2022屆高考新教材化學二輪復習專題強化訓練七　化學反應速率　化學平衡

專題強化訓練七化學反應速率化學平衡一、選擇題（每小題只有一個選項符合題意）1．丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備：C4H10（g）?C4H8（g）＋H2（g）ΔH。該反應C4H10（g）的平衡轉化率與溫度及壓強的關系如圖，下列說法正確的是（）A.該反應ΔS<0B.壓強p1<p2C.該反應為吸熱反應，平衡常數(shù)隨溫度升高而降低D.使用催化劑可加快反應速率，使平衡正向移動2．恒溫恒容條件下，在密閉容器中通入等物質的量的CO2和H2，發(fā)生反應：CO2＋3H2?CH3OH＋H2O（g）。下列描述能說明反應達到平衡狀態(tài)的是（）A.容器內CO2的體積分數(shù)不再變化B.消耗的CO2和H2的物質的量的比值不再變化C.單位時間內斷裂3NA個C—H鍵，同時斷裂3NA個H—H鍵D.容器內混合氣體的平均摩爾質量為34.5g·mol－1，且保持不變3．一定壓強下，向10L密閉容器中充入1molS2Cl2和1molCl2，發(fā)生反應S2Cl2（g）＋Cl2（g）?2SCl2（g）。Cl2與SCl2的消耗速率（v）與溫度（T）的關系如圖所示，以下說法不正確的是（）A.正反應的活化能大于逆反應的活化能B.達到平衡后再加熱，平衡向逆反應方向移動C.A、B、C、D四點對應狀態(tài)下，達到平衡狀態(tài)的為B、DD.一定溫度下，在恒容密閉容器中，達到平衡后縮小容器容積，重新達到平衡后，Cl2的平衡轉化率不變4．335℃時，在恒容密閉反應器中1.00molC10H18（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(chǎn)率x1和x2（以物質的量分數(shù)計）隨時間的變化關系及反應過程中能量的變化如圖所示。下列說法錯誤的是（）A.使用催化劑能改變反應歷程B.更換催化劑后ΔH1、ΔH2也會隨之改變C.8h時，反應1、2都未處于平衡狀態(tài)D.x1顯著低于x2，是由于反應2的活化能比反應1的小，反應1生成的C10H12很快轉變成C10H85．TK時，向2.0L恒容密閉容器中充入0.10molCOCl2，發(fā)生反應COCl2（g）?Cl2（g）＋CO（g），經(jīng)過一段時間后反應達到平衡。反應過程中測得的部分數(shù)據(jù)見下表：t/min02468n（Cl2）/mol00.0300.0390.0400.040下列說法正確的是（）A．保持其他條件不變，升高溫度，平衡時ceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Cl2))＝0.038mol·L－1，則反應的ΔH＜0B．前2min內的平均反應速率veq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CO))＝0.015mol·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L·min))－1C．保持其他條件不變，起始時向容器中充入0.12molCOCl2、0.06molCl2和0.06molCO，反應達到平衡前的速率：v正＜v逆D．若反應過程中容器內氣體的密度保持不變，即可判斷該反應已達到化學平衡狀態(tài)6．已知N2（g）＋3H2（g）?2NH3（g）ΔH＝－92.4kJ·mol－1。恒容時，體系中各物質濃度隨時間變化的曲線如圖示。下列說法正確的是（）A.前20分鐘內反應放出的熱量為46.2kJB．第25分鐘改變的條件可以是將NH3從反應體系中分離出去C．若第60分鐘時反應又達到了平衡，則時段Ⅲ改變的條件一定是增大壓強D．時段Ⅰ，若僅將初始投放的物質濃度增至原來的2倍，則反應物的轉化率增大，平衡常數(shù)增大7．常溫常壓下，O3溶于水產(chǎn)生的游離氧原子[O]有很強的殺菌消毒能力，發(fā)生的反應如下：反應①：O3（g）?O2（g）＋[O]（g）ΔH>0平衡常數(shù)K1反應②：O3（g）＋[O]（g）?2O2（g）ΔH＜0平衡常數(shù)為K2總反應：2O3（g）?3O2（g）ΔH＜0平衡常數(shù)為K3下列敘述正確的是（）A．降低溫度，K3減小B．K3＝K1＋K2C．增大壓強，K2減小D．適當升溫，可提高消毒效率8．甲醇是重要的化工原料，具有廣泛的開發(fā)和應用前景。在體積可變的密閉容器中投入0.5molCO和1molH2，不同條件下發(fā)生反應：CO（g）＋2H2（g）?CH3OH（g）。實驗測得平衡時CH3OH的物質的量隨溫度、壓強的變化如圖甲所示。下列說法不正確的是（）A．p總1>p總2B．混合氣體的密度不再發(fā)生變化，說明該反應已達到平衡狀態(tài)C．