高三化学一轮大题练习化学反应速率与化学平衡物测试含答案.docx
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高三化学一轮大题练习化学反应速率与化学平衡物测试含答案.docx
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高三化学一轮大题练习化学反应速率与化学平衡物测试含答案
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2020年高三化学一轮大题练习化学反应速率与化学平衡物测试
1.草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应:
MnO
+H2C2O4+H+―→
Mn2++CO2↑+H2O(未配平)
用4mL0.001mol·L-1KMnO4溶液与2mL0.01mol·L-1H2C2O4溶液,研究不同条件对化学反应速率的影响。
改变的条件如下:
(1)该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为__________。
(2)如果研究催化剂对化学反应速率的影响,使用实验______________和__________(用Ⅰ~Ⅳ表示,下同);如果研究温度对化学反应速率的影响,使用实验__________和__________。
(3)对比实验Ⅰ和Ⅳ,可以研究____________对化学反应速率的影响,实验Ⅳ加入1mL蒸馏水的目的是____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2.“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH、HCOOH等)为原料合成工业产品的化学工艺,对开发新能源和控制环境污染有重要意义。
(1)一定温度下,在两个容积均为2L的密闭容器中,分别发生反应:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH=-49.0kJ·mol-1。
相关数据如下:
请回答:
①a=_______________;
②若甲中反应10s时达到平衡,则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是___________。
(2)甲烷的一个重要用途是制取H2,其原理为CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)。
在密闭容器中通入等物质的量浓度的CH4与CO2,在一定条件下发生反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示,则压强p1_____(填“大于”或“小于”)p2;压强为p2时,在y点:
v(正)______(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。
(3)一定条件下,治理汽车尾气的反应是2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g) ΔH<0。
在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO)∶n(CO)=2∶1的混合气体,发生上述反应。
下列图像正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是________(填字母)。
3.对于化学反应:
N2(g)+O2(g)
2NO(g),在密闭容器中,下列条件的改变引起该反应的反应速率的变化是什么(填在横线上)。
A.缩小体积使压强增大______________________________________________________。
B.体积不变充入N2使压强增大________________________________________________。
C.体积不变充入氩气使压强增大_______________________________________________。
D.压强不变充入氩气使体积增大_______________________________________________。
E.增大体积使压强减小_______________________________________________________。
4.已知A(g)+B(g)
C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=____________,ΔH________(填“<”“>”“=”)0。
(2)830℃时,向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B,如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0.003mol·L-1·s-1。
则6s时c(A)=______mol·L-1,C的物质的量为_______mol;若反应经一段时间后,达到平衡时A的转化率为______,如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气,平衡时A的转化率为__________。
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为_______(填字母)。
a.压强不随时间改变
b.气体的密度不随时间改变
c.c(A)不随时间改变
d.单位时间里生成C和D的物质的量相等
(4)1200℃时反应C(g)+D(g)
A(g)+B(g)的平衡常数的值为______________。
5.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,某课题组利用Fe粉和酸性KNO3溶液反应模拟地下水脱氮过程,理想的脱氮原理为4Fe+NO
+10H+===4Fe2++NH
+3H2O。
(1)研究发现:
随着KNO3溶液酸性的减弱,对应还原产物中氮元素的化合价越低。
课题组用酸性弱的KNO3溶液进行实验,没有观察到气体生成,则该条件下KNO3的还原产物可能是___________(写化学式)。
(2)实验发现:
反应一段时间后,反应体系中NH
的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因是_____________________________________________________________
(填字母)。
a.生成的Fe2+水解
b.Fe2+被氧化生成Fe3+
c.Fe2+被还原成Fe
(3)该课题组拟利用上述脱氮反应研究不同自变量对反应速率的影响。
可能用到的试剂和仪器:
粗颗粒Fe粉、细颗粒Fe粉、2.0mol·L-1KNO3、0.1mol·L-1H2SO4、蒸馏水、不同温度的恒温水浴、托盘天平、秒表、离子色谱仪等。
①设计实验方案:
在不同的自变量(温度、铁粉颗粒的大小)时,测定_____________________
(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
②参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据:
数据用字母表示)。
6.对于可逆反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g):
(1)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是______________________________________
(填字母)。
a.v正(O2)=2v逆(SO3)
b.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
c.容器中气体的密度不随时间而变化
d.容器中气体的分子总数不随时间而变化
(2)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molSO2和0.10molO2,半分钟后达到平衡,测得容器中含SO30.18mol,则v(O2)=__________mol·L-1·min-1;若继续通入0.20molSO2和0.10molO2,则平衡______________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动,再次达到平衡后,__________mol<n(SO3)<__________mol。
7.比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,甲乙两组同学分别设计了如图一、图二所示的实验。
图一
图二
(1)可通过观察图一的现象:
___________________________________________________,
而定性比较得出结论。
有同学提出将CuSO4改为CuCl2更为合理,其理由是
________________________________________________________________________,
你认为还可以作何改进?
