2022届高考化学人教版二轮专题复习训练-专题六化学反应速率化学平衡专题强化练.docx

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1、专题强化练(一)平衡常数、速率常数集训1活性炭还原法也是消除氮氧化物污染的有效方法，其原理为：2C(s)2NO2(g)N2(g)2CO2(g)H0中，v正k正c(N2O4)，v逆k逆c2(NO2)(k正、k逆只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K10，则k正_k逆。升高温度，k正增大的倍数_(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。答案10大于解析K，所以k正10k逆；该反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数。6模拟汽车的“催化转化器”，将2 mol NO(g)和2 mol CO(g)充入1 L的密闭容器中，发生反应2NO(g)2CO(g)N2

2、(g)2CO2(g)，测得CO的平衡转化率随温度T变化曲线如图所示。图像中A点逆反应速率_C点正反应速率(填“”“”或“”)；实验测得：v正k正c2(NO)c2(CO)，v逆k逆c(N2)c2(CO2)，k正、k逆分别是正、逆反应速率常数。则T1时A点处对应的v正v逆_。答案0：CH3OH(l)H2O(l)CO2(g)3H2(g)H0：CO(g)H2O(l)CO2(g)H2(g)H0工业生产中测得不同温度下各组分体积分数及二甲醚转化率的关系如图所示：你认为反应控制的最佳温度应为_(填字母)。A300350 B350400 C400450 D450500 答案C解析400450 二甲醚的转化率较

3、高，如果再升高温度，则会增大成本，转化率提高有限，温度太低，反应速率太慢。2汽车排气管装有三元催化剂装置，在催化剂表面通过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反应机理如下Pt(s)表示催化剂，右上角带“*”表示吸附状态：.NOPt(s)=NO*.COPt(s)=CO*.NO*=N*O*.CO*O*=CO2Pt(s).N*N*=N2Pt(s).NO*N*=N2OPt(s)经测定汽车尾气中反应物浓度及生成物浓度随温度T变化关系如图1和图2所示。(1)图1中温度从Ta升至Tb的过程中，反应物浓度急剧减小的主要原因是_。(2)图2中T2 时反应的活化能_(填“”或“”)反应的活化能；T3 时发生的主

4、要反应为_(填“”“”或“”)。答案(1)温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快(2)解析(1)由图1可知，温度升高，反应物的消耗量增大，说明催化剂的活性增强，反应速率加快。(2)反应的活化能越小，反应速率越快，反应物的消耗量越大，其浓度越小，生成物的浓度越大。由图2可知，T2 时，N2的浓度小于N2O的浓度，说明反应的反应速率小于反应的反应速率，则反应的活化能大于反应的活化能；T3 时，生成物二氧化碳的浓度最大，说明发生的主要反应为反应。3我国科研人员研究出了用活性炭对汽车尾气中NO处理的方法：C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g)H0在大力推进生态文明建设、“碳达峰”、“碳中和”的时代

5、背景下，受到更为广泛的关注。该反应以两种温室气体为原料，可以生成合成气。如何减少反应过程中的催化剂积碳，是研究的热点之一，某条件下，发生主反应的同时，还发生了积碳反应：CO歧化：2CO(g)CO2(g)C(s)H172 kJmol1CH4裂解：CH4(g)C(s)2H2(g)H75 kJmol1(1)对积碳反应进行计算，得到温度和压强对积碳反应中平衡碳量的影响图(图a和图b)，其中表示温度和压强对CH4的裂解反应中平衡碳量影响的是_(填字母)，理由是_。(2)实验表明，在重整反应中，低温、高压时会有显著积碳产生，由此可推断，对于该重整反应而言，其积碳主要由_反应产生。综合以上分析，为抑制积碳产

6、生，应选用高温、低压条件。答案(1)aCH4的裂解反应为体积增大的吸热反应，减小压强或升高温度，平衡正移，即高温低压有利于反应正向进行，平衡碳量增大，与图a相符(2)CO歧化解析(1)甲烷的裂解反应为气体体积增大的吸热反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡碳量减小，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡碳量增大，由图可知，图a中温度升高或降低压强时，平衡碳量增大，则图a表示温度和压强对甲烷裂解反应中平衡炭量的影响。(2)由在重整反应中，低温、高压时会有显著积碳产生可知，产生积碳的反应为气体体积减小的放热反应，由题给化学方程式可知，积碳主要是由一氧化碳的歧化反应产生。7在一定条件下，由CO2和

