江苏省2020高考化学二轮复习专题十化学反应速率和化学平衡训练含解析

江苏省2020高考化学二轮复习专题十化学反应速率和化学平衡训练含解析

专题十 化学反应速率和化学平衡 一、单项选择题 ‎1．“生态马路”运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2 和CO2。下列对此反应的叙述中正确的是(　　)‎ A．使用光催化剂不改变反应速率 B．使用光催化剂能增大NO的转化率 C．升高温度能加快反应速率 D．改变压强对反应速率无影响 解析：选C。使用催化剂可以改变反应速率，但不能改变反应物的平衡转化率，故A、B项错误；该反应有气体参与，改变压强可影响化学反应速率，故D项错误。‎ ‎2．在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)，下列说法中不能说明该反应已达到平衡状态的是(　　)‎ A．CO的生成速率与CO2 的生成速率相等 B．气体密度不再变化 C．CO的质量不变 D．体系的压强不再发生变化 解析：选D。A项，CO的生成速率为逆反应速率，CO2 的生成速率为正反应速率，且CO、CO2 的化学计量数相等，则v正(CO2)＝v逆(CO)，达到化学平衡；B项，ρ＝，当m(气体)不变时，反应即达到平衡；C项，m(CO)不变，则n(CO)不变，反应达到平衡；D项，该反应是气体体积不变的反应，任意时刻体系的压强均相同，所以压强不能作为平衡的标志。‎ ‎3．已知298 K时，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，在相同温度下，向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量Q1；向另一体积相同的密闭容器中通入1 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量Q2。则下列关系正确的是(　　)‎ A．2Q2＝Q1　　　　　　　 B．2Q20.8 mol·L－1，故D项错误。‎ ‎5．室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是(　　)‎ A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量 B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br C．若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变 D．若起始温度提高至60 ℃，可缩短反应达到平衡的时间 解析：选D。加入NaOH，c(HBr)减小，平衡向逆反应方向移动，乙醇的物质的量增大，A项正确；增大HBr浓度，平衡向正反应方向移动，有利于生成C2H5Br，B - 10 -‎ 项正确；若反应物按照化学计量数之比加入溶液中，则各物质的平衡转化率相等，故反应物均增大至2 mol，两种反应物平衡转化率之比不变，C项正确；若起始温度提高至60 ℃，生成物C2H5Br为气态，能够从反应体系中逸出，导致反应不断向正反应方向进行，因此不能缩短反应达到平衡的时间，D项错误。‎ 二、不定项选择题 ‎6．T ℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(s)　ΔH<0，按照不同配比充入A、B，达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示，下列判断正确的是(　　)‎ A．T ℃时，该反应的平衡常数为 B．c点没有达到平衡，此时反应向逆反应方向进行 C．若c点为平衡点，则此时容器内的温度高于T ℃‎ D．T ℃时，直线cd上的点均为平衡状态 解析：选AC。根据平衡常数的表达式，K＝＝，故A项正确；c点没有达到平衡，若要达到平衡，应向d点移动，A、B的浓度降低，说明反应向正反应方向进行，故B项错误；如果c点为平衡点，此时的平衡常数小于T ℃时的平衡常数，说明平衡向逆反应方向移动，即升高温度，故C项正确；平衡常数只受温度的影响，与浓度、压强无关，因此曲线ab是平衡线，故D项错误。‎ ‎7．(2019·南通高三第三次调研)向湿法炼锌的电解液中同时加入Cu和CuSO4，可生成CuCl沉淀除去Cl－，降低对电解的影响，反应原理如下：‎ Cu(s)＋Cu2＋(aq)2Cu＋(aq)　ΔH1＝a kJ·mol－1‎ Cl－(aq)＋Cu＋(aq)CuCl(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ 实验测得电解液pH对溶液中残留c(Cl－)的影响如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ - 10 -‎ A．向电解液中加入稀硫酸，有利于Cl－的去除 B．