__________________________________________________。
(2)检查图二装置气密性的方法是____________________________________________,
图二所示实验中需测量的数据是____________________________________________。
8.CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。
回答下列问题:
(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。
若所得溶液pH=13,CO2主要转化为__________(写离子符号);若所得溶液c(HC
)∶c(C
)=2∶1,溶液pH=__________。
(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)
(2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:
CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
则该反应的ΔH=________。
分别在VL恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1mol的混合气体。
两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是________(填“A”或“B”)。
②按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图3所示。
此反应优选温度为900℃的原因是_______________________________。
(3)O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图4所示。
该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式:
________________________________________________。
电池的正极反应式:
6O2+6e-===6
6CO2+6
===3C2
+6O2
反应过程中O2的作用是__________________________________________________。
该电池的总反应式:
_______________________________________________。
9.根据所学有关熵的知识来回答下列问题:
(1)对同一物质而言,不同状态时的熵值是__________态大于__________态大于__________态,如水蒸气的熵值__________液态水的熵值__________冰的熵值。
(2)不同的物质,一般说来,相对分子质量越大其熵值__________,如NO2的熵值__________O2的熵值__________N2的熵值。
(3)对于相对分子质量相同的物质(如同分异构体)结构越复杂,熵值越__________。
如正戊烷的熵值__________异戊烷的熵值__________新戊烷的熵值。
(4)温度越高,同一物质的熵值__________,如20℃时的水的熵值__________30℃时水的熵值。
以上这些规律,就是熵增原理。
10.汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。
(1)4CO(g)+2NO2(g)
4CO2(g)+N2(g)
ΔH=-1200kJ·mol-1
对于该反应,温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图像正确的是__________(填序号)。
(2)汽车尾气中CO与H2O(g)在一定条件下可以发生反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH<0。
820℃时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,起始时按照下表进行投料,达到平衡状态,K=1.0。
①该反应的平衡常数表达式为_______________________________________________;
②平衡时,甲容器中CO的转化率是__________。
比较下列容器中CO的转化率:
乙__________甲;丙__________甲(填“>”“=”或“<”);
③丙容器中,通过改变温度,使CO的平衡转化率增大,则温度__________(填“升高”或“降低”),平衡常数K__________(填“填大”“减小”或“”不变)。
11.已知一定温度和压强下,在容积为VL的密闭容器中充入1molA和1molB,保持恒温恒压下反应:
A(g)+B(g)
C(g) ΔH<0。
达到平衡时,C的体积分数为40%。
试回答有关问题:
(1)升温时,C的反应速率________(填“加快”“减慢”或“不变”)。
(2)若平衡时,保持容器容积不变,使容器内压强增大,则平衡________(填字母)。
A.一定向正反应方向移动B.一定向逆反应方向移动
C.一定不移动D.不一定移动
12.有A、B、C、D四个反应:
在任何温度下都能自发进行的反应是______;任何温度下都不能自发进行的反应是__________;另两个反应中,在温度高于________℃时,可自发进行的反应是__________;在温度低于________℃时,可自发进行的反应是__________。
