資源簡介

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密 ○ 封 ○ 裝 ○ 訂 ○ 線 密 ○ 封 ○ 裝 ○ 訂 ○ 線
密 封 線 內(nèi) 不 要 答 題
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專題2　化學反應(yīng)速率與化學平衡
注意事項
1.全卷滿分100分。考試用時75分鐘。
2.可能用到的相對原子質(zhì)量:H 1　C 12　N 14　O 16　Na 23　S 32　Cl 35.5　Mn 55。　　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　
一、選擇題(本題共15小題,每小題3分,共45分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)
1.下列過程屬于非自發(fā)過程的是(　　)
A.氣體從高密度處向低密度處擴散 　　B.水由高處向低處流
C.煤氣的燃燒 　　D.室溫下水結(jié)成冰
2.根據(jù)化學反應(yīng)速率或平衡理論,聯(lián)系生產(chǎn)實際,下列說法錯誤的是(　　)
A.供熱公司為了節(jié)能減排,將煤塊粉碎,讓煤充分燃燒
B.啤酒瓶開啟后,馬上泛起大量泡沫,可用勒夏特列原理解釋
C.將一氧化碳中毒者放入高壓氧艙,增大氧氣濃度,利用平衡移動原理緩解病情
D.使用高效催化劑是大大提高原料平衡轉(zhuǎn)化率的有效方法
3.鎂可由碳真空熱還原MgO制得,主要反應(yīng)為C(s)+MgO(s) Mg(s)+CO(g)。下列說法錯誤的是(　　)
A.該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c(CO)
B.將容器容積壓縮為原來的一半,當體系再次達到平衡時,CO的濃度增大
C.一定溫度下,減小CO濃度,平衡正向移動,平衡常數(shù)不變
D.如圖,當溫度升高時,該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)K增大
4.實驗室配制碘水時,通常將I2溶于KI溶液:I2(aq)+I-(aq) (aq)。關(guān)于該溶液,下列說法正確的是(　　)
A.加入苯,平衡逆向移動　　　　B.滴入淀粉溶液,溶液不變藍
C.加水稀釋,平衡正向移動　　　D.加少量AgNO3固體,平衡正向移動
5.化學反應(yīng)進行的方向是一個比較復(fù)雜的問題。下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A.反應(yīng)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的ΔS>0
B.ΔH<0或ΔS>0的反應(yīng)一定能自發(fā)進行
C.1 mol H2O在不同狀態(tài)時的熵值:S[H2O(g)]D.反應(yīng)CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0能否自發(fā)進行與溫度有關(guān)
6.工業(yè)上生產(chǎn)硝酸涉及氨的催化氧化,反應(yīng)的熱化學方程式為4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-904 kJ·mol-1,下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A.該反應(yīng)的ΔS<0
B.加入催化劑可降低逆反應(yīng)的活化能,從而加快逆反應(yīng)速率
C.恒溫恒容時,增大壓強,一定能使反應(yīng)物中活化分子百分數(shù)增大,反應(yīng)速率加快
D.達到平衡時,升高溫度,正反應(yīng)速率減小、逆反應(yīng)速率增大
7.合成氨反應(yīng)為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1。下列圖示正確且與對應(yīng)的敘述相符的是(　　)
A.圖1表示分別在有、無催化劑的情況下反應(yīng)過程中的能量變化
B.圖2表示t1 min時刻改變的條件是升高溫度
C.圖3表示一定條件下的合成氨反應(yīng)中,平衡時NH3的體積分數(shù)隨H2起始體積分數(shù)(N2的起始量恒定)的變化關(guān)系,圖中H2轉(zhuǎn)化率a點大于b點
