高考化学大二轮复习 第1部分 知识整合 专题2 基本理论 第8讲 化学反应速率和化学平衡

第8讲化学反应速率和化学平衡限时50分钟，满分70分一、选择题(包括7个小题，每小题5分，共35分)1已知反应：2NO(g)Br2(g)=2NOBr(g)的活化能为a kJmol1，其反应机理如下：NO(g)Br2(g)=NOBr2(g)慢NO(g)NOBr2(g)=2NOBr(g)快下列有关该反应的说法正确的是A反应的速率主要取决于的快慢B反应速率v(NO)=v(NOBr)=2v(Br2)CNOBr2是该反应的催化剂D该反应的焓变等于a kJmol1解析A项，反应速率的快慢主要取决于慢反应的速率；B项，反应速率之比等于化学计量数之比，根据总反应式知v(NO)=v(NOBr)=2v(Br2)；C项，NOBr2是反应的生成物，是反应的反应物，不是催化剂；D项，a kJmol1是总反应的活化能，不是焓变。答案B2(2015上海高考)对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是A升高温度，对正反应的反应速率影响更大B增大压强，对正反应的反应速率影响更大C减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大D加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大解析A合成氨反应的正反应是放热反应，升高温度，正反应、逆反应的反应速率都增大，但是温度对吸热反应的速率影响更大，所以对该反应来说，对逆反应速率影响更大，错误。B.合成氨的正反应是气体体积减小的反应。增大压强，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率，所以对正反应的反应速率影响更大，正确。C.减小反应物浓度，使正反应的速率减小，由于生成物的浓度没有变化，所以逆反应速率不变，错误。D.加入催化剂，使正反应、逆反应速率改变的倍数相同，正反应、逆反应速率相同，错误。答案B3向某密闭容器中充入1 mol X与2 mol Y发生反应：X(g)2Y(g)aZ(g)H0，达到平衡后，改变某一条件(温度或容器体积)，X的平衡转化率的变化如图所示。下列说法中正确的是Aa=2BT2T1CA点的反应速率：v正(X)=v逆(Z)D用Y表示A、B两点的反应速率：v(A)v(B)解析改变压强，X的平衡转化率不变，说明反应前后气体的化学计量数之和相等，所以a=3；此反应为放热反应，升高温度，X的平衡转化率减小，故T1T2，所以v(B) v(A)。答案C4(2016北京高考)K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O(橙色)H2O2CrO(黄色)2H。用K2Cr2O7溶液进行下列实验：结合实验，下列说法不正确的是A中溶液橙色加深，中溶液变黄B中Cr2O被C2H5OH还原C对比和可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强D若向中加入70% H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色解析滴加70%的硫酸，增大了H的浓度，使平衡Cr2O(橙色)H2O2CrO(黄色)2H向左移动，因此中溶液橙色加深，当滴加30%的NaOH溶液时，中和了H，使上述平衡右移，因此中溶液变黄，A项正确；中Cr2O被C2H5OH还原，所以颜色变为绿色，B项正确；根据实验可知，在酸性条件下，K2Cr2O7将C2H5OH氧化，根据实验可知，在碱性条件下，Cr2O和C2H5OH没有反应，C项正确；若向中加入70% H2SO4溶液至过量，Cr2O的氧化性增强，Cr2O被C2H5OH还原，溶液变为绿色，D项错误。答案D5(2016陕西师大附中模拟)在1.0 L密闭容器中放入1.0 mol X，在一定温度下发生反应X(g)Y(g)Z(g)H0容器内气体总压强p随反应时间t的变化关系如图所示。 以下分析正确的是A从反应开始到t1时的平均反应速率v(X)=0.2/t1 mol(Lmin)1B该温度下此反应的平衡常数K=3.2C欲提高平衡体系中Y的含量，可升高体系温度或减少Z的量D其他条件不变，再充入0.1 mol 气体X，平衡正向移动，X的转化率增大解析在恒容的密闭容器中，气体的体积比等于容器中气体产生的压强之比。在反应开始时压强是0.5，在t1时的压强是0.7，则此时容器中气体的物质的量是x=0.70.5=1.4 mol，根据反应方程式可知：每有1 mol X发生反应，反应后气体的物质的量增加1 mol，现在气体的物质的量增加0.4 mol，则反应X的物质的量是0.4 mol，用X表示的反应速率是v(X) =(0.4 mol1.0 L)t1=0.4/t1 mol(Lmin)1，错误；B.