化学反应速率和化学平衡综合练习-2019高考复习专题-化学反应速率和化学平衡.pdf
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1、专题 06 化学反应速率和化学平衡综合练习 1硫化氢气体在资源利用和环境保护等方面均有重要应用。 (1)工业采用高温分解H2S 制取氢气, 2H2S(g) 2H2(g) + S2(g), 在膜反应器中分离出H2。在容积为 2L 的恒容密闭容器中,控制不同温度进行此反应。H2S 的起始物质的量均为 1mol ,实验过程中测得H2S的转 化率如图所示。曲线a 表示 H2S 的平衡转化率与温度的关系,曲线 b 表示不同温度下反应经过相同时间 时 H2S的转化率。 反应 2H2S(g) 2H2(g) + S2(g)的 H_(填 0.04mol/(L s) 温度升高,反应速率加快,达到平衡所需时间缩短C
2、u、Cl、H 增加氧气 的通入量或增加起始时c(Fe3+) Fe(CN)64 - -e -=Fe(CN) 6 3- 11.2L 2Fe(CN)6 3-+2CO 3 2-+H 2S=2Fe(CN)6 4-+2HCO 3 -+S 【解析】( 1)由图象可知,温度升高,转化率增大,则平衡正移,所以正方向为吸热方向,即H0,H2S 的物质的量为1 mol ,体积 2L,起始浓度为0.5 mol ? L - 1 若 985时,反应经5s 达到平衡,此时H2S 的转化 率为 40%,则参加反应的硫化氢为0.5 mol?L - 1 40%=0.2 mol ?L- 1,v= c/ t=0.04 mol ? L
3、- 1? s- 1;随着温度升高, 反应速率逐渐加快,达到平衡所需时间缩短,所以曲线b 向曲线a 逼近;故答案为:;0.04mol/(L s);温 度升高,反应速率加快,达到平衡所需时间缩短。 (2) 通过图示可以看出来Fe 的化学价由 +3 变为 +2,S的化合价由 -2 变 0 价,化合价没有变的元素由Cu、 Cl 和 H 三种元素;在温度一定和不补加 溶液的条件下,缓慢通入混合气体,并充分搅拌。欲使生成的硫单 质中不含CuS,可采取的措施有:增加氧气的通入量或增加起始时c(Fe 3+)。故答案为: Cu、Cl、H;增加氧 气的通入量或增加起始时c(Fe3+)。 (3)电解时阳极发生失电子
4、的氧化反应,先将Fe(CN)64-转化为Fe(CN)6 3-,化合价升高,所以反 应为: Fe(CN)64 -e-=Fe(CN) 6 3-;根据 2Fe( CN)63-+2CO32-+H2S=2Fe(CN)64-+2HCO 3 -+S 和阴极反应式 为 2HCO3-+2 e-H2 +2CO 3 2-,得到关系式为: H2 2CO32-S,所以析出16g S 的时候,生成标况下的氢气 体积是11.2L;根据化合价升降法及元素守可知方程式为 2Fe(CN)6 3-+2CO 3 2-+H 2S=2Fe(CN)6 4-+2HCO 3 -+S 。 2乙二酸 (H2C2O4)俗称草酸,是二元弱酸。回答下列
5、问题: (1)在恒温、恒容密闭容器中发生反应:H2C2O4(s) H2O(g)+CO(g)+CO2(g),下列描述能说明反应已经 达到平衡状态的是_(填标号 )。 A压强不再变化B CO2(g)的体积分数保持不变 C 混合气体密度不再变化D混合气体平均摩尔质量保持不变 (2)草酸溶液中各离子浓度分数(X) 随溶液 pH 变化的关系如图所示: 当溶液中含碳粒子的主要存在形态为C2O42-时,溶液的酸碱性为_(填标号 )。 A强酸性B弱酸性C中性D碱性 25时 ,反应 C2O4 2-+H 2C2O4 - 2HC2O4 -的平衡常数的对数值 1gK=_ 。 (3) 向 10 mL0.1mol L -
6、1H 2C2O4溶液中逐滴加入 0.1mol L-1NaOH 溶液, 当溶液中 c(Na +)=2c(C 2O4 2-)+c(HC 2O4 -) 时,加入 V(NaOH)_10 mL( 填=或 当滴入最后一滴标准液时,溶液由无色变成紫红色,且半分钟内溶液颜色不再 改变2MnO 4 -+6H+5H 2C2O4=2Mn 2+10CO 2 +8H2O 0.315cV/m 【解析】( 1)在温度、体积不变时,压强和气体的总量成正比,由于反应物为固体,所以当反应向左进行 时,气体总量减小,压强变小,当压强不再变化时,说明反应已经达到平衡状态,A 正确;由于反应物为 固体,生成物为气体,三种气体为固定组成
