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    专题七 化学反应速率 化学平衡 专题强化提升训练7

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    专题七 化学反应速率 化学平衡 专题强化提升训练7

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    这是一份专题七 化学反应速率 化学平衡 专题强化提升训练7,共12页。
    专题强化提升训练()1(2021·安徽师大附中模拟)某课题组研究发现甲酸脱氢过程分为四步反应历程如图(图中E为相对能量)下列说法错误的是( D )A甲酸脱氢起催化作用的是乙B戊为H2C产物丙和丁为甲酸脱氢过程的中间体D升高温度可提高反应的转化率【解析】 根据示意图可知反应前有乙参加,最终有乙生成,因此甲酸脱氢起催化作用的是乙,A正确;根据原子守恒可知反应中生成物戊为H2B正确;HCOOH脱氢生成氢气和二氧化碳,因此根据转化关系图可判断产物丙和丁为甲酸脱氢过程的中间体,C正确;反应中反应物总能量高于生成物总能量,属于放热反应,因此升高温度平衡逆向移动,可降低反应的转化率,D错误。2(2021·阜新模拟)CO2是廉价的碳资源将其甲烷化具有重要意义其原理是CO2(g)4H2(g)===CH4(g)2H2O(g) ΔH<0在某密闭容器中充入1 mol CO24 mol H2发生上述反应下列叙述正确的是( D )A反应物的总能量小于生成物的总能量B升高温度可增大活化分子的百分数及有效碰撞频率因而温度越高越利于获得甲烷C恒温恒压条件下充入He平衡向正反应方向移动D在绝热密闭容器中进行时容器中温度不再改变说明已达到平衡【解析】 该反应是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,故A错误;该反应是放热反应,升高温度,化学平衡向逆反应方向移动,则温度越高越不利于获得甲烷,故B错误;恒温、恒压条件下充入惰性气体氦气,容器的容积增大,相当于减小压强,该反应为气体体积减小的反应,减小压强,平衡向逆反应方向移动,故C错误;该反应是放热反应,在绝热密闭容器中进行时,反应温度会增大,则当容器中温度不再改变时,说明正、逆反应速率相等,反应已达到平衡,故D正确。3乙烯气相直接水合反应制备乙醇C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g)乙烯的平衡转化率随温度压强的变化关系如下[起始时,n(H2O)n(C2H4)1 mol,容器体积为1 L]下列分析不正确的是( B )A乙烯气相直接水合反应的ΔH0B图中压强的大小关系为p1p2p3C图中a点对应的平衡常数KD达到平衡状态ab所需要的时间ab【解析】 温度升高,乙烯的转化率降低,平衡逆向移动,正向为放热反应,ΔH0A项正确;增大压强,平衡正向移动,乙烯的转化率增大,由图可知,相同温度下转化率p1<p2<p3,因此压强p1<p2<p3B项错误;由图像可知a点时乙烯的转化率为20%,那么乙烯转化了02 mol/L     C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g)(mol/L)    1       1          0(mol/L)  02     02       02(mol/L)  08     08       02平衡常数KC项正确;升高温度,增大压强,反应速率加快,b点温度和压强均大于a点,因此反应速率b>a,所需要的时间:abD项正确。4(2021·绵阳模拟)已知反应H2(g)Z2(g)2HI(g) H<0温度T在两个体积均为1 L的密闭容器中进行实验测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数ω(HI)与反应时间t的关系如表容器编号起始物质t/min02040608010005 mol I205 mol H2ω(HI)/%050687680801 mol HIω(HI)/%1009184818080 研究发现上述反应中vka·ω(H2)·ω(I2)vkb·ω2(HI)其中kakb为常数下列说法正确的是( D )A温度为T时该反应的32B容器中前20 min的平均速率v(HI)0012 5 mol·L1·min1C若起始时向容器I中加入物质的量均为01 molH2I2HI反应逆向进行D容器中达到平衡时的转化率为20%【解析】 设平衡时,转化的氢气的物质的量浓度为n,根据数据,有:       H2(g)  I2(g)2HI(g)起始(mol/L)    05      05     0反应(mol/L)     n         n       2n平衡(mol/L)  05n    05n   2nw(HI)%×100%80%,解得:n04 mol/L,则平衡常数K64。