2022届高考新教材化学二轮复习专题强化训练七　化学反应速率　化学平衡

专题强化训练七化学反应速率化学平衡一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）1．丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备：C4H10（g）⇌C4H8（g）＋H2（g）ΔH。该反应C4H10（g）的平衡转化率与温度及压强的关系如图，下列说法正确的是（）A.该反应ΔS<0B.压强p1<p2C.该反应为吸热反应，平衡常数随温度升高而降低D.使用催化剂可加快反应速率，使平衡正向移动2．恒温恒容条件下，在密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2，发生反应：CO2＋3H2⇌CH3OH＋H2O（g）。下列描述能说明反应达到平衡状态的是（）A.容器内CO2的体积分数不再变化B.消耗的CO2和H2的物质的量的比值不再变化C.单位时间内断裂3NA个C—H键，同时断裂3NA个H—H键D.容器内混合气体的平均摩尔质量为34.5g·mol－1，且保持不变3．一定压强下，向10L密闭容器中充入1molS2Cl2和1molCl2，发生反应S2Cl2（g）＋Cl2（g）⇌2SCl2（g）。Cl2与SCl2的消耗速率（v）与温度（T）的关系如图所示，以下说法不正确的是（）A.正反应的活化能大于逆反应的活化能B.达到平衡后再加热，平衡向逆反应方向移动C.A、B、C、D四点对应状态下，达到平衡状态的为B、DD.一定温度下，在恒容密闭容器中，达到平衡后缩小容器容积，重新达到平衡后，Cl2的平衡转化率不变4．335℃时，在恒容密闭反应器中1.00molC10H18（l）催化脱氢的反应过程如下：反应1：C10H18（l）⇌C10H12（l）＋3H2（g）ΔH1反应2：C10H12（l）⇌C10H8（l）＋2H2（g）ΔH2测得C10H12和C10H8的产率x1和x2（以物质的量分数计）随时间的变化关系及反应过程中能量的变化如图所示。下列说法错误的是（）A.使用催化剂能改变反应历程B.更换催化剂后ΔH1、ΔH2也会随之改变C.8h时，反应1、2都未处于平衡状态D.x1显著低于x2，是由于反应2的活化能比反应1的小，反应1生成的C10H12很快转变成C10H85．TK时，向2.0L恒容密闭容器中充入0.10molCOCl2，发生反应COCl2（g）⇌Cl2（g）＋CO（g），经过一段时间后反应达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表：t/min02468n（Cl2）/mol00.0300.0390.0400.040下列说法正确的是（）A．保持其他条件不变，升高温度，平衡时ceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Cl2))＝0.038mol·L－1，则反应的ΔH＜0B．前2min内的平均反应速率veq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CO))＝0.015mol·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L·min))－1C．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.12molCOCl2、0.06molCl2和0.06molCO，反应达到平衡前的速率：v正＜v逆D．若反应过程中容器内气体的密度保持不变，即可判断该反应已达到化学平衡状态6．已知N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g）ΔH＝－92.4kJ·mol－1。恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图示。下列说法正确的是（）A.前20分钟内反应放出的热量为46.2kJB．第25分钟改变的条件可以是将NH3从反应体系中分离出去C．若第60分钟时反应又达到了平衡，则时段Ⅲ改变的条件一定是增大压强D．时段Ⅰ，若仅将初始投放的物质浓度增至原来的2倍，则反应物的转化率增大，平衡常数增大7．常温常压下，O3溶于水产生的游离氧原子[O]有很强的杀菌消毒能力，发生的反应如下：反应①：O3（g）⇌O2（g）＋[O]（g）ΔH>0平衡常数K1反应②：O3（g）＋[O]（g）⇌2O2（g）ΔH＜0平衡常数为K2总反应：2O3（g）⇌3O2（g）ΔH＜0平衡常数为K3下列叙述正确的是（）A．降低温度，K3减小B．K3＝K1＋K2C．增大压强，K2减小D．适当升温，可提高消毒效率8．甲醇是重要的化工原料，具有广泛的开发和应用前景。