2021高考化学湖南版一轮精练：专题8　化学反应速率与化学平衡 WORD版含解析.docx

1、专题8化学反应速率与化学平衡备考篇 提纲挈领【考情探究】课标解读考点化学反应速率化学平衡化学反应进行的方向化学平衡的相关计算解读1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法2.了解反应活化能的概念,了解催化剂的重要作用3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响,能用相关理论解释其一般规律1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立2.掌握化学平衡的特征3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律4.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用1.能正确计算化学反应的转化率()2.了解化学平衡常数(K)的含义,能

2、利用化学平衡常数进行相关计算考情分析本专题是历年高考命题的热点内容,命题形式包含选择题、填空题,并以定性、定量相结合的方式联系生产实际进行考查。考查内容主要包括化学反应速率计算及影响因素、影响化学平衡的因素及规律、平衡状态的判断、平衡常数和转化率的计算等,同时渗透对计算能力、数形结合能力、语言组织能力等的考查备考指导本专题是证据推理与模型认知素养、变化观念与平衡思想素养的基本载体。备考时要将知识问题化,在实际问题解决过程中掌握化学反应速率与化学平衡的相关知识【真题探秘】基础篇 固本夯基【基础集训】考点一化学反应速率1.(2020届湖南天壹联盟入学考,14)下列实验操作、现象和结论都正确且有相关

3、性的是()选项操作现象结论A将10 mL 0.1 molL-1 KI溶液和2 mL 0.1 molL-1 FeCl3溶液混合,在混合液中滴加KSCN溶液溶液变红色Fe3+和I-反应生成I2和Fe2+的反应是可逆反应B常温下,将两块形状相近的铝片分别插入稀硫酸、浓硫酸中浓硫酸中产生气泡较快其他条件相同时,反应物浓度越大,反应越快C分别向含有10 mL过氧化氢溶液的两支试管中加入1 g MnO2、1 g Fe2O3粉末加入MnO2的一组产生气泡较快MnO2对过氧化氢分解的催化效率高于Fe2O3D用注射器吸入NO2,封堵针尖处,将注射器压缩为原来的一半气体颜色比起始时浅加压后,NO2转变为无色的N2

4、O4答案A2.(2019湖北部分重点中学起点考试,10)工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成固态半导体材料氮化镓(GaN)的同时有氢气生成。反应中,每生成3 mol H2放出30.8 kJ的热量。在恒温恒容密闭体系内进行上述反应,下列有关表达正确的是()A.图像中如果纵轴为正反应速率,则t时刻改变的条件可以为升温或加压B.图像中纵轴可以为镓的转化率C.图像中纵轴可以为化学反应速率D.图像中纵轴可以为体系内混合气体的平均相对分子质量答案A3.(2018福建厦门质检,7)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H=-198 kJmol-1,在V2O5存在时,该反应的机理为V2O5+SO2 2V

5、O2+SO3(快)、4VO2+O2 2V2O5(慢)。下列说法中正确的是()A.反应速率主要取决于V2O5的质量B.VO2是该反应的催化剂C.逆反应的活化能大于198 kJmol-1D.增大SO2的浓度可显著提高反应速率答案C考点二化学平衡化学反应进行的方向4.(2020届湖南雅礼中学月考三,10)用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl,利用下列反应可实现氯的循环利用:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)H=-115.6 kJmol-1。恒温恒容的密闭容器中,充入一定量的反应物发生上述反应,能充分说明该反应达到化学平衡状态的是()A.气体的质量不再改变B.氯化氢的

6、转化率不再改变C.断开4 mol HCl键的同时生成4 mol HO键D.n(HCl)n(O2)n(Cl2)n(H2O)=4122答案B5.(2019安徽定远重点中学月考,11)在密闭容器中,反应X2(g)+Y2(g)2XY(g)H0,达到甲平衡。在仅改变某一条件后,达到乙平衡,对此过程的分析正确的是()A.图是升高温度的变化情况B.图是扩大容器体积的变化情况C.图是增大压强的变化情况D.图是升高温度的变化情况答案A6.(2018河北衡水中学大联考,24)S2Cl2和SCl2均为重要的化工原料。已知:.S2(l)+Cl2(g) S2Cl2(g)H1;.S2Cl2(g)+Cl2(g) 2SCl2

