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2011年高考化学试题分类汇编之—化学反应速率与化学平衡


2011 年高考化学试题分类汇编—化学反应速率与化学平衡
1.(2011 江苏高考 12)下列说法正确的是 A.一定温度下,反应 MgCl2(1)=Mg(1)+ Cl2(g)的 △H>0 B.水解反应 NH4++H2O

△S>0

NH3· 2O+H+达到平衡后,升高温度平衡逆向移动 H

C.铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应 D.对于反应 2H2O2=2H2O+O2↑, 加入 MnO2 或升高温度都能加快 O2 的生成速率 解析: 本题是化学反应与热效应、 电化学等的简单综合题, 着力考查学生对熵变、 焓变, 水解反应、原电池电解池、化学反应速率的影响因素等方面的能力。 A.分解反应是吸热反应,熵变、焓变都大于零,内容来源于选修四化学方向的判断。 B.水解反应是吸热反应,温度越高越水解,有利于向水解方向移动。 C.铅蓄电池放电时的负极失电子,发生氧化反应。 D.升高温度和加入正催化剂一般都能加快反应速率。 答案:AD 2.(2011 江苏高考 15)700℃时,向容积为 2L 的密闭容器中充入一定量的 CO 和 H2O, 发生反应: CO(g)+H2O(g) CO2+H2(g)

反应过程中测定的部分数据见下表(表中 t1>t2): 反应时间/min 0 t1 t2 下列说法正确的是 A.反应在 t1min 内的平均速率为 v(H2)=0.40/t1 mol·L-1·min-1
用心 爱心 专心 1

n(CO)/mol 1.20 0.80

H2O/ mol 0.60

0.20

B.保持其他条件不变,起始时向容器中充入 0.60molCO 和 1.20 molH2O,到达平衡时, n(CO2)=0.40 mol。 C.保持其他条件不变,向平衡体系中再通入 0.20molH2O,与原平衡相比,达到新平衡 时 CO 转化率增大,H2O 的体积分数增大 D.温度升至 800℃,上述反应平衡常数为 0.64,则正反应为吸热反应 【分析】本题属于基本理论中化学平衡问题,主要考查学生对速率概念与计算,平衡常 数概念与计算, 平衡移动等有关内容理解和掌握程度。 高三复习要让学生深刻理解一些基本 概念的内涵和外延。 A.反应在 t1min 内的平均速率应该是 t1min 内 H2 浓度变化与 t1 的比值,而不是 H2 物质 的量的变化与 t1 的比值。 B.因为反应前后物质的量保持不变,保持其他条件不变,平衡常数不会改变,起始时向 容器中充入 0.60molCO 和 1.20 molH2O,似乎与起始时向容器中充入 0.60molH2O 和 1.20 molCO 效果是一致的,到达平衡时,n(CO2)=0.40 mol。 C.保持其他条件不变,向平衡体系中再通入 0.20molH2O,与原平衡相比,平衡向右移 动,达到新平衡时 CO 转化率增大,H2O 转化率减小,H2O 的体积分数会增大。 D.原平衡常数可通过三段式列式计算(注意浓度代入)结果为 1,温度升至 800℃,上 述反应平衡常数为 0.64,说明温度升高,平衡是向左移动的,那么正反应应为放热反应。 答案:BC 3.(2011 安徽高考 9)电镀废液中 Cr2O72-可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4): Cr2O72-(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l) 2 PbCrO4(s)+2H+(aq) ΔH< 0

该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是

用心

爱心

专心

2

解析: 由题意知该反应是一个放热的可逆反应, 升高温度平衡向吸热的逆反应方向移动, 依据平衡常数的表达式 K ?

c 2 (H ? ) c(Cr2 O7 ) ? c 2 ( Pb 2? )
2?

可知 K 应该减小,A 正确;pH 增大溶

液碱性增强,会中和溶液中 H+,降低生成物浓度平衡向正方应方向移动,Cr2O72-的转化率 会增大,B 不正确;温度升高,正、逆反应速率都增大,C 错误;增大反应物 Pb2+的浓度, 平衡向正方应方向移动,Cr2O72-的物质的量会减小,D 不正确。 答案:A 4.(2011 北京高考 12)已知反应:2CH3COCH3(l)
催化剂

CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等

量 CH3COCH3,分别在 0℃和 20℃下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y-t)如 下图所示。下列说法正确的是

A.b 代表 0℃下 CH3COCH3 的 Y-t 曲线 B.反应进行到 20min 末,H3COCH3 的
用心

v(0?C ) ?1 v(20?C )
爱心 专心 3

C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率 D.从 Y=0 到 Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2 的

?n(0?C ) ?1 ?n(20?C )

