專題八化學反應速率及化學平衡

1、專題八化學反應速率與化學平衡化學反應速率及其影響因素【考情分析】考查特點化學反應速率的含義與比較,如2011年海南化學T8,2011年廣東理綜T31;化學反應速率的計算,如2012年福建理綜T12,2011年浙江理綜T27,2011年上?；瘜WT25;影響化學反應速率的條件及應用,如2011年江蘇化學T12,2011年重慶理綜T29應考策略明確化學反應速率表達式的含義,在計算時分別找出濃度的變化量,時間變化量,進而求得速率;外界條件對反應速率的影響往往與圖像、圖表相結合,要加強分析數(shù)據(jù)、讀圖能力的培養(yǎng),從而輕松應對1.(2012年福建理綜,12,6分)一定條件下,溶液的酸堿性對TiO2光催化染料

2、R降解反應的影響如圖所示。下列判斷正確的是()A.在050 min之間,pH=2和pH=7時R的降解百分率相等B.溶液酸性越強,R的降解速率越小C.R的起始濃度越小,降解速率越大D.在2025 min之間,pH=10時R的平均降解速率為0.04 molL-1min-1解析:由圖像可看出,50 min時,pH=2和pH=7時R均完全降解,A正確;在反應物起始濃度小的情況下,pH=2時R的降解速率明顯大于pH=7和pH=10時的降解速率,若起始濃度相等,pH=2時的降解速率會更大,說明酸性越強,R降解速率越大,B錯誤;圖像中出現(xiàn)了兩個影響速率的條件:反應物起始濃度和pH。因pH不同,不能由圖像判斷

3、反應物濃度對反應速率的影響。對于所有的化學反應而言,均為反應物濃度越大,反應速率越大,C錯誤;2025 min之間,pH=10時R的平均降解速率為:(0.6-0.4)10-4molL-15min=410-6 molL-1min-1,D錯誤。答案:A。 此題以圖像題的形式考查了影響反應速率的條件,且同時出現(xiàn)了兩個影響速率的條件,考生容易錯選C。2.(雙選題)(2011年海南化學)對于可逆反應H2(g)+I2(g)2HI(g),在溫度一定下由H2(g)和I2(g)開始反應,下列說法正確的是()A.H2(g)的消耗速率與HI(g)的生成速率之比為21B.反應進行的凈速率是正、逆反應速率之差C.正、逆

4、反應速率的比值是恒定的D.達到平衡時,正、逆反應速率相等解析:各物質的反應速率之比等于各物質化學計量數(shù)之比,H2的消耗速率與HI的生成速率之比為12,A錯;該反應進行的凈速率是指某一物質的正反應速率與逆反應速率之差,B正確;隨反應進行正反應速率在減小,逆反應速率在增大,二者之比逐漸減小,C錯;正、逆反應速率相等是平衡建立的特征,D正確。答案:BD。3.(2010年海南化學)對于化學反應3W(g)+2X(g)4Y(g)+3Z(g),下列反應速率關系中,正確的是()A.v(W)=3v(Z)B.2v(X)=3v(Z)C.2v(X)=v(Y)D.3v(W)=2v(X)解析:用不同物質表示同一反應的反應

5、速率時,其速率值之比等于其化學計量數(shù)之比,即v(W)3=v(X)2=v(Y)4=v(Z)3,故C正確。答案:C。4.(2010年福建理綜)化合物Bilirubin在一定波長的光照射下發(fā)生分解反應,反應物濃度隨反應時間變化如圖所示,計算反應48 min間的平均反應速率和推測反應16 min時反應物的濃度,結果應是() molL-1min-1和2.0 molL-1B.2.5 molL-1min-1和2.5 molL-1C.3.0 molL-1min-1和3.0 molL-1D.5.0 molL-1min-1和3.0 molL-1解析:分析圖像可知,在48 min時間段內反應物的濃度由20 molL

6、-1下降到10 molL-1,濃度變化量為10 molL-1,故反應速率為10 molL-14min=2.5 molL-1min-1。隨著反應的進行,反應速率逐漸減慢,大致的變化規(guī)律是反應每進行4 min,反應速率降低一半,所以當反應進行到16 min時,反應物的濃度降到大約2.5 molL-1。答案:B。5.(2012年廣東理綜,31,16分)碘在科研與生活中有重要應用。某興趣小組用0.50 molL-1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL-1 K2S2O8、0.10 molL-1 Na2S2O3等試劑,探究反應條件對化學反應速率的影響。已知:S2O82-+2I-2SO42-+I2(

7、慢)I2+2S2O32-2I-+S4O62-(快)(1)向KI、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,當溶液中的耗盡后,溶液顏色將由無色變?yōu)樗{色。為確保能觀察到藍色,S2O32-與S2O82-初始的物質的量需滿足的關系為:n(S2O32-)n(S2O82-)。(2)為探究反應物濃度對化學反應速率的影響,設計的實驗方案如下表:實驗序號體積V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0Vx4.04.02.0表中Vx=mL,理由是。(3)已知某條件下,濃度c(S2O82-)反應時間t的變化曲線如

8、圖,若保持其他條件不變,請在答題卡坐標圖中,分別畫出降低反應溫度和加入催化劑時c(S2O82-)t的變化曲線示意圖(進行相應的標注)。(4)碘也可用作心臟起搏器電源-鋰碘電池的材料。該電池反應為:2Li(s)+I2(s)2LiI(s)H已知:4Li(s)+O2(g)2Li2O(s)H14LiI(s)+O2(g)2I2(s)+2Li2O(s)H2則電池反應的H=;碘電極作為該電池的極。解析:(1)根據(jù)提供的2個反應可知,當S2O32-耗盡后,生成的I2不再被轉化為I-,溶液變?yōu)樗{色,若要保證能看到藍色需有I2剩余。所以n(S2O32-)n(S2O82-)21。(2)由表格可知溶液的總體積V是定值

