【大纲版创新设计】2011届高考化学一轮复习 第3节 化学平衡图象及化学反应原理的综合运动测试 大纲人教版

1 第九章第九章 化学反应速率化学平衡化学反应速率化学平衡 第三节第三节 化学平衡图象及化学反应原理的综合运动化学平衡图象及化学反应原理的综合运动 1 2010 模拟题 某化工厂生产 Z 的反应为 X g 2Y g 2Z g H 0 温度 压强A 对 Y 转化率的影响如下表所示 压强 MPa 温度 0 10 5110 40099 299 699 799 9 50093 596 997 899 3 60073 785 889 596 4 工业合成 Z 的适宜条件为 A 高温 高压 B 低温 高压 C 常温 常压 D 常压 较高温度 解析 该可逆反应的特点是 正反应是气体分子数减少的反应 且正反应是放热反应 理论上 采用低温 高压有利于生成 Z 结合数据信息知 该反应在常压下 Y 的转化率 较高 从节约能源 降低成本考虑 应采用常压 如果采用低温 反应速率较小 所以 从生产效率看 应采用适宜温度 综合分析 D 项正确 答案 D 2 2010 黑龙江师大附中月考题 硫酸生产中 SO2催化氧化生成 SO3的反应为 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 0 某温度下将 2 0 mol SO2和 1 0 mol O2置于 10 L A A A AA A A A AA 催化剂 密闭容器中 反应达平衡后 体系总压强为 0 10 MPa SO2的平衡转化率 与体系总 压强 p 的关系如图甲所示 则下列说法正确的是 A 由图甲知 在 A 点建立平衡时 SO2的平衡浓度为 0 4 mol L 1 B 由图甲知 在 A 点建立平衡时 SO2 O2 SO3的平衡浓度之比为 2 1 2 C 图甲中从 A 点到 B 点的平衡移动速率图象可以用图乙来表示 D 若在压强为 0 50 MPa 时只改变温度 SO2转化率与温度关系如图丙所示 则T2 T1 解析 A 在 A 点时 根据 SO2的转化率为 0 80 可得反应的 SO2为 1 6 mol 则 SO2的 平衡浓度为 2 0 1 6 mol 10 L 0 04 mol L 1 B A 点建立平衡时 SO2 O2 SO3的 平衡浓度之比为 2 1 8 C 从 A 点到 B 点时只改变压强对化学平衡的影响 增大压 强 化学反应速率加快 平衡向正反应方向移动 D 在压强为 0 50 MPa 时只改变温度 从图象知 T1 T2 答案 C 3 2009 广东单科 15 取 5 等份 NO2 分别加入温度不同 容积相同的恒容密闭容器中 发生反应 2NO2 g N2O4 g H 0 反应相同时间后 分别测定体系中 NO2的百分A 含量 NO2 并作出其随反应温度 T 变化的关系图 下列示意图中 可能与实验结果相 符的是 2 解析 B 项 反应达平衡后 升高温度平衡左移 NO2 增大 D 项 反应未达平衡 升 高温度反应向右进行趋于平衡 NO2 减小 达平衡后升高温度 平衡左移 NO2 增大 故选 B D 答案 BD 4 2010 模拟题 在一定温度下 将 H2和 N2两种气体按不同比例放入密闭容器中 在高温 高压 催化剂的作用下 发生反应 3H2 N22NH3 平衡后测得 H2 N2的转化率 则A 下列能正确表示 H2 N2的转化率与起始时两物质的物质的量之比的关系是 n H2 n N2 解析 根据化学方程式中 H2和 N2的化学计量系数之比可知 二者的起始的物质的量之 比不同时 它们的平衡转化率也会有所不同 由于两者计量系数为 3 1 当 H2与 N2的 物质的量之比为 3 1 时 两者平衡时的转化率是相等的 表现在图中为 当 3 n H2 n N2 时 表示 N2转化率的曲线与表示 H2转化率的曲线相交于一点 而当 H2的物质的量增加 或 N2的物质的量减少时 即增大时 H2的平衡转化率降低 N2的平衡转化率升高 n H2 n N2 反之 H2的平衡转化率升高 N2的平衡转化率降低 答案 B 5 2010 模拟题 已知可逆反应aA bBcC 中 物质的含量 A A 和 C 随温度的变化曲线如图所示 下列说法正确的是 A 该反应在T1 T3时达到过化学平衡 B 该反应在T2时达到化学平衡 C 升高温度 平衡会向正反应方向移动 D 该反应的正反应是吸热反应 解析 根据图象分析可知T2前生成物 C 的含量随温度的升高而增大 T2后随温度的升 高而降低 所以T2时反应达到平衡状态 因此该反应的正反应为放热反应 答案 B 6 2010 模拟题 某化学学习小组探究在其他条件不变时 