解析:温度高反应速率就快,到达平衡的时间就短,由图像可与看出曲线 b 首先到达平 衡,所以曲线 b 表示的是 20℃时的 Y-t 曲线,A 不正确;根据图像温度越高 CH3COCH3 转化的越少,说明升高温度平衡向逆反应方向进行,即正方应是放热反应,C 不正确;当反 应进行到反应进行到 20min 时, 从图像中可以看出 b 曲线对应的转化分数高于 a 曲线对应的

转化分数,这说明 b 曲线即 20℃时对应的反应速率快,所以

,B 不正确;根

据图像可以看出当反应进行到 66min 时 a、b 曲线对应的转化分数均相同,都是 0.113,这说 明此时生成的 CH3COCH2COH(CH3)2 一样多, 所以从 Y=0 到 Y=0.113, 3COCH2COH(CH3)2 CH 的

?n(0?C ) ?1 ?n(20?C ) ,即选项 D 正确。
答案:D 5.(2011 福建高考 12)25℃时,在含有 Pb2+、Sn2+的某溶液中,加入过量金属锡(Sn),

发生反应: Sn(s)+Pb2+(aq) Sn2+(aq)+Pb(s),体系中 c(Pb2+)和 c(Sn2+)变化关系如下图所示。

下列判断正确的是 A.往平衡体系中加入金属铅后,c(Pb2+)增大 B.往平衡体系中加入少量 Sn(NO3)2 固体后,c(Pb2+)变小 C.升高温度,平衡体系中 c(Pb2+)增大,说明该反应△H>0
用心 爱心 专心

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D.25℃时,该反应的平衡常数 K=2.2 解析:由于铅是固体状态,往平衡体系中加入金属铅后,平衡不移动,c(Pb2+)不变; 往平衡体系中加入少量 Sn(NO3)2 固体后,平衡向左移动,c(Pb2+)变大;升高温度,平衡体 系中 c(Pb2+)增大,平衡向左移动,说明该反应是放热反应,即△H﹤0;25℃时,该反应的平 衡常数 K=

c(Sn 2 ? ) =0.22/0.10=2.2,故 D 项正确。 c(Pb 2 ? )

此题也是新情景,考查平衡移动原理以及平衡常数计算,题目不偏不怪,只要基础扎实 的同学都能顺利作答。 答案:D 6.(2011 天津)向绝热恒容密闭容器中通入 SO2 和 NO2,在一定条件下使反应 SO2(g) +NO2(g) SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可

得出的正确结论是

A.反应在 c 点达到平衡状态 B.反应物浓度:a 点小于 b 点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.△ t1=△ t2 时,SO2 的转化率:a~b 段小于 b~c 段 解析:这是一个反应前后体积不变的可逆反应,由于容器恒容,因此压强不影响反应速 率, 所以在本题中只考虑温度和浓度的影响。 由图可以看出随着反应的进行正反应速率逐渐 增大,因为只要开始反应,反应物浓度就要降低,反应速率应该降低,但此时正反应却是升 高的,这说明此时温度的影响是主要的,由于容器是绝热的,因此只能是放热反应,从而导
用心 爱心 专心 5

致容器内温度升高反应速率加快,所以选项 C 不正确;但当到达 c 点后正反应反而降低, 这么说此时反应物浓度的影响是主要的, 因为反应物浓度越来越小了。 但反应不一定达到平 衡状态,所以选项 A、B 均不正确;正反应速率越快,消耗的二氧化硫就越多,因此选项 D 是正确的。 答案:D 7.(2011 重庆) 一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图 10 的是

A.CO2(g)+2NH3(g) B.CO2(g)+H2(g) C.CH3CH2OH (g)

CO(NH2)2(s)+H2O(g); CO(g)+H2O(g); △H>0

△H<0

CH2=CH2(g)+H2O(g);

△H>0 △H<0

D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g)

2 C6H5CH=CH2(g)+2H2O(g);

解析:本题考察外界条件对化学平衡的影响及有关图像的分析和识别。温度越高,反应 越快,到达平衡的时间就越少,因此 T2>T1;同理压强越大,反应越快,到达平衡的时间 就越少,因此 P1>P2;反应 A 是一个体积减小的、放热的可逆反应,因此升高温度平衡向 逆反应方向移动,降低水蒸气的含量;而增大压强平衡向正反应方向移动,增大水蒸气的含 量,所以 A 正确;反应 B 是一个体积不变的、吸热的可逆反应,压强对水蒸气的含量不影 响;升高温度平衡向正反应方向移动,增大水蒸气的含量,因此均不符合;反应 C 是一个

