1、专题八化学反应速率与化学平衡高考试题考点一 化学反应速率及其影响因素1.(2013年福建理综,12,6分)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化,当NaHSO3完全消耗即有I2析出,依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3 的反应速率。将浓度均为0.020 molL-1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0 mL混合,记录1055 间溶液变蓝时间,55 时未观察到溶液变蓝,实验结果如图。据图分析,下列判断不正确的是()A.40 之前与40 之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反B.图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等C.图中a点对应
2、的NaHSO3反应速率为5.010-5 molL-1s-1D.温度高于40 时,淀粉不宜用作该实验的指示剂解析:由图像可知,温度低于40 时,随温度升高,溶液变蓝所需的时间缩短,但温度高于40 时情况相反,所以A项正确;因为b、c两点的温度不同,反应速率不可能相同,B项错误;当溶液变蓝时发生反应I+5I-+6H+3I2+3H2O,此时反应6HS+2I6S+2I-+6H+恰好结束,即溶液变蓝时NaHSO3恰好完全反应,v(NaHSO3)= =5.010-5 molL-1s-1,C项正确;温度高于40 ,随着温度升高,淀粉溶液与碘显色的灵敏度降低,因此有温度高于40 时,淀粉不宜作该实验的指示剂,
3、D项正确。答案:B2.(2012年福建理综,12,6分)一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是()A.在050 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等B.溶液酸性越强,R的降解速率越小C.R的起始浓度越小,降解速率越大D.在2025 min之间,pH=10时R的平均降解速率为0.04 molL-1min-1解析:由图像可看出,50 min时,pH=2和pH=7时R均完全降解,A正确;斜率越大,降解速率越大,则pH=2时R的降解速率明显大于pH=7和pH=10时的降解速率,B错误;图像中出现了两个影响速率的条件:反应物起始浓度和pH,因
4、pH不同,不能由图像判断反应物浓度对反应速率的影响,C错误;2025 min之间,pH=10时R的平均降解速率为: =410-6 molL-1min-1,D错误。答案:A3.(双选题)(2012年上海化学,18,4分)为探究锌与稀硫酸的反应速率以v(H2)表示,向反应混合液中加入某些物质,下列判断正确的是()A.加入NH4HSO4固体,v(H2)不变B.加入少量水,v(H2)减小C.加入CH3COONa固体,v(H2)减小D.滴加少量CuSO4溶液,v(H2)减小解析:反应实质为:Zn+2H+Zn2+H2。A项导致溶液中c(H+)增大,v(H2)加快,A项错误;B项导致溶液中c(H+)减小,v
5、(H2)减小,B项正确;C项因发生CH3COO-+H+CH3COOH,导致溶液中c(H+)减小,v(H2)减小,C项正确;D项形成铜锌原电池,v(H2)加快,D项错误。答案:BC4.(双选题)(2011年海南化学,8,4分)对于可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度一定下由H2(g)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21B.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、逆反应速率相等解析:各物质的反应速率之比等于各物质化学计量数之比,H2的消耗速率与HI的生成速率之比为12,A错;
6、该反应进行的净速率是指某一物质的正反应速率与逆反应速率之差,B正确;随反应进行正反应速率在减小,逆反应速率在增大,两者之比逐渐减小,C错;正、逆反应速率相等是平衡建立的特征,D正确。答案:BD5.(2010年福建理综,12,6分)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如图所示,计算反应48 min间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度,结果应是()A.2.5 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-1
7、min-1和3.0 molL-1解析:由图可知,4 min时化合物Bilirubin的浓度为20 molL-1,8 min时其浓度为10 molL-1,因此48 min间的平均反应速率为=2.5 molL-1min-1。随着反应的进行,反应速率逐渐减慢,大致的变化规律是反应每进行4 min,反应速率降低一半,所以当反应进行到16 min时,反应物的浓度降到大约2.5 molL-1。答案:B6.(2012年广东理综,31,16分)碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50 molL-1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL-1 K2S2O8、0.10 molL-1 Na2S2O3等试
8、剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。已知:S2+2I-2S+I2(慢)I2+2S22I-+S4(快)(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的耗尽后,溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色,S2与S2初始的物质的量需满足的关系为:n(S2)n(S2)。(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:实验序号体积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=,理由是 。(3)已知某条件下,浓度c(S2)反应时间t的
9、变化曲线如图所示,若保持其他条件不变,请在坐标图中,分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2)t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。(4)碘也可用作心脏起搏器电源锂碘电池的材料。该电池反应为:2Li(s)+I2(s)2LiI(s)H已知:4Li(s)+O2(g)2Li2O(s)H14LiI(s)+O2(g)2I2(s)+2Li2O(s)H2则电池反应的H=;碘电极作为该电池的极。解析:(1)根据提供的2个反应可知,当S2耗尽后,生成的I2不再被转化为I-,溶液变为蓝色,若要保证能看到蓝色需有I2剩余。所以n(S2)n(S2)21。(2)为确保只有S2浓度一个因素变化,故溶液的总体积V是定值,
