2020高考化学二轮复习能力提升训练7化学反应速率和化学平衡（含解析）

能力提升训练(7)
1．下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是(　B　)
A．调味剂 B．抗氧化剂
C．增稠剂 D．着色剂
解析：调味剂是为了增加食品的味道，与反应速率无关，A项错误；抗氧化剂能阻止或延缓食品的氧化变质，与反应速率有关，B项正确；增稠剂可以提高食品的黏稠度，使食品加工体系更趋于稳定状态，与反应速率无关，C项错误；着色剂是为了给食品添加某种颜色，与反应速率无关，D项错误。
2．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ·mol－1，在V2O5存在时，该反应机理为V2O5＋SO2===2VO2＋SO3(快)　4VO2＋O2===2V2O5(慢)。下列说法正确的是(　C　)
A．反应速率主要取决于V2O5的质量
B．VO2是该反应的催化剂
C．该反应逆反应的活化能大于198 kJ·mol－1
D．升高温度，该反应的ΔH增大
解析：V2O5为固体，浓度为定值，故其质量对反应速率无影响，A项错误；两个方程式相加可知，V2O5是该反应的催化剂，B项错误；该反应放热，故其逆反应的活化能大于反应热的值，C项正确；ΔH只与始态和终态有关，与温度无关，D项错误。
3．一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列叙述正确的是(　B　)

A．在0～50 min之间，pH＝7时R的降解率比pH＝2时的降解率大
B．溶液酸性越强，R的降解速率越快
C．R的起始浓度越小，降解速率越大
D．在20～25 min，pH＝10时，R的平均降解速率为0.04 mol·L－1·min－1
解析：从图中可以看出，pH＝2和pH＝7在50 min时，R的浓度都等于零，降解率为100%，A项错误；溶液酸性越强，pH越小，单位时间内R的浓度变化越大，降解速率越快，B项正确；反应物的浓度越大，反应速率越快，C项错误；在20～25 min，pH＝10时，R的浓度变化量为(0.6－0.4)×10－4 mol·L－1＝0.2×10－4 mol·L－1，则v(R)＝0.2×＝0.04×10－4 mol·L－1·min－1，D项错误。
4．(2019·福建厦大附中一模)将4 mol A(g)和2 mol B(g)在2 L的恒容密闭容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH0
T1温度时，向密闭容器中通入N2O5，部分实验数据见下表：
时间/s
0
500
1 000
1 500
c(N2O5)/(mol·L－1)
5.00
3.52
2.50
2.50
下列说法中不正确的是(　C　)
A．T1温度下，500 s时O2的浓度为0.74 mol·L－1
B．平衡后其他条件不变，将容器的体积压缩到原来的，则再平衡时c(N2O5)>5.00 mol·L－1
C．T1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若T1>T2，则K15.00 mol·L－1，B正确；若T1>T2，T1→T2，温度降低，平衡向放热反应方向移动，即逆向移动，则K1>K2，C错误；平衡时，c(N2O5)＝2.50 mol·L－1，c(NO2)＝2Δc(N2O5)＝2×(5.00－2.50) mol·L－1＝5.00 mol·L－1，c(O2)＝Δc(N2O5)＝1.25 mol·L－1，则K1＝＝＝125，平衡时N2O5的转化率为＝0.5，D正确。
8．(2019·福建质量检查)甲、乙两个密闭容器中均发生反应：C(s)＋2H2O(g)CO2(g)＋2H2(g)　ΔH>0，有关实验数据如表所示：

下列说法正确的是(　B　)
A．T12n(H2)乙，说明T1>T2，因为该反应为吸热反应，升高温度有利于平衡正向移动，A项错误；乙容器中反应达平衡时，c(H2O)＝0.8 mol·L－1、c(CO2)＝0.6 mol·L－1、c(H2)＝1.2 mol·L－1，K2＝＝＝1.35 mol·L－1，B项正确；容器容积不变，正反应方向气体的质量增大，因此反应正向进行时混合气体的密度增大，C项错误；乙容器中，3 min内H2O减少了1.2 mol，而前1.5 min内反应速率大于后1.5 min内反应速率，故前1.5 min内H2O的物质的量减小得快，反应进行到1.5 min时，n(H2O)Q1
C．2Q2v(A)。
(2)K(A)、K(B)、K(C)由大到小的顺序为K(A)＝K(B)>K(C)。
(3)下列能说明在A点条件下反应达到平衡状态的是D。
A．2v正(CH3OH)＝v逆(CO2)
B．CH3OH与CO2的物质的量之比保持不变
C．容器内气体的密度保持不变
D．各组分的物质的量分数保持不变
解析：(1)温度越高反应速率越快，C点对应温度最高，所以v(C)最快；通过反应2CH3OH(g)＋CO2(g)CH3OCOOCH3(g)＋H2O(g)可知，该反应是一个气体体积减小的可逆反应，在同一温度下，反应由A→B，二氧化碳的转化率增大，增大压强，平衡右移，因此p1v(B)>v(A)。
(2)K只是温度的函数，C点对应温度最高，A、B两点对应温度相同，且低于C点；由图可知温度升高，二氧化碳的转化率减小，该反应为放热反应，温度升高，K减小；所以K(A)、K(B)、K(C)由大到小的顺序为K(A)＝K(B)>K(C)。
(3)甲醇与二氧化碳反应如下：2CH3OH(g)＋CO2(g)CH3OCOOCH3(g)＋H2O(g)；根据速率之比等于化学计量数之比，因此满足v正(CH3OH)＝2v逆(CO2)反应才能达到平衡状态，A错误；在密闭容器中按n(CH3OH)∶n(CO2)＝2∶1投料，CH3OH与CO2均为反应物，二者反应按化学计量数之比进行，因此CH3OH与CO2的物质的量之比始终保持不变，不能确定反应达到平衡状态，B错误；反应前后气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度恒为定值，不能判断反应达到平衡状态，C错误；各组分的物质的量分数保持不变，反应达到平衡状态，D正确。
17．乙炔(CH≡CH)是重要的化工原料，广泛应用于焊接、燃料电池及有机合成等。
(1)乙炔­空气燃料电池是一种碱性(20%～30%的KOH溶液)燃料电池。电池放电时，负极的电极反应式为C2H2－10e－＋14OH－===2CO＋8H2O。
(2)科学家利用“组合转化技术”，将乙炔燃烧产物CO2转化成乙烯，反应式为：
6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)
下图为温度对CO2平衡转化率、催化剂催化效率的影响。下列说法正确的是①③⑤(填序号)。