当反应达到平衡时气体的压强是0.9，则平衡时气体的物质的量是n=0.90.5=1.8 mol，比反应前增加了0.8 mol，根据反应方程式中的物质的量关系可知0.8 mol X发生反应，产生Y、Z物质的量都是0.8 mol，此时还有X 0.2 mol，根据平衡常数的定义式可得该温度下此反应的平衡常数K=3.2，正确；C.该反应的正反应是气体体积增大的放热反应，因此根据平衡移动原理，欲提高平衡体系中Y的含量，可降低体系温度或减少Z的量，错误；D.其他条件不变，再充入0.1 mol 气体X，由于压强增大的影响大于浓度增大的影响，增大压强，平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，X的转化率降低。答案B6(2016皖南模拟)在不同温度下，向V L密闭容器中加入0.5 mol NO和0.5 mol活性炭，发生反应：2NO(g)C(s)N2(g)CO2(g)H=Q kJmol1(Q0)，达到平衡时的数据如下：温度/n(C)/moln(CO2)/molT10.15T20.375下列有关说法正确的是A由上述信息可推知：T1T2BT2 时，若反应达平衡后再缩小容器的体积，c(N2)c(NO)增大CT1 时，若开始时反应物的用量均减小一半，平衡后NO的转化率增大DT1 时，该反应的平衡常数K=解析 A根据题给反应和数据知，温度为T2时反应达平衡时n(CO2)= 0. 125 mol，则温度由T1到T2，平衡逆向移动，该反应为放热反应，则改变的条件为升高温度，则：T1T2，故A错误；B.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，T2 时，若反应达平衡后再缩小容器的体积(即增大压强)，平衡不移动，c(N2)c(NO)不变，故B错误；C.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，T1 时，若开始时反应物的用量均减小一半相当于减小压强，平衡不移动，再次平衡后NO的转化率不变，故C错误；D.T1 时，该反应的平衡常数K=c(CO2)c(N2)/c2(NO)=0.150.15/0.22=9/16(容积均为V L，计算过程中消去)，故D正确。 答案D7(2015四川高考)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)体积分数。下列说法正确的是A550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动B650 时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%CT 时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动D925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总解析A项，550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，由于保持了压强不变，相当于扩大了体积，平衡正向移动，A项错误。B项，根据图示可知，在650 时，CO的体积分数为40%，根据反应方程式：C(s)CO2(g)2CO(g)，设开始加入1 mol CO2，反应掉了x mol CO2，则有：C(s)CO2(g)2CO(g)始态： 1 mol 0变化： x mol 2x mol平衡： (1x)mol 2x mol因此有：100%=40%，解得x=0.25，则CO2的平衡转化率为100%=25%，故B项正确。C项，由图可知，T 时，CO与CO2的体积分数相等，在等压下充入等体积的CO和CO2，对原平衡条件无影响，平衡不移动，C项错误。D项，925 时，CO的体积分数为96%，故Kp=23.04p总，D项错误。答案B二、非选择题(包括4个小题，共35分)8(8分)(2015全国卷)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：(1)反应的化学平衡常数K表达式为_；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为_(填曲线标记字母)，其判断理由是_。(2)合成气组成n(H2)/n(COCO2)=2.60时，体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示。(CO)值随温度升高而_(填“增大”或“减小”)，其原因是_；图2中的压强由大到小为_，其判断理由是_。解析(1)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应的化学平衡常数为K=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)。反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。(2)由图2可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。