高考化学冲刺专题综合练习 专题01 化学冲刺反应速率与化学冲刺平衡原理综合应用1.docx

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高考化学冲刺专题综合练习专题01化学冲刺反应速率与化学冲刺平衡原理综合应用1

专题01化学冲刺反应速率与化学冲刺平衡原理综合应用

1．（15分）研究CO2与CH4的反应使之转化为CO和H2，对减缓燃料危机，减少温室效应具有重要的意义。

（1）已知：

2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）△H＝－566kJ·mol－1

2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）△H＝－484kJ·mol－1

CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g）△H＝－802kJ·mol－1

则CH4（g）+CO2（g）

2CO（g）+2H2（g）△H＝kJ·mol－1

（2）在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L－1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应

CH4（g）+CO2（g）

2CO（g）+2H2（g），测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。

①据图可知，p1、p2、p3、p4由大到小的顺序。

②在压强为p4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡点X，则用CO表示该反应的速率为。

该温度下，反应的平衡常数为。

（3）CO和H2在工业上还可以通过反应C（s）+H2O（g）

CO（g）+H2（g）来制取

①在恒温恒容下，如果从反应物出发建立平衡，可认定平衡已达到的是。

A．体系压强不再变化B．H2与CO的物质的量之比为1:

1

C．混合气体的密度保持不变D．气体平均相对分子质量为15，且保持不变

②在某密闭容器中同时投入四种物质，2min时达到平衡，测得容器中有1molH2O（g）、1molCO（g）、2.2molH2（g）和一定量的C（s），如果此时对体系加压，平衡向（填“正”或“逆”）反应方向移动，第5min时达到新的平衡，请在右下图中画出2～5min内容器中气体平均相对分子质量的变化曲线。

【答案】（15分）

（1）+248（2分）

（2）①p4＞p3＞p2＞p1（2分）

②0.032mol·L－1·min－1（2分）1.64（2分）

（3）①AC（2分）

②逆（2分）变化曲线如图

（3分）

【解析】

试题分析：

（1）已知

①2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）△H1＝－566kJ·mol－1

②2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）△H2＝－484kJ·mol－1

③CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g）△H3＝－802kJ·mol－1

根据盖斯定律，③－②－①得：

CH4（g）+CO2（g）

2CO（g）+2H2（g），故△H＝△H3－△H2－△H1＝－802kJ·mol－1＋484kJ·mol－1＋566kJ·mol－1＝＋248kJ·mol－1。

（2）①反应CH4（g）+CO2（g）

2CO（g）+2H2（g）为气体分子数增加的反应，当温度一定时，减小压强，可增大CH4的转化率，从图像可知，相同温度下，按p4、p3、p2、p1的顺序CH4的转化率增大，所以

p4＞p3＞p2＞p1。

②根据X点CH4的转化率求得各物质的平衡浓度分别为：

c（CH4）=c（CO2）=0.02mol·L－1，

c（CO）=c（H2）=0.16mol·L－1，

故

；

（通常不必写单位）。

（3）①A项，恒容条件下，随着反应的进行，气体的物质的量增加，压强增大，若体系压强不变，说明达到了平衡状态；B项，从反应物出发建立平衡，则生成的CO和H2的物质的量总是相等的，所以当H2与CO的物质的量之比为1:

1时不能确定是否达到平衡状态；C项，随着反应的进行，气体的质量增加，而体积不变，所以密度增大，当气体密度不变时，可以认定达到了平衡状态；D项，只有当反应完全生成CO和H2时，气体平均相对分子质量才能等于15，但一定条件下的可逆反应是不能进行完全的，所以不会出现D项所描述的状态。

②加压时，平衡向着气体分子数减小的方向即逆反应方向移动；平衡气体的平均相对分子质量为

，从化学方程式可看出，当正（逆）向平衡移动时，气体的质量变化增加（减少）12g，而气体的物质的量相应增加（减少）1mol，所以混合气体的相对分子质量并不发生变化，即M恒定为12g·mol－1。

