2023屆高考二輪總復習試題化學（適用于湖南河北）專題七化學反應速率和化學平衡

專題七化學反應速率和化學平衡A組基礎鞏固練1.(2022北京豐臺區(qū)一模)下列事實不能用Cl2+H2OHCl+HClO平衡移動加以解釋的是()A.實驗室用NaOH溶液吸收Cl2尾氣B.用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl雜質C.NaClO與濃鹽酸混合產生氯氣D.漂白粉中加入適量醋酸可增強漂白性2.(2022湖南邵陽一模)科學家研究出一種新的催化劑能有效處理汽車尾氣,其反應的熱化學方程式為2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH<0,若反應在恒容密閉容器中進行,由該反應相關圖像作出的判斷正確的是()A.甲圖中改變的反應條件為升溫B.乙圖中溫度T2>T1,縱坐標可代表NO的百分含量C.丙圖中壓強p1<p2,縱坐標可代表NO的百分含量D.丁圖中a、b、c三點只有b點已經達到平衡狀態(tài)3.(2022福建南平二模)某小組實驗驗證“Ag+(aq)+Fe2+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)”為可逆反應。實驗Ⅰ:將0.0100mol·L-1Ag2SO4溶液與0.0400mol·L-1FeSO4溶液(pH=1)等體積混合發(fā)生反應,產生灰黑色沉淀,溶液呈黃色。實驗Ⅱ:向少量Ag粉中加入0.0100mol·L-1Fe2(SO4)3溶液(pH=1),固體完全溶解。下列說法錯誤的是()A.Ⅰ中加入NaCl固體,平衡逆向移動B.Ⅰ中不能用Fe(NO3)3溶液代替Fe2(SO4)3溶液C.該反應平衡常數K=cD.Ⅱ中加入KSCN溶液,溶液呈紅色,表明該化學反應為可逆反應4.(2022浙江6月選考)恒溫恒容的密閉容器中,在某催化劑表面上發(fā)生氨的分解反應:2NH3(g)N2(g)+3H2(g),測得不同起始濃度和催化劑表面積下氨濃度隨時間的變化,如下表所示,下列說法不正確的是()編號表面積/cm20min20min40min60min80minc(NH3)/(10-3mol·L-1)①a2.402.001.601.200.80②a1.200.800.40x③2a2.401.600.800.400.40A.實驗①,0~20min,v(N2)=1.00×10-5mol·L-1·min-1B.實驗②,60min時處于平衡狀態(tài),x≠0.40C.相同條件下,增加氨氣的濃度,反應速率增大D.相同條件下,增加催化劑的表面積,反應速率增大5.(雙選)(2022湖南永州二模)335℃時,在恒容密閉反應器中C10H18(l)催化脫氫的反應過程如下:反應1:C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g)ΔH1反應2:C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g)ΔH2測得C10H12和C10H8的產率x1和x2隨時間的變化關系如圖所示。下列說法錯誤的是()A.使用催化劑能改變反應歷程B.更換催化劑,反應1、2的ΔH1、ΔH2可能減小C.8h時,反應1、2都未處于平衡狀態(tài)D.x1顯著低于x2,說明反應2的活化能比反應1的大6.(2022遼寧大連一模)空間站處理CO2的一種重要方法是CO2的收集、濃縮與還原。(1)H2還原CO2制CH4的部分反應如下:①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41kJ·mol-1②CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔH2=-246kJ·mol-1③CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)ΔH3=-131kJ·mol-1反應2C(s)+2H2O(g)CH4(g)+CO2(g)的ΔH=kJ·mol-1。

