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1、G单元化学反应速率和化学平衡G1化学反应速率28D4 J4G12011安徽卷 地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。 (1)实验前：先用0.1 molL1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是_，然后用蒸馏水洗涤至中性；将KNO3溶液的pH调至2.5；为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入_(写化学式)。图119(2)图119表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻
2、前该反应的离子方程式 _ 。t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH的浓度在增大，Fe2的浓度却没有增大，可能的原因是_。(3)该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：溶液的pH；假设二：_；假设二：_；(4)请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论。 (已知：溶液中的NO浓度可用离子色谱仪测定)实验步骤及结论：28D4 J4G1(1)去除铁粉表面的氧化物等杂质N2(2)4Fe10HNO=Fe2NH3H2O生成的Fe2水解(或和溶液中OH结合)(3)温度铁粉颗粒大小(4)实验步骤及结论：分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中；调节溶液呈酸性且p
3、H各不相同，并通入N2；分别向上述溶液种加入足量的同种铁粉；用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中的NO的浓度；若pH不同的KNO3溶液中，测出NO浓度不同，表明pH对脱氮速率有影响，否则无影响。【解析】 (1)先用稀硫酸洗涤Fe粉的目的是除去铁粉中氧化物杂质；为防止空气中的氧气对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入N2。(2)由图可知从0到t1时刻NH、Fe2的物质的量浓度在不断增大，H、NO的物质的量浓度不断减小，因此离子方程式为：4FeNO10H=4Fe2NH3H2O；t1时刻后，Fe2发生水解(或与溶液中的OH结合)，导致反应虽然继续进行，但Fe2的浓度却不增加。(3)根据影响化学反应速
4、率的条件推断，影响脱氮的因素除了溶液的pH外，可能有溶液的温度、铁粉颗粒大小等；(4)本小题为开放性试题，合理即可，示例见答案。G2化学平衡及勒夏特列原理化学反应进行的方向(课标中必须有)9.G22011安徽卷 电镀废液中Cr2O可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2O(aq)2Pb2(aq)H2O(l)2PbCrO4(s)2H(aq)H1C升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D从Y0到Y0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的112G2G3【解析】 D温度越高反应速率越快，达到平衡越早，b早达到平衡，表示b为20 下的曲线，A项错误；从图象易知，20 min时b
5、曲线反应速率快，即20 下反应速率快，B项错误；由图示可知温度越高反应物的转化分数越小，即平衡转化率越低，C项错误；由图示，66 min时两个温度下转化分数相同，则生成的CH3COCH2COH(CH3)2物质的量相同，D项正确。图012G22011福建卷 25 时，在含有Pb2、Sn2的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)Pb2(aq)Sn2(aq)Pb(s)，体系中c(Pb2)和c(Sn2)变化关系如图所示。下列判断正确的是()A往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2)增大B往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2)变小C升高温度，平衡体系中c(Pb2)增大，说
6、明该反应H0D25 时，该反应的平衡常数K2.212G2【解析】 D由于加入的固体Pb，对反应物和生成物的浓度都不会产生影响，平衡不会发生移动，故A项错误；加入Sn(NO3)2后Sn2浓度增大，平衡向左移动，c(Pb2)应增大，故B项错误。升高温度，平衡体系中c(Pb2)增大说明平衡逆向移动，即逆向为吸热方向、正向为放热方向，该反应H”或“ ”)。实际生产条件控制在250、1.3104 kPa左右，选择此压强的理由是_。28F2、G2(1)3NO2H2O=2HNO3NO6.72(2)41.8b2.67或(3)在1.3104 kPa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
7、加，得不偿失【解析】 (1)NO2与水反应的化学方程式为3NO2H2O=2HNO3NO。分析题给化学方程式可知，1 mol NO2参加反应转移4 mol电子，故转移1.2 mol电子时消耗NO2的物质的量为0.3 mol，在标准状况下的体积为6.72 L。(2)将第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式并除2得，NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)H41.8 kJmol1。该反应为气体物质的量不变的反应，反应过程中体系压强为恒量，a不能；混合气体颜色保持不变，即NO2的浓度保持不变，b能；SO3和NO的体积比恒为11，c不能；SO3的消耗速率和NO2的生成速率均是逆反应速率，故d不能
