浙江版高考化学复习专题一0一化学反应速率和化学平衡拓展练习含答案

这是一份浙江版高考化学复习专题一0一化学反应速率和化学平衡拓展练习含答案，共19页。试卷主要包含了已知，6 ml·L-1·s-1等内容，欢迎下载使用。


(2)血红蛋白(Hb)与O2、CO结合的反应可表示为①Hb+O2 Hb(O2) K1;
②Hb+CO Hb(CO) K2。
下列说法不正确的是( )
A.相同温度下,K1>K2
B.反应①、②的ΔH均小于0
C.CO中的C原子提供孤电子对与Fe2+配位
D.用高压氧舱治疗CO中毒时,平衡②逆向移动
答案 A
2.反应2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH<0,可实现CO2的资源化利用,下列说法正确的是( )
A.上述反应在任何温度下均可自发进行
B.上述反应每消耗1 ml CO2同时形成7 ml σ 键
C.上述反应平衡常数K=c(CH3OCH3)c2(CO2)·c6(H2)
D.催化剂可以降低上述反应的焓变,加快化学反应速率
答案 B
3.甲烷—湿空气自热重整制H2过程中零耗能是该方法的一个重要优点,原理如下:
反应Ⅰ CH4(g)+32O2(g) CO(g)+2H2O(g) ΔH=-519 kJ· ml-1
反应Ⅱ CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=206 kJ· ml-1
反应Ⅲ CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ· ml-1
在1.0×105 Pa下,按n始(CH4)∶n始(空气)∶n始(H2O)=1∶2∶1的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,CH4、O2的转化率及CO、CO2的选择性[CO的选择性=n生成(CO)n生成(CO)+n生成(CO2)×100%]与温度的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.图中曲线②表示O2的转化率随温度的变化关系
B.由图可知,温度升高,CO选择性增大
C.975 K时,改用高效催化剂能提高平衡时CO2的选择性
D.其他条件不变,增大n(H2O)n(CH4)的值可提高CH4的转化率
答案 C
4.CO2-H2催化重整可获得CH3OH。其主要反应如下。
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7 kJ· ml-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41 kJ· ml-1
若仅考虑上述反应,在5.0 MPa、n始(CO2)∶n始(H2)=1∶3时,原料按一定流速通过反应器,达到平衡时,CO2的转化率和CH3OH的选择性随温度变化如图所示。CH3OH的选择性=n生成(CH3OH)n消耗(CO2)×100%,下列说法正确的是( )
A.其他条件不变,升高温度,CO2的平衡转化率增大
B.其他条件不变,T>236 ℃时,曲线下降的可能原因是反应Ⅰ正向进行的程度减弱
C.一定温度下,增大n始(CO2)∶n始(H2)可提高CO2的平衡转化率
D.研发高温高效催化剂可提高平衡时CH3OH的选择性
答案 B
5.在恒温恒容的密闭容器中发生反应2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH<0,T ℃时平衡常数为K,下列说法正确的是( )
A.该反应在任何温度下都可自发进行
B.T ℃时,若c(H2O)c(CO2)·c2(NH3)C.选择高效催化剂可以提高活化分子百分数,提高CO(NH2)2的平衡产率
D.若容器内气体压强保持不变,该可逆反应达到化学平衡状态
答案 D
6.已知可逆反应aA+bB cC中,物质的含量A%和C%随温度的变化曲线如图所示(在不同温度下反应相同时间后测得数据),下列说法正确的是( )
A.该反应在T1、T3温度时达到平衡状态
B.该反应的正反应是吸热反应
C.该反应在T2温度时达到平衡状态
D.升高温度,平衡会向正反应方向移动
答案 C
7.在石油化工中酸碱催化占有重要地位,某酸碱催化反应(总反应为M+D N)的反应机理如下:
HM+ M+H+ pKa=5.0
HM++D HMD+ N k1=1.0×107 ml-1∙dm3∙s-1
M+DMD* N k2=1.0×102 ml-1∙dm3∙s-1
已知:基元反应的速率与反应物浓度幂之积成正比;该反应的决速步骤为基元反应中HMD+和MD*的生成;总反应速率为决速反应的速率之和。下列说法正确的是( )
A.生成MD*的速率为k2c(M)·c(D)
B.酸性增强,会使M转化为HM+,降低总反应速率
C.总反应的速率常数k=Kak1c(H+)+k2
