高考化学二轮复习专题七化学反应速率和化学平衡含答案

这是一份高考化学二轮复习专题七化学反应速率和化学平衡含答案，共15页。试卷主要包含了40，恒温密闭容器发生可逆反应等内容，欢迎下载使用。

专题七　化学反应速率和化学平衡
A组　基础巩固练
1.(2022北京丰台区一模)下列事实不能用Cl2+H2OHCl+HClO平衡移动加以解释的是(　　)
A.实验室用NaOH溶液吸收Cl2尾气
B.用饱和食盐水除去Cl2中的HCl杂质
C.NaClO与浓盐酸混合产生氯气
D.漂白粉中加入适量醋酸可增强漂白性
2.(2022湖南邵阳一模)科学家研究出一种新的催化剂能有效处理汽车尾气,其反应的热化学方程式为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH<0,若反应在恒容密闭容器中进行,由该反应相关图像作出的判断正确的是(　　)

A.甲图中改变的反应条件为升温
B.乙图中温度T2>T1,纵坐标可代表NO的百分含量
C.丙图中压强p1 D.丁图中a、b、c三点只有b点已经达到平衡状态
3.(2022福建南平二模)某小组实验验证“Ag+(aq)+Fe2+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)”为可逆反应。实验Ⅰ:将0.010 0 mol·L-1 Ag2SO4溶液与0.040 0 mol·L-1 FeSO4溶液(pH=1)等体积混合发生反应,产生灰黑色沉淀,溶液呈黄色。实验Ⅱ:向少量Ag粉中加入0.010 0 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液(pH=1),固体完全溶解。下列说法错误的是(　　)
A.Ⅰ中加入NaCl固体,平衡逆向移动
B.Ⅰ中不能用Fe(NO3)3溶液代替Fe2(SO4)3溶液
C.该反应平衡常数K=c(Fe3+)c(Ag+)·c(Fe2+)
D.Ⅱ中加入KSCN溶液,溶液呈红色,表明该化学反应为可逆反应
4.(2022浙江6月选考)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:2NH3(g)N2(g)+3H2(g),测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是(　　)
编号
表面
积/cm2
0 min
20 min
40 min
60 min
80 min
c(NH3)/(10-3 mol·L-1)
①
a
2.40
2.00
1.60
1.20
0.80
②
a
1.20
0.80
0.40
x

③
2a
2.40
1.60
0.80
0.40
0.40
A.实验①,0~20 min,v(N2)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1
B.实验②,60 min时处于平衡状态,x≠0.40
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
5.(双选)(2022湖南永州二模)335 ℃时,在恒容密闭反应器中C10H18(l)催化脱氢的反应过程如下:
反应1:C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g)　ΔH1
反应2:C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g)　ΔH2
测得C10H12和C10H8的产率x1和x2随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.使用催化剂能改变反应历程
B.更换催化剂,反应1、2的ΔH1、ΔH2可能减小
C.8 h时,反应1、2都未处于平衡状态
D.x1显著低于x2,说明反应2的活化能比反应1的大
6.(2022辽宁大连一模)空间站处理CO2的一种重要方法是CO2的收集、浓缩与还原。
(1)H2还原CO2制CH4的部分反应如下:
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41 kJ·mol-1
②CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　ΔH2=-246 kJ·mol-1
③CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)　
ΔH3=-131 kJ·mol-1
反应2C(s)+2H2O(g)CH4(g)+CO2(g)的ΔH=　　　　　 kJ·mol-1。 
(2)在催化剂作用下CO2加氢可制得甲醇,该反应历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,如*CO2表示CO2吸附在催化剂表面;图中*H已省略)。

上述合成甲醇的反应速率较慢,该反应过程中决定反应速率的步骤是　　　　　　　　(用方程式表示)。 
(3)在一定条件下,向某0.5 L恒容密闭容器中充入x mol CO2和y mol H2,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH=-50 kJ·mol-1。

