专题7 化学反应速率和化学平衡

2018年高考化学真题分类汇编

专题7 化学反应速率和化学平衡(选修4)

Ⅰ—化学反应速率

1.[2018全国卷Ⅲ-28] 三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题： （1）SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式 。 （2）SiHCl3在催化剂作用下发生反应：

2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) ΔH1=48 kJ·mol?1 3SiH2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3 (g) ΔH2=?30 kJ·mol?1

?1

则反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)+ 3SiCl4(g)的ΔH=__________ kJ·mol。

（3）对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

①343 K时反应的平衡转化率α= %。平衡常数K343 K= (保留2位小数)。

②在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是 ；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有____________、___________。 ③比较a、b处反应速率大小：υa________υb（填“大于”“小于”或“等于”）。反应速率υ=υ正?υ逆= k正x2(SiHCl3) ?k逆x(SiH2Cl2) x(SiCl4)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处v正/v逆=__________(保留1位小数)。

【答案】(1) 2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl (2) 114 (3)①22 0.02 ②及时移去产物，改进催化剂, 提高反应物压强(浓度) ③大于，1.3。

【解析】(1) SiHCl3遇潮气(H2O)时发烟生成(HSiO)2O，即反应物为SiHCl3和H2O，有一种生成物为(HSiO)2O，依原子守恒就可写出方程式：2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl。 (2)①2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) ΔH1=48 kJ·mol?1

?1

(g)+2SiHCl (g) ΔH=?30 kJ·mol ②3SiH2Cl2(g)=SiH432．．．．．．．?1(g)+ 3SiCl(g)ΔH=(48)kJ·mol 3+3-30则反应4SiHCl3(g)=SiH可由反应：①×②得出，故×。44．．．．．．．（3）①温度越高时反应越快，达到平衡用得时间就越少，所以曲线a代表343K的反应。

由图知，温度为343K时达到平衡以后，反应物SiHCl3(g)的转化率为22%。 解：设初始加入的反应物SiHCl3(g)的浓度为1mol/L，则有：

2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl4

起始： 1 0 0

反应： 0.22 0.11 0.11 （转化率为22%）

1

平衡： 0.78 0.11 0.11

2

0.782=0.02。 所以平衡常数K=0.11÷

②温度不变，提高三氯氢硅转化率的方法可以是将产物从体系分离（两边物质的量相等，压强不影响平衡）。缩短达到平衡的时间，就是加快反应速率，所以可以采取的措施是增大压强（增大反应物浓度）、加入更高效的催化剂（改进催化剂）。

③a、b两点的转化率相等，可以认为各物质的浓度对应相等，而a点的温度更高，所以速

2

率更快，即Va＞Vb。根据题目表述得到v正=k正x(SiHCl3)，v逆=k逆x(SiH2Cl2) x(SiCl4)，当

k正x2(SiHCl3) =k逆x(SiH2Cl2) x(SiCl4)， k正/k逆= x(SiH2Cl2) x(SiCl4)/ 反应达平衡时v正= v逆时，

x2(SiHCl3) ＝k，k为反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)的平衡常数，所以，k正/k逆= K=0.02。a点时，转化率为20%，所以计算出：

2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl4

起始： 1 0 0

反应： 0.2 0.1 0.1 （转化率为20%） 平衡： 0.8 0.1 0.1

2

所以x(SiHCl3)=0.8；x(SiH2Cl2) = x(SiCl4) =0.1；所以v正/ v逆= k正x(SiHCl3)/ k逆x(SiH2Cl2) x(SiCl4)= 0.02×0.82/0.12=1.3

【考点】依情景 (信息)书写方程式；利用盖斯定律求反应热；温度对反应速率的影响；根据转化率求化学平衡常数；化学平衡的影响因素；利用平衡常数求正、逆反应速率之比。 2.[2018全国卷Ⅱ-13]下列实验过程可以达到实验目的的是 编号 A 实验目的 L的配制0.4000 mol·NaOH溶液 探究维生素C的还原性 ?1实验过程 称取4.0 g固体NaOH于烧杯中，加入少量蒸馏水溶解，转移至250 mL容量瓶中定容 向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液，观察颜色变化 向稀盐酸中加入锌粒，将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和KMnO4溶液 向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2 mL 5%H2O2溶液，观察实验现象 B C 制取并纯化氢气 探究浓度对反应速率的影响 D 【答案】B L?1的NaOH溶液，所用天平不可用托盘天平，称得的NaOH【解析】A. 配制0.4000 mol·

