15高考前四周化学高效专训:化学反应速率

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以下是小编为各位同学整理的,希望可以帮助到大家!


——小题狂练打基础,大题冲关再提升
一、选择题
1.(2013•山东卷•12)对于反应CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在其他条件不变的情况下(  )
A.加入催化剂,改变了反应的途径,反应的ΔH也随之改变
B.改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变
C.升高温度,反应速率加快,反应放出的热量不变
D.若在原电池中进行,反应放出的热量不变
解析:分析题给化学反应的特点,包括反应前后化学计量数的关系、ΔH的正负等,再结合化学平衡原理及原电池知识分析热量的变化。
A项,加入催化剂,改变了反应物和生成物的活化能,从而改变反应的途径,但反应的ΔH只与反应物、生成物的总能量有关,并不发生改变。B项,该反应前后气体的总物质的量不变,改变压强,平衡不发生移动,因此反应放出的热量不变。C项,升高温度,反应速率加快,平衡逆向移动,反应放出的热量减少。D项,原电池反应中,化学能主要转化为电能,因此反应放出的热量将减少。
答案:B
点拨:知识:外界条件(如温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响及反应过程中热量的变化;原电池反应的实质。试题难度:中等。
2.(2013•全国大纲•7)反应X(g)+Y(g)??2Z(g) ΔH<0,达到平衡时,下列说法正确的是(  )
A.减小容器体积,平衡向右移动
B.加入催化剂,Z的产率增大
C.增大c(X),X的转化率增大
D.降低温度,Y的转化率增大
解析:根据该反应的特点结合平衡移动原理逐项分析。
A.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,平衡不受压强影响,减小容器体积,平衡不移动。B.催化剂不能使平衡移动,不改变产物的产率。C.增大c(X),平衡正向移动,Y的转化率增大,X本身的转化率反而减小。D.该反应的正反应是放热反应,降低温度,平衡正向移动,Y的转化率增大。
答案:D
点拨:知识:化学平衡的影响因素、转化率问题。能力:运用所学知识分析和解决化学平衡问题的能力。试题难度:中等。
3.(2013•江苏卷•15)一定条件下存在反应:CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g),其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,在I中充入1 mol CO和1 mol H2O,在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2,在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O,700℃条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是(  )
A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C.容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多
D.容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1
解析:分析题给化学方程式的特点,应用化学平衡移动原理分析、解决问题。
容器Ⅰ中反应正向进行,放出热量,容器Ⅱ中反应逆向进行,吸收热量,两个容器中反应温度不同,则Ⅰ、Ⅱ中正反应速率不相同,A错。容器Ⅲ中加入反应物的量比容器Ⅰ中多,由于该反应为放热反应,Ⅲ中放出热量比Ⅰ多,Ⅲ中反应正向进行的程度比Ⅰ小,因此容器Ⅲ中反应的化学平衡常数比Ⅰ小,B错。Ⅰ中反应正向进行,放出热量,Ⅱ中反应逆向进行,吸收热量,由于容器均为绝热容器,Ⅰ和Ⅱ中反应进行的程度均较小,则C、D均正确。
答案:CD
点拨:知识:化学平衡及移动分析。能力:考查考生的综合分析能力、逻辑推理能力。试题难度:较大。
4.(2013•哈尔滨市质检•12)某温度下,向2 L恒容密闭容器中充入1.0 mol A和1.0 mol B,反应A(g)+B(g)??C(g),经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如表,下列说法正确的是
t/s 0 5 15 25 35
n(A)/mol 1.0 0.85 0.81 0.80 0.80
A.反应在前5 s的平均速率v(A)=0.17 mol•L-1•s-1
B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(A)=0.41 mol•L-1,则反应的ΔH>0
C.相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol C,达到平衡时,C的转化率大于80%
D.相同温度下,起始时向容器中充入0.20 mol A、0.20 mol B和1.0 mol C,反应达到平衡前v(正)<v(逆)
解析:A项,v(A)=ΔcΔt=1.0-0.852×5mol/(L•s)=0.015 mol/(L•s);B项,由表格中数据可知平衡时c(A)=0.82mol/L=0.4 mol/L,升温A浓度增大,故平衡向逆反应方向移动,ΔH<0;C项,若加入2 mol C,假设平衡与题中平衡等效,则C转化率为80%,相当于A、B各加2 mol,与原平衡比相当于加压,平衡向正反应方向移动,故C的转化率降低;D项,题中平衡时体系中含有0.8 mol A、0.8 mol B、0.2 mol C,故选项体系中反应逆向进行,逆反应速率大。
答案:D
点拨:本题考查化学平衡,考查考生对化学平衡的掌握情况。难度中等。
5.(2013•高考名校联考信息化卷)在一定条件下的恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+3H2(g)??CH3OH(g)+H2O(g),图1表示反应过程中能量的变化,图2表示反应过程中物质浓度的变化。下列有关说法正确的是(  )
 
