2021年新高考化学二轮复习：专题突破练7　化学反应速率和化学平衡.docx

1、专题突破练专题突破练 7 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡 一、选择题(本题包括 10 个小题,每题 5分,共 50 分) 1.(2020 山东潍坊二模)燃煤工业锅炉烟气中含有 1%3%的 CO和 0.02%0.04%的 NO,在新型催化剂 作用下可消除 CO和 NO两种有害气体,反应机理如图所示,在反应过程中 CO可被 O2氧化。下列说 法中正确的是( ) A.温度越高越有利于有害气体消除 B.O2浓度越大催化除杂效果越好 C.催化反应的速率由氧化吸附过程决定 D.总反应方程式为 2NO+2CON2+2CO2 2.(2020 北京西城区高三一模)向某密闭容器中充入 NO2,发生反

2、应:2NO2(g)N2O4(g)。其他条件相 同时,不同温度下平衡体系中各物质的物质的量分数如下表(已知 N2O4为无色气体)。 t/ 27 35 49 70 百分含 量/% NO2 20 25 40 66 N2O4 80 75 60 34 下列说法不正确的是( ) A.27 时,该平衡体系中 NO2的转化率为 B.平衡时,NO2的消耗速率为 N2O4消耗速率的 2倍 C.室温时,将盛有 NO2的密闭玻璃球放入冰水中其颜色会变浅 D.增大 NO2起始量,可增大相同温度下该反应的化学平衡常数 3.(2019 山东济南外国语学校高三模拟)常压下羰基化法精炼镍的一步反应为 Ni(s)+4CO(g)

3、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,增大 c(CO)时平衡向正反应方向移动,反应的平衡常数不变 4.(2020 北京东城一模)科研人员提出 CeO2催化合成 DMC

4、需经历三步反应,示意图如下: 下列说法正确的是( ) A.、中均有 OH 键的断裂 B.生成 DMC 总反应的原子利用率为 100% C.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 D.DMC与过量 NaOH溶液反应生成 C -和甲醇 5.(2020 河南中原名校第四次质量考评)某同学在实验室中进行如下两组实验:T1 K时,将 2 mL 0.02 mol L-1的酸性 KMnO4溶液与 2 mL 0.2 mol L-1草酸溶液混合,观察到溶液完全褪色所需要的时间是 4 s;T2 K时,将 2 mL 0.03 mol L-1的酸性 KMnO4溶液与 2 mL 0.2 mol L-1草酸溶液混合,观察到

5、溶液 完全褪色所需要的时间是 5 s。下列说法正确的是( ) A.实验反应速率较快 B.实验反应速率较快 C.无法比较二者反应速率的快慢 D.T2 K定高于 T1 K 6.(2020 山东枣庄二调)在一定温度下,向 2 L恒容密闭容器中充入 1 mol A,发生反应 2A(g) B(g)+C(g)。反应过程中 c(C)随时间变化的曲线如图所示,下列说法不正确的是( ) A.反应在 050 s的平均速率 v(C)=1.6 10-3 mol L-1 s-1 B.该温度下,反应的平衡常数 K=0.025 C.保持其他条件不变,升高温度,平衡时 c(B)=0.09 mol L-1,则该反应的 H0、H

6、0 B.体系的总压强 p总:p总(点)2p总(点) C.体系中 c(CO):c(CO,点)v逆(点) 9.(2020 江西名师联盟一模)在两个体积均为 1 L的恒容密闭容器中以不同的氢碳比 充入 H2和 CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) H。CO2的平衡转化率 (CO2) 与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( ) A.该反应不可能自发进行 B.氢碳比 X”“=”或“”)50%。 12.(2020 海南高三三模)(12分)氮及其化合物与工农业生产及人们的日常生活密切相关。回答下列问 题: (1)利用某废铜下脚料(主要成分是 Cu)可制备

