2021高考化学一轮复习-第七章-化学反应速率-化学平衡-高考真题演练学案.doc

2021高考化学一轮复习 第七章 化学反应速率 化学平衡 高考真题演练学案2021高考化学一轮复习 第七章 化学反应速率 化学平衡 高考真题演练学案年级：姓名：- 20 -第七章 化学反应速率 化学平衡1(2017天津高考)常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 时，该反应的平衡常数K2105。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ，固体杂质不参与反应。第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 制得高纯镍。下列判断正确的是()A增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B第一阶段，在30 和50 两者之间选择反应温度，选50 C第二阶段，Ni(CO)4分解率较低D该反应达到平衡时，v生成Ni(CO)44v生成(CO)答案B解析B对：第一阶段，生成的Ni(CO)4是气态，应选择高于其沸点的反应温度，故选50 。C错：230 时，化学平衡常数K2105，有利于反应逆向进行，Ni(CO)4分解率较高。2(2016北京高考)下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是()A抗氧化剂 B调味剂C着色剂 D增稠剂答案A解析相对于食物，抗氧化剂可以更快地被氧气氧化，从而降低了包装袋中氧气的浓度，减缓食品被氧化的速率。3(2019全国卷)水煤气变换CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：(1)Shibata曾做过下列实验：使纯H2缓慢地通过处于721 下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_H2(填“大于”或“小于”)。(2)721 时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_(填标号)。A0.25 B0.25C0.250.50 D0.50E0.50(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的H_0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正_eV，写出该步骤的化学方程式：_。(4)Shoichi研究了467 、489 时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。计算曲线a的反应在3090 min内的平衡速率(a)_kPamin1。467 时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。489 时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。答案(1)大于(2)C(3)小于2.02COOH*H*H2O*=COOH*2H*OH*(或H2O*=H*OH*)(4)0.0047bcad解析(1)根据题目提供的实验数据可知用H2还原CoO制取金属Co，反应的化学方程式为H2(g)CoO(s)Co(s)H2O(g)，平衡混合气体中H2的物质的量分数为0.0250，K139；CO还原CoO制取金属Co的化学方程式为CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g)，平衡混合气体中CO的物质的量分数为0.0192，K251.08。K1K2，说明还原CoO制取金属Co的倾向是CO大于H2。(2)H2(g)CoO(s)Co(s)H2O(g)CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g)可得CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)设起始CO、H2O的物质的量为a mol，转化的物质的量为x mol，容器容积为1 L，则：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始/molL1 a a 0 0转化/molL1 x x x x平衡/molL1 ax ax x x则该反应的K1.31，求得：x0.534a，则平衡时H2的物质的量分数约为0.267。(3)根据图像，初始时反应物的总能量为0，反应后生成物的总能量为0.72 eV，则H0.72 eV，即H小于0。由图像可看出，反应的最大能垒在过渡态2，则此能垒E正1.86 eV(0.16 eV)2.02 eV。由过渡态2初始反应物COOH*H*H2O*和结束时生成物COOH*2H*OH*，可得反应的方程式为COOH*H*H2O*=COOH*2H*OH*(或H2O*=H*OH*)。(4)根据反应速率的计算公式可以计算(a)0.0047 kPamin1。由(2)中分析得出H2的物质的量分数在0.250.50之间，CO的物质的量分数在00.25之间，在同一容器中气体的分压之比等于物质的量之比，所以H2的分压始终高于CO的分压，据此可将题图分成上下两部分，a、b表示的是H2的分压，c、d表示的是CO的分压，该反应为放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，CO分压增加，H2分压降低，故467 时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是b、c，489 时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是a、d。4(2019全国卷)环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：(1)某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应：(g)I2(g)(g)2HI(g)H89.3 kJ/mol，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_，该反应的平衡常数Kp_Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有_(填标号)。A通入惰性气体 B提高温度C增加环戊烯浓度 D增加碘浓度(2)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是_(填标号)。