1、专题七 化学反应速率和化学平衡,高考化学 (课标专用),A组 统一命题课标卷题组 考点一 化学反应速率 1.(2014课标,9,6分,0.359)已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解 的机理为: H2O2+I- H2O+IO- 慢 H2O2+IO- H2O+O2+I- 快 下列有关该反应的说法正确的是 ( ) A.反应速率与I-浓度有关 B.IO-也是该反应的催化剂 C.反应活化能等于98 kJmol-1 D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2),五年高考,答案 A 由于反应速率由慢反应决定,故I-浓度越大,反应速率越快,A正确;IO-为中间产
2、物,不 是催化剂,B错误;活化能不是反应热,反应热是正、逆反应活化能的差值,C错误;D错误。,解题关键 熟悉催化剂对化学反应速率的影响、反应的活化能等概念,认真分析反应机理是 解答本题的关键。,易错警示 B项的IO-是一种中间物质;C项的活化能不是反应热;D项,由于水是纯液体,故不能 用来表示化学反应速率。,2.(2018课标,28,15分)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题: (1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体,遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等,写出该反应 的化学方程式 。 (2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应: 2SiHCl3(g)
3、SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) H1=48 kJmol-1 3SiH2Cl2(g) SiH4(g)+2SiHCl3(g) H2=-30 kJmol-1 则反应4SiHCl3(g) SiH4(g)+3SiCl4(g)的H为 kJmol-1。 (3)对于反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。,343 K时反应的平衡转化率= %。平衡常数K343 K= (保留2位小数)。 在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是 ;要缩短反应达到平衡 的时间,
4、可采取的措施有 、 。 比较a、b处反应速率大小:va vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=v正- v逆=k正 -k逆 ,k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算a处的= (保留1位小数)。,答案 (1)2SiHCl3+3H2O (HSiO)2O+6HCl (2)114 (3)22 0.02 及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) 大于 1.3,解析 本题考查化学方程式的书写、盖斯定律的应用、化学平衡的移动及相关计算。 (1)依据题意知,SiHCl3遇潮气时发烟的化学方程式为2SiHCl3+3H2O (HSiO)2O+6HCl。 (2)由盖斯定律可知
5、H=3H1+H2=348 kJmol-1-30 kJmol-1=114 kJmol-1。 (3)反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) H1=48 kJmol-1,由于H10,升高温度,化学平衡 正向移动,SiHCl3的转化率增大,故曲线a表示343 K,观察图像知,343 K时反应的平衡转化率为2 2%;设起始时SiHCl3的物质的量浓度为c,列出“三段式”:2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) 起始 c 0 0 变化 0.22c 0.11c 0.11c 平衡 0.78c 0.11c 0.11c 故K343 K= = 0.02。 已知2SiH
6、Cl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) H1=48 kJ mol-1,该反应的正反应是气体体积不变 的吸热反应,故要在温度不变的情况下提高SiHCl3转化率可采取的措施是及时移去产物;要缩 短反应达到平衡的时间,可采取的措施有提高反应物压强(浓度)和改进催化剂等。,a、b处SiHCl3的转化率相等,但a处温度比b处高,故va大于vb;依据题意知v正=k正 ,v逆=k逆,由平衡时v正=v逆知, = =0.02,对于a处,列出“三段式”计算知, =0.8,=0.1, =0.1,故a处 = = 1.3。,疑难点拨 (3)根据已知表达式表示出v正和v逆,利用达到化学平衡时v正=v逆计算出
7、 ,然后结 合“三段式”即可求出 。,考点二 化学平衡 1.(2017课标,27,14分)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题: (1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:C4H10(g) C4H8(g)+H2(g) H1 已知:C4H10(g)+ O2(g) C4H8(g)+H2O(g) H2=-119 kJmol-1 H2(g)+ O2(g) H2O(g) H3=-242 kJmol-1 反应的H1为 kJmol-1。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x 0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措
8、施是 (填标号)。 A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.降低压强,(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化 剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关 系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是 。 (3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合 物。丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是 、 ;590 之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是 。,答案 (1)123 小于 AD (2)氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大