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爱心

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体积增大的、吸热的可逆反应,同样分析也均不符合;反应 D 是一个体积增大的、放热的 可逆反应,压强不符合。 答案:A 8. (2011 海南)对于可逆反应 和 I2(g)开始反应,下列说法正确的是 A. H2(g)的消耗速率与 HI(g)的生成速率之比为 2:1 B. 反应进行的净速率是正、逆反应速率之差 C. 正、逆反应速率的比值是恒定的 D. 达到平衡时,正、逆反应速率相等 [答案]BD 命题立意:可逆反应中的速率问题考查 解析:A 选项中,速率之比等于计量数之比,应为 1:2;B 选项出现的净速率在中学没 出现过,但根据平均速率的求算,为反应物的净减少量,该项正确;C 项明显错误,反应过 程中,正反应速率是减小的过程,而逆反应速率是增大的过程;D 选项是平衡定义中来,正 确。 【技巧点拨】这类题就只有几个考点:①平均速率的比等于计量数的比;平均速率的计 算;③反应过程中即时速率变化;④平衡中的速率问题。 9.(2011 全国 II 卷 8)在容积可变的密闭容器中,2mo1N2 和 8mo1H2 在一定条件下发生 反应,达到平衡 时,H2 的转化率为 25%,则平衡时的氮气的体积分数接近于 A.5% 解析: B.10% N2 + C.15% 3H2 2NH3 D.20% ,在温度一定下由 H2(g)

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起始量(mol) 转化量(mol) 平衡量(mol)

2 2/3 4/3

8 2 6

0 4/3 4/3

所以平衡时的氮气的体积分数= 答案:C

4/3 ? 15.4% 。 6 ? 8/ 3

10.(2011 四川)可逆反应①X(g)+2Y(g)

2Z(g) 、②2M(g)

N(g)+P(g)

分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始 和 达 到 平 衡 状 态 时 有 关 物 理 量 的 变 化 如 图 所 示 :

下列判断正确的是 A. 反应①的正反应是吸热反应 B. 达平衡(I)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为 14:15 C. 达平衡(I)时,X 的转化率为

5 11

D. 在平衡(I)和平衡(II)中 M 的体积分数相等 解析:温度降低时,反应②中气体的物质的量减少,说明平衡向正方应方向移动,因此 正方应是放热反应;由图可以看出达平衡(I)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比

2 10 2 ? 2.8 28 ? ;同理可以计算出达平衡(I)时反应①中气体的物质的量是 ? mol , 2.2 11 2.2 11 5 28 5 即物质的量减少了 3 ? ? mol ,所以达平衡(I)时,X 的转化率为 ;由于温度变 11 11 11
为 化反应②的平衡已经被破坏,因此在平衡(I)和平衡(II)中 M 的体积分数不相等。 答案:C

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11. (201 浙江高考 27,14 分)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4) 分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。 (1)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体 试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s) CO2(g)。 实验测得不同温度下的平衡数据列于下表: 温度(℃) 平衡总压强(kPa) 平衡气体总浓度 2.4 (× -3mol/L) 10 ①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___________。 A. 2? (NH3 ) ? ? (CO2 ) C.密闭容器中混合气体的密度不变 B.密闭容器中总压强不变 D.密闭容器中氨气的体积分数不变 3.4 4.8 6.8 9.4 15.0 5.7 20.0 8.3 25.0 12.0 30.0 17.1 35.0 24.0 2NH3(g)+

②根据表中数据,列式计算 25.0℃时的分解平衡常数:__________________________。 ③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在 25℃下达到分解 平衡。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量______(填“增加”、“减小”或“不 变”) 。 ④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H____0,熵变△S___0(填>、<或=) 。 (2)已知:NH2COONH4+2H2O NH4HCO3+NH3· 2O。该研究小组分别用三份不 H

同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率, 得到 c(NH2COO-)随时间变化趋势如图所 示。

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专心

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c(NH2COO-)(mol/L)
??? ● ??? ???▲ ??? ??? ??? ??? ???

● ● ●

15℃



■ ■ ■ ■



25℃


??? ??? ?

5℃


?

?

?

? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ??

t(min)

⑤ 计 算

25 ℃ 时 , 0 ~ 6min

氨 基 甲 酸 铵 水 解 反 应 的 平 均 速 率

___________________________。 ⑥根据图中信息,如何说明水解反应速率随温度升高而增大 : _______________________。 解析: (1)①A.不能表示正逆反应速率相等;B.反应进行则压强增大;C.恒容, 反应进行则密度增大;D.反应物是固体,NH3 的体积分数始终为 2/3 ②需将 25℃的总浓度转化为 NH3 和 CO2 的浓度;K 可不带单位。 ③加压,平衡逆移;④据表中数据,升温,反应正移,△H>0,固体分解为气体,△S >0。 (2)⑤ ? =
?c 2.2 ? 1.9 ? ? 0.05mol?L?1 ?min ?1 ; t 6

⑥图中标▲与标●的曲线相比能确认。 答案: (1)①BC; ②K=c2(NH3)· c(CO2)=(2c/3)2(1c/3)=1.6×10-8(mol·L-1)3 ③增加; ④>,>。 (2)⑤0.05mol·L-1·min-1; ⑥25℃反应物的起始浓度较小,但 0~6min 的平均反应速率(曲线的斜率)仍比 15℃ 大。 12.(2011 安徽高考 28,13 分)
用心 爱心 专心 10