反应达到平衡状态时正、逆反应速率相等,vka·w(H2)·w(I2)vkb·w2(HI),则K64,故A错误;容器中前20 min,转化的氢气的物质的量浓度为m       H2(g)  I2(g)2HI(g)起始(mol/L)    05      05     0反应(mol/L)      m        m      2m平衡(mol/L)  05m  05m    2mw(HI)%×100%50%,解得:m025 mol/L,则容器I中前20 min的平均速率v(HI)0025 mol·L1·min1,故B错误;若起始时,向容器I中加入物质的量均为01 molH2I2HI,此时浓度商Qc1K64,反应正向进行,故C错误;起始物质05 mol I205 mol H21 mol HI相当,为等效平衡,达到的平衡状态相同,平衡时转化的HI1 mol/L08 mol/L02 mol/LHI的转化率=×100%20%,故D正确。5(2021·合肥模拟)1 L的密闭容器中通入2 mol CO2(g)2 mol H2(g)发生反应为H2(g)CO2(g)CO(g)H2O(g) ΔHT1T2测得CO的物质的量随时间的变化曲线如图所示下列说法正确的是( D )ACO2平衡转化率α(T1)(T2)B3 minT2温度下容器内发生的有效碰撞次数比T1CT2温度下12 min向容器中再分别充入H2CO2COH2O1 mol平衡向正向移动D在初始温度T11 L绝热容器通入2 mol CO2(g)2 mol H2(g)平衡时n(CO)<1 mol【解析】 据图可知T1温度下反应达到平衡所需时间较短,反应速率更快,所以T1T2,温度越高平衡时CO的物质的量越大,说明升高温度平衡正向移动,该反应为吸热反应。根据分析可知T1T2,该反应为吸热反应,温度越高,CO2的转化率越大,所以α(T1)α(T2)A错误;据图可知前3 minT1温度下反应速率更快,所以T1温度下容器内发生的有效碰撞次数更多,B错误;T2温度下12 min时,反应达到平衡,此时容器内CO的物质的量为05 mol,初始投料为2 mol CO2(g)2 mol H2(g),根据反应方程式可知此时容器内CO2H2COH2O的物质的量分别为15 mol15 mol05 mol05 mol,该反应前后气体系数之和相等,可用物质的量代替浓度计算平衡常数,所以该温度下K,再充入H2CO2COH2O1 mol,则浓度商为,所以此时平衡逆向移动,C错误;据图可知非绝热条件T1温度达到平衡时n(CO)10 mol,该反应为吸热反应,绝热条件下进行反应,容器内温度降低,则新平衡会在原平衡的基础上逆向移动,则平衡时n(CO)<1 molD正确。6(2021·石家庄模拟)研究CO2的综合利用对促进低碳经济的发展有重要意义工业上以CO2NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2]反应的热化学方程式为2NH3(g)CO2(g)===H2O(l)CO(NH2)2(s) ΔH=-178 kJ·mol1一定温度下某科研小组在1 L的恒容密闭容器中充入CO2NH3模拟工业生产发生上述反应令起始时x得到CO2的平衡转化率(α)x的关系如图所示下列说法正确的是( D )A升高温度和增大压强均能提高尿素的产率B2v(NH3)v(CO2)说明该反应达到了平衡状态C图中ANH3的平衡转化率为667%D若及时分离出部分生成物上述平衡不一定朝正反应方向移动【解析】 由2NH3(g)CO2(g)H2O(l)CO(NH2)2(s) ΔH=-178 kJ·mol1可知,该反应为放热反应和气体体积缩小的反应,升高温度平衡向吸热方向移动,即逆向移动,尿素的产率降低,增大压强,平衡向气体体积缩小方向移动,即正向移动,尿素的产率升高,故A错误;不同物质的正逆反应速率之比等于化学计量数之比时,为平衡状态,则v(NH3)2v(CO2)时该反应达到了平衡状态,反之不是平衡状态,故B错误;A点起始时3,设CO2NH3的物质的量分别为1 mol3 molCO2的平衡转化率为50%,则CO2变化为Δn(CO2)1 mol×50%05 mol,由反应可知变化的氨气为Δn(NH3)05 mol×21 molANH3的平衡转化率为α×100%×100%333%,故C错误;H2O为纯液体,CO(NH2)2为固体,分离出少量H2OCO(NH2)2不影响平衡移动,则若及时分离出部分生成物,上述平衡不一定朝正反应方向移动,故D正确。