2022届高考化学一轮复习微题型54 基于“三段式”法的化学反应速率和平衡的计算（解析版）

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这是一份2022届高考化学一轮复习微题型54 基于“三段式”法的化学反应速率和平衡的计算（解析版），共7页。试卷主要包含了一定温度下有可逆反应等内容，欢迎下载使用。

A．v(N2)＝0.125 ml·L－1·min－1
B．v(H2O)＝0.375 ml·L－1·min－1
C．v(O2)＝0.225 ml·L－1·min－1
D．v(NH3)＝0.250 ml·L－1·min－1
2．将2 ml X和2 ml Y充入2 L密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)，2 min后达到平衡时生成0.8 ml Z，测得Q的浓度为0.4 ml·L－1，下列叙述错误的是( )
A．a的值为2
B．平衡时X的浓度为0.2 ml·L－1
C．Y的转化率为60%
D．反应速率v(Y)＝0.3 ml·L－1·min－1
3．在一定温度下，向一个2 L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入1 ml N2和3 ml H2，发生反应：N2＋3H22NH3。经过一段时间后，测得容器内压强是起始的0.9倍，在此时间内，H2平均反应速率为0.1 ml·L－1·min－1，则所经过的时间为( )
A．2 min B．3 min C．4 min D．5 min
4．(2019·烟台调研)一定温度下有可逆反应：A(g)＋2B(g)2C(g)＋D(g)。现将5 ml A和10 ml B加入体积为2 L的密闭容器中，反应至10 min时改变某一条件，C的物质的量浓度随时间变化关系如图所示。下列有关说法中正确的是( )
A．在0～5 min内，正反应速率逐渐增大
B．反应从起始至5 min时，B的转化率为50%
C．5 min时的平衡常数与10 min时的平衡常数不相等
D．第15 min时，B的体积分数为25%
5．将4 ml CO(g)和a ml H2(g)混合于容积为4 L的恒容密闭容器中，发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g),10 min后反应达到平衡状态，测得H2为0.5 ml·L－1。经测定v(H2)＝0.1 ml·L－1·min－1。下列说法正确的是( )
A．平衡常数K＝2
B．H2起始投入量为a＝6
C．CO的平衡转化率为66.7%
D．平衡时c(CH3OH)＝0.4 ml·L－1
6．[2018·全国卷Ⅱ，27(1)节选]CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)。某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 ml CH4、1 ml CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为____________ 。
7．(2020·广西田阳高中高二月考)(1)如图是1 ml NO2和1 ml CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g) K1 ΔH1<0(Ⅰ)
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2<0(Ⅱ)
4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)，该反应的ΔH＝________(用ΔH1、ΔH2表示)。
(3)H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 ml CO2与0.40 ml H2S充入空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
①H2S的平衡转化率α＝________%。
②可以判断该反应已经达到化学平衡的是________(填字母)。
A．v正(COS)＝v逆(CO2)
B．密闭容器中混合气体的平均分子质量不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中H2O的体积分数不变
8．[2018·全国卷Ⅰ，28(2)④]F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应：
2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)
2N2O4(g)
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：
25 ℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。
答案精析
1．C [设4 min后，生成6x ml H2O(g)
4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g) n(总)
起始量/ml 4 3 0 0 7
变化量/ml 4x 3x 2x 6x x
4 min末/ml 4－4x 3－3x 2x 6x 7＋x
据题意，则有：eq \f(6x,7＋x)×100%＝40%，解得：x＝0.5，
则4 min内H2O的变化浓度为Δc(H2O)＝eq \f(6×0.5 ml,2 L)＝1.5 ml·L－1，
v(H2O)＝eq \f(1.5 ml·L－1,4 min)＝0.375 ml·L－1·min－1。
再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为v(N2)＝0.125 ml·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250 ml·L－1·min－1，v(O2)＝0.187 5 ml·L－1·min－1。]
2．B [
X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)
始态/(ml·L－1) 1 1 0 0
反应的量/(ml·L－1) 0.2 0.6 0.4 0.4
