2019年高考化学易错点(16)化学反应速率和化学平衡(模拟题训练含答案)
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1 易错点16 化学反应速率和化学平衡
大题冲关 1.工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。通过对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。 (1)已知:H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1 H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44 kJ/mol N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+133 kJ/mol ①在催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和另一种无毒物质的热化学方程式为:___________________________________。 ②反应2NO2(g )=N2(g)+2O2(g),设起始时容器中只有NO2,平衡时三种物质的物质的量与温度关系如图所示。
则A点时,NO2的转化率为_______________。 B点时,设容器的总压为a Pa,则平衡常数Kp为____(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 (2)向2 L密闭容器中加入2 mol CO2和6 mol H2,在适当的催化剂作用下,下列反应能自发进行:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)。 ①该反应ΔH_______0(填“>”、“<”或“=”) ②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________。(填字母) a.混合气体的平均相对分子质量保持不变 b.1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂 c.CO2的转化率和H2的转化率相等 d.混合气体的密度保持不变 ③反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),在起始温度(T1℃)、体积相同(2L)的两密闭容器中,改变条件,反应过程中部分数据见下表: 反应时间 CO2/mol H2/mol CH3OH/mol H2O/mol
反应Ⅰ:恒温恒容 0 min 2 6 0 0 10 min 4.5 20 min 1 1 30 min 1
反应Ⅱ:绝热恒容 0 min 0 0 2 2
反应Ⅰ,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=____________。达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比:平衡常数K(I)____________K(II)(填“>”、“<”或“=”);平衡时CH3OH的浓度c(I)____________c(II)(填“>”、
“<”或“=”)。 【答案】4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) △H=-1100.2kJ·mol-1 50% a Pa < a b 0.025 mol·L-1 ·min-1 > > 1 2.工业废气、汽车尾气排放出的SO2、NOx等,是形成雾霾的重要因素。霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子形成的烟雾。 (1)NOx和SO2在空气中存在下列平衡:2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) △H= -113.0 kJ·mol-1,2SO2(g)+ O2 (g) 2SO3(g) △H=-196.6 kJ·mol-1,SO2通常在二氧化氮的存在下,进一步被氧化,生成SO3。 ① 写出NO2和SO2反应的热化学方程式为__________________________。 ② 随温度升高,该反应化学平衡常数变化趋势是____________。(填“增大”或“减小”或“不变”) (2)提高2SO2 + O22SO3反应中SO2的转化率,是减少SO2排放的有效措施。 ① T温度时,在1L的密闭容器中加入2.0 mol SO2和1.0 mol O2,5 min后反应达到平衡,二氧化硫的转化率为50%,该温度下反应的平衡常数K=_______。 ② 在①中条件下,反应达到平衡后,改变下列条件,能使SO2的转化率提高的是_________(填字母)。 a.温度和容器体积不变,充入1.0 mol He b.温度和容器体积不变,充入1.0 mol O2 c.在其他条件不变时,减少容器的体积 d.在其他条件不变时,升高体系温度 (3)汽车尾气是氮氧化物的一个主要来源。汽缸中生成NO的反应为:N2 (g) + O2 (g) 2NO(g) △H>0 汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO的排放量越大,其原因是_______________。 (4)研究人员在汽车尾气系统中装置催化转化剂,可有效降低NOx的排放。 ① 写出用CO还原NO生成N2的化学方程式____________________。 ② 在实验室中模仿此反应,在一定条件下的密闭容器中,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况和n (NO)/n(CO)比例变化情况如下图。 1 为达到NO转化为N2的最佳转化率,应该选用的温度和n(NO)/n(CO)比例分别 为________、________;该反应的∆H________0(填“>”、“<”或“=”)。 【答案】NO2(g) + SO2(g) = SO3(g) + NO(g) △H = -41.8 kJ·mol-1 减小 2L/mol bc 升高