圖乙中M點能正確表示該反應平衡常數(shù)的對數(shù)（lgK）與溫度的關系D．若p總1＝0.25MPa，則Y點的平衡常數(shù)Kp＝64（MPa）－29．已知H2S高溫熱分解制H2的反應為：H2S（g）?H2（g）＋S（g）。在容積為2L的恒容密閉容器中，加入4molH2S，控制不同溫度進行H2S的熱分解實驗，并測定H2S的轉化率。相關實驗數(shù)據(jù)如圖所示，圖中曲線a為H2S的平衡轉化率與溫度的關系曲線，曲線b表示不同溫度下反應經(jīng)過相同時間且未達到化學平衡時H2S的轉化率。下列說法正確的是（）A.反應H2S（g）?H2（g）＋S（g）自發(fā)進行的條件為低溫B．隨溫度的升高，圖中曲線b向曲線a逼近是因為溫度升高，正反應速率增大，而逆反應速率減小C．1010℃時反應的平衡常數(shù)為0.608，1050℃時反應的平衡常數(shù)小于1D．975℃下，反應經(jīng)5min后達到平衡，則0～5min內H2S的平均反應速率v（H2S）＝0.24mol·L－1·min－1二、非選擇題10．CO2和CO可作為工業(yè)合成甲醇（CH3OH）的直接碳源，還可利用CO2據(jù)電化學原理制備塑料，既減少工業(yè)生產(chǎn)對乙烯的依賴，又達到減少CO2排放的目的。（1）利用CO2和H2反應合成甲醇的原理為：CO2（g）＋3H2（g）=CH3OH（g）＋H2O（g）。上述反應常用CuO和ZnO的混合物作催化劑。相同的溫度和時間段內，催化劑中CuO的質量分數(shù)對CO2的轉化率和CH3OH的產(chǎn)率影響的實驗數(shù)據(jù)如下表所示：ω（CuO）/%102030405060708090CH3OH的產(chǎn)率25%30%35%45%50%65%55%53%50%CO2的轉化率10%13%15%20%35%45%40%35%30%由表可知，CuO的質量分數(shù)為催化效果最佳。（2）①在1L的恒容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(shù)在不同壓強下隨溫度的變化情況如圖1所示，則壓強p2p1（填“>”“<”或“＝”）；平衡由A點移至C點、D點移至B點，分別可采取的具體措施為、；在c點時，CO的轉化率為。②甲和乙兩個恒容密閉容器的體積相同，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，則L、M兩點容器內壓強：p（M）2p（L）（填“>”“<”或“＝”，下同），平衡常數(shù)：K（M）K（L）。11．CO2可作為合成低碳烯烴的原料。相關的熱化學方程式如下：①CO2（g）＋3H2（g）?CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH1＝－49.01kJ·mol－1②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）＋H2O（g）ΔH2＝－24.52kJ·mol－1③CH3OCH3（g）?C2H4（g）＋H2O（g）ΔH3＝－5.46kJ·mol－1④2CO2（g）＋6H2（g）?C2H4（g）＋4H2O（g）ΔH4（1）ΔH4＝kJ·mol－1；反應④在（填“高溫”或“低溫”）下自發(fā)進行。（2）在容積為1L的恒容密閉容器中投入3molH2和1molCO2發(fā)生反應④時，測得溫度對CO2的平衡轉化率和催化劑催化效率的影響如圖所示：①250℃時，反應④的平衡常數(shù)K＝。②其他條件不變，不使用催化劑，投料比eq\f(n（H2）,n（CO2）)（填“>”“<”或“＝”）3時CO2平衡轉化率為M1點；M2點的平衡常數(shù)（填“>”“<”或“＝”）N點的平衡常數(shù)。（3）用催化劑Fe3（CO）12/ZSM-5催化CO2加氫合成乙烯的反應，所得產(chǎn)物含CH4、C3H6、C4H8等副產(chǎn)物，反應過程如圖所示：Fe3（CO）12/ZSM-5催化劑中添加Na、K、Cu助劑后（助劑也起催化作用）可改變反應的選擇性。其他條件相同時，添加不同助劑，經(jīng)過相同時間后測得CO2轉化率和各產(chǎn)物在所有產(chǎn)物中的占比如表：助劑CO2轉化率/%各產(chǎn)物在所有產(chǎn)物中的占比/%C2H4C3H6其他Na42.535.939.624.5K27.275.622.81.6Cu9.880.712.56.8欲提高單位時間內乙烯的產(chǎn)量，在Fe3（CO）12/ZSM-5催化劑中添加助劑效果最好；加入助劑能提高單位時間內乙烯產(chǎn)量的根本原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。專題強化訓練七化學反應速率化學平衡1．