溶液pH越大，Ksp(CuCl)增大 C．反应达到平衡时，增大c(Cu2＋)，c(Cl－)减小 D．1/2Cu(s)＋1/2Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)CuCl(s)　ΔH＝(a＋2b) kJ·mol－1‎ 解析：选C。A.根据图像，溶液的pH越小，溶液中残留c(Cl－)越大，因此向电解液中加入稀硫酸，不利于Cl－的去除，故A错误；B.Ksp(CuCl)只与温度有关，与溶液pH无关，故B错误；C.根据反应Cu(s)＋Cu2＋(aq)2Cu＋(aq)，增大c(Cu2＋)，平衡正向移动，使得c(Cu＋)增大，促进反应Cl－(aq)＋Cu＋(aq)CuCl(s)的平衡右移，c(Cl－)减小，故C正确；D.①Cu(s)＋Cu2＋(aq)2Cu＋(aq)　ΔH1＝a kJ·mol－1，②Cl－(aq)＋Cu＋(aq)CuCl(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1，根据盖斯定律，将①×＋②得：1/2Cu(s)＋1/2Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)CuCl(s)的ΔH＝(＋b) kJ·mol－1，故D错误。‎ ‎8．(2019·南京高三第三次模拟)温度为T1 ℃时，在四个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)　ΔH，该反应的速率表达式为v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n为常数)，测得有关实验数据如下：‎ 容器 编号 物质的起始 浓度/(mol/L)‎ 速率/[mol/‎ ‎(L·s)]‎ 物质的平衡 浓度/(mol/L)‎ c(NO)‎ c(H2)‎ c(N2)‎ Ⅰ ‎6×10－3‎ ‎1×10－3‎ a×10－3‎ ‎2×10－4‎ Ⅱ ‎6×10－3‎ ‎2×10－3‎ ‎2a×10－3‎ Ⅲ ‎1×10－3‎ ‎6×10－3‎ b×10－3‎ Ⅳ ‎2×10－3‎ ‎6×10－3‎ ‎4b×10－3‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．m＝2，n＝1‎ B．达到平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅳ的总压强之比为1∶2‎ C．温度升高为T2 ℃，测得平衡时，容器Ⅱ中c(H2O)＝3.8×10－4 mol/L，则ΔH>0‎ - 10 -‎ D．T1 ℃时，容器Ⅲ中达到平衡后再充入NO、H2O(g)各2×10－4 mol，则反应将向逆反应方向进行 解析：选AD。容器Ⅰ、Ⅱ相比较，NO的浓度不变，Ⅱ中H2浓度是Ⅰ的2倍，反应速率Ⅱ是Ⅰ的2倍，所以n＝1；容器Ⅲ、Ⅳ相比较，H2的浓度不变，Ⅳ中NO浓度是Ⅲ的2倍，反应速率Ⅳ是Ⅲ的4倍，所以m＝2；选项A正确。恒温恒容下，体系的压强之比等于气体的物质的量之比，对于容器Ⅱ有：‎ ‎　　　2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)‎ 起始： 6 2 0 0‎ 反应： x x x/2 x 平衡： 6－x 2－x x/2 x ‎ 对于容器Ⅳ有：‎ ‎　　　2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)‎ 起始： 2 6 0 0‎ 反应： y y y/2 y 平衡： 2－y 6－y y/2 y ‎(以上单位都是10－3 mol/L)‎ 温度不变，反应的平衡常数不变，列出其平衡常数计算式，可得到x＝y，则达到平衡时两个容器的气体总物质的量相等，所以压强相等，选项B错误。温度不变的前提下，从容器Ⅰ变为容器Ⅱ，氢气的浓度变为原来的2倍，则平衡正向移动，达到新平衡时c(N2)应该大于2×10－4 mol/L，此时的c(H2O)应该大于4×10－4 mol/L，但是实际升高温度以后容器Ⅱ达平衡时c(H2O)＝3.8×10－4 mol/L＜4×10－4 mol/L，说明升高温度，平衡逆向移动，所以该反应为放热反应，ΔH<0，选项C错误。分析图表，由容器Ⅰ中所给数据可计算出平衡时c(NO)＝5.6×10－3 mol/L，c(H2)＝0.6×10－3 mol/L，c(N2)＝0.2×10－3 mol/L，c(H2O)＝0.4×10－3 mol/L，故平衡常数K＝≈2.83，因反应物按1∶1的比例进行反应，故容器Ⅲ中N2和H2O的平衡浓度与容器Ⅰ中相同，由此可知平衡时反应Ⅲ中c(NO)＝0.6×10－3 mol/L，c(H2)＝5.6×10－3 mol/L，c(N2)＝0.2 mol/L，c(H2O)＝0.4 mol/L，再充入NO和H2O后，c(NO)＝0.8×10－3 mol/L，c(H2O)＝0.6 mol/L，此时Qc＝≈3.59>K，故反应将向逆反应方向进行，选项D正确。