考点：

考查盖斯定律的应用、平衡图像分析、化学反应速率和平衡常数的计算、平衡状态的判定及平衡移

动等内容；能力方面主要是对识图能力和综合分析能力的考查。

2．（15分）碳酸二甲酯（DMC）是一种近年来受到广泛关注的环保型绿色化工产品。

在催化剂作用下，可由甲

醇和CO2直接合成DMC：

CO2+2CH3OH→CO（OCH3）2+H2O，但甲醇转化率通常不会超过1%是制约该反

应走向工业化的主要原因。

某研究小组在其他条件不变的情况下，通过研究温度、反应时间、催化剂用量

分别对转化数（TON）的影响来评价催化剂的催化效果。

计算公式为：

。

（1）已知25℃时，甲醇和DMC的标准燃烧热分别为△H1和△H2，则上述反应在25℃时的焓变△H3=。

（2）根据反应温度对TON的影响图（下左图）判断该反应的焓变△H______0（填“＞”、“＝”或“＜”），理由是________________________________。

（3）根据反应时间对TON的影响图（上中图），已知溶液总体积10mL，反应起始时甲醇0.25mol，催化剂0.6×10—5mol，计算该温度下，4～7h内DMC的平均反应速率：

________；计算10h时，甲醇的转化率：

________。

（4）根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图（上右图），判断下列说法正确的是。

a．由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用价廉易得的甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义