8、。NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)起始量(mol) 1 2 0 0变化量(mol) x x x x平衡量(mol) 1x 2x x x则有，解得x0.8，K。(3)分析图象可知，温度越高CO的平衡转化率越低，说明升高温度平衡向左移动，反应为放热反应，H0。29.F5、G2、O12011四川卷 开发氢能是实现社会可持续发展的需要。硫铁矿(FeS2)燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。请回答下列问题：(1)已知1 g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为_。(2)该循环工艺过程的总反应方程式为_。(3)用化学平衡移动的
9、原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是_。(4)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：NiO(OH)MHNi(OH)2M电池放电时，负极的电极反应式为_。充电完成时，Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为_。29F5、G2、O1【答案】 (1)4FeS2(s)11O2(g)2Fe2O3(s)8SO2(g)；H3408
10、 kJ/mol(2)2H2OSO2=H2SO4H2(3)减小H2浓度，使HI分解平衡正向移动，提高HI的分解率(4)MHOHe=MH2O2H2OO24e=4OH【解析】 该工艺过程的原理是：SO2I22H2O=H2SO42HI，2HIH2I2。则总反应式为，即2H2OSO2=H2SO4H2。(4)蓄电池放电时是原电池、充电时是电解池。只要记清原电池中“负氧化、正还原”，电解池中“阳氧化、阴还原”的规律，在写电极反应式时先弄清楚是原电池还是电解池，然后将给出的总反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应按需选取即可。中阴极的电极反应有两个，第一阶段是充电时的反应式，由中的方法不难确定为MH2Oe=MH
11、OH，第二阶段为吸收氧气的电解反应式，由题意氧气在阴极被还原，结合该蓄电池中电解质溶液显碱性可知氧气被还原为OH，所以其电极方程式为：2H2OO24e=4OH。10.F4G22011天津卷 工业废水中常含有一定量的Cr2O和CrO，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。方法1：还原沉淀法该法的工艺流程为CrOCr2OCr3Cr(OH)3其中第步存在平衡：2CrO(黄色)2HCr2O(橙色)H2O(1)若平衡体系的pH2，该溶液显_色。(2)能说明第步反应达平衡状态的是_。aCr2O和CrO的浓度相同b2v(Cr2O)v(CrO)c溶液的颜色不变(3)第步中，还
12、原1 mol Cr2O离子，需要_mol的FeSO47H2O。(4)第步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3(aq)3OH(aq)常温下，Cr(OH)3的溶度积Kspc(Cr3)c3(OH)1032，要使c(Cr3)降至105mol/L，溶液的pH应调至_。方法2：电解法该法用Fe做电极电解含Cr2O的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。(5)用Fe做电极的原因为_。(6)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)_。溶液中同时生成的沉淀还有_。10F4G2(1)橙(2)c(3)6(4)5(5)阳极反应为Fe2e
13、=Fe2，提供还原剂Fe2(6)2H2e=H2Fe(OH)3【解析】 (1)溶液pH2时，溶液中c(H)浓度较大，平衡正向移动，故溶液显橙色。(2)a项，由于反应平衡常数未知，故反应进行的程度也未知，当两者浓度相等时，反应不一定达到平衡；b项，没有指明这些物质的反应速率代表正反应还是逆反应，也不能说明一定达到平衡；c项，当溶液的颜色不变时，说明体系中各微粒浓度都不再改变，故达到平衡状态。(3)结合关系式Cr2O2Cr36e、Fe2Fe3e，根据电子守恒可知Cr2O6Fe2，故需要6 mol FeSO47H2O。(4)因为c(OH)109molL1，故c(H)105molL1，pH5。(5)当用
14、铁作电极时，阳极反应式为Fe2e=Fe2，生成的Fe2具有还原性，将Cr2O还原为Cr3，从而生成Cr(OH)3沉淀，因而铁作电极是为了生成还原剂Fe2。(6)在阴极上只能是H得电子生成氢气，电极反应式为2H2e=H2，随着电极附近c(H)减小，使得溶液中c(OH)c(H)，溶液显碱性；同时，阳极上生成的Fe2被Cr2O氧化为Fe3，随着碱性的增强而生成Fe(OH)3沉淀下来。10G2G32011重庆卷 一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图0的是()图0ACO2(g)2NH3(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)；H0CCH3CH2OH(g)CH2=CH2(g)H2O