AT1T2Ba点的反应速率小于c点的反应速率Ca点的正反应速率大于b点的逆反应速率Db点时二聚体的浓度为0.45 molL1答案(1)40%3.56104BD(2)CD解析(1)设碘和环戊烯的物质的量均为1 mol，达平衡时转化的物质的量为x mol，由题意得： (g)I2(g)(g)2HI(g) 1 1 0 0 x x x 2x 1x 1x x 2x 平衡时，容器内气体总物质的量为(2x) mol，则有100%20%，解得x0.4则环戊烯的转化率为100%40%总压强为105 Pa(120%)1.2105 Pa因此各种气体的分压为p()1.2105 Pa0.3105 Pap(I2)1.2105 Pa0.3105 Pap()1.2105 Pa0.2105 Pap(HI)1.2105 Pa0.4105 Pa反应的平衡常数Kp3.56104 Pa。(2)由图像的变化趋势可看出T2时，环戊二烯浓度的变化趋势大，反应速率快，因此T2大于T1，选项A错误；因为a、c点温度和溶质浓度都不相同，故无法判断两点反应速率，选项B错误；相同温度下，随着时间的延长，反应物的浓度逐渐减小，反应速率逐渐减小，因此a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，选项C正确；由图像知，开始时环戊二烯的浓度为1.5 molL1，b点时的浓度为0.6 molL1，则环戊二烯转化的物质的量浓度为0.9 molL1，则二聚体的浓度为0.45 molL1。5(2019全国卷节选)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)c(O2)分别等于11、41、71时HCl平衡转化率随温度变化的关系：可知反应平衡常数K(300 )_K(400 )(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)c(O2)11的数据计算K(400 )_(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是_。(2)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是_。(写出两种)答案(1)大于O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低(2)增加反应体系压强、及时除去产物解析(1)由图像知，随着温度的升高，HCl的平衡转化率降低，所以4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的HK(400 )。在温度一定的条件下，c(HCl)和c(O2)的进料比越大，HCl的平衡转化率越低，所以题图中自上而下三条曲线是c(HCl)c(O2)(进料浓度比)为11、41、71时的变化曲线。当c(HCl)c(O2)11时，列三段式： 4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g) c0 c0 0 0 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0 (10.84)c0 (10.21)c0 0.42c0 0.42c0K(400 )。当c(HCl)c(O2)过高时，HCl转化率较低；当c(HCl)c(O2)过低时，过量的O2和Cl2分离时能耗较高。(2)由平衡移动的条件可知，为提高HCl的转化率，在温度一定的条件下，可以增大反应体系的压强，增加O2的量，或者及时除去产物。6(2019天津高考组合).在1 L真空密闭容器中加入a mol PH4I固体，t 时发生如下反应：PH4I(s)PH3(g)HI(g) 4PH3(g)P4(g)6H2(g) 2HI(g)H2(g)I2(g) 达平衡时，体系中n(HI)b mol，n(I2)c mol，n(H2)d mol，则t 时反应的平衡常数K值为_(用字母表示)。.多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。(1)将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为：SiCl4(g)H2(g)SiHCl3(g)HCl(g)H103SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4SiHCl3(g)H202SiCl4(g)H2(g)Si(s)HCl(g)3SiHCl3(g)H3H2H1(2)已知体系自由能变GHTS，Gv逆 bv正：A点E点c反应适宜温度：480520 (4)温度升高，反应的平衡常数K_(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外，还有_(填分子式)。答案.b.(2)1000 H2H1导致反应的G小(3)a、c(4)减小(5)HCl、H2解析.由反应可知，2HI(g)H2(g)I2(g) 2c mol c mol c mol由反应可知，4PH3(g)P4(g)6H2(g) (dc) mol (dc)mol则反应中产生的PH3(g)的物质的量为molmol，反应的平衡常数Kc(PH3)c(HI)molL1b molL1b mol2L2。.(2)由图可知要使Gv逆，a正确。A点温度比E点低，所以v正：vAvE，b错误。由题图可知，温度为480520 时，SiCl4转化率较高，该温度为适宜温度，c正确。(4)由于H20，H3H2H1，所以H30，反应的H0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度增大压强，使用对反应催化活性更高的催化剂解析(1)CaC2O4H2O的相对分子质量为146，设起始时CaC2O4H2O的物质的量为1 mol，则由图像可知，该反应分为三个阶段，第一阶段失去1 mol水，生成CaC2O4；第二阶段CaC2O4失去1 mol CO，生成CaCO3；第三阶段CaCO3失去1 mol CO2，生成CaO。因此第二阶段，即400600 范围内分解反应的化学方程式为CaC2O4CaCO3CO。CaC2O4H2O和CaCO3两者均可分解生成CaO，而两者制备的CaO捕集CO2的性能不同，说明使两者不同的原因是CaO表面积的大小不同，因1 mol CaC2O4H2O制备CaO的过程中共生成3 mol气体，1 mol CaCO3制备CaO的过程只生成1 mol气体，因此CaC2O4H2O热分解放出更多的气体，而使制得的CaO更加疏松多孔，具有更好的CO2捕集性能。