2021高考化学专题突破训练：专题7-反应速率和平衡.docx

专题7 反应速率和平衡
班级：__________　　姓名：__________　　学号：__________
一、选择题(每小题只有一个正确答案，每小题3分，共45分)
　1.某温度下，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，正反应为放热反应，在带有活塞的密闭容器中达到平衡。下列说法中正确的是(　　)
A．体积不变，升温，正反应速率减小
B．温度、压强均不变，充入HI气体，开头时正反应速率增大
C．温度不变，压缩气体的体积，平衡不移动，颜色加深
D．体积、温度不变，充入氮气后，正反应速率将增大
　2.下列各图是温度(或压强)对反应：2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH＜0的正、逆反应速率的影响，其中正确的是(　　)

　3.COCl2俗名光气，是有毒气体。在确定条件下，可发生的化学反应为：COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)　ΔH＜0，下列有关说法正确的是(　　)
A．在确定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率
B．当反应达平衡时，恒温恒压条件下通入Ar，能提高COCl2的转化率
C．单位时间内生成CO和Cl2的物质的量比为1∶1时，反应达到平衡状态
D．平衡时，其他条件不变，上升温度可使该反应的平衡常数增大
　4.可逆反应：A(g)＋2B(g)2C(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1。现有甲、乙两个容积相等且不变的密闭容器，向甲容器中充入1 mol A和2 mol B，在确定条件下达到平衡时放出的热量为Q1 kJ；在相同条件下向乙容器中充入2 mol C，达到平衡后吸取的热量为Q2 kJ。已知Q1＝9Q2，下列叙述中正确的是(　　)
A．Q1＝Q
B．平衡时甲中C的体积分数比乙中小
C．达到平衡时，甲中A的转化率为90%
D．Q1＋Q2＞Q
　5.在确定温度下，容器中加入CO和H2O(g)各1 mol，发生反应：CO＋H2O(g)CO2＋H2，达到平衡时生成0.7 mol的CO2，若其他条件不变，一开头就加入4 mol H2O(g)，则达到平衡可能生成的CO2是(　　)
A．0.6 mol B．0.95 mol
C．1 mol D．1.5 mol
　6.(2022河北省衡水中学第三次模拟)氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO。下列叙述不正确的是(　　)
A. 若已知上述反应为放热反应，上升温度，其平衡常数减小
B．上述反应中每生成1 mol Si3N4，N2得到12 mol电子
C．在氮化硅的合成反应中，N2是还原剂，SiO2是氧化剂
D．若使压强增大，上述平衡向逆反应方向移动
　7.在2 L的密闭容器中，确定条件下发生化学反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.4 kJ·mol－1。起始反应时NO和CO各为4 mol,10秒钟后达到化学平衡，测得N2为1 mol。下列有关反应速率的说法中，正确的是(　　)
A．反应前5秒钟内，用NO表示的平均反应速率为0.1 mol·L－1·s－1
B．达到平衡后，上升温度，正反应速率将减小，逆反应速率将增大
C．达到平衡后，反应速率的关系有：v正(CO)＝2v逆(N2)
D．保持容器体积不变，往容器中充入1 mol O2，正、逆反应速率都不转变

　8.图中的曲线是表示其他条件确定时，2NO＋O22NO2＋Q(Q>0)反应中NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v正>v逆的点是(　　)
A．a点 B．b点
C．c点 D．d点
　9.在确定条件下，向2 L恒容密闭容器中加入2 mol X、1 mol Y。发生如下反应：2X(g)＋Y3Z(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)。经60 s达平衡，此时Y的物质的量为0.2 mol。下列说法错误的是(　　)
A．用Z表示的化学反应速率为1.2 mol·L－1·min－1
B．若再充入1 mol Z，重新达到平衡时，X的体积分数不变，则Y为气态
C．达平衡后，实际放出的热量为b kJ，则b＝a
D．若Y为气态，则使容器体积变为1 L，Z的物质的量不会增大
10.下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而实行的措施是(　　)

A．①②③ B．②④⑤
C．①③⑤ D．②③④
11.相同温度下，体积均为0.25 L的两个恒容容器中发生可逆反应：X2(g)＋3Y2(g)2XY3(g)　ΔH＝－92.6 kJ·mol－1，试验测得反应在起始、达到平衡时的有关数据如下表所示：
容器
编号