7、(g)H2;.相关化学键的键能如下表所示:化学键SSSClClCl键能/kJmol-1abc请回答下列问题:(1)SCl2的结构式为。(2)若反应正反应的活化能E1=d kJmol-1,则逆反应的活化能E2=kJmol-1(用含a、b、c、d的代数式表示)。(3)一定压强下,向10 L密闭容器中充入1 mol S2Cl2(g)和1 mol Cl2(g),发生反应。Cl2与SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示:A、B、C、D四点对应状态下,达到平衡状态的有(填字母),理由为。H20(填“”“”或“=”)。(4)已知:H1”“”或“=”)5 min时的气体压强。(5)一定温度下,在恒

8、容密闭容器中发生反应和反应,达到平衡后缩小容器容积,重新达到平衡后,Cl2的平衡转化率(填“增大”“减小”或“不变”),理由为。答案(1)ClSCl(2)2b+d-a-c(3)BDB、D两点对应的状态下,用同一物质表示的正、逆反应速率相等(其他合理答案也可)(4)0,T温度下的部分实验数据为:t(s)050100150c(X2O5)(mol/L)4.002.502.002.00下列说法不正确的是()A.T温度下的平衡常数K=64(mol/L)3,100 s时X2O5的转化率为50%B.50 s内X2O5的分解速率为0.03 mol/(Ls)C.T1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为

9、K2,若T1T2,则K1K2D.若只将恒容改变为恒压,其他条件都不变,则平衡时X2O5的转化率和平衡常数都不变答案D8.(2020届湖南雅礼中学月考三,14)工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)H0。在一定条件下,向体积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g),测得H2O(g)和H2(g)的浓度随时间变化曲线如图所示,下列说法正确的是()A.达到平衡时,CH4(g)的转化率为75%B.010 min内,v(CO)=0.075 molL-1min-1C.该反应的化学平衡常数K=0.187 5D.当C

10、H4(g)的消耗速率与H2(g)的消耗速率相等时,反应到达平衡答案C9.(2019河南八市重点高中一测,19)目前,处理烟气中的SO2常采用两种方法。.碱液吸收法25 时,Kb(NH3H2O)=1.810-5;H2SO3的Ka1=1.510-2,Ka2=1.010-7;Ksp(CaSO4)=7.110-5。第1步:用过量的浓氨水吸收SO2,并在空气中氧化;第2步:加入石灰水,发生反应Ca2+2OH-+2NH4+SO42-CaSO4+2NH3H2OK。(1)25 时0.1 molL-1(NH4)2SO3溶液的pH(填“”“”“”“(2)4.31013.(3)S(l)+O2(g)SO2(g)H=-

11、529 kJmol-1(4)(5)a2a1b2b1t2t1=t2两图中阴影部分面积相等图乙中阴影部分面积更大以下说法中正确的是()A.B.C.D.答案C2.(2019湖南雅礼中学月考五,10)I2在KI溶液中存在平衡:I2(aq)+I-(aq) I3-(aq)。某I2、KI混合溶液中,I3-的物质的量浓度c(I3-)与温度T的关系如图所示(曲线上的任何一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是()反应I2(aq)+I-(aq) I3-(aq)的H0若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1K2若反应进行到状态D时,一定有v正v逆状态A与状态B相比,状态A的c(I2)大保持温度不变,

12、向该混合溶液中加水,c(I3-)/c(I2)将变大 A.只有B.只有C.D.答案B3.(2018湖南株洲教学质量统一检测一,11)已知反应:2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)H0,某温度下,将2 mol SO3置于10 L密闭容器中,反应达平衡后,SO3的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图甲所示。则下列说法中正确的是()由图甲推断,B点SO2的平衡浓度为0.3 molL-1由图甲推断,A点对应温度下的平衡常数为1.2510-3达平衡后,压缩容器容积,则反应速率变化图像可以用图乙表示相同压强、不同温度下SO3的转化率与温度关系如图丙所示 A.B.C.D.答案B证据推理与模型认知化

