1、高频考点专攻练(七)(第七章)考点1化学反应速率及其影响因素1.化学反应4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),经2 min,B的浓度减少0.6 molL-1,对此反应速率的表示正确的是()A.用A表示的反应速率是0.4 molL-1min-1B.分别用B、C、D表示的反应速率其比值是321C.2 min末的反应速率用B表示是0.3 molL-1min-1D.2 min内,v正(B)和v逆(C)表示的反应速率的值都是逐渐减小的【解析】选B。物质A是固体,不能用A表示该反应的反应速率,A错误;速率之比等于化学计量数之比,v(B)v(C)v(D)=321,B正确;2 min末的反应速率为即时速
2、率,0.3 molL-1min-1是用B表示2 min内的平均速率,C错误;B是反应物,浓度降低,C是生成物,浓度增大,D错误。2.一定量的锌粒与足量稀硫酸反应,向反应混合液中加入某些物质,下列判断正确的是()A.加入少量水,产生H2速率减小,H2体积减小B.加入NH4HSO4固体,产生H2速率不变,H2体积不变C.加入CH3COONa固体,产生H2速率减小,H2体积不变D.滴加少量CuSO4溶液,产生H2速率变大,H2体积不变【解析】选C。加入少量水,减小了H+的浓度,锌粒的物质的量不变,则v(H2)减小,生成H2体积不变, A错误;加入NH4HSO4固体,增大了H+的浓度,锌粒的物质的量不
3、变,则反应速率加快,生成H2体积不变, B错误;加入CH3COONa固体,结合生成醋酸,减小了H+的浓度,锌粒的物质的量不变,则v(H2)减小,生成H2体积不变, C正确;滴加少量CuSO4溶液,构成Cu-Zn原电池,反应速率加快,锌粒的物质的量减少,则v(H2)增大,生成H2量减少, D错误。3.(2019郑州模拟)某探究小组利用反应CH3COCH3(丙酮)+Br2CH3COCH2Br(1-溴丙酮)+HBr来研究反应物浓度对反应速率v(Br2)的影响,速率快慢通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下,获得如下实验数据:实验序号初始浓度c/molL-1溴颜色消失所需时间t/sCH3C
4、OCH3HClBr20.800.200.001 02901.600.200.001 01450.800.400.001 01450.800.200.002 0580根据实验数据分析,欲使v(Br2)增大,下列措施中不可行的是()A.增大c(CH3COCH3) B.增大c(Br2)C.增大c(HCl)D.同时增大c(CH3COCH3)和c(HCl)【解析】选B。对比、两组数据可知,增大c(CH3COCH3),溴颜色消失所需时间缩短,即v(Br2)增大,故A项可行。对比和两组数据可知,当Br2的浓度变为原来的2倍时,溴全部反应所需时间变为原来的2倍,根据化学反应速率的公式v(Br2)=可知,增大溴
5、的浓度,化学反应速率不变,故B项不可行。对比、两组数据,当HCl浓度增大时,溴颜色消失所需时间缩短,即v(Br2)增大,故C项可行。根据上述分析知D项显然是可行的。【加固训练】(2019秦皇岛模拟)一定温度下,在某密闭容器中发生反应:2HI(g)H2(g)+I2(s)H0,若015 s内c(HI)由0.1 molL-1降到0.07 molL-1,则下列说法正确的是()A.015 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)=0.001 molL-1s-1B.c(HI)由0.07 molL-1降到0.05 molL-1所需的反应时间小于10 sC.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢D.减小反应体
6、系的体积,化学反应速率加快【解析】选D。I2为固体,故不能用它表示化学反应速率,A错误;v(HI)= =0.002 molL-1s-1,若反应仍以该速率进行,则t=10 s,但随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢,所用时间应大于10 s,B错误;升高温度,正、逆反应速率均加快,C错误;减小反应体系的体积,从而增大了压强,化学反应速率将加快,D正确。考点2化学平衡移动及平衡状态的判断1.(2018天津高考)室温下,向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸,溶液中发生反应:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和
7、C2H5OH的沸点分别为38.4 和78.5 。下列有关叙述错误的是()A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5BrC.若反应物均增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变D.若起始温度提高至60 ,可缩短反应达到平衡的时间【解析】选D。加入NaOH后,NaOH能与HBr反应,使平衡向逆方向移动,增大乙醇的物质的量,A正确;增大HBr浓度,使平衡向正方向移动,有利于生成C2H5Br,B正确;加入反应物的物质的量之比与反应物的化学计量数之比相等,两种反应物平衡转化率之比不变,C正确;温度提高到60 ,反应速率加快,而C2H5Br挥发,导致C2H5Br浓度
8、减小,反应速率减慢,不能判断反应达到平衡的时间与原平衡时间的长短,D错误。2.在一个不传热的固定容积的密闭容器中,发生可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意整数时,反应达到平衡的标志是()体系的压强不再改变体系的温度不再改变各组分的浓度不再改变各组分的质量分数不再改变反应速率v(A)v(B)v(C)v(D)=mnpq单位时间内m mol A断键反应,同时p mol C也断键反应体系的密度不再变化A.B.C.D.【解析】选B。因为m+n与p+q的关系不确定,故无法确定该反应是否是体积改变的反应,故不一定是平衡状态;因容器是“不传热的固定容积的密闭容器”,反
