专题16化学反应速率和化学平衡综合.docx
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专题16化学反应速率和化学平衡综合
专题十六化学反应速率和化学平衡综合
例1、用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可以提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。
①1/4CaSO4（s）+CO（g）
1/4CaS（s）+CO2（g）△H1=－47.3kJ/mol
②CaSO4（s）+CO（g）
CaO（s）+CO2（g）+SO2（g）△H2=+210.5kJ/mol
③CO（g）
1/2C（s）+1/2CO2（g）△H3=-86.2kJ/mol
反应2CaSO4（s）+7CO（g）
CaS（s）+CaO（s）+C（s）+6CO2（g）+SO2（g）的△H=（用△H1△H2△H3表示）。
例2、乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。
已知：
甲醇脱水反应①2CH3OH（g）＝CH3OCH3（g）＋H2O（g）△H1＝－23.9KJ·mol－1
甲醇制烯烃反应②2CH3OH（g）＝C2H4（g）＋2H2O（g）△H2＝－29.1KJ·mol－1
乙醇异构化反应③CH3CH2OH（g）＝CH3OCH3（g））△H3＝+50.7KJ·mol－1
则乙烯气相直接水合反应C2H4（g）＋H2O（g）＝C2H5OH（g）的△H＝KJ·mol－1
例3、对于反应CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g） ΔH＜0，在其他条件不变的情况下（ ）
A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH也随之改变
B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变
C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变
D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变
例4、据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实，其反应的化学方程式为2CO2（g）＋6H2（g）
CH3CH2OH（g）＋3H2O（g）。
某科研小组将2molCO2与4molH2通入一体积不变的密闭容器甲进行上述反应，下列叙述正确的是（ ）
A．当v（CO2）正＝2v（CH3CH2OH）正时，反应一定达到平衡状态
B．当平衡向正反应方向移动时，平衡常数一定增大
C．当CO2和H2的物质的量比不变时，说明反应已达平衡状态
D．当容器中混合气体的密度不变时，反应已达平衡状态
例5、一定温度下，向某恒容的密闭容器中加入0.2molCO和0.2molH2O，发生如下反应：
CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g），4min时反应达到平衡状态，测得n（CO）∶n（CO2）＝3∶2。
下列说法正确的是（ ）
A．缩小容器体积，混合气体密度不变
B．v逆（CO）＝v逆（CO2）时，表明反应达到平衡状态
C．平衡时CO和H2O的转化率相等
D．无法计算该条件下反应的平衡常数
例6、煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。
已知：
CO（g）＋H2O（g）
H2（g）＋CO2（g）的平衡常数随温度的变化如下表：
温度/℃
400
500
830
1000
平衡常数K
10
9
1
0.6
试回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。
（2）上述正向反应是________反应（填“放热”或“吸热”）。
（3）某温度下上述反应平衡时，恒容、升高温度，原化学平衡向________反应方向移动（填“正”或“逆”），正反应速率________（填“增大”“减小”或“不变”），容器内混合气体的压强________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）在830℃发生上述反应，按下表中的物质的量投入恒容反应器，其中在向正反应方向移动的有________（选填A、B、C、D）。
A
B
C
D
n（CO2）
3
1
0
1
n（H2）
2
1
0
1
n（CO）
1
2
3
0.5
n（H2O）
5
2
3
2
例7、工业上可用CO2生产甲醇，反应为CO2（g）＋3H2（g）
CH3OH（g）＋H2O（g）。
将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图7－2实线所示。
图中虚线表示仅改变某一反应条件时，H2物质的量随时间的变化。
下列说法正确的是（ ）
A．曲线Ⅱ对应的条件改变是降低压强
B．若曲线Ⅰ对应的条件改变是升高温度，则该反应ΔH＞0
C．反应开始至a点时v（H2）＝1mol·L－1·min－1
D．其他条件不变，若降低该反应的温度，平衡常数值将减小
【高考风向标】
1．【2014年高考全国大纲卷第28题】化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。
回答下列问题：
（1）已知AX3的熔点和沸点分别为－93．6℃和76℃，AX5的熔点为167℃。
室温时AX3与气体X2反应生成lmolAX5，放出热量123．8kJ。
该反应的热化学方程式为。
（2）反应AX3（g）＋X2（g）
AX5（g）在容积为10L的密闭容器中进行。
起始时AX3和X2均为0．2mol。
反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。
①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v（AX5）＝。
②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v（AX5）由大到小的次序为（填实验序号）；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：
b、
c。
2．【2014年高考山东卷第29题】研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2（g）+NaCl（s）
NaNO3（s）+ClNO（g）K1∆H<0（I）