7(2021·郑州模拟)研究NOxCOx的消除对改善生态环境构建生态文明具有重要的意义汽油燃油车上安装三元催化转化器可有效降低汽车尾气污染(1)在标准压强和指定温度下由元素最稳定的单质生成1 mol化合物时的反应热称为该化合物的标准摩尔生成焓已知CO(g)CO2(g)NO(g)的标准摩尔生成焓分别为1105 kJ·mol1、-3935 kJ·mol1、+9025 kJ·mol1CONO两种尾气在催化剂作用下反应生成N2的热化学方程式是__2NO(g)2CO(g)===N2(g)2CO2(g) ΔH=-7465 kJ·mol1__(2)研究CONO反应测得在某温度下一定体积的密闭容器中NOCO浓度随时间变化如表     时间(s)浓度(103mol·L1)    0246c(NO)100025010010c(CO)360285270270 4 s内的速率v(NO)__225×104mol·L1·s1__(3)实验测得vk·c2(NO)·c2(CO)vk·c(N2)·c2(CO2)(kk为速率常数)在一定温度下2 L的密闭容器中充入NOCO气体各1 molNO的转化率为40%时达到化学平衡__049__(保留两位小数)工业上常采用氧化还原方法处理尾气中的CO沥青混凝土可作为反应2CO(g)O2(g)2CO2(g)的催化剂图中表示在相同的恒容密闭容器相同起始浓度相同反应时间段下使用同质量的不同沥青混凝土(αβ)催化时CO的转化率与温度的关系(4)abcd四点中未达到平衡状态的是__a__(填序号)(5)下列关于图示的说法正确的是__AC__(填序号)Ae点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性Bb点时COO2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高C在均未达到平衡状态时同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型的要大DCO转化反应的平衡常数KaKc【解析】 (1)由标准摩尔生成焓定义可知:C(s)O2(g)===CO(g)  ΔH1=-1105 kJ·mol1C(s)O2(g)===CO2(g)  ΔH2=-3935 kJ·mol1N2(g)O2(g)===NO(g)  ΔH3=+9025 kJ·mol1由盖斯定律2×()2NO(g)2CO(g)===N2(g)2CO2(g) ΔH2×(393511059025)kJ·mol1=-7465 kJ·mol1CONO两种尾气在催化剂作用下反应生成N2的热化学方程式为2NO(g)2CO(g)===N2(g)2CO2(g) ΔH=-7465 kJ·mol1(2)4 sNO的浓度变化量为100×103 mol/L010×103 mol/L900×104mol/L则前4 s内的速率v(NO)225×104mol·L1·s1(3)由题意有三段式       2NO  2CON2  2CO2开始(mol/L)  05      05     0       0变化(mol/L)  02      02    01    02平衡(mol/L)  03      03    01    02平衡时vv,即k×032×032k×01×022,解得049(保留两位小数)(4)β型曲线,b点前反应未平衡,反应正向进行,CO转化率随温度升高而增大,b点达到平衡,b点之后升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率减小;α型曲线,c点前反应未平衡,反应正向进行,CO转化率随温度升高增大,c点达到平衡,c点之后升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率减小;因此在abcd四点中,未达到平衡状态的是a点;(5)催化剂在一定温度范围内才有活性,e点转化率出现突变,可能的原因是温度太高,催化剂失去活性,A正确;其他条件相同时,温度越高,活化分子百分数越大,有效碰撞几率越大,因此b点时COO2分子之间发生有效碰撞的几率不是最高,B错误;结合(4)可知在曲线的顶点之前反应未达到平衡,由图可知在均未达到平衡状态时,同温下β型沥青混凝土中CO转化率比α型的要大,因未平衡,则相同时间内CO转化速率β型比α型的大,C正确;平衡常数K只与温度有关,温度不同,K不同,结合(4)可知温度升高,平衡逆向移动,K减小,则Ka>KcD错误。