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2021届高三高考化学一轮复习 专题七 化学反应速率和化学平衡（综合练习）
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这是一份2021届高三高考化学一轮复习 专题七 化学反应速率和化学平衡（综合练习），共17页。
专题七 化学反应速率和化学平衡
【综合集训】
1.下图是合成氨反应的正、逆反应速率随反应时间变化的示意图,有关叙述错误的是( )
A.状态Ⅰ和状态Ⅱ时,反应均处于平衡状态
B.状态Ⅰ变化为状态Ⅱ的过程,称为化学平衡移动
C.t1时刻平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
D.同一种反应物在状态Ⅰ和状态Ⅱ时,浓度不相等
答案 C
2.以反应5H2C2O4+2MnO4-+6H+ 10CO2↑+2Mn2++8H2O为例探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,分别量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液,迅速混合并开始计时,通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。
编号
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
温度/℃
浓度/mol·L-1
体积/mL
浓度/mol·L-l
体积/mL
①
0.10
2.0
0.010
4.0
25
②
0.20
2.0
0.010
4.0
25
③
0.20
2.0
0.010
4.0
50
下列说法不正确的是( )
A.实验①、②、③所加的H2C2O4溶液均要过量
B.实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s,则这段时间内v(KMnO4)=2.5×10-4 mol·L-1·s-1
C.实验①和②是探究浓度对化学反应速率的影响,实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响
D.实验①和②起初反应均很慢,过了一会儿速率突然增大,可能是生成的Mn2+对反应起催化作用
答案 B
3.在2 L恒容密闭容器中加入0.100 mol NO和2.030 mol固体活性炭,发生反应:2NO(g)+C(s) N2(g)+CO2(g)。在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如下表,下列说法正确的是( )
温度/℃
C(s)/mol
NO/mol
N2/mol
CO2/mol
200
2.000
0.040 0
0.030 0
0.030 0
335
2.005
0.050 0
0.025 0
0.025 0
A.该反应的正反应为吸热反应
B.反应体系在335 ℃时的平衡常数为0.25
C.335 ℃与200 ℃时相比,活化分子个数、活化分子百分数及焓变均大
D.200 ℃时,平衡后向恒容容器中再充入0.10 mol NO,再次平衡时,NO的百分含量将增大
答案 B
4.有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个体积均为0.5 L的恒容密闭容器,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl 和O2(如下表),加入催化剂发生反应:4HCl(g)+O2 (g) 2Cl2 (g)+2H2O(g) ΔH。HCl的平衡转化率与Z和T的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
容器
起始时
T/℃
n(HCl)/mol
Z
Ⅰ
300
0.25
a
Ⅱ
300
0.25
b
Ⅲ
300
0.25
4
A.ΔH<0
B.a<4
D.300 ℃时,该反应平衡常数的值为320
答案 D
5.恒温条件下,在体积不变的密闭容器中,有可逆反应X(s)+2Y(g)2Z(g) ΔH<0,下列说法一定正确的是( )
A.0.2 mol X和0.4 mol Y充分反应,Z的物质的量可能会达到0.35 mol
B.从容器中移出部分反应物X,则正反应速率将减小
C.当ΔH不变时,反应将达到平衡
D.向反应体系中继续通入足量Y气体,X有可能被反应完全
答案 A
6.氯酸钾和亚硫酸氢钾溶液能发生氧化还原反应:ClO3-+3HSO3- 3SO42-+Cl-+3H+。已知该反应的反应速率随c(H+)的增大而加快。如图为用ClO3-在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应的v-t图。下列说法中不正确的是( )
A.反应开始时速率增大可能是c(H+)增大所致
B.纵坐标为v(Cl-)的v-t曲线与图中曲线完全重合
C.图中阴影部分的面积表示t1~t2时间内ClO3-的物质的量的减少量
D.后期反应速率减小的主要原因是反应物浓度减小
答案 C
7.一定温度下,将2 mol SO2和1 mol O2充入10 L恒容密闭容器中,发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196 kJ·mol-1。5 min时达到平衡,测得反应放热166.6 kJ。下列说法错误的是( )
A.0~5 min内,用O2表示的平均反应速率v(O2)=0.017 mol·L-1·min-1
