第七章 化学反应速率与化学平衡（测试）- 2025年高考化学一轮复习测试（新教材新高考）

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第七章 化学反应速率与化学平衡
测试卷
时间：75分钟 分值：100分
一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3分)
1．（2024·天津南开·一模）工业合成尿素以和作为原料，其能量转化关系如下图：
已知 。下列有关说法正确的是
A．
B．
C．
D．过程③反应速率慢，使用合适的催化剂可减小而加快反应
【答案】C
【解析】A．二氧化碳气体转化为液态二氧化碳是一个熵减的过程，A错误；B．液态水变成气态水要吸热，，B错误；C．由盖斯定律可知，①+②+③得反应2NH3(l)+CO2(g)=H2O(l)+H2NCONH2(l)，则△H=△H1+△H2+△H3=△H1+(-109.2kJ·ml-1)+(+15.5kJ·ml-1)=-103.7，则△H1=-10kJ·ml-1，C正确；D．过程③使用合适催化剂可降低反应的活化能，但不改变反应热△H3的大小，D错误；故选C。
2．（2024·江苏·二模）法合成氨反应为 。工业上将原料以投入合成塔。下列说法正确的是
A．从合成塔排出的气体中，
B．当时，反应达到平衡状态
C．使用高效催化剂可降低反应的焓变
D．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
【答案】A
【解析】A．根据反应方程式，N2和H2反应时消耗的物质的量之比为1:3，而起始投料比为1:2.8，消耗比小于投料比，故排出的气体中，n(N2)：n(H2)>1：2.8，A正确；B．各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，故2v正(H2)=3v逆(NH3)时，反应达到平衡状态，B错误；C．催化剂可以加快反应速率，但是不改变反应热，不能降低焓变，C错误；D．升高温度，正逆反应速率都增大，D错误；本题选A。
3．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应如下：
反应1：
反应2：
恒压下，将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，测得出口处CO2的转化率及CH3OH和CO的选择性[]随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A．曲线③表示CO的选择性
B．280℃时出口处CO的物质的量小于220℃时
C．一定温度下，增大可提高CO2平衡转化率
D．为提高CH3OH生产效率，需研发CO2转化率高和CH3OH选择性高的催化剂
【答案】D
【分析】甲醇的选择性和CO的选择性相加等于100%，现已知曲线①为甲醇的选择性，则曲线②为CO的选择性，曲线③为CO2的转化率，据此解答。
【解析】A．根据分析可知，曲线③表示CO2的转化率，A错误；B．根据图示可知，随着温度增大，CO2转化率和CO选择性均增大，n生成(CO)=n总转化(CO2)×CO的选择性，则n生成(CO)随温度的升高而增大，故280℃时出口处CO的物质的量大于220℃时，B错误；C．一定温度下，增大，相当于额外加入了CO2，虽然化学平衡正向移动，但是CO2的平衡转化率减小，C错误；D．n生成(CH3OH)=n总转化(CO2)×CH3OH的选择性，研发CO2转化率高和CH3OH选择性高的催化剂，提高了CH3OH选择性和n总转化(CO2)，从而使得n生成(CH3OH)增大，D正确；故选D。
4．（2024·北京大兴·三模）制备的方程式为，同时还有其他副反应发生。当反应体系的压强为时，分别改变进料比和反应温度，二者对产率影响如图所示。下列说法不正确的是
A．增加压强有利于提高的产率
B．制备的反应为放热反应
C．增加的用量，的产率一定会增加
D．温度为，平衡常数：
【答案】C
【解析】A．增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，即正向移动，有利于提高SiHCl3的产率，故A正确；B．由图可知温度越高SiHCl3产率减小，所以逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，故B正确；C．由图可知增加HCl的用量，SiHCl3的产率可能增加也可能减小，所以增加HCl的用量，SiHCl3的产率不一定会增加，故C错误；D．平衡常数是温度的函数，温度为450K，平衡常数：K（x）＝K（y）＝K（z），故D正确；故选C。
