2021届高考化学二轮备考高频热点特训：化学反应速率与化学平衡（解析版）

化学反应速率与化学平衡

1.研究表明N2o与CO在Fe+作用下发生可逆反应的能量变化及反应历程如

图所示。下列说法不正确的是()

反应历程

A.反应中Fe+是催化剂，Fe(T是中间产物

B.当有14g弗生成时，转移Imole「

C.升高温度，总反应的平衡常数K减小

D.总反应速率由反应②的速率决定

【答案】D

++

【解析】A项，反应①中Fe+参加了反应：Fe+N2O-*FeO+N2,生成了FeO,；

++

反应②中Fe(T被消耗，又生成了Fe+：FeO+CO-*Fe+CO2,所以反应中Fe*是催化

剂，Fe(T是中间产物，故A正确;B项，总反应为CO+N2OXO2+N2,生成Imol即

转移2moie「，所以生成14g风(即0.5molN2)转移Imole-,故B正确;C项，该

反应的反应物的总能量高于生成物的总能量，所以反应为放热反应，升高温度,

平衡逆向移动，平衡常数K减小，故C正确；D项，从图中可以看出，反应①的

活化能高于反应②的活化能，所以反应①的速率慢，总反应速率由反应①决定,

故D错误；故选D。

1

2.在3个体积均为4.0L的恒容密闭容器中，反应CO2(g)+C(s)=2C0(g)

△H>0,分别在一定温度下达到化学平衡状态。下列说法正确的是()

平衡时物质的量

起始时物质的量/mol

/mol

容器温度/K

n(C02

n(C)n(C0)n(C0)

)

I9770.561.1200.8

II9771.121.120X

III1250001.12y

A.977K,该反应的化学平衡常数值为4

B.达到平衡时，向容器I中增加C的量，平衡正向移动

C.达到平衡时，容器I中CO2的转化率比容器II中的大

D.达到平衡时，容器III中的C0的转化率大于28.6%

【答案】C

【解析1A项,容器I体积为4L,初始投料为z?(C02)=0.56moLz7(C)=l.12moL

C为固体，不计浓度，所以列三段式有：

2

CO2(g)-C|s)一-2C0|g|

起始(mol・L」)0.140

转化0.10.2

平衡(mobL1)0.040.2

平衡常数后崇富=隽=1,故A错误；B项，C为纯固体，向容器I中增加

C的量，平衡不移动，故B错误；C项，若II的容器体积为I容器体积的二倍,

则和I达到等效平衡，两容器中CO2的转化率相同，而实际上，口容器体积与I

容器体积相等，所以压强更大，增大压强平衡逆向移动，所以达到平衡时，容器

口中co2的转化率比容器I中的小，故c正确；D项，I与in极限转化后起始量

相同，若温度相同，则二者达到等效平衡，容器I中C02转化率为t3100%=71.4%,

则容器III中的CO的转化率为1-71.4%=28.6%,而实际上HI中温度更高，该反

应正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，即向生成CO的方向移动，所以

HI中的CO的转化率要小于28.6%,故D错误；故选C。

3.CH4一CO?催化重整可以得到合成气(CO和庆)，有利于减小温室效应，其

-1

主要反应为CH4(g)+C02(g)-2C0(g)+2H2(g)AQ+247kJ-mol,同时存

1

在以下反应：积碳反应：CHKg)-C(s)+2H2(g)\H=+75kJ•mol；消

1

碳反应：C02(g)+C(s)—2CO(g)A〃=+172kJ-moK,积碳会影响催化剂

的活性，一定时间内积碳量和反应温度的关系如下图。

01、，.1

500550600650700

下列说法正确的是()

3

A.高压利于提高CH4的平衡转化率并减少积碳

B.增大CO2与CH’的物质的量之比有助于减少积碳

C.温度高于600C,积碳反应的化学反应速率减慢，消碳反应的化学反应

速率加快，积碳量减少

D.升高温度，积碳反应的化学平衡常数K减小，消碳反应的K增大

【答案】B

【解析】A项，反应CIL(g)+C02(g)w2C0(g)+2H2(g)和CH4(g)wC(s)+2乩(g),

正反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，可减少积碳，但CL

的平衡转化率降低，故A错误；B项，假设CH4的物质的量不变，增大CO2的物质

的量,CO?与CH4的物质的量之比增大,对于反应CIh(g)+C02(g)=2C0(g)+2H2(g)

