2020届二轮复习 化学反应速率和化学平衡 作业（全国通用） 练习

化学反应速率和化学平衡1.某温度下,对可逆反应2X(g)+Y(g)3Z(g)+W(s)　ΔH>0 的叙述正确的是 (　　)A.加入少量W,逆反应速率增大,平衡向左移动B.增大压强,正反应速率增大,逆反应速率减小C.温度、体积不变,充入He,反应速率会加快D.升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小2.当1,3-丁二烯和溴单质1∶1加成时,其反应机理及能量变化如下:图Z8-1不同反应条件下,经过相同时间测得生成物组成如下表:实验编号反应条件反应时间产物中A的物质的量分数产物中B的物质的量分数1-15 ℃t min62%38%225 ℃t min12%88%下列分析不合理的是 (　　)A.产物A、B互为同分异构体,由活性中间体生成A、B的反应互相竞争B.相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更快C.实验1测定产物组成时,体系已达平衡状态D.实验1在t min时,若升高温度至25 ℃,部分产物A会经活性中间体C转化成产物B3.在恒容密闭容器中将CO2 与含少量CO的H2混合生成甲醇,反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。图Z8-2中是按分别为①1∶4和②1∶6两种投料比时,CO2的平衡转化率随温度变化的曲线。图Z8-2下列有关说法正确的是 (　　)A.按投料比①时,CO2的平衡转化率随温度变化的曲线对应的是图中的曲线ⅠB.图中a点对应的H2的转化率等于30%C.图中b点对应的平衡常数K的值大于c点D.的数值,a点比c点小4.在体积均为1.0 L的恒容密闭容器中加入足量的相同的炭粉,再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2,在不同温度下反应CO2 (g)+C(s) 2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图Z8-3所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是              (　　)图Z8-3A.反应CO2(g)+C(s)2CO(g)　ΔH<0B.体系的总压强p总:p总(状态Ⅱ)<2p总(状态Ⅲ)C.体系中c(CO):6c(CO,状态Ⅰ)<c(CO,状态Ⅱ)D.从状态Ⅰ到状态Ⅲ的升温过程中,每一时刻,正逆反应速率:v逆>v正5.(1)碳酸钠作固硫剂并用氢还原辉钼矿的原理为MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)　ΔH。实验测得平衡时的有关变化曲线如图Z8-4所示。                  　　(a)温度与平衡时气体成分的关系　(b)正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系图Z8-4①一定温度下,在体积固定的密闭容器中进行上述反应,下列能说明反应达到了平衡状态的是　　　　(填序号)。 A.2v正(H2)=v逆(CO) B.CO体积分数保持不变C.混合气体的平均相对分子质量不再变化 D.ΔH不再变化②图Z8-4(a)中A点对应的平衡常数Kp=　　　　(已知A点总压强为0.1 MPa,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 ③综合上述分析得到,图Z8-4(b)中,其中表示逆反应的平衡常数(K逆)的曲线是　　　　(填“A”或“B”),T1对应的平衡常数为　　　　。 (2)在某密闭容器中发生反应2CO2(g)2CO(g)+O2(g),1 mol CO2在不同温度下反应,平衡时各气体的体积分数如图Z8-5所示。图Z8-5①恒温恒容条件下,能表示该可逆反应达到平衡状态的有　　　　(填字母)。 A.CO的体积分数保持不变 B.容器内混合气体的密度保持不变C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变D.