9、,逆反应速率增大 (3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链 烃类,解析 本题考查反应热的计算及影响化学平衡的因素。(1)运用盖斯定律,由-可得,故 H1=H2-H3=123 kJmol-1;由图(a)可知,温度一定时,压强由0.1 MPa变成x MPa,反应物的平衡转 化率增大,对反应而言,减小压强,平衡正向移动,反应物平衡转化率增大,故x小于0.1;H10, 升高温度或减小压强可使反应的平衡正向移动,丁烯的平衡产率提高,故选择A、D。(2)H2 是反应的产物之一,若混合气体中H2比例过大,会抑制反应正向进行,从而使丁烯产率降低。 (3)590 之前,
10、升高温度,有利于反应正向进行,同时反应速率加快。反应速率加快,气流通过 反应器时反应物的利用率就会提高,丁烯的产率增大。590 之后丁烯高温裂解生成的短链 烃类化合物增多,丁烯产率降低。,审题方法 (3)结合题给信息挖掘图(c)中隐含条件对问题进行解答。,2.(2015课标,28,15分,0.257)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答 下列问题: (1)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2。该反 应的还原产物为 。 (2)上述浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子。取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl 开始沉淀
11、时,溶液中 为 。已知Ksp(AgCl)=1.810-10,Ksp(AgI)=8.510-17。 (3)已知反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的H=+11 kJmol-1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断 裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。 (4)Bodensteins研究了下列反应: 2HI(g) H2(g)+I2(g) 在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:,根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为 。 上述反应中,正反应速率
12、为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常 数,则k逆为 (以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min时,v正= min-1。 由上述实验数据计算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时, 反应重新达到平衡,相应的点分别为 (填字母)。,答案 (1)MnSO4(或Mn2+)(1分) (2)4.710-7(2分) (3)299(2分) (4) (2分) k正/K 1.9510-3(每空2分,共4分) A、E(4分),解析 (1)MnO2在酸性条件下可把I-氧化为I2,自身被还原为Mn2
13、+,即还原产物为MnSO4。 (2)当AgCl开始沉淀时,AgI已经沉淀完全,此时溶液中 = = = = 4.710-7。 (3)设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x kJ,由反应热与键能的关系可知,2x=436+151+11,解得x=299,故1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为299 kJ。 (4)观察表中数据知,120 min时反应达到平衡,此时x(HI)=0.784,x(H2)=x(I2)=(1-0.784) =0.108, 故反应的平衡常数K的计算式为 = 。 由于v正=k正x2(HI),v逆=k逆x(H2)x(I2),K= ,当达到平衡状态时,v
14、正=v逆,即k逆= ;在t=40 min时,x(HI)=0.85,v正=k正x2(HI)=0.002 7 min-10.852=1.9510-3 min-1。 反应2HI(g) H2(g)+I2(g)是吸热反应,升高温度,反应速率加快,平衡正向移动,x(HI)减小,x(H2)增大,观察图像知,对应的点分别为A和E。,易错警示 第(4)小题中计算式会被误以为是表达式。,解题关键 熟练掌握氧化还原反应、沉淀溶解平衡、化学反应速率及化学平衡知识是解题 的关键。,3.(2014课标,26,13分,0.513)在容积为1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g) 2NO2(g),随
15、温度升高,混合气体的颜色变深。,回答下列问题: (1)反应的H 0(填“大于”或“小于”);100 时,体系中各物质浓度随时间变化如 上图所示。在060 s 时段,反应速率v(N2O4)为 molL-1s-1;反应的平衡常数K1为 。 (2)100 时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.002 0 molL-1s-1的平均速率降低,经10 s又 达到平衡。 T 100 (填“大于”或“小于”),判断理由是 。 列式计算温度T时反应的平衡常数K2 。 (3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。平衡向 (填“正反应”或 “逆反应”)方向移动,判断理由是 。,答案 (1)大于
16、 0.001 0 0.36 molL-1(1分,2分,2分,共5分) (2)大于(1分) 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高(2分) 平衡时,c(NO2)=0.120 molL-1+0.002 0 molL-1s-110 s2=0.16 molL-1 c(N2O4)=0.040 molL-1-0.002 0 molL-1s-110 s=0.020 molL-1 K2= =1.3 molL-1(3分) (3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动(每空1分,共2分),解析 (1)随温度升高,混合气体的颜色变深,说明升温平衡向正反应方向移动,H0。在060 s时段
17、,v(N2O4)= = =0.001 0 molL-1s-1;平衡常数K1= =0.36 molL-1。 (2)当温度由100 变为T时,N2O4的浓度降低,“三段式”如下:N2O4(g) 2NO2(g) 100 平衡时 0.040 molL-1 0.120 molL-1 温度T时变化 0.020 molL-1 0.040 molL-1 温度T平衡时 0.020 molL-1 0.160 molL-1 由于温度变为T时平衡向N2O4浓度减小的方向移动,即向吸热方向移动,故温度升高,所以T 100 。当再次达到平衡时,平衡常数K2= = =1.3 molL-1。 (3)温度不变,将反应容器的容积
