（浙江選考）2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題七 第三單元 化學(xué)平衡的移動(dòng)夯基提能作業(yè).docx

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第三單元　化學(xué)平衡的移動(dòng) 1.(2018浙江11月選考,22,2分)已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-197.8 kJmol-1。起始反應(yīng)物為SO2和O2(物質(zhì)的量之比為2∶1,且總物質(zhì)的量不變)。SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(%)隨溫度和壓強(qiáng)的變化如下表: 溫度/K 壓強(qiáng)/(105 Pa) 1.01 5.07 10.1 25.3 50.7 673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9 723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 下列說法不正確的是(　　) A.一定壓強(qiáng)下降低溫度,SO2平衡轉(zhuǎn)化率增大 B.在不同溫度、壓強(qiáng)下,轉(zhuǎn)化相同物質(zhì)的量的SO2所需要的時(shí)間相等 C.使用催化劑可以縮短反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時(shí)間 D.工業(yè)生產(chǎn)通常不采取加壓措施是因?yàn)槌合耂O2的轉(zhuǎn)化率已相當(dāng)高 答案　B　A項(xiàng)中,由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以一定壓強(qiáng)下降低溫度,平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng),SO2的轉(zhuǎn)化率增大,故A正確;B項(xiàng)中,在不同溫度、壓強(qiáng)下,由于化學(xué)反應(yīng)速率不相同,所以轉(zhuǎn)化相同物質(zhì)的量的SO2所需要的時(shí)間不可能相等,故B不正確;C項(xiàng)中,使用催化劑的目的是加快反應(yīng)速率,這樣可以縮短反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時(shí)間,故C正確;D項(xiàng)中,從2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)分析加壓可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率,但因?yàn)槌合耂O2的轉(zhuǎn)化率已相當(dāng)高,所以工業(yè)生產(chǎn)中通常不采取加壓措施,故D正確。 2.一定條件下,CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g)　ΔH=-53.7 kJmol-1;向2 L恒容恒溫密閉容器中充入1 mol CO2和2.8 mol H2反應(yīng),圖中過程Ⅰ、Ⅱ是在兩種不同催化劑作用下建立平衡的過程中CO2的轉(zhuǎn)化率[α(CO2)]隨時(shí)間(t)的變化曲線。下列說法中不正確的是(　　) A.m點(diǎn):v(正)>v(逆) B.活化能:過程Ⅱ>過程Ⅰ C.n點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=50 D.過程Ⅰ,t2時(shí)刻改變的反應(yīng)條件可能是升高溫度 答案　C　m點(diǎn)CO2的轉(zhuǎn)化率不是最大,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,因此v(正)>v(逆),A項(xiàng)正確;過程Ⅰ首先達(dá)到平衡狀態(tài),說明反應(yīng)速率快,因此活化能:過程Ⅱ>過程Ⅰ,B項(xiàng)正確;n點(diǎn)時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是80%,則根據(jù)方程式可知 　　　 　 　 　　 CO2(g) + 3H2(g) H2O(g) + CH3OH(g) 起始濃度(molL-1)　 　0.5　 1.4　　 0　　 0 轉(zhuǎn)化濃度(molL-1)　 　0.4　 1.2　　 0.4　 0.4 平衡濃度(molL-1)　 　0.1　 0.2　　 0.4　 0.4 所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.40.40.10.23=200,C項(xiàng)錯(cuò)誤;過程Ⅰ,t2時(shí)刻CO2的轉(zhuǎn)化率降低,說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,由于正反應(yīng)放熱,因此改變的反應(yīng)條件可能是升高溫度,D項(xiàng)正確。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 3.已知反應(yīng):CH2CHCH3(g)+Cl2(g) CH2CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一定壓強(qiáng)下,按ω=向密閉容器中充入氯氣與丙烯。圖甲表示平衡時(shí),丙烯的體積分?jǐn)?shù)(φ)與溫度(T)、ω的關(guān)系,圖乙表示正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系。則下列說法中錯(cuò)誤的是(　　) A.圖甲中,ω2>1 B.圖乙中,A線表示逆反應(yīng)的平衡常數(shù) C.溫度為T1、ω=2時(shí),Cl2的轉(zhuǎn)化率為50% D.