(2)在催化劑作用下CO2加氫可制得甲醇,該反應歷程如下圖所示(吸附在催化劑表面的物質用*標注,如*CO2表示CO2吸附在催化劑表面;圖中*H已省略)。上述合成甲醇的反應速率較慢,該反應過程中決定反應速率的步驟是(用方程式表示)。

(3)在一定條件下,向某0.5L恒容密閉容器中充入xmolCO2和ymolH2,發(fā)生反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-50kJ·mol-1。①圖1中能表示該反應的平衡常數K與溫度T之間的變化關系的是曲線(填“m”或“n”),判斷依據是。

②若x=2、y=3,測得在相同時間內,不同溫度下H2的轉化率如圖2所示,v(a)逆(填“>”“<”或“=”)v(c)逆;T2時,起始壓強為2.5MPa,Kp=MPa-2(保留2位小數;Kp為以分壓表示的平衡常數,分壓=總壓×物質的量分數)。

③已知速率方程v(正)=k(正)·c(CO2)·c3(H2),v(逆)=k(逆)·c(CH3OH)·c(H2O),k(正)、k(逆)是速率常數,只受溫度影響。圖3表示速率常數的對數lgk與溫度的倒數1T之間的關系,A、B、D、E分別代表圖2中a點、c點的速率常數,點表示c點的lgk(逆)B組能力提升練1.(2022北京房山區(qū)一模)以[Cu(H2O)4]2+(藍)+4Cl-[CuCl4]2-(黃)+4H2OΔH>0為例,探究影響平衡移動的因素。取相同濃度的CuCl2溶液,分別進行下列實驗,對實驗現象的分析不正確的是()選項操作和現象分析A觀察溶液為綠色[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同時存在B升高溫度,溶液變?yōu)辄S綠色平衡正移,[CuCl4]2-的濃度增大C加幾滴AgNO3溶液,靜置,上層清液為藍色平衡逆移,[CuCl4]2-的濃度減小D加少量Zn片,靜置,上層清液為淺黃綠色平衡正移,[CuCl4]2-的濃度增大2.(2022遼寧東北育才學校六模)某小組同學設計實驗探究鎂與銨鹽溶液的反應,記錄如下:實驗編號①②③④溶液種類1mol·L-1NH4Cl0.5mol·L-1(NH4)2SO40.1mol·L-1NH4ClH2Om(Mg)/g0.480.480.480.48V(溶液)/mL100100100100實驗現象有氣體產生,并產生白色沉淀有氣體產生,并產生白色沉淀有氣體產生,并產生白色沉淀幾乎看不到現象6h時V(H2)/mL43325534712根據上述實驗所得結論正確的是()A.實驗②中發(fā)生的反應為Mg+NH4++2H2OMg2++2NH3·H2O+H2B.由實驗①、③可得,溶液中c(NH4+)越大C.由實驗①、②可得,溶液中陰離子的種類和濃度對產生H2的速率有影響D.由實驗①~④可得,溶液的pH越小,產生H2的速率越快3.(雙選)(2022湖南卷,14)向容積均為1L的兩恒容容器中分別充入2molX和1molY發(fā)生反應:2X(g)+Y(g)Z(g)ΔH,其中甲為絕熱過程,乙為恒溫過程,兩反應體系的壓強隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()A.ΔH>0B.氣體的總物質的量:na<ncC.a點平衡常數:K>12D.反應速率:va(正)<vb(正)4.(2022湖南長沙長郡中學一模)一定溫度下,在密閉容器中可能發(fā)生如下兩個反應,反應1:2A(g)+B(g)3C(g)+D(s);反應2:C(g)2E(g)。