b．在反应体系中添加合适的脱水剂，将提高该反应的TON

c．当催化剂用量低于1.2×10—5mol时，随着催化剂用量的增加，甲醇的平衡转化率显著提高

d．当催化剂用量高于1.2×10—5mol时，随着催化剂用量的增加，DMC的产率反而急剧下降

【答案】

（1）2ΔH1－ΔH2（2分）

（2）＜（2分）温度较高时，反应已达到平衡后，随着温度升高，TON减小，即平衡向左移动，说明该反应放热（2分）

（3）1.0×10－3mol·L－1·h－1（3分）8.4×10－2%（或0.084%）（3分）

（4）ab（3分）

【解析】

试题分析：

（1）根据标准燃烧热的概念写出两个热化学方程式：

①CH3OH（l）+

O2（g）==CO2（g）+2H2O（l）ΔH1

②CO（OCH3）（l）+3O2（g）==3CO2（g）+3H2O（l）ΔH2①×2－②得反应：

CO2+2CH3OH→CO（OCH3）2+H2O，

故ΔH3=2ΔH1－ΔH2。

（2）根据图像可知，温度较高时，反应已达到平衡后，随着温度升高，TON减小，即平衡向左移动，说明该反应放热，△H＜0。

（3）4h时TON=20，7h时TON=30，ΔTON=10，Δn（甲醇）=10×0.6×10－5mol=6.0×10－5mol，速率为v（DMC）=

；10h时转化的甲醇为35×0.6×10－5mol=2.1×10－4mol，转化率为

。

（4）a．正确，b．减少水，使平衡正向移动，正确；c和d，催化剂用量的增加，平衡不移动，甲醇的转化率和DMC的产率都保持不变，错误。

考点：

考查化学反应速率及化学平衡相关知识，考查获取、整合信息的能力和分析解决化学问题的能力。

3．（15分）甲醇可作为燃料电池的原料。

工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。

（1）已知在常温常压下：

①2CH3OH（l）＋3O2（g）＝2CO2（g）＋4H2O（g）ΔH＝－1275.6kJ／mol

②2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）ΔH＝－566.0kJ／mol

③H2O（g）＝H2O（l）ΔH＝－44.0kJ／mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：

。

（2）甲醇脱氢可制取甲醛CH3OH（g）

HCHO（g）+H2（g），甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。

回答下列问题：

①600K时，Y点甲醇的υ（逆）（正）（填“>”或“<”）

②从Y点到X点可采取的措施是______________________________________。

③有同学计算得到在t1K时，该反应的平衡常数为8.1mol·L－1。

你认为正确吗？

请说明理由。

（3）纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。

在相同的密闭容

器中，使用不同方法制得的Cu2O（Ⅰ）和（Ⅱ）分别进行催化CH3OH的脱氢实验：

CH3OH（g）

HCHO（g）+H2（g）

CH3OH的浓度（mol·L－1）随时间t（min）变化如下表：

序号

温度

0

10

20

30

40

50

①

T1

0.050

0.0492

0.0486

0.0482

0.0480

0.0480

②

T1

0.050

0.0488

0.0484

0.0480

0.0480

0.0480

③

T2

0.10

0.094

0.090

0.090

0.090

0.090

可以判断：

实验①的前20min的平均反应速率ν（H2）＝；实验温度T1T2（填“>”、“<”）；催化剂的催化效率：

实验①实验②（填“>”、“<”）。

（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：

通电将Co2+氧化成Co3+，然后Co3+将甲醇氧化成CO2和H+（用石墨烯吸附除去Co2+）。

现用如下图所示装置模拟上述过程，则Co2+在阳极的电极反应式为；除去甲醇的离子方程式为。

【答案】（15分）

（1）CH3OH（l）+O2（g）＝CO（g）+2H2O（l）ΔH＝﹣442.8kJ∕mol（2分）

（2）①>（2分）②降低温度和增大压强（2分）③不正确（1分）。

因为当CH3OH的起始浓度不同时，其转化率就不等于90%。

（1分）

（3）7.0×10-5mol·L-1min-1（2分）<（1分）<（1分）

（4）Co2+－e-=Co3+（1分）6Co3++CH3OH+H2O==6Co2++CO2↑+6H+（2分）

【解析】

试题分析：

（1）根据盖斯定律，（①-②）/2+③×2可得到甲醇不完全燃烧生成CO的热化学方程式，则甲醇

不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH（l）+O2（g）＝CO（g）+2H2O（l）

ΔH＝（－1275.6+566）/2kJ／mol+（－44.0kJ／mol）×2=﹣442.8kJ∕mol；

（2）①600K时，Y点的甲醇转化率大于平衡时甲醇的转化率，所以反应逆向进行，则υ（逆）>υ（正）；

②随温度升高，甲醇的转化率增大，说明该反应是吸热反应，若使平衡逆向移动，则需降低温度；该反应的正向是气体物质的量增大的方向，所以平衡逆向进行，还可以增大压强，使平衡逆向移动；

③因为该图是随温度变化甲醇的转化率的变化，甲醇的起始物质的量不变，t1K时，甲醇的转化率是0.9，而甲醇的起始物质的量发生变化时，甲醇的转化率不是90%，所以该反应的平衡常数不能是8.1mol/L，不正确；

（3）实验①的前20min时，甲醇的浓度减少（0.050-0

.0486）mol/L=0.0014mol/L，则氢气的浓度增加0.0014mol/L，所以前20min时ν（H2）＝0.0014mol/L/20min=7.0×10-5mol·L-1min-1；实验①与实验③相比，③达到平衡的时间较短，所以温度较高，则T1

（4）根据题意，阳极发生氧化反应，通电将Co2+氧化成Co3+，则阳极的电极反应式为Co2+－e-=Co3+；Co3+将甲醇氧化成CO2和H+，Co3+由被还原为Co2+，所以除去甲醇的离子方程式是

6Co3++CH3OH+H2O==6Co2++CO2↑+6H+。

考点：

考查盖斯定律的应用，化学反应速率的计算，化学平衡的移动

4．（14分）运用化学反应原理分析解答以下问题

（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4L容器中通人6molCO2、6molCH4，发生如下反应：

CO2（g）+CH4（g）

2CO（g）+2H2（g）。

平衡体系中各组分体积分数如下表：

物质

CH4

CO2

CO

H2

体积分数

0.1

0.1

0.4

0.4

①此温度下该反应的平衡常数K=___________.

②若再向容器中同时充入2．0molCO2、6．0molCH4、4．0molCO和8．0molH2，则上述平衡向_____（填“正反应”或“逆反应”）方向移动。

（2）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：

已知：

①NO2（g）+SO2（g）

SO3（g）+NO（g）ΔH=—41.8KJ·mol-1

②2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）ΔH=—196.6KJ·mol-1

①写出NO和O2反应生成NO2的热化学方程式__________。

②一定温度下，向2L恒容密闭容器中充人NO2和SO2各1mol，5min达到平衡，此时容器中NO和NO2的浓度之比为3：

1，则NO2的平衡转化率是_________。

（3）常温下有浓度均为0.1mol/L的四种溶液：

①Na2CO3、②NaHCO3、③HCl、④NH3.H2O。

①有人称溶液①是油污的“清道夫”，原因是_________（用离子方程式解释）

②上述溶液中，既能与氢氧化钠反应，又能和硫酸反应的溶液中离子浓度由大到小的顺序为_______。

③向④中加入少量氯化铵固体，此时c（NH4+）/c（OH-）的值_________（填“增大”“减小”或“不变”）。

④若将③和④的溶液混合后溶液恰好呈中性，则混合前③的体积_________④的体积（填“大于”小于”或“等于”）

⑤将10mL溶液③加水稀释至100mL，则此时溶液中由水电离出的c（H＋）=______

_____。

【答案】

（1）①64（2分）；②逆反应（1分）；

（2）2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）；ΔH=-113.0kJ·mol-1（2分）；75%（1分）；

