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    2020届二轮复习 化学反应速率和化学平衡 作业(全国通用) 练习

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    化学反应速率和化学平衡

    1.某温度下,对可逆反应2X(g)+Y(g)3Z(g)+W(s) ΔH>0 的叙述正确的是 (  )

    A.加入少量W,逆反应速率增大,平衡向左移动

    B.增大压强,正反应速率增大,逆反应速率减小

    C.温度、体积不变,充入He,反应速率会加快

    D.升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小

    2.1,3-丁二烯和溴单质11加成时,其反应机理及能量变化如下:

    Z8-1

    不同反应条件下,经过相同时间测得生成物组成如下表:

    实验

    编号

    反应条件

    反应时间

    产物中A

    物质的量分数

    产物中B

    物质的量分数

    1

    -15

    t min

    62%

    38%

    2

    25

    t min

    12%

    88%

    下列分析不合理的是 (  )

    A.产物AB互为同分异构体,由活性中间体生成AB的反应互相竞争

    B.相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更快

    C.实验1测定产物组成时,体系已达平衡状态

    D.实验1t min,若升高温度至25 ,部分产物A会经活性中间体C转化成产物B

    3.在恒容密闭容器中将CO2 与含少量COH2混合生成甲醇,反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。图Z8-2中是按分别为1416两种投料比时,CO2的平衡转化率随温度变化的曲线。

    Z8-2

    下列有关说法正确的是 (  )

    A.按投料比,CO2的平衡转化率随温度变化的曲线对应的是图中的曲线

    B.图中a点对应的H2的转化率等于30%

    C.图中b点对应的平衡常数K的值大于c

    D.的数值,a点比c点小

    4.在体积均为1.0 L的恒容密闭容器中加入足量的相同的炭粉,再分别加入0.1 mol CO20.2 mol CO2,在不同温度下反应CO2 (g)+C(s) 2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图Z8-3所示(图中点均处于曲线上)。下列说法正确的是              (  )

    Z8-3

    A.反应CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH<0

    B.体系的总压强p:p(状态)<2p(状态)

    C.体系中c(CO):6c(CO,状态)<c(CO,状态)

    D.从状态到状态的升温过程中,每一时刻,正逆反应速率:v>v

    5.(1)碳酸钠作固硫剂并用氢还原辉钼矿的原理为MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) ΔH。实验测得平衡时的有关变化曲线如图Z8-4所示。

                     

      (a)温度与平衡时气体成分的关系 (b)正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系

    Z8-4

    一定温度下,在体积固定的密闭容器中进行上述反应,下列能说明反应达到了平衡状态的是    (填序号) 

    A.2v(H2)=v(CO)

    B.CO体积分数保持不变

    C.混合气体的平均相对分子质量不再变化

    D.ΔH不再变化

    Z8-4(a)A点对应的平衡常数Kp=    (已知A点总压强为0.1 MPa,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数) 

    综合上述分析得到,Z8-4(b),其中表示逆反应的平衡常数(K)的曲线是    (AB),T1对应的平衡常数为     

    (2)在某密闭容器中发生反应2CO2(g)2CO(g)+O2(g),1 mol CO2在不同温度下反应,平衡时各气体的体积分数如图Z8-5所示。

    Z8-5

    恒温恒容条件下,能表示该可逆反应达到平衡状态的有    (填字母) 

    A.CO的体积分数保持不变

    B.容器内混合气体的密度保持不变

    C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变

    D.单位时间内,消耗CO的浓度等于生成CO2的浓度

    分析图Z8-5,1500 时反应达到平衡状态,且容器体积为1 L,则此时反应的平衡常数K=      (计算结果保留1位小数) 

    Z8-6

    2 L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2(g),发生反应2CO2(g)2CO(g)+O2(g),测得温度为T ,容器内O2的物质的量浓度随时间的变化如图Z8-6中曲线所示。图中曲线表示相对于曲线仅改变一种反应条件后,c(O2)随时间的变化,则改变的条件是     

    (3)在体积固定为1 L的恒温密闭容器中,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),有关物质的量如下表:

    起始物质的量/mol

    平衡物质的量/mol

    NO

    CO

    N2

    CO2

    CO2

    0.2

    0.2

    0

    0

    a

    上述反应的化学平衡常数表达式K=     

    若达到平衡后气体的压强为开始时的0.875,a=     

    (4)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag-ZSW-5催化,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图Z8-7所示。

    n(NO)/n(CO)=1条件下,最佳温度应控制在    左右。 

    若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为     

    用平衡移动原理解释为什么加入CONO转化为N2的转化率增大?        

