大一轮及课时分组练第七章 大题冲关滚动练之七 速率、平衡图表类综合题含答案

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精大题冲关滚动练之七——速率、平衡图表类综合题1．一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe（s）＋CO2(g)FeO(s)＋CO（g)ΔH〉0，1100℃时，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示(1)该反应的平衡常数表达式K＝__________。(2）下列措施中能使平衡时K增大的是________（填序号)。A．升高温度B．增大压强C．充入一定量COD．降低温度（3)8分钟内,CO的平均反应速率v（CO）＝________mol·L－1·min－1。(4)1100℃时，2L的密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、容器甲乙反应物投入量3molFe、2molCO24molFeO、3molCOCO的浓度(mol·L－1）c1c2CO2的体积分数φ1φ2体系压强(Pa)p1p2气态反应物的转化率α1α2①下列说法正确的是________。A．2c1＝3c2 B．φ1＝φ2C．p1<p2 D．α1＝②求c1＝____________、φ1＝________、α2＝__________.答案（1)c(CO）/c（CO2）（2)A(3)0.0625（4）①BC②0.67mol·L－133.3%33.3％解析(1）平衡常数表达式中不能出现固体物质的浓度.(2）平衡常数只受温度的影响,由于该反应为吸热反应，所以升温，增大平衡常数。(3）求平均反应速率时，应用浓度的变化值除以时间，即v(CO)＝eq\f(0。50mol·L－1,8min）＝0.0625mol·L－1·min－1.(4)由图像可计算平衡常数,K＝eq\f(cCO，cCO2)＝eq\f(0.50，0。25）＝2。①当乙中CO为2mol时，c1＝c2，为3mol时，c1〈c2；由于该反应为等体积反应，改变CO或CO2的浓度,相当于改变压强，平衡不移动，所以φ1＝φ2；因为乙中气体分子数多,所以p1<p2；D项，由于平衡是从不同途径建立的,所以α1＋α2＝1，B、C两项正确。②K＝eq\f(c1,1－c1)＝2c1≈0。67mol·L－1.φ1＝eq\f(1－c1，1)×100%≈33.3％。K′＝eq\f（cCO2,cCO)＝eq\f（cCO2,1。5－cCO2）＝eq\f（1，2)c(CO2）＝0。5mol·L－1。α2＝eq\f（0.50mol·L－1，1.5mol·L－1)×100%≈33.3%。2．某条件下,在2L密闭容器中发生如下反应：2NO2（g）2NO（g)＋O2(g）ΔH>0。在三种不同条件下进行,其中NO、O2的起始浓度都为0mol·L－1，实验Ⅰ、Ⅱ反应温度相同，NO2的浓度（mol·L－1）随时间（min)的变化如图所示。请回答下列问题:(1）请在图中标上对应的反应温度(800℃或850验Ⅱ隐含的反应条件是____________.(2）写出该反应的平衡常数表达式：K＝_____________。(3）若实验Ⅰ中达到平衡后，再向密闭容器中通入1molNO2与1molNO混合气体(保持温度不变)，则平衡将__________（填“正向移动”、“逆向移动"或“不移动”）。(4)一定条件下NO2与SO2可发生反应，其方程式为NO2（g)＋SO2（g）SO3(g）＋NO(g）ΔH>0，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是________.A．体系压强保持不变B．混合气体颜色保持不变C．SO2和NO的体积比保持不变D．混合气体的平均相对分子质量保持不变(5）若改变条件，使平衡常数变大,该反应________。A．一定向正反应方向移动B．在平衡移动时,正反应速率先增大后减小C．一定向逆反应方向移动D．在平衡移动时,逆反应速率先增大后减小答案(1)使用了催化剂(2)eq\f(c2NO·cO2，c2NO2）（3)不移动(4)B（5)AB解析（1)由于实验Ⅰ达到平衡所用时间比实验Ⅲ长,所以实验Ⅰ时对应温度为800℃，实验Ⅲ对应温度为(3）实验Ⅰ中，平衡时c(NO2）＝0。5mol·L－1,c（NO)＝0。5mol·L－1，c（O2)＝0.25mol·L－1，即2NO2（g）2NO（g)＋O2（g) 0。5mol·L－1 0.5mol·L－1 0.25mol·L－1K＝eq\f（0。52·0。25,0.52)＝0.25。当再加入0。5mol·L－1NO2、0。