2020届二轮复习 化学反应速率 化学平衡 作业（全国通用） (1) 练习

化学反应速率　化学平衡

1．(2019·年上海市嘉定区高三一模)CO和NO都是汽车尾气中的有害气体，它们在催化转换器中能反应生成氮气和CO2，对此反应，下列说法中错误的是(　A　)
A．改变压强不可以改变反应速率
B．使用催化剂能同时增加正、逆反应的速率
C．增加压强能增加反应速率
D．升高温度能增加吸热方向的反应速率
[解析]　该反应方程式为 2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)；A．改变压强时能引起反应物、生成物浓度的改变，能改变反应速率，如：恒温条件下增大压强，容器体积减小，反应物和生成物浓度都增大，反应速率增大，故A错误； B．催化剂降低反应所需活化能，活化分子百分数增大，所以能同等程度的增大正逆反应速率，故B正确； C．根据A知，增大压强能增大反应速率，故C正确； D．升高温度使部分非活化分子转化为活化分子，增大活化分子百分数，反应速率增大，故D正确； 故选A。
2．(2019·上海市闵行区一模)合成氨生产中，说法正确的是(　D　)
A．使用催化剂，提高原料的利用率
B．采用高温、高压工艺提高氨的产率
C．产物用水吸收，剩余气体循环利用
D．增大反应物浓度，对v正影响更大
[解析]　A．加入催化剂使反应速率加快，但平衡不移动，原料利用率不变，故A错误； B．合成氨工厂通常采用高压(20 MPa～50 MPa)和700 K(催化剂活性高)的条件，高温条件是催化剂的活性高，但不利于平衡的正向移动，高压有利用平衡向正反应方向移动，可提高氨的产率，故B错误； C．平衡混合气体是用冷水冷却，而不是用水吸收，故C错误； D．增大反应物浓度，正、逆反应的速率都加快，但对v正影响更大，故D正确； 故选D。
3．(2019·浙江省十二校高三第一次联考)(双选)某温度下，在2 L恒容密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)＋bB(g) cC(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，12 s时生成C的物质的量为0.8 mol(反应进程如图所示)。下列说法中正确的是(　AC　)

