2019届二轮复习 化学反应速率与化学平衡 作业（全国通用） (3) 练习

化学反应速率与化学平衡

一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)
1．(2018·吉林模拟)在氧化钕(Nd2O3)等稀土催化剂的作用下可发生反应：4CO＋2NO2===N2＋4CO2，若该反应的反应速率分别用v(CO)、v(NO2)、v(N2)、v(CO2)表示，则下列关系正确的是(　　)
A.v(CO)＝v(NO2)　　 B.v(NO2)＝v(CO2)
C.v(N2)＝v(CO2) D.v(N2)＝v(CO)
解析：选A。根据反应速率之比等于化学方程式的化学计量数之比，可得v(CO)＝v(NO2)，2v(NO2)＝v(CO2)，4v(N2)＝v(CO2)，4v(N2)＝v(CO)，故A项正确，B、C、D三项错误。
2．对于可逆反应2CO(g)＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　)
A．加入催化剂，平衡正向移动
B．在恒温、恒容条件下，加入氢氧化钠，平衡不移动
C．在恒温、恒压条件下，通入氦气，平衡不移动
D．降温，平衡正向移动
解析：选D。A项，催化剂不影响化学平衡的移动，A错；B项，加入的NaOH会吸收二氧化碳气体，平衡正向移动，B错；C项，恒温、恒压下通入氦气，体系体积会增大，相当于减小压强，则平衡逆向移动，C错。
3．如图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。下列叙述与示意图不符合的是(　　)

A．反应达平衡时，正反应速率和逆反应速率相等
B．该反应达到平衡状态Ⅰ后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ
C．该反应达到平衡状态Ⅰ后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ
D．同一种反应物在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等
解析：选C。根据图像分析，改变条件瞬间正反应速率增大，逆反应速率不变，说明增加了反应物浓度，平衡发生移动，平衡状态时正、逆反应速率相等，平衡状态Ⅱ与平衡状态Ⅰ反应物浓度不相等，故A、B、D三项正确，C项错误。
4．在一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol A，发生A(g) B(g)＋C(g)反应。反应过程中c(C)随时间变化的曲线如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．反应在0～50 s的平均速率v(C)＝1.6×10－3 mol·L－1·s－1
B．该温度下，反应的平衡常数K＝0.025
C．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(B)＝0.11 mol·L－1，则该反应的ΔH<0
D．反应达平衡后，再向容器中充入1 mol A，该温度下再达到平衡时，0.1 mol·L－1 解析：选C。A项，在前50 s，C的浓度变化量为0.08 mol·L－1，所以反应速率＝＝1.6×10－3 mol·L－1·s－1，正确；B项，在250 s达平衡，C的浓度为0.10 mol·L－1，根据方程式计算，平衡时A的浓度为0.4 mol·L－1，B的浓度为0.1 mol·L－1，则平衡常数K＝＝0.025，正确；C项，保持其他条件不变，升温，平衡时B的浓度比原来多，则说明平衡正向移动，即正反应为吸热反应，错误；D项，再充入1 mol A，相对于加压到原来的2倍压强，平衡逆向移动，C的浓度比原来的浓度大，但小于原来的2倍，正确。
5．(2018·石家庄模拟)某温度下，反应2A(g) B(g)　ΔH＞0在密闭容器中达到平衡，平衡后＝a，若改变某一条件，足够时间后反应再次达到平衡状态，此时＝b，下列叙述正确的是(　　)
A．在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了B气体，则a B．若a＝b，则改变的条件可能是使用了催化剂
C．若其他条件不变，升高温度，则a D．若保持温度、压强不变，充入惰性气体，则a>b
解析：选B。A项中增加B气体，相当于压强增大，平衡正向移动，则b 6．(2018·盐城高三模拟)一定温度下，在三个体积均为0.5 L的恒容密闭容器中发生反应：CO(g)＋Cl2(g) COCl2(g)，其中容器Ⅰ中5 min时到达平衡。
容器
编号
温度/℃
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
CO
Cl2
COCl2
COCl2
Ⅰ
500
1.0
1.0
0
0.8
Ⅱ
500
1.0
a
0
0.5
Ⅲ
600
0.5
0.5
0.5
0.7
下列说法中正确的是(　　)
A．容器Ⅰ中前5 min的平均反应速率v(CO)＝0.16 mol·L－1·min－1
B．该反应正反应为吸热反应
C．容器Ⅱ中起始时Cl2的物质的量为0.55 mol
D．若起始时向容器Ⅰ加入CO 0.8 mol、Cl2 0.8 mol，达到平衡时CO转化率大于80%
解析：选C。A项，容器Ⅰ中前5 min的平均反应速率v(COCl2)＝＝0.32 mol·L－1·min－1，依据反应速率之比等于化学计量数之比分析，v(CO)＝0.32 mol·L－1·min－1，故A错误；B项，依据表中数据可知，Ⅰ和Ⅲ比较，升温，COCl2的物质的量减小，说明平衡逆向移动，则逆向为吸热反应，正向为放热反应，故B错误；C项，依据Ⅰ中数据求算500 ℃时的平衡常数：
　　　　　　　　　CO(g)＋Cl2(g) COCl2(g)
起始浓度(mol·L－1) 2 2 0
转化浓度(mol·L－1) 1.6 1.6 1.6
平衡浓度(mol·L－1) 0.4 0.4 1.6
反应的平衡常数K＝＝10，平衡时CO的转化率为×100%＝80%，依据Ⅱ中数据，结合方程式可知，
　　　　　　　　　CO(g)＋Cl2(g) COCl2(g)
起始浓度(mol·L－1) 2 2a 0
转化浓度(mol·L－1) 1 1 1
平衡浓度(mol·L－1) 1 2a－1 1
则有＝10，解得a＝0.55，故C正确；D项，反应为气体体积减小的反应，若起始向容器Ⅰ中加入0.8 mol CO和0.8 mol Cl2，相当于减压，平衡逆向移动，CO平衡转化率降低，小于80%，故D错误。
7．某温度下，反应2A(g) B(g)＋C(g)的平衡常数为1，在容积为2 L的密闭容器中加入A(g)。20 s时测得各组分的物质的量如下表：
物质
A(g)
B(g)
C(g)
物质的量/mol
1.2
0.6
0.6
下列说法正确的是(　　)
A．反应前20 s的平均速率为v(A)＝0.6 mol·L－1·s－1
B．20 s时，正反应速率等于逆反应速率
C．达平衡时，A(g)的转化率为100%
D．若升高温度，平衡常数变为0.5，则反应的ΔH<0
解析：选D。由题意知前20 s的平均速率为v(A)＝2v(B) ＝2×＝0.03 mol·L－1·s－1，A项错误；20 s时，Q＝＝＝0.25 8．(2015·高考安徽卷)汽车尾气中NO产生的反应为N2(g)＋O2(g) 2NO(g)。一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是(　　)
A．温度T下，该反应的平衡常数K＝
B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小
C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH<0　
解析：选A。A.由曲线a可知，达到平衡时c(N2)＝c1 mol·L－1，则生成的c(NO)＝2(c0－c1) mol·L－1，故K＝＝。B.反应物和产物都是气体，当容器保持恒容时，混合气体的密度始终保持不变。C.催化剂的加入只能改变反应速率而不可能使平衡发生移动，故加入催化剂后达到平衡时，c(N2)仍为c1 mol·L－1。D.若曲线b改变的是温度，根据达到平衡时曲线b对应的时间短，则对应温度高，升高温度时c(N2)减小，平衡正向移动，正反应为吸热反应，ΔH>0。
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
9．(14分)工业上用CO生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。图1表示反应中能量的变化；图2表示一定温度下，在体积为2 L的密闭容器中加入 4 mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH(g)的浓度随时间的变化。


