2018年高考化学经典模拟题专题汇编：化学反应中能量、速率及平衡

化学反应中能量、速率及平衡1 .甲醇是重要的化工原料。在催化剂的作用下，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)合成甲醇的主要化学反应如下：l. CO(g)+2H2(g)三 CH30H(g) AHin. CO2(g)+3H2(g)|CH30H(g)+H 20(g) AH2=-58 kJ mOlm. C02(g)+H 2(g)干 CO(g)+H 20(g) AH3请回答下列问题：(1)化学反应热 AH年成物标准生成热总和-反应物标准生成热总和。已知四种物质的标准生成热如下表：物质C0(g)C02(g)H2(g)CH 30H(g)标准生成热(kJ - mOl)-110.52-393.510-201.25计算 ahi=kJ m ol AH3 0 (填“=” .或 N” (2)当合成气的组成比 n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时，体系中CO的平衡转化率(”与温度和压强的关系如图所示:W5 -1r1r厂SOO J10 33ft 530 S40 SK 7a (CO随温度升高而 (填 增大”或 减小” J图中pi、p2、p3的大小关系为 ,判断的理由是 。(3)在一定条件下由甲醇可以制备甲醛。一定温度下，在三个体积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应:2CH 30H(g) 1tCH3OCH3(g)+H 20(g),实验数据见下表：编R温度/c起始物质的量/mol平衡物质的量/molCH30H(g)CH30CH3(g)H20(g)CH30CH3(g)H20(g)a3870.200来源:学科.网乙X.X.K0.080.08b3870.400c270.2000.090.09卜列说法正确的是。A.该反应的正反应是放热反应B.平衡时容器a中CH30H的体积分数比容器 b中的小C.若a是容积为1 L的绝热容器，则平衡时a中CH30H的转化率增大D.若起始时向容器 a中充入0.15molCH 30H(g)、0.15molCH 3OCH3(g)和0.1molH 20(g),则反应向正反应方 向进行(4)直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell , DMFC )属于质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所示：c处通入的气体是。负极的电极反应式是 。【答案】 -90.73 减小 pvp2Vp3相同温度下，反应出是气体分子数不变的反应，改变压强平衡不移动。反应I的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大。AD O2CH3OH+H2O _6e =CO2+6H+ 学科.网2 .甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。(1)己知在常温常压下反应的热化学方程式： CO(g)+2H2(g)CH30H(g)AH1=-90 kJ 用olCO(g) + HzO(g)= CO 2(g) +H2(g)AH2=-41 kJ - mol写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式 ;(2)在一定条件下，某密闭容器中进行上述二氧化碳与氢气制备甲醇的反应，反应过程中部分数据如下表：反应条件反应时间COz(mol)H2(mol)CH30H(mol)H20(mol)恒温恒容(TiC、2L)Omin260010min4.520min130min10? l0min内，用H2O(g)表示的化学反应速率 v(H2O)=_mol/(L- s)达到平衡时，该反应的平衡常数K=(用分数表示)，平衡时H2的转化率是在其它条件不变的情况下， 若30min时改变温度为T2 C,此日H2的物质的量为3.2mol,则TiT2(填“ ： 喊“=，理由是。在其他条件不变的情况下，若 30min时向容器中再充入ImolCO 2 (g)和ImolH 2O(g),则平衡移动(填 正向“、逆向“或 不 a(3)以甲醇为燃料的新型燃料电池，正极通入。2,负极通入甲醇，在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。负极的电极反应式是 ;若以该燃料电池作为电源，用石墨作电极电解500mL饱和食盐水，当两极共收集到标准状况下的气体1.12L (不考虑气体的溶解)时，所得溶液的pH=(假设反应前后溶液体积不变)。【答案】CO2(g)+ 3H2(g)=CH 3OH(g) + H2O(g)AH2=-49 kJ 用ol 1.5 4/27 50% 丁2 反应放热，升高温度，平衡逆向移动不 CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+ 133 .对温室气体二氧化碳的研究一直是科技界关注的重点。I .