7、,所以CO2(g)的体积分数保持不变时,不能说明反应已经达到 平衡状态, B 错误;反应向左进行时,气体总质量减小,容器的体积不变,所以混合气体密度不再发生变化 时,说明反应已经达到平衡状态,C 正确;由于反应物为固体,生成物为气体,三种气体为固定组成,所以 三种气体的平均摩尔质量始终保持不变,不能说明反应已经达到平衡状态,D 错误;正确选项AC。 (2)根据图示可知,第一条曲线代表草酸,第二条曲线代表草酸氢根离子,第三条曲线代表草酸根离子, 所以当溶液中含碳粒子的主要存在形态为C2O42-时,溶液可能为弱酸性、中性、碱性;正确答案:BCD 。 根据图示可知:当pH=1.2 时, c(HC2O
8、4-)= c(H 2C2O4),K1= c(HC2O4 -) c(H+)/ c(H 2C2O4)=10 -1.2 ;当 pH=4.2 时, c(HC2O4-)= c(C 2O4 2-),K 2= c(C2O4 2-) c(H+)/ c(HC 2O4 -) =10-4.2;反应 C 2O4 2-+H 2C2O4 - 2HC2O4 -的平衡 常数 K= c 2(HC 2O4 -)/c(C 2O4 2-) c(HC 2O4 -)= K 1/ K2=10 -1.2/10-4.2 =10 3,平衡常数的对数值 1gK=1g10 3=3,正确答 案: 3。 (3)根据电荷守恒: c(H +)+c(Na+)
9、=2c(C 2O4 2-)+c(HC 2O4 -)+c(OH-)可知,当溶液中 c(Na +)=2c(C 2O4 2-)+c(HC 2O4 -) 时, c(H +)= c(OH-),如果 V(NaOH)=10mL ,和 10mL0.1mol L -1H 2C2O4溶液反应生成草酸氢钠溶液,由图示可 知,草酸氢钠溶液显酸性,要想保持溶液为中性,氢氧化钠溶液适当过量,因此V(NaOH) 10mL ;正确答 案: 。 (4)草酸晶体 (H2C2O4 2H2O)具有还原性,被酸性 KMnO4溶液氧化为二氧化碳,导致 KMnO 4溶液褪色, 当草酸反应完后,KMnO4溶液颜色不再褪色,达到滴定终点,现象
10、为当滴入最后一滴标准液时,溶液由无 色变成紫红 色, 且半分钟内 溶液颜色不再 改变;反应的 离子方程式 为 2MnO4 -+6H+5H 2C2O4=2Mn 2+10CO 2 +8H2O; 根据反应关系可知:2KMnO4-5H2C2O4,反应消耗 KMnO 4 的量为 c V10-3mol,则 H2C2O4的量为 2.5c V10 -3mol,草酸晶体的质量为 2.5c V10 -3 126g=0.315cV g ; 草酸晶体纯度为0.315cV/m ;正确答案:当滴入最后一滴标准液时,溶液由无色变成紫红色,且半分钟内溶 液颜色不再改变;2MnO4 -+6H+5H 2C2O4=2Mn 2+10
11、CO 2 +8H2O;0.315cV/m 。 3硫是生物必须的营养元素之一,含硫化合物在自然界中广泛存在,循环关系如下图所示: (1) 自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透遇到难溶的ZnS, 慢慢转变为铜蓝(CuS) , 请用化学用语表示ZnS 转变为CuS 的过程_。 (2) 火山喷发产生H2S 在大气当中发生如下反应: 2H2S(g)+O2(g) =2S(g) +2H 2O(g) H=442.38kJ/mol S(g)+O 2(g)=SO2(g) H=297.04kJ/mol。 H2S(g)与 O2(g)反应产生SO2(g)和 H2O(g)的热化学
12、方程式是_。 (3) 降低SO2的排放量已经写入2018 年政府工作报告,化石燃料燃烧时会产生含SO2的废气进入大 气,污染环境,有多种方法可用于SO2的脱除。 NaClO 碱性溶液吸收法。工业上可用NaClO 碱性溶液吸收SO2。 i.反应离子方程式是_。 为了提高吸收效率,常用Ni2O3作为催化剂。在反应过程中产生的四价镍和原子氧具有极强的氧化能力,可 加快对SO2的吸收。该催化过程的示意图如下图所示: ii. 过程1 的离子方程式是_。 iii.Ca(ClO)2也可用于脱硫,且脱硫效果比 NaClO 更好,原因是 _。 电化学脱硫法。某种电化学脱硫法装置如下图所示,不仅可脱除烟气中的SO