若反應開始時充入2molA和2molB,在下列不同條件下達到平衡時,下列說法不正確的是()A.恒溫恒壓下,當氣體的密度不再變化時,反應一定達到平衡B.恒溫恒壓下,通入氮氣,達新平衡后B的轉化率增大C.恒溫恒容下(容積為1L),10分鐘后達到平衡時,A的轉化率為25%,則10分鐘內C的平均速率為0.075mol·L-1·min-1D.恒溫恒容下,若只發(fā)生反應1,達到平衡后,再充入2molC和過量的D,達新平衡后氣體中A的體積分數增大5.(2022遼寧鐵嶺六校聯考)某實驗團隊研究合成氨在不同條件下進行反應,平衡時氨氣的含量與起始氫氮比[n(H2)A.T0<420℃B.b點時的轉化率:α(N2)>α(H2)C.a、b、c、d四點對應的平衡常數由大到小的順序為Kb=Kc>Ka>KdD.工業(yè)合成氨一般以α-鐵觸媒為催化劑,400~500℃下反應,選取該溫度的主要原因是氨的平衡產率更高6.(2022湖南長沙明德中學二模)常壓下羰基化法精煉鎳的原理:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)ΔH<0。230℃時,該反應的平衡常數K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸點為42.2℃,固體雜質不參與反應。第一階段:將粗鎳與CO反應轉化成氣態(tài)Ni(CO)4;第二階段:將第一階段反應后的氣體分離出來,加熱至230℃制得高純鎳。下列判斷正確的是()A.升高溫度,該反應的平衡常數減小B.該反應達到平衡時,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)C.第一階段,在30℃和50℃兩者之間選擇反應溫度,選30℃D.第二階段,Ni(CO)4分解率較低7.(2022湖南長沙雅禮中學二模)一定溫度下,向三個容積不等的恒容密閉容器(a<b<c)中分別投入2molNOCl,發(fā)生反應:2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)。tmin后,三個容器中NOCl的轉化率如圖中A、B、C三點。下列敘述正確的是()A.A點延長反應時間,可以提高NOCl的轉化率B.A、B兩點的壓強之比為25∶28C.容積為cL的容器中NOCl的平衡轉化率小于80%D.容積為aL的容器達到平衡后再投入1molNOCl、1molNO,平衡不移動8.(雙選)利用CO和H2在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生如下反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在容積一定的密閉容器中按物質的量之比1∶2充入CO和H2,測得平衡混合物中CH3OH的體積分數在不同壓強下隨溫度的變化情況如圖1所示?，F有兩個容積相同的恒容密閉容器甲和乙,向甲中加入1molCO和2molH2,向乙中加入2molCO和4molH2,測得不同溫度下CO的平衡轉化率如圖2所示。下列說法不正確的是()A.該反應的ΔH>0;p1>p2>p3B.反應速率B點大于D點C.A、B、D三點的平衡常數關系為:KA>KB=KDD.由圖綜合判斷:M、L兩點中,CH3OH的體積分數相同,且壓強關系為p(M)=2p(L)9.(2022湖南長沙一模)硝化反應是最普遍和最早發(fā)現的有機反應之一,以N2O5為新型硝化劑的反應具有反應條件溫和、反應速度快、選擇性高、過程無污染等優(yōu)點?？赏ㄟ^下面兩種方法制備N2O5:方法Ⅰ:N2O4臭氧化法已知:在298K、101kPa時發(fā)生以下反應的熱化學方程式為:Ⅰ.N2O4(g)2NO2(g)ΔH1=+57kJ·mol-1Ⅱ.2O3(g)3O2(g)ΔH2=-242.6kJ·mol-1Ⅲ.2N2O5(s)4NO2(g)+O2(g)ΔH3=+56.8kJ·mol-1Ⅳ.N2O4(g)+O3(g)N2O5(s)+O2(g)ΔH4。(1)則反應Ⅳ的ΔH4=。