13、学平衡的计算4.(2019湖南雅礼中学月考四,14)甲醇脱氢制取甲醛的反应为CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化的曲线如下图所示。下列有关说法正确的是()A.在T1 K时,该反应的平衡常数为8.1B.若增大体系压强,曲线将向上平移C.脱氢反应的H0D.600 K时,Y点甲醇的v(正)v(逆)答案D5.(2019湖南雅礼中学月考三,16)一定温度下,在体积为2 L的密闭容器中,存在关系xH2O(g) (H2O)x(g),反应物和生成物的物质的量随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是()A.x=2B.该温度下,反应的平衡常数为0.125 L2/mol2C.平

14、衡时混合气体的平均摩尔质量是33.3 g/molD.t1时刻,保持温度不变,再充入1 mol H2O(g),重新达到平衡时,c(H2O)xc(H2O)增大答案D6.(2020届湖南雅礼中学月考二,22)以甲烷为原料合成甲醇的反应如下:反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)H1=+247 kJ/mol反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H2=-90 kJ/mol已知:T1 时,反应的平衡常数数值为100;T2 时,反应在密闭容器中达到平衡,测得CO、H2、CH3OH的物质的量浓度(mol/L)分别为0.05、0.1、0.1。下列说法正确的是()A.反应中,使用催

15、化剂可以减小H1,提高反应速率B.反应中,降温或加压均可提高原料气的平衡转化率C.由上述数据可判断反应温度:T10。实验测得:v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。下列说法正确的是()容器编号物质的起始浓度(mol/L)物质的平衡浓度(mol/L)c(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)0.6000.20.30.50.200.50.35A.反应达平衡时,容器与容器中的总压强之比为11B.反应达平衡时,容器中c(O2)c(NO2)的值比容器中的大C.反应达平衡时,容器中NO的体积分数大于

16、50%D.当温度改变为T2时,若k正=k逆,则T2T1答案D8.(2018湖南H11教育联盟联考,14)某温度下,在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应:2NO(g)+Br2(g) 2NOBr(g)(正反应放热)。下列说法中正确的是()容器编号物质的起始浓度(molL-1)物质的平衡浓度(molL-1)c(NO)c(Br2)c(NOBr)c(NOBr)0.30.150.10.20.40.20000.2A.容器达平衡所需的时间为4 min,则v(Br2)=0.05 mol/(Lmin)B.达平衡时,容器与容器中的总压强之比为21C.升高温度,逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方

17、向移动D.达平衡时,容器中c(Br2)/c(NOBr)比容器中的小答案D应用篇 知行合一【应用集训】1.(2019 53原创)甲烷制取氢气的反应方程式为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),在三个容积均为1 L的恒温恒容密闭容器中,按下表中起始数据投料(忽略副反应)。甲烷的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。容器起始物质的量/molCH4的平衡转化率CH4H2OCOH20.10.10050%0.10.10.10.3/00.10.20.6/下列说法正确的是()A.起始时,容器中甲烷的正反应速率大于甲烷的逆反应速率B.该反应为吸热反应,压强:p2p1C.达到平衡时,容器、中CO

18、的物质的量满足:n(CO)p答案B2.(2019 53原创冲刺卷一,12)下列有关对应图像的说法正确的是()A.据(1)知,某温度下,平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)K(B)B.据平衡常数的负对数(-lgK)-温度(T)图像(2)知,30 时,B点对应状态的v(正)cD.图(4)所示体系中气体平均摩尔质量:M(a)M(c),M(b)”“.34.4%【五年高考】考点一化学反应速率1.(2018江苏单科,10,2分)下列说法正确的是() A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能B.反应4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应C.3 mol H2与1

19、mol N2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于66.021023D.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快答案C2.(2017江苏单科,10,2分)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大答案D3.(2016北京理综,8,6分)下列食品添加剂中,其使用目

