高考化学二轮专题复习 专题跟踪检测14 化学平衡（含解析）

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A．增大反应物浓度，能增大活化分子百分数，所以反应速率增大
B．使用合适的催化剂，能增大活化分子百分数，所以反应速率增大
C．对于任何反应，增大压强都可加快反应速率
D．升高温度，只能增大吸热反应的反应速率
解析：选B 增大反应物的浓度会增大单位体积的活化分子数，但活化分子的百分数不变，A错误；使用正催化剂，可降低反应的活化能，增大了活化分子百分数，所以反应速率增大，B正确；对于化学反应中全部是液态物质参与的反应，增大压强对反应速率无影响，C错误；升高温度，正逆反应的速率都增大，D错误。
2．图Ⅰ是NO2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g)反应过程中能量变化的示意图。一定条件下，在固定容积的密闭容器中该反应达到平衡状态，当改变其中一个条件x，y随x的变化关系曲线如图Ⅱ所示。
下列有关说法正确的是( )
A．一定条件下，向密闭容器中加入1 ml NO2(g)与1 ml CO(g)，充分反应放出234 kJ热量
B．若x表示温度，则y表示的可能是CO2的物质的量浓度
C．若x表示CO的起始浓度，则y表示的可能是NO2的转化率
D．若x表示反应时间，则y表示的可能是混合气体的密度
解析：选B 由题图Ⅰ中数据可知，反应NO2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g) ΔH＝134 kJ·ml－1－368 kJ·ml－1＝－234 kJ·ml－1，该反应是可逆反应，1 ml NO2(g)与1 ml CO(g)不能完全反应，故反应放出的热量小于234 kJ，A错误；若x表示温度，升高温度，平衡逆向移动，CO2的物质的量浓度逐渐减小，B正确；若x表示CO的起始浓度，增大c(CO)，平衡正向移动，NO2的转化率增大，C错误；若x表示反应时间，由于混合气体总质量不变，且密闭容器容积固定，则混合气体的密度始终不变，D错误。
3．将H2和CO2按物质的量之比为2∶1通入一密闭容器中，在一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)eq \(,\s\up7(催化剂))CH2===CH2(g)＋4H2O(g)。温度对CO2的平衡转化率和催化剂的催化效率的影响如图所示。下列说法不正确的是( )
A．M点H2的体积分数为11.1%
B．生成乙烯的速率：v(M)>v(N)
C．250 ℃左右催化剂的催化效率最高
D．温度越高，CO2的体积分数越高
解析：选A M点CO2的平衡转化率为50%，设通入的CO2为a ml，则通入的H2为2a ml，反应的CO2为0.5a ml，反应的H2为1.5a ml，生成乙烯0.25a ml，生成H2O a ml，故M点H2的体积分数为eq \f(2a－1.5a,2a－1.5a＋a－0.5a＋0.25a＋a)×100%≈22.2%，A项错误；M点的温度比N点高，且M点对应温度下催化剂的催化效率最高，故生成乙烯的速率：v(M)>v(N)，B项正确；由题给图像可知250 ℃左右催化剂的催化效率最高，C项正确；由题给图像可知，随着温度升高CO2的平衡转化率降低，即升高温度可使平衡逆向移动，则温度越高，CO2的体积分数越高，D项正确。
4．常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。
第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；
第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。
下列判断不正确的是( )
A．该反应达到平衡时，v分解[Ni(CO)4]＝4v消耗(CO)
B．第一阶段应选择稍高于42.2 ℃的反应温度
C．第二阶段，230 ℃时Ni(CO)4分解率较高
D．其他条件不变，增加c(CO)，平衡向正向移动，但反应的平衡常数不变
解析：选A 反应的速率之比和化学计量数成正比，该反应达到平衡时，应满足4v分解[Ni(CO)4]＝v消耗(CO)，A错误；第一阶段应选择稍高于42.2 ℃的反应温度，有利于Ni(CO)4的生成，B正确；230 ℃时反应达到平衡状态，Ni(CO)4分解率较高，C正确；平衡常数是温度的函数，温度不变，平衡常数不变，D正确。
5.在恒温密闭容器中发生反应：
CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0，反应达到平衡后，t1时缩小容器体积，x随时间(t)变化的关系如图所示。x不可能是( )
A．v逆(逆反应速率) B．ρ(容器内气体密度)
C．m(容器内CaO质量) D．Qc(浓度商)