9、,所以三次實驗的總體積應該是20.0 mL,所以Vx應為2 mL。(3)降溫會使反應速率減慢,加入催化劑會加快反應。(4)4Li(s)+O2(g)2Li2O(s)H14LiI(s)+O2(g)2I2(s)+2Li2O(s)H2由-得:2Li(s)+I2(s)2LiI(s)H=H1-H22,I2I-發(fā)生還原反應,做正極。答案:(1)S2O32-231 min;30 、pH=7.0時所用時間15 min,而濃度變化同為0.0108 mol/L,則分解速率依次增大順序為:ba”“”或“=”);(5)如果其他條件不變,將容器的容積變?yōu)? L,進行同樣的實驗,則與上述反應比較:反應速率(填“增大”“減小

10、”或“不變”),理由是;平衡時反應物的轉化率(填“增大”“減小”或“不變”),理由是。解析:(1)A的濃度減少了a6 molL-1,B的濃度減少了a4 molL-1,所以vA=a6molL-12min=a12 molL-1min-1,vB=a4molL-12min=a8 molL-1min-1。(2)xA(g)+yB(g)pC(g)+qD(g)初始濃度(mol/L)a2b200濃度變化(mol/L)a6a4a12a2所以xypq=2316,即x=2,y=3,p=1,q=6。(3)反應平衡時,D為2a mol,則B消耗掉a mol,所以轉化率為ab100%。(4)只升高溫度,D的量由2a mol

11、減至1.5a mol,所以正反應為放熱反應,H0。答案:(1)a12 molL-1min-1a8 molL-1min-1(2)2316(3)ab100%(4)(5)增大體積減小,反應物濃度增大,因而使反應速率增大減小體積減小,氣體的壓強增大,平衡向氣體分子數(shù)減少的方向(即逆反應方向)移動,因而使反應物轉化率減小8.(2010年新課標全國理綜)某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中,發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題:(1)上述實驗中發(fā)生反應的化學方程式有;(2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是;(3)實驗室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4

12、種溶液,可與上述實驗中CuSO4溶液起相似作用的是。(4)要加快上述實驗中氣體產生的速率,還可采取的措施有(答兩種);(5)為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響,該同學設計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應瓶中,收集產生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需時間。實驗混合溶液ABCDEF4 molL-1 H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100請完成此實驗設計,其中:V1=,V6=,V9=;反應一段時間后,實驗A中的金屬呈色,實驗E中的金屬呈色;該同學最后得出的結論

13、為:當加入少量CuSO4溶液時,生成氫氣的速率會大大提高,但當加入的CuSO4溶液超過一定量時,生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因。解析:(1)(2)(3)考查了原電池可以加快氧化還原反應的速率這一考點,要想與Zn、稀H2SO4形成原電池,先由Zn置換活潑性排在Zn之后的金屬,使其成為原電池的正極,從而加快Zn與稀H2SO4的反應速率。(4)加快化學反應速率的方法有升高溫度、增大濃度、加入催化劑、增大固體表面接觸面積等。(5)研究硫酸銅的量對H2生成速率的影響,前提條件要保證H2SO4溶液濃度以及與Zn的接觸面積相同,由已知A中V(H2SO4溶液)=30(mL),推知V

14、1=V2=V3=V4=V5=30(mL),由F知溶液總體積為50(mL),則V7=20(mL),V8=19.5(mL),V9=17.5(mL),V10=15(mL),V6=10(mL)。當加入少量CuSO4溶液時,反應速率大大提高,當加入一定量CuSO4 溶液后,生成的單質Cu會沉積在Zn表面,減小了Zn與H2SO4溶液的接觸面積,使反應速率減慢。答案:(1)Zn+CuSO4ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4ZnSO4+H2(2)CuSO4溶液與Zn反應產生的Cu與Zn形成Cu/Zn微電池,加快了H2產生的速率(3)Ag2SO4(4)升高反應溫度、適當增加H2SO4溶液的濃度、增加鋅粒的比表面

15、積等(答兩種)(5)301017.5灰黑暗紅當加入一定量CuSO4溶液后,生成的單質Cu會沉積在Zn表面,減小了Zn與H2SO4溶液的接觸面積化學平衡及其影響因素【考情分析】考查特點化學平衡狀態(tài)的判定,如2012年天津理綜T6,2011年山東理綜T28,2011年浙江理綜T27;外界條件(濃度、溫度、壓強)對化學平衡的影響,如2012年大綱全國理綜T8,2011年海南化學T15,2011年福建理綜T12;化學平衡狀態(tài)的相關計算,如2011年大綱全國理綜T12,2011年四川理綜T13應考策略判斷化學平衡狀態(tài)時,首先要審清反應的外界條件,抓住反應的特點(化學計量數(shù)、物質的狀態(tài)等),然后再具體分析

16、;化學平衡狀態(tài)的判斷中只要符合:v正=v逆和各組分的質量或物質的量濃度兩者中的一個保持不變,則該反應就達到了平衡狀態(tài);對于化學平衡的有關計算應掌握正確的解題格式,注意總結各種題型的解題規(guī)律及方法1.(2012年大綱全國理綜,8,6分)合成氨所需的氫氣可用煤和水作原料經(jīng)多步反應制得,其中的一步反應為:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H0反應達到平衡后,為提高CO的轉化率,下列措施中正確的是()A.增加壓強B.降低溫度C.增大CO的濃度D.更換催化劑解析:該反應前后氣體物質的量相等,增大壓強平衡不移動,CO的轉化率不變,A錯誤;該反應H0,正反應放熱,降溫,平衡向右移動,CO轉化率

