第七章 化学反应速率和化学平衡.docx
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第七章化学反应速率和化学平衡
第七章化学反应速率和化学平衡
1.(2011海南卷)对于可逆反应
,在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反应,下列说法正确的是
A.H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率比为2:
1
B.反应进行的净速率是正、逆反应速率之差
C.正、逆反应速率的比值是恒定的
D.达到平衡时,正、逆反应速率相等
答案:
BD
解析:
A选项中,速率之比等于计量数之比,应为1:
2;B选项出现的净速率在中学没出现过,但根据平均速率的求算,为反应物的净减少量,该项正确;C项明显错误,反应过程中,正反应速率是减小的过程,而逆反应速率是增大的过程;D选项是平衡定义中来,正确。
2.(2011安徽卷)电镀废液中
可通过下列反应转化成铬黄
:
(aq)+2
(aq)+
(l)
2
(s)+2
(aq)ΔH<0
该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是
【答案】A
【解析】本题考查外界条件的变化对平衡移动的影响等相关知识。
对于放热反应升温平衡常数减小,A正确;增大pH平衡右移
转化率应该增大,B错;温度升高平衡不能往哪个方向移动,正逆反应速率均增大,C错;增加
会提高
转化率,
的物质的量应该减小。
3.(2011四川卷)可逆反应①X(g)+2Y(g)
2Z(g)、②2M(g)
N(g)+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。
反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示:
下列判断正确的是
A.反应①的正反应是吸热反应
B.达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14∶15
C.达平衡(Ⅰ)时,X的转化率为
D.在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中,M的体积分数相等
答案:
C
解析:
由上述图中可看出,反应①达到平衡1后降温,建立新平衡2,气体总物质的量减少,可知降温平衡向右移动,推得反应①正反应是放热反应,A错;反应②气体物质的量始终恒定,在温度不变的条件下,压强P与体积V成反比,达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为10∶11,故B错;平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)的温度不同,平衡状态一定不同,故D错。
4.(2011福建卷)25℃时,在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中,加入过量金属锡(Sn),发生反应:
Sn(s)+Pb2+(aq)
Sn2+(aq)+Pb(s),体系中c(Pb2+)和c(Sn2+)变化关系如右图所示。
下列判断正确的是()
A.住平衡体系中加入金属铅后,c(Pb2+)增大
B.往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后,c(Pb2+)变小
C.升高温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明该反应△H>0
D.25℃时,该反应的平衡常数K=2.2
答案:
D
解析:
金属铅是固态,加入后平衡不移动,故A错;平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体,相当于提高了Sn2+(aq)浓度,平衡左移,c(Pb2+)变大,B错;升温平衡体系中c(Pb2+)增大,说明平衡逆向移动,逆反应的△H>0,C错,由图像中的数据进行平衡常数计算,D正确。
5.(2011全国卷)在容积可变的密闭容器中,2molN2和8molH2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于
A.5%B.10%C.15%D.20%
答案:
C
解析:
依据三行式,平衡时N2、H2、NH3,的物质的量分别为4/3、6、4/3,N2的物质的量分数约等于15%,故氮气的体积分数接近于15%,故答案选C。
6.(2011北京卷)已知反应:
2CH3COCH3(l)
CH3COCH2COH(CH3)2(l)。
取等量CH3COCH3,分别在0℃和20℃下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y-t)如右图所示。
下列说法正确的是
A.b代表0℃下CH3COCH3的Y-t曲线
B.反应进行到20min末,CH3COCH3的
C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率
D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的
答案:
D
解析:
b曲线的起始斜率明显大于a曲线,说明b对应的反应速率较大,温度较高,A、B错;温度升高,平衡转化率降低,C错;等量的CH3COCH3,转化率相同时,产物CH3COCH2COH(CH3)2的物质的量相同,D正确;选D。
7.(2011天津卷)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)
SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如右所示。
由图可得出的正确结论是
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:
a点小于b点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.△t1=△t2时,SO2的转化率:
a~b段小于b~c段
答案:
D
解析:
化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变,其实质是正反应速率等于逆反应速率,c点对应的正反应速率显然还在改变,故一定未达平衡,A错;a到b时正反应速率增加,反应物浓度随时间不断减小,B错;从a到c正反应速率增大,之后正反应速率减小,说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响,说明该反应为放热反应,即反应物的总能量高于生成物的总能量,C错;随着反应的进行,SO2的转化率将逐渐增大,D正确;选D。
8.(2011江苏卷)700℃时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2+H2(g)反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1>t2):
