2020高考化学考前疑难易错专练七含解析

疑难易错专练(七)
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一、选择题
1.化学反应4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),经2 min,B的浓度减少0.6 mol·L-1,对此反应速率的表示正确的是 (　　)
A.用A表示的反应速率是0.4 mol·L-1·min-1
B.分别用B、C、D表示的反应速率其比值是3∶2∶1
C.2 min末的反应速率用B表示是0.3 mol·L-1·min-1
D.2 min内,v正(B)和v逆(C)表示的反应速率的值都是逐渐减小的
【解析】选B。物质A是固体,不能用A表示该反应的反应速率,A错误;速率之比等于化学计量数之比,v(B)∶v(C)∶v(D)=3∶2∶1,B正确;2 min末的反应速率为即时速率,0.3 mol·L-1·min-1是用B表示2 min内的平均速率,C错误;B是反应物,浓度降低,C是生成物,浓度增大,D错误。
2.(2019·全国卷Ⅲ)下列实验不能达到目的的是 (　　)
选项
目的
实验
A
制取较高浓度的次氯酸溶液
将Cl2通入碳酸钠溶液中
B
加快氧气的生成速率
在过氧化氢溶液中加入少量MnO2
C
除去乙酸乙酯中的少量乙酸
加入饱和碳酸钠溶液洗涤、分液
D
制备少量二氧化硫气体
向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸
【解析】选A。Cl2+H2OHCl+HClO, HClO酸性比碳酸弱,但比HC强,通入碳酸钠溶液后会发生反应HClO+CHC+ClO-,不能提高次氯酸浓度,应将氯气通入碳酸氢钠溶液中制取高浓度次氯酸溶液,A错误。MnO2对过氧化氢的分解反应起催化的作用,在过氧化氢溶液中加入少量MnO2,能够加快氧气的生成速率,B正确。乙酸乙酯中的乙酸与碳酸钠反应生成易溶于水的乙酸钠,乙酸乙酯与水互不相溶,分液可以除去乙酸乙酯中混有的乙酸,C正确。向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸,发生反应H2SO4+Na2SO3Na2SO4+SO2↑+H2O,而且浓硫酸的溶解过程中放出大量热,促进SO2挥发,可用于制备少量二氧化硫气体,D正确。
3.(2020·郑州模拟)某探究小组利用反应CH3COCH3(丙酮)+Br2CH3COCH2Br(1-溴丙酮)+HBr来研究反应物浓度对反应速率v(Br2)的影响,速率快慢通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下,获得如下实验数据:
实验
序号
初始浓度c/mol·L-1
溴颜色消失所
需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.001 0
290
②
1.60
0.20
0.001 0
145
③
0.80
0.40
0.001 0
145
④
0.80
0.20
0.002 0
580
根据实验数据分析,欲使v(Br2)增大,下列措施中不可行的是 (　　)
A.增大c(CH3COCH3)
B.增大c(Br2)
C.增大c(HCl)
D.同时增大c(CH3COCH3)和c(HCl)
【解析】选B。对比①、②两组数据可知,增大c(CH3COCH3),溴颜色消失所需时间缩短,即v(Br2)增大,故A项可行。对比①和④两组数据可知,当Br2的浓度变为原来的2倍时,溴全部反应所需时间变为原来的2倍,根据化学反应速率的公式v(Br2)=可知,增大溴的浓度,化学反应速率不变,故B项不可行。对比①、③两组数据,当HCl浓度增大时,溴颜色消失所需时间缩短,即v(Br2)增大,故C项可行。根据上述分析知D项显然是可行的。
4.在一个不传热的固定容积的密闭容器中,发生可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意整数时,反应达到平衡的标志是 (　　)
①体系的压强不再改变
②体系的温度不再改变
③各组分的浓度不再改变
④各组分的质量分数不再改变
⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
⑥单位时间内m mol A断键反应,同时p mol C也断键反应
⑦体系的密度不再变化
A.③④⑤⑥　　　　　　　B.②③④⑥
C.①③④⑤ D.③④⑥⑦
【解析】选B。因为m+n与p+q的关系不确定,故无法确定该反应是否是体积改变的反应,故①不一定是平衡状态;因容器是“不传热的固定容积的密闭容器”,反应过程中,体系中的温度应随时间发生变化,当温度不变时达到平衡状态;各组分的浓度不再改变和各组分的质量分数不再改变,反应都一定是平衡状态;速率之比等于方程式的化学计量数之比是恒定的,不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系,故⑤不一定是平衡状态;单位时间内m mol A断键反应,则说明有p mol C生成(同时p mol C也断键反应),故⑥能说明反应已达平衡状态;⑦体系的总质量和总体积始终不变,体系的密度始终不变,故⑦不能说明反应已达平衡状态。
5.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)
【命题意图】本题主要考查化学反应速率和化学平衡的相关知识,意在考查学生对平衡常数的影响因素、外界条件对化学平衡的影响、平衡标志的判断等知识的掌握及应用能力。
【解析】选B。平衡常数只与温度有关,与浓度无关,A错误;50 ℃时,Ni(CO)4以气态存在,有利于分离,从而促使平衡正向移动,B正确;230 ℃时,Ni(CO)4分解的平衡常数为=5×104,可知分解率较高,C错误;平衡时,4v生成[Ni(CO)4]=
v生成(CO),D错误。
6.(2020·河南南阳模拟)已知NO和O2转化为NO2的反应机理如下:
①2NO(g)N2O2(g)(快)　ΔH1<0　平衡常数K1
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(慢)　ΔH2<0　平衡常数K2
下列有关说法正确的是 (　　)
A.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH=-(ΔH1+ΔH2)
B.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数K=
C.反应②的速率大小决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应速率
D.反应过程中的能量变化可用如图表示