17、提高,B正確;若增大CO的濃度,雖然平衡右移,但CO的轉化率降低,H2O(g)的轉化率提高,C錯誤;催化劑只影響反應速率,不影響平衡轉化率,D錯誤。答案:B。2.(2012年安徽理綜,9,6分)一定條件下,通過下列反應可實現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收:SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l)H0若反應在恒容的密閉容器中進行,下列有關說法正確的是()A.平衡前,隨著反應的進行,容器內壓強始終不變B.平衡時,其他條件不變,分離出硫,正反應速率加快C.平衡時,其他條件不變,升高溫度可提高SO2的轉化率D.其他條件不變,使用不同催化劑,該反應的平衡常數(shù)不變解析:因該反應是氣體體積縮小的反應,故隨著反

18、應的進行,容器內壓強逐漸變小,A錯誤;平衡時分離出硫,因反應物SO2和CO濃度不變,正反應速率不變,B錯誤;正反應是放熱反應,升高溫度平衡逆向移動,SO2轉化率降低,C錯誤;因平衡常數(shù)只與溫度有關,使用催化劑平衡常數(shù)不變,D正確。答案:D。3.(2012年四川理綜,12,6分)在體積恒定的密閉容器中,一定量的SO2與1.100 mol O2在催化劑作用下加熱到600 發(fā)生反應:2SO2+O22SO3H0。當氣體的物質的量減少0.315 mol時反應達到平衡,在相同溫度下測得氣體壓強為反應前的82.5%,下列有關敘述正確的是()A.當SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等時反應達到平衡B.降低溫

19、度,正反應速率減小程度比逆反應速率減小程度大C.將平衡混合氣體通入過量BaCl2溶液中,得到沉淀的質量為161.980 gD.達到平衡時,SO2的轉化率為90%解析:SO3的生成速率與SO2的消耗速率都表示正反應,二者始終相等,與平衡無關,A錯;該反應是放熱反應,降低溫度,利于正反應進行,正反應速率減小程度比逆反應速率減小程度小,B錯;根據(jù)題中方程式,反應前減少的氣體物質的量就是反應的O2物質的量,則生成SO3:0.63 mol;SO2與BaCl2不反應,0.63 mol SO3可生成BaSO4:0.63 mol233 gmol-1=146.79 g,C錯;根據(jù)氣體壓強比等于氣體物質的量之比,

20、原有氣體物質的量為0.315 mol(1-82.5%)=1.8 mol,有SO2 0.7 mol,轉化SO2:0.315 mol2=0.63 mol,SO2轉化率為:0.63 mol0.7 mol100%=90%,D正確。答案:D。4.(2012年重慶理綜,13,6分)在一個不導熱的密閉反應器中,只發(fā)生兩個反應:a(g)+b(g)2c(g)H10進行相關操作且達到平衡后(忽略體積改變所作的功),下列敘述錯誤的是()A.等壓時,通入惰性氣體,c的物質的量不變B.等壓時,通入z氣體,反應器中溫度升高C.等容時,通入惰性氣體,各反應速率不變D.等容時,通入z氣體,y的物質的量濃度增大解析:A.等壓條

21、件下,通入惰性氣體,反應體系的壓強減小,反應2平衡移動,造成溫度變化,必然導致反應1平衡移動,故c的物質的量改變。B.等壓時,通入z氣體,反應2逆向移動,反應器中溫度升高。C.等容時,通入惰性氣體,反應體系中各物質濃度不變,反應速率不變。D.等容時,通入z氣體,平衡逆向移動,y的濃度增大。答案:A。5.(2012年天津理綜,6,6分)已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-197 kJmol-1,向同溫、同體積的三個密閉容器中分別充入氣體;(甲)2 mol SO2和1 mol O2;(乙)1 mol SO2 和0.5 mol O2;(丙)2 mol SO3。恒溫、恒容下反應達平衡時,

22、下列關系一定正確的是()A.容器內壓強p:p甲=p丙2p乙B.SO3的質量m:m甲=m丙2m乙C.c(SO2)與c(O2)之比k:k甲=k丙k乙D.反應放出或吸收熱量的數(shù)值Q:Q甲=Q丙2Q乙解析:分析數(shù)據(jù)可知:甲、丙兩個容器中建立的是全等平衡。乙相當于在甲建立平衡以后又取出0.5 mol O2和1 mol SO2,假設平衡不移動,則p甲=2p乙,而實際是反應物濃度降低,平衡左移,壓強增大,故p甲=p丙2m乙,B項正確;C項.三個容器中c(SO2)與c(O2)之比都是21,所以k甲=k乙=k丙,D項.反應放出或吸收熱量的數(shù)值:Q甲+Q丙=197 kJmol-1,Q甲和Q丙不一定相等,所以D錯。

23、答案:B。6.(2011年大綱全國理綜)在容積可變的密閉容器中,2 mol N2和8 mol H2在一定條件下發(fā)生反應,達到平衡時,H2的轉化率為25%,則平衡時氮氣的體積分數(shù)接近于() A.5%B.10%C.15%D.20%解析:N2+3H22NH3反應前(mol) 28 0變化量(mol)23825%43平衡時(mol)43643所以平衡時氮氣體積分數(shù)為43mol43mol+6 mol+43mol100%15.4%,故選C。答案:C。7.(2011年安徽理綜)電鍍廢液中Cr2O72-可通過下列反應轉化成鉻黃(PbCrO4):Cr2O72-(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)2PbCr