    Z8-7

    6.石油产品含有多种含硫物质,H2SCOS等。

    (1)一种脱硫工艺为真空K2CO3-克劳斯法。

    K2CO3溶液吸收H2S的反应为K2CO3+H2SKHS+KHCO3,该反应的平衡常数的对数值为lg K=     

    (已知:H2CO3lg K1=-6.4, lg K2=-10.3;H2Slg K1=-7,lg K2=-19)

    已知下列热化学方程式:

    2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l)

    ΔH1 =-1172 kJ·mol-1

    2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(l)

    ΔH2 =-632 kJ·mol-1

    克劳斯法回收硫的反应为SO2气体和H2S气体反应生成S(s),则该反应的热化学方程式为                        。同时,COS发生水解反应:COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g) ΔH>0,结合以上两个反应,克劳斯法选择反应温度为300 ,温度低有利于                 ,但温度过低会使硫析出,降低催化剂活性,反应过慢,以及不利于     

    (2)石灰石料浆作为脱硫剂可有效吸收废气中的SO2,CO2气体通入石灰石料浆罐对CaCO3脱硫剂进行活化处理可明显提高CaCO3脱硫的效率,活化后的主要脱硫反应之一为2Ca2++2SO2+O2+3H2O2CaSO4·H2O+4H+

    废气经脱硫后,除水蒸气外,    (填气体化学式)含量明显增多。 

    其他条件一定,物料比为1.2,脱硫反应的速率受Ca2+浓度的影响。图Z8-8a点是Ca(OH)2为脱硫剂时的脱硫效率,曲线表示CaCO3活化时间对脱硫效率的影响。

    Z8-8

    .CaCO3SO2反应的速率明显低于Ca(OH)2 SO2反应的速率,其原因是   

    .a点和b点脱硫效率接近的原因是                 

     

     

     

    答案及解析

    1.D [解析] W是固体,加入少量W,反应速率不变,平衡不移动,A错误;增大压强,正、逆反应速率均增大,B错误; 温度、体积不变,充入He,反应物浓度不变,反应速率不变,C错误; 正反应吸热,升高温度,平衡向正反应方向移动,混合气体的质量减少,物质的量不变,因此混合气体的平均相对分子质量减小,D正确。

    2.C [解析] 产物AB互为同分异构体,由活性中间体生成AB的反应互相竞争,A正确;由活性中间体生成A的活化能较低,故相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更快,B正确; 实验1测定产物组成时,无法判断体系是否已达平衡状态,C错误; 由图像可知,C生成AB的反应皆为放热反应,由表中数据可知,在较高的温度下,C转化为B有竞争优势,故实验1t min,若升高温度至25 ,部分产物A会经活性中间体C转化成产物B,D正确。

    3.D [解析] 同一温度下,两种物质参加反应,增加氢气的浓度,二氧化碳的转化率增大,因此从图中可知,按投料比,CO2的平衡转化率随温度变化的曲线对应的是图中的曲线,A错误。相同条件下,二氧化碳的含量越高,二氧化碳转化率越低,所以曲线的投料比16,而一氧化碳与氢气的物质的量之比未知,无法计算氢气的转化率,B错误。温度升高,二氧化碳的平衡转化率降低,所以平衡逆向移动,则正反应是放热反应,所以b点对应的平衡常数K的值小于c,C错误。假设CO1 mol·L-1,则按14,c(CO2)=1 mol·L-1,c(H2)=3 mol·L-1,根据图像可知,500 ,CO2的平衡转化率约为45%,所以反应剩余c(CO2)=1 mol-1 mol×45%=0.55 mol·L-1,生成甲醇的浓度为0.45 mol·L-1,代入并计算==1.22;假设CO1 mol·L-1,则按16,c(CO2)=1 mol·L-1,c(H2)=5 mol·L-1,根据图像可知,500 ,CO2的平衡转化率为60%,所以反应剩余c(CO2)=1 mol-1 mol×60%=0.4 mol·L-1,生成甲醇的浓度为0.6 mol·L-1,代入并计算==0.67;综上分析可知的数值,a点比c点小,D正确。

    4.B [解析] 根据图像,升高温度c(CO2)减小,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应H>0,A错误;状态和状态温度和体积相同,处于起始加入0.2 mol CO2的曲线上,处于起始加入0.1 mol CO2的曲线上,状态起始加入的CO2物质的量是状态的两倍,状态相当于在状态达平衡后将体积缩小一半,若平衡不移动,状态总压强等于状态的两倍,增大压强平衡逆向移动,p(状态)<2p(状态),B正确;状态处于起始加入0.1 mol CO2的曲线上,状态处于起始加入0.2 mol CO2的曲线上,根据图像,状态、状态平衡时c(CO2)相等且小于0.08 mol·L-1,状态平衡时c(CO)=2[0.1-c(CO2)平衡],状态平衡时c(CO)=2[0.2-c(CO2)平衡],c(CO2)平衡=0.08 mol·L-1,6c(CO,状态)=c(CO,状态),c(CO2)平衡<0.08 mol·L-1,6c(CO,状态)>c(CO,状态),C错误;该反应为吸热反应,从状态到状态升温过程中v>v,D错误。

