高考化学一轮课时达标习题化学反应速率和化学平衡3含答案 5页

‎2019年高考化学一轮课时达标习题：第7章化学反应速率和化学平衡（3）含答案 ‎1．(2019·甘肃兰州联考)煤的气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气，而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。‎ ‎(1)如图甲是反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。‎ ‎①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1__>__K2(填“＞”“＜”或“＝”)。‎ ‎②由CO合成甲醇时，CO在‎250 ℃‎、‎300 ℃‎、‎350 ℃‎下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如图乙所示，则曲线c所表示的温度为__350__℃。实际生产条件控制在‎250 ℃‎、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是__‎250 ℃‎时，1.3×104 kPa下CO的转化率已经很高，如果增大压强，CO的转化率提高不多，而生产成本增加很多，得不偿失__。‎ ‎③以下有关该反应的说法正确的是__AD__(填字母)。‎ A．恒温、恒容条件下，若容器内的压强不发生变化，则可逆反应达到平衡 B．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时，可逆反应达到平衡 C．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率 D．某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入‎2 L密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，则CO的转化率为80%‎ ‎(2)一定温度下，向‎2 L固定体积的密闭容器中加入1 mol CH3OH(g)，发生反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)。H2的物质的量随时间变化的曲线如图丙所示。‎ ‎①0～2 min内的平均反应速率v(CH3OH)＝__0.125 mol·L－1·min－1__。‎ 该温度下，反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K＝__4__。‎ ‎②相同温度下，若开始时加入CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍，则__D__(填字母)是原来的2倍。‎ A．平衡常数 B．CH3OH的平衡浓度 C．达到平衡的时间 D．平衡时气体的密度 解析 (1)①由图可知，T2>T1，升高温度，CO的转化率降低，说明正反应为放热反应，升高温度时K减小，所以K1>K2。②相同压强下，曲线c对应的转化率最低，则其对应的温度最高，所以曲线c所表示的温度为‎350 ℃‎。(2)①0～2 min内n(H2)的改变量为1.0 mol，浓度的变化量为0.5 mol·L－1，则v(H2)＝0.25 mol·L－1·min－1，v(CH3OH)＝0.125 mol·L－1·min－1；各物质的平衡浓度分别为c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(CO)＝0.25 mol·L－1，c(CH3OH)＝0.25 ‎ mol·L－1，则反应CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的平衡常数K1＝＝＝0.25，所以反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K＝1/K1＝1/0.25＝4。‎ ‎2．以焦炭为原料的制氨流程示意如下：‎ 焦炭→→→→→→→氨气 Ⅰ.“精制”过程是将含有少量CO、CO2、O2和H2S等杂质的原料气体通入含有氨水的醋酸二氨亚铜{化学式为[Cu(NH3)2]Ac}溶液中，以获得纯净的原料气。其中，吸收CO的反应为CO＋[Cu(NH3)2]Ac＋NH3·H2O ‎[Cu(NH3)3CO]Ac＋H2O　ΔH<0。‎ ‎(1)为提高CO的吸收率，可采取的一项措施是__降低温度、增大压强(或其他合理答案)__。‎ ‎(2)除去氧气时，氧气将[Cu(NH3)2]Ac氧化为[Cu(NH3)4]Ac2，则反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比是__4∶1__。‎ Ⅱ.“造气”过程中，焦炭与水蒸气在反应体系中将发生如下四个反应：‎ ‎①C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)‎ ΔH1＝＋90.2 kJ/mol ‎②C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)‎ ΔH2＝＋131.4 kJ/mol ‎③CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH3‎ ‎④C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH4‎ 该体系中，一些物质的平衡组成与温度的关系图如下图所示。‎ ‎(3)由图可知，若采用焦炭与水蒸气反应来获得优质的水煤气，工业生产中应尽量使焦炭和水蒸气在__高温__(填“高温”“低温”或“常温”)条件下进行。‎ ‎(4)ΔH3＝__－41.2 kJ/mol__。‎ ‎(5)下表为碳与氢气合成甲烷的相关数据：‎ 温度/℃‎ ‎600‎ ‎800‎ ‎1 000‎ 平衡常数 ‎3.2×100－146‎ ‎1.0×10－2 070‎ ‎1.0×10－20 000‎ ‎①ΔH4__<__0(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎②预测1 ‎000 ℃‎，焦炭与水蒸气反应体系中甲烷的含量__A__(填字母)。‎ A．几乎为0　 B．与CO浓度相当 C．无法确定 解析 (1)吸收CO的反应是气体体积减小的放热反应，要提高CO的吸收率，就要使平衡正向移动，因此可以采取加压或降温的方法。