（3）①CO32-+H2O

HCO3-+OH-（2分）；②c（Na+）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（H+）>c（CO32-）（2分）；

③增大（1分）；④小于（1分）；⑤10-12mol·L-1（2分）

【解析】

试题分析：

①在反应开始时，c（CO2）=c（CH4）=6mol÷4L=1.5mol/L，假设在反应过程中，消耗掉的

c（CO2）=c（CH4）=xmol/L，则在平衡时各种物质的浓度分别是：

c（CO2）=c（CH4）=（1.5-x）mol/L，

c（CO）=c（H2）=2xmol/L，由于平衡时CO2的体积分数是0.1，所以（1.5-x）÷（3+2x）=0.1,解得x=1mol/L，此

温度下该反应的平衡常数K=

；②若再向容器中同时充入2.0molCO2、6.0

molCH4、4.0molCO和8.0molH2，则Qc=

所以上述平衡向逆反应方向移动；

（2）①：

②-①×2，整理可得：

2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）；ΔH=-113.0kJ·m

ol-1；②根据N元素守恒，若充人NO21mol,达到平衡，此时容器中NO和NO2的浓度之比为3：

1，则NO2的转化的物质的量占总物质的量的3/4,所以NO2平衡转化率是（3÷4）×100%=75%;

（3）①有人称溶液①Na2CO3是油污的“清道夫”，原因是Na2CO3是强碱弱酸盐，在溶液中，CO32-发生水解反应，消耗水电离产生的H+。

使溶液显碱性，而油脂在碱性条件下发生水解反应产生可溶性的物质，因此可以清洗油污，用离子方程式表示为CO32-+H2O

HCO3-+OH-；②上述溶液中，既能与氢氧化钠反应，又能和硫酸反应的溶液是NaHCO3，该盐是强碱弱酸盐，HCO3-发生水解反应而消耗，所以c（Na+）>c（HCO3-）,HCO3-水解消耗水电离产生H+，使溶液显碱性，c（OH-）>c（H+），HCO3-还会发生电离作用，但是水解大于电离，而且在溶液中水还会电离产生H+所以c（H+）>c（CO32-）；盐水解的程度是微弱的，主要还是以盐电离产生的离子存在，所以c（HCO3-）>c（OH-），故溶液中离子浓度由大到小的顺序为

c（Na+）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（H+）>c（CO32-）；③在④的NH3.H2O存在电离平衡：

NH3.H2O

NH4++OH-；向其中加入少量氯化铵固体，c（NH4+）增大，电离平衡逆向移动，c（OH-）减小，此时c（NH4+）/c（OH-）的值增大；④若将③HCl和④NH3.H2O的溶液混合后溶液恰好呈中性，由于二者的物质的量浓度相等，若二者等体积混合，则恰好完全反应产生NH4Cl，溶液显酸性，所以要使溶液显中性，则混合前③的体积要略小于④的体积；⑤将10mL溶液③加水稀释至100mL，在稀释过程中溶质的物质的量不变，稀释后溶液的浓度c（HCl）=（10mL×0.1mol/L）÷100ml=0.01mol/L，c（H+）=10-2mol/L，由于在该温度下水的离子积常数是

Kw=1×10-14,则c（H+）（水）=c（OH-）=1×10-14÷10-2=1×10-12mol/L。

考点：

考查热化学方程式的书写、盐溶液中离子浓度大小比较、外界条件对弱电解质电离平衡的影响的知

识、化学平衡常数的计算、物质转化率的计算、电解质溶液中的水电离产生的离子浓度的计算的知识。

5．（13分）新近出版的《前沿科学》杂志刊发的中国环境科学研究院研究员的论文《汽车尾气污染及其危

害》，其中系统地阐述了汽车尾气排放对大气环境及人体健康造成的严重危害。

目前降低尾气的可行方法是

在汽车排气管上安装催化转化器。

NO和X气体均为汽车尾气的成分，这两种气体在催化转换器中发生反应：

①2X（g）＋2NO（g）

N2（g）＋2CO2（g）△H=－akJ·mol-1。

（1）上述信息中气体X的化学式为。

（2）已知②2NO（g）＋O2（g）=2NO2（g）△H=－bkJ·mol-1；X的燃烧热△H=－ckJ·mol-1。

书写在消除汽车尾气中NO2的污染时，NO2与X的可逆反应的热化学反应方程式。

（3）在

一定温度下，将1.0molNO、1.2mol气体X通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：

①有害气体NO的转化率为，0~15minNO的平均速率v（NO）=。

②20min时，若改变反应条件，导致X浓度增大，则改变的条件可能是（选填序号）。

A．缩小容器体积B．增加CO2的量

C．升高温度D．加入催化剂

③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N2各0.4mol，化学平衡将移动（选填“向左”、“向右”或“不”）。