18、减少一半,压强增大,平衡向气体分子数减小的方向(即逆反应 方向)移动。,解题关键 熟悉化学反应速率、化学平衡常数的概念及其相关计算公式,掌握外界条件对化 学反应速率和化学平衡的影响规律是解题的关键。,考点三 化学平衡常数与化学平衡有关的计算 1.(2018课标,28,15分)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等 工业中得到广泛应用。回答下列问题: (1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体, 其分子式为 。 (2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分解反应: 2N2O5(g
19、) 4NO2(g)+O2(g)2N2O4(g) 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示t= 时,N2O5(g)完全分解:,已知:2N2O5(g) 2N2O4(g)+O2(g) H1=-4.4 kJmol-1 2NO2(g) N2O4(g) H2=-55.3 kJmol-1 则反应N2O5(g) 2NO2(g)+ O2(g)的H= kJmol-1。 研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=210-3 (kPamin-1)。t=62 min时,测得体系中 = 2.9 kPa,则此时的 = kPa,v= kPamin-1。 若提高反应温度至35 ,则
20、N2O5(g)完全分解后体系压强p(35 ) 63.1 kPa(填“大 于”“等于”或“小于”),原因是 。 25 时N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数Kp= kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计 算结果保留1位小数)。 (3)对于反应2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程: 第一步 N2O5 NO2+NO3 快速平衡 第二步 NO2+NO3 NO+NO2+O2 慢反应,第三步 NO+NO3 2NO2 快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 (填标号)。 A.v(第一步的逆反应)v(第二步反应) B.反应的中间产物
21、只有NO3 C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D.第三步反应活化能较高,答案 (1)O2 (2)53.1 30.0 6.010-2 大于 温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二 聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高 13.4 (3)AC,解析 本题考查氧化还原反应、反应热的计算、化学反应速率、化学平衡及化学平衡常数 的计算。 (1)氯气具有强氧化性,氮元素化合价不变,Ag应以AgCl形式存在,则被氧化的是氧元素,对应的 氧化产物为O2,反应的化学方程式为4AgNO3+2Cl2 4AgCl+2N2O5+O2。 (2)2N2O5(g) 2N2O4(g)+O2(
22、g) H1=-4.4 kJmol-1 a 2NO2(g) N2O4(g) H2=-55.3 kJmol-1 b 根据盖斯定律,由 -b可得:N2O5(g) 2NO2(g)+ O2(g) H=53.1 kJmol-1。 由2N2O5(g)O2(g)可知, =2.9 kPa时N2O5分压减小5.8 kPa,此时 =(35.8-5.8)kPa=30.0 0 kPa。v=210-3 (kPamin-1)=210-330(kPamin-1)=6.010-2 kPamin-1。 t=时,N2O5完全分解。 2N2O5 2N2O4+O22 2 1 35.8 kPa =35.8 kPa =17.9 kPa,设
23、达平衡时,N2O4分压减小了x kPa。N2O4 2NO2 开始分压(kPa) 35.8 0 变化分压(kPa) x 2x 平衡分压(kPa) 35.8-x 2x (35.8-x)kPa+2x kPa+17.9 kPa=63.1 kPa,解得x=9.4,则平衡时 =26.4 kPa, =18.8 kPa,K=kPa13.4 kPa。 (3)第一步反应为快反应,其逆反应的速率也比第二步反应的速率快,A正确;从反应方程式看, 中间产物有NO3、NO,B错误;由于第二步反应是慢反应,说明NO2与NO3的碰撞仅部分有效,C 正确;第三步是快反应,故其活化能应较低,D错误。,2.(2017课标,28,1
24、4分)砷(As)是第四周期A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 进行,原因是 。 (3)已知:As(s)+ H2(g)+2O2(g) H3AsO4(s) H1 H2(g)+ O2(g) H2O(l) H2 2As(s)+ O2(g) As2O5(s) H3 则反应As2O5(s)+3H2O(l) 2H3AsO4(s)的H= 。 (4)298 K
25、时,将20 mL 3x molL-1 Na3AsO3、20 mL 3x molL-1 I2和20 mL NaOH溶液混合,发生反 应:As (aq)+I2(aq)+2OH-(aq) As (aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(As )与反应时间(t)的 关系如图所示。,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(As ) c.c(As )/c(As )不再变化 d.c(I-)=y molL-1 tm时,v正 v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 tm时v逆 tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是 。 若平衡时溶液的pH=14
26、,则该反应的平衡常数K为 。,答案 (1) (2)2As2S3+5O2+6H2O 4H3AsO4+6S 增加反应物O2的浓度,提高As2S3的转化速率 (3)2H1-3H2-H3 (4)a、c 大于 小于 tm时生成物浓度较低 (molL-1)-1,解析 (1)As位于第四周期第A族,其原子序数为33,则其原子结构示意图为 。 (2)根据得失电子守恒及原子守恒可以配平该反应的化学方程式:2As2S3+5O2+6H2O 4H3A sO4+6S。该反应是有气体物质参与的反应,加压可以加快反应速率。 (3)由盖斯定律可知H=2H1-3H2-H3。 (4)溶液pH不变时,c(OH-)保持不变,反应处于
