专题7解决化学反应速率化学平衡问题答案.docx

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专题7解决化学反应速率化学平衡问题答案

专题7.解决化学反应速率、化学平衡问题

考试说明中：

①了解化学反应速率的概念和平均反应速率的定量表示方法。

②了解温度、浓度、压强和催化剂等影响化学反应速率的一般规律。

③认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。

④了解化学反应的可逆性。

能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。

⑤理解化学平衡和化学平衡常数的含义。

⑥理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。

⑦认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

高考试卷中：

江苏高考试卷中在选择题中一道完全是化学反应速率、化学平衡方面试题，另外有一道选择题与化学反应速率、化学平衡方面相关的试题。

在非选择题中，化学反应速率、化学平衡方面知识在化学反应原理综合题中呈现出来。

由于化学反应速率和化学平衡是高中化学课程的重点和难点内容,每年均有该内容试题出现，且难度和分值有上升趋势，有的题目甚至达到选拔优秀的难度。

答题过程中：

要认真审题，合理运用平衡移动原理、化学平衡常数、图象题的解法与思路、转化率大小变化的判断、等效平衡各方面知识，有针对性、准确答题。

一．能力展示

1.下列说法正确的是

A.一定温度下，反应MgCl2

（1）===Mg

（1）＋Cl2（g）的 △H＞0  △S＞0

B.水解反应NH4＋＋H2O

NH3·H2O＋H＋达到平衡后，升高温度平衡逆向移动

C.铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应

D.对于反应2H2O2===2H2O＋O2↑,加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率

2.700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应：

CO（g）＋H2O（g）

 CO2＋H2（g） 

反应过程中测定的部分数据见下表（表中t1＞t2）：

反应时间/min

n（CO）/mol

H2O/mol

0

1.20

0.60

t1

0.80

t2

0.20

下列说法正确的是

A.反应在t1min内的平均速率为v（H2）＝0.40/t1mol·L－1·min－1

B.保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O，到达平衡时，n（CO2）＝0.40mol。

C.保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大

D.温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应

3. 某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。

（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：

NH2COONH4（s）

2NH3（g）＋CO2（g）。

实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度（℃）

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

平衡总压强（kPa）

5.7

8.3

12.0

17.1

24.0

平衡气体总浓度（×10－3mol/L）

2.4

3.4

4.8

6.8

9.4

 ①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___________。

 A．2v（NH3）  ＝v（CO2）                              B．密闭容器中总压强不变

C．密闭容器中混合气体的密度不变          D．密闭容器中氨气的体积分数不变

 ②根据表中数据，列式计算25.0℃时的分解平衡常数：

____________________。

 ③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25℃下达到分解平衡。

若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量______（填“增加”、“减小”或“不变”）。

④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H____0，熵变△S___0（填＞、＜或＝）。

（2）已知：

NH2COONH4＋2H2O

NH4HCO3＋NH3·H2O。

该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c（NH2COO－）随时间变化趋势如图所示。

 ⑤计算25℃时，0～6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率______________。

 ⑥根据图中信息，如何说明水解反应速率随温度升高而增大：

___________。

过程分析：

1.A选项分解反应是吸热反应，熵变、焓变都大于零。

B选项水解反应是吸热反应，温度越高水解程度越大，有利于向水解方向移动。

C选项铅蓄电池放电时的负极失电子，发生氧化反应。

D选项升高温度和加入正催化剂一般都能加快反应速率。

答案：

A、D。

本题是化学反应与热效应、电化学等的简单综合题，着力考查熵变、焓变，水解反应、原电池、电解池、化学反应速率的影响因素等方面的能力。

2.A选项反应在t1min内的平均速率应该是t1min内H2浓度变化与t1的比值，而不是H2物质的量的变化与t1的比值。

B选项因为反应前后物质的量保持不变，保持其他条件不变，平衡常数不会改变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O，与起始时向容器中充入0.60molH2O和1.20molCO效果是一致的，到达平衡时，n（CO2）＝0.40mol。

C选项保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，平衡向右移动，达到新平衡时CO转化率增大，H2O转化率减小，H2O的体积分数会增大。

D选项原平衡常数可通过三段式列式计算（注意浓度代入）结果为1，温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，说明温度升高，平衡是向左移动的，那么正反应应为放热反应。

答案：

B、C。

本题属于基本理论中化学平衡问题，主要考查学生对速率概念与计算，平衡常数概念与计算，平衡移动等有关内容理解和掌握程度。

3.

