2018届二轮复习化学反应速率与化学平衡学案（全国通用）(1) 18页

化学反应速率与化学平衡 精讲专练学案 精讲真题 ‎1、一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，设起始=Z，在恒压下，平衡时 (CH4)的体积分数与Z和T（温度）的关系如图所示。下列说法正确的是 （ ）‎ A．该反应的焓变△H>0‎ B．图中Z的大小为a>3>b C．图中X点对应的平衡混合物中=3‎ D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后 (CH4)减小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：A、从图分析，随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小，说明升温平衡正向移动，则正反应为吸热反应，故正确；B、的比值越大，则甲烷的体积分数越小，故a<3[HC2O4-]>[HCO3-]>[CO32-] b．[HCO3-]>[HC2O4-]>[C2O42-]>[CO32-]‎ c．[H+]>[HC2O4-]>[C2O42-]>[CO32-] d．[H2CO3] >[HCO3-]>[HC2O4-]>[CO32-]‎ ‎（4）人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：H++ HCO3-H2CO3，当有少量酸性或碱性物质进入血液中时，血液的pH变化不大，用平衡移动原理解释上述现象。________________________________‎ ‎【答案】（1）‎ v正 v逆 平衡常数K 转化率α 增大 增大 减小 减小 ‎（2） ‎ ‎（3）大于；草酸；ac ‎ ‎（4）当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H+浓度变化较小，血液的pH基本不变。（合理即给分）‎ ‎【解析】‎ ‎ [来源:Z,xx,k.Com]‎ ‎（2）相同温度时平衡常数不变，则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为。‎ ‎（3）根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸，则碳酸钠的水解程度大于草酸钠，所以0.1 mol/L Na2CO3溶液的pH大于0.1 mol/L Na‎2C2O4溶液的pH ‎。草酸的酸性强于碳酸，则等浓度草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是草酸。A．草酸的二级电离常数均大于碳酸的，所以草酸的电离程度大于，因此溶液中[H+]>[HC2O4-]>[C2O42-]>[HCO3-]>[CO32-]，a正确；B．根据a中分析可知b错误；c．根据a中分析可知c正确；d．根据a中分析可知d错误，答案选ac。‎ ‎（4）根据平衡可知当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H+浓度变化较小，血液的pH基本不变。‎ ‎【考点定位】考查外界条件对平衡状态的影响、电离常数应用等。‎ ‎【名师点睛】‎ 高中化学中，我们除了学习了化学反应平衡以外，还学习了水溶液中的电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡。溶液中的这三大平衡，和普通的化学反应平衡一样，都适用勒夏特列原理，所有关于平衡的原理、规律、计算都是相通的，在学习过程中，不可将他们割裂开来。 勒夏特列原理（又称平衡移动原理）的内容是：改变影响平衡的一个因素，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。关键词“减弱”有两层含义，（1）平衡移动方向：与改变条件相反的方向；（2）平衡移动程度：不能抵消这种改变。它定性揭示了化学平衡与外界条件的关系，在帮助中学生判断平衡移动方向，分析平衡移动后浓度、体积百分含量、转化率变化等方面非常方便实用。而且“勒夏特列原理有广泛适用性，可用于研究所有的化学动态平衡，如沉淀溶解平衡、电离平衡、盐类水解平衡等，所以它是一个很重要的基本规律。另外注意平衡常数只是温度的函数，温度不变，K值不变。‎ ‎4、(14分)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：‎ ‎（3）在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。‎ a．容器内气体压强保持不变 b．吸收y mol H2只需1 mol MHx c．若降温，该反应的平衡常数增大 d．若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)‎ ‎（4）利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为_______。