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专题九化学反应速率和化学平衡高考化学(天津市专用)A组自主命题·天津卷题组五年高考考点一化学反应速率1.(2010天津理综,6,6分)下列各表述与示意图一致的是 ()A.图①表示25℃时,用0.1mol·L-1盐酸滴定20mL0.1mol·L-1NaOH溶液,溶液的pH随加入酸体积的变化B.图②中曲线表示反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)ΔH0正、逆反应的平衡常数K随温度的变化C.图③表示10mL0.01mol·L-1KMnO4酸性溶液与过量的0.1mol·L-1H2C2O4溶液混合时,n(Mn2+)随时间的变化D.图④中a、b曲线分别表示反应CH2 CH2(g)+H2(g) CH3CH3(g)ΔH0使用和未使用催化剂时,反应过程中的能量变化答案BA项,酸碱中和滴定,达到终点时pH发生突变;B项,该反应为放热反应,升高温度,平衡左移,正反应的平衡常数减小,逆反应的平衡常数增大;C项,随着时间的推移,高锰酸钾的浓度逐渐减小,反应速率逐渐减慢,n(Mn2+)的增加逐渐变缓;D项,该反应为放热反应,反应物总能量应大于生成物总能量。考点二化学平衡2.(2012天津理综,6,6分)已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)ΔH=-197kJ·mol-1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲)2molSO2和1molO2;(乙)1molSO2和0.5molO2;(丙)2molSO3。恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是 ()A.容器内压强p:p甲=p丙2p乙B.SO3的质量m:m甲=m丙2m乙C.c(SO2)与c(O2)之比k:k甲=k丙k乙D.反应放出或吸收热量的数值Q:Q甲=Q丙2Q乙答案B2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)甲:2mol1mol0乙:1mol0.5mol0丙:002mol由甲、乙、丙中各物质的物质的量可知,甲、丙属于等效平衡,故容器内压强p甲=p丙,SO3的质量m甲=m丙。甲、乙相比,起始时甲中的压强是乙中压强的2倍,增大压强,平衡正向移动,故p甲2p乙,SO3的质量m乙 m甲,即m甲2m乙。甲、乙中,起始时各物质的物质的量之比均等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,故反应达到平衡时,c(SO2)与c(O2)之比k甲=k乙。甲、丙中反应是从正、逆两个不同起始方向进行的,且甲、丙达到的平衡属于等效平衡;若甲、丙中反应物的转化率均为50%,则甲中放出的热量与丙中吸收的热量相等;若甲、丙中反应物的转化率不相等,则甲中放出的热量与丙中吸收的热量不相等。123.(2015天津理综,6,6分)某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(g)发生反应:X(g)+mY(g) 3Z(g)平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是 ()A.m=2B.两次平衡的平衡常数相同C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4mol·L-1答案D在2L的密闭容器中,反应达平衡时,各物质的体积分数之比等于各物质的物质的量之比,即平衡时,n(X)∶n(Y)∶n(Z)=30%∶60%∶10%=3∶6∶1。设第一次平衡时X消耗的物质的量为x,则X(g)+mY(g) 3Z(g)初始1mol2mol0转化xmx3x平衡1mol-x2mol-mx3x则(1mol-x)∶(2mol-mx)∶3x=3∶6∶1,解得x=0.1mol、m=2,由此可得,A项、C项正确。同理可得第二次平衡时,Z的浓度为0.2mol·L-1,D项错误。平衡常数只与温度有关,两次平衡反应温度相同,故平衡常数相同,B项正确。4.(2017天津理综,6,6分)常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2℃,固体杂质不参与反应。第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230℃制得高纯镍。下列判断正确的是 ()A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大B.第一阶段,在30℃和50℃两者之间选择反应温度,选50℃C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低D.该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)答案B本题考查化学平衡的相关知识。增加c(CO),平衡正向移动,但由于反应温度不变,故平衡常数不变,A错;第一阶段的目的是得到气态Ni(CO)4,因为Ni(CO)4的沸点为42.2℃,故反应温度选择50℃,B正确;根据题给平衡常数知230℃时反应Ni(CO)4(g) Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为5×104,故第二阶段Ni(CO)4分解率较高,C错;反应达到平衡时,4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),D错。易混易错平衡发生移动时,平衡常数不一定发生变化,只有温度改变才能引起平衡常数的变化。考点三化学平衡常数与化学平衡有关的计算5.(2019天津理综,10,14分)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。 回答下列问题:Ⅰ.硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2,放出225kJ热量,该反应的热化学方程式为。SiHCl3的电子式为。Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:①SiCl4(g)+H2(g) SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH10②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g)ΔH20③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g) 3SiHCl3(g)ΔH3(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H2的电极名称(填“阳极”或“阴极”),该电极反应方程式为。 (2)已知体系自由能变ΔG=ΔH-TΔS,ΔG0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示,可知:反应①能自发进行的最低温度是;相同温度下,反应②比反应①的ΔG小,主要原因是。(3)不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是(填序号)。a.B点:v正v逆b.v正:A点E点c.反应适宜温度:480~520℃(4)反应③的ΔH3=(用ΔH1,ΔH2表示)。温度升高,反应③的平衡常数K(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有(填分子式)。答案(14分)Ⅰ.Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g)ΔH=-225kJ·mol-1 Ⅱ.(1)阴极2H2O+2e- H2↑+2OH-或2H++2e- H2↑(2)1000℃ΔH2ΔH1导致反应②的ΔG小(3)a、c(4)ΔH2-ΔH1减小(5)HCl、H2ClClSiClH解析本题涉及的知识点有热化学方程式的书写、电子式的书写、电解原理、反应自发性、化学平衡等;通过阅读题目提取信息,考查了接受、吸收、整合化学信息的能力;通过分析题图、推理等认识研究对象的本质特征,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养,以及创新思维和创新意识的价值观念。Ⅰ.放热焓变为负值,书写热化学方程式时应标明物质状态。Ⅱ.(1)电解KOH溶液,H2为还原产物,则产生H2的电极为阴极,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-。(2)ΔG0时反应自发进行,由图1可知温度高于1000℃时反应①的ΔG0。反应①的ΔH10、ΔS1=0,而反应②的ΔH20、ΔS20,相同温度下,ΔH对反应的影响较大,故反应①的ΔG较反应②大。(3)根据图2,在温度变化过程中D点SiCl4转化率最高,为平衡点。B点反应向正反应方向进行:v正v逆,a项正确;E点温度比A点高,正反应速率:A点E点,b项错误;C到D温度区间SiCl4的转化率较高,对应温度为480~520℃,c项正确。(4)由盖斯定律,反应③=反应②-反应①,故ΔH3=ΔH2-ΔH10。升高温度,反应③逆向移动,该反应的平衡常数减小。(5)从流程图看,除SiCl4、SiHCl3和Si外,H2、HCl既是某反应的产物,又是其他反应的反应物,故H2、HCl也可以循环使用。关联知识自由能变ΔG与化学反应的自发性ΔG=ΔH-TΔS 对于ΔH0、ΔS0的反应,ΔG一定小于0,反应在任何温度下,都能自发进行;对于ΔH0、ΔS0的反应,在低温下能自发进行;对于ΔH0、ΔS0的反应,在高温下能自发进行;对于ΔH0、ΔS0的反应,在任何温度下都不能自发进行。000 反应能自发进行 反应达到平衡状态 反应不能自发进行6.(2012天津理综,10,14分)金属钨用途广泛,主要用于制造硬质或耐高温的合金,以及灯泡的灯丝。高温下,在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨,其总反应为:WO3(s)+3H2(g) W(s)+3H2O(g)请回答下列问题:(1)上述反应的化学平衡常数表达式为。(2)某温度下反应达平衡时,H2与水蒸气的体积比为2∶3,则H2的平衡转化率为;随温度的升高,H2与水蒸气的体积比减小,则该反应为反应(填“吸热”或“放热”)。(3)上述总反应过程大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表所示:温度25℃~550℃~600℃~700℃主要成分WO3W2O5WO2W第一阶段反应的化学方程式为;580℃时,固体物质的主要成分为;假设WO3完全转化为W,则三个阶段消耗H2物质的量之比为。(4)已知:温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g);WO2(s)+2H2(g) W(s)+2H2O(g)ΔH=+66.0kJ·mol-1WO2(g)+2H2(g) W(s)+2H2O(g)ΔH=-137.9kJ·mol-1则WO2(s) WO2(g)的ΔH=。(5)钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为:W(s)+2I2(g) WI4(g)。下列说法正确的有。a.灯管内的I2可循环使用b.WI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上c.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长d.温度升高时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢答案(14分)(1)K= (2)60%吸热(3)2WO3+H2 W2O5+H2OW2O5、WO21∶1∶4(4)+203.9kJ·mol-1(5)a、b3232(H)(H)cOc解析(1)题述反应中,WO3和W为固体,故该反应的化学平衡常数表达式为K= 。(2)设平衡时,水蒸气的体积为3L,则消耗H2的体积也为3L,反应起始时H2的体积应为3L+2L=5L,则H2的平衡转化率为 ×100%=60%。随温度的升高,H2与水蒸气的体积比减小,说明平衡正向移动,根据勒夏特列原理可知,正反应是吸热反应。(3)由表中信息可知,第一阶段的反应物为WO3和H2,生成物为H2O和W2O5;580℃时固体物质的主要成分为W2O5和WO2;三个阶段的化学反应分别为2WO3+H2 W2O5+H2O,W2O5+H2 2WO2+H2O,2WO2+4H2 2W+4H2O,若WO3完全转化为W,则三个阶段消耗H2的物质的量之比为1∶1∶4。(4)用第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式得:WO2(s) WO2(g)ΔH=+66.0kJ·mol-1+137.9kJ·mol-1=+203.9kJ·mol-1。(5)根据题中灯管工作原理可知,灯管内的I2可循环使用;温度约为3000℃时,WI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上,故加入I2可延长灯管的使用寿命,a、b正确,c错误;温度升高,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率也加快,d错误。3232(H)(H)cOc3L5L7.(2014天津理综,10,14分)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原