7、H2合成甲醇已成为现实，该合成对解决能源问题具有重大意义。该过程中有两个竞争反应，反应过程能量关系如图。由CO2和H2合成甲醇有两个竞争反应，为提高CH3OH的选择性，在原料气中掺入一定量CO，原因是_。另外，可以通过控制双组分催化剂(CuOZnO)中CuO的含量，可提高甲醇产率，根据下图判断，催化剂选择性最好的CuO的含量为_。答案加入一定浓度的CO，使反应CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)逆向移动，提高生成CH3OH的选择性50%解析根据图像可知CH3OH含量最大，催化剂选择性最好的CuO的含量为50%。8将甲醇转化耦合到丁烯裂解过程中生产丙烯，主要涉及下列反应：2C4H8(g)

8、2C3H6(g)C2H4(g)H02CH3OH(g)C2H4(g)2H2O(g)H0C2H4(g)C4H8(g)2C3H6(g)H0已知：甲醇吸附在催化剂上，可以活化催化剂；甲醇浓度过大也会抑制丁烯在催化剂上的转化。(1)图1是C3H6及某些副产物的产率与的关系曲线。最佳的约为_。(2)图2是某压强下，将CH3OH和C4H8按一定的物质的量之比投料，反应达到平衡时C3H6的体积分数随温度的变化曲线。由图可知平衡时C3H6的体积分数随温度的升高呈现先升高后降低的变化，其原因可能是_。答案(1)1.0(2)300500 时，丁烯裂解(反应)为主要反应，是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，使C3H6

9、的体积分数增大；温度高于500 时，反应为主要反应，是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，使C3H6的体积分数降低，同时温度升高易发生副反应，C3H6可能转化为C2H4、C3H8、C4H10、C等，使C3H6的体积分数降低(三)化学反应原理的综合分析应用1(2021哈尔滨市第三中学模拟)研究NOx的转化具有重要意义。.已知：NO氢化反应：2NO(g)2H2(g)2H2O(g)N2(g)H1，某温度下，等物质的量的NO和H2在恒容密闭容器中发生反应，起始压强为100 kPa。(1)物质的标准生成热是常用的化学热力学数据，可以用来计算反应热。H生成物标准生成热总和反应物标准生成热总和。物质NO(g)

10、H2(g)H2O(g)N2(g)标准生成热/(kJmol1)90.250241.80H1_kJmol1。提高该反应平衡转化率的方法有_(写一条)。达平衡时，总压减少20%，NO的转化率为_，该反应的平衡常数Kp_。(2)该反应的速率方程为vkcx(NO)cy(H2)，k为反应速率常数。根据实验数据填空：实验编号初始浓度/(molL1)形成N2的初始速率v/(molL1s1)c(NO)c(H2)16.001031.001033.1910326.001032.001036.3810331.001036.001034.810442.00103 6.001031.92103x_，y_。设反应开始时的反

11、应速率为v1，NO的转化率为时的反应速率为v2，则v2_v1。.已知：NO氧化反应：2NO(g)O2(g)2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。第一步：2NO(g)N2O2(g)H1第二步：N2O2(g)O2(g)2NO2(g)H2(3)下列说法正确的是_(填字母)。AH10B决定NO氧化反应速率的步骤为第二步C反应的中间产物为N2O2和O2D第二步中N2O2和O2的碰撞仅部分有效(4)在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变时，控制反应温度分别为T1和T2(T1T2)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的NO，在温度_(填“T1”或“

12、T2”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图分析其原因_。答案.(1)664.1降低温度(或增大压强或减小体积)80%3.2 (kPa)1(2)21(1)3.(3)BD(4)T1H10，温度升高，第一步反应平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对第二步反应速率的影响解析.(1)H1生成物标准生成热总和反应物标准生成热总和241.8 kJmol120(90.25 kJmol1202)664.1 kJmol1；该反应2NO(g)2H2(g)2H2O(g)N2(g)是气体体积减小的放热反应，故降低温度或减小体积或增大压强，平衡正向移动，均可提高该反应平衡转化率；等物质的量的NO和H2