A．2 s时，A的平均反应速率为0.15 mol·L－1·s－1
B．交点时，A的消耗速率等于A的生成速率
C．化学计量数之比b∶c＝1∶2
D．12 s内，反应放出0.2Q kJ热量
[解析]　A．图象分析可知A的浓度变化＝0.8 mol/L－0.5 mol/L＝0.3 mol/L，反应速率v＝＝＝0.15mol/(L·s)，故A正确；B．交点时，随时间变化A的浓度变化，反应未达到平衡状态，A的消耗速率不等于A的生成速率，故B错误；C．图象分析A的浓度变化量为0.8 mol/L－0.2 mol/L＝0.6 mol/L，B的浓度变化量为0.5 mol/L－0.3 mol/L＝0.2 mol/L，生成C的浓度为＝0.4 mol/L，由此可得0.6∶0.2∶0.4＝3∶b∶c，则b∶c＝1∶2，故C正确；D．12 s内反应3 mol A放热Q KJ，反应A的物质的量＝(0.8 mol/L－0.2 mol/L)×2 L＝1.2 mol，结合化学方程式定量关系计算，3A(g)＋B (g) 2C(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，1.2 mol A反应放出热量0.4Q kJ，故D错误；故选AC。
4．(2019·福建省漳州市高考化学一模)某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应：3X(g)＋2Y(s) 2Z(g)＋W(g)　ΔH>0，下列叙述错误的是(　D　)
A．升高温度，正逆反应速率都增大
B．若单位时间内每消耗3 mol X的同时消耗2 mol Z，则反应达到化学平衡状态
C．适当增大压强，化学平衡不发生移动
D．平衡时，X与W的物质的量浓度之比一定为3∶1
[解析]　A．升高温度，可以提高反应物、生成物的活化分子百分数，正逆反应速率都增大，故A正确； B．若单位时间内每消耗3 mol X的同时生成2 mol Z，且同时消耗2 mol Z，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B正确； C．适当增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，左右两边气体系数相等，化学平衡不发生移动，故C正确； D．平衡时，X与W的物质的量浓度之比不能确定，与投料比和转化率有关，故D错误； 故选D。
5．(2019·新疆高考化学一诊)一定条件下NO2与SO2可发生反应：NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)　ΔH<0，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中反应，下列能说明反应达到平衡状态的是(　C　)
A．体系压强保持不变
B．混合气体的密度保持不变
C．NO2和SO2的体积比保持不变
D．混合气体的平均相对分子质量保持不变
[解析]　根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量保持不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。A．两边气体计量数相等，所以体系压强一直保持不变，故A错误； B．混合气体的密度一直保持不变，不能说明达平衡状态，故B错误； C．将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中反应，NO2和SO2的体积比保持不变，说明反应达平衡状态，故C正确； D．气体的总物质的量不变，混合气体的平均相对分子质量一直保持不变，故D错误； 故选C。
6．(2019·上海市黄浦区高考化学二模)对于可逆反应4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述正确的是(　A　)
A．达到化学平衡时，4v正(O2)＝5v逆(NO)
B．若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态
C．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大
D．化学反应速率关系是：2v正(NH3)＝3v正(H2O)
[解析]　A．4v正(O2)＝5v逆(NO)能证明化学反应的正逆反应速率是相等的，达到了化学平衡状态，故A正确；B．单位时间内生成x mol NO，同时消耗x mol NH3，则不能说明化学反应的正逆反应速率是相等的，只表示了正反应方向，故B错误；C．若增加容器体积即减小压强，化学反应速率减慢，故C错误；D．反应速率之比等于方程式的系数之比，所以3v正(NH3)＝2v正(H2O)，故D错误。故选A。
7．(2019·上海市黄浦区高考化学二模)在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)；ΔH＝－Q kJ/mol(Q＞0)，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是(　B　)

[解析]　A．增大氧气浓度时，三氧化硫浓度不变，则逆反应速率瞬间不变，所以改变条件时刻，逆反应速率曲线有接触点，该图象没有接触点，故A错误；B．催化剂能同等程度的改变正逆反应速率，所以平衡不移动，故B正确；C．催化剂改变正逆反应速率但不影响平衡移动，则二氧化硫的转化率不变，故C错误；D．温度越高反应速率越大，则反应达到平衡时间越短，该反应是放热反应，升高温度二氧化硫转化率降低，根据图象知，乙温度较高，故D错误；故选B。
8．(2019·湖南省株洲市高考一模)将一定量的 SO2(g)和 O2(g)置于一恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应(已知该反应为放热反应)。实验记录得到下表中的两组数据：下列有关说法中不正确的是(　D　)