起始时各物质物质的量/mol

X2
Y2
XY3
达平衡时体系
能量的变化

①
1
3
0
放热46.3 kJ
②
0.8
2.4
0.4
Q(Q＞0)
下列叙述不正确的是(　　)
A．容器①、②中反应达平衡时XY3的平衡浓度相同
B．容器①、②中达到平衡时各物质的百分含量相同
C．达平衡时，两个容器中XY3的物质的量浓度均为2 mol·L－1
D．若容器①体积为0.20 L，则达平衡时放出的热量大于46.3 kJ
12. （2022•扬州模拟）下图表示反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0在某一时间段中反应速率与反应过程的曲线关系图。下列说法正确的是(　　)

A．氨气的体积分数最高的一段时间为t5～t6
B．t2～t3和t3～t4时间段氨气的体积分数相等
C．t1时刻转变的条件是降低温度
D．t4～t5时间段平衡向正反应方向移动
13.试验测得某反应在不同pH下产物A的浓度随时间变化的关系如图(其他条件相同)。则下列有关说法正确的是(　　)

A．若增大压强，该反应的反应速率确定增大
B．pH＝6.8时，随着反应的进行反应速率渐渐增大
C．确定pH范围内，溶液中H＋浓度越小，反应速率越快
D．可接受调整pH的方法使反应停止
14.以二氧化钛表面掩盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化为乙酸。在不同温度时，催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。据图分析，下列推断正确的是(　　)

A．250℃之前与250℃之后催化剂的作用相反
B．300℃以后乙酸的生成速率增加的缘由是该反应放热
C．催化剂对速率的影响比温度的影响大
D．温度高于400℃时，Cu2Al2O4不宜作为该反应的催化剂
15.在密闭容器中，反应X2(g)＋2Y2(g)2XY2(g)　ΔH＜0达到甲平衡。在仅转变某一条件后，达到乙平衡，对此过程的分析正确的是(　　)

A．图Ⅰ是加入适当催化剂的变化状况
B．图Ⅱ是扩大容器体积的变化状况
C．图Ⅲ是增大压强的变化状况
D．图Ⅲ是上升温度的变化状况
二、非选择题(本题包括5小题，共55分)
16.(8分)以N2和H2为原料合成氨气：反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式　K＝c2(NH3)/[c(N2)·c3(H2)]　。
(2)下列措施可以提高H2的转化率的是(填选项序号)　bc　。
a．选择适当的催化剂
b．增大压强
c．准时分别生成的NH3
d．上升温度
e．投入更多的H2
(3)在恒定温度下，将1 mol N2和3 mol H2混合后充入一恒压容器中，反应N2＋3H22NH3在t1时刻达到平衡；t2时刻再快速充入确定量NH3，t3时刻重新达平衡至t4。在0→t4时间内混合气中NH3的体积分数(纵坐标)随时间(横坐标)变化的曲线正确的是(　　)

17.(8分)
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室，在确定条件下发生反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，测得在确定的压强下CH4的平衡转化率与温度的关系如下图。

①假设100℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示该反应的平均反应速率为　0.0024 mol/(L·min)　；
②100℃时该反应的平衡常数为　7.2×10－5　，该反应ΔH　＞　0(填“＜”或“＞”)。
(2)在确定温度和压强条件下发生了反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＜0，反应达到平衡时，转变温度(T)和压强(p)，反应混合物CH3OH“物质的量分数”变化状况如图所示，关于温度(T)和压强(p)的关系推断正确的是　C　(填序号)。

A．p3＞p2　T3＞T2 B．p2＞p4　T4＞T2
C．p1＞p3　T1＞T3 D．p1＞p4　T3＞T2
18.(12分)已知
Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)　K1①
Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)　K2②
H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)　K3③
又已知不同温度下，K1、K2值如下：
温度/℃
K1
K2
500
1.00
3.15
700
1.47
2.26
900
2.40
1.60
(1)若500℃时进行反应①，CO2起始浓度为2 mol·L－1,2分钟后建立平衡，则CO2转化率为______，用CO表示的速率为　0.5 mol·L－1·min－1　。
(2)900℃ 进行反应③，其平衡常数K3为　1.50　(求具体数值)，焓变ΔH　＞　0(填“＞”、“＝”或“＜”)，若已知该反应仅在高温时正反应自发，则ΔS　＞　0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
(3)下列图像符合反应②的是　BCD　(填序号)(图中v是速率，φ为混合物中H2的体积百分含量)。

