2018年高考化学真题分类汇编 专题7 化学反应速率和化学平衡

2018年高考化学真题分类汇编
专题7 化学反应速率和化学平衡(选修4)
Ⅰ—化学反应速率
1.[2018全国卷Ⅲ-28] 三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
（1）SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式 。
（2）SiHCl3在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) ΔH1=48 kJ·mol−1
3SiH2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3 (g) ΔH2=−30 kJ·mol−1
则反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)+ 3SiCl4(g)的ΔH=__________ kJ·mol−1。
（3）对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

①343 K时反应的平衡转化率α= %。平衡常数K343 K= (保留2位小数)。
②在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是 ；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有____________、___________。
③比较a、b处反应速率大小：υa________υb（填“大于”“小于”或“等于”）。反应速率υ=υ正−υ逆= k正x2(SiHCl3) −k逆x(SiH2Cl2) x(SiCl4)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处v正/v逆=__________(保留1位小数)。
【答案】(1) 2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl (2) 114 (3)①22 0.02 ②及时移去产物，改进催化剂, 提高反应物压强(浓度) ③大于，1.3。
【解析】(1) SiHCl3遇潮气(H2O)时发烟生成(HSiO)2O，即反应物为SiHCl3和H2O，有一种生成物为(HSiO)2O，依原子守恒就可写出方程式：2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl。
(2)①2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) ΔH1=48 kJ·mol−1
②3SiH2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3 (g) ΔH2=−30 kJ·mol−1
则反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)+ 3SiCl4(g)可由反应：①×3+②得出，故ΔH=(48×3-30)kJ·mol−1。
（3）①温度越高时反应越快，达到平衡用得时间就越少，所以曲线a代表343K的反应。由图知，温度为343K时达到平衡以后，反应物SiHCl3(g)的转化率为22%。
解：设初始加入的反应物SiHCl3(g)的浓度为1mol/L，则有：
2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl4
起始： 1 0 0
反应： 0.22 0.11 0.11 （转化率为22%）
平衡： 0.78 0.11 0.11
所以平衡常数K=0.112÷0.782=0.02。
②温度不变，提高三氯氢硅转化率的方法可以是将产物从体系分离（两边物质的量相等，压强不影响平衡）。缩短达到平衡的时间，就是加快反应速率，所以可以采取的措施是增大压强（增大反应物浓度）、加入更高效的催化剂（改进催化剂）。
③a、b两点的转化率相等，可以认为各物质的浓度对应相等，而a点的温度更高，所以速率更快，即Va＞Vb。根据题目表述得到v正=k正x2(SiHCl3)，v逆=k逆x(SiH2Cl2) x(SiCl4)，当反应达平衡时v正= v逆时，k正x2(SiHCl3) =k逆x(SiH2Cl2) x(SiCl4)， k正/k逆= x(SiH2Cl2) x(SiCl4)/ x2(SiHCl3) ＝k，k为反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)的平衡常数，所以，k正/k逆= K=0.02。a点时，转化率为20%，所以计算出：
2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl4
起始： 1 0 0
反应： 0.2 0.1 0.1 （转化率为20%）
平衡： 0.8 0.1 0.1
所以x(SiHCl3)=0.8；x(SiH2Cl2) = x(SiCl4) =0.1；所以v正/ v逆= k正x2(SiHCl3)/ k逆x(SiH2Cl2) x(SiCl4)= 0.02×0.82/0.12=1.3
【考点】依情景 (信息)书写方程式；利用盖斯定律求反应热；温度对反应速率的影响；根据转化率求化学平衡常数；化学平衡的影响因素；利用平衡常数求正、逆反应速率之比。
2.[2018全国卷Ⅱ-13]下列实验过程可以达到实验目的的是
编号
实验目的
实验过程
A
配制0.4000 mol·L−1的NaOH溶液
称取4.0 g固体NaOH于烧杯中，加入少量蒸馏水溶解，转移至250 mL容量瓶中定容