反应时间/min
n(CO)/mol
H2O/mol
0
1.20
0.60
t1
0.80
t2
0.20
下列说法正确的是
A.反应在t1min内的平均速率为v(H2)=0.40/t1mol·L-1·min-1
B.保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O,到达平衡时,n(CO2)=0.40mol。
C.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转化率增大,H2O的体积分数增大
D.温度升至800℃,上述反应平衡常数为0.64,则正反应为吸热反应
答案:
BC
解析:
A.反应在t1min内的平均速率应该是t1min内H2浓度变化与t1的比值,而不是H2物质的量的变化与t1的比值。
B.因为反应前后物质的量保持不变,保持其他条件不变,平衡常数不会改变,起始时向容器中充入议0.60molCO和1.20molH2O,似乎与起始时向容器中充入0.60molH2O和1.20molCO效果是一致的,到达平衡时,n(CO2)=0.40mol。
C.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,H2O转化率减小,H2O的体积分数会增大。
D.原平衡常数可通过三段式列式计算(注意浓度代入)结果为1,温度升至800℃,上述反应平衡常数为0.64,说明温度升高,平衡是向左移动的,那么正反应应为放热反应。
9.(2011重庆卷10)一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图10的是
A.CO2(g)+2NH3(g)===CO(NH2)2(s)+H2O;ΔH<0
B.CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g);ΔH>0
C.CH3CH2OH(g)===CH2=CH2(g)+H2O(g);ΔH>0
D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g)===2C6H5CH=CH2(g)+2H2O(g);ΔH<0
答案:
A
解析:
由图中分析得出:
水蒸气的含量随温度升高而降低,随压强增大而升高,根据选项中各方程式的特点,运用平衡移动原理,不难得出答案A
9.(2011海南卷)氯气在295K、100Kpa时,在1L水中可溶解0.09mol,实验测得溶于水的Cl2约有三分之一与水反应。
请回答下列问题:
(1)该反应的离子方程式为__________;
(2)估算该反应的平衡常数__________(列式计算)
(3)在上述平衡体系中加入少量NaOH固体,平衡将向________移动;
(4)如果增大氯气的压强,氯气在水中的溶解度将______(填“增大”、“减小”或“不变”),平衡将向______________移动。
9题答案:
(1)
(2)
(3)正反应方向(或向右)(4)增大正反应方向(或向右)
解析:
题干中用“溶于水的Cl2约有三分之一与水反应”给出可逆反应
(该反应在教材中通常没提及可逆);平衡常数的计算根据题中要求列三行式求算;平衡移动是因为H+的减少向正反应方向移动;增大压强将增大氯气的浓度,平衡向正反应方向移动。
10.(2011全国卷)反应
(△H<0)在等容条件下进行。
改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:
回答问题:
⑴反应的化学方程中a∶b∶c为 ;
⑵A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为;
⑶B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是,其值是;
⑷由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是,采取的措施是;
⑸比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低;T2T3(填“<”“>”“=”)判断的理由是。
⑹达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10min后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。
10题答案:
(1)1∶3∶2
(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)(3)αⅢ(B),0.19
(4)平衡向右移动,此时采取的措施是将C从平衡混合物中液化分离出去
(5)T2<T3,反应一直向右进行且该反应为放热反应,故T2<T3
(6)
解析:
图像题的解答要看清图像的横、纵坐标所代表的意义,曲线的走势,然后结合原理分析作答。
⑴依据图示A、B、C三种物质的物质的量的变化分别为1mol、3mol、2mol,故a∶b∶c=1∶3∶2。
⑵vⅠ(A)=(2.0-1.00)mol·L-1/20.0min=0.05mol·L-1·min-1、vⅡ(A)=(1.00-0.62)/15.0min=0.025mol·L-1·min-1、vⅢ(A)=(0.62-0.50)mol·L-1/10min=0.012mol·L-1·min-1。
故:
vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)
⑶由图可知αⅠ(B)=0.5、αⅡ(B)=1.14/3.00=0.38、αⅢ(B)=0.36/1.86=0.19,则B的平衡转化率最小的是αⅢ(B),其值为0.19;
⑷第一次平衡后A、B的浓度从平衡点开始降低,而C的物质的量浓度突然变为0,则平衡向右移动,此时采取的措施是将C从平衡混合物中液化分离出去。
⑸因为该反应为放热反应,故T2<T3
⑹第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势如下图所示:
11.(2011浙江卷)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:
NH2COONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g)。
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
温度(℃)
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强(kPa)
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度(×10-3mol/L)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___________。
A.