A.该反应的焓变和熵变:ΔH>0,ΔS<0
B.温度降低,该反应的平衡常数K增大
C.升高温度,n(CH3OH)/n(CO2)增大
D.从反应开始到平衡,用氢气表示的平均反应速率为2.25 mol/(L•min)
解析:该反应是放热反应,ΔH<0;气体的物质的量减少,ΔS<0,A错。温度降低,平衡正向移动、平衡常数增大,B正确。升高温度,平衡逆向移动,n(CH3OH)/n(CO2)减小,C错。从反应开始到平衡,v(CO2)=1.00-0.25mol10 min=0.075 mol/(L•min),v(H2)=3v(CO2)=0.225 mol/(L•min),D错。
答案:B
点拨:本题考查化学反应中的能量变化、化学平衡理论,意在考查考生的图像分析能力及综合运用相关知识解决化学问题的能力。
6.(2013•高考名校联考信息优化卷)在某恒容密闭容器中进行如下可逆反应:2M(g)+N(g)??W(?)+4Q(g) ΔH<0,起始投料只有M和N。下列示意图正确且能表示该可逆反应达到平衡状态的是(  )
 
解析:A项,W的状态不确定,若W为固态或液态,气体密度应逐渐变小至不变,图像错误;若W为气态,则气体密度始终不变,图像错误。B项,无论W是不是气体,容器内压强都应增大至不变;C项,反应热只与具体反应中各物质的化学计量数有关,与是否达到平衡无关;D项,无论W是不是气体,产物的气体分子数都逐渐增大,当气体分子数不变时,表明达到平衡状态,D项正确。
答案:D
点拨:本题考查化学平衡状态的判断,意在考查考生对化学平衡理论的掌握情况及图像分析能力。
7.(2013•高考名校联考信息优化卷)在一个密闭绝热容器(W)中,进行如下两个可逆反应:①A(g)+2B(g)??3C(g)+D(s)  ΔH1>0,②xM(g)+N(g)??3Q(g) ΔH2。反应①中各物质与反应②中各物质均不发生反应。在某容器里只进行反应②,M的转化率与温度、压强的关系如图所示。
 
下列对W容器中进行的反应推断合理的是(  )
A.反应①一定是自发反应,反应②一定是非自发反应
B.若容器内温度保持不变,则v正(B)?v逆(C)=2?3
C.若恒压条件下,充入N,则C的物质的量减小
D.升高温度,两个反应的平衡常数都减小
解析:根据图像知,反应②的正反应是放热反应,ΔH2<0,且正反应是气体分子数增大的反应,x=1。B项,绝热容器的温度不变,说明两个反应都达到平衡状态,即v正(B):v正(C)=2:3,v正(C)=v逆(C),则v正(B) :?v逆(C)=2?:3,B项正确;C项,恒压条件下,充入N,反应②的平衡正向移动,则放热量增多,对反应①而言,平衡也正向移动,即C的物质的量增大,C项错误;D项,升高温度,反应①的平衡常数增大,反应②的平衡常数减小,D项错误。
答案:B
点拨:本题考查化学平衡原理和反应方向的判断,意在考查考生对知识的综合运用能力。
  