解析：选C t1时缩小容器体积，压强增大，v逆瞬时增大，增大压强，平衡逆向移动，故v逆逐渐减小，A项不符合题意；容器内只有CO2一种气体，缩小容器体积，气体密度瞬时增大，随着平衡逆向移动，CO2的质量逐渐减小，容器内气体密度也逐渐减小，B项不符合题意；缩小容器体积，容器内CaO的质量瞬时不变，随着平衡逆向移动，CaO的质量逐渐减小，C项符合题意；浓度商Qc＝c(CO2)，缩小容器体积，CO2的浓度瞬时增大，随着平衡逆向移动，CO2的浓度逐渐减小，则浓度商Qc也先瞬时增大，后逐渐减小，D项不符合题意。
6．[双选]环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．T1B．a点的正反应速率小于b点的逆反应速率
C．a点的反应速率小于c点的反应速率
D．反应开始至b点时，双环戊二烯平均速率约为0.45 ml·L－1·h－1
解析：选AD 由“先拐先平数值大”知，同一时间时曲线斜率越大化学反应速率越快，则温度越高，根据图知T2曲线斜率大，则T1＜T2，故A正确；正反应速率a＞b，b点反应正向移动，则b点：v(正)＞v(逆)，所以a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，故B错误；曲线上斜率越大，其反应速率越快，斜率：a＞c，则反应速率a＞c，故C错误；可逆反应，
开始/(ml·L－1) 1.5 0
反应/(ml·L－1) 0.9 0.45
b点/(ml·L－1) 0.6 0.45
则反应开始至b点时，双环戊二烯平均速率v＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(0.45 ml·L－1,1 h)＝0.45 ml·L－1·h－1，故D正确。
7．[双选]氨基甲酸铵发生分解的化学方程式为NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。利用如图装置测定不同温度下该反应以分压表示的化学平衡常数Kp，实验步骤如下：Ⅰ.关闭K3，打开K1和K2，开启真空泵抽气至测压仪数值稳定后关闭K1；Ⅱ.关闭K2，缓慢开启K3至U形管两边液面相平并保持不变，读取压强数值。记录25 ℃、30 ℃下压强分别为12.0 kPa、17.1 kPa。下列说法错误的是( )
A．氨基甲酸铵分解反应的ΔH>0
B．该反应25 ℃时的化学平衡常数Kp＝2.56×1011
C．步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1，Kp测量值偏小
D．步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高，Kp测量值偏小
解析：选CD 温度升高，压强增大，说明升温则平衡正向移动， 故ΔH>0，A说法正确；Kp＝p(CO2)·p2(NH3)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(12.0×103×\f(2,3)))2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(12.0×103×\f(1,3)))＝2.56×1011，B说法正确；步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1，U形管左侧会有残留的空气，导致Kp测量值偏大，C说法错误；步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高，说明左侧气压小于右侧，导致Kp测量值偏大，D说法错误。
8.(1)臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g) ΔH<0，反应在恒容密闭容器中进行，NO2的百分含量随压强(p)、x的变化如图所示。
则p1________p2(填“>”“<”或“＝”)，x表示的物理量除时间外，还可能是______________。
(2)某密闭容器中存在反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0，起始时容器中只有a ml·L－1 CO和b ml·L－1 H2，平衡时测得混合气体中CH3OH的物质的量分数[φ(CH3OH)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
①温度T1和T2时对应的平衡常数分别为K1、K2，则K1________(填“>”“<”或“＝”)K2；若恒温(T1)恒容条件下，起始时a＝1、b＝2，测得平衡时混合气体的压强为p1，则T1时该反应的压强平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，用含p1的代数式表示)。
②若恒温恒容条件下，起始时充入1 ml CO和2 ml H2，达平衡后，CO的转化率为α1，此时，若再充入1 ml CO和2 ml H2，再次达平衡后，CO的转化率为α2，则α1________(填“>”“<”或“＝”)α2。
解析：(2) ①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
n(始)/ml 1 2 0
