新教材适用2024版高考化学二轮总复习专题能力提升训练七化学反应速率与化学平衡

这是一份新教材适用2024版高考化学二轮总复习专题能力提升训练七化学反应速率与化学平衡，共8页。试卷主要包含了15 ml·L－1·min－1， 已知反应等内容，欢迎下载使用。
下列说法正确的是( B )
A．0～3 min时间段内，Q的平均反应速率为0.15 ml·L－1·min－1
B．反应开始后，体系中P和Q的浓度之比保持不变
C．平衡时M生成Q的转化率为36%
D．反应①的活化能比反应②的活化能低
【解析】由表格数据可知，0～3 min时，M的物质的量变化量为0.60 ml、P的物质的量变化量为0.15 ml，则反应生成的Q的物质的量为0.60 ml－0.15 ml＝0.45 ml，则Q的平均反应速率为eq \f(0.45 ml,10 L×3 min)＝0.015 ml/(L·min)，故A错误；由化学反应速率定义可知，反应开始后，体系中P和Q的浓度变化量之比Δc(P)∶Δc(Q)＝tv1∶tv2＝k1c(M)∶k2c(M)＝k1∶k2，k1、k2为定值，所以反应开始后，体系中P和Q的浓度之比保持不变，故B正确；由表格数据可知，4 min反应达到平衡时，M的物质的量变化量为0.64 ml、P的物质的量变化量为0.16 ml，则反应生成的Q的物质的量为0.64 ml－0.16 ml＝0.48 ml，M生成Q的转化率为eq \f(0.48 ml,1 ml)×100%＝48%，故C错误；由表格数据可知，4 min反应达到平衡时，M的物质的量变化量为0.64 ml、P的物质的量变化量为0.16 ml，则反应生成的Q的物质的量为0.64 ml－0.16 ml＝0.48 ml，则反应①的反应速率慢于反应②，反应速率越快，活化能越小，则反应①的活化能比反应②的活化能高，故D错误；故选B。
2. (2023·广东梅州二模)一定温度下，在2 L的密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是( A )
A．X点的v(正)>Y点的v(正)
B．Z点时反应达到平衡状态
C．B的平衡转化率为30%
D．保持温度、体积不变，5 min时充入1 ml He，正逆反应速率均增大
【解析】X、Y点后反应仍正向进行，且X点反应物的浓度较大、生成物浓度较小，则X点正反应速率更大，故X点的v(正)>Y点的v(正)，故A正确；Z点后反应仍正向进行，则Z点时反应没有达到平衡状态，故B错误；B的平衡转化率为eq \f(0.1－0.04,0.1)×100%＝60%，故C错误；持温度、体积不变，5 min时充入1 ml He，不影响反应中各物质的浓度，正逆反应速率不变，故D错误；故选A。
3. (2023·河北邯郸统考一模)一定温度下，向容积为2 L的恒容密闭容器中通入一定量N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH＞0，反应起始时容器内气体的总压强为p，体系中各组分的物质的量随时间(t)的变化如表。
下列说法正确的是( D )
A．20～60 s内，NO2的平均反应速率v＝1.1×10－3ml·L－1·s－1
B．N2O4的平衡转化率为40%
C．该温度下，反应的压强平衡常数Kp＝eq \f(9,4)p
D．80 s时，再充入0.03 ml NO2、0.01 ml N2O4，平衡逆向移动
【解析】20～60 s内，NO2改变量为0.044 ml，则NO2平均反应速率v＝eq \f(0.044 ml,2 L×40 s)＝5.5×10－4ml·L－1·s－1，故A错误；平衡时N2O4物质的量为0.040 ml，则消耗N2O4物质的量为0.06 ml，则N2O4的平衡转化率为eq \f(0.06 ml,0.1 ml)×100%＝60%，故B错误；根据B选项得到平衡时N2O4物质的量为0.040 ml，NO2物质的量为0.12 ml，总的气体物质的量为0.16 ml，根据已知条件，得到平衡时气体总压强为1.6p，平衡时，p(NO2)＝1.2p，p(N2O4)＝0.4p，Kp＝eq \f(1.2p2,0.4p)＝3.6p，故C错误；根据C选项分析得到平衡时平衡常数K＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(0.12,2)))2,\f(0.04,2))＝0.18,80 s时，再充入0.03 ml NO2、0.01 ml N2O4，此时Q＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(0.15,2)))2,\f(0.05,2))＝0.225>K，则平衡逆向移动，故D正确；故选D。