请回答下列问题：
(1)在图1中，曲线________(填“a”或“b”)表示使用了催化剂；该反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)下列说法正确的是________。
A．起始充入的CO为2 mol
B．增加CO浓度，CO的转化率增大
C．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态
D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1 mol CO和 2 mol H2，再次达到平衡时会减小
(3)从反应开始到建立平衡，v(H2)＝_______________________________________；
该温度下CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)的化学平衡常数为________。若保持其他条件不变，将反应体系升温，则该反应化学平衡常数________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)请在图3中画出平衡时甲醇百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)变化的曲线，要求画压强不同的2条曲线(在曲线上标出p1、p2，且p1 (5)已知CH3OH(g)＋O2(g) CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－192.9 kJ/mol，
又知H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol，
请写出32 g的CH3OH(g)完全燃烧生成CO2和液态水的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(3) CO(g)　＋　2H2(g) CH3OH(g)
起始浓度： 1 mol/L 2 mol/L 0
转化浓度： 0.75 mol/L 1.5 mol/L 0.75 mol/L
平衡浓度： 0.25 mol/L 0.5 mol/L 0.75 mol/L
v(H2)＝＝0.15 mol·L－1·min－1，
K＝＝＝12。
该反应为放热反应，升高温度，平衡左移，平衡常数减小。
(4)注意：升温平衡左移，而升压平衡右移。
答案：(1)b　放热　(2)AC　(3)0.15 mol·L－1·min－1　12　减小
(4)
(5)CH3OH(g)＋O2(g) CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－280.9 kJ/mol
10．(10分)(2018·茂名模拟)二甲醚具有优良的燃烧性能，被称为21世纪的“清洁能源”，以下为其中一种合成二甲醚的方法：在一定温度、压强和催化剂作用下，在同一反应器中进行如下反应：
①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－49.1 kJ·mol－1
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH2＝－24.5 kJ·mol－1
③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
ΔH3＝＋41.2 kJ·mol－1
(1)写出CO2(g)和H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式：___________
________________________________________________________________________。
(2)一定条件下，原料气中n(H2)/n(CO2)比值和温度对CO2平衡转化率影响的实验数据如图。

