专题7 反应速率和平衡Word文件下载.docx
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6.(2014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+2N2Si3N4+6CO。
下列叙述不正确的是( )
A.若已知上述反应为放热反应,升高温度,其平衡常数减小
B.上述反应中每生成1molSi3N4,N2得到12mol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2L的密闭容器中,一定条件下发生化学反应:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.4kJ·
起始反应时NO和CO各为4mol,10秒钟后达到化学平衡,测得N2为1mol。
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0.1mol·
L-1·
s-1
B.达到平衡后,升高温度,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1molO2,正、逆反应速率都不改变
8.图中的曲线是表示其他条件一定时,2NO+O22NO2+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.在一定条件下,向2L恒容密闭容器中加入2molX、1molY。
发生如下反应:
2X(g)+Y3Z(g) ΔH=-akJ·
mol-1(a>
0)。
经60s达平衡,此时Y的物质的量为0.2mol。
下列说法错误的是( )
A.用Z表示的化学反应速率为1.2mol·
min-1
B.若再充入1molZ,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bkJ,则b=a
D.若Y为气态,则使容器体积变为1L,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采取的措施是( )
A.①②③B.②④⑤
C.①③⑤D.②③④
11.相同温度下,体积均为0.25L的两个恒容容器中发生可逆反应:
X2(g)+3Y2(g)2XY3(g) ΔH=-92.6kJ·
mol-1,实验测得反应在起始、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
放热46.3kJ
②
0.8
2.4
0.4
Q(Q>0)
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2mol·
L-1
D.若容器①体积为0.20L,则达平衡时放出的热量大于46.3kJ
12.(2014•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时刻改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.实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,该反应的反应速率一定增大
B.pH=6.8时,随着反应的进行反应速率逐渐增大
C.一定pH范围内,溶液中H+浓度越小,反应速率越快
D.可采用调节pH的方法使反应停止
14.以二氧化钛表面覆盖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,下列判断正确的是( )
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原因是该反应放热
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。
在仅改变某一条件后,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情况
B.图Ⅱ是扩大容器体积的变化情况
C.图Ⅲ是增大压强的变化情况
D.图Ⅲ是升高温度的变化情况
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<
(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.及时分离生成的NH3
d.升高温度
e.投入更多的H2
(3)在恒定温度下,将1molN2和3molH2混合后充入一恒压容器中,反应N2+3H22NH3在t1时刻达到平衡;
t2时刻再快速充入一定量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1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入容积为100L的反应室,在一定条件下发生反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),测得在一定的压强下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5min,则用H2表示该反应的平均反应速率为 0.0024mol/(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)在一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,改变温度(T)和压强(p),反应混合物CH3OH“物质的量分数”变化情况如图所示,关于温度(T)和压强(p)的关系判断正确的是 C (填序号)。
A.p3>p2 T3>T2B.p2>p4 T4>T2
C.p1>p3 T1>T3D.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2mol·
L-1,2分钟后建立平衡,则CO2转化率为______,用CO表示的速率为 0.5mol·
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)温度升高,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)=0.028mol/L,c(CO)=0.1mol/L,此时,化学反应速率v(正) 小于 v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”),原因是 c(CO2)/c(CO)=0.028mol/L÷
0.1mol/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,因为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
0.128
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,碘水褪色的原因是 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=akJ/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
2
4
5
c(NO)/
×
10-4mol·
10.0
4.50
2.50
1.50
c(CO)/
10-3mol·
3.60
3.05
2.85
2.75
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2s内的平均反应速率v(N2)= 1.88×
10-1mol·
s-1 。
(只写出计算结果,下同)
(3)t℃时该反应的平衡常数 K=5000L·
mol-1 。
(4)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时改变下列条件,能提高NO转化率的是 CD 。
A.选用更有效的催化剂
B.升高反应体系的温度
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:
升高温度,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,因为I2(g)的存在,颜色加深。
注意:
温度、压强均不变,充入HI气体,开始时正反应速率不变。
2.C 解析:
曲线交点表示达到平衡时的温度或压强,升高温度或增大压强,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,则升高温度,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,不能改变反应物的转化率,A错;
恒温恒压通入Ar,反应容器的体积必然增大,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判断依据,C错;
该反应的正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,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:
可逆反应不可能进行到底,根据碳元素守恒生成n(CO2)<
1mol,增加H2O(g)浓度时,平衡向右移动,n(CO2)>
0.7mol,只有B项符合。
6.C 解析:
正反应放热,则升高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1molSi3N4,N2得到3×
4mol=12mol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:
10s内,由方程式知,参加反应的NO为2mol,v(NO)=
=0.1mol·
s-1,所以,5s内的速率不是0.1mol·
s-1,A项错。
升高温度,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0.8molY,生成2.4molZ,v(Z)=Δc(Z)/Δt=1.2mol·
L-1/1min=1.2mol·
min-1。
选项B,若再充入1molZ,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=-akJ/mol,表示2molX与1molY完全反应放出akJ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:
由化学方程式判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,因此会继续放出热量,则D项正确。
达平衡时,XY3的物质的量浓度为4mol·
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:
没有气体参加的反应,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,温度升高,乙酸的生成速率增大,无法判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:
根据该反应的特点,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情况,A、B错;
Ⅲ为升高温度,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、及时分离生成的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+3H22NH3达到平衡后,再充入一定量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)①0.0024mol/(L·
min) ②7.2×
10-5 >
(2)C
(1)①氢气的速率v(H2)=3v(CH4)=3×
0.4mol/(100L×
5min)=0.0024mol/(L·
min);
②平衡时CH4的浓度为6.0×
10-3mol/L,则H2O、CO、H2的平衡浓度为1.6×
10-2mol/L、4.0×
10-3mol/L、1.2×
10-2mol/L,代入平衡常数表达式可计算出结果;
依图可知升高温度,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,采用定一议二的方法:
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,升高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% 0.5mol·
min-1
(2)1.50 > > (3)BCD
(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)=1mol·
L-1/2min=0.5mol·
(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。
根据表中数值可知温度升高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)升高温度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)=0.028mol/L÷
0.1mol/L=0.28>0.263,反应向逆反应方向进行 (3)不合理,因为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+
Ⅰ.
(1)FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g)为吸热反应,升高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,则表明了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,特别是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;
将碘分离或增大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×
s-1 (3)K=5000L·
mol-1 (4)CD
(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×
s-1。
(3)反应至4s达平衡,此时c(N2)=
Δc(NO)=4.50×
L-1,c(CO2)=Δc(NO)=9.00×
L-1,故化学平衡常数为:
=5000L·
(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。