2024年高考化学三轮冲刺考前巩固专题训练23 化学反应速率与化学平衡的综合应用答案

这是一份2024年高考化学三轮冲刺考前巩固专题训练23 化学反应速率与化学平衡的综合应用答案，共40页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1．将0.20ml NO和0.20ml CO混合气体充入容积为1.0L的恒容密闭容器中，分别在T1和T2温度下发生反应：2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)。反应过程中容器内CO2的物质的量随时间变化关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)的ΔH>0
B．温度T1时，前12分钟N2的平均反应速率v(N2)=0.01ml⋅L−1⋅min−1
C．温度T2时，该反应的平衡常数K=0.5
D．温度T2时，若起始向容器中通入0.10ml NO、0.30ml CO、0.10mlN2和0.10mlCO2，反应向正方向进行
【答案】D
2．在容积固定为1.00L的密闭容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)⇌2NO2(g) ΔH>0，100℃时体系中各物质的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．t0时刻反应已经达到平衡状态
B．100℃时，反应的平衡常数K为0.36
C．待容器中混合气体的密度不变时，说明反应达到平衡状态
D．100℃时，在0~60s时段反应的平均反应速率v(N2O4)=0.010ml⋅L−1⋅s−1
【答案】B
3．甲烷是一种温室气体，将它转化为高附加值产品甲醇具有重要意义。目前工业上的甲烷转化大多需要先通过重整生成合成气(CO、H2)再转化为甲醇，涉及的反应如下；
反应Ⅰ：2CH4(g)+O2(g)⇌2CO(g)+4H2(g)ΔH1=−71.2kJ/ml
反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH2=−90.7kJ/ml
在密闭容器中通入3mlCH4和2mlO2，假设只发生反应Ⅰ和Ⅱ，分别在0.2MPa和2MPa下进行反应，其中CH4和CH3OH的平衡体积分数随温度变化如图所示。
已知：对于反应Ⅱ，v正=k正⋅p(CO)⋅p2(H2)，v逆=k逆⋅p(CH3OH)，k正、k逆为速率常数，只与温度有关，分压=总压×物质的量分数。下列说法不正确的是（ ）
A．压强为0.2MPa时，表示CH4和CH3OH的曲线分别是b、d
B．混合气体的平均相对分子质量保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C．在升温的过程中，反应Ⅱ速率常数增大的倍数：k正>k逆
D．500K，2MPa条件下，若平衡时CO的物质的量为1ml，则CH4的转化率约为66.7%
【答案】C
4．温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0 ml PCl5，反应PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：
下列说法正确的是（ ）
A．反应在前50s的平均速率v(PCl3)=0.0032ml⋅L−1⋅s−1
B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)=0.11ml⋅L−1，则反应的ΔH”“
8．氮的氧化物是大气污染物之一，用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物，可防止空气污染。回答下列问题：
已知：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=- 221 kJ/ml
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=- 393.5 kJ/ml
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +181 kJ/ml
（1）若某反应的平衡常数表达式为K=c(N2)·c2(CO2)c2(CO)·c2(NO)，请写出此反应的热化学方程式： ；下列措施能够增大此反应中NO的转化率的是(填字母代号) 。
a．增大容器压强 b．升高温度 c．使用优质催化剂 d．增大CO的浓度
（2）向容积为2L的密闭容器中加入活性炭(足量)和NO，发生反应C(s)+2NO(g) ⇌N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物质的量变化如下表所示。
①T1℃，0～5min内，以CO2表示的该反应速率v(CO2)= ，该条件下的平衡常数K= 。
②第15 min后，温度调整到T2，数据变化如上表所示，则T1 T2(填“>”、“；正向；60%
9．氮及其化合物在科研及生产中均有重要的应用。
（1）NH3转化为NO是工业制取硝酸的重要一步，一定条件下，NH3与O2发生催化氧化反应时，可发生不同反应：
反应Ⅰ：4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g)ΔH1=−905kJ⋅ml−1
反应Ⅱ：4NH3(g)+3O2(g)⇌2N2(g)+6H2O(g)ΔH2=−1268kJ⋅ml−1
①该条件下，N2与O2反应生成NO的热化学方程式为 .
