2022届高三化学二轮复习练习：专题突破练八　化学反应速率与化学平衡 WORD版含解析.docx

1、专题突破练八化学反应速率与化学平衡一、选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.(2021广东梅州3月质检)一定温度下,在一个容积为2 L的密闭容器中发生反应:2N2O3(g)+3C(s)2N2(g)+3CO2(g)H0,若010 s内消耗了2 mol C,下列说法正确的是()A.010 s内用C表示的平均反应速率为v(C)=0.1 molL-1s-1B.当v正(N2O3)=v逆(CO2)时,反应达到平衡状态C.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢D.该反应达平衡后,减小反应体系的体积,平衡向逆反应方向移动2.(2021陕西宝鸡二模

2、)合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1,如图所示为相同温度下,在等量的不同催化剂作用下,某浓度氨气分解时对应生成氢气的初始速率,下列说法正确的是()A.Fe作催化剂时,氨气分解反应活化能最小B.氨气分解达到平衡时,单位时间内NN键断裂数目和NH键形成数目相同C.低压有利于提高N2和H2产率D.高温有利于提高工业合成氨产率3.(2021河南沈丘一中质检)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0是工业上合成硫酸过程中的一步反应,下列关于该反应的说法正确的是()A.反应物的总能量高于生成物的总能量B.催化剂可以降低硫氧键键能C.加压有利于

3、SO3生成,所以工业上压强越高越好D.升高温度可以增大正反应速率,降低逆反应速率4.(2021湖南常德3月一模)人体内的血红蛋白(Hb)可与O2结合,更易与CO结合使人体中毒,涉及原理如下:Hb(aq)+O2(g)HbO2(aq)H10Hb(aq)+CO(g)HbCO(aq)H20HbO2(aq)+CO(g)HbCO(aq)+O2(g)H30下列说法错误的是()A.H1H2B.反应、在一定温度下均能自发进行C.刚从平原到高原时,人体血液中c(HbO2)将降低,使人体因缺氧而不适D.将CO中毒的人转至高压氧仓中治疗,反应平衡逆向移动而缓解症状5.(2021江苏扬州二模)燃煤电厂锅炉尾气中含有氮氧

4、化物(主要成分是NO),可通过主反应4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)H=-1 627.7 kJmol-1除去NO。温度高于300 时会发生副反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)H=-904.74 kJmol-1。在恒压、反应物起始物质的量之比一定的条件下,反应相同时间,NO的转化率在不同催化剂作用下随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法一定正确的是()A.升高温度、增大压强均可提高主反应中NO的平衡转化率B.N2(g)+O2(g)2NO(g)H=-180.74 kJmol-1C.图中X点所示条件下,反应时间足够长,NO的转化率能达到

5、Y点的值D.图中Z点到W点NO的转化率降低的原因是主反应的平衡逆向移动6.(2021浙江平湖4月检测)环戊二烯()是重要的有机化工原料,其容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度(初始浓度为1.5 molL-1)与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是()A.a点的反应速率大于c点的反应速率B.a点的逆反应速率小于b点的逆反应速率C.b点时二聚体的浓度为0.9 molL-1D.达到平衡后,升高温度,体系中环戊二烯的百分含量将增加7.(2021重庆西南大学附中调研)在3个初始温度均为T 的密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H3.2C.平

6、衡时v正(SO2):v()v()D.若起始时向容器中充入1.0 mol SO2(g)、0.20 mol O2(g)和4.0 mol SO3(g),则反应将向正反应方向进行8.(2021湖北武汉武昌质检)用活性-Al2O3作催化剂研究COS的水解反应COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g)H0。在某温度下的恒容密闭容器中改变投料比得到的COS平衡转化率如图甲所示。其他条件完全相同时,只改变反应温度测得的水解转化率如图乙所示:下列说法正确的是()A.不断提高投料比会导致H2S平衡时的体积分数不断提高B.由于水解反应是吸热过程,所以升高温度会促使COS水解更加彻底C.P点对应的平衡常数大

