2021届高考化学一轮复习过关训练：化学反应速率和化学平衡

2021届高考化学一轮复习过关训练：化学反应速率和化学平衡

2021届高考一轮复习化学 化学反应速率和化学平衡 一、选择题 1．I－可以作为水溶液中的 SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下： ⅰ.SO2＋4I－＋4H＋===S↓＋2I2＋2H2O ⅱ.I2＋2H2O＋SO2===SO2－4 ＋4H＋＋2I－ 为探究ⅰ、ⅱ反应速率与 SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将 18 mL SO2饱和溶 液加入到 2 mL下列试剂中，密闭放置，观察现象。(已知：I2易溶解在 KI溶液中) 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 试剂 组成 0.4 mol·L－1KI a mol·L－1KI、 0．2 mol·L－1H2SO4 0.2 mol·L－1 H2SO4 0.2 mol·L－1KI、 0.000 2 molI2 实验 现象 溶液变黄，一段时 间后出现浑浊 溶液变黄，出现浑 浊较Ⅰ快 无明显现象 溶液由棕褐色很快 褪色，变成黄色， 出现浑浊较Ⅰ快 下列说法不正确的是 ( ) A．水溶液中 SO2歧化反应的化学方程式为 3SO2＋2H2O===2H2SO4＋S↓ B．Ⅱ是Ⅰ的对比实验，则 a＝0.4 C．比较Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，可得出的结论是：I－是 SO2歧化反应的催化剂，H＋ 单独存在时不具 有催化作用，但 H＋ 可以加快 SO2歧化反应的速率 D．实验表明，SO2歧化反应的速率Ⅳ>Ⅰ，原因是反应ⅰ比反应ⅱ快；Ⅳ中由反应ⅱ产生 的 H＋ 使反应ⅰ加快 2．将 4 mol A气体和 2 mol B气体在 2 L的恒容密闭容器中混合，并在一定条件下发生如 下反应：2A(g)＋B(g)⇌2C(g)。若经 2 s后测得 C的浓度为 0.6 mol·L－1，现有下列几种说 法： ①用物质 A表示的反应的平均速率为 0.3 mol·L－1·s－1 ②用物质 B表示的反应的平均速率为 0.6 mol·L－1·s－1 ③2 s时物质 A的转化率为 70% ④2 s时物质 B的浓度为 0.7 mol·L－1 其中正确的是( ) A．①③ B．①④ C．②③ D．③④ 3．在 20 L 的密闭容器中按物质的量之比 1∶2 充入 CO 和 H2，发生： CO(g)＋ 2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH。测得 CO的转化率随温度的变化及不同压强下 CO的变化、p2和 195℃时 n(H2)随时间的变化结果如图表所示。下列说法正确的是( ) A．0～3 min，平均速率 v(CH3OH)＝0.8 mol·L－1·min－1 B．p10 C．在 p2及 195℃时，该反应的平衡常数为 25 D．在 B点时，v 正>v 逆 4．在反应 2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g)中，每生成 7 g N2放出 166 kJ的热量，该反 应的速率表达式为 v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待测)，其反应包含两步：①2NO＋H2===N2 ＋H2O2(慢)；②H2O2＋H2===2H2O(快)。T℃时测得有关实验数据如下表： 序号 cNO mol·L－1 cH2 mol·L－1 速率 mol·L－1·min－1 Ⅰ 0.006 0 0.001 0 1.8×10－4 Ⅱ 0.006 0 0.002 0 3.6×10－4 Ⅲ 0.001 0 0.006 0 3.0×10－5 Ⅳ 0.002 0 0.006 0 1.2×10－4 下列说法错误的是( ) A．该反应的速率表达式为 v＝5 000·c2(NO)·c(H2) B．整个反应的反应速率由第①步反应决定 C．正反应的活化能：①<② D．该反应的热化学方程式为 2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－664 kJ·mol－1 5．在 2A+B 3C+4D反应中,表示该反应速率最快的是( ) A.v(A)=0.5 mol/(L· s) B.v(B)=0.3 mol/(L· s) C.v(C)=0.8 mol/(L· s) D.v(D)=1 mol/(L· s) 6．KClO3和 KHSO3可发生下列反应：ClO－ 3＋HSO－ 3―→SO2－4 ＋Cl－＋H＋(未配平)，已知酸 性越强，该反应的反应速率越快。如图为反应速率 v(ClO－ 3 )随时间(t)的变化曲线。下列有关 说法不正确的是( ) A．KClO3和 KHSO3发生反应时氧化剂与还原剂的物质的量之比为 1∶3 B．