(2)在恒溫恒容條件下,下列說法能夠說明反應Ⅳ已經達到平衡的是(填字母)。

a.混合氣體密度不再改變b.消耗nmolN2O4的同時,消耗了nmolO3c.O2濃度不再改變d.混合氣體的平均相對分子質量不再改變(3)在2L密閉容器中充入1molN2O4和1molO3,在不同溫度下發(fā)生反應Ⅳ,平衡時N2O4在容器內氣體中的物質的量分數φ(N2O4)隨溫度變化的曲線如圖甲所示[考慮N2O4(g)2NO2(g)]:①反應Ⅳ中,a點的v(正)(填“>”“<”或“=”)v(逆)。

②對反應體系加壓,得平衡時O3的轉化率α(O3)與壓強的關系如圖乙所示。請解釋壓強增大至p1MPa的過程中α(O3)逐漸增大的原因:。

③圖甲中,T2℃時,平衡后總壓為0.1MPa,O2和NO2的平衡分壓相同,則反應Ⅳ以壓強表示的平衡常數Kp=MPa-1(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數)。

參考答案專題七化學反應速率和化學平衡A組基礎鞏固練1.D解析NaOH溶液與氯水中的HCl和HClO反應,生成物的濃度減小,平衡向正反應方向移動,A不符合題意;飽和食鹽水能增大氯水中的c(Cl-),生成物的濃度增大,平衡向逆反應方向移動,有利于氯氣的溶解度減小,B不符合題意;NaClO與濃鹽酸反應生成HClO,c(HClO)增大,平衡向逆反應方向移動,有利于氯氣的生成,則NaClO與濃鹽酸混合產生氯氣能用平衡移動加以解釋,C不符合題意;漂白粉中的Ca(ClO)2與加入的適量醋酸反應生成HClO,c(HClO)增大,漂白性增強,則漂白粉中加入適量醋酸可增強漂白性不能用平衡移動加以解釋,D符合題意。2.A解析升高溫度,正、逆反應速率都加快,化學平衡逆向移動,即逆反應速率增大的幅度大于正反應,故甲圖中改變的反應條件為升溫,A正確;由乙圖所示信息可知,T2時反應速率更快,故溫度T2>T1,溫度升高,平衡逆向移動,而縱坐標所示的數值越小,則縱坐標不可能代表NO的百分含量,B錯誤;由丙圖信息可知,p2時的反應速率更大,故壓強p1<p2,增大壓強題述平衡正向移動,而縱坐標所示的數值越大,故縱坐標不可能代表NO的百分含量,C錯誤;丁圖曲線表示平衡常數與溫度的關系,曲線上各點都是平衡點,升高溫度平衡逆向移動,正反應的平衡常數減小,逆反應的平衡常數增大,D錯誤。3.D解析Ⅰ中加入NaCl固體,Cl-與Ag+反應產生AgCl沉淀,c(Ag+)降低,平衡逆向移動,A正確;Ⅰ中不能用Fe(NO3)3溶液代替Fe2(SO4)3溶液,否則酸性條件下NO3-會將Fe2+氧化生成Fe3+,使Fe3+濃度增大,引起干擾,B正確;根據反應平衡常數的含義可知,該反應平衡常數K=c(Fe3+)c(Ag+)·c(Fe2+),C正確;Ⅱ中向少量Ag粉中加入0.0100mol·L-1Fe4.C解析實驗①中,0~20min,氨氣濃度變化量為2.40×10-3mol·L-1-2.00×10-3mol·L-1=4.00×10-4mol·L-1,v(NH3)=4.00×10-4mol·L-120min=2.00×10-5mol·L-1·min-1,反應速率之比等于化學計量數之比,v(N2)=12v(NH3)=1.00×10-5mol·L-1·min-1,A正確;催化劑表面積大小只影響反應速率,不影響平衡,實驗③中氨氣初始濃度與實驗①中一樣,實驗③達到平衡時氨氣濃度為4.00×10-4mol·L-1,則實驗①達平衡時氨氣濃度也為4.00×10-4mol·L-1,而恒溫恒容條件下,實驗②相對于實驗①為減小壓強,平衡正向移動,