24、O4(s)+2H+(aq)H0該反應達平衡后,改變橫坐標表示的反應條件,下列示意圖正確的是()解析:H0,溫度升高,平衡左移,故K減小,A對;pH增大,c(H+)減小,平衡右移,Cr2O72-轉化率增大,B錯;溫度升高,正、逆反應速率都增大,C錯;Pb2+物質的量濃度增大,平衡右移,Cr2O72-物質的量減小,D錯。故選A。答案:A。8.(2011年重慶理綜)一定條件下,下列反應中水蒸氣含量隨反應時間的變化趨勢符合題圖的是()A.CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)H0C.CH3CH2OH(g)CH2CH2(g)+H2O(g)H0D.2C6H5CH2CH3(g)+O

25、2(g)2C6H5CHCH2(g)+2H2O(g)HT1(T2時的反應速率快),而平衡時T2水蒸氣含量低,表明正反應為放熱反應,Hp2(p1時的反應速率快),且平衡時p1條件下水蒸氣含量高,表明正反應是一個氣體體積減小的反應,綜合以上,選項A符合,所以正確選項為A。答案:A。9.(2011年福建理綜)25 時,在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中,加入過量金屬錫(Sn),發(fā)生反應:Sn(s)+Pb2+(aq)Sn2+(aq)+Pb(s),體系中c(Pb2+)和c(Sn2+)變化關系如圖所示。下列判斷正確的是()A.往平衡體系中加入金屬鉛后,c(Pb2+)增大B.往平衡體系中加入少量Sn(NO3)

26、2固體后,c(Pb2+)變小C.升高溫度,平衡體系中c(Pb2+)增大,說明該反應H0D.25 時,該反應的平衡常數(shù)K=2.2解析:金屬鉛是固體,固體濃度可認為是常數(shù),其量的改變不影響平衡,A項錯誤;加入Sn(NO3)2后c(Sn2+)增大,平衡左移,c(Pb2+)增大,B項錯誤;升高溫度,c(Pb2+)增大,說明平衡向左移動,是放熱反應,H0,C項錯誤;由圖像知K=c(Sn2+)c(Pb2+)=0.220.10=2.2。答案:D。 本題考查化學平衡的基本知識,但很全面,涉及濃度、溫度對平衡的影響及對平衡常數(shù)表達式的認知程度。特別應注意A項,純的固體和溶劑參加的反應其量的改變不影響平衡,不計入

27、平衡常數(shù)表達式。10.(2011年四川理綜)可逆反應X(g)+2Y(g)2Z(g)、2M(g)N(g)+P(g)分別在密閉容器的兩個反應室中進行,反應室之間有無摩擦、可滑動的密封隔板。反應開始和達到平衡狀態(tài)時有關物理量的變化如圖所示:下列判斷正確的是()A.反應的正反應是吸熱反應B.達平衡()時體系的壓強與反應開始時體系的壓強之比為1415C.達平衡()時,X的轉化率為511D.在平衡()和平衡()中,M的體積分數(shù)相等解析:對于反應:X(g)+2Y(g)2Z(g),正反應是氣體體積減小的反應,圖中:平衡()到平衡(),改變條件(降溫),體系壓強減小(隔板左移),說明反應正向進行,即可確定反應的

28、正反應為放熱反應,A項錯誤。對于反應,設達平衡()時X轉化了a mol,X(g)+2Y(g)2Z(g)開始(mol)120轉化(mol)a2a2a平衡(mol)1-a2-2a2a依題意有下式成立:(1-a)+(2-2a)+2a2=2.82.2,解得a=511。所以,達平衡()時,X的轉化率為5111=511,C項正確。對于B項,可由反應進行輔助分析:溫度一定時,一定物質的量的氣體所占體積與壓強成反比,反應反應前后氣體物質的量不變,則由開始到平衡(),壓強之比為22.2=1011(從圖中隔板移動值判斷),故B項錯誤。由平衡()到平衡(),降低體系溫度,反應2M(g)N(g)+P(g) 平衡一定發(fā)

29、生移動,則M的體積分數(shù)肯定變化,D項錯誤。答案:C。 “密封隔板”類題目近年來較少出現(xiàn),由于這類題目思維深度要求高、難度較大,在高考試卷中出現(xiàn)漸少,但本題經(jīng)過精心設計,難度并不高,著重考查了對阿伏加德羅定律的理解。只要抓住反應2M(g)N(g)+P(g)是一個反應前后氣體物質的量不變的反應這一點,再結合阿伏加德羅定律,不難找到試題突破口。11.(2010年上海理綜)1913年德國化學家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法,從而大大滿足了當時日益增長的人口對糧食的需求。下列是哈伯法的流程圖,其中為提高原料轉化率而采取的措施是()A. B.C.D.解析:合成氨反應為N2(g)+3H2(g)2NH3(

30、g)H0。當反應達到平衡時,下列措施:升溫恒容通入惰性氣體增加CO濃度減壓加催化劑恒壓通入惰性氣體,能提高COCl2轉化率的是()A.B.C.D.解析:能提高反應物轉化率的方法是在不改變該反應物起始量的條件下使化學平衡向正方向移動,升溫向吸熱方向即正方向移動,恒容通入惰性氣體,各組分濃度不變,平衡不移動,增加CO濃度使平衡逆向移動,減壓使平衡正向移動,催化劑不影響平衡,恒壓通入惰性氣體,參與反應的各組分分壓強減小,平衡正向移動,故符合題意。答案:B。 本題考查了外界因素,溫度、壓強、濃度等對化學平衡的影響,催化劑只會改變達到平衡的時間,不會使平衡發(fā)生移動,反應體系中充入惰性氣體對平衡的影響,應