实验
序号
温度
(℃)
平衡常数
(L·mol－1)
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需
时间(min)
SO2
O2
SO2
O2
1
T1
K1
4
2
x
0.8
6
2
T2
K2
4
2
0.4
y
t
A．表中x＝1.6；y＝0.2
B．表中t＞6
C．表中K1、K2的关系：K2＞K1
D．实验1在前6 min的反应速率v(SO2)＝0.2 mol·(L·min)－1
[解析]　本题考查化学平衡计算及温度对化学平衡移动影响，侧重考查分析判断及计算能力，明确温度对化学平衡移动影响原理与温度和化学平衡常数关系是解本题关键，D为解答易错点，题目难度不大。A．根据表中数据知，实验1消耗的n(O2)＝(2－0.8)mol＝1.2 mol，根据2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)知，消耗n(SO2)＝2n(O2)＝2×1.2 mol＝2.4 mol，剩余的n(SO2)＝(4－2.4)mol＝1.6 mol，即x＝1.6；实验2消耗的n(SO2)＝(4－0.4)mol＝3.6 mol，消耗的n(O2)＝n(SO2)＝×3.6 mol＝1.8 mol，剩余的n(O2)＝(2－1.8)mol＝0.2 mol，即y＝0.2，故A正确；B．开始时n(SO2)相等，达到平衡后剩余n(SO2)∶1＞2，说明平衡正向移动，该反应的正反应是放热反应，降低温度平衡正向移动，则T1＞T2，反应温度越低反应速率越慢，所以达到平衡时间：t＞6，故B正确；C．根据B知，反应温度T1＞T2，降温平衡正向移动，化学平衡常数增大，则K2＞K1，故C正确；D．容器体积未知，无法计算二氧化硫浓度变化量，导致无法计算二氧化硫化学反应速率，故D错误；故选D。
9．(2019·河南省平顶山市高考化学二调)处理、回收CO是环境科学家研究的热点课题。
(1)CO用于处理大气污染物N2O所发生的反应为N2O(g)＋CO(g) CO2(g)＋N2(g)　ΔH，几种物质的相对能量如下：
物质
N2O(g)
CO(g)
CO2(g)
N2(g)
相对能量/kJ·mol－1
475.5
283
0
393.5
①ΔH＝_－365__kJ·mol－1，改变下列“量”，一定会引起△H发生变化的是_D__(填代号)
A．温度 B．反应物浓度
C．催化剂 D．化学计量数
②有人提出上述反应可以用“Fe＋”作催化剂。其总反应分两步进行：
第一步：Fe＋＋N2O===FeO＋＋N2；
第二步：__FeO＋＋CO===Fe＋＋CO2__(写化学方程式)。
第二步反应不影响总反应达到平衡所用时间，由此推知，第二步反应速率_大于__第一步反应速率(填“大于”或“等于”)。
(2)在实验室，采用I2O5测定空气中CO的含量。在密闭容器中充入足量的I2O5粉末和一定量的CO，发生反应：I2O5 (s)＋5CO(g) 5CO2(g)＋I2(s)。测得CO的转化率如图1所示。
①相对曲线a，曲线b仅改变一个条件，改变的条件可能是_加入催化剂(或增大压强)__。
②在此温度下，该可逆反应的平衡常数K＝____(用含x的代数式表示)。

(3)工业上，利用CO和H2合成CH3OH，在1 L恒容密闭容器中充入1 mol CO(g)和n mol H2，在250 ℃发生反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，测得混合气体中CH3OH的体积分数与H2的物质的量的关系如图2所示。在a、b、c、d点中，CO的平衡转化率最大的点是_d__。
(4)有人提出，利用2CO(g)===2C(s)＋O2(g)消除CO对环境的污染，你的评价是_不可行__(填“可行”或“不可行”)
(5)CO－空气碱性燃料电池(用KOH作电解质)，当恰好完全生成KHCO3时停止放电。写出此时负极的电极反应式：__CO－2e－＋3OH－===HCO＋H2O__。
[解析]　(1)①ΔH＝生成物所具有的总能量－反应物所具有的总能量＝(393.5＋0－475.5－283)kJ·mol－1＝－365 kJ·mol－1，反应热只与具体反应的化学计量数有关，与温度、压强、催化剂、转化率、反应物浓度等无关，故选D。
②根据催化剂定义，第二步反应中，中间产物(FeO＋)氧化CO生成CO2，本身被还原成Fe＋，FeO＋＋CO===Fe＋＋CO2，第二步反应对总反应速率没有影响，说明第一步是慢反应，控制总反应速率，第二步反应速率大于第一步反应速率。(2)①曲线b和曲线a的平衡状态相同，曲线b反应速率较大，对于气体分子数相同的反应，加压可以增大浓度，正、逆反应速率同倍数增大，加入催化剂，正、逆反应速率同倍数增大，平衡不移动，曲线b仅改变一个条件，改变的条件可能是加入催化剂(或增大压强)，故答案为：加入催化剂(或增大压强)；②设CO的起始浓度为c(对于等气体分子数反应，体积始终不变)，平衡时，c(CO)＝(1－x)c mol·L－1，c(CO2)＝xc mol·L－1，K＝＝。(3)图2中，b点代表平衡点，增大H2、CO的投料比，CO的平衡转化率增大，在a、b、c、d点中，CO的平衡转化率最大的点是d。(4)该反应是焓增、熵减反应，任何温度下自由能大于0，任何温度下不能自发进行，故不可行。(5)负极上CO发生氧化反应生成KHCO3，负极的电极反应式：CO－2e－＋3OH－===HCO＋H2O。
10．(2019·四川省乐山市高考一模)在体积为2 L的真空密闭容器中加人1 mol CaCO3，发生反应：CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)。测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化如图所示。图中曲线A表示CO2的平衡浓度与温度的关系；B是不同温度下，反应经过相同的时间时，CO2物质的量浓度的变化曲线。