27、平衡状态;b项,未标明v(I-)和v( )的方向,反 应不一定处于平衡状态;由于提供的Na3AsO3的量一定,所以c(As )/c(As )不再变化时,c(As )与c(As )也保持不变,反应处于平衡状态;平衡时c(I-)=2c( )=2y molL-1=2y molL-1, 即c(I-)=y molL-1时反应未达到平衡状态。反应从正反应开始进行,tm时反应继续正向进行,v 正v逆。tm时As 浓度比tn时小,所以逆反应速率:tmtn。三种溶液混合后,反应前Na3AsO3浓 度为x molL-1,同理I2浓度为x molL-1,反应达到平衡时,c(As )为y molL-1,则c(I-)=
28、2y molL-1,消 耗As 、I2浓度均为y molL-1,平衡时c(As )为(x-y) molL-1,c(I2)为(x-y)molL-1,溶液中c(OH-)= 1 molL-1,K= (molL-1)-1= (molL-1)-1。,3.(2016课标,27,14分)丙烯腈(CH2 CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧 化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH2 CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题: (1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的 热化学方程式如下: C3H6(g)+NH3(g)+ O2(g)
29、C3H3N(g)+3H2O(g) H=-515 kJmol-1 C3H6(g)+O2(g) C3H4O(g)+H2O(g) H=-353 kJmol-1 两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是 ;有利于 提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ;提高丙烯腈反应选择性的关 键因素是 。 (2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460 。低于460 时, 丙烯腈的产率 (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是 ;高于460 时,丙烯腈产率降低的可能原因是 (双选,填标号)。 A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大,C.副反应增多 D.反应活化能增大(3)丙烯腈和丙烯
30、醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约 为 ,理由是 。进料气氨、空 气、丙烯的理论体积比约为 。,答案 (14分)(1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度降低压强 催化剂 (2)不是 该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低 AC (3)1 该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低 17.51,解析 (1)判断反应自发进行的趋势可从熵变和焓变两方面考虑,反应和的熵变不大,但焓 变均较大,这是导致两个反应在热力学上趋势均很大的主要原因。根据影响平衡移动的因素 可知,提高丙烯腈平衡产率(即使反应的平衡右移)的条件可以是降低温度、降低压
31、强。在 影响反应速率的外界因素中,催化剂的影响最大,且不同的反应一般使用的催化剂也不同,因此 催化剂是提高丙烯腈反应选择性的关键因素。 (2)温度升高,反应的平衡常数变小,反应的活化能不变,高于460 时,丙烯腈产率降低的原 因可能是催化剂的活性降低、副反应增多,A、C正确。 (3)由反应可知n(NH3)n(O2)n(C3H6)=11.51,由于O2在空气中所占体积分数约为 ,所 以理论上进料气氨、空气、丙烯的体积比V(NH3)V(空气)V(C3H6)=1(1.55)1=17. 51。,审题技巧 看懂图像的含义,看图像时,一看面:纵坐标与横坐标的意义;二看线:线的走向和变 化趋势;三看点:起点
32、、拐点、终点等。,考点一 化学反应速率 1.(2018北京理综,7,6分)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催 化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是 ( ) A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100% B.CH4CH3COOH过程中,有CH键发生断裂 C.放出能量并形成了CC键,D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率,B组 自主命题省(区、市)卷题组,答案 D 本题考查能量变化、催化剂催化机理等知识。催化剂只影响化学反应速率,不会 使化学平衡发生移动,故不会提高反应物的平衡转化率,D不正确。,方法技巧 认真观察示意图,分清反应物、中间产物
33、和生成物,该题就不难作答。,2.(2016北京理综,8,6分)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是 ( ) A.抗氧化剂 B.调味剂 C.着色剂 D.增稠剂,答案 A 抗氧化剂是防止食品氧化变质的添加剂,使用目的是延缓食品的变质。,3.(2017江苏单科,10,2分)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 时不同条件下H2O2浓 度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 ( ),A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快 B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快 C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快 D
34、.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大,答案 D 本题考查依据影响化学反应速率的因素识图的能力。A项,从图甲看出,相同时间 内,起始c(H2O2)越大,H2O2的浓度变化量越大,即分解速率越快,错误;B项,从图乙看出,NaOH溶 液浓度越大,即pH越大,H2O2分解速率越快,错误;C项,从图丙看出,0.1 molL-1 NaOH与1.0 molL-1NaOH所示曲线相比,0.1 molL-1 NaOH对应曲线表示的H2O2分解速率快,错误;D项正确。,审题方法 三审清 一审题干,审清关键词; 二审题图,审清图中标注的数据; 三审选项,审清选项中所表明的具体结论。,4.