D.当pH>8后,总反应的速率常数k基本不变
答案 A
8.将4 ml A和2 ml B在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g) 2C(g)。若经2 s后测得C的浓度为0.6 ml·L-1,现有下列几种说法,其中错误的是( )
①用物质A表示的反应的平均速率为0.6 ml·L-1·s-1
②反应速率分别表示为v(A)、v(B)、v(C),则2v(A)=v(B)
③2 s时物质A的转化率为30%
④2 s时物质B的浓度为0.7 ml·L-1
A.①② B.①③ C.②③ D.③④
答案 A
9.一定温度下,在2 L的恒容密闭容器中,“甲烷重整”反应(CH4+H2O CO+3H2)的原理如下。
已知“甲烷重整”反应在不同温度下的化学平衡常数如下表所示:
下列说法不正确的是( )
A.物质a可能是Fe3O4
B.若增大n(CH4)∶n(H2O)的值,则CH4的平衡转化率降低
C.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH>0
D.1 000 ℃,若容器中n(CH4)=n(H2O)=n(H2)=1、n(CO)=2 ml,则反应处于平衡状态
答案 D
10.T ℃时,向容积为2 L的刚性容器中充入1 ml CO2和一定量的H2发生反应:CO2(g)+2H2(g) HCHO(g)+H2O(g)。达到平衡时,HCHO的分压(分压=总压×物质的量分数)与起始n(H2)n(CO2)的关系如图所示。已知:初始加入2 ml H2时,容器内气体的总压为1.2p kPa。下列说法正确的是( )
A.5 min时反应到达c点,v(H2)=0.05 ml·L-1·min-1
B.随n(H2)n(CO2)增大,HCHO的百分含量不断增大
C.b点时反应的平衡常数Kp=1.25p kPa-1
D.c点时,再加入CO2(g)和H2O(g),使二者分压均增大0.2p kPa,平衡正向移动
答案 C
11.某反应A(g)+B(g) C(g)+D(g)的速率方程为v=k·cm(A)·cn(B),其半衰期(当剩余的反应物恰好是起始的一半时所需的时间)为0.8k。当其他条件不变,改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如下表所示:
下列说法正确的是( )
A.该反应的速率方程中的m=n=1
B.该反应的速率常数k=6.4×10-2min-1
C.表格中的c1=0.75,v1=6.4×10-3,v2=12.8×10-3
D.在过量的B存在时,反应掉93.75%的A所需的时间是500 min
答案 D
12.T ℃时,含等浓度的AgNO3与Fe(NO3)2的混合溶液中发生反应Fe2+(aq)+Ag+(aq) Fe3+(aq)+Ag(s) ΔH<0,t1 s时,改变某一外界条件继续反应至t2 s(t2=4t1)时,溶液中c(Ag+)和c(Fe3+)随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
已知:T ℃时,该反应的化学平衡常数K=1。
A.若t1 s时未改变外界条件,则此时反应未平衡
B.若t2 s时反应达到平衡,则t1时刻改变的条件可能为升温
C.若始终保持温度不变,则平均反应速率vt1>vt2(vt1表示0~t1 s内Fe2+的平均反应速率,vt2表示0~t2 s内Fe2+的平均反应速率)
D.0~t2 s内Ag+的平均反应速率为0.04t2 ml·L-1·s-1
答案 C
13.在催化剂作用下,CO2氧化C2H6可获得C2H4。其主要化学方程式如下:
反应Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g) C2H4(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH1=+177 kJ·ml-1
反应Ⅱ.2CO2(g)+C2H6(g) 4CO(g)+3H2(g) ΔH2=+430 kJ·ml-1
压强分别为p1、p2时,将2 ml C2H6和2 ml CO2的混合气体置于密闭容器中反应,不同温度下体系中乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性[C2H4的选择性=n生成(C2H4)n总转化(C2H6)×100%]如图所示。下列说法正确的是( )
A.p1>p2
B.压强为p1、温度为210 ℃时,反应达平衡时,n生成(CO)=n生成(C2H4)
C.C2H4的选择性下降的原因可能是随着温度的升高,反应Ⅱ中生成的CO抑制了反应Ⅰ的进行
D.研发低温下C2H6转化率高和C2H4选择性高的催化剂,可以提高平衡时C2H4的产率
答案 C