请回答下列问题：
(1)已知：①CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)　ΔH1＝－402 kJ·mol－1
②2CaCO3(s)＋2SO2(g)＋O2(g)===2CaSO4(s)＋2CO2(g)　ΔH2＝－2 762 kJ·mol－1
③2CaSO3(s)＋O2(g)===2CaSO4(s)　ΔH3＝－2 315 kJ·mol－1
则：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH＝_＋178.5__kJ·mol－1
(2)①温度为T5 ℃时，反应CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)耗时20 s达到平衡，则20 s内该反应的反应速率为v(CO2)＝_0.01_mol/(L·s)__；反应的平衡常数为_0.2__mol·L－1。
②如果该反应的平衡常数K值变大，该反应_BC__(选填编号)。
A．一定向逆反应方向移动
B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C．一定向正反应方向移动
D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
(3)在T5 ℃下，维持温度和容器体积不变，充入CO2气体，则达到平衡时CaCO3的质量_增大__(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)在T5 ℃下，反应达到平衡状态后，再压缩容器为1 L，重新达到平衡时，CO2的浓度_不变__(填“增大”“减小”或“不变”)
(5)随着温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因是_温度升高，化学反应速率加快，达到平衡的时间变短__。
[解析]　(1)已知：①CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)　ΔH1＝－402 kJ·mol－1
②2CaCO3(s)＋2SO2(g)＋O2(g)===2CaSO4(s)＋2CO2(g)　ΔH2＝－2 762 kJ·mol－1
③2CaSO3(s)＋O2(g)===2CaSO4(s)　ΔH3＝－2 315 kJ·mol－1
根据盖斯定律，②×－③×－①可得：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝(－2 762 kJ·mol－1)×－(－2 315 kJ·mol－1)×－(－402 kJ·mol－1)＝＋178.5 kJ·mol－1，故答案为：＋178.5；
(2)①T5 ℃时二氧化碳的物质的量浓度为0.2 mol/L，v(CO2)＝＝0.01 mol/(L·s)；
CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)中碳酸钙和氧化钙都是固态，则K＝c(CO2)＝0.2，故答案为：0.01 mol/(L·s)，0.2；
②根据图象可知，温度越高，二氧化碳的物质的量浓度越大，此反应为吸热反应，若要使该反应的平衡常数K值变大，需要升高温度，则正逆反应速率都增大，且v(正)＞v(逆)，在平衡移动时正反应速率先增大后减小，故BC正确；
(3)在T5 ℃下，维持温度和容器体积不变，充入CO2气体的瞬间c(CO2)增大，由于温度不变，平衡常数K＝c(CO2)不变，则平衡向着逆向移动，达到平衡时CaCO3的质量会增大，故答案为：增大；
(4)在T5 ℃下，反应达到平衡状态后，再压缩容器为1 L，重新达到平衡时，由于温度不变，则平衡常数K＝c(CO2)不变，即平衡时CO2的浓度不变；
(5)根据温度对反应速率的影响可知，随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短，所以曲线B向曲线A逼近。
11．(2019·湖南省株洲市高考一模)硫的化合物在化工生产、污水处理等领域应用广泛。
Ⅰ.羰基硫(O＝C＝S)广泛存在于以煤为原料制备的各种化工原料气中，能引起催化剂中毒、大气污染等。羰基硫的水解和氢解是两种常用的脱硫方法，其反应式分别为：
a．水解反应：COS(g)＋H2O(g) H2S(g)＋CO2(g)　ΔH1＝－35 kJ·mol－1
b．氢解反应：COS(g)＋H2(g) H2S(g)＋CO(g)　ΔH2
已知：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)　ΔH3＝－42 kJ·mol－1
(1)完成上述氢解反应的热化学方程式：__COS(g)＋H2(g) H2S(g)＋CO(g)__ΔH＝＋7__kJ/mol__。
(2)一定条件下，密闭容器中发生反应 a，其中 COS(g)的平衡转化率(α)与温度(T)的关系如图所示。则 A、B、C 三点对应的状态中，v(COS)＝v(H2S)的是_ABC__(填字母)。

