2019版高考化学二轮复习第二篇理综化学填空题突破第9题以速率、平衡为中心的原理综合题学案.doc
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1、1第 9题 以速率、平衡为中心的原理综合题复习建议:4 课时(题型突破 2课时 习题 2课时)1(2018课标全国,28)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) 4NO 2(g)O 2(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的变化如表所示(t时,N 2
2、O5(g)完全分解):t/min 0 40 80 160 260 1 300 1 700 p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1已知:2N 2O5(g)=2N2O4(g)O 2(g) H14.4 kJmol 12NO2(g)=N2O4(g) H255.3 kJmol 1则反应 N2O5(g)=2NO2(g) O2(g)的 H_kJmol 1 。12研究表明,N 2O5(g)分解的反应速率 v210 3 pN2O5(kPamin1 )。 t62 min时,测得体系中 pO22.9 kPa,则此时的 pN2O5_kPa, v_kPamin 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 )_63.1 kPa(填“大于” “等于”或“小于”),原因是_。25 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)。2(3)对于反应 2N2O5(g) 4NO 2(g)O 2(g),R.A.Ogg 提出如下反应历程:第一步 N 2O5 NO2NO 3 快速平衡第二步 NO 2NO 3 NONO 2O 2 慢反应第三步 NONO 3 2NO 2 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
4、) 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解析 (1)氯气与硝酸银反应生成 N2O5,氯气作氧化剂,还原产物为氯化银,又硝酸银中氮元素、银元素已经是最高化合价,则只能是氧元素化合价升高,所以气体氧化产物为O2。(2)将已知热化学方程式依次编号为 a、b,根据盖斯定律,由 ab 得 N2O5(g)12=2NO2(g) O2(g) H kJmol1 53.1 12 H1 2 H22 4.4 55.322kJmol1 。 t62 min 时,体系中 pO22.9 kPa,根据三段式法得2N2O5( g) = = = 2N2O4(
5、 g) O2( g)起 始 35.8 kPa 0 0转 化 5.8 kPa 5.8 kPa 2.9 kPa62 min 30.0 kPa 5.8 kPa 2.9 kPa则 62 min时 pN2O530.0 kPa, v210 3 30.0 kPamin1 6.010 2 kPamin1 。刚性反应容器的体积不变,25 N2O5(g)完全分解时体系的总压强为 63.1 kPa,升高温度,从两个方面分析:一方面是体积不变,升高温度,体系总压强增大;另一方面,2NO 2 N2O4的逆反应是吸热反应,升温,平衡向生成 NO2的方向移动,气体物质的量增大,故体系总压强增大。N 2O5完全分解生成 N2
6、O4和 O2,起始 pN2O535.8 kPa,其完全分解时 pN2O435.8 kPa, pO217.9 kPa,设 25 平衡时 N2O4转化了 x,则N2O4 2NO2平 衡 35.8 kPa x 2x358 kPa x2 x17.9 kPa63.1 kPa,解得 x9.4 kPa。平衡时, pN2O426.4 kPa, pNO218.8 kPa, K kPa13.4 kPa。(3)快速平衡,说明第一步反应p2NO2pN2O4 18.8226.4的正、逆反应速率都较大,则第一步反应的逆反应速率大于第二步反应的速率,A 项正确;反应的中间产物除 NO3外还有 NO,B 项错误;有效碰撞才能
7、发生反应,第二步反应慢,说3明部分碰撞有效,C 项正确;第三步反应快,说明反应活化能较低,D 项错误。答案 (1)O 2(2)53.1 30.0 6.010 2 大于 温度升高,体积不变,总压强增大;NO 2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强增大 13.4(3)AC2(2018课标全国,27)CH 4CO2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)CH4CO2催化重整反应为:CH 4(g)CO 2(g)=2CO(g)2H 2(g)。已知:C(s)2H 2(g)=CH4(g) H75 kJmol 1C(s)O 2(
8、g)=CO2(g) H394 kJmol 1C(s) O2(g)=CO(g) H111 kJmol 112该催化重整反应的 H_kJmol 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 2 L的容器中加入 2 mol CH4、1 mol CO2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_ mol 2L2 。(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)2H 2(g)消碳反应CO2(g)C(s) =2CO(g) H
9、/(kJmol1 ) 75 172催化剂 X 33 91活化能(kJmol1 ) 催化剂 Y 43 72由上表判断,催化剂 X_Y(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4关系如图 1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 kp(CH4)p(CO2)0.5 (k为速
10、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图 2所示,则 pa(CO2)、 pb(CO2)、 pc(CO2)从大到小的顺序为_。解析 (1)将已知中 3个反应依次记为、,根据盖斯定律2得该催化重整反应的 H(111)275394kJmol 1 247 kJmol1 。由于该反应为吸热且气体体积增大的反应,要提高 CH4的平衡转化率,需在高温低压下进行。根据平衡时消耗的 CO2为 1 mol50%0.5 mol,则消耗的 CH4为 0.5 mol,生成的 CO和 H2均为 1 mol,根据三段式法可知平衡时 CH4、CO 2、CO 和 H2的平衡浓度分别为 0
11、.75 molL1 、0.25 molL1 、0.5 molL1 、0.5 molL1 ,则平衡常数 K mol2L2 。(2)从表格中数据可看出( 0.5 molL 1) 2( 0.5 molL 1) 20.75 molL 10.25 molL 1 13相对于催化剂 X,用催化剂 Y催化时积碳反应的活化能大,则积碳反应的反应速率小,而消碳反应活化能相对小,则消碳反应的反应速率大,再根据题干信息“反应中催化剂活性会因积碳反应而降低”可知催化剂 X劣于催化剂 Y。两个反应均吸热,故随温度升高, K 积和 K 消 均增加,且消碳反应速率增加的倍数比积碳反应的大,故 A、D 正确。由该图像可知在反应
