2020高考化学一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡第3节真题检测(含解析)

化学反应速率和化学平衡

真题体验·直击高考

【全国卷真题体验】

1．(2018·全国卷Ⅰ，28节选)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：

F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃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]：

已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)　ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1

2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1

(1)研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v＝2×10－3×pN2O5(kPa·min－1)。t＝62 min时，测得体系中pO2＝2.9 kPa，则此时的pN2O5＝________ kPa，v＝______ kPa·min－1。

(2)若提高反应温度至35 ℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)____63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是___________________________________。

(3)25 ℃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1位小数)。

【答案】(1)30.0　6.0×10－2　(2)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　(3)13.4

2．(2018·全国卷Ⅲ，28节选)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：

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。

(1)343 K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343 K＝________(保留2位小数)。

(2)比较a、b处反应速率大小：va____vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v＝v正－v逆＝k正·x2SiHCl3－k逆·xSiH2Cl2·xSiCl4，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＝__________(保留1位小数)。

【答案】(1)22　0.02　(2)大于　1.3

【解析】(1)根据“先拐先平速率大”可知，图中a曲线温度较高(343 K)，平衡转化率为22%；

设SiHCl3起始物质的量为1 mol，则：

2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)

起始量(mol)：　　　1　　　　　 0　　 　　 0

转化量(mol)：　　　0.22　　　　0.11　　　　0.11

平衡量(mol)：　　　0.78　　　　0.11　　　　0.11

平衡常数K343 K＝≈0.02

(2)a处反应相当于在b处反应的基础上升高温度，反应速率va大于vb；达平衡时v正、v逆相等，k正·x2SiHCl3＝k逆·xSiH2Cl2·xSiCl4

＝＝K343 K＝0.02

a处SiHCl3转化率为20%，设起始时SiHCl3物质的量为1 mol，则：

2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)

起始量(mol)：　　1　　　　　　0　　　　　0

转化量(mol)：　　0.2　　　　　0.1　　　　0.1

a点量(mol)：　　0.8　　　　　0.1　　　　0.1

此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1。

＝＝＝1.28≈1.3。

3．[2016·全国卷Ⅰ，27(2)]元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3＋(蓝紫色)、Cr(OH)3(绿色)、Cr2O(橙红色)、CrO(黄色)等形式存在。

CrO和Cr2O在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)随c(H＋)的变化如图所示。

(1)用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应： ___________________________

________________________________________________________________________。

(2)由图可知，溶液酸性增大，CrO的平衡转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________。

(3)升高温度，溶液中CrO的平衡转化率减小，则该反应的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。

【答案】(1)2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O

(2)增大　1.0×1014　(3)小于

【解析】(1)Na2CrO4溶液中的转化反应为2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O。(2)由图可知，溶液酸性越强，Cr2O浓度越大，即CrO的平衡转化率增大。A点时，c(Cr2O)＝0.25 mol·L－1，c(H＋)＝1.0×10－7mol·L－1，c(CrO)＝0.5 mol·L－1，故K＝＝1014。(3)升高温度，溶液中CrO的平衡转化率减小，则平衡逆向移动，正反应为放热反应。

【各省市真题体验】

1．(2018·江苏卷，15改编)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：

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)>1

【答案】C　

【解析】对比容器的特点，将容器1和容器2对比，将容器1和容器3对比。容器2中加入4 mol SO3等效于在相同条件下反应物投入量为4 mol SO2和2 mol O2，容器2中起始反应物物质的量为容器1的两倍，容器2相当于在容器1达平衡后增大压强，将容器的体积缩小为原来的一半，增大压强化学反应速率加快，v2>v1，增大压强平衡向正反应方向移动，平衡时c2>2c1，p2<2p1，α1(SO2)＋α2(SO3)<1，容器1和容器2温度相同，K1＝K2；容器3相当于在容器1达到平衡后升高温度，升高温度化学反应速率加快，v3>v1，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡时c3<c1，p3>p1，α3(SO2)<α1(SO2)，K3<K1。根据上述分析，A项，v2>v1，c2>2c1，错误；B项，K3<K1，应是p2<2p3，错误；C项，v3>v1，α3(SO2)<α1(SO2)，正确；D项，c2>2c3，α1(SO2)＋α2(SO3)<1，α3(SO2)<α1(SO2)，则α2(SO3)＋α3(SO2)<1，错误。

2．(2017·江苏卷，15改编)温度为T1时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v正＝v(NO2)消耗＝k正·c2(NO2)，v逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆·c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法不正确的是(　　)

