2023届二轮复习九化学反应速率与化学平衡作业

专题九化学反应速率与化学平衡

1.一定温度下，在某刚性密闭容器中充入一定量KCNO溶液和。、发生反应：

2KCNO(aq)+3O3(g)+H2O(l).•2KHCO3(aq)+N2(g)+3O2(g)凶。下列有关说法

正确的是()

A.当单位时间内消耗lmolC)3的同时生成ImolO?时，反应达到平衡状态

B.CNCT的去除率增大时，△〃也增大

C.orHQ、Nr的平均反应速率之比为3:1:1:3

D.混合气体密度不随时间变化时达到平衡状态

2.如图所示为工业合成氨的流程图，下列说法错误的是()

A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒

B.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率

C.步骤③既可以加快反应速率，又有利于提高原料平衡的转化率

D.步骤④、⑤可以提高原料的转化率，又可以节约原料，降低成本

3.三氯氢硅(SiHCL,)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应

2SiHCl3(g)l^SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在

323K和343K时SiHCy的转化率随时间变化的结果如图所示。下列说法不正确的是()

A.343K时反应的平衡转化率为22%

B.a处反应速率大于b处

C.在343K下，要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有及时移去产物、改进催化

剂

D.已知反应速率v=v正一v逆=1;正*短5一卜逆XsiH£bXsici4，k正、k逆分别为正、逆向反应

速率常数，x为物质的量分数，则a处为=1.3(保留1位小数)

v逆

4.用活性炭还原NO?可防止空气污染，其反应原理为

2C(s)+2NO2(g)lWi>N2(g)+2CO2(g)o在密闭容器中1molNO2和足量C发生上述

反应，反应相同时间内测得NO2的生成速率与N?的生成速率随温度变化的关系如图1

所示；维持温度不变，反应相同时间内测得NO?的转化率随压强的变化如图2所示。

7d

JU-

I0.

U。.09

•-

。.08

-T-

I。.07

•C(Ts,0.06)NO?

。06

c

e05

0.04

.6B(r4,0.025)Ai

M603

02

贺

二

旺0.010

1

r2T,~，4温度7

图2

下列说法错误的是()

A.图1中的A、B、C三个点中只有C点的％=也

B.图2中E点的v逆小于F点的相

C.图2中平衡常数K(E)=K(G),则NO2的平衡浓度c(E)=c(G)

D.在恒温恒容下，向图2中G点平衡体系中充入一定量的NO?,与原平衡相比，NO2

的平衡转化率减小

5.下列关于自发过程及其判据的说法错误的是()

A.只有加热可以加快水的蒸发速度

B.某吸热反应能自发进行，则该反应一定是燧增加反应

C.反应CaCC)3⑸-CaO(s)+CC)2(g)的凶>0，则该反应能否自发进行与温度有关

D.反应A(g)+B(g)=C(g)+3D(g)在一定条件下能自发进行，则该反应可能为吸热反应

6.在160C、200c条件下，分别向两个容积为2L的刚性容器中充入2moic。和

2molN,O(g),发生反应：CO(g)+N2O(g)^JCO2(g)+N2(g)AH<0o实验测得两容器

中CO或N?的物质的量随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是（）

A.当容器中混合气体的密度不随时间变化时，该反应达到平衡状态

1

B.ac段N2的平均反应速率为0.1Omol-E-min"

C.逆反应速率：c>d>b

D460℃时，该反应的平衡常数Kp=9

7.利用液化石油气中的丙烷脱氢可制取丙烯：C3H8（g）C3Hft（g）+H2（g）AW。向起始体

积为2L的恒压密闭容器中充入Imol丙烷，在不同温度、压强下测得平衡时反应体系

中丙烷与丙烯的物质的量分数如图所示（已知外为O.IMPa）。

下列说法错误的是（）

A.反应的AW>0

B.压强p2<0.IMPa

C.556C压强A时，该反应的压强平衡常数为工

112

D.556C压强p时,容器中通入1.2molC3H8、0.8molC3H6>0.6molH2,此时匕正）>匕逆）

8.在一容积为2L的密闭容器中加入反应物N2、H2,发生如下反应：

N2（g）+3H2（g）.2NH3（g）,反应过程中的部分数据如表所示。下列说法正确的是（）

t/minn（N2）/moln（H2）/moln（NH3）/mol

011.20

20.9

40.75

60.3

A.0~2min内，NH,的反应速率为0.05mol•L.min'