7、于N点对应的平衡常数D.当温度升高到一定值后,可能是由于催化剂活性降低,反应速率变慢导致COS(g)的水解转化率降低9.(2021广东汕头金山中学质检)I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)(aq),某I2、KI混合溶液中,的物质的量浓度c()与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是()A.温度为T1时,向该平衡体系中加入KI固体,平衡正向移动B.I2(aq)+I-(aq)(aq)的Hv逆D.状态a与状态b相比,状态b时I2的转化率更高10.(2021湖北八市一模)利用CO生产甲醇的反应为2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)。在密闭容器中

8、按物质的量之比为21充入H2和CO,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。已知:v正=k正x(CO)x2(H2),v逆=k逆x(CH3OH),其中v正、v逆为正、逆反应速率,k正、k逆为速率常数,x为各组分的体积分数。Kp为以分压表示的平衡常数,气体分压=气体总压体积分数下列相关说法错误的是()A.该反应的H0B.混合气体的密度:d点=b点C.c点未达到平衡状态且v(正)v(逆)D.使用催化剂b、d两点将上移12.(2021湖北枝江质检)在、容积不等的恒容密闭容器中,均充入0.1 mol CO和0.2 mol H2,在催化剂的作用下发生反应:CO(g)+2H

9、2(g)CH3OH(g)。测得三个容器中平衡混合物中CH3OH的体积分数随温度的变化如图所示:下列说法正确的是()A.该反应的正反应为吸热反应B.三个容器容积:C.在P点,CO转化率为75%D.在P点,向容器中再充入CO、H2及CH3OH各0.025 mol,此时v正(CO)”“”“”或“=”);C点的平衡常数K=。17.(14分)(2021湖南永州重点中学联考)丙烯是合成材料的重要原料,丙烷脱氢制取丙烯是目前常用方法之一。丙烷脱氢制丙烯的主要反应如下:直接裂解:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)H=+124 kJmol-1氧气氧化脱氢:2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H

10、2O(g)H=-235 kJmol-1回答下列问题:(1)目前直接裂解是丙烷脱氢制取丙烯的常用方法。直接裂解时,下列条件有利于提高C3H8平衡转化率的是(填标号)。 A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压(2)“氧气氧化脱氢”相比于“直接裂解”的优点是(列举1点)。(3)一定压强下,向一恒容密闭容器中充入1 mol C3H8和1 mol CO2,平衡时各物质的物质的量与温度的关系如图所示;在500800 K之间,主要发生的反应为;823 K以上主要发生的反应为。一定压强下,向一密闭容器中充入一定量的C3H8和CO2发生反应:CO2(g)+C3H8(g)C3H6(g)+CO(g)+H2

11、O(g)H。C3H8的平衡转化率在不同投料比m=下与温度的关系如图所示:H(填“”)0;投料比从小到大的顺序为。(4)丙烷分别在0.1 MPa和p2 MPa直接裂解,反应达到平衡时,丙烷和丙烯的物质的量分数随温度的变化关系如图所示:压强p2(填“”)0.1;D为(填化学式);a点温度下裂解反应的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。18.(15分)(2021湖南永州三模)合成气是一种重要的化工原料气,可以合成甲醇、甲酸甲酯、二甲醚等化工产品。甲烷、二氧化碳自热重整制合成气的主要反应有:.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)H1=-820.6 k

12、Jmol-1.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H2=+247.3 kJmol-1.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H3=+206.1 kJmol-1.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H4回答下列问题:(1)反应的H4= kJmol-1。(2)一定条件下,向体积为V L的恒容密闭容器中通入2 mol CH4(g)、1 mol CO2(g)、1 mol H2O(g)和适量O2(g)发生上述反应,达到平衡时,容器中CH4(g)为a mol,CO2(g)为b mol,H2O(g)为c mol,此时CO(g)的浓度为 molL-1(用含a、b、c、V

