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1、化学反应速率和化学平衡 创新题 根据高考命题大数据软件分析,重点关注第3、5、8、10 及创新导向题。 模拟精选题 1. (2016 ?黑龙江双鸭山一中期中) 对于反应 COC12 (g) “CO (g) +C12 (g)0改变 下列条件:升温恒容下通入惰性气体增加C0C12 浓度减压加催化剂恒压下通 入惰性气体,能加快反应速率的是( ) A. B. C. D. 答案 B 2. (2016?山东济南外国语期中)在密闭容器中,一定条件下进行如下反应:NO (g) +C0 (g) 0, 容器中 A、B、D 的物质的 量浓度随时间的变化如图所示,下列说法不正确的是( ) c/(mol/L) A. 反
2、应在前 10 min 的平均反应速率r (B) =0. 15 mol/ (L ? min) B. 该反应的平衡常数表达式K= C) c (A) ? c (B) c.若平衡时保持温度不变,压缩容器体积平衡向逆反应方向移动 D. 反应至 15 min 时,改变的反应条件是降低温度 解析A (g) +B (g) l、c (s) +Q (g) AQO Q ( 起始) /mol ?3.5 2.5 0 0 c ( 转化) /mol ? L 1.5 1.5 1.5 3 c ( 平衡) /mol ? L 2 1 1.5 3 反应在前lOmin, v(B) = 1. 5 mol ? L _1/10 min=0.
3、 15 mol/ (L ? min), A 项正确; 生成物 C 是固体,不能写入平衡常数表达式,根据平衡常数概念可知, B 项正确;达到平衡 时 A c (A) : A c (D) =1. 5 mol ? L : 3 mol ? = 1 : 2,则x=2,该反应是气体分子数不变的反应,若保 持温度不变,压缩容器体积即增大压强,平衡不移动,C 项错误;山 图像知,反应至15 min 时三种气体的浓度不变,平衡向逆反应方向移动,只能是改变了温度,逆反应是放热反应, 因此?是降低温度,D 项正确。 答案 C 6.(2016 ?河南焦作一模,2)在某 2 L 恒容密闭容器中充入2 mol X (g)
4、和 1 mol Y (g) 发生反 应:2X (g) +Y (g) =3Z (g) 、H,反应过程屮持续升高温度,测得混合体系屮 X 的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是( ) A. M 点时, Y 的转化率最大 B. 升高温度,平衡常数减小 C. 平衡后充入 Z 达?到新平衡时Z 的体积分数增大 D. W、M 两点 Y 的正反应速率相等 解析 温度在自 CZ 前,升高温度 , X 的含量减小,温度在a CZ 后,升高温度, X 的含 最增人,1111线上最低点为平衡点, 最低点之前未达平衡, 反应向正反应进行, 最低点之 后, 各点为平衡点,升高温度X 的含量增大,平衡向逆反应方
5、向移动,故正反应为放热反应。A 项,曲线上最低点Q 为平衡点,升高温度平衡向逆反应移动,Y 的转化率减小, 所以( 3点 时, Y 的转化率最人,错決B 项,已知该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移,平衡常数减 小,正确; c 项,反应前后气体的物质的量不变,平衡时充入Z,达到平衡时与原平衡是等效 平衡,所以达到新平衡时z 的体积分数不变,错误;D 项,比点对应的温度低于M 点 对应 的温度,温度越高,反应速率越大, 所以 W 点 Y 的正反应速率小于M 点 Y 的正反应速率 , 错 误。 答案 B 7.(2015 ?沈阳四校月考)下列说法正确的是() A. 催化剂不影响反应活化能,但能增大单
6、位体积内活化分子市分数,从而增大反应速率 B. 化学反应速率为0. 8 mol/ (L? s)是指 1 s时某物质的浓度为0. 8 mol/L C. 根据化学反应速率的人小可以判断化学反应进行的快慢 D. 对于化学反应來说,反应速率越大,反应现象越明显 解析 A 项,催化剂可以降低反应所需的活化能,增大活化分子的百分数, 从而增大反 应 速率,错误; B 项,0.8 mol/ (L - s)是指 1 s内该物质的浓度变化量为0. 8 mol/L, 错 课; D 项,反应速率与反应现象之间无必然联系,如酸碱屮和反应的速率很快,但却观察不到什 么现象,错课。 答案 C & (2015 ?辽宁五市部