若在恒容絕熱裝置中進(jìn)行上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),裝置內(nèi)的氣體壓強(qiáng)將增大 答案　C　根據(jù)圖甲中信息可知,增大n(Cl2),ω增大,平衡正向移動(dòng),丙烯的體積分?jǐn)?shù)(φ)減小,故ω2>1,A項(xiàng)正確;根據(jù)圖甲可知,升高溫度,丙烯的體積分?jǐn)?shù)增大,說明平衡逆向移動(dòng),逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),則升高溫度,正反應(yīng)的平衡常數(shù)減小,逆反應(yīng)的平衡常數(shù)增大,圖乙中,A線表示逆反應(yīng)的平衡常數(shù),B項(xiàng)正確;由圖乙知,溫度為T1時(shí),正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)相等,又因兩者互為倒數(shù),則平衡常數(shù)K=1,ω=2時(shí),設(shè)CH2CHCH3和Cl2的物質(zhì)的量分別為a、2a,參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量為b,利用三段式可列關(guān)系式b2(a-b)(2a-b)=1,解得b2a=13,則Cl2的轉(zhuǎn)化率為33.3%,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不變的放熱反應(yīng),反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,體系溫度升高,氣體膨脹,達(dá)到平衡時(shí),裝置內(nèi)的氣體壓強(qiáng)將增大,D項(xiàng)正確。 4.向某密閉容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三種氣體。一定條件下發(fā)生反應(yīng),各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如甲圖所示[t0~t1階段c(B)未畫出]。乙圖為t2時(shí)刻后改變條件平衡體系中反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的情況,且四個(gè)階段都各改變一種不同的條件。已知,t3~t4階段使用催化劑。下列說法中不正確的是　(　　) A.若t1=15 min,則用C的濃度變化表示在t0~t1時(shí)間段的平均反應(yīng)速率為0.004 molL-1min-1 B.t4~t5階段改變的條件一定是減小壓強(qiáng) C.B的起始物質(zhì)的量為0.02 mol D.t5~t6階段,容器內(nèi)A的物質(zhì)的量減少了0.03 mol,而此過程中容器與外界的熱交換總量為a kJ,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為3A(g) B(g)+2C(g)　ΔH=+100a kJmol-1 答案　C　若t1=15 min,生成物C在t0~t1時(shí)間段的平均反應(yīng)速率v=ΔcΔt=0.11molL-1-0.05 molL-115min=0.004 molL-1min-1,A項(xiàng)正確。t4~t5階段改變條件,正、逆反應(yīng)速率都減小且相等,所以改變的條件應(yīng)為減小壓強(qiáng),B項(xiàng)正確。反應(yīng)中A的濃度變化為0.15 molL-1-0.06 molL-1=0.09 molL-1,C的濃度變化為0.11 molL-1-0.05 molL-1=0.06 molL-1,反應(yīng)中A與C的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.09∶0.06=3∶2,根據(jù)t4~t5階段改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)可知,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3A(g) B(g)+2C(g),由A的起始物質(zhì)的量為0.3 mol和起始濃度為0.15 molL-1可知,容器的容積V=0.3mol0.15molL-1=2 L;由反應(yīng)的化學(xué)方程式可知B的起始濃度為0.05 molL-1-(0.11 molL-1-0.05 molL-1)/2=0.02 molL-1,所以B的起始物質(zhì)的量為0.02 molL-12 L=0.04 mol,C項(xiàng)錯(cuò)誤。A的物質(zhì)的量減少0.03 mol,此過程中容器與外界的熱交換總量為a kJ,則A的物質(zhì)的量減少3 mol,與外界的熱交換總量為100a kJ,根據(jù)圖像可知t5~t6階段改變的條件應(yīng)為升高溫度,A的物質(zhì)的量減少,說明反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為3A(g) B(g)+2C(g)　ΔH=+100a kJmol-1,D項(xiàng)正確。 5.(2016浙江理綜,28節(jié)選)催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生兩個(gè)平行反應(yīng),分別生成CH3OH和CO。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　 ΔH1=-53.7 kJmol-1?、? CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2　Ⅱ 某實(shí)驗(yàn)室控制CO2和H2初始投料比為1∶2.2,在相同壓強(qiáng)下,經(jīng)過相同反應(yīng)時(shí)間測(cè)得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù): T(K) 催化劑 CO2轉(zhuǎn)化率(%) 甲醇選擇性(%) 543 Cat.1 12.3 42.3 543 Cat.2 10.9 72.7 553 Cat.1 15.3 39.1 553 Cat.2 12.0 71.6 【備注】Cat.1:Cu/ZnO納米棒;Cat.2:Cu/ZnO納米片;甲醇選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比 已知:①CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-283.0 kJmol-1和-285.8 kJmol-1 ②H2O(l) H2O(g)　ΔH3=+44.0 kJmol-1 請(qǐng)回答(不考慮溫度對(duì)ΔH的影響): (2)有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有　　　　。 A.使用催化劑Cat.1 B.使用催化劑Cat.2 C.降低反應(yīng)溫度 D.