高考热点专题训练压强平衡常数和速率方程.docx

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高考热点专题训练压强平衡常数和速率方程

2020高考热点专题训练

化学平衡常数（Kp）及速率常数的计算

题组一、气体分压及压强平衡常数单项训练

1、（2019全国1节选）Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的

和

相等、

和

相等。

计算曲线a的反应在30~90min内的平均速率

（a）=___________kPa·min−1。

467℃时

和

随时间变化关系的曲线分别是________、________。

489℃时

和

随时间变化关系的曲线分别是_________、___________。

2、[2019全国Ⅱ节选]环戊二烯（

）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。

回答下列问题：

（1）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（

）在刚性容器内发生反应

（g）+I2（g）

（g）+2HI（g）③ΔH3=89.3kJ·mol−1，起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_______，该反应的平衡常数Kp=_______Pa。

达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有_______（填标号）。

A．通入惰性气体B．提高温度C．增加环戊烯浓度D．增加碘浓度

（2）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。

不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是__________（填标号）。

A．T1＞T2

B．a点的反应速率小于c点的反应速率

C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率

D．b点时二聚体的浓度为0.45mol·L−1

3、（2015全国1节选）碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。

回答下列问题：

（1）Bodensteins研究了下列反应：

2HI（g）

H2（g）+I2（g）ΔH=+11kJ·mol－1，在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x（HI）与反应时间t的关系如下表：

t/min

0

20

40

60

80

120

x（HI）

1

0.91

0.85

0.815

0.795

0.784

x（HI）

0

0.60

0.73

0.773

0.780

0.784

根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：

___________。

上述反应中，正反应速率为v正=k正·x2（HI），逆反应速率为v逆=k逆·x（H2）·x（I2），其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________（以K和k正表示）。

若k正=0.0027min-1，在t=40min时，v正=__________min-1

由上述实验数据计算得到v正~x（HI）和v逆~x（H2）的关系可用下图表示。

当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_________________（填字母）

4、一定温度时，反应CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）△H1=-90.1kJ•mol-1的平衡常数数值Kp=4.80×10-2，向容器中充入2molH2和1molCO，反应（i）达平衡状态时，甲醇的分压p（CH3OH）=24.0kPa，则平衡时，混合气体中CH3OH的物质的量分数为__________（Kp是用平衡分压代替平衡浓度所得的平衡常数，分压=总压×物质的量分数）

5、SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）。

若在T1℃、0.1MPa条件下，往一密闭容器通入SO2和O2[其中n（SO2）：

n（O2）=2:

1]，测得容器内总压强与反

应时间如图所示

①图中A点时，SO2的转化率为_____

②在其他条件不变的情况下，测得T2℃时压强的变化曲线如图所示，刻C点的正反应速率vc（正）与A点的逆反应速率vc（逆）的大小关系为vc（正）_____vc（逆）（填“>”、“<”或“=”）

③图中B点的压强平衡常数Kp（用平衡分压代替平衡浓度计算.分压=总压×物质的量分数）

6、将CO2和甲烷重整制合成气（CO和H2）是CO2资源化利用的有效途径。

合成气用于制备甲醇的反应为2H2（g）+CO（g）

CH3OH（g）△H=﹣90.1kJ/mol

①在T℃时，容积相同的甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，按不同方式投人反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器

甲

乙

丙

起始反应物投入量

2molH2、lmolCO

1molCH3OH

2molCH3OH

平

衡

数

据

c（CH3OH）/mol/L

c1

c2

c3

反应的能量变化ZkJ

x

y

z

体系压强/Pa

P1

P2

P3

反应物转化率

a1

a2

a3

下列说法正确的是     

A.2c1＞c3          B．|x|+|y|＜90.1       C.2p2＜p3       D．a1+a3＜1

②在T℃、恒容条件下，该反应的平衡常数Kp=6.0×10﹣3（kPa）﹣2．若甲容器中反应达到平衡时p（CH3OH）=24.0kPa，则平衡混合气体中CH3OH的物质的量分数为                  （Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算所得平衡常数，分压=总压×物质的量分数）