【解析】选C。根据盖斯定律分析, ①+②即可得到反应,2NO(g)+O2(g)2NO2(g),故反应热为ΔH=(ΔH1+ΔH2),A错误;因为反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)为①+②的结果,所以其平衡常数K=K1·K2,B错误;反应慢的速率决定总反应速率,所以反应②的速率大小决定2NO(g)+O2(g)2NO(g)的反应速率。
7.在体积恒定的密闭容器中,一定量的SO2与1.25 mol O2在催化剂作用下加热到600 ℃发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。30 s气体的物质的量减少0.45 mol时反应达到平衡,在相同的温度下测得气体压强为反应前的80%。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.达到平衡时,气体的密度是反应前的80%
B.将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中,得到沉淀的质量为209.7 g
C.该温度下的平衡常数为101.25 L·mol-1
D.0～30 s时SO3生成速率为3.0×10-2 mol·L-1·s-1
【解析】选B。气体的物质的量减少0.45 mol时,根据反应方程式可知,有
0.45 mol的氧气参加反应,设二氧化硫起始的物质的量为a mol,利用三段式分析,
　　　　　　2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始(mol) a 1.25 0
转化(mol) 0.9 0.45 0.9
平衡(mol) a-0.9 0.8 0.9
根据压强之比等于物质的量之比有=80%,所以a=1。A项,该反应前后气体的质量不变,容器的体积不变,气体的密度始终不变,错误;B项,平衡混合气体中三氧化硫的物质的量为0.9 mol,与氯化钡反应生成硫酸钡的质量为209.7 g,正确;C项,根据平衡常数K=,而该反应中容器的体积未知,无法计算平衡常数,错误;D项,该反应中容器的体积未知,无法计算SO3生成速率,错误。
二、非选择题
8.合成氨工业的核心反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=Q kJ·mol-1。反应过程中能量变化如图所示,回答下列问题:

(1)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1和E2的变化:
E1________,E2________。(填“增大”“减小”或“不变”) 
(2)在500 ℃、2×107 Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 mol N2和
1.5 mol H2,充分反应后,放出的热量________(填“<”“>”或“=”)46.2 kJ,理由是______________________________ __。 
(3)下列关于该反应的说法中,正确的是________(填字母)。 
A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS>0 D.ΔH<0,ΔS<0
(4)将0.45 mol H2(g)和0.15 mol N2(g)放入1 L密闭容器中,在500 ℃、2×107 Pa下达到平衡,测得N2为0.10 mol,H2为0.30 mol,NH3为0.10 mol。则该条件下达到平衡时H2的转化率为________。该温度下的平衡常数K=__。 
若升高温度,K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。 
(5)在上述(4)反应条件的密闭容器中,欲提高合成氨的转化率,下列措施可行的是________(填字母)。 
A.向容器中按原比例再充入原料气
B.向容器中充入惰性气体
C.改变反应的催化剂
D.分离出氨
【解析】(1)在反应体系中加入催化剂,降低了活化能,故E1和E2均减小。
(3)根据题给的图象可以看出合成氨的反应为放热反应,故ΔH<0;又因为合成氨的反应为气体体积减小的反应,故ΔS<0。
(4)根据“三段法”进行计算:
　　　　　　　　　　N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始浓度(mol·L-1): 0.15 0.45 0
改变浓度(mol·L-1): 0.05 0.15 0.10
平衡浓度(mol·L-1): 0.10 0.30 0.10
故达到平衡时H2的转化率为×100%=33.3%。
该温度下,平衡常数K==3.7;若升高温度,平衡向逆反应方向移动,故K值将减小。
(5)向容器中按原比例再充入原料气,相当于增大压强,平衡正向移动;分离出氨气,平衡正向移动;而向容器中再充入惰性气体、改变反应的催化剂均不能使平衡发生移动。
答案:(1)减小　减小
(2)<　 此反应为可逆反应,0.5 mol N2和1.5 mol H2不可能完全反应,所以放出的热量小于46.2 kJ
(3)D
(4)33.3%　3.7　减小
(5)AD
9.硫酸是基础化工的重要产品,硫酸的消费量可作为衡量一个国家工业发展水平的标志。生产硫酸的主要反应为SO2(g)+O2(g)SO3(g)。