在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一，相关反应如下：主反应：CO2(g)+4H2(g)=CH 4(g)+2H2O(g)副反应：CO2(g)+H 2(g)=CO(g)+H 2O(g)H2=+41.2kJ/mol已知H2和CH4的燃烧热分别为-285.5kJ -m溯-890.0kJ - mOlH2O(l)=H 2O(g) H=+ 44 kJ 用ol(1)ah 1=kJ - mo/(2)有利于提高CH4平衡产率的反应条件是(至少写两条) 。工业上提高甲烷反应选择性的关键因 素是。(3) TC时，若在体积恒为 2L的密闭容器中同时发生上述反应，将物质的量之和为5mol的H2和CO2以不同的投料比进行反应，结果如图所示。若 a、b表示反应物的转化率，则表示 H2转化率的是 , c、d分n H o别表示CH4(g)和CO(g)的体积分数，由图可知 =时，甲烷产率最高。若该条件下CO的产n CO2率趋于0,则rc时的平衡常数 k=平由转it本体积分数II .溶于海水的CO295%以HC0 3-形式存在。在海洋中，通过如下左图钙化作用实现碳自净。5HMi(4)写出写出钙化作用的离子方程式 。(5)电解完成后，a室的pH值 (变大”、变小”或几乎不变”)其间b室发生反应的离子方程式为【答案】-164.0降低温度，增大压强催化剂 b 4 100 2HCO3-+Ca2+=CaCO3 J +C0T +H0几乎不变H+HCO 3-= CO2 T +HO4 .大气中CO2含量的增加会加剧温室效应，为减少其排放，需将工业生产中产生的 CO2分离出来进行储存和利用。(1) CO2 与 NH 3 反应可合成化肥尿素化学式为 CO(NH 2)2,反应 2NH3(g)+CO2(g)nCO(NH2)2(l) + H2O(g)在 合成塔中进行。下如图中I、 n、出三条曲线为合成塔中按不同氨碳比 n(NH3)/n(CO2)和水碳比n(H2O)/n(CO2) 投料时二氧化碳转化率的情况。曲线I、n、出水碳比的数值范围分别为0.60.7、11.1和1.51.61,则生产中应选用水碳比的数值范围为。请推测生产中氨碳比控制在4.0左右还是控制在4.5左右比较适宜，并简述你的理由 。(2) CO2与H2也可用于合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)，CH30H(g)+H 20(g)。在体积可变的恒压密闭容器中，该反应在不同温度、不同投料比时,C02的平衡转化率如图所示。该反应的化学平衡常数的表达式为 该反应的？S 0, ?H 0 (填4”或之”)。700K投料比n(H2)/n(CO2) = 2时，H2的平衡转化率为 。(3)固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解 CO2/H2O,既可高效制备合成气(CO + H2),又可实现CO2的减排, 其工作原理如下如图。国体电斛用一 争fl电镀d-在c极上反应分两步进行：首先水电解产生氢气，然后氢气与CO2反应产生CO。写出电极c上发生的电极反应式： 。若电解得到的1:1的合成气(CO+H2),则通入的CO2和H2O物质的量比值为 。(4)以TiO2/Cu2A12。4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。 在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见如图。如何解释如图中250-400 C时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系？【答案】 0.60.7 4.0比较适宜；氨碳比在 4.5时，NH3的量增大较多，而 CO2转化率增加不大，提高了生产成,2-本v V 45% H2O+2e-= H2+O2 1 ： 1 在250-300C过程中，催化剂是影响速率的主要因素，催化剂的催化效率降低，导致反应速率也降低；而在300-400C时，催化效率低且变化程度较小，但反应速率增加较明显，因此该过程中温度是影响速率的主要因素，温度越高，反应速率越大学科网5. I .工业上有一种用 CO2 来生产甲醇燃料的方法：CO2(g)+3H 2(g)CH30H(g)+H 2O(g) AH= -49.0 kJ mol将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图所示(实线)。图中数据c(8,2)表示：在 8 min时H2的物质的量是 2 mol。(1) c点正反应速率 (填大于”等于“或小于逆反应速率。其化学平衡常数K=(2)仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。曲线I对应的实验条件改变是(3)若体积不变再充入 3molCO2和4 mol H2,则H2O(g)的体积分数 (填 增大“不变“或 减小”)n.某实验小组欲探究被空气中O2氧化的反应速率与温度的关系，现有 1mol/L的KI溶液、0.1mol/L的H2SO4溶液、淀粉溶液，则实验时这几种试剂的加入顺序为：KI溶液、;反应的离子方程式为m.粗馍样品中含 Fe、Zn、Ag、Cu等四种金属杂质，为获得高纯度的馍，某兴趣小组同学拟用铅蓄电池为电源，粗馍及石墨为电极，电解硝酸馍溶液对粗馍进行提纯。