13、的代数式表示,下同),反应的平衡常数为。(3)不同温度下,向体积为V L的含少量O2的密闭容器按照n(CO2)n(CH4)=11投料,实验测得平衡时n(H2)n(CO)随温度的变化关系如图1所示:压强p1、p2、p3由大到小的顺序为,判断的依据是。压强为p2时,随着温度升高,n(H2)n(CO)先增大后减小。解释温度Tm前后,随着温度升高n(H2)n(CO)变化的原因分别是。根据图1、图2,为提高CO的选择性可采取的措施为。A.提高n(O2)n(CH4)比例B.降低n(CO2)n(CH4)比例C.高温、高压D.低温、低压专题突破练八化学反应速率与化学平衡1.D解析:C为固体,不能用浓度的变化表

14、示C的反应速率,A错误;当v正(N2O3)=v逆(CO2)时,反应达到平衡状态,B错误;升高温度可以提高活化分子百分数,正、逆反应速率均增大,C错误;减小反应体系的体积,即增大压强,该反应为气体体积增大的反应,增大压强平衡逆向移动,D正确。2.C解析:氨气分解反应活化能最大的即反应速率最慢,Ru作催化剂时,氨气分解反应活化能最小,A项错误;氨气分解达到平衡时,单位时间内NN键断裂数目和NH键断裂数目之比为16,B项错误;降低压强,反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)正向移动,有利于提高N2和H2产率,C项正确;高温使反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)平衡逆向移动,不利于平衡向生成

15、氨的方向移动,不利于提高合成氨的产率,选择高温主要是为了提高反应速率,D项错误。3.A解析:该反应H0,是放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,A正确;催化剂降低的是反应的活化能,不会影响到硫氧键的键能,B错误;压强太高,会对设备造成破坏,且成本也高,所以压强并不是越高越好,C错误;温度升高,活化分子的百分数增大,正、逆反应速率都增大,D错误。4.A解析:根据盖斯定律,反应可由反应减反应所得,H3=H2-H10,则H2H1,A项错误;反应与反应均是熵减反应,由H-TST1,而a点环戊二烯浓度比c点的大,故a点的反应速率与c点的反应速率大小不能确定,A错误;a、b两点温度相同,环戊二烯的浓

16、度a点大于b点,a点的逆反应速率小于b点的逆反应速率,故B正确;b点时环戊二烯的浓度减小0.9 molL-1,二聚体的浓度为0.45 molL-1,故C错误;T2温度更高,但环戊二烯的百分含量更低,说明达到平衡后,升高温度,体系中环戊二烯的百分含量将降低,故D错误。7.D解析:容器中平衡时SO3的物质的量为1.6 mol,起始时SO3的物质的量为0 mol,即转化生成了1.6 mol SO3,SO3与SO2化学计量数相同,即SO2转化了1.6 mol,因起始时SO2的物质的量为2 mol,故SO2的转化率()=100%=80%,A正确;对于中反应,开始时n(SO2)=2 mol,n(O2)=1

17、 mol,平衡时n(SO3)=1.6 mol,若容器反应是在恒温恒容下进行,其等效于开始状态n(SO2)=4 mol,n(O2)=2 mol,物质的量是的两倍,容器的容积也是的两倍,则二者为等效平衡,那么平衡时SO3的物质的量是3.2 mol,但由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,反应是在恒温恒压条件下进行的,反应从正反应方向开始,反应的发生使气体的压强减小,为维持压强不变,相当于在平衡的基础上缩小容器的容积而增大压强,增大压强化学平衡正向移动,因此反应中达到平衡时SO3的物质的量比3.2 mol要多,即b3.2,B正确;为绝热容器,随着反应的进行容器内气体的温度升高,温度升高反应速率加快

18、,则平衡时的正反应速率v正(SO2):v()10时,COS转化率几乎不变,即H2S的体积分数会降低,故A错误;该反应H0,为放热反应,故B错误;图甲为一定温度下测得的反应数据,平衡常数与温度有关,所以P、N两点平衡常数相等,故C错误;从图乙中可以看出,升高到某温度后,COS的转化率开始下降,其原因可能是由于催化剂活性降低,反应速率变慢导致COS(g)的水解转化率降低,故D正确。9.D解析:温度为T1时,加入KI固体,I-浓度增大,平衡向正反应方向移动,故A正确;由图像曲线的变化趋势可知,当温度升高时,的物质的量浓度减小,说明该反应的正反应为放热反应,反应I2(aq)+I-(aq)(aq)的Hv