15、(g)；H0D2C6H5CH2CH3(g)O2(g)2C6H5CH=CH2(g)2H2O(g)；HT1，拐点之后，T2温度下达到平衡时，水蒸气的含量较少，因此确定升高温度，平衡逆向移动，即此反应正向为放热反应，排除B、C。右边图象为压强与时间的图象，拐点前可判断p1p2，拐点后可判断增大压强平衡正向移动，确定此反应生成物的气体的物质的量之和小于反应物气体的物质的量之和，排除D。G3速率、平衡图像12G2G32011北京卷 已知反应：2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3，分别在0 和20 下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Yt)如图所示。
16、下列说法正确的是()图0Ab代表0 下CH3COCH3的Yt曲线B反应进行到20 min末，CH3COCH3的1C升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D从Y0到Y0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的112G2G3【解析】 D温度越高反应速率越快，达到平衡越早，b早达到平衡，表示b为20 下的曲线，A项错误；从图象易知，20 min时b曲线反应速率快，即20 下反应速率快，B项错误；由图示可知温度越高反应物的转化分数越小，即平衡转化率越低，C项错误；由图示，66 min时两个温度下转化分数相同，则生成的CH3COCH2COH(CH3)2物质的量相同，D项正确。31G3G4
17、F22011广东卷 利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂(，)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图0所示。图0(1)在030小时内，CH4的平均生成速率v、v和v从大到小的顺序为_；反应开始后的12小时内，在第_种催化剂作用下，收集的CH4最多。(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)。该反应的H206 kJmol1。画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密闭反应器，某温度下反应达到平衡，平衡常数K27，此时测得
18、CO的物质的量为0.10 mol，求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。(3)已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802 kJmol1。写出由CO2生成CO的热化学方程式_。31G3G4F2(1)vvv(2)设CH4的初始物质的量为x mol，则CH4(g) H2O(g)CO(g) 3H2(g)初始浓度/molL1 平衡浓度/molL1 K27解得：x0.11转化率100%91%(3)CO2(g)3H2O(g)=CO(g)3H2(g)2O2(g)H1008 kJmol1【解析】 (1)030小时内，CH4的平均速率，由图可知，30小时内CH4的产量，即速率关
19、系为；前12小时第种催化剂作用下，收集的CH4最多。(2)该反应中，CH4的用量越多，放出的热量越多，成正比例关系。假设CH4和H2O的起始量均为x mol，结合平衡时n(CO)0.10 mol，有：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g) x x 0 0 0.10 0.10 0.10 0.30 x0.10 x0.10 0.10 0.30结合K27，解得x0.11 molL1，CH4的转化率100%91%。(3)由已知反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H206 kJmol1；CH4(g)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(g)H802 kJmol1；式得热化学反应方
20、程式：CO2(g)3H2O(g)=2O2(g)CO(g)3H2(g)H1008 kJmol1。28G32011全国卷 反应aA(g)bB(g)cC(g)(H”“此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动(6)(注：只要曲线能表示出平衡向逆反应移动及各物质浓度的相对变化比例即可)【解析】 (1)第阶段A、B、C的物质的量浓度变化值分别为(减少)1.0 mol/L、(减少)3.0 mol/L、(增加)2.0 mol/L，方程式中各物质浓度的变化量之比等于其化学计量数之比，因此计算得abc132。(2)根据化学反应速率为单位时间浓度的变化值，可计算三个阶段用A表示的化学反应速率分别为：0.05
21、 mol/(Lmin)、0.025 mol/(Lmin)、0.012 mol/(Lmin)。(3)转化率是物质的减少量与初始量的比值，因此三个阶段B的转化率分别为100%50%、100%38%、100%19%。(4)第阶段C是从0开始的，因此可以确定第一次平衡后从体系中移出了C，即减少生成物浓度，平衡正向移动。(5)第阶段的开始与第阶段的平衡各物质的量均相等，根据A、B的量减少，C的量增加可判断平衡是正向移动的，根据平衡开始时浓度确定此平衡移动不可能是由浓度的变化引起的，另外题目所给条件容器的体积不变，则改变压强也不可能，因此一定为温度的影响，此反应正向为放热反应，可以推测为降低温度，另外结合
