（山东专用）2020届高考化学一轮复习 专题九 化学反应速率和化学平衡课件

专题九化学反应速率和化学平衡高考化学(山东专用)五年高考A组山东省卷、课标Ⅰ卷题组考点一化学反应速率1.(2018课标Ⅰ,28,15分)(15分)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为。(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) 2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,N2O5(g)完全分解]:t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①已知:2N2O5(g) 2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-12NO2(g) N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1则反应N2O5(g) 2NO2(g)+ O2(g)的ΔH=kJ·mol-1。②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3× (kPa·min-1)。t=62min时,测得体系中 =2.9kPa,则此时的 =kPa,v=kPa·min-1。③若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是。④25℃时N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数Kp=kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。1225NOp2Op25NOp④25℃时N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数Kp=kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。(3)对于反应2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:第一步N2O5 NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3 NO+NO2+O2慢反应第三步NO+NO3 2NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是(填标号)。A.v(第一步的逆反应)v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高答案(1)O2(2)①53.1②30.06.0×10-2③大于温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高④13.4(3)AC解析(1)氯气具有强氧化性,氮元素化合价不变,Ag应以AgCl形式存在,则被氧化的是氧元素,对应的氧化产物为O2,反应的化学方程式为4AgNO3+2Cl2 4AgCl+2N2O5+O2。(2)①2N2O5(g) 2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-1 a2NO2(g) N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1 b根据盖斯定律,由 -b可得:N2O5(g) 2NO2(g)+ O2(g)ΔH=53.1kJ·mol-1。②由2N2O5(g)~O2(g)可知, =2.9kPa时N2O5分压减小5.8kPa,此时 =(35.8-5.8)kPa=30.0kPa。v=2×10-3× (kPa·min-1)=2×10-3×30(kPa·min-1)=6.0×10-2kPa·mol-1。④t=∞时,N2O5完全分解。2N2O5 2N2O4+O222135.8kPa   =35.8kPa =17.9kPa设达平衡时,N2O4分压减小了xkPa。a2122Op25NOp25NOp24NOp2Op24NOp2OpN2O4 2NO2开始分压(kPa)35.80变化分压(kPa)x2x平衡分压(kPa)35.8-x2x(35.8-x)kPa+2xkPa+17.9kPa=63.1kPa,解得x=9.4,则平衡时 =26.4kPa, =18.8kPa,K= kPa≈13.4kPa。(3)第一步反应为快反应,其逆反应的速率也比第二步反应的速率快,A正确;从反应方程式看,中间产物有NO3、NO,B错误;由于第二步反应是慢反应,说明NO2与NO3的碰撞仅部分有效,C正确;第三步是快反应,故其活化能应较低,D错误。24NOp2NOp218.826.4考点二化学平衡2.(2011山东理综,28,14分)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。(1)NO2可用水吸收,相应的化学反应方程式为。利用反应6NO2+8NH3 7N2+12H2O也可处理NO2。当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标准状况下是L。(2)已知:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)ΔH=-196.6kJ·mol-12NO(g)+O2(g) 2NO2(g)ΔH=-113.0kJ·mol-1则反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)的ΔH=kJ·mol-1。一定条件下,将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是。a.体系压强保持不变b.混合气体颜色保持不变c.SO3和NO的体积比保持不变d.每消耗1molSO3的同时生成1molNO2测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6,则平衡常数K=。(3)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。 CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH0(填“”或“”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是。