‎ 三、非选择题 - 10 -‎ ‎9．Ⅰ.现有三个反应：‎ 反应①　Fe(s)＋H2O(g)===FeO(s)＋H2(g)　ΔH1＝a kJ/mol，平衡常数为K1‎ 反应②　CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g)　ΔH2，平衡常数为K2‎ 反应③　Fe(s)＋CO2(g)===FeO(s)＋CO(g)　ΔH3＝b kJ/mol，平衡常数为K3‎ 在不同温度下，部分K1、K2的值如下：‎ T/℃‎ ‎700‎ ‎800‎ K1‎ ‎2.38‎ ‎2.56‎ K2‎ ‎0.80‎ ‎(1)CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g)　ΔH2＝________(用a、b表示)。‎ ‎(2)K1的表达式为________；根据反应①②③推导出K1、K2、K3的关系式为K3＝________。‎ Ⅱ.在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂)，分别充入同量的NOx及C3H6，在不同温度下，同时发生以下反应：18NO(g)＋2C3H6(g)9N2(g)＋6CO2(g)＋6H2O(g)、18NO2(g)＋4C3H6(g)9N2(g)＋12CO2(g)＋12H2O(g)，并分别在t时测定其中NOx转化率，绘得图像如图所示：‎ ‎(3)从图中可以得出的结论是 结论一：从测定NOx转化数据中判断，相同温度下NO转化率比NO2的低。‎ 结论二：________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)在上述NO2和C3H6反应中，提高NO2转化率的措施有________(填编号)。‎ A．加入催化剂　　　　　 B．降低温度 C．分离出H2O(g) D．增大压强 解析：Ⅰ.(1)根据盖斯定律，反应①－反应③得：CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g)　ΔH2‎ - 10 -‎ ‎＝(a－b) kJ/mol。‎ ‎(2)K1的表达式为K1＝；反应①－反应②得反应③，则K3＝。‎ Ⅱ.(4)根据图像知，温度越高(450 ℃以上)，二氧化氮的转化率越小，所以该反应是放热反应，且该反应是气体体积增大的反应。催化剂不改变化学平衡状态，故A错误；该反应是放热反应，所以降低温度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮的转化率增大，故B正确；分离出H2O(g)，减少生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮的转化率增大，故C正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮的转化率降低，故D错误。‎ 答案：Ⅰ.(1)(a－b) kJ/mol ‎(2)K1＝　 Ⅱ.(3)在250～450 ℃时，NOx转化率随温度升高而增大，450～600 ℃时，NOx转化率随温度升高而减小(答案合理即可)‎ ‎(4)BC ‎10．煤炭属于不可再生能源，高效、清洁地利用煤炭资源至关重要。请回答下列问题：‎ ‎(1)煤的液化。原理是C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1；CO(g)＋2H2(g)CH3OH(l)　ΔH＝b kJ·mol－1。则反应C(s)＋H2O(g)＋H2(g)CH3OH(l)的ΔH＝________kJ·mol－1(用a、b表示)。‎ ‎(2)煤的气化。原理是C(s)＋2H2(g)CH4(g)　ΔH。在1 L密闭容器中投入1 mol C，并充入2 mol H2，测得相关数据如图所示：‎ - 10 -‎ ‎①有关图1、图2的说法正确的有________(填字母)。‎ A．氢气的反应速率v(Z)>v(X)>v(Y)‎ B．T1<1 000 K C．平衡常数K(X)＝K(Y)>K(Z)‎ D．工业生产中，当温度为T2时，压强越高，经济效益越好 ‎②图2中A点对应的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。‎ ‎(3)煤生产水煤气和半水煤气。‎ ‎①工业上用煤生产作为合成氨原料的水煤气，要求气体中(CO＋H2)与N2的体积之比为3.1～3.2，发生的反应有C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)、C(s)＋O2(g)CO(g)。从能量角度考虑，通入空气的目的是_______________________________________________________。