反应的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1p2p3。答案(1)K=(或Kp=)a反应为放热反应，平衡常数数值应随温度升高变小(2)减小升高温度时，反应为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低p3p2p1相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高9(9分)(2016成都模拟)现甲、乙两化学小组安装两套如下相同装置，用以探究影响H2O2分解速率的因素。(1)仪器a的名称_。(2)MnO2催化下H2O2分解的化学方程式是_。(3)甲小组有如下实验设计方案，请帮助完成(所有空均需填满)。实验编号实验目的T/K催化剂浓度甲组实验作实验参照2983滴FeCl3溶液10 mL 2% H2O2甲组实验29810 mL 5% H2O2(4)甲、乙两小组得出如图数据。由甲组实验得出的数据可知：浓度越大，H2O2分解速率_；由乙组研究的酸、碱对H2O2分解影响因素的数据分析：相同条件下，Na2O2和K2O2溶于水放出气体速率较快的是_；乙组提出可以用BaO2固体与H2SO4溶液反应制H2O2，其化学反应方程式为_；支持这一方案的理由是_。解析(3)对比实验和中的H2O2的浓度不同，故表格中的的实验目的是探究浓度对反应速率的影响，催化剂要和实验一致，为3滴FeCl3溶液。(4)由甲组实验得出的数据可知：浓度越大，H2O2分解速率越快；相同条件下，Na2O2和K2O2溶于水放出气体速率较快的是K2O2；BaO2与H2SO4溶液反应制H2O2的化学反应方程式为BaO2H2SO4=BaSO4H2O2，因为制备H2O2的环境为酸性环境，H2O2分解速率较慢。答案(1)锥形瓶(2)2H2O22H2OO2(3)探究反应物浓度对速率的影响3滴FeCl3溶液(4)越快K2O2BaO2H2SO4=BaSO4H2O2制备H2O2的环境为酸性环境，H2O2分解速率较慢10(9分)雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气的排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：N2(g)O2(g)2NO(g)H1=a kJmol1 CO(g)1/2O2(g)CO2(g)H2=b kJmol12CO(g)2NO(g)N2(g)2CO2(g)H3请回答下列问题： (1)H3=_kJmol1(用含a、b的代数式表示)。 (2)对于有气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应的平衡常数表达式Kp=_。(3)能说明反应已达平衡状态的标志是_(填字母)。A单位时间内生成1 mol CO2的同时消耗了1 mol COB在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变C在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化D在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变(4)在一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反应。在t1时刻达到平衡，此时n(CO)=x mol，n(NO)=2x mol，n(N2)=y mol，则NO的平衡转化率为_(用含x、y的代数式表示)；再向容器中充入y mol CO2和x mol NO，则此时v(正)_(填“”、“”或“=”)v(逆)。(5)烟气中也含有氮氧化物，C2H4可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2负载量对NO去除率的影响，控制其他条件一定，实验结果如下图所示。为达到最高的NO去除率，应选择的反应温度约为_，Cu2负载量为_。解析(1)N2(g)O2(g)2NO(g)H1=a kJmol1，CO(g)1/2O2(g)CO2(g)H2=c kJmol1，由2得：2CO(g)2NO(g)N2(g)2CO2(g)，由盖斯定律H3=2H2H1=(2ba) kJmol1；(2)对于有气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应的平衡常数表达式Kp=；(3)能说明反应已达平衡状态的标志是：A.单位时间内生成1 mol CO2的同时消耗了1 mol CO，描述的都是正反应，不能说明反应已经达到平衡，A错误；B.在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变，密度等于混合气体的质量闭上容器体积，根据质量守恒不管是否达到平衡，混合气体的质量都不变，容器体积不变，所以密度始终不变，B错误；C.在绝热恒容的容器中，容器内的温度随反应的进行在变化，平衡常数也会发生变化，平衡常数不再变化，说明容器的温度在变，反应达到平衡，C正确；D.