7、硫酸铜晶体(蓝矾),制备方法如图所示: 蓝矾的化学式为 。 废铜与浓硝酸、稀硫酸反应的化学方程式为 。 (2)工业上制备尿素的反应是 CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) H”或“”或“”)v(逆);上述反应达到平衡后,继续通入一定量的 NO2,则 NO2的平衡转化率将 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),NO2的平衡浓度将 。 参考答案 专题突破练 7 化学反应速率和化学平衡 1.C 解析 在一定温度下,催化剂的活性能达到最大限度,有利于有害气体的消除,若温度 过高,会使催化剂失去活性,不利于有害气体的消除,故 A错误;O2浓度稍微增大,可以利 于反应正向进行

8、,但是 O2浓度太大会把一氧化碳氧化,则不利于有害气体的消除,故 B错 误;催化反应的速率由慢反应决定,即由氧化吸附过程决定,故 C 正确;根据两步反应, 2NO+O22NO2,2NO2+4CON2+4CO2,可得总反应为 2NO+O2+4CO N2+4CO2,故 D错误。 2.D 解析 由表格数据可知,27 反应达到平衡时,二氧化氮和四氧化二氮的物质的量之 比为 14,则若四氧化二氮为 4 mol,由方程式可知,反应消耗二氧化氮为 8 mol,起始二氧 化氮为(8+1) mol=9 mol,则二氧化氮的转化率为 ,故 A正确;平衡时,正逆反应速率相等, 由方程式可知,NO2的消耗速率为 N2

9、O4消耗速率的 2 倍,故 B正确;二氧化氮转化为四氧 化二氮的反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,二氧化氮浓度减小,气体颜 色变浅,故 C 正确;化学平衡常数是温度的函数,温度不变,化学平衡常数不变,故 D错误。 3.A 解析 各物质反应的速率之比等于相应的计量数之比,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 Ni(CO)4分解反应的平衡常数较大,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。 4.D 解析 根据示意图可

10、知反应中没有 OH键的断裂,A错误;中有水分子生成,生 成 DMC 总反应的原子利用率小于 100%,B错误;催化剂不影响化学反应平衡,不能提高 反应物的平衡转化率,C 错误;DMC 的结构中有酯基,能与过量 NaOH 溶液发生水解反应 生成 C -和甲醇,D正确。 5.B 解析 用 KMnO4溶液变化表示的反应速率 v1(KMnO4)= - =0.002 5 mol L- 1 s-1,v2(KMnO4)= - =0.003 mol L-1 s-1,则实验反应速率快,选项 B 正确;选项 A、 C 错误;由于实验中 c(KMnO4)较实验中 c(KMnO4)大,故 T2 K不一定高于 T1 K

11、,选项 D错误。 6.B 解析 反应在 050 s 的平均速率 v(C)= - =1.6 10-3 mol L-1 s-1,A正确;该温度 下,平衡时,c(C)=0.10 mol L-1,则 c(B)=0.10 mol L-1,c(A)=0.50 mol L-1-0.20 mol L-1=0.30 mol L-1,反应的平衡常数 K= 0.11,B不正确;升高温度,平衡时 c(B)=0.09 mol L- 10.10 mol L-1,则平衡逆向移动,该反应的 H0,由图可知温度越高,平衡时 c(CO2)越小, 则升高温度时平衡正向移动,则题给反应的 H0,故 A错误;分别加入 0.1 mol

12、CO2和 0.2 mol CO2,点所在曲线为加入 0.1 mol CO2,点所在曲线为加入 0.2 mol CO2,将点所 在曲线代表的反应看作两个 1.0 L恒容容器分别加入了 0.1 mol CO2,平衡后将两容器压 缩为一个容器,若平衡不移动,体系的总压强为 p总(点)=2p总(点),但加压 CO2(g)+C(s) 2CO(g)平衡逆向移动,体系压强减小,c(CO2)增大,为使 c(CO2)相同,则加热使平衡正向 移动,则体系的总压强又增大,由于前面压强减小和后面压强增大的程度未知,因此无法 判断 p总(点)和 2p总(点)的相对大小,故 B 错误;点、点的温度相同,点看作先 加入 0