‎ ‎【答案】‎ ‎（3）ac ‎（4）光能转化为化学能 ‎【解析】‎ 试题分析：‎ ‎（4）利用太阳能直接分解水制氢，是将光能转化为化学能，故答案为：光能转化为化学能 ‎【考点定位】考查化学反应中的能量变化、电解原理及其应用 ‎【名师点晴】本题考查的知识点较多，以氢气利用为线索考查了化学反应中的能量变化、电解原理及其应用、化学平衡的移动及其影响因素等相关知识。在书写燃料电池电极反应时，要注意掌握一般的书写方法：①电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则；②将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在)；④溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。本题的易错点和难点是c(Na2FeO4)低于最高值的原因分析。分析时，要注意从题目中寻找线索并结合反应的特征分析。‎ ‎5、（4）298 K时，将20 mL 3x mol·L−1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L−1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：(aq)+I2(aq)+2OH−(aq)(aq)+2I−(aq)+ H2O(l)。溶液中c()与反应时间（t）的关系如图所示。‎ ‎ ‎ ‎①下列可判断反应达到平衡的是__________（填标号）。‎ a．溶液的pH不再变化 b．v(I−)=2v()‎ c．c()/c()不再变化 d．c(I−)=y mol·L−1‎ ‎②tm时，v正_____ v逆（填“大于”“小于”或“等于”）。‎ ‎③tm时v逆_____ tn时v逆（填“大于”“小于”或“等于”），理由是_____________。‎ ‎④若平衡时溶液的pH=14，则该反应的平衡常数K为___________。‎ ‎【答案】（4）①ac ②大于 ③小于 tm时生成物浓度较低 ④‎ ‎【解析】（4）①a．溶液pH不变时，则c(OH-)也保持不变，反应处于平衡状态；b．根据速率关系，v（I-）/2=v(AsO33-)，则v(I−)=2v()始终成立，v(I−)=2v()时反应不一定处于平衡状态；c．由于提供所以逆反应速率：tm”“<”或“=”）‎ ‎③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________（填标号）‎ A．H2S B．CO‎2 C．COS D．N2‎ ‎【答案】（3）①2.5 2.8×10–3 ②> > ③B ‎【解析】（3）① H2S(g) + CO2(g)COS(g)+ H2O(g)‎ 开始 0.40mol 0.10mol 0 0‎ 反应 x x x x 平衡 (0.40–x)mol (0.10–x)mol x x 解得x=0.01mol，所以H2S的转化率是 由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以在该条件下反应达到平衡时化学平衡常数；‎ 化率降低，A错误；B．增大CO2的浓度，平衡正向移动，使更多的H2S反应，所以H2S转化率增大，B正确；C．COS是生成物，增大生成物的浓度，平衡逆向移动，H2S转化率降低，C错误；D．N2是与反应体系无关的气体，充入N2，不能使化学平衡发生移动，所以对H2S转化率无影响，D错误。答案选B。‎ 专题专练 ‎1．对于化学反应：2SO2+O22SO3，当分别用SO2、O2、SO3三种物质表示该反应的速率时，它们的速率之比为 A．1：2：2 B．2：1：‎2 C．2：2：1 D．1：1：2‎ ‎【答案】B ‎【解析】根据化学反应速率之比等于化学反应计量数之比可知，当分别用SO2、O2、SO3三种物质表示该反应的速率时，它们的速率之比为2：1：2。答案选B。‎ ‎2．下列说法中正确的是 A．已知t‎1℃‎时，反应C+CO22CO ΔH >0的速率为υ，若升高温度，逆反应速率减小 B．恒压容器中发生反应N2+O22NO，若在容器中充入He，正逆反应速率均不变 C．当一定量的锌粉和过量的6mol•L-1盐酸反应时，为了减慢反应速率，又不影响产生H2的总量，可向反应器中加入少量的CuSO4溶液 D．对于工业合成氨反应N2+3H22NH3，选用‎450℃‎主要为了提高催化剂（铁触媒）的催化效率 ‎【答案】D ‎【解析】A项，升高温度，化学反应速率加快，正、逆反应速率均加快，故A错误；B项，在恒压容器中发生反应N2+O22NO，若在容器中充入He，容器体积变大，反应物和生成物浓度减小，正逆反应的速率都减小，故B错误；‎ C项，当一定量的锌粉和过量的6mol•L-1盐酸反应时，向反应器中加入少量的CuSO4溶液，锌与硫酸铜反应生成铜，构成原电池原理，加快了化学反应速率，但生成氢气的量减少，故C错误；D项，工业合成氨为放热反应，选用‎450℃‎的温度肯定不是为了提高转化率，而是为了提高反应速率，没有采用更高的温度主要是在‎450℃‎时催化剂（铁触媒）的催化效果最好，故D正确。‎ ‎3．