天津专用2020高考化学二轮复习专题能力训练9化学反应的方向限度和速率含解析 7页

专题能力训练九　化学反应的方向、限度和速率 ‎(时间:45分钟　满分:100分)‎ 一、选择题(共7小题,每小题8分,共56分,每小题只有1个选项符合题目要求)‎ ‎1.(2019北京中央民族大学附属中学月考)用O2将HCl转化为Cl2,反应的方程式为4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g)ΔH<0。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的实验数据如下。下列说法正确的是(　　)‎ t/min ‎0‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ n(Cl2)/(×10-3 mol)‎ ‎0‎ ‎1.8‎ ‎3.7‎ ‎5.4‎ A.2~6 min用Cl2表示的反应速率为0.9 mol·L-1·min-1‎ B.增大压强可以提高HCl转化率 C.平衡常数K(200 ℃)K(400℃),C项错误;相同时间内Cl2的物质的量变化越大,反应速率越大,则0~2min的反应速率大于4~6min的反应速率,D项错误。‎ ‎2.某温度下,在容积为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%、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=2‎ B.两次平衡的平衡常数相同 C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1‎ D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-1‎ 答案:D 解析:运用三段式求算m。设转化的X的物质的量为n。‎ ‎　　　　 X(g)　+　mY(g)　　3Z(g)‎ 起始(mol) 1 2 0‎ 转化(mol) n mn 3n 平衡(mol) 1-n 2-mn 3n 根据题给信息可知(1-n)∶(2-mn)∶3n=30%∶60%∶10%,‎ 求得n=0.1,m=2。‎ 由m=2知,A项正确;由两次平衡所处温度相同,平衡常数相同,则B项正确;由m和n的数值及起始量可计算出X、Y两者的平衡转化率都为10%,C项正确;第二次平衡时,c(Z)=‎4mol×10%‎‎2L=0.2mol·L-1,D项错误。‎ ‎3.(2019河南洛阳高三第一次联考)工业上消除氮氧化物的污染,可用如下反应:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=a kJ·mol-1。‎ - 7 -‎ 在温度T1和T2时,分别将0.50 mol CH4和1.2 mol NO2充入容积为1 L的密闭容器中,测得n(CH4)随时间变化的数据如下表:‎ 时间/min ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎50‎ T1时n(CH4)/mol ‎0.50‎ ‎0.35‎ ‎0.25‎ ‎0.10‎ ‎0.10‎ T2时n(CH4)/mol ‎0.50‎ ‎0.30‎ ‎0.18‎ ‎…‎ ‎0.15‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.10 min内,T1时v(CH4)比T2时v(CH4)小 B.温度:T1T1,B项正确;温度升高,甲烷剩余量增多,说明平衡向逆反应方向移动,正反应放热,所以a<0,C项正确;T1时反应进行得更彻底,因此平衡常数更大,K(T1)>K(T2),D项错误。‎ ‎4.工业合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在容积为3 L的密闭容器中发生该反应,在不同温度下甲醇的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是(　　)‎ A.平衡常数K(300 ℃)K(500℃),A项错误;将E点的体系容积压缩,则平衡向气体体积减小的方向即正反应方向移动,如果平衡不移动,则氢气浓度增大,而平衡移动的结果是“削弱这种改变”,即氢气的浓度在增大的基础上有所减小,但还比原来的大,B项正确;根据质量守恒定律可知气体质量不变,又由于容积固定,即气体密度始终不变,因此密度不变不能表明平衡建立,C项错误;根据化学计量数之比等于反应速率之比,500℃时,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率为2×nB‎3‎tBmol·L-1·min-1,D项错误。