A错误； 固体为4.000 g；另氢氧化钠溶于水放热，需等其溶液冷却后才可转移到容量瓶中。

B. 黄色氯化铁溶液遇到浓的维生素C溶液，会被还原成Fe2+,溶液变为浅绿色。B正确； C.生成的氢气中混有氯化氢和水蒸气，将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸即可，

D. 反应的离子方程式为HSO3－+H2O2＝SO42－+H＋+H2O，不需KMnO4溶液；反应过程

中没有明显的实验现象，因此无法探究浓度对反应速率的影响，D错误。 答案选B。

3+3+2+

【考点】称量仪量的精确度； Fe的氧化性及Fe、Fe在溶液中的颜色；氢气的制备与

2

除杂；用实验现象明显的实验来探究外界条件对反应速率的影响。

Ⅱ—化学平衡及勒夏特列原理化学反应进行的方向

3.[2018江苏卷-13]根据下列图示所得出的结论不正确的是

A. 图甲是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线，说明该反应的ΔH<0

B. 图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2 )随反应时间变化的曲线，说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小 C. 图丙是室温下用0.1000 mol·L?1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol·L?1某一元酸HX的滴定曲线，说明HX是一元强酸

2+2?

D. 图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时，溶液中c(Ba )与c(SO4)

2?2+

的关系曲线，说明溶液中c(SO4 )越大c(Ba )越小 【答案】C

【解析】A.升高温度，lgK减小，即K减小，平衡向逆反应方向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，该反应的ΔH＜0，A正确； B.根据图像，随着时间的推移，c(H2O2)变化趋于平缓， H2O2分解速率逐渐减小，B正确； C.根据图像，没有滴入NaOH溶液时，0.1000mol/LHX溶液的pH＞1，HX为一元弱酸；也可根据图示，达到滴定终点时溶液呈碱性，说明HX为一元弱酸；C错误； D.根据图像可见横坐标值越小，纵坐标

2-2+2-2+

值越大，-lgc(SO4)越小，-lgc(Ba)越大，说明c(SO4)越大c(Ba)越小，D正确；

【考点】图像分析；温度改变后平衡常数K的变大变小与平衡移动方向的关系 ；酸碱中和滴定pH曲线；沉淀溶解平衡曲线。

4. [2018全国卷Ⅱ-27]CH4-CO2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-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。

mol?1 已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol?1 C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol?1

mol?1。该催化重整反应的ΔH= kJ·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，

2?2L。 达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为_______mol·

（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：

3

ΔH/(kJ·mol?1) 催化剂X 催化剂Y 积碳反应： CH4(g)=C(s)+2H2(g) 75 33 消碳反应： CO2(g)+C(s)=2CO(g) 172 91 活化能/ (kJ·mol?1) 43 72 ①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）。 A．K积、K消均增加 B．v积减小，v消增加

C．K积减小，K消增加 D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为 v=k·p(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图所示，则pa(CO2) 、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。

【答案】 (1) ①247；A；1/3 (2) ①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 AD ②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)

mol?1 ②C(s)+O2(g)=CO2(g) 【解析】（1）①C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·

ΔH=-394 kJ·mol?1

mol?1；根据盖斯定律计算：③×2－①－②，得：③C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·

CH4(g)+CO2(g)=

2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247kJ·mol?1。因正反应为吸热反应，且正反应方向为气体体积增加的反应，升高温度或减少压强有利于提高CH4平衡转化率， A正确。 CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) 始(mol/L): 1 0.5 0 0 变(mol/L): 0.25 0.25 0.25 0.25 平(mol/L): 0.75 0.25 0.25 0.25 K= 0.25×0.25/[0.75×0.25]=1/3

（2）①根据表中数据可知相对于催化剂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，所以催化剂X劣于Y。 A．正反

K消均增加，A正确； B．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、升

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