在体积可变的密闭容器中投入0.5molCO和1molH2，不同条件下发生反应：CO（g）＋2H2（g）⇌CH3OH（g）。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图甲所示。下列说法不正确的是（）A．p总1>p总2B．混合气体的密度不再发生变化，说明该反应已达到平衡状态C．图乙中M点能正确表示该反应平衡常数的对数（lgK）与温度的关系D．若p总1＝0.25MPa，则Y点的平衡常数Kp＝64（MPa）－29．已知H2S高温热分解制H2的反应为：H2S（g）⇌H2（g）＋S（g）。在容积为2L的恒容密闭容器中，加入4molH2S，控制不同温度进行H2S的热分解实验，并测定H2S的转化率。相关实验数据如图所示，图中曲线a为H2S的平衡转化率与温度的关系曲线，曲线b表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。下列说法正确的是（）A.反应H2S（g）⇌H2（g）＋S（g）自发进行的条件为低温B．随温度的升高，图中曲线b向曲线a逼近是因为温度升高，正反应速率增大，而逆反应速率减小C．1010℃时反应的平衡常数为0.608，1050℃时反应的平衡常数小于1D．975℃下，反应经5min后达到平衡，则0～5min内H2S的平均反应速率v（H2S）＝0.24mol·L－1·min－1二、非选择题10．CO2和CO可作为工业合成甲醇（CH3OH）的直接碳源，还可利用CO2据电化学原理制备塑料，既减少工业生产对乙烯的依赖，又达到减少CO2排放的目的。（1）利用CO2和H2反应合成甲醇的原理为：CO2（g）＋3H2（g）=CH3OH（g）＋H2O（g）。上述反应常用CuO和ZnO的混合物作催化剂。相同的温度和时间段内，催化剂中CuO的质量分数对CO2的转化率和CH3OH的产率影响的实验数据如下表所示：ω（CuO）/%102030405060708090CH3OH的产率25%30%35%45%50%65%55%53%50%CO2的转化率10%13%15%20%35%45%40%35%30%由表可知，CuO的质量分数为催化效果最佳。（2）①在1L的恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图1所示，则压强p2p1（填“>”“<”或“＝”）；平衡由A点移至C点、D点移至B点，分别可采取的具体措施为、；在c点时，CO的转化率为。②甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同，向甲中加入1molCO和2molH2，向乙中加入2molCO和4molH2，测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示，则L、M两点容器内压强：p（M）2p（L）（填“>”“<”或“＝”，下同），平衡常数：K（M）K（L）。11．CO2可作为合成低碳烯烃的原料。相关的热化学方程式如下：①CO2（g）＋3H2（g）⇌CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH1＝－49.01kJ·mol－1②2CH3OH（g）⇌CH3OCH3（g）＋H2O（g）ΔH2＝－24.52kJ·mol－1③CH3OCH3（g）⇌C2H4（g）＋H2O（g）ΔH3＝－5.46kJ·mol－1④2CO2（g）＋6H2（g）⇌C2H4（g）＋4H2O（g）ΔH4（1）ΔH4＝kJ·mol－1；反应④在（填“高温”或“低温”）下自发进行。（2）在容积为1L的恒容密闭容器中投入3molH2和1molCO2发生反应④时，测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示：①250℃时，反应④的平衡常数K＝。②其他条件不变，不使用催化剂，投料比eq\f(n（H2）,n（CO2）)（填“>”“<”或“＝”）3时CO2平衡转化率为M1点；M2点的平衡常数（填“>”“<”或“＝”）N点的平衡常数。（3）用催化剂Fe3（CO）12/ZSM­5催化CO2加氢合成乙烯的反应，所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物，反应过程如图所示：Fe3（CO）12/ZSM­5催化剂中添加Na、K、Cu助剂后（助剂也起催化作用）可改变反应的选择性。其他条件相同时，添加不同助剂，经过相同时间后测得CO2转化率和各产物在所有产物中的占比如表：助剂CO2转化率/%各产物在所有产物中的占比/%C2H4C3H6其他Na42.535.939.624.5K27.275.622.81.6Cu9.880.712.56.8欲提高单位时间内乙烯的产量，在Fe3（CO）12/ZSM­5催化剂中添加助剂效果最好；加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。