7、325K、起始压强为100kPa时，在恒容的密闭容器中充入4.6gNO2,发生反应：

2NO2（g）

N2O4（g），达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5。

①NO2与N2O4的消耗速率与其浓度的关系如图所示，图中交点A表示该反应所处的状态为__________

A．平衡状态B．向正反应方向移动

C．向逆反应方向移动D．无法判断

②平衡时NO2的转化率为________，此条件下的Kp=__________（Kp用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）

题组二、涉及化学平衡综合训练

1、采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。

回答下列问题

（1）1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5。

该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为___________

（2）F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5（g）分解反应：

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。

体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=∞时，N2O4（g）完全分解）：

t/min

0

40

80

160

260

1300

1700

∞

p/kPa

35.8

40.3

42.5.

45.9

49.2

61.2

62.3

63.1

①已知：

2N2O5（g）＝2N2O4（g）+O2（g）ΔH1=−4.4kJ·mol−1

2NO2（g）＝N2O4（g）ΔH2=−55.3kJ·mol−1

则反应N2O5（g）＝2NO2（g）+

O2（g）的ΔH=_______kJ·mol−1

②研究表明，N2O5（g）分解的反应速率

。

t=62min时，测得体系中

=2.9kPa，则此时的

=________kPa，v=_______kPa·min−1

③若提高反应温度至35℃，则N2O5（g）完全分解后体系压强

p∞（35℃）____63.1kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是________

④25℃时N2O4（g）

2NO2（g）反应的平衡常数Kp=_______kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）

（3）对于反应2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反应历程：

第一步N2O5

NO2+NO3快速平衡

第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反应

第三步NO+NO3→2NO2快反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。

下列表述正确的是_______

A．v（第一步的逆反应）＞v（第二步反应）B．反应的中间产物只有NO3

C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D．第三步反应活化能较高

2、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=48kJ·mol−1

3SiH2Cl2（g）

SiH4（g）+2SiHCl3（g）ΔH2=−30kJ·mol−1

则反应4SiHCl3（g）

SiH4（g）+3SiCl4（g）的ΔH=__________kJ·mol−1

（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323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

①343K时反应的平衡转化率α=_______%。

平衡常数K343K=_________（保留2位小数）

②在343K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、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

=__________（保留1位小数）

3、氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题，它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。

回答下列问题：

I.

（1）已知氮氧化物转化过程中的能量变化如图（图中表示生成2moINO2的能量变化）。

1moINO氧化为NO2的焓变△H=___________kJ/mol

（2）某温度下，反应的平衡常数如下：

a.2NO2（g）

N2（g）+2O2（g）K=6.7×1016

b.2NO（g）

N2（g）+O2（g）K=2.2×1030

分解反应趋势较大的反应是___________（填“a”或“b”）；反应2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）的K=___________

（3）已知反应2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）的正反应速率v正=k1cm（NO）cn（O2），其中k为速率常数，该反应的历程为：

第一步：

NO+NO=N2O2快速平衡

第二步：

N2O2+O2

2NO2慢反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：

v（正）=k1c2（NO），ν（逆）=k－1c（N2O2）。

下列叙述正确的是____

A.第一步反应的平衡常数K=

B.v（第一步的正反应）

C.第二步的活化能比第一步的活化能高D.第二步中N2O2与O2的碰撞100%有效

II.氯氨是氯气遇到氨气反应生成的一类化合物，是常用的饮用水二级消毒剂，主要包括一氯氨、二氯氨和三氯氨（NH2Cl、NHCl2和NCl3），副产物少于其它水消毒剂。