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度 E.增大CO2和H2的初始投料比 (3)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在相同溫度下不同的催化劑對(duì)CO2轉(zhuǎn)化成CH3OH的選擇性有顯著的影響,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)在下圖中分別畫出反應(yīng)Ⅰ在無催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下“反應(yīng)過程-能量”示意圖。 (5)研究證實(shí),CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇,則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在　　　極,該電極反應(yīng)式是　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(2)CD (3)表中數(shù)據(jù)表明此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡,不同的催化劑對(duì)反應(yīng)Ⅰ的催化能力不同,因而在該時(shí)刻下對(duì)甲醇的選擇性有影響 (4) (5)陰　CO2+6H++6e- CH3OH+H2O 解析　(2)催化劑只加快反應(yīng)速率,不改變平衡轉(zhuǎn)化率,故A、B不符合;反應(yīng)Ⅰ的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),降低溫度有利于平衡正向移動(dòng),C項(xiàng)符合;在投料比不變時(shí),增大反應(yīng)物濃度相當(dāng)于對(duì)體系加壓,根據(jù)勒夏特列原理可知,平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng),故有利于CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH,D項(xiàng)符合;增大CO2和H2的初始投料比只會(huì)提高H2轉(zhuǎn)化率,而CO2轉(zhuǎn)化率降低,故E項(xiàng)不符合。 (3)催化劑不能改變平衡轉(zhuǎn)化率,但表中數(shù)據(jù)顯示相同溫度下兩者CO2轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)不相同,故此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡,由于Cat.1和Cat.2對(duì)反應(yīng)Ⅰ的催化能力不同,故在相同時(shí)間對(duì)甲醇的選擇性有影響。 (4)催化劑可以降低反應(yīng)的活化能,不同催化劑降低效率不同。從表中數(shù)據(jù)可以分析,相同時(shí)間內(nèi)Cat.2催化能力比Cat.1強(qiáng),說明在Cat.2催化作用下反應(yīng)速率更快,即活化能更低。另外,由于催化劑的介入,反應(yīng)過程中產(chǎn)生多個(gè)能壘,但最終生成物總能量相同,那么三條曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)相同。 (5)CO2生成CH3OH是發(fā)生還原反應(yīng),故在電解池陰極上發(fā)生,此電極反應(yīng)為CO2+6H++6e- CH3OH+H2O。 6.(2016課標(biāo)Ⅱ,27,14分)丙烯腈(CH2CHCN)是一種重要的化工原料,工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產(chǎn),主要副產(chǎn)物有丙烯醛(CH2CHCHO)和乙腈(CH3CN)等?；卮鹣铝袉栴}: (1)以丙烯、氨、氧氣為原料,在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產(chǎn)物丙烯醛(C3H4O)的熱化學(xué)方程式如下: ①C3H6(g)+NH3(g)+32O2(g) C3H3N(g)+3H2O(g)　ΔH=-515 kJmol-1 ②C3H6(g)+O2(g) C3H4O(g)+H2O(g)　ΔH=-353 kJmol-1 兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢(shì)均很大,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　;有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是　　　　　　　　　　　　;提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是　　　　。 (2)圖(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線,最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)的溫度為460 ℃。低于460 ℃時(shí),丙烯腈的產(chǎn)率　　　(填“是”或“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率,判斷理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;高于460 ℃時(shí),丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是　　　　(雙選,填標(biāo)號(hào))。 A.催化劑活性降低 B.平衡常數(shù)變大 C.副反應(yīng)增多 D.反應(yīng)活化能增大 (3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關(guān)系如圖(b)所示。由圖可知,最佳n(氨)/n(丙烯)約為　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為　　　　　　　　。 