13.某学生为了探究Zn与盐酸反应过程中的速率变化,在100mL稀盐酸中加入足量的Zn粉,用排水集气法收集反应放出的H2,实验记录如下(累计值):
(1)哪一时间段(指0~1、1~2、2~3、3~4、4~5min)反应速率最大_________,你认为原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)4~5min时间段的反应速率最小,你认为原因是________________________。
(3)求2~3min时间段内以盐酸的浓度变化来表示的反应速率(假设溶液体积保持不变)v(HCl)=________________________________________________________________________。
14.氨气是一种重要的物质,可用于制取化肥和硝酸等。
已知H﹣H键、N﹣H键、N≡N键的键能分别是436kJ·mol-1、391kJ·mol-1、946kJ·mol-1。
(1)写出合成氨的热反应方程式:
。
生成1molNH3需要吸收或放出 kJ。
(2)当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示。
图中t1时引起平衡移动的条件可能是 。
其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是 。
(3)温度为T℃时,将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%。
则该反应的平衡常数为 。
(4)已知373K时,可逆反应平衡常数为K=0.12,若某时刻时,测得c(N2)=1mol·L-1,
c(H2)=3mol·L-1,c(NH3)=2mol·L-1。
此刻可逆反应 。
A.向正方向进行B.向逆方向进行C.处于平衡状态
15.金属钛(Ti)被称为21世纪金属,在航海、航空、记忆和涂料方面应用广泛,TiO2是一种优良的光催化剂。
20世纪科学家尝试用多种方法将金红石(TiO2)还原,发现金红石直接氯化是冶炼钛的关键步骤:
TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+O2(g)ΔH=+1493kJ•mol﹣1,ΔS=+61J•K﹣1•mol﹣1
该反应发生温度高达2170℃,能耗大,对设备和生产要求几乎达到苛刻程度。
目前科学家采用金红石加碳氯化方法,在较温和条件下成功制取TiCl4,为人类快速迈进钛合金时代做出了巨大贡献。
金红石加碳氯化的主要反应如下:
反应Ⅰ:
TiO2(s)+2Cl2(g)+C(s)
TiCl4(g)+CO2(g)ΔH1,ΔS1=+64J•K﹣1•mol﹣1
反应Ⅱ:
TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)
TiCl4(g)+2CO(g)ΔH2,ΔS2
已知:
①C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH=﹣394.3kJ•mol﹣1
②2C(s)+O2(g)===2CO(g)ΔH=﹣222.3kJ•mol﹣1
请回答:
(1)反应Ⅰ的ΔH1= kJ•mol﹣1。
(2)对于气体参加的反应,表示平衡常数Kp时,用气体组分B的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B),则反应Ⅰ的Kp= (用表达式表示)。
(3)将金红石加碳氯化反应与金红石直接氯化反应比较,从焓变熵变的角度分析金红石加碳氯化能在较温和条件下成功制取TiCl4的原因:
。
(4)在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂TiO2表面与H2O发生反应,2N2(g)+6H2O
(1)===4NH3(g)+3O2(g)ΔH=+1530.4kJ•mol﹣1
进一步研究相同条件下NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表:
请在图中画出上述反应在“有催化剂”与“无催化剂”两种情况下反应过程中体系能量随反应过程的变化趋势示意图(图中标明必要的文字说明)。
①根据表中数据,在303K时,在3h内用氮气表示其平均反应速率为 mol•L﹣1•h﹣1。
判断组别4中反应是否达到平衡状态 (填“是”或“否”),并说明理由:
。
答案
1.【答案】
(1)2∶5
(2)Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅲ (3)氢离子浓度(硫酸溶液的浓度) 确保所有实验中KMnO4、H2C2O4浓度不变和总体积不变
2.【答案】
(1)①19.6 ②0.03mol·L-1·s-1
(2)小于 大于 (3)cd
【解析】
(1)①根据表格信息,1molCO2(g)、3molH2(g)与1molCH3OH(g)、1molH2O(g)属于“量相当”在相同条件下能建立相同的平衡状态,所以29.4+a=49.0,解得a=19.6;
②根据热化学方程式的意义,CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1,平衡时放出29.4kJ的热量,则反应掉的CO2=29.4÷49=0.6mol,则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率=