终态/(ml·L－1) 0.8 0.4 0.4 0.4
A项，2∶a＝0.4∶0.4，a＝2，正确；B项，c(X)＝0.8 ml·L－1，错误；C项，α(Y)＝eq \f(0.6 ml·L－1,1 ml·L－1)×100%＝60%，正确；D项，v(Y)＝eq \f(0.6 ml·L－1,2 min)＝0.3 ml·L－1·min－1，正确。]
3．B [设参加反应的N2的物质的量为x ml，根据化学方程式：
N2 ＋ 3H2  2NH3
起始/ml 1 3 0
转化/ml x 3x 2x
测定时物质的量/ml 1－x 3－3x 2x
反应后总物质的量为1－x＋3－3x＋2x＝4－2x
根据阿伏加德罗定律的推论：物质的量之比等于压强之比，列式可得：eq \f(4,4－2x)＝eq \f(1,0.9)，解得：x＝0.2。参加反应的H2的物质的量：n(H2)＝3x＝0.6 ml，可得H2的浓度变化为0.3 ml·L－1，由v(H2)＝eq \f(Δc,Δt)＝0.1 ml·L－1·min－1，故可得反应时间为3 min。]
4．B [根据图像可知，0～5 min内C的物质的量浓度不断增大，说明反应正向进行，反应物的浓度不断减小，所以正反应速率逐渐减小，故A错误；将5 ml A和10 ml B加入体积为2 L的密闭容器中，得c(A)＝2.5 ml·L－1，c(B)＝5 ml·L－1。反应从起始到5 min时，
A(g)＋2B(g)2C(g)＋D(g)
起始浓度/(ml·L－1) 2.5 5 0 0
变化浓度/(ml·L－1) 1.25 2.5 2.5 1.25
平衡浓度/(ml·L－1) 1.25 2.5 2.5 1.25
所以B的转化率为eq \f(2.5 ml·L－1,5 ml·L－1)×100%＝50%，故B正确；平衡常数只与温度有关，而本题温度没有改变，所以平衡常数不变，故C错误；根据图像可知，在10～15 min时，平衡没有移动，第15 min时，B的体积分数和第10 min时的一样，在第10 min时，
n(A)＝2.5 ml，n(B)＝5 ml，n(C)＝5 ml，
n(D)＝2.5 ml，B的体积分数
＝eq \f(nB,nA＋nB＋nC＋nD)×100%
＝eq \f(5 ml,2.5 ml＋5 ml＋5 ml＋2.5 ml)×100%≈33.3%，故D错误。]
5．B [用三段式法计算：
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始/ml 4 a 0
转化/ml x 2x x
平衡/ml 4－x a－2x x
2x ml＝0.1 ml·L－1·min－1×10 min×4 L＝4 ml，x＝2，a－2x＝0.5×4，a＝6，B项正确；平衡时，c(CO)＝0.5 ml·L－1，c(H2)＝0.5 ml·L－1，c(CH3OH)＝0.5 ml·L－1。平衡常数K＝eq \f(cCH3OH,cCO·c2H2)＝eq \f(0.5,0.5×0.52)＝4，A项错误；CO的平衡转化率为50%，C项错误；平衡时c(CH3OH)＝0.5 ml·L－1，D项错误。]
6.eq \f(1,3)
解析用三段式计算：
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)
起始/(ml·L－1) 1 0.5 0 0
转化/(ml·L－1) 0.25 0.25 0.5 0.5
平衡/(ml·L－1) 0.75 0.25 0.5 0.5
K＝eq \f(c2CO·c2H2,cCH4·cCO2)＝eq \f(0.52×0.52,0.75×0.25)＝eq \f(1,3)
7．(1)NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g) ΔH＝－234 kJ·ml－1 (2)eq \f(K\\al(2,1),K2) 2ΔH1－ΔH2 (3)①2.5% ②AD
解析 (1)由图知，1 ml NO2和1 ml CO反应生成CO2和NO，放出热量368 kJ－134 kJ＝234 kJ，故NO2和CO反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g) ΔH＝－234 kJ·ml－1。(2)2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g) ΔH1<0 (Ⅰ)K1＝eq \f(cClNO,c2NO2)
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) ΔH2<0 (Ⅱ)K2＝eq \f(c2ClNO,c2NO·cCl2)；
4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝eq \f(c2NO·cCl2,c4NO2)，K＝eq \f(K\\al(2,1),K2)；按盖斯定律，2×Ⅰ－Ⅱ即得到反应：4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，则该反应的ΔH＝2ΔH1－ΔH2。
8．13.4
解析时间无限长时N2O5完全分解，故由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)知，此时生成的p(NO2)＝2p(N2O5)＝2×35.8 kPa＝71.6 kPa，p(O2)＝0.5×35.8 kPa＝17.9 kPa。由题意知，平衡时体系的总压强为63.1 kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1 kPa－17.9 kPa＝45.2 kPa，设N2O4的压强为x kPa，则
N2O4(g)2NO2(g)
初始压强/kPa 0 71.6
转化压强/kPa x 2x
平衡压强/kPa x 71.6－2x
则x＋(71.6－2x)＝45.2，解得x＝26.4,71.6 kPa－26.4 kPa×2＝18.8 kPa，Kp＝eq \f(p2NO2,pN2O4)＝eq \f(18.8 kPa2,26.4 kPa)≈13.4 kPa。
t/min
0
40
80
160
260
1 300
1 700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1