①图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线　　　　　　(填“m”或“n”),判断依据是　  　。 
②若x=2、y=3,测得在相同时间内,不同温度下H2的转化率如图2所示,v(a)逆　　　　　　(填“>”“<”或“=”)v(c)逆;T2时,起始压强为2.5 MPa,Kp=　　　　　 MPa-2(保留2位小数;Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。 
③已知速率方程v(正)=k(正)·c(CO2)·c3(H2),v(逆)=k(逆)·c(CH3OH)·c(H2O),k(正)、k(逆)是速率常数,只受温度影响。图3表示速率常数的对数lg k与温度的倒数1T之间的关系,A、B、D、E分别代表图2中a点、c点的速率常数,点　　　　　　表示c点的lg k(逆)。 
B组　能力提升练
1.(2022北京房山区一模)以[Cu(H2O)4]2+(蓝)+4Cl-[CuCl4]2-(黄)+4H2O　ΔH>0为例,探究影响平衡移动的因素。取相同浓度的CuCl2溶液,分别进行下列实验,对实验现象的分析不正确的是(　　)
选项
操作和现象
分析
A
观察溶液为绿色
[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同时存在
B
升高温度,溶液变为黄绿色
平衡正移,[CuCl4]2-的浓度增大
C
加几滴AgNO3溶液,静置,上层清液为蓝色
平衡逆移,[CuCl4]2-的浓度减小
D
加少量Zn片,静置,上层清液为浅黄绿色
平衡正移,[CuCl4]2-的浓度增大
2.(2022辽宁东北育才学校六模)某小组同学设计实验探究镁与铵盐溶液的反应,记录如下:
实验编号
①
②
③
④
溶液种类
1 mol·L-1 NH4Cl
0.5 mol·L-1 (NH4)2SO4
0.1 mol·L-1 NH4Cl
H2O
m(Mg)/g
0.48
0.48
0.48
0.48
V(溶液)/mL
100
100
100
100
实验现象
有气体产生,并产生白色沉淀
有气体产生,并产生白色沉淀
有气体产生,并产生白色沉淀
几乎看不到现象
6 h时
V(H2)/mL
433
255
347
12
根据上述实验所得结论正确的是(　　)
A.实验②中发生的反应为Mg+NH4++2H2OMg2++2NH3·H2O+H2↑
B.由实验①、③可得,溶液中c(NH4+)越大,反应速率越快
C.由实验①、②可得,溶液中阴离子的种类和浓度对产生H2的速率有影响
D.由实验①~④可得,溶液的pH越小,产生H2的速率越快
3.(2022广东茂名五校联盟第三次联考)一定条件下,丙烯(CH2CHCH3)和HBr发生的两个可逆反应的能量变化如图所示,已知第Ⅱ阶段中两个可逆反应最终均达到平衡状态,下列说法正确的是(　　)

A.稳定性:1-溴丙烷>2-溴丙烷
B.平衡后产物的质量:1-溴丙烷<2-溴丙烷
C.平衡后降低温度,2-溴丙烷的产率降低
D.第Ⅱ阶段的速率决定着生成1-溴丙烷反应的速率快慢
4.(2022河北邯郸六校联考)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-m kJ·mol-1。在2 L密闭容器中通入3 mol H2和1 mol N2,测得不同温度下,NH3的产率随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A.ΔH>0,T2>T1
B.达到平衡时,T1温度对应反应放出热量为m kJ
C.平衡时,通入氩气平衡正向移动
D.平衡常数:Ka 5.(2022辽宁铁岭六校联考)某实验团队研究合成氨在不同条件下进行反应,平衡时氨气的含量与起始氢氮比[n(H2)n(N2)]之间的关系如下图。下列说法正确的是(　　)

A.T0<420 ℃
B.b点时的转化率:α(N2)>α(H2)
C.a、b、c、d四点对应的平衡常数由大到小的顺序为Kb=Kc>Ka>Kd
D.工业合成氨一般以α-铁触媒为催化剂,400~500 ℃下反应,选取该温度的主要原因是氨的平衡产率更高
6.(2022广东六校第四次联考)已知(HF)2(g)2HF(g)　ΔH>0,平衡体系的气体总质量(m总)与总物质的量(n总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.温度:T1 B.平衡常数:K(a)=K(b) C.反应速率:v正(a)>v正(b)
D.当m总n总=30 g·mol-1时,n(HF)∶n[(HF)2]=1∶1
7.恒温密闭容器发生可逆反应:Z(?)+W(?)X(g)+Y(?)　ΔH,在t1时刻反应达到平衡,在t2时刻缩小容器容积,t3时刻再次达到平衡状态后不再改变条件。下列有关说法正确的是(　　)

A.该条件下,Z和W中的一种可能为气态
B.t1~t2时间段与t3时刻后,两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量不相等
C.若在该温度此反应平衡常数表达式为K=c(X),则t1~t2时间段与t3时刻后的X浓度不相等
D.若该反应ΔH>0,则该反应的平衡常数K随温度升高而增大
8.(双选)利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇,发生如下反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在容积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图1所示。现有两个容积相同的恒容密闭容器甲和乙,向甲中加入1 mol CO和2 mol H2,向乙中加入2 mol CO和4 mol H2,测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示。下列说法不正确的是(　　)