改变某一条件对反应 2A g B g 2C g Hp1 T表示温度 且T2 T1 n表示物质的量 v表示反应速率 由此 可判断下列图象不正确的是 解析 因反应是正方向气体体积减小的放热反应 故在同温下加压平衡右移 A 的平衡 转化率增大 A 正确 升温平衡左移 使产物 C 的物质的量减小 但温度越高 反应速 率越快 达到平衡所用时间越少 B 正确 加压平衡右移 应是v正 v逆 C 不正确 升温平衡左移 平衡混合物的总物质的量变大 而气体总质量不变 根据 m n可知 M 温度越高 气体平均相对分子质量越小 D 正确 答案 C 3 7 2010 模拟题 在一定温度和压强下 下列各可逆反应达到化学 平衡状态 各反应有如图所示的对应关系 1 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 曲线 A 2 H2 g I2 g 2HI g H 0 曲线 A 3 2SO3 g 2SO2 g O2 g H 0 曲线 A 则图象中y轴可以表示 平衡混合气中一种生成物的体积分数 平衡混合气中一种反应物的体积分数 平 衡混合气中一种生成物的产率 平衡混合气中一种反应物的转化率 A B C D 解析 本题主要考查化学平衡知识 反应 1 是气体物质的量减小的反应 压强增大时 平衡正向移动 平衡混合气中一种反应物的体积分数减小 不符合题意 其他反应可类 似分析 答案 C 8 2010 沈阳市五校联考题 600 时 在一密闭容器中 将二 氧 化硫和氧气混合发生反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g A H 0 反应过程中 SO2 O2 SO3物质的量变化如图 下列 说法不正确的是 A 反应从 0 min 开始 到第一次平衡时 二氧化硫的转化 率 为 40 B 反应进行到 10 min 至 15 min 的曲线变化可能是升高了 温 度 C 反应进行至 20 min 时 曲线发生变化是因为通入了氧气 D 在 15 20 min 25 30 min 内时反应处于平衡状态 解析 图象的纵坐标表示的是物质的量 横坐标表示的是时间 根据曲线变化趋势可知 开始时只有 SO2 O2 第一次平衡为 15 20 min 第二次平衡为 25 30 min 故 D 正确 第一次平衡时 SO2的转化率为 0 04 0 2 0 2 故 A 错 在 10 min 时反应突然加快 这 可能是升高温度或增大压强 故 B 正确 在 20 min 时只有氧气的量突然增加 故 C 正 确 答案 A 9 2010 模拟题 氨催化氧化是硝酸工业的基础 在某催化 剂 作用下只发生主反应 和副反应 4NH3 g 5O2 g 4NO g 6H2O g A H 905 kJ mol 4NH3 g 3O2 g 2N2 g 6H2O g A H 1 268 kJ mol 反应 的产率与反应温 度 的关系如图所示 下列说法正确的是 A 工业上进行氨催化氧化生成 NO 时 温度应控制在 780 840 之间 B 工业上采用物料比n O2 n NH3 在 1 7 2 0 主要是为了提高反应速率 C 在加压的条件下生产能力可提高 5 6 倍 是因为加压可提高转化率 D 氮气氧化为 NO 的热化学方程式为 N2 g O2 g 2NO g H 363 kJ mol 解析 工业上进行氨催化氧化生成 NO 时 温度控制在 780 840 之间时 NO 的产率最 4 高 故选项 A 说法正确 工业上采用物料比n O2 n NH3 在 1 7 2 0 目的是提高 NH3 的转化率 加压可提高生产能力 是因为提高了反应速率 由盖斯定律知 N2 g O2 g 2NO g H 181 5 kJ mol 答案 A 10 某密闭容器中充入等物质的量的气体 A 和 B 一定温度下发生反应 A g xB g A 2C g 达到平衡后 只改变反应的一个条件 测得容器中物质的浓度 反应速率随时 间的变化如下图所示 下列说法中正确的是 A 30 min 时降低温度 40 min 时升高温度 B 8 min 前 A 的平均反应速率为 0 08 mol L s 1 C 反应方程式中的x 1 正反应为吸热反应 D 20 min 40 min 间该反应的平衡常数均为 4 解析 本题考查化学反应速率和化学平衡移动 从图中看出 x 1 30 min 时 正逆反 应速率同时下降 但平衡没有移动 说明是降低压强 40 min 时 正逆反应速率都增 大 平衡逆向移动 说明是升高温度 正反应是放热反应 所以 A C 选项错误 8 min 前 c A 