专题八 化学反应速率和化学平衡
1.(2013四川理综,6,6分)在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中,发生反应X(g) +Y(g) 2Z(g) ΔH<0,一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表: t/min 2 4 7 9 n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10
下列说法正确的是( )
A.反应前2 min的平均速率v(Z)=2.0×10-3 mol/(L·min) B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v(逆)>v(正) C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44
D.其他条件不变,再充入0.2 mol Z,平衡时X的体积分数增大 答案 C
2.(2013广东理综,31,16分)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+(aq) 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) (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(反应体系如图甲),某研究小组测定两组实验中浓度和体系pH,结果见图乙和下表。
甲
乙
编号 反应物 反应前pH 反应后pH
5.2 11.0 第1组 O3+I-
4.1 第2组 O3+I-+Fe2+ 5.2
①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是 。
②图甲中的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,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)据图乙,计算3~18 s内第2组实验中生成的平均反应速率 (写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
答案 (1)O3(g)+2I-(aq)+2H+(aq) I2(aq)+O2(g)+H2O(l) ΔH1+ΔH2+ΔH3 (2)K=
(3)①反应中消耗了H+,使c(H+)降低 ②Fe2+ 2Fe3++2I- 2Fe2++I2,增大I-的转化速率和转化量
③BC
(4)3~18 s内c()的变化量Δc()=11. 8×10-3 mol·L-1-3.5×10-3 mol·L-1=8.3×10-3 mol·L-1,时间变化量Δt=18 s-3 s=15 s,所以用浓度变化表示的平均反应速率为v()===5.5×10-4 mol·L-1·s-1
3.(2013重庆理综,7,6分)将E和F加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:E(g)+F(s)忽略固体体积,平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示:
压强/MPa 体积
1.0 2.0 3.0
分数/%温度/℃ 810 54.0 a b 915 c 75.0 d 1 000 e f 83.0
①b ②915 ℃、2.0 MPa时E的转化率为60% ③该反应的ΔS>0 ④K(1 000 ℃)>K(810 ℃) 上述①~④中正确的有( ) A.4个 B.3个 C.2个 D.1个 答案 A 2G(g)。 4.(2013安徽理综,11,6分)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO: MgSO4(s)+CO(g) MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0 该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是( ) x y 选项 A 温度 容器内混合气体的密度 B CO的物质的量 CO2与CO的物质的量之比 C SO2的浓度 平衡常数K D MgSO4的质量(忽略体CO的转化率 积) 答案 A 5.(2013北京理综,11,6分)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是( ) A. B. t/℃ KW/10-14 25 1.01 50 5.47 100 55.0 C. D. c(氨水)/(mol·L-1) pH 0.1 11.1 0.01 10.6 答案 C 6.(2013江苏单科,15,4分)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2 L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 答案 CD 7.(2013大纲全国,7,6分)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 答案 D 8.(2013福建理综,23,16分)利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气制取氢气,既价廉又环保。 (1)工业上可用组成为K2O·M2O3·2RO2·nH2O的无机材料纯化制取的氢气。 ①已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期,两种元素原子的质子数之和为27,则R的原子结构示意图为 。 ②常温下,不能与M单质发生反应的是 (填序号)。 a.CuSO4溶液 b.Fe2O3 c.浓硫酸 d.NaOH溶液 e.Na2CO3固体 (2)利用H2S废气制取氢气的方法有多种。 ①高温热分解法 已知:H2S(g) H2(g)+S2(g) 在恒容密闭容器中,控制不同温度进行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为c mol·L-1测定H2S的转化率,结果见下图。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线,b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。据图计算985 ℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K= ;说明随温度的升高,曲线b向曲线a逼近的原因: 。 ②电化学法 该法制氢过程的示意图如下。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式,其目的是 ;反应池中发生反应的化学方程式为 。反应后的溶液进入电解池,电解总反应的离子方程式为 。 答案 (16分)(1)① ②b、e (2)① 温度升高,反应速率加快,达到平衡所需的时间缩短(或其他合理答案) ②增大反应物接触面积,使反应更充分 H2S+2FeCl3 2FeCl2+S↓+2HCl 2Fe2++2H+ 2Fe3++H2↑ 9.(2013山东理综,29,15分)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 HS+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Kb= mol·L-1,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 答案 (1) 66.7% (2)< I2 (3)淀粉 I2+H2SO3+H2O 4H++2I-+S (4)1×10-12 增大 10. (2013课标Ⅱ,28,14分)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: 0 1 2 4 8 16 20 25 30 时间t/h 总压强p/100 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53 kPa 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α(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= 。 4 8 16 反应时间t/h 0 c(A)/(mol·L-1) 0.10 a 0.026 0.006 5 分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)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。 答案 (1)升高温度、降低压强(2分) (2)(-1)×100% 94.1% (每空1分,共2分) A(g) B(g) + C(g) 0.10 0 0 0.10×(1-94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1% K==1.5 mol·L-1(3分) (3)①0.10× 0.10×(2-)(每空1分,共2分) ②0.051(2分) 达到平衡前每间隔4 h,c(A)减少约一半(2分) 0.013(1分)
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