《（课标ⅱ）2020版高考化学一轮复习 专题十三 化学反应速率和化学平衡课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（课标ⅱ）2020版高考化学一轮复习 专题十三 化学反应速率和化学平衡课件（161页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题十三 化学反应速率和化学平衡,高考化学 (课标专用),考点一 化学反应速率,五年高考,A组 课标卷区题组,1.(2012课标,27,15分)光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温 下CO与Cl2在活性炭催化下合成。 (1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为 ; (2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO,已知CH4、H2和CO的燃烧 热(H)分别为-890.3 kJmol-1、-285.8 kJmol-1和-283.0 kJmol-1,则生成1 m3(标准状况)CO所需 热量为 ; (3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直
2、接反应制备光气,其反应的化学方程式为 ; (4)COCl2的分解反应为COCl2(g) Cl2(g)+CO(g) H=+108 kJmol-1。反应体系达到平衡后, 各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线 未示出):,计算反应在第8 min时的平衡常数K= ; 比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低:T(2) T(8)(填“” 或“=”); 若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)= molL-1; 比较产物CO在23 min、56 min和1213 min时平均反应速率平
3、均反应速率分别以v(23)、,v(56)、v(1213)表示的大小 ; 比较反应物COCl2在56 min和1516 min时平均反应速率的大小: v(56) v(1516)(填“”或“=”),原因是 。,答案 (15分)(1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O (2)5.52103 kJ (3)CHCl3+H2O2 HCl+H2O+COCl2 (4)0.234 molL-1 v(23)=v(1213) 在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大,解析 (1)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2。 (2)依题意有:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2
4、O(l) H=-890.3 kJmol-1 , CO(g)+ O2(g) CO2(g) H=-283.0 kJmol-1 , H2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-285.8 kJmol-1 , 式-式2-式2得:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) H=+247.3 kJmol-1,故生成1 m3 (标准状况)CO所需的热量为 kJ=5.52103 kJ。 (3)依据题给信息不难写出反应的化学方程式为CHCl3+H2O2 COCl2+H2O+HCl。 (4)K= = =0.234 molL-1。观察图像知第4 min时改变 的条件是升高温度,平衡正向移动,第8 mi
5、n时达到新的平衡,故T(2)T(8)。由K= 得:c(COCl2)= = =0.031 molL-1。根据平均反应速率的定 义,因CO在23 min、1213 min时的浓度变化量c=0,故v(23)=v(1213)=0;56 min时,CO浓度增加,故v(56)v(23)=v(1213)。观察图中56 min时与1516 min时曲线可知 1516 min时COCl2浓度低,反应速率小,即v(56)v(1516)。,考点二 化学平衡,2.(2017课标,27,14分)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题: (1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方
6、程式如下: C4H10(g) C4H8(g)+H2(g) H1 已知:C4H10(g)+ O2(g) C4H8(g)+H2O(g) H2=-119 kJmol-1 H2(g)+ O2(g) H2O(g) H3=-242 kJmol-1 反应的H1为 kJmol-1。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x 0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是 (填标 号)。 A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.降低压强,(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化 剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯
7、产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关 系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是 。 (3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合 物。丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是 、 ;590 之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是 。,答案 (1)123 小于 AD (2)氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率增大 (3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链 烃类,解析 本题考查反应热的计算及影响化学平衡的因素。(1)运用盖斯定律,由-可得,故 H1=H2-H3=12
