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2011年高考化学试题分类汇编解析——化学反应速率和化学平衡


年高考化学试题分类汇编解析—— ——化学反应速率和化学平衡 2011 年高考化学试题分类汇编解析——化学反应速率和化学平衡
1.(2011 江苏高考)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 △S>0 B. 水解反应 NH4 +H2O


NH3·H2O+H 达到平衡后,升高温度平衡逆向移动


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: A 熵变、 焓变都大于零。 选项水解反应是吸热反应, B 解析: 选项分解反应是吸热反应, 温度越高水解程度越大,有利于向水解方向移动。C 选项铅蓄电池放电时的负极失电子,发 生氧化反应。D 选项升高温度和加入正催化剂一般都能加快反应速率。 答案: 答案:A、D 点拨: 点拨: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。

2.(2011 江苏高考)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

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 0.60 molCO 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 0.20 mol H2O,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 解析: 解析:A 选项反应在 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 选项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 0.60 mol CO 和 1.20 molH2O,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 选项保持其他条件不变,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 选项原平衡常

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: 答案:B、C 点拨: 点拨: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。

3.(2011 安徽高考)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) ?H<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

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, 解析: 依据平衡常数的表达式 K=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: 答案:A 4.(2011 北京高考)已知反应:2CH3COCH3(l) 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>1 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=1 解析: 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<1, 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, CH3COCH2COH(CH3)2 的=1,即选项 D 正确.

答案: 答案:D

5.(2011 福建高考)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 D.25℃时,该反应的平衡常数 K=2.2 + 解析: 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= =0.22/0.10 = 2.2,故 D 项正确。 答案: 答案:D

6. (2011 天津高考) 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: 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 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: 答案:D

7.(2011 重庆高考) 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 题图的是

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

CO(NH2)2(s) + H2O(g); △H<0 CO(g) + H2O(g); △H>0 CH2=CH2(g) + H2O(g); △H>0 2 C6H5CH=CH2(g) + 2H2O(g); △H<0

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

解析: 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 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: 答案:A

8. (2011 海南高考)对于可逆反应 H2(g) + I2(g) 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

2HI(g),在温度一定下由 H2(g)和

解析: 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; 选项是平衡的定义, D 正确。 答案: 答案:B、D 点拨: 点拨:可逆反应中的速率问题考查,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) 在容积可变的密闭容器中, mol N2 和 8 mol H2 在一定条件下反应, 2 达到平衡时,H2 的转化率为 25%,则平衡时氨气的体积分数接近于 A.5% 解析: 解析: B.10% C.15% N2 + 3H2 2 2/3 8 2 D.20% 2NH3 0 4/3

起始量(mol) 转化量(mol)

平衡量(mol) 4/3 6 4/3 所以平衡时的氮气的体积分数= = 15.4%。 答案: 答案:C

10.(2011 四川高考)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 D. 在平衡(I)和平衡(II)中 M 的体积分数相等 解析: 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 为; 2/2.2=10/11 同理可以计算出达平衡 (I) 时反应①中气体的物质的量是 2×28/2.2=28/11 mol,即物质的量减少了 3-28/11 = 5/11 mol,所以达平衡(I)时,X 的转化率为 5/11; 由于温度变化反应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: 答案:C

11.(201 浙江高考)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: 2NH3(g)+

温度(℃) 平衡总压强(kPa) 平衡气体总浓度(×10 3mol/L)


15.0 5.7 2.4

20.0 8.3 3.4

25.0 12.0 4.8

30.0 17.1 6.8

35.0 24.0 9.4

①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___________。 A.2v(NH3) = v(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

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·H2O。该研究小组分别用三份不


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。

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: 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 2/3②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) ⑤v=△c/t=(2.2-1.9) = 0.05mol·L 1·min
- -1

;⑥图中标▲与标·的曲线相比能确认。

2 2 8 1 3 答案: 答案:(1)①B、C; ②K=c (NH3)·c(CO2)=(2c/3) (1c/3)=1.6×10 (mol·L ) 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)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。 (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: 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; 由图像可知反应的产物有 Fe2+、 (2) 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: 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;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。


若 pH 不同 KNO3 溶液中, 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)在温度 t1 和 t2 下,X2(g) 和 H2 反应生成 HX 的平衡常数如下表: (1)已知 t2>t1,HX 的生成反应是 应(填“吸热”或“放热”)。 (2)HX 的电子式是 。 反 化学方程式 F2+H2 Cl2+H2 Br2+H2 I2+H2 2HF 2HCl 2HBr 2HI K(t1) 1.8×1036 9.7×1012 5.6×107 43 K(t2) 1.9×1032 4.2×1011 9.3×106 34

(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:

。 ,原子半径

(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: 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, a. 在相同条件下,平衡时 X2 的转化率逐渐降低 c. HX 的还原性逐渐减弱