B
探究维生素C的还原性
向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液，观察颜色变化
C
制取并纯化氢气
向稀盐酸中加入锌粒，将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和KMnO4溶液
D
探究浓度对反应速率的影响
向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2 mL 5%H2O2溶液，观察实验现象
【答案】B
【解析】A. 配制0.4000 mol·L−1的NaOH溶液，所用天平不可用托盘天平，称得的NaOH固体为4.000 g；另氢氧化钠溶于水放热，需等其溶液冷却后才可转移到容量瓶中。A错误； B. 黄色氯化铁溶液遇到浓的维生素C溶液，会被还原成Fe2+,溶液变为浅绿色。B正确； C.生成的氢气中混有氯化氢和水蒸气，将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸即可，不需KMnO4溶液； D. 反应的离子方程式为HSO3－+H2O2＝SO42－+H＋+H2O，反应过程中没有明显的实验现象，因此无法探究浓度对反应速率的影响，D错误。
答案选B。
【考点】称量仪量的精确度； Fe3+的氧化性及Fe3+、Fe2+在溶液中的颜色；氢气的制备与除杂；用实验现象明显的实验来探究外界条件对反应速率的影响。
Ⅱ—化学平衡及勒夏特列原理化学反应进行的方向
3.[2018江苏卷-13]根据下列图示所得出的结论不正确的是

A. 图甲是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线，说明该反应的ΔH 反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使反应正向移动，H2SO4的物质的量增大，体系总物质的量减小，H2SO4的物质的量分数增大 (3) SO2、SO42−、4H+ (4) 0.4； I−是SO2歧化反应的催化剂，H+单独存在时不具有催化作用，但H+可以加快歧化反应速率 ；反应ii比i快；D中由反应ii产生的H+使反应i加快
【解析】（1）根据过程，反应II为SO2催化歧化生成H2SO4和S，反应为:3SO2+2H2O=2H2SO4+S。应用盖斯定律，反应I+反应III得，2H2SO4 (l)+S(s)=3SO2(g)+2H2O(g) ΔH=ΔH1+ΔH3=(+551kJ/mol) +(-297kJ/mol) =+254kJ/mol，反应II的热化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s) ΔH=-254kJ/mol。
(2)在横坐标上任取一点，作纵坐标的平行线，可见温度相同时，p2时H2SO4物质的量分数大于p1时，反应Ⅱ是气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动， H2SO4物质的量增加，体系总物质的量减小，H2SO4物质的量分数增大，所以， p2＞p1。
（3）反应II的总反应为3SO2+2H2O=2H2SO4+S，I—可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，催化剂在反应前后质量和化学性质不变，(总反应-反应i)2得，反应ii的离子方程式为I2+2H2O+SO2=4H++SO42-+2I—。
（4）①B是A的对比实验，采用控制变量法，B比A多加了0.2mol/LH2SO4，A与B中KI浓度应相等，则a=0.4。 ②对比A与B，加入H+可以加快SO2歧化反应的速率；对比B与C，单独H+不能催化SO2的歧化反应；比较A、B、C，可得出的结论是：I−是SO2歧化反应的催化剂，H+单独存在时不具有催化作用，但H+可以加快歧化反应速率。 ③对比D和A，D中加入KI的浓度小于A，D中多加了I2，反应i消耗H+和I-，反应ii中消耗I2，D中“溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快”，反应速率DA，由此可见，反应ii比反应i速率快，反应ii产生H+使c（H+）增大，从而反应i加快。
【考点】本题以利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储为载体，考查盖斯定律的应用、化学平衡图像的分析、方程式的书写、控制变量法探究外界条件对化学反应速率的影响，考查学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。
Ⅳ—化学平衡、平衡常数计算
8.[2018天津卷-5]室温下，向圆底烧瓶中加入1 molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是
A. 加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B. 增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br
C. 若反应物增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D. 若起始温度提高至60℃，可缩短反应达到平衡的时间
【答案】D
【解析】A．加入NaOH中和HBr，平衡逆向移动，可增大乙醇的物质的量。选项A正确。 B．增大HBr浓度，平衡正向移动，有利于生成C2H5Br。选B正确。 C．若反应物增大至2 mol，实际上就是将反应的浓度都增大至原来的2倍，比例不变（两次实验反应物的比例都是1:1，等于方程式中的系数比），当反应物的投料比等于系数比，达平衡时反应物的转化率一定相等。所以两种反应物的转化率一定是1:1。选项C正确。 D．若起始温度提高至60℃，考虑到HBr是挥发性酸，在此温度下会挥发出去，降低HBr的浓度使速率减慢，增加了反应时间。选项D错误。