19.(16分)Ⅰ.高炉炼铁中发生的基本反应之一是：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)　ΔH>0。已知1100 ℃时，K＝0.263。
(1)温度上升，重新建立平衡之后，高炉内CO2和CO的体积比值　增大　(填“增大”、“减小”或“不变”)，平衡常数K值　增大　(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)1100 ℃时，测得高炉中c(CO2)＝0.028 mol/L，c(CO)＝0.1 mol/L，此时，化学反应速率v(正)　小于　v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)，缘由是　c(CO2)/c(CO)＝0.028 mol/L÷0.1 mol/L＝0.28＞0.263，反应向逆反应方向进行　。
(3)有人建议把高炉建得更高一些，这样可以降低高炉尾气中CO的含量。你认为合理吗？理由是　不合理，由于当可逆反应达到平衡时，已经达到了反应的最大限度　。
Ⅱ.(1)已知Fe3＋与I－在水溶液中发生如下反应：2I－＋2Fe3＋===2Fe2＋＋I2。该反应正反应速率和I－、Fe3＋的浓度关系为v＝kcm(I－)·cn(Fe3＋)(其中k为常数)。

cm(I－)(mol/L)m
cn(Fe3＋)[(mol/L)n]
v[mol/(L·s)]
a
0.20
0.80
0.032
b
0.60
0.40
0.144
c
0.80
0.20
0.128
I－浓度对反应速率的影响　大于　Fe3＋浓度对反应速率的影响(填“大于”、“小于”或“等于”)；　加入萃取剂萃取I2　等措施可以使上述平衡向右移动。
(2)NO在酸性条件下才具有氧化性；MnO在酸性条件下的氧化性最强。向FeSO4溶液中加入碘水，碘水不褪色，再加入NaHCO3后，碘水褪色的缘由是　加入NaHCO3后，溶液呈碱性，而在碱性条件下，碘水可以氧化Fe2＋　。
20．(11分)为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝a kJ/mol。为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率，t℃时在一等容的密闭容器中，某科研机构用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如表(CO2和N2的起始浓度为0):

时间/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/
×10－4 mol·L－1
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
c(CO)/
×10－3 mol·L－1
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
请回答下列问题：
(1)在上述条件下该反应能自发进行，则a　小于　0(填“大于”或“小于”)。
(2)前2 s内的平均反应速率v(N2)＝　1.88×10－1mol·L－1·s－1　。(只写出计算结果，下同)
(3)t℃时该反应的平衡常数　K＝5000 L·mol－1　。
(4)假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时转变下列条件，能提高NO转化率的是　CD　。
A．选用更有效的催化剂
B．上升反应体系的温度
C．降低反应体系的温度
D．缩小容器的体积