13、2还可以制得H2SO4。 i.在阴极放电的物质是_。 ii. 在阳极生成SO3的电极反应式是 _。 【答案】2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) H= 1036.46kJ/mol ZnS(s) +Cu 2+ (aq)Zn 2+(aq)+CuS ClO - +SO2+2OH - =Cl-+SO 4 2-+H 2O Ni2O3+ClO - =2NiO 2 +Cl - Ca 2+与 SO 4 2-结 合生成微溶的CaSO4有利于反应的进行O2 SO2 - 2e - +SO 4 2-= 2SO 3 【解析】(1)自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向
14、地下深层渗透遇到难 溶的 ZnS, 慢慢转变为铜蓝 (CuS) ,ZnS 转变为CuS 的化学方程式为ZnS(s) +Cu 2+ (aq) Zn 2+(aq)+CuS。 ( 2)已知: 2H2S(g)+O2(g) =2S(g) +2H2O(g) H= 442.38kJ/mol; S(g)+O2(g)=SO2(g) H= 297.04kJ/mol 。 根 据 盖 斯 定 律 , 由 + 2可 得2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) , 故 H=( 442.38kJ/mol)+( 297.04kJ/mol)2=1036.46kJ/mol ,所以, H2S(g)与 O2(g)
15、反应产生SO2(g)和 H2O(g)的热 化学方程式是2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H 2O(g) H=1036.46kJ/mol 。 (3) NaClO 碱性溶液吸收法。工业上可用NaClO 碱性溶液吸收SO2. NaClO 碱性具有强氧化性,可以 把 SO2氧化为 SO4 2-。i.反应离子方程式是 ClO -+SO 2+2OH - =Cl -+SO 4 2-+H 2O。由催化过程的示意图可知, 过程 1 中, Ni2O3与 ClO - 反应生成具有强氧化性的NiO2,过程 2 中,NiO2与 ClO -反应生成具有强氧化性 的 O 原子。 ii.过程1 的离子方程式是N
16、i2O3+ClO - =2NiO2+Cl -。iii.Ca(ClO) 2也可用于脱硫,且脱硫效果 比 NaClO 更好,原因是Ca2+与 SO42-结合生成微溶的CaSO4有利于反应的进行。 由电化学脱硫法装置示意图可知,该装置为电解池,烟气经催化氧化后,部分二氧化硫被氧化为三氧化 硫,所得气体通入该装置,在阴极上,氧气得到电子被还原为硫酸根离子,电极反应式为O2+4e- + 2SO3= 2SO4 2-;在阳极上,二氧化硫失去电子被氧化为三氧化硫,电极反应式为 2SO2 - 4e - +2SO 4 2-= 4SO 3,三氧化 硫经氮气导出与水反应生成硫酸,这样,不仅可脱除烟气中的SO2还可以制
17、得H2SO4。i.在阴极放电的物质 是 O2。ii. 在阳极生成SO3的电极反应式是SO2 - 2e- +SO42-= 2SO3。 4含磷化合物在生产生活中有着重要的应用。 (1)磷与氨是同主族元素,下列能说明者非金属性强弱的是_(填字母 )。 a.NH3比 PH3稳定性强 b.常温下,氮气为气体,磷单质为固体 c.氮气与氢气化合比磷与氢气化合更困难 d.HNO3的酸性比 HPO3酸性强 (2)工业常用磷精矿Ca5(PO4)3F和硫酸反应制各磷酸。己知 25, 101kPa 时: CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+ H2O(l) H=-271kJ/mol 5CaO(s)+3H3
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- 化学反应 速率 化学平衡 综合 练习 2019 高考 复习 专题
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