(选填字母) 。

b. X2 与 H2 反应的剧烈程度逐渐减弱

d. HX 的稳定性逐渐减弱

解析: 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: 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

14、(2011 广东高考)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所示。

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

(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) 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:CH4(g)+2O2(g) ===CO2(g)+2H2O(g) △H=- 802kJ·mo-1

写出由 CO2 生成 CO 的热化学方程式



解析: 解析:(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。② 设 CH4 和 H2O(g)的物质的量均为 x mol. 根据反应方程式: CH4(g) + H2O(g) 起始量(mol) x x 0.10 0 0.10 0.10 CO(g) + 0 0.30 0.30
3

3H2(g)

转化量(mol) 0.10 平衡量(mol) (x-0.10)

(x-0.10)

因为容器的体积时 1L,所以平衡常数= (0.10×0.30 )/[(x-0.10)×(x-0.10)]=27,解 得 x=0.11. 因此甲烷的平衡转化率为 0.1/0.11=91%。(3)由热化学方程式 ①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H=+206 kJ·mol-1

②CH4(g)+2O2(g) === CO2(g)+2H2O(g) △H=-802kJ·mol-1 ①-②得 CO2(g)+3H2O(g) === CO(g)+3H2(g)+2O2(g) △H=+1008 kJ·mol-1 答案: 答案:(1)VIII>VII>VI>;Ⅱ(2)① ②91% (3)CO2(g) + 3H2O(g) === CO(g) + 3H2(g) + 2O2(g) △H= +1008 kJ·mol-1 点拨: 点拨:本题考查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。

15.(2011 山东高考)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 。利用反应 6NO2 + O2 L。 7N5

+ 12 H2O 也可处理 NO2。当转移 1.2 mol 电子时,消耗的 NO2 在标准状况下是 (2)已知:2SO2(g)+O2(g) 2NO(g)+O2(g) 则反应 NO2(g)+SO2(g) 2SO3(g) 2NO2(g) ?H=-196.6 kJ·mol-1 ?H=-113.0 kJ·mol-1

SO3(g)+NO(g)的 ?H= _______ kJ·mol-1。

一定条件下, NO2 与 SO2 以体积比 1:2 置于密闭容器中发生上述反应, 将 下列能说明反应达 到平衡状态的是 。 b.混合气体颜色保持不变 d.每消耗 1 mol SO3 的同时生成 1 mol NO2 。

a.体系压强保持不变 c.SO3 和 NO 的体积比保持不变

测得上述反应平衡时 NO2 与 NO2 体积比为 1:6,则平衡常数 K=

(3)CO 可用于合成甲醇,反应方程式为 CO(g)+2H2(g) 度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应 ?H
4

CH3OH(g)。CO 在不同温

0

(填“>”或“ <”)。实际生产条件控制在 250℃、1.3×10 kPa 左右,选择此压强的理由是 。

解析: NO ( 3NO 6NO 解析:1) 2 与 H2O 反应的方程式为: 2+H2O === 2HNO3+NO; 2+8NH3 === 7N2+12 H2O,当反应中有 1 mol NO2 参加反应时,共转移了 24 mol 电子,故转移 1.2mol 电子时, 消耗的 NO2 为×22.4L=6.72L。(2)根据盖斯定律,将第二个放出颠倒过来,与第一个方程 式相加得:2NO2+2SO2===2SO3+2NO, △H=-83.6 kJ·mol-1,故 NO2+SO2 SO3+NO,△H=-41.8 kJ·mol-1;本反应是

反应前后气体分子数不变的反应, 故体系的压强保持不变, a 不能说明反应已达到平衡状 故 态;随着反应的进行,NO2 的浓度减小,颜色变浅,故 b 可以说明反应已达平衡;SO3 和 NO 都是生成物,比例保持 1:1,故 c 不能作为平衡状态的判断依据;d 中所述的两个速率都 是逆反应速率,不能作为平衡状态的判断依据。

(3)由图可知,温度升高,CO 的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,故逆反应是吸热 反应,正反应是放热反应,△H<0;压强大,有利于加快反应速率,有利于使平衡正向移 动, 但压强过大, 需要的动力大, 对设备的要求也高, 故选择。 因为在 250℃时, 压强为 1.3×104 kPa 时,CO 的转化率已较大,再增大压强,CO 的转化率变化不大,没有必要再增大压强。 答案: (1)3NO2+H2O===2HNO3+NO 6.72 (2)-41.8 b 答案: 2.67 或 8/3 (3) < 在

250℃时,压强为 1.3×104 kPa 时,CO 的转化率已较高,再增大压强 CO 的转化率提高不大, 而生产成本增加,得不偿失。

16.(2011 重庆高考)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)如下表表所 示。已知:O3 的起始浓度为 0.0216 mol/L。 pH t/min 3.0 T/ ℃ 20 301 231 169 58 4.0 5.0 6.0

