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推荐学习高考化学深化复习+命题热点提分专题化学反应速率和化学平衡

 

 

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专题10化学反应速率和化学平衡

1.下列说法正确的是(  )

A.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的

B.焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的

C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据

D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂可以改变化学反应进行的方向

【答案】:

B

2.下列有关颜色的变化不能用勒夏特列原理解释的是(  )

A.平衡状态的H2、I2、HI混合气体体积压缩时颜色变深

B.平衡状态的NO2和N2O4混合气体体积压缩时颜色先变深后变浅

C.平衡状态的NO2、CO、NO、CO2混合气体升温时颜色变深

D.向Fe(SCN)3溶液中滴加几滴浓KSCN溶液后颜色变深

【解析】:

对反应H2(g)+I2(g)2HI(g)而言,压强不能改变其平衡状态,故A项不能用勒夏特列原理解释。

【答案】:

A

3.燃煤造成的污染是大气污染的主要原因,利用下列反应可减少燃煤污染:

SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l) ΔH<0

下列有关该反应的判断正确的是()

A.使用催化剂改变了反应途径,但ΔH没变

B.升高温度,反应速率加快,反应放出的热量增多

C.反应物的化学计量数之和等于生成物的化学计量数之和,故压强对转化率无影响

D.在容积固定的容器中进行反应时,若混合气体的密度不再改变,则该反应不一定达到平衡状态

【解析】:

升高温度,反应速率加快,但该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,反应放出的热量减少,B项错误;生成物S为液体,C项错误;该反应在反应前后气体质量不相等,因此混合气体的密度不再改变时,该反应一定达到平衡状态,D项错误。

【答案】:

A

4.大量燃烧化石燃料产生的CO2被视为全球变暖的“元凶”,但在催化剂作用下,用CO2和H2可制备用途广泛的甲醇。

已知下列三个热化学方程式:

①H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)ΔH1

②2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH2

③3H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CH3OH(g) ΔH3

三个反应的平衡常数分别为K1、K2、K3,这些平衡常数与温度的关系如表所示:

平衡常数

温度/℃

K1

K2

K3

500

1.00

2.50

800

2.50

0.15

下列说法正确的是(  )

A.反应②为吸热反应 ﻩB.K3(500℃)=3.50

C.K3(800 ℃)=2.35 D.ΔH3=ΔH1+ΔH2

【答案】:

D

5.FeCl3溶液与KSCN溶液混合时存在平衡:

Fe3+(aq)+SCN-(aq)Fe(SCN)2+(aq)。

已知某一条件下,反应达到平衡时,Fe(SCN)2+的物质的量浓度与温度的关系如图所示,下列说法正确的是( )

A.该反应为吸热反应

B.T1、T2时反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2

C.反应处于D时,一定有v正大于v逆

D.A点的c(Fe3+)比B点的c(Fe3+)大

【解析】:

由图知温度升高,产物的物质的量浓度减小,则化学平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应,A项错误;温度T1<T2,正反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,K值减小,B项正确;若保持温度为T3不变,D点产物的浓度大于平衡浓度(C点产物浓度),此时反应逆向进行,v正<v逆,C项错误;A点的温度T1小于B点的温度T2,温度低时,反应物Fe3+的转化率大,剩余c(Fe3+)小,D项错误。

【答案】:

6.下面是工业生产硫酸的一个重要反应:

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

ΔH=-198kJ·mol-1

如图是在t1达到平衡一段时间后,t2时重新改变条件,在t3时重新达到平衡的图像:

t2时改变的条件(假设只改变一个条件,其他条件不变)是()

A.压缩混合气体,增大压强

B.升高反应体系温度

C.使用新型催化剂

D.加入SO2

【答案】:

D

7.在一密闭容器中有反应:

aX(g)+bY(s)nW(g)ΔH=QkJ·mol-1。

某化学兴趣小组的同学根据此反应在不同条件下的实验数据,做出了如下曲线图:

其中,w(W)表示W在气体混合物中的百分含量,t表示反应时间。

其他条件不变时,下列分析正确的是( )

A.图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响,且p2>p1,a

B.图Ⅱ可能是在同温同压下催化剂对反应的影响,且2使用的催化剂效果好

C.图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响,且p1>p2,n=a+b

D.图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响,且T1>T2,Q<0

【解析】:

反应中Y是固体,如果图Ⅰ表示压强的影响,2线用的时间短,说明速率快,压强大,p2>p1,增大压强,w(W)减小,说明平衡向逆反应方向移动,增大压强时平衡向气体分子数减小的方向进行,故aT2,升高温度,w(W)增大,平衡向正反应方向移动,也就是向吸热反应方向移动,Q>0,D错误。