‎ ‎②如图3是反应CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH<0中CO和CO2的浓度随时间发生变化的曲线，则t2时刻改变的条件可能是________(写出一种即可)。‎ 答案：(1)a＋b　(2)①ABC　② ‎(3)①前者是吸热反应，通入空气后发生的是放热反应，可维持体系的热平衡　②降低温度(或增大水蒸气的量或减少氢气的量)‎ ‎11．雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气的排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：‎ ‎①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1 ‎ ‎②CO(g)＋1/2O2(g)CO2(g)　ΔH2＝ b kJ·mol－1 ‎ - 10 -‎ ‎③2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH3‎ 请回答下列问题： ‎ ‎(1)ΔH3＝________kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。 ‎ ‎(2)对于有气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应①的平衡常数表达式Kp＝__________。‎ ‎(3)下列能说明反应③已达平衡状态的是________(填字母)。‎ A．单位时间内生成1 mol CO2 的同时消耗了1 mol CO B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变 C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化 D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变 ‎(4)在一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反应③。在t1时刻达到平衡，此时n(CO)＝x mol，n(NO)＝2x mol，n(N2)＝y mol，则NO的平衡转化率为________(用含x、y的代数式表示)；再向容器中充入y mol CO2 和x mol NO，则此时v(正)________(填“＞”“＜”或“＝”)v(逆)。‎ ‎(5)烟气中也含有氮氧化物，C2H4 可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2＋负载量对NO去除率的影响，控制其他条件一定，实验结果如图所示。为达到最高的NO去除率，应选择的反应温度约为________，Cu2＋负载量为________。‎ 解析：(1)根据盖斯定律，由2×②－①得：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，则ΔH3＝2ΔH2－ΔH1＝(2b－a) kJ·mol－1。‎ ‎(2)反应①的平衡常数表达式Kp＝。‎ ‎(3)A.单位时间内生成1 mol CO2 的同时消耗了1 mol CO，描述的都是正反应，不能说明反应已经达到平衡，A错误；B.在恒温恒容的容器中，密度等于混合气体的质量除以容器体积，根据质量守恒，不管是否达到平衡，混合气体的质量都不变，容器体积不变，所以密度始终不变，B错误；C.在绝热恒容的容器中，容器内的温度随反应的进行而变化，平衡常数也会发生变化，平衡常数不再变化，说明容器的温度不变，反应达到平衡，C - 10 -‎ 正确；D.在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变，说明各成分的物质的量不再变化，反应达到平衡，D正确。‎ ‎(4)一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反应2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，t1时刻达到平衡，此时n(CO)＝x mol，n(NO)＝2x mol，n(N2)＝y mol，n(CO2)＝2y mol，则反应的NO的物质的量为2y mol，起始NO的物质的量为(2x＋2y) mol，平衡转化率为×100%＝×100%；该温度下的平衡常数K＝×V＝×V，再向容器中充入y mol CO2和x mol NO，Qc＝×V＝×V＝K，则平衡不移动，此时v(正)＝v(逆)。‎ ‎(5)从图上可以看出Cu2＋负载量为3%，温度在350 ℃左右时，NO的去除效果最好。‎ 答案：(1)2b－a　(2)　(3)CD ‎ ‎(4)×100%　＝　(5)350 ℃　3%‎ - 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