高二化学反应原理课时作业14：微型专题重点突破(三)

高二《化学反应原理》PAGEPAGE1微型专题重点突破(三)题组一化学反应速率及其影响因素1．(2018·大连调研)在一定条件下，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在10L恒容密闭容器中进行，测得2min内氮气的物质的量由20mol减少到8mol，则2min内氮气的化学反应速率为()A．1.2mol·L－1·min－1 B．0.8mol·L－1·min－1C．1.0mol·L－1·min－1 D．0.6mol·L－1·min－1[答案]D[解析]2min内，N2的物质的量由20mol减少到8mol，则v(N2)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(\f(20mol－8mol,10L),2min)＝0.6mol·L－1·min－1。2．(2018·陕西安康第二次联考)对于反应X(g)＋Y(s)=2Z(g)，下列条件不能改变化学反应速率的是()A．升高温度 B．加入催化剂C．扩大容器体积 D．再加入一定量的Y[答案]D[解析]升高温度，反应速率加快，A错误；加入催化剂，可以改变反应速率，B错误；扩大容器体积，相当于减小气态物质的浓度，反应速率减慢，C错误；Y属于纯固体，改变其用量，浓度不变，反应速率不变，D正确。3．等质量的铁与过量盐酸在不同的实验条件下进行反应(实验数据见下表)，c为盐酸的浓度(mol·L－1)，测定反应相同时间后产生氢气的体积V。则V值最大的是()选项c/mol·L－1温度/℃铁的状态A2.025块状B2.530粉末C2.550块状D2.550粉末[答案]D[解析]C、D温度最高，且D使用的是铁粉，故D反应最快，相同时间内产生H2的量最多。考点影响化学反应速率的因素题点控制变量方法的应用题组二化学平衡及其移动4．已知反应CO(g)＋H2O(g)eq\o(,\s\up7(催化剂))CO2(g)＋H2(g)ΔH<0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是()A．升高温度，K减小B．减小压强，n(CO2)增加C．更换高效催化剂，α(CO)增大D．充入一定量的氮气，n(H2)增加[答案]A[解析]A项，ΔH<0，正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，正确；B项，化学反应前后气体的化学计量数相等，减小压强，化学平衡不移动，n(CO2)不变，错误；C项，催化剂能改变化学反应速率，但不会引起化学平衡的移动，所以α(CO)不变，错误；D项，充入一定量的氮气，但该反应前后气体体积不变，化学平衡不移动，n(H2)不变，错误。5．一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)eq\o(,\s\up7(催化剂))2CO2(g)＋S(l)ΔH<0，若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是()A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率D．其他条件不变，使用不同的催化剂，该反应的平衡常数不变[答案]D[解析]平衡前，随反应的进行容器内压强减小；平衡时，其他条件不变，分离出S(l)，v正不变；平衡时，其他条件不变，升高温度平衡向左移动，α(SO2)减小。6．在固定容积的密闭容器中，放入amolX，发生反应：2XY(g)＋Z(s)，并达到平衡状态，此时升高温度，气体的密度增大。下列叙述正确的是()A．平衡后移走部分Z，平衡正向移动B．若X为非气态，则正反应为放热反应C．若正反应为放热反应，则X一定为气态D．若X为气态，再向容器中充入amolX，达到平衡后，X的体积分数增大[答案]C[解析]Z为固体，移走部分Z对平衡移动无影响，A项错误；若X为非气态，容器的体积不变，密度增大，则需气体的质量增大，说明平衡正向移动，温度升高，平衡应向吸热反应方向移动，故正反应方向是吸热反应，B项错误；若正反应方向是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，要使气体质量增大，X一定为气态，C项正确；D项相当于增大压强，平衡正向移动，X的体积分数减小，错误。7．(2018·天津河西期末)常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2℃，固体杂质不参与反应。第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。下列判断不正确的是()A．该反应达到平衡时，v分解[Ni(CO)4]＝4v消耗(CO)B．第一阶段应选择稍高于42.2℃的反应温度C．第二阶段，230℃时Ni(CO)4分解率较高D．其他条件不变，增加c(CO)，平衡正向移动，反应的平衡常数不变[答案]A[解析]反应速率之比等于化学计量数之比，该反应达到平衡时，应满足4v分解[Ni(CO)4]＝v消耗(CO)，A错误；第一阶段得到气态Ni(CO)4，应选择稍高于42.2℃的反应温度，B正确；230℃时可得到高纯镍，说明此时Ni(CO)4分解率较高，C正确；平衡常数是温度的函数，温度不变，平衡常数不变，D正确。题组三化学平衡常数及其应用8．放热反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在温度t1时达到平衡，[CO]1＝[H2O]1＝1.0mol·L－1，其平衡常数为K1。升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为[CO]2和[H2O]2，平衡常数为K2，则()A．K2和K1的单位均为mol·L－1B．K2<K1C．[CO]2>[H2O]2D．