【考点】影响化学平衡的因素、转化率。
9.[2018全国卷Ⅰ-28] (15分)采用N2O5为硝化剂是一种新型绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：
⑴1840年Devil用干燥的氯气通过通过干燥的硝酸银，得到N2O5，该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为 。
⑵F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了250C时N2O5(g)分解反应:

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的变化如下表所示(t=∞时，N2O5(g)完全分解)：
t/min
0
40
80
160
260
1300
1700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
①已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H=-4.4KJ/mol
2NO2(g)= N2O4(g) △H=-55.3KJ/mol
则N2O5(g)=2NO2(g)+0.5O2(g)的△H= KJ/mol
②研究表明，N2O5(g)分解的速率v=2×10-3×PN2O5(kPa/min)。t=62min时，测得体系PO2=2.9kPa,则此时PN2O5= kPa，v= kPa/min)
③若提高反应温度至350C，则N2O5(g)完全分解后体系压强P∞(350C) 大于63.1 kPa (填“大于”“等于”或“小于”)，原因是：
。
④250C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，计算结果保留一位小数)。
⑶对于反应2N2O5(g) → 4NO2(g)+ O2(g)，R.A.Ogg提 出如下反应历程：
第一步 N2O5 NO2 + NO3 快速平衡
第二步 NO2 + NO3 → NO +NO2 + O2 慢反应
第三步：NO+ NO3 → 2NO2 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 (填标号)。
A.v(第一步反应的逆反应)＞v(第二步反应 ) B.反应的中间产物只有NO3
C.第二步中的NO2与NO 3的碰撞只部分有效 D.第三步反应的活化能高
【答案】(1) O2 (2) ① 53.1 ②30.0； 6.0×10－2 ③大于； 温度提高，体积不变，总压强提高；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高。④13.4 (3) AC
【解析】（1）氯气在反应中得到电子作氧化剂，硝酸银中Ag元素、N元素都是最高价，不会被氧化，故只有-2价的氧元素化合价会升高，氧化产物是O2；
（2）①已知：ⅰ.2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g) △H1＝－4.4kJ/mol
ⅱ.2NO2(g)＝N2O4(g) △H2＝－55.3kJ/mol
根据盖斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)＝2NO2(g)+1/2O2(g) △H1＝＋53.1kJ/mol；
②根据方程式：N2O5(g)=2NO2(g)+0.5O2(g)可知，生成的氧气与消耗的五氧化二氮的物质的量之比是1:2，又依阿伏加德罗定律知，同温同体积时，气体压强之比等于物质的量之比，所以消耗五氧化二氮减少的压强是是氧气压强的二倍，即：2.9kPa×2＝5.8kPa，则此时五氧化二氮的压强是35.8kPa－5.8kPa＝30.0kPa，因此此时反应速率v＝2.0×10－3×30＝6.0×10－2（kPa·min－1）；
也可依： N2O5(g) = 2NO2(g) + 0.5O2
始(kPa) 35.8 0 0
变(kPa) 5.8 5.8 2.9
62min (kPa) 30 2.9
解得，PN2O5=30kPa，v＝2.0×10－3×30＝6.0×10－2（kPa·min－1）
③由于温度升高，容器容积不变，总压强提高，且二氧化氮二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高，所以若提高反应温度至35℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)大于63.1 kPa。
④根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8kPa×2＝71.6 kPa，氧气是35.8kPa÷2＝17.9 kPa，总压强应该是71.6 kPa+17.9 kPa＝89.5 kPa，平衡后压强减少了89.5 kPa－63.1kPa＝26.4kPa，所以根据方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4kPa，二氧化氮对应的压强是71.6 kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，则反应的平衡常数Kp=18.82/26.4(kPa)。
也可依： N2O5(g) = 2NO2(g) + 0.5O2