解析：該反應是氣體混亂程度增大的反應，所以該反應ΔS>0，A項錯誤；根據(jù)圖像可知，相同溫度下，p1下C4H10（g）的平衡轉化率大于p2下C4H10（g）的平衡轉化率，在溫度不變時，增大壓強，平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動，使反應物的轉化率降低，所以壓強p2>p1，B項正確；根據(jù)圖像，在壓強不變時，升高溫度，C4H10（g）的平衡轉化率增大，說明升高溫度，平衡正向移動，根據(jù)平衡移動原理知，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，故該反應為吸熱反應，平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大，C項錯誤；使用催化劑可降低反應的活化能而加快反應速率，但不能使平衡發(fā)生移動，D項錯誤。答案：B2．解析：甲醇的沸點比水低，水為氣態(tài)，則甲醇必為氣態(tài)，設CO2和H2的起始物質的量均為3mol，達到平衡狀態(tài)時消耗二氧化碳的物質的量為xmol，則CO2＋3H2?CH3OH＋H2O（g）起始量/mol3300變化量/molx3xxx平衡量/mol3－x3－3xxxCO2的體積分數(shù)＝eq\f(3－x,（3－x）＋（3－3x）＋x＋x)＝eq\f(1,2)，即無論反應是否達到平衡狀態(tài)，容器內CO2的體積分數(shù)均不變化，A項錯誤；設混合氣體的平均摩爾質量為eq\o(M,\s\up6(－))，假設反應向右進行完全，eq\f(n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CO2)),n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H2)))＝eq\f(3,3)>eq\f(1,3)，氫氣先反應完，3－3x＝0，x＝1，eq\o(M,\s\up6(－))＝eq\f(2×44＋18＋32,2＋1＋1)g·mol－1＝34.5g·mol－1，由于該反應為可逆反應，反應不可能向右進行完全，混合氣體的平均摩爾質量不可能為34.5g·mol－1，D項錯誤；無論反應是否達到平衡狀態(tài)，消耗的CO2和H2的物質的量的比值始終為1∶3，B項錯誤；單位時間內斷裂3NA個C—H鍵，即生成3NA個H—H鍵，若同時斷裂3NA個H—H鍵，則v逆eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H2))＝v正eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H2))，能說明反應達到平衡狀態(tài)，C項正確。答案：C3．解析：根據(jù)題圖可判斷出該反應為放熱反應，故正反應的活化能小于逆反應的活化能，A項錯誤；該反應為放熱反應，達到平衡后再加熱，平衡向逆反應方向移動，B項正確；B、D點對應溫度一致，且消耗速率veq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(SCl2))＝2veq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Cl2))，故此時達到平衡狀態(tài)，A、C點消耗速率無此關系，未達到平衡狀態(tài)，C項正確；縮小容器容積相當于增大壓強，該反應前后氣體分子數(shù)相等，所以平衡不移動，Cl2的平衡轉化率不變，D項正確。答案：A4．解析：使用催化劑，降低了反應的活化能，改變了反應歷程，A項正確；使用催化劑，不能改變反應物和生成物的總能量，即不能改變反應的焓變（ΔH），B項錯誤；8h之后，C10H8的產(chǎn)率還在增加，說明反應2未達平衡，而C10H8是由C10H12轉化而來的，且C10H12的產(chǎn)率幾乎保持不變，說明反應1也未達平衡，C項正確；由圖像可以看出反應2的活化能低于反應1的活化能，故反應1生成的C10H12快速轉化為C10H8，從而使x1顯著低于x2，D項正確。答案：B5．解析：A.由表中數(shù)據(jù)可知，6min達到平衡，生成氯氣為0.04mol，其濃度為0.04mol÷2L＝0.02mol·L－1，升高溫度，平衡時c（Cl2）＝0.038mol·L－1，可知升高溫度平衡正向移動，即正反應為吸熱反應，反應的ΔH>0，故A錯誤；B.前2min生成氯氣為0.030mol，由反應可知生成CO為0.030mol，前2min的平均速率v（CO）＝eq\f(\f(0.030mol,2.0L),2min)＝0.0075mol·L－1·min－1，故B錯誤；C.由表中數(shù)據(jù)可知K＝eq\f(0.02mol·L－1×0.02mol·L－1,0.03mol·L－1)＝0.013，起始時向容器中充入0.12molCOCl2、0.06molCl2和0.06molCO，Qc＝eq\f(0.03mol·L－1×0.03mol·L－1,0.06mol·L－1)＝0.015>K＝0.013，平衡逆向移動，可知達到平衡前的速率：v正<v逆，故C正確；D.