B.n(O2)n(SO3)的值不变时,该反应达到平衡状态
C.若增大O2的浓度,SO2的转化率增大
D.条件不变,起始向容器中充入4 mol SO2和2 mol O2,平衡时放热小于333.2 kJ
答案 D
8.乙烯气相直接水合反应制备乙醇:C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下[起始时,n(H2O)=n(C2H4)=1 mol,容器体积为1 L]。
下列分析不正确的是( )
A.乙烯气相直接水合反应的ΔH<0
B.图中压强的大小关系为p1>p2>p3
C.图中a点对应的平衡常数K=516
D.达到平衡状态a、b所需要的时间:b>a
答案 BD
9.在2 L密闭容器中进行反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH>0。测得c(H2O)随反应时间(t)的变化如图所示。下列判断正确的是( )
A.0~5 min内,v(CO)=0.10 mol·L-1·min-1
B.10 min时,改变的外界条件可能是减小压强
C.5 min时该反应的v正大于11 min时的v逆
D.5 min时该反应的K值一定小于12 min时的K值
答案 AD
10.CO2和CH4的反应为CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g) ΔH。向V L恒容密闭容器中通入2 mol CH4和4 mol CO2,测得CO2的物质的量浓度随温度、时间的变化关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.ΔH>0,V=2
B.T1 ℃时,容器在b点时的压强与起始压强之比为7∶6
C.T2 ℃时,反应10 min后到达a点,0~10 min内用CO表示的平均反应速率v(CO)=0.3 mol·L-1·min-1
D.T2 ℃时反应达到平衡后,向该平衡体系中再充入0.5 mol CH4、0.5 mol CO2、1 mol H2和1 mol CO,平衡正向移动
答案 CD
11.在密闭容器中,反应X2(g)+Y2(g)2XY(g) ΔH>0,达到甲平衡。在仅改变某一条件后,达到乙平衡,对此过程的分析正确的是( )
A.图Ⅰ是升高温度的变化情况
B.图Ⅱ是扩大容器体积的变化情况
C.图Ⅲ是增大压强的变化情况
D.图Ⅲ是升高温度的变化情况
答案 A
12.碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3,简称 DMC)是一种应用前景广泛的新材料。在密闭容器中按n(CH3OH)∶n(CO2)=2∶1 投料直接合成 DMC,反应方程式为2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)。一定条件下, 平衡时CO2 的转化率如图所示。下列说法中不正确的是( )
A.该反应的正反应为放热反应
B.压强p2>p1
C.X 点对应的平衡常数为 0.1
D.X、Y、Z 三点对应的初始反应速率的关系为Z>Y>X
答案 C
13.80 ℃时,NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)。该温度下,在甲、乙、丙三个体积相等且恒容的密闭容器中,投入NO2和SO2,起始浓度如下表所示,其中甲经 2 min达平衡时,NO2的转化率为50%。下列说法正确的是( )
起始浓度
甲
乙
丙
c(NO2)/(mol·L-1)
0.10
0.20
0.20
c(SO2)/(mol·L-1)
0.10
0.10
0.20
A.容器甲中的反应在前2 min的平均速率v(SO2)=0.10 mol·L-1·min-1
B.达到平衡时,容器丙中正反应速率与容器甲相等
C.温度升至90 ℃,上述反应平衡常数为1.56,则反应的ΔH>0
D.容器乙中若起始时改充0.10 mol·L-1NO2和0.20 mol·L-1SO2,达到平衡时c(NO)与原平衡不相同
答案 C
14.已知反应:CH2CHCH3(g)+Cl2(g) CH2CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一定压强下,按ω=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)、ω的关系,图乙表示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,ω2>1
B.图乙中,A线表示逆反应的平衡常数
C.温度为T1、ω=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,装置内的气体压强将增大
答案 C
15.一定温度下,密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.t2时改变的条件是:只加入一定量的SO2
B.在t1时平衡常数K1大于t3时平衡常数K3
C.t1时平衡混合气的M1大于t3时平衡混合气的M3
D.t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数
答案 D
16.乙酸制氢具有重要意义:
热裂解反应:CH3COOH(g) 2CO(g)+2H2(g)
ΔH=+213.7 kJ·mol-1
脱羧基反应:CH3COOH(g) CH4(g)+CO2(g)
ΔH=-33.5 kJ·mol-1
(1)请写出CO与H2甲烷化的热化学方程式: 。