8(2021·绵阳模拟)以甲醇甲酸为原料制取高纯度的H2是清洁能源的重要研究方向回答下列问题(1)甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个反应主反应CH3OH(g)H2O(g)CO2(g)3H2(g) ΔH=+49 kJ·mol1副反应H2(g)CO2(g)CO(g)H2O(g) ΔH=+41 kJ·mol1甲醇在催化剂作用下裂解可得到H2CO反应的热化学方程式为__CH3OH(g)CO(g)2H2(g) ΔH=+90 kJ/mol__既能加快反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的一种措施是__升高温度或增大水蒸气浓度__某温度下n(H2O)n(CH3OH)11的原料气分别充入密闭容器中(忽略副反应)设恒压下甲醇平衡时的转化率为a1恒容条件下甲醇平衡时的转化率为a2a1__>__a2(”“)(2)工业上常用CH4与水蒸气在一定条件下来制取H2其反应原理为CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) ΔH=+203 kJ·mol1在容积为3 L的密闭容器中通入物质的量均为3 molCH4和水蒸气在一定条件下发生上述反应测得平衡时H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示压强为p1Nv__>__v(”“)N点对应温度下该反应的平衡常数K__48__mol2·L2比较p1__>__p2(”“)(3)HCOOH催化释氢在催化剂作用下HCOOH分解生成CO2H2可能的反应机理如图所示HCOOD催化释氢反应除生成HD还生成__CO2__(填化学式)研究发现其他条件不变时HCOOK替代一部分HCOOH催化释氢的速率增大根据图示反应机理解释其可能的原因是__HCOOK是强电解质,HCOOH是弱电解质,HCOO浓度增大__【解析】 (1)主反应:CH3OH(g)H2O(g)CO2(g)3H2(g) ΔH=+49 kJ·mol1副反应:H2(g)CO2(g)CO(g)H2O(g) ΔH=+41 kJ·mol1根据盖斯定律,将主反应+副反应得CH3OH(g)CO(g)2H2(g) ΔH=+49 kJ/mol41 kJ/mol=+90 kJ/mol;主反应是气体分子数增大的吸热反应,故既能加快反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的措施有升高温度、增大水蒸气浓度。某温度下,将n(H2O)n(CH3OH)11的原料气分别充入密闭容器中(忽略副反应),设恒压下甲醇平衡时转化率为a1,该反应的正反应气体分子数增大,在恒压下达到平衡时容器的体积比起始容器的体积大,恒容条件下相当于在恒压下达平衡后缩小体积,即增大压强,平衡逆向移动,甲醇的平衡转化率减小,则a1a2(2)根据图示,压强为p1时,NH2的体积分数比平衡时H2的体积分数小,反应正向进行,则在NvvN点对应温度下达到平衡时H2的体积分数为60%,设起始到平衡甲烷的转化浓度为x mol/L,列三段式如下:      CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2O(g)    1        1       0      0    x        x        x      3x  1x      1x      x      3x×100%60%,解得x,则平衡时CH4H2OCOH2物质的量浓度依次为 mol/L mol/L mol/L2 mol/L,则反应的平衡常数K48;根据图示,相同温度下p2平衡时H2的体积分数大于p1,增大压强平衡逆向移动,H2的体积分数减小,则p1p2(3)根据图示,HCOOD催化释氢反应除生成HD外,还生成CO2根据图示,HCOOH催化释氢过程中有HCOO生成,HCOOK是强电解质,完全电离,HCOOH是弱酸部分电离,用HCOOK替代一部分HCOOHHCOO浓度增大,在其他条件不变时,催化释氢的速率增大。9(2021·广州模拟)运用化学反应原理知识研究如何利用COSO2等污染物有重要意义(1)CO可以合成甲醇已知CH3OH(g)3/2O2(g)===CO2(g)2H2O(l) ΔH1 kJ·mol1CO(g)1/2O2(g)===CO2(g) ΔH2 kJ·mol1H2(g)1/2O2(g)===H2O(l) ΔH3 kJ·mol1CO(g)2H2(g)CH3OH(g) ΔH__2ΔH3ΔH2ΔH1__kJ·mol1(2)一定压强下在容积为2 L的密闭容器中充入1 mol CO2 mol H2在催化剂作用下发生反应CO(g)2H2(g)CH3OH(g) ΔH平衡转化率与温度压强的关系如图所示下列说法正确的是__BC__A若容器内气体的密度恒定反应达到平衡状态B若容器内各气体浓度恒定反应达到平衡状态C若容器内各气体压强恒定反应达到平衡状态D反应中催化剂能使平衡向正反应方向移动上述反应中ΔH__<__0 (“>”“<”)p2__大于__p1(大于”“小于等于)100 该反应的化学平衡常数K__4__(3)某科研小组用SO2为原料制取硫酸Na2SO3溶液充分吸收SO2NaHSO3溶液然后电解该溶液可制得硫酸电解原理示意图如下请写出阳极反应的电极反应式__HSOH2O2e===SO3H__【解析】 (1)已知:CH3OH(g)3/2O2(g)===CO2(g)2H2O(l) ΔH1 kJ·mol1CO(g)1/2O2(g)===CO2(g) ΔH2 