D.圖4表示N2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強的關(guān)系
8.臭氧催化氧化是降解水體中有機污染物的常用方法。某科研小組研究O3降解有機物的路徑:取四份廢水,保持其他條件相同,第一份直接加入MnO2;第二份直接通入O3;第三份在加入一定量MnO2的同時通入O3;第四份在加入一定量MnO2與叔丁醇的同時通入O3,分別測得四份廢水中有機物的殘留率隨時間的變化結(jié)果如圖所示。
已知:①O3除直接降解有機物外,O3在溶液中能產(chǎn)生羥基自由基·OH,·OH也能降解水中有機物。②叔丁醇能迅速結(jié)合·OH而將·OH除去。
下列說法不正確的是(　　)
A.MnO2幾乎不能直接降解有機物
B.MnO2對O3降解有催化作用
C.溶液中產(chǎn)生的·OH降解是該降解過程的主要途徑
D.O3直接降解是該降解過程的主要途徑
9.下列事實中,不能用勒夏特列原理解釋的是(　　)
A.實驗室可以用排飽和食鹽水法收集Cl2
B.對于反應(yīng)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),使用鐵觸媒可加快該反應(yīng)的化學反應(yīng)速率
C.工業(yè)制金屬鉀的反應(yīng)原理為Na(l)+KCl(l) NaCl(l)+K(g),選取適宜的溫度,使K變成蒸氣從反應(yīng)混合物中分離出來
D.工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的過程中使用過量的空氣以提高二氧化硫的利用率
10.某溫度下,對于反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ/mol,N2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(p)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.將1.0 mol氮氣、3.0 mol氫氣,置于1 L密閉容器中發(fā)生反應(yīng),放出的熱量為92.4 kJ
B.平衡狀態(tài)由A變到B時,平衡常數(shù)K(A)C.該反應(yīng)在達到平衡后,增大壓強,H2的轉(zhuǎn)化率提高
D.保持壓強不變,通入惰性氣體,平衡常數(shù)不變,平衡不移動
11.某恒容密閉容器中充入一定量SO2和O2進行反應(yīng):2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0,圖甲表示反應(yīng)速率(v)與溫度(T)的關(guān)系,圖乙表示T1溫度下平衡體系中SO2的體積分數(shù)與壓強(p)的關(guān)系。下列說法正確的是(　　)
　　
A.圖甲中,曲線1表示正反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系
B.圖乙中,a、b兩點的反應(yīng)速率:v(a)>v(b)
C.圖甲中,d點時,混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
D.圖乙中,c點的正、逆反應(yīng)速率:v(逆)12.已知反應(yīng)2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。根據(jù)理論計算,在恒壓、起始物質(zhì)的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶3條件下,該反應(yīng)達平衡時各組分的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度變化的曲線如圖所示。實驗發(fā)現(xiàn),在實際反應(yīng)過程中還可能生成C3H6、C3H8、C4H8等副產(chǎn)物。下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A.ΔH>0
B.圖中曲線b表示的是平衡時C2H4物質(zhì)的量分數(shù)的變化
C.在實際反應(yīng)中,450 K達到平衡時,
D.在實際反應(yīng)中,改用選擇性更好的催化劑不能提高C2H4的產(chǎn)率
13.