B.2min时，也的物质的量为0.3mol

C.4min时，反应未达到平衡状态

D.4~6min内，容器内气体的总物质的量不变

9.在一容积为2L的密闭容器中加入反应物电、耳，发生如下反应：

N2(g)+3H2(g)2NH,(g),反应过程中的部分数据如表所示。下列说法正确的是()

Z7minN2）/moln（H2）/mol«（NH3）/mol

011.20

20.9

40.75

60.3

A.0~2min内，NH,的反应速率为0.05molL-'.min'

B.2min时，凡的物质的量为0.3mol

C.4min时，反应未达到平衡状态

D.4~6min内，容器内气体的总物质的量不变

10.TK温度下，控制体积不变，向某密闭容器中充入等物质的量的SO?®和NO.g),

发生下列反应：

1

i.SO2(g)+NO2(g)SO,(g)+NO(g)A//,=-41.8kJ-moP

ii.2NO2(g),N2O4(g)AW2=-55.3kJmol'

SOJg)和NCMg)的分压随时间变化如下图所示，其中第3min时只改变了影响反应的一

个条件。

压强/kPa

已知：可以用分压表示反应速率及化学平衡。

下列说法错误的是()

A.图中代表NO?(g)变化的曲线为L

B.0~2min内SO2(g)的平均反应速率v(SO2)=0.1p(,kPa-minT

C.TK温度下，反应i的平衡常数

012

D.3min时改变的条件为增大压强

11.下列反应为工业上用CaSO/s)制备CaS(s)的体系中发生的反应：

反应①：4CO(g)+CaSO4(s)-4CO2(g)+CaS(s)A/7t=-179.9kJmor'

反应②：4H2(g)+CaSO4(s).-4H2O(g)+CaS(s)AH2=-15.1kJmOr'

反应③：CO(g)+CaSO4(s),CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)=+219.8kJ-mor'

相关反应的平衡常数K与温度的关系如图所示：

(1)曲线I对应的是反应_________(填标号，下同)，该反应在________(填“高

温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。

(2)水煤气法制H?的反应为CO(g)+H2O(g)=KX)2(g)+H2(g)Ml,则:

①AH-°

②该反应在M催化剂上的反应历程为：

第一步：2CO(g)+2H2O(g)+2M(s)-2HCOOM(s)+H2(g)M<0,快反应。

第二步：2HCOOM(s)2CO2(g)+2M(s)+H2(g)M>0,慢反应。

下列图像与该反应历程相符的是.(填标号)。

反应历程

③T「C时，向2L恒容密闭容器中充入ImolCO(g)和旧01也0但)，5min后，反应达

；该温度下该反应的平衡常数

到平衡，则0~5min内，v(H2)=

K=-------------°

(3)T2c时，向某恒容密闭容器中加入ImolCaSO/s)和ImolCO(g)，同时发生反

应①和③，测得起始压强为p,达到平衡后，测得压强为起始压强的14倍，已知该条

CaS(s)的物质的量

件下CaSO4(s)转化为CaS(s)的选择性［CaS(s)的选择性=

反应的CaSO4(s)的物质的量

为20%],则CaSO/s)的转化率为；平衡时，CO的分压为(用含

P的代数式表示)。

12.催化还原CO?是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO

催化剂存在下，C0?和H?可发生两个平行反应，分别生成CH30H和CO。反应的热化

学方程式如下：

CO2(g)+3H2(g)Bf1?>CH3OH(g)+H2O(g)A/7,=-53.7kJ-mor'I

C02(g)+H2(g)1^CO(g)+H2O(g)AW2II

某实验室控制CC>2和H?初始投料比为1:2.2,经过相同反应时间测得如下实验数据：

实验编号温度/K催化剂CO2转化率/%甲醇选择性/%

A543Cat.112.342.3

B543Cat.210.972.7

C553Cat.315.339.1

d553Cat.212.071.6

[备注】Cat.l为Cu/ZnO纳米棒；Cat.2为Cu/ZnO纳米片。

甲醇选择性：转化的CC)2中生成甲醇的百分比。

已知①CO和H2的燃烧热分别为283.()kJ-mori和285.8kJ-mol'

1

②H,0(l)=H2O(g)=+44.0kJ-moK

回答下列问题(不考虑温度对她的影响)：

(1)反应I的平衡常数表达式为K=；反应II的△%=kJ.moL。

(2)有利于提高CO2转化为CHQH平衡转化率的措施有o

A.使用催化剂Cat.1

B.使用催化剂Cat.2

C.降低反应温度

D.投料比不变，增加反应物的浓度

E.增大CO?和H?的初始投料比

(3)对比实验a和c可发现：相同催化剂下，温度升高，CO?转化率升高，而甲醇的

选择性却降低，请解释甲醇选择性降低的可能原因,对比实验a和b可发现：

相同温度下，采用Cu/ZnO纳米片使CO?转化率降低，而甲醇的选择性却提高，请解

释甲醇的选择性提高的可能原因。

(4)在图中分别画出反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程

一能量”示意图。

能

ft

反应过程

(5)研究证实，CO?也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生

在________极，该电极反应式是O

13.利用二氧化碳制备甲醇，既能有效减少碳排放又能得到高附加值碳基燃料，具有重

要的战略意义。回答下列问题：

(1)工业上，二氧化碳和氢气在催化剂作用下可以制备甲醇，发生以下两个平行反

应。

a.CO2(g)+3H2(g).CH30H(g)+H2O(g)

b.CO2(g)+H2(g).CO(g)+H2O(g)

①相关化学键键能的数据如下表所示。

化学键H-HC=0H—0C-Hc—0

1

E/(kJ-mor)436745463413351

反应a的A//为o

②反应a在催化剂条件下的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标

注，TS为过渡态。

要使上述反应的反应速率加快，需要降低某步反应的活化能，其活化能

E=eV,写出该步骤的化学方程式______o

③某研究小组向密闭容器中通入3m01凡和ImolC。?，在催化剂作用下只发生反应a

和反应b,在不同条件下达到平衡，在温度T=300℃下甲醇的体积分数夕(CHQH)随

压强P的变化、在P=600kPa下夕(CHQH)随温度(T)的变化如图所示。

01-----J-----1------1-----!------

2004006008001000

77七或“kPa

i.曲线(填“I”或“II”)为等压线；X、Y点对应的反应a的平衡常数：

K(X)K(Y)(填“>”"=”或“<”)。

ii.已知M点：容器中CO2的物质的量为gmol,CO的物质的量为gmol,则此时CO?

的分压为kPa,反应a的压强平衡常数Kp=kPa^(压强平衡常数

是以分压代替浓度表示的平衡常数，分压=总压X物质的量分数)。

iii.图中M点的。(CHQH)高于N点的原因是。

(2)我国科学家设计了离子液体电还原CO?合成CH30H工艺，写出碱性条件下CO?