10、三次实验的总体积应该是20.0 mL,所以Vx应为2.0。(3)降温会使反应速率减慢,反应所需时间长,加入催化剂会加快反应,反应所需时间短。(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=I2I-发生还原反应,作正极。答案:(1)Na2S2O3231 min;30 、pH=7.0时所用时间15 min,而浓度变化同为0.0108 mol/L,则分解速率依次增大顺序为:ba0该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是()选
11、项xyA温度容器内混合气体的密度BCO的物质的量CO2与CO的物质的量之比CSO2的浓度平衡常数KDMgSO4的质量(忽略体积)CO的转化率解析:温度升高,平衡正向移动,气体总质量增加,容器体积不变,故混合气体的密度增大,A项合理;增大CO的物质的量,平衡正向移动,但CO的转化率降低,所以CO2与CO的物质的量之比减小,B项不合理;增大SO2的浓度,平衡逆向移动,但平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数K不变,C项不合理;因MgSO4为固体,增大MgSO4的质量,平衡不移动,CO的转化率不变,D项不合理。答案:A2.(2013年山东理综,12,4分)对于反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)
12、+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:催化剂不能改变反应的H,其只与反应物始态、生成物终态有关,与反应途径无关,A项错误;反应前后气体分子数不变,改变压强,平衡不移动,B项正确;升高温度,平衡向逆反应方向移动,反应放出的热量减少,C项错误;原电池中化学能主要转化为电能,反应放出的热量减少,D项错误。答案:B3.(2013年北京理综,11,6分)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是()A.B.t 2
13、550100KW/10-141.015.4755.0C.D.c(氨水)/(molL-1)0.10.01pH11.110.6解析:NO2球浸在冷水中颜色变浅,热水中颜色加深,说明2NO2(g)N2O4(g)H10-2.9,说明加水稀释,促进NH3H2O电离,D正确。答案:C4.(2013年重庆理综,7,6分)将E和F加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:E(g)+F(s)2G(g)。忽略固体体积,平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示:压强/Mpa体积分数/%温度/1.02.03.081054.0ab915c75.0d1 000ef83.0b0K(1 000 )K(810 )上述中
14、正确的有()A.4个B.3个C.2个D.1个解析:E(g)+F(s)2G(g)为气体分子数增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,ba54.0,因aab,K(1000 )K(810 ),正确;设开始时E为1 mol,E的转化量为x mol则有E(g)+F(s)2G(g)反应前(mol) 1 0转化量(mol)x 2x平衡后(mol)1-x 2x在915 时,100%=75%,x=0.6则E的转化率为60%,正确;E(g)+F(s)2G(g)为熵增反应,S0,正确。答案:A5.(2013年四川理综,6,6分)在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中,发生反应
15、X(g)+Y(g)2Z(g)Hv(正)C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44D.其他条件不变,再充入0.2 mol Z,平衡时X的体积分数增大解析:反应前2 min,Y的物质的量变化(0.16-0.12)mol,浓度变化为0.004 mol/L,v(Y)=0.004 molL-12 min=0.002 mol/(Lmin),则v(Z)=2v(Y)=0.004 mol/(Lmin),A错误;正反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,v(正)v(逆),B错误;7 min时反应达到平衡,这时c(Z)=0.012 mol/L,c(X)=c(Y)=0.01 mol/L,K=1.44,C正确;反应前后气体
16、体积不变,再充入0.2 mol Z,平衡状态相同,达到平衡后X的体积分数不变,D错误。答案:C6.(双选题)(2013年江苏化学,15,4分)一定条件下存在反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其正反应放热。现有三个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换) 密闭容器、,在中充入1 mol CO和1 mol H2O,在中充入1 mol CO2 和1 mol H2,在中充入2 mol CO 和2 mol H2O,700 条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是()A.容器、中正反应速率相同B.容器、中反应的平衡常数相同C.容器中CO 的物质的量比容器中的多D.容器中CO 的
17、转化率与容器中CO2 的转化率之和小于1解析:因反应是在恒容绝热密闭容器中进行的,容器中反应正向进行,放出热量,容器中反应逆向进行,吸收热量,平衡时两个容器中反应温度不同,则、中正反应速率不相同,A错。容器中加入反应物的量比容器中多,由于该反应为放热反应,中放出热量比多,中反应正向进行的程度比小,因此容器中反应的化学平衡常数比小,B错。中反应正向进行,放出热量,中反应逆向进行,吸收热量,由于容器均为绝热容器,结合化学平衡移动原理,温度对化学平衡的影响可知和中反应进行的程度均较小,则C、D均正确。答案:CD7.(2012年安徽理综,9,6分)一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:SO
18、2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l)H0若反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关说法正确的是()A.平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变B.平衡时,其他条件不变,分离出硫,正反应速率加快C.平衡时,其他条件不变,升高温度可提高SO2的转化率D.其他条件不变,使用不同催化剂,该反应的平衡常数不变解析:因该反应是气体体积缩小的反应,故随着反应的进行,容器内压强逐渐变小,A错误;平衡时分离出硫,因反应物SO2和CO浓度不变,正反应速率不变,B错误;正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,SO2转化率降低,C错误;因平衡常数只与温度有关,使用催化剂平衡常数不变,D正确。答案:D8.(20
