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專題突破練8　化學反應速率與化學平衡 一、選擇題(本題包括8個小題,每小題8分,共64分) 1.(2018福建廈門高三質(zhì)檢)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-198 kJmol-1,在V2O5存在時,該反應的機理為V2O5+SO22VO2+SO3(快)　4VO2+O22V2O5(慢) 下列說法正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.反應速率主要取決于V2O5的質(zhì)量 B.VO2是該反應的催化劑 C.逆反應的活化能大于198 kJmol-1 D.增大SO2的濃度可顯著提高反應速率 答案C 解析由反應機理可得,V2O5是該反應的催化劑,反應速率與催化劑V2O5的質(zhì)量有一定關(guān)系,但主要取決于催化劑V2O5的表面積,故A、B都錯誤;ΔH=正反應的活化能-逆反應的活化能=-198 kJmol-1,所以逆反應的活化能大于198 kJmol-1,故C正確;使用催化劑可以顯著提高反應速率,增大SO2的濃度可以提高反應速率(不是顯著提高),故D錯誤。 2.(2018山東濟寧高三期末)將0.2 molL-1 KI溶液和0.05 molL-1 Fe2(SO4)3溶液等體積混合充分反應后,取混合液分別完成下列實驗,能說明溶液中存在化學平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2的是(　　) A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液變紅色 B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黃色沉淀生成 C.向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有藍色沉淀生成 D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液變藍色 答案A 解析0.2 molL-1的KI溶液和0.05 molL-1 Fe2(SO4)3溶液等體積混合,KI過量,向混合液中滴入KSCN溶液,溶液變紅色,說明溶液中仍含有Fe3+,能說明溶液中存在化學平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,故A項正確;由于KI過量,因此KI和AgNO3溶液產(chǎn)生黃色沉淀,不能說明溶液中存在I-,故B項錯誤;該反應生成Fe2+,向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有藍色沉淀生成,不能說明溶液中存在化學平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,故C項錯誤;該反應生成I2,向混合液中滴入淀粉溶液,溶液變藍色,不能說明溶液中存在化學平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,故D項錯誤。 3.(2018河北定州中學高補質(zhì)檢)反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一密閉容器中進行,下列說法或結(jié)論能夠成立的是 (　　) A.當v正(CO)=v正(H2)時,反應達平衡狀態(tài) B.其他條件不變僅將容器的體積縮小一半,再次平衡時H2O(g)的平衡濃度可能是原來的2.1倍 C.保持體積不變,充入少量He使體系壓強增大,反應速率一定增大 D.其他條件不變,適當增加C(s)質(zhì)量會使平衡正向移動 答案B 解析正逆反應速率相等時達到平衡狀態(tài),故A項錯誤;其他條件不變僅將容器的體積縮小一半,平衡逆向移動,再次平衡時H2O(g)的平衡濃度可能是原來的2.1倍,故B項正確;保持體積不變,充入少量He使體系壓強增大,反應物濃度不變,反應速率不變,故C項錯誤;增加固體的質(zhì)量,平衡不移動,故D項錯誤。 4.(2018福建晉江季延中學高三檢測)在催化劑作用下用乙醇制乙烯,乙醇轉(zhuǎn)化率和乙烯選擇性(生成乙烯的物質(zhì)的量與乙醇轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量的比值)隨溫度、乙醇進料量(單位:mLmin-1)的關(guān)系如圖所示(保持其他條件相同)。 在410~440 ℃溫度范圍內(nèi),下列說法不正確的是(　　) A.當乙醇進料量一定時,隨乙醇轉(zhuǎn)化率增大,乙烯選擇性升高 B.當乙醇進料量一定時,隨溫度的升高,乙烯選擇性不一定增大 C.當溫度一定時,隨乙醇進料量增大,乙醇轉(zhuǎn)化率減小 D.