2024届人教版高考化学一轮复习专题十一化学反应速率和化学平衡专题作业含答案

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专题十一　化学反应速率和化学平衡
1.NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放:NO+NO2+2NaOH 2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO3+H2O。常温下存在:2NO2(g) N2O4(g)。N2O4可作火箭推进剂。在一定条件下的密闭容器中,对于反应2NO2(g) N2O4(g),下列说法正确的是(　　)
A.升高温度,体系的颜色加深
B.该反应的ΔS0
C.增加NO2的浓度,c(N2O4)c2(NO2)下降
D.加压重新平衡后体系的颜色变浅
答案　A　常温下存在:2NO2(g) N2O4(g),则ΔG=ΔH-T×ΔS0;随着温度升高,K2减小,说明反应ⅱ平衡逆向移动,ΔH2ΔH2。
②温度升高,反应ⅰ平衡正向移动,反应ⅱ平衡逆向移动,有利于生成CO,推知曲线C代表的是CO,曲线A代表的是CH4,曲线B代表的是CO2;由题图可知,600 ℃时,n(CH4)=n(CO)=0.35 mol,n(CO2)=0.25 mol,依据O原子守恒推知,n(H2O)=2 mol-0.35 mol-0.25 mol×2=1.15 mol,依据H原子守恒推知,n(H2)=4 mol-1.15 mol-0.35 mol×2=2.15 mol,副反应ⅰ的分压平衡常数Kp=p(CO)×p(H2O)p(CO2)×p(H2)=n(CO)n总×p总×n(H2O)n总×p总n(CO2)n总×p总×n(H2)n总×p总=n(CO)×n(H2O)n(CO2)×n(H2)=0.35×1.150.25×2.15。

26.由环境保护部、国家质检总局发布的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》,自2020年7月1日起实施,也就是大家熟知的“轻型车国六标准”。在我国汽车产能过剩的背景下,可以起到淘汰落后产能、引领产业升级的作用,同时能够满足重点地区为加快改善环境空气质量而提高汽车排放标准的要求。回答以下问题:
(1)已知在20 ℃时:
①N2(g)+O2(g) 2NO(g) 正、逆反应的活化能分别为m kJ/mol、n kJ/mol;
②4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) 正、逆反应的活化能分别为p kJ/mol、q kJ/mol。
用NH3处理汽车尾气中的NO的反应为4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(l),该反应的ΔH=　　　　　　　。 
(2) 模拟汽车的“催化转化器”,将4 mol NO(g)和4 mol CO(g)充入1 L的密闭容器中,在不同温度和压强下发生反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),测得CO的平衡转化率α随温度T变化曲线如图所示。图像中C点逆反应速率　　　B点正反应速率(填“>”“=”或“　D点;A点为平衡点,v正=v逆,则k正·c2(NO)·c2(CO)=k逆·c(N2)·c2(CO2),k正k逆=c(N2)·c2(CO2)c2(NO)·c2(CO)=K,在反应开始时c(NO)=c(CO)=4 mol/L,A点CO的平衡转化率为50%,可列三段式:
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)
c起始/(mol/L) 4 4 0 0
c变化/(mol/L) 2 2 1 2
c平衡/(mol/L) 2 2 1 2
k正k逆=c(N2)·c2(CO2)c2(NO)·c2(CO)=K=1×2222×22=0.25;C点CO的平衡转化率为25%,可列三段式:
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)
c起始/(mol/L) 4 4 0 0
c变化/(mol/L) 1 1 0.5 1
c平衡/(mol/L) 3 3 0.5 1
v正v逆=k正k逆·c2(NO)·c2(CO)c(N2)·c2(CO2)=0.25×32×320.5×12=40.5。
(3) ①由图1可知:温度为330 ℃时生成物N2O的浓度大于N2的浓度,推知反应速率:Ⅵ>Ⅴ,活化能越小,反应速率越快,故反应Ⅴ的活化能>反应Ⅵ的活化能;根据断键吸收能量、成键放出能量,反应Ⅵ的ΔH”“
解析(1)根据ΔH=Ea(正)-Ea(逆),可得第②步基元反应Ea(逆)=Ea(正)-ΔH=0.81 eV-(-0.41 eV)=1.22 eV。
(2)①由图可知,工业生产中应选择的最佳反应条件是C/Z-250作催化剂,反应温度为240 ℃。②C/Z-120曲线低于最适宜温度,温度升高和催化剂活性增大都使反应速率加快;高于最适宜温度,催化剂活性降低,反应速率减慢。
(3)①v正=k正c2(NO2),则lg v正=lgk正+2lg c(NO2),v逆=k逆c(N2O4),则lg v逆=lg k逆+lg c(N2O4),lg v逆-lg c(N2O4)的曲线斜率较小,则图中表示lg v逆-lg c(N2O4)的线是n。
②由①可知,图中表示lg v逆~lg c(N2O4)的线是n,则lg k逆=a,k逆=10a,lg k正=a+2,k正=10a+2,反应的平衡常数K=k正k逆=10a+210a=100,设T ℃时,向刚性容器中充入x mol·L-1 NO2,平衡后测得c(N2O4)为1.0 mol·L-1,列出三段式:
　　　　　　　　　2NO2(g) N2O4(g)
起始/(mol·L-1) x 0
变化/(mol·L-1) 2 1
平衡/(mol·L-1) x-2 1
K=1(x-2)2=100,x=2.1,则平衡时,NO2的浓度为0.1 mol·L-1,v正=k正c2(NO2)=10a+2×0.12=10a。
③T ℃时,向2 L的容器中充入5 mol N2O4气体和1 mol NO2气体,c(N2O4)=5mol2 L=2.5 mol·L-1,c(NO2)=1mol2 L=0.5 mol·L-1,v正=10a+2×0.52=2.5×10a+1,v逆=2.5×10a,v正>v逆。