高考化学反应速率与化学平衡检测解析.docx
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高考化学反应速率与化学平衡检测解析
反应速率与化学平衡检测解析
一.选择题(共8小题)
1.(2015•内江三模)温度为T℃时,向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5,反应PCl5(g)⇌PCl3(g)+Cl2(g)经一段时间后达到平衡.反应过程中测定的部分数据见下表:
下列说法正确的是( )
t/s
0
50
150
250
350
n(PCl3)/mol
0
0.16
0.19
0.20
0.20
A.
反应在前50s的平均速率为v(PCl3)=0.0032mol•L﹣1•s﹣1
B.
保持其他条件不变,升高温度,平衡时,c(PCl3)=0.11mol•L﹣1,则反应的△H<0
C.
相同温度下,起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2,达到平衡前v(正)>v(逆)
D.
相同温度下,起始时向容器中充入2.0molPCl5、2.0molCl2,达到平衡时,PCl5的转化率大于20%
考点:
化学平衡建立的过程.菁优网版权所有
专题:
化学平衡专题.
分析:
A、由表中数据可知50s内,△n(PCl3)=0.16mol,根据公示计算v(PCl3);
B、由表中数据可知,平衡时n(PCl3)=0.2mol,保持其他条件不变,升高温度,平衡时,c(PCl3)=0.11mol/L,则n′(PCl3)=0.22mol,根据平衡时n(PCl3),判断平衡移动方向,升高温度平衡向吸热反应方向移动;
C、先求平衡常数K,再求浓度商(Qc),K>Qc,说明平衡向正反应方向移动,K<Qc,说明平衡向逆反应方向移动,K=Qc,说明平衡不移动,据此判断平衡移动;
D、等效为起始加入1.0molPCl5,与原平衡相比,压强增大,平衡向逆反应方向移动,平衡时的PCl5转化率较原平衡低.
解答:
解:
A、由表中数据可知50s内,△n(PCl3)=0.16mol,v(PCl3)=
=0.0016mol/(L•s),故A错误;
B、由表中数据可知,平衡时n(PCl3)=0.2mol,保持其他条件不变,升高温度,平衡时,c(PCl3)=0.11mol/L,则n′(PCl3)=0.11mol/L×2L=0.22mol,说明升高温度平衡正向移动,正反应为吸热反应,即△H>O,故B错误;
C、对于可逆反应:
PCl5(g)⇌PCl3(g)+Cl2(g),
开始(mol/L):
0.500
变化(mol/L):
0.10.10.1
平衡(mol/L):
0.40.10.1
所以平衡常数k=
=0.025.
起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2,起始时PCl5的浓度为0.5mol/L、PCl3的浓度为0.1mol/L、Cl2的浓度为0.1mol/L,浓度商Qc=
=0.02,K>Qc,说明平衡向正反应方向移动,反应达平衡前v(正)>v(逆),故C正确;
D、相同温度下,向容器中再充入1.0molPCl5,达到平衡时,与原平衡相比,压强增大平衡向逆反应方向移动,平衡时的PCl5转化率较原平衡低,原平衡PCl5转化率=
×100%=20%,所以PCl5的转化率小于20%,故D错误.
故选C.
点评:
本题考查反应速率、平衡常数计算、平衡移动、等效平衡等,难度中等,注意D中使用等效平衡思想分析,使问题简单化,也可以根据平衡常数计算,但比较计算比较复杂.
2.(2015•韶关一模)己知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=﹣92.4kJ•mo1﹣1,下列结论正确的是( )
A.
在密闭容器中加入1molN2和3molH2充分反应放热92.4kJ
B.
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(l)△H=﹣QkJ•mo1﹣1,则Q>92.4
C.
增大压强,平衡向右移动,平衡常数增大
D.
若一定条件下反应达到平衡,N2的转化率为20%,则H2的转化率一定为60%
考点:
化学平衡的影响因素.菁优网版权所有
专题:
化学平衡专题.
分析:
A.该反应为可逆反应,反应物转化率不可能为100%,所以放出的热量小于92.4kJ;
B.气态氨气比液体氨含有的能量高,所以若生成液态氨气,则放出的热量大于92.4kJ;
C.温度不变,化学平衡常数不会变化;
D.氢气的转化率与初始加入的氢气的物质的量有关,根据氮气的转化率无法计算氢气的转化率.