工业上可利用反应2C12（g）+NH3（g）

NHCl2（l）+2HCl（g）制备二氯胺。

在恒温条件下，将2molCl2和1moINH3充入某密闭容器中发生上述反应，测得平衡时Cl2和HC1的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。

则A、B、C三点中Cl2转化率最高的是___________点（填“A”“B”或“C”）；计算C点时该反应的压强平衡常数Kp（C）=___________（Kp是平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数。

）

4、乙炔可用于照明、焊接及切割金属，也是制备乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。

甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一。

回答下列问题：

（1）已知：

则

（2）某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行CH4的裂解。

①若用

分别表示CH4、C2H2、H2和固体催化剂，在固体催化剂表面CH4的裂解过程如图1所示。

从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是

（填标号），其理由是

②在恒容密闭容器中充入amol甲烷，测得单位时间内在固体催化剂表面CH4的转化率[α（CH4）]与温度（to℃）的关系如图2所示，to℃后CH4的转化率突减的原因可能是____

（3）甲烷分解体系中几种气体的平衡分压（p/Pa）与温度（t/oC）的关系如图3所示。

①t1℃时，向VL恒容密闭容器中充入0.12molCH4，只发生反应2CH4（g）=C2H4（g）+2H2（g），达到平衡时，测得p（C2H4）=p（CH4）。

CH4的平衡转化率为____________。

在上述平衡状态某一时刻，改变温度至t2℃，CH4以0.01mol/（L．s）的平均速率增多，则tl____t2（填“>”、“=”或“<”）

②在图3中，t3℃时，化学反应2CH4（g）=C2H2（g）+3H2（g）的压强平衡常数Kp=Pa2

5、氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。

研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。

回答下列问题：

（1）已知：

2NO2（g）=N2O4（g）△H=－55.3kJ/mol

N2O5（g）=2NO2（g）+

O2（g）△H=+53.1kJ/mol

则：

N2O5（g）=N2O4（g）+

O2（g）△H=___________kJ/mol

（2）以乙烯（C2H4）作为还原剂脱硝（NO），脱硝机理如图1。

若反应中n（NO）︰n（O2）=2︰1，则总反应的化学方程式为___________；脱硝率与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图2，为达到最佳脱硝效果，应采用的条件是___________

（3）T1温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应：

2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）△H<0。

实验测得：

υ正=υ（NO）消耗=2υ（O2）消耗=k正c2（NO）·c（O2），υ逆=（NO2）消耗=k逆c2（NO2），k正、k逆为速率常数只受温度影响。

不同时刻测得容器中n（NO）、n（O2）如表：

①从0～2s内该反应的平均速率υ（NO）=___________mol/（L·s）

②T1温度时化学平衡常数K=___________L/mol（结果保留3位有效数字）

③化学平衡常数K与速率常数k正、k逆的数学关系是K=___________。

若将容器的温度改变为T2时其k正=k逆，则T2___________T1（填“>”、“<”或“="）

④已知2NO（g）+O2（g）

2NO2的反应历程为：

第一步NO+NO

N2O2快速反应第二步N2O2+O2→2NO2慢反应

下列叙述正确的是___________

A.υ（第一步的正反应）<υ（第二步的反应）B.总反应快慢由第二步决定

C.第二步的活化能比第一步的高D.第二步中N2O2与O2的碰撞100%有效

6、乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法生产或间接水合法生产。

回答下列问题：

（1）间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯（C2H5OSO3H），再水解生成乙醇。

写出相应反应的化学方程式：

________________________________________

（2）已知：

甲醇的脱水反应2CH3OH（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g）ΔH1＝－23.9kJ·mol－1

甲醇制烯烃的反应2CH3OH（g）===C2H4（g）＋2H2O（g）ΔH2＝－29.1kJ·mol－1

乙醇的异构化反应　C2H5OH（g）===CH3OCH3（g）ΔH3＝＋50.7kJ·mol－1

则乙烯气相直接水合反应C2H4（g）＋H2O（g）===C2H5OH（g）的ΔH________kJ·mol－1。

与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是____________________________________