(2)已知参加反应的微粒有CO2，生成物的微粒有HCOO，因此参加阴极反应的其他微粒中肯定含有H元素，所以阴极的电极反应式为CO2H2O2e=HCOOOH，而OH可与溶液中的HCO反应生成CO，两者加合即为CO2HCO2e=HCOOCO或CO2直接与水电离出的H作用生成HCOO，即阴极反应式为CO2H2e=HCOO。(3)由图像可知，当温度高于300 时，CO2的平衡转化率增大，而CH3OCH3的选择性降低，即此温度下主要发生的是反应，因反应是吸热反应，当温度升高CO2转化为CO的平衡转化率上升；而反应是放热反应，当温度升高CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。8(2018全国卷改编)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5，该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为_。(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t时，N2O5(g)完全分解)：t/min0408016026013001700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)H53.1 kJ/mol研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v2103pN2O5 (kPamin1)。t62 min时，测得体系中pO22.9 kPa，则此时的pN2O5_kPa，v_kPamin1。若提高反应温度至35 ，则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35 )_63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_(2NO2(g)N2O4(g)Hv(第二步反应)B反应的中间产物只有NO3C第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D第三步反应活化能较高答案(1)O2(2)30.06.0102大于温度提高，体积不变，总压强提高；NO2生成N2O4为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高13.4(3)AC解析(1)氯气在反应中得到电子作氧化剂，硝酸银中只有氧元素化合价会升高，所以氧化产物是氧气，分子式为O2。(2)根据方程式可知生成氧气与消耗N2O5的物质的量之比是，又因为压强之比等于物质的量之比，所以消耗N2O5的压强是2.9 kPa25.8 kPa，则此时N2O5的压强是35.8 kPa5.8 kPa30.0 kPa，因此此时反应速率v2.010330(kPamin1)6.0102(kPamin1)。由于温度升高，容器体积不变，总压强提高，且NO2生成N2O4为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高，所以若提高反应温度至35 ，则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35 )大于63.1 kPa。根据表中数据可知N2O5完全分解时的压强是63.1 kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的NO2的压强是35.8 kPa271.6 kPa，O2是35.8 kPa217.9 kPa，总压强应该是71.6 kPa17.9 kPa89.5 kPa，平衡后压强减少了89.5 kPa63.1 kPa26.4 kPa，所以根据方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时N2O4对应的压强是26.4 kPa，NO2对应的压强是71.6 kPa26.4 kPa218.8 kPa，则反应的平衡常数Kp kPa13.4 kPa。(3)第一步反应快速平衡，所以第一步的逆反应速率大于第二步的反应速率，A正确；根据第二步和第三步可知中间产物还有NO，B错误；根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效，C正确；第三步为快反应，所以第三步反应的活化能较低，D错误。9(2018全国卷改编)CH4CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：(1)CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)H247 kJmol1有利于提高CH4平衡转化率的条件是_(填标号)。A高温低压 B低温高压C高温高压 D低温低压某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为_mol2L2。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：由上表判断，催化剂X_Y(填“优于”或“劣于”)，理由是_。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是_(填标号)。AK积、K消均增加Bv积减小，v消增加CK积减小，K消增加Dv消增加的倍数比v积增加的倍数大在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为vkp(CH4)p(CO2)0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为_。答案(1)A(2)劣于相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大ADpc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)解析(2)正反应均是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向进行，因此K积、K消均增加，A正确，C错误；升高温度反应速率均增大，B错误；积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低，这说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大，D正确。根据反应速率方程式可知在p(CH4)一定时，生成速率随p(CO2)的升高而降低，根据图像可知pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。