解答:
解:
A.该反应为可逆反应,在密闭容器中加入1molN2和3molH2充分反应后生成的氨气的物质的量小于2mol,放出的热量一定小于92.4kJ,故A错误;
B.N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(l)△H=﹣QkJ•mo1﹣1,反应产物为液态,液态的氨气能量小于氨气能量,所以放出的热量大于92.4kJ,所以Q>92.4,故B正确;
C.增大压强,平衡向着正向移动,但是温度不变,该反应的平衡常数不变,故C错误;
D.氢气的初始量、反应消耗的氢气的物质的量不知,无法根据氮气的物质的量计算出氢气的转化率,若氮气和氢气的物质的量之比为1:
3,则氮气的转化率与氢气的转化率相等,故D错误;
故选B.
点评:
本题考查了反应热的计算、化学平衡的影响因素,题目难度中等,注意掌握化学平衡的影响因素及反应热的计算方法,明确可逆反应中反应物转化率不可能为100%.
3.(2015•成都模拟)已知反应CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H=QkJ•mol﹣1,在三个不同容积的容器中分别充人lmolCO与2molH2,恒温恒容,测得平衡时CO的转化率如下表.下列说法正确的是( )
温度(℃)
容器体积
CO转化率
平衡压强(P)
①
200
V1
50%
P1
②
200
V2
70%
P2
③
350
V3
50%
P3
A.
反应速率:
③>①>②
B.
平衡时体系压强:
P1:
P2=5:
4
C.
若容器体积V1>V3,则Q<O
D.
若实验②中CO和H2用量均加倍,则CO转化率<70%
考点:
化学平衡的影响因素.菁优网版权所有
专题:
化学平衡专题.
分析:
A、①和②体积不知,压强不知,无法比较两者的速率;
B、两的体积不知,所以压强之比不定;
C、③和①CO转化率的转化率相同,若容器体积V1>V3,③到①平衡逆CO转化率减小,但降低温度使CO的转化率增加,所以正反应为放热反应;
D、若实验②中CO和H2用量均加倍,相当于增大压强,平衡正向移动,则CO转化率大于70%.
解答:
解:
A、①和②体积不知,压强不知,无法比较两者的速率,故A错误;
B、两的体积不知,所以压强之比不定,不一定是5:
4,故B错误;
C、③和①CO转化率的转化率相同,若容器体积V1>V3,③到①平衡逆CO转化率减小,但降低温度使CO的转化率增加,所以正反应为放热反应,所以Q<O,故C正确;
D、若实验②中CO和H2用量均加倍,相当于增大压强,平衡正向移动,则CO转化率大于70%,故D错误;
故选C.
点评:
本题考查外界条件对化学反应速率和平衡移动的影响,有一定的难度.
4.(2015•天水模拟)在一个不传热的固定容积的密闭容器中可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qQ(g)当m、n、p、q为任意整数时,达到平衡的标志是( )
①体系的压强不再改变
②体系的温度不再改变
③各组分的浓度不再改变
④各组分的质量分数不再改变
⑤反应速率v(A):
v(B):
v(C):
v(D)=m:
n:
p:
q
⑥单位时间内mmolA断键反应,同时pmolC也断键反应.
A.
③④⑤⑥
B.
②③④⑥
C.
①③④⑤
D.
①③④⑥
考点:
化学平衡状态的判断.菁优网版权所有
专题:
化学平衡专题.
分析:
反应到达平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化,由此进行判断.
解答:
解:
①如果该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应,则体系的压强始终不变,所以不能根据压强判断反应是否达到平衡状态,故错误;
②体系的温度不再改变,正逆反应速率相等,所以能据此判断该反应达到平衡状态,故正确;
③各组分的物质的量浓度不再改变,该反应达到平衡状态,故正确;
④当该反应达到平衡状态,各组分的质量分数不再改变,故正确;
⑤当反应速率vA:
vB:
vC:
vD=m:
n:
p:
q,不能据此判断该反应是否达到平衡状态,故错误;
⑥单位时间内mmolA断键反应等效于pmolC形成,同时pmolC也断键反应,故正确;
故选B.
点评:
本题考查了化学平衡状态的判断,注意把握化学平衡状态判断的角度,特别是正逆反应速率的关系,为易错点.
5.(2015•安康模拟)700℃时,向容积不变的1L密闭容器中充人一定量的CO和H2O,发生反应:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1<t2)下列说法不正确的是( )
反应时间/min
n(CO)/mol
n(H2O)/mol
0
1.20
0.60
t1
0.80
t2
0.20
A.
O﹣t1min的平均反应速率为v(H2)=
mol•L﹣l.min﹣1
B.
保持其他条件不变,若容器内的压强不改变时,该反应一定达到了化学平衡状态
C.
保持其他条件不变,若起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O,则达到平衡时n(CO2)=0.40mol
D.