一定温度下，在三个体积均为‎0.5L的密闭容器中发生反应：CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)，其中容器Ⅰ中5 min时到达平衡。下列说法中正确的是 容器编号 温度/℃‎ 起始物质的量/mol 平衡物质的量/mol CO Cl2‎ COCl2‎ COCl2‎ Ⅰ ‎500‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ ‎0‎ ‎0.8‎ Ⅱ ‎500‎ ‎1.0‎ a ‎0‎ ‎0.5‎ Ⅲ ‎600‎ ‎0.5‎ ‎0.5‎ ‎0.5‎ ‎0.7‎ ‎ ‎ A．容器Ⅰ中前5 min的平均反应速率v(CO)＝ 0.32 mol·L-1·min-1‎ B．该反应正反应为吸热反应 C．容器Ⅱ中起始时Cl2的物质的量为0.55 mol D．若起始时向容器Ⅰ加入CO 0.8 mol、Cl2 0.8 mol，达到平衡时CO转化率大于80%‎ ‎【答案】AC ‎【解析】A．容器I中前5min的平均反应速率v(COCl2)= =0.32mol/L•min-1，依据速率之比等于计故B错误； ‎ C． CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g)，‎ 起始浓度(mol/L) 2 2 0‎ 转化浓度(mol/L) 1.6 1.6 1.6‎ 平衡浓度(mol/L) 0.4 0.4 1.6‎ 反应平衡常数K==10，平衡时CO转化率： ×100%=80%；依据Ⅱ中数据，结合方程式可知：‎ ‎ CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g)，‎ 起始浓度(mol/L) 2 ‎2a 0‎ 转化浓度 (mol/L) 1 1 1‎ 平衡浓度 (mol/L) 1 ‎2a-1 1‎ Ⅰ和Ⅱ温度相同则平衡常数相同则：K==10，解得：a=0.55mol，故C正确；D．CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g)为气体体积减小的反应，若起始时向容器I加入CO0.8mol，Cl20.8mol，相当于给体现减压，减压平衡向系数大的方向移动，平衡转化率降低，小于80%，故D错误；故选AC。‎ ‎4．已知反应 2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H＜0，下列说法正确的是（ ）‎ A．升高温度，正反应速率减慢，逆反应速率加快，化学平衡逆向移动 B．增大压强，化学平衡正向移动 C．充入O2，可提高O2的转化率 D．当气体密度不变时，反应达平衡状态 ‎【答案】B 组分都是气体，因此气体质量始终不变，如果是恒容装置，容器的体积不变，根据密度的定义，任何时刻密度都相同，密度不变，不能说明反应达到平衡，如果是恒压装置，气体系数之和不相等，当体积不再改变，即密度不再改变，说明反应达到平衡，故D错误。‎ ‎5．下列说法不正确的是 A．反应MgO(s)+C(s)=Mg(s)+CO(g)在室温下不能自发进行，则该反应的△H＞0‎ B．原电池输出电能的能力取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力 C．0.1 mol·L－1CH3COOH溶液加水稀释后，溶液中的值减小 D．锅炉中沉积的CaSO4可用饱和Na2CO3溶液浸泡，再将不溶物用稀盐酸溶解除去 ‎【答案】C 确；C．醋酸是弱电解质，加水稀释促进电离，则n(CH3COOH)减小， n(CH3COO-)增大，故溶液中的值增大，C项错误；D．锅炉长期使用，需要定期除水垢，否则会降低燃料的利用率，水垢中含有CaSO4，可先用饱和Na2CO3溶液浸泡，使CO32-与CaSO4转化为CaCO3，再将不溶物用稀盐酸溶解除去，D项正确。答案选C。‎ ‎6、298K时，在‎2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2(g)N2O4(g) △H＝-akJ/mol(a>0).N2O4的物质的量浓度随时间变化如图．达平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，‎ ‎ ‎ 若反应在398K进行，某时刻测得n（NO2）=0.6mol、n（N2O4）=1.2mol，则此时，下列大小关系正确的是 A．v（正）>v（逆） B．v（正）乙 B．平衡后反应放热：甲>乙 C．‎500℃‎下该反应平衡常数：K=3×102 D．若a≠0，则0.9＜b＜l ‎【答案】D 转化量是xmol，根据方程式可知 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)‎ 起始量（mol）1 3 0 0‎ 变化量（mol）x 3x x x 平衡量（mol）1-x 3-3x x x 则(1−x+3−3x+x+x)/4=0.55，解得：x=0.9，所以平衡常数K=，C错误；D．乙、丙中初始反应方向不同，平衡后对应各组分的体积分数相等，此时二者建立的平衡是等效的，根据C的计算，平衡时甲醇的物质的量是0.9mol，所以0.9＜b＜l，D正确，答案选D。‎ ‎9．