS>0,若使反应自发进行,即ΔH-TΔS<0,必须升高温度,即反应只有在较高温度时能自发进行;对于D项,ΔH<0,ΔS>0,在任何温度下,都有ΔH-TΔS<0,即在任何温度下反应均能自发进行。
2.对于可逆反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),其化学平衡常数的表达式为( )
A.K=
B.K=
C.K=
D.K=
解析:
选D。
纯固体和纯液体的浓度均为常数,故不能出现在平衡常数表达式中。
3.实验室用4molSO2与2molO2进行下列反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.64kJ·mol-1,当放出314.624kJ热量时,SO2的转化率为( )
A.40%B.50%
C.80%D.90%
解析:
选C。
根据放出314.624kJ的热量可知参加反应的SO2的物质的量为
×2=3.2mol,故SO2的转化率为
×100%=80%。
4.(2019·唐山模拟)下列关于平衡常数K的说法中,正确的是( )
A.在任何条件下,化学平衡常数是一个恒定值
B.改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K
C.平衡常数K只与温度有关,与反应物浓度、压强无关
D.从平衡常数K的大小不能推断一个反应进行的程度
解析:
选C。
A.化学平衡常数受温度影响,温度变化,化学平衡常数发生变化,错误;B.浓度不影响化学平衡常数,错误;C.平衡常数K只与温度有关,反应物浓度、压强不影响化学平衡常数,正确;D.平衡常数越大,反应进行的程度越大,可逆程度越小,从平衡常数K的大小可以推断一个反应进行的程度,错误。
5.(教材改编题)在一定条件下,向密闭容器中充入30mLCO和20mL水蒸气,使其反应,当反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到平衡时,水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等,则下列叙述错误的是( )
A.平衡后CO的体积分数为40%
B.平衡后CO的转化率为25%
C.平衡后水的转化率为50%
D.平衡后混合气体的平均相对分子质量为24
解析:
选B。
利用“三段式”解答:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始/mL 30 20 0 0
改变/mL xxxx
平衡/mL 30-x20-xxx
由题意知20-x=x⇒x=10(mL),则平衡后CO的转化率为
×100%=33.3%。
6.在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB,发生反应:
2A(g)+B(g)3C(g)+D(s),达到平衡时,C的浓度为1.2mol·L-1,维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度还是1.2mol·L-1的是( )
A.1molA+0.5molB+1.5molC+0.1molD
B.3molC+0.5molD
C.2molA+1molB+1molD
D.0.5molA+0.25molB+2.25molC
解析:
选C。
反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(s),D为固体,D的量不影响平衡移动;在恒温恒容下,经过不同途径达到平衡后,C的浓度仍为1.2mol·L-1,说明与原平衡互为等效平衡,按化学计量数转化到方程式的左边,只要满足n(A)=2mol,n(B)=1mol即可。
由于D的物质的量为0.1mol,按方程式的化学计量数转化到左边,可得1.2molA、0.6molB和1.2molC,与原平衡不互为等效平衡,A项错误;开始加入3molC和0.5molD,将0.5molD按化学计量数转化到左边可得1molA、0.5molB和1.5molC,与原平衡不互为等效平衡,B项错误;由于D为固体,不影响化学平衡,所以反应后与原平衡互为等效平衡,C项正确;没有加入D物质,无法建立等效平衡,D项错误。
7.(2019·西安铁一中学质检)O3是一种很好的消毒剂,具有高效、洁净、方便、经济等优点。
O3可溶于水,在水中易分解,产生的O为游离氧原子,有很强的杀菌消毒能力。
常温常压下发生的反应如下:
反应① O3O2+O ΔH>0 平衡常数为K1;
反应② O+O32O2 ΔH<0 平衡常数为K2;
总反应:
2O33O2 ΔH<0 平衡常数为K。
下列叙述正确的是( )
A.降低温度,总反应的平衡常数K减小
B.K=K1+K2
C.适当升温,可提高消毒效率
D.增大压强,K2减小
解析:
选C。
降低温度,总反应平衡向右移动,K增大,A项错误;K1=
,K2=
,K=
=K1·K2,B项错误;升高温度,反应①平衡向右移动,[O]增大,可提高消毒效率,C项正确;对于给定的反应,平衡常数只与温度有关,D项错误。
8.铁的氧化物可用于脱除煤气中的H2S,反应原理如下:
Fe3O4(s)+3H2S(g)+H2(g)3FeS(s)+4H2O(g)①
Fe2O3(s)+2H2S(g)+H2(g)2FeS(s)+3H2O(g)②
FeO(s)+H2S(g)FeS(s)+H2O(g)③
温度与平衡常数的关系如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.上述反应均为吸热反应
B.压强越大,H2S脱除率越高
C.温度越高,H2S脱除率越高
D.相同温度、相同物质的量的三种铁的氧化物中,Fe3O4脱除H2S的效果最好
解析:
选D。
温度越高,平衡常数越小,说明正反应为放热反应,则温度越高,H2S的脱除率越低,A、C两项错误;题中三个反应均是气体体积不变的反应,增大压强,平衡不移动,H2S脱除率不变,B项错误。