[CO]1>[CO]2[答案]B[解析]K＝eq\f([CO2][H2],[CO][H2O])，因此K的单位不可能为mol·L－1，A项错误；该反应是放热反应，升高温度平衡左移，K2<K1，B项正确；温度t1时CO(g)和H2O(g)的浓度相等，且CO(g)和H2O(g)按物质的量之比1∶1生成，因此[CO]2＝[H2O]2，C项错误；升高温度平衡左移，因此[CO]2比[CO]1大，D项错误。9．(2018·江西师大附中高二期中)已知反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，在某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应进行到某时刻测得各组分的浓度如下：物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度/mol·L－10.440.60.6下列叙述中正确的是()A．该反应的平衡常数表达式为K＝eq\f([CH3OCH3][H2O],[CH3OH])B．该时刻正、逆反应速率的大小：v正＜v逆C．平衡时[CH3OH]＝0.04mol·L－1D．若加入CH3OH后，经10min反应达到平衡，该时间内反应速率v(CH3OH)＝1.6mol·L－1·min－1[答案]C[解析]该反应的平衡常数表达式为K＝eq\f([CH3OCH3][H2O],[CH3OH]2)，A错误；用所给浓度求得浓度商Q＝eq\f(0.6×0.6,0.442)≈1.86＜400，故反应向正反应方向进行，v正＞v逆，B错误；由表中数据可知，CH3OH起始浓度为0.44mol·L－1＋2×0.6mol·L－1＝1.64mol·L－1，设平衡时CH3OCH3的浓度为xmol·L－1，则列三段式：

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)起始浓度/mol·L－11.64

00转化浓度/mol·L－12xxx平衡浓度/mol·L－11.64－2x

xxK＝eq\f(x2,1.64－2x2)＝400，解得x＝0.8，故平衡时[CH3OH]＝1.64mol·L－1－0.8mol·L－1×2＝0.04mol·L－1，C正确；v(CH3OH)＝eq\f(1.6mol·L－1,10min)＝0.16mol·L－1·min－1，D错误。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数的综合10．(2018·攀枝花十二中月考)将0.8molI2(g)和1.2molH2(g)置于某1L密闭容器中，在一定温度下发生反应：I2(g)＋H2(g)2HI(g)ΔH<0并达到平衡。HI的体积分数随时间的变化如表格所示：HI体积分数1min2min3min4min5min6min7min条件Ⅰ26%42%52%57%60%60%60%条件Ⅱ20%33%43%52%57%65%65%下列说法中正确的是()A．在条件Ⅰ下，该反应的平衡常数K＝10B．在条件Ⅰ下，从开始反应至5min，用H2表示的反应速率为0.10mol·L－1·min－1C．在条件Ⅱ下，到达平衡时，I2(g)的转化率为81.25%D．与条件Ⅰ相比，为达到条件Ⅱ的数据，可能改变的条件是降低压强[答案]C[解析]设I2的消耗浓度为xmol·L－1，则：

I2(g)＋H2(g)2HI(g)起始浓度mol·L－10.81.20转化浓度mol·L－1xx2x平衡浓度mol·L－10.8－x1.2－x2x1·min－1，B错误；在条件Ⅱ下设I2的消耗浓度为ymol·L－1，根据A中分析，到达平衡时，2y÷2＝0.65，故y＝0.65，所以I2(g)的转化率为eq\f(0.65,0.8)×100%＝81.25%，C正确；相同时间内HI的体积分数减小，说明反应速率减慢，平衡时HI体积分数大于条件Ⅰ时，故改变条件平衡正向移动，由于压强、催化剂不影响平衡移动，可能是降低温度，D错误。11．设反应①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)平衡常数为K1；②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)平衡常数为K2。测得在不同温度下，K1、K2值如下：温度/℃K1K5001.003.157001.472.269002.401.60根据以上信息判断下列说法不正确的是()A．若500℃时进行反应①，则CO2转化率为50%B．900℃进行反应③H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)，其平衡常数K3＝1.50C．反应①的焓变ΔH>0，反应②的焓变ΔH<0D．反应①平衡体系中通入CO2，在温度不变的条件下，达到新平衡时CO2的转化率比原平衡小[答案]D[解析]根据数据K1随着温度升高而增大可知，反应①为吸热反应，K2随着温度升高而降低，则反应②为放热反应，C项正确；反应①平衡体系中通入CO2，等效于增大压强，而反应①中改变压强不影响平衡移动，则转化率不变，D项不正确；若500℃时进行反应①，平衡时eq\f([CO],[CO2])＝1.00，α(CO2)＝eq\f(ΔcCO2,cCO2)＝eq\f(1,2)×100%＝50%，A项正确；K3＝eq\f([CO][H2O],[CO2][H2])＝eq\f(K1,K2)＝eq\f(2.40,1.60)＝1.50，B项正确。12．某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX(g)和2molY(g)发生反应：X(g)＋mY(g)3Z(g)。平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()A．m＝2B．