【答案】:

A

8.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:

C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。

已知:

气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。

下列说法正确的是( )

A.550℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动

B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%

C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动

D.925℃时,用平衡分压、代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总

【答案】:

9.在温度、容积相同的三个密闭容器中发生反应:

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:

容器

反应物投入量

1 mol N2、3molH2

2 mol NH3

4molNH3

NH3的浓度/(mol·L-1)

c1

c2

c3

反应的能量变化

放出akJ

吸收bkJ

吸收ckJ

体系压强

p1

p2

p3

反应物转化率

α1

α2

α3

下列说法正确的是()

A.2c1>c3  ﻩB.a+b=92.4

C.2p1<p3 D.α1+α3=1

【解析】:

丙容器中平衡建立过程可以看成两个甲容器平衡后再放入同一个容器中,若平衡不移动,则有2c1=c3,但是放入同一个容器中后,平衡正向移动,导致2c1<c3,A错误;甲、乙两容器中分别从两个方向开始反应,达到平衡时,应该有a+b=92.4,B正确;恒温恒容条件下,压强之比等于总物质的量之比,丙容器的情况可以理解为两个甲容器分别达到平衡后再充入一个容器中,若平衡不移动,则2p1=p3,但是随着压

强的增大,平衡正向移动,导致总物质的量减少,所以有2p1>p3,C错误;在反应容器甲中,反应物是氮气和氢气,在反应容器乙中,反应物是氨气,达到平衡时有α1+α2=1,丙容器中反应物的量是乙容器中的2倍,丙容器中压强大于乙容器中压强,丙容器中平衡相对于乙容器中,平衡正向移动,故α2>α3,因此有α1+α3<1,D错误。

【答案】:

B

10.一定条件下存在反应:

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH>0。

向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量C(s)和H2O(g),各容器中温度、反应物的起始量如表,反应过程中CO的物质的量浓度随时间变化如图所示。

容器

容积

0.5L

0.5L

温度

T1℃

T2 ℃

T1℃

起始量

2 molC

1 molH2O

1molCO

1 molH2

4molC

2 mol H2O

下列说法正确的是(  )

A.甲容器中,反应在前15min的平均速率v(H2)=0.2mol·L-1·min-1

B.丙容器的体积V<0.5L

C.当温度为T1℃时,反应的平衡常数K=2.25

D.乙容器中,若平衡时n(H2O)=0.4mol,则T1<T2

【答案】:

B

11.下列说法正确的是(  )

A.催化剂不影响反应活化能,但能增大单位体积内活化分子百分数,从而增大反应速率

B.化学反应速率为0.8mol/(L·s)是指1s时某物质的浓度为0.8mol/L

C.根据化学反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢

D.对于化学反应来说,反应速率越大,反应现象越明显

【解析】 A项,催化剂可以降低反应所需的活化能,增大活化分子的百分数,从而增大反应速率,错误;B项,0.8mol/(L·s)是指1s内该

物质的浓度变化量为0.8mol/L,错误;D项,反应速率与反应现象之间无必然联系,如酸碱中和反应的速率很快,但却观察不到什么现象,错误。

【答案】C

12.向某密闭容器中充入1mol X与2 molY发生反应:

X(g)+2Y(g)

aZ(g)ΔH<0,达到平衡后,改

变某一条件(温度或容器体积),X的平衡转化率的变化如图所示。

下列说法中正确的是()

A.a=2

B.T2>T1

C.A点的反应速率:

v正(X)=

v逆(Z)

D.用Y表示A、B两点的反应速率:

v(A)>v(B)

【解析】改变压强,X的平衡转化率不变,说明反应前后气体化学计量数之和相等,所以a=3,此反应为放热反应,升高温度,X的平衡转化率减小,故T1>T2,所以v(B)>v(A)。

【答案】C

13.在一恒容的密闭容器中充入0.1mol·L-1CO2、0.1mol· L-1CH4,在一定条件下发生反应:

CH4(g)+CO2(g)

2CO(g)+2H2(g),测得CH4平衡时转化率与温度、压强关系如图,下列有关说法不正确的是(  )

A.上述反应的ΔH<0

B.压强:

p4>p3>p2>p1

C.1 100℃时该反应的平衡常数为1.64

D.压强为p4时,在y点:

v正>v逆

正确。

【答案】A

14.在一定温度下,将H2和N2两种气体按不同比例通入相同的恒容密闭容器中,发生反应:

3H2+N2

2NH3。

起始时H2和N2的物质的量之和相等,平衡后分别测出H2、N2的转化率。

能正确表示H2、N2的转化率与起始时

的关系图是(  )