2NO（g）+Cl2（g）
2ClNO（g）K2∆H<0（II）
（1）4NO2（g）+2NaCl（s）
2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常数K=（用K1、K2表示）。
（2）为研究不同条件对反应（II）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2，10min时反应（II）达到平衡。
测得10min内v（ClNO）=7.5×10-3mol•L-1•min-1，则平衡后n（Cl2）=mol，NO的转化率а1=。
其它条件保持不变，反应（II）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率а2а1（填“>”“<”或“=”），平衡常数K2（填“增大”“减小”或“不变”。
若要使K2减小，可采用的措施是。
（3）实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。
含0.2molNaOH的水溶液与0.2molNO2恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0.1mol•L‾1的CH3COONa溶液，则两溶液中c（NO3‾）、c（NO2-）和c（CH3COO‾）由大到小的顺序为。
（已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol•L‾1，CH3COOH的电离常数Ka=1.7×10-5mol•L‾1，可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是。
a．向溶液A中加适量水b.向溶液A中加适量NaOH
c．向溶液B中加适量水d..向溶液B中加适量NaOH
3．【2014年高考福建卷第24题】铁及其化合物与生产、生活关系密切。
用废铁皮制取铁红（Fe2O3）的部分流程示意图如下：
（1）步骤I若温度过高，将导致硝酸分解。
硝酸分解的化学方程为。
（2）步骤Ⅱ中发生反应：
4Fe（NO3）2＋O2＋（2n＋4）H2O＝2Fe2O3·nH2O＋8HNO3，反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO3）2，该反应的化学方程式为。
（3）上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是（任写一项）。
（4）已知t℃时，反应FeO（s）＋CO（g）
Fe（s）＋CO2（g）的平衡常数K＝0.25。
①t℃时，反应达到平衡时n（CO）：
n（CO2）＝。
②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO（s），并通入xmolCO，t℃时反应达到平衡。
此时FeO（s）转化率为50%，则x＝。
4．【2014年高考新课标Ⅱ卷第26题】在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4（g）
2NO2（g），随温度升高，混合气体的颜色变深。
回答下列问题：
（1）反应的△H0（填“大于”或“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。
在0~60s时段，反应速率v（N2O4）为mol·L-1·s-1；反应的平衡常数K1为。
（2）100℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c（N2O4）以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低，经10s又达到平衡。
a：
T100℃（填“大于”或“小于”），判断理由是。
b：
列式计算温度T时反应的平衡常数K2。
（3）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是。
5．（2013·全国新课标Ⅱ，28）（14分）在1.0L密闭容器中放入0.10molA（g），在一定温度进行如下反应：
A（g）
B（g）＋C（g） ΔH＝＋85.1kJ·mol－1
反应时间（t）与容器内气体总压强（p）的数据见下表：
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强p/100kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题：
（1）欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为____________。
（2）由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α（A）的表达式为______________。
平衡时A的转化率为__________，列式并计算反应的平衡常数K__________。
（3）①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n（A），n（总）＝________mol，n（A）＝________mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算：
a＝________。
反应时间t/h
0
4
8
16
c（A）/（mol·L－1）
0.10
a
0.026
0.0065
分析该反应中反应物的浓度c（A）变化与时间间隔（Δt）的规律，得出的结论是_____________，由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c（A）为__________mol·L－1。
6．（2013·安徽理综）一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：
MgSO4（s）＋CO（g）
MgO（s）＋CO2（g）＋SO2（g） ΔH＞0
该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是（ ）。
选项
x
y
A
温度
容器内混合气体的密度
B
CO的物质的量
CO2与CO的物质的量之比
C
SO2的浓度
平衡常数K
D
MgSO4的质量（忽略体积）
CO的转化率
7．（2013·四川理综，6）在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应X（g）＋Y（g）
2Z（g），ΔH＜0，一段时间后达到平衡。
反应过程中测定的数据如下表：