A.该反应的ΔH>0;p1>p2>p3
B.反应速率B点大于D点
C.A、B、D三点的平衡常数关系为:KA>KB=KD
D.由图综合判断:M、L两点中,CH3OH的体积分数相同,且压强关系为p(M)=2p(L)
9.(2022湖南长沙一模)硝化反应是最普遍和最早发现的有机反应之一,以N2O5为新型硝化剂的反应具有反应条件温和、反应速度快、选择性高、过程无污染等优点。可通过下面两种方法制备N2O5:
方法Ⅰ:N2O4臭氧化法
已知:在298 K、101 kPa时发生以下反应的热化学方程式为:
Ⅰ.N2O4(g)2NO2(g)　
ΔH1=+57 kJ·mol-1
Ⅱ.2O3(g)3O2(g)　
ΔH2=-242.6 kJ·mol-1
Ⅲ.2N2O5(s)4NO2(g)+O2(g)　
ΔH3=+56.8 kJ·mol-1
Ⅳ.N2O4(g)+O3(g)N2O5(s)+O2(g)　ΔH4。
(1)则反应Ⅳ的ΔH4=　 。 
(2)在恒温恒容条件下,下列说法能够说明反应Ⅳ已经达到平衡的是　　　　　(填字母)。 
a.混合气体密度不再改变
b.消耗n mol N2O4的同时,消耗了n mol O3
c.O2浓度不再改变
d.混合气体的平均相对分子质量不再改变
(3)在2 L密闭容器中充入1 mol N2O4和1 mol O3,在不同温度下发生反应Ⅳ,平衡时N2O4在容器内气体中的物质的量分数φ(N2O4)随温度变化的曲线如图甲所示[考虑N2O4(g)2NO2(g)]:

①反应Ⅳ中,a点的v(正)　　　　(填“>”“<”或“=”)v(逆)。 
②对反应体系加压,得平衡时O3的转化率α(O3)与压强的关系如图乙所示。请解释压强增大至p1 MPa的过程中α(O3)逐渐增大的原因:  　。 
③图甲中,T2 ℃时,平衡后总压为0.1 MPa,O2和NO2的平衡分压相同,则反应Ⅳ以压强表示的平衡常数Kp=　　　　　　 MPa-1(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 