（1）①A．不能表示正逆反应速率相等；B．反应进行则压强增大；C．恒容，反应进行则密度增大；D．反应物是固体，NH3的体积分数始终为2/3②需将25℃的总浓度转化为NH3和CO2的浓度；K可不带单位。

③加压，平衡逆移；④据表中数据，升温，反应正移，△H＞0，固体分解为气体，△S＞0。

（2）⑤v＝△c/t＝（2.2－1.9）＝0.05mol·L－1·min－1；⑥图中标▲与标·的曲线相比能确认。

答案：

（1）①B、C；②K＝c2（NH3）·c（CO2）＝（2c/3）2（1c/3）＝1.6×10－8（mol·L－1）3③增加； ④＞，＞。

（2）⑤0.05mol·L－1·min－1；⑥25℃反应物的起始浓度较小，但0～6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15℃大。

精要点评：

1．化学平衡状态的判断：

化学反应是否达到平衡状态，关键是要看正反应速率和逆反应速率是否相等及反应混合物中各组分百分含量是否还随时间发生变化。

2．化学反应速率的计算与分析：

要充分利用速率之比等于化学方程式中的计量数之比。

3．化学平衡移动的分析：

影响因素主要有：

浓度、压强、温度，其移动可通过勒沙特列原理进行分析。

化学平衡移动的实质是浓度、温度、压强等客观因素对正、逆反应速率变化产生不同的影响，使V正≠V逆，原平衡状态发生移动。

4．等效平衡的分析：

主要有等温等容和等温等压两种情况。

5．速率与平衡的图象分析：

主要要抓住三点，即起点、拐点和终点。

二．能力培养

1.下列各表述与示意图一致的是

A．图①表示25℃时，用0.1mol·L－1盐酸滴定20mL0.1mol·L－1NaOH溶液，溶液的pH随加入酸体积的变化

B．图②中曲线表示反应2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）；ΔH<0正、逆反应的平衡常数K随温度的变化

C．图③表示10mL0.01mol·L－1KMnO4酸性溶液与过量的0.1mol·L－1H2C2O4溶液混合时，n（Mn2+）随时间的变化

D．图④中a、b曲线分别表示反应CH2＝CH2（g）+H2（g）

CH3CH3（g）；ΔH<0使用和未使用催化剂时，反应过程中的能量变化

分析：

酸碱中和在接近终点时，pH会发生突变，曲线的斜率会很大，故A错；正逆反应的平衡常数互为倒数关系，故B正确；反应是放热反应，且反应生成的Mn2+对该反应有催化作用，故反应速率越来越快，C错；反应是放热反应，但图像描述是吸热反应，故D错。

答案：

B

2.在温度、容积相同的3个密闭容器中，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（已知

kJ·mol

）

容器

甲

乙

丙

反应物投入量

1molN2、3molH2

2molNH3

4molNH3

NH3的浓度（mol·L

）

c1

c2

c3

反应的能量变化

放出akJ

吸收bkJ

吸收ckJ

体系压强（Pa）

p1

p2

p3

反应物转化率

下列说法正确的是

A．

B．

C．

D．

分析：

本题主要考查的是化学平衡知识。

A项，起始浓度不同，转化率也不同，不成倍数关系，B项，实际上为等同平衡，不同的是反应的起始方向不同，在此过程中乙吸收的热热量相当于甲完全转化需再放出的热量，故a+b=92.4，C项，通过模拟中间状态分析，丙的转化率小于乙，故2p2>p3，D项，a1+b1=1.，而a2>a3,所以a1+a3<1.综上分析可知，本题选BD项。

答案：

BD

3.接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：

（1）该反应所用的催化剂是（填写化合物名称），该反应450℃时的平衡常数500℃时的平衡常数（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（2）该热化学反应方程式的意义是．

（3）下列说法达到平衡状态的是

a．

b．容器中气体的平均分子量不随时间而变化

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

（4）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molSO2和0.10molSO2，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO30.18mol，则

=mol.L-1.min-1：

若继续通入0.20molSO2和0.10molO2，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，mol

分析：

（1）工业制硫酸时二氧化硫催化氧化使用的催化剂是五氧化二钒；该反应正向放热，故温度越高化学平衡常数越小；

（2）热化学方程式表示的是450℃时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ；（3）根据化学平衡状态的特征，容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化、分子总数不随时间变化时，说明反应达到平衡状态；（4）当达到平衡时，容器中SO3的物质的量为0.18mol，则v（SO3）=0.072mol.L-1.min-1，则v（O2）=0.036mol.L-1.min-1；再继续通入0.20molSO2和0.10molO2时，平衡向正反应方向移动，在此达到平衡时，SO3的物质的量介于0.36和0.40之间。

答案：

（1）五氧化二钒（V2O5）；大于；

（2）在450℃时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ；（3）bd；（4）0.036；向正反应方向；0.36；0.40。