(2)在密闭容器中,利用乙酸制氢,选择的压强为 (填“较大”或“常压”)。其中温度与气体产率的关系如图:
①约650 ℃之前,脱羧基反应活化能低,速率快,故氢气产率低于甲烷;650 ℃之后氢气产率高于甲烷,理由是随着温度升高,热裂解反应速率加快,同时 。
②保持其他条件不变,在乙酸气中掺杂一定量水,氢气产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示: 。
(3)若利用合适的催化剂控制其他副反应,温度为T K时达到平衡,总压强为p kPa,热裂解反应消耗乙酸20%,脱羧基反应消耗乙酸60%,乙酸体积分数为 (计算结果保留1位小数);脱羧基反应的平衡常数Kp为 kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。
答案 (1)2CO(g)+2H2(g) CH4(g)+CO2 (g) ΔH=-247.2 kJ·mol-1
(2)常压 ①热裂解反应正向移动,而脱羧基反应逆向移动 ②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2 (g)
(3)9.1% 0.8p
17.工业废气、汽车尾气排放出的NOx、SO2等是形成酸雨的主要物质,其综合治理是当前重要的研究课题。
Ⅰ.NOx的消除。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生反应:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH。
(1)已知:CO燃烧热的ΔH1=-283.0 kJ·mol-1,N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2=+180.5 kJ·mol-1,则ΔH= 。
(2)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO的含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图所示。
①以下说法中正确的是 (填字母)。
A.两种催化剂均能降低活化能,但ΔH不变
B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响
C.曲线Ⅱ中的催化剂适用于450 ℃左右脱氮
D.曲线Ⅱ中催化剂脱氮率比曲线Ⅰ中的高
②若低于200 ℃,图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因为 。
Ⅱ.SO2的综合利用
(3)某研究小组对反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH<0进行相关实验探究。在固定体积的密闭容器中,使用某种催化剂,改变原料气配比[n0(NO2)∶n0(SO2)]进行多组实验(各次实验的温度可能相同,也可能不同),测定NO2的平衡转化率[α(NO2)]。部分实验结果如图所示。
①如果将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是 。
②图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD,通过计算判断:TC TD(填“>”“=”或“<”)。
答案 (1)-746.5 kJ·mol-1
(2)①AC ②温度较低时,催化剂的活性偏低
(3)①降低温度 ②=
18.甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:
ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2
ⅲ.CH3OH(g) CO(g)+2H2(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)已知反应ⅱ中相关化学键键能数据如下:
化学键
H—H
CO
H—O
E/(kJ·mol-1)
436
803
1 076
465
由此计算ΔH2= kJ·mol-1。已知ΔH3=+99 kJ·mol-1,则ΔH1= kJ·mol-1。
(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如下图所示。
温度为470 K时,图中P点 (填“是”或“不是”)处于平衡状态。在490 K之前,甲醇产率随着温度升高而增大的原因是 ;490 K之后,甲醇产率下降的原因是 。
答案 (1)+36 -63
(2)不是 温度越高化学反应速率越快 升高温度,反应ⅰ逆向移动,催化剂活性降低
19.甲醇是重要的化工原料和清洁燃料,工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下表所示:
化学反应
平衡常数
平衡常数的值
500 ℃
800 ℃
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
K3
(1)在恒容密闭容器中发生反应②,达到平衡后升高温度,下列说法正确的是 。
a.平衡正向移动
b.混合气体的平均相对分子质量增大
c.CO2的转化率增大
(2)K1、K2、K3的关系是K3= 。
(3)500 ℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.01 mol/L、0.2 mol/L,则此时v正 v逆(填“>”“=”或“<”)。