②一定条件下的密闭容器中发生反应Ⅰ，平衡时混合物中NH3的物质的量分数在不同温度（200℃、400℃、600℃）随压强的变化如图所示。
则曲线a对应的温度是 ，M、N、Q点平衡常数K的大小关系是 。
（2）已知：N2O4(g)⇌2NO2(g)ΔH>0，将0.04mlN2O4气体充入1L的恒容密闭容器中，控制反应温度为T1，c(N2O4)随t（时间）变化曲线如图。
①下列各项中能说明该反应已达到化学平衡状态的是 。
A．容器内压强不变 B．v正(N2O4)=2v逆(NO2)
C．混合气体的颜色不变 D．混合气体的密度不变
②t1时刻反应达到平衡，若t1=30min，计算0∼30min内的平均反应速率v(NO2)= ，此时N2O4的转化率为 。
③反应温度T1时，画出0∼t2时段，c(NO2)随t变化曲线。保持其他条件不变，改变反应温度为T2(T2>T1)，再次画出0∼t2时段，c(NO2)随t变化趋势的曲线。（在答题卡方框中完成）
【答案】（1）N2(g)＋O2(g) ⇌2NO(g) ΔH= +181.5 kJ·ml-1；600℃；KQ = KM < KN
（2）AC；0.002ml·L-1·min-1；75%；
10．氨的用途十分广泛，是制造硝酸和氮肥的重要原料。
（1）Ⅰ.传统的“哈伯法”合成氨原理为：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH=−92.4 kJ⋅ml−1
ΔS=−200 J⋅K−1⋅ml−1
上述反应在常温下 （填“能”或“不能”）自发进行。
（2）一定条件下，在恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量N2和H2发生反应生成NH3，下列状态能说明反应达到平衡的是____（填标号）。
A．容器内压强不变
B．N2的体积分数不变D.2V正(NH3)=3V逆(H2)
C．气体的密度不再改变E.容器内气体的平均摩尔质量不变
（3）已知合成氨从反应的速率方程为：v=kcα(N2)cβ(H2)c−1(NH3)，在合成氨过程中，需要不断分离出氨，可能的原因为 。
（4）科字家推出合成氨反应在接近平衡时净反应速率方程式为：v(NH3)=k1p(N2)[p3(H2)p2(NH3)]α−k2[p2(NH3)p3(H2)](1−α)，k1，k2分别为正、逆反应速率常数，p代表各组分的分压，如p(B)=p⋅x(B)，其中x(B)为平衡体系中B的体积分数，p为平衡总压强16MPa，以铁为催化剂时α=0.5，一定条件下，向容器中充入5ml N2和15ml H2的混合气体，平衡时氨气的体积分数为25%，试计算k1k2= 。（写出计算表达式，不考虑单位）
（5）Ⅱ.尿素（H2NCONH2）是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH3、CO2为原料生产尿素，该反应实际为两步反应：
第一步：2NH3(g)+CO2(g)⇌H2NCOONH4(s) ΔH=−271 kJ⋅ml−1
第二步：H2NCOONH4(s)⇌CO(NH2)(s)+H2O(g) ΔH=+138 kJ⋅ml−1
写出工业上以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式： 。
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5L密闭容器中投入4ml氨和1ml二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如图所示：
（6）已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第 步反应决定，总反应进行到 min时到达平衡。
【答案】（1）能
（2）A
（3）促使平衡正向移动，提高氨的平衡产率：加快合成氨反应速率
（4）k1k2=(4293)0.53×(9342)0.5
（5）2NH3(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(NH2)2(s) ΔH=−133 kJ/ml
（6）二；55
11．我国CO2加氢制甲醇技术取得了大突破，对解决能源紧缺和环境问题具有重要意义。
（1）铜基催化剂制甲醇其主要反应如下：
Ⅰ.CO2合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)；ΔH1=−49.5 kJ⋅ml−1；K1
Ⅱ.逆水煤气反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)；ΔH2=+41.2 kJ⋅ml−1；K2
Ⅲ.成气合成甲醇：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)；ΔH3；K3
回答下列问题：
①基态Cu2+的3d电子轨道表示式为 。
②ΔH3= kJ⋅ml−1，K3= (用K1，K2表示)。
（2）若T1时将6ml CO2和8ml H2充入容积为2L的密闭容器中只发生反应Ⅰ：CO(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+2H2O(g)，H2的物质的量变化如上表所示。
①在T1℃条件下5-10min内，以CO2表示的该反应速率v(CO2)= ，该条件下的平衡常数K= 。
②下列说法正确的是 。
A．T10，已知该反应在 T ℃时，平衡常数 K=9.0。请回答下列问题：
某温度下，向 2 L 的密闭容器中充入 N2和 O2各 1 ml，5s 后 O2的物质的量为 0.4 ml， 则 0～5s 内 NO 的反应速率 ml·L-1·min-1。
（6）下列为 4 种不同情况下测得的反应速率中，表明该反应进行最快的是（ ）。
A．v(N2)=0.4 ml·L-1·min-1B．v(NO)=0.6 ml·L-1·min-1
C．v(O2)=0.3 ml·L-1·s-1D．v(NO)=0.4 ml·L-1·s-1
（7）将N2、O2混合充入恒温恒容密闭容器中，下列变化趋势正确的是（ ）(填字母序号)。
A．
B．
C．
（8）T ℃时，某时刻测得容器内 N2、O2、NO 的浓度分别为 0.20 ml/L、0.20ml/L 和 0.50ml/L， 此时反应 v正(N2) v逆(N2)(填“>”、“=”或“
18．一定温度下，在密闭容器中发生反应3A(g)+B(g)⇌2C(g)+3D(?) ΔHb>a；0.1
（3）A；C
19．（1）I．汽车尾气排放的CO、NO气体是大气污染物。查阅资料可知，NO和CO反应可转变成无污染气体，转化原理如下：
反应①2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g) ΔH1 K1
已知298K时：
反应②2NO(g)=N2(g)＋O2(g) ΔH2=-180.5kJ/ml K2=1×1030
反应③CO2(g)⇌CO(g)+12O2(g) ΔH3=+283.0kJ/ml K3=2×10-46
则298K时，反应①ΔH1= kJml；K1= ；
（2）在恒温恒容密闭容器中，下列不能说明反应①达到化学平衡状态的是____。
A．容器内的气体压强不变
B．2v正(NO)=v逆(N2)
C．气体的平均相对分子质量保持不变
D．混合气体的密度保持不变
（3）对于气相反应，用某组分B的平衡分压p(B)代替物质的量浓度c(B)表示的平衡常数记作Kp。在恒温恒容密闭体系中只发生反应①，调整气体分压p(NO)=p(CO)，p(CO2)=2p(N2)，测得体系中CO和N2的分压随时间变化情况如表所示。
T℃时，反应①的Kp= (kPa)-1。
（4）Ⅱ.为优化汽车尾气处理，宜进一步研究温度、压强、催化剂等外界条件对反应①速率的影响。
在不同温度下，具有一定能量的分子百分数与分子能量的关系如图所示，E表示某温度下分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，阴影部分的面积反映活化分子的百分数，则图中T1 T2(填“>”、“=”、“