19、逆,故C正确;状态a与状态b均为平衡状态,状态b的的物质的量浓度明显小于状态a的的物质的量浓度,说明由状态a转化为状态b时,升高温度平衡逆向移动,则I2的转化率降低,故D错误。10.C解析:从图像上可以看出温度越高,甲醇的体积分数越小,说明升温平衡逆向移动,该反应的H0,A项正确;B点与C点温度相同,平衡常数相同,B项正确;速率常数只与温度有关,温度不变,k正、k逆都不变,k正-k逆的值也不变,C项错误;C点时,甲醇的体积分数是50%,则设初始时充入H2和CO的物质的量分别为2 mol、1 mol,反应生成CH3OH的物质的量为x mol,列三段式:2H2+COCH3OH初始物质的量/mol2

20、10转化物质的量/mol2xxx平衡物质的量/mol2-2x1-xx平衡时甲醇的体积分数为=50%,x=0.75,平衡常数Kp=,D项正确。11.BC解析:升高温度NO的转化率减小,即平衡逆向移动,所以正反应为放热反应,H,说明中的压强最大,则体积最小,故体积大小为,B错误;P点甲醇的体积分数为50%,设CO转化的物质的量为x mol,则氢气转化的物质的量为2x mol,生成甲醇的物质的量为x mol,50%=得到x=0.075,所以CO的转化率为100%=75%,C正确;设容器体积为V,P点平衡的时候,CH3OH的物质的量为0.075 mol,浓度为 molL-1,CO的物质的量为0.025

21、 mol,浓度为 molL-1,H2的物质的量为0.05 mol,浓度为 molL-1,K=3104V2,再充入CO、H2及CH3OH各0.025 mol,同样的方法计算得到Qc=2104V2,Qcv逆(CO),D错误。13.BC解析:根据图2可知,不同温度下脱硝的产物为N2,脱硫的产物可能有S2、COS等多种物质,A正确;根据图2可知,1 2001 400 K,随温度升高,SO2含量升高,B错误;由图示可知,NOx比SO2更易被CO还原,C错误;由图2可知,温度低于1 000 K时COS含量降低,S2、CO含量升高,体系中可能发生反应:2COSS2+2CO;温度高于1 000 K时CO2、S

22、2含量降低,CO、SO2含量升高,体系中可能发生反应:4CO2+S24CO+2SO2,D正确。14.B解析:由图像可知,Fe2+的氧化率随时间延长而逐渐增大,故A正确;由和可知,当温度相同pH不同时,pH越大,Fe2+的氧化速率越小,故B错误;由和可知,当pH相同温度不同时,温度越高Fe2+的氧化速率越大,故C正确;在酸性条件下,Fe2+和氧气、氢离子反应生成Fe3+和H2O,反应的离子方程式为4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O,故D正确。15.答案: (1)-56(2)0.005 molL-1s-10.3Q0.56(3)H2+N2ON2+H2O不利于降低溶液中的含氮量解析:(1)由图可

23、知,2 mol NO完全反应被氧化为二氧化氮放出热量180 kJ-68 kJ=112 kJ,则1 mol NO氧化为NO2放出的热量为56 kJ,该反应的焓变H=-56 kJmol-1。(2)040 s内,v(NO2)= molL-1s-1=0.005 molL-1s-1。根据表中数据可知,达到平衡时NO2的平衡浓度为0.3 molL-1,则反应生成NO2物质的量为0.3 molL-12 L=0.6 mol,根据热化学方程式可知,生成2 mol NO2吸收Q kJ的热量,则达平衡时,反应体系吸收的热量为0.6 mol=0.3Q kJ。根据题中数据有:N2O4(g)2NO2(g)起始/(molL