反应开始阶段速率逐渐增大可能是 c(H＋)逐渐增大导致的 C．反应后期速率逐渐减小的主要原因是 c(ClO－ 3 )、c(HSO－ 3 )降低 D．纵坐标为 v(HSO－ 3 )时的 vt曲线与上图曲线完全吻合 7．一定条件下，在体积为 3 L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催化剂为 Cu2O/ZnO）：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。 根据题意完成下列各题： （1）反应达到平衡时，平衡常数表达式 K＝_______________，升高温度，K值_______ （填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）在 500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率 v(H2)＝_________。 （3）在其他条件不变的情况下，对处于 E点的体系体积压缩到原来的 1/2，下列有关该体 系的说法正确的是_______： a．氢气的浓度减少 b．正反应速率加快，逆反应速率也加快 c．甲醇的物质的量增加 d．重新平衡时 n(H2)/n(CH3OH)增大 （4）据研究，反应过程中起催化作用的为 Cu2O，反应体系中含少量 CO2有利于维持催化 剂 Cu2O的量不变，原因是：_______________________（用化学方程式表示）。 8 ． 碳 热 还 原 制 备 氮 化 铝 的 总 反 应 化 学 方 程 式 为 Al2O3(s)+3C(s)+N2(g) 2AlN(s)+3CO(g)。在温度、容积恒定的反应体系中,CO浓度随时 间的变化关系如图曲线甲所示。下列说法不正确．．．的是( )。 A.在不同时刻都存在关系:3v(N2)=v(CO) B.c点切线的斜率表示该化学反应在 t时刻的瞬时速率 C.根据 a、b两点坐标可求得从 a到 b时间间隔内该化学反应的平均速率 D.维持温度、容积不变,若减少 N2的物质的量进行反应,曲线甲将转变为曲线乙 9．1100 ℃时,向 2 L密闭容器中通入 3 mol AlCl(g),发生反应:3AlCl(g) 2Al(l)+AlCl3(g)。 已知该温度下 AlCl(g)的平衡转化率为 80%,则该反应的平衡常数为( )。 A. . tt B. tt . C. . D. . 10．在 t ℃时 ,向 a L 密闭容器中加入 1.6 mol HI(g),发生反应 2HI(g) H2(g)+I2(g) ΔH>0,H2的物质的量随时间的变化曲线如图所示,下列有关说法中正确的是( )。 A.平衡时,I2蒸气的体积分数为 25% B.若在 1.5 min时降低温度,则反应将向左进行 C.平衡后若升高温度,v 正增大,v 逆减小 D.平衡后向容器中加入一定量的 H2后,平衡向左移动,H2的体积分数减小 11．一定温度下,反应 N2O4(g) 2NO2(g)的焓变为ΔH。现将 1 mol N2O4充入一恒压密闭容 器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )。 A.①② B.②④ C.③④ D.①④ 12．下列说法中不正确．．．的是( )。 A.活化分子间的碰撞不一定能发生化学反应 B.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子数,从而使有效碰撞次数增多 C.有气体参加的化学反应,若增大压强(缩小反应容器的体积),可增大活化分子的百分数,从而 使反应速率增大 D.催化剂能增大活化分子百分数,从而增大化学反应速率 二、非选择题 13．氧化亚氮(N2O)是一种强温室气体,且易转换成颗粒污染物。研究氧化亚氮分解对环境 保护有重要意义。 (1)污水生物脱氮过程中,在异养微生物催化下,硝酸铵可分解为 N2O和另一种产物,该反应的 化学方程式为 。 (2)已知反应 2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)的ΔH=163 kJ·mol1,1 mol N2(g)、1 mol O2(g)分子中化 学键断裂时分别需要吸收 945 kJ、498 kJ的能量,则 1 mol N2O(g)分子中化学键断裂时需要 吸收的能量为 kJ。 (3)在一定温度下的恒容容器中,反应 2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)的部分实验数据如下 : 反应时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 c(N2O)/mol·L1 0.100 0.090 0.080 0.070 0.060 0.050 0.040 0.030 0.020 0.010 0.010 ①在 0~20 min时段,反应速率 v(N2O)为 mol·L1·min1。 ②若 N2O起始浓度 c0为 0.150 mol·L1,则反应至 30 min时 N2O的转化率α= 。比较 不同起始浓度时 N2O的分解速率:v(c0=0.150 mol·L1) v(c0=0.100 mol·L1)(填“>”“=” 或“<”)。 ③不同温度(T)下,N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示(图中半衰期指任一浓度 N2O消耗一半时所需的相应时间),则 T1 T2(填“>”“=”或“<”)。当温度为 T1、起始压 强为 p0,反应至 t1 min时,体系压强 p= (用 p0表示)。 (4)碘蒸气存在能大幅度提高 N2O的分解速率,反应历程为: 第一步 I2(g) 2I(g)(快反应) 第二步 I(g)+N2O(g) N2(g)+IO(g)(慢反应) 第三步 IO(g)+N2O(g) N2(g)+O2(g)+I(g)(快反应) 实验表明,含碘时 N2O分解速率方程为 v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。下列表述正确的 是 (填标号)。 A.N2O分解反应中,k(含碘)>k(无碘) B.第一步对总反应速率起决定作用 C.第二步活化能比第三步大 D.I2浓度与 N2O分解速率无关 14．含氮化合物的种类非常丰富,请回答下列问题: (1)已知:2NO2(g) N2O4(g) ΔH1=55.3 kJ·mol1 N2O5(g) 2NO2(g)+ O2(g) ΔH2=+53.1 kJ·mol1 则 2N2O5(g) 2N2O4(g)+O2(g) ΔH= 。 (2)T1 温度时在容积为 2 L 的恒容密闭容器中充入 4 mol NO 和 2 mol O2 发生反 应:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH<0,4 min时达到平衡,此时 O2转化率为 80%。 ①0~4 min内该反应的平均反应速率 v(NO2)= ; ②T1温度时该反应的化学平衡常数 K= ; ③若不改变外界条件,向平衡后的容器中再通入 1 mol NO2(g),重新达到平衡后,NO2(g)在体系 中的百分含量 (填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)工业合成氨的反应原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0。对于该反应,既可以提高平 衡体系中 NH3的百分含量,又能加快反应速率的措施是 (填序号)。 a.升高温度 b.将平衡体系中的氨气分离出来 c.增大体系压强 d.加入合适的催化剂 (4)如图所示,T1温度时,NO和 O2的投料比与平衡时 NO2的体积分数的关系(不考虑 NO2与 N2O4之间的相互转化)。 横坐标代表 NO和 O2的投料比,纵坐标代表平衡时 NO2体积分数,计算最高点(2,0.85)时 NO 的平衡体积分数为 。 参考答案 一、选择题 1．D 解析：D [根据题中催化过程，可得水溶液中 SO2 歧化反应的化学方程式为 3SO2＋ 2H2O===2H2SO4＋S↓，A 项正确；Ⅱ是Ⅰ的对比实验，采用控制变量法，Ⅱ比Ⅰ多加了 0.2 mol·L－1H2SO4，Ⅰ与Ⅱ中 KI 浓度应相等，则 a＝0.4，B项正确；对比Ⅰ与Ⅱ，加入 H＋ 可以加快 SO2歧化反应的速率，对比Ⅱ与Ⅲ，H＋ 单独存在时不能催化 SO2的歧化反应，I－ 是 SO2歧化反应的催化剂，C项正确；Ⅳ中“溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊 较Ⅰ快”，说明 SO2歧化反应速率Ⅳ>Ⅰ，对比Ⅳ和Ⅰ，Ⅳ中加入的 KI 的浓度小且加入了 I2，反应ⅰ消耗 H＋ 和 I－，反应ⅱ消耗 I2，由此说明反应ⅱ比反应ⅰ快，反应ⅱ产生的 H＋ 使 反应ⅰ加快，D项错误。] 2．B 解析：B [用物质 C表示的反应的平均速率为 0.3 mol·L－1·s－1，根据反应速率之比等于化 学计量数之比，用物质 A表示的反应的平均速率为 0.3 mol·L－1·s－1，①正确；用物质 B表 示的反应的平均速率为 0.15 mol·L－1·s－1，②错误；2 s时生成的 C为 1.2 mol，反应的 A为 1.2 mol，则物质 A的转化率为 1.2 mol 4 mol ×100%＝30%，③错误；2 s时物质 B的浓度为(2－ 0.6)mol/2 L＝0.7 mol·L－1，④正确。] 3．C 4．C 解析：C 解析：本题考查化学反应速率的表达式及相关计算。将实验Ⅰ、Ⅱ数据代入速 率表达式可得 1.8×10－4＝k·0.006 0m·0.001 0n，3.6×10－4＝k·0.006 0m·0.002 0n，综合两式可 得 n＝1；将实验Ⅲ、Ⅳ数据代入速率表达式可得 3.0×10－5＝k·0.001 0m·0.006 0n,1.2×10－4 ＝k·0.002 0m·0.006 0n，综合两式可得 m＝2，则速率表达式为 v＝k·c2(NO)·c(H2)，将实验Ⅰ 数据代入可得 1.8×10－4＝k·0.006 02×0.001 0，则有 k＝5 000，故该反应速率表达式为 v＝ 5 000·c2(NO)·c(H2)，A正确。