14.利用反应2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l) ΔH<0可实现从燃煤烟气中回收硫。向三个体积相同的恒容密闭容器中各通入2 ml CO(g)和1 ml SO2(g)发生反应,反应体系的总压强随时间的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.实验b中,40 min内CO的平均反应速率为2.0 kPa·min-1
B.与实验a相比,实验b改变的条件是加入催化剂
C.实验b中SO2的平衡转化率是75%
D.实验a、b、c相应条件下平衡常数:Ka=Kb答案 D
15.T ℃时,2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0,该反应正、逆反应速率与浓度的关系为v正=k正c2(NO2),v逆=k逆c(N2O4)(k正、k逆为速率常数)。结合图像,下列说法错误的是( )
A.图中表示lgv逆~lgc(N2O4)的线是n
B.当2v正(N2O4)=v逆(NO2)时,说明反应达到平衡状态
C. T ℃时,向2 L的容器中充入5 ml N2O4气体和1 ml NO2气体,此时v正D. T ℃时,向刚性容器中充入一定量NO2气体,平衡后测得c(N2O4)为1.0 ml·L-1,则平衡时,v正的数值为10a
答案 C
16.反应Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) ΔH是工业上制备高纯硅的重要中间过程。一定压强下,起始投入原料n(HCl)n(Si)的值和温度与SiHCl3的平衡产率的变化关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.该反应为放热反应,ΔH<0
B.M、N点SiHCl3的分压:M>N
C.n(HCl)n(Si)的值越大,SiHCl3平衡产率越高
D.M、N点的逆反应速率:vM>vN
答案 C
17.恒容密闭容器中,n ml CO2与3n ml H2在不同温度下发生反应:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g),达到平衡时,各组分的物质的量浓度(c)随温度(T)变化如图所示:
下列说法正确的是( )
A.该反应的平衡常数随温度升高而增大
B.曲线Y表示c(C2H4)随温度的变化关系
C.提高投料比[n(CO2)∶n(H2)],可提高H2的平衡转化率
D.其他条件不变,2n ml CO2与6n ml H2在T1 ℃下反应,达到平衡时c(H2)答案 C
18.汽车尾气中NO产生的反应为N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH。一定条件下,等物质的量N2和O2在恒容密闭容器中反应,曲线a表示该反应在温度T下c(N2)随时间(t)的变化,曲线b表示该反应在某一起始条件改变时c(N2)随时间(t)的变化。下列叙述不正确的是( )
A.温度T下、0~40 s内v(N2)=c0-c140 ml·L-1·s-1
B.M点v正(N2)小于N点v逆(N2)
C.曲线b对应的条件改变可能是充入氧气
D.若曲线b对应的条件改变是升高温度,则ΔH>0
答案 B
19.一定温度下,在2 L的密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是( )
A.X点的v正>Y点的v正
B.Z点时反应达到平衡状态
C.B的平衡转化率为30%
D.保持温度、容器容积不变,5 min时充入1 ml He,正、逆反应速率均增大
答案 A
20.向1 L刚性容器中投入a ml A(g)与M(s)(足量)发生反应:M(s)+5A(g) 5B(g)+N(s)(相对分子质量:M大于N)。测得不同温度下B(g)的体积分数φ(B)随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.0~t1 min内,v(N)=0.14at1 ml·L-1·min-1
B.温度升高,容器内气体的密度减小
C.T1 ℃,再投入a ml A(g),平衡时n(A)=0.7a ml
D.由图上信息可知:T2>T1
答案 D
21.CH4和CO2重整制取合成气CO和H2,在减少温室气体排放的同时,可充分利用碳资源。该重整工艺主要涉及以下反应:
反应a:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1>0
反应b:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
反应c:CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH3>0
反应d:2CO(g) C(s)+CO2(g) ΔH4<0