A.曲线b所对应的投料比为3︰1
B.M点对应的平衡常数小于Q点
C.N点对应的平衡混合气中碳酸甲乙酯的物质的量分数为0.58
D.M点和Q点对应的平衡混合气体的总物质的量之比为2︰1
解析:本题考查化学平衡知识,考查考生分析图像的能力和知识应用能力。难度较大。加入的碳酸乙酯越多,平衡正向移动,碳酸甲酯的转化率越高,故曲线b对应1:1投料,A错;由图知,温度越高,碳酸甲酯的转化率越大,平衡常数越大,M点的温度高于Q点,故M点平衡常数大,B错;因曲线b对应1:1投料,在N点时碳酸甲酯转化率与碳酸甲乙酯体积分数相等,C正确;由于反应前后气体的物质的量不变,故两者之比为1:1,D错。
答案:C
9.在一定条件下,反应CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g)在一密闭容器中达到平衡。充入适量氢气,增大容器的体积,维持H2的浓度和容器的温度不变,跟原平衡相比较达到新平衡时CO的转化率将(  )
A.增大   B.减小
C.不变   D.无法判断
解析:保持温度不变,则平衡常数不变,增大容器体积,维持H2的浓度不变,则cCH3OHc2H2•cCO的值不变,仍等于原平衡常数,平衡不发生移动,故CO的转化率不变,C项正确。
答案:C
10.在一定条件下,将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)??xC(g)+2D(g)。2 min末该反应达到平衡,生成 0.8 mol D,并测得C的浓度为0.2 mol•L-1,下列判断正确的是(  )
A.平衡常数约为0.3
B.B的转化率为60%
C.A的平均反应速率为0.3 mol/(L•min)
D.若混合气体的密度不变则表明该反应达到平衡状态
解析:平衡时,D的浓度是0.8 mol÷2 L=0.4 mol•L-1,则x?2=0.2 mol•L-1?0.4 mol•L-1,故x=1。
      3A(g)+B(g)??C(g)+2D(g)
起始时(mol•L-1) 1.5  0.5  0   0
平衡时(mol•L-1) 0.9  0.3  0.2  0.4
将平衡时各物质浓度代入平衡常数表达式,计算得K约为0.15,选项A错误;B的转化率是0.2 mol•L-1÷0.5 mol•L-1×100%=40%,选项B错误;A的平均反应速率是0.6 mol•L-1÷2 min=0.3 mol/(L•min),选项C正确;各物质均是气体,且容器体积一定,故无论是否达到平衡,混合气体的密度都是定值,选项D错误。
答案:C
二、非选择题
11.(2013•广东省深圳市第二次调研•31)
(1)N2(g)+3H2(g)??2NH3(g) ΔH=-94.4 kJ•mol-1。恒容时,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示。
 
①在1 L容器中发生反应,前20 min内,v(NH3)=________,放出的热量为________。
②25 min时采取的措施是_______________________;
③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数表达式为________(用具体数据表示)。
(2)电厂烟气脱离氮的主反应①:4NH3(g)+6NO(g)??5N2(g)+6H2O(g),副反应②:2NH3(g)+8NO(g)??5N2O(g)+3H2O(g) ΔH>0。测得平衡混合气中N2和N2O含量与温度的关系如图。在400~600 K时,平衡混合气中N2含量随温度的变化规律是________,导致这种变化规律的原因是________(任答合理的一条原因)。
 
