2022高考化学一轮复习训练：专题突破（七） 化学反应速率和化学平衡图像的分析

这是一份2022高考化学一轮复习训练：专题突破（七） 化学反应速率和化学平衡图像的分析，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。


章末综合检测(七)　化学反应速率和化学平衡
一、选择题：本题包括10小题，每小题只有一个选项最符合题意。
1．(2020·北京西城区期末)硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O。下列各组实验中最先出现浑浊现象的是(　　)
实验
温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
V/(mL)
c/(mol·L－1)
V/(mL)
c/(mol·L－1)
A
25
5
0.1
10
0.1
B
25
5
0.2
5
0.2
C
35
5
0.1
10
0.1
D
35
5
0.2
5
0.2
D　[反应体系的温度越高，c(Na2S2O3)越大，反应速率越快，越先出现浑浊，故D先出现浑浊。]
2．(2021·湖南张家界检测)在一定体积的密闭容器中，进行化学反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表：
t/ ℃
700
800
830
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
根据以上信息推断以下说法正确的是(　　)
A．升高温度，该反应向逆反应方向移动
B．此反应只有达到平衡时，密闭容器中的压强才不会变化
C．该反应在1 000 ℃时的反应速率一定比700 ℃时大
D．该反应的反应物的转化率越大，化学平衡常数越大
C　[升高温度，平衡常数K增大，说明升高温度，平衡正向移动，A项错误；该反应前后气体总分子数不变，恒容条件下，气体的压强始终不变，B项错误；升高温度，活化分子百分数增大，反应速率加快，故在1 000 ℃时的反应速率一定比700 ℃时大，C项正确；若温度不变，增大CO2的浓度，H2的转化率增大，但平衡常数不变，D项错误。]
3．(2021·天津部分区联考)某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：2A(g)＋B(g)C(s)＋3D(g)，反应2 min后达到平衡，测得生成1.6 mol C，下列说法不正确的是(　　)
A．前2 min D的平均反应速率为1.2 mol/(L·min)
B．此时B的平衡转化率为40%
C．增大该体系的压强，平衡不移动
D．该温度下平衡常数K＝432
B　[反应2 min达到平衡，生成1.6 mol C同时应生成4.8 mol D，则有v(D)＝＝1.2 mol/(L·min)，A项正确；生成1.6 mol C，必然消耗1.6 mol B，则B的平衡转化率为×100%＝80%，B项错误；该反应前后气体总分子数不变，增大体系的压强，平衡不移动，C项正确；2 min达到平衡时，A、B和D的物质的量浓度(mol/L)分别为0.4、0.2和2.4，则该温度下平衡常数K＝＝432，D项正确。 ]
4．(2021·重庆南川中学检测)已知反应：2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0，N2O4的体积分数随温度的变化平衡曲线如图所示。下列相关描述正确的是(　　)

A．平衡常数值：Kb B．T1温度下，若由a点达到平衡，可以采取减小压强的方法
C．T2温度下，d点反应速率：v(正) D．从b点变为c点，只要增加N2O4的物质的量即可
B　[ΔH＜0，温度越高K值越小，c点温度高于b点，则有平衡常数值：Kb>Kc，A项错误；T1温度下，a点N2O4体积分数大于平衡值，若由a点达到平衡，应减小压强，使平衡逆向移动，B项正确；T2温度下，d点处于平衡曲线下方，N2O4体积分数小于平衡值，此时反应正向进行，则有v(正)>v(逆)，C项错误；从b点变为c点，体系的温度升高，只要增加N2O4的物质的量不能达到要求，D项错误。]
5．(2020·天津滨海七校联考)可逆反应：mA(s)＋nB(g) eC(g)＋fD(g)，反应过程中，其他条件不变时，C的百分含量(C%)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示。下列叙述中正确的是(　　)

A．达平衡后，升高温度，则平衡常数K减小
B．达到平衡后，加入催化剂，C%增大
C．化学方程式中：n>e＋f
D．达到平衡后，增加A的量，B的转化率增大
A　[根据“先拐先平，速率大”的规律，温度为T2时先达到平衡，则温度：T1P1；压强为P2时C%小于压强为P1时C%，说明压强增大，平衡逆向移动，则有n 6．(2020·山东淄博二模)Bums和Dainton研究发现Cl2与CO合成COCl2的反应机理如下：①Cl2(g)2Cl·(g)快；　②CO(g)＋Cl·(g)COCl·(g)　快；　③COCl·(g)＋Cl2(g)COCl2(g)＋Cl·(g)　(慢)　其中反应②存在v正＝k正c(CO)c(Cl·)、v逆＝k逆c(COCl·)。下列说法正确的是(　　)
A．反应①的活化能大于反应③的活化能
B．反应②的平衡常数K＝
C．要提高合成COCl2的速率，关键是提高反应②的速率
D．选择合适的催化剂能加快该反应的速率，并提高COCl2的平衡产率
B　[①是快反应，③是慢反应，则反应①的活化能小于反应③的活化能，A项错误；反应②存在v正＝k正c(CO)c(Cl·)、v逆＝k逆c(COCl·)，达到平衡时v正＝v逆，则有k正c(CO)c(Cl·)＝k逆c(COCl·)，反应②的平衡常数为K＝＝，B项正确；整个过程中反应速率由慢反应决定，反应③是慢反应，故提高合成COCl2的速率，关键是提高反应③的速率，C项错误；催化剂只能改变反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高COCl2的平衡产率，D项错误。]
7．(2021·河南郑州一中检测)已知反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 025 kJ·mol－1。若起始时两种反应物的物质的量相同，则下列关于该反应的示意图不正确的是(　　)