Δn/ml x 2x x
n(平)/ml 1－x 2－2x x
eq \f(x,1－x＋2－2x＋x)×100%＝40%
解得：x＝eq \f(2,3)，
Kp＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\a\vs4\al(\f(2,3)),\f(5,3))p1)),\f(\a\vs4\al(\f(1,3)),\f(5,3))p1×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\a\vs4\al(\f(2,3)),\f(5,3))p1))2)＝eq \f(25,2p\\al(2,1))。
②再充入1 ml CO、2 ml H2，平衡时压强增大，平衡向右移动，所以α1<α2。
答案：(1)> O3的物质的量或浓度或质量
(2)①> eq \f(25,2p\\al(2,1)) ②<
9．乙烯的分子式为C2H4，是一种重要的化工原料和清洁能源，研究乙烯的制备和综合利用具有重要意义。
乙烯可用于制备乙醇：C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)。向某恒容密闭容器中充入a ml C2H4(g)和a ml H2O(g)，测得C2H4(g)的平衡转化率与温度的关系如图所示。
(1)该反应为__________(填“吸”或“放”)热反应，理由为________________________________________________________________________。
(2)A点时容器中气体的总物质的量为___________。已知分压＝总压×气体物质的量分数，用气体分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数(Kp)，测得300 ℃时，反应达到平衡时该容器内的压强为b MPa，则A点对应温度下的Kp＝________ MPa－1(用含b的分数表示)。
(3)已知：C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)的反应速率表达式为v正＝k正c(C2H4)·c(H2O)，v逆＝k逆c(C2H5OH)，其中，k正、k逆为速率常数，只与温度有关。则在温度从250 ℃升高到340 ℃的过程中，下列推断合理的是________(填字母)。
A．k正增大，k逆减小
B．k正减小，k逆增大
C．k正增大的倍数大于k逆
D．k正增大的倍数小于k逆
(4)若保持其他条件不变，将容器改为恒压密闭容器，则300 ℃时，C2H4(g)的平衡转化率________(填“>”“<”或“＝”)10%。
解析：(1)由图可知，温度越高，乙烯的平衡转化率越低，说明正反应是放热反应。
(2)由图可知，A点时乙烯的平衡转化率为10%，则平衡时C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)的物质的量分别为0.9a ml、0.9a ml、0.1a ml，总的物质的量为1.9a ml。平衡时A点对应容器的总压强为b MPa，故C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)的分压分别为eq \f(0.9b,1.9) MPa、eq \f(0.9b,1.9) MPa、eq \f(0.1b,1.9) MPa，
则Kp＝eq \f(\f(0.1b,1.9) MPa,\f(0.9b,1.9) MPa×\f(0.9b,1.9) MPa)＝eq \f(19,81b) MPa－1。
(3)平衡时，正、逆反应速率相等，即K＝eq \f(cC2H5OH,cC2H4·cH2O)＝eq \f(k正,k逆)。升高温度，正、逆反应速率都增大，即k正和k逆均增大，但由于正反应是放热反应，K减小，故k正增大的倍数小于k逆。
(4)正反应为气体物质的量减小的反应，平衡时，与恒容容器相比，恒压密闭容器压强更大，反应正向进行程度更大，C2H4(g)的平衡转化率更高。
答案：(1)放 温度越高，乙烯的平衡转化率越低
(2)1.9a ml eq \f(19,81b) (3)D (4)>
10．以NOx为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。
Ⅰ.N2O是一种强温室气体，且易形成颗粒性污染物，研究N2O的分解对环境保护有重要意义。
(1)碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程为：
第一步I2(g)2I(g)(快反应)
第二步I(g)＋N2O(g)→N2(g)＋IO(g)(慢反应)
第三步IO(g)＋N2O(g)→N2(g)＋O2(g)＋I2(g)(快反应)
实验表明，含碘时N2O分解速率方程v＝k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。下列表述正确的是________。
A．N2O分解反应中：k值与是否含碘蒸气有关
B．第三步对总反应速率起决定作用