‎ ‎5.某温度下,反应2A(g)B(g)　ΔH>0,在密闭容器中达到平衡,平衡后c(A)‎c(B)‎=a,若改变某一条件,足够时间后反应再次达到平衡,此时c(A)‎c(B)‎=b,下列叙述正确的是(　　)‎ A.若保持温度、容积不变,向容器内补充了B气体,则ab 答案:B 解析:A项,补充B气体后,再次达平衡时压强变大,正反应程度变大,c(A)‎c(B)‎变小,即a>b;B项,充入B气体,新平衡状态与原平衡等效,c(A)‎c(B)‎不变,即a=b;C项,升温,平衡右移,c(A)‎c(B)‎变小,即a>b;D项相当于减压,平衡左移,c(A)‎c(B)‎变大,即aT1‎ A.①② B.③④ C.①③ D.②④‎ 答案:B 解析:根据反应方程式和容器Ⅰ中O2的平衡浓度可知,平衡时,c(NO)=0.4mol·L-1,c(NO2)=0.2mol·L-1,c(O2)=0.2mol·L-1,则T1温度下,该反应的平衡常数K=c‎2‎‎(NO)·c(O‎2‎)‎c‎2‎‎(NO‎2‎)‎‎=‎‎0.‎4‎‎2‎×0.2‎‎0.‎‎2‎‎2‎=0.8。平衡时,容器Ⅰ中气体总物质的量为0.8mol,容器Ⅱ中,气体起始总物质的量为1mol,此时c‎2‎‎(NO)·c(O‎2‎)‎c‎2‎‎(NO‎2‎)‎‎=‎‎5‎‎9‎K,反应应逆向进行,则c(O‎2‎)‎c(NO‎2‎)‎<1,即达平衡时,容器Ⅱ中c(O‎2‎)‎c(NO‎2‎)‎比容器Ⅰ中的小,故②错误;设容器Ⅲ中NO的体积分数为50%,则c(NO)=0.4mol·L-1,c(NO2)=0.1mol·L-1,c(O2)=0.3mol·L-1,此时c‎2‎‎(NO)·c(O‎2‎)‎c‎2‎‎(NO‎2‎)‎=4.8>K,反应逆向进行,则NO的体积分数减小,因此反应达到平衡时,NO的体积分数小于50%,故③正确;平衡时,正、逆反应速率相等,则有k正c2(NO2)=k逆c2(NO)·c(O2),若k正=k逆,则c‎2‎‎(NO)·c(O‎2‎)‎c‎2‎‎(NO‎2‎)‎=1>0.8,由于该反应正反应是吸热反应,且T2时平衡常数增大,因此温度:T2>T1,故④正确。‎ 二、非选择题(共2小题,共44分)‎ ‎8.(2018北京理综)(22分)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:‎ - 7 -‎ ‎(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)‎ ΔH1=+551 kJ·mol-1‎ 反应Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g)‎ ΔH3=-297 kJ·mol-1‎ 反应Ⅱ的热化学方程式: 　 。 ‎ ‎(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2　　　　(填“>”或“<”)p1,得出该结论的理由是　  　 。 ‎ ‎(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。‎ ⅰ.SO2+4I-+4H+S↓+2I2+2H2O ⅱ.I2+2H2O+　　　　 　　　　　+　　　　　+2I- ‎ ‎(4)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)‎ 序号 A B 试剂组成 ‎0.4 mol·L-1 KI溶液 a mol·L-1 KI溶液0.2 mol·L-1 H2SO4溶液 实验现象 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 溶液变黄,出现浑浊较A快 序号 C D 试剂组成 ‎0.2 mol·L-1 H2SO4溶液 ‎0.2 mol·L-1 KI溶液0.000 2 mol I2溶液 实验现象 无明显现象 溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快 ‎①B是A的对比实验,则a=　　　　　。 ‎ ‎②比较A、B、C,可得出的结论是   　。 ‎ ‎③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因:  　 。