C　[温度一定时，增大压强，平衡逆向移动，混合气体的平均相对分子质量增大；压强一定时，降低温度，平衡正向移动，气体总物质的量增大，气体的平均相对分子质量减小，与图像不符合，C项错误。]
8．(2021·山西大学附中检测)在100 ℃时，将0.5 mol N2O4通入体积为5 L的真空密闭容器中，立即出现红棕色，反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 mol/L。在60 s时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6 倍。下列说法正确的是(　　)
A．前2 s以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol/(L·s)
B．在平衡时体系内N2O4的物质的量为0.25 mol
C. 在2s时体系内的压强为开始时的1.1倍
D．平衡时，N2O4的转化率为40%
C　[N2O4通入密闭容器中存在平衡：N2O4(g)2NO2(g)，反应进行到2s时，NO2的浓度为0.02 mol/L，则有v(NO2)＝＝0.01 mol/(L·s)，v(N2O4)＝v(NO2)＝×0.01 mol/(L·s)＝0.005 mol/(L·s)，A项错误。平衡时压强为开始时的1.6 倍，根据气体的压强之比等于其物质的量之比，则平衡时气体总物质的量为0.5 mol×1.6＝0.8 mol，结合化学方程式可知，平衡时体系内N2O4的物质的量为0.20 mol，B项错误。反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 mol/L，则有n(NO2)＝0.02 mol/L×5 L＝0.1 mol，此时气体总物质的量为0.55 mol，则气体总物质的量为起始时的1.1倍，故2 s时体系内的压强为开始时的1.1倍，C项正确。平衡时，体系内N2O4的物质的量为0.20 mol，则N2O4的转化率为×100%＝60%，D项错误。]
9．(2021·山东实验中学检测)将不同物质的量的M(g)和N(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)，得到如下两组数据：
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
N
M
Q
M
1
650
2
4
1.6
2.4
5
2
900
1
2
0.4
1.6
3
下列说法正确的是(　　)
A．将实验2的体积压缩为1 L，c(Q)为0.4 mol/L
B．温度升高，该反应的平衡常数增大
C．选择合适的催化剂可降低该反应的活化能，提高M的转化率
D．实验1中M的化学反应速率为0.32 mol/(L·min)
A　[900 ℃时，实验2达到平衡，n(Q)＝0.4mol，将体积压缩为1 L，平衡不移动，则有c(Q)为0.4 mol/L，A项正确；分析表中数据，650 ℃时，反应正向进行的程度大，则该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，B项错误；选择合适的催化剂可降低该反应的活化能，由于平衡不移动，M的转化率不变，C项错误；实验1中5 min达到平衡时，消耗1.6 mol M，则有v(M)＝＝0.16 mol/(L·min)，D项错误。]
10．(2021·天津和平区调研)T℃时，将2.0 mol A(g)和2.0 mol B(g)充入体积为1 L的密闭容器中，在一定条件下发生反应：A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s)　ΔH<0；t时刻反应达到平衡时，C(g)为2.0 mol。下列说法正确的是(　　)
A．t时刻反应达到平衡时，A(g)的体积分数为20%
B．T ℃时，该反应的化学平衡常数为K＝2
C．t时刻反应达到平衡后，缩小容器的体积，平衡逆向移动
D．T ℃时，若将A(g)、B(g)各1.0 mol充入同样容器，平衡后，A的转化率α(A)为50%
D　[t时刻反应达到平衡时，C(g)为2.0 mol，则反应消耗1.0 mol A和1.0 mol B，故A(g)的体积分数为×100%＝25%，A项错误；T ℃时，A、B、C的平衡浓度(mol/L)分别为1.0、1.0和2.0，则该反应的化学平衡常数为K＝＝4.0，B项错误；t时刻反应达到平衡后，缩小容器的体积，平衡不移动，C项错误；T ℃时，若将A(g)、B(g)各1.0 mol充入同样容器，与保持物质的量不变，扩大体积是等效平衡，故A的转化率α(A)为×100%＝50%，D项正确。]
二、非选择题：本题包括2小题。
11．(2020·山东临沂一模)在钯基催化剂表面上，甲醇制氢的反应历程如下图所示，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。