地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模 拟地下水脱氮过程,利用 Fe 粉和 KNO3 溶液反应,探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的 影响。 (1)实验前:①先用 0.1mol ·L-1H2SO4 洗涤 Fe 粉,其目的是 ,然后用蒸馏

水洗涤至中性;②将 KNO3 溶液的 pH 调至 2.5;③为防止空气中的 O2 对脱氮的影响,应向 KNO3 溶液中通入 (写化学式) 。

(2) 下图表示足量 Fe 粉还原上述 KNO3 溶液过程中, 测出的溶液中相关离子浓度、pH 随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去) 。请根据图中信息写出 t1 时刻前该反应的离 子方程式 。t1 时刻后,该反应仍在进行,溶液中 NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度 。

却没有增大,可能的原因是

(3)该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设,请你完成假设二和假设三: 假设一:溶液的 pH; 假设二: 假设三: …….. (4)请你设计实验验证上述假设一,写出实验步骤及结论。 ; ;

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(已知:溶液中的 NO3-浓度可用离子色谱仪测定) 实验步骤及结论:

解析: (1)因为铁易生锈,即铁表面会有铁的氧化物等杂质,所以要用硫酸除去铁表面 的氧化物等杂质;氧气具有强氧化性,会氧化生成的 Fe2+,为防止该反应的发生必需通入一 种保护原性气体且不能引入杂质,因此可以选用氮气; (2)由图像可知反应的产物有 Fe2+、NH4+和 NO 气体,所以该反应的离子方程式是: 4Fe+10H++NO3-=4Fe2++NH4++3H2O;t1 时刻后,随着反应的进行,溶液中 pH 逐渐增 大,当 pH 达到一定程度时就会和反应产生的 Fe2+结合,因此其浓度没有增大; (3)影响反应速率的外界因素比较多,例如温度、浓度、溶液多酸碱性、固体多表面 积等等; (4)要验证假设一,需要固定其它条件不变,例如硝酸的浓度、反应的温度、铁的表 面积都必需保持一致,然后在相同时间内测量溶液中 NO3-的浓度(依据提示:溶液中的 NO3-浓度可用离子色谱仪测定)来判断 pH 不同时对脱氮对反应速率有没有影响。 答案: (1)除去铁粉表面的氧化物等杂质 N2

(2)4Fe+10H++NO3-=4Fe2++NH4++3H2O;生成的 Fe2+水解(或和溶液中 OH- 的结合) ; (3)温度 铁粉颗粒大小 (4)实验步骤及结论: ①分别取等体积、等浓度的 KNO3 溶液于不同的试管中; ②调节溶液呈酸性且 pH 各不相同,并通入氮气;

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③分别向上述溶液中加入足量等质量的同种铁粉; ④用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中 NO3-的浓度。 pH 不同 KNO3 溶液中, 若 测出的 NO3-浓度不同,表明 pH 对脱氮速率有影响,否则无影响。 (本题属于开放性试题,合理答案均可) 13.(2011 北京高考 25,12 分) 在温度 t1 和 t2 下,X2(g)和 H2 反应生成 HX 的平衡常数如下表: 化学方程式 K (t1 ) 1.8 ?1036 K (t2)

F2 ? H 2 Cl2 ? H 2 Br2 ? H 2 I2 ? H 2

2 HF

1.9 ?1032

2HCl
2HBr
2HI

9.7 ?1012 5.6 ?107
43

4.2 ?1011 9.3 ?106
34

(1)已知 t2 >t1,HX 的生成反应是 (2)HX 的电子式是 。

反应(填“吸热”或“放热” 。 )

(3)共价键的极性随共用电子对偏移程度的增大而增强,HX 共价键的极性由强到弱的顺 序是 。 。

(4)X2 都能与 H2 反应生成 HX,用原子结构解释原因:

(5)K 的变化体现出 X2 化学性质的递变性,用原子结构解释原因:__________,原子半径 逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。 (6)仅依据 K 的变化,可以推断出:随着卤素原子核电荷数的增加,_______(选填字母) a. 在相同条件下,平衡时 X2 的转化率逐渐降低 b. X2 与 H2 反应的剧烈程度逐渐减弱 c. HX 的还原性逐渐

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d. HX 的稳定性逐渐减弱 解析: (1)由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,这说明升高温度平衡向逆反应方 向移动,所以 HX 的生成反应是发热反应; (2)HX 属于共价化合物,H-X 之间形成的化学键是极性共价键,因此 HX 的电子式是