(1)重整时往反应体系中通入一定量的水蒸气,可在消除积碳的同时生成水煤气,反应为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),该反应的ΔH= (写出一个代数式)。
(2)关于CH4和CO2重整,下列说法正确的是 (填编号)。
A.CH4的物质的量保持不变时,反应体系达到平衡状态
B.恒容时通入N2增大压强,CO2的平衡转化率减小
C.加入反应c的催化剂,该反应的平衡常数K增大
D.降低反应温度,反应d的v正>v逆
(3)一定压强下,按照n(CH4)∶n(CO2)=2∶1 投料,CH4和CO2重整反应达到平衡时各组分的物质的量分数随温度的变化如图所示:
①图中曲线m、n分别表示物质 、 的变化(填“H2”“CO”或“CO2”)。
②700 ℃后,C(s)的物质的量分数随温度升高而增大的原因是 。
③某温度下体系中不存在积碳,CH4和H2O的物质的量分数分别是0.50、0.04,该温度下甲烷的平衡转化率为 ,反应b的平衡常数K= (列出计算式)。
答案 (1)ΔH1-ΔH2-ΔH3(或-ΔH2-ΔH4、-ΔH1-ΔH2+ΔH3-2ΔH4)
(2)AD
(3)①CO2 H2 ②反应c为吸热反应,反应d为放热反应。700 ℃后,随着温度升高,反应c右移对C(s)的物质的量分数的影响比反应d左移对C(s)的物质的量分数的影响大 ③12.5% 0.64××0.36
22.我国在应对气候变化工作中取得显著成效,并向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。因此将CO2转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。工业上在Cu-ZnO催化下利用CO2发生如下反应Ⅰ生产甲醇,同时伴有反应Ⅱ发生。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ· ml-1
回答下列问题:
(1)已知:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=-90.6 kJ· ml-1,则ΔH1= 。
(2)向密闭容器中加入CO2(g)和H2(g),合成CH3OH(g)。已知反应Ⅰ的正反应速率可表示为v正=k正·c(CO2)·c3(H2),逆反应速率可表示为v逆=k逆c(CH3OH)·c(H2O),其中k正、k逆为速率常数。
①上图中能够代表k逆的曲线为 (填“L1”“L2”“L3”或“L4”)。
②温度为T1 K时,反应Ⅰ的化学平衡常数K= 。
③对于上述反应体系,下列说法正确的是 。
A.增大CO2的浓度,反应Ⅰ、Ⅱ的正反应速率均增大
B.恒容密闭容器中当气体密度不变时,反应达到平衡状态
C.加入催化剂,H2的平衡转化率不变
(3)不同条件下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,CO2的平衡转化率如下图所示。
①压强p1、p2、p3由大到小的顺序是 。压强为p1时,温度高于570 ℃之后,随着温度升高CO2平衡转化率增大的原因: 。
②图中点M(500,60),此时压强p1为0.1 MPa,CH3OH的选择性为23(选择性:转化的CO2中生成CH3OH和CO的百分比),CO2的平衡转化率为60%。则该温度时反应Ⅰ的平衡常数Kp= MPa-2(分压=总压×物质的量分数)。
答案 (1)-49.4 kJ·ml-1 (2)①L4 ②1 ③AC
(3)①p3>p2>p1 反应Ⅰ是放热反应,反应Ⅱ是吸热反应,温度高于570 ℃之后,温度对反应Ⅱ的影响大于对反应Ⅰ的影响,CO2的平衡转化率主要由反应Ⅱ决定 ②150
23.近年,甲醇的制取与应用在全球引发了关于“甲醇经济”的广泛探讨。二氧化碳加氢制甲醇已经成为研究热点,在某CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中,发生的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1<0
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
回答下列问题:
(1)下列能说明反应Ⅰ一定达到平衡状态的是 (填标号)。
A.v正(CO2)=3v逆(H2)
B.平衡常数不再发生变化
C.混合气体的密度不再发生变化
D.混合气体中H2O(g)的百分含量保持不变
(2)在催化剂作用下,将平均相对分子质量为16的CO2和H2的混合气体充入一恒容密闭容器中发生反应Ⅰ、Ⅱ,已知反应Ⅱ的反应速率v正=k正x(CO2)·x(H2),v逆=k逆x(CO)·x(H2O),k正、k逆为速率常数,x为物质的量分数。