C．第二步活化能比第三步小
D．IO为反应的催化剂
Ⅱ.汽车尾气中含有较多的氮氧化物和不完全燃烧的CO，汽车三元催化器可以实现降低氮氧化物的排放量。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在催化剂的作用下转化成两种无污染的气体。如，
反应ⅰ：2CO＋2NON2＋2CO2 ΔH1；
反应ⅱ：4CO＋2NO2N2＋4CO2 ΔH2<0。
(2)针对反应ⅰ：
①已知：反应N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH3＝＋180.0 kJ·ml－1，若CO的燃烧热为－283.5 kJ·ml－1则反应ⅰ的ΔH1＝________ kJ·ml－1。
②若在恒容的密闭容器中，充入2 ml CO和1 ml NO，发生反应ⅰ，下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是________。
A．CO和NO的物质的量之比不变
B．混合气体的密度保持不变
C．混合气体的压强保持不变
D．2v正(N2)＝v逆(CO)
(3)在2 L密闭容器中充入2 ml CO和1 ml NO2，发生上述反应ⅱ。
①若在某温度下，该反应达平衡时CO的转化率为40%，则该反应的平衡常数为________。
②图1为平衡时CO2的体积分数与温度、压强的关系。则温度：T1________T2(填“<”或“>”)；若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的________点。
(4)某研究小组探究催化剂对CO、NO2转化的影响。将NO2和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO2含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO2的转化率)，结果如图2所示。若高于450 ℃，图2中曲线中脱氮率随温度升高而降低的主要原因是______________________________；a点_________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，说明理由_________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由含碘时N2O分解速率方程v＝k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)，所以N2O分解反应中：k值与是否含碘蒸气有关，A正确；第二步是慢反应，则第二步对总反应速率起决定作用，B错误；第二步是慢反应，则第二步活化能比第三步大，C错误；IO为反应的中间产物，不是催化剂，D错误。(2)①CO的燃烧热为－283.5 kJ·ml－l，则2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－567 kJ·ml－l，又因为N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH3＝＋180.0 kJ·ml－1，则两式相减即得到反应ⅰ的ΔH1＝－747.0 kJ·ml－1。②起始时CO和NO的物质的量之比不满足化学计量数之比，所以CO和NO的物质的量不变能说明反应达到平衡状态，A不选；密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，B选；正反应体积减小，则混合气体的压强保持不变能说明反应达到平衡状态，C不选；2v正(N2)＝v逆(CO)说明正逆反应速率相等，D不选。
(3)① 4CO＋2NO2N2＋4CO2
起始浓度/(ml·L－1) 1 0.5 0 0
转化浓度/(ml·L－1)0.4 0.2 0.1 0.4
平衡浓度/(ml·L－1)0.6 0.3 0.1 0.4
则该反应的平衡常数为eq \f(0.1×0.44,0.64×0.32)≈0.22。②正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向进行，CO2体积分数减小，所以T1＜T2；若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，由于正反应是体积减小的放热的可逆反应，则平衡向逆反应方向进行，所以重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的E点。(4)由于温度太高，催化剂的活性降低，反应放热，平衡向逆反应方向移动，所以曲线中脱氮率随温度升高而降低；因为该反应为放热反应，根据线Ⅱ可知，a点对应温度的平衡脱氮率应该更高，所以a点不是对应温度下的平衡脱氮率。
答案：(1)A (2)①－747.0 ②B
(3)①0.22 ②< E
(4)温度太高，催化剂的活性降低，反应放热，平衡向逆反应方向移动 不是 因为该反应为放热反应，根据线Ⅱ可知，a点对应温度的平衡脱氮率应该更高