专题强化训练七化学反应速率化学平衡1．解析：该反应是气体混乱程度增大的反应，所以该反应ΔS>0，A项错误；根据图像可知，相同温度下，p1下C4H10（g）的平衡转化率大于p2下C4H10（g）的平衡转化率，在温度不变时，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，使反应物的转化率降低，所以压强p2>p1，B项正确；根据图像，在压强不变时，升高温度，C4H10（g）的平衡转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动，根据平衡移动原理知，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，故该反应为吸热反应，平衡常数随温度的升高而增大，C项错误；使用催化剂可降低反应的活化能而加快反应速率，但不能使平衡发生移动，D项错误。答案：B2．解析：甲醇的沸点比水低，水为气态，则甲醇必为气态，设CO2和H2的起始物质的量均为3mol，达到平衡状态时消耗二氧化碳的物质的量为xmol，则CO2＋3H2⇌CH3OH＋H2O（g）起始量/mol3300变化量/molx3xxx平衡量/mol3－x3－3xxxCO2的体积分数＝eq\f(3－x,（3－x）＋（3－3x）＋x＋x)＝eq\f(1,2)，即无论反应是否达到平衡状态，容器内CO2的体积分数均不变化，A项错误；设混合气体的平均摩尔质量为eq\o(M,\s\up6(－))，假设反应向右进行完全，eq\f(n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CO2)),n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H2)))＝eq\f(3,3)>eq\f(1,3)，氢气先反应完，3－3x＝0，x＝1，eq\o(M,\s\up6(－))＝eq\f(2×44＋18＋32,2＋1＋1)g·mol－1＝34.5g·mol－1，由于该反应为可逆反应，反应不可能向右进行完全，混合气体的平均摩尔质量不可能为34.5g·mol－1，D项错误；无论反应是否达到平衡状态，消耗的CO2和H2的物质的量的比值始终为1∶3，B项错误；单位时间内断裂3NA个C—H键，即生成3NA个H—H键，若同时断裂3NA个H—H键，则v逆eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H2))＝v正eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H2))，能说明反应达到平衡状态，C项正确。答案：C3．解析：根据题图可判断出该反应为放热反应，故正反应的活化能小于逆反应的活化能，A项错误；该反应为放热反应，达到平衡后再加热，平衡向逆反应方向移动，B项正确；B、D点对应温度一致，且消耗速率veq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(SCl2))＝2veq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Cl2))，故此时达到平衡状态，A、C点消耗速率无此关系，未达到平衡状态，C项正确；缩小容器容积相当于增大压强，该反应前后气体分子数相等，所以平衡不移动，Cl2的平衡转化率不变，D项正确。答案：A4．解析：使用催化剂，降低了反应的活化能，改变了反应历程，A项正确；使用催化剂，不能改变反应物和生成物的总能量，即不能改变反应的焓变（ΔH），B项错误；8h之后，C10H8的产率还在增加，说明反应2未达平衡，而C10H8是由C10H12转化而来的，且C10H12的产率几乎保持不变，说明反应1也未达平衡，C项正确；由图像可以看出反应2的活化能低于反应1的活化能，故反应1生成的C10H12快速转化为C10H8，从而使x1显著低于x2，D项正确。答案：B5．解析：A.由表中数据可知，6min达到平衡，生成氯气为0.04mol，其浓度为0.04mol÷2L＝0.02mol·L－1，升高温度，平衡时c（Cl2）＝0.038mol·L－1，可知升高温度平衡正向移动，即正反应为吸热反应，反应的ΔH>0，故A错误；B.前2min生成氯气为0.030mol，由反应可知生成CO为0.030mol，前2min的平均速率v（CO）＝eq\f(\f(0.030mol,2.0L),2min)＝0.0075mol·L－1·min－1，故B错误；C.