始(kPa) 35.8 0 0
变(kPa) 35.8 17.9 17.9
∞(kPa) 0 71.6 17.9
又： N2O4(g) 2NO2(g)
始(kPa) 0 71.6
变(kPa) x 2x
∞(kPa) x 71.6-2x
t=∞时，N2O5(g)完全分解，气体总压强为63.1，即:P(N2O4)+ P(NO2)+ P(O2)= x +(71.6-2x )+ 17.9=63.1，x =26.4，71.6-2x=71.6-2×26.4=18.8，Kp= c2(NO2)/ c(N2O4)= 18.82/26.4=13.4kPa
（3）A、第一步反应快，所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率，A正确；
B、根据第二步和第三步可知中间产物除有NO3外还有NO，B错误；
C、根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效，C正确；
D、第三步反应快，所以第三步反应的活化能较低，D错误。答案选AC。
【考点】元素化合价与元素性质的关系；盖斯定律的运用；化学平衡的影响因素；平衡常数；阿伏加德罗定律等。本题主要是考查化学反应原理，侧重于化学反应速率与化学平衡的有关分析与计算。但本题需用分压代替浓度进行平衡常数的相关计算，导到题目陌生感强、难度增大。压强和平衡常数的计算是解答的难点，注意从阿伏加德罗定律的角度去理解变化的压强与气体物质的量之间的关系，注意结合反应的方程式和表中数据的灵活应用。也可以利用变化的压强之比等于计量数之比，运用化学平衡利用三段式计算。
Ⅴ—化学反应速率和化学平衡综合
10.[2018浙江卷-14]反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是
A. 容器内的温度不再变化
B. 容器内的压强不再变化
C. 相同时间内，断开H－H键的数目和生成N－H键的数目相等
D. 容器内气体的浓度c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
【答案】A
【解析】反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，若在恒压绝热容器中发生，则达到平衡时：容器内的温度不再变化；氢气的正反应速率与NH3的逆反应速率之比等于3:2，从健的断裂与形成分析有“相同时间内，断开H－H键的数目和断开N－H键的数目相等”； 容器内气体的浓度不再改变等。故：A. 容器内的温度不再变化，符合题意； B. 容器内的压强不再变化，不符合题意； C. 相同时间内，断开H－H键的数目和生成N－H键的数目相等，不符合题意； D. 容器内气体的浓度c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2，不符合题意；
【考点】化学平衡及其影响因素
[2018浙江卷-22]某工业流程中，进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06，发生化学反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)，在其他条件相同时，测得实验数据如下表：
压强/(×105Pa)
温度/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2830
90
25
510
5760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
根据表中数据，下列说法正确的是
A.升高温度，反应速率加快
B.增大压强，反应速率变慢
C.在1.0×105Pa、90℃条件下，当转化率为98%时的反应已达到平衡
D.若进入反应塔的混合气体为amol，反应速率以v=△n/△t表示，则在8.0×105Pa、30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370mol/s
【答案】D
【解析】根据表中数据知，升高温度，达到相同转化率所需时间增知，反应速率减慢，A错误； 根据表中数据知，增大压强，达到相同转化率所需时间变短，反应速率加快，B错误； 在1.0×105Pa、90℃条件下，当转化率为98%时的反应，没有依据确定反应已达到平衡，C错误； 若进入反应塔的混合气体为amol，其中NO的物质的量为0.1amol，在8.0×105Pa、30℃条件下转化率从时段长为3.7s，△n(NO) =0.1amol(90- 50%)，反应速率v=△n/△t=0.1amol(90- 50%)/3.7s =4a/370mol/s ，D正确。
【考点】研究给定条件下化学反应速率及化学反应速率与化学平衡的影响因素。
11. [2018江苏卷-15]一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：

容器1
容器2
容器3
反应温度T/K
700
700
800
反应物投入量
2molSO2、1molO2
4molSO3
2molSO2、1molO2
平衡v正(SO2)/mol·L-1·s-1
v1
v2
v3
平衡c(SO3)/mol·L-1
c1
c2
c3
平衡体系总压强p/Pa
p1
p2
p3
物质的平衡转化率a
a 1(SO2)
a 2(SO3)
a 3(SO2)
平衡常数K
K1
K2
K3
下列说法正确的是
A. v1< v2，c2< 2c1 B. K1> K3，p2> 2p3
C. v1< v3，α1(SO2 ) >α3(SO2 ) D. c2> 2c3，α2(SO3 )+α3(SO2 )