高考化学一轮复习限时训练74巧解化学反应速率和化学平衡图像题doc.docx
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高考化学一轮复习限时训练74巧解化学反应速率和化学平衡图像题doc
综合课时4 巧解化学反应速率和化学平衡图像题
(时间:
45分钟)
一、选择题(每小题仅有一个选项符合题意)
1.(2013·安徽理综,11)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO:
MgSO4(s)+CO(g)
MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0
该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是
( )。
选项
x
y
A
温度
容器内混合气体的密度
B
CO的物质的量
CO2与CO的物质的量之比
C
SO2的浓度
平衡常数K
D
MgSO4的质量(忽略体积)
CO的转化率
解析 温度升高,平衡正向移动,混合气体的密度增大,A项正确;增大CO的物质的量,平衡正向移动,但CO2与CO的物质的量之比减小,B项错误;增大SO2的浓度,平衡逆向移动,但平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数K不变,C项错误;增大MgSO4的质量,平衡不移动,CO的转化率不变,D项错误。
答案 A
2.在容积不变的密闭容器中进行反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0。
下列各图表示当其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,其中分析正确的是
( )。
A.图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响,且甲的温度较高
B.图Ⅱ表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
D.图Ⅳ中a、b、c三点中只有b点已经达到化学平衡状态
解析 乙先达到平衡,反应速率快,温度高,平衡逆向移动,SO2的百分含量降低,A错误;t0时刻,v正、v逆同时增大,而且增大倍数相同,故此时使用了催化剂,B正确;t0时刻增大O2的浓度,v正瞬时增大,v逆在原平衡基础上逐渐增大,具有连续性,C错误;图Ⅳ中a、b、c三点都是在不同温度下的平衡点,D错误。
答案 B
3.近年来,我国北京等地出现严重雾霾天气,据研究,雾霾的形成与汽车排放的CO、NO2等有毒气体有关。
对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化为无毒气体,反应方程式为4CO(g)+2NO2(g)===4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1200kJ·mol-1。
对于该反应,温度不同(T2>T1)其他条件相同时,下列图像正确的是
( )。
解析 升温正、逆反应速率同时加快,达到平衡时间缩短,平衡向逆反应方向移动,CO的体积分数升高,NO2的转化率降低,化学平衡常数减小;压强增大,CO的体积分数降低,对比图像可知,只有选项B符合。
答案 B
4.T℃时,将气体X与气体Y置于一密闭容器中,反应生成气体Z,反应过程中各物质的浓度变化如图Ⅰ所示。
保持其他条件不变,在T1、T2两种温度下,Y的体积分数变化如图Ⅱ所示。
下列结论正确的是
( )。
A.t2时,保持其他条件和物质状态不变,增大压强,化学平衡向逆反应方向移动
B.其他条件不变,若升高温度,正、逆反应速率均增大,且X的转化率增大
C.图Ⅱ中T1>T2,正反应是吸热反应
D.T℃时,若密闭容器中各物质起始浓度为:
0.4mol/LX、0.4mol/LY、0.2mol/LZ,保持其他条件不变,达到平衡时Z的浓度为0.4mol/L
解析 由图Ⅰ可推出反应的化学方程式为X(g)+3Y(g)
2Z(g),由图Ⅱ可推出T1>T2,且正反应为放热反应;t2时,增大压强,平衡向正反应方向移动;升高温度,平衡逆向移动,X的转化率减小,故A、B、C项均错误,T℃时,密闭容器中各物质的起始浓度为c(X)=0.4mol/L,c(Y)=0.2mol/L,c(Z)=0.2mol/L,平衡时与图Ⅰ所示平衡等效,则平衡时c(Z)=0.4mol/L,D项正确。
答案 D
5.某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0,反应速率(v)与温度(T)、SO2的体积分数[V(SO2)%]与压强(p)的关系分别如图甲、图乙所示。
下列说法不正确的是
( )。
A.图甲中,曲线1表示逆反应速率与温度的关系
B.图甲中,d点表示温度为T0时,反应已经达到平衡
C.图乙中,温度恒定时,a、b两点对应的反应速率:
va>vb
D.图乙中,温度恒定时,c点的反应正在向逆反应方向进行
解析 d点正逆反应速率相等,反应处于平衡状态,平衡后升温,平衡向逆反应方向移动,故v逆>v正,曲线1表示逆反应速率;乙图中,p2压强大反应速率快,p1时达到平衡时SO2的体积分数大于c点时SO2的体积分数,所以反应向生成SO2的方向进行。
答案 C
二、不定项选择题(每小题有1~2个选项符合题意)
6.温度为T时,向VL的密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应:
A(g)+B(g)
C(s)+xD(g) ΔH>0,容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是
( )。
A.前10min的平均反应速率v(D)=0.3mol·L-1·min-1
B.该反应的平衡常数表达式K=
C.若平衡时保持温度不变,压缩容器体积,平衡向逆反应方向移动
D.反应至15min时,改变的条件是降低温度