第①步反应是慢反应，正反应的活化能较大；第②步反应是 快反应，正反应的活化能较小，故整个反应速率由第①步反应决定，且正反应的活化能： ①>②，则 B 正确，C 错误。生成 7 g N2(即 0.25 mol)放出 166 kJ 的热量，则生成 1 mol N2(g)放出的热量为 664 kJ，据此写出该反应的热化学方程式，D正确。 5．B 6．D 解析： D 解析 配平后的离子方程式为 ClO－ 3＋3HSO－ 3 ===3SO2－4 ＋Cl－＋3H＋ ，A正确；题干信息提 示“酸性越强，该反应的反应速率越快”，B正确；随着反应物浓度的逐渐降低，反应速 率也逐渐降低，C正确；v(ClO－ 3 )∶v(HSO－ 3 )＝1∶3，D错误。 7．C 解析：（1）K＝c(CH3OH)/［c(CO)·c2(H2)］ 减小 （2）2nB/3tB mol·(L·min)－1 （3）bc （4）Cu2O+CO 2Cu+CO2 【解析】（1）反应达到平衡时，平衡常数表达式 K＝c(CH3OH)/［c(CO)·c2(H2)］。从图像 可知，温度高时平衡体系中甲醇含量减少，可以推出 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)反应放 热，因此温度升高后，K值减小。（2）从图像可以看出在 500℃tB时刻达到平衡，此时甲 醇物质的量为 nB,反应消耗氢气物质的量为 2nB，可求出氢气的平均反应速率为 2nB/3tBmol·(L·min)－1。（3）在其他条件不变的情况下，对处于 E点的体系体积压缩到原来 的 1/2，加压时，反应物和生产物浓度均增大，正、逆反应速率都加快，由勒夏特列原理可 知，加压时平衡右移。a．氢气的浓度增大，a错误；b．正反应速率加快，逆反应速率也 加快，b 正确；c．平衡向右移动，甲醇的物质的量增加，c 正确；d．重新平衡时 n(H2)/n(CH3OH)减小，d错误。有关该体系的说法正确的是 bc：（4）据研究，反应过程中 起催化作用的为 Cu2O，反应体系中含少量 CO2有利于维持催化剂 Cu2O的量不变，一氧化 碳与氧化亚铜反应生成铜和二氧化碳，根据平衡移动原理可知，少量二氧化碳的存在可以 抑制该化学平衡向正向移动，用化学方程式表示为：Cu2O+CO 2Cu+CO2。 8．D 解析：D 【解析】维持温度、容积不变,若减少 N2的物质的量进行反应,平衡逆向移动,达到的新平衡 状态与原平衡状态不同,D项错误。 9．B 解析：B 【解析】根据三段式: 3AlCl(g) 2Al(l)+AlCl3(g) 开始(mol·L1) 1.5 0 转化(mol·L1) 1.2 0.4 平衡(mol·L1) 0.3 0.4 则该反应的平衡常数 K= (RoR) (RoR) = t. t. = tt . 。 10．A 解析：A 【解析】该反应的反应前后气体体积不变,由图可知,平衡时 n(H2)=0.4 mol,则有 n(I2)=0.4 mol, 故 I2蒸气的体积分数为 t.RoR .RoR ×100%=25%,A项正确;1.5 min时反应未达到平衡状态,降低温 度,反应速率减慢,但反应仍向右进行,直至平衡,B项错误;平衡后若升高温度,v 正、v 逆均增大, 但 v 正增大的程度大于 v 逆,平衡向右移动,C项错误;平衡后加入 H2,平衡向左移动,根据勒夏特 列原理可知,达到新平衡后,c(H2)仍比原来大,则新平衡后 H2的体积分数增大,D项错误。 11．D 解析：D 【解析】因反应容器保持恒压,所以容器容积在反应达平衡前随反应进行而不断变化,结合ρ气 = 可知,气体密度不再变化,说明容器容积不再变化,即气体的物质的量不再变化,反应达到平 衡状态,①符合题意;无论是否平衡,反应的ΔH都不变,②不符合题意;反应开始时,加入 1 mol N2O4,随着反应的进行,N2O4的浓度逐渐减小,故 v 正(N2O4)逐渐减小,直至达到平衡,③不符合 题意;N2O4的转化率不再变化,说明 N2O4的浓度不再变化,反应达到平衡状态,④符合题意。 12．C 解析：C 【解析】活化分子采取合适的碰撞取向才能发生化学反应,A项正确;反应物浓度增大,可增 大单位体积内活化分子数,有效碰撞次数增多,B项正确;有气体参加的化学反应,增大压强(缩 小反应容器的体积),可增大单位体积内活化分子数,活化分子百分数不变,C项不正确;催化剂 能降低反应的活化能,增大活化分子百分数,从而增大化学反应速率,D项正确。 二、非选择题 13．(1)NH4NO3 N2O↑+2H2O (2)1 112.5 (3)①1.0×103 ②20.0% = ③> 1.25p0 (4)AC 14． (每空 2分)(1)4.4 kJ·mol1 (2)①0.4 mol·L1·min1 ②80 ③变大 (3)c (4)10%