反應物和生成物都是氣體，反應前后氣體總質量不變，體積不變，反應過程中容器內氣體的密度任意時刻保持不變，不可判斷該反應已達到化學平衡狀態(tài)，故D錯誤。答案：C6．解析：A項，要想知道放熱多少就必須知道H2的物質的量又由于c＝eq\f(n,V)且圖中顯示的是c無V，所以求不出具體的放熱多少，錯誤；B項，第25分鐘時，氨氣的濃度由1.00mol·L－1變?yōu)?，說明改變的條件是將NH3從反應體系中分離出去，正確；C項，氫氣和氮氣的濃度減小，氨氣的濃度增大，說明平衡正向移動，正反應是放熱反應，降溫能使平衡正向移動，故時段Ⅲ改變的條件是降低溫度，錯誤；D項，恒容容器，增大反應物起始濃度，相當于增大壓強，平衡正向移動，平衡常數(shù)保持不變，錯誤。答案：B7．解析：降低溫度，總反應向放熱反應方向移動，即正向移動，K3增大，A項錯誤；K3＝K1·K2，B項錯誤；溫度不變，平衡常數(shù)不變，C項錯誤；適當升溫，反應速率加快，且總反應逆向移動，O3增多，產(chǎn)生的[O]增多，消毒效率提高，D項正確。答案：D8．解析：對于反應CO（g）＋2H2（g）?CH3OH（g），增大壓強，平衡正向移動，甲醇的物質的量增大，由圖像可知p總1>p總2，故A正確；容器體積可變，達到平衡時，由于氣體的質量不變，則密度不變可說明反應達到平衡狀態(tài)，故B正確；升高溫度，甲醇的物質的量減少，說明升高溫度，平衡逆向移動，則升高溫度，lgK減小，N點能正確表示該反應平衡常數(shù)的對數(shù)（lgK）與溫度的關系，故C錯誤；X、Y點在相同溫度下，則平衡常數(shù)相同，X點甲醇的物質的量為0.25mol，則CO（g）＋2H2（g）?CH3OH（g）起始量/mol0.510轉化量/mol0.250.50.25平衡量/mol0.250.50.25則Kp（Y）＝Kp（X）＝eq\f(p\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CH3OH)),p（CO）·p2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H2)))＝eq\f(\f(0.25,0.25＋0.25＋0.5)×0.25MPa,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.25,0.25＋0.25＋0.5)×0.25MPa))×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.5,0.25＋0.25＋0.5)×0.25MPa))2)＝64（MPa）－2，故D正確。答案：C9．解析：由題圖中曲線a可知，隨著溫度升高，H2S的平衡轉化率增大，說明該分解反應為吸熱反應，且該反應又是熵增反應，所以該反應自發(fā)進行的條件是高溫，A錯誤；曲線b逼近曲線a的原因是隨著溫度升高，化學反應速率加快，達到平衡所需的時間縮短，溫度升高時不但正反應速率增大，逆反應速率也同樣增大，B錯誤；1010℃時反應的平衡轉化率為42%，則平衡時各物質的濃度分別為c（H2S）＝1.16mol·L－1，c（H2）＝c（S）＝0.84mol·L－1，K＝0.84×eq\f(0.84,1.16)＝0.608，若H2S的平衡轉化率為50%，則K＝1，當溫度達到1050℃吋，H2S的平衡轉化率小于50%，則小于1，C正確；975℃下，平衡時H2S的轉化率為40%，平衡時Δc（H2S）＝0.8mol·L－1，v（H2S）＝eq\f(0.8mol·L－1,5min)＝0.16mol·L－1·min－1，D錯誤。答案：C10．解析：（1）由表可知，CuO的質量分數(shù)為60%催化效果最佳。（2）①根據(jù)勒夏特列原理，增大壓強平衡向正方向移動，由圖所示，300℃時，C點的轉化率小于B點，故p2<p1；平衡由A點移至C點是恒壓的條件下是使平衡逆向移動，措施為保持壓強為p2，將溫度由250℃升高到300℃，D點移至B點是溫度不變平衡正向移動，可采取的具體措施為保持溫度為300℃，將壓強由p3增大到p1；在C點時，甲醇的體積分數(shù)為50%，設甲醇的物質的量為n，則反應的CO的物質的量為n，剩余CO的物質的量為eq\f(1,3)n，則CO的轉化率為eq\f(n,n＋\f(1,3)n)×100%＝75%；②M點和L點，CO的轉化率相同，因為體積相同，且乙中氣體是甲中氣體的2倍，則相同溫度時，p（M）＝2p（L），M點的溫度高，所以p（M）>2p（L）；平衡常數(shù)只和溫度有關，該反應為放熱反應，溫度越高反應進行的限度越小，平衡常數(shù)越小，所以K（M）<K（L）。答案：（1）