8、3 kJmol-1;由图(a)可知,温度一定时,压强由0.1 MPa变成x MPa,反应物平衡转化 率增大,对反应而言,减小压强,平衡正向移动,反应物平衡转化率增大,故x小于0.1;反应的 正反应为气体体积增大的吸热反应,升高温度或减小压强可使反应的平衡正向移动,丁烯的 平衡产率提高,故选择A、D。(2)H2是反应的产物之一,若混合气体中H2比例过大,会抑制反 应正向进行,从而使产率降低。(3)590 之前,升高温度,有利于反应正向进行,同时反应速率 加快。反应速率加快,气流通过反应器时反应物的利用率就会提高,丁烯的产率就会增大。590 之后,反应物高温裂解生成短链烃类化合物,丁烯产率降低。,
9、审题方法 (3)结合题给信息挖掘图(c)中隐含条件对问题进行解答。,3.(2016课标,27,14分)丙烯腈(CH2 CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧 化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH2 CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题: (1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的 热化学方程式如下: C3H6(g)+NH3(g)+ O2(g) C3H3N(g)+3H2O(g) H=-515 kJmol-1 C3H6(g)+O2(g) C3H4O(g)+H2O(g) H=-353 kJmol-1 两个反应在热力学上
10、趋势均很大,其原因是 ;有利于 提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ;提高丙烯腈反应选择性的关 键因素是 。 (2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460 。低于460 时, 丙烯腈的产率 (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是 ;高于460 时,丙烯腈产率降低的可能原因是 (双选,填标号)。 A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大 C.副反应增多 D.反应活化能增大,(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约 为 ,理由是 。进料气氨、空 气、丙烯的理论体积比约为 。,答案 (14分)(1
11、)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂 (2)不是 该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低 AC (3)1 该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低 17.51,解析 (1)判断反应自发进行的趋势可从熵变和焓变两方面考虑,反应和的熵变不大,但焓 变均较大,这是导致两个反应在热力学上趋势均很大的主要原因。根据影响平衡移动的因素 可知,提高丙烯腈平衡产率(即使反应的平衡右移)的条件可以是降低温度、降低压强。在 影响反应速率的外界因素中,催化剂的影响最大,且不同的反应一般使用的催化剂也不同,因此 催化剂是提高丙烯腈反应选择性的关键因素。 (2)温度升高,反应的平衡常数变
12、小,反应的活化能不变,高于460 时,丙烯腈产率降低的原 因可能是催化剂的活性降低、副反应增多,A、C正确。 (3)由反应可知n(NH3)n(O2)n(C3H6)=11.51,由于O2在空气中所占体积分数约为 ,所 以理论上进料气氨、空气、丙烯的体积比V(NH3)V(空气)V(C3H6)=1(1.55)1=17.51。,关联知识 1.在能发生多个反应的反应体系中,选择合适的催化剂,只能对某一特定的反应起 到催化作用,这是催化剂的选择性。,2.温度过高,催化剂失活,选择性减弱,副反应会增多。,解题关键 1.生成丙烯腈的反应为放热反应;2.图表信息的分析与应用。,4.(2011课标,27,14分)
13、科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应 生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热 H分别为-285.8 kJmol-1、-283.0 kJmol-1和-726.5 kJmol-1。请回答下列问题: (1)用太阳能分解10 mol水消耗的能量是 kJ; (2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为 ; (3)在容积为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,考察温度对反 应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300 ):,下列说法正确的是 (填序号); 温度为T1时,
14、从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)= molL-1min-1 该反应在T1时的平衡常数比T2时的小 该反应为放热反应 处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时 增大 (4)在T1温度时,将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的,转化率为,则容器内的压强与起始压强之比为 ; (5)在直接以甲醇为燃料的燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为 、正极的反应式为 。理想状态下,该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃 料电池的理论效率为 (燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电
15、池反应所能释放的全部能量之比)。,答案 (14分)(1)2 858 (2)CH3OH(l)+O2(g) CO(g)+2H2O(l) H=-443.5 kJmol-1 (3) (4)1- (5)CH3OH+H2O CO2+6H+6e- O2+6H+6e- 3H2O 96.6%,解析 该题考查了盖斯定律的应用、化学平衡移动原理及平衡常数等知识点。 (1)分解10 mol水消耗的能量在数值上等于10 mol H2(g)完全燃烧时所放出的热量:10 mol285. 8 kJmol-1=2 858 kJ。 (2)根据CO(g)、CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式,再由盖斯定律可写出甲醇不完全燃烧的热 化学方程式。 (3)生成甲醇的平均速率是单位时间内甲醇物质的量浓度的变化,错误;由图像知T2T1,温度 升高时平衡向逆反应方向移动,知T2时平衡常数比T1时小,正反应为放热反应,错误,正确; 升高温度,平衡向逆反应方向移动,