生成CHQH的电极反应式

14.我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和，因此，实现CO?资源化

利用的研究成为工作的重点。

I.以CO?、凡为原料合成CHQH涉及的主要反应如下：

①CC)2(g)+3H2(g).CH3OH(g)+H2O(g)AH,=M9.5kJmor'

②CO(g)+2H?(g)CHQH(g)AH2=-90.4kJmol^'

③CO,(g)+H,(g)CO(g)+H,O(g)

（1）△&=_________kJmoE1o

（2）恒温恒容下，向密闭容器按投料比〃（。）2）：〃（凡）=1：1通入原料气，若只发生主

反应CO2（g）+3H2（g）CHQH（g）+H2O（g）,能判断反应处于平衡状态的是

（填标号）。

A.v逆（CO2）=3vs（H2）

B.体系内压强保持不变

C.CC>2的体积分数保持不变

D.断裂3moiH—H键的同时断裂3moiH—0键

（3）不同压强下，按照〃（CC）2）:〃（H2）=1:3投料，实验测定CO2的平衡转化率和

CH30H的平衡产率随温度的变化关系如图所示。

甲

已知：CO,的平衡转化率="CO?）：；［：（C°2r衡X100%；CHQH的平衡产率

"储。2）初始

“（CHQH）平衡

xlOO%

”（co?）初始

其中纵坐标表示CC）2平衡转化率的是图________（填“甲”或“乙”）；压强

Pl、〃2、P3由大到小的顺序为

H.二氧化碳催化加氢合成乙烯的原理为2cC）2（g）+6H2（g）.-C2H4（g）+4H2O（g）0原

料初始组成〃（CO2）：〃（H2）=1：3,体系压强恒定为O.IMPa,不同温度下反应达到平衡

时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图丙所示:

(4)图中表示H?、C2H4的变化曲线分别是

(5)CO2催化加氢合成C2H4反应的.0(填“大于”或“小于”)。

(6)根据图中点A(a、b两线交点)，计算该温度时反应的平衡常数

£=(MPa)7(列出计算式，可不计算出结果，以分压表示，分压=总压X物质

的量分数)。

答案以及解析

1.答案：D

解析：根据反应式可知，单位时间内消耗ImolO：的同时消耗ImolO?时，反应达到平

衡状态，A项错误；

可逆反应的化学计量数与反应热成正比例，化学计量数不变，反应热不变，转化率与

反应热无关，B项错误；

在化学反应中，反应速率之比等于气体化学计量数之比，水为液态，其浓度保持不

变，不能用浓度变化计量液态水的反应速率，C项错误；

随着反应进行，气体质量减小，即气体密度由大到小，不变时达到平衡状态，D项正

确。

2.答案：C

解析：A.合成氨工艺需要催化剂，“净化”可以防止催化剂中毒，故A项正确；

B.合成氨反应后分子系数减小，根据勒夏特列原理，加压可以使平衡正向移动，提高

原料的转化率，同时又可以加快反应速率，故B项正确；

C.催化剂可以加快反应速率，不影响平衡移动，不能提高原料的平衡转化率，故C项

错误；

D.将氨气液化分离，可以使反应正向进行，提高原料的转化率；同时将N?和H?再循

环，可以循环利用，降低了成本，故D项正确；

故答案选Co

3.答案：C

解析：A.温度越高，反应速率越快，图像中点a所在曲线先建立平衡，温度高，表示

的是343K时的曲线，由图示可知343K时反应2SiHCh(g)海9SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)

的平衡转化率a=22%,故A正确；

B.a所在曲线表示的是343K时的曲线，b所在曲线表示的是323K时的曲线，a的反应

温度高于b,温度越高，反应速率越快，所以a点的反应速率比b高，故B正确；

C.在343K下，要缩短反应达到平衡的时间，需要使反应速率加快，可采取的措施有改

进催化剂，及时移去产物，产物的浓度降低，反应速率减慢，故C错误；

D.平衡时正、逆反应速率相等，即

=K

v正=L-x2(SiHCh)=v逆•x(SiH2Cl2)-x(SiCl4),则/=，)0

由图可知343K时反应2SiHCh(g)-SiH2c12(g)+SiC"g)的平衡转化率a=22%,设

SiHCh的起始浓度为cmol/L,则

2SiHCl3(g懈/SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)