19、12年四川理综,12,6分)在体积恒定的密闭容器中,一定量的SO2与1.100 mol O2在催化剂作用下加热到600 发生反应:2SO2+O22SO3H0。当气体的物质的量减少0.315 mol时反应达到平衡,在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%,下列有关叙述正确的是()A.当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡B.降低温度,正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大C.将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中,得到沉淀的质量为161.980 gD.达到平衡时,SO2的转化率为90%解析:SO3的生成速率与SO2的消耗速率都表示正反应,两者始终相等,与平衡无关,A错;该反
20、应是放热反应,降低温度,利于正反应进行,正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度小,B错;根据题中方程式,反应达到平衡时减少的气体物质的量等于反应的O2物质的量,则生成SO3:0.63 mol;SO2与BaCl2不反应,0.63 mol SO3可生成BaSO4:0.63 mol233 gmol-1=146.79 g,C错;根据气体压强比等于气体物质的量之比,原有气体物质的量为0.315 mol(1-82.5%)=1.8 mol,有SO2 0.7 mol,转化SO2:0.315 mol2=0.63 mol,SO2转化率为:0.63 mol0.7 mol100%=90%,D正确。答案:D9.(201
21、2年重庆理综,13,6分)在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:a(g)+b(g)2c(g)H10进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所作的功),下列叙述错误的是()A.等压时,通入惰性气体,c的物质的量不变B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大解析:A.等压条件下,通入惰性气体,反应体系的压强减小,第个反应平衡逆向移动,放出热量,温度升高,导致第个反应逆向移动,c的物质的量减少。B.等压时,通入z气体,第个反应逆向移动,使温度升高。C.等容时,通入惰性气体,反应体系中各物质浓度不变,反应速率不变。D
22、.等容时,通入z气体,平衡逆向移动,y的浓度增大。答案:A10.(2011年安徽理综,9,6分)电镀废液中Cr2可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):Cr2(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)2PbCrO4(s)+2H+(aq)H0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:H0,正反应放热温度升高,平衡左移,故K减小,A对;pH增大,c(H+)减小,平衡右移,Cr2转化率增大,B错;温度升高,正、逆反应速率都增大,C错;Pb2+物质的量浓度增大,平衡右移,Cr2物质的量减小,D错。答案:A11.(2011年重庆理综,10,6分)一定条件下,下列反应中水蒸气
23、含量随反应时间的变化趋势符合题图的是()A.CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)H0C.CH3CH2OH(g)CH2CH2(g)+H2O(g)H0D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g)2C6H5CHCH2(g)+2H2O(g)HT1(T2时的反应速率快),而平衡时T2水蒸气含量低,表明正反应为放热反应,Hp2(p1时的反应速率快),且平衡时p1条件下水蒸气含量高,表明正反应是一个气体体积减小的反应,综合以上,选项A符合。答案:A12.(2011年福建理综,12,6分)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)+P
24、b2+(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H0D.25 时,该反应的平衡常数K=2.2解析:金属铅是固体,固体浓度可认为是常数,其量的改变不影响平衡,A项错误;加入Sn(NO3)2后c(Sn2+)增大,平衡左移,c(Pb2+)增大,B项错误;升高温度,c(Pb2+)增大,说明平衡向左移动,是放热反应,H0。当反应达到平衡时,下列措施:升温恒容通入惰性气
25、体增加CO浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是()A.B.C.D.解析:能提高反应物转化率的方法是在不改变该反应物起始量的条件下使化学平衡向正方向移动,升温向吸热方向即正方向移动,恒容通入惰性气体,各组分浓度不变,平衡不移动,增加CO浓度使平衡逆向移动,减压使平衡正向移动,催化剂不影响平衡,恒压通入惰性气体,参与反应的各组分分压减小,平衡正向移动,故符合题意。答案:B14.(2010年北京理综,12,6分)某温度下,H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如下表所示。
26、起始浓度甲乙丙c(H2)/molL-10.0100.0200.020c(CO2)/molL-10.0100.0100.020下列判断不正确的是()A.平衡时,乙中CO2的转化率大于60%B.平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60%C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.012 molL-1D.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢解析:三段法:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) 0.0100.010 0 0 x x x x 0.010-x0.010-x x x K=,所以x=0.006,甲中H2的转化率为60%,CO2的转化率也为60%,乙相当于在甲的基础上又
27、充入了H2,CO2的转化率增大,A正确;丙相当于在甲的基础上加压,使容器体积缩小一半,平衡不移动,丙中CO2的浓度是甲中CO2浓度的2倍,甲平衡时CO2浓度为0.004 molL-1,丙平衡时CO2浓度为0.008 molL-1,B正确、C错误;D项,温度相同,丙中反应物浓度最大,甲中最小,故丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢。答案:C15.(2013年新课标全国理综,28,15分)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:甲醇合成反应:()CO(g)+2H2(g)CH3OH (g)H1