用CO和H2合成CH3OH的反應(yīng)為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH<0,按照相同的物質(zhì)的量投料,測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.溫度:T1>T2>T3
B.正反應(yīng)速率:v(a)>v(c),v(b)>v(d)
C.平衡常數(shù):K(a)>K(c),K(b)=K(d)
D.平均摩爾質(zhì)量:(a)<(c),(b)<(d)
14.捕碳技術(shù)是指從空氣中捕獲二氧化碳的各種科學技術(shù)的統(tǒng)稱。用(NH4)2CO3捕碳的反應(yīng)為(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2效率的影響,將一定量的(NH4)2CO3溶液置于一密閉容器中,并充入1 mol CO2氣體,保持其他初始實驗條件不變,分別在不同溫度下,經(jīng)過相同時間測得CO2氣體濃度隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.(NH4)2CO3捕碳的反應(yīng)ΔH>0
B.Kb>Kc>Kd
C.b點的逆反應(yīng)速率和c點的正反應(yīng)速率的大小關(guān)系為v逆b>v正c
D.達平衡時,b、c、d點對應(yīng)溫度下,CO2的轉(zhuǎn)化率為b>d>c
15.T ℃時,某一氣態(tài)平衡體系中含有X、Y、Z、W四種氣體物質(zhì),此溫度下發(fā)生反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達式為K=,有關(guān)該平衡體系的說法正確的是(　　)
A.升高溫度,平衡常數(shù)K增大,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B.增大壓強,W的質(zhì)量分數(shù)增加
C.增大X的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動
D.升高溫度,若混合氣體的平均相對分子質(zhì)量變大,則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)
二、非選擇題(本題共4小題,共55分)
16.(13分)某小組利用弱酸H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液(H2SO4酸化)反應(yīng)來探究“外界條件對化學反應(yīng)速率的影響”。該小組欲通過測定單位時間內(nèi)生成CO2的體積來判斷反應(yīng)的快慢。設(shè)計實驗方案如表:
編號 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 溫度/℃
濃度/(mol·L-1) 體積/mL 濃度/(mol·L-1) 體積/mL
① 0.10 20 0.10 30 25
② 0.20 20 0.10 30 25
③ 0.20 20 0.10 30 50
(1)已知反應(yīng)后H2C2O4轉(zhuǎn)化為CO2,Mn轉(zhuǎn)化為Mn2+,寫出該反應(yīng)的離子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　;每消耗1 mol H2C2O4,則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移　　　　mol電子。
(2)探究濃度對化學反應(yīng)速率影響的實驗編號是　　　　,實驗②③探究　　　　對化學反應(yīng)速率的影響。本實驗還可通過測定　　　　　　　　　　　　來比較化學反應(yīng)速率。
(3)該小組同學發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率總是如圖,其中t1~t2時間段內(nèi)速率增大的主要原因可能是:
a.該反應(yīng)放熱,使體系溫度升高;
b.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
17.(12分)CO2的資源化利用能有效減少CO2排放,充分利用碳資源。
已知:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49 kJ·mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH2=-165 kJ·mol-1
反應(yīng)Ⅲ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH3=+41 kJ·mol-1
(1)反應(yīng)Ⅰ的化學平衡常數(shù)表達式K=　　　　　　　　　　。反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的ΔH=　　　　　　　　。
(2)以CO2、H2為原料制取CH3OH時發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅲ。在恒容、CO2和H2的起始量一定的條件下,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH3OH的選擇性[×100%]隨溫度的變化如圖1所示。平衡時CH3OH的選擇性隨溫度升高而出現(xiàn)如圖1所示變化的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
　