7、分学校联考)已知甲为恒压容器、 乙为恒容容器。 相同条件下充入等 物质的量的 NO?气体,且起始时体积相同。发生反应:2N0, (g) Q 、NO (g) V0。一段时间后相继达到平衡状态。下列说法中正确的是() A. 平衡吋 NQ 体积分数:甲 ”) 0;反应 II 的 = (2)在恒压密闭容器中,充入一定量的比和C02 ( 假定仅发生反应III), 实验测得反应物 在不同温度下,反应体系屮C0?的. 平衡转化率与压强的关系曲线如图1 所示。 反应过程屮,不能判断反应III 已达到平衡状态的标志是_ 。 A. 断裂 3 mol HH 键,同时断裂2 mol H0键 B. CH:5OH 的浓度
8、不再改变 C. 容器中气体的平均摩尔质量不变 D. 容器中气体的压强不变 比较 7;与 Z 的大小关系:八 _ T2 ( 填、“=”或“”),理由是 : _ 在 7; 和 A 的条件下,往密闭容器屮充入3 mol 比和 1 mol CO,该反应在笫5 min 时达到平衡,此 时容器的体积为1.8 L;则该反应在此温度下的平衡常数为_ 。 3.若此条件卜 ?反应至3 min 时刻,改变条件并于八点处达到平衡,CIM1I 的浓度随反 应 吋间的变化趋势如图2所示( 3? 4 min 的浓度变化未表示出来);则改变的条件为 b.若温度不变,压强恒定在a 的条件下重新达到平衡时,容器的体-积变为 _
9、L。 解析 (1) 根据方程式可判断反应III 的 ASV0;反应 I : CO, (g) +出(g) l 、C0 反应 I : C02 (g) +H2 (g) CO (g) +H2O (g) A = +41. 19 kJ ? mol 反应 III : C02 (g) +3H2 (g) CHaOH (g) +H2O (g) =-49. 58 kJ? mol SO % T, 曲 0%) / ) 4 图 ,0.60 3 oss 20.50 加 ?0 40 0.35 0.30 =0.25 9/)20 5015 f 10 0.05 0.00 A 6 ? 0 2 )- 71 A ( 010 fl % 佃
10、 7G6(50403(2010 图 2 (g) +H20 (g) A/Z = +41. 19kJ ? mol -1,反应 II: CO (g) +2H 2 (g) CH30H (g) 反应 III : CO2 (g) +3H2 (g) l、CHQH (g) +H2O (g) A 必=一 49. 58 kJ ? mol 匕 根据盖斯定律 , 反应 II 可以是 III 一【得到,所以反应II 的恰变 AZJ=-90. 77 kJ - mol (2)A.由于甲醇和水中均含有0H 键,因此断裂3 mol HH 键,同时断裂2 mol H0 键不能说明反应达到平衡状态,A 符合题意; B. CH3OH
11、 的浓度不再改变说明反应达到 平衡状 态,B 不符合题意; C.正反应是体积减小的,又因为质量不变,所以容器中气体的平 均摩尔 质聚不变说明反 ?应达到平衡状态,C 不符合题意; D.由于是怛压,所以容器屮气体 的压强不变不能说明反应达到平衡状态,D 符合题意,答案选AD。 由于止反应是放热反应,因此在压强相等吋温度升高二氧化碳的转化率降低,所以根 据图像可知5 min,这说明反应速率降低,因此改变的 条件为降低压强。 b. 若温度不变,压强恒定在A的条件下重新达到平衡时二氧化碳的转化率为60%,则 C()2(g) + 3H2(g)CH3()H(g) + H2()(g) 初始量 ( mol)
12、1 3 00 变化量 ( mol) 0. 61.80. 60. 6 平衡量 ( mol) 0?4 1.20. 60. 6 0. 6/叹 0. 6/J/ 4 妙以 0. 4/rX (1.2/n 327 解得K=0. 533 Lo 答案( 1) H2 NH:J的浓度分别为 3 mol ? L _1 3 mol ? L 3 mol ? , 则此时 r _ y 逆( 填“大于”、“小于”或“等于”) 。 由上述表屮的实验数据计算得到“浓度一时间”的关系可用下图屮的Illi 线表示,表示 c (2)t的曲线是 _ o 在此温度下,若起始充入4 mol N2 和 12 mol 氏,则反应 刚达到平衡时,表
13、示c ( 比)t的曲线上相应的点为 0 5 1() 15 20 25 3() 35 40 45 /min 解析 (1)根据( 反应物的总键能 ) 一(?生成物的总键能 ), 知 A/=945.6kJ - mol _1+436 kJ ? mol _1X3-391 kJ ? moLX6= 92. 4 kJ ? moL。(2)该反应的平衡常数 K c (NH3) rc (NH3) - “、 *汩宀 K尸3 =c 徂) ? d ( 也) 收=曲。 (3) 该汰丿芟 d2 (N2) ? d2 (H2) 下,25 min 时反应处于平衡状态,平衡时c (N2) =1 mol ? c(HJ =3 mol ?