28、=-90.1 kJmol-1()CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2=-49.0 kJmol-1水煤气变换反应:()CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H3=-41.1 kJmol-1二甲醚合成反应:()2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H4=-24.5 kJmol-1回答下列问题:(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是 (以化学方程式表示)。(2)分析二甲醚合成反应()对于CO转化率的影响 。(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为
29、。根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响 。(4)有研究者在催化剂(含CuZnAlO和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是 。(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW hkg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生个电子的电量;该电池的理论输出电压为1.20 V,能量密度E= (列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kWh=3.6106 J)。解析:(1)工业上从铝土矿提
30、纯氧化铝的方法是:用氢氧化钠溶解铝土矿,然后过滤,往滤液中通入过量CO2,得到氢氧化铝,然后高温煅烧氢氧化铝,即可得到高纯度的氧化铝。(2)合成二甲醚消耗甲醇,对于CO参与的反应()、()相当于减小生成物的浓度,有利于平衡向右移动,使CO转化率提高。(3)根据盖斯定律,将()+()+()+()即可得到:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-204.7 kJmol-1。当增加压强时,平衡右移。(4)合成二甲醚的反应是放热的,因此升温平衡向左移,CO的转化率降低。(5)因为构成燃料电池,则电池反应式为:CH3OCH3+3O22CO2+3H2O负极反应式为:O2+4H+2
31、H2O推出正极反应式:-3CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+输出电能=1.20 V1296 500 Cmol-1(3.6106 J/kWh)8.39 kWh,则E=8.39 kWhkg-1。答案:(1)Al2O3+2NaOH+3H2O2NaAl(OH)4、NaAl(OH)4+CO2Al(OH)3+NaHCO3、2Al(OH)3Al2O3+3H2O(2)消耗甲醇,促进甲醇合成反应()平衡右移,CO转化率增大;生成的H2O,通过水煤气变换反应()消耗部分CO(3)2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-204.7 kJmol-1平衡右移,反应速率增大,反
32、应物量减少,生成物量增加(4)反应放热,温度升高,平衡左移(5)CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+12(3.6106 JkW-1h-1)8.39 kWhkg-116.(2011年浙江理综,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固体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)2NH3(g)+CO2(g)实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:温度/15.020.025.030.035.0平衡总压强/kPa5
33、.78.312.017.124.0平衡气体总浓度/molL-12.410-33.410-34.810-36.810-39.410-3可以判断该分解反应已经达到平衡的是。A.2v(NH3)=v(CO2)B.密闭容器中总压强不变C.密闭容器中混合气体的密度不变D.密闭容器中氨气的体积分数不变根据表中数据,列式计算25.0 时的分解平衡常数: ;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25.0 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”“减少”或“不变”)。氨基甲酸铵分解反应的焓变H0(填“”“=”或“”“=”或“0;由固体生成气体,混乱度增加,所以S
34、0。(2)由图中数据知c0=2.2 molL-1,c6=1.9 molL-1,所以v=0.05 molL-1min-1。比较15.0 和25.0 两条曲线的斜率即可。起始浓度,c(15.0 )c(25.0 ),但斜率25.0 大于15.0 ,故温度越高反应速率越快。答案:(1)BCK=c2(NH3)c(CO2)=(c)2(c)=(4.810-3 molL-1)31.610-8(molL-1)3增加(2)0.05 molL-1min-125.0 时反应物初始浓度较小,但06 min的平均反应速率(曲线斜率)仍比15.0 时的大17.(2010年山东理综,28,14分)硫碘循环分解水制氢主要涉及下
35、列反应:SO2+2H2O+I2H2SO4+2HI2HIH2+I22H2SO42SO2+O2+2H2O(1)分析上述反应,下列判断正确的是。a.反应易在常温下进行b.反应中SO2氧化性比HI强c.循环过程中需补充H2Od.循环过程产生1 mol O2的同时产生1 mol H2(2)一定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生反应,H2物质的量随时间的变化如图所示。02 min内的平均反应速率v(HI)= 。该温度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K=。相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则是原来的2倍。a.平衡常数 b.HI的平衡浓度c.达到平
36、衡的时间d.平衡时H2的体积分数(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡移动(填“向左”“向右”或“不”);若加入少量下列试剂中的,产生H2的速率将增大。a.NaNO3b.CuSO4c.Na2SO4d.NaHSO3(4)以H2为燃料可制作氢氧燃料电池。已知2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-572 kJmol-1某氢氧燃料电池释放228.8 kJ电能时,生成1 mol液态水,该电池的能量转化率为。解析:(1)H2SO4常温下很稳定,不易分解,a错;反应中SO2为还原剂,HI为还原产物,所以还原性SO2强于HI,b错;由(+)2+得:2H2O2H2+O2,反应过程中消