9、应过程中,体系中的温度应随时间发生变化,当温度不变时达到平衡状态;各组分的浓度不再改变和各组分的质量分数不再改变,反应都一定是平衡状态;速率之比等于方程式的化学计量数之比是恒定的,不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系,故不一定是平衡状态;单位时间内m mol A断键反应,则说明有p mol C生成(同时p mol C也断键反应),故能说明反应已达平衡状态;体系的总质量和总体积始终不变,体系的密度始终不变,故不能说明反应已达平衡状态。3.(2017天津高考)常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 时,该反应的平衡常数K=210-5。已知:Ni(CO
10、)4的沸点为42.2 ,固体杂质不参与反应。第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230 制得高纯镍。下列判断正确的是()A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大B.第一阶段,在30 和50 两者之间选择反应温度,选50 C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低D.该反应达到平衡时,v生成Ni(CO)4=4v生成(CO)【命题意图】本题主要考查化学反应速率和化学平衡的相关知识,意在考查学生对平衡常数的影响因素、外界条件对化学平衡的影响、平衡标志的判断等知识的掌握及应用能力。【解析】选B。平衡常数只与温度有关,与浓度无关,
11、A错误;50 时,Ni(CO)4以气态存在,有利于分离,从而促使平衡正向移动,B正确;230 时,Ni(CO)4分解的平衡常数为=5104,可知分解率较高,C错误;平衡时,4v生成Ni(CO)4=v生成(CO),D错误。【加固训练】 (2019营口模拟)对于反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H0,在其他条件不变的情况下()A.加入催化剂,改变了反应的途径,反应的H也随之改变B.改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变C.升高温度,反应速率加快,反应放出的热量不变D.若在原电池中进行,反应放出的热量不变【解析】选B。反应的H与外界条件无关,A错误;反应前后气体体积不变,改变
12、压强,平衡不移动,反应放出的热量不变,B正确;升高温度,平衡左移,反应进行程度减小,放出的热量减少,C错误;该反应若设计成原电池装置,反应产生的能量更多地转化为电能,释放的热量减少,D错误。考点3平衡常数K的计算与应用1.(2019河南南阳模拟)已知NO和O2转化为NO2的反应机理如下:2NO(g)N2O2(g)(快)H10平衡常数K1N2O2(g)+O2(g)2NO2(慢)H2H2OCO2D.温度升高,上述三个反应的平衡常数均增大【解析】选C。A项,NO(g)N2(g)+O2(g)的平衡常数为=1015,错误;B项,H2和O2之间的反应需要点燃才能进行,错误;C项,常温下,NO、H2O、CO
13、2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为11030、510-82、410-92,平衡常数越大,则反应进行的程度越大,正确;D项,反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,错误。【加固训练】1.(2019洛阳模拟)反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),700 时平衡常数为1.47,900 时平衡常数为2.15。下列说法正确的是()A.升高温度该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小B.该反应的化学平衡常数表达式为K=C.该反应的正反应是吸热反应D.增大CO2浓度,平衡常数增大【解析】选C。A项,升温,正、逆反应速率均增大,错误;B项,该化学平衡常数表达式为K=,错误;C项,
14、升温,平衡常数增大,表明平衡向正反应方向移动,即正反应为吸热反应,正确;D项,增大反应物浓度,平衡常数不变,错误。2.(2018全国卷) 采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为_。(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分解反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) 2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t=时,N2O
15、5(g)完全分解):t/min040801602601 3001 700 p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)H1=-4.4 kJmol-12NO2(g)N2O4(g)H2=-55.3 kJmol-1则反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)的H=_ kJmol-1。研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=210-3(kPamin-1)。t=62 min时,测得体系中=2.9 kPa,则此时的=_ kPa,v=_ kPamin-1。若提高反应温度至35 ,则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35 )