(3)F、Cl、Br、I 属于 ⅦA,同主族元素自上而下随着核电荷数的增大,原子核外电子层 数逐渐增多,导致原子半径逐渐增大,因此原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,从而 导致非金属性逐渐减弱,即这四种元素得到电子的能力逐渐减弱,所以 H-F 键的极性最 强,H-I 的极性最弱,因此 HX 共价键的极性由强到弱的顺序是 HF、HCl、HBr、HI; (4)卤素原子的最外层电子数均为 7 个,在反应中均易得到一个电子而达到 8 电子的稳定 结构。而 H 原子最外层只有一个电子,在反应中也想得到一个电子而得到 2 电子的稳定结 构,因此卤素单质与氢气化合时易通过一对共用电子对形成化合物 HX; (5)同(3) (6)K 值越大,说明反应的正向程度越大,即转化率越高,a 正确;反应的正向程度越小, 说明生成物越不稳定,越易分解,因此选项 d 正确;而选项 c、d 与 K 的大小无直接联系。 答案: (1)发热 (2) (3)HF、HCl、HBr、HI; (4)卤素原子的最外层电子数均为 7 个 (5)同一主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多 (6)a、d

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14、 (2011 广东高考 31,15 分)利用光能和光催化剂,可将 CO2 和 H2O(g)转化为 CH4 和 O2。紫外光照射时,在不同催化剂(I、II、III)作用下,CH4 产量随光照时间的变化如 图 13 所示。

(1) 0-30 小时内, 4 的平均生成速率 VI、 II 和 VIII 从大到小的顺序为 在 CH V 反应开始后的 12 小时内,在第 种催化剂的作用下,收集的 CH4 最多。



(2)将所得 CH4 与 H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g)错误! 未找到引用源。CO(g)+3H2(g)。该反应的△H=+206 kJ?mol-1。 ①在答题卡的坐标图中,画出反应过程中体系的能量变化图(进行必要的标注) ②将等物质的量的 CH4 和 H2O(g)充入 1L 恒容密闭容器, 某温度下反应达到平衡, 平衡 常数 K=27,此时测得 CO 的物质的量为 0.10mol,求 CH4 的平衡转化率(计算结果保留两 位有效数字) 。 (3) 已知: 4(g)+2O2(g) 错误! CH 未找到引用源。 2(g)+2H2O(g) △H=-802kJ?mol-1 CO 写出由 CO2 生成 CO 的热化学方程式 。

解析:本题考察化学反应速率的概念、计算及外界条件对反应速率对影响;反应热的概 念和盖斯定律的计算;热化学方程式的书写;与化学平衡有关的计算;图像的识别和绘制。

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(1)由图像可以看出,反应进行到 30 小时时,催化剂Ⅲ生成的甲烷最多,其次是催化 剂Ⅱ,催化剂Ⅰ生成的甲烷最少。因此 VI、VII 和 VIII 从大到小的顺序为 VIII>VII>VI>;同理 由图像也可以看出,反应进行到 12 小时时,催化剂Ⅱ生成的甲烷最多,因此在第Ⅱ种催化剂 的作用下,收集的 CH4 最多。 (2)①由热化学方程式可知,该反应是吸热反应,即反应物的总能量小于生成物的总

能量,因此反应过程中体系的能量变化图为



(3)由热化学方程式①CH4(g)+H2O(g)错误!未找到引用源。CO(g)+3H2(g) H=+206 kJ?mol-1 ②CH4(g)+2O2(g) 错误!未找到引用源。CO2(g)+2H2O(g) -802kJ?mol-1 ①-②得 CO2(g)+3H2O(g) 错误!未找到引用源。 CO(g)+3H2(g)+2O2(g) mol-1 答案: (1)VIII>VII>VI>;Ⅱ



△H=

△H=+1008 kJ?

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(2)① ②91% (3) 2(g)+3H2O(g) 错误! CO 未找到引用源。 CO(g)+3H2(g)+2O2(g) kJ?mol-1 15.(2011 山东高考 28,14 分)研究 NO2、SO2 、CO 等大气污染气体的处理具有重要意义。 (1)NO2 可用水吸收,相应的化学反应方程式为 8NH3
催化剂 加热

△H=+1008

。利用反应 6NO2+

7N5+12 H2O 也可处理 NO2。当转移 1.2mol 电子时,消耗的 NO2 在标准 L。 2SO3(g) 2NO2(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1 ΔH=-113.0 kJ·mol-1 kJ·mol-1。

状况下是

(2)已知:2SO2(g)+O2(g) 2NO(g)+O2(g) 则反应 NO2(g)+SO2(g)

SO3(g)+NO(g)的 ΔH=

一定条件下,将 NO2 与 SO2 以体积比 1:2 置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明 反应达到平衡 状态的是 。

a.体系压强保持不变 b.混合气体颜色保持不变 c.SO3 和 NO 的体积比保持不变 d.每消耗 1 mol SO3 的同时生成 1 molNO2 测得上述反应平衡时 NO2 与 SO2 体积比为 1:6,则平衡常数 K= 。