37、耗水,生成H2与O2,所以c对,d错。(2)v(H2)= =0.05 molL-1min-1,则v(HI)=2v(H2)=0.1 molL-1min-1。2HI(g)H2(g)+I2(g)初始浓度(mol/L)1 0 0浓度变化(mol/L)0.2 0.1 0.1平衡浓度(mol/L)0.8 0.1 0.1则H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数:K=64。温度不变,若加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,相当于加压,但又该反应前后体积不变,所以平衡不移动,则各物质的物质的量、平衡浓度为原来的2倍,所以H2体积分数不变,平衡常数(只与温度有关)不变,因浓度增大了,反应速率也加快,达到平衡
38、时间缩短,选b。(3)Zn与稀H2SO4反应,c(H+)减小,水的电离平衡右移;若加入NaNO3,Zn与H+、N反应将不再产生H2,而是产生NO;若加入CuSO4,Zn置换出Cu从而构成CuZn原电池,加快反应速率;加Na2SO4无影响;若加NaHSO3,电离出的HS会结合H+生成H2SO3,降低H+浓度,减慢反应速率。(4)据氢气燃烧的热化学方程式,生成1 mol液态水时放出的热量为=286 kJ,所以能量转化率为100%=80%。答案:(1)c(2)0.1 molL-1min-164b(3)向右b(4)80%考点三 化学平衡常数与化学平衡图像1.(2011年北京理综,12,6分)已知反应:
39、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(Yt)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20 min末,CH3COCH3的1C.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:对仅有温度发生变化的条件下,b先达到平衡,则b代表20 下CH3COCH3的Y-t曲线,a代表0 时的曲线,A错;因为温度越高反应速率越快,可知v(0 )0若1 mol空气中含0.8 mol N
40、2和0.2 mol O2,1 300 时在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为810-4 mol。计算该温度下的平衡常数K=。汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是 。汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)2C(s)+O2(g)已知该反应的H0,简述该设想能否实现的依据: 。目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学反应方程式为 。解析:(1)N水解使溶液呈酸性,根据电荷守恒得:c(H+)+c(K+)+c(Na+)+c(N)=2c(S)+c(N)+c(Cl-),代入表中各离子的浓度值得c(H+)=110-4 molL-1
41、,所以pH=4。(2)根据盖斯定律,由第二个热化学方程式减去第一个热化学方程式得:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=+131.3 kJmol-1。SO2是酸性氧化物,能被Ca(OH)2吸收,a正确;亚硫酸酸性强于碳酸,SO2能与碳酸钠反应,生成Na2SO3或NaHSO3,同时生成CO2,b正确;SO2与CaCl2、NaHSO3不反应,c、d错误。(3)设容器的体积为1 L,各组分的平衡浓度分别是:c(N2)=(0.8-410-4) molL-10.8 molL-1,c(O2)=(0.2-410-4) molL-10.2 molL-1,c(NO)=810-4 molL-1,则K=4
42、.010-6。温度升高,上述反应正向进行,并且反应速率加快,所以单位时间内生成的NO的量增加。该反应为熵减小的反应,即S0可知该反应在任何温度下均不能自发进行。CO和NO反应生成无污染的气体只能为N2和CO2,所以反应为2CO+2NO2CO2+N2。答案:(1)酸性4(2)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=+131.3 kJmol-1a、b(3)410-6温度升高,反应速率加快,平衡右移该反应是焓增、熵减的反应,任何温度下均不自发进行2CO+2NO2CO2+N25.(2013年浙江理综,27,14分)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(N
43、H4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:反应:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq)H1反应:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq)H2反应:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)H3请回答下列问题:(1)H3与H1、H2之间的关系是:H3= 。(2)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3
44、、T4、T5下,保持其他初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,得到趋势图(见图1)。则:H30(填“”、“=”或“”)。 在T1T2及T4T5二个温度区间,容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势,其原因是 。反应在温度为T1时,溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t1时,将该反应体系温度迅速上升到T2,并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。(3)利用反应捕获CO2,在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下,提高CO2吸收量的措施有 (写出2个)。(4)下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是 。A.NH4Cl B.Na2
45、CO3C.HOCH2CH2OHD.HOCH2CH2NH2解析:(1)根据盖斯定律,把反应2-反应,即得反应,所以H3=2H2-H1。(2)由图1知,在T3前,反应未达平衡状态,到达T3后才达平衡状态,而T3后随温度升高,CO2的浓度变大,所以温度升高,平衡逆向移动,所以正向反应放热,H30。在T1T2区间,此时反应未达平衡状态,所以随着反应的进行,CO2浓度降低,而在T4T5区间,反应已达平衡,由于该反应正向放热,此时随温度升高,平衡逆向移动,则CO2浓度升高。由图2的曲线可知,t1时反应在T1温度下已达平衡,若此时迅速升温到T2,则平衡将逆向移动,由于(NH4)2CO3溶液的碱性比NH4HC