31、注意不同條件:(1)恒容條件下,由于參與反應各氣體濃度不改變,不會影響平衡。(2)恒壓條件下,參與反應的各氣體壓強減小、平衡向氣體體積增大的方向移動。13.(2010年安徽理綜)低溫脫硝技術可用于處理廢氣中的氮氧化物,發(fā)生的化學反應為:2NH3(g)+NO(g)+NO2(g) 2N2(g)+3H2O(g)H”“=”或“”“=”或“0;由固體生成氣體,混亂度增加,所以S0。(2)由圖中數(shù)據(jù)知c0=2.2 molL-1,c6=1.9 molL-1,所以v=c0-c6t=0.3molL-16min=0.05 molL-1min-1比較15.0 和25.0 兩條曲線的斜率即可。起始濃度,c(15.0

32、)c(25.0 ),但斜率25.0 大于15.0 ,故溫度越高反應速率越快。答案:(1)BCK=c2(NH3)c(CO2)=(23c)2(13c)=427(4.810-3 molL-1)3=1.610-8(molL-1)3增加(2)0.05 molL-1min-125.0 時反應物初始濃度較小,但06 min的平均反應速率(曲線斜率)仍比15.0 時的大18.(2011年上海化學)自然界的礦物、巖石的成因和變化受到許多條件的影響:地殼內每加深1 km,壓強增大約25 00030 000 kPa。在地殼內SiO2和HF存在以下平衡:SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g)+14

33、8.9 kJ根據(jù)題意完成下列填空:(1)在地殼深處容易有氣體逸出,在地殼淺處容易有沉積。(2)如果上述反應的平衡常數(shù)K值變大,該反應(選填編號)。a.一定向正反應方向移動b.在平衡移動時正反應速率先增大后減小c.一定向逆反應方向移動d.在平衡移動時逆反應速率先減小后增大(3)如果上述反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生,當反應達到平衡時,(選填編號)。a.2v正(HF)=v逆(H2O)b.v(H2O)=2v(SiF4)c.SiO2的質量保持不變d.反應物不再轉化為生成物(4)若反應的容器容積為2.0 L,反應時間8.0 min,容器內氣體的密度增大了0.12 g/L,在這段時間內HF的平均反應速率為

34、。解析:(1)由于地殼內存在平衡SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g),在地殼深處,壓強很大,平衡右移,則有SiF4、H2O(g)逸出,而在地殼淺處壓強減小,平衡左移,生成較多SiO2,有SiO2沉積。(2)反應的平衡常數(shù)K值變大,意味著可逆反應向右進行,即向正反應方向移動,a正確,c錯誤;由于K只與溫度有關,反應為放熱反應,所以是溫度降低,溫度降低,正、逆反應的反應速率都降低,只是逆反應速率降低程度更大而導致反應向右進行。變化趨勢如圖:可見逆反應速率是先減小后增大,b錯誤,d正確。(3)當反應在恒容條件下進行,平衡時,v正(HF)v逆(H2O)=42=21,a錯;v(Si

35、F4)v(H2O)=12,b正確;平衡建立后,平衡體系中各物質質量保持不變,c正確;化學平衡是動態(tài)平衡,d錯。(4)容器體積不變,密度增大,表明氣體質量增加:0.12 g/L2 L=0.24 g(反應的SiO2的質量),n(SiO2)=0.24 g60 gmol-1=0.004 0 mol,則反應的HF:n(HF)=0.004 0 mol4=0.016 mol,v(HF)=0.016mol2 L8min=0.001 0 mol/(Lmin)。答案:(1)SiF4、H2OSiO2(2)ad(3)bc(4)0.001 0 mol/(Lmin) 上海卷的高考試題在考查方式,情景設置上往往都能給人一種

36、耳目一新的感覺,此題利用自然界存在的一個反應考查了反應速率的計算、壓強對化學平衡的影響,平衡常數(shù)的影響因素,平衡狀態(tài)的確立以及平衡的移動,幾乎涵蓋到了速率和平衡部分的常見考點。其中(1)需要考生把掌握的相關知識與題中情景相聯(lián)系,得出結論。(2)的選項設計a、c和b、d的描述對立,分別只有一種可能正確,相當于降低了試題難度,與以往上海卷試題偏難印象截然不同,是一道不錯的試題。19.(2010年山東理綜)硫碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應:SO2+2H2O+I2H2SO4+2HI2HIH2+I22H2SO42SO2+O2+2H2O(1)分析上述反應,下列判斷正確的是。a.反應易在常溫下進行b.反應

37、中SO2氧化性比HI強c.循環(huán)過程中需補充H2Od.循環(huán)過程產生1 mol O2的同時產生1 mol H2(2)一定溫度下,向1 L密閉容器中加入1 mol HI(g),發(fā)生反應,H2物質的量隨時間的變化如圖所示。02 min內的平均反應速率v(HI)=。該溫度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K=。相同溫度下,若開始加入HI(g)的物質的量是原來的2倍,則是原來的2倍。a.平衡常數(shù)b.HI的平衡濃度c.達到平衡的時間d.平衡時H2的體積分數(shù)(3)實驗室用Zn和稀硫酸制取H2,反應時溶液中水的電離平衡移動(填“向左”“向右”或“不”);若加入少量下列試劑中的,產生H2的速率將增大