‎ 答案:(1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)‎ ΔH=-254 kJ·mol-1‎ ‎(2)>　反应Ⅱ是气体分子数减小的反应,温度一定时,增大压强,化学平衡正向移动,H2SO4的物质的量分数增大 ‎(3)SO2　4H+　SO‎4‎‎2-‎ ‎(4)①0.4　②I-是SO2歧化反应的催化剂,且在H+存在下,催化速率增大;但H+单独存在时,不具有催化作用　③反应ⅱ比反应ⅰ快,增大I2的浓度,反应ⅱ的反应速率增大,H+浓度增大,加强了I-的催化能力 解析:(1)由题给示意图可知,反应Ⅱ为二氧化硫发生歧化反应生成硫酸和硫,反应的化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s),由盖斯定律可知,-(反应Ⅲ+反应Ⅰ)得反应Ⅱ,则ΔH=-(ΔH3+ΔH1)=-(-297kJ·mol-1)-(+551kJ·mol-1)=-254kJ·mol-1,则热化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)　ΔH=-254kJ·mol-1。(2)反应Ⅱ为气体分子数减小的反应,增大压强,化学平衡正向移动,H2SO4的物质的量分数增大,则p2大于p1。(3)由题意可知,I-为反应的催化剂,则反应ⅱ的反应物为I2、SO2‎ - 7 -‎ 和水,生成物为氢碘酸和硫酸,反应的离子方程式为I2+SO2+2H2O4H++2I-+SO‎4‎‎2-‎。(4)①A与B是探究H+浓度对反应速率的影响,因此A和B中KI溶液浓度必须相同,则a为0.4;②对比A、B、C的实验现象可知,I-是SO2歧化反应的催化剂,且在H+存在下,催化速率增大;但H+单独存在时,不具有催化作用;③对比A、D实验现象可知,增大I2的浓度,反应ⅱ的反应速率增大,H+浓度增大,加强了I-的催化能力。‎ ‎9.(2019河北隆化存瑞中学高三调研)(22分)氮氧化物是大气主要污染物之一,可采用强氧化剂氧化脱除、热分解等方法处理氮氧化物。‎ Ⅰ.已知:‎ ‎(1)写出反应1的离子方程式:　。 ‎ ‎(2)在反应2中,NO‎2‎‎-‎的初始浓度为0.1 mol·L-1,反应为NO‎2‎‎-‎+S2O‎8‎‎2-‎+2OH-NO‎3‎‎-‎+2SO‎4‎‎2-‎+H2O。不同温度下,达到平衡时NO‎2‎‎-‎的脱除率与过硫酸钠(Na2S2O8)初始浓度的关系如下图所示。‎ ‎①比较A、B点的反应速率:v(A)逆　　　　(填“>”“<”或“=”)v(B)正。 ‎ ‎②随着温度的升高,该反应的化学平衡常数K　　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)。 ‎ ‎③已知90 ℃时,KW=3.6×10-13,若B点对应的pH为12,则该温度下K=　　　　(保留一位小数)。 ‎ ‎(3)工业电解硫酸钠和硫酸的混合液制备过硫酸钠(Na2S2O8),阳极的电极反应式为　　　　　　　　。‎ Ⅱ.N2O在金粉表面发生热分解:2N2O(g)2N2(g)+O2(g)　ΔH。‎ 回答下列问题:‎ ‎(4)已知:①2NH3(g)+3N2O(g)4N2(g)+3H2O(l)　ΔH1‎ ‎②4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l)　ΔH2‎ ΔH=　　　　　　　　。(含ΔH1、ΔH2的代数式) ‎ ‎(5)某温度下,测得c(N2O)随时间t的变化关系如图所示。已知瞬时反应速率v与c(N2O)的关系为v=kcn(N2O)(k是反应速率常数),则k=　　　　　　,n=　　　　　　。 ‎ - 7 -‎ 答案:(1)2NO+S2O‎8‎‎2-‎+4OH-2NO‎2‎‎-‎+2SO‎4‎‎2-‎+2H2O　(2)①<　②增大　③20.5　(3)2SO‎4‎‎2-‎-2e-S2‎O‎8‎‎2-‎ ‎(4)‎2‎‎3‎ΔH1-‎1‎‎3‎ΔH2　(5)0.001 0 mol·L-1·min-1　0‎ 解析:(1)反应1中通入NO、Na2S2O8、NaOH,产物是Na2SO4和NaNO2,根据化合价升降法,可得到离子方程式为2NO+S2O‎8‎‎2-‎+4OH-2NO‎2‎‎-‎+2SO‎4‎‎2-‎+2H2O;(2)①B点的初始浓度大于A点,浓度越大,反应速率越大,且B点所处的温度高于A点所处的温度,温度越高,反应速率越大,即v(A)逆