2018高考化学大一轮复习检测:热点专题突破5a (有答案和解释)

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2018高考化学大一轮复习检测:热点专题突破5a (有答案和解释)

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文章
来源莲
山课件 w ww.5 Y K j.Co M 化学反应速率与化学平衡图象
专题训练
一、选择题
1.往恒容密闭容器中通入一定量N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,气体颜色变深。如图表示该反应平衡时有关物理量Y随某条件X(其他条件不变)变化的规律。X、Y分别是(  )
 
A.温度T,逆反应速率v
B.温度T,气体的密度ρ
C.压强p,平衡常数K
D.压强p,N2O4的转化率α
答案 D
解析 升高温度,正、逆反应速率均增大,A项错误;气体的总质量不变,容器体积不变(恒容),则升高温度,气体的密度不变,B项错误;平衡常数K仅受外界因素温度的影响,故增大压强,K不变,C项错误;增大压强,平衡向左移动,N2O4的转化率降低,D项正确。
2.[2016•乌鲁木齐一诊]对于可逆反应2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0,下列图象表示正确的是(  )
 
答案 C
解析 使用催化剂不会影响平衡,只能缩短达到平衡的时间,A项错误;温度升高,平衡逆向移动,A的转化率会降低,B项错误;温度越高,化学反应速率越快,曲线斜率越大,升高温度,平衡逆向移动,C的体积分数降低,C项正确;该反应的平衡常数只与温度有关,D项错误。
3.温度为T ℃时,向V L的密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应:A(g)+B(g)C(s)+xD(g) ΔH>0,容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如图所示,下列说法不正确的是(  )
 
A.反应在前10 min的平均反应速率v(B)=0.15 mol•L-1•min-1
B.该反应的平衡常数表达式K=c2DcA•cB
C.若平衡时保持温度不变,压缩容器体积,则平衡向逆反应方向移动
D.反应至15 min时,改变的反应条件是降低温度
答案 C
解析 反应前10 min的平均反应速率v(B)=ΔcΔt=2.5-1.0 mol•L-110 min=0.15 mol•L-1•min-1,A项正确;由题图中D物质的浓度变化可求出x=2,而C物质是固体,所以K=c2DcA•cB,B项正确;由于C物质是固体,反应前后气体分子数不变,故压缩容器体积,平衡不移动,C项错误;由题图可知,改变条件瞬间,A、B、D的浓度不变,随后平衡向逆反应方向移动,该反应正反应为吸热反应,故改变的反应条件应是降低温度,D项正确。
4.在一密闭容器中发生反应:2X(g)+Y(g)aZ(g) ΔH=Q kJ•mol-1,开始按体积比2∶1 将X、Y充入反应器中,一定条件下发生反应,下列有关说法正确的是(  )
 
A.图甲,p1>p2,a<3
B.图甲,T1<T2,Q>0
C.图乙,t1时表示恒温、恒压条件下,向平衡体系中充入一定量的Z气体
D.图乙,如果a=3,t2时一定是向体系中加入了催化剂
答案 C
解析 图甲从p1T1与p2T1两条曲线看,据“先拐先平,数值大”的方法得p1>p2,又因为p1>p2,且p1时Z的体积分数小,说明增大压强平衡逆向移动,a>3,故A项错误;同样方法可得T1<T2,T2温度高而Z的体积分数低,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,则Q<0,B项错误;由于恒温恒压条件下,通入Z气体使Z的浓度增大,X、Y的浓度减小,故v(逆)增大,v(正)减小,C项正确;a=3时,使v(正)和v(逆)同等程度变化的条件有加入催化剂和增大压强,D项错误。
5.工业上用下列反应合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在固定容积为2 L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变的情况下,研究温度对反应的影响,实验结果如图所示(注:T1、T2均大于300 ℃)。下列说法正确的是(  )
 
A.温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=n1t1 mol•L-1•min-1
B.该反应在温度为T1时的平衡常数比温度为T2时的小
C.该反应的正反应为放热反应
D.处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时nH2nCH3OH减小
答案 C
解析 由图象可知在温度为T2时反应先达到平衡,因此温度T2>T1,温度高反应达平衡时甲醇的物质的量反而低,说明正反应是放热反应,升高温度平衡常数减小,故B项错误,C项正确;温度为T1时,从反应开始到达到平衡,生成甲醇的物质的量为n1 mol,此时甲醇的浓度为n12 mol•L-1,所以生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=n12t1 mol•L-1•min-1,A项错误;因为温度T2>T1,所以A点的反应体系从T1变到T2时,平衡会向逆反应方向移动,即生成物浓度减小而反应物浓度增大,所以D项错误。
6.已知反应:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物,不同压强条件下,H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。下列有关说法正确的是(  )
 
A.上述反应的ΔH<0
B.N点时的反应速率一定比M点快
C.降低温度,H2的平衡转化率可达到100%
D.工业用此法制取甲烷应采用更高的压强
答案 A
解析 由题图可知,其他条件相同时,温度升高,H2的平衡转化率降低,平衡逆向移动,说明正反应放热,ΔH<0,A项正确;N点的温度比M点低,但压强又高于M点,无法判断哪一点的反应速率快,B项错误;降低温度,H2的平衡转化率会增大,但可逆反应不能完全转化,故H2的平衡转化率一定小于100%,C项错误;控制合适的温度和压强,既能保证反应速率较快,又能保证H2有较高的转化率,采用更高的压强对设备的要求提高,增加经济成本,D项错误。
7.可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+gD(g)的v­t图象如图甲所示;若其他条件不变,只在反应前加入合适的催化剂,则其v­t图象如图乙所示。
 