10(2018天津高考改编)已知：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)H120 kJmol1(1)分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压，容积可变)中，加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_(填“A”或“B”)。(2)按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图所示。此反应优选温度为900 的原因是_。答案(1)B(2)900 时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低解析(1)初始时容器A、B的压强相等，A容器恒容，随着反应的进行压强逐渐增大(气体物质的量增加)；B容器恒压，压强不变；所以达平衡时压强一定是A中大，B中小，此反应压强减小平衡正向移动，所以B的反应平衡更靠右，反应的更多，吸热也更多。11(1)(2017全国卷改编)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H0制备。回答下列问题：.丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图b为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_。.图c为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是_、_；590 之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_。(2)(2016全国卷)丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：.以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：C3H6(g)NH3(g)O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)H515 kJmol1C3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g)H353 kJmol1两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是_；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是_；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_。.图a为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 。低于460 时，丙烯腈的产率_(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是_；高于460 时，丙烯腈产率降低的可能原因是_(双选，填标号)。A催化剂活性降低 B平衡常数变大C副反应增多 D反应活化能增大.丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图b所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为_，理由是_。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为_。答案(1).氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大.升高温度有利于反应向吸热方向进行温度升高反应速率加快丁烯高温裂解生成短链烃类(2).两个反应均为放热量大的反应降低温度、降低压强催化剂.不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC.1该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低解析(1)由题意知，丁烯在高温条件下能够发生裂解，因此当温度超过590 时，参与裂解反应的丁烯增多，而使产率降低。(2).判断反应自发进行的趋势可从熵变和焓变两方面考虑，反应和的熵变不大，但放出的热量均很大，这是导致两个反应在热力学上趋势均很大的主要原因。在影响反应速率的外界因素中，催化剂的影响最大，且不同的反应一般使用的催化剂也不同，因此催化剂是提高丙烯腈反应选择性的关键因素。.温度升高，反应的平衡常数变小，反应的活化能不变，高于460 时，丙烯腈产率降低的原因可能是催化剂的活性降低、副反应增多，A、C正确。.由反应可知n(NH3)n(O2)n(C3H6)11.51，由于O2在空气中所占体积分数约为，所以理论上进料气氨、空气、丙烯的体积比V(NH3)V(空气)V(C3H6)1(1.55)117.51。12(2017高考组合题)(1)(全国卷)H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。H2S的平衡转化率1_%，反应平衡常数K_。在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率2_1，该反应的H_0。(填“”“B(2)ac大于小于tm时生成物浓度较低(molL1)1解析(1)解：设平衡时H2S转化的物质的量为x。 H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)初始/mol 0.40 0.10 0 0转化/mol x x x x平衡/mol 0.40x 0.10x x x由题意得：0.02解得：x0.01 molH2S的平衡转化率1100%2.5%。K2.8103。温度升高，水的平衡物质的量分数增大，平衡右移，则H2S的转化率增大，故21。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故H0。A项，充入H2S，H2S的转化率反而减小。B项，充入CO2，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，故H2S的转化率增大。C项，充入COS，平衡左移，H2S的转化率减小。D项，充入N2，对平衡无影响，不改变H2S的转化率。(2)tm时，反应正向进行，故v正大于v逆。反应前，三种溶液混合后，c(Na3AsO3)3x molL1x molL1，同理，c(I2)x molL1，反应情况如下： AsO(aq)I2(aq)2OH(aq)AsO(aq)2I(aq)H2O(l) x x 0 0 xy xy 1 y 2yK (molL1)1。