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(3)CO 可用于合成甲醇,反应方程式为 CO(g)+2H2(g) 在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应 ΔH 实际生产条件控制在 250℃、1.3× 4kPa 左右,选择此压强的理由是 10

CH3OH(g) 。CO 0(填“>”或“ <” 。 ) 。

解析: (1)NO2 溶于水生成 NO 和硝酸,反应的方程式是 3NO2+H2O=NO+2HNO3; 在反应 6NO + 8NH3
催化剂 加热

7N5+12 H2O 中 NO2 作氧化剂,化合价由反应前的+4 价降低到反应后 0

价,因此当反应中转移 1.2mol 电子时,消耗 NO2 的物质的量为 准状况下的体积是 0.3mol ? 22.4L / mol ? 6.72 L 。

1.2mol ? 0.3mol ,所以标 4

(2) 本题考察盖斯定律的应用、 化学平衡状态的判断以及平衡常数的计算。 2SO2 ① (g) +O2(g) 2SO3(g) ΔH1=-196.6 kJ·mol-1 ② 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)

ΔH2=-113.0 kJ·mol-1

。 ②-①即得出 2NO(g) +2SO(g) 2 2

2SO(g) +2NO (g) ΔH=ΔH2 3

-ΔH1=-113.0 kJ·mol-1 +196.6 kJ·mol-1=+83.6 kJ·mol-1。所以本题的正确答案是 41.8;反应 NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)的特点体积不变的、吸热的可逆反应,因此 a

不能说明。 颜色的深浅与气体的浓度大小有关, 而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体, 所以混合气体颜色保持不变时即说明 NO2 的浓度不再发生变化,因此 b 可以说明;SO3 和 NO 是生成物,因此在任何情况下二者的体积比总是满足 1:1,c 不能说明;SO3 和 NO2 一 个作为生成物,一个作为反应物,因此在任何情况下每消耗 1 mol SO3 的同时必然会生成 1

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18

molNO2,因此 d 也不能说明;设 NO2 的物质的量为 1mol,则 SO2 的物质的量为 2mol,参 加反应的 NO2 的物质的量为 xmol。

(3)由图像可知在相同的压强下,温度越高 CO 平衡转化率越低,这说明升高温度平 衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应;实际生产条件的选择既要考虑反应的特点、 反应的速率和转化率,还要考虑生产设备和生产成本。由图像可知在 1.3× 4kPa 左右时, 10 CO 的转化率已经很高,如果继续增加压强 CO 的转化率增加不大,但对生产设备和生产成 本的要求却增加,所以选择该生产条件。 答案: (1)3NO2+H2O=NO+2HNO3;6.72 (2)-41.8;b;8/3; (3)< 在 1.3× 4kPa 下,CO 的转化率已经很高,如果增加压强 CO 的转化率提高不 10 大,而生产成本增加,得不偿失。 16.(2011 重庆,14 分)臭氧是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等。 (1)O3 与 KI 溶液反应生成的两种单质是___________和_________。 (填分子式) (2)O3 在水中易分解,一定条件下,O3 的浓度减少一半所需的时间(t)如题 29 表所 示。已知:O3 的起始浓度为 0.0216 mol/L。

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19

①pH 增大能加速 O3 分解,表明对 O3 分解起催化作用的是___________. ②在 30°C、pH=4.0 条件下,O3 的分解速率为__________ mol/(L·min)。 ③据表中的递变规律,推测 O3 在下列条件下分解速率依次增大的顺序为______.(填字 母代号) a. 40°C、pH=3.0 b. 10°C、pH=4.0 c. 30°C、pH=7.0

(3)O3 可由臭氧发生器(原理如题 29 图)电解稀硫酸制得。 ①图中阴极为_____(填“A”或“B”),其电极反应式为_____。 ②若 C 处通入 O 2 ,则 A 极的电极反应式为_____. ③若 C 处不通入 O 2 ,D、E 处分别收集到 xL 和有 yL 气体(标准情况),则 E 处收集的 气体中 O 3 所占的体积分数为_____。(忽略 O 3 的分解)。

解析:本题考察化学反应速率的概念、计算、外界条件对反应速率对影响以及有关电化 学知识。
用心 爱心 专心 20

(1) 臭氧是一种强氧化剂, 能氧化 I-生成单质碘, 方程式为 O3+2KI+H2O=I2+2KOH +O2↑; (2)①pH 增大,说明碱性增强,因此其催化剂作用的是 OH-; ②由表中数据可知, 30°C、 在 pH=4.0 条件下, 3 的浓度减少一半所需的时间是 108min, O

