备战高考化学专题训练化学反应的速率与限度的推断题综合题分类含答案解析Word下载.docx
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（2）对比表格数据可知，草酸的浓度不一样，因此是探究浓度对化学反应速率的影响，浓度越大，反应速率越快，则①<
②；
（3）根据反应方程式并结合CO2的体积，求出消耗的n（KMnO4）=2×
10－5mol，剩余n（KMnO4）=（30×
10－3×
0.01－2×
10－5）mol=2.8×
10－4mol，c（KMnO4）=2.8×
10－4mol÷
50×
10－3L=0.0056mol·
L－1；
（4）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，还可以通过测定KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率；
（5）t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：
①此反应是放热反应，温度升高，虽然反应物的浓度降低，但温度起决定作用；
②可能产生的Mn2＋是反应的催化剂，加快反应速率。
2．现代工业的发展导致CO2的大量排放，对环境造成的影响日益严重，通过各国科技工作者的努力，已经开发出许多将CO2回收利用的技术，其中催化转化法最具应用价值。
回答下列问题：
（1）在催化转化法回收利用CO2的过程中，可能涉及以下化学反应：
①CO2（g）+2H2O
（1）
CH3OH
（1）+
O2（g）△H=+727kJ·
mol-1△G=+703kJ·
mol-1
②CO2（g）+2H2O
（1）
CH4（g）+2O2（g）△H=+890kJ·
mol-1△G=+818kJ·
③CO2（g）+3H2（g）
CH3OH
（1）+H2O
（1）△H=-131kJ·
mol-1△G=-9.35kJ·
④CO2（g）+4H2（g）
CH4（g）+2H2O
（1）△H=-253kJ·
mol-1△G=-130kJ·
从化学平衡的角度来看，上述化学反应中反应进行程度最小的是____，反应进行程度最大的是_____。
（2）反应CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（g）称为Sabatier反应，可用于载人航空航天工业。
我国化学工作者对该反应的催化剂及催化效率进行了深入的研究。
①在载人航天器中利用Sabatier反应实现回收CO2再生O2，其反应过程如图所示，这种方法再生O2的最大缺点是需要不断补充_________（填化学式）。
②在1.5MPa，气体流速为20mL·
min-l时研究温度对催化剂催化性能的影响，得到CO2的转化率（%）如下：
分析上表数据可知：
_____（填化学式）的催化性能更好。
③调整气体流速，研究其对某一催化剂催化效率的影响，得到CO2的转化率（%）如下：
相同温度时，随着气体流速增加，CO2的转化率____（填“增大”或“减小”），其可能的原因是_________________________________。
④在上述实验条件中，Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是____，已知初始反应气体中V（H2）:
V（CO2）=4:
l，估算该温度下的平衡常数为___________（列出计算表达式）。
（3）通过改变催化剂可以改变CO2与H2反应催化转化的产物，如利用Co／C作为催化剂，反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。
为了研究催化剂的稳定性，将Co/C催化剂循环使用，相同条件下，随着循环使用次数的增加，甲醇的产量如图所示，试推测甲醇产量变化的原因_________________________________。
（已知Co的性质与Fe相似）
【答案】②④H2Co4N/Al2O3减小气流流速加快，导致反应物与催化剂接触时间不够360℃
反应产生的甲酸腐蚀催化剂，使催化剂活性降低
【分析】
（1）在温度、压强一定的条件下，反应总是向△G＜0的方向进行，由此判断。
（2）①分析反应过程图，CO2、O2、H2O属于循环过程中始终在循环过程中的，而H2属于循环过程中加入的，由此可知正确答案；
②分析表中数据，在相同温度下，对比不同催化剂时CO2的转化率可选择出催化性能更好的催化剂；
③分析表中数据，在温度不变的情况下，气流速度增大，CO2的转化率逐渐降低，据此分析原因；
④分析表中数据，大部分数据显示，在气流速度不变的情况下，CO2的转化率随着温度的增大而逐渐增大，但增大的幅度在逐渐减小，故在上述实验条件中，Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是360℃，根据此时CO2的转化率，计算该温度下的平衡常数；
（3）由图可知，随着Co/C催化剂循环次数的增多，甲醇的产量逐渐降低，说明该催化剂在循环过程中受到一定程度的影响，结合产物的性质进行分析；
（1）分析四个反应，根据在温度、压强一定的条件下，反应总是向△G＜0的方向进行，反应的△G越小反应进行程度越大，反之反应进行的程度就越小，故上述化学反应中反应进行程度最小的是②，反应进行程度最大的是④。
答案为：
④；
（2）①分析循环图，只有H2需不断补充，答案为：
H2；
②对比表中的数据，在相同温度下，催化剂为Co4N/Al2O3时，CO2的转化率更大，答案为：
Co4N/Al2O3；
③分析表中数据，温度不变时，随着气体流速的逐渐增大，CO2的转化率逐渐减小，可能是气体流速过快，来不及和催化剂充分接触，导致CO2的转化率减小。