0 64 mol L 1 则 v A 0 08 mol L min 1 B 0 64 mol L 1 8 min 选项单位错误 答案 D 11 四川有丰富的天然气资源 以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示 图中某些 转化步骤及生成物未列出 请回答下列问题 1 已知 0 5 mol 甲烷与 0 5 mol 水蒸气在t p kPa 时 完全反应生成一氧化碳和 氢气 合成气 吸收了a kJ 热量 该反应的热化学方程式是 2 在合成氨的实际生产过程中 常采取的措施之一是 将生成的氨从混合气体中及时 分离出来 并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用 同时补充氮气和氢气 请运用化学 反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由 3 当甲烷合成氨气的转化率为 75 时 以 5 60 107 L 甲烷为原料能够合成 L 氨气 假设体积均在标准状况下测定 4 已知尿素的结构简式为 COH2NNH2 请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的 结构简式 解析 本题以四川的天然气资源合成氨为依托 综合考查热化学方程式的书写 化学反 应速率 化学平衡 利用化学方程式 关系式 进行计算和同分异构体的书写等知识 着 重考查学生的知识迁移能力和利用所学知识解决实际问题的能力 这是今后命题的方向 5 1 因 0 5 mol 甲烷与 0 5 mol 水蒸气完全反应生成一氧化碳和 H2吸收了a kJ 热量 则 1 mol 甲烷与 1 mol 水蒸气反应需吸收 2a kJ 的热量 所以该反应的热化学方程式为 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H 2a kJ mol 1 2 N2与 H2合成 NH3的反应 N2 3H2 2NH3 是一个可逆反应 在该反 应中 补充氮气和氢气有利于增大反应速率 分离氨和补充氮气与氢气都有利于平衡向 正反应方向移动 同时循环利用可以提高原料利用率节约原料 3 由 CH4 2H2O CO2 4H2的方程式和合成氨的方程式可以推出如下关系 CH4 4H2 NH3 由此关系式可以求得 8 3 V NH3 5 6 L 107 75 1 12 108 L 8 3 4 因所写同分异构体需含有碳氧双键 根据价键理论结合尿素的结构简式很容易写出 其 同分异构体为 答案 1 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H 2a kJ mol 2 及时分离 NH3及补充 N2和 H2 都为了增大反应物的转化率 补充 N2和 H2还能增大反应速率 提 高生产效率 3 1 12 108 L 4 12 2010 模拟题 1 合成氨工业对化学工业和国防工业具有重 要意义 工业合成氨生产示意图如右图所示 X 的化学式为 图中条件选定的主要原因是 选填字母序号 A 温度 压强对化学平衡影响 B 铁触媒在该温度时活性最大 C 工业生产受动力 材料 设备等条件的限制 改变反应条件 会使平衡发生移动 如下图表示随条件改变 氨气的百分含量的变化趋势 当横坐标 为 压强时 变化趋势正确的是 选填字母序号 当横坐标 为 温度时 变化趋势正确的是 选填字母序号 2 常温下氨气极易溶于水 其水溶液可以导电 6 用方程式表示氨气溶于水的过程中存在的可逆反应 氨水中水电离出的 c OH 10 7 mol L 1 填写 或 将相同体积 相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合后 溶液中离子浓度由大到小依次 为 3 氨气具有还原性 在铜的催化作用下 氨气和氟气反应生成 A 和 B A 为铵盐 B 在 标准状况下为气态 在此反应中 若每反应 1 体积氨气 同时反应 0 75 体积氟气 若 每反应 8 96 L 氨气 标准状况 同时生成 0 3 mol A 写出氨气和氟气反应的化学方程式 在标准状况下 每生成 1 mol B 转移电子的物质的量为 mol 为了防止铁制品生锈 可对其表面进行 发蓝 处理 把铁制品浸入热的 NaNO2 NaNO3 NaOH 混合溶液中 使它的表面氧化成一层致密的 Fe3O4氧化膜 发生的 反应可表示如下 3Fe NaNO2 5NaOH3Na2FeO2 NH3 H2OA 8Fe 3NaNO3 5NaOH 2H2O 