13、在恒容密闭容器中发生反应，起始压强为100 kPa，则起始时NO和H2的分压分别为50 kPa，设NO和H2减小的分压为2x kPa，可列出三段式： 2NO(g)2H2(g)2H2O(g)N2(g)起始/kPa 50 50 0 0改变/kPa 2x 2x 2x x平衡/kPa 502x 502x 2x x平衡时总压为(502x502x2xx)kPa(100x)kPa，则100%20%，解得x20，则NO的转化率为100%80%，该反应的平衡常数Kp3.2(kPa)1。(2)由实验1和实验2可得：k(6.00103)x(1.00103)y3.19103，k(6.00103)x(2.00103)y

14、6.38103，两式同侧分别作比可得2y2，解得y1；同理，解得x2；设反应开始时NO和H2的浓度均为b molL1，则v1kb2bkb3，NO的转化率为时，NO和H2的浓度均为(1)b molL1，则v2k(1)b2(1)bk(1)3b3，则v2(1)3v1。.(3)由图可知，第一步反应的反应物的总能量比生成物的总能量高，则第一步反应为放热反应，H10，故A错误；由图可知，第一步反应的活化能比第二步反应的活化能小，活化能越大，反应速率越小，则决定NO氧化反应速率的步骤为第二步，故B正确；反应的中间产物为N2O2，O2为总反应的反应物，故C错误；第二步中N2O2和O2的碰撞仅部分有效，否则反应

15、速率将非常快，故D正确。(4)由图可知，转化相同量的NO，在温度T1下消耗的时间较长，因为H10，温度升高，第一步反应平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对第二步反应速率的影响，导致转化相同量的NO，在温度T1下消耗的时间较长。2(2021安徽省黄山市高三第一次质量检测)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：(1)向碘水中加入四氯化碳后充分振荡，静置后的现象是_。(2)已知反应H2(g)I2(g)2HI(g)，该反应中相关化学键的键能数据如表所示：共价键HHIIHI键能/(kJmol1)436151299则该反应的H_kJmol1。下列叙述能说明上述反

16、应已达到平衡的是_(填字母)。a单位时间内生成n mol H2，同时生成n mol HIb温度和体积一定时，HI浓度不再变化c温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化d温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化(3)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3(IO被还原成I)氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，写出I2析出时发生反应的离子方程式：_。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 molL1 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

17、图。图中a点对应的NaHSO3反应速率为_molL1s1。b、c两点对应的NaHSO3反应速率v(b)_v(c)(填“”“”或“”)。(4)在1 L真空密闭容器中加入a mol NH4I固体，t 时发生如下反应：NH4I(s)NH3(g)HI(g)2NH3(g)N2(g)3H2(g)2HI(g)I2(g)H2(g)达平衡时，体系中n(HI)b mol，n(I2)c mol，n(H2)d mol，则n(N2)_mol，t 时反应的平衡常数K为_(用字母表示)。答案(1)液体分为两层，上层为浅黄色(或无色)，下层为紫色(2)11bc(3)IO5I6H=3I23H2O5105(4)b(b)解析(2)

18、H反应物键能之和生成物键能之和，所以H(4361512299)kJmol111 kJmol1；通过化学方程式可以看出，H2和HI的化学计量数之比为12，单位时间内生成n mol H2，同时生成2n mol HI，反应达到平衡，a项错误；当温度和体积一定时，HI的浓度不再变化，其物质的量也不变，表明反应达到平衡，b项正确；气态的I2为紫色，氢气和碘化氢气体均为无色，当温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化，表明各物质的物质的量不再变化，反应达到平衡，c项正确；该反应为等体反应，质量和体积均不变，密度也不会改变，故密度不再变化无法判断反应是否达到平衡，d项错误。(3)当NaHSO3完全消耗会有I2