(1)CH3(OH)(g)CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝____________________________________
kJ·mol－1；该历程中最大能垒(活化能)E正＝_______________________________________
kJ·mol－1，写出该步骤的化学方程式________________________________。
(2)在一定温度下，CO和H2混合气体发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，反应速率v＝v正－v逆＝k正c(CO)·c2(H2)－k逆c(CH3OH)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。达到平衡后，若加入高效催化剂，将________(填“增大”、“减小”或“不变”)；若升高温度，将________(填 “增大”、“减小”或“不变”)。
(3)353 K时，在刚性容器中充入CH3OH(g)，发生反应：CH3OH(g) CO(g)＋2H2(g)。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示：
t/min
0
5
10
15
20
∞
p/kPa
101.2
107.4
112.6
116.4
118.6
121.2
①若升高反应温度至373 K，则CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373 K)________121.2 kPa(填“大于”、“等于”或“小于”)，原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
②353 K时，该反应的平衡常数Kp＝________(kPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。
解析　(2)达到平衡时v正＝v逆，则有k正c(CO)·c2(H2)＝k逆c(CH3OH)，平衡常数K＝＝；加入高效催化剂，平衡不移动，平衡常数K不变，则不变。结合(1)推知，反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，则减小。
(3)①反应CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，气体总物质的量增大，气体总压强增大，故CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373 K)大于121.2 kPa。
②373K时刚性容器中进行反应，保持恒温恒容条件，由阿伏加德罗定律可知，气体的压强与其物质的量成正比，可用压强(p)表示物质的量(n)的变化。
CH3OH(g) CO(g)＋2H2(g)
起始压强/kPa 101.2 0 0
变化压强/kPa x x 2x
平衡压强/kPa 101.2－x x 2x
由表中数据可知，平衡时气体总压强为121.2 kPa，则有101.2－x＋x＋2x＝121.2 kPa，解得x＝10.0，从而推知CH3OH、CO、H2的平衡压强分别为91.2 kPa、10 kPa和20 kPa，故353 K时，该反应的平衡常数Kp＝＝≈43.9(kPa)2。
答案　(1)＋97.9　 179.6　CO*＋4H*===CO*＋2H2(g)，或4H*===2H2(g)
(2)不变　减小
(3)①大于　 温度升高，容器体积不变，总压强增大；反应CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，气体总物质的量增大，气体总压强增大
②43.9
12．(2021·河南平顶山检测)水煤气变换：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
(1)将一定量的CO(g)和H2O(g)充入某恒容密闭容器中，测得在不同催化剂作用下，相同时间内CO的转化率与温度的变化如图1所示：点1～3中，达到平衡状态的点是________；降低水煤气变换反应活化能效果最差的催化剂是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”) 。

图1
(2)对于反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，采用催化剂I，在1 073 K和973 K时，在恒容密闭容器中充入等物质的量的CO(g)和H2O(g)，CO的转化率随时间变化的结果如图2所示：

图2
①下列能表示该反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。
A．容器内压强不再变化
B．容器内气体的密度不再变化
C．混合气体的平均摩尔质量不再变化
D．v正(CO)＝v逆(CO2)
②973 K时CO的平衡转化率α＝________%，1 073 K时该反应的平衡常数K＝________(写成分数形成，下同)。
③已知反应速率v＝v正－v逆＝k正x(CO)·x(H2O)－k逆x(CO2)·x(H2)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算点a处的＝________。
解析　(1)从图像中可知，同等条件下，在催化剂Ⅰ的作用下，相同时间内CO的转化率是最高的，所以催化剂Ⅰ的催化效果是最好的，催化剂Ⅲ效果最差，速率最慢，所以降低活化能的效果最差；该反应在点3达到平衡状态。
(2)①该反应为气体分子数不变的反应，故反应过程中，容器内压强始终不变，A项错误；恒容则容器体积不变，容器内气体的质量不变，故混合气体的密度始终不变，B项错误；气体的质量不变，气体的物质的量也不变，混合气体的平均摩尔质量也一直保持不变，C项错误；该反应过程中始终存在v正(CO)＝v正(CO2)，所以v正(CO)＝v逆(CO2)时，同一种物质的反应速率v正＝v逆，反应达到平衡状态，故v正(CO)2＝v逆(CO2)可以作为反应达到平衡的标志，D项正确。②该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，973 K时反应的平衡转化率是27%。设CO(g)、H2O(g)的浓度均为1 mol·L－1，由图知，1 073 K时CO的平衡转化率为25%。由三段式可知：
　　　　　　CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
起始/(mol·L－1) 1 1 0 0
转化/(mol·L－1) 0.25 0.25 0.25 0.25
平衡/(mol·L－1) 0.75 0.75 0.25 0.25
K＝＝。
③由v＝v正—v逆＝k正x(CO)·x(H2O)—k逆x(CO2)·x(H2)可知：v正＝k正x(CO)·x(H2O)；v逆＝k逆x(CO2)·x(H2)。平衡时有v正＝v逆，即＝＝K＝，点a处CO的转化率为20%。由三段式可知：
　　　　　　CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
1 1 0 0
0.20 0.20 0.20 0.20
0.80 0.80 0.20 0.20
点a处的＝＝＝。
答案　(1)3　Ⅲ
(2)①D　②27　　③