5．（2024·江苏南京·模拟预测）中国科学家首次用C60改性铜基催化剂，将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应条件从高压降至常压。草酸二甲酯加氢的主要反应有：
反应 I：CH3OOCCOOCH3(g)( 草酸二甲酯)+2H2(g)⇌CH3OOCCH2OH(g)( 乙醇酸甲酯)+CH3OH(g)
反应Ⅱ：CH3OOCCH2OH(g)+2H2(g)⇌HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)
反应Ⅲ：HOCH2CH2OH(g)+H2(g)⇌C2H5OH(g)+H2O(g) ∆H0，所以高温反应①正向自发进行；
（2）图像显示恒温变压（III、II、I的是顺序变化）甲烷平衡转化率增大，而反应①、③恒温减压平衡均右移，甲烷平衡转化率增大，即同温时压强越大甲烷平衡转化率越小，所以III曲线代表5.00MPa；判断依据是恒温减压时平衡①、③右移，甲烷平衡转化率增大；
（3）升温②反应左移，使n(CO2)有增大的趋势，①、③反应右移，使n(CO2)有减小的趋势，温度在500摄氏度以前，温度对②反应影响更大，所以n(CO2)增大，温度高于500摄氏度，温度对①、③反应影响更大，所以n(CO2)减小；
（4）三段式表示如下：平衡时甲烷转化了0.8ml，CO2转化了0.5 ml，C生成了0.8ml，所以x+m=0.8ml、x+y=0.5ml、y+m+n=0.8 ml 、解得n(CO)=2x-n=0.5ml；由氧原子守恒得n(H2O)=，由氢原子守恒得n(H2)=，容器气体总物质的量=，==0.39；反应③的平衡常数K=，恒温恒压条件下向体系通入气,尽管平衡正向移动，但是温度不变其平衡常数不变，其他平衡的移动也不能影响该反应的平衡常数，所以b=a。
18．（14分）（2024·辽宁锦州·模拟预测）利用、为原料合成的主要反应如下。
Ⅰ．
Ⅱ．
回答下列问题：
（1）已知反应Ⅲ的平衡常数，写出反应Ⅲ的热化学方程式 。
（2）一定条件下，向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体，平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。
①表示选择性的曲线是 (填“”或“”)，平衡转化率随温度升高发生如图变化的原因是 。
②生成的最佳条件是 (填标号)。
a．220°C， b．220°C，
c．320°C， d．320°C，
（3）一定温度下，向压强恒为p MPa的密闭容器中通入和，充分反应后，测得平衡转化率为a，选择性为b，该温度下反应Ⅱ的平衡常数
（4）向压强恒为3.0MPa的密闭容器中通入反应混合气，在催化作用下只发生反应Ⅰ，测得时空收率(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线如图所示。
①时空收率随温度升高先增大后减小的原因是 。
②223°C时，的平均反应速率 。
【答案】（1）CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H=-92.4kJ/ml（2分）
（2）L1（2分） 反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反应Ⅱ正向移动的程度大于反应Ⅰ逆向移动的程度，CO2平衡转化率随温度的升高而增大（2分） c（2分）
（3）（2分）
（4）温度较低时，反应速率较慢，反应未达到平衡，升高温度，反应速率加快，CH3OH时空收率增大，当温度较高，反应速率较快，反应达到平衡，升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的转化率减小，CH3OH时空收率减小（2分） 0.6ml·h-1/ml（2分）
【解析】（1）已知反应Ⅲ的平衡常数，由盖斯定律可知反应Ⅰ-反应Ⅱ可得反应Ⅲ的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 。
（2）①反应Ⅰ是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的转化率减小，选择性减小，则表示CH3OH选择性的曲线是L1，L2代表CO2平衡转化率随温度变化的曲线，反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反应Ⅱ正向移动的程度大于反应Ⅰ逆向移动的程度，CO2平衡转化率随温度的升高而增大；