35、(2015福建理综,12,6分)在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下 列判断不正确的是 ( ),A.a=6.00 B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变 C.b318.2 D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同,答案 D 根据题表信息可知,相同温度时,随着浓度以等差数列递减,其瞬时速率也以等差数 列递减,故a=6.00;同时改变反应温度和反应物浓度,瞬时速率有可能不变;相同浓度时,温度越 高,反应速率越快,故b318.2;温度升高,瞬时速率加快,故蔗糖浓度减少一半时,所用时间并不 相等,D项错误。,考点二 化学平衡 1.(2018天津理综,5,6
36、分)室温下,向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸,溶液 中发生反应:C2H5OH+HBr C2H5Br+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2 mol,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,答案 D 本题考查化学平衡的影响因素。加入NaOH会中和HBr,平衡逆向移动,乙醇的物质 的量增大,A正确;增大HBr浓度,平衡
37、正向移动,有利于生成C2H5Br,B正确;只要投料比符合化学 计量数之比,两种反应物平衡转化率之比始终是11,C正确;若起始温度提高至60 ,则反应 生成的C2H5Br会被及时蒸出,反应很难建立平衡,D错误。,解题关键 注意C2H5Br的沸点为38.4 ,60 时C2H5Br为气体。,2.(2018江苏单科,13,4分)根据下列图示所得出的结论不正确的是 ( ),答案 C 本题考查化学反应原理图像的应用。由图甲可知,温度升高,lgK减小,即K值减小,平 衡逆向移动,故正反应放热,H1,故 HX为弱酸,C错误;由图丁可知c(S )与c(Ba2+)成反比,即c(S )越大c(Ba2+)越小,D正确
38、。,审题方法 解答图像题时要看清横坐标、纵坐标对应的物理量及二者的关系。如图甲,随着 温度升高,lgK逐渐减小,即K值逐渐减小,说明平衡逆向移动。,3.(2018江苏单科,15,4分)一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应 物,发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下:,下列说法正确的是 ( ) A.v1K3,p22p3,C.v13(SO2) D.c22c3,2(SO3)+3(SO2)1,答案 CD 本题考查影响化学平衡移动的因素。容器1和容器2反应温度相同,容器2达到的 平衡相当于在容器1达到的平衡的基础上增大压强,平衡后
39、,v12c1。容器1和容器3起始量 相同,容器3的反应温度高于容器1,v1K3,1(SO2) 3(SO2)。容器2和容器3比较,加入4 mol SO3相当于加入4 mol SO2和2 mol O2,容器2的“起始 量”为容器3的2倍,容器3的反应温度高于容器2,温度升高,平衡逆向移动,容器3内分子数增多, 所以p22c3。假设容器3的起始量为4 mol SO2、2 mol O2,极值转化后与容器2的起始量 相同,且假设容器3中的反应温度也为700 K,则有2(SO3)+3(SO2)=1,现将容器3的物质的量减 半,温度升高至800 K,化学平衡逆向移动,3(SO2)减小,所以2(SO3)+3(
40、SO2)1。综上所述,A、B 项错误,C、D项正确。,方法归纳 若同一可逆反应在不同的温度下进行,且投入的反应物起始量不同时,要学会利用 等效平衡思想“建模”,找相同的平衡状态,在相同基础上,改变起始量,改变温度,得出相应的 结论。,4.(2017天津理综,6,6分)常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 时,该反应的平衡常数K=210-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2 ,固体杂质不参与反应。 第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4; 第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230 制得高纯镍。 下列判断正确的是 ( )
41、 A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大 B.第一阶段,在30 和50 两者之间选择反应温度,选50 C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低 D.该反应达到平衡时,v生成Ni(CO)4=4v生成(CO),答案 B 本题考查化学平衡的相关知识。增加c(CO),平衡正向移动,但由于反应温度不变, 故平衡常数不变,A错;第一阶段的目的是得到气态Ni(CO)4,因为Ni(CO)4的沸点为42.2 ,故反 应温度选择50 ,B正确;根据题给平衡常数知230 时反应Ni(CO)4(g) Ni(s)+4CO(g)的平 衡常数为5104,故第二阶段Ni(CO)4分解率较高,C错;反应达到平衡时