(3)CO2催化加氫合成CH4的過程中發(fā)生反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ。起始n(H2)∶n(CO2)=4時,CO2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強的關(guān)系如圖2所示。800 ℃時,不同壓強下的CO2平衡轉(zhuǎn)化率趨于相等,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
18.(14分)完成下列填空。
Ⅰ.二甲醚(CH3OCH3)是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ挠袡C化工產(chǎn)品和潔凈燃料。由合成氣制備二甲醚的主要反應(yīng)原理如下:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1=a kJ·mol-1
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH3=c kJ·mol-1
(1)反應(yīng)3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1;若①、②、③平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=　　　　(用含K1、K2、K3的式子表示)。
Ⅱ.600 ℃時,將0.6 mol CO和0.24 mol H2O通入2 L恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+H2(g),5 min后達到化學平衡狀態(tài),平衡后測得氫氣的濃度為0.06 mol·L-1。
(2)則0~5 min內(nèi)v(H2O)=　　　　　　　　　　,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=　　　　。
Ⅲ.甲醇(CH3OH)廣泛用作燃料電池的燃料,工業(yè)上可由CO和H2來合成,化學方程式為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。
(3)圖甲是在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線。該反應(yīng)的ΔH　　　　0(填“>”“<”或“=”)。
　　
(4)一定溫度下恒容容器中,分別研究在px、py、pz三種壓強下合成甲醇的規(guī)律。如圖乙是上述三種壓強下H2和CO的起始組成比[]與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系,則px、py、pz的大小關(guān)系是　　　　　　。若此時a、b、c點對應(yīng)的平衡常數(shù)分別為Ka、Kb、Kc,則Ka、Kb、Kc的大小關(guān)系為　　　　　　。
19.(16分)研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對構(gòu)建生態(tài)文明社會具有重要的意義。回答下列問題:
Ⅰ.CO可用于高爐煉鐵
已知:Fe3O4(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO2(g)　ΔH1=a kJ/mol
3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH2=b kJ/mol
則反應(yīng)Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH3=　　　　kJ/mol(用含a、b的代數(shù)式表示)。
Ⅱ.一定條件下,CO2和CO可以互相轉(zhuǎn)化
(1)某溫度下,在容積均為2 L的密閉容器甲、乙中按兩種方式投入物質(zhì),發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。
容器 投入物質(zhì)
甲 8 mol CO2(g)、16 mol H2(g)
乙 w mol CO2(g)、x mol H2(g)、y mol CO(g)、z mol H2O(g)
甲容器15 min后達到平衡,此時CO2的轉(zhuǎn)化率為75%,則0~15 min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(CO2)=　　　　mol/(L·min),此條件下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=　　　　。欲使平衡后乙與甲中相同氣體的體積分數(shù)相等,則w、x、y、z需滿足的關(guān)系是y　　　(填“>”“<”或“=”)z,且y=　　　　(用含x、w的式子表示)。
(2)研究表明,溫度、壓強對反應(yīng)C6H5CH2CH3(乙苯,g)+CO2(g) + CO(g)+H2O(g)　ΔH中C6H5CH2CH3(乙苯)的平衡轉(zhuǎn)化率影響如下圖所示,則ΔH　　　　(填“>”“<”或“=”)0,壓強p1、p2、p3由大到小的排列順序是　　　　　　。
(3)CO可被NO2氧化,反應(yīng)為CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g),當溫度高于225 ℃時,反應(yīng)速率v正=k正·c(CO)·c(NO2)、v逆=k逆·c(CO2)·c(NO),k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。在上述溫度范圍內(nèi),k正、k逆與該反應(yīng)的平衡常數(shù)K之間的關(guān)系為　　　　　　。
答案全解全析
專題2　化學反應(yīng)速率與化學平衡