(4)某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示,若开始加入2 mol/L H2和1 mol/L CO,则B点时化学平衡常数为 。
(5)相同温度下,在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中投入H2和CO2,发生反应②,起始浓度如下表所示。其中甲经2 min达平衡,平衡时c(H2O)=0.05 mol/L,甲中CO2的转化率为 ,乙中CO2的转化率 甲(填“大于”“等于”或“小于”)。
起始浓度
甲
乙
c(H2)/mol/L
0.10
0.20
c(CO2)/mol/L
0.10
0.20
答案 (每空2分)(1)ac (2)K1·K2 (3)= (4)25 (5)50% 等于
20.氮氧化物是环境污染物,研究氮氧化物转化有重要的意义。
回答下列问题:
(1)催化转化器可使汽车尾气反应而转化:
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH
已知:N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH1=a kJ·mol-1
2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH2=b kJ·mol-1
C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH3=c kJ·mol-1
ΔH= kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
(2)T ℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中发生尾气转化反应,容器中NO物质的量随时间变化如图1所示。
图1
①T ℃时,该化学反应的平衡常数K= 。
②下列事实无法判断汽车尾气转化反应达到化学平衡状态的是 。
A.NO消耗速率等于N2消耗速率的2倍
B.混合气体平均相对分子质量不再变化
C.体系中NO的转化率和CO的转化率相等
D.气体的密度不再变化
③已知汽车尾气转化反应的ΔH<0。10 min后,改变下列示意图2横坐标对应的反应条件,纵坐标对应的量变化关系正确的是 (填序号)。
图2
(3)碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,反应历程为:
第一步:I2(g) 2I(g)(快反应)
第二步:I(g)+N2O(g) N2(g)+IO(g)(慢反应)
第三步:IO(g)+N2O(g) N2(g)+O2(g)+I(g)(快反应)
实验表明,含碘时N2O分解速率v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。下列表述正确的是 (填标号)。
A.N2O分解反应中,k值与是否含碘蒸气无关
B.第二步对总反应速率起决定作用
C.第二步活化能比第三步小
D.IO为反应的中间产物
答案 (1)2c-a-b (2)①2.5 ②CD ③bc (3)BD
21.含氮化合物对环境、生产和人类生命活动等具有很大的影响。请按要求回答下列问题:
(1)利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除工厂废气中的NO、NO2,反应机理如图所示。A包含物质为H2O和 (填化学式)。
(2)已知:4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-a kJ/mol
4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH2=-b kJ/mol
H2O(l) H2O(g) ΔH3=+c kJ/mol
则反应4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(l)的ΔH= kJ/mol。
(3)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为CH4(g)+NH3(g) HCN(g)+3H2(g) ΔH>0。
①其他条件一定,达到平衡时NH3转化率随外界条件X变化的关系如图甲所示,则X可以是 (填字母序号)。
图甲
a.温度 b.压强 c.催化剂 d.n(NH3)n(CH4)
②在一定温度下,向2 L密闭容器中加入n mol CH4和2 mol NH3,平衡时NH3体积分数随n变化的关系如图乙所示。
图乙
a点时,CH4的转化率为 %;平衡常数:K(a) K(b)(填“>”“=”或“<”)。
(4)肌肉中的肌红蛋白(Mb)与O2结合生成MbO2,其反应原理可表示为Mb(aq)+O2(g) MbO2(aq),该反应的平衡常数可表示为K=c(MbO2)c(Mb)·p(O2)。在37 ℃条件下达到平衡时,测得肌红蛋白的结合度(α)与p(O2)的关系如图丙所示[α=生成的c(MbO2)初始的c(Mb)×100%]。研究表明正反应速率v正=k正·c(Mb) ·p(O2),逆反应速率v逆=k逆·c(MbO2)(其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数)。
图丙
①试写出平衡常数K与速率常数k正、k逆之间的关系式:K= (用含有k正、k逆的式子表示)。
②试求出图丙中c点时,上述反应的平衡常数K= kPa-1。已知k逆=60 s-1,则速率常数k正= s-1·kPa-1。
