專題突破練8化學反應速率與化學平衡一、選擇題(本題包括9個小題,每小題8分,共72分)1.(2019湖南永州高三模擬)下列說法正確的是()A.增大反應物濃度,能增大活化分子百分數,所以反應速率增大B.使用合適的催化劑,能增大活化分子百分數,所以反應速率增大C.對于任何反應,增大壓強都可加快反應速率D.升高溫度,只能增大吸熱反應的反應速率2.(2019湖北荊門高三調研)下列有關說法正確的是()A.實驗室制氫氣,為了加快反應速率,可向稀硫酸中滴加少量硝酸銅溶液B.可用勒夏特列原理解釋2NO2(g)N2O4(g)體系加壓后顏色變深C.反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H<0可通過加壓的方式增大其平衡常數D.二氧化硫和乙烯兩種氣體分別通入Br2的CCl4溶液,能使溶液褪色的是乙烯氣體3.(2019甘肅武威第十八中學高三期末)處于平衡狀態(tài)的反應:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)H>0,不改變其他條件的情況下,下列敘述正確的是()A.加入催化劑,反應途徑將發(fā)生改變,H也將隨之改變B.升高溫度,正、逆反應速率都增大,H2S分解率也增大C.增大壓強,平衡向逆反應方向移動,將引起體系溫度降低D.若體系恒容,注入一些H2后達新平衡,H2的濃度將減小4.(2019山東濟南歷城第二中學高三月考)已知反應2HI(g)H2(g)+I2(g)的能量變化如圖所示。下列說法正確的是()A.常溫下,向體積為V L的容器中充入2 mol HI(g)充分反應,可吸收12.5 kJ的熱量B.加入催化劑,分子的能量不變,但單位體積活化分子數增多,速率加快C.其他條件不變,升高溫度,反應速率加快,HI分解率不變D.H2(g)+I2(g)2HI(g)的活化能Ea為12.5 kJ·mol-15.(2019山東濟南外國語學校高三模擬)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 時,該反應的平衡常數K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸點為42.2 ,固體雜質不參與反應。第一階段:將粗鎳與CO反應轉化成氣態(tài)Ni(CO)4;第二階段:將第一階段反應后的氣體分離出來,加熱至230 制得高純鎳。下列判斷不正確的是()A.該反應達到平衡時,v分解Ni(CO)4=4v消耗(CO)B.第一階段應選擇稍高于42.2 的反應溫度C.第二階段,230 時Ni(CO)4分解率較高D.其他條件不變,增加c(CO),平衡向正向移動,但反應的平衡常數不變6.(2019江西紅色七校高三聯考)一定條件下,CH4與H2O(g)發(fā)生反應:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),設起始n(H2O)n(CH4)=Z,在恒壓下,平衡時(CH4)的體積分數與Z和T(溫度)的關系如圖所示。下列說法正確的是()A.該反應的焓變H<0B.圖中Z的大小為b<3<aC.圖中X點對應的平衡混合物中n(H2O)n(CH4)=3D.溫度不變時,圖中X點對應的平衡在加壓(縮小容器體積)后(CH4)增大7.工業(yè)上用CO生產燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。一定條件下,將0.5 mol CO和0.5 mol H2在體積為2 L的密閉容器中發(fā)生上述反應,則下列示意圖合理的是()8.(2019北京海淀區(qū)高三期中)三氯氫硅(SiHCl3)是光伏產業(yè)的一種關鍵化學原料,制備反應的化學方程式為Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g),同時還有其他副反應發(fā)生。當反應體系的壓強為0.05 MPa時,分別改變進料比n(HCl)n(Si)和反應溫度,二者對SiHCl3產率影響如圖所示。下列說法正確的是()A.降低壓強有利于提高SiHCl3的產率B.制備SiHCl3的反應為放熱反應C.溫度為450 K,平衡常數K(x)>K(y)>K(z)D.增加HCl的用量,SiHCl3的產率一定會增加9.