方法指导：

1.化学平衡常数只是和温度相关的函数，其随温度变化而变化。

若正反应为吸热反应，温度升高K值增大；若正反应为放热反应，温度升高K值减小。

2.有关化学平衡的计算包括：

求平衡时各组分含量、平衡浓度、起始浓度、反应物转化率、混合气体的密度或平均相对分子质量、化学方程式中某物质的化学计量数、体系压强等．解这类试题的基本方法是“起始”、“转化”“平衡”三段分析法．

3.关于图像题的解题方法是：

（1）．看图像：

一看图（即纵坐标与横坐标的意义），二看线（即线的走向和变化趋势），三看点（即起点、折点、交点、终点），四看辅助线（如等温线、等压线、平衡线等），五看量的变化（如浓度变化、温度变化等）。

（2）．想规律、作判断：

①先拐先平：

在转化率一时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡（代表温度高、压强大）；②定一议二：

图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。

三．能力测评

1.低脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：

2NH2（g）＋NO（g）＋NH2（g）

2H3（g）＋3H2O（g）

H<0

在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是

A.平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大

B.平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小

C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时，反应达到平衡

D.其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大

2.25℃时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入过量金属锡（Sn），发生反应：

Sn（s）＋Pb2＋（aq）

Sn2＋（aq）＋Pb（s），体系中c（Pb2＋）和c（Sn2＋）变化关系如下图所示。

下列判断正确的是

     A．往平衡体系中加入金属铅后，c（Pb2＋）增大

     B．往平衡体系中加入少量Sn（NO3）2固体后，c（Pb2＋）变小

    C．升高温度，平衡体系中c（Pb2＋）增大，说明该反应△H＞0

    D．25℃时，该反应的平衡常数K＝2.2

3.研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为。

利用反应6NO2＋8NH3

7N5＋12H2O也可处理NO2。

当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是L。

（2）已知：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）ΔH=-196.6kJ·mol-1

2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）ΔH=-113.0kJ·mol-1

则反应NO2（g）+SO2（g）

SO3（g）+NO（g）的ΔH=kJ·mol-1。

一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:

2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是。

a．体系压强保持不变b．混合气体颜色保持不变

c．SO3和NO的体积比保持不变d．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2

测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:

6，则平衡常数K＝。

（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）。

CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。

该反应ΔH0（填“>”或“<”）。

实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是。

解题分析：

1.A选项，放热反应升温平衡常数减小，错误；增大一个反应物浓度另一反应物转化率增大，B错；使用催化剂平衡不移动，D错。

答案：

C

2.分析：

由于铅是固体状态，往平衡体系中加入金属铅后，平衡不移动，c（Pb2＋）不变；往平衡体系中加入少量Sn（NO3）2固体后，平衡向左移动，c（Pb2＋）变大；升高温度，平衡体系中c（Pb2＋）增大，平衡向左移动，说明该反应是放热反应，即△H﹤0；25℃时，该反应的平衡常数K＝

=0.22/0.10=2.2，故D项正确。

答案：

D

3.分析：

（1）NO2溶于水生成NO和硝酸，反应的方程式是3NO2＋H2O=NO＋2HNO3；在反应6NO。

＋8NH3

7N5＋12H2O中NO2作氧化剂，化合价由反应前的+4价降低到反应后0价，因此当反应中转移1.2mol电子时，消耗NO2的物质的量为

，所以标准状况下的体积是

。

（2）本题考察盖斯定律的应用、化学平衡状态的判断以及平衡常数的计算。

①2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）ΔH1=-196.6kJ·mol-1②2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）ΔH2=-113.0kJ·mol-1。

②－①即得出2NO2（g）+2SO2（g）

2SO3（g）+2NO（g）ΔH=ΔH2－ΔH1=-113.0kJ·mol-1+196.6kJ·mol-1＝+83.6kJ·mol-1。

所以本题的正确答案是41.8；反应NO2（g）+SO2（g）

SO3（g）+NO（g）的特点体积不变的、吸热的可逆反应，因此a不能说明。

颜色的深浅与气体的浓度大小有关，而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体，所以混合气体颜色保持不变时即说明NO2的浓度不再发生变化，因此b可以说明；SO3和NO是生成物，因此在任何情况下二者的体积比总是满足1：

1，c不能说明；SO3和NO2一个作为生成物，一个作为反应物，因此在任何情况下每消耗1molSO3的同时必然会生成1molNO2，因此d也不能说明；设NO2的物质的量为1mol，则SO2的物质的量为2mol，参加反应的NO2的物质的量为xmol。

（3）由图像可知在相同的压强下，温度越高CO平衡转化率越低，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应；实际生产条件的选择既要考虑反应的特点、反应的速率和转化率，还要考虑生产设备和生产成本。