答案 (每空2分)(1)N2
(2)-15(2a+3b+30c)
(3)①bd ②25 =
(4)①k正k逆 ②2 120
专题七 化学反应速率和化学平衡
【综合集训】
1.下图是合成氨反应的正、逆反应速率随反应时间变化的示意图,有关叙述错误的是( )
A.状态Ⅰ和状态Ⅱ时,反应均处于平衡状态
B.状态Ⅰ变化为状态Ⅱ的过程,称为化学平衡移动
C.t1时刻平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
D.同一种反应物在状态Ⅰ和状态Ⅱ时,浓度不相等
答案 C
2.以反应5H2C2O4+2MnO4-+6H+ 10CO2↑+2Mn2++8H2O为例探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,分别量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液,迅速混合并开始计时,通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。
编号
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
温度/℃
浓度/mol·L-1
体积/mL
浓度/mol·L-l
体积/mL
①
0.10
2.0
0.010
4.0
25
②
0.20
2.0
0.010
4.0
25
③
0.20
2.0
0.010
4.0
50
下列说法不正确的是( )
A.实验①、②、③所加的H2C2O4溶液均要过量
B.实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s,则这段时间内v(KMnO4)=2.5×10-4 mol·L-1·s-1
C.实验①和②是探究浓度对化学反应速率的影响,实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响
D.实验①和②起初反应均很慢,过了一会儿速率突然增大,可能是生成的Mn2+对反应起催化作用
答案 B
3.在2 L恒容密闭容器中加入0.100 mol NO和2.030 mol固体活性炭,发生反应:2NO(g)+C(s) N2(g)+CO2(g)。在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如下表,下列说法正确的是( )
温度/℃
C(s)/mol
NO/mol
N2/mol
CO2/mol
200
2.000
0.040 0
0.030 0
0.030 0
335
2.005
0.050 0
0.025 0
0.025 0
A.该反应的正反应为吸热反应
B.反应体系在335 ℃时的平衡常数为0.25
C.335 ℃与200 ℃时相比,活化分子个数、活化分子百分数及焓变均大
D.200 ℃时,平衡后向恒容容器中再充入0.10 mol NO,再次平衡时,NO的百分含量将增大
答案 B
4.有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个体积均为0.5 L的恒容密闭容器,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl 和O2(如下表),加入催化剂发生反应:4HCl(g)+O2 (g) 2Cl2 (g)+2H2O(g) ΔH。HCl的平衡转化率与Z和T的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
容器
起始时
T/℃
n(HCl)/mol
Z
Ⅰ
300
0.25
a
Ⅱ
300
0.25
b
Ⅲ
300
0.25
4
A.ΔH<0
B.a<4
D.300 ℃时,该反应平衡常数的值为320
答案 D
5.恒温条件下,在体积不变的密闭容器中,有可逆反应X(s)+2Y(g)2Z(g) ΔH<0,下列说法一定正确的是( )
A.0.2 mol X和0.4 mol Y充分反应,Z的物质的量可能会达到0.35 mol
B.从容器中移出部分反应物X,则正反应速率将减小
C.当ΔH不变时,反应将达到平衡
D.向反应体系中继续通入足量Y气体,X有可能被反应完全
答案 A
6.氯酸钾和亚硫酸氢钾溶液能发生氧化还原反应:ClO3-+3HSO3- 3SO42-+Cl-+3H+。已知该反应的反应速率随c(H+)的增大而加快。如图为用ClO3-在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应的v-t图。下列说法中不正确的是( )
A.反应开始时速率增大可能是c(H+)增大所致
B.纵坐标为v(Cl-)的v-t曲线与图中曲线完全重合
C.图中阴影部分的面积表示t1~t2时间内ClO3-的物质的量的减少量
D.后期反应速率减小的主要原因是反应物浓度减小
答案 C
7.一定温度下,将2 mol SO2和1 mol O2充入10 L恒容密闭容器中,发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196 kJ·mol-1。5 min时达到平衡,测得反应放热166.6 kJ。下列说法错误的是( )
A.0~5 min内,用O2表示的平均反应速率v(O2)=0.017 mol·L-1·min-1
B.n(O2)n(SO3)的值不变时,该反应达到平衡状态
C.若增大O2的浓度,SO2的转化率增大
D.条件不变,起始向容器中充入4 mol SO2和2 mol O2,平衡时放热小于333.2 kJ