12、时间和 p(CH4)相同时,图象中速率关系 vavbvc,结合沉积碳的生成速率方程v kp(CH4)p(CO2)0.5 ,在 p(CH4)相同时,随着 p(CO2)增大,反应速率逐渐减慢,即可判断: pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。5答案 (1)247 A 13(2)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 AD pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)3(2018课标全国,28)三氯氢硅(SiHCl 3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体,遇潮气时
13、发烟生成(HSiO) 2O等,写出该反应的化学方程式_。(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl 4(g) H48 kJmol 13SiH2Cl2(g)=SiH4(g)2SiHCl 3(g) H30 kJmol 1则反应 4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl 4(g)的 H为_kJmol 1 。(3)对于反应 2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl 4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在 323 K和 343 K时 SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。343 K 时反应的平衡转化率 _%。平衡常数 K
14、343 K_(保留 2位小数)。在 343 K下:要提高 SiHCl3转化率,可采取的措施是_;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有_。比较 a、b 处反应速率大小: va_vb(填“大于” “小于”或“等于”)。反应速率v v 正 v 逆 k 正 x2SiHCl3 k 逆 xSiH2Cl2xSiCl4, k 正 、 k 逆 分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算 a处的 _(保留 1位小数)。v正v逆解析 (1)SiHCl 3遇潮气发生反应生成(HSiO) 2O和 HCl,即 2SiHCl33H 2O=(HSiO)2O6HCl。(2)将已知热化学方程式依次编号为、,根据盖斯定
15、律,由3,可得:4SiHCl 3(g)=SiH4(g)3SiCl 4(g) H348 kJmol1 30 kJmol1 114 6kJmol1 。(3)温度越高,反应越先达到平衡,根据图示,左侧曲线对应的温度为 343 K,343 K时反应的平衡转化率为 22%。设开始时加入 SiHCl3的浓度为 a molL1 ,根据化学方程式和 SiHCl3的平衡转化率知,达平衡时,SiHCl 3、SiH 2Cl2、SiCl 4的浓度分别为0.78a molL1 、0.11 a molL1 、0.11 a molL1 ,化学平衡常数K 0.02。根据化学平衡移动原理并结合该反应特点,及时分离出生成0.11
16、a0.11a( 0.78a) 2物可提高反应物的转化率。缩短反应达到平衡的时间,实质就是提高反应速率,可采用加压的方式或选择更为高效的催化剂。温度越高,反应速率越大,a 点所在曲线对应的温度高于 b点所在曲线对应的温度,所以 a点反应速率大于 b点反应速率。a 点所在曲线达到平衡时, v 正 v 逆 ,即 k 正 x2SiHCl3 k 逆 xSiH2Cl2xSiCl4,从题图上可知 a点所在曲线平衡时 SiHCl3的转化率为 22%,设投入 SiHCl3 y mol,则根据三段式法得2SiHCl3( g) = = = SiH2Cl2( g) SiCl4( g)开 始 /mol y 0 0转 化
17、 /mol 0.22y 0.11y 0.11y平 衡 /mol 0.78y 0.11y 0.11y代入 k 正 x2SiHCl3 k 逆 xSiH2Cl2xSiCl4得, k 正 0.782 k 逆 0.112,则 k正k逆 0.1120.782在 a处 SiHCl3的转化率为 20%,根据三段式法得2SiHCl3( g) = = = SiH2Cl2( g) SiCl4( g)开 始 /mol y 0 0转 化 /mol 0.2y 0.1y 0.1ya处 /mol 0.8y 0.1y 0.1y则 ,将代入计算得出 v 正 /v 逆 1.3。v正v逆 k正 x2SiHCl3k逆 xSiH2Cl2
18、xSiCl4 k正k逆 0.820.12答案 (1)2SiHCl 33H 2O=(HSiO)2O6HCl(2)114(3)22 0.02及时移去产物 改良催化剂;提高反应物压强(浓度)大于 1.34(2017课标全国,28)近期发现,H 2S是继 NO、CO 之后第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调解神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:(1)下列事实中,不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是_(填标号)。A氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以B氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸7C0.10 molL 1 的氢硫酸和亚硫酸的 pH分别为 4.5和 2.1D氢硫酸的还原
19、性强于亚硫酸(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算,可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_,制得等量 H2所需能量较少的是_。(3)H2S与 CO2在高温下发生反应:H 2S(g)CO 2(g) COS(g) H 2O(g)。在 610 K时,将 0.10 mol CO2与 0.40 mol H2S充入 2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为 0.02。H 2S的平衡转化率 1_%,反应平衡常数 K_。在 620 K重复试验,平衡后水的物质的量分数为 0.03,H 2S的转化率 2_ 1,该反应的 H_0。(填“” “H
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