13、.1 mol CO2,与点平衡时 CO的浓度相同,再加入 0.1 mol CO2,若平衡不移动,点 CO的浓度等于点的 2倍,但再充入 CO2,相当于增大压强,平衡左移,消耗 CO,则 c(CO, 点)2c(CO,点),故 C 正确;点、点的温度不同,温度越高,反应速率越快,则逆反应 速率为 v逆(点)v逆(点),故 D错误。 9.C 解析 由图可知,随温度升高 CO2的平衡转化率减小,说明升高温度,平衡逆向移动, 则正反应为放热反应,故 H0,反应的熵变 S2.0,故 B错 误;由图可知,P 点平衡时二氧化碳转化率为 0.5,氢碳比的值为 2,起始时氢气为 1 mol L-1、 二氧化碳为

14、0.5 mol L-1,则二氧化碳的浓度变化量为 0.25 mol L-1,则: 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) 起始/(mol L-1) 0.5 1 0 0 转化/(mol L-1) 0.25 0.75 0.125 0.5 平衡/(mol L-1) 0.25 0.25 0.125 0.5 则 P 点对应温度的平衡常数 K= =512,故 C 正确。 10.AD 解析 根据图示可知 t=400 s 时,CH3OCH3的分压 p(CH3OCH3)=35.0 kPa,容器内 初始压强为 41.6 kPa,初始投料只有 CH3OCH3,恒容密闭容器中压强比等于物质的量之

15、比,所以此时 CH3OCH3的转化率为 - =0.16,故 A 正确;该温度下,要缩短达到 平衡所需的时间,除使用催化剂外,还可以增大反应物的压强或增大反应物的浓度,故 B 错误;达到平衡时,测得体系的总压强 p总=121.6 kPa,设起始时甲醚物质的量为 1 mol,达到 平衡时反应消耗甲醚物质的量为 x mol,列三段式有: CH3OCH3(g)CO(g)+H2(g)+CH4(g) 起始/mol 1 0 0 0 转化/mol x x x x 平衡/mol 1-x x x x 压强之比等于气体物质的量之比,所以有 - ,解得 x0.96,气体总物质的 量为 1 mol+2 0.96 mol

16、=2.92 mol,所以 Kp= - 38 000,故 C 错误;反应速率满足 v(CH3OCH3)=k p(CH3OCH3),k= ,将点(10.0,4.4)代入可得 k=4.4 10-4 s-1,则 400 s 时 v(CH3OCH3)=4.4 10-4 s-1 35 kPa=1.54 10-2 kPa s-1,故 D正确。 11.答案 .(1)bc (2)d .(1)m3m2m1 (2)ce (3)4.8 10-3 m2m1; (2)若投料比 m=1,一定温度下发生反应 2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g),a.反 应体系中各物质均为气体,保持压强为 5 MPa

17、,随反应正向进行,容器体积减小,密度增大, 密度不变可说明该反应达到平衡;b.平均相对分子质量等于气体总质量与气体总物质的 量的比值,随反应正向进行,气体总质量不变,总物质的量减小,平均相对分子质量增大,当 平均相对分子质量不再变化时,可说明反应达到平衡;c.CO2的体积分数即物质的量分数, 反应前 CO2的体积分数为 50%,根据极值法可以求出当氢气完全消耗之后,二氧化碳的 体积分数仍为 50%,故反应中 CO2的体积分数始终保持为 50%不变,故不能据此判断该 反应是否达到平衡;d.容器内 反应前为 11,而反应过程中不是按 11 反应,当容 器内 不再变化时,说明该反应达到平衡;e.断裂

18、 HH键和生成水分子表示正反应, 故断裂 3NA个 HH键的同时生成 1.5NA个水分子不能说明正反应速率等于逆反应速 率。 (3)若 m3=3,则 A点温度下,CO2的平衡转化率为 50%,根据“三段式”分析如下: 2CO2(g) +6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) 起始/mol 1 3 0 0 转化/mol 1 50% 1.5 0.25 0.75 平衡/mol 0.5 1.5 0.25 0.75 平衡时气体的总物质的量=(0.5+1.5+0.25+0.75) mol=3 mol,则 CO2、H2、C2H5OH、 H2O的物质的量分数分别为 、 、 、 ,该反 应的平衡常数 K