参考答案

专题七　化学反应速率和化学平衡
A组　基础巩固练
1.D　解析 NaOH溶液与氯水中的HCl和HClO反应,生成物的浓度减小,平衡向正反应方向移动,A不符合题意;饱和食盐水能增大氯水中的c(Cl-),生成物的浓度增大,平衡向逆反应方向移动,有利于氯气的溶解度减小,B不符合题意;NaClO与浓盐酸反应生成HClO,c(HClO)增大,平衡向逆反应方向移动,有利于氯气的生成,则NaClO与浓盐酸混合产生氯气能用平衡移动加以解释,C不符合题意;漂白粉中的Ca(ClO)2与加入的适量醋酸反应生成HClO,c(HClO)增大,漂白性增强,则漂白粉中加入适量醋酸可增强漂白性不能用平衡移动加以解释,D符合题意。
2.A　解析 升高温度,正、逆反应速率都加快,化学平衡逆向移动,即逆反应速率增大的幅度大于正反应,故甲图中改变的反应条件为升温,A正确;由乙图所示信息可知,T2时反应速率更快,故温度T2>T1,温度升高,平衡逆向移动,而纵坐标所示的数值越小,则纵坐标不可能代表NO的百分含量,B错误;由丙图信息可知,p2时的反应速率更大,故压强p1 3.D　解析 Ⅰ中加入NaCl固体,Cl-与Ag+反应产生AgCl沉淀,c(Ag+)降低,平衡逆向移动,A正确;Ⅰ中不能用Fe(NO3)3溶液代替Fe2(SO4)3溶液,否则酸性条件下NO3-会将Fe2+氧化生成Fe3+,使Fe3+浓度增大,引起干扰,B正确;根据反应平衡常数的含义可知,该反应平衡常数K=c(Fe3+)c(Ag+)·c(Fe2+),C正确;Ⅱ中向少量Ag粉中加入0.010 0 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液(pH=1),固体完全溶解,硫酸铁过量,则加入KSCN溶液,溶液呈红色,不能表明该化学反应为可逆反应,D错误。
4.C　解析 实验①中,0~20 min,氨气浓度变化量为2.40×10-3 mol·L-1-2.00×10-3 mol·L-1=4.00×10-4 mol·L-1,v(NH3)=4.00×10-4mol·L-120min=2.00×10-5 mol·L-1·min-1,反应速率之比等于化学计量数之比,v(N2)=12v(NH3)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1,A正确;催化剂表面积大小只影响反应速率,不影响平衡,实验③中氨气初始浓度与实验①中一样,实验③达到平衡时氨气浓度为4.00×10-4 mol·L-1,则实验①达平衡时氨气浓度也为4.00×10-4 mol·L-1,而恒温恒容条件下,实验②相对于实验①为减小压强,平衡正向移动,因此实验②60 min时处于平衡状态,x<0.4,即x≠0.4,B正确;实验①、实验②中0~20 min、20~40 min氨气浓度变化量都是4.00×10-4 mol·L-1,实验②中60 min时反应达到平衡状态,实验①和实验②催化剂表面积相同,实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的2倍,实验①60 min时反应未达到平衡状态,相同条件下,增加氨气浓度,反应速率并没有增大,C错误;对比实验①和实验③,氨气浓度相同,实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍,实验③先达到平衡状态,实验③的反应速率大,说明相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大,D正确。
5.BD　解析 催化剂参与反应降低活化能,能改变反应历程,A正确;催化剂不影响化学平衡,不能改变反应物和生成物,故不能影响焓变,B错误;8 h时,根据图像判断反应1、2的产率没有达到最大,没有保持不变,故未达到平衡状态,C正确;x1显著低于x2,说明在相同的条件下,反应1的反应速率比反应2慢,反应1的活化能大于反应2的活化能,D错误。
6.答案 (1)-25　(2)*HCOO+*HCO+*H2O
(3)①m　该反应是放热反应,升高温度,平衡向吸热反应的方向移动,平衡常数减小　②<　9.88　③A
解析 (1)根据目标反应方程式,由盖斯定律可知,目标反应=②-①-2×③,得出ΔH=ΔH2-ΔH1-2ΔH3=-25 kJ·mol-1。
(2)该反应过程中反应速率是由慢反应决定,活化能越大,反应速率越慢,根据图像可知,活化能最大的步骤的方程式为*HCOO+*HCO+*H2O。
(3)①该反应为放热反应,升高温度,根据勒夏特列原理,平衡向逆反应方向进行,平衡常数减小,根据图像可知,曲线m表示平衡常数与温度T之间的变化关系。
②根据图2可知,c点的温度高于a点,温度高,反应速率快,即v(a)逆 B组　能力提升练
1.D　解析 [Cu(H2O)4]2+呈现蓝色,[CuCl4]2-呈现黄色,溶液为绿色是因为[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同时存在,A正确;该反应是一个吸热反应,升高温度,平衡正向移动,[CuCl4]2-的浓度增大,溶液变为黄绿色,B正确;加几滴AgNO3溶液,Cl-与Ag+反应,Cl-浓度减小,平衡向逆反应方向移动,[CuCl4]2-的浓度减小,[Cu(H2O)4]2+浓度增大,上层清液为蓝色,C正确;在CuCl2溶液中加入少量Zn片,Zn会置换出Cu,Cu2+浓度减小,则[Cu(H2O)4]2+、[CuCl4]2-浓度均减小,D错误。