16、_ 63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是_。25 时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=_ kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。(3)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:第一步N2O5NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3NO+NO2+O2慢反应第三步NO+NO32NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_(填标号)。A.v(第一步的逆反应)v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高 【解
17、析】(1)干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5,在此过程中,氮元素的化合价没有变化,只有氯气和硝酸根中-2价的氧元素的化合价有变化,所以氯气将-2价的氧元素氧化成氧气,因此该反应的氧化产物为O2。(2)已知2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g) H1=-4.4 kJmol-1、2NO2(g)N2O4(g)H2=-55.3 kJmol-1,根据盖斯定律可知反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)的H=H1-H2=(-4.4)-(-55.3)kJmol-1=(-2.2+55.3)kJmol-1=53.1 kJmol-1。根据2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)反应,初始时只是加
18、入了N2O5,同温同体积的情况下,压强之比等于物质的量之比,故可以将压强看成物质的量。若生成的氧气的分压为2.9 kPa,则反应掉的N2O5的分压为22.9 kPa =5.8 kPa,故在反应后N2O5的分压为35.8 kPa-5.8 kPa =30.0 kPa,则根据公式,v=210-330.0 kPamin-1=6.010-2 kPamin-1。升高温度,根据pV=nRT可知,在体积不变的情况下,温度越高,压强越大,而且二氧化氮转化成四氧化二氮的反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,气体的总物质的量增加,也会使体系的压强升高。根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1 kPa,
19、根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8 kPa2=71.6 kPa,氧气是35.8 kPa2=17.9 kPa,总压强应该是71.6 kPa+17.9 kPa=89.5 kPa,平衡后压强减少了89.5 kPa-63.1 kPa=26.4 kPa,所以根据方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4 kPa,二氧化氮对应的压强是71.6 kPa-26.4 kPa2=18.8 kPa,则反应的平衡常数Kp=kPa13.4 kPa。(3)第一步反应快,所以第一步的逆反应速率大于第二步的反应速率,A正确;根据第二步和第三步反应可知中间产物还有NO,B
20、错误;根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效,C正确;第三步反应快,所以第三步反应的活化能较低,D错误。答案:(1)O2(2) 53.130.06.010-2 大于温度升高,体积不变,总压强升高;NO2二聚为放热反应,温度升高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强升高 13.4 (3)A、C考点4化学反应速率与平衡的图象1.(2019济南模拟)在2 L密闭容器中发生反应xA(g)+yB(g)zC(g)。图甲表示200 时容器中A、B、C物质的量随时间的变化关系,图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)n(B)的变化关系。则下列结论正确的是()A.200 时,反
21、应从开始到平衡的平均速率v(B)=0.04 molL-1min-1B.200 时,该反应的平衡常数为25C.当外界条件由200 降到100 时,原平衡一定被破坏,且正、逆反应速率均增大D.由图乙可知,反应xA(g)+yB(g)zC(g)的H0,按化学计量数之比投料时,相同条件下原料转化率最大,产物的体积分数最大,故a=2,D错误。2.(2018全国卷27节选) CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)CH4(g) H
22、=-75 kJmol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H=-394 kJmol-1C(s)+O2(g)CO(g) H=-111 kJmol-1有利于提高CH4平衡转化率的条件是_(填标号)。A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为_mol2L-2。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:由上表判断,催化剂X_Y(填“优于”或“劣于”),理由是_。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,