(2019黑龍江哈爾濱第六中學高三期中)100 時,將N2O4、NO2分別充入兩個容積均為1 L的密閉容器中,容器充入0.1 mol N2O4,容器充入0.2 mol NO2,發(fā)生反應2NO2(g)N2O4(g)H<0。下列說法正確的是()A.平衡時,、中反應物的轉化率(N2O4)+(NO2)=1B.平衡后,再向容器內通入一定量的NO2,又達到平衡時,NO2的體積分數增大C.若只改變一個條件使容器中NO2的平衡轉化率增大,則該反應的化學平衡常數一定變大D.平衡后,反應放出或吸收熱量的數值為Q,則Q()=Q()二、非選擇題(本題包括2個小題,共28分)10.(2019湖北黃岡中學高三適應性考試)(14分)1799年由英國化學家漢弗萊·戴維發(fā)現一氧化二氮(N2O)氣體具有輕微的麻醉作用,而且對心臟、肺等器官無傷害,后被廣泛應用于醫(yī)學手術中。(1)一氧化二氮早期被用于牙科手術的麻醉,它可由硝酸銨在催化劑下分解制得,該反應的化學方程式為。 (2)已知反應2N2O(g)2N2(g)+O2(g)H=-163 kJ·mol-1,1 mol N2(g)、1 mol O2(g)分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收945 kJ、498 kJ的能量,則1 mol N2O(g)分子中化學鍵斷裂時需要吸收的能量為 kJ。 (3)一定溫度下的恒容容器中,反應2N2O(g)2N2(g)+O2(g)的部分實驗數據如下:反應時間/min0102030405060708090100c(N2O)(mol·L-1)0.100.090.080.070.060.050.040.030.020.010.00在020 min時段,反應速率v(N2O)為 mol·(L·min)-1。 若N2O起始濃度c0為0.150 mol·L-1,則反應至30 min時N2O的轉化率=。 不同溫度(T)下,N2O分解半衰期隨起始壓強的變化關系如圖所示(圖中半衰期指任一濃度N2O消耗一半時所需的相應時間),則T1(填“>”“=”或“<”)T2。當溫度為T1、起始壓強為p0時,反應至t1 min時,體系壓強p=(用p0表示)。 (4)碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率,反應歷程為:第一步I2(g)2I(g)(快反應)第二步I(g)+N2O(g)N2(g)+IO(g)(慢反應)第三步IO(g)+N2O(g)N2(g)+O2(g)+I(g)(快反應)實驗表明,含碘時N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·c(I2)0.5(k為速率常數)。下列表述正確的是(填標號)。 A.溫度升高,k值增大B.第一步對總反應速率起決定作用C.第二步活化能比第三步大D.I2的濃度與N2O分解速率無關11.(2019華中師大第一附中高三期中)(14分)工業(yè)上可通過煤的液化合成甲醇,主反應為CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)H=x。(1)已知常溫下CH3OH、H2和CO的燃燒熱H分別為-726.5 kJ·mol-1、-285.5 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1,則x=。為提高合成甲醇反應的選擇性,關鍵因素是。 (2)T K下,在容積為1.00 L的某密閉容器中進行上述反應(CH3OH為氣體),相關數據如圖。該反應010 min的平均速率v(H2)=,M和N點的逆反應速率較大的是(填“v逆(M)”“v逆(N)”或“不能確定”)。 10 min時容器內CO的體積分數為。相同條件下,若起始投料加倍,達平衡時,CO的體積分數將(填“增大”“減小”或“不變”)。 對于氣相反應,常用某組分(B)的平衡壓強(pB)代替物質的量濃度(cB)表示平衡常數(以Kp表示),其中,pB=p總×B的體積分數。若在T K下平衡氣體總壓強為x atm,則該反應的Kp=(計算表達式)。實驗測得不同溫度下的lnK(化學平衡常數K的自然對數)如圖,請分析lnK隨T呈現上述變化趨勢的原因是。 