4. (2023·辽宁葫芦岛统考一模)活性炭基材料烟气脱硝技术备受当前研究者关注，其反应原理为C(s)＋2NO(g)CO2(g)＋N2(g) ΔH>0。下列说法不正确的是( A )
A．增大压强，平衡向脱硝方向移动
B．上述脱硝反应平衡常数K＝eq \f(cCO2·cN2,c2NO)
C．若恒容体系内密度恒定不变，反应达到了平衡
D．每处理标准状况下2.24 L NO，转移电子0.2 ml
【解析】该反应前后气体体积不变，改变压强，不影响平衡状态，A错误；上述脱硝反应平衡常数K＝eq \f(cCO2·cN2,c2NO)，B正确；因C(s)是固体，反应未平衡时，气体的总质量会发生改变，达到平衡后，气体总质量保持不变，因此若恒容体系内密度恒定不变，反应达到了平衡，C正确；处理NO时，N元素从＋2价降至0价，标准状况下2.24 L NO的物质的量为0.1 ml，因此每处理标准状况下2.24 L NO，转移电子0.2 ml，D正确；故选A。
5. (2023·北京丰台统考一模)下列三个化学反应焓变、平衡常数与温度的关系分别如下表所示。下列说法正确的是( D )
A.1 173 K时，反应①起始c(CO2)＝0.6 ml·L－1，平衡时c(CO2)约为0.4 ml·L－1
B．反应②是吸热反应，ΔH2>0
C．反应③达平衡后，升高温度或缩小反应容器的容积平衡逆向移动
D．相同温度下，K3＝eq \f(K2,K1)；ΔH3＝ΔH2－ΔH1
【解析】 1 173 K时，反应①起始c(CO2)＝0.6 ml·L－1，
Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)
起始 0.6 0
转化 x x
平衡 0.6－x x
K1＝eq \f(cCO,cCO2)＝eq \f(x,0.6－x)＝2.15，x≈0.4，平衡时c(CO2)约为0.2 ml·L－1，A错误；升温，化学平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，所以②的正反应为放热反应，ΔH2p乙
D．该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能
【解析】该反应为放热反应，若容器为绝热容器，则体系内温度升高，温度越高反应速率越快，任意时刻的正反应速率始终满足v甲>v乙，可判断甲中温度高，为绝热体系，故A正确；由以上分析可知甲为绝热容器，甲中温度高于乙，该反应为放热反应，温度升高使平衡逆向移动，会降低NO的转化率，因此乙中NO的平衡转化率高于甲，故B错误；除0时刻外，甲中温度高于乙，且甲正向进行程度小于乙，甲中气体分子数大于乙，则甲中压强始终大于乙，故C正确；该反应为放热反应，正反应的活化能小于逆反应的活化能，故D正确；故选B。
7. (2023·潍坊一模)含铈(Ce)催化剂催化CO2与甲醇反应是CO2资源化利用的有效途径，该反应的催化循环原理如图所示。下列说法错误的是( C )
A．物质A为CH3OH
B．反应过程涉及的物质中碳原子的杂化方式有3种
C．反应过程中断裂的化学键既有极性键又有非极性键
D．反应的总方程式为2CH3OH＋CO2
【解析】结合反应过程，A为CH3OH，B为CO2，据此解答。反应①发生取代反应，A为CH3OH，A正确；CO2中C为sp杂化，中C为sp2、sp3杂化，甲醇中C为sp3杂化，有3种杂化方式，B正确；反应过程中断裂的化学键只有极性键，没有非极性键，C错误；由题图分析可知，反应物为CH3OH和CO2，生成物为和H2O，则反应的总化学方程式为2CH3OH＋CO2＋H2O，D正确；故选C。
8. (2023·湖南张家界统考二模)已知反应：
CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定压强下，按W＝eq \f(nCl2,nCH2===CHCH3)向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度T、W的关系，图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是( C )