现有下列叙述:
①a1=a2 ②a1<a2 ③b1=b2 ④b1<b2 ⑤t1>t2
⑥t1=t2 ⑦图甲与图乙中阴影部分的面积相等 ⑧与图甲相比,图乙中阴影部分面积较大
则下列各项中正确的组合为(  )
A.②③⑤⑦       B.②④⑥⑧
C.②④⑤⑦       D.②③⑥⑧
答案 C
解析 催化剂加快正反应速率和逆反应速率的程度相同,不改变平衡状态。催化剂能加快反应速率,a1、a2为两种条件下的正反应速率,则a1<a2,故①错误、②正确;加催化剂时达到平衡时的反应速率大,所以b1<b2,故③错误、④正确;使用催化剂可缩短达到化学平衡的时间,则t1>t2,故⑤正确、⑥错误;阴影部分的面积为反应物A的浓度的变化量,平衡状态没有改变,则阴影部分面积相同,故⑦正确、⑧错误;综上所述②④⑤⑦说法正确。
8.一定条件下合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)催化剂CH2===CH2(g)+4H2O(g),已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图。
 
下列说法正确的是(  )
A.生成乙烯的速率:v(M)一定小于v(N)
B.化学平衡常数:KN>KM
C.当温度高于250 ℃时,升高温度,平衡向逆反应方向移动,从而使催化剂的催化效率降低
D.若投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1,则图中M点时,乙烯的体积分数为7.7%
答案 D
解析 由题中图象可知,其他条件不变时升高温度,CO2平衡转化率减小,即平衡逆向移动,所以正反应是放热反应。M点催化剂催化效率高、N点温度高,所以无法确定M、N两点的反应速率,A项错误;正反应是放热反应,所以温度越高化学平衡常数越小,B项错误;催化剂只改变反应速率而不能改变平衡移动,催化剂催化效率与平衡移动无关,催化效率降低是由温度变化引起的,C项错误;若开始投入6x mol H2、2x mol CO2,则达平衡时n(H2)=3x mol、n(CO2)=x mol、n(CH2===CH2)=0.5x mol、n(H2O)=2x mol,所以平衡时乙烯的体积分数为0.5x3x+x+0.5x+2x×100%=7.7%,D项正确。
9.已知给煤炭加氢可发生反应:C(s)+2H2(g)CH4(g)。在V L的容器中投入a mol碳(足量),同时通入2a mol H2,控制条件使其发生上述反应,测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是(  )
 
A.在4 MPa、1200 K时,图中X点v(H2)正>v(H2)逆
B.在5 MPa、800 K时,该反应的平衡常数为V2a2
C.上述正反应为放热反应
D.工业上维持6 MPa、1000 K而不采用10 MPa、1000 K,主要是因为前者碳的转化率高
答案 A
解析 由题图可知,在4 MPa、1200 K时,X点还没有达到平衡,若要达到平衡,反应需正向进行,所以X点正反应速率大于逆反应速率,A项正确;在5 MPa、800 K时,碳的平衡转化率为50%,则参加反应的碳为0.5a mol,参加反应的H2为a mol,生成的甲烷为0.5a mol,平衡时H2为a mol,平衡常数为K=0.5aVaV2=V2a,B项错误;由题图可知,压强不变时,随温度升高碳的平衡转化率增大,所以正反应为吸热反应,C项错误;6 MPa、1000 K和10 MPa、1000 K比较,碳的平衡转化率相差不大,而且压强越大对设备的要求越高,不经济,所以工业上采用6 MPa、1000 K,D项错误。
二、非选择题
10.(1)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如下图。
 
①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________KⅡ(填“>”“=”或“<”)。
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
容器 甲 乙
反应物投入量 1 mol CO2、3 mol H2 a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g)
若甲平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为________。
(2)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如下图。在0~15小时内,CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为________(填序号)。
 
(3)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如下图。
 
①乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是____________。
②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸,写出有关的离子方程式:
__________________________________________。
答案 (1)①> ②0.4<c≤1
(2)Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ
(3)①300~400 ℃
②3Cu2Al2O4+32H++2NO-3===6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O
解析 (1)①分析图象知KⅠ>KⅡ。
②          CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
初始量/mol   1      3         0      0
转化量/mol   x     3x         x      x
平衡量/mol  1-x    3-3x       x      x
4-2x=4×0.8,得x=0.4 mol
根据题意可得,甲乙为等效平衡,且起始时维持反应逆向进行。所以若全部由生成物投料时,c=1 mol,同时c要大于平衡时的量,故有0.4<c≤1。
(2)由图可知,相同时间内CH4的产率越高,其平均生成速率越大,0~15小时内,CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ。
(3)①由图可知,温度小于300 ℃时,乙酸的生成速率随催化剂催化效率的提升而提高,但当温度高于300 ℃时,催化剂的催化效率显著下降,但乙酸的生成速率却明显提高,故此时主要受温度影响。
②Cu2Al2O4中Cu为+1价,与稀硝酸发生氧化还原反应,则其离子方程式为3Cu2Al2O4+32H++2NO-3===6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O。 文章
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