1.D　H2O(l) H2O(s)　ΔH<0,ΔS<0,必須在某一溫度以下該過程才能自發(fā)進行。水在室溫下結(jié)成冰為非自發(fā)過程,D項符合題意。
2.D　將煤塊粉碎可增大反應(yīng)物的接觸面積,從而加快反應(yīng)速率,使煤充分燃燒,A正確;啤酒瓶開啟后,馬上泛起大量泡沫,可用勒夏特列原理解釋,B正確;將一氧化碳中毒者放入高壓氧艙,增大氧氣濃度,利用平衡移動原理緩解病情,C正確;催化劑不能改變平衡轉(zhuǎn)化率,D錯誤。
3.B　該反應(yīng)中只有CO是氣體,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c(CO),A正確;溫度不變,則平衡常數(shù) K=c(CO)不變,因此當體系再次達到平衡時,CO的濃度不變,B錯誤;減小CO濃度,平衡正向移動,溫度不變,平衡常數(shù)不變,C正確;由圖像知,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則升高溫度,平衡正向移動,該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)K增大,D正確。
4.A　I2易溶于苯,反應(yīng)物濃度減小,平衡逆向移動,A正確;I2(aq)+I-(aq) (aq)為可逆反應(yīng),溶液中含有I2,滴入淀粉溶液后溶液會變藍,B錯誤;加水稀釋,反應(yīng)物和生成物濃度均減小,平衡向微粒數(shù)目增大的方向移動,即平衡逆向移動,C錯誤;加少量AgNO3固體,Ag+與I-生成AgI沉淀,I-濃度減小,平衡逆向移動,D錯誤。
5.D　2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)為混亂度減小的反應(yīng),ΔS<0,A錯誤;ΔH-TΔS<0的反應(yīng)可以自發(fā)進行,ΔH<0或ΔS>0的反應(yīng)不一定能自發(fā)進行,B錯誤;物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),混亂度增大,熵增大,故S[H2O(g)]>S[H2O(s)],C錯誤;反應(yīng)CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)的ΔS>0、ΔH>0,ΔH-TΔS<0時反應(yīng)自發(fā)進行,即該反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進行,低溫時不能自發(fā)進行,所以該反應(yīng)能否自發(fā)進行與溫度有關(guān),D正確。
6.B　該反應(yīng)的ΔS>0,A錯誤。加入催化劑可降低正、逆反應(yīng)的活化能,從而加快正、逆反應(yīng)速率,B正確。恒溫恒容時,若充入反應(yīng)物來增大壓強,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目增多,活化分子百分數(shù)不變,反應(yīng)速率加快;若充入不參與反應(yīng)的氣體來增大壓強,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目不變,反應(yīng)速率不變,C錯誤。達到平衡時,升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大,D錯誤。
7.C　催化劑不改變反應(yīng)的焓變,A項錯誤;升高溫度,正、逆反應(yīng)速率同時增大,B項錯誤;題圖3中橫坐標為氫氣起始體積分數(shù),a→b相當于增大氫氣的濃度,合成氨平衡正向移動,但增加的氫氣量大于平衡轉(zhuǎn)化的氫氣量,氫氣的轉(zhuǎn)化率減小,即a點氫氣的轉(zhuǎn)化率大于b點,C項正確;該反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng),溫度升高,氮氣的平衡轉(zhuǎn)化率減小,壓強增大,氮氣的平衡轉(zhuǎn)化率增大,D項錯誤。
8.C　由題圖可知,只加入二氧化錳時廢水中有機物的殘留率隨時間改變基本沒有降低,即 MnO2幾乎不能直接降解有機物,A正確;由題圖對比第二份和第三份廢水中有機物殘留率變化可知,加入二氧化錳后有機物殘留率明顯降低,因此MnO2對O3降解有催化作用,B正確;第四份加入的叔丁醇能迅速結(jié)合·OH而將·OH除去,對比第三份和第四份廢水中有機物殘留率變化可知,第四份有機物殘留率和第三份相當,即溶液中產(chǎn)生的·OH降解不是該降解過程的主要途徑,O3直接降解是該降解過程的主要途徑,C錯誤、D正確。
9.B　Cl2+H2O H++Cl-+HClO,飽和食鹽水中含有大量Cl-,使平衡逆向移動,Cl2溶解量減小,能用勒夏特列原理解釋,A項錯誤;(正)催化劑能加快化學反應(yīng)速率,但不引起平衡移動,所以不能用勒夏特列原理解釋,B項正確;工業(yè)制金屬鉀的反應(yīng)是可逆反應(yīng),K蒸氣從反應(yīng)混合物中分離出來,平衡正向移動,能用勒夏特列原理解釋,C項錯誤;工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的過程中使用過量的空氣使平衡2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)向正反應(yīng)方向移動,可以提高二氧化硫的利用率,能用勒夏特列原理解釋,D項錯誤。
10.C　合成氨的反應(yīng)為可逆反應(yīng),1.0 mol氮氣和3.0 mol氫氣置于1 L密閉容器不能完全反應(yīng)生成氨氣,所以放出的熱量少于92.4 kJ,故A錯誤;該反應(yīng)的溫度不變,則平衡常數(shù)不變,故B錯誤;正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),所以增大壓強平衡正向移動,氫氣的轉(zhuǎn)化率提高,故C正確;壓強不變,通入惰性氣體,反應(yīng)相關(guān)物質(zhì)的分壓會減小,平衡會逆向移動,故D錯誤。