平衡正向移动，CL的浓度减小，对于积碳反应：CH4(g)=C(s)+2H2(g),由

于甲烷浓度减小，平衡逆向移动，碳含量减少；增大CO2的物质的量，对于消碳

反应：C02(g)+C(s)w2co(g),平衡正向移动，碳含量也减少，综上分析，增大

CO2与QL的物质的量之比，有助于减少积碳，故B正确；C项，根据图像，温度

高于600℃,积碳量减少，但温度升高，存在的反应体系中反应速率都加快，故

C错误；D项，平衡常数只与温度有关，积碳反应和消碳反应都是吸热反应，升

高温度,平衡向吸热的方向移动，即向正向移动,两个反应的平衡常数十都增大，

故D错误；故选B。

4.在100℃时，容积为5L的真空密闭容器中加入一定量的N204,容器内N204

和NO2的物质的量变化如下表所示:

4

时间/s0210306090

n(N2O4)/mol0.30.250.150.125b0.12

n(NO2)/mol00.1a0.350.360.36

下列说法正确的是()

A.10s时，以NO?浓度变化表示的该反应速率为0.00611101・广”7

B.该温度下反应2(N02g)—N204(g)的平衡常数后0.216

C.35s时容器内压强为反应前的1.6倍

D.其它条件不变，90s后向容器中再加入0.3molN02建立新平衡时，与原平

衡时比较，气体平均相对分子质量增大

【答案】D

【解析】A项，10s内，以NO?浓度变化表示的该反应平均速率为

0.006mol・L1•s-1,10s时为瞬时速率，小于0.006mol•L1•s-1,故A错误；B

项,根据分析，60s时反应达到平衡,平衡时，风。4为0.分mol,NO2为0.36moL

0.12mol

c(N,Oj—

容积为5L,该温度下反应2N02(g)^N204(g)的平衡常数奔c2(NO,)7o,36mol丫

I5LJ

=4.63,故B错误；C项，35s时若反应体系达到平衡状态，根据气体的物质的量

之比等于压强之比，则,二。」2彳。\；6moi=1.6,但根据题中表格数据，35s时容

5

器可能不一定平衡，压强不一定是反应前的L6倍，故C错误；D项，其它条件

不变，90s后向容器中再加入0.3molN02,因为容器体积不变，充入N0Z或用。4越

多，尺。4的体积分数越大，建立新平衡时，与原平衡时比较，气体平均相对分子

质量增大，故D正确；故选D。

5.将硫酸铜的稀溶液放在密闭容器中，缓缓抽去容器中的水蒸气，溶液逐

渐失水变成饱和溶液，再继续抽气，则变成各种含水盐，最后变成无水硫酸铜。

50℃时，容器中的压强与晶体水合物中含水量的关系如图所示，下列说法错误

的是

水泰气

5

=

h饱和溶液＜

s

CuSO/5H,O

CuSOa*3HsONAf

CuSO/H^P-

「&

0P<_____100

“气//kPa

A.曲线〉〃对应溶液中无硫酸铜晶体析出

B.曲线对应溶液溶质的质量分数保持不变

C.曲线〃’-儿对应体系存在平衡：CuSOK饱和溶液)=CUS04・5H2()(S)

+H2O(g)