答案 D
8.乙烯气相直接水合反应制备乙醇:C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下[起始时,n(H2O)=n(C2H4)=1 mol,容器体积为1 L]。
下列分析不正确的是( )
A.乙烯气相直接水合反应的ΔH<0
B.图中压强的大小关系为p1>p2>p3
C.图中a点对应的平衡常数K=516
D.达到平衡状态a、b所需要的时间:b>a
答案 BD
9.在2 L密闭容器中进行反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH>0。测得c(H2O)随反应时间(t)的变化如图所示。下列判断正确的是( )
A.0~5 min内,v(CO)=0.10 mol·L-1·min-1
B.10 min时,改变的外界条件可能是减小压强
C.5 min时该反应的v正大于11 min时的v逆
D.5 min时该反应的K值一定小于12 min时的K值
答案 AD
10.CO2和CH4的反应为CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g) ΔH。向V L恒容密闭容器中通入2 mol CH4和4 mol CO2,测得CO2的物质的量浓度随温度、时间的变化关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.ΔH>0,V=2
B.T1 ℃时,容器在b点时的压强与起始压强之比为7∶6
C.T2 ℃时,反应10 min后到达a点,0~10 min内用CO表示的平均反应速率v(CO)=0.3 mol·L-1·min-1
D.T2 ℃时反应达到平衡后,向该平衡体系中再充入0.5 mol CH4、0.5 mol CO2、1 mol H2和1 mol CO,平衡正向移动
答案 CD
11.在密闭容器中,反应X2(g)+Y2(g)2XY(g) ΔH>0,达到甲平衡。在仅改变某一条件后,达到乙平衡,对此过程的分析正确的是( )
A.图Ⅰ是升高温度的变化情况
B.图Ⅱ是扩大容器体积的变化情况
C.图Ⅲ是增大压强的变化情况
D.图Ⅲ是升高温度的变化情况
答案 A
12.碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3,简称 DMC)是一种应用前景广泛的新材料。在密闭容器中按n(CH3OH)∶n(CO2)=2∶1 投料直接合成 DMC,反应方程式为2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)。一定条件下, 平衡时CO2 的转化率如图所示。下列说法中不正确的是( )
A.该反应的正反应为放热反应
B.压强p2>p1
C.X 点对应的平衡常数为 0.1
D.X、Y、Z 三点对应的初始反应速率的关系为Z>Y>X
答案 C
13.80 ℃时,NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)。该温度下,在甲、乙、丙三个体积相等且恒容的密闭容器中,投入NO2和SO2,起始浓度如下表所示,其中甲经 2 min达平衡时,NO2的转化率为50%。下列说法正确的是( )
起始浓度
甲
乙
丙
c(NO2)/(mol·L-1)
0.10
0.20
0.20
c(SO2)/(mol·L-1)
0.10
0.10
0.20
A.容器甲中的反应在前2 min的平均速率v(SO2)=0.10 mol·L-1·min-1
B.达到平衡时,容器丙中正反应速率与容器甲相等
C.温度升至90 ℃,上述反应平衡常数为1.56,则反应的ΔH>0
D.容器乙中若起始时改充0.10 mol·L-1NO2和0.20 mol·L-1SO2,达到平衡时c(NO)与原平衡不相同
答案 C
14.已知反应:CH2CHCH3(g)+Cl2(g) CH2CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一定压强下,按ω=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)、ω的关系,图乙表示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,ω2>1
B.图乙中,A线表示逆反应的平衡常数
C.温度为T1、ω=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,装置内的气体压强将增大
答案 C
15.一定温度下,密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.t2时改变的条件是:只加入一定量的SO2
B.在t1时平衡常数K1大于t3时平衡常数K3
C.t1时平衡混合气的M1大于t3时平衡混合气的M3
D.t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数
答案 D
16.乙酸制氢具有重要意义:
热裂解反应:CH3COOH(g) 2CO(g)+2H2(g)
ΔH=+213.7 kJ·mol-1
脱羧基反应:CH3COOH(g) CH4(g)+CO2(g)
ΔH=-33.5 kJ·mol-1
(1)请写出CO与H2甲烷化的热化学方程式: 。
(2)在密闭容器中,利用乙酸制氢,选择的压强为 (填“较大”或“常压”)。其中温度与气体产率的关系如图:
①约650 ℃之前,脱羧基反应活化能低,速率快,故氢气产率低于甲烷;650 ℃之后氢气产率高于甲烷,理由是随着温度升高,热裂解反应速率加快,同时 。