A．图甲中W2＞1
B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数
C．温度为T1，W＝2时，Cl2的转化率为50%
D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强增大
【解析】在其他条件不变时，增大反应物Cl2的浓度，化学平衡正向移动，可以使更多丙烯反应变为生成物，最终达到平衡时丙烯的体积分数减小，由于丙烯的含量：W2＜W1，W1＝1，所以W2＞1，A正确；根据图甲可知：在W不变时，升高温度，丙烯的平衡含量增大，说明升高温度，化学平衡逆向移动，正反应的化学平衡常数减小，则正反应为放热反应，ΔH＜0。化学平衡常数只与温度有关。升高温度，化学平衡逆向移动，正反应平衡常数减小，正反应平衡常数与逆反应平衡常数互为倒数，则逆反应化学平衡常数随温度的升高而增大，所以在图乙中A线表示逆反应的平衡常数，B线表示正反应的平衡常数，B正确；当温度为T1，W＝2时，K＝1，在反应开始时n(丙烯)＝1 ml，n(Cl2)＝2 ml，假设反应过程中丙烯反应消耗量为x，则平衡时：n(丙烯)＝(1－x)ml，n(Cl2)＝(2－x)ml，n(CH2===CH—CH2Cl)＝n(HCl)＝x ml，假设容器的容积为V，则K＝eq \f(\f(x,V)×\f(x,V),\f(1－x,V)×\f(2－x,V))＝1，解得x＝eq \f(2,3) ml，所以氯气的转化率为eq \f(\f(2,3) ml,2 ml)×100%＝33.3%，C错误；在恒容绝热装置中进行上述反应，容器温度升高，反应前后气体的物质的量不变，则压强增大，D正确；故选C。
9. (2023·广东佛山统考一模)向1 L的恒容密闭容器中加入1 ml X和3 ml Y，发生反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，X的转化率α随温度t的变化如图所示(不同温度下的转化率均为反应第10 min数据)。下列说法正确的是( C )
A．a点的反应速率v(Z)＝0.03 ml·L－1·min－1
B．a、b、c点对应的v(Y)逆大小关系为：b>c>a
C．c点时，每消耗3 ml Y的同时，消耗2 ml Z
D．若将容器体积扩大为2倍，则c点对应温度下的α(X)增大
【解析】由题干图像信息可知，a点X的转化率为30%，故a点X的反应速率为v(X)＝eq \f(1 ml×30%,1 L×10 min)＝0.03 ml·L－1·min－1，根据反应速率之比等于化学计量系数之比，故a点的反应速率v(Z)＝2v(X)＝2×0.03 ml·L－1·min－1＝0.06 ml·L－1·min－1，A错误；由题干图像信息可知，a、b两点10 min时未达到平衡，而c点10 min时达到平衡，温度越高正、逆反应速率越快，故a、b、c点对应的v(Y)逆大小关系为：c>b>a，B错误；由题干图像信息可知，c点时反应达到化学平衡，故有每消耗3 ml Y的同时消耗2 ml Z即正、逆反应速率相等，C正确；由反应方程式可知X(g)＋3Y(g)2Z(g)正反应是一个气体体积减小的方向，若将容器体积扩大为2倍，即减小容器压强，平衡逆向移动，则c点对应温度下的α(X)减小，D错误；故选C。
10. (2023·广东广州统考一模)恒容密闭容器中，以硫(S8)与CH4为原料制备CS2，S8受热分解成气态S2，发生反应2S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g) ΔH。CH4的平衡转化率、S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( B )
A．ΔH>0
B．温度升高，S8分解率增大，S2体积分数增大
C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡向右移动
D．其他条件相同，S2体积分数越大，CH4平衡转化率越小