19、p= 总 总 总 总 =4.8 10 -3;现为刚性密闭容器,题给正 反应是气体的物质的量减小的反应,相当于在原平衡的基础上减压,平衡向气体分子数增 大的方向移动,即向逆反应方向移动,则 CO2的转化率小于 50%。 12.答案 (1)CuSO4 5H2O 3Cu+2HNO3(浓)+3H2SO43CuSO4+2NO+4H2O (2)CO(NH2)2或 H2O 0.008 80% 向逆反应方向移动 不移动 (3)6Fe2+2N - +8H+6Fe3+N2+4H2O 解析 (1)蓝矾是硫酸铜的结晶水合物,其化学式为 CuSO4 5H2O; 由流程图可知,Cu 与浓硝酸、稀硫酸反应生成 CuSO4,

20、没有生成 Cu(NO3)2,说明硝 酸中的 N - 完全转化为 NO,则化学方程式为 3Cu+2HNO3(浓)+3H2SO4 3CuSO4+2NO+4H2O。 (2)曲线甲的特点是逐渐升高,则代表生成物,而化学方程式中两种生成物的化学 计量数相等,故甲为 CO(NH2)2或 H2O。由图像中曲线的变化特点可知曲线丙为 CO2,则 v(NH3)=2v(CO2)= - =0.008 mol L-1 s-1。 根据“三段式”进行分析: CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) 起始/mol 1 2 0 0 转化/mol 0.8 1.6 0.8 0.8 平衡/mol 0.2 0

21、.4 0.8 0.8 则 NH3的平衡转化率为 100%=80%; 由化学方程式 CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) H0可知,该反应为放 热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动;生成物 CO(NH2)2为液体,及时从容器中分离出 尿素,不会导致平衡的移动。 (3)阳极为 Fe,失电子生成 Fe2+,该离子具有还原性,在酸性条件下能够将 N - 还原为 无害的 N2,该反应的离子方程式为 6Fe2+2N - +8H+6Fe3+N2+4H2O。 13.答案 (1)-127.5 kJ mol-1 催化剂(或提高催化剂的选择性) (2)0.12 mol L-1 min-

22、1 不能确定 (或 22.22%) 减小 该反应正 反应为放热反应,当温度升高时平衡逆向移动,平衡常数(Kp或 ln Kp)减小 解析 (1)根据题意可得:CH3OH(l)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-726.5 kJ mol-1 ;H2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-285.5 kJ mol-1;CO(g)+ O2(g) CO2(g) H=-283 kJ mol-1。根据盖斯定律+ 2-得 CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) H=-283 kJ mol-1- 285.5 kJ mol-1 2+726.5 kJ mol-1=-127.5 kJ mol-1;

23、选择合适的催化剂可以提高合成甲醇反 应的选择性,所以关键因素是催化剂。 (2)v(H2)= - =0.12 mol L -1 min-1;10 min 往后到 M 点时氢气浓度逐渐减小, 平衡正向移动,改变的条件可能是加入 CO(g)或分离出甲醇或降低温度。若加入 CO(g) 反应速率加快;若分离出甲醇或降低温度,反应速率减慢,所以不能确定 M 点和 N点的逆 反应速率的大小;根据图示 10 min时容器内 CO的物质的量是 0.4 mol、氢气的物质 的量是 0.8 mol、甲醇的物质的量是 0.6 mol,CO 的体积分数为 100%22.22%;相同条件下,若起始投料加倍,相当于加压,平

24、衡正向移动,所以 CO的体积分数将减小;Kp= ;该反应正反应为放热反应,当温度 升高平衡逆向移动,平衡常数(Kp或 ln Kp)减小。 14.答案 (1)NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2 (2) 增大 增大 解析 (1)Na2CO3溶液和 NO、NO2反应生成 NaNO2,根据元素守恒可得该反应的化学方 程式为 NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2。 (2)升高温度体系颜色加深,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,Hv(逆),则下降相同温度时 lg k逆减小更快,则表示 lg k正随 变化 关系的是斜线,表示 lg k逆随 变化关系的是斜线。 (3)化学平衡常数 K= 逆 正 正 逆 逆 正 正 逆 - - =10;NO 2、N2O4 浓度均为 0.2 mol L-1,则此时浓度商 Q= =5v(逆);上述反应达到 平衡后,继续通入一定量的 NO2,等效于达到平衡后加压,平衡正移;根据勒夏特列原理,达 到平衡时浓度比起始时大。