4Na2Fe2O4 3NH3 Na2FeO2 Na2Fe2O4 2H2OFe3O4 4NaOHA 某研究小组发现 若上述热的混合溶液中 NaOH 的含量太少 氧化膜的厚度就太薄 若 NaOH 的含量太多 氧化膜的厚度也太薄 请用化学平衡移动原理解释发生这种现象的 原因 解析 要准确理解工业合成氨适宜条件的选择 实际工业生产要求产量高 而产量 由生产周期 速率问题 和产率 平衡问题 共同决定 还要考虑成本 故 1 选 BC 对 3 F2与 NH3反应 氮的化合价必然升高 产物可能为 N2 2NH3 3F2 N2 6HF 也 可能为 NF3 由 8e 稳定结构的需要决定其组成 4NH3 3F2NF3 3NH4F 由题中数据确定为后者 Cu 答案 1 NH3 BC c a 2 NH3 H2ONH3 H2ONH4 OH c NH4 c H c OH AA 3 4NH3 3F2NF3 3NH4F 6 Cu 反应 是可逆反应 反应 是不可逆反应 当 NaOH 含量较少时 使反应 生成 的 Na2FeO2及反应 生成的 Na2Fe2O4的质量都较少 致使反应 生成的 Fe3O4的质量也 少 氧化膜的厚度就薄 当 NaOH 含量太多时 尽管反应 生成的 Na2FeO2及 Na2Fe2O4的质量增加 但太多的 NaOH 又会使反应 的化学平衡向逆反应方向移动 结 果使生成的 Fe3O4的质量变小 氧化膜的厚度也变薄 由此可见 铁制品进行 发蓝 处理时 NaOH 的含量是控制氧化膜厚度的重要因素之一 13 2010 模拟题 钾是一种活泼的金属 工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取 该反应为 Na l KCl l NaCl l K g H 0A 各物质的沸点与压强的关系见下表 压强 kPa 13 3353 32101 3 K 的沸点 590710770 Na 的沸点 700830890 KCl 的沸点 1 437 NaCl 的沸点 1 465 1 在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为 而反应的 最高温度应低于 2 在制取钾的过程中 为了提高原料的转化率可以采取的措施是 解析 1 依题意知钠与氯化钾的反应为可逆反应 Na l KCl l NaCl l A A A A A A A AA A 高温 7 K g H 0 若及时将反应混合物中的钾转变为气态分离出去 从而使平衡向生成 钾的方向移动 显然温度的选择应高于钾的沸点而低于钠的沸点 即分离钾的最低温度 为 770 而反应的最高温度应低于 890 2 由所给反应的特点知 降低压强可使所给反应向右移动 有利于提高原料的利用率 另外反应吸热 升高温度 使所给平衡向右移动 也有利于提高原料利用率 但温度过 高会使钠也变成蒸气逸出 既可使所得产品不纯 也不利于原料的充分利用 答案 1 770 890 2 降低压强或移去钾蒸气 适当升高温度 14 2010 太原十中月考题 有人设计了如下图所示的甲醇 methanol 合成工艺 其中 为甲烷气源 压强 250 0 kPa 温度 25 流速 55 0 m3 s 1 为水蒸气 源 压强 200 0 kPa 温度 150 流速 150 0 m3 s 1 合成气 含有两种还原性气 体 和剩余反应物的混合物经管路 进入 25 的冷凝器 condenser 冷凝物由管路 流出 在 B 中合成的甲醇和剩余反应物的混合物经 进入 25 的冷凝器 甲醇冷凝后 经管路 流出 其密度为 0 791 g mL 1 已知 理想气体状态方程pV nRT 其中p 为压强 单位 Pa V为体积 单位 m3 R为常数 8 314 T为温度 单位 K 1 分别写出在步骤 A 和步骤 B 中所发生的化学反应的方程式 2 假定 所有气体皆为理想气体 在步骤 A 和 B 中完全转化 气液在冷凝器中完全分 离 计算经步骤 A 和步骤 B 后 在一秒钟内剩余物的物质的量 解析 1 由合成所得的两种气体都具有还原性 且它们是由甲烷与水反应所得 可知 这两种气体分别为 CO g H2 g 2 由于压强是常压 不能直接利用体积进行计算 得将体积换算成对应的物质的量 但又是在非标况下的气体 因此应利用题目所给的理 想气体状态方程进行计算 答案 1 CH4 g H2O g CO g 3H2 g 一定条件 A CO g 2H2 g CH3OH g 一定条件 A 2 由pV nRT变形得 n pV RT 故 1 秒钟内n CH4 250 0 103 55 0 8 314 298 5 55 1