保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molH2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO的转化率增大,CO2的浓度增大
考点:
化学平衡的计算.菁优网版权所有
分析:
A、根据v=
计算化学反应的速率;
B、反应前后气体的体积不变,反应过程压强始终不会改变;
C、CO与H2O按物质的量比1:
1反应,充入0.60molCO和1.20molH2O与充入1.20molCO和0.6molH2O到达平衡时对应生成物的浓度、物质的量相同;
D、保持其他条件不变,增加一种反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,另一种反应物的转化率增大,自身转化率降低.
解答:
解:
A、平均反应速率为v(H2)=
mol•L﹣l.min﹣1,故A正确;
B、保持其反应前后气体的体积不变,反应过程压强始终不会改变,若容器内的压强不改变时,该反应不一定达到了化学平衡状态,故B错误;
C、CO与H2O按物质的量比1:
1反应,充入0.60molCO和1.20molH2O与充入1.20molCO和0.6molH2O,平衡时生成物的浓度对应相同,t1min时n(CO)=0.8mol,n(H2O)=0.6mol﹣0.4mol=0.2mol,t2min时n(H2O)=0.2mol,说明t1min时反应已经达到平衡状态,根据化学方程式可知,则生成的n(CO2)=0.40mol,故C正确;
D、保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molH2O,与原平衡相比,平衡向右移动,达到新平衡时CO转化率增大,CO2的浓度增大,故D正确;
故选B.
点评:
本题主要考查化学反应速率、化学平衡及平衡常数等计算,注意数据的规律分析利用,掌握基础是关键,题目难度中等.
6.(2014•安徽模拟)最近,各国科学家联合研制成功一种新型催化剂,可在常压下将二氧化碳与氢气混合转化为甲烷.在VL容器中进行该转化,相关情况如图所示.下列有关说法不正确的是( )
A.
101KPa、120℃时,该反应的平衡常数表达式K=
B.
断裂1molC=O、2molH﹣H所吸收的能量小于形成2molC﹣H、2molO﹣H所释放的能量
C.
300℃时,从反应开始达到平衡的这段时间,化学反应速率υ(H2)=
D.
其它条件不变,减小容器体积,二氧化碳的平衡转化率增大,平衡常数不变
考点:
化学平衡建立的过程;物质的量或浓度随时间的变化曲线.菁优网版权所有
专题:
化学平衡专题.
分析:
A、根据常压下将二氧化碳与氢气混合转化为甲烷的化学方程式来书写化学平衡常数;
B、旧键断裂吸收能量,新键生成会释放能量,根据键能和反应的吸放热之间的关系来回答;
C、根据化学反应速率v=
来计算即可;
D、减小容器体积,即增大压强,化学平衡向着气体体积减小的方向进行.
解答:
解:
A、根据常压下将二氧化碳与氢气混合转化为甲烷的化学方程式为:
CO2+4H2=CH4+2H2O,常压下,水是液态,所以该反应的平衡常数表达式K=
,故A错误;
B、根据图象,温度越高,则甲烷的量越少,所以化学平衡逆向移动,该反应是放热的,即断裂1molC=O、2molH﹣H所吸收的能量小于形成2molC﹣H、2molO﹣H所释放的能量
,故B正确;
C、根据图示信息,甲烷表示的化学反应速率v=
=
,甲烷和氢气的反应速率之比是1:
4,所以氢气表示的化学反应速率v=4×
,故C正确;
D、减小容器体积,即增大压强,化学平衡向着气体体积减小的方向进行,即向正向进行,所以甲烷的转化率增大,但是温度不变,所以平衡常数不变,故D正确.
故选A.
点评:
本题考查学生化学反应速率的计算以及化学平衡常数的书写知识,注意知识的归纳和整理是解题的关键,难度不大.
7.(2014•湖南一模)在容积一定的密闭容器中发生可逆反应:
A(g)+2B(g)=2C(g)△H>0,其他条件不变化,只有温度变化时,某量随温度变化的关系如图所示.则下列说法中,正确的是( )
A.
若P1>P2,纵坐标表示A的质量分数
B.
若P1<P2,纵坐标表示C的质量分数
C.
若P1>P2,纵坐标表示混合气体的平均摩尔质量
D.
若P1<P2,纵坐标表示A的转化率
考点:
化学平衡建立的过程.菁优网版权所有
专题:
化学平衡专题.
分析:
A(g)+2B(g)⇌2C(g)△H>0,为气体体积减小且放热的可逆反应,压强增大平衡正向移动,由图象可知,相同温度时,P1对应的Y大,以此来解答.