2.C　解析 离子方程式电荷不守恒且无白色沉淀生成,A错误;实验①、③中Cl-浓度不同,无法得出c(NH4+)越大,反应速率越快的结论,B错误;实验①、②,溶液中c(NH4+)相同,故阴离子种类和浓度对产生H2的速率有影响,C正确;实验②0.5 mol·L-1 (NH4)2SO4溶液pH<实验③0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液,但是产生氢气的速率更慢,D错误。
3.B　解析 1-溴丙烷具有的总能量高于2-溴丙烷,能量越高物质越不稳定,故稳定性:1-溴丙烷<2-溴丙烷,A错误;生成1-溴丙烷的活化能高于生成2-溴丙烷的活化能,活化能越大该反应越难进行,故平衡后产物的质量:1-溴丙烷<2-溴丙烷,B正确;生成2-溴丙烷的正反应是一个放热反应,故平衡后降低温度,2-溴丙烷的产率升高,C错误;生成1-溴丙烷的第Ⅰ阶段的活化能高于第Ⅱ阶段,活化能越大反应速率越慢,慢反应才是决定一个多步反应总反应速率的关键,故第Ⅰ阶段的速率决定着生成1-溴丙烷反应的速率快慢,D错误。
4.D　解析 根据“先拐先平数值大”知,T1 5.C　解析 合成氨的反应是一个放热反应,升高温度,平衡逆向移动,NH3的百分含量减小,由曲线①④可知,T0>420 ℃,A错误;b点时n(H2)n(N2)=3.0,故平衡的转化率:α(N2)=α(H2),B错误;升高温度,平衡逆向移动,化学平衡常数减小,温度不变,平衡常数不变,由A分析可知,T0>420 ℃,故a、b、c、d四点对应的平衡常数由大到小的顺序为Kb=Kc>Ka>Kd,C正确;催化剂不能使化学平衡发生移动,故工业合成氨一般以α-铁触媒为催化剂,400~500 ℃下反应,选取该温度的主要原因不是氨的平衡产率更高,而是该温度下催化剂的活性最强,D错误。
6.D　解析 b、c两个点的压强相同,T2温度下c点对应的平均摩尔质量大于T1温度下b点对应的平均摩尔质量,反应前后气体总质量保持不变,平均摩尔质量大说明气体总物质的量小,即T2温度时,平衡向逆反应方向移动,T2 7.D　解析 根据题图可知,正反应速率不随反应时间和压强的改变而改变,故Z和W都不是气体,Y的状态不确定,A错误。结合题图可知,若Y不是气体,产物只有X,反应过程中气体的摩尔质量始终不变,若Y是气体,由于生成的X和Y之比为1∶1,气体平均摩尔质量不会改变,所以两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量一定相等,B错误。由于化学平衡常数只与温度有关,该温度下平衡常数K=c(X)是定值,则t1~t2时间段与t3时刻后的c(X)相等,C错误。若该反应ΔH>0,则升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,D正确。
8.AD　解析 由图1可知同一压强下升高温度,CH3OH的体积分数减小,说明正反应是放热反应,所以ΔH<0;相同温度下,增大压强,平衡正向移动,甲醇的体积分数增大,p1、p2、p3对应的甲醇的体积分数依次减小,则有p1>p2>p3,A错误。温度相同时压强越大,反应速率越快,B点对应的压强大于D点,则反应速率B点大于D点,B正确。平衡常数是温度函数,B、D点温度相同,则平衡常数相等:KB=KD;A与B、D两点温度不同,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,KA大于KB和KD,则A、B、D三点的平衡常数关系为KA>KB=KD,C正确。M、L两点CO的转化率相等,CH3OH的体积分数相同,M点气体的物质的量是L点的两倍,两容器的容积相等,而M点的温度高于L点的温度,则p(M)≠2p(L),D错误。
9.答案 (1)-92.7 kJ·mol-1　(2)acd
(3)①>　②N2O4(g)2NO2(g)为气体体积增大的反应,加压,平衡向逆反应方向移动,N2O4浓度增大,有利于气体体积减小的反应N2O4(g)+O3(g)N2O5(s)+O2(g)向正反应方向移动,α(O3)逐渐增大　③30
解析 (1)由盖斯定律,由Ⅰ+Ⅱ2-Ⅲ2得反应Ⅳ,则ΔH4=(+57 kJ·mol-1)+(-242.6 kJ·mol-1)×12-(+56.8 kJ·mol-1)×12=-92.7 kJ·mol-1。
(3)①由题图可知,T1 ℃时,a点四氧化二氮的物质的量分数大于平衡时的物质的量分数,说明反应未达到平衡,反应向正反应方向进行,则正反应速率大于逆反应速率。
②N2O4(g)2NO2(g)是气体体积增大的反应,加压,平衡向逆反应方向移动,四氧化二氮浓度增大,有利于气体体积减小的四氧化二氮与臭氧的反应向正反应方向移动,臭氧的平衡转化率逐渐增大。
③设反应生成的氧气和二氧化氮的物质的量分别为x mol和2y mol,由题意可建立如下三段式:
　　　 　N2O4(g)+O3(g)N2O5(s)+O2(g)
起/mol 1 1 0
变/mol x x x
平/mol 1-x-y 1-x x
　　　 N2O4(g)2NO2(g)
起/mol 1 0
变/mol y 2y
平/mol 1-x-y 2y
由氧气和二氧化氮的平衡分压相同可得:x=2y,由平衡时四氧化二氮的物质的量分数为29可得:1-x-y2-x+y=29,解联立可得x=0.4、y=0.2,则四氧化二氮、臭氧和氧气的平衡分压为0.4mol×0.1 MPa1.8mol、0.6mol×0.1 MPa1.8mol、0.4mol×0.1 MPa1.8mol,反应的平衡常数Kp=0.4mol×0.1 MPa1.8mol0.4mol×0.1 MPa1.8mol×0.6mol×0.1 MPa1.8mol=30 MPa-1。