當溫度一定時,隨乙醇進料量增大,乙烯選擇性增大 答案A 解析根據(jù)圖像,當乙醇進料量一定時,隨乙醇轉(zhuǎn)化率增大,乙烯選擇性逐漸升高,但溫度高于430 ℃時,乙烯選擇性逐漸降低,故A項錯誤,B項正確;根據(jù)題左圖,當溫度一定時,隨乙醇進料量增大,乙醇轉(zhuǎn)化率減小,故C項正確;根據(jù)題右圖,當溫度一定時,隨乙醇進料量增大,乙烯選擇性增大,故D項正確。 5.(2018湖北襄陽第五中學高三模擬)碳熱還原制備氮化鋁的總反應化學方程式為Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)。在溫度、容積恒定的反應體系中,CO的濃度隨時間的變化關(guān)系如圖曲線甲所示。下列說法不正確的是(　　) A.在不同時刻都存在關(guān)系:3v(N2)=v(CO) B.c點切線的斜率表示該化學反應在t時刻的瞬時速率 C.從a、b兩點坐標可求得從a到b時間間隔內(nèi)該化學反應的平均反應速率 D.維持溫度、容積不變,若減少N2的物質(zhì)的量進行反應,曲線甲將轉(zhuǎn)變?yōu)榍€乙 答案D 解析根據(jù)化學反應速率之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比分析,3v(N2)=v(CO),A項正確;c點處的切線的斜率是此時刻物質(zhì)濃度除以此時刻時間,為一氧化碳的瞬時速率,B項正確;題給圖像中a、b點分別對應濃度和時間,因此從a、b兩點坐標可求得從a到b時間間隔內(nèi)該化學反應的平均反應速率,C項正確;維持溫度、容積不變,若減少N2的物質(zhì)的量進行反應,平衡逆向進行,達到新的平衡狀態(tài)與原來的平衡狀態(tài)不同,D項錯誤。 6.(2018河北滄州教學質(zhì)量監(jiān)測)某科研小組利用如下反應消除NO和CO的污染:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH=x kJmol-1。T ℃時,在容積為2 L的恒容密閉容器中充入2 mol NO和2 mol CO,保持溫度不變,5 min末達到平衡狀態(tài),此時c(N2)=0.4 molL-1。下列說法中不正確的是(　　) A.x<0 B.α(NO)=80% C.0~5 min內(nèi),v(CO)=0.16 molL-1min-1 D.保持溫度不變,若再向上述平衡體系中充入2 mol NO和2 mol CO,重新達到平衡時,c(N2)=0.8 molL-1 答案D 解析該反應ΔS<0,若要使反應自發(fā)進行,則必須為放熱反應,故ΔH<0,即x<0,故A項正確;5 min時達到平衡狀態(tài),c(N2)=0.4 molL-1,則n(N2)=0.4 molL-12 L=0.8 mol,根據(jù)方程式可知反應中Δn(NO)=Δn(CO)=1.6 mol,則NO的轉(zhuǎn)化率α(NO)=1.6mol2mol100%=80%,故B項正確;v(NO)=Δn(NO)Vt=1.6mol2 L5min=0.16 molL-1min-1,故C項正確;5 min時達到平衡狀態(tài),n(NO)=n(CO)=(2-1.6) mol=0.4 mol,則平衡時c(NO)=c(CO)=0.2 molL-1,又因為c(N2)=0.4 molL-1,c(CO2)=0.8 molL-1,所以該反應的平衡常數(shù)K=c(N2)c2(CO2)c2(NO)c2(CO)=0.40.820.220.22。保持溫度不變,再充入2 mol NO和2 mol CO,平衡向右移動,假設重新達平衡時,c(N2)=0.8 molL-1,則平衡轉(zhuǎn)化率不變,各物質(zhì)的濃度分別為c(NO)=c(CO)=0.4 molL-1,c(CO2)=1.6 molL-1,則Qc=c(N2)c2(CO2)c2(NO)c2(CO)=0.81.620.420.42≠K,故假設不成立,即重新達到平衡時c(N2)≠0.8 molL-1時,此時反應正向進行,達到新平衡時,c(N2)>0.8 molL-1,故D項錯誤。 7.(2018天津耀華中學高三月考)T ℃時,在一固定容積的密閉容器中發(fā)生反應:A(g)+B(g)C(s)　ΔH<0,按照不同配比充入A、B,達到平衡時容器中A、B濃度變化如圖中曲線(實線)所示,下列判斷正確的是(　　) A.T ℃時,該反應的平衡常數(shù)值為4 B.c點沒有達到平衡,此時反應向逆反應方向進行 C.若c點為平衡點,則此時容器內(nèi)的溫度高于T ℃ D.T ℃時,直線cd上的點均為平衡狀態(tài) 答案C 解析根據(jù)平衡常數(shù)的表達式,K=1c(A)c(B)=14,故A項錯誤;c點沒有達到平衡,若要達到平衡,應向d點移動,A、B的濃度降低,說明平衡向正反應方向移動,故B項錯誤;如果c點達到平衡,此時的平衡常數(shù)小于T ℃時的平衡常數(shù),說明平衡向逆反應方向移動,即升高溫度,C項正確;平衡常數(shù)只受溫度的影響,與濃度、壓強無關(guān),因此曲線ab是平衡線,D項錯誤。 