5mol·L－1NO时，Qc＝eq\f（0.5＋0.52×0.25,0。5＋0.52）＝0。25,所以平衡不移动。（4)由于该反应为等体积反应,所以压强、平均相对分子质量不能作为达到平衡状态的标志,SO3、NO同为生成物，其体积比始终不变，也不能作为标志。（5）该反应为吸热反应，升温，平衡右移，K增大，v(正）、v（逆）均增大，A、B正确.3．Ⅰ。工业上常利用醋酸和乙醇合成有机溶剂乙酸乙酯:CH3COOH(l）＋C2H5OH（l）浓硫酸△CH3COOC2H5(l）＋H2O(l）ΔH＝－8.62kJ·mol浓硫酸△已知CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118℃、78℃和77℃。(1)该研究小组的实验目的是_________________________________________。（2）60℃下反应40min与70℃下反应20min相比，前者的平均反应速率________后者(（3)如图所示,反应时间为40min、温度超过80℃时,乙酸乙酯产率下降的原因可能是________________________________________________________(Ⅱ.煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。已知：CO(g)＋H2O（g）H2（g)＋CO2（g）平衡常数随温度的变化如下表：温度/℃400500800平衡常数K9.9491试回答下列问题：（1）在800℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有________（选填“A、B、C、D、n（CO)n(H2O)n(H2)n(CO2）A1523B2211C3300D0。5211E3121(2）已知在一定温度下,C(s）＋CO2(g)2CO（g)平衡常数为K;C(s）＋H2O（g)CO（g）＋H2（g)平衡常数为K1;CO(g）＋H2O(g）H2(g)＋CO2(g)平衡常数为K2；则K、K1、K2之间的关系是_______________________________________________。（3）在VL密闭容器中通入10molCO和10mol水蒸气，在T℃达到平衡，然后急速通过碱石灰，将所得混合气体燃烧，测得放出的热量为2842kJ（已知CO燃烧热为283kJ·mol－1，H2燃烧热为286kJ·mol－1），则T℃平衡常数K＝__________________.答案Ⅰ.(1)探究反应温度、反应时间对乙酸乙酯产率的影响（2）小于(3)反应可能已达平衡状态，温度升高平衡向逆反应方向移动;温度过高,乙醇和乙酸大量挥发使反应物利用率下降Ⅱ.（1)BCE（2)K＝K1/K2(3)4/9解析Ⅰ。（1)由图像可知,该实验研究的是不同温度下不同反应时间内乙酸乙酯的产率。（2）温度越高,反应速率越快.(3）反应达到平衡状态，升温平衡左移，造成产率下降或温度高造成乙酸、乙醇的大量挥发，致使产率下降。Ⅱ.(1）A项，Qc＝eq\f(2×3,1×5）＝1。2〉1平衡左移；B项，Qc＝eq\f(1×1，2×2）＝eq\f(1，4)〈1,平衡右移；C项，从正反应开始，平衡右移；D项,Qc＝eq\f（1×1,0.5×2）＝1，平衡不移动;E项，Qc＝eq\f（2×1，3×1)<1，平衡右移。B、C、E项正确。（2)K＝eq\f(c2CO,cCO2），K1＝eq\f(cCO·cH2,cH2O)，K2＝eq\f(cH2·cCO2,cCO·cH2O）,所以K＝eq\f(K1，K2)。（3）设生成H2为xmol，则剩余CO为（10－x）mol,286x＋（10－x)×283＝2842.x＝4mol,K＝eq\f(\f（4，V）·\f（4，V）,\f(6，V)·\f（6，V）)＝eq\f(4，9)。4．(1)恒温，容积为1L恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示（已知:2SO2（g)＋O2（g）2SO3(g）ΔH＝－196。6kJ·mol－1）,请回答下列问题①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:______________________________________________________________________________________________________。②ΔH2＝__________kJ·mol－1.③在相同条件下，充入1molSO3和0.5mol的O2,则达到平衡时SO3的转化率为______________;此时该反应________(填“放出"或“吸收"）________kJ的能量.