因此實驗②60min時處于平衡狀態(tài),x<0.4,即x≠0.4,B正確;實驗①、實驗②中0~20min、20~40min氨氣濃度變化量都是4.00×10-4mol·L-1,實驗②中60min時反應達到平衡狀態(tài),實驗①和實驗②催化劑表面積相同,實驗①中氨氣初始濃度是實驗②中氨氣初始濃度的2倍,實驗①60min時反應未達到平衡狀態(tài),相同條件下,增加氨氣濃度,反應速率并沒有增大,C錯誤;對比實驗①和實驗③,氨氣濃度相同,實驗③中催化劑表面積是實驗①中催化劑表面積的2倍,實驗5.BD解析催化劑參與反應降低活化能,能改變反應歷程,A正確;催化劑不影響化學平衡,不能改變反應物和生成物,故不能影響焓變,B錯誤;8h時,根據圖像判斷反應1、2的產率沒有達到最大,沒有保持不變,故未達到平衡狀態(tài),C正確;x1顯著低于x2,說明在相同的條件下,反應1的反應速率比反應2慢,反應1的活化能大于反應2的活化能,D錯誤。6.答案(1)-25(2)*HCOO+*HCO+*H2O(3)①m該反應是放熱反應,升高溫度,平衡向吸熱反應的方向移動,平衡常數減?、?lt;9.88③A解析(1)根據目標反應方程式,由蓋斯定律可知,目標反應=②-①-2×③,得出ΔH=ΔH2-ΔH1-2ΔH3=-25kJ·mol-1。(2)該反應過程中反應速率是由慢反應決定,活化能越大,反應速率越慢,根據圖像可知,活化能最大的步驟的方程式為*HCOO+*HCO+*H2O。(3)①該反應為放熱反應,升高溫度,根據勒夏特列原理,平衡向逆反應方向進行,平衡常數減小,根據圖像可知,曲線m表示平衡常數與溫度T之間的變化關系。②根據圖2可知,c點的溫度高于a點,溫度高,反應速率快,即v(a)逆<v(c)逆;T2時,起始壓強2.5MPa,則CO2的分壓為2.5MPa×25=1MPa,H2的分壓為2.5MPa×35=1.5MPa,T2時,H2的轉化率為80%,則H2變化分壓為1.5MPa×80%=1.2MPa,則達到平衡時CH3OH、H2O(g)分壓均為0.4MPa,CO2的分壓為0.6MPa,H2的分壓為0.3MPa,Kp=p(H2O)·p(CH3OH)p(CO2)·p3(H2)=0.4×0.40.6×0.33MPa-2≈9.88MPa-2。③達到平衡時,v(正)=v(B組能力提升練1.D解析[Cu(H2O)4]2+呈現藍色,[CuCl4]2-呈現黃色,溶液為綠色是因為[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同時存在,A正確;該反應是一個吸熱反應,升高溫度,平衡正向移動,[CuCl4]2-的濃度增大,溶液變?yōu)辄S綠色,B正確;加幾滴AgNO3溶液,Cl-與Ag+反應,Cl-濃度減小,平衡向逆反應方向移動,[CuCl4]2-的濃度減小,[Cu(H2O)4]2+濃度增大,上層清液為藍色,C正確;在CuCl2溶液中加入少量Zn片,Zn會置換出Cu,Cu2+濃度減小,則[Cu(H2O)4]2+、[CuCl4]2-濃度均減小,D錯誤。2.C解析離子方程式電荷不守恒且無白色沉淀生成,A錯誤;實驗①、③中Cl-濃度不同,無法得出c(NH4+)越大,反應速率越快的結論,B錯誤;實驗①、②,溶液中c(NH4+)相同,故陰離子種類和濃度對產生H2的速率有影響,C正確;實驗②0.5mol·L-1(NH4)2SO4溶液pH<實驗③0.1mol·L-1NH4Cl溶液3.BC解析本題考查外界條件對化學反應速率、化學平衡的影響及平衡常數等。該反應是氣體分子數減小的反應,絕熱容器中氣體壓強先增大后減小,說明該反應是放熱反應,ΔH<0,A項錯誤;甲容器的溫度較高,a、c點氣壓相等,則c點氣體的物質的量較大,B項正確;依據c點計算,溫度不變平衡體系的濃度商不變。