8.如圖所示,向A、B中均充入1 mol X、1 mol Y,起始時A、B的體積都等于1 L。在同溫、同壓和催化劑存在的條件下,關(guān)閉活塞K,使兩容器中都發(fā)生反應X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g)　ΔH<0,達平衡時,A的體積為1.4 L。下列說法錯誤的是(　　) A.兩容器中的反應分別達到平衡時,反應物X的反應速率:v(B)>v(A) B.A容器中X的轉(zhuǎn)化率為80% C.平衡時的壓強:pAB 答案D 解析A為恒壓過程,B為恒容過程,該反應為氣體體積增大的反應,反應過程中B的壓強大于A,反應物X的反應速率:v(B)>v(A),故A正確;A中達到平衡時混合氣體的物質(zhì)的量為1.42 mol=2.8 mol,增多0.8 mol,根據(jù)反應X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g),每有1 mol X參加反應,生成物增多1 mol,現(xiàn)增多0.8 mol,則反應了0.8 mol X,故A容器中X的轉(zhuǎn)化率為80%,故B正確;A為恒壓過程,B為恒容過程,該反應為氣體體積增大的反應,反應過程中B的壓強大于A,平衡時的壓強:pA”“<”或“=”)p2。 下列圖像正確的是　　　　　。 (3)已知反應Ⅱ的ΔH=-41.1 kJmol-1,CO鍵、O—H鍵、H—H鍵的鍵能分別為803 kJmol-1,464 kJmol-1、436 kJmol-1,則CO中碳氧鍵的鍵能為　　　　　 kJmol-1。 (4)對于反應Ⅲ,若平衡時再充入CO2,使其濃度增大到原來的2倍,則平衡向　　　　　　　(填“正反應”或“逆反應”)方向移動;當重新平衡后,CO2的濃度　　　　　(填“變大”“變小”或“不變”)。 答案(1)K1K2K3　bc　(2)>　BD　(3)1 072.9　(4)正反應　不變 解析(1)根據(jù)題意,反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相加可得反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),則該反應的平衡常數(shù)K=K1K2K3;根據(jù)質(zhì)量守恒定律,容器內(nèi)混合物的質(zhì)量始終不變,不能判斷達到平衡狀態(tài),a錯誤;H2與H2O(g)的物質(zhì)的量之比不再變化,說明正逆反應速率相等,能夠判斷達到了平衡狀態(tài),b正確;C為固體,反應后氣體的質(zhì)量增大,容器的體積不變,則混合氣體的密度不再變化,能夠判斷達到了平衡狀態(tài),c正確;形成a mol H—H鍵的同時斷裂2a mol H—O鍵描述的都是正反應速率,不能判斷達到了平衡狀態(tài),d錯誤;(2)根據(jù)反應Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　K1,相同溫度條件下,減小壓強,平衡正向移動,氫氣的產(chǎn)率增大,因此p1>p2;減小壓強,平衡正向移動,與圖像不符,A項錯誤;根據(jù)表格數(shù)據(jù),升高溫度,氫氣的產(chǎn)率增大,說明平衡正向移動,與圖像吻合,B項正確;升高溫度,平衡正向移動,水的含量減少,降低壓強,平衡正向移動,水的含量減少,與圖像不符,C項錯誤;升高溫度,平衡正向移動,平衡常數(shù)增大,與圖像吻合,D項正確。(3)設CO中碳氧鍵的鍵能為x kJmol-1,反應Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH=-41.1 kJmol-1=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=(x+4642) kJmol-1-(8032+436) kJmol-1,解得x=1 072.9;(4)反應Ⅲ.CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s),若平衡時再充入CO2,使其濃度增大到原來的2倍,相當于增大壓強,平衡正向移動;溫度不變,平衡常數(shù)不變,K=1c(CO2),則重新平衡后,CO2濃度不變。 10.(2018安徽六安示范高中聯(lián)盟高三期末)(18分)汽車尾氣中的主要污染物是NO和CO。為減輕大氣污染,人們提出通過以下反應來處理汽車尾氣: (1)T ℃下,在一容積不變的密閉容器中,通入一定量的NO和CO,用氣體傳感器測得不同時間時NO和CO的濃度如下表: 時間/s 0 1 2 3 4 5 c(NO)/ 10-4 molL-1 10.0 4.50 c1 1.50 1.00 1.00 c(CO)/ 10-3 molL-1 3.60 3.05 c2 2.75 2.70 2.70 則c2較合理的數(shù)值為　　　　　(填字母標號)。 