温度,反应速率加快,平衡向正向移动,则NO的排放量单位时间内增多 2NO+2CON2+2CO2 900K n(NO)/n(CO)=1∶1 >
②从图中看,900K、n(NO)/n(CO)=1∶1时,NO转化为N2的转化率最大。当n(NO)/n(CO)一定时,温度升高,NO转化率增大。故正反应吸热、∆H>0。 1 3.化石燃料燃烧时会产生 SO2进入大气,有多种方法可用于 SO2的脱除。
(1)NaClO 碱性溶液吸收法。工业上可用 NaClO 碱性溶液吸收 SO2。 ①反应离子方程式是__________________________________________。 ②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:
a.过程1的离子方程式是Ni2O3+ClO- =2NiO2 +Cl-,则过程2的离子方程式______。 b.Ca(ClO)2也可用于脱硫,且脱硫效果比NaClO更好,原因是______________。 (2)碘循环工艺也能吸收SO2降低环境污染,同时还能制得氢气,具体流程如下:
则碘循环工艺的总反应为___________________________________________。 【答案】ClO-+SO2+2OH-=Cl-+SO42-+H2O 2NiO2+ClO- =Ni2O3 +Cl-+2O Ca2+与SO42—结合生成难溶的CaSO4
有利于反应的进行 SO2+2H2O H2SO4+H2
硫与水发生氧化还原反应生成硫酸和氢气,反应方程式为:SO2+2H2O H2SO4+H2。 4.红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)是重要的化工原料,工业上用铬铁矿(主要成分是FeO·Cr2O3)制备红矾钠的过程中会发生如下反应: 4FeO(s)+4Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2(g) 8Na2CrO4(s)+2Fe2O3(s)+8CO2(g) ΔH<0 (1)如图为上述反应的浓度—时间图像,由图像判断反应进行至t2时刻时,改变的条件是1 _________________________,如图为上述反应的速率—时间图像,表示上述反应在t1时达到平衡, 在t2
时因改变某个条件而使曲线发生变化。由图判断,t2时刻曲线变化的原因可能是________(填写序号)。
a.升高温度 b.加催化剂 c.通入O2 d.缩小容器体积
(2)工业上可利用上述反应的副产物CO2来生产甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。 ①一定温度下,在容积为1L的密闭容器中,充入2 mol CO2和4 mol H2,一段时间后达到平衡,测得CH3OH的物质的量浓度为1mol/L,则该温度下此反应的平衡常数为_________,某时刻测得CO2、H2、CH3OH和H2O的物质的量分别为2mol,1mol,1mol,1mol,则这一时刻v(正)___________v(逆) ②在T1温度时,将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭容器中,充分反应达到平衡后,CO2转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为_______________。 【答案】降低温度 b 1 > (2-α)∶2 1 5.I.二甲醚(DME)水蒸气重整制氢是一种有效解决氢源的方案,其包含的化学反应有:
(1)已知某些化学键的键能数据如下表所示: 请据此书写二甲醚(DME)水蒸气重整制氢的总反应的热化学方程式:_____。 (2)对于反应①,一定温度下,在一个 2L 的恒压密闭容器中充人 0.1 mol CH3OCH3(g)和 0.2 mol H2O(g)发生该反应,经过 10 min 反应达到平衡,此时CH3OCH3 ( g)与 CH30H(g)的分压之比为 3:4,则用 CH3OH(g)表示的平均反应速率为_________用分压计算表示该反应的平衡常数 Kp= ______保留两位小数)。(提示:某
气体分压=总压× (3)将中间产物 CH3OH 氧化可制得 HCOOH。常温下,已知 HCOOH 的电离常数 Ka=1.8×10,,则物质的量浓度相同的 HCOOH 与 HCOONa 的混合溶液中,各粒子浓度 (不含 H2O)由大到小的顺序是_____。 (4)已知反应:HCOOH(过量)+K2C2O4 =KHC2O4+HCOOK; KHC2O4+CH3COOK =K2C2O4+CH3COOH。H2C204 的一、二级电 离常数分别记为 K1、K2,HCOOH、 CH3COOH 的电离常数分别记为 K3、K4,则 K1、K2、K3、K4 从大到小的排列顺序为____。 Ⅱ.图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐,中央为电池,电解质通过泵不断 在储罐和电池间循环;电池中的左右两侧为电极,中间为离子选择性膜;放电前,被膜隔开的电解质为 Na2S2 和 NaBr3,放电后,分别变为 Na2S4 和NaBr。