t/min
2
4
7
9
n（Y）/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
下列说法正确的是（ ）。
A．反应前2min的平均速率v（Z）＝2.0×10－3mol/（L·min）
B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v（逆）＞v（正）
C．该温度下此反应的平衡常数K＝1.44
D．其他条件不变，再充入0.2molZ，平衡时X的体积分数增大
【随堂巩固】
1．在一密闭容器中发生反应：
2X（g）＋Y（g）
aZ（g） ΔH＝QkJ·mol－1，开始按体积比2∶1将X、Y充入反应器中，一定条件下发生反应。
图甲和图乙是根据反应绘制的图象，下列有关说法正确的是（ ）
A．图甲，p1>p2，a<3
B．图甲，T10
C．图乙，t1时表示恒温、恒压条件下，向平衡体系中充入一定量的Z气体
D．图乙，如果a＝3，t2时表示向体系中加入了催化剂或增大压强
2．无水氯化铝是一种重要的催化剂，工业上由Al2O3制备无水氯化铝的反应为2Al2O3（s）＋6Cl2（g）
4AlCl3（g）＋3O2（g） ΔH>0。
下列分析错误的是（ ）
A．增大反应体系的压强，反应速率加快
B．加入碳粉，平衡向右移动，原因是碳与O2反应，降低了生成物的浓度且放出热量
C．电解熔融的Al2O3和AlCl3均能得到单质铝
D．将AlCl3·6H2O在氯化氢气流中加热，也可制得无水氯化铝
3．氢气既是最理想的能源又是重要的化工原料，用甲烷制氢气是一种廉价的制氢方法。
有关的热化学方程式如下：
①CH4（g）＋
O2（g）
CO（g）＋2H2（g） ΔH<0
②CH4（g）＋H2O（g）
CO（g）＋3H2（g） ΔH>0
下列说法不正确的是（ ）
A．当反应①中v（CH4）正＝v（CO）逆时，表明该反应达平衡状态
B．其他条件不变时，增大体系压强，反应①、②中甲烷的转化率均减小
C．使用高效催化剂可以加快反应速率，同时提高CH4的转化率
D．同一容器内同时发生反应①与②时，容器内温度可能保持不变
4．一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：
SO2（g）＋2CO（g）
2CO2（g）＋S（l） ΔH＜0
若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是（ ）
A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变
B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快
C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率
D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变
5．随着汽车数量的逐年增多，汽车尾气污染已成为突出的环境问题之一。
反应：
2NO（g）＋2CO（g）
2CO2（g）＋N2（g）可用于净化汽车尾气，已知该反应速率极慢，570K时平衡常数为1×1059。
下列说法正确的是（ ）
A．提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂
B．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度
C．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO
D．570K时及时抽走CO2、N2，平衡常数将会增大，尾气净化效率更佳
6．一定温度下，在某2L恒容密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.1molH2O（g），发生反应：
2H2O（g）
2H2（g）＋O2（g） ΔH＝＋484kJ·mol－1，不同时间产生O2的物质的量见下表：
时间/min
20
40
60
80
n（O2）/mol
0.0010
0.0016
0.0020
0.0020
下列说法正确的是（ ）
A．达到平衡时，需要从外界吸收的能量为0.968kJ
B．前20min内的平均反应速率v（H2O）＝2.5×10－5mol·L－1·min－1
C．增大c（H2O），可以提高水的分解率
D．使用颗粒更小的纳米级Cu2O，可以增大平衡时O2的体积分数
7．T℃时，在1L的密闭容器中充入2molCO2和6molH2，一定条件下发生反应：
CO2（g）＋3H2（g）
CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH＝－49.0kJ·mol－1，测得H2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如下表所示。
下列说法不正确的是（ ）
时间/min
c（H2）/mol·L－1
c（CH3OH）/mol·L－1
v（正）和v（逆）比较
t0
6
0
？
t1
3
1
v（正）＝v（逆）
A.t0～t1时间内v（H2）＝3/（t1－t0）mol·L－1·min－1
B．t1时，若升高温度或再充入CO2气体，都可以提高H2的转化率
C．t0时，v（正）>v（逆）
D．T℃时，平衡常数K＝1/27，CO2与H2的转化率相等
8．下列有关化学反应速率的说法中正确的是（ ）。
A．100mL2mol·L－1的盐酸与锌反应时，加入适量的氯化钠溶液，生成氢气的速率不变
B．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用铁片和浓硫酸可以加快产生氢气的速率
C．二氧化硫的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢
D．汽车尾气中的CO和NO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应速率减慢
9．对于可逆反应：
4NH3（g）＋5O2（g）
4NO（g）＋6H2O（g），下列叙述正确的是（ ）。
A．反应达到平衡时，若两种反应物的转化率相等，则起始投入的n（NH3）∶n（O2）＝4∶5
B．反应达到平衡时，对体系充入稀有气体并加压，平衡总是向逆反应方向移动
C．反应达到平衡时，若向压强固定的密闭容器中充入稀有气体，平衡不移动
D．当v正（NH3）∶v正（NO）＝1∶1时，说明该化学反应已经达到平衡
10．利用醋酸二氨合铜[Cu（NH3）2Ac]溶液吸收CO，能达到保护环境和能源再利用的目的，反应方程式为Cu（NH3）2Ac＋CO＋NH3
[Cu（NH3）3]Ac·CO。