A.4.20 B.4.00 C.2.95 D.2.85 (2)將不同物質(zhì)的量的H2O(g)和CO(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中,進行反應H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù): 實驗 組 溫度/ ℃ 起始量/mol 平衡量/mol 達到平衡所 需的時間 /min H2O CO CO H2 ⅰ 650 2 4 2.4 1.6 5 ⅱ 900 1 2 1.6 0.4 3 ⅲ 900 a b c d 1 若a=2,b=1,則c=　　　　,三組實驗對應平衡常數(shù)的關(guān)系K(ⅰ)　　　K(ⅱ)　　　K(ⅲ)(填“>”“<”或“=”)。 (3)控制反應條件,CO和H2可以用來合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化學方程式為3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同條件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡轉(zhuǎn)化率隨氫碳比n(H2)n(CO)的變化如圖所示: ①合成二甲醚的最佳氫碳比為　　　　　　　。 ②甲醇使用不當會導致污染,可用電解法消除這種污染。其原理是電解CoSO4、稀硫酸和CH3OH的混合溶液,將Co2+氧化為Co3+,Co3+再將CH3OH氧化成CO2,Co3+氧化CH3OH的離子方程式為 　。 答案(1)D　(2)0.6　>　=　(3)①1.0　②6Co3++CH3OH+H2OCO2↑+6Co2++6H+ 解析(1)由表中數(shù)據(jù)可知4 s時反應達到平衡,1~3 s內(nèi)CO濃度變化量為3.0510-3 molL-1-2.7510-3 molL-1=310-4 molL-1,該2 s內(nèi)平均每秒內(nèi)變化量為1.510-4 molL-1,隨反應進行反應速率減小,該2 s中前1 s內(nèi)CO濃度變化量應大于1.510-4 molL-1,則2 s時CO的濃度小于3.0510-3 molL-1-1.510-4 molL-1=2.910-3 molL-1,故2 s時CO的濃度應介于2.7510-3~2.910-3 molL-1之間,選項中只有2.8510-3 molL-1符合。 (2)由實驗組ⅱ數(shù)據(jù),根據(jù)“三段式”: 　　　　　　　　H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g) 初始濃度/(molL-1) 0.5 1 0 0 轉(zhuǎn)化濃度/(molL-1) 0.2 0.2 0.2 0.2 平衡濃度/(molL-1) 0.3 0.8 0.2 0.2 可得900 ℃時該反應的平衡常數(shù)K=0.20.20.30.8 在實驗ⅲ中,當a=2,b=1時,根據(jù)“三段式”: 　　　　　　　　H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g) 初始濃度/(molL-1) 1 0.5 0 0 轉(zhuǎn)化濃度/(molL-1) 0.5-c2 0.5-c2d2d2 平衡濃度/(molL-1) 0.5+c2c2d2d2 根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系可得0.5-c2=d2,則d=1-c,根據(jù)相同溫度下平衡常數(shù)相等可得1-c21-c2(0.5+c2)c2=0.20.20.30.8,解得c=0.6;650 ℃時根據(jù)“三段式”可得 　　　　　　H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g) 初始濃度/(molL-1) 1 2 0 0 轉(zhuǎn)化濃度/(molL-1) 0.8 0.8 0.8 0.8 平衡濃度/(molL-1) 0.2 1.2 0.8 0.8 則平衡常數(shù)K=0.80.80.21.2>0.20.20.30.8,又因為平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),則三組實驗對應平衡常數(shù)的關(guān)系K(ⅰ)>K(ⅱ)=K(ⅲ)。 (3)①根據(jù)圖像可知氫碳比為1.0時合成二甲醚的轉(zhuǎn)化率最高,則合成二甲醚的最佳氫碳比為1.0。②根據(jù)電子得失守恒、原子守恒以及電荷守恒可知Co3+氧化CH3OH的離子方程式為6Co3++CH3OH+H2OCO2↑+6Co2++6H+。