（2)中国政府承诺，到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40％～50%。①有效“减碳"的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是________（填序号)。A．电解水制氢：2H2Oeq\o（=,\s\up7（电解））2H2↑＋O2↑B．高温使水分解制氢:2H2O(g）eq\o(=，\s\up7（高温）)2H2＋O2C．太阳光催化分解水制氢：2H2Oeq\o(=，\s\up7（TiO2）,\s\do5（太阳光)）2H2↑＋O2↑D．天然气制氢:CH4＋H2O(g）CO＋3H2②CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下反应：CO2（g)＋3H2(g)CH3OH（g）＋H2O(g)ΔH＝－49。0kJ·mol－1,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图2所示从3min到9min,v(H2)＝________mol·L－1·min－1。③能说明上述反应达到平衡状态的是________（填编号）。A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1（即图中交叉点）B．混合气体的密度不随时间的变化而变化C．单位时间内消耗3molH2，同时生成1molH2OD．CO2的体积分数在混合气体中保持不变(3)工业上,CH3OH也可由CO和H2合成。参考合成反应CO(g)＋2H2（g)CH3OH(g）的平衡常数。下列说法正确的是________.温度/℃0100200300400平衡常数667131.9×10－22。4×10－41×10－5A。该反应正反应是放热反应B．该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行,说明该反应ΔS〈0C．在T℃时,1L密闭容器中,投入0.1molCO和0.2molH2,达到平衡时，CO转化率为50%D。工业上采用稍高的压强(5MPa)和250℃，是因为此条件下答案(1）①S(s)＋O2(g)=SO2（g）ΔH＝－297kJ·mol－1②－78。64③20％吸收19.66（2）①C②0.125③D（3)AC解析(1)S燃烧生成SO2，所以对应的焓变为ΔH1,ΔH2＝－eq\f（196。6kJ·mol－1,2mol)×0.8mol＝－78.64kJ·mol－1。当充入1molSO3,0.5molO2时，相当于充入1molSO2和1molO2，和原平衡等效,所以SO3的转化率为(1－eq\f（1－0。2，1)）×100%＝20％。此时反应要吸收热量，其热量为eq\f（196.6kJ,2)－78。64kJ＝19。66kJ。（2)①利用太阳光催化分解水制氢最节能。②v（H2）＝3v(CO2)＝3×eq\f(0.25mol·L－1，6min）＝0.125mol·L－1·min－1。③由于体积不变,密度不能作为达到平衡状态的标志.（3)温度越高,平衡常数越小，所以该反应的正反应为放热反应,该反应为熵减的放热反应.C项，K＝eq\f(\f（0.05，10)，\f(0。05，1)·\f(0.2－0。1,1)2）＝100。根据反应特点，温度越低，压强越大，原料气转化率越高,采取5MPa和250℃，一是考虑速率问题，二是考虑设备问题。5．汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。(1)4CO(g)＋2NO2（g）=4CO2(g）＋N2（g)ΔH＝－1200kJ·mol－1对于该反应，温度不同（T2〉T1）、其他条件相同时，下列图像正确的是________（填代号）。(2)汽车尾气中CO与H2O（g）在一定条件下可以发生反应：CO（g)＋H2O(g)CO2（g)＋H2（g）ΔH<0。820℃时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照下表进行投料，达到平衡状态，K＝起始物质的量甲乙丙n(H2O）/mol0。100.200.20n(CO）/mol0.100。100.20①该反应的平衡常数表达式为________.②平衡时，甲容器中CO的转化率是________.比较下列容器中CO的转化率：乙________甲；丙________甲(填“〉”、“＝”或“〈”)。③丙容器中,通过改变温度，使CO的平衡转化率增大，则温度________（填“升高”或“降低")，平衡常数K________（填“增大"、“减小”或“