0.0108 mol ? L?1 所以其反应速率是 ? 1.00 ? 10 ?4 mol ? L?1 ? min ?1 ; 108 min
③由表中数据知温度越高,pH 越大,反应速率越快,所以分解速率依次增大的顺序为 b、a、c; (3)①溶液中-2 价的 O 失去电子被氧化得到臭氧,在电解池中阳极失去电子,发生 氧化反应,溶液中的阳离子在阴极得到电子,发生还原反应,因此 A 是阴极,B 是阳极; 溶液中只有阳离子氢离子,所以阴极电极反应式为 2H++2e-=H2↑; ②若阴极通氧气,则氧气得到电子被还原成 OH-,然后结合溶液中氢离子生成水,方 程式为 O2+4H++4e-=2H2O; ③由以上分析知 D、E 分别产生的气体是氢气和氧气、臭氧的混合气体。设臭氧的体积 是 nL,根据得失电子守恒知 体积分数是

x n y?n ?2 ? ?6? ? 4 ,解得 n=x-2y,所以臭氧的 22.4 22.4 22.4

x ? 2y 。 y
I2

答案:(1)O2

(2)①OH-; ②1.00×10-4 ③b、a、c (3)①2H++2e-=H2↑ ②O2+4H++4e-=2H2O;

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x ? 2y y

17.(2011 新课标全国)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反 应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知 H2(g) 、CO(g)和 CH3OH(l) 的燃烧热△H 分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1 和-726.5kJ·mol-1。请回答下列问题: (1)用太阳能分解 10mol 水消耗的能量是_____________kJ; (2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_____________; (3)在溶积为 2L 的密闭容器中,由 CO2 和 H2 合成甲醇,在其他条件不变得情况下,考察 温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2 均大于 300℃) ;

下列说法正确的是________(填序号) ①温度为 T1 时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为:v(CH3OH)=

nA mol· -1· -1 L min lA

②该反应在 T1 时的平衡常数比 T2 时的小 ③该反应为放热反应 ④处于 A 点的反应体系从 T1 变到 T2,达到平衡时

n( H 2 ) 增大 n(CH 3OH )

(4)在 T1 温度时,将 1molCO2 和 3molH2 充入一密闭恒容器中,充分反应达到平衡后,若 CO2 转化率为 a,则容器内的压强与起始压强之比为______;

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(5)在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为________、正极的 反应式为________。 理想状态下, 该燃料电池消耗 1mol 甲醇所能产生的最大电能为 702.1kJ, 则该燃料电池的理论效率为________ 燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃 ( 料电池反应所能释放的全部能量之比) 解析: (1)氢气的燃烧热是-285.8kJ·mol-1,即每生成 1mol 的水就放出 285.8kJ 的能量, 反之分解 1mol 的水就要消耗 285.8kJ 的能量,所以用太阳能分解 10mol 水消耗的能量是 2858kJ; (2)由 CO(g)和 CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式 ①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.0kJ·mol-1; ②CH3OH(l) +3/2O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l) △H=-726.5kJ·mol-1; 可知②-①得到 CH3OH(l) +O2(g)=CO(g)+2 H2O(l) △H=-443.5kJ·mol-1; (3)CO2 和 H2 合成甲醇的化学方程式为 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)。由图像

可知 B 曲线先得到平衡,因此温度 T2>T1,温度高平衡时甲醇的物质的量反而低,说明正 反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,不利于甲醇的生成,平衡常数减小,即 ②错③正确;温度为 T1 时,从反应开始到平衡,生成甲醇的物质的量为 n A mol,此时甲醇 的浓度为

n nA mol ? L?1 ,所以生成甲醇的平均速率为:v(CH3OH)= A mol· -1· -1,因此 L min 2I A 2

①不正确;因为温度 T2>T1,所以 A 点的反应体系从 T1 变到 T2 时,平衡会向逆反应方向 移动,即降低生成物浓度而增大反应物浓度,所以④正确。



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(5)在甲醇燃料电池中,甲醇失去电子,氧气得到电子,所以负极的电极反应式是 CH3OH -6e-+H2O=CO2+6H+,正极的电极反应式是 3/2O2+6e-+6H+=3H2O;甲醇的燃烧热是 -726.5kJ·mol-1,所以该燃料电池的理论效率为

702 .1 ? 100 % ? 96.6% 。 726 .5

答案:(1)2858; (2)CH3OH(l) +O2(g)=CO(g)+2 H2O(l) △H=-443.5kJ·mol-1; (3)③④; (4)1-a/2; (5)CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+、3/2O2+6e-+6H+=3H2O、96.6% 18.(2011 海南,9 分)氯气在 298K、100kPa 时,在 1L 水中可溶解 0.09mol,实验测得 溶于水的 Cl2 约有三分之一与水反应。请回答下列问题: (1)该反应的离子方程式为__________; (2)估算该反应的平衡常数__________(列式计算) (3)在上述平衡体系中加入少量 NaOH 固体,平衡将向________移动; (4)如果增大氯气的压强,氯气在水中的溶解度将______(填“增大” “减小”或“不变” , 、 ) 平衡将向______________移动。 [答案](1) (2) C起 C变 C平 0.09 0.09× 0.06 0 0 0 0.03 0.03 ; (水视为纯液体)