(2)＋1价铜转化为＋2价铜，每1 mol Cu失去1 mol e－，而1 mol O2可以得到4 mol e－，根据电子守恒可知，还原剂Cu(＋1价)‎ 和氧化剂O2的物质的量之比为4∶1。(3)由图可知，温度越高，CO和H2的含量越高，因此工业生产水煤气应在高温下进行。(4)因为方程式③＝方程式①－方程式②，根据盖斯定律可求出ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝(90.2－131.4) kJ/mol＝－41.2 kJ/mol。(5)①表中数据表明，温度越高，平衡常数越小，所以该反应为放热反应，故ΔH4<0。②1 ‎000 ℃‎时，平衡常数极小，可认为在该温度下，此反应几乎不能进行。‎ ‎3．(2019·江西临川质检)一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)　ΔH＞0,1 ‎100 ℃‎时，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2和CO的浓度与时间的关系如图所示。‎ ‎(1)该反应的平衡常数表达式K＝　　。‎ ‎(2)下列措施中能使平衡时K增大的是__A__(填字母，下同)。‎ A．升高温度　　 B．增大压强 C．充入一定量CO　　 D．降低温度 ‎(3)8 min内，CO的平均反应速率v(CO)＝__0.062 5__mol·L－1·min－1。‎ ‎(4)1 ‎100 ℃‎时，在‎2 L的密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：‎ 容器 甲 乙 反应物投入量 ‎3 mol Fe、‎ ‎2 mol CO2‎ ‎4 mol FeO、‎ ‎3 mol CO CO的浓度(mol·L－1)‎ c1‎ c2‎ CO2的体积分数 φ1‎ φ2‎ 体系压强(Pa)‎ p1‎ p2‎ 气态反应物的转化率 α1‎ α2‎ ‎①下列说法正确的是__BC__。‎ A．‎2c1＝‎3c2　　 B．φ1＝φ2‎ C．p1＜p2　　 D．α1＝α2‎ ‎②c1＝__0.67__、φ1＝__33.3%__、α2＝__33.3%__。‎ 解析 (1)平衡常数表达式中不能出现固体物质的浓度。(2)平衡常数只受温度的影响，由于该反应为吸热反应，所以升温能增大平衡常数。(3)求平均反应速率时，应用浓度的变化值除以时间，即v(CO)＝＝0.062 5 mol·L－1·min－1。(4)由图像可计算平衡常数K＝＝＝2。①A项，当乙中CO为2 mol 时，c1＝c2，当乙中CO为3 mol时，c1＜c2,‎3c1＝‎2c2，错误；B项，由于该反应为等体积反应，改变CO或CO2的浓度，相当于改变压强，平衡不移动，所以φ1＝φ2，正确；C项，因为乙中气体分子数多，所以p1＜p2‎ ‎，正确；D项，由于平衡是从不同途径建立的，所以α1＋α2＝1，错误。②K＝＝2，解得c1≈0.67。φ1＝×100%≈33.3%。容器乙中平衡常数K′＝＝＝，c(CO2)＝0.5 mol·L－1。则容器乙中CO的转化率α2＝×100%≈33.3%。‎ ‎4．(2019·广东信宜中学高三月考)Ⅰ.工业上可用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：‎ 化学反应 平衡常数 温度/℃‎ ‎500‎ ‎800‎ ‎①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)‎ K1‎ ‎2.5‎ ‎0.15‎ ‎②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)‎ K2‎ ‎1.0‎ ‎2.50‎ ‎③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)‎ K3‎ ‎(1)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝__K1·K2__(用K1、K2表示)。‎500 ℃‎时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正__>__v逆(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎(2)在‎3 L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c(CO)—反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示，若在t0时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是__加入催化剂__。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是__将容器的体积(快速)压缩至‎2 L__。‎ Ⅱ.利用CO和H2可以合成甲醇，反应原理为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。一定条件下，在容积为V L的密闭容器中充入a mol CO与‎2a mol H2合成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。‎ ‎(1)p1__<__p2(填“>”“<”或“＝”)，理由是__甲醇的合成反应是分子数减少的反应，相同温度下，增大压强CO的转化率提高__。‎ ‎(2)该甲醇合成反应在A点的平衡常数K＝　　(用a和V表示)。‎ ‎(3)该反应达到平衡时，反应物转化率的关系是CO__＝__H2(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎(4)下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高CO转化率的是__C__(填字母)。‎ A．使用高效催化剂 B．降低反应温度 C．增大体系压强 D．不断将CH3OH从反应混合物中分离出来 解析 Ⅰ.(1)根据化学平衡常数的表达式，K1＝c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)]，K2＝‎ c(CO)·c(H2O)/[c(H2)·c(CO2)]，K3＝c(H2O)·c(CH3OH)/[c3(H2)·c(CO2)]，因此K3＝K1·K2，代入数值，‎500 ℃‎时 K3＝2.5×1.0＝2.5，此时的浓度商Qc＝0.3×0.15/(0.83×0.1)≈0.88<2.5，说明反应向正反应方向进行，即v正>v逆。‎