单位时间内,消耗CO的浓度等于生成CO2的浓度②分析图Z8-5,若1500 ℃时反应达到平衡状态,且容器体积为1 L,则此时反应的平衡常数K=　　　　　　(计算结果保留1位小数)。 图Z8-6③向2 L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2(g),发生反应2CO2(g)2CO(g)+O2(g),测得温度为T ℃时,容器内O2的物质的量浓度随时间的变化如图Z8-6中曲线Ⅱ所示。图中曲线Ⅰ表示相对于曲线Ⅱ仅改变一种反应条件后,c(O2)随时间的变化,则改变的条件是　　　　。 (3)在体积固定为1 L的恒温密闭容器中,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),有关物质的量如下表:起始物质的量/mol平衡物质的量/molNOCON2CO2CO20.20.200a①上述反应的化学平衡常数表达式K=　　　　。 ②若达到平衡后气体的压强为开始时的0.875倍,则a=　　　　。 (4)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag-ZSW-5催化,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图Z8-7所示。①在n(NO)/n(CO)=1条件下,最佳温度应控制在　　　　左右。 ②若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为   　。 ③用平衡移动原理解释为什么加入CO后NO转化为N2的转化率增大?      　。 图Z8-76.石油产品含有多种含硫物质,如H2S、COS等。(1)一种脱硫工艺为真空K2CO3-克劳斯法。①K2CO3溶液吸收H2S的反应为K2CO3+H2SKHS+KHCO3,该反应的平衡常数的对数值为lg K=　　　　。 (已知:H2CO3的lg K1=-6.4, lg K2=-10.3;H2S的lg K1=-7,lg K2=-19)②已知下列热化学方程式:2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l)ΔH1 =-1172 kJ·mol-12H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(l)ΔH2 =-632 kJ·mol-1克劳斯法回收硫的反应为SO2气体和H2S气体反应生成S(s),则该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。同时,COS发生水解反应:COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g)　ΔH>0,结合以上两个反应,克劳斯法选择反应温度为300 ℃,温度低有利于　　　　　　　　　　　　　　　　　,但温度过低会使硫析出,降低催化剂活性,反应过慢,以及不利于　　　　。 (2)石灰石料浆作为脱硫剂可有效吸收废气中的SO2,将CO2气体通入石灰石料浆罐对CaCO3脱硫剂进行活化处理可明显提高CaCO3脱硫的效率,活化后的主要脱硫反应之一为2Ca2++2SO2+O2+3H2O2CaSO4·H2O+4H+。①废气经脱硫后,除水蒸气外,　　　　(填气体化学式)含量明显增多。 ②其他条件一定,物料比为1.2时,脱硫反应的速率受Ca2+浓度的影响。图Z8-8中a点是Ca(OH)2为脱硫剂时的脱硫效率,曲线表示CaCO3活化时间对脱硫效率的影响。图Z8-8Ⅰ.CaCO3与SO2反应的速率明显低于Ca(OH)2 与SO2反应的速率,其原因是 　。 Ⅱ.a点和b点脱硫效率接近的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。    答案及解析1.D　[解析] W是固体,加入少量W,反应速率不变,平衡不移动,A错误;增大压强,正、逆反应速率均增大,B错误; 温度、体积不变,充入He,反应物浓度不变,反应速率不变,C错误; 正反应吸热,升高温度,平衡向正反应方向移动,混合气体的质量减少,物质的量不变,因此混合气体的平均相对分子质量减小,D正确。