由表中数据可知K＝eq\f(0.02mol·L－1×0.02mol·L－1,0.03mol·L－1)＝0.013，起始时向容器中充入0.12molCOCl2、0.06molCl2和0.06molCO，Qc＝eq\f(0.03mol·L－1×0.03mol·L－1,0.06mol·L－1)＝0.015>K＝0.013，平衡逆向移动，可知达到平衡前的速率：v正<v逆，故C正确；D.反应物和生成物都是气体，反应前后气体总质量不变，体积不变，反应过程中容器内气体的密度任意时刻保持不变，不可判断该反应已达到化学平衡状态，故D错误。答案：C6．解析：A项，要想知道放热多少就必须知道H2的物质的量又由于c＝eq\f(n,V)且图中显示的是c无V，所以求不出具体的放热多少，错误；B项，第25分钟时，氨气的浓度由1.00mol·L－1变为0，说明改变的条件是将NH3从反应体系中分离出去，正确；C项，氢气和氮气的浓度减小，氨气的浓度增大，说明平衡正向移动，正反应是放热反应，降温能使平衡正向移动，故时段Ⅲ改变的条件是降低温度，错误；D项，恒容容器，增大反应物起始浓度，相当于增大压强，平衡正向移动，平衡常数保持不变，错误。答案：B7．解析：降低温度，总反应向放热反应方向移动，即正向移动，K3增大，A项错误；K3＝K1·K2，B项错误；温度不变，平衡常数不变，C项错误；适当升温，反应速率加快，且总反应逆向移动，O3增多，产生的[O]增多，消毒效率提高，D项正确。答案：D8．解析：对于反应CO（g）＋2H2（g）⇌CH3OH（g），增大压强，平衡正向移动，甲醇的物质的量增大，由图像可知p总1>p总2，故A正确；容器体积可变，达到平衡时，由于气体的质量不变，则密度不变可说明反应达到平衡状态，故B正确；升高温度，甲醇的物质的量减少，说明升高温度，平衡逆向移动，则升高温度，lgK减小，N点能正确表示该反应平衡常数的对数（lgK）与温度的关系，故C错误；X、Y点在相同温度下，则平衡常数相同，X点甲醇的物质的量为0.25mol，则CO（g）＋2H2（g）⇌CH3OH（g）起始量/mol0.510转化量/mol0.250.50.25平衡量/mol0.250.50.25则Kp（Y）＝Kp（X）＝eq\f(p\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CH3OH)),p（CO）·p2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H2)))＝eq\f(\f(0.25,0.25＋0.25＋0.5)×0.25MPa,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.25,0.25＋0.25＋0.5)×0.25MPa))×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.5,0.25＋0.25＋0.5)×0.25MPa))2)＝64（MPa）－2，故D正确。答案：C9．解析：由题图中曲线a可知，随着温度升高，H2S的平衡转化率增大，说明该分解反应为吸热反应，且该反应又是熵增反应，所以该反应自发进行的条件是高温，A错误；曲线b逼近曲线a的原因是随着温度升高，化学反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短，温度升高时不但正反应速率增大，逆反应速率也同样增大，B错误；1010℃时反应的平衡转化率为42%，则平衡时各物质的浓度分别为c（H2S）＝1.16mol·L－1，c（H2）＝c（S）＝0.84mol·L－1，K＝0.84×eq\f(0.84,1.16)＝0.608，若H2S的平衡转化率为50%，则K＝1，当温度达到1050℃吋，H2S的平衡转化率小于50%，则小于1，C正确；975℃下，平衡时H2S的转化率为40%，平衡时Δc（H2S）＝0.8mol·L－1，v（H2S）＝eq\f(0.8mol·L－1,5min)＝0.16mol·L－1·min－1，D错误。答案：C10．解析：（1）由表可知，CuO的质量分数为60%催化效果最佳。（2）①根据勒夏特列原理，增大压强平衡向正方向移动，由图所示，300℃时，C点的转化率小于B点，故p2<p1；平衡由A点移至C点是恒压的条件下是使平衡逆向移动，措施为保持压强为p2，将温度由250℃升高到300℃，D点移至B点是温度不变平衡正向移动，可采取的具体措施为保持温度为300℃，将压强由p3增大到p1；在C点时，甲醇的体积分数为50%，设甲醇的物质的量为n，则反应的CO的物质的量为n，剩余CO的物质的量为eq\f(1,3)n，则CO的转化率为eq\f(n,n＋\f(1,3)n)×100%＝75%；②M点和L点，CO的转化率相同，因为体积相同，且乙中气体是甲中气体的2倍，则相同温度时，p（M）＝2p（L），M点的温度高，所以p（M）>2p（L）；平衡常数只和温度有关，该反应为放热反应，温度越高反应进行的限度越小，平衡常数越小，所以K（M）<K（L）。答案：（1）