两次平衡的平衡常数相同C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4mol·L－1[答案]D[解析]在2L的密闭容器中，反应达平衡时，各物质的体积分数之比等于各物质的物质的量之比，即平衡时，n(X)∶n(Y)∶n(Z)＝30%∶60%∶10%＝3∶6∶1。设第一次平衡时X消耗的物质的量为x，则X(g)＋mY(g)3Z(g)初始1mol2mol0转化xmx3x平衡1mol－x2mol－mx3x则(1mol－x)∶(2mol－mx)∶3x＝3∶6∶1－1，D项不正确；平衡常数只与温度有关，两次平衡时反应温度相同，故平衡常数相同，B项正确。13．(2018·张家口期末)TiO2和TiCl4均为重要的工业原料。已知：Ⅰ.TiCl4(g)＋O2(g)TiO2(s)＋2Cl2(g)ΔH1＝－175.4kJ·mol－1Ⅱ.2C(s)＋O2(g)2CO(g)ΔH2＝－220.9kJ·mol－1请回答下列问题：(1)TiCl4(g)与CO(g)反应生成TiO2(s)、C(s)和氯气的热化学方程式为。升高温度对该反应的影响为。(2)若反应Ⅱ的逆反应的活化能表示为EkJ·mol－1，则E(填“＞”“＜”或“＝”)220.9。(3)t℃时，向10L恒容密闭容器中充入1molTiCl4和2molO2，发生反应Ⅰ。5min达到平衡测得TiO2的物质的量为0.2mol。①0～5min内，用Cl2表示的反应速率v(Cl2)＝。②TiCl4的平衡转化率为。③下列措施，既能加快逆反应速率又能增大TiCl4的平衡转化率的是(填字母)。A．缩小容器容积 B．加入催化剂C．分离出部分TiO2 D．增大O2浓度④t℃时，向10L恒容密闭容器中充入3molTiCl4和一定量O2的混合气体，发生反应Ⅰ，两种气体的平衡转化率(α)与起始物质的量之比[eq\f(nTiCl4,nO2)]的关系如图所示：能表示TiCl4平衡转化率的曲线为(填“L1”或“L2”)；M点的坐标为。[答案](1)TiCl4(g)＋2CO(g)=TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)ΔH＝45.5kJ·mol－1反应速率加快，平衡正向移动，反应物的转化率增大(2)＞(3)①0.008mol·L－1·min－1②20%③D④L2(1，eq\f(1,7))[解析](1)根据盖斯定律，由Ⅰ－Ⅱ可得，TiCl4(g)＋2CO(g)=TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)ΔH＝－175.4kJ·mol－1－(－220.9kJ·mol－1)＝45.5kJ·mol－1；升高温度，反应速率加快，平衡正向移动，反应物的转化率增大。(2)反应Ⅱ的正反应为放热反应，若逆反应活化能表示为EkJ·mol－1，则E＞220.9。(3)①0～5min内，用Cl2表示的反应速率v(Cl2)＝eq\f(2×0.2mol,10L×5min)＝0.008mol·L－1·min－1。②TiCl4的平衡转化率为eq\f(0.2mol,1mol)×100%＝20%。③反应Ⅰ为等体反应，故缩小容器容积，正、逆反应速率都加快，平衡逆向移动，故A项错误；加入催化剂平衡不移动，故B项错误；分离出部分TiO2，平衡不移动，故C项错误；增大O2浓度既能加快逆反应速率又能增大TiCl4的平衡转化率，故D项正确。④随O2浓度的增加，TiCl4转化率越来越大，故能表示TiCl4平衡转化率的曲线为L2；M点TiCl4转化率与O2的转化率相同，则a＝1；由“t℃时，向10L恒容密闭容器中充入1molTiCl4和2molO2，发生反应Ⅰ。5min达到平衡时测得TiO2的物质的量为0.2mol”计算出平衡时TiCl4、O2、Cl2的浓度分别为0.08mol·L－1、0.18mol·L－1、0.04mol·L－1，平衡常数K＝eq\f(0.04mol·L－12,0.08mol·L－1×0.18mol·L－1)＝eq\f(1,9)；结合温度不变，平衡常数不变可得b＝eq\f(1,7)。14．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇。反应Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)：温度250℃300℃350℃K2.00.270.012(1)在一定条件下将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中发生反应Ⅰ，5min后测得c(CO)＝0.4mol·L－1，计算可得此段时间的反应速率(用H2表示)为mol·L－1·min－1。(2)由表中数据判断ΔH1(填“＞”“＜”或“＝”)0；反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3＝(用ΔH1和ΔH2表示)。(3)若容器容积不变，则下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是(填字母)。a．充入CO，使体系总压强增大b．将CH3OH(g)从体系中分离c．充入He，使体系总压强增大d．使用高效催化剂(4)写出反应Ⅱ的化学平衡常数表达式：KⅡ＝；保持恒温恒容，将反应Ⅱ的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的2倍，则化学平衡(填“正向”“逆向”或“不”)移动，平衡常数KⅡ(填“变大”“变小”或“不变”)。(5)比较这两种合成甲醇的方法，原子利用率较高的是(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。[答案](1)0.24(2)＜ΔH2－ΔH1(3)b(4)eq\f([CH3OH][H2O],[CO2][H2]3)正向不变(5)Ⅰ[解析](1)CO浓度变化量为eq\f(2mol,2L)－0.4mol·L－1＝0.6mol·L－1，v(CO)＝eq\f(0.6mol·L－1,5min)＝0.12mol·L－1·min－1，各物质的速率之比等于化学计量数之比，故v(H2)＝2v(CO)＝2×0.12mol·L－1·min－1＝0.24mol·L－1·min－1。