（3）如图所示为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n（H2O）∶n（C2H4）＝1∶1]

①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp＝________________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）

②图中压强（p1、p2、p3、p4）的大小顺序为________________，理由是_____________________________

③气相直接水合法常采用的工艺条件为：

磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃、压强6.9MPa，n（H2O）∶n（C2H4）＝0.6∶1。

乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可采取的措施有_______________

_____________________________、___________________________________

7、研究表明，在CuZnO2催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO，反应的热化学方程式如下：

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）△H1平衡常数K1反应Ⅰ

CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）△H2=+41.2kJ•mol-1平衡常数K2反应Ⅱ

（1）一定条件下，将n（CO2）:

n（H2）=1：

1的混合气体充入绝热恒容密闭容器中发生反应。

下列事实可以说明反应CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）已达到平衡的是

A．容器内气体密度保持不变B．CO2体积分数保持不变

C．该反应的平衡常数保持不变D．混合气体的平均相对分子质量不变

（2）反应CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）的平衡常数K3=____________（用K1和K2表示）

（3）在恒压密闭容器中，由CO2和H2进行反应I合成甲醇，在其它条件不变的情况下，探究温度对化学平衡的影响，实结果如图。

①△H1_________0（填“＞”、“＜”或“=”）

②有利于提高CO2平衡转化率的措施有___________

A．降低反应温度B．投料比不变，增加反应物的物质的量

C．增大CO2和H2的初始投料比D．混合气体中掺入一定量惰性气体（不参与反应）

（4）在T1温度时，将1.00molCO2和3.00molH2充入体积为1.00L的恒容密闭容器中，容器起始压强为P0，仅进行反应I。

①充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a，则容器的压强与起始压强之比为____（用a表示）。

②若经过3h反应达到平衡，平衡后，混合气体物质的量为3.00mol，则该过程中H2的平均反应速率为____________（保留三位有效数字）；平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示，即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数。

写出上述反应压力平衡常数KP为____________（用P0表示，并化简）

题组一

1、0.0047bcad

2、

（1）89.3

（2）40％3.56×104D（3）CD

3、①

；②k逆=k正/K；1.95×10-3；③A、E

4、61.5%（2分，62%只得1分）

5、①选D；②44.4%；

6、①B（2分）②40%（2分）0.0056（2分）

题组二

1、【2018年高考新课标Ⅰ卷】

（1）O2

（2）①53.1②30.06.0×10－2

③大于温度提高，体积不变，总压强提高；NO2二聚为放

热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高

④13.4（3）AC

2、【2018年高考新课标

卷】

（1）2SiHCl3+3H2O

（HSiO）2O+6HCl

（2）114

（3）①220.02②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

3、Ⅰ．

（1）－56（2分）

【得分要点】多写单位且单位正确不扣分，掉负号不得分。

（2）b；（2分）3.3×1013（2分）

（3）AC（2分）

【得分要点】见错无分，漏写得1分。

Ⅱ．

（1）

；（2分）

（2）B；（2分）0.5MPa－1（3分）

【得分要点】漏写单位或单位写错扣1分。

4、

5、

（1）.-2.2

（2）6NO+3O2+2C2H4

3N2+4CO2+4H2O350℃左右、负载率3.0%

（3）①0.03②363②

②>④BC

6、【2014年高考新课标Ⅰ卷第28题】（15分）

（1）C2H4+H2SO4=C2H5OSO3H;C2H5OSO3H＋H2O=C2H5OH+H2SO4;

（2）-45.5污染小，腐蚀性小等；（3）①K=0.07（MPa）-1;②P1

n（C2H4）的比。

7、

（1）CD（2分）

（2）K1/K2（2分）（3）①<（2分）②A（2分）

（4）①2-a/2（2分）②0.500mol·L-1·h-1（2分）；8/P02（2分）