(1)恒温恒容下,平衡体系中SO3的体积分数φ(SO3)和y与SO2、O2的物质的量之比[n(SO2)/n(O2)]的关系如图1,则b点n(SO2)/n(O2)=________;y为________(填字母)。 
A.平衡常数
B.SO3的平衡产率
C.O2的平衡转化率
D.SO2的平衡转化率
(2)Kp是以各气体平衡分压代替浓度平衡常数Kc中各气体的浓度的平衡常数。在400～650 ℃时,Kp与温度T(K)的关系为lg Kp=-4.645 5,则在此条件下SO2转化为SO3反应的ΔH________(填“>0”或“<0”)。 
(3)①该反应的催化剂为V2O5,其催化反应过程为
SO2+V2O5SO3+V2O4　K1
O2+V2O4V2O5　K2
则在相同温度下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=________(以含K1、K2的代数式表示)。 
②V2O5加快反应速率的原因是________________________________________, 
其催化活性与温度的关系如图2。
(4)在7.0% SO2、11% O2、82% N2(数值均为气体体积分数)时,SO2平衡转化率与温度、压强的关系如图3,则列式计算460 ℃、1.0 atm下,SO2(g)+O2(g)SO3(g)的Kp=________(已知:各气体的分压=总压×各气体的体积分数)。 
(5)综合第(3)、(4)题图给的信息,工业生产最适宜的温度范围为________,压强通常采用常压的原因是__ _____________________________。 
【解析】(1)根据图1可知,随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大,φ(SO3)逐渐增大,当两者恰好完全反应时,φ(SO3)达到最大值;随着n(SO2)/n(O2)的继续增大,φ(SO3)又逐渐减小,故b点n(SO2)/n(O2)=2。温度不变,平衡常数不变,A不符合题意;随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大,φ(SO3)先逐渐增大后又逐渐减小,SO3的平衡产率也是先增大后逐渐减小,B不符合题意;随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大,平衡不断向正反应方向移动,O2的平衡转化率逐渐增大,C不符合题意;随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大,平衡不断向正反应方向移动,但是SO2的平衡转化率逐渐减小,D符合题意。
(2)lg Kp=-4.645 5,随着温度T的增大而减小,则Kp随着温度T的增大而减小,说明升高温度,平衡逆向移动,正反应为放热反应。
(3)①根据盖斯定律,将两方程式相加后再乘以2得2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),则K=(K1×K2)2。
②催化剂降低反应的活化能,活化分子百分数增大,有效碰撞几率提高,反应速率加快。
(4)各气体的分压=总压×各气体的体积分数,起始时SO2的分压为0.070 atm,O2的分压为0.11 atm,SO3的分压为0 atm,平衡时,SO2的分压为0.070×(1-0.97) atm=0.002 1 atm,O2的分压为(0.11-0.070×0.97×)atm≈0.076 atm,SO3的分压为0.070×0.97 atm=0.067 9 atm,Kp=≈117。
(5)根据图2,催化剂在500 ℃左右催化活性最高,根据图3,增大压强,SO2的平衡转化率增大不明显,常压下SO2的平衡转化率已经很高,再增大压强,对设备要求较高。
答案:(1)2　D　(2)<0
(3)①(K1×K2)2
②降低反应的活化能,活化分子百分数增大,有效碰撞几率提高
(4)117
(5)400～500 ℃　常压下SO2的平衡转化率已经很高,再增大压强,对设备要求较高
10.CH4-CO2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)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。
已知:C(s)+2H2(g)CH4(g)　
ΔH=-75 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)CO2(g)
ΔH=-394 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)CO(g)
ΔH=-111 kJ·mol-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________mol2·L-2。 
(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:

①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关系如图所示。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
②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=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5 (k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为__________________。 

【解析】(1)将题目给出的热化学方程式依次编为序号①、②、③,则将③×2-①-②就得出催化重整的反应,因此催化重整反应的ΔH=-111 kJ·mol-1
×2+394 kJ·mol-1+75 kJ·mol-1=247 kJ·mol-1。由于此反应为吸热的气体体积增大的反应,因此可以采用升高温度、降低压强的方法提高平衡转化率。
CH4(g)和CO2(g)的起始浓度分别为1 mol·L-1和0.5 mol·L-1,CO2的转化率为50%,因此转化的CO2浓度为0.5 mol·L-1×50%=0.25 mol·L-1。因此有
　　　　　　　　　　 CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
起始浓度(mol·L-1) 1 0.5 0 0
转化浓度(mol·L-1) 0.25 0.25 0.5 0.5
平衡浓度(mol·L-1) 0.75 0.25 0.5 0.5
因此反应的平衡常数为K===
(2)①由于催化剂的活性因积碳反应降低,因此应该使积碳反应尽可能减少或降低其速率,同时使消碳反应尽可能增多或加快其反应速率。根据题目给出的表格可以得出积碳反应的活化能催化剂X<催化剂Y,消碳反应的活化能催化剂X>催化剂Y,因此催化剂X劣于催化剂Y。
积碳反应和消碳反应的ΔH大于0,因此升高温度二者的化学平衡常数均增加,反应的速率均加快。
②从图中可以看出相同时间时积碳量a>b>c,即生成速率a>b>c,根据速率方程可以得知速率与p(CO2)成反比,因此pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。
答案:(1)A　
(2)①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　A、D
②pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)