20、的与反应速率有关的是() A.抗氧化剂B.调味剂C.着色剂D.增稠剂答案A4.(2018课标,28,15分)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体,遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等,写出该反应的化学方程式。(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)H1=48 kJmol-13SiH2Cl2(g) SiH4(g)+2SiHCl3(g)H2=-30 kJmol-1则反应4SiHCl3(g) SiH4(g)+3SiCl4(g)的H为kJmol-1。(3)对于

21、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:vavb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=v正-v逆=k正xSiHCl32-k逆xSiH2Cl2xSiCl4,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v正v逆=(保留1位小数)。答案(1

22、)2SiHCl3+3H2O (HSiO)2O+6HCl(2)114(3)220.02及时移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度)大于1.3考点二化学平衡化学反应进行的方向5.(2019海南单科,3,2分)反应C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)H0,在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中,不能提高乙烷平衡转化率的是()A.增大容器容积B.升高反应温度C.分离出部分氢气D.等容下通入惰性气体答案D6.(2019上海单科,19,2分)已知反应式:mX(g)+nY(?) pQ(s)+2mZ(g)。已知反应已达平衡,此时c(X)=0.3 mol/L,其他条件不变,若容器缩小到原来的12

23、,c(X)=0.5 mol/L,下列说法正确的是()A.反应向逆方向移动B.Y可能是固体或液体C.系数nmD.Z的体积分数减小答案C7.(2019浙江单科,17,2分)下列说法正确的是()A.H2(g)+I2(g) 2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变B.C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g) 2C(?)已达平衡,则A.C不能同时是气体D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出热量Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H

24、2的转化率为10%时,吸收热量Q2,Q2不等于Q1答案B8.(2018天津理综,5,6分)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+HBr C2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和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答案D9.(2019课标,28,15分)近年来,随着聚酯

25、工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:(1)Deacon发明的直接氧化法为:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl)c(O2)分别等于11、41、71时HCl平衡转化率随温度变化的关系:可知反应平衡常数K(300 )K(400 )(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0,根据进料浓度比c(HCl)c(O2)=11的数据计算K(400 )=(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)c(

26、O2)过低、过高的不利影响分别是。(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:CuCl2(s) CuCl(s)+12Cl2(g)H1=83 kJmol-1CuCl(s)+12O2(g) CuO(s)+12Cl2(g)H2=-20 kJmol-1CuO(s)+2HCl(g) CuCl2(s)+H2O(g)H3=-121 kJmol-1则4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)的H= kJmol-1。(3)在一定温度的条件下,进一步提高HCl的转化率的方法是。(写出2种)(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括

27、电化学过程和化学过程,如下图所示:负极区发生的反应有(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子,需消耗氧气L(标准状况)。答案(1)大于(0.42)2(0.42)2(1-0.84)4(1-0.21)c0O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低(2)-116(3)增加反应体系压强、及时除去产物(4)Fe3+e- Fe2+,4Fe2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O5.6考点三化学平衡的相关计算10.(2015天津理综,6,6分)某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应:X(g)+mY(g) 3Z(g)平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%

28、、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()A.m=2B.两次平衡的平衡常数相同C.X与Y的平衡转化率之比为11D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 molL-1答案D11.(2019课标,27,节选)环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题: (1)已知:(g) (g)+H2(g)H1=100.3 kJmol-1H2(g)+I2(g) 2HI(g)H2=-11.0 kJmol-1对于反应:(g)+I2(g) (g)+2HI(g)H3=kJmol-1。(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯

29、()在刚性容器内发生反应,起始总压为105 Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为,该反应的平衡常数Kp=Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有(填标号)。A.通入惰性气体B.提高温度C.增加环戊烯浓度D.增加碘浓度(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是(填标号)。A.T1T2B.a点的反应速率小于c点的反应速率C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D.b点时二聚体的浓度为0.45 molL-1答案(1)89.3(2)40%3.56104BD(3)CD12.(2019课标,2

30、8,14分)水煤气变换CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:(1)Shibata曾做过下列实验:使纯H2缓慢地通过处于721 下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是COH2(填“大于”或“小于”)。(2)721 时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为(填标号)。A.0.50(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的H0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正=eV,写出该步骤的化学方程式。(4)Shoichi研究了467 、489 时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。计算曲线a的反应在3090 min内的平均速率