答案　(1)兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)　降低溫度、降低壓強(qiáng)　催化劑 (2)不是　該反應(yīng)為放熱反應(yīng),平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低　AC (3)1　該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高,而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低　1∶7.5∶1 解析　(1)判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的趨勢(shì)可從熵變和焓變兩方面考慮,反應(yīng)①和②的熵變不大,但焓變均較大,這是導(dǎo)致兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢(shì)均很大的主要原因。根據(jù)影響平衡移動(dòng)的因素可知,提高丙烯腈平衡產(chǎn)率(即使反應(yīng)①的平衡右移)的條件可以是降低溫度、降低壓強(qiáng)。在影響反應(yīng)速率的外界因素中,催化劑的影響最大,且不同的反應(yīng)一般使用的催化劑也不同,因此催化劑是提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素。 (2)溫度升高,反應(yīng)①的平衡常數(shù)變小,反應(yīng)的活化能不變,高于460 ℃時(shí),丙烯腈產(chǎn)率降低的原因可能是催化劑的活性降低、副反應(yīng)增多,A、C正確。 (3)由反應(yīng)①可知n(NH3)∶n(O2)∶n(C3H6)=1∶1.5∶1,由于O2在空氣中所占體積分?jǐn)?shù)約為15,所以理論上進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的體積比V(NH3)∶V(空氣)∶V(C3H6)=1∶(1.55)∶1=1∶7.5∶1。 7.(2017浙江11月選考,30,10分)(一)十氫萘是具有高儲(chǔ)氫密度的氫能載體,經(jīng)歷“十氫萘(C10H18)→四氫萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脫氫過程釋放氫氣。已知: C10H18(l) C10H12(l)+3H2(g)　ΔH1 C10H12(l) C10H8(l)+2H2(g)　ΔH2 ΔH1>ΔH2>0;C10H18→C10H12的活化能為Ea1,C10H12→C10H8的活化能為Ea2;十氫萘的常壓沸點(diǎn)為192 ℃;在192 ℃,液態(tài)十氫萘脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率約為9%。請(qǐng)回答: (1)有利于提高上述反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的條件是　　　。 A.高溫高壓 B.低溫低壓 C.高溫低壓 D.低溫高壓 (2)研究表明,將適量十氫萘置于恒容密閉反應(yīng)器中,升高溫度帶來高壓,該條件下也可顯著釋氫,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)溫度335 ℃,在恒容密閉反應(yīng)器中進(jìn)行高壓液態(tài)十氫萘(1.00 mol)催化脫氫實(shí)驗(yàn),測(cè)得C10H12和C10H8的產(chǎn)率x1和x2(以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì))隨時(shí)間的變化關(guān)系,如圖1所示。 圖1 ①在8 h時(shí),反應(yīng)體系內(nèi)氫氣的量為　　　　　　mol(忽略其他副反應(yīng))。 ②x1顯著低于x2的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③在圖2中繪制“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量~反應(yīng)過程”示意圖。 圖2 (二)科學(xué)家發(fā)現(xiàn),以H2O和N2為原料,熔融NaOH-KOH為電解質(zhì),納米Fe2O3作催化劑,在250 ℃和常壓下可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)合成氨。陰極區(qū)發(fā)生的變化可視為按兩步進(jìn)行,請(qǐng)補(bǔ)充完整。 電極反應(yīng)式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　和2Fe+3H2O+N2 2NH3+Fe2O3。 答案　(一)(1)C (2)溫度升高加快反應(yīng)速率;溫度升高使平衡正向移動(dòng)的作用大于壓強(qiáng)增大使平衡逆向移動(dòng)的作用 (3)①1.95?、诖呋瘎╋@著降低了C10H12→C10H8的活化能,反應(yīng)生成的C10H12很快轉(zhuǎn)變?yōu)镃10H8,C10H12不能積累 ③ (二)Fe2O3+3H2O+6e- 2Fe+6OH- 解析　(一)(1)提高平衡轉(zhuǎn)化率即使平衡正向移動(dòng),應(yīng)該升溫、降壓,所以選擇高溫低壓,選C。(2)一方面,溫度升高,加快了反應(yīng)速率;另一方面,溫度升高,平衡正向移動(dòng),升高溫度帶來的高壓又會(huì)使平衡逆向移動(dòng),該條件下可顯著釋氫,說明溫度升高使平衡正向移動(dòng)的作用大于壓強(qiáng)增大使平衡逆向移動(dòng)的作用。(3)①由圖1知,在8 h時(shí),反應(yīng)體系內(nèi)生成氫氣的物質(zhì)的量為0.374 mol5+0.027 mol3≈1.95 mol。②由圖1可知,反應(yīng)還未達(dá)到平衡,反應(yīng)快慢是影響相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)率的主要因素,因催化劑顯著降低了C10H12→C10H8的活化能,反應(yīng)生成的C10H12很快轉(zhuǎn)變?yōu)镃10H8,C10H12不能積累,故x1顯著低于x2。③由題給條件可知,兩個(gè)反應(yīng)均為吸熱反應(yīng),生成物總能量比反應(yīng)物總能量要高;ΔH1>ΔH2,Ea1比Ea2大,據(jù)此可作出相應(yīng)的“能量~反應(yīng)過程”曲線(詳見答案)。 (二)根據(jù)陰極的另一個(gè)反應(yīng)方程式及題干信息可知,Fe2O3參與陰極反應(yīng)生成Fe,電解質(zhì)為熔融的NaOH-KOH,故符合要求的電極反應(yīng)式為Fe2O3+3H2O+6e- 2Fe+6OH-。