已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示：
温度/℃
15
50
100
化学平衡常数
5×104
2
1.9×10－5
下列说法正确的是（ ）。
A．上述正反应为吸热反应
B．15℃时，反应[Cu（NH3）]Ac·CO
Cu（NH3）2Ac＋CO＋NH3的平衡常数为0.5
C．保持其他条件不变，减小压强，CO的转化率减小
D．醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收没有影响
11.一定条件下，向容积为2L的密闭容器中充入1molCO2和3molH2，发生如下反应：
CO2（g）＋3H2（g）
CH3OH（g）＋H2O（g），5min后反应达到平衡时c（CH3OH）为0.2mol·L－1。
CO2（g）的平衡物质的量浓度c（CO2）与温度关系如图所示。
下列说法错误的是（ ）。
A．0～5min，CO2的平均反应速率为0.04mol·（L·min）－1
B．反应CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）的ΔH＜0
C．在T2℃时，若反应处于状态D，则一定有v正＜v逆
D．若T1℃、T2℃时的平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2
12．在我国汽车尾气已成为主要的大气污染物，使用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx和碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少污染。
向容积相同的两个密闭容器内（装有等量的某种催化剂），分别充入等量的NOx及C3H6，在不同温度下，发生如下反应：
18NO（g）＋2C3H6（g）
9N2（g）＋6CO2（g）＋6H2O（g）；
②18NO2（g）＋4C3H6（g）
9N2（g）＋12CO2（g）＋12H2O（g）
分别测定不同温度时NOx的转化率，所得的曲线如图所示。
下列说法正确的是（ ）。
A．该反应的ΔH＞0
B．加入催化剂，NO（g）的转化率比NO2（g）的低
C．分离出H2O（g）可提高碳氢化合物的转化率
D．增大C3H6（g）的浓度可提高NOx的转化率，具有实际意义
13．
（1）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（pB）代替物质的量浓度（cB）也可表示平衡常数（记作K），则反应CH4（g）＋H2O（g）
CO（g）＋3H2（g） ΔH＝206.2kJ·mol－1的K＝________，随着温度的升高，该平衡常数________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）写出WO3（s）＋3H2（g）
W（s）＋3H2O（g）的化学平衡常数表达式为________。
（3）在恒容绝热（不与外界交换能量）条件下进行2A（g）＋B（g）2C（g）＋D（s）反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。
简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：
________。
物质
A
B
C
D
起始投料/mol
2
1
2
0
14．向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生反应：
xA（g）＋2B（s）
yC（g） ΔH＜0。
在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。
请回答下列问题：
（1）用A的浓度变化表示该反应0～10min内的平均反应速率v（A）＝________。
（2）根据图示可确定x∶y＝________。
（3）0～10min容器内压强________（填“变大”、“不变”或“变小”）。
（4）推测第10min引起曲线变化的反应条件可能是________；第16min引起曲线变化的反应条件可能是________。
①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量 ④升温⑤降温 ⑥加催化剂
（5）若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ的平衡常数为K2，则K1________K2（填“＞”、“＝”或“＜”）。
15．
（1）有如下三个与CO相关的反应：
Fe（s）＋CO2（g）
FeO（s）＋CO（g） ΔH＝Q1，平衡常数K1
Fe（s）＋H2O（g）
FeO（s）＋H2（g） ΔH＝Q2，平衡常数为K2
H2（g）＋CO2（g）
CO（g）＋H2O（g） ΔH＝Q3，平衡常数为K3
在不同的温度下K1、K2、K3的数值如下：
T/℃
K1
K2
K3
700
1.47
2.38
0.62
900
2.15
1.67
请回答下列问题：
①Q1、Q2、Q3的关系式：
Q3＝________。
②K1、K2、K3的关系式：
K3＝________，根据此关系式可计算出上表中900℃时，K3的数值为________（精确到小数点后两位）。
可进一步推断反应H2（g）＋CO2（g）
CO（g）＋H2O（g）为________（填“放”或“吸”）热反应，Q3________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
③改变条件使可逆反应H2（g）＋CO2（g）CO（g）＋H2O（g）已经建立的平衡逆向移动，可采取的措施有________。
A．缩小容器体积 B．降低温度C．使用催化剂
D．设法增加H2O（g）的量E．升高温度
（2）在一定条件下，使CO和O2的混合气体13g充分反应，所得混合气体在常温下与足量的Na2O2固体反应，结果固体增重7g，则原混合气体中CO的质量是________g。
16．
（1）在100℃恒温条件下将0.100mol的N2O4充入体积为1L的真空密闭容器中，发生反应：
N2O4（g）
2NO2（g） ΔH＞0。
隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：
t/s
c/（mol·L－1）
0
20
40
60
80
100
c（N2O4）/（mol·L－1）
0.100
a
0.5b
0.4b
c（NO2）/（mol·L－1）
0
0.060
b
c1
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