24、-1)0.20反应/(molL-1)0.150.3平衡/(molL-1)0.050.3该温度下反应N2O4(g)2NO2(g)的化学平衡常数K=1.8,则反应2NO2(g)N2O4(g)的化学平衡常数K=0.56。(3)由工作示意图可知,Ir表面上H2和N2O反应生成N2和H2O,反应的方程式为H2+N2ON2+H2O。由图可知,在Pt颗粒表面,N转化为铵根,若导电基体上的Pt颗粒增多,造成的后果是N更多转化为铵根存在溶液中,不利于降低溶液中含氮量。16.答案: (1)-90.2(2)ABDCD不变48解析:(1)已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H=-49.0 k

25、Jmol-1;2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=-566 kJmol-1;2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H=-483.6 kJmol-1;2+-得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),故H=-49.02+(-566)-(-483.6) kJmol-1=-90.2 kJmol-1。(2)由于恒容时,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是一个气体分子数减小的反应,所以甲醇的体积分数保持不变,可以说明反应达到平衡状态,A项正确;由于恒容时,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是一个气体分子数减小的反应,所以容器内的总压强保持不变,可以说明反应达到平衡状态,B项正确

26、;由于混合气体质量不变,容器容积不变,所以混合气体密度保持不变,不能说明反应达到平衡状态,C项错误;由于反应前后气体分子数不相等,质量相等,所以混合气体的平均摩尔质量保持不变,可以说明反应达到平衡,D项正确。达平衡时,保持温度不变,容器体积扩大一倍,各组分浓度均减小,分压也减小,平衡向逆反应方向移动,A项错误;达平衡时,所有组分浓度均减小,B项错误;平衡常数只与温度有关,C项正确;平衡向左移动,CO物质的量增大,D项正确。恒容时充入惰性气体,各组分分压并未改变,因此CO、CH3OH的浓度之比将不变;从BD,甲醇的体积分数减小,说明要达到D点平衡向左移动,所以p3p1;从ED,甲醇体积分数减小,

27、说明要达到D点平衡,逆反应速率比正反应速率大,故v(正)m3m2m1(4)0;相同温度下,当C3H8的量不变时,增大CO2的量平衡正向移动,C3H8的平衡转化率增大,所以m越大,C3H8的平衡转化率越大,则m3m2m1。(4)丙烷直接裂解反应为气体分子数增多的反应,增大压强平衡逆向移动,C3H8增多,所以p2p2p1反应、是气体分子数目增大的反应,减小压强平衡正向移动,n(H2)增加的程度大于n(CO)升高温度平衡、均正向移动,TTm后,对反应的促进作用更大,n(CO)增加的更多AC解析:(1)根据盖斯定律,反应=-,则H4=H2-H3=+247.3 kJmol-1-206.1 kJmol-1

28、=+41.2 kJmol-1。(2)通入2 mol CH4(g)、1 mol CO2(g)、1 mol H2O(g)和适量O2(g),达到平衡时,容器中CH4(g)为a mol,CO2(g)为b mol,H2O(g)为c mol,设H2(g)的物质的量为x mol,CO(g)的物质的量为y mol,由C、H原子守恒可得:,解得x=5-2a-c,y=3-a-b,即n(H2)=(5-2a-c) mol,n(CO)=(3-a-b) mol,此时c(CO)= molL-1;对于反应平衡时:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡时/molb5-2a-c3-a-bc则该反应的平衡常数K=。(

29、3)由反应可知,反应、是气体分子数目增大的反应,减小压强平衡正向移动,n(H2)增加的程度大于n(CO),则压强p1、p2、p3由大到小的顺序为p3p2p1。由图1可知,压强为p2时,随着温度升高,n(H2)n(CO)先增大后减小,原因是反应、均为吸热反应,升高温度平衡、均正向移动,TTm后,升高温度对反应的促进作用更大,n(CO)增加的更多。根据图2,提高n(O2)n(CH4)比例,可提高CO的选择性,故A符合题意;根据图2,降低n(CO2)n(CH4)比例,不能提高CO的选择性,故B不符合题意;根据图1,升高温度、增大压强时n(H2)n(CO)减小,即CO的选择性提高,故C符合题意;根据C项分析,低温、低压时CO的选择性降低,故D不符合题意。