章末检测卷(七)
1．C　解析：上升温度，正反应、逆反应速率都加快；该反应属于气体体积不变的反应，增大压强或压缩体积，平衡不移动，但其中物质的浓度增大，由于I2(g)的存在，颜色加深。留意：温度、压强均不变，充入HI气体，开头时正反应速率不变。
2．C　解析：曲线交点表示达到平衡时的温度或压强，上升温度或增大压强，v(正)、v(逆)均增大。B中v(逆)，D中v(正)、v(逆)均减小，则B、D均错；可逆反应2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH＜0的正反应是一个气体体积增大的放热反应，则上升温度，平衡向逆反应方向移动，v(逆)＞v(正)；增大压强，平衡向逆反应方向移动，故v(逆)＞v(正)。
3．B　解析：催化剂不影响平衡，不能转变反应物的转化率，A错；恒温恒压通入Ar，反应容器的体积必定增大，相当于反应体系的压强减小，平衡正向移动，COCl2的转化率增大，B对；CO和Cl2同为生成物，单位时间内生成CO和Cl2的物质的量比始终为1∶1，不能作为平衡状态的推断依据，C错；该反应的正反应是放热反应，上升温度平衡逆向移动，平衡常数减小，D错。
4．C　解析：甲、乙两容器中反应后达到相同的平衡状态，所以Q1＋Q2＝Q，Q1＝0.9Q2，甲中A的转化率为90%。
5．B　解析：可逆反应不行能进行到底，依据碳元素守恒生成n(CO2)<1 mol，增加H2O(g)浓度时，平衡向右移动，n(CO2)>0.7 mol，只有B项符合。
6．C　解析：正反应放热，则上升温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，A正确；氮元素的化合价从0价降到－3价，得到3个电子，所以反应中每生成1 mol Si3N4，N2得到3×4 mol＝12 mol电子，B正确；C不正确，氮气是氧化剂，碳是还原剂；正反应是体积增大的，因此若使压强增大，上述平衡向逆反应方向移动，D正确，答案选C。
7．C　解析：10 s内，由方程式知，参与反应的NO为2 mol，v(NO)＝＝0.1 mol·L－1·s－1，所以，5 s内的速率不是0.1 mol·L－1·s－1，A项错。上升温度，正、逆反应速率均加快，B项错。由方程式知，v正(CO)＝2v正(N2)，结合C项中的关系，可说明v正(N2)＝v逆(N2)，即为平衡状态，C项正确。充入的O2可以与NO反应，则正反应速率减小，逆反应速率瞬时不变，随后减小，D项错。
8．C　解析： 此题为温度—转化率曲线，由于a点、b点均在平衡线上，表示a点与b点达到平衡状态。c点时，若温度不变，NO的转化率增大，说明反应没达到平衡，且反应向正反应方向进行，即v正>v逆，符合题目要求。
9．C　解析：选项A，反应达平衡时，消耗0.8 mol Y，生成2.4 mol Z，v(Z)＝Δc(Z)/Δt＝1.2 mol·L－1/1 min＝1.2 mol·L－1·min－1。选项B，若再充入1 mol Z，重新达平衡时，X的体积分数不变，说明原平衡与新平衡等效，反应物和生成物的气体计量总数相同，则Y必为气态。选项C，ΔH＝－a kJ/mol，表示2 mol X与1 mol Y完全反应放出a kJ热量，该反应是可逆反应，所以b<a。选项D，因反应前后气体总物质的量不变，所以加压平衡不移动，Z的物质的量不变。
10．B　解析：合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，加压、降温、减小NH3的浓度均有利于平衡向正反应方向移动，②、④正确；将原料气循环利用也可提高原料的转化率，⑤正确。
11．C　解析：由化学方程式推断这两个反应属于等效平衡，即达到平衡时各物质的量全部相同，浓度也相同，因此A、B项正确。当容器体积减小时，平衡向气体物质的量减小的方向即正向移动，因此会连续放出热量，则D项正确。达平衡时，XY3的物质的量浓度为4 mol·L－1, C项错误。
12．B　解析：由于t1～t2，t4～t5平衡均向逆反应方向移动，氨气体积分数最高的是t0～t1，A、D不正确；t2～t3、t3～t4，平衡没有移动，B正确；温度降低，正、逆反应速率均减慢，C不正确。
13．D　解析：没有气体参与的反应，增大压强对反应速率几乎没有影响，A项错；图像中表示反应速率的是曲线的斜率，B项错误；pH越小，H＋浓度越大，反应越快，C项错；pH＝8.8时，反应速率接近于0，D项正确。