參考答案專題突破練8化學反應速率與化學平衡1.B解析 增大反應物的濃度會增大單位體積的活化分子數,但活化分子的百分數不變,A錯誤;使用正催化劑,可降低反應的活化能,增大了活化分子百分數,所以反應速率增大,B正確;對于化學反應中全部是液態(tài)物質參與的反應,增大壓強對反應速率無影響,C錯誤;升高溫度,正逆反應的速率都增大,D錯誤。2.D解析 硝酸具有氧化性,實驗室制H2的溶液中加入硝酸銅不能放出氫氣,故A錯誤;加壓后2NO2(g)N2O4(g)平衡正向移動,不能用勒夏特列原理解釋2NO2(g)N2O4(g)體系加壓后顏色變深,故B錯誤;平衡常數只與溫度有關,溫度不變平衡常數不變,故C錯誤;乙烯與Br2的CCl4溶液發(fā)生加成反應,二氧化硫與Br2的CCl4溶液不反應,故D正確。3.B解析 加入催化劑,反應途徑將發(fā)生改變,但根據蓋斯定律反應的始態(tài)和終態(tài)不變,反應的H不會改變,A錯誤;升高溫度,正逆反應速率都增大,根據勒夏特列原理可知化學平衡向吸熱反應方向移動,所以平衡正向移動,H2S分解率增大,B正確;該反應隨反應進行氣體分子數增多,增大壓強,化學平衡逆向移動。由于正反應吸熱,所以平衡逆向移動體系溫度升高,C錯誤;根據勒夏特列原理,恒容體系中充入H2平衡逆向移動。但平衡移動的趨勢是很微弱的,只能減弱這種改變,不能抵消這種改變,因此再次平衡時H2的濃度比原來的大,D錯誤。4.B解析 題給反應為可逆反應,充入2molHI(g)充分反應,反應不能進行到底,所以吸收的熱量小于12.5kJ,A錯誤;加入催化劑,單位體積內活化分子數增多,有效碰撞增多,反應速率加快,B正確;從圖表信息可知,該反應為吸熱反應,其他條件不變,升高溫度,反應速率加快,平衡右移,HI分解率增大,C錯誤;根據題意可知反應H2(g)+I2(g)2HI(g)為放熱反應,該反應的活化能Ea=(185-12.5)kJ·mol-1=172.5kJ·mol-1,D錯誤。5.A解析 反應的速率之比和對應計量數成正比,該反應達到平衡時,應滿足4v分解Ni(CO)4=v消耗(CO),A錯誤;第一階段應選擇稍高于42.2的反應溫度,有利于Ni(CO)4的生成,B正確;230時反應達到平衡狀態(tài),Ni(CO)4分解率較高,C正確;平衡常數是溫度的函數,溫度不變,平衡常數不變,D正確。6.D解析 從圖分析,隨著溫度升高甲烷的體積分數逐漸減小,說明升溫平衡正向移動,則正反應為吸熱反應,H>0,A錯誤;n(H2O)n(CH4)的比值越大,則甲烷的體積分數越小,故a<3<b,B錯誤;起始加入量的比值為3,但反應進行時甲烷和水是按等物質的量反應,所以到平衡時比值不是3,C錯誤;溫度不變時,加壓(縮小容器體積)會使平衡逆向移動,甲烷的體積分數增大,D正確。7.A解析 反應過程中甲醇的體積分數逐漸增大,假設反應的CO的物質的量為a,CO的體積分數=0.5-a0.5+0.5-2a×100%=12,始終不變,故A正確;隨著反應的進行,CO的物質的量逐漸減少,甲醇的物質的量逐漸增大,達到平衡后,二者的物質的量不一定相等,故B錯誤;隨著反應的進行,氫氣的濃度減小,甲醇的濃度增大,但氫氣的起始濃度為0.25mol·L-1,故C錯誤;隨著反應的進行,正反應速率逐漸減小,逆反應速率逐漸增大,達到平衡時甲醇的逆反應速率等于氫氣正反應速率的一半,故D錯誤。8.B解析 Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)的反應正向為氣體體積減小的方向,由于降低壓強平衡向氣體體積增大的方向移動,則降低壓強平衡逆向移動,SiHCl3的產率會降低,故A錯誤;如圖所示,升高溫度,曲線是向下傾斜的,即升高溫度SiHCl3的產率會降低,則升溫平衡逆向移動,逆向反應為吸熱反應,則正向反應為放熱反應,故B正確;平衡常數與溫度有關,溫度不變,平衡常數是一個定值,則溫度為450K,平衡常數:K(x)=K(y)=K(z),故C錯誤;根據圖示信息,當n(HCl)n(Si)的進料比由11增大到31時,SiHCl3的產率是增加的,當增大到61時,SiHCl3的產率反而減小,故D錯誤。9.A解析 平衡時,、形成等效平衡,、中反應物的轉化率(N2O4)+(NO2)=1,故A正確;平衡后,再向容器內通入一定量的NO2,相當于加壓,平衡右移,又達到平衡時NO2的體積分數減小,故B錯誤;對于容器,如加壓平衡會右移,容器中NO2的平衡轉化率增大,該反應的平衡常數不變,故C錯誤;Q()不一定等于Q(),故D錯誤。