①当CO2转化率达到60%时,反应达到平衡状态,这时CO2和H2的平均相对分子质量为23,若反应Ⅱ的k正=20 ml·L-1·s-1,平衡时反应速率v逆= ml·L-1·s-1。
②Arrhenius经验公式为Rlnk=-EaT+C,其中Ea为活化能,T为热力学温度,k为速率常数,R和C为常数,则ΔH2= kJ·ml-1(用含k正、k逆、T、R的代数式表示)。
③由实验测得,随着温度的逐渐升高,平衡时混合气体的平均相对分子质量几乎又变回16,原因是 。
(3)其他条件相同时,反应温度对CH3OH选择性的影响如图所示:
由图可知,温度相同时CH3OH选择性的实验值略高于其平衡值,可能的原因是 。
(4)利用甲醇分解制取烯烃,涉及反应如下:
a.2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g)
b.3CH3OH(g) C3H6(g)+3H2O(g)
c.3C2H4(g) 2C3H6(g)
恒压条件下,平衡体系中各物质的物质的量分数随温度变化如图所示:
已知650 K时,2x(C2H4)=x(C3H6),平衡体系总压强为P,则650 K时反应c的平衡常数Kp= 。
答案 (1)D (2)①0.8 ②RTlnk逆k正 ③反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应,当温度升高时,以反应Ⅱ为主,反应Ⅱ是气体分子数不变的反应,发生反应Ⅱ时混合气体的平均相对分子质量不变
(3)测定实验值时反应尚未达到平衡状态,且反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ
(4)44P
24.我国科研团队发现了一种具有超高稳定性的一维钯银合金纳米线催化剂,能高选择性、高稳定性地将CO2还原成甲酸(HCOOH)。化学反应为CO2(g)+H2(g) HCOOH(g) ΔH。
(1)已知:①2HCOOH(g)+O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-a kJ·ml-1
②H2(g)+12O2(g) H2O(g) ΔH2=-b kJ·ml-1(a>2b>0);
CO2(g)+H2(g) HCOOH(g) ΔH= kJ·ml-1。
(2)在某催化剂作用下,CO2(g)+H2(g) HCOOH(g)的速率方程为v正=k正c(CO2)·c(H2),v逆=k逆c(HCOOH)(k正、k逆为速率常数,只与温度、催化剂有关,与浓度无关)。若在某温度下,k正=4k逆,则该反应的平衡常数K= 。加入催化剂,k正增大的倍数 (填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。
(3)CO2催化氢化制甲酸的反应历程图(M为过渡金属)如下图所示。
上述循环中,M(CO)4PR3是 (填“催化剂”或“中间产物”)。
(4)在反应器中充入CO2和H2,发生反应CO2(g)+H2(g) HCOOH(g)。化学反应速率随时间的变化关系如下图所示。
若仅改变一个外界条件,t2时刻改变的条件可能是 。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三次平衡中, (填“能”或“不能”)判断CO2转化率的大小排序,理由为 。
(5)在某催化剂作用下,向恒容密闭反应器中充入1 ml CO2和3 ml H2,发生如下反应:
反应1:CO2(g)+H2(g) HCOOH(g)
反应2:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0
测得CO2的平衡转化率、CH3OH的选择性(CH3OH的选择性等于CH3OH的物质的量与CO2转化的物质的量之比)与温度的关系如下图所示。
①其他条件不变,升高温度,CO2的平衡转化率增大的原因是 。
②已知F点对应的总压强为36.8 kPa,则CO2(g)+H2(g) HCOOH(g)在F点对应的温度下,压强平衡常数Kp= kPa-1(结果保留2位有效数字) 。
答案 (1)+a-2b2 (2)4 等于 (3)中间产物
(4)增大HCOOH浓度 不能 第一次改变条件,平衡正向移动;第二次改变条件,平衡逆向移动,则平衡Ⅱ时CO2的转化率最大,但平衡Ⅰ和Ⅲ时CO2的转化率无法比较
(5)①反应1是吸热反应,反应2是放热反应,升高温度对反应1的影响程度大于对反应2的,导致CO2的平衡转化率增大 ②3.9×10-3温度/℃
850
1 000
1 200
1 400
K
0.5
2
275
1 772
c(A)/(ml·L-1)
0.25
0.50
1.00
0.50
1.00
c1
c(B)/(ml·L-1)
0.050
0.050
0.100
0.100
0.200
0.200
v/(ml·L-1·min-1)
1.6×10-3
3.2×10-3
v1
3.2×10-3
v2
4.8×10-3