②保持其他条件不变,在乙酸气中掺杂一定量水,氢气产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示: 。
(3)若利用合适的催化剂控制其他副反应,温度为T K时达到平衡,总压强为p kPa,热裂解反应消耗乙酸20%,脱羧基反应消耗乙酸60%,乙酸体积分数为 (计算结果保留1位小数);脱羧基反应的平衡常数Kp为 kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。
答案 (1)2CO(g)+2H2(g) CH4(g)+CO2 (g) ΔH=-247.2 kJ·mol-1
(2)常压 ①热裂解反应正向移动,而脱羧基反应逆向移动 ②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2 (g)
(3)9.1% 0.8p
17.工业废气、汽车尾气排放出的NOx、SO2等是形成酸雨的主要物质,其综合治理是当前重要的研究课题。
Ⅰ.NOx的消除。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生反应:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH。
(1)已知:CO燃烧热的ΔH1=-283.0 kJ·mol-1,N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2=+180.5 kJ·mol-1,则ΔH= 。
(2)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO的含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图所示。
①以下说法中正确的是 (填字母)。
A.两种催化剂均能降低活化能,但ΔH不变
B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响
C.曲线Ⅱ中的催化剂适用于450 ℃左右脱氮
D.曲线Ⅱ中催化剂脱氮率比曲线Ⅰ中的高
②若低于200 ℃,图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因为 。
Ⅱ.SO2的综合利用
(3)某研究小组对反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH<0进行相关实验探究。在固定体积的密闭容器中,使用某种催化剂,改变原料气配比[n0(NO2)∶n0(SO2)]进行多组实验(各次实验的温度可能相同,也可能不同),测定NO2的平衡转化率[α(NO2)]。部分实验结果如图所示。
①如果将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是 。
②图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD,通过计算判断:TC TD(填“>”“=”或“<”)。
答案 (1)-746.5 kJ·mol-1
(2)①AC ②温度较低时,催化剂的活性偏低
(3)①降低温度 ②=
18.甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:
ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2
ⅲ.CH3OH(g) CO(g)+2H2(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)已知反应ⅱ中相关化学键键能数据如下:
化学键
H—H
CO
H—O
E/(kJ·mol-1)
436
803
1 076
465
由此计算ΔH2= kJ·mol-1。已知ΔH3=+99 kJ·mol-1,则ΔH1= kJ·mol-1。
(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如下图所示。
温度为470 K时,图中P点 (填“是”或“不是”)处于平衡状态。在490 K之前,甲醇产率随着温度升高而增大的原因是 ;490 K之后,甲醇产率下降的原因是 。
答案 (1)+36 -63
(2)不是 温度越高化学反应速率越快 升高温度,反应ⅰ逆向移动,催化剂活性降低
19.甲醇是重要的化工原料和清洁燃料,工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下表所示:
化学反应
平衡常数
平衡常数的值
500 ℃
800 ℃
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
K3
(1)在恒容密闭容器中发生反应②,达到平衡后升高温度,下列说法正确的是 。
a.平衡正向移动
b.混合气体的平均相对分子质量增大
c.CO2的转化率增大
(2)K1、K2、K3的关系是K3= 。
(3)500 ℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.01 mol/L、0.2 mol/L,则此时v正 v逆(填“>”“=”或“<”)。
(4)某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示,若开始加入2 mol/L H2和1 mol/L CO,则B点时化学平衡常数为 。