9.一定条件下合成乙烯:
6H2(g)+2CO2(g)CH2===CH2(g)+4H2O(g)
已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图,下列说法不正确的是( )
A.该反应的逆反应为吸热反应
B.平衡常数:
KM>KN
C.生成乙烯的速率:
v(N)一定大于v(M)
D.当温度高于250℃,升高温度,催化剂的催化效率降低
解析:
选C。
升高温度CO2的平衡转化率降低,说明平衡逆向移动,则逆反应为吸热反应,A正确;该反应的正反应是放热反应,升温平衡常数减小,B正确;化学反应速率随温度的升高而加快,催化剂在250℃时催化活性最高,温度继续升高,其催化效率降低,所以v(N)有可能小于v(M),C错误,D正确。
二、非选择题
10.已知:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=Q,其平衡常数随温度变化如下表所示:
温度/℃
400
500
850
平衡常数
9.94
9
1
请回答下列问题:
(1)上述反应的化学平衡常数表达式为_________________________________。
该反应的Q________0(填“>”或“<”)。
(2)850℃时在体积为10L的反应器中,通入一定量的CO和H2O(g),发生上述反应,CO和H2O(g)的物质的浓度变化如图所示,则0~4min平均反应速率v(CO)=________________。
(3)若反应在500℃时进行,且CO、H2O(g)的起始浓度均为0.020mol·L-1,该条件下,CO的最大转化率为________。
(4)若反应在850℃时进行,设起始时CO和H2O(g)共为1mol,其中H2O(g)的体积分数为x,平衡时CO的转化率为y,试推导y随x变化的函数关系式为________。
解析:
(1)可逆反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数表达式K=
。
由表中数据可知,温度越高,平衡常数越小,故正反应为放热反应。
(2)v(CO)=
=0.03mol·L-1·min-1。
(3)500℃时平衡常数为9,设CO最多能转化amol·L-1,则
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始/(mol·L-1):
0.020 0.020 0 0
转化/(mol·L-1):
aaaa
平衡/(mol·L-1):
0.020-a0.020-aaa
则有
=9,解得a=0.015,则CO的最大转化率为
×100%=75%。
(4) CO(g) + H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始:
1-xx0 0
转化:
y(1-x)y(1-x)y(1-x)y(1-x)
平衡:
1-x-y+xyx-y+xyy(1-x)y(1-x)
则有
=1,解得y=x。
答案:
(1)K=
<
(2)0.03mol·L-1·min-1 (3)75% (4)y=x
11.(2019·云南模拟)一定量的CO2与足量的C在恒容密闭容器中发生反应:
C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH。
回答下列问题:
(1)燃烧热指在25℃时,1mol可燃物充分燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。
已知C和CO的燃烧热分别为393kJ·mol-1、283kJ·mol-1,则上述反应的ΔH=________。
(2)若反应进行到10s时,测得容器内的密度增大了2.4g·L-1,则10s内用CO表示的平均反应速率为______________。
(3)若将反应容器改为容积可变的恒压密闭容器,压强为pkPa,平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示:
①650℃时CO2的平衡转化率为________。
②T1℃的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数);该温度下达到平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体,则平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动,原因是____________________。
③已知:
Kp=Kc(RT)Δυ,其中R=8.314L·kPa·mol-1·K-1,Δυ=气态产物的化学计量数之和-气态反应物的化学计量数之和。
若该反应的
的值为9976.8,则此时的热力学温度为________K。
解析:
(1)由燃烧热可写出热化学方程式①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393kJ·mol-1,②CO(g)+
O2(g)===CO2(g) ΔH=-283kJ·mol-1。
根据盖斯定律,由①-②×2可得热化学方程式C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH=173kJ·mol-1。
(2)假设容器体积为VL,则容器内气体密度增大2.4g·L-1,说明有2.4VgC发生反应,则v(CO)=
=0.04mol·L-1·s-1。
(3)①650℃时,平衡时CO2的体积分数为60%,设其物质的量为0.6mol,则平衡时CO的物质的量为0.4mol,起始时CO2的物质的量为0.6mol+
×0.4mol=0.8mol,故CO2的平衡转化率为
×100%=25%。