(已知，氧化性：Fe2+Ni2+K2,其主要原因有两个：电荷因素，N2H5+水解程度小于N2H62+;（2）工业上，可用次氯酸钠与氨反应制备肿，副产物对环境友好，该反应化学方程式是（3）气态肿在催化剂作用下分解只产生两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。在密闭容2018年高考化学经典模拟题专题汇编：化学反应中能量、速率及平衡 器中发生上述反应，平衡体系中肿的体积分数与温度关系如图所示。图 I- Birr/KP2 Pl (填：V、或=,下同)。反应 I: N2H4(g)N2(g) + 4NH 3(g)AH1；反应 II: N2(g)+3H2(g) A 2NH(g) A俎AHi Af27N2H 4(g)8NH 3(g) + 3N 2(g) + 2H2(g)A HAH = (用 AHi、AH2表不)o向1L恒容密闭容器中充入0.1 mol N 2H4,在30C、Ni Pt催化剂作用下发生反应N2H4(g产= N2(g) +2H2(g),测得混合物体系中(只含 N2、H2、N2H4), n(N2) + n(H2)/n(N 2H4)(用y表示)与时间的关系如图所 示。4分钟时反应到达平衡，04.0 min时间内H2的平均生成速率 v(H 2)=。(4)队还可以制备肿一碱性燃料电池，氧化产物为稳定的对环境友好的物质。该电池负极的电极反应式为;若以肿一氧气碱性燃料电池为电源，以NiSO4溶液为电镀液，在金属器具上镀馍，开始两极质量相等，当两极质量之差为1.174g时，燃料电池中内电路至少有 mol OH -迁移通过阴离子交换膜。【答案】第一步水解生成H3O+对第二步水解有抑制作用2 NH3+NaClO=N 2H4+NaCl+ H2O 7AH1+4AH2 0.025mol -1L- min N2H4-4e-+4OH-=N2T +4HO 0.02 学科 网9 .已知：2NO(g)N2(g)+O2(g) H=180.0kJ/mol IN2(g)+3H 2(g)2NH 3(g) H=92.4kJ/mol II2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) H=483.6kJ/mol III5起始网HJO若容器容积为1L, b点对应的n =0.6mol,测得平衡时H 2的转化率为25% ,则平衡时N2的物质的量浓度为将2molN2和4nolH2置于1L的恒容密闭容器中反应。测得不同温度、不同时间段内合成 NH3反应中N2的转(1)氨气经催化氧化生成一氧化氮和水蒸气的热化学方程式为(2)某温度下，若将1mol NO充入密闭容器中，只发生反应 I并达到平衡状态。当只改变下列某一条件时,其结果是再通入1mol NO,平衡将 移动(选填芷反应方向逆反应方向或不)。增大容器的体积，平衡体系中混合气体的平均相对质量(选填 增大“减小“或 不变 J(3)某科研小组利用反应II研究：在其它条件不变的情况下，加入一定量的N2,改变起始时氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如下图所示：(图中“昧示温度，“nt示起始时H2物质的量)由上图知：TiT2,其原因是化率，得到数据如下表:的转期1h2h3h4ht310%16%25%25%工415%22%ab表中a、b、25%三者由大到小的顺序为 。将中实验得到的混合气体通入醋酸溶液中，并恢复到25 C,当两者恰好反应时， 生成的CH3COONH4溶液呈中性，则25c时NH3? H2O的电离平衡常数 Kb=已知：25c时0.18mol/L CH3COOH溶液中c(H+)= 1.8 X 13mol/L。【答案】4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H 2O(g) H=906kJ/mol正反应方向不变 反应II是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氨气的百分含量减小。由图可知：当n(H2)一定时，Ti对应的氨气的百分含量小于T2,所以 Ti 大于 T2。0.15 25%a=b 1.8 X 10 学.科网10 .工业上在一定条件下将丙烷脱氢制丙烯。(1)反应过程中能量变化如下图所示，下列有关叙述正确的是 。a.此反应为吸热反应b.催化剂能改变反应的始变和活化能c. Ei表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能d.有催化剂能加快反应速率，提高丙烷的转化率(2)上述反应在恒温恒容密闭容器中达到平衡，其平衡常数K的表达式为 。若升温，该反应的平衡常数 (填蹭大、减小或不变 J若向上述反应达到平衡的容器内再通入少量丙烷，则 c(CH2=CHCH 3)/c(CH3CH2CH3)(填 增大、减小或 不变 J(3)在0.1MPa、800K条件下，向恒容密闭容器中通入丙烷和稀有气体，丙烷脱氢反应的转化率随着稀有气 体与丙烷比例的变化情况如图所示，则随着稀有气体与丙烷比例的增加，丙烷转化率逐渐增大的原因是(4)上述反应生成物丙烯经多步氧化生成丙酸，已知常温下Ka(CH3CH2COOH)=1.3 X 105 . Kb(NH 3 4。)=1.8 X 150用离子方程式表示 CH3CH2COONa溶液显碱性的原因 。