CO和H2在一定条件下可以合成乙醇：2CO(g) + 4H2(g)CH3CH2OH(g) + H2O(g)，下列叙述中，能说明上述反应在一定条件下一定达到最大限度的是 （ ）‎ A．CO全部转化为乙醇 B．断4NA个H-H键的同时，生成‎46g乙醇 C．若反应在恒温恒容密闭容器中进行，容器中混合气体的密度不再改变 D．若反应在绝热恒容密闭容器中进行，容器中温度不再改变 ‎【答案】D ‎10、研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：‎ ‎2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g） K1 ∆H < 0 （I）‎ ‎2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g） K2 ∆H < 0 （II）‎ ‎（1）4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常数K=_______（用K1、K2表示）。‎ ‎（2）为研究不同条件对反应（II）的影响，在恒温条件下，向‎2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2，10min时反应（II）达到平衡。测得10min内v（ClNO）=8.0×10-3mol•L-1•min-1，回答下列问题 ‎①平衡后n（Cl2）=__________mol，‎ ‎②NO的转化率а1=_______。‎ ‎③其它条件保持不变，反应（II）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率 а2________а1（填“>”“<”或“=”），平衡常数K2___________（填“增大”“减小”或“不变”）。‎ ‎④若要使K2减小，可采用的措施是________________________。‎ ‎【答案】 K12/K2 2.0×10-2 80% > 不变 升高温度 ‎【解析】（1）反应①的化学平衡常数=c(ClNO)/c2(NO2)，反应②的平衡常数=c2(ClNO)/ c2(NO)c(Cl2)，反应③平衡常数=c（Cl2）c2（NO）/c4（NO2），所以计算K=(K1)2/K2.（2）‎ ‎2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g）‎ 起始量0.2 0.1 0‎ 变化量 0.15 0.075 0.15‎ 平衡量 0.05 0.025 0.15 ，则平衡后氯气的物质的量为2.5× 10-2mol；一氧化氮的转化率="0.15/0.2=" 75%；其他条件保持不变，反应（II）在恒压条件下进行，随反应进行，气体体积减小，为保持恒压所以容器的体积减小，压强比恒容容器大，平衡正向移动，平衡时一氧化氮的转化率增大，平衡常数随温度变化，不随浓度或压强变化，若要是平衡常数减小，平衡逆向移动，反应是放热的，所以可以选择升高温度。‎ ‎11．甲醇是重要的化工原料,利用煤化工中生产的CO和H2可制取甲醇，发生的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=-99kJ/mol。‎ ‎（1）关于该反应的下列说法,错误的是___________。‎ A．消耗CO和消耗CH3OH的速率相等时，说明该反应达到平衡状态 B．升高温度,正反应速率减小，逆反应速率增大 C．使用催化剂，可以提高CO的转化率 D．增大压强，该反应的化学平衡常数不变 ‎（2）在某温度时，将1.0mol CO 与2.0 mol H2充入‎2 L的空钢瓶中,发生上述反应,在第5 min时达到化学平衡状态，此时甲醇的物质的量分数为10%。甲醇浓度的变化状况如图所示:‎ ‎ ‎ ‎①从反应开始到5 min 时，生成甲醇的平均速率为________。‎ ‎②5 min 时达到平衡，H2的平衡转化率α=_____%.化学平衡常数K= _______。‎ ‎③1min 时的v正 (CH3OH)______ 4min 时v逆(CH3OH ) （填“大于“小于“或“等于”）。‎ ‎④若将钢瓶换成同容积的绝热钢瓶，重复上述实验，平衡时甲醇的物质的量分数_____0.1(填“>”“<”或“=”)‎ ‎【答案】 B、C 0.025mol/(L·min) 25 0.59 大于 <‎ 项D正确。‎ ‎（2）根据题目数据计算如下：‎ CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)‎ 起始： 0.5 1 0‎ 反应： X 2X X 平衡： 0.5-X 1-2X X （以上单位为mol/L）‎ 甲醇的物质的量分数为10%，所以 ，X=0.125mol/L。‎ ‎③反应达平衡的速率图像如下图：‎ ‎ ‎ 所以，在达平衡前任意点的正反应速率大于任意点的逆反应速率，即1min时的v正(CH3OH)＞4min 时v逆(CH3OH )。‎ ‎④若将钢瓶换成同容积的绝热钢瓶，重复上述实验，则反应放出的热量不能散发，会使体系温度上升，正反应放热，温度升高，平衡逆向移动，甲醇体积分数将减小，所以小于0.1。‎