kJ·mol1H2(g)1/2O2(g)===H2O(l) ΔH3 kJ·mol1,根据盖斯定律:③×2CO(g)2H2(g)CH3OH(g),则ΔHH3ΔH2ΔH1 kJ·mol1(2)A随着反应的进行,容器内气体的质量保持不变,容器的容积保持不变,密度不随反应的进行而变化,若容器内气体密度恒定,不能说明反应达到平衡状态,A项错误;若容器内各气体浓度恒定,反应达到平衡状态,B项正确;CO(g)2H2(g)CH3OH(g)该反应是气体分子数减小的反应,当容器内各气体压强恒定时,反应达到平衡状态,C项正确;反应中,加入催化剂,平衡不移动,D项错误;分析图像可知,升高温度,CO的平衡转化率减小,平衡逆向移动,则该反应的ΔH<0由图像可知,温度相同时,在压强为p2时平衡时CO的转化率高,由反应CO(g)2H2(g)CH3OH(g)可知,压强越大,越有利于平衡向正反应方向进行,故压强p2大于p1由图可知,100 时,CO的转化率为05,由此列出三段式:        CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始(mol/L)   05     1        0变化(mol/L)   025   05     025平衡(mol/L)   025    05    025则该反应的化学平衡常数为K4(3)阳极上,HSO转化为SO,故阳极反应的电极反应式为HSOH2O2e===SO3H10(2021·湖南高考)氨气中氢含量高是一种优良的小分子储氢载体且安全易储运可通过下面两种方法由氨气得到氢气方法I氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键NNH—HN—H键能E/(kJ·mol1)94643603908 一定温度下利用催化剂将NH3分解为N2H2回答下列问题(1)反应2NH3(g)N2(g)3H2(g) ΔH__908__kJ·mol1(2)已知该反应的ΔS1989 kJ·mol1·K1在下列哪些温度下反应能自发进行__CD__(填标号)A25  B125 C225  D325 (3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究在一定温度和催化剂的条件下01 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)各物质的分压随时间的变化曲线如图所示若保持容器体积不变t1时反应达到平衡H2的浓度变化表示0t1时间内的反应速率v(H2)____mol·L1·min1(用含t1的代数式表示)t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是__b__(用图中abcd表示)理由是__开始体积减半,N2分压变为原来的2倍,随后由于加压平衡逆向移动,N2分压比原来2倍要小__在该温度下反应的标准平衡常数Kθ__048__(已知分压总压×该组分物质的量分数对于反应dD(g)eE(g)gG(g)hH(g)K其中pθ100 kPapGpHpDpE为各组分的平衡分压)方法氨电解法制氢气利用电解原理将氨转化为高纯氢气其装置如图所示(4)电解过程中OH的移动方向为__从右往左__(从左往右从右往左)(5)阳极的电极反应式为__2NH36e6OH===N26H2O__【解析】 (1)根据反应热反应物的总键能生成物的总键能2NH3(g)N2(g)3H2(g)ΔH3908 kJ·mol1×3×2(946 kJ·mol14360 kJ·mol1×3)=+908 kJ·mol1(2)若反应自发进行,则需ΔHTΔS<0T>4565 K,即温度应高于(4565273)  1835 CD符合;(3)t1时达到平衡,转化的NH3的物质的量为2x,列出三段式:     2NH3(g)N2(g)3H2(g)起始/mol    01      0     0转化/mol    2x        x     3x平衡/mol  012x    x     3x根据同温同压下混合气体的物质的量之比等于体积之比解得x002 molv(H2) mol·L1·min1t2时将容器体积压缩到原来的一半,开始N2分压变为原来的2倍,随后由于加压平衡逆向移动,N2分压比原来2倍要小,故b曲线符合;由图可知,平衡时,NH3N2H2的分压分别为120 kPa40 kPa120 kPa,反应的标准平衡常数Kθ048(4)由图可知,通NH3的一极氮元素化合价升高,发生氧化反应,为电解池的阳极,则另一电极为阴极,电解过程中OH移向阳极,既从右往左移动;(5)阳极NH3失电子发生氧化反应生成N2,结合碱性条件,电极反应式为:2NH36e6OH===N26H2O 

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