届高三高考化学一轮复习专练《 化学反应速率和化学平衡 综合题》含答案.docx
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届高三高考化学一轮复习专练《化学反应速率和化学平衡综合题》含答案
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2020届高三高考化学一轮复习专练《化学反应速率与化学平衡综合题》
本卷全
为非选择题,参考分值每题14分
1.比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,甲乙两组同学分别设计了如图一、图二所示的实验。
图一
图二
(1)可通过观察图一的现象:
___________________________________________________,
而定性比较得出结论。
有同学提出将CuSO4改为CuCl2更为合理,其理由是
________________________________________________________________________,
你认为还可以作何改进?
__________________________________________________。
(2)检查图二装置气密性的方法是____________________________________________,
图二所示实验中需测量的数据是____________________________________________。
2.“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH、HCOOH等)为原料合成工业产品的化学工艺,对开发新能源和控制环境污染有重要意义。
(1)一定温度下,在两个容积均为2L的密闭容器中,分别发生反应:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH=-49.0kJ·mol-1。
相关数据如下:
请回答:
①a=_______________;
②若甲中反应10s时达到平衡,则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是___________。
(2)甲烷的一个重要用途是制取H2,其原理为CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)。
在密闭容器中通入等物质的量浓度的CH4与CO2,在一定条件下发生反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示,则压强p1_____(填“大于”或“小于”)p2;压强为p2时,在y点:
v(正)______(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。
(3)一定条件下,治理汽车尾气的反应是2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g) ΔH<0。
在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO)∶n(CO)=2∶1的混合气体,发生上述反应。
下列图像正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是________(填字母)。
3.如图所示,在一定温度下,把2体积N2和6体积H2通入一个带有活塞的容积可变的容器中,活塞的一端与大气相通,容器中发生反应:
N2+3H2鸠2NH3(正反应放热),若反应达到平衡后,测得混合气体的体积为7体积。
据此回答下列问题:
(1)保持上述反应温度不变,设a、b、c分别代表初始加入的N2、H2和NH3的体积,如果反应达到平衡后混合气体中各气体的体积分数仍与上述平衡相同,那么:
①若a=1,c=2,则b=__________。
在此情况下,反应起始时将向__________(填“正”或“逆”)反应方向进行;
②若需规定起始时反应向逆反应方向进行,则c的取值范围是__________。
(2)在上述装置中,若需控制平衡后混合气体为6.5体积,则可采取的措施是__________,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4.近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。
过程如下:
(1)反应Ⅰ:
2H2SO4(l)===2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1
反应Ⅲ:
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH3=-297kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式:
_________________________________________________。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。
p2________p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是_______________。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。
将ⅱ补充完整。
ⅰ.SO2+4I-+4H+===S↓+2I2+2H2O
ⅱ.I2+2H2O+________===________+________+2I-
(4)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:
分别将18mLSO2饱和溶液加入2mL下列试剂中,密闭放置观察现象。
(已知:
I2易溶解在KI溶液中)
①B是A的对比实验,则a=________。
②比较A、B、C,可得出的结论是________________________________________。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A。
结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因:
________________________________________________________________________。
5.苯乙烷(C8H10)可生产塑料单体苯乙烯(C8H8),其反应原理是C8H10(g)
C8H8(g)+H2(g) ΔH=+125kJ·mol-1
Ⅰ.某温度下,将0.40mol苯乙烷,充入2L真空密闭容器中发生反应,测定不同时间该容器内物质的量,得到数据如下表:
(1)当反应进行到20min时,该段时间内H2的平均反应速率是__________。
(2)该温度下,该反应的化学平衡常数是______________。
(3)若保持其他条件不变,用0.40molH2(g)和0.40molC8H8(g)合成C8H10(g),当有30kJ热量放出时,该反应中H2的转化率是______________。
此时,该反应是否达到了平衡状态?
__________(填“是”或“否”)。
Ⅱ.工业上以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(不参与反应),C8H10(g)的平衡转化率与水蒸气的用量、体系的温度、压强的关系如图Ⅰ、图Ⅱ所示。
(4)由图Ⅰ可知,T1__________(填“大于”“小于”或“等于”)T2。
(5)由图Ⅱ可知,当其他条件不变时,水蒸气的用量越大,C8H10的平衡转化率将__________(填“越大”“越小”或“不变”),原因是__________________________________________
_____________________________________________________________________________。
6.一定温度下,在2L的恒容密闭容器内发生的反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。
请回答下列问题:
(1)该反应的化学方程式为____________________________________________________。
(2)在t2时刻存在的等量关系是__________,此时反应是否达到化学平衡状态?