利用“三段式”計算,設生成Z的物質的量為x2mol2X(g)+Y(g)Z(g)起始/mol210轉化/molxxc點/mol2-x1-x根據同溫同壓下氣體物質的量之比等于壓強比,33-x=2pp,解得x=1.5,則c點時X、Y、Z的物質的量分別為0.5mol、0.25mol和0.75mol。c點時濃度商Q=c(Z)c2(X)·c(Y)=0.750.52×0.25=12,因c點反應尚未達到平衡,a點反應已達到平衡且a點與c點體系中的壓強相等,但由于a點溫度高于c點的溫度4.C解析在恒溫恒壓下,隨著反應的進行,氣體的物質的量逐漸增大,則容器的容積逐漸增大,起始時刻和達平衡后容器容積不相等,由于固體物質D的生成,混合氣體質量會變化,則當氣體的密度不再變化時,反應一定達到平衡,故A正確;在恒溫恒壓下,通入氮氣壓強增大,為了保持恒壓,平衡向氣體體積增大的方向進行,則平衡正向移動,達新平衡后B的轉化率增大,故B正確;反應開始時充入2molA,10分鐘后達到平衡時,A的轉化率為25%,反應速率為v(A)=ΔnVΔt=2mol×25%1L×10min=0.05mol·L-1·min-1,由速率之比等于化學計量數之比,不考慮反應2中v(C)=32v(A)=0.075mol·L-1·min-1,由于反應2:C(g)2E(g),物質C會有消耗,則10分鐘內C的平均速率不等于0.075mol·L-1·min-1,故C錯誤;恒溫恒容下,如只發(fā)生反應1,達到平衡后,再充入2molC和過量的D,D是固體,濃度視為常數,則充入5.C解析合成氨的反應是一個放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,NH3的百分含量減小,由曲線①④可知,T0>420℃,A錯誤;b點時n(H2)n(N2)=3.0,故平衡的轉化率:α(N2)=α(H2),B錯誤;升高溫度,平衡逆向移動,化學平衡常數減小,溫度不變,平衡常數不變,由A分析可知,T0>420℃,故a、b、c、d四點對應的平衡常數由大到小的順序為Kb=Kc>Ka>Kd,C正確;催化劑不能使化學平衡發(fā)生移動,故工業(yè)合成氨一般以α-鐵觸媒為催化劑6.A解析Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)是放熱反應,所以升高溫度,該反應的平衡常數減小,A正確;該反應達到平衡時,正逆反應速率相等,4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),B錯誤;Ni(CO)4的沸點為42.2℃,將粗鎳與CO反應轉化成氣態(tài)Ni(CO)4,反應溫度應選50℃,C錯誤;Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)的平衡常數K=c[Ni(CO)4]c4(CO)=2×10-5,第二階段反應為Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g),該反應的平衡常數K=c4(7.D解析A點容器容積小,反應物濃度大,反應速率比B點快,平衡前單位時間內的轉化率比B點高,現B點的NOCl轉化率比A點高,則表明A點已達到平衡,延長反應時間,NOCl的轉化率不變,故A錯誤;A點時轉化率為50%,消耗NOCl的物質的量是1mol,平衡時物質的量之和為1mol+1mol+0.5mol=2.5mol,B點轉化率為80%,消耗NOCl的物質的量是1.6mol,平衡時物質的量之和為0.4mol+1.6mol+0.8mol=2.8mol,容器容積:a<b,則容器內壓強:A>B,則A、B兩點的壓強之比大于25∶28,故B錯誤;由B點轉化率為80%,體積增大時壓強減小,減小壓強平衡正向移動,轉化率增大,則容積為cL的容器NOCl的平衡轉化率大于80%,故C錯誤;A點對應K=0.