158 30 50 31

108

48

15

26

15

7

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 O2,则 A 极的电极反应式为_____. ③若 C 处不通入 O2,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 O2 所占的体积分数 为_____。(忽略 O3 的分解)。 解析: 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。(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,在 30°C、pH=4.0 条件下,O3 的浓度减少一半所需的时间是 108min,所以其反应 速率是 0.0108mol·L 1/108 min=1.00×10
- -4

mol·L 1·min 1;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 x/22.4×2 = n/22.4×6 + (y-n)/22.4×4,解得 n=x-2y,所以臭氧的体积分数是 (x-2y)/y。 答案: 答案:(1)O2
+ -

I2(2)①OH ;②1.00×10


-4

③b、a、c(3)①2H +2e =H2↑②
+ -

O2+4H +4e =2H2O; ③(x-2y)/y

17.(2011 新课标卷)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-285.8 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1 和-726.5 kJ·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)在容积为 2 L 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) = mol·L-1·min
-1

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,达到平衡时增大 (4)在 T1 温度时,将 1mol CO2 和 3mol H2 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______; (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)。
1 解释: 解释:(1)由 H2(g)的燃烧热△H 为-285.8 kJ·mol- 知,1mol H2(g)完全燃烧生成

1mol H2O(g)放出热量 285.8 kJ,即分解 1mol H2O(g)为 1mol H2(g)消耗的能量为 285.8 kJ, 分解 10 mol H2O(g)为 10 mol H2(g)消耗的能量为 2858 kJ。 (2)写出燃烧热的热化学方程式: CO(g)+1/2O2(g) === CO2(g)

△H=-283.0kJ·mol-1

① ②

CH3OH(l) + 3/2O2(g)=CO2(g) + 2H2O(l) △H=-726.5kJ·mol-1 用②-①得: CH3OH(l) + O2(g)=CO(g) + 2H2O(l)

△H=-443.5kJ·mol-1

(3)根据图像分析,由先拐先平数值大原则,T2>T1,温度升高,生成物平衡时的物 质的量减少,故正反应为放热反应。①中速率用物质的量与时间之比,错误,应该为物质的 量浓度与时间之比。②该反应的正反应为放热反应,T2>T1,所以 T1 时的平衡常数比 T2 时 的大。③正确④处于 A 点的反应体系从 T1 变到 T2,升高温度,平衡向逆反应方向移动,达 到平衡时增大。正确。 (4)利用化学平衡的三段模式法计算: CO2 (g) + 3H2(g )=== CH3OH(g) + H2O(g) 起始(mol) 变化(mol) 1 a 3 3a 0 a a 0 a a

平衡(mol) 1-a

3-3a

根据压强之比等于物质的量之比,则容器内的压强与起始压强之比为:(4-2a)/4=1-a/2 (5)这是一个典型的燃料电池的电极反应的书写。电池的理论效率的计算可由消耗 1mol 甲醇所能产生的最大电能与其燃烧热之比即可求得。702.1/726.5=96.6% 答案: (1) 2858 (2)CH3OH(l) + O2(g) === CO(g)+2 H2O(l) △H=-443.5kJ·mol-1(3) 答案: ③④ (4) 1-a/2 (5) 3OH(g) +H2O-6e-= CO2 +6H+ CH 3/2O2 + 6H+ +6e-=3H2O 96.6%

18.(2011 海南高考)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。 解析: 解析:题干中用“溶于水的 Cl2 约有三分之一与水反应”可写出出可逆反应

Cl2 + H2O
+

H+ + Cl



+ HClO;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。 答案: 答案:(1) Cl2 + H2O (2) Cl2 + H2O C 起 0.09 C 变 0.09× H+ +Cl H + Cl
+


+ HClO; + HClO (水视为纯液体)



0 0 0 0.03 0.03 0.03 0.03

0.03 0.03 C 平 0.06 K = = 0.00045;

(3)正反应方向;(4)增大,正反应方向 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 点拨: 查,这是以后高考中应注意的。

19.(2011 上海高考)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 1 km,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: 气体逸出,在地壳浅处容易有 沉积。

(1)在地壳深处容易有

(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)。

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 (选填编

(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, 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: 本题考查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 解析: 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: 答案:(1)SiF4 H2O SiO2 (2)a、d (3)b、c (4)0.0010mol/(L·min)

20.(2011 全国 II 卷) 反应 aA(g) + bB(g) cC(g)(?H<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:

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 _____; (5)比较第 II 阶段反应温度(T2) 和第 III 阶段反应速度(T3)的高低: 2 T3 T (填“>、 =、<” )判断的理由是 ;

(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 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)。 解析: 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)、 Ⅱ(B)、 Ⅲ(B)分别为 0.5、 α α 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: 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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