起始(mol/L)c0o

反应(mol/L)0.22c0.11c0.11c

平衡(mol/L)0.78c0.11c0.11c

_c(SiH2Cl2)c(SiCI4)0.11x0.11

平衡常数2002

K343K2■0.78~°

c(SiHCl3)

a点时转化率为20%,设起始时SiHCL,的物质的量为nmol,根据

2SiHCh(g)峰”SiH2cU(g)+SiC"g),为气体物质的量不变的反应，则a点

x(SiHCl,)=().8,x(SiH2Cl2)=x(SiCl4)=0.10反应速率

v=v正一V逆=L-x2(SiHC13)-k逆-x(SiH2cUNSiClJ，%、k逆分别为正、逆向反应

速率常数，则a点时

丫正二卜正二⑻口小尸及卜正，-x(SiH2Cl2).x(SiCl4)=0.()lkffl,因此

~Jk=7r^r1_=64K=64x0,02~1-3,故D正确；

也0.0Ik逆

故选c。

4.答案：C

解析：A.由2c(s)+2NC)2(g)峰”N2(g)+2CC)2(g)可知，NO2的生成速率逆反应速率应

该是N2的生成速率(正反应速率)的二倍时才能使正、逆反应速率相等，即达到平

衡，只有C点满足，故A正确；B.由图2知，E点反应未达到平衡，F点反应达到平

衡，且压强E<F,则E点的也小于F点的丫正，故B正确；C.由题中信息可知，维持

温度不变，即E、G两点温度相同，平衡常数K(E)=K(G),混合气体中气体压强

度有关，压强越大，体积越小，浓度越大，所以G点压强大，浓度大，即C(E)<C

(G),故C错误；在恒温恒容下，向G点平衡体系中充入一定量的NO,等效于加

压，平衡逆向移动，NO2的平衡转化率减小，故D正确.

5.答案：A

6.答案：CD

7.答案：CD

解析：A.图象中物质的量分数随温度升高丙烯增加，丙烷减少，说明升温平衡正向进

行，正反应为吸热反应，反应的MX）,故A正确；B.温度一定，压强越大平衡逆向

进行，丙烯的物质的量分数减小，P2压强下丙烯物质的量分数大于“状态，说明网＞

P2,即压强PzVO.IMPa,故B正确；C.根据图象可知556c压强化时，平衡时丙烷的

物质的量分数为50%,则°仁3148）=0.5网=0.051^^2,根据方程式

GHjg）一（：3乩仅）+凡。）可知剩余50%的气体中，丙烯和氢气各占一半，所以

/7（C,H6）=p（H2）=0.025MPa,所以压强平衡常数作竺喘竺$,故C错误；D根

据图象可知556c压强网时，平衡时丙烷的物质的量分数为50%,丙烷物质的量为

Imol,设消耗物质的量为x,列三段式有：

c3H8（g）.iC3H8（g）+H2（g）

起始100

转化xxx

平衡Lxxx

11

一x-

则有」L_=50%,解得X=L,所以平衡常数K=一=,；起始向2L密闭容器中通

l-x+x+x3J_12

3

入1.2molC3H8、0.8molC3H6、0.6molH2,此时浓度商为二0.2＞卷，所以反应逆

向进行，匕正）〈片逆），故D错误；综上所述答案为CD。

8.答案：AD

解析：依据表中数据可得：

N式g)+3%(g)「--2NH,(g)

起始时物质的量/mol11.20

变化的物质的量/mol0.10.30.2

2min时物质的量/mol0.90.90.2

N2(g)+3H,(g).,2NH式g)

起始时物质的量/mol11.20

变化的物质的量/mol0.150.450.3

4min时物质的量/mol0.850.750.3

N2(g)+3H2(g).2NH3(g)