10.答案 (1)NH4NO3N2O+2H2O(2)1 112.5(3)1.0×10-320.0%>1.25p0(4)AC解析 (1)硝酸銨在催化劑存在時分解生成一氧化二氮和水,反應的化學方程式為NH4NO3N2O+2H2O。(2)對反應2N2O(g)2N2(g)+O2(g)H=-163kJ·mol-1,設1molN2O(g)分子中化學鍵斷裂時需要吸收的能量為x,根據反應熱=反應物的鍵能總和-生成物的鍵能總和可得2x-2×945kJ-498kJ=-163kJ,解得x=1112.5kJ。(3)根據表格數據,在020min時段,反應速率v(N2O)=ct=(0.10-0.08)mol·L-120min=1.0×10-3mol·(L·min)-1。由表可知,每隔10min,c(N2O)的變化量相等,故單位時間內c(N2O)的變化與N2O的起始濃度無關,每10min均減小0.01mol·L-1,若N2O起始濃度c0為0.150mol·L-1,則反應至30min時轉化的N2O的濃度為0.01mol·L-1×3=0.03mol·L-1,則N2O的轉化率=0.03mol·L-10.150mol·L-1×100%=20.0%。其他條件相同時,溫度升高化學反應速率加快,N2O分解半衰期減小,由圖可知,壓強相同時,對應半衰期T2>T1,則溫度T1>T2。當溫度為T1、起始壓強為p0時,設起始時的物質的量為1mol,則:2N2O(g)2N2(g)+O2(g)起始量/mol100t1min時/mol0.50.50.25t1min時總物質的量為(0.5+0.5+0.25)mol=1.25mol,根據等溫等容條件下,壓強之比等于物質的量之比,體系壓強p=1.251p0=1.25p0。(4)溫度升高,化學反應速率增大,因v=k·c(N2O)·c(I2)0.5,則溫度升高,k值增大,故A正確;化學反應速率由反應最慢的反應決定,則第二步對總反應速率起決定作用,故B錯誤;第二步反應為慢反應,第三步反應為快反應,所以第二步活化能比第三步大,故C正確;含碘時NO分解速率方程v=k·c(N2O)·c(I2)0.5,所以N2O分解速率與I2的濃度有關,故D錯誤。11.答案 (1)-127.5 kJ·mol-1催化劑(或提高催化劑的選擇性)(2)0.12 mol·(L·min)-1不能確定29(或22.22%)減小x32x9×(4x9)2該反應正反應為放熱反應,當溫度升高時平衡逆向移動,平衡常數(Kp或lnKp)減小解析 (1)CH3OH、H2和CO的燃燒熱H分別為-726.5kJ·mol-1、-285.5kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1,則CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-726.5kJ·mol-1,H2(g)+12O2(g)H2OH=-285.5kJ·mol-1,CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=-283kJ·mol-1,根據蓋斯定律+×2-得CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)H=-283kJ·mol-1-285.5kJ·mol-1×2+726.5kJ·mol-1=-127.5kJ·mol-1。選擇合適的催化劑可以提高合成甲醇反應的選擇性,所以關鍵因素是催化劑。(2)v(H2)=(2-0.8)mol1L×10min=0.12mol·(L·min)-1。15min時氫氣濃度逐漸減小,平衡正向移動,改變的條件可能是加入CO(g)或分離出甲醇或降低溫度。若加入CO(g)反應速率加快,若分離出甲醇或降低溫度會使反應速率減慢,所以不能確定M和N點的逆反應速率的大小。根據圖示10min時容器內CO的物質的量是0.4mol、氫氣的物質的量是0.8mol、甲醇的物質的量是0.6mol,CO的體積分數為0.40.4+0.6+0.8×100%22.22%。相同條件下,若起始投料加倍,相當于加壓,平衡正向移動,所以CO的體積分數將減小。Kp=x×0.61.80.41.8×x×(x×0.81.8)2=x32x9×(4x9)2。該反應正反應為放熱反應,當溫度升高平衡逆向移動,平衡常數(Kp或lnKp)減小。