解析 反应在前10min的平均反应速率v(D)=3.0mol·L-1/10min=0.3mol·
L-1·min-1,A正确;根据速率比等于化学计量数之比,可知x=2,因C是固体,不能写入化学平衡常数表达式中,B错误;反应前后气体的化学计量数相等,压缩容器体积平衡不移动,C错误;由图像知,15min时,D浓度减小,A、B浓度增大,而且变化较大,可知改变的条件是降低温度,D正确。
答案 AD
7.在体积为2L的恒容密闭容器中发生反应:
xA(g)+yB(g)
zC(g),图甲表示200℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化,图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系。
则下列结论正确的是
( )。
A.200℃时,反应从开始到平衡的平均速率v(B)=0.02mol·L-1·min-1
B.由图乙可知,反应xA(g)+yB(g)
zC(g)的ΔH<0,且a=2
C.若在图甲所示的平衡状态下,再向体系中充入He,重新达到平衡前v(正)>v(逆)
D.200℃时,向容器中充入2molA和1molB,达到平衡时,A的体积分数小于0.5
解析 对A项,v(B)=
=0.02mol·L-1·min-1,A正确;对B项,由图乙知,其他条件相同时,温度越高,平衡时C的体积分数越高,故反应为吸热反应,由图甲知,A、B的消耗速率与C的生成速率之比为2∶1∶1,故x=2,y=z=1,图乙最高点是n(A)∶n(B)=x∶y=2∶1=a的时刻,B错误;体积固定的密闭容器中充入He,平衡不移动,即v(正)=v(逆),C错误;图甲条件下A的体积分数为0.5,D项条件相当于对图甲条件下的容器加压,平衡右移,A的体积分数减小,D正确。
答案 AD
8.有一反应:
2A+B
2C,其中A、B、C均为气体,右图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线,x轴表示温度,y轴表示B的转化率,图中有a、b、c三点,如图所示,则下列描述正确的是
( )。
A.该反应是放热反应
B.b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化
C.T1温度下a点表示若想达到平衡,可以采取增大压强的方法
D.c点可表示v(正)<v(逆)
解析 从图中的曲线变化趋势可以得出,升温B的转化率增大,说明升温平衡右移,故正反应为吸热反应,A项错误;b点是平衡状态,故气体的平均摩尔质量不再发生改变,B项正确;在T1时点a在曲线的上方,故要想达到平衡需要下移,即B的转化率降低,增大压强平衡右移,B的转化率升高,故C项错误;点c在曲线的下方,要想达到平衡需上移,B的转化率升高,即反应正向进行v(正)>v(逆),故D项错误。
答案 B
三、填空题
9.在一定条件下,容积分别为1L和2L的甲、乙两密闭容器中同时充入2molA和2molB的混合气体,发生如下反应:
2A(g)+B(g)
xC(g) ΔH=QkJ·mol-1,保持甲、乙两容器温度不变且相同,两容器中有关A的量随时间的变化如图:
(1)根据上述图像判断,x________3(填“>”“=”或“<”)。
写出该反应的平衡常数表达式:
K=________,已知温度升高时,K值减小,则Q________0(填“>”“=”或“<”)。
(2)用B物质表示从0~3min内乙容器中反应的平均速率v(B)=________。
(结果保留三位小数)
(3)能说明甲容器中反应达到平衡状态的是________(填编号)。
a.2n(A)=n(B)=x·n(C)
b.c(A)、c(B)、c(C)保持一个定值
c.x·v逆(B)=v正(C)
d.甲容器中气体的密度保持不变
(4)甲、乙两容器中反应达到平衡时所耗时间相同,原因可能是____________。
解析
(1)投料量相同,体积不同,甲中压强大,平衡时甲中A为1mol,乙中A也为1mol,即两体系中各物质的物质的量相同,相当于改变压强平衡没移动,所以x=3;升高温度K值变小,即平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,所以Q<0。
(2)先求出A的速率:
v(A)=
=
=
=
mol·L-1·min-1,B的速率是A的一半,即v(B)=
v(A)=
×
mol·L-1·min-1≈0.083mol·L-1·min-1,要注意容器的体积。
(3)a项,具体反应过程中各物质的量的多少不能作为平衡判断的依据;b项,各物质的浓度不变,则说明反应已达到平衡;c项,即正逆反应速率相等,是平衡标志;d项,固定体积的容器,反应体系中各物质都是气态的反应,反应过程中密度一直不变,所以密度不变不能作为该反应的平衡标志。
(4)乙中反应物浓度小于甲,而反应速率与甲相同,故乙中可能使用了催化剂。
答案
(1)=
<
(2)0.083mol·L-1·min-1 (3)bc (4)乙容器中有催化剂
10.乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。
回答下列问题:
(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。
写出相应反应的化学方程式_________________。
(2)已知:
甲醇脱水反应
2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH1=-23.9kJ·mol-1
甲醇制烯烃反应
2CH3OH(g)===C2H4(g)+2H2O(g)ΔH2=-29.1kJ·mol-1
乙醇异构化反应
C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)ΔH3=+50.7kJ·mol-1