38、。a.NaNO3b.CuSO4c.Na2SO4d.NaHSO3(4)以H2為燃料可制作氫氧燃料電池。已知2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-572 kJmol-1某氫氧燃料電池釋放228.8 kJ電能時,生成1 mol液態(tài)水,該電池的能量轉化率為。解析:(1)H2SO4常溫下很穩(wěn)定,不易分解,a錯;反應中SO2為還原劑,HI為還原產物,所以還原性SO2強于HI,b錯;由(+)2+得:2H2O2H2+O2,反應過程中消耗水,生成H2與O2,所以c對,d錯。(2)v(H2)=0.1mol1 L2min=0.05 molL-1min-1,則v(HI)=2v(H2)=0.1 molL-1min

39、-1。2HI(g)H2(g)+I2(g)初始濃度(mol/L)1 0 0濃度變化(mol/L)0.2 0.1 0.1平衡濃度(mol/L)0.8 0.1 0.1則H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù):K=c2(HI)c(H2)c(I2)=(0.8molL-1)20.1molL-10.1 molL-1=64。溫度不變,若加入HI(g)的物質的量是原來的2倍,則各物質的物質的量、平衡濃度為原來的2倍,所以H2體積分數(shù)不變,平衡常數(shù)(只與溫度有關)不變,因濃度增大了,反應速率也加快,達到平衡時間縮短,選b。(3)反應時H2SO4濃度減小,對水電離抑制作用減小,所以水的電離平衡右移;若加入Na

40、NO3,Zn與H+、NO3-反應將不再產生H2,而是產生NO;若加入CuSO4,Zn置換出Cu從而構成CuZn原電池,加快反應速率;加Na2SO4無影響;若加NaHSO3,電離出的HSO3-會結合H+生成H2SO3,降低H+濃度,減慢反應速率。(4)據(jù)氫氣燃燒的熱化學方程式,生成1 mol液態(tài)水時放出的熱量為572 kJ2=286 kJ,所以能量轉化率為228.8 kJ286 kJ100%=80%。答案:(1)c(2)0.1 molL-1min-164b(3)向右b(4)80%化學平衡常數(shù)與化學平衡圖像【考情分析】考查特點化學平衡常數(shù)的意義及應用,影響平衡常數(shù)的因素,如2012年福建理綜T23

41、,2011年江蘇化學T15,2011年新課標全國理綜T27;化學平衡常數(shù)表達式與計算,如2011年山東理綜T28,2011年浙江理綜T27;化學平衡圖像(主要是平衡體系各組分濃度、百分含量、轉化率等與時間、溫度、壓強的關系),如2012年新課標全國理綜T27,2011年新課標全國理綜T27,2011年福建理綜T12應考策略理解平衡常數(shù)的意義,正確分析平衡常數(shù)的改變與平衡移動方向的關系;書寫平衡常數(shù)表達式要注意各物質的狀態(tài);熟練運用“三段式”求算平衡狀態(tài)各物質濃度或進行其他相關量的計算;分清圖像縱、橫坐標的物理意義,理解曲線變化趨勢體現(xiàn)的含義1.(2011年北京理綜)已知反應:2CH3COCH3

42、(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l),取等量CH3COCH3,分別在0 和20 下,測得其轉化分數(shù)隨時間變化的關系曲線(Yt)如圖所示。下列說法正確的是()A.b代表0 下CH3COCH3的Yt曲線B.反應進行到20 min末,CH3COCH3的v(0 )v(20 )1C.升高溫度可縮短反應達平衡的時間并能提高平衡轉化率D.從Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的n(0 )n(20 )=1解析:對僅有溫度發(fā)生變化的條件下,b先達到平衡,則b代表20 下CH3COCH3的Yt曲線,a代表0 時的曲線,A錯;因為溫度越高反應速率越快,可知v(0 )v(20 ),B錯

43、;b先于a達到平衡,且平衡時Y(b)”或“”)。Cu2Y與過量濃硝酸反應有紅棕色氣體生成,化學方程式為。(5)在恒容絕熱(不與外界交換能量)條件下進行2A(g)+B(g)2C(g)+D(s)反應,按下表數(shù)據(jù)投料,反應達到平衡狀態(tài),測得體系壓強升高。簡述該反應的平衡常數(shù)與溫度的變化關系:。物質ABCD起始投料/mol2120解析:(1)NH4+所含電子數(shù)為10,質子數(shù)為11,與之相同的簡單離子為Na+,Na原子的結構示意圖為。(2)氨水為弱堿溶液,與Al3+只能生成Al(OH)3沉淀,離子方程式為Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+。(3)H2SO4 溶液有強酸性,氯水有漂白性,二者

44、均不能說明平衡發(fā)生了移動。BaCl2溶液呈中性,加入后與SO32-結合生成沉淀,而紅色褪去說明c(OH-)減小,平衡向左發(fā)生了移動。(4)纖維素水解的最終產物為葡萄糖,它可與新制Cu(OH)2懸濁液反應生成Cu2O磚紅色沉淀,故Y為O,則X為S。非金屬性SO。Cu2O中的亞銅離子有還原性,濃HNO3有氧化性,+1價銅被氧化成+2價,濃HNO3的還原產物為NO2。(5)起始投料時D的量為0,則反應一定向右進行。此時氣體的物質的量減小,而體系壓強卻升高,說明體系溫度升高,即該反應的正反應為放熱反應。升溫,平衡向左移動,平衡常數(shù)減小;降溫,平衡向右移動,平衡常數(shù)增大。答案:(1)(2)Al3+3NH