__________(填“是”或“否”)。
(3)在t3时刻v正__________(填“>”“<”或“=”)v逆,理由是________________________。
7.已知可逆反应:
M(g)+N(g)
P(g)+Q(g) ΔH>0,请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1mol·L-1,c(N)=2.4mol·L-1;达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为__________。
(2)若反应温度升高,M的转化率__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4mol·L-1,c(N)=amol·L-1;达到平衡后,c(P)=2mol·L-1,a=__________。
(4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为c(M)=c(N)=bmol·L-1,达到平衡后,M的转化率为__________。
8.NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。
有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:
2NO2(g)+H2O(l)===HNO3(aq)+HNO2(aq)ΔH=-116.1kJ·mol-1
3HNO2(aq)===HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)ΔH=75.9kJ·mol-1
反应3NO2(g)+H2O(l)===2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
(2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。
写出电解时阳极的电极反应式:
_____________________________________。
(3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。
写出该反应的化学方程式:
____________________________________。
(4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。
①NH3与NO2生成N2的反应中,当生成1molN2时,转移的电子数为________mol。
②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见图1)。
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示,在50~250℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是______________________
________________________________________________________________________;
当反应温度高于380℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是________________。
9.为了研究外界条件对H2O2分解反应速率的影响,某同学在四支试管中分别加入3mLH2O2溶液,并测量收集VmL气体所需的时间,实验记录如下:
请回答:
(1)过氧化氢分解的化学方程式是__________________________________________________。
(2)实验①、②是研究__________对反应速率的影响。
(3)实验测得t1>t3,原因是_________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)实验①、④的测定过程如下图,曲线a对应的实验序号是__________(填“①”或“④”)。
10.铁是最常见的金属之一,铁可以形成多种氧化物、氢氧化物和盐类。
铁与二氧化碳、水在某一密闭体系中反应情况如下表所示:
完成下列填空:
(1)反应①为________(填“吸热”或“放热”)反应。
根据反应①与②可以推导出同温下K1、K2与K3之间的关系,则K3=________(用K1、K2表示)。
(2)973K时,若反应③在一个容积为2L的反应容器内2min时达到平衡,有3mol电子发生转移,则在2min内v(CO2)=______________。
若压缩容器的容积为原来的一半,平衡将________(填“向左”“向右”或“不”)移动,CO2的浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
使该反应的平衡转化率及平衡常数都增大的措施有________。
11.T1温度下,体积为2L的恒容密闭容器,加入4.00molX、2.00molY,发生化学反应:
2X(g)+Y(g)
3M(g)+N(s) ΔH<0。
部分实验数据如表格所示。
(1)前500s反应速率v(M)=____________,该反应的平衡常数K=______。
(2)若该反应在恒温恒压容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是______(填字母,下同)。
a.X的消耗速率与M的消耗速率相等
b.混合气体的平均相对分子质量不变
c.v(Y)与v(M)的比值不变
d.固体的总质量不变
(3)该反应达到平衡时某物理量随温度变化如下图所示。
纵坐标可以表示的物理量有__________。
a.Y的逆反应速率
b.M的体积分数
c.混合气体的平均相对分子质量
d.X的质量分数
(4)反应达到平衡后,若再加入3.00molM、3.00molN,下列说法正确的是__________。
A.平衡不移动
B.重新达平衡后,M的体积分数小于50%
C.重新达平衡后,M的物质的量浓度是原平衡的1.5倍
D.重新达平衡后,Y的平均反应速率与原平衡不相等
E.重新达平衡后,用X表示的v(正)比原平衡大
(5)若容器为绝热恒容容器,起始时加入4.00molX,2.00molY,则达平衡后M的物质的量浓度__________(填“>”“=”或“<”)1.5mol·L-1,理由是________________________
_____________________________________________________________________________。
12.某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。
在常温下按照如下方案完成实验。
(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是____________________________________。
(2)实验①和②的目的是__________________________________________________。
实验时由于较长时间没有观察到明显现象而无法得出结论。
资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。
为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是_______________________
_____________________________________________________________________________。
(3)写出实验③的化学方程式____________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(4)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图。
分析上图能够得出的实验结论是___________________________________________
________________________________________________________________________。
13.雾霾由多种污染物形成,其中包含颗粒物(包括PM2.5在内)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。
化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。
(1)已知:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