②由图可知，320°C ，时，CH3OH选择性较大，同时CO2的转化率也较大，故选c。
（3）根据已知条件列出“三段式”
充分反应后，测得平衡转化率为=a，选择性为=b，解得x=abml，y=(a-ab)ml，平衡时n()=(1-a)ml，n(H2)=(3-a-2ab)ml，n(CO)=(a-ab)ml，n(H2O)=aml，n(CH3OH)=abml，则该温度下反应Ⅰ的平衡常数Kx=。
（4）①时空收率随温度升高先增大后减小的原因是：温度较低时，反应速率较慢，反应未达到平衡，升高温度，反应速率加快，CH3OH时空收率增大，当温度较高，反应速率较快，反应达到平衡，升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的转化率减小，CH3OH时空收率减小；
②223°C时，时空收率为0.2 [(ml·h-1)/ml]，的平均反应速率0.2 [(ml·h-1)/ml]×1ml×3=0.6 [(ml·h-1)/ml]。
19．（13分）（2024·湖南·二模）为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某实验小组通过改变溶液浓度，来研究“”反应的限度问题。设计实验如下；
（1）步骤a的实验目的是通过萃取，降低溶液中 (填化学式)的浓度，实验Ⅰ中滴加KSCN溶液后，观察到 ，这说明了“”反应存在限度。
（2）实验Ⅱ中滴加KSCN溶液，观察到颜色比实验Ⅰ浅。请用平衡移动原理解释其原因：在实验Ⅰ基础上， 。
（3）为探究更多物质对该反应体系离子浓度的改变，甲同学设计了实验Ⅲ，实验装置如下(固定装置图中未画出)。
实验步骤：取步骤a充分萃取后的液体混合物，再加入足量铁粉，于室温下进行磁力搅拌。反应结束后，用镊子取出磁子(吸附了多余的铁粉)，然后将烧瓶内液体倒入试管中观察。
实验现象：搅拌时有气泡产生。试管中液体分层，上层液体为浅绿色，下层液体为无色。
①仪器a的名称为 。
②实验Ⅲ中磁力搅拌的目的是 。
③针对实验Ⅲ“上层水溶液显浅绿色”，乙同学认为需要用KSCN溶液检验。甲同学认为一定不存在，他的依据是 (用离子方程式表示)。
④甲同学继续查阅资料：
资料ⅰ.碘水存在微弱反应：，会使溶液呈酸性。
HIO不稳定易歧化：。
资料ⅱ.具有氧化的能力：。
结合资料，铁粉加入后会与溶液中的反应，导致溶液中降低，促使碘与水的反应向正方向移动。从反应速率的角度分析，最终溶液颜色为浅绿色的原因为 。
【答案】（1）I2（2分） 溶液颜色为红色（2分）
（2）增大反应物的浓度后，让平衡向浓度减小的方向(正向)移动，水溶液中浓度比实验Ⅰ中浓度低（2分）
（3）①球形冷凝管（1分） ②磁力搅拌增大了有机相中的溶质碘与水的接触面积 （2分）
③（2分）
④与反应生成的速率小于与足量铁粉反应生成的速率（2分）
【分析】根据题中所给的浓度与体积可知，三价铁离子与碘离子为等物质的量，根据反应可知等物质的量的三价铁和碘离子发生氧化还原反应生成二价铁和碘单质，若是反应存在限度，则体系中仍会有三价铁离子和碘离子，步骤a中加入四氯化碳进行萃取，碘单质进入有机层，其他可溶于水的物质进入无机层，经过步骤b分液后，留下无机层，实验Ⅰ中加入KSCN溶液检验三价铁离子的存在，实验Ⅱ中加入碘离子促使产生碘单质，后续再检验三价铁离子。
【解析】（1）根据分析可知步骤a的实验目的是通过萃取，降低溶液中碘单质的浓度；实验Ⅰ中滴加KSCN溶液后，观察到溶液颜色为红色，说明反应存在限度，故答案为：I2；溶液颜色为红色。
（2）实验Ⅱ中滴加KSCN溶液，观察到颜色比实验Ⅰ浅。请用平衡移动原理解释其原因：在实验Ⅰ基础上，增大反应物的浓度后，促使平衡向浓度减小的方向(正向)移动，水溶液中浓度比实验Ⅰ中浓度低，故答案为：增大反应物的浓度后，促使平衡向浓度减小的方向(正向)移动，水溶液中浓度比实验Ⅰ中浓度低。
（3）①仪器a的名称为球形冷凝管，故答案为：球形冷凝管；
②实验Ⅲ中磁力搅拌的目的是：磁力搅拌增大了有机相中的溶质碘与水的接触面积，故答案为：磁力搅拌增大了有机相中的溶质碘与水的接触面积；
③加入足量铁粉后三价铁会与之反应生成二价铁，发生反应为：，故答案为：；
④根据所给信息分析可知，最终溶液颜色为浅绿色的原因为与反应生成的速率小于与足量铁粉反应生成的速率，故答案为：与反应生成的速率小于与足量铁粉反应生成的速率。