由图像可知在1.3×104kPa左右时，CO的转化率已经很高，如果继续增加压强CO的转化率增加不大，但对生产设备和生产成本的要求却增加，所以选择该生产条件。

答案：

（1）3NO2＋H2O=NO＋2HNO3；6.72

（2）－41.8；b；8/3；（3）<在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。

防错机制：

1.求解化学平衡图象要弄清以下几点：

①弄清纵、横坐标所代表的量及各个量之间的关系；②根据图象中曲线的变化趋势和特点弄清曲线上点（起点、转折点、终点、交点）的含义；③弄清曲线上“平”与“陡”的含义；④弄清曲线函数的增减性，结合题目中给定的反应数据，应用规律、概念准确的分析出化学反应速率和化学平衡的相互关系，进行推理、判断，得出结果

2.化学平衡的计算步骤，通常是先写出有关的化学方程式，列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量，然后再通过相关的转换，分别求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。

概括为：

建立解题模式、确立平衡状态方程。

四．能力提升

1.在溶液中，反应A+2B

C分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c（A）=0.100mol·L-1c（B）=0.200mol·L-1c（C）=0mol·L-1。

反应物A的浓度随时间的变化如右图所示。

A．若反应①、②的平衡常数分别为K1、K2，则K1

B．反应A+2B

C的△H＞0

C．实验②平衡时B的转化率为60%

D．减小反应③的压强，可以使平衡时c（A）=0.060mol·L-1

2.在密闭容器中，将1.0molCO与1.0molH2O混合加热到800℃，发生下列反应：

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）。

一段时间后该反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.5mol。

则下列说法正确的是

A．800℃下，该反应的化学平衡常数为0.25

B．427℃时该反应的平衡常数为9.4，则该反应的△H＜0

C．800℃下，若继续向该平衡体系中通入1.0mol的CO（g），则平衡时CO物质的量分数为33.3%

D．800℃下，若继续向该平衡体系中通入1.0mol的H2O（g），则平衡时CO转化率为66.7%

3.如右图，采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率，反应原理为：

NO（g）+NO2（g）+2NH3（g）

2N2（g）+3H2O（g），相关说法正确的是

A.上述反应的正反应为吸热反应

B.催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮

C.催化剂①、②最高点表示此时平衡转化率最高

D.相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响

4.向甲乙两个容积均为1L的恒容容器中，分别充入2molA、2molB和1molA、1molB。

相同条件下，发生下列反应：

A（g）+B（g）

xC（g）△H

测得两容器中c（A）随时间t的变化如图所示：

下列说法正确的是

A．x可能等于1也可能等于2

B．向平衡后的乙容器中充入氮气可使c（A）增大

C．将乙容器单独升温可使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内的相同

D．向甲容器中再充入2molA、2molB，平衡时甲容器中0.78mol·L－1

5.在一容积为2L的密闭容器中加入2molA和3molB，保持温度为30℃，在催化剂存在的条件下进行下列反应：

A（g）+2B（g）

3C（g），达到平衡后生成1.2molC，此时，平衡混合气中C的体积分数为ω；若将温度升高到70℃后，其他条件均不变，当反应重新达到平衡时，C的物质的量为2.1mol。

请回答下列问题，

（1）该反应的平衡常数K随温度升高而（填“增大”、“减少”或“不变”），该反应的焓变△H0（填“>”、“<”或“=”）。

（2）30℃时，平衡混合气中C的体积分数ω=，A物质的转化率与B物质的转化率之比为。

（3）30℃时，若在同一容器中加入3molA、4molB和molC，则平衡混合气中C的体积分数仍为ω，此时平衡时体系中A的物质的量浓度为mol·L－1。

6.联合国气候变化大会于2009年12月7-18日在哥本哈根召开。

中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。

（1）有效“减碳”的手段之一是节能。

下列制氢方法最节能的是。

（填字母序号）

A．电解水制氢：

2H2O

2H2↑＋O2↑

B．高温使水分解制氢：

2H2O

2H2↑＋O2↑

C．太阳光催化分解水制氢：

2H2O

2H2↑＋O2↑

D．天然气制氢：

CH4＋H2O

CO＋3H2

（2）CO2加氢合成DME（二甲醚）是解决能源危机的研究方向之一。

2CO2（g）+6H2（g）

CH3OCH3（g）+3H2OΔH＞0。

请在坐标图中画

出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意

图，并进行必要标注。

（3）CO2可转化成有机物实现碳循环。

在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）ΔH=－49.0kJ/mol，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如右图所示。

①从3min到10min，v（H2）=mol/（L·min）。

②能说明上述反应达到平衡状态的是（选填编号）。

A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1︰1（即图中交叉点）

B．混合气体的密度不随时间的变化而变化

C．单位时间内每消耗3molH2，同时生成1molH2O

D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变

③下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是（选填编号）。

A．升高温度B．恒温恒容充入He（g）

C．将H2O（g）从体系中分离D．恒温恒容再充入1molCO2和3molH2

7.随着氮氧化物污染的日趋严重，国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。