【解析】 反应物按化学计量数之比投料时,达到平衡时转化率相等,增加一种反应物的物质的量,该反应物的转化率减小,其他反应物的转化率增大。

【答案】A

15.高温下,某反应达平衡,平衡常数K=

恒容时,温度升高,H2浓度减小。

下列说法正确的是()

A.该反应的焓变为正值

B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小

C.升高温度,逆反应速率减小

D.该反应的化学方程式为CO+H2O

CO2+H2

【答案】 A

16.Fenton试剂常用于氧化降解有机污染物X。

在一定条件下,反应初始时c(X)=2.0×10-3mol·L-1,反应10min进行测定,得图1和图2。

下列说法不正确的是(  )

A.50 ℃,pH在3~6时,X降解率随pH增大而减小

B.pH=2,温度在40~80 ℃时,X降解率随温度升高而增大

C.无需再进行后续实验,就可以判断最佳反应条件是:

pH=3、温度为80℃

D.pH=2,温度为50℃时,10min内X的平均降解速率v(X)=1.44×10-4mol·L-1·min-1

【答案】 C

17.已知甲为恒压容器、乙为恒容容器。

相同条件下充入等物质的量的NO2气体,且起始时体积相同。

发生反应:

2NO2(g)

N2O4(g) ΔH<0。

一段时间后相继达到平衡状态。

下列说法中正确的是( )

A.平衡时NO2体积分数:

甲<乙

B.达到平衡所需时间,甲与乙相等

C.该反应的平衡常数表达式K=c(N2O4)/c(NO2)

D.若两容器内气体的压强保持不变,均说明反应已达到平衡状态

【解析】A项,甲、乙两体积相同的容器,相同条件下充入等物质的量的NO2气体,反应发生时,气体物质的量减小,乙相当于减小压强,平衡向左移动,平衡时NO2体积分数,甲<乙,正确;B项,由A知,乙容器相当于减小压强,化学反应速率减小,达到平衡所需时间,甲<乙,错误;C项,该反应的平衡常数表达式应为K=c(N2O4)/c2(NO2),错误;D项,甲为恒压容器,压强不能作为平衡状态的标志,乙容器压强不变,说明反应达到平衡,错误。

【答案】 A

18.下列四图中,曲线变化情况与所给反应(a、b、c、d均大于0)相对应的是()

【答案】C

19.t ℃时,在体积不变的密闭容器中发生反应:

X(g)+3Y(g)

2Z(g),各组分在不同时刻的浓度如下表:

物质

X

Z

初始浓度/(mol·L-1)

0.1

0.2

2min末浓度/(mol·L-1)

0.08

a

b

平衡浓度/(mol·L-1)

0.05

0.05

0.1

下列说法正确的是()

A.平衡时,X的转化率为20%

B.t ℃时,该反应的平衡常数为40

C.增大平衡后的体系压强,v(正)增大,v(逆)减小,平衡向正反应方向移动

D.前2 min内,用Y的变化量表示的平均反应速率v(Y)=0.03mol·(L·min)-1

【答案】D

20.一定条件下,向某密闭容器中加入一定量的N2和H2发生可逆反应N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1,测得0~10s内,c(H2)减小了0.75mol·L-1,下列说法正确的是( )

A.10~15s内c(NH3)增加量等于0.25mol·L-1

B.10s内氨气

的平均反应速率为0.025 mol·L-1·s-1

C.达平衡后,分离出少量NH3,v(正)增大

D.该反应的逆反应的活化能不小于92.2kJ·mol-1

【解析】 10~15 s内与0~10 s内的反应速率不同,故A项错误,0~10s,c(H2)减小了0.75mol·L-1,根据反应的方程式可知,氨气浓度增加了0.5mol·L-1,10s内氨气的反应速率是0.5mol·L-1÷10s=0.05mol·L-1·s-1,选项B不正确;降低生成物浓度,反应速率降低,选项C不正确;由于正反应的ΔH=-92.2 kJ·mol-1,所以逆反应的活化能不小于92.2kJ·mol-1,选项D正确。

【答案】D

21、反应4CO(g)+2NO2(g) 

N2(g)+4CO2(g)开始进行时CO浓度为4 mol·L-1,N2浓度为0。

2min后测得N2的浓度为0.6mol·L-1,则此段时间内,下列反应速率表示正确的是(  )

A.v(CO)=1.2mol·(L·s)-1

B.v(NO2)=0.3 mol·(L·min)-1

C.v(N2)=0.6mol·(L·min)-1

D.v(CO2)=1.2mol·(L·min)-1

【解析】 由题意知N2的反应速率为=0.3mol·(L·min)-1,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,可得D选项正确。

要注意的A项中的单位是mol·(L·s)-1,故不正确。

【答案】 D

22、在容积不变的密闭容器中进行反应:

2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)ΔH<0。

下列各图表示当其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,其中分析正确的是(  )

A.图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响,且甲的温度较高

B.图Ⅱ表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响

C.图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响

D.图Ⅳ中a、b、c三点中只有b点已经达到化学平衡状态

【答案】B

23、某一容积为5L的密闭容器内,加入0.2mol CO和0.2molH2O,在催化制存在的条件下高温加热,发生如下反应:

CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)ΔH>0。

反应中CO2的浓度随时间的变化情况如图所示。

(1)根据图中数据,反应开始至达到平衡时,v(CO)=________;反应达到平衡时,c(H2)=________。

(2)判断该反应达到平衡的依据是________。

①CO2减少的化学反应速率和CO减少的化学反应速率

相等

②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等

③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化

④正、逆反应速率都为零

【答案】 

(1)0.003mol·L-1·min-10.03mol·L-1

(2)①③

24、

(1)反应Fe(s)+CO2(g)

FeO(s)+CO(g) ΔH1,平衡常数为K1

反应Fe(s)+H2O(g)

FeO(s)+H2(g)ΔH2,平衡常数为K2在不同温度时K1、K2的值如下表:

700℃

900℃

K1

1.47

2.15

K2

2.38

1.67

反应CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g) ΔH,平衡常数K,则ΔH=________(用ΔH1和ΔH2表示),K=________(用K1和K2表示),且由上述计算可知,反应CO2(g)+H2(g) 

CO(g)+H2O(g)是________反应(填“吸热”或“放热”)。

(2)一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,发生反应Fe(s)+CO2(g)

FeO(s)+CO(g)ΔH>0,CO2的浓度与时间的关系如图所示:

①该条件下反应的平衡常数为________;若铁粉足量,CO2的起始浓度为2.0mol·L-1,则平衡时CO2的浓度为____________mol·L-1。

②下列措施中能使平衡时增大的是__________(填序号)。

A.升高温度    B.增大压强

C.再充入一定量的CO2D.再加入一定量铁粉

【答案】 

(1)ΔH1-ΔH2  吸热

(2)①2.0 0.67(或2/3) ②A

25.2016年冬季,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。

其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

(1)汽车尾气净化的主要原理为:

2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。

在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如下图所示。

据此判断:

①该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。

②在T2温度下,0~2s内的平均反应速率v(N2)________。

③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。

若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。

④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填代号)。

(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。

①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

例如:

CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O

(g)  ΔH1=-867kJ/mol

2NO2(g)

N2O4(g)ΔH2=-56.9kJ/mol

写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式:

__________________________________________________________________

②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。

下图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。

催化剂b表面发生的电极反应式为_______________________________________。

【答案】 (1)①< ②0.025mol·(L·s)-1

④bd

(2)①CH4(g)+N2O4(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=-810.1 kJ/mol

②CO2+2H++2e-===HCOOH

26.如图所示的装置中发生反应2A2(g)+B2(g)

2C(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0),已知P是

可自由滑动的活塞。

在相同温度时关闭K,向A、B容器中分别充入2molA2和1 molB2,两容器分别在500 ℃时达平衡,A中C的浓度为w1mol·L-1,放出热量bkJ,B中C的浓度为w2mol·L-1,放出热量ckJ。

请回答下列问题:

(1)此反应的平衡常数表达式为________;若将温度升高到700℃,反应的平衡常数将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)比较大小:

w1________w2(填“>”、“=”或“<”),a、b、c由大到小的关系为________________________________________________________________。

(3)若打开K,一段时间后重新达平衡,容器B的体积将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(4)若让A、B体积相等且固定P,在B中改充入4molA2和2 molB2,在500℃时达平衡后C的浓度为w3mol·L-1,则w1、w3的关系为__________________________________________________________________。

(5)能说明A中已达到平衡状态的是________(填序号,有一个或多个选项符合题意)。

a.v(C)=2v(B2)

b.容器内气体压强保持不变

c.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化

d.容器内的气体密度保持不变

(6)使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________。

a.及时分离出C气体b.适当升高温度

c.增大B2的浓度  d.选择高效的催化剂

【答案】 (1)K=

减小 

(2)2w1(5)bc (6)c

27.二氧化氮可由NO和O2生成,已知在2 L密闭容器内,800℃时反应:

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH,n(NO)、n(O2)随时间的变化如表:

时间/s

0

1

2

4

n(NO)/mol

0.200

0.100

0.080

0.050

0.050

0.050

n(O2)/mol

0.100

0.050

0.040

0.025

0.025

0.025

(1)已知:

K800℃>K1000℃,则该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”),用O2表示0~2s内该反

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