(5)相同温度下,在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中投入H2和CO2,发生反应②,起始浓度如下表所示。其中甲经2 min达平衡,平衡时c(H2O)=0.05 mol/L,甲中CO2的转化率为 ,乙中CO2的转化率 甲(填“大于”“等于”或“小于”)。
起始浓度
甲
乙
c(H2)/mol/L
0.10
0.20
c(CO2)/mol/L
0.10
0.20
答案 (每空2分)(1)ac (2)K1·K2 (3)= (4)25 (5)50% 等于
20.氮氧化物是环境污染物,研究氮氧化物转化有重要的意义。
回答下列问题:
(1)催化转化器可使汽车尾气反应而转化:
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH
已知:N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH1=a kJ·mol-1
2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH2=b kJ·mol-1
C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH3=c kJ·mol-1
ΔH= kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
(2)T ℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中发生尾气转化反应,容器中NO物质的量随时间变化如图1所示。
图1
①T ℃时,该化学反应的平衡常数K= 。
②下列事实无法判断汽车尾气转化反应达到化学平衡状态的是 。
A.NO消耗速率等于N2消耗速率的2倍
B.混合气体平均相对分子质量不再变化
C.体系中NO的转化率和CO的转化率相等
D.气体的密度不再变化
③已知汽车尾气转化反应的ΔH<0。10 min后,改变下列示意图2横坐标对应的反应条件,纵坐标对应的量变化关系正确的是 (填序号)。
图2
(3)碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,反应历程为:
第一步:I2(g) 2I(g)(快反应)
第二步:I(g)+N2O(g) N2(g)+IO(g)(慢反应)
第三步:IO(g)+N2O(g) N2(g)+O2(g)+I(g)(快反应)
实验表明,含碘时N2O分解速率v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。下列表述正确的是 (填标号)。
A.N2O分解反应中,k值与是否含碘蒸气无关
B.第二步对总反应速率起决定作用
C.第二步活化能比第三步小
D.IO为反应的中间产物
答案 (1)2c-a-b (2)①2.5 ②CD ③bc (3)BD
21.含氮化合物对环境、生产和人类生命活动等具有很大的影响。请按要求回答下列问题:
(1)利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除工厂废气中的NO、NO2,反应机理如图所示。A包含物质为H2O和 (填化学式)。
(2)已知:4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-a kJ/mol
4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH2=-b kJ/mol
H2O(l) H2O(g) ΔH3=+c kJ/mol
则反应4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(l)的ΔH= kJ/mol。
(3)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为CH4(g)+NH3(g) HCN(g)+3H2(g) ΔH>0。
①其他条件一定,达到平衡时NH3转化率随外界条件X变化的关系如图甲所示,则X可以是 (填字母序号)。
图甲
a.温度 b.压强 c.催化剂 d.n(NH3)n(CH4)
②在一定温度下,向2 L密闭容器中加入n mol CH4和2 mol NH3,平衡时NH3体积分数随n变化的关系如图乙所示。
图乙
a点时,CH4的转化率为 %;平衡常数:K(a) K(b)(填“>”“=”或“<”)。
(4)肌肉中的肌红蛋白(Mb)与O2结合生成MbO2,其反应原理可表示为Mb(aq)+O2(g) MbO2(aq),该反应的平衡常数可表示为K=c(MbO2)c(Mb)·p(O2)。在37 ℃条件下达到平衡时,测得肌红蛋白的结合度(α)与p(O2)的关系如图丙所示[α=生成的c(MbO2)初始的c(Mb)×100%]。研究表明正反应速率v正=k正·c(Mb) ·p(O2),逆反应速率v逆=k逆·c(MbO2)(其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数)。
图丙
①试写出平衡常数K与速率常数k正、k逆之间的关系式:K= (用含有k正、k逆的式子表示)。
②试求出图丙中c点时,上述反应的平衡常数K= kPa-1。已知k逆=60 s-1,则速率常数k正= s-1·kPa-1。
答案 (每空2分)(1)N2
(2)-15(2a+3b+30c)
(3)①bd ②25 =
(4)①k正k逆 ②2 120
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