(3)反应b的正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图所示，其中表示正反应的平衡常数(K 正)的是_A__(填“A”或“B”)。

(4)T1 ℃时，向容积为10 L的恒容密闭容器中充入2 mol COS(g)和2 mol H2(g)，发生反应 b，则COS的平衡转化率为__50%__。
Ⅱ.矿石冶炼与含硫化合物有关。
(5)将冰铜矿(主要为Cu2S和FeS相熔合而成)加熔剂(石英砂)在1 200 ℃左右吹入空气进行吹炼：Cu2S被氧化为Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程中发生反应的化学方程式分别是：__2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2__；__2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑__。
(6)废气中的SO2可用NaOH溶液吸收，吸收SO2后的碱性溶液还可用于Cl2的尾气处理，吸收Cl2后的溶液仍呈强碱性。
①吸收Cl2后的溶液中一定存在的阴离子有OH－、_SO、Cl－__。
②吸收Cl2后的溶液中可能存在SO，取该溶液于试管中，滴加黄色的溴水，得到无色溶液。此实验不能证明溶液中含有SO，理由是_NaOH溶液能跟溴单质反应，使溶液呈无色__。
[解析]　(1)①COS(g)＋H2O(g) H2S(g)＋CO2(g)　ΔH1＝－35 kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)　ΔH3＝－42 kJ·mol－1
将方程式①－②得COS(g)＋H2(g) H2S(g)＋CO(g)　ΔH＝(－35 kJ/mol)－(－42 kJ/mol)＝＋7 kJ/mol；
(2)根据方程式知，COS和H2S的化学计量数相等，则二者化学反应速率相等，与反应达到平衡状态无关，与温度无关，故选ABC；
(3)该反应的正反应是吸热反应，则逆反应是放热反应，升高温度平衡正向移动，导致正反应平衡常数增大，故选A；
(4)T1 ℃时，正逆平衡常数相等，正逆反应平衡常数互为倒数，则该温度下正逆反应平衡常数为1，
开始时c(H2)＝c(COS)＝＝0.2 mol/L，设COS的平衡转化率为x，
可逆反应　　COS(g) ＋ H2(g) H2S(g)＋CO(g)
开始(mol/L) 0.2 0.2 0 0
反应(mol/L) 0.2x 0.2x 0.2x 0.2x
平衡(mol/L) 0.2－0.2x 0.2－0.2x 0.2x 0.2x
化学平衡常数K＝＝1，x＝0.5＝50%；
(5)Cu2S被氧化为Cu2O：2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2；Cu2O与Cu2S反应：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑；
(6)①吸收SO2后的碱性溶液还可用于Cl2的尾气处理，亚硫酸钠与氯气发生氧化还原反应生成硫酸钠和盐酸，则吸收Cl2后的溶液中一定存在的阴离子有OH－、SO、Cl－，故答案为：SO、Cl－；
②滴加黄色的溴水，得到无色溶液，此实验不能证明溶液中含有SO，理由是NaOH溶液能跟溴单质反应，使溶液呈无色。