①温度为T1 K时，在1 L反应容器中投入2 mol CO2和8 mol H2进行反应，试计算达到平衡时CO2的浓度为________________。
②结合数据图，归纳CO2平衡转化率受外界条件影响的变化规律：
a．________________________________________________________________________。
b．________________________________________________________________________。
(3)为研究初始投料比与二甲醚产率关系，在一定温度和压强下，投入一定物质的量的H2、CO、CO2进行实验，发现二甲醚的平衡产率随原料气中n(CO)/[n(CO)＋n(CO2)]比值增大而增大，试分析其原因：__________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)首先写出化学方程式及物质的状态：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。可知目标化学方程式可由已知化学方程式中①×2＋②得到，利用盖斯定律计算ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＝－122.7 kJ·mol－1。(2)①由题图知T1 K达平衡时CO2的转化率为50%，则剩余1 mol CO2。计算得浓度为1 mol·L－1。②相同温度时比较原料气中n(H2)/n(CO2)比值对转化率的影响，原料气中n(H2)/n(CO2)比值一定时判断温度对转化率的影响。
答案：(1)2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－122.7 kJ·mol－1
(2)①1 mol·L－1　②a.其他条件不变，CO2平衡转化率随n(H2)/n(CO2)比值增大而增大　b．其他条件不变，CO2平衡转化率随反应温度升高而减小
(3)CO的含量增大，反应③平衡将向逆反应方向移动，既消耗更多的水，又增大了CO2和H2的含量，从而促使反应①和②的平衡向正反应方向移动，二甲醚产率增大(答案合理即可)
11．(13分)(2018·广州模拟)已知Ca(OH)2和钨酸钙(CaWO4)都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小。在钨冶炼工艺中，将氢氧化钙加入钨酸钠碱性溶液中得到钨酸钙，发生反应Ⅰ：WO(aq)＋Ca(OH)2(s) CaWO4(s)＋2OH－(aq)。
(1)如图为不同温度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线。

①计算T1时Ksp(CaWO4)＝________。
②T1________T2(填“>”“＝”或“<”)。
(2)反应Ⅰ的平衡常数K理论值如表所示：

温度/℃
25
50
90
100
K
79.96
208.06
222.88
258.05
①该反应平衡常数K的表达式为_________________________________________。
②该反应的ΔH________0(填“>”“＝”或“<”)。
③由于溶液中离子间的相互作用，实验测得的平衡常数与理论值相距甚远。50 ℃时，向一定体积的钨酸钠碱性溶液[c(Na2WO4)＝c(NaOH)＝0.5 mol·L－1]中，加入过量Ca(OH)2，反应达到平衡后WO的沉淀率为60%，计算实验测得的平衡常数：____________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)制取钨酸钙时，适时向反应混合液中添加适量盐酸，分析作用：______________
________________________________________________________________________。
解析：(1)①分析T1时CaWO4的沉淀溶解平衡曲线知Ksp(CaWO4)＝c(Ca2＋)·c(WO)＝1×10－10。②Ca(OH)2和CaWO4的溶解度均随温度升高而减小，分析图像中的数据知温度为T1时两物质的溶解度较大，故T10。
答案：(1)①1×10－10　②<
(2)①K＝　②>　
③　Ca(OH)2(s)＋WO(aq) CaWO4(s)＋2OH－(aq)
0.5 0.5
0.5×60%＝0.3 0.6
0.2 1.1
K＝＝＝6.05
(3)加入盐酸，消耗反应生成的OH－，使溶液中OH－浓度减小，平衡向正反应方向移动，提高WO的沉淀率
12．(15分)(2015·高考全国卷Ⅰ)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：
(1)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2。该反应的还原产物为________。
(2)已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为______kJ。
(3)Bodensteins研究了下列反应：
2HI(g) H2(g)＋I2(g)
在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：

t/min
0
20
40
60
80
120
x(HI)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x(HI)
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为________。
②上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min时，v正＝________ min－1。
③由上述实验数据计算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为________(填字母)。

解析：(1)浓缩液中碘元素以I－的形式存在，I－具有还原性，可将MnO2还原为Mn2＋。
(2)设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x－436 kJ－151 kJ＝＋11 kJ，x＝299 kJ。
(3)①由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1 mol·L－1，则：
　　　　　　　 　2HI(g) H2(g) ＋ I2(g)
初始浓度/mol·L－1　 1　　　　 0　　　　0
转化浓度/mol·L－1　 0.216 0.108 　0.108
平衡浓度/mol·L－1　 0.784　 0.108　 0.108
K＝＝。
②建立平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)x(I2)，k逆＝k正。由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝k正＝k正＝。在t＝40 min 时，x(HI)＝0.85，则v正＝0.002 7 min－1×0.852≈1.95×10－3 min－1。
③因2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH＞0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI的物质的量分数减小，H2、I2的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为A点和E点。
答案：(1)MnSO4(或Mn2＋)
(2)299
(3)①　②　1.95×10－3　③A、E