42、,4v生成Ni(CO)4=v生成(CO), D错。,易混易错 平衡发生移动时,平衡常数不一定发生变化,只有温度改变才能引起平衡常数的变 化。,5.(2016江苏单科,15,4分)一定温度下,在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO (g) CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是 ( ),A.该反应的正反应放热 B.达到平衡时,容器中反应物转化率比容器中的大 C.达到平衡时,容器中c(H2)大于容器中c(H2)的两倍 D.达到平衡时,容器中的正反应速率比容器中的大,答案 AD 将容器中c(CH3OH)=0.10 molL-1等效转移至左边的反应物,相当于c(H2)=0.
43、20 molL-1,c(CO)=0.10 molL-1。A项,容器中相对于容器中,温度升高,平衡左移,则逆反应为吸 热反应,正反应放热,正确;B项,容器中相对于容器中,压强增大,平衡右移,则容器中反应 物转化率大,错误;C项,容器相对于容器,温度升高,压强减小,平衡左移,达平衡时,容器中 c(H2)小于容器中c(H2)的两倍,错误;D项,容器中比容器中温度高,反应速率快,正确。,6.(2015四川理综,7,6分)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2 (g) 2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:已知:气体分压(p分)=气体总压(p总
44、)体积分数。下列说法正确的是 ( ) A.550 时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动 B.650 时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0% C.T 时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动,D.925 时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总,答案 B A项,反应容器为恒压密闭容器,充入惰性气体,相当于减小压强,v正、v逆均减小,平衡 应向右移动,错误;B项,设起始时CO2的物质的量为1 mol,达到平衡时转化了x mol,利用三段式:C(s)+CO2(g) 2CO(g) n始/mol 1 0 n转化/mol x 2x n平/mol 1-x 2
45、x 则有 100%=40.0%,解得x=0.25,CO2的转化率为 100%=25.0%,正确;C项,因为 是恒压体系,T 达平衡时,CO2、CO的体积分数均为50%,故充入等体积的CO2和CO,平衡不移 动,错误;D项,Kp= = =23.04p总,错误。,7.(2014天津理综,10,14分)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJmol-1 一种工业合成氨的简易流程图如下:(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气, 得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学
46、方程式: 。 (2)步骤中制氢气原理如下: CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H=+206.4 kJmol-1 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H=-41.2 kJmol-1,对于反应,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是 。 a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强 利用反应,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为 20%)与H2O反应,得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为 。 (3)图1表示500 、60.0 MPa条件下,原料
47、气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a 点数据计算N2的平衡体积分数: 。,(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料 气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。 (5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号) 。简述 本流程中提高合成氨原料总转化率的方法: 。,答案 (1)2NH4HS+O2 2NH3H2O+2S (2)a 90% (3)14.5% (4) (5) 对原料气加压;分离液氨后,未反应的N2、H2循环使用,解析 (1)由题给反应信息不难写出再生反应的化学方程式为2NH4HS+O2 2S
48、+2 NH3H2O。 (2)增大水蒸气浓度,平衡右移,但H2百分含量不一定提高;加入催化剂,对平衡无影响,不能提高 H2百分含量;降低压强,反应速率减慢。 设达到平衡时CO转化了x mol。CO(g)+H2O(g) CO2(g)+ H2(g) n起始 0.2 mol 0 mol 0.8 mol n平衡 (0.2-x)mol x mol (0.8+x)mol (0.2-x)+x+(0.8+x)=1.18,x=0.18,CO= 100%=90%。 (3)方法1:设达到平衡时N2转化了x mol。N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) n起始 n mol 3n mol 0 n平衡 (n-x)mol (3n-3x)mol 2x mol,