常温下，若丙酸与氨水混合后溶液呈中性，则溶液中c(CH3CH2COO-)/c(NH 3 也0)(5)已知:IjL化学. . _iJE c0水蒸气的浓度随时间t变化如下表所示。序号温度01020304050T10.0500.04920.04860.04820.04800.0480T10.0500.04880.04840.04800.04800.0480T20.100.0940.0900.0900.0900.090卜列叙述正确的是 (填字母代号)。A.实验温度：T12B.实验前20 min的平均反应速率 v(O2)=7 X 1-0 mol Imin1C.实验比实验所用的催化剂效率低D. T2条件下该反应的化学平衡常数为6.17 X fimol/L12 / 16(6) 25c时，向 50mL 0.018mol/L的AgNO3溶液中加入50mL 0.02mol/L盐酸，生成沉淀，若已知Ksp(AgCl)=1.8 X-忖 则此时溶液中的 c(Ag+尸。(体积变化忽略不计)若再向沉淀生成后 的溶液中加入100mL 0.01mol/L盐酸，是否继续产生沉淀 (填 是或 否”)。【答案】反应不易控制，易还原产生Cu。(或产生污染性气体CO,或能耗高)2c-a- b 2Cu - 2e +2OH. J=Cu2O+H2O 4Cu (OH) 2+N2H4，Jhcu2O+N2T +6H2O AD 1.8X10mol/L 否12 .乙醇可用来制取乙醛、乙醛、乙酸乙酯等化工原料，也是制取染料、涂料、洗涤剂等产品的原料。(1)己知在常温常压下：CH3CH2OH(l)+3O 2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) H1=-1366.8kJ/mol 2CO+O 2(g)=2CO 2(g) A2=-556kJ/mol H2O(g)=H 2O(l) 3=-44kJ/ mol则CH3CH2OH。)和O2生成CO和H2O(l)的热化学方程式是：。 在容积为2L的密闭容器中，由 CO和H2合成由乙醇白勺反应为:2CO+4H 2(g尸CH3CH20H(l)+H 2O(g),在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，CO转化率如图所示(注：Ti、T2均大于280C)：图可推知 Ti T2(填“；7 Y =”；)升高温度，上述反应向 (填 正逆”反应方向移动。平衡常数表达式为 ,降低温度平衡常数将 (填变大、变小“、不变”下酮同)，反应 速率将。在T2温度时，将1mol CO和2mol H 2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若容器内的压强与起始压强之比为2:3,则CO转化率为a=。【答案】CH3CH20H(l)+2O 2(g)=2CO(g)+3H 2O(l) H=932.8kJ/mol C3B. a+b=92.4 C. 2P23 D. ai+a3、” =或“vii(N2)viii(N2)(2分)正向移动降低了生成物浓度或分离出NH3等合理表述 此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动22.6 (mol J1!)-2加压或缩小容器体积或增大反应物浓度都可14.碳氢化合物是重要的能源物质。(1)丙烷脱氢可得丙烯。己知：有关化学反应的能量变化如下图所示。OXg)4-HCca(gAff=32.UnH则相同条件下，反应 C3H8(g)CH3CH=CH2(g)+H2(gNqH= kJ m ol(2)以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池正极反应式为。(3)常温常压下，空气中的 CO2溶于水，达到平衡时，溶液的 pH=5.60, c(H2CO3) = 1.5 X5mol L1。若忽略 水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3= HCO3-+H+的平衡常数 Ki=。(结果彳留2位有效数 字)(己知 10560=2.5 X 16)(4)用氨气制取尿素的反应为：2NH 3(g)+CO 2(g)=CO(NH 2)2(l)+H 2O(g) H0某温度下，向容积为 100L的密闭容器中通入 4molNH 3和2molCO2,该反应进行到 40s时达到平衡，此时 CO2的转化率为50%。理论上生产尿素的条件是 。(填选项编号)A.高温、高压 B.高温、低压C.低温、低压D.低温、高压下列描述能说明反应达到平衡状态的是 。A.反应混合物中 CO2和H2O的物质的量之比为 1:2B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化C.单位时间内消耗 2a molNH 3,同时生成a molH 2OD .保持温度和容积不变，混合气体的压强不随时间的变化而变化该温度下此反应平衡常数K的值为。图中的曲线I表示该反应在前25s内的反应进程中的 NH3浓度变化.。在025s内该反应的平均反应速率 v(CO 2)=。II ,保持其它条件不变，只改变一种条件，图像变成则改变的条件可能是【答案】+124.2 O2+4e +2CO2=2CO324.2D BD 2500 3X 104mol/(L s使用催化剂