14．D　解析：选项A,250℃之后是催化剂的催化效率降低，不是相反，错误。选项B,300℃以后，温度上升，乙酸的生成速率增大，无法推断该反应是不是放热反应，错误。选项C,300℃之后，温度对该反应的反应速率影响大于催化剂，错误。选项D，温度高于400℃时，催化效率几乎为0，不宜作催化剂，正确。
15．D　解析：依据该反应的特点，结合图像得出，Ⅰ由于v正、v逆均增大，且有一段距离，说明为增大压强所致；Ⅱ为加入了适当的催化剂的变化状况，A、B错；Ⅲ为上升温度，反应速率加快，先达到平衡，并且XY2%变小，符合题意，D正确，C错误。
16．(1)K＝c2(NH3)/[c(N2)·c3(H2)]　(2)bc　(3)B
解析：(2)增大压强、准时分别生成的NH3均能使平衡向正反应方向移动，提高H2的转化率，投入更多的H2尽管也可使平衡向正反应方向移动，但转化率是减小的。(3)对于N2＋3H22NH3达到平衡后，再充入确定量NH3，NH3的体积分数增大，在恒温恒压下重新达到平衡与原平衡等效，所以重新平衡后，NH3的体积分数与原平衡时相等，B正确。
17．(1)①0.0024 mol/(L·min)　②7.2×10－5　＞　(2)C
解析：(1)①氢气的速率v(H2)＝3v(CH4)＝3×0.4 mol/(100 L×5 min)＝ 0.0024 mol/(L·min)；②平衡时CH4的浓度为6.0×10－3 mol/L，则H2O、CO、H2的平衡浓度为1.6×10－2 mol/L、4.0×10－3 mol/L、1.2×10－2 mol/L，代入平衡常数表达式可计算出结果；依图可知上升温度，甲烷的转化率增大，即向正方向移动，故正反应为吸热反应。
(2)可逆反应是放热且分子数减小的反应，接受定一议二的方法：温度相同时，增大压强向正反应方向移动，甲醇的质量分数越大，结合图示有p1＞p2＞p3＞p4；压强相同时，上升温度向逆反应方向移动，甲醇的质量分数越小，结合图示有T1＞T2＞T3＞T4。
18．(1)50%　0.5 mol·L－1·min－1　(2)1.50　＞　＞　(3)BCD
解析：(1)设CO2的转化率为x，则
　　　　　Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，
始(mol·L－1)　　　2　　　　　　　　　0
转(mol·L－1)　　　2x　　　　　　　　2x
平(mol·L－1)　　　2－2x　　　　　 　2x
K＝＝1，则x＝0.5＝50%，
v(CO2)＝1 mol·L－1/2 min＝0.5 mol·L－1·min－1。
(2)反应③＝反应①－反应②，则反应③的化学平衡常数表达式为：K3＝＝＝＝1.50。依据表中数值可知温度上升K1增大，K2减小，所以K3增大，则ΔH＞0。吸热的熵增加反应在高温下能自发进行。
(3)上升温度K2减小，说明升温平衡逆向移动，反应②是放热反应。升温平衡逆向移动，v逆大于v正，H2的体积分数减小，A项错误，B项正确；温度越高，反应速率越快，则T2＞T1，C项正确；铁为固体，其含量不影响平衡转化率和反应速率，D项正确。
19．Ⅰ.(1)增大　增大　(2)小于　c(CO2)/c(CO)＝0.028 mol/L÷0.1 mol/L＝0.28＞0.263，反应向逆反应方向进行　(3)不合理，由于当可逆反应达到平衡时，已经达到了反应的最大限度　Ⅱ.(1)大于　加入萃取剂萃取I2　(2)加入NaHCO3后，溶液呈碱性，而在碱性条件下，碘水可以氧化Fe2＋
解析：Ⅰ.(1)FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)为吸热反应，上升温度平衡向正反应方向移动，所以CO2和CO的体积比值和平衡常数K值都会增大。(2)CO2和CO浓度的比值大于K，则表明白还未建立平衡且反应正在向逆反应方向进行。
Ⅱ.(1)分析表中的数据，特殊是a与c两组数据，就可以知道哪种离子浓度对反应的影响大；将碘分别或增大I－、Fe3＋的浓度都可以使平衡向右移动。(2)读懂题目中的信息，介质能影响物质氧化性或还原性的强弱。
20．(1)小于　(2)1.88×10－1mol·L－1·s－1　(3)K＝5000 L·mol－1　(4)CD
解析：(1)正反应是熵减小的反应，但又能自发进行，故正反应是焓减小的放热反应。(2)v (N2) ＝v(NO)＝×＝1.88×10－4 mol·L－1·s－1。(3)反应至4 s达平衡，此时c(N2)＝Δc(NO)＝4.50×10－4 mol·L－1，c(CO2)＝Δc(NO)＝9.00×10－4 mol·L－1，故化学平衡常数为：K＝＝＝5000 L·mol－1。(4)降低反应体系的温度、缩小容器的体积均能使可逆反应向正方向移动，增大NO的转化率。