ΔH=-196.6kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)
ΔH=-113.0kJ·mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g) ΔH=__________kJ·mol-1。
一定条件下,将NO2与SO2以体积比1∶2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的有__________(填字母)。
a.体系密度保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.SO2和NO的体积比保持不变
d.每消耗1molSO3的同时生成1molNO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶5,则平衡常数K=__________。
(2)①CO、CO2都可用于合成甲醇。
CO用于合成甲醇反应方程式为
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。
实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是____________________________________________;
②CO2用于合成甲醇反应方程式为
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
下图是科学家现正研发的,以实现上述反应在常温常压下进行的装置。
写出甲槽的电极反应________________________________________________________________________。
(3)下图是一种用NH3脱除烟气中NO的原理。
①该脱硝原理中,NO最终转化为H2O和__________(填化学式);
②当消耗2molNH3和0.5molO2时,除去的NO在标准状况下的体积为__________L。
(4)NO直接催化分解(生成N2和O2)也是一种脱硝途径。
在不同条件下,NO的分解产物不同。
在高压下,NO在40℃下分解生成两种化合物,体系中各组分物质的量随时间变化曲线如下图所示,写出NO分解的化学方程式_____________________________________________。
14.砷(As)是第四周期ⅤA族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。
回答下列问题:
(1)画出砷的原子结构示意图_________________________________。
(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。
写出发生反应的化学方程式_________________________________。
该反应需要在加压下进________________________________________。
(3)已知:
As(s)+
H2(g)+2O2(g)===H3AsO4(s) ΔH1
H2(g)+
O2(g)===H2O(l)ΔH2
2As(s)+
O2(g)===As2O5(s)ΔH3
则反应As2O5(s)+3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH=________。
(4)298K时,将20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合,发生反应:
AsO
(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)
AsO
(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。
溶液中c(AsO
)与反应时间(t)的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。
a.溶液的pH不再变化
b.v(I-)=2v(AsO
)
c.c(AsO
)/c(AsO
)不再变化
d.c(I-)=ymol·L-1
②tm时,v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
③tm时v逆________tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是_________________。
④若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为________。
答案
1.【答案】
(1)反应产生气泡快慢(或反应完成的先后或试管壁的冷热程度) 控制阴离子相同,排除阴离子的干扰 将FeCl3改为Fe2(SO4)3
(2)关闭分液漏斗A处活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞是否回到原位(其它正确答案可酌情给分) 一定时间内收集到的气体体积(或收集一定体积的气体所需要的时间)
2.【答案】
(1)①19.6 ②0.03mol·L-1·s-1
(2)小于 大于 (3)cd
【解析】
(1)①根据表格信息,1molCO2(g)、3molH2(g)与1molCH3OH(g)、1molH2O(g)属于“量相当”在相同条件下能建立相同的平衡状态,所以29.4+a=49.0,解得a=19.6;
②根据热化学方程式的意义,CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1,平衡时放出29.4kJ的热量,则反应掉的CO2=29.4÷49=0.6mol,则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率=
=0.03mol·L-1·s-1。
(2)根据化学反应CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g),增大压强,平衡逆向移动,甲烷的转化率降低,由图像可知,压强p1<p2,压强为p2时,在y点,可逆反应没有达到平衡,需升高甲烷的转化率,即平衡必须正向移动,则v(正)大于v(逆)。
(3)a项,平衡常数与温度有关,温度不变,则平衡常数始终不变,所以平衡常数不能判断是否达到平衡状态,错误;b项,由图像可知,t1时刻CO2与NO物质的量相等,但是随后,它们的量继续发生变化,所以不能说明反应处于平衡状态,错误;c项,随着反应的进行,NO与CO的物质的量的比值在不断变化,当比值不变时,反应处于平衡状态,正确;d项,随着反应的进行,NO和CO的转化率不断变化,当转化率不再变化时,说明反应处于平衡状态,正确。
3.【答案】
(1)①3 逆 ②1<c≤4
(2)降温 降低温度平衡向正反应方向移动,气体总分子数减少
【解析】
(1)①化学反应N2+3H2
2NH3在定温、定压下进行,要使平衡状态与原平衡状态等效,只要起始时
=
就可以达到。
已知起始时物质的体积分别为1体积N2、b体积H2和2体积NH3。
根据“等价转换”法,将2体积NH3通过反应的化学计量数之比换算成N2和H2的体积,则相当于起始时有(1+1)体积N2和(b+3)体积H2,它们的比值为
=
,解得b=3。
因反应前混合气体为8体积,反应后混合气体为7体积,体积差为1体积,由差量法可解出平衡时NH3为1体积;而在起始时,NH3的体积为c=2体积,比平衡状态时大,为达到同一平衡状态,NH3的体积必须减小,所以平衡逆向移动;
②若需让反应逆向进行,由上述①所求出的平衡时NH3的体积为1可知,NH3的体积必须大于1,最大值则为2体积N2和6体积H2完全反应时产生的NH3的体积,即为4体积,则1<c≤4。
(2)由6.5<7可知,上述平衡应向体积缩小的方向移动,即向放热方向移动,所以采取降温措施。
4.【答案】
(1)3SO2(g)+2H2O(g)===2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=-254kJ·mol-1
(2)> 反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向移动,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大
(3)SO2 S
4H+
(4)①0.4 ②I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率
③反应ⅱ比ⅰ快;D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快
【解析】
(1)由题图可知,反应Ⅱ的化学方程式为3SO2+2H2O
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