45、3H2OAl(OH)3+3NH4+(3)C(4)Cu2O+6HNO3(濃)2Cu(NO3)2+2NO2 +3H2O(5)平衡常數(shù)隨溫度升高而變小(或其他合理答案)4.(2012年新課標全國理綜,27,15分)光氣(COCl2)在塑料、制革、制藥等工業(yè)中有許多用途,工業(yè)上采用高溫下CO與Cl2在活性炭催化下合成。(1)實驗室中常用來制備氯氣的化學方程式為;(2)工業(yè)上利用天然氣(主要成分為CH4)與CO2進行高溫重整制備CO,已知CH4、H2和CO的燃燒熱(H)分別為-890.3 kJmol-1、-285.8 kJmol-1和-283.0 kJmol-1,則生成1 m3(標準狀況)CO所需熱量為

46、;(3)實驗室中可用氯仿(CHCl3)與雙氧水直接反應制備光氣,其反應的化學方程式為;(4)COCl2的分解反應為COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)H=+108 kJmol-1。反應體系達到平衡后,各物質的濃度在不同條件下的變化狀況如下圖所示(第10 min到14 min 的COCl2濃度變化曲線未示出):計算反應在第8 min時的平衡常數(shù)K=;比較第2 min反應溫度T(2)與第8 min反應溫度T(8)的高低:T(2)T(8)(填“”或“=”);若12 min時反應于溫度T(8)下重新達到平衡,則此時c(COCl2)= molL-1;比較產物CO在23 min、56 min和1213

47、 min時平均反應速率平均反應速率分別以v(23)、v(56)、v(1213)表示的大小;比較反應物COCl2在56 min和1516 min時平均反應速率的大小:v(56)v(1516)(填“”或“=”),原因是。解析:(1)實驗室制備Cl2的化學方程式為:MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2+2H2O。(2)根據(jù)題意寫出CH4、H2、CO燃燒的熱化學方程式:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJmol-1H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=-283.0 kJmol-1由蓋

48、斯定律得:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H=+247.3 kJmol-1則生成1 m3(標準狀況)CO所需熱量為:1 00022.42247.3 kJ=5.52103 kJ。(3)CHCl3+H2O2COCl2+HCl+H2O。(4)8 min時的平衡常數(shù):K=c(Cl2)c(CO)c(COCl2)=0.110.0850.04=0.234。在第4 min時,Cl2、CO的濃度升高,COCl2的濃度降低,平衡向右移動,升高了溫度,故T(2)T(8)。根據(jù)該溫度下的平衡常數(shù),計算出12 min時COCl2的平衡濃度為0.031 molL-1。1516 min時各物質的濃度降低

49、,反應速率減小。答案:(1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2+2H2O(2)5.52103 kJ(3)CHCl3+H2O2COCl2+HCl+H2O(4)0.234v(23)=v(1213)在相同溫度時,該反應的反應物濃度越高,反應速率越大5.(2012年天津理綜,10,14分)金屬鎢用途廣泛,主要用于制造硬質或耐高溫的合金,以及燈泡的燈絲。高溫下,在密閉容器中用H2還原WO3可得到金屬鎢,其總反應為:WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g)請回答下列問題:(1)上述反應的化學平衡常數(shù)表達式為。(2)某溫度下反應達平衡時,H2與水蒸氣的體積比為23,則H2的平衡轉化率為;隨

50、溫度的升高,H2與水蒸氣的體積比減小,則該反應為反應(填“吸熱”或“放熱”)。(3)上述總反應過程大致分為三個階段,各階段主要成分與溫度的關系如下表所示:溫度25 550 600 700 主要成分WO3 W2O5 WO2 W第一階段反應的化學方程式為;580 時,固體物質的主要成分為;假設WO3完全轉化為W,則三個階段消耗H2物質的量之比為。(4)已知:溫度過高時,WO2(s)轉變?yōu)閃O2(g);WO2(s)+2H2(g)W(s)+2H2O(g)H=+66.0 kJmol-1WO2(g)+2H2(g)W(s)+2H2O(g)H=-137.9 kJmol-1則WO2(s)WO2(g)的H=。(5

51、)鎢絲燈管中的W在使用過程中緩慢揮發(fā),使燈絲變細,加入I2可延長燈管的使用壽命,其工作原理為:W(s)+2I2(g)WI4(g)。下列說法正確的有。a.燈管內的I2可循環(huán)使用b.WI4在燈絲上分解,產生的W又沉積在燈絲上c.WI4在燈管壁上分解,使燈管的壽命延長d.溫度升高時,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率減慢解析:(1)固體物質不寫入表達式中:K=c3(H2O)c3(H2)。(2)根據(jù)反應方程式可知生成H2O的體積等于消耗H2的體積,所以H2的轉化率為:32+3100%=60%,隨著溫度升高,H2與水蒸氣的體積比減小,說明升高溫度平衡正向移動,可以判斷該反應為吸熱反應。(3)根據(jù)表

52、格中數(shù)據(jù)可知第一階段反應的化學方程式為:2WO3+H2W2O5+H2O。在580 時,固體一部分轉化為WO2,所以此時固體主要成分為W2O5和WO2。第二、三兩個階段的反應分別為:W2O5+H22WO2+H2O,WO2+2H2W+2H2O,從這三個反應可以推出,當WO3完全轉化為W時,三個階段消耗H2的物質的量之比為114。(4)利用蓋斯定律,用第一個反應式減去第二個反應式,可以計算WO2(s)WO2(g)的H=+203.9 kJ/mol。(5)由反應方程式可以知道,I2可循環(huán)使用,a對;高溫下WI4(g)分解生成W,b對;1 400 時生成的WI4為氣體,不會附著在燈管壁上,c錯;溫度升高,