【答案】

（1）CO；

（2）4CO（g）＋2NO2（g）

N2（g）＋4CO2（g）△H=-a+b-2ckJ·mol-1。

（3）①40%0.027mol/（L·min）；②A、B、C；③向左

考点：

考查质量守恒定律、盖斯定律的应用、化学反应速率的计算、外界条件对化学平衡移动的影响。

6．（15分）合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有重要意义。

（1）尿素[CO（NH2）2]是一种高效化肥，也是一种化工原料。

①以尿素为原料在一定条件下发生反应：

CO（NH2）2（s）+H2O（l）＝＝2NH3（g）+CO2（g）

△H=+133.6kJ/mol。

该反应的化学平衡常数的表达式K=。

关于该反应的下列说法正确的是（填序号）。

a．从反应开始到平衡时容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变

b．在平衡体系中增加水的用量可使该反应的平衡常数增大

c．降低温度使尿素的转化率增大

②尿素在一定条件下可将氮的氧化物还原为氮气。

结合①中信息，尿素还原NO（g）的热化学方程式是。

②密闭容器中以等物质的量的NH3和CO2为原料，在120℃、催化剂作用下反应生成尿素：

CO2（g）+2NH3（g）

＝＝CO（NH2）2（s）+H2O（g），混合气体中NH3的物质的量百分含量[（NH3）]随时间变化关系如图所示。

则a点的正反应速率V（正）（CO2）b点的逆反应速率V（逆）（CO2）（填“>”、“=”或“<”）；氨气的平衡转化率是。

（2）NO2会污染环境，可用Na2CO3溶液吸收NO2并生成CO2。

已知9.2gNO2和Na2CO3溶液完全反应时转移电子0.1mol，此反应的离子方程式是；恰好反应后，使溶液中的CO2完全逸出，所得溶液呈弱碱性，则溶液中离子浓度大小关系是c（Na+）>______。

【答案】

（1）①c2（NH3）·c（CO2）a

②2CO（NH2）2（s）+6NO（g）=5N2（g）+2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1804.7kJ/mol

③＞0.75

（2）2NO2+CO

=CO2+NO

+NO

c（NO

）>c（NO

）>c（OH-）>c（H+）

【解析】

试题分析：

（1）结合平衡常数的概念应该很容易写出本反应的平衡常数的表达式。

至少有关此反应的判断：

由于反应过程中只有生成物中的二种气体且它们的物质的量之比始终保持不变，故平均相对分子量也始终

不变，平衡常数只受温度影响故b判断不正确，降温平衡应该是逆向移动，故转化率降低，这样只有a判

断是正确的。

②从图中可看出：

4NH3（g）+6NO（g）===5N2（g）+6H2O（l）△H=-2071.9KJ/mol结合盖期定律

可得到尿素还原NO（g）的热化学方程式：

2CO（NH2）2（s）+6NO（g）=5N2（g）+2CO2（g）+4H2O（l）△H=-

1804.7kJ/mol③图中a点对应的反应物浓度大于b点故浓度大，反应速率大，平衡时NH3的转化率计

算时，可以先假设反应起始时二气体均为1mol，达平衡时CO2变化nmol,NH3变化2nmol，生成的H2O为

nmol。

则平衡时各自的物质量就有了，分别是（1－n）mol（1－2n）molnmol再结合平衡时CO2的体积分数

为20%可计算出n为0.375mol，可得NH3的转化率为75%。

（2）NO2中N元素的化合价为+4价，氧化产物

只能是NO3－，结合转移电子数可知还原产物中N元素化合价为+3价，故为NO2－，所以反应的离子方程式

即可得到：

2NO2+CO

=CO2+NO2－+NO3－，反应后溶液显示弱碱性说明NO2－要水解，因此离子浓度大

小关系也就有了：

c（NO

）>c（NO

）>c（OH-）>c（H+）

考点：

本题主要讨论的是