A．达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5

B．达平衡时，容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的小

C．达平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%

D．当温度改变为T2时，若k正＝k逆，则T2>T1

【答案】A　

【解析】　　　　　　2NO22NO　＋　O2

起始浓度(mol·L－1)：　0.6　　　0　　　　 0

转化浓度(mol·L－1):    0.4     0.4       0.2

平衡浓度(mol·L－1):    0.2     0.4       0.2

容器Ⅰ平衡后气体总物质的量为0.8 mol，容器Ⅱ起始状态气体总物质的量为1 mol，该温度下化学平衡常数K＝＝0.8，容器Ⅱ中初始状态浓度商Qc＝≈0.56<K，则容器Ⅱ中的反应正向进行，平衡后容器Ⅱ气体总物质的量大于1 mol，则平衡时，容器Ⅰ和容器Ⅱ总压强之比小于4∶5，A项错误；平衡时，容器Ⅰ中＝1，容器Ⅱ中反应化学平衡常数为0.8，据此进行三段式计算：

2NO22NO　　＋　O2

起始浓度(mol·L－1)：　　0.3　　 0.5　　　　　0.2

转化浓度(mol·L－1)：　　x　　　　x　　　　　

平衡浓度(mol·L－1)：　0.3－x　　0.5＋x　　0.2＋

若达平衡时，容器Ⅱ中＝1，则有x＝ mol·L－1，求出此时浓度商Qc＝>0.8，则容器Ⅱ中反应逆向进行，<1，B项正确；容器Ⅰ中到达平衡状态时，NO的体积分数为50%，容器Ⅲ的起始状态若改变为NO 0.6 mol·L－1、O2 0.3 mol·L－1，则可达到与容器Ⅰ完全相同的平衡状态，实际NO为0.5 mol·L－1、O2为0.35 mol·L－1，相当于减少了NO 0.1 mol·L－1，增加O2 0.05 mol·L－1，此变动将会造成NO的体积分数减小，小于50%，C项正确；平衡时，v正＝v逆，即k正·c2(NO2)＝k逆·c2(NO)·c(O2)，若k正＝k逆，则c2(NO2)＝c2(NO)·c(O2)，即T2时化学平衡常数为1，T1时K＝0.8，则T1→T2时，平衡正向移动，根据该反应为吸热反应，所以T2>T1，D项正确。

3．(2015·重庆卷，7)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：

CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)　K＝0.1

反应前CO的物质的量为10 mol，平衡后CO物质的量为8 mol。下列说法正确的是(　　)

A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应

B．通入CO后，正反应速率逐渐增大

C．反应前H2S物质的量为7 mol

D．CO的平衡转化率为80%

【答案】C　

【解析】A项，升高温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应吸热，正反应放热，错误；B项，通入CO气体瞬间正反应速率增大，达到最大值，向正反应方向建立新的平衡，正反应速率开始减小，错误；C项，

              CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)

n(始)/mol:      10　　  n　　　　 0　　　0

n(变)/mol：　   2　　  2　　　　 2　　  2

n(平)/mol：　   8　　  n－2　　　2　　  2

因为是气体体积相等的反应，所以有K＝＝0.1，解得n＝7，正确；D项，根据上述计算可知CO的转化率为20%，错误。

4．在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)，所得实验数据如下表：

下列说法正确的是(　　)

A．实验①中，若5 min时测得n(M)＝0.050 mol，则0至5 min 时间内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10－2 mol·L－1·min－1

B．实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0

C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%

D．实验④中，达到平衡时，b＞0.060

【答案】C　

【解析】根据方程式可知在5 min内反应生成的n(N)等于生成的n(M)，则v(N)＝＝1×10－3 mol·L－1·min－1，A项错误；根据表格中数据可知平衡时c(X)＝0.002 mol·L－1、c(Y)＝0.032 mol·L－1、c(N)＝c(M)＝0.008 mol·L－1，则平衡常数K＝＝＝1.0，B项错误；因该反应在800 ℃时平衡常数为1.0，设反应中转化的X的物质的量为x，则有(0.20－x)×(0.30－x)＝x2，故x＝0.12 mol，X的转化率为×100%＝60%，C项正确；假设在900 ℃时，该反应的平衡常数也为1.0，根据实验④中的数据可知b＝0.060，由①中数据可知在700 ℃时平衡常数约为2.6，结合800 ℃时平衡常数为1.0可知，温度越高，该平衡常数越小，平衡逆向移动，故b<0.060，D项错误。