D.当容器中压强低于后得到无水硫酸铜

【答案】C

【解析】A项，据图可知M点溶液变成饱和溶液，之后继续失水才有硫酸铜

6

晶体析出，所以曲线广〃对应溶液中无硫酸铜晶体析出，故A正确;B项,加对

应溶液均为硫酸铜的饱和溶液，一定温度压强下，硫酸铜的溶解度不变，则其饱

和溶液中溶质质量分数不变，故B正确；C项，*对应溶液均为硫酸铜的饱

和溶液，该过程中随着液态水的减少，不断析出硫酸铜晶体，至〃'点晶体完全

析出，此时再继续减压，存在的平衡应为CUS0「5H20(S)—

CuS04-3H20(s)+2H20(g),故C错误；D项，据图可知当容器中压强低于//后非

气相水的质量分数降为0,即此时得到的固体为无水硫酸铜，故D正确；故选C。

6.2019年9月，我国科研人员研制出Ti-H-Fe双温区催化剂，其中Ti-H

区域和Fe区域的温度差可超过100℃。Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程

如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法错误的是

A.①②③在Fe区域发生，④⑤在Ti-H区域发生

B.在高温区加快了反应速率，低温区提高了氨的产率

C.该历程中能量变化最大的是2.46eV,是氮分子中氮氮三键的断裂过程

D.使用Ti-H-Fe双温区催化合成氨，不会改变合成氨反应的反应热

7

【答案】c

【解析】A项，由题中图示可知，过程④完成了Ti-H-Fe-*N到Ti-H-*N-Fe

两种过渡态的转化，N原子由Fe区域向Ti-H区域传递，A项正确；B项，①为

催化剂吸附弗的过程，②为形成过渡态的过程，③为N解离为N的过程，以上

都需要在高温时进行,加快了反应速率,为了增大平衡产率④⑤要在低温区进行,

B项正确；C项，经历①过程之后氮气分子被催化剂吸附，并没有变成氮原子，

①过程中氮氮三键没有断裂，C项错误；D项，化学反应不会因加入催化剂而改

变吸放热情况，D项正确；故选C。

7.如图，甲容器有一个移动活塞，能使容器保持恒压。起始时，关闭活塞

K,向甲中充入21noiSO2、lmol02,向乙中充入4molS02>2mol02o甲、乙

的体积都为1L(连通管体积忽略不计)。保持相同温度和催化剂存在的条件下,

使两容器中各自发生下述反应：2S02(g)+02(g)^2S03(g)o达平衡时，甲的体

积为0.8Lo下列说法正确的是()

甲乙

A.乙容器中SO2的转化率小于60%

B.平衡时S03的体积分数：甲〉乙

C.打开K后一段时间，再次达到平衡，甲的体积为1.4L

D.平衡后向甲中再充入2molSO2、1molO2和3molS03,平衡向正反应

方向移动

8

【答案】c

【解析】A项，根据阿伏加德罗定律(同温同容时，压强之比等于物质的量

之比)，达平衡后，混合气体的物质的量是初始时物质的量的0.8倍，即0.8X

3mol=2.4mol,即减小了0.6mol,

2S02(g)+02(g)-2S03(g)An

21

1.2mol0.6mol

即达平衡后,反应掉1.2molS02,甲容器中SO2的转化率为竽粤X100%=60%,

2mol

若乙容器也保持压强不变，则平衡后体积为1.6L,现体积不变，相当于甲平衡

后增大压强，平衡正向移动，SO?的转化率增大，故A错误；B项，根据上述分析，

平衡时S03的体积分数：甲〈乙，故B错误；C项，根据上述分析，打开KB-

段时间.再次达到平衡，总体积为2.4L,因此甲的体积为1.4L,故C正确；D

项，根据上述分析，甲平衡后，容器中有0.8molS02,0.4mol02,1.2molS03,物

质的量之比为2:1:3,平衡后向甲中再充入21noiSO?、ImolO2和3moLS()3,物质

的量之比不变，平衡不移动，故D错误；故选C。

8.近些年，地表水和地下水域中的高氯酸盐污染及其降解受到环境工作者

的关注。某科研小组研究了一定条件下温度、酸碱性对其降解的影响(初始质量

浓度均为100mg-L-1)，测得数据如图所示，下列说法不正确的是()

9

T

W

8(

U

6(

I

/

4(

C

20

七O

-

U

0

T=2七

K

5

T=2七

0

T=3

5

T=3七

0

T=4七

140

120

100

80

60

40

20

0

120

100

80

60

44)

20

0

时间/h

时间/h

响

的影

降解

度对

时，温

=7.5

pH

图1

响

的影

降解

H对

七时,p

为30

温度

图2

mgL

率为1

平均速

的降解

氯酸盐

h内身

〜60

时,0

35℃

度为

5、温

pH=7.

A.在

1

-

-・h

℃

为30

宜温度

解最适

酸盐降

，高氯

.5时

pH=7

B.当

大

定增

不一

速率

降解

盐的

氯酸

，高

减小

pH的

时，随

一定

温度

C.