1 3

0.03 0.03 0.03 0.03

; (3)正反应方向; (4)增大,正反应方向 命题立意:平衡相关内容的综合考查

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24

解 析 : 题 干 中 用 “ 溶 于 水 的 Cl2 约 有 三 分 之 一 与 水 反 应 ” 给 出 可 逆 反 应 (该反应在教材中通常没提及可逆) ;平衡常数的计算根据 题中要求列三行式求算;平衡移动是因为 H+的减少向正反应方向移动;增大压强将增大氯 气的浓度,平衡向正反应方向移动。 【技巧点拨】 平衡题在近年的高考题中比较平和, 但新课标高考题今年引入了对过程呈 现的考查,这是以后高考中应注意的。 19.(2011 全国 II 卷 28)(15 分) (注意:在试题卷上作答无效) 反应 aA(g)+bB(g) 错误!未找到引用源。 cC(g)(ΔH<0)在等容条件下进行。改 变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:
6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 3.00 2.00 A C 1.00 0.76 0.62 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 0.0 5.0 10.0 15.0 0.0 10.0 15.0 时间/min I Ⅱ Ⅲ 1.86 1.50 1.00 0.50 B

回答问题: (1) 反应的化学方程式中,a:b:c 为_____________; (2)A 的平均反应速率 vI(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为_________; (3)B 的平衡转化率 αI(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是_____,其值是__________; (4) 由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是________________,采取的措施是 ____________;
用心 爱心 专心 25

L 浓度/(mol· )

-1

(5) 比较第Ⅱ阶段反 应温度 (T2)和第Ⅲ阶段反 应温度 (T3)的高低: T2 “>”“<”“=”) ,判断的理由是_________________________________________;

T3(填

(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定 10min 后达到新的平衡,请在下 图中用曲线表示第 IV 阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出 A、B、 C) 。

L 浓度/mol·

-1

2.0

B C

1.0

A

0.0

5.0 Ⅲ

10.0

0.0

5.0 Ⅳ

10.0 时间/min

解析:由图像知在第Ⅰ阶段达到平衡时 A、B、C 的浓度变化量分别是 1.0、3.0 和 2.0, 所以反应的化学方程式中, a:b:c=)1:3:2; 由图像可以计算出 A 的平均反应速率 vI(A)、 Ⅱ(A)、 v vⅢ(A)分别为 2/20、 0.36/15 和 0.12/15, I(A)、 Ⅱ(A)、 Ⅲ(A)从大到小排列次序为 vI(A)、 Ⅱ(A)、 v v v v vⅢ(A);同理可以计算出 B 的平衡转化率 αI(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)分别为 0.5、0.38 和 0.19; 由第一次平衡到第二次平衡是 C 的浓度瞬间降低到 0,即移走量产物 C,平衡向正方应 方向移动;第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段相比,反应物浓度降低,生成物浓度增大,平衡向正方应方 向移动,因为反应放热,所以是降低了温度;由于反应是一个体积增大的可逆反应,所以扩 大容器的体积平衡向逆反应方向移动。 答案: (1)1:3:2 (2)VI(A)VⅡ(A)VⅢ(A) (3)αⅢ(B) 19% (4)向正反应方向 从反应体系

中移出产物 C (5) > 此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动

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B C A B

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(注:只要曲线能表示出平衡向逆反应方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可) 20.(2011 上海 25)自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。地壳内每 加深 1km,压强增大约 25000~30000 kPa。在地壳内 SiO2 和 HF 存在以下平衡:SiO2(s) +4HF(g) SiF4(g)+ 2H2O(g)+148.9 kJ

根据题意完成下列填空: (1)在地壳深处容易有 沉积。 (2)如果上述反应的平衡常数 K 值变大,该反应 a.一定向正反应方向移动 c.一定向逆反应方向移动 (选填编号) 。 气体逸出,在地壳浅处容易有

b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小 d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大 (选

(3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时, 填编号) 。 a.2v 正(HF)=v 逆(H2O) c.SiO2 的质量保持不变 b.v(H2O)=2v(SiF4) d.反应物不再转化为生成物

(4)若反应的容器容积为 2.0L,反应时间 8.0 min,容器内气体的密度增大了 0.12 g/L, 在这段时间内 HF 的平均反应速率为 。

解析: 本题考察外界条件对化学平衡的影响、 化学平衡常数和化学平衡状态的的理解以 及反应速率的有关计算。由于反应吸热,平衡常数 K 值变大,说明温度降低。 答案: (1)SiF4 (2)ad (3)bc (4)0.0010mol(L·min) H2O SiO2

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