减小；
气流流速加快，导致反应物与催化剂接触时间不够；
④分析表中数据，大部分数据表明，在320℃至360℃时，气体流速不变的情况下，CO2的转化率的增大幅度在逐渐减小，由此可知Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是360℃，结合题中所给信息，选择气体流速为10mL·
min-1时CO2的转化率进行计算。
已知初始反应气体中V（H2）:
l，根据在密闭容器里，全部由气体参与的反应中，压强、温度不变时，气体的体积比等于物质的量之比，可知V（H2）:
V（CO2）=n（H2）:
n（CO2）=4:
l，设初始气体中H2的物质的量为4mol，CO2的物质的量为1mol，则有：
在密闭容器中，全部由气体参与的反应中，平衡时气体的物质的量之比=气体物质的量浓度之比，可知该温度下，该反应的平衡常数K=
。
360℃；
；
（3）根据题中催化剂循环次数和甲醇产量的关系：
催化剂的循环次数越多，甲醇的产量逐渐降低，说明催化剂一定程度受到了其他物质的影响，结合题给信息：
用Co／C作为催化剂，反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。
又已知Co的性质与Fe相似，说明甲酸可与催化剂中的Co进行反应，故催化剂的活性降低，进而影响甲醇的产量，答案为：
反应产生的甲酸腐蚀催化剂，使催化剂活性降低。
3．在一定体积的密闭容器中，进行如下反应：
CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示：
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
（1）该反应化学平衡常数的表达式：
K=___；
（2）该反应为___（填“吸热”或“放热”）反应；
（3）下列说法中能说明该反应达平衡状态的是___；
A．容器中压强不变
B．混合气体中c（CO）不变
C．混合气体的密度不变
D．c（CO）=c（CO2）
E.化学平衡常数K不变
F.单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等
（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：
c（CO2）×
c（H2）=c（CO）×
c（H2O），试判此时的温度为___。
【答案】
吸热BE830℃
（1）化学平衡常数等于生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值；
（2）随温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动；
（3）根据平衡标志判断；
（4）某温度下，c（CO2）×
c（H2O），即K=
=1；
（1）根据平衡常数的定义，该反应化学平衡常数的表达式K=
（2）随温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，所以正反应为吸热反应；
（3）A.CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）反应前后气体系数和相等，容器中压强是恒量，压强不变，不一定平衡，故不选A；
B.根据化学平衡定义，浓度不变一定平衡，所以混合气体中c（CO）不变一定达到平衡状态，故选B；
C.反应前后气体质量不变、容器体积不变，根据
，混合气体的密度是恒量，混合气体的密度不变，反应不一定平衡，故不选C；
D.反应达到平衡时，浓度不再改变，c（CO）=c（CO2）不能判断浓度是否改变，所以反应不一定平衡，故不选D；
E.正反应吸热，温度是变量，平衡常数只与温度有关，化学平衡常数K不变，说明温度不变，反应一定达到平衡状态，故选E；
F.单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等，不能判断正逆反应速率是否相等，反应不一定平衡，故不选F；
c（H2O），即K=
=1，根据表格数据，此时的温度为830℃。
4．反应A（g）
B（g）+C（g）在容积为1.0L的密闭容器中进行，A的初始浓度为0.050mol/L。
温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。
（1）上述反应是______________（填”吸热反应”或”放热反应”），温度T1_____T2，（填“大于”、“小于”或“等于”，下同）平衡常数K（T1）_______K（T2）。
（2）若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则：
①平衡时体系总的物质的量为___________。
②反应在0~5min区间的平均反应速率v（A）=____________。
（3）在温度T1时，若增大体系压强，A的转化率_________（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），平衡常数________。
【答案】吸热反应小于小于0.085mol0.007mol/（L∙min）减小不变
由图象中的信息可知，T2到达平衡所用的时间较少，故T1＜T2；
温度升高后，反应物A的浓度减小，说明平衡向正反应方向移动，故该反应为吸热反应。
（1）由上述分析可知，该反应是吸热反应，温度T1小于T2，温度升高，该化学平衡向正反应方向移动，故平衡常数K（T1）小于K（T2）。
（2）A的初始浓度为0.050mol/L，则A的起始量为0.05mol。
