2019版高考化学大二轮优选习题 专题二 化学基本理论 专题突破练8 化学反应速率与化学平衡

现增多0.8 mol,则反应了0.8 mol X,故A容器中X的转化率为80%,故B正确;A为恒压过程,B为恒容过程,该反应为气体体积增大的反应,反应过程中B的压强大于A,平衡时的压强:pA

9.(2018山东济南第一中学高三月考)(18分)氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能、高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应为: Ⅰ.C(s)+H2O(g)Ⅱ.CO(g)+H2O(g)Ⅲ.CaO(s)+CO2(g)

CO(g)+H2(g) K1; CO2(g)+H2(g) K2; CaCO3(s) K3。

CaCO3(s)+2H2(g),其反应的平衡常数K=

(1)该工艺制H2总反应可表示为C(s)+2H2O(g)+CaO(s)说明反应达到平衡状态的是 。 a.容器内混合物的质量不变

b.H2与H2O(g)的物质的量之比不再变化 c.混合气体的密度不再变化

d.形成a mol H—H键的同时断裂2a mol H—O键

(用K1、K2、K3的代数式表示)。在2 L的密闭容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。下列能

(2)对于反应Ⅰ,不同温度和压强对H2产率的影响如下表。

压强 温度 500 ℃ 700 ℃ p1/MPp2/MPa a 45.6% 51.3% 67.8% 71.6%

由表中数据判断:p1 (填“>”“<”或“=”)p2。 下列图像正确的是 。

(3)已知反应Ⅱ的ΔH=-41.1 kJ·mol,CO键、O—H键、H—H键的键能分别为803 kJ·mol

1

-1

-

,464 kJ·mol、436 kJ·mol,则CO中碳氧键的键能为 kJ·mol。

-1-1-1

(4)对于反应Ⅲ,若平衡时再充入CO2,使其浓度增大到原来的2倍,则平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动;当重新平衡后,CO2的浓度 (填“变大”“变小”或“不变”)。

答案(1)K1·K2·K3 bc (2)> BD (3)1 072.9 (4)正反应 不变 解析(1)根据题意,反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相加可得反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)

CaCO3(s)+2H2(g),则该反

应的平衡常数K=K1·K2·K3;根据质量守恒定律,容器内混合物的质量始终不变,不能判断达到平衡

5

状态,a错误;H2与H2O(g)的物质的量之比不再变化,说明正逆反应速率相等,能够判断达到了平衡状态,b正确;C为固体,反应后气体的质量增大,容器的体积不变,则混合气体的密度不再变化,能够判断达到了平衡状态,c正确;形成a mol H—H键的同时断裂2a mol H—O键描述的都是正反应速率,不能判断达到了平衡状态,d错误;(2)根据反应Ⅰ.C(s)+H2O(g)

CO(g)+H2(g) K1,相同温度条件

下,减小压强,平衡正向移动,氢气的产率增大,因此p1>p2;减小压强,平衡正向移动,与图像不符,A项错误;根据表格数据,升高温度,氢气的产率增大,说明平衡正向移动,与图像吻合,B项正确;升高温度,平衡正向移动,水的含量减少,降低压强,平衡正向移动,水的含量减少,与图像不符,C项错误;升高温度,平衡正向移动,平衡常数增大,与图像吻合,D项正确。(3)设CO中碳氧键的键能为x kJ·mol,反应Ⅱ.CO(g)+H2O(g)Ⅲ.CaO(s)+CO2(g)

-1

CO2(g)+H2(g)的ΔH=-41.1 kJ·mol=反应物的键能之和-生成

-1

-1

-1

物的键能之和=(x+464×2) kJ·mol-(803×2+436) kJ·mol,解得x=1 072.9;(4)反应

CaCO3(s),若平衡时再充入CO2,使其浓度增大到原来的2倍,相当于增大压强,

平衡正向移动;温度不变,平衡常数不变,K=,则重新平衡后,CO2浓度不变。

10.(2018安徽六安示范高中联盟高三期末)(18分)汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:

(1)T ℃下,在一容积不变的密闭容器中,通入一定量的NO和CO,用气体传感器测得不同时间时NO和CO的浓度如下表:

时间0 1 2 3 4 5 /s c(NO)/ 104.c1.1.1.-410 .0 50 1 50 00 00 mol-1·L c(CO)/ 3.3.c2.2.2.-310 60 05 2 75 70 70 mol-1·L

则c2较合理的数值为 (填字母标号)。 A.4.20 C.2.95 H2O(g)+CO(g)

B.4.00 D.2.85

CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:

起始量平衡量实温/mol /mol 验 度/ 组 ℃ H2O CO CO H2 ⅰ 650 2 达到平衡所 需的时间 /min 4 2.4 1.6 5 (2)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应

6

ⅱ 900 1 ⅲ 900 a 2 1.6 0.4 3 b c d 1

若a=2,b=1,则c= ,三组实验对应平衡常数的关系K(ⅰ) K(ⅱ) K(ⅲ)(填“>”“<”或“=”)。

(3)控制反应条件,CO和H2可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为3H2(g)+3CO(g)

CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢

碳比的变化如图所示:

①合成二甲醚的最佳氢碳比为 。

②甲醇使用不当会导致污染,可用电解法消除这种污染。其原理是电解CoSO4、稀硫酸和CH3OH的混合溶液,将Co氧化为Co,Co再将CH3OH氧化成CO2,Co氧化CH3OH的离子方程式为

。

答案(1)D (2)0.6 > = (3)①1.0 ②6Co+CH3OH+H2O

-3

-1

-4

-1

3+

2+

3+

3+

3+

CO2↑+6Co+6H

-3

-1

-4

-1

2++

解析(1)由表中数据可知4 s时反应达到平衡,1~3 s内CO浓度变化量为3.05×10 mol·L-2.75×10 mol·L=3×10 mol·L,该2 s内平均每秒内变化量为1.5×10 mol·L,随反应进行反应速率减小,该2 s中前1 s内CO浓度变化量应大于1.5×10 mol·L,则2 s时CO的浓度小于3.05×10 mol·L-1.5×10 mol·L=2.9×10 mol·L,故2 s时CO的浓度应介于2.75×10~2.9×10 mol·L之间,选项中只有2.85×10 mol·L符合。

(2)由实验组ⅱ数据,根据“三段式”: H2O(g)+CO(g)初始浓度/(mol·L) 转化浓度/(mol·L) 平衡浓度/(mol·L)

-1-1-1

-3

-3

-1

-3

-1

-3

-1

-4

-1

-3

-1

-4

-1

CO2(g)+H2(g) 0.5 0.2 0.3

1 0.2 0.8

0

0 0.2 0.2 0.2 0.2

可得900 ℃时该反应的平衡常数K= H2O(g)+CO(g)初始浓度/(mol·L) 转化浓度/(mol·L)

-1-1

在实验ⅲ中,当a=2,b=1时,根据“三段式”:

CO2(g)+H2(g) 1 0.5-

0.5 0.5-

0

0

7

平衡浓度/(mol·L)

根据转化关系可得0.5-

-1

0.5+

,则d=1-c,根据相同温度下平衡常数相等可得

,解得c=0.6;650 ℃时根据“三段式”可得

H2O(g)+CO(g)初始浓度/(mol·L) 转化浓度/(mol·L) 平衡浓度/(mol·L)

-1-1-1

CO2(g)+H2(g) 1 0.8 0.2

2 0.8 1.2

0

0 0.8 0.8 0.8 0.8

则平衡常数K=

数的关系K(ⅰ)>K(ⅱ)=K(ⅲ)。

,又因为平衡常数只与温度有关,则三组实验对应平衡常

(3)①根据图像可知氢碳比为1.0时合成二甲醚的转化率最高,则合成二甲醚的最佳氢碳比为1.0。②根据电子得失守恒、原子守恒以及电荷守恒可知Co氧化CH3OH的离子方程式为6Co+CH3OH+H2O

3+

3+

CO2↑+6Co+6H。

2++

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