②T1℃时,平衡时CO和CO2的体积分数相等,其平衡分压均为0.5pkPa,则此时的平衡常数为Kp=
=0.5pkPa。
③该反应的Δυ=1,则T=
=
=1200(K)。
答案:
(1)173kJ·mol-1
(2)0.04mol·L-1·s-1 (3)①25% ②0.5pkPa 不 Qp=Kp ③1200
12.(2019·长沙一模)为有效控制雾霾,各地积极采取措施改善大气质量。
研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物含量显得尤为重要。
Ⅰ.氮氧化物研究
(1)一定条件下,将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生反应:
2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列各项能说明该反应达到平衡状态的是________。
a.体系压强保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.NO和O2的物质的量之比保持不变
d.每消耗1molO2,同时生成2molNO2
(2)在T1、T2温度下,一定量的NO发生分解反应时N2的体积分数随时间变化如图所示,根据图像判断反应N2(g)+O2(g)2NO(g)的ΔH________(填“>”或“<”)0。
Ⅱ.碳氧化物研究
体积可变(活塞与容器之间的摩擦力忽略不计)的密闭容器如图所示,现将3molH2和2molCO放入容器中,移动活塞至体积V为2L,用铆钉固定在A、B点,发生合成甲醇的反应如下:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
测定不同条件、不同时间段内CO的转化率,得到如下数据:
10min
20min
30min
40min
T1
30%
55%
65%
65%
T2
35%
50%
a1
a2
(1)根据上表数据,请比较T1________(填“>”“<”或“=”)T2;T2温度下,第20min时反应达到平衡,该温度下的化学平衡常数为________________。
(2)T2温度下,第40min时,拔出铆钉(容器密封性良好)后,活塞没有发生移动,再向容器中通入6molCO,此时v(正)________________(填“>”“<”或“=”)v(逆),判断的理由是_________________________________________________________。
解析:
Ⅰ.
(1)该反应在反应前后气体分子数不相等,压强不变说明反应达到平衡,a项正确;混合气体颜色不变,则NO2的浓度不变,说明反应达到平衡,b项正确;因为该反应中NO和O2的化学计量数不相等,且加入的NO和O2的物质的量相等,故当NO和O2的物质的量之比不变时说明反应达到平衡,c项正确;无论是否达到平衡,消耗1molO2的同时都生成2molNO2,d项不能说明反应达到平衡,d项错误。
(2)由温度高时反应速率快,达到平衡的时间短,判断T2>T1,由图像可知,温度高时,N2的体积分数小,故升高温度会使N2(g)+O2(g)2NO(g)平衡正向移动,则该反应的正反应为吸热反应,ΔH>0。
Ⅱ.
(1)由表中数据可知,其他条件不变,10min时T2温度下CO的转化率大,所以T2温度高,即T1<T2。
温度高反应速率快,达到平衡时间短,T2温度下,反应在20min时达到平衡,则a1=50%。
T2温度下平衡时,CO的浓度为1mol·L-1-1mol·L-1×50%=0.5mol·L-1,H2的浓度为1.5mol·L-1-0.5mol·L-1×2=0.5mol·L-1,甲醇的浓度为0.5mol·L-1,则平衡常数K=
=4(mol·L-1)-2。
(2)拔去铆钉,反应在同温同压条件下进行,体积之比等于物质的量之比,40min时,CO、H2、CH3OH的物质的量均为1mol,此时容器的体积为2L,当再充入6molCO时,假设平衡不移动,此时容器的体积为6L,Q=
=
(mol·L-1)-2>K,平衡逆向移动,v(正)<v(逆)。
答案:
Ⅰ.
(1)abc
(2)> Ⅱ.
(1)< 4(mol·L-1)-2
(2)< 拔去铆钉,反应在同温同压下进行,体积之比等于物质的量之比,当再充入6molCO时,假设平衡不移动,此时容器的体积为6L,Q=
=
(mol·L-1)-2>K,平衡逆向移动
第2节化学平衡移动原理及应用
[课后达标检测]
一、选择题
1.(2019·张家口模拟)下列说法不能用勒·夏特列原理来解释的是( )
A.在一定浓度的盐酸中加入氢氧化钠溶液,体系温度逐渐升高,随后又逐渐降低
B.夏天打开啤酒,会有大量气泡冒出
C.实验室制备氯气时,用排饱和氯化钠溶液收集氯气
D.在K2CrO4溶液中加入几滴稀硫酸,颜色由黄色变为橙色
解析:
选A。
HCl+NaOH===NaCl+H2O不属于可逆反应,不存在化学平衡,故不能用勒·夏特列原理解释。
2.对于可逆反应:
2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH<0,下列说法正确的是( )
A.加入催化剂,平衡正向移动
B.在恒温、恒容条件下,加入氢氧化钠,平衡不移动
C.在恒温、恒压条件下,通入He,平衡不移动
D.降温,平衡正向移动
解析:
选D。
A项,催化剂不影响化学平衡的移动,A错;B项,加入的NaOH会吸收二氧化碳气体,平衡正向移动,B错;C项,恒温、恒压下通入He,体系体积会增大,相当于减小压强,则平衡逆向移动,C错。
3.(2019·烟台自主练习)已知NO和O2经反应①和反应②转化为NO2,其能量变化随反应过程如图所示。
①2NO(g)N2O2(g) ΔH1,平衡常数K1
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH2,平衡常数K2
下列说法中不正确的是( )
