第一部分 题型17　化学反应速率与化学平衡的综合考查（含解析）2024高考化学二轮复习

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1．反应2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0可用于处理汽车尾气。下列说法正确的是( )
A．该反应在任何温度下都能自发进行
B．上述反应平衡常数K＝eq \f(c2CO·c2NO,c2CO2·cN2)
C．其他条件相同，增大体系压强，能提高NO的平衡转化率
D．其他条件相同，提高c(CO)，正反应速率加快，逆反应速率减慢
2．(2023·湖南长沙联考二模)向1 L的恒容密闭容器中加入1 ml X和2 ml Y，发生反应：X(g)＋2Y(g)2Z(g)，X的转化率α随温度T的变化如图所示(图中不同温度下的转化率是反应第5 min时测得的数据)。下列说法正确的是( )
A．300 ℃时，0～5 min内平均反应速率v(Z)＝0.3 ml·L－1·min－1
B．b、c点对应的v逆(Y)大小关系：b>c
C．若c点时反应达到平衡状态，反应消耗p ml X(p乙
C．除0时刻外，任意时刻的压强始终满足p甲>p乙
D．该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能
4．一定温度下，向2 L恒温恒容密闭容器中加入足量活性炭和2 ml NO2，发生反应2NO2(g)＋2C(s)2CO2(g)＋N2(g)，部分物质的物质的量随反应时间t的变化曲线如图所示，下列说法正确的是( )
A．曲线Ⅱ表示n(CO2)随t的变化
B．0～2 min内，v(C)＝v(CO2)＝0.375 ml·L－1·min－1
C．3 min时，加入催化剂可同时增大NO2的生成速率和消耗速率
D．3 min时，充入N2增大压强，该容器的气体颜色不变
5．室温下，气体M、N、P、Q之间存在如下转化关系：①MN＋P；②MN＋Q，反应①的速率可表示为v1＝k1c(M)，反应②的速率可表示为v2＝k2c(M)，(k1、k2为速率常数)。在容积为10 L的密闭容器中，反应体系中组分M、P的物质的量随时间的变化如下表所示：
下列说法正确的是( )
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
6．(2023·广东汕头实验中学联考)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。
第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。
下列判断正确的是( )
A．升高温度，该反应的平衡常数减小
B．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)
C．第一阶段，在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度，选30 ℃
D．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低
7．(2023·广东深圳统考一模)恒容密闭容器中，n ml CO2与3n ml H2在不同温度下发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)，达到平衡时，各组分的物质的量浓度(c)随温度(T)变化如图所示：
下列说法正确的是( )
A．该反应的平衡常数随温度升高而增大
B．曲线Y表示c(C2H4)随温度的变化关系
C．提高投料比[n(CO2)∶n(H2)]，可提高H2的平衡转化率
D．其他条件不变，2n ml CO2与6n ml H2在T1 ℃下反应，达到平衡时c(H2)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
12．恒温密闭容器中，发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)eq \(,\s\up15(催化剂))C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH＜0。起始时，若按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3的投料比充入容器，测得平衡时n(H2)和n(H2O)随温度的变化如图所示。下列说法中正确的是( )
A．L线表示平衡时n(H2O)随温度的变化
B．其他条件不变时，若增大容器容积，则v正减小，v逆增大
C．x＝5.16
D．使用催化剂，可降低反应的活化能，减小ΔH的值
13．(2023·河南安阳模拟)在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。已知该反应平衡常数与温度的关系如下表，下列说法正确的是( )
A. 上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应
B．25 ℃时反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为0.5
C．在某条件下达到平衡，测得Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 ml·L－1，则此时温度高于80 ℃
D．80 ℃达到平衡时，保持体积不变，向体系中充入一定量的CO，再次达到平衡后CO的体积分数减小
14．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( )
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
15．(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( )
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
题型17 化学反应速率与化学平衡的综合考查
1．反应2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0可用于处理汽车尾气。下列说法正确的是( C )
A．该反应在任何温度下都能自发进行
B．上述反应平衡常数K＝eq \f(c2CO·c2NO,c2CO2·cN2)
C．其他条件相同，增大体系压强，能提高NO的平衡转化率
D．其他条件相同，提高c(CO)，正反应速率加快，逆反应速率减慢
解析 该反应的ΔHp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，由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，为绝热容器，故A正确；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。
4．一定温度下，向2 L恒温恒容密闭容器中加入足量活性炭和2 ml NO2，发生反应2NO2(g)＋2C(s)2CO2(g)＋N2(g)，部分物质的物质的量随反应时间t的变化曲线如图所示，下列说法正确的是( C )
A．曲线Ⅱ表示n(CO2)随t的变化
B．0～2 min内，v(C)＝v(CO2)＝0.375 ml·L－1·min－1
C．3 min时，加入催化剂可同时增大NO2的生成速率和消耗速率
D．3 min时，充入N2增大压强，该容器的气体颜色不变
解析 加入活性炭和NO2，随着反应时间的推移，NO2的物质的量减少，CO2和N2的物质的量增加，相同反应时间内CO2增加的量是N2的两倍，因此曲线Ⅰ表示n(CO2)随t的变化，曲线Ⅱ表示n(N2)随t的变化，曲线Ⅲ表示n(NO2)随t的变化，A项错误；C是固体，浓度不随着反应时间推移而变化，不能用于表示反应速率，B项错误；反应在此条件下2 min后已经达到平衡，3 min时加入催化剂可以同时且同等程度加快正、逆反应的速率，C项正确；3 min时向恒温恒容密闭容器中充入N2，平衡向逆反应方向移动，c(NO2)增大，容器中气体的颜色加深，D项错误。
5．室温下，气体M、N、P、Q之间存在如下转化关系：①MN＋P；②MN＋Q，反应①的速率可表示为v1＝k1c(M)，反应②的速率可表示为v2＝k2c(M)，(k1、k2为速率常数)。在容积为10 L的密闭容器中，反应体系中组分M、P的物质的量随时间的变化如下表所示：
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内，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－1·min－1，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,1.00 ml)×100%＝48%，故C错误；由上述分析可知，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。
6．(2023·广东汕头实验中学联考)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。
第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。
下列判断正确的是( A )
A．升高温度，该反应的平衡常数减小
B．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)
C．第一阶段，在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度，选30 ℃
D．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低
解析 反应Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)的正反应是一个熵减的自发反应，故可判断Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)是放热反应，所以升高温度，该反应的平衡常数减小，A正确；该反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，B错误；Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4，选择反应温度应选50 ℃，C错误；Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)的平衡常数K＝eq \f(c[NiCO4],c4CO)＝2×10－5，第二阶段反应为Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)，该反应的平衡常数K＝eq \f(c4CO,c[NiCO4])＝eq \f(1,2×10－5)＝5×104，故Ni(CO)4分解率较高，D错误。
7．(2023·广东深圳统考一模)恒容密闭容器中，n ml CO2与3n ml H2在不同温度下发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)，达到平衡时，各组分的物质的量浓度(c)随温度(T)变化如图所示：
下列说法正确的是( C )
A．该反应的平衡常数随温度升高而增大
B．曲线Y表示c(C2H4)随温度的变化关系
C．提高投料比[n(CO2)∶n(H2)]，可提高H2的平衡转化率
D．其他条件不变，2n ml CO2与6n ml H2在T1 ℃下反应，达到平衡时c(H2)1，已知：T ℃时，该反应的化学平衡常数K＝1，ΔH