(3)直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质的。电池反应为4NH3+3O2===2N2+6H2O,则负极电极反应式为________。
解析:(1)由题给图像可知,前20 min氨的浓度变化为1.00 mol/L,则v(NH3)=1 mol/L20 min=0.05 mol/(L•min),生成NH3的物质的量为1.00 mol,由热化学方程式可知放出热量为47.2 kJ。25 min时,氨的浓度为零,而氮气和氢气的浓度瞬时不变,所以应该是将氨从反应体系中分离出去;时段Ⅲ条件下,氢气浓度为0.75 mol/L,氨气为0.5 mol/L,氮气为0.25 mol/L。(2)由图可知,N2的浓度随温度的升高而减小。(3)由电池反应可知,NH3中的N失电子,所以负极NH3发生氧化反应,正极反应为3O2+12e-+6H2O===12OH-,总反应减去正极反应得负极反应。
答案:(1)①0.050 mol•(L•min)-1 47.2 kJ
②将NH3从反应体系中分离出去
③0.5 mol•L-120.75 mol•L-13×0.25 mol•L-1
(2)随温度升高,N2的含量降低 主反应为放热反应,升温使主反应的平衡左移(或者副反应为吸热反应,升温使副反应的平衡右移,降低了NH3和NO浓度,使主反应的平衡左移)
(3)2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O
点拨:本题考查化学平衡和原电池,考查考生判断、分析、探究能力。难度中等。
12.(2013•全国课标Ⅱ•28)在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g),在一定温度进行如下反应:
A(g)??B(g)+C(g) ΔH=+85.1 kJ•mol-1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30
总压强p100 kPa
4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53
回答下列问题:
(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为________。
(2)由总压强p和起始压强P0计算反应物A的转化率a(A)的表达式为________,平衡时A的转化率为________,列式并计算反应的平衡常数K________。
(3)①由总压强p和起始压强P0表示反应体系的总物质的量n(总)和反应物A的物质的量n(A),n(总)=________mol,n(A)=________mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算:a=________。
反应时间t/h 0 4 8 16
c(A)/(mol•L-1) 0.10 a 0.026 0.0065
分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(t)的规律,得出的结论是________,由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为________mol•L-1。
解析:通过分析表格中数据,根据压强之比等于物质的量之比入手解决相关问题。
(1)要提高A的转化率,应通过改变条件使平衡正向移动,可以从浓度、温度、压强三个方面考虑,可从容器中分离出B、C或扩大容器的体积(降低压强)或升高温度。
(2)相同条件下,在密闭容器中气体的压强之比等于物质的量之比,设反应后气体的总物质的量为x,则有pp0=x0.10 mol,x=0.10pp0mol,而气体的物质的量的增加量等于消耗的A的物质的量,故A的转化率为0.10pp0-0.100.10 mol×100%=(pp0)×100%,将表中的数据代入公式中可得平衡时A的转化率为9.53×100 kPa4.91×100 kPa-1×100%≈94.1%;根据化学方程式列出平衡三段式,注意三段式中用的都是浓度,即可求得平衡常数。
(3)结合(2)的解析可知n(A)=0.10 mol-(0.10pp0-0.10)mol=0.10×2-pp0mol;根据表中的数据,可知a=0.10×(2-7.31×100 kPa4.91×100 kPa)mol•L-1≈0.051 mol•L-1,通过表中的数据可知,在达到平衡前每间隔4 h,A的浓度减少约一半,故反应在12 h时,A的浓度为0.5×0.026 mol•L-1=0.013 mol•L-1。
答案:(1)升高温度、降低压强
(2)pp0-1×100% 94.1%
A(g)  ?? B(g)  +  C(g)
起始浓度/mol•L-1  0.10  0  0
转化浓度/mol•L-1  0.10×94.1%  0.10×94.1%  0.10×94.1%
平衡浓度/mol•L-1  0.10×(1-94.1%)  0.10×94.1%  0.10×94.1%
K=0.0941 mol•L-120.0059 mol•L-1≈1.5 mol•L-1
(3)①0.10×pp0 0.10×2-pp0 ②0.051 达到平衡前每间隔4 h,c(A)减少约一半 0.013
点拨:知识:外界条件对平衡移动的影响、转化率与压强的关系。能力:考查考生分析数据、加工利用数据的能力以及归纳总结能力。试题难度:较大。
13.(2013•广东卷•31)大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
(1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成:
①I-(aq)+O3(g)===IO-(aq)+O2(g)ΔH1
②IO-(aq)+H+(g)===HOI(aq)ΔH2
③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)===I2(aq)+H2O(l)ΔH3
总反应的化学方程式为_________________________________,
其反应热ΔH=______________。
(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I-(aq)??I-3(aq),其平衡常数表达式为________。
(3)为探究Fe2+对O3氧化I-反应的影响(反应体系如图1),某研究小组测定两组实验中I-3浓度和体系pH,结果见图2和下表。
 