若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则A的变化量为0.035mol，B和C的变化量同为0.035mol。
①平衡时体系总的物质的量为0.05mol-0.035mol+0.035mol⨯2=0.085mol。
②容积为1.0L，则反应在0~5min区间的平均反应速率v（A）=
0.007mol/（L∙min）。
（3）A（g）
B（g）+C（g），该反应正反应方向是气体分子数增大的方向。
在温度T1时，若增大体系压强，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，由于平衡常数只与温度有关，故平衡常数不变。
【点睛】
要注意化学平衡的移动不一定能改变平衡常数，因为化学平衡常数只与温度有关，对于一个指定的可逆反应，其平衡常数只随温度的变化而变化。
5．在2L密闭容器内，800℃时反应2NO（g）+O2（g）→2NO2（g）体系中，n（NO）随时间的变化如表：
时间/s
1
2
3
4
5
n（NO）/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
（1）上述反应_____（填“是”或“不是”）可逆反应。
（2）如图所示，表示NO2变化曲线的是____。
用O2表示0～1s内该反应的平均速率v=____。
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是____（填字母）。
a．v（NO2）=2v（O2）b．容器内压强保持不变
c．v逆（NO）=2v正（O2）d．容器内密度保持不变
【答案】是b0.0025mol/（L·
s）bc
（1）从表中数据可看出，反应进行3s后，n（NO）始终保持不变，从而可确定上述反应是否为可逆反应。
（2）利用图中数据，结合化学反应，可确定表示NO2变化的曲线。
从表中数据可以得出，0～1s内，∆n（NO）=0.01mol，则可计算出用O2表示0～1s内该反应的平均速率v。
（3）a．不管反应进行到什么程度，总有v（NO2）=2v（O2）；
b．因为反应前后气体分子数不等，所以平衡前容器内压强始终发生改变；
c．v逆（NO）=2v正（O2）表示反应方向相反，且数值之比等于化学计量数之比；
d．容器内气体的质量不变，容器的体积不变，所以容器内密度保持不变。
（1）从表中数据可看出，反应进行3s后，n（NO）=0.007mol，且始终保持不变，从而可确定上述反应是可逆反应。
是；
（2）从图中可看出，∆n（NO）=0.007mol，结合化学反应，可确定∆n（NO2）=0.007mol，从而确定表示NO2变化的是曲线b。
从表中数据可以得出，0～1s内，∆n（NO）=0.01mol，则可计算出用O2表示0～1s内该反应的平均速率v=
=0.0025mol/（L·
s）。
b；
0.0025mol/（L·
s）；
（3）a．不管反应进行到什么程度，总有v（NO2）=2v（O2），所以不一定达平衡状态，a不合题意；
b．因为反应前后气体分子数不等，所以平衡前容器内压强始终发生改变，当压强不变时，反应达平衡状态，b符合题意；
c．v逆（NO）=2v正（O2）表示反应方向相反，且数值之比等于化学计量数之比，则此时反应达平衡状态，c符合题意；
d．容器内气体的质量不变，容器的体积不变，所以容器内密度保持不变，所以当密度不变时，反应不一定达平衡状态，d不合题意；
故选bc。
bc。
用体系的总量判断平衡状态时，应分析此总量是常量还是变量，常量不能用来判断平衡状态，变量不变时反应达平衡状态。
6．将气体A、B置于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：
3A（g）+B（g）⇌2C（g）+2D（g），反应进行到10s末，达到平衡，测得A的物质的量为1.8mol，B的物质的量为0.6mol，C的物质的量为0.8mol。
（1）用C表示10s内反应的平均反应速率为_____________。
（2）反应前A的物质的量浓度是_________。
（3）10s末，生成物D的浓度为________。
（4）平衡后，若改变下列条件，生成D的速率如何变化（填“增大”、“减小”或“不变”）：
①降低温度____；
②增大A的浓度_____；
③恒容下充入氖气________。
（5）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是（填标号）_________。
A．v（B）=2v（C）
B．容器内压强不再发生变化
C．A的体积分数不再发生变化
D．器内气体密度不再发生变化
E.相同时间内消耗nmol的B的同时生成2nmol的D
（6）将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：
NH4I（s）⇌NH3（g）+HI（g），2HI（g）⇌H2（g）+I2（g）。
当反应达到平衡时，c（H2）＝0.5mol·
L−1，c（HI）＝4mol·
L−1，则NH3的浓度为_______________。
【答案】0.04mol/（L∙s）1.5mol/L0.4mol/L减小增大不变C5mol·
L−1
（1）由题可知，10s内，C的物质的量增加了0.8mol，容器的容积为2L，所以用C表示的反应速率为：
（2）由题可知，平衡时A的物质的量为1.8mol，且容器中C的物质的量为0.8mol；
又因为发生的反应方程式为：
，所以反应过程中消耗的A为1.2mol，那么初始的A为3mol，浓度即1.5mol/L；
（3）由于初始时，只向容器中加入了A和B，且平衡时生成的C的物质的量为0.8mol，又因为C和D的化学计量系数相同，所以生成的D也是0.8mol，那么浓度即为0.4mol/L；