在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变，说明各成分的物质的量不再变化，反应达到平衡，D正确；(4)一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反应2CO(g)2NO(g)N2(g)2CO2(g)，t1时刻达到平衡，此时n(CO)=x mol，n(NO)=2x mol，n(N2)=y mol，生成N2的物质的量为y mol，反应的NO物质的量为2y，起始NO的物质的量为2x2y，平衡转化率为2y/(2x2y)=100%，向容器中充入y mol CO2和x mol NO，相当于同等倍数的增大反应物和生成物的浓度，平衡不移动，此时v(正)=v(逆)；(5)从图上可以看出负载为3%时，相同温度下NO去除率最高，当温度在350度左右时，去除NO的效果最好。答案(1)2ba(2) (3)CD(4)100%=(5)350 (300 400 之间)3%11(9分)(2016枣庄模拟)生产中可用双氧水氧化法处理电镀含氰废水，某化学兴趣小组模拟该法探究有关因素对破氰反应速率的影响(注：破氰反应是指氧化剂将CN氧化的反应)。【相关资料】氰化物主要是以CN和Fe(CN)63两种形式存在。Cu2可作为双氧水氧化法破氰处理过程中的催化剂；Cu2在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱，可以忽略不计。Fe(CN)63较CN难被双氧水氧化，且pH越大；Fe(CN)63越稳定，越难被氧化。【实验过程】在常温下，控制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂Cu2的浓度相同，调节含氰废水样品不同的初始pH和一定浓度双氧水溶液的用量，设计如下对比实验：(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)实验序号实验目的初始pH废水样品体积/mLCuSO4溶液的体积/mL双氧水溶液的体积/mL蒸馏水的体积/mL为以下实验操作参考760101020废水的初始pH对破氰反应速率的影响126010102076010实验测得含氰废水中的总氰浓度(以CN表示)随时间变化关系如图所示。(2)实验中2060 min时间段反应速率：v(CN)=_molL1min1。(3)实验和实验结果表明，含氰废水的初始pH增大，破氰反应速率减小，其原因可能是_(填一点即可)。在偏碱性条件下，含氰废水中的CN最终被双氧水氧化为HCO，同时放出NH3，试写出该反应的离子方程式：_。(4)该兴趣小组同学要探究Cu2是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用，请你帮助他设计实验并验证上述结论，完成下表中内容。(己知：废水中的CN浓度可用离子色谱仪测定)实验步骤(不要写出具体操作过程)预期实验现象和结论解析(1)影响该反应的因素有pH以及双氧水的浓度，实验目的为废水的初始pH对破氰反应速率的影响和双氧水的浓度对破氰反应速率的影响，其他量应不变，而且总体积不变，蒸馏水的体积为10 mL，所以双氧水的体积为20 mL；(2)根据v=0.017 5 molL1min1；(3)pH越大，Fe(CN)63越稳定，越难被氧化，所以破氰反应速率减小；因为氰废水中的CN最终被双氧水氧化为HCO，其中的碳由2价变成4价，1 mol CN反应转移2 mol的电子，而过氧化氢1 mol参加反应也转移2 mol的电子，所以CN和H2O2的物质的量之比为11，所以反应的离子方程式为：CNH2O2H2O=NH3HCO；(4)分别取温度相同、体积、浓度相同的含氰废水的试样两等份，滴加过氧化氢，一份中加入少量的无水硫酸铜粉末，另一份不加，用离子色谱仪测定废水中的CN浓度，如果在相同时间内，若甲试管中的CN浓度小于乙试管中的CN浓度，则Cu2对双氧水破氰反应起催化作用，反之则不起催化作用。答案(1)双氧水的浓度对破氰反应速率的影响1020(2)0.017 5(3)初始pH增大，催化剂Cu2会形成Cu(OH)2沉淀，影响Cu2的催化作用CNH2O2H2O=NH3HCO(4)实验方案(不要求写出具体操作过程)预期实验现象和结论分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中，再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液，只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末，用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN浓度相同时间内，若甲试管中的CN浓度小于乙试管中的CN浓度，则Cu2对双氧水破氰反应起催化作用；若两试管中的CN浓度相同，则Cu2对双氧水破氰反应不起催化作用