【解析】由图像可看出，温度升高，CH4的平衡转化率降低，S2的体积分数升高说明升温时，平衡2S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g)向左移动，所以正反应方向是放热的，即ΔH0，所以升温时，平衡右移，S8分解率增大，S2体积分数增大，选项B正确；向恒温恒容的平衡体系中，通入惰性气体，由于与反应有关的气体物质的物质的量浓度均未变化，所以Q＝K，平衡不移动，选项C错误；其他条件不变时，S2体积分数增大，即c(S2)越大，则平衡向右进行的程度越大，CH4的平衡转化率越大，选项D错误；故选B。
11. (2023·山东青岛一模)某溴丁烷与乙醇反应的能量转化如图(“”表示过渡态)。下列说法错误的是( C )
A．总反应为取代反应
B．该反应过程中C原子杂化方式有变化
C．加C2H5ONa可以加快该反应的反应速率
D．该过程正逆反应的决速步骤不同
【解析】该溴丁烷与乙醇反应的总反应为(CH3)3CBr＋CH3CH2OH―→(CH3)3COCH2CH3＋HBr，此反应类型为取代反应，A正确；(CH3)3CBr、CH3CH2OH中C原子的杂化方式为sp3杂化，(CH3)3C＋中心碳原子杂化方式为sp2杂化，B正确；反应物为(CH3)3CBr与CH3CH2OH，加入C2H5ONa，对反应物浓度与反应过程中的过渡态无任何影响，故不能影响反应速率，C错误；正逆反应的决速步骤由活化能最大的步骤决定，故该过程正逆反应的决速步骤不同，D正确；故选C。
12. (2023·湖南九校联盟二模)利用γ-丁内酯(BL)制备1,4-丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如图：
已知：①反应Ⅰ为快速反应，反应Ⅱ、Ⅲ为慢速反应；
②以5.0×10－3ml BL或BD为初始原料，在493 K、3.0×103kPa的高压H2氛围下，分别在恒压容器中进行反应(因反应Ⅰ在高压H2氛围下进行，故H2压强近似等于总压)，x(BL)和x(BD)随时间t变化关系如图所示[x(i)表示某物种i的物质的量与除H2外其他各物种总物质的量之比]；达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热a kJ；以BD为原料，体系从环境吸热b kJ。
下列说法正确的是( C )
A．γ-丁内酯分子中σ键与π键数目之比为6∶1
B．忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变ΔH(493 K,3.0×103kPa)＝－(a＋b)kJ·ml－1
C．t1时刻x(H2O)＝0.08
D．改变H2的压强不影响副产物四氢呋喃的产量
【解析】由结构简式可知，γ-丁内酯分子中单键为σ键、双键中含有1个σ键和1个π键，则γ-丁内酯分子中σ键与π键数目之比为12∶1，故A错误；由题意可知，氢气的物质的量为可视为∞，则以同等物质的量BL或BD为初始原料达到的平衡为等效平衡，则493 K,3.0×103kPa条件下，5.0×10－3ml BL转化为BD放出的热量为(a＋b)kJ，所以反应I焓变ΔH＝－eq \f(a＋bkJ,5.0×10－3ml)＝－200(a＋b)kJ/ml，故B错误；由方程式可知，t1时刻，x(THF)＋x(BuOH)＝x(H2O)，则由图可知，x(THF)＋x(BuOH)＋x(H2O)＝1－0.48－0.36＝0.16，解联立方程可得x(H2O)＝0.08，故C正确；改变氢气的压强，反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ的平衡都会发生移动，所以副产物四氢呋喃的产量会发生改变，故D错误；故选C。0
1 min
2 min
3 min
4 min
5 min
6 min
M(ml)
1.00
0.76
0.56
0.40
0.36
0.36
0.36
P(ml)
0
0.06
0.11
0.15
0.16
0.16
0.16
t/s
0
20
40
60
80
n(N2O4)/ml
0.100
0.062
0.048
0.040
0.040
n(NO2)/ml
0
0.076
0.104
0.120
0.120
化学反应
平衡
常数
温度
973K
1 173K
①Fe(s)＋CO2(g)
FeO(s)＋CO(g) ΔH1
K1
1.47
2.15
②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g) ΔH2
K2
2.38
1.67
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH3
K3
a
b