（4）①降低温度会使反应速率下降，所以生成D的速率减小；
②增大A的浓度会使反应速率增大，生成D的速率增大；
③恒容条件充入惰性气体，与反应有关的各组分浓度不变，反应速率不变，因此生成D的速率也不变；
（5）A．由选项中给出的关系并不能推出正逆反应速率相等的关系，因此无法证明反应处于平衡状态，A项错误；
B．该反应的气体的总量保持不变，由公式
，恒温恒容条件下，容器内的压强恒定与是否平衡无关，B项错误；
C．A的体积分数不变，即浓度不再变化，说明该反应一定处于平衡状态，C项正确；
D．根据公式：
，容器内气体的总质量恒定，总体积也恒定，所以密度为定值，与是否平衡无关，D项错误；
E．消耗B和生成D的过程都是正反应的过程，由选项中的条件并不能证明正逆反应速率相等，所以不一定平衡，E项错误；
答案选C；
（6）由题可知，NH4I分解产生等量的HI和NH3；
HI分解又会产生H2和I2；
由于此时容器内c（H2）=0.5mol/L，说明HI分解生成H2时消耗的浓度为0.5mol/L×
2=1mol/L，又因为容器内c（HI）=4mol/L，所以生成的HI的总浓度为5mol/L，那么容器内NH3的浓度为5mol/L。
通过反应速率描述可逆反应达到平衡状态，若针对于同一物质，则需要有该物质的生成速率与消耗速率相等的关系成立；
若针对同一侧的不同物质，则需要一种描述消耗的速率，另一种描述生成的速率，并且二者之比等于相应的化学计量系数比；
若针对的是方程式两侧的不同物质，则需要都描述物质的生成速率或消耗速率，并且速率之比等于相应的化学计量系数比。
7．已知：
N2O4（g）
2NO2（g）ΔH=＋52．70kJ·
（1）在恒温、恒容的密闭容器中，进行上述反应时，下列描述中，能说明该反应已达到平衡的是___。
A．v正（N2O4）=2v逆（NO2）
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．容器中气体的分子总数不随时间而变化
（2）t℃恒温下，在固定容积为2L的密闭容器中充入0．054molN2O4，30秒后达到平衡，测得容器中含n（NO2）=0．06mol，则t℃时反应N2O4（g）
2NO2（g）的平衡常数K=___。
若向容器内继续通入少量N2O4，则平衡___移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），再次达到平衡后NO2的体积分数__原平衡时NO2的体积分数（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（3）取五等份NO2，分别加入到温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：
2NO2（g）
N2O4（g）。
反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分含量（NO2%），并作出其百分含量随反应温度（T）变化的关系图。
下列示意图中，可能与实验结果相符的是___。
【答案】BD0．075mol·
L-1向正反应方向小于BD
（1）根据平衡标志判断；
（2）K=
；
增大反应物的浓度平衡正向移动；
（3）该反应是体积减小的、放热的可逆反应，所以反应达到平衡后，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO2的含量增大；
（1）A．反应达到平衡状态，正逆反应速率比等于系数比，所以2v正（N2O4）=v逆（NO2）时，反应不平衡，故不选A；
B．反应前后气体物质的量不同，根据
，平均相对分子质量是变量，若容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，反应一定达到平衡状态，故选B；
C．根据
，反应在恒容的密闭容器中进行，密度是恒量，容器中气体的密度不随时间而变化，反应不一定达到平衡状态，故不选C；
D．反应前后气体物质的量不同，分子数是变量，容器中气体的分子总数不随时间而变化，一定达到平衡状态，故选D。
答案选BD。
（2）
K=
=0．075mol·
L-1；
增大反应物的浓度平衡正向移动，若向容器内继续通入少量N2O4，则平衡向正反应方向移动；
再次达到平衡，相当于加压，N2O4转化率减小，NO2的体积分数小于原平衡时NO2的体积分数；
（3）A．该反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO2的含量增大，故A错误；
B．若5个容器在反应相同时间下，均已达到平衡，因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，NO2的百分含量随温度升高而升高，故B正确；
C．该反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO2的含量增大，故C错误；
D．若5个容器中有未达到平衡状态的，那么温度越高，反应速率越大，会出现温度高的NO2转化得快，导致NO2的百分含量少的情况，在D图中转折点为平衡状态，转折点左侧为未平衡状态，右侧为平衡状态，升高温度，平衡向逆反应方向移动，故D正确。
8．从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：
（1）为了加快正反应速率，可以采取的措施有________（填序号，下同）。
A．使用催化剂B．适当提高氧气的浓度
C．适当提高反应的温度D．适当降低反应的温度
（2）已知该反应为放热反应，下图能
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