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变D.密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据,列式计算25.0℃时的分解平衡常数:
__________________________。
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25℃下达到分解平衡。
若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量______(填“增加”、“减小”或“不变”)。
④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H____0,熵变△S___0(填>、<或=)。
(2)已知:
NH2COONH4+2H2O
NH4HCO3+NH3·H2O。
该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率,得到c(NH2COO-)随时间变化趋势如图所示。
⑤计算25℃时,0~6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率___________________________。
⑥根据图中信息,如何说明水解反应速率随温度升高而增大:
_______________________。
11题答案:
(1)①BC;②
。
③增加;④>,>。
(2)⑤
;
⑥将图中25℃曲线和15℃曲线进行比较,可以看到25.0℃时反应物的起始浓度较小,但0~6min时的曲线斜率比15.0℃时的曲线斜率大,可以说明25.0℃时反应物氨基甲酸铵的平均速率比15.0℃时的平均速率大。
由此可以推断氨基甲酸铵水解反应速率随温度升高而增大
解析:
⑴①A.不能表示正逆反应速率相等,所以不能依据A判断该分解反应已经达到化学平衡状态;(NH2COONH4)为固体物质,随着反应的进行密闭容器中总压强增大,所以,依据“B.达到平衡时密闭容器中总压强不变”,可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态;同理,恒容条件下,随着反应的进行,则密度增大,C项可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态;由于反应物(NH2COONH4)是固体物质,所以密闭容器中NH3的体积分数始终不变,为2/3。
因此不能依据D判断该分解反应已经达到化学平衡状态。
②25.0℃时的平衡浓度:
c(NH3)=
4.8×10-3mol·L-1,c(CO2)=
×4.8×10-3mol·L-1;
则
③恒温下压缩容器体积,平衡会向逆反应方向移动,氨基甲酸铵固体的质量增加。
④由于氨基甲酸铵固体分解反应是扩大气体体积的反应,根据表中实验测得不同温度下的平衡数据分析可知,升高温度时,平衡总压强(kPa)增大,平衡气体总浓度(×10-3mol/L)增大,反应是正向移动,正反应为吸热反应,焓变△H>0。
氨基甲酸铵固体分解为气体,体系混乱度增大,熵变△S>0。
⑵⑤根据图中25℃曲线,可查得0~6min氨基甲酸铵的变化浓度数值,由此可计出此时段的平均反应速率:
⑥将图中25℃曲线和15℃曲线进行比较,可以看到25.0℃时反应物的起始浓度较小,但0~6min时的曲线斜率比15.0℃时的曲线斜率大,可以说明25.0℃时反应物氨基甲酸铵的平均速率比15.0℃时的平均速率大。
由此可以推断氨基甲酸铵水解反应速率随温度升高而增大
12(2011全国新课标卷).科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。
已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。
请回答下列问题:
(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ;
(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_____________;
(3)在容积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变得情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:
T1、T2均大于300℃);
下列说法正确的是______(填序号)
①温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为
v(CH3OH)=
mol·L-1·min-1
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时
增大
(4)在T1温度时,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为______;
(5)在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为________、正极的反应式为________。
理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1KJ,则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)
12题答案:
答案:
(1)2858
(2)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-443.5kJ·mol-1
(3)③④(4)1-a/2
(5)CH3OH(g)+H2O-6e-=CO2+6H+
3/2O2++6H++6e-=3H2O
96.6%
解释:
(1)由H2(g)的燃烧热△H为-285.8kJ·mol-1知,1molH2(g)完全燃烧生成1molH2O(g)放出热量285.8kJ,即分解1molH2O(g)为1molH2(g)消耗的能量为285.8kJ,分解10molH2O(g)为10molH2(g)消耗的能量为2858kJ。
(2)写出燃烧热的热化学方程式:
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ·mol-1
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.5kJ·mol-1
用
-
得:
CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-443.5kJ·mol-1
(3)根据图像分析,由先拐先平数值大原则,T2>T1,温度升高,生成物的平衡时的物质的量减少,故正反应为放热反应。
①中速率用物质的量与时间之比,错误,应该为物质的量浓度变化量与时间之比。
②该反应的正反应为放热反应,T2>T1,所以T1时的平衡常数比T2时的大。
③正确
④处于A点的反应体系从T1变到T2,升高温度,平衡向逆反应方向移动,达到平衡时
增大。
正确。
(4)利用化学平衡的三段模式法计算:
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+2H2O(g)
起始1300
变化a3aaa
平衡1-a3-3aaa
根据压强之比等于物质的量之比,则
容器内的压强与起始压强之比为:
(4-2a)/4=1-a/2
(5)这是一个典型的燃料电池的电极反应的书写。
电池的理论效率的计算可由消耗1mol甲醇所能产生的最大电能与其燃烧热之比即可求得。
702.1/726.5=96.6%
3.(2011上海卷25)自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。
地壳内每加深1km,压强增大约25000~30000kPa。
在地壳内SiO2和HF存在以下平衡:
SiO2(s)+4HF(g)
SiF4(g)+2H2O(g)+148.9kJ
根据题意完成下列填空:
(1)在地壳深处容易有气体逸出,在地壳浅处容易有沉积。
(2)如果上述反应的平衡常数K值变大,该反应(选填编号)。
a.一定向正反应方向移动b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小
c.一定向逆反应方向移动d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
(3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时,(选填编号)。
a.2v正(HF)=v逆(H2O)b.v正(H2O)=2v逆(SiF4)
c.SiO2的质量保持不变d.反应物不再转化为生成物
(4)若反应的容器容积为2.0L,反应时间8.0min,容器内气体的密度增大了0.12g/L,在这段时间内HF的平均反应速率为。
13题答案:
⑴SiF4、H2O;SiO2⑵ad⑶bc⑷0.0010mol·L-1·min-1
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- 第七章 化学反应速率和化学平衡 第七 化学反应 速率 化学平衡