53、v正、v逆均增大,d錯。答案:(1)K=c3(H2O)c3(H2)(2)60%吸熱(3)2WO3+H2W2O5+H2OW2O5、WO2114(4)+203.9 kJ/mol(5)a、b6.(2012年山東理綜,29,16分)偏二甲肼與N2O4是常用的火箭推進劑,二者發(fā)生如下化學反應:(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)()(1)反應()中氧化劑是。(2)火箭殘骸中常現(xiàn)紅棕色氣體,原因為:N2O4(g)2NO2(g)()當溫度升高時,氣體顏色變深,則反應()為(填“吸熱”或“放熱”)反應。(3)一定溫度下,反應()的焓變?yōu)镠?，F(xiàn)將1 mol N

54、2O4充入一恒壓密閉容器中,下列示意圖正確且能說明反應達到平衡狀態(tài)的是。若在相同溫度下,上述反應改在體積為1 L的恒容密閉容器中進行,平衡常數(shù)(填“增大”“不變”或“減小”),反應3 s后NO2的物質的量為0.6 mol,則03 s內的平均反應速率v(N2O4)= molL-1s-1。(4)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25 時,將a mol NH4NO3溶于水,溶液顯酸性,原因是(用離子方程式表示)。向該溶液滴加b L氨水后溶液呈中性,則滴加氨水的過程中水的電離平衡將(填“正向”“不”或“逆向”)移動,所滴加氨水的濃度為 molL-1。(NH3H2O 的電離平衡常數(shù)取Kb=210-5

55、molL-1)解析:(1)中,觀察反應()中元素化合價變化可知:N2O4中N元素為+4價,在生成物N2中N為0價,故N2O4作氧化劑。(2)中,因為溫度升高時,氣體顏色加深,說明平衡向正反應方向移動,則正反應為吸熱反應。(3)中,該反應由正方向開始進行,氣體分子數(shù)逐漸增大,而體系保持壓強不變(恒壓容器),則必然容器體積增大。圖a中,氣體密度不再改變時,說明容器體積不再增大,則達到平衡狀態(tài);圖b中,焓變H不隨平衡移動而改變;圖c中,開始時充入1 mol N2O4,則應是v(N2O4)最大,v(NO2)=0,c錯誤;圖d中,當N2O4的轉化率不再改變時,一定達到平衡狀態(tài),d正確。v(N2O4)=v

56、(NO2)2=120.6mol1 L3 s=0.1 molL-1s-1。(4)中,由于NH4+的水解使得NH4NO3溶液顯酸性:NH4+H2ONH3H2O+H+。滴加氨水過程中,相當于增大溶液中NH3H2O濃度,抑制NH4+水解,同時也使H2O的電離平衡左移。根據(jù)Kb及溶液中守恒關系,可以計算出c(NH3H2O)=a200b molL-1。答案:(1)N2O4(2)吸熱(3)a、d不變0.1(4)NH4+H2ONH3H2O+H+逆向a200b7.(2012年浙江理綜,27,15分)甲烷自熱重整是先進的制氫方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反應系統(tǒng)同時通入甲烷、氧氣和水蒸汽、發(fā)生的主要化學反應有:

57、化學方程式焓變H/kJmol-1活化能Ek/kJmol-1甲烷氧化CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)-802.6125.6CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)-322.0172.5蒸汽重整CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)206.2240.1CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)165.0243.9回答下列問題:(1)反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的H=kJmol-1。(2)在初始階段,甲烷蒸汽重整的反應速率甲烷氧化的反應速率(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)對于氣相反應,用某組分(B)的平衡壓強(p

58、B)代替物質的量濃度(cB)也可表示平衡常數(shù)(記作Kp),則反應CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的Kp=;隨著溫度的升高,該平衡常數(shù)(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)從能量角度分析,甲烷自熱重整方法的先進之處在于。(5)在某一給定進料比的情況下,溫度、壓強對H2和CO物質的量分數(shù)的影響如下圖:若要達到H2物質的量分數(shù)65%、CO物質的量分數(shù)65%需0.1 MPa 550 以上;0.9 MPa,700 以上。1.5 MPa750 以上;維持CO物質的量分數(shù)T1,升溫甲醇的產量下降,所以該反應為放熱反應,則T1時的平衡常數(shù)比T2時大。T1到T2時平衡左移n(H2)n(CH3

59、OH)增大。綜上正確的是。(4)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)始:1 mol 3 mol 0 0轉: mol 3 mol mol mol平:(1-)mol(3-3)mol mol molp2p1=n2n1=(1-+3-3+)mol4mol=(4-2)mol4mol=1-2。(5)負極:CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+,正極:32O2+6H+6e-3H2O。理論效率為電能與H的比,所以為702.1 kJ726.5 kJ100%=96.6%。答案:(1)2 858(2)CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)H=-443.5 kJmol-1(3)(4

60、)1-2(5)CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+32O2+6H+6e-3H2O96.6%9.(2011年廣東理綜)利用光能和光催化劑,可將CO2和H2O(g)轉化為CH4和O2。紫外光照射時,在不同催化劑(,)作用下,CH4產量隨光照時間的變化如圖所示。(1)在030小時內,CH4的平均生成速率v、v、v從大到小的順序為;反應開始后的12小時內,在第種催化劑作用下,收集的CH4最多。(2)將所得CH4與H2O(g)通入聚焦太陽能反應器,發(fā)生反應:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。該反應H=+206 kJmol-1。畫出反應過程中體系能量變化圖(進行必要標注)。將等物質的