①250 ℃时，催化剂的催化效率最高
②随着温度升高，乙烯的产率增大
③M点平衡常数比N点平衡常数大
④N点正反应速率一定大于M点正反应速率
⑤增大压强可提高乙烯的体积分数
(3)甲烷裂解法制取乙炔的反应方程式为2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)。
已知：
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH1＝a kJ·mol－1　①
C2H2(g)＋2.5O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)
ΔH2＝b kJ·mol－1　②
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH3＝c kJ·mol－1　③
则2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)
ΔH＝(2a－b－1.5c) kJ·mol－1
(4)哈斯特研究发现：甲烷裂解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)之间的关系如图所示。甲烷裂解可能发生的反应有：
2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)，
2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)。

①1 725 ℃时，向1 L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4，达到平衡时，测得c(C2H2)＝c(CH4)。则CH4生成C2H2的平衡转化率为62.5%；
②1 725 ℃时，反应2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)的平衡常数Kp＝1×1013Pa2(用平衡分压代替平衡浓度)；
③由图可知，甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成。为提高甲烷制乙炔的产率，除改变温度外，还可采取的措施有充入适量的乙烯。
解析：(1)乙炔­空气燃料电池放电时，负极上乙炔失电子和氢氧根离子反应生成CO和水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子。
(2)由图象可知，250 ℃时催化剂的催化效率最高，故①正确；②升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则升温平衡逆向移动，乙烯的产率减小，故②不正确；③升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则升温平衡逆向移动，所以M点化学平衡常数大于N点，故③正确；④N点的温度高，但催化剂的催化效率低，M点的催化剂的催化效率高，但温度低，所以N点正反应速率不一定大于M点正反应速率，故④不正确；⑤增大压强化学平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，所以增大压强可提高乙烯的体积分数，故⑤正确。
(3)根据盖斯定律，由①×2－②－③×可得2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)　ΔH＝(2a－b－1.5c) kJ·mol－1。
(4)①1 725 ℃时，设有n1 mol CH4转化为C2H2，根据方程式2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)可得n(C2H2)＝0.5n1 mol；设有n2 mol CH4转化为C2H4，根据方程式2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)可得n(C2H4)＝0.5n2 mol。已知1 725 ℃时，c(C2H2)＝c(CH4)，所以可得①0.5n1＝0.3－n1－n2；由图象可知p(C2H4)＝10 Pa、p(C2H2)＝102Pa，由压强之比等于物质的量之比可得②＝＝10，由①和②联立可解得n1＝ mol，n2＝ mol。所以CH4生成C2H2的转化率＝×100%＝62.5%。
②1 725 ℃时，由图象可知，p(CH4)＝102 Pa、p(C2H2)＝102 Pa、p(H2)＝105 Pa，Kp＝＝＝1×1013 Pa2。
③甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成，充入适量的乙烯，可抑制甲烷向乙烯的转化，从而提高甲烷制乙炔的转化率。
18．(2019·江西调研四)防治雾霾天气的主要措施有机动车临时交通管制、工矿企业停业限产、扬尘污染控制等。
(1)PM2.5是环保部门监测空气质量的重要指标。将某PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样，测得试样中无机离子(OH－忽略不计)的种类和平均浓度如下表：
离子种类
Na＋
NH
SO
NO
浓度(mol/L)
2.0×10－6
2.8×10－5
3.5×10－5
6.0×10－5
则试样的pH为4。
(2)雾霾的主要成分之一是来自汽车尾气中的氮氧化物，研究表明CH4可以消除汽车尾气中氮氧化物的污染。
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－889.6 kJ·mol
②N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)
ΔH＝＋67.2 kJ/mol
③2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＝－56.9 kJ/mol
写出甲烷气体催化还原N2O4气体生成稳定的单质气体、二氧化碳气体和液态水的热化学方程式：CH4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－899.9 kJ/mol。
(3)一定条件下，以CO和H2合成清洁能源CH3OH，其热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：


①该可逆反应的ΔH”“KC。压强：p1”“v(逆)(填“>”“