46、O3溶液的碱性强,所以pH增大,但无论平衡怎样移动,都不会将最初放入的(NH4)2CO3全部反应掉,所以其pH低于最初反应物全部是(NH4)2CO3时的pH。(3)提高CO2的吸收量,即要求反应平衡正向移动,该反应正向放热,所以可以采取降温或增加CO2浓度的方式。(4)可作为CO2的捕获剂的即是可以吸收CO2气体的物质,由于CO2是酸性气体,故可采用碱性物质吸收,B、D均可。答案:(1)2H2-H1(2)0()反应()的平衡常数表达式K=,若K=1,向某恒容容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化率为。(2)如图所示,反应()在石英真空管中进行,先在温度为T2
47、的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体,则温度T1T2(填“”、“0,所以T2温度较高,在T1端可逆反应逆向移动,T1温度较低,T1T2,平衡移动提纯TaS2的同时,I2(g)得到恢复,在体系中循环使用。(3)用碘水滴定含H2SO3的溶液,可用淀粉指示剂,淀粉由无色变蓝色,表明H2SO3完全反应,I2+H2SO3+H2O4H+S+2I-。(4)H2SO3的电离常数表达式为Ka=,HS水解反应为HS+H2OH2SO3+OH-,水解常数Kh= molL-1=110-12 molL-1,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,HS被氧化为H
48、2SO4,即c(HS) 减小,c(H+)增大导致c(OH-)减小,Kh=中Kh不变,故=增大。答案:(1) 66.7%(2)I2(3)淀粉I2+H2SO3+H2O4H+S+2I-(4)110-12增大8.(2012年山东理综,29,16分)偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)()(1)反应()中氧化剂是。(2)火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:N2O4(g)2NO2(g)()当温度升高时,气体颜色变深,则反应()为(填“吸热”或“放热”)反应。(3)一定温度下,反应()的焓变为H。现
49、将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是。若在相同温度下,上述反应改在体积为1 L的恒容密闭容器中进行,平衡常数(填“增大”、“不变”或“减小”),反应3 s后NO2的物质的量为0.6 mol,则03 s内的平均反应速率v(N2O4)= molL-1s-1。(4)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25 时,将a mol NH4NO3溶于水,溶液显酸性,原因是 (用离子方程式表示)。向该溶液滴加b L氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将(填“正向”、“不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的浓度为 molL-1。(NH3H2O 的电离平衡常
50、数取Kb=210-5 molL-1)解析:(1)中,观察反应()中元素化合价变化可知:N2O4中N元素为+4价,在生成物N2中N为0价,故N2O4作氧化剂。(2)中,因为温度升高时,气体颜色加深,说明平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应。(3)中,该反应由正方向开始进行,气体分子数逐渐增大,而体系保持压强不变(恒压容器),则必然容器体积增大。图a中,气体密度不再改变时,说明容器体积不再增大,则达到平衡状态;图b中,焓变H不随平衡移动而改变;图c中,开始时充入1 mol N2O4,则应是v(N2O4)最大,v(NO2)=0,c错误;图d中,当N2O4的转化率不再改变时,一定达到平衡状态,d正
51、确。化学平衡常数只与温度有关,故温度不变,化学平衡常数不变。v(N2O4)= =0.1 molL-1s-1。(4)中,由于N 的水解使得NH4NO3溶液显酸性:N+H2ONH3H2O+H+。滴加氨水过程中,相当于增大溶液中NH3H2O浓度,抑制N水解,N的水解对水的电离起促进作用,N水解程度减小,对水的电离的促进作用也减弱,使水的电离平衡逆向移动。因为溶液呈中性,所以c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,根据电荷守恒,则c(N)=c(N)=molL-1,Kb=210-5molL-1=则c(NH3H2O)=10-2 molL-1= molL-1。答案:(1)N2O4(2)吸热(3)a、d
52、不变0.1(4)N+H2ONH3H2O+H+逆向9.(2011年大纲全国理综,28,15分)反应aA(g)+bB(g)cC(g)(H”、“v(A)v(A)。(3)根据(B)=100%计算知最小的是(B),其值为19%。(4)由图示可知,由第一次平衡到第二次平衡,A、B的浓度减小,而C的浓度从0逐渐增大,说明从反应体系中移出了产物C,平衡正向移动。(5)由图示可知,由,A、B的浓度减小,而C的浓度增大,所以平衡是正向移动的,由于正反应放热,故是降温过程,即T2T3。(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,即各物质的浓度都减半,压强减小,平衡逆向移动,故再次平衡后,0.25 molL-1c(
53、A)0.50 molL-1,0.75 molL-1c(B)1.5 molL-1,0c(C)v(A)v(A)(3)(B)19%(0.19)(4)向正反应方向(或右移)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(6)10.(2011年广东理综,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(,)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示。(1)在030小时内,CH4的平均生成速率v、v、v从大到小的顺序为; 反应开始后的12小时内,在第种催化剂作用下,收集的CH4最多。(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚
54、焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。该反应H=+206 kJmol-1。在坐标图中画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密闭反应器,某温度下反应达平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10 mol,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=-802 kJmol-1。写出由CO2生成CO的热化学方程式: 。解析:(1)由图可以看出030小时内生成CH4的量的关系为,故vvv。12小时内由图可以看出收集的CH4