22、A的速率在三个阶段的情况，确定改变的条件一定为降低温度。(6)首先应该考虑到气体的物质的量浓度为气体的物质的量与容器体积的比值，因此容器扩大一倍，则各物质的浓度减小为原来的一半，另外考虑容器体积增大，平衡向气体的物质的量增大的方向移动，即向逆反应方向移动。6.G3G52011天津卷 向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。图0由图可得出的正确结论是()A反应在c点达到平衡状态B反应物浓度：a点小于b点C反应物的总能量低于生成物的总能量Dt1t2时，SO2的转化率：ab段小于bc段6G3
23、G5【解析】 D该反应是从正反应方向开始，由图可以看出反应速率在逐渐增加，故在绝热容器中反应体系温度升高，可知该反应的正反应是放热反应，但随着时间的推移，反应物浓度逐渐减小，反应速率会有所下降，只有当反应速率不再改变时，反应才达到平衡，即平衡点将在c点之后，A错；由于a点到b点反应一直正向进行，故反应物浓度b点小于a点，B错；由于该反应是放热反应，故反应物的总能量大于生成物的总能量，C错；由于到c点反应仍未达到平衡，但速率一直在增大，故SO2的转化率一直在增大，D对。10G2G32011重庆卷 一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图0的是()图0ACO2(g)2NH3(g
24、)CO(NH2)2(s)H2O(g)；H0CCH3CH2OH(g)CH2=CH2(g)H2O(g)；H0D2C6H5CH2CH3(g)O2(g)2C6H5CH=CH2(g)2H2O(g)；HT1，拐点之后，T2温度下达到平衡时，水蒸气的含量较少，因此确定升高温度，平衡逆向移动，即此反应正向为放热反应，排除B、C。右边图象为压强与时间的图象，拐点前可判断p1p2，拐点后可判断增大压强平衡正向移动，确定此反应生成物的气体的物质的量之和小于反应物气体的物质的量之和，排除D。G4等效平衡与化学平衡计算31G3G4F22011广东卷 利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光
25、照射时，在不同催化剂(，)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图0所示。图0(1)在030小时内，CH4的平均生成速率v、v和v从大到小的顺序为_；反应开始后的12小时内，在第_种催化剂作用下，收集的CH4最多。(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)。该反应的H206 kJmol1。画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密闭反应器，某温度下反应达到平衡，平衡常数K27，此时测得CO的物质的量为0.10 mol，求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。(3)
26、已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802 kJmol1。写出由CO2生成CO的热化学方程式_。31G3G4F2(1)vvv(2)设CH4的初始物质的量为x mol，则CH4(g) H2O(g)CO(g) 3H2(g)初始浓度/molL1 平衡浓度/molL1 K27解得：x0.11转化率100%91%(3)CO2(g)3H2O(g)=CO(g)3H2(g)2O2(g)H1008 kJmol1【解析】 (1)030小时内，CH4的平均速率，由图可知，30小时内CH4的产量，即速率关系为；前12小时第种催化剂作用下，收集的CH4最多。(2)该反应中，CH4的用量越多，放出
27、的热量越多，成正比例关系。假设CH4和H2O的起始量均为x mol，结合平衡时n(CO)0.10 mol，有：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g) x x 0 0 0.10 0.10 0.10 0.30 x0.10 x0.10 0.10 0.30结合K27，解得x0.11 molL1，CH4的转化率100%91%。(3)由已知反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H206 kJmol1；CH4(g)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(g)H802 kJmol1；式得热化学反应方程式：CO2(g)3H2O(g)=2O2(g)CO(g)3H2(g)H1008 kJmol
28、1。8G42011全国卷 在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于()A5% B10% C15% D20%8G4【解析】 C根据题意可知，发生反应的氢气的物质的量为8 mol25%2 mol，因此可得下列“三段式”：N23H22NH3初始/mol: 2 8 0转化/mol: 2 平衡/mol: 6 在同温同压下，气体的体积比等于物质的量之比，因此平衡时氮气的体积分数等于其物质的量分数，即为100%15%。13.G42011四川卷 可逆反应X(g)2Y(g)2Z(g) 、2M(g)N(g)P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图13所示：图13下列判断正确的是()A反应的正反应是吸热反应B达平衡()时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为1415C达平衡()时，X的转化率为D在平衡()和平衡()中M的体积分数相等13G4【解析】 C由反应的方程式可知反应中反应前后气体的物质的量不发生变化，则反应平衡体系中混合气体的物质的量始终是2 mol，则结合图中平衡 ()和平衡()的转化条件和反应前后X、Y、Z的物质的量变化情况可知降低