23、某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是_(填标号)。A.K积、K消均增加B.v积减小、v消增加 C.K积减小、K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=kp(CH4)p(CO2)-0.5 (k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为_。【解析】(1)将题目给出的热化学方程式依次编为序号、,则将 2-就得出催化重整的反应,因此催化重整反应的H=-
24、111 kJmol-1 2+394 kJmol-1+75 kJmol-1=247 kJmol-1。由于此反应为吸热的气体体积增大的反应,因此可以采用升高温度、降低压强的方法提高平衡转化率。CH4(g)和CO2(g)的起始浓度分别为1 molL-1和0.5 molL-1,CO2的转化率为50%,因此转化的CO2浓度为0.5 molL-150%=0.25 molL-1。因此有 CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+ 2H2(g)起始浓度(molL-1) 10.5 0 0转化浓度(molL-1)0.250.25 0.5 0.5平衡浓度(molL-1)0.750.25 0.5 0.5因此反应的平衡
25、常数为K=(2)由于催化剂的活性因积碳反应降低,因此应该使积碳反应尽可能减少或降低其速率,同时使消碳反应尽可能增多或加快其反应速率。根据题目给出的表格可以得出积碳反应的活化能催化剂X催化剂Y,因此催化剂X劣于催化剂Y。积碳反应和消碳反应的H大于0,因此升高温度二者的化学平衡常数均增加,反应的速率均加快。从图中可以看出相同时间时积碳量abc,即生成速率abc,根据速率方程可以得知速率与p(CO2)成反比,因此pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。答案:(1)A(2)劣于相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大A、Dpc(CO2)p
26、b(CO2)pa(CO2)【易错警示】计算化学平衡常数用到的是各物质的平衡浓度,解答时注意将题目给出的物理量转化为物质的量浓度再进行计算。【加固训练】1.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如图所示:已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是()A.550 时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动B.650 时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%C.T 时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动D.925 时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=
27、24.0p总【解析】选B。A项,因容器的体积可变,故充入惰性气体后容器体积变大,混合气体整体被稀释,反应应正向移动, A错误;B项,在此条件下,若设二氧化碳的初始浓度为1,转化浓度为x则: C(s)+CO2(g)2CO(g)初始:10转化:x2x达到平衡时一氧化碳的体积分数为40.0%,则=40.0%,得x=0.25,CO2的转化率为25.0%,B正确;C项,由图象可知T 时,平衡体系中CO2和CO的体积分数相等,则在恒压密闭容器中同时充入等体积的CO2和CO,平衡不移动, C错误;D中,925 时,Kp=,通过计算Kp应等于23.04p总, D错误。2.(2018全国卷28节选)三氯氢硅(S
28、iHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。343 K时反应的平衡转化率=_%。平衡常数 K343 K=_(保留2位小数)。在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是_;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有_、_。比较a、b处反应速率大小:va_vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=v正-v逆=k正-k逆,k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算a处的= _(
29、保留1位小数)。【解析】2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),该反应为吸热反应,343 K时的平衡转化率比323 K时要高,所以=22% 2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g)起始浓度 c 0 0改变浓度 0.22c 0.11c 0.11c平衡浓度 0.78c 0.11c 0.11c平衡常数 K343 K=0.02在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是及时移去产物等;要缩短反应达到平衡的时间,可采取加压 、增大反应物浓度、使用催化剂等加快化学反应速率的措施。应根据温度比较a、b处反应速率大小,a处温度为343K,b处温度为323 K,温度越高反应速率越快,故va大于vb 2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)起始浓度 c0 0改变浓度 0.22c 0.11c 0.11c平衡浓度 0.78c 0.11c 0.11c当反应达到平衡时,v正=v逆,即k正=k逆=0.78,=0.11=a处时结合图象可知:=0.8,=0.1,=0.1a处时,=1.3答案:220.02及时移去产物使用催化剂增大反应物压强(合理即可)大于1.3