解答:
解:
A(g)+2B(g)⇌2C(g)△H>0,为气体体积减小且放热的可逆反应,压强增大平衡正向移动,
A.P1>P2,压强增大平衡正向移动,A的质量分数减小,则Y不能为A的质量分数,故A错误;
B.P1>P2,压强增大平衡正向移动,C的质量分数增大,P1对应的Y大,则与图象符合,故B错误;
C.由反应可知反应前后气体的总质量不变,P1<P2,强增大平衡正向移动,总物质的量减小,则混合气体的平均摩尔质量增大,即压强越大,M越大,与图象相符,故C正确;
D.P1<P2,压强减小平衡逆向移动,A的转化率减小,则Y不能为A的转化率,故D错误;
故选C.
点评:
本题考查化学平衡移动与图象,注意可逆反应的特点及压强对化学平衡的影响是解答本题的关键,并明确图象中坐标及曲线的意义来解答,题目难度中等.
8.(2014•四川模拟)同温度下,体积均为1L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=﹣92.6kJ/mol.测得数据如表
容器编号
起始时各物质物质的量/mol
达到平衡时体系能量的变化
N2
H2
NH3
(1)
2
3
0
27.78kJ
(2)
1.6
1.8
0.8
Q
下列叙述不正确的是( )
A.
容器
(1)
(2)反应达平衡时压强相等
B.
容器
(2)中反应开始时v(正)>v(逆)
C.
容器
(2)中反应达平衡时,吸收的热量Q为9.26kJ
D.
若条件为“绝热恒容”,容器
(1)中反应达平衡时n(NH3)<0.6mol
考点:
化学平衡建立的过程.菁优网版权所有
专题:
化学平衡专题.
分析:
A、根据等效平衡知识来分析判断;
B、根据Qc和K之间的大小关系来判断化学反应的方向;
C、从平衡移动的角度比较反应放出的热量与9.26kJ的关系;
D、“绝热恒容”容器中,放热反应会导致体系的温度升高,根据温度对平衡的影响来回答.
解答:
解:
A、从等效平衡的角度分析,1.6molN2、1.8molH2和0.8molNH3相当2molN2、3molH2,在相同条件下处于相同平衡状态,所以平衡时两个容器内压强相等,故A正确;
B、N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=﹣92.6kJ/mol
初始浓度:
23092.6kJ
变化浓度:
1
27.78kJ
平衡浓度:
2
K=
=0.1,容器
(2)中反应开始时,Qc=
>K,所以反应逆向移动,v(正)<v(逆),故B错误;
C、容器
(2)中反应逆向进行达平衡,所以吸收热量,
(1)和
(2)的平衡常数是一样的,所以容器
(2)中反应达平衡时,吸收的热量Q为
×27.78kJ=9.26kJ,故C正确;
D、条件为“绝热恒容”,容器
(1)中反应进行中,温度会升高,化学平衡会逆向移动,所以达平衡时n(NH3)<0.6mol,故D正确.
故选B.
点评:
本题考查化学平衡移动问题,题目难度大,注意从等效平衡的角度分析,为该题的易错点.
二.填空题(共3小题)
9.(2014•黄州区模拟)在容积固定且为2L的密闭容器中进行反应:
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=﹣92.4kJ/mol,恒温条件下,体系中某两种物质的物质的量随时间关系图,回答下列问题:
(1)图象中a、b、c、d四点,其中处于平衡状态的点有 bd .
(2)用H2表示15分钟内的反应速率为v(H2)= 0.02mol/(L•min) .达到平衡状态时,下列说法不正确的是 CE .
A.2v(N2)正=v(NH3)逆
B.容器的总压强不再随时间而变化
C.N2、NH3的分子数之比保持1:
2不变
D.混合气体的摩尔质量保持不变
E.充入少量He时平衡体系中H2的体积百分含量将会减小
(3)25min时采用的措施是 分离出0.8mol氨气 ;若从a点时刻改变某一条件,以实现达到d点时的状态,此时Kb = Kd(填“<”、“>”或“=”).
(4)以N2、H2为电极反应物,以1L浓度均为0.05mol•L﹣1的HCl﹣NH4Cl混合液为电解质溶液的燃料电池,请写出电池工作时的正极反应式:
N2+6e﹣+8H+=2NH4+ .已知NH3•H2O在常温下的电离平衡常数为K,N2﹣H2燃料电池工作一段时间后溶液的pH=7,求电路中通过的电子的物质的量为 3×(0.05+
)mol (用含K的代数式表示,假设NH3与H2O完全转化为NH3•H2O且忽略溶液体积的变化).