(2)由表中数据可知，随温度升高，平衡常数K减小，说明温度升高，平衡逆向移动，所以正反应是放热反应，即ΔH1＜0；根据盖斯定律，由反应Ⅱ－反应Ⅰ得CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3＝ΔH2－ΔH1。(3)充入CO，使体系总压强增大，平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低，a项错误；将CH3OH(g)从体系中分离，平衡向正反应方向移动，CO转化率增大，b项正确；充入He，使体系总压强增大，各物质的浓度不变，平衡不移动，CO转化率不变，c项错误；使用高效催化剂，平衡不移动，d项错误。(4)反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)的平衡常数KⅡ＝eq\f([CH3OH][H2O],[CO2][H2]3)；保持恒温恒容，将反应Ⅱ的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的2倍，相当于增大压强，则平衡正向移动，因为温度不变，所以平衡常数不变。15．(2018·全国卷Ⅱ，27)CH4—CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：(1)CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)。已知：C(s)＋2H2(g)=CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－394kJ·mol－1C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－111kJ·mol－1该催化重整反应的ΔH＝kJ·mol－1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是(填标号)。A．高温低压 B．低温高压C．高温高压 D．低温低压某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为mol2·L－2。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：积碳反应CH4(g)=C(s)＋2H2(g)消碳反应CO2(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH/kJ·mol－175172活化能/kJ·mol－1催化剂X3391催化剂Y4372①由上表判断，催化剂XY(填“优于”或“劣于”)，理由是。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是(填标号)。A．K积、K消均增加 B．v积减小、v消增加C．K积减小、K消增加 D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为。[答案](1)247Aeq\f(1,3)(2)①劣于相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大AD②pc(CO2)＞pb(CO2)＞pa(CO2)[解析](1)将题给三个反应依次编号为①、②、③：C(s)＋2H2(g)=CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－394kJ·mol－1②C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－111kJ·mol－1③根据盖斯定律，由③×2－①－②可得CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝247kJ·mol－1根据平衡移动的影响因素，该反应的正反应是一个吸热、气体体积增大的反应，所以高温低压有利于反应正向移动。CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)eq\f(起始浓度,mol·L－1)10.500eq\f(转化浓度,mol·L－1)0.250.250.50.5eq\f(平衡浓度,mol·L－1)0.750.250.50.5K＝eq\f(c2CO·c2H2,cCH4·cCO2)＝eq\f(0.5mol·L－12×0.5mol·L－12,0.75mol·L－1×0.25mol·L－1)＝eq\f(1,3)mol2·L－2。(2)①积碳反应中，由于催化剂X的活化能比催化剂Y的活化能要小，所以催化剂X更有利于积碳反应的进行；而消碳反应中，催化剂X的活化能大于催化剂Y，所以催化剂Y更有利于消碳反应的进行；综合分析，催化剂X劣于催化剂Y。由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移，K积、K消均增加，反应速率均增大，从图像上可知，随着温度的升高，催化剂表面的积碳量是减小的，所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大。②由速率方程表达式v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5可知，v与p(CO2)成反比例关系，p(CO2)越大，反应速率越小，所以pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。16．一定温度下，向一容积为5L的恒容密闭容器中充入0.4molSO2和0.2molO2，发生反应：2SO2(g)＋O