55、最多。(2)设起始CH4、H2O的物质的量浓度均为x molL-1,CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)x x 00 0.10 0.10 0.10 0.30 x-0.10 x-0.100.10 0.30 K=平=27解得x=0.11,转化率=100%91%(或0.91)。(3)由盖斯定律得:CO2(g)+3H2O(g)CO(g)+3H2(g)+2O2(g)H=+1 008 kJmol-1答案:(1)vvv(2)91%(或0.91)(3)CO2(g)+3H2O(g)CO(g)+3H2(g)+2O2(g)H=+1 008 kJmol-1模拟试题考点一 化学反应速率及其影响因素1.(2
56、013四川乐山质检)可逆反应:A+3B2C+2D(各物质均为气体)在不同情况下测得有下列4 种反应速率,其中反应最快的是( )A.vD=0.4 mol/(Ls)B.vC=0.5 mol/(Ls)C.vB=0.6 mol/(Ls)D.vA=0.15 mol/(Ls)解析:根据速率之比等于方程式中各系数之比,B项正确。答案:B2.(2013山东枣庄一中模拟)将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生反应:2A(g)+B(g)2C(g),经2 s后测得C的浓度为0.6 molL-1,下列几种说法中正确的是()A.用物质A表示反应的平均速率为0.3 molL-1s-
57、1B.用物质B表示反应的平均速率为0.3 molL-1s-1C.2 s时物质A的转化率为70%D.2 s时物质B的浓度为0.3 molL-1解析: 2A(g)+B(g)2C(g)起始浓度:2 molL-1 1 molL-10变化浓度:0.6 molL-10.3 molL-10.6 molL-12s时浓度:1.4 molL-10.7 molL-10.6 molL-1v(A)=0.3 molL-1s-1,A项正确;根据速率之比等于方程式系数比则v(B)=0.15 molL-1s-1,B项错误;(A)=100%=30%,C项错误;2 s时物质B的浓度为0.7 molL-1,D项错误。答案:A3.(2
58、013广东茂名质检)一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的量随时间变化的曲线如图所示:(1)从反应开始到10 s时,用Z表示的反应速率为,X的物质的量浓度减少了,Y的转化率为。(2)该反应的化学方程式为 。(3)10 s后的某一时刻(t1)改变了外界条件,其速率随时间的变化图像如图所示:则下列说法符合该图像的是。A.t1时刻,增大了X的浓度B.t1时刻,升高了体系温度C.t1时刻,缩小了容器体积D.t1时刻,使用了催化剂解析:(1)分析图像知:v(Z)= =0.079 molL-1s-1,c(X)= =0.395 molL-1,Y的转化率(Y)=100%=79%。(2)由各物质
59、转化的量:X为0.79 mol,Y为0.79 mol,Z为1.58 mol可知方程式中各物质的化学计量数之比为112,则化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)。(3)由图像可知,外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率,A、B错误。该反应为反应前后气体体积不变的反应,缩小容器体积或增大压强,均可同等程度地增大正、逆反应速率,C正确。D使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率,D正确。答案:(1)0.079 molL-1s-10.395 molL-179.0%(2)X(g)+Y(g)2Z(g)(3)CD考点二 化学平衡及其影响
60、因素4.(2013天津新华中学测试)在恒温下的密闭容器中,有可逆反应:2NO2N2O4,下列不能说明反应达到了平衡状态的是 ()A.N2O4生成速率与N2O4分解速率相等时B.混合气体平均相对分子质量保持不变时C.NO2的分子数与N2O4分子数比为21时D.体系颜色不再发生改变时解析:判断反应是否达到平衡,最根本的方法是,证明正、逆反应速率相等,所用的标志一定随着反应的进行始终在改变,当变量不变了,就说明达到了平衡,C项不能用各物质的浓度比和分子个数比判断达平衡。答案:C5.(2013安徽蚌埠模拟)利用反应:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)H =+746.8 kJmol-1
61、,可净化汽车尾气,如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施是 ( )A.降低温度B.增大压强同时加催化剂C.升高温度同时充入N2D.及时将CO2和N2从反应体系中移走解析:降低温度,反应速率减慢,且平衡左移,NO转化率降低,A错;由平衡移动原理知,增大压强平衡右移,NO转化率增大,反应速率加快,加催化剂反应速率也加快,B选项正确;升高温度平衡右移,但是同时充入N2平衡左移,无法确定最终平衡向哪个方向移动;及时将CO2和N2从反应体系中移走,平衡右移,NO的转化率增大,但是反应的速率减小。答案:B6.(2013广东梅州质检)水煤气是一种高效气体燃料,其主要成分是CO和H2,可用水蒸气
62、通过炽热的碳制得:C (s)+H2O(g)CO (g)+H2 (g)H=+131 kJmol-1(1)T温度下,四个容器中均进行着上述反应,各容器中碳足量,其他物质的物质的量浓度及正、逆反应速率关系如下表所示。请填写表中相应的空格。容器编号c(H2O)/molL-1c(CO)/molL-1c(H2)/molL-1v正、v逆比较0.060.600.10v正=v逆0.060.500.400.120.400.80v正0,给合成甲醇反应体系中通入少量CO则平衡 移动,减小压强则平衡移动,降低温度则平衡移动(填“向左”、“向右”或“不”)。解析:(1)根据可知,K=1.00,中Q=K,所以反应向逆反应方
63、向移动,即正反应速率小于逆反应速率。在中反应处于平衡状态,设c(H2)=a molL-1,则=1.00,解得a=0.40。(2)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)起始量(mol) 1.0转化量(mol) x x x平衡量(mol) 1.0-xx x所以有1.0-x+x+x=1.251.0解得x=0.25所以转化率是100%=25%碳是固体,所以增加碳的质量,平衡不移动,水蒸气的转化率不变。(3)增加CO的浓度,平衡向正反应方向移动。因为反应是体积减小的、吸热的可逆反应,所以降低压强或降低温度平衡都向逆反应方向移动。答案:(1)v正0;平衡移动关系如图所示。下列说法正确的是()A.p1
64、p2,纵坐标指C的质量分数C.p1p2,纵坐标指A的转化率D.p1p2,纵坐标指混合气体的平均摩尔质量解析:因为正反应是吸热的、体积减小的可逆反应,根据图像可知,随着温度的升高,纵坐标表示的量是逐渐增大的,由于升高温度,平衡向正反应方向移动,所以A不正确。当温度相同时,压强越大,平衡越有利于向正反应方向移动,所以根据图像可知,B正确,C、D都是错误的,答案选B。答案:B8.(2013河南信阳模拟)用来表示可逆反应:2A(g)+B(g)2C(g)H0 的正确图像是下图中的()解析:A项,根据先拐先平者大的原则,应该500 的先拐,所以错误;B项,升高温度正、逆反应速率均加快,所以错误;C项,随着