2.C　[解析] 产物A、B互为同分异构体,由活性中间体生成A、B的反应互相竞争,A正确;由活性中间体生成A的活化能较低,故相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更快,B正确; 实验1测定产物组成时,无法判断体系是否已达平衡状态,C错误; 由图像可知,由C生成A和B的反应皆为放热反应,由表中数据可知,在较高的温度下,C转化为B有竞争优势,故实验1在t min时,若升高温度至25 ℃,部分产物A会经活性中间体C转化成产物B,D正确。3.D　[解析] 同一温度下,两种物质参加反应,增加氢气的浓度,二氧化碳的转化率增大,因此从图中可知,按投料比①时,CO2的平衡转化率随温度变化的曲线对应的是图中的曲线Ⅱ,A错误。相同条件下,二氧化碳的含量越高,二氧化碳转化率越低,所以曲线Ⅰ的投料比为1∶6,而一氧化碳与氢气的物质的量之比未知,无法计算氢气的转化率,B错误。温度升高,二氧化碳的平衡转化率降低,所以平衡逆向移动,则正反应是放热反应,所以b点对应的平衡常数K的值小于c点,C错误。假设CO为1 mol·L-1,则按为1∶4时,c(CO2)=1 mol·L-1,c(H2)=3 mol·L-1,根据图像可知,500 ℃时,CO2的平衡转化率约为45%,所以反应剩余c(CO2)=1 mol-1 mol×45%=0.55 mol·L-1,生成甲醇的浓度为0.45 mol·L-1,代入并计算==1.22;假设CO为1 mol·L-1,则按为1∶6时,c(CO2)=1 mol·L-1,c(H2)=5 mol·L-1,根据图像可知,500 ℃时,CO2的平衡转化率为60%,所以反应剩余c(CO2)=1 mol-1 mol×60%=0.4 mol·L-1,生成甲醇的浓度为0.6 mol·L-1,代入并计算==0.67;综上分析可知的数值,a点比c点小,D正确。4.B　[解析] 根据图像,升高温度c(CO2)减小,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0,A错误;状态Ⅱ和状态Ⅲ温度和体积相同,点Ⅱ处于起始加入0.2 mol CO2的曲线上,点Ⅲ处于起始加入0.1 mol CO2的曲线上,状态Ⅱ起始加入的CO2物质的量是状态Ⅲ的两倍,状态Ⅱ相当于在状态Ⅲ达平衡后将体积缩小一半,若平衡不移动,状态Ⅱ总压强等于状态Ⅲ的两倍,增大压强平衡逆向移动,p总(状态Ⅱ)<2p总(状态Ⅲ),B正确;状态Ⅰ处于起始加入0.1 mol CO2的曲线上,状态Ⅱ处于起始加入0.2 mol CO2的曲线上,根据图像,状态Ⅰ、状态Ⅱ平衡时c(CO2)相等且小于0.08 mol·L-1,状态Ⅰ平衡时c(CO)=2[0.1-c(CO2)平衡],状态Ⅱ平衡时c(CO)=2[0.2-c(CO2)平衡],若c(CO2)平衡=0.08 mol·L-1,则6c(CO,状态Ⅰ)=c(CO,状态Ⅱ),而c(CO2)平衡<0.08 mol·L-1,则6c(CO,状态Ⅰ)>c(CO,状态Ⅱ),C错误;该反应为吸热反应,从状态Ⅰ到状态Ⅲ升温过程中v正>v逆,D错误。5.(1)①BC　②4×10-4 MPa2　③B　1.0(2)①AC　②3.2×10-8　③升温(3)①　②0.1(4)①870 K(860~880 K范围都可以)②NO直接分解成N2的反应是放热反应,升高温度不利于反应进行③加入的CO与NO分解生成的O2反应,使NO分解平衡向生成N2的方向移动,因此NO的转化率升高[解析] (1)①2v正(H2)=v逆(CO)不满足反应速率之比等于化学计量数之比,反应没有达到平衡状态,A错误;CO体积分数保持不变说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,B正确;反应前后混合气体的质量变化程度大于物质的量的变化,因此混合气体的平均相对分子质量不再变化说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,C正确;对于具体的化学反应,ΔH是不变的,D错误。②图(a)中A点氢气和水蒸气的体积分数相等,均是40%,CO的体积分数是20%,这说明氢气、一氧化碳、水蒸气的物质的量之比是2∶1∶2,所以对应的平衡常数Kp==4×10-4 MPa2;③升高温度氢气的体积分数减小,说明平衡向正反应方向进行,正反应是吸热反应,所以升高温度正、反应的平衡常数增大,则逆反应的平衡常数减小,因此表示逆反应的平衡常数(K逆)的曲线是B;T1时正、逆反应的平衡常数相等,因此对应的平衡常数为1.0。