则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g)===C2H5OH(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是__________。
(3)下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中nH2O∶nC2H4=1∶1)。
①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
②图中压强p1、p2、p3、p4的大小顺序为____________,理由是_______________。
③气相直接水合法常用的工艺条件为:
磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290℃、压强6.9MPa,nH2O∶nC2H4=0.6∶1。
乙烯的转化率为5%。
若要进一步提高乙烯的转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有________、________。
解析
(1)乙烯与浓硫酸反应生成C2H5OSO3H,C2H5OSO3H与水反应生成CH3CH2OH,根据原子守恒配平,即可得相应化学方程式:
CH2===CH2+H2SO4(浓)===C2H5OSO3H,C2H5OSO3H+H2O===C2H5OH+H2SO4。
(2)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH1=-23.9kJ·mol-1 ①
2CH3OH(g)===C2H4(g)+2H2O(g)ΔH2=-29.1kJ·mol-1 ②
C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)ΔH3=+50.7kJ·mol-1 ③
根据盖斯定律,由①-②-③得:
C2H4(g)+H2O(g)===C2H5OH(g)ΔH=-45.5kJ·mol-1。
浓硫酸具有强腐蚀性,且浓硫酸与有机物反应常伴有副反应,产生SO2、CO2等气体,直接水合反应过程中没有用到浓硫酸,故可有效避免对设备的腐蚀及对环境的污染。
(3)①设开始充入的原料气中,C2H4(g)和H2O(g)的物质的量均为n。
C2H4(g)+H2O(g)===C2H5OH(g)
开始(mol)nn0
转化(mol)20%n20%n20%n
平衡(mol)80%n80%n20%n
平衡混合气中C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)的物质的量分数依次为:
、
、
。
根据题意,将数据代入化学平衡常数表达式,Kp=
。
②C2H4(g)+H2O(g)
C2H5OH(g)是一个气体体积减小的反应,相同温度下,增大压强,平衡向正反应方向移动,C2H4的转化率提高,所以p4>p3>p2>p1。
③依据反应特点及平衡移动原理,提高乙烯转化率还可以增大H2O与C2H4的比例,或将乙醇及时液化分离出去等。
答案
(1)CH2===CH2+H2SO4(浓)===C2H5OSO3H,C2H5OSO3H+H2O===C2H5OH+H2SO4
(2)-45.5 污染小,腐蚀性小等
(3)①
=
=
=0.07(MPa)-1
②p4>p3>p2>p1 反应分子数减少,相同温度下,压强升高,乙烯转化率提高
③将产物乙醇液化移去 增加nH2O∶nC2H4比
11.火力发电厂释放出大量二氧化碳,对燃煤废气进行脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
将CO2转化为甲醇是一种新型脱碳技术,其反应为CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH。
(1)取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图Ⅰ所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的ΔH________0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)如图Ⅱ是在恒温密闭容器中,压强为p1时H2的体积分数随时间t的变化曲线,请在图中画出该反应在p2(p2>p1)时H2的体积分数随时间t的变化曲线。
(3)在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,进行上述反应。
测得CO2和CH3OH(g)的物质的量浓度随时间的变化如图Ⅲ所示。
则0~10min内,氢气的平均反应速率为________;该温度下,反应的平衡常数为________(保留三位有效数字);10min后,向该容器中再充入1molCO2和3molH2,则再次达到平衡时CH3OH(g)的体积分数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
解析
(1)反应达到平衡后,升高温度,甲醇的体积分数减小,说明正反应是放热反应,ΔH<0。
(2)在恒温密闭容器中,CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)是气体总体积减小的反应,加压平衡向正反应方向移动,氢气的体积分数减小,p2下达到平衡所需的时间也比p1短,据此可画出相应曲线。
(3)0~10min内,氢气的平均反应速率为v(H2)=3v(CO2)=3×
=0.255mol·
L-1·min-1;该温度下,反应的平衡常数K=
=
=5.33;反应达到平衡后,向该容器中再充入1molCO2和3molH2,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,甲醇的体积分数增大。
答案
(1)<
(2)
(3)0.225mol·L-1·min-1 5.33 增大
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