2018-2019学年新课标高三化学热门考点：化学反应速率和化学平衡（解析版）

化学反应速率和化学平衡一、选择题1.由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A.由XY反应的H=E5-E2B.由XZ反应的H0C.降低压强有利于提高Y的产率D.升高温度有利于提高Z的产率【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)反应物的总能量比生成物的总能量高,则是放热反应。(2)平衡移动原理的应用。【解析】选B、C。根据题中图示得由XY反应的H=E3-E2,A错误;反应XZ,反应物的能量高于生成物,H0,B正确;根据2X(g)3Y(g),降低压强平衡向正反应方向移动,有利于提高Y的产率,C正确;反应2X(g)Z(g)H0,升高温度,平衡向逆反应方向移动,Z的产率降低,D错误。2.一定温度下,在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是()容器温度/K物质的起始浓度/molL-1物质的平衡浓度/molL-1c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)4000.200.1000.0804000.400.200500000.100.025A.该反应的正反应放热B.达到平衡时,容器中反应物转化率比容器中的大C.达到平衡时,容器中c(H2)大于容器中c(H2)的两倍D.达到平衡时,容器中的正反应速率比容器中的大【解析】选A、D。容器和的投料比是等价的,平衡时,500 K的CH3OH浓度比400 K的小,说明反应升温后,平衡逆向移动,故正反应为放热反应,A项正确;容器与容器相比相当于增大压强,增大压强时,该反应平衡正向移动,故容器中反应物的转化率大,B项错误;由表中数据,达平衡时,可求得容器中c(H2)=0.040 molL-1,可推知容器中,c(H2),C项错误;容器中物质的浓度相当于等同容器,但是中的温度高,所以中无论是正反应速率,还是逆反应速率均大,D项正确。3.一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。设起始=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是()A.该反应的焓变H0B.图中Z的大小为a3bC.图中X点对应的平衡混合物中=3D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)判断反应是吸热还是放热,看温度变化平衡向正向还是逆向移动。(2)Z越大,相当于增大水蒸气浓度,甲烷的转化率变大。【解析】选A。据图分析,随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小,说明升温平衡正向移动,则正反应为吸热反应,故A正确;的比值越大,起始时水蒸气浓度越大,则甲烷的转化率越大,甲烷的体积分数越小,故a3b,故B错误;起始加入量的比值为3,但反应中甲烷和水是按等物质的量反应的,所以达到平衡时比值不是3,故C错误;温度不变时,加压,平衡逆向移动,甲烷的体积分数增大,故D错误。4.下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是 ()A.抗氧化剂 B.调味剂 C.着色剂 D.增稠剂【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)反应速率是指化学反应进行的快慢,没有发生化学反应,是不存在反应速率的。(2)抗氧化剂能减慢食品的氧化速率。【解析】选A。抗氧化剂能阻止或延缓食品的氧化变质,与反应速率有关,故A正确;调味剂是为了增加食品的味道,与反应速率无关,故B错误;着色剂是为了给食品添加某种颜色,与反应速率无关,故C错误;增稠剂可以提高食品的黏稠度,使食品加工体系更趋于稳定状态,与反应速率无关,故D错误。5. K2Cr2O7溶液中存在平衡: (橙色)+H2O2(黄色)+2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:结合实验,下列说法不正确的是()A.中溶液橙色加深,中溶液变黄B.中被C2H5OH还原C.对比和可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强D.若向中加入70% H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)K2Cr2O7溶液中存在平衡 (橙色)+H2O2 (黄色)+2H+,加入酸平衡逆向移动,加入碱平衡正向移动。(2)中加入70% H2SO4溶液时,虽然平衡逆向移动,但接着还要发生氧化还原反应。【解析】选D。在平衡体系中加入酸,平衡逆向移动,重铬酸根离子浓度增大,橙色加深,加入碱,平衡正向移动,溶液变黄,故A正确;中重铬酸钾氧化乙醇,重铬酸钾被还原,故B正确;是酸性条件,是碱性条件,酸性条件下氧化乙醇,而碱性条件不能,说明酸性条件下K2Cr2O7溶液氧化性强,故C正确;若向溶液中加入70%的硫酸至过量,溶液为酸性,可以氧化乙醇,溶液变绿色,故D错误。【误区提醒】和都具有强氧化性,但从题目所给信息来看, 在所给条件下并没有表现出氧化性,应该用题目中的信息去解题。二、非选择题6.顺-1,2-二甲基环丙烷和反-1,2-二甲基环丙烷可发生如下转化:该反应的速率方程可表示为v(正)=k(正)c(顺)和v(逆)=k(逆)c(反),k(正)和k(逆)在一定温度时为常数,分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题:(1)已知:t1温度下,k(正)=0.006 s-1,k(逆)=0.002 s-1,该温度下反应的平衡常数值K1=;该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆),则H0(填“小于”、“等于”或“大于”)。(2)t2温度下,图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是(填曲线编号),平衡常数值K2= ;温度t2 t1(填“小于”、“等于”或“大于”),判断理由是 。【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)数据信息的处理能力。(2)化学反应达到平衡时,正、逆反应速率相等。【解析】(1)根据v(正)=k(正)c(顺)=0.006 s-1c(顺)和v(逆)=k(逆)c(反)=0.002 s-1c(反),反应达到平衡时v(正)=v(逆),即0.006 s-1c(顺)=0.002 s-1c(反),则该温度下反应的平衡常数值K1=3;该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆),则H=E1(正反应活化能)-E2(逆反应活化能)=Ea(正)-Ea(逆)”“”或“=”)。