19、析出，是过量的KIO3与I反应生成I2，离子方程式为IO5I6H=3I23H2O；由图可知，a点为(10,80)，反应在80 s时有I2析出，NaHSO3反应速率为5105 molL1s1；升高温度，反应速率加快，c点温度高于b点，所以v(b)v(c)。(4)达平衡时，I2的物质的量为c mol，I2是反应的生成物，根据反应可知，此反应中生成了c mol H2，平衡时，n(H2)d mol，所以反应生成了(dc)mol H2，反应中N2和H2的化学计量数之比为13，所以n(N2) mol；反应中生成c mol I2，代表反应消耗了2c mol HI，平衡时，HI的物质的量为b mol，表明反应

20、生成了(b2c)mol HI，根据化学计量数可知，反应生成了(b2c)mol NH3，在反应中生成了mol N2，表明反应消耗了mol NH3，平衡时，n(NH3)(b2c)b，反应的平衡常数Kc(NH3)c(HI)，因为体积为1 L，所以Kc(NH3)c(HI)(b)b。3(2021郑州市高三二模)甲醇是重要的化工原料，用CO2和H2在催化剂的作用下合成甲醇，主要发生以下反应：反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H153.7 kJmol1反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H241.2 kJmol1反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H3(1)已知

21、部分化学键的键能如下表：化学键HHHOC=OCO键能/(kJmol1)436465a1 076.8则H3_kJmol1，a_。(2)通过计算机对反应CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)进行模拟实验，在0.1 MPa时，不同温度下，不同水碳比进行热力学计算，绘得反应平衡体系中H2的物质的量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示。由图可知，温度一定时，H2的平衡物质的量分数与水碳比的关系是_，可能的原因是_。(3)电解法由甲醇和CO合成碳酸二甲酯的工作原理如下图所示，则阳极的电极反应式为_。答案(1)94.9806(2)水碳比越大，氢气的物质的量分数越大水碳比增大，生成的CO会与H2O(g

22、)反应，进一步生成H2，使得氢气的物质的量分数增大(3)2CH3OHCO2e=(CH3O)2CO2H解析(1)反应反应反应，H3H1H2(53.741.2)kJmol194.9 kJmol1；H反应物总键能生成物总键能，H2(2a4361 076.82465)kJmol141.2 kJmol1，解得a806。(2)由图可知，温度一定时，水碳比越大，氢气的物质的量分数越大，水碳比增大，生成的CO会与H2O(g)反应，进一步生成H2，使得氢气的物质的量分数增大。(3)阳极发生氧化反应，元素化合价升高，由电解池工作原理图可以判断，左侧为阳极，CH3OH和CO反应生成(CH3O)2CO，电极反应式为2

23、CH3OHCO2e=(CH3O)2CO2H。4(2021江西省八所重点中学联考)汽车三元催化器可将汽车尾气排出的三种主要有害物质(CO、NOx和碳氢化合物)转化为无害物质，其内部具有细密的网格状横截面，类似蜂窝结构，上面沉积了很多诸如铂、钯、铑等贵金属涂层。(1)三元催化剂内部做成蜂窝状结构的目的是_。有些汽车在行驶或者停放时发现排气管会漏出无色无味液体，说明该三元催化器工作状态_(填“正常”或“异常”)。(2)汽车排放的尾气中同时存在NOx和CO，利用它们的相互作用可将NOx还原成无害物质，原理如图所示：若尾气中c(NO2)c(NO)11，发生脱氮反应，反应过程中转移2 mol电子时放出的热量为305.1 kJ，则该脱氮反应的热化学方程式为_。(3)某研究中心为测评M、N两种品牌的三元催化器的性能，进行如下实验：分别将其中催化剂置于两个容积为2 L的刚性密闭容器中，在400 ，各充入物质的量相等的NO和CO发生反应2CO(g)2NO(g)=2CO2(g)N2(g)，测定容器内总压强随时间的变化，数据如图：平衡时，两品牌中NO的转化率：M_N(填“大于”“等于”或“小于”)，装有M品牌催化剂的容器中NO的平衡转化率为_。通过实验测得，v正k正p2(NO)p2(CO)，v逆k逆p(N2)p2(CO2)(k正、k逆为速率