A.ΔH1<0,ΔH2<0
B.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数K=K1/K2
C.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH=ΔH1+ΔH2
D.反应②的速率大小决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应速率
解析:
选B。
由题图可知,反应①和反应②的反应物总能量均高于生成物总能量,所以ΔH1<0,ΔH2<0,A项正确;反应①+反应②得2NO(g)+O2(g)2NO2(g),所以K=K1×K2,B项错误;反应①+反应②得2NO(g)+O2(g)2NO2(g),所以ΔH=ΔH1+ΔH2,C项正确;反应速率主要取决于慢反应的反应速率,反应②的活化能大于反应①,所以反应②的反应速率小于反应①,故反应②的速率大小决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应速率,D项正确。
4.(2019·贵阳一模)一定条件下,向密闭容器中充入一定量的NH3。
反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)达到平衡时,N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.a点时,NH3的转化率为25%
B.达到平衡时,2v正(NH3)=3v逆(H2)
C.b、c两点对应的平衡常数:
Kb>Kc
D.压强:
p1>p2
解析:
选A。
设起始充入NH3的物质的量为xmol,a点时,生成N2ymol,则
=0.1,整理得x=8y,故a点时NH3的转化率为
×100%=25%,A项正确;达到平衡时,3v正(NH3)=2v逆(H2),B项错误;该反应的正反应是吸热反应,c点温度高,平衡常数大,故Kb 5.(2018·高考天津卷)室温下,向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸,溶液中发生反应: C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。 已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。 下列有关叙述错误的是( ) A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量 B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br C.若反应物均增大至2mol,则两种反应物平衡转化率之比不变 D.若起始温度提高至60℃,可缩短反应达到平衡的时间 解析: 选D。 加入NaOH,c(HBr)减小,平衡向逆反应方向移动,乙醇的物质的量增大,A项正确;增大HBr浓度,平衡向正反应方向移动,有利于生成C2H5Br,B项正确;若反应物按照化学计量数之比加入溶液中,则各物质的平衡转化率相等,故反应物均增大至2mol,两种反应物平衡转化率之比不变,C项正确;若起始温度提高至60℃,生成物C2H5Br为气态,能够从反应体系中逸出,导致反应不断向正反应方向进行,因此不能缩短反应达到平衡的时间,D项错误。 6.(2019·皖江名校联考)已知反应: CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。 起始以物质的量之比为1∶1充入反应物,不同压强条件下,H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。 下列有关说法正确的是( ) A.上述反应的ΔH<0 B.N点时的反应速率一定比M点快 C.降低温度,H2的平衡转化率可达到100% D.工业用此法制取甲烷应采用更高的压强 解析: 选A。 由题图可知,其他条件相同时,温度升高,H2的平衡转化率降低,平衡逆向移动,说明正反应为放热反应,ΔH<0,A项正确;N点的温度比M点低,但压强又高于M点,无法判断哪一点的反应速率快,B项错误;降低温度,H2的平衡转化率会增大,但可逆反应不能完全转化,故H2的平衡转化率一定小于100%,C项错误;控制合适的温度和压强,既能保证反应速率较快,又能保证H2有较高的转化率,采用更高的压强对设备的要求提高,增加经济成本,D项错误。 7.一定温度下,在三个容积均为2.0L的恒容密闭容器中发生反应: 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。 各容器中起始物质的量与反应温度如下表所示,反应过程中甲、丙容器中CO2的物质的量随时间的变化关系如图所示。 下列说法不正确的是( ) 容器 温度/℃ 起始物质的量/mol NO(g) CO(g) 甲 T1 0.20 0.20 乙 T1 0.30 0.30 丙 T2 0.20 0.20 A.该反应的正反应为放热反应 B.达到平衡时,乙中CO2的体积分数比甲中的大 C.T1℃时,若起始时向甲中充入0.40molNO、0.40molCO、0.40molN2和0.40molCO2,则反应起始时v正>v逆 D.T2℃时,若起始时向丙中充入0.06molN2和0.12molCO2,则达平衡时N2的转化率小于40% 解析: 选D。 由题图可知,甲容器中反应先达到平衡状态,故T1>T2,升高温度,平衡时CO2的物质的量减少,说明反应逆向进行,故该反应的正反应为放热反应,A项正确。 根据表中数据可知,乙容器中反应相当于对甲容器中的反应增大压强,该反应为气体分子数减小的反应,故增大压强,平衡正向移动,故达到平衡时,乙中CO2的体积分数比甲中的大,
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