11.C　2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0,正反應(yīng)放熱,達平衡后升高溫度,平衡逆向移動,逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率,則曲線1表示逆反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系,A項錯誤;溫度恒定時,b點對應(yīng)的壓強較a點大,壓強越大,反應(yīng)速率越大,a、b兩點對應(yīng)的反應(yīng)速率:v(a)v(正),D項錯誤。
12.C　起始物質(zhì)的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶3,等于化學計量數(shù)之比,結(jié)合題圖中曲線的起始坐標,可知a為氫氣的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度的變化曲線,升高溫度氫氣的物質(zhì)的量分數(shù)增大,則升高溫度平衡逆向移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,A錯誤;曲線d表示的是平衡時C2H4的物質(zhì)的量分數(shù)的變化,B錯誤;理論上C2H4與H2O的物質(zhì)的量之比為1∶4,但在實際反應(yīng)過程中還可能生成C3H6、C3H8、C4H8等副產(chǎn)物,則,C正確;改用選擇性更好的催化劑,能減少副產(chǎn)物的生成,可提高C2H4的產(chǎn)率,D錯誤。
13.C　題給反應(yīng)為放熱反應(yīng),其他條件相同時溫度越低,CO的平衡轉(zhuǎn)化率越大,則T1v(d),B項錯誤。該反應(yīng)ΔH<0,升溫平衡逆向移動,K減小,又T1K(c),反應(yīng)的平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),b、d兩點所處溫度相同,平衡常數(shù)相同,則K(b)=K(d),C項正確。CO的平衡轉(zhuǎn)化率越大,n總越小,越大,則(a)>(c),(b)>(d),D項錯誤。
14.B　其他條件不變時,溫度越高,反應(yīng)越快,題圖中隨溫度的升高,反應(yīng)物CO2的濃度先減小后增大,則T3時反應(yīng)達平衡,此后溫度升高,c(CO2)增大,說明平衡逆向移動,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),A錯誤;題給反應(yīng)ΔH<0,升高溫度,平衡常數(shù)減小,Kb>Kc>Kd,B正確;b點時反應(yīng)未達到平衡,則b點的逆反應(yīng)速率小于T2溫度下達到平衡時的反應(yīng)速率,即v平衡b>v逆b,溫度越高,反應(yīng)速率越快,c點溫度高,則平衡時的反應(yīng)速率v平衡bc>d,D錯誤。
15.A　根據(jù)K=知該反應(yīng)的化學方程式為2Z(g)+2W(g) X(g)+2Y(g),升高溫度平衡常數(shù)K增大,說明升高溫度平衡正向移動,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),A正確;增大壓強,平衡向氣體體積減小的方向移動,則W的質(zhì)量分數(shù)減小,B錯誤;增大X的濃度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,C錯誤;升高溫度,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量變大,說明平衡正向移動,升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),D錯誤。
16.答案　(除注明外,每空2分)
(1)5H2C2O4+2Mn+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O　2
(2)①②　溫度　產(chǎn)生相同體積CO2氣體所需的時間
(3)產(chǎn)物Mn2+(或MnSO4)具有催化作用(3分)
解析　(1)反應(yīng)的離子方程式為5H2C2O4+2Mn+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O;每消耗1 mol H2C2O4轉(zhuǎn)移2 mol電子。
(2)實驗①②用來探究反應(yīng)物濃度對化學反應(yīng)速率的影響,實驗②③用來探究溫度對化學反應(yīng)速率的影響。本實驗還可通過測定產(chǎn)生相同體積CO2氣體所需的時間來比較化學反應(yīng)速率。
(3)隨著反應(yīng)的進行,反應(yīng)物的濃度逐漸減小,但t1~t2時間段內(nèi)反應(yīng)速率變大,主要原因可能是該反應(yīng)放熱,使體系溫度升高;產(chǎn)物Mn2+具有催化作用。
17.答案　(除注明外,每空2分)
(1)　-90 kJ·mol-1
(2)溫度升高,反應(yīng)Ⅰ的平衡逆向移動,CH3OH的選擇性下降(4分)
(3)800 ℃時以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等,壓強改變對平衡沒有影響(4分)