(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)Hv(吸氢)(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为 。(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH-+3H2,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。 电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是 。c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因: 。【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)氢气具有还原性,具有强氧化性,二者能发生氧化还原反应。(2)电解池工作原理的理解与应用。【解析】(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点有污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高等;碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH-2e-2H2O。(2)根据盖斯定律将+得:H2(g)+O2(g)H2O2(l)H=H1+H2,反应的S0,根据G=H-TS,因为两反应均为自发反应,因此H1、H2均小于0,即H=H1+H20。(3)MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)H0,该反应属于气体物质的量发生变化的反应,平衡时气体物质的量不再发生变化,压强不变,a正确;该反应为可逆反应,吸收ymol H2需要大于1 mol的MHx,b错误;该反应是放热反应,降温平衡向正方向移动,该反应的平衡常数增大,c正确;向容器内通入少量氢气,平衡向正方向移动,则v(放氢)v(吸氢),d错误。(4)利用太阳能直接分解水制氢,是将光能转化为化学能。(5)根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气,铁电极发生氧化反应,溶液中的氢氧根离子减少,因此电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在阳极室。Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,氢气具有还原性, 具有强氧化性,易被H2还原。电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。根据题意,Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,在M点,c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢,在N点:c(OH-)过高,铁电极上有氢氧化铁(或氧化铁)生成,使Na2FeO4产率降低。答案:(1)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中2个)H2+2OH-2e-2H2O(2) (3)a、c (4)光能转化为化学能(5)阳极室防止Na2FeO4与H2反应使产率降低M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢或N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低9.元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、(绿色)、 (橙红色)、 (黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体,回答下列问题:(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是 。(2)和在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 molL-1的Na2CrO4溶液中c()随c(H+)的变化如图所示。用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应 。由图可知,溶液酸性增大,的平衡转化率(填“增大“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为。升高温度,溶液中的平衡转化率减小,则该反应的H0(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl-,利用Ag+与生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.010-5molL-1)时,溶液中c(Ag+)为molL-1,此时溶液中c()等于molL-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.010-12和2.010-10)(4)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的还原成Cr3+,该反应的离子方程式为 。【解析】(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似,可知Cr(OH)3有两性,也能溶解在NaOH溶液中。已知Cr3+为蓝紫色、Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体、为绿色,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液。(2)随着H+浓度的增大, 的浓度不断增加,所以转化为的离子方程式为2+2H+H2O。由图可知溶液酸性增强,平衡2+2H+H2O正向进行, 的平衡转化率增大;A点的浓度为0.25 molL-1, 的浓度为0.5 molL-1,H+的浓度为1.010-7molL-1,此时该转化反应的平衡常数K=c()c2()c2(H+)=0.250.52(1.010-7)2=1.01014。升高温度,溶液中的平衡转化率减小,平衡逆向移动,说明正方向放热,则该反应的Hc()=1.510-4molL-1,所以脱硫反应速率大于脱硝反应速率,其原因除了初始浓度不同外,还可能是NO难溶于水,与NaClO2溶液接触面积小,反应速率慢;还可能是脱硝反应活化能较高,反应速率慢。(3)由图分析可知,温度升高,-lg(pe/Pa)减小,则pe