65、压强增大,正、逆反应速率加快,平衡正向移动,所以正确;D项,温度升高平衡逆向移动,A的转化率降低,500 应该在100 线之下,所以错误。答案:C9.(2012深圳测试)一定温度下在体积为5 L的密闭容器中发生可逆反应。()若某可逆反应的化学平衡常数表达式为:K=(1)写出该反应的化学方程式: ;(2)能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是(填选项编号)。A.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化B.v正(H2O)=v逆(H2)C.容器中气体的密度不随时间而变化D.容器中总质量不随时间而变化E.消耗n mol H2的同时消耗n mol CO()若该密闭容器中加入的是2 mol Fe(s)
66、与1 mol H2O(g),t1秒时,H2的物质的量为0.20 mol,到第t2秒时恰好达到平衡,此时H2的物质的量为0.35 mol。(1)t1t2这段时间内的化学反应速率v(H2)=。(2)若继续加入2 mol Fe(s),则平衡移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),继续通入1 mol H2O(g),再次达到平衡后,H2物质的量为 mol。(3)该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图。t1时改变了某种条件,改变的条件可能是、(填写2项)。解析:()(1)根据化学平衡常数的定义,找出反应物、生成物以及系数,写出方程式C(s)+H2O(g)CO(g)+H2 (g)。(2)由于C
67、是固体,因此随着反应的进行,容器中气体的平均相对分子质量随着时间而变化,A正确; v正(H2O)=v逆(H2),说明正、逆反应速率相等,B对;由于C是固体,因此随着反应的进行,容器中气体的质量随着时间而变化,而体积不变,因此密度随时间而变化,而总质量一直不发生变化,所以C可作为判断平衡的标志,而D不能。消耗n mol H2的同时消耗n mol CO均为逆反应速率,不能判断该反应一定达到化学平衡状态。()(1)v(H2)=(0.35-0.20) mol/5 L(t2-t1)=0.03/(t2-t1) molL-1s-1。(2)Fe为固体,加入2 mol Fe,则平衡不移动。再通入1 mol H2
68、O(g),相当于在原来通入1 mol H2O(g)的基础上浓度加倍,相当于加压,但由于该反应前后气体体积不变,所以相对于通入1 mol H2O(g)时处于相同的平衡状态,但各物质的浓度是原来的2倍,所以n(H2)=0.7 mol。(3)使用催化剂、增大H2的浓度均可提高逆反应速率。答案: ()(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2 (g)(2)A、B、C()(1)0.03/(t2-t1)molL-1s-1(2)不0.7(3)使用了催化剂增大了H2的浓度综合演练10.(2013安徽合肥质检)在一定条件下,将PCl3(g)和Cl2(g)充入体积不变的2 L密闭容器中发生下述反应:PCl3(g
69、)+Cl2(g)PCl5(g),5 min末达到平衡,有关数据如表。PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)初始浓度(molL-1)2.01.00平衡浓度(molL-1)c1c20.4下列判断不正确的是()A.若升高温度,反应的平衡常数减小,则正反应为吸热B.反应5 min内,v(PCl3)=0.08 molL-1min-1C.当容器中Cl2为1.2 mol时,可逆反应达到平衡状态D.平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,在相同条件下再达平衡时,c(PCl5)0,测得容器中CO2的物质的量随时间t的变化关系如图所示。 (1)该反应的S0(填“”、“”、“”或“=”)。解析
70、:(1)根据方程式可知,该反应是熵值增加的,由于反应是吸热反应,根据G=H-TS,要使该反应自发进行,G0,则需要在高温下。(2)平衡时CO2的物质的量是0.76 mol,则消耗CO2是(2-0.76) mol=1.24 mol,所以生成CO是2.48 mol,因此CO2和CO的浓度分别是0.38 mol/L和1.24 mol/L,所以K=c2(CO)/c(CO2)=1.242/0.384.0。(3)增大CO2的浓度,则平衡向正反应方向移动,但CO2的转化率降低。(4)由于CO2的浓度增大,所以反应速率加快,达到平衡的时间减少。设消耗CO2 x mol,则生成CO为2x mol,所以有K=c2
71、(CO)/c(CO2)=x2/(2-0.5x)=4.0,解得x=2 mol,据此可画出示意图。(5)由于此时c2(CO)/c(CO2)=22/2=2较高(2)K=c2(CO)/c(CO2)=1.242/0.384.0(3)减小(4)(5)12.(2013重庆高三模拟)2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。据此判断:该反应的H0(填“”或“S2,在上
72、图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是(填代号)。(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H1=-867 kJ/mol2NO2(g)N2O4(g)H2=-56.9 kJ/mol写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式: 。将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。如
73、图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为 。解析:(1)温度越高反应速率越大,催化剂接触面积越大反应速率越大,反应到达平衡的时间越短。a.反应达到平衡状态时,各物质的反应速率不再变化,故错误。b.该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,相当于升高温度,当温度不变时,化学平衡常数不变,故正确。c.二氧化碳和一氧化氮的物质的量相等时,该反应不一定达到平衡状态,故错误。d.反应达到平衡状态时,各物质的质量分数不再发生变化,故正确。(2)将第一个方程式减第二个方程式得:CH4(g)+N2O4(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-810.1 kJ/mol。催化剂b表面上二氧化碳得电子和氢离子反应生成甲酸,所以发生的电极反应式为:CO2+2H+2e-HCOOH。答案:(1)0.025 mol/(Ls)bd(2)CH4(g)+N2O4(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-810.1 kJ/molCO2+2H+2e-HCOOH