编号 反应物 反应前pH 反应前pH
第1组 O3+I- 5.2 11.0
第2组 O3+I-+Fe2+ 5.2 4.1
①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是______________。
②图1中的A为________。由Fe3+生成A的过程能显著提高I-的转化率,原因是____________________。
③第2组实验进行18 s后,I-3浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。
A.c(H+)减小
B.c(I-)减小
C.I2 (g)不断生成
D.c(Fe3+)增加
(4)据图2,计算3~18 s内第2组实验中生成I-3的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
解析:利用盖斯定律、化学反应速率、化学平衡的影响因素等分析及计算,逐步解决问题。
(1)根据盖斯定律,由①+②+③可得总反应为2I-(aq)+O3(g)+2H+(aq)===I2(aq)+O2(g)+H2O(l),则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。(2)所给反应的平衡常数表达式为K=cI-3cI2•cI-。(3)①第1组实验中,pH升高是因为反应消耗了H+。②图1中的A为Fe2+,由Fe3+生成Fe2+的过程中,I-被氧化为I2,因此I-的转化率显著提高。③导致I-3浓度下降的原因是c(Fe3+)增加,使c(I-)减小,平衡I2(aq)+I-(aq)??I-3(aq)逆向移动。(4)v(I-3)=11.8×10-3-3.5×10-3mol•L-118-3s≈5.5×10-4mol•(L•s)-1。
答案:(1)O3(g)+2I-(aq)+2H+(aq)===O2(g)+I2(aq)+H2O(l) ΔH1+ΔH2+ΔH3
(2)K=cI-3cI2•cI- (3)①H+被消耗,其浓度降低 ②Fe2+ Fe3+氧化I-生成I2,使I-的转化率显著提高 ③BD (4)反应时间:18 s-3 s=15 s,I-3浓度变化:11.8×10-3mol•L-1-3.5×10-3mol•L-3mol•L-1=8.3×10-3mol•L-1,v(I-3)=8.3×10-3mol•L-115 s≈5.5×10-4mol•(L•s)-1
点拨:知识:反应热、化学反应速率、化学平衡常数。能力:考查考生对化学反应原理的理解能力。试题难度:中等。
14.(2013•山东卷•29)化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应:
TaS2(s)+2I2(g)??TaI4(g)+S2(g) ΔH>0(I)
反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K=________,若K=1,向某恒容容器中加入1 mol I2 (g)和足量TaS2(s),I2 (g)的平衡转化率为________。
(2)如图所示,反应(Ⅰ)在石英真空管中进行,先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2 (g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体,则温度T1________T2(填“>”“<”或“=”)。上述反应体系中循环使用的物质是________。
 
(3)利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢样中的硫转化成H2SO3,然后用一定浓度的I2溶液进行滴定,所用指示剂为________,滴定反应的离子方程式为______________________。
(4)25℃时,H2SO3??HSO-3+H+的电离常数Ka=1×10-2mol•L-1,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh=________mol•L-1,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中cH2SO3cHSO-3将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:结合题给可逆反应的特点,应用化学平衡移动原理,分析化学平衡、电离平衡和水解平衡问题。
(1)反应(Ⅰ)中,TaS2为固体,则平衡常数表达式K=[c(TaI4)•c(S2)/c2(I2)]。设平衡时,I2转化的物质的量为x,则有
      TaS2(s)+2I2(g)??TaI4(g)+S2(g)
起始/mol  1  0  0
转化/mol  x  0.5x  0.5x
平衡/mol  1-x  0.5x  0.5x
此时平衡常数K为1,则有[(0.5x)•(0.5x)]/(1-x)2=1,从而可得x=2/3 mol,I2(g)的转化率为(2/3 mol)/1 mol×100%≈66.7%。
(2)由题意可知,未提纯的TaS2粉末变成纯净TaS2晶体,要经过两步转化:①TaS2+2I2===TaI4+S2,②TaI4+S2===TaS2+2I2,即反应(Ⅰ)先在温度T2端正向进行,后在温度T1端逆向进行,反应(Ⅰ)的ΔH大于0,因此温度T1小于T2,该过程中循环使用的是I2。
(3)淀粉遇单质I2显蓝色,利用I2溶液滴定H2SO3时,常用淀粉作指示剂,达到终点时,溶液由无色变成蓝色,滴定反应的离子方程式为I2+H2SO3+H2O===4H++2I-+SO2-4。
(4)H2SO3的电离常数Ka=[c(HSO-3)•c(H+)]/c(H2SO3)=1×10-2 mol•L-1,水的离子积常数KW=c(H+)•c(OH-)=1×10-14mol2•L-2,综上可得Ka=[c(HSO-3)•KW]/[c(H2SO3)•c(OH-)]。NaHSO3溶液中HSO-3的水解反应为HSO-3+H2O??H2SO3+OH-,则水解平衡常数Kh=[c(H2SO3)•c(OH-)]/c(HSO-3)=KW/Ka=(1×10-14mol2•L-2)/(1×10-2mol•L-1)=1×10-12mol•L-1。NaHSO3溶液中加入少量I2,二者发生氧化还原反应,溶液中c(HSO-3)减小,HSO-3的水解程度增大,c(H2SO3)/c(HSO-3)将增大。
答案:(1)[c(TaI4)•c(S2)]/c2(I2) 66.7% (2)< I2 (3)淀粉 I2+H2SO3+H2O===4H++2I-+SO2-4
(4)1×10-12 增大
点拨:知识:平衡常数及转化率;平衡移动及影响因素;氧化还原滴定及指示剂的选择;电离平衡常数和水解平衡常数的计算。能力:考查考生的综合应用能力、分析问题和解决问题的能力,以及简单计算的能力。试题难度:较大。


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