解析　(1)根據(jù)平衡常數(shù)計算表達式,反應(yīng)Ⅰ的化學平衡常數(shù)表達式K=;根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)Ⅰ-反應(yīng)Ⅲ得CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),則ΔH=ΔH1-ΔH3=-49 kJ·mol-1-(+41 kJ·mol-1)=-90 kJ·mol-1。
(2)反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),溫度升高,反應(yīng)Ⅰ的平衡逆向移動,CH3OH含量降低,CH3OH的選擇性下降。
(3)反應(yīng)Ⅱ為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),壓強改變對平衡影響較大;反應(yīng)Ⅲ為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的反應(yīng),壓強改變對平衡無影響。
18.答案　(每空2分)
(1)2a+b+c　·K2·K3
(2)0.012 mol·L-1·min-1　0.25
(3)<
(4)px>py>pz　Ka=Kb=Kc
解析　(1)根據(jù)蓋斯定律,①×2+②+③得3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),則ΔH= 2ΔH1+ΔH2+ΔH3=(2a+b+c) kJ·mol-1;其平衡常數(shù)K=·K2·K3。
(2)根據(jù)題意,列出三段式:
　　　　　　　　 CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+H2(g)
起始/(mol·L-1) 0.3 0.12 0 0
變化/(mol·L-1) 0.06 0.06 0.06 0.06
平衡/(mol·L-1) 0.24 0.06 0.06 0.06
0~5 min內(nèi)v(H2O)==0.25。
(3)根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”可知,T2>T1,由題圖可知,溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率減小,說明升高溫度平衡逆向移動,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0。
(4)合成甲醇的反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),若H2和CO的起始組成比相同,增大壓強,平衡正向移動,CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大,則px>py>pz;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變平衡常數(shù)不變,a、b、c三點溫度相同,則Ka=Kb=Kc。
19.答案　(每空2分)
Ⅰ.
Ⅱ.(1)0.2　1.8　=　x-2w
(2)>　p1>p2>p3　
(3)=K
解析　Ⅰ.已知:①Fe3O4(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO2(g)　ΔH1=a kJ/mol;②3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH2=b kJ/mol;根據(jù)蓋斯定律, kJ/mol。
Ⅱ.(1)甲容器15 min后達到平衡,此時CO2的轉(zhuǎn)化率為75%,則轉(zhuǎn)化的CO2為8 mol×75%= 6 mol,列三段式:
　　　　　　　　　CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
起始濃度/(mol/L) 4 8 0 0
轉(zhuǎn)化濃度/(mol/L) 3 3 3 3
平衡濃度/(mol/L) 1 5 3 3
則0~15 min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(CO2)==1.8;欲使平衡后乙與甲中相同氣體的體積分數(shù)相等,則將乙中CO和H2O全部轉(zhuǎn)化為CO2和H2,故y=z,可認為乙中氣體為(w+y)mol CO2和(x+y)mol H2,同時n(CO2)∶n(H2)=8∶16=1∶2,則有(w+y)∶(x+y)=1∶2,解得y=x-2w。
(2)溫度升高,有利于反應(yīng)向吸熱方向進行,根據(jù)題圖可知,一定壓強下,溫度升高,乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率增大,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故反應(yīng)的ΔH>0;又反應(yīng)C6H5CH2CH3(乙苯,g)+CO2(g) +CO(g)+H2O(g)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),故壓強增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動,乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率減小,故p1>p2>p3。
(3)CO可被NO2氧化:CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)。當溫度高于225 ℃時,v正=k正· c(CO)·c(NO2)、v逆=k逆·c(CO2)·c(NO),平衡時v正=v逆,故k正·c(CO)·c(NO2)=k逆· c(CO2)·c(NO),=K。

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