(2)①CO的体积分数保持不变是平衡标志,A正确;反应前后气体质量不变,体积不变,容器内混合气体的密度始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,B错误;反应前后气体物质的量变化,气体质量不变,容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变说明反应达到平衡状态,C正确;2CO2(g)2CO(g)+O2(g),单位时间内,消耗CO的浓度等于生成CO2的浓度,均表示逆反应方向,不能说明反应达到平衡状态,D错误。②设生成的氧气为x mol,　　　　　　　　2CO2(g)2CO(g)+O2(g)起始量(mol): 1 0 0转化量(mol): 2x 2x x平衡量(mol): 1-2x 2x x平衡时,氧气的体积分数为0.2%,×100%=0.2%,x=0.002,则c(CO2)=0.996 mol·L-1,c(CO)=0.004 mol·L-1,c(O2)=0.002 mol·L-1,则K=≈3.2×10-8;③向2 L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2(g),发生反应2CO2(g)2CO(g)+O2(g),经分析,正反应为吸热反应,图中曲线Ⅰ表示相对于曲线Ⅱ仅改变一种反应条件后c(O2)随时间的变化,曲线Ⅰ达到平衡所用的时间缩短,平衡状态下氧气浓度增大,则改变的条件是升温。(3)①根据化学方程式可写出化学平衡常数表达式K=。②根据三段式:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)n(起始)/mol 0.2    0.2         0    0n(转化)/mol a   a           an(平衡)/mol 0.2-a 0.2-a    a达到平衡后气体的压强为开始时的0.875倍,0.2-a+0.2-a++a=0.875×(0.2+0.2),解得a=0.1。(4)①根据图像=1条件下,反应温度为870 K左右时NO还原为N2的转化率已经很大,继续升高温度NO还原为N2的转化率增大不明显,最佳温度控制在870 K左右。②温度超过775 K时NO分解率降低的原因可能是该反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,不利于NO转化为N2,NO的分解率降低。③加入的CO与NO分解生成的O2反应,使NO分解平衡向生成N2的方向移动,NO的转化率升高,所以加入CO后NO转化为N2的转化率增大。6.(1)①3.3　②2H2S(g)+SO2(g)3S(s)+2H2O(l)　ΔH=-362 kJ·mol-1　H2S 与 SO2反应平衡正向移动　COS水解(2)①CO2　②相同条件下,Ca(OH)2的溶解度大于CaCO3,溶液中产生的Ca2+浓度比CaCO3 产生的Ca2+浓度大　用CaCO3脱硫时会产生CO2,CaCO3+CO2+H2OCa2++2HC,Ca2+浓度增大[解析] (1)①根据平衡常数的表达式和H2CO3、H2S的电离平衡常数计算。②应用盖斯定律写出SO2气体和H2S气体反应的热化学方程式。H2S与SO2的反应为放热反应,COS的水解反应为吸热反应,温度低有利于H2S与SO2的反应平衡正向移动,温度过低不利于COS的水解。(2)①石灰石料浆吸收SO2的原理为2CaCO3+2SO2+O2+H2O2CaSO4·H2O+2CO2;将CO2通入石灰石料浆进行活化处理,脱硫的原理为CO2+CaCO3+H2OCa(HCO3)2,2Ca(HCO3)2+2SO2+O22CaSO4·H2O+4CO2+H2O;废气脱硫后,CO2含量明显增多。②Ⅰ.相同条件下,Ca(OH)2的溶解度大于CaCO3,Ca(OH)2溶液中产生Ca2+浓度比CaCO3中产生的Ca2+浓度大,Ca2+浓度越大反应速率越快。Ⅱ.用CaCO3脱硫时会产生CO2,CO2与CaCO3、H2O反应生成可溶性Ca(HCO3)2,溶液中Ca2+浓度增大,使a点和b点的脱硫效率接近。