=0.03mol·L-1·s-1。
(2)根据化学反应CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g),增大压强,平衡逆向移动,甲烷的转化率降低,由图像可知,压强p1<p2,压强为p2时,在y点,可逆反应没有达到平衡,需升高甲烷的转化率,即平衡必须正向移动,则v(正)大于v(逆)。
(3)a项,平衡常数与温度有关,温度不变,则平衡常数始终不变,所以平衡常数不能判断是否达到平衡状态,错误;b项,由图像可知,t1时刻CO2与NO物质的量相等,但是随后,它们的量继续发生变化,所以不能说明反应处于平衡状态,错误;c项,随着反应的进行,NO与CO的物质的量的比值在不断变化,当比值不变时,反应处于平衡状态,正确;d项,随着反应的进行,NO和CO的转化率不断变化,当转化率不再变化时,说明反应处于平衡状态,正确。
3.【答案】加快 加快 不变 减慢 减慢
【解析】对于有气体参加的反应,压强的增大必须引起浓度的增大才能加快反应速率,故A、B使反应速率加快,C对反应速率无影响,D、E均使体积增大而引起浓度减小,反应速率变慢。
4.【答案】
(1)
<
(2)0.022 0.09 80% 80%
(3)c (4)2.5
【解析】
(1)根据反应方程式,可知其平衡常数表达式为
;由于平衡常数随温度的升高而降低,故ΔH<0。
(2)由于到6s时用A表示的反应速率已知,由v(A)可求出此时间段内:
Δc(A)=0.018mol·L-1,故到6s时c(A)=0.022mol·L-1、Δc(C)=0.018mol·L-1,反应容器容积为5L,故此时C的物质的量为0.09mol;根据方程式:
A(g)+B(g)鸠馛(g)+D(g),设到平衡时,A物质的浓度变化为xmol·L-1,
根据平衡常数,可知(0.04-x)(0.16-x)=x2,可求出x=0.032,故A的转化率为
×100%=80%;充入1mol氩气时,A的转化率不变,仍为80%。
(3)根据反应特点,反应前后气体体积不变,故压强一直不随时间改变,排除a;容器的容积一直不变,故气体的密度不随时间改变,排除b;单位时间里生成C和D的物质的量一直相等,排除d;选c。
(4)条件相同时,逆反应的平衡常数等于原反应平衡常数的倒数。
5.【答案】
(1)NH
(2)ab
(3)①相同时间内c(NO
)变化或c(NO
)变化相同时所需的反应时间
②
或
③活性炭和铁构成了无数个微小的铁碳原电池,加快反应速率
6.【答案】
(1)bd
(2)0.036 向正反应方向 0.36 0.40
【解析】
(1)根据化学平衡状态的特征,容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化、分子总数不随时间变化时,说明反应达到平衡状态。
(2)当达到平衡时,容器中SO3的物质的量为0.18mol,据反应速率公式可得v(SO3)=0.072mol·L-1·min-1,由化学反应方程式中的计量数关系可知:
v(O2)=0.036mol·L-1·min-1;再继续通入0.20molSO2和0.10molO2时,平衡向正反应方向移动,再次达到平衡时,SO3的物质的量介于0.36mol和0.40mol之间。
7.【答案】
(1)反应产生气泡快慢(或反应完成的先后或试管壁的冷热程度) 控制阴离子相同,排除阴离子的干扰 将FeCl3改为Fe2(SO4)3
(2)关闭分液漏斗A处活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞是否回到原位(其它正确答案可酌情给分) 一定时间内收集到的气体体积(或收集一定体积的气体所需要的时间)
8.【答案】
(1)C
10
(2)①+120kJ·mol-1 B
②900℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低
(3)Al-3e-===Al3+(或2Al-6e-===2Al3+)
催化剂 2Al+6CO2===Al2(C2O4)3
【解析】
(1)因反应后所得溶液碱性较强,故CO2应主要转化为碱性较强的C
。
由HC
鸠馛
+H+知,K2=
,将c(C
)∶c(HC
)=1∶2代入可得:
c(H+)=2K2=2×5×10-11=10-10,故pH=10。
(2)①反应的ΔH=413kJ·mol-1×4+745kJ·mol-1×2-1075kJ·mol-1×2-436kJ·mol-1×2=+120kJ·mol-1。
该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应。
假设都在恒温恒容的密闭容器中,达到相同的平衡状态,将其中的一个容器恢复到原来压强状态,平衡向右移动,吸收的热量多。
(3)Al—CO2电池,Al为负极,反应式为Al-3e-===Al3+(或2Al-6e-===2Al3+)。
根据电池的正极反应式可知O2的作用是作催化剂。
将正负极两个电极反应式相加,可得电池的总反应式为2Al+6CO2===Al2(C2O4)3。
9.【答案】
(1)气 液 固 大于 大于
(2)越大 大于 大于
(3)大 小于 小于 (4)越大 小于
【解析】本题考查熵值、焓变的基本知识及变化关系。
10.【答案】
(1)乙
(2)①K=
②5% > = ③降低 增大
【解析】
(1)4CO(g)+2NO2(g)
4CO2(g)+N2(g) ΔH<0,该反应是放热反应,当升
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