考点:
化学平衡的调控作用;化学电源新型电池;化学平衡状态的判断.菁优网版权所有
分析:
(1)当可逆反应中各组分浓度不再变化时,说明该反应处于化学平衡状态,据此结合图象进行判断;
(2)物质的量变化与方程式中的化学计量数成正比,根据图象中达到平衡状态时物质的量变化找出二者化学计量数之比,然后判断两曲线分别代表的物质,再根据反应速率的表达式计算出15分钟内的反应速率为v(H2);根据化学平衡状态的特征进行判断;
(3)结构25min时氨气的物质的量有1.2mol变为0.4mol,而氮气的物质的量不变进行判断改变的条件;根据温度不变,化学平衡常数不变进行解答;
(4)N2在正极发生还原反应生成NH4+,以此书写电极反应式;根据溶液pH=7可知溶液中c(OH﹣)=c(H+)=10﹣7mol/L,然后根据一水合氨的电离平衡常数计算出溶液中氨水的浓度,再计算出氮气反应生成氨气和铵根离子的物质的量,最后计算出转移的电子数.
解答:
解:
(1)根据图象可知,在a、c两点,对应的物质的物质的量仍然发生变化,说明没有达到平衡状态,而b、d两点,对应的物质浓度不再变化,说明已经达到平衡状态,
故答案为:
bd;
(2)根据图象可知,b所在的曲线达到平衡时物质的量变化为:
1.2mol﹣0.8mol=0.4mol,d所在的曲线达到平衡时浓度变化为:
1.2mol﹣1.0mol=0.2mol,二者的浓度变化之比为:
0.2mol:
0.4mol=1:
2,化学计量数为1:
2的为氮气和氨气,所以从0.8mol开始反应的曲线代表的是氨气的物质的量变化曲线,从1.2mol开始反应的曲线代表的是氮气的物质的量变化曲线,第一次达到平衡状态时,氮气的物质的量减小了0.2mol,则氢气的物质的量变化为:
0.2mol×3=0.6mol,用氢气表示15min内平均反应速率为:
v(H2)=
=0.02mol/(L•min);
A.2v(N2)正=v(NH3)逆:
表示的是正逆反应速率,且正逆反应速率相等,说明达到了平衡状态,故A正确;
B.容器的总压强不再随时间而变化:
达到平衡状态时,各组分的百分含量不再变化,所以气体的总物质的量不变,容器容积不变,所以容器的总压强不再随时间而变化,故B正确;
C.N2、NH3的分子数之比保持1:
2不变:
达到平衡状态时,氮气和氨气的分子数不再变化,但是不一定为1:
2,故C错误;
D.混合气体的摩尔质量保持不变:
达到平衡状态时,混合气体的总质量不变,气体的总物质的量不变,所以混合气体的摩尔质量保持不变,故D正确;
E.充入少量He时平衡体系中H2的体积百分含量将会减小:
充入稀有气体,由于各组分的浓度不变,所以化学平衡不移动,各组分的含量不变,故E错误;
故答案为:
0.02mol/(L•min);CE;
(3)根据图象可知,25min时氨气的物质的量突然有1.2mol变为0.4mol,氨气减少了0.8mol,而此时氮气的物质的量不变,说明改变的条件是减小了0.8mol氨气;由于从平衡状态b到d,温度没有变化,则化学平衡常数不变,即:
Kb=Kd,
故答案为:
分离出0.8mol氨气;=;
(4)以N2、H2为电极反应物,以HCl﹣NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池,N2在正极发生还原反应生成NH4+,电极反应式为:
N2+6e﹣+8H+=2NH4+;
已知NH3•H2O在常温下的电离平衡常数为K,N2﹣H2燃料电池工作一段时间后溶液的pH=7,则溶液中c(OH﹣)=c(H+)=10﹣7mol/L,根据电荷守恒可得:
c(Cl﹣)=c(NH4+)=0.1mol/L,氨水的电离平衡常数为:
K=
=
,则溶液中氨水浓度为:
c(NH3•H2O)=
mol/L,原电池工作中生成铵根离子和氨水总的物质的量为:
(0.05mol/L+
mol/L)×1L=(0.05+
)mol,氮气的化合价为0,氨水和铵根离子中氮元素的化合价为﹣3价,化合价降低了3价,则转移电子的物质的量为:
=(0.05+
)mol×3=3×(0.05+
)mol,
故答案为:
N2+6e﹣+8H+=2NH4+;3×(0.05+
)mol.
点评:
本题考查了化学反应速率的计算、化学平衡状态的判断、化学电源新型电池的工作原理及计算,题
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- 高考 化学反应 速率 化学平衡 检测 解析