起始时物质的量/mol11.20

变化的物质的量/mol0.150.450.3

6min时物质的量/mol0.850.750.3

0.2mol

0~2min内，册3的反应速率为」^=0.0511101.1?皿111,A项正确；由上述分析可

2min

知，2min时电的物质的量为0.9mol,B项错误；根据分析可知，4min时与6min时各

组分的浓度相等，说明该反应已达到平衡状态，C项错误；4~6min内反应处于平衡状

态，则容器内气体的总物质的量不变，D项正确。

9答案:AD

解析：依据表中数据可得：

N2(g)+3H2(g)..•2NH3(g)

起始时物质的量/mol11.20

变化的物质的量/mol0.10.30.2

2min时物质的量/mol0.90.90.2

'2NH,(g)

起始时物质的量/mol11.20

变化的物质的量/mol0.150.450.3

4min时物质的量/mol0.850.850.3

N2(g)+3H2(g);一^■2NH3(g)

起始时物质的量/mol11.20

变化的物质的量/mol0.150.450.3

6min时物质的量/mol0.850.750.3

0.2mol

0~2min内，NH,的反应速率为^^-=0.05mol.LT.mini,A项正确；由上述分析可

2min

知，2min时也的物质的量为0.9mol,B项错误；根据分析可知，4min时与6min时各

组分的浓度相等，说明该反应已达到平衡状态，C项错误；4~6min内反应处于平衡状

态，则容器内气体的总物质的量不变，D项正确。

10.答案：AD

11.答案：(1)；③高温

(2)-41.2kJmor1;C；0.5mol-L71-min-1;1

(3)0.2p；50%

12.答案:

《国(汨)仪凡0)

+41.2

C(CO2)-?(H2)

(2)CD

(3)反应I为放热反应，反应H为吸热反应，催化剂相同的条件下，升高温度有利于

CO2转化为CO,不利于CO?转化为CH3OH,甲醇的选择性降低相同温度下，催化剂

Cat.2对反应I催化效率更高，相同时间内得到的甲醇较多，甲醇选择性提高

反应过程反应过程

+

(5)阴；CO2+6H+6e'-CH3OH+H2O

解析：由已知①可得①CO(g)+gc)2(g)-CO式g)A^=-283.0kJmor',②

H2(g)+1o2(g)=H2O(l)A//=-285.8kJmor',又已知③

H2O(1)—H2O(g)AH3=+44.0kJ-mor-',根据盖斯定律，由②-①+③可得反应H,

故八凡=(一285.8+283.0+44)kJ-mo「=+4L2kJ-moL。

(2)催化剂对化学平衡无影响，A、B错误；反应I为放热反应，降低温度有利于反

应正向进行，C正确；投料比不变，增大反应物浓度，平衡正向移动，D正确；增大

CO?和H2的初始投料比，CO2转化率降低，E错误。

(4)由(3)可知，催化剂Cat.2比Cat.l对反应I催化效率高，反应的活化能低，无

催化剂时反应的活化能最高，由活化能高低画出能垒，注意各反应的反应物和生成物

的能量相同。

(5)CC^fCHQH,C的价态降低，故CH30H在阴极产生，电极反应式是

CO2+6H++6e-CHQH+H20

13.答案:(1)①-181kJ-moL；②1.4；

3

K6

H2COO+2H2(g)=H2CO+OH'+H2(g);③i.H；＞；ii.80；2.5xl()-；iii.反应

a为放热且气体分子数减小的反应，M点相对于N点，温度更低，压强更大，更有利

于反应a平衡的正向移动，使甲醇的体积分数增大

(2)5H2O+CO2+6e-=CH3OH+6OH-

解析：(1)①反应的变等于反应物的续能之减去生成的续能之和，则反应a的

A//=2x745kJ-mor1+3x436kJ-moP1-

(3x413kJmor'+351kJ-mor'+463kJ-moP1+2x463kJmol_1)=-181kJmor1o②决定

整个反应速率的步骤的活化能最大，由图象可以看出，反应的最大活化能在

3

H2COO+2H,(g)一＞H2co*+OH*+5H2(g)这一步，此步的活化能E=L4e