    5.(1)BC 4×10-4 MPa2 B 1.0

    (2)AC 3.2×10-8 升温

    (3) 0.1

    (4)870 K(860~880 K范围都可以)

    NO直接分解成N2的反应是放热反应,升高温度不利于反应进行

    加入的CONO分解生成的O2反应,使NO分解平衡向生成N2的方向移动,因此NO的转化率升高

    [解析] (1)2v(H2)=v(CO)不满足反应速率之比等于化学计量数之比,反应没有达到平衡状态,A错误;CO体积分数保持不变说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,B正确;反应前后混合气体的质量变化程度大于物质的量的变化,因此混合气体的平均相对分子质量不再变化说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,C正确;对于具体的化学反应H是不变的,D错误。(a)A点氢气和水蒸气的体积分数相等,均是40%,CO的体积分数是20%,这说明氢气、一氧化碳、水蒸气的物质的量之比是212,所以对应的平衡常数Kp==4×10-4 MPa2;升高温度氢气的体积分数减小,说明平衡向正反应方向进行,正反应是吸热反应,所以升高温度正、反应的平衡常数增大,则逆反应的平衡常数减小,因此表示逆反应的平衡常数(K)的曲线是B;T1时正、逆反应的平衡常数相等,因此对应的平衡常数为1.0(2)CO的体积分数保持不变是平衡标志,A正确;反应前后气体质量不变,体积不变,容器内混合气体的密度始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,B错误;反应前后气体物质的量变化,气体质量不变,容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变说明反应达到平衡状态,C正确;2CO2(g)2CO(g)+O2(g),单位时间内,消耗CO的浓度等于生成CO2的浓度,均表示逆反应方向,不能说明反应达到平衡状态,D错误。

    设生成的氧气为x mol,

            2CO2(g)2CO(g)+O2(g)

    起始量(mol): 1 0 0

    转化量(mol): 2x 2x x

    平衡量(mol): 1-2x 2x x

    平衡时,氧气的体积分数为0.2%,×100%=0.2%,x=0.002,c(CO2)=0.996 mol·L-1,c(CO)=0.004 mol·L-1,c(O2)=0.002 mol·L-1,K=3.2×10-8;2 L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2(g),发生反应2CO2(g)2CO(g)+O2(g),经分析,正反应为吸热反应,图中曲线表示相对于曲线仅改变一种反应条件后c(O2)随时间的变化,曲线达到平衡所用的时间缩短,平衡状态下氧气浓度增大,则改变的条件是升温。

    (3)根据化学方程式可写出化学平衡常数表达式K=

    根据三段式:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

    n(起始)/mol 0.2    0.2         0    0

    n(转化)/mol a   a           a

    n(平衡)/mol 0.2-a 0.2-a    a

    达到平衡后气体的压强为开始时的0.875,0.2-a+0.2-a++a=0.875×(0.2+0.2),解得a=0.1(4)根据图像=1条件下,反应温度为870 K左右时NO还原为N2的转化率已经很大,继续升高温度NO还原为N2的转化率增大不明显,最佳温度控制在870 K左右。温度超过775 KNO分解率降低的原因可能是该反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,不利于NO转化为N2,NO的分解率降低。加入的CONO分解生成的O2反应,使NO分解平衡向生成N2的方向移动,NO的转化率升高,所以加入CONO转化为N2的转化率增大。

    6.(1)3.3 2H2S(g)+SO2(g)3S(s)+2H2O(l) ΔH=-362 kJ·mol-1 H2S SO2反应平衡正向移动 COS水解

    (2)CO2 相同条件下,Ca(OH)2的溶解度大于CaCO3,溶液中产生的Ca2+浓度比CaCO3 产生的Ca2+浓度大 用CaCO3脱硫时会产生CO2,CaCO3+CO2+H2OCa2++2HC,Ca2+浓度增大

    [解析] (1)根据平衡常数的表达式和H2CO3H2S的电离平衡常数计算。应用盖斯定律写出SO2气体和H2S气体反应的热化学方程式。H2SSO2的反应为放热反应,COS的水解反应为吸热反应,温度低有利于H2SSO2的反应平衡正向移动,温度过低不利于COS的水解。(2)石灰石料浆吸收SO2的原理为2CaCO3+2SO2+O2+H2O2CaSO4·H2O+2CO2;CO2通入石灰石料浆进行活化处理,脱硫的原理为CO2+CaCO3+H2OCa(HCO3)2,2Ca(HCO3)2+2SO2+O22CaSO4·H2O+4CO2+H2O;废气脱硫后,CO2含量明显增多。.相同条件下,Ca(OH)2的溶解度大于CaCO3,Ca(OH)2溶液中产生Ca2+浓度比CaCO3中产生的Ca2+浓度大,Ca2+浓度越大反应速率越快。.CaCO3脱硫时会产生CO2,CO2CaCO3H2O反应生成可溶性Ca(HCO3)2,溶液中Ca2+浓度增大,使a点和b点的脱硫效率接近。

     

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