14、 L c 224 (NHJ =2 mol -L _,,则 K=-=o在该温度下,若向同容积的另一容器中投入的2、 2 / xTij 、 Q2 H2 和 NH:、的浓度均为3 mol ? L 贝 ij Q= =3X3:“=丫“ 反应向正反丿丈方 向进彳亍,故卩正大于卩逆。起始充入4 mol N2 和 12 mol出,相当于将分别充入2 mol N2 和 6mol 出的两个容器“压缩”为一个容器, 假设平衡不移动 , 则平衡时C(H2) =6 mol? L t, 而 “压缩”后压强增大,反应速率加快,平衡止向移动,故平衡时3 mol? “ (H2) p.ippi C. 在 0、1 100 C 时该
15、反应的平衡常数为1.64 D. 压强为 q 时,在 y 点:/ 正“逆 解析 、灿、灿、a 是四条等压线,山图像可知,压强一定时,温度越高,甲烷的平衡 转化率越鬲,故正反应为吸热反应,A/Z0, A 项错谋;该反应为气休分子数增加的反应, 压 强越高,甲烷的平衡转化率越小, 故压强 Q3Q Q, B 项正确;压强为P,温度为 1 100 C 时, 甲烷的平衡转化率为80. 00%,故平衡时各物质的浓度分别为c(CHJ =0.02 mol - 17*, c (C02) =0. 02 mol ? L_I, c(CO) =0. 16 mol ? L_l, c (H2) =0. 16 mol ? L_
16、l,即平衡常 数K= 0 02x0 02 =L 6“ C 项 正确;压强为D 时,y 点未达到平衡,此时$正卩逆, D 项正 确。 答案 A 4. 无色气体 N2O. 堤一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂Z-o NQdNO?转换的热化学方程 (1)将一定量 N2O4 投入固定容积的真空容器中,下述现象能说明反应达到平衡的 是_ O a. ym (N2O;) =2/逆(N02) b.体系颜色不变 c.气体平均相对分子质量不变d.气体密度不变 达到平衡示,保持体积不变升高温度,再次到达平衡时,则混合气体颜色 _ ( 填“变深”、“变浅”或“不变”),判断理由_ 。 (2)平衡常数斤可用反应体系中气体
17、物质分压表示,即久表达式屮用平衡分压代替平 衡浓度,分压 =总压 X 物质的量分数 ( 例如:p (N02) =p忠XX(N02) )。写上述反应平衡常数表 达式_ ( 用 P总、各气体物质的量分数/ 表示 );影响的因 索_ c (3)上述反应中,正反应速率卩正=&正?p (N20I),逆反应速率v 逆=k池 6 (NO?), 其中&正、&逆为速率常数,则兀为_ ( 以斤正、 &逆表示 ) 。若将一定量20,投入真空 容器中恒温恒压分解( 温度 298 K、压强 100 kPa),已知该条件下, 正 =4.8X10 s _1, 当 N2O1 分 解 10%时,卩正 = _ kPa ? s _
18、1o (4)真空密闭容器中放入一定量N2O4,维持总压强闪叵定,在温度为7时,平衡时20 彳 分解百分率为保持温度不变,向密闭容器中充入等SNA,维持总压强在2 刊条件下分解, 则 N20., 的 平衡 分解率的 表达式为 解析 ( 1)导 不是化学计量数Z 比,a错谋;颜色不变,说明c(N0J 临(NOJ 1 不变, b 正确; M =“ J , 均是气体,刃 ( 气)不变,平均相对分了质量不变,说明n ( 气) ( 气)不变,到达平衡, C 正确;气体的质量不变,容器休积不变,密度始终不变,d错课。 该反应是吸热反应, 升高温度,平衡向正反应方向移动, c (NO?)增人,颜色加深。(2)
19、 K d (NO) 22易 2 + 2严 答案 ( 1) be 变深正反应是吸热反应,其他条件不变,温度升高平衡正向移动, (N02)增加,颜色加深 (2)刀总? / (NO2) /x (NA) ( 其他合理答案亦可 ) 温度 (3)k 討 k逆 3. 9X10 6 (4): / /) “2 (NO),将 ( NO2)、c (N2OJ 换成 p (NO2)、p (NA), 影响平衡常数的因索?只有温度。 (3)KJ=紅, 达到平衡时 y (正)( 逆) ,入=牛。设回为 lmol,分 AiE 9 解减少 0. 1 mol,剩余 0. 9 mol,生成 NO2 为 0. 2 mol, v=k? /XN20!) =4. 8X 10 s * YJ * 1 kPa=3. 9X106kPa ? s _1o (4)原平衡时设起始加入 1 mol N2O1,反应减少 a mol,剩余 N2O4 即 2 mol N2O4,设转化率为x.同理有兀 = 2 a 2 n (NO-O * 2 “1+ a 小 为(1-a ) mol,牛成 NO?为 2a mol,心= 小门、=: - ,再充入等量20仆 p ( N201) 1 a TT7 必 ( 2 2 p (NO2) ¥2 + 2严1+ / 5 p (N2O1) 2 2x1a 2 + 2,“ 1+
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