答案(1)3NO2+H2O 2HNO3+NO6.72(2)-41.8b2.67或 (3)在1.3×104kPa下,CO转化率已较高,再增大压强CO转化率提高不大,而生产成本增加,得不偿失83解析(1)由 O2  可知1molNO2参与反应时转移的电子数为4mol,因此转移1.2mol电子时,消耗NO2在标准状况下的体积为 ×1.2mol×22.4L·mol-1=6.72L。(2)根据盖斯定律可得:ΔH= =-41.8kJ·mol-1反应:NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)是气体总体积不变的放热反应,反应过程中体系压强始终不变,且生成SO3和NO的体积比始终为1∶1;混合气体的颜色不变说明各物质的浓度不再发生变化,体系达到平衡。设起始时加入的NO2为1mol,利用“三段式”可得:NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)起始:1mol2mol00转化:xmolxmolxmolxmol平衡:(1-x)mol(2-x)molxmolxmol依题意: = 解得:x=0.84N02N1mol4mol11196.6kJmol(113.0l)2kJmo12xx16所以:K= = = 。(3)分析题目中的坐标图像可知:升高温度CO的转化率降低,即升高温度,平衡向逆反应方向进行,逆反应为吸热反应,所以正反应的ΔH0。12xxVVxxVV0.80.80.21.2833.(2015山东理综,30,19分)合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能,在配合氢能的开发中起着重要作用。(1)一定温度下,某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示,纵轴为平衡时氢气的压强(p),横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。 在OA段,氢溶解于M中形成固溶体MHx,随着氢气压强的增大,H/M逐渐增大;在AB段,MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy,氢化反应方程式为:zMHx(s)+H2(g) zMHy(s)ΔH1(Ⅰ);在B点,氢化反应结束,进一步增大氢气压强,H/M几乎不变。反应(Ⅰ)中z=(用含x和y的代数式表示)。温度为T1时,2g某合金4min内吸收氢气240mL,吸氢速率v=mL·g-1·min-1。反应(Ⅰ)的焓变ΔH10(填“”“=”或“”)。(2)η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例,则温度为T1、T2时,η(T1)η(T2)(填“”“=”或“”)。当反应(Ⅰ)处于图中a点时,保持温度不变,向恒容体系中通入少量氢气,达平衡后反应(Ⅰ)可能处于图中的点(填“b”“c”或“d”),该贮氢合金可通过或的方式释放氢气。(3)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为。已知温度为T时:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)ΔH=+165kJ·mol-1CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH=-41kJ·mol-1答案(1) 30(2)c加热减压(3)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)ΔH=-206kJ·mol-12yx解析(1)由氢原子守恒可知,zx+2=zy,解得z= ;根据题意可知,吸氢速率v= =30mL·g-1·min-1;观察图像可知,升高温度,平衡时氢气的压强增大,即反应(Ⅰ)的平衡逆向移动,故反应(Ⅰ)为放热反应,即ΔH10。(2)观察图像可知,升高温度不利于氢化反应阶段吸收H2,由于T1T2,故η(T1)η(T2);在AB段,MHx与H2发生反应(Ⅰ),图中a点时向恒温、恒容体系中通入少量H2,H2被吸收,H/M增大,平衡后反应(Ⅰ)可能处于c点;反应(Ⅰ)是气体体积减小的放热反应,释放H2时使反应(Ⅰ)逆向移动即可,故可通过加热或减压的方法实现。(3)已知:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)ΔH=+165kJ·mol-1①、CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH=-41kJ·mol-1②,由盖斯定律可知,②-①即得所求热化学方程式:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)ΔH=-206kJ·mol-1。2yx240mL2g4min考点三化学平衡常数与化学平衡有关的计算4.(2019课标Ⅰ,28,14分)水煤气变换[CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:(1)Shibata曾做过下列实验:①使纯H2缓慢地通过处于721℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是COH2(填“大于”或“小于”)。(2)721℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为(填标号)。A.0.25B.0.25C.0.25~0.50D.0.50E.0.50(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。 可知水煤气变换的ΔH0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正=eV,写出该步骤的化学方程式。(4)Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的 和pCO相等、 和 相等。2HOp2COp2Hp 计算曲线a的反应在30~90min内的平均速率 (a)=kPa·min-1。467℃时 和pCO随时间变化关系的曲线分别是、。489℃时 和pCO随时间变化关系的曲线分别是、。v2Hp2Hp答案(1)大于(2)C(3)小于2.02COOH*+H*+H2O* COOH*+2H*+OH*(或H2O* H*+OH*)(4)0.0047bcad解析本题涉及化学反应速率、化学平衡的相关计算及化学平衡移动的影响因素,主要考查学生运用图表、图形分析和解决化学问题的能力。借助水煤气变换反应认识化学变化有一定限度、速率,体现变化观念与平衡思想的学科核心素养。(1)相