1、专题能力训练4化学反应速率与化学平衡(时间:45分钟满分:100分)专题能力训练第8页一、选择题(共7小题,每小题8分,共56分。每小题只有1个选项符合题意)1.乙二醇制备原理为CH3OOCCOOCH3(g)+4H2(g)HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g)H=-34 kJmol-1,下图表示一定温度下,达到平衡时乙二醇的产率随原料投料比n(氢气)n(草酸二甲酯)和压强的变化关系,其中三条曲线分别表示体系压强为1.5 MPa、2.5 MPa、3.5 MPa的情况,下列说法中正确的是()A.原料投料比n(氢气)n(草酸二甲酯)增大,平衡常数K增大B.原料投料比n(氢气)n(草酸二甲酯)
2、越大,乙二醇的产率越小C.升高温度后,v(正)v(逆)D.曲线丙对应的压强p(丙)=1.5 MPa答案:D解析:温度不变,原料投料比n(氢气)n(草酸二甲酯)增大,平衡常数K不变,A项错误;由图像可知,一定范围内原料投料比n(氢气)n(草酸二甲酯)越大,乙二醇的产率越大,B项错误;该反应正向放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,故v(正)v(逆),C项错误;该反应是气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,乙二醇的产率增大,D项正确。2.某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应:X(g)+mY(g)3Z(g)平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为3
3、0%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()A.m=2B.两次平衡的平衡常数相同C.X与Y的平衡转化率之比为11D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 molL-1答案:D解析:运用三段式求算m。设转化的X的物质的量为n。X(g)+mY(g)3Z(g)起始(mol)1 20转化(mol)n mn3n平衡(mol)(1-n) (2-mn)3n据:(1-n)(2-mn)3n=30%60%10%求得:n=0.1,m=2。由m=2知,A项正确;由第二次平衡时,X、Y、Z的体积分数不变可知两次平衡所处温度相同,则B项正确;由m
4、和n的数值及起始量可计算出X、Y二者的平衡转化率都为10%,C项正确;第二次平衡时,c(Z)=4mol10%2 L=0.2 molL-1,D项错误。3.下列有关说法正确的是()A.实验室利用排饱和食盐水法收集氯气与平衡移动无关B.为处理锅炉水垢中的CaSO4,可先用饱和Na2CO3溶液浸泡,再加入盐酸溶解C.13Fe2O3(s)+CO(g)23Fe(s)+CO2(g),向平衡体系充入CO2气体,K减小D.吸热反应TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)在一定条件下可自发进行,则该反应的S0,在一定条件下可自发进行,则必须是熵增反应,即S0,错误。4.工业合成甲醇的反应:CO(
5、g)+2H2(g)CH3OH(g),在容积为3 L的密闭容器中发生该反应,在不同温度下甲醇的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是()A.平衡常数K(300 )K(500 ),A项错误;将E点的体系压缩,则平衡向气体体积减小的方向即正反应方向移动,如果平衡不移动,则氢气浓度增大,而平衡移动的结果是“削弱这种改变”,即氢气的浓度在增大的基础上有所减小,但还比原来的大,B项正确;根据质量守恒定律可知气体质量不变,又由于容积固定,即气体密度始终不变,因此密度不变不能表明平衡建立,C项错误;根据化学计量数之比等于反应速率之比,500 时,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率为2nB3tB
6、molL-1min-1,D项错误。5.(2018河北衡水模拟)某温度下,反应2A(g)B(g)H0,在密闭容器中达到平衡,平衡后c(A)c(B)=a,若改变某一条件,足够时间后反应再次达到平衡,此时c(A)c(B)=b,下列叙述正确的是()A.在该温度下,保持容积固定不变,向容器内补充了B气体,则abB.在该温度恒压条件下再充入少量B,则a=bC.若其他条件不变,升高温度,则ab答案:B解析:A项,补充B气体后平衡时压强变大,正反应程度变大,c(A)c(B)变小,即ab;B项,充入B气体,新平衡状态与原平衡等效,c(A)c(B)不变,即a=b;C项,升温,平衡右移,c(A)c(B)变小,即ab
7、;D项相当于减压,平衡左移,c(A)c(B)变大,即ab。6.在恒容密闭容器中,用铜铬的氧化物作催化剂,用一定量的HCl(g)和O2制取Cl2的原理为4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)H0,下列有关说法不正确的是()A.平衡前,随着反应的进行,容器内压强变小B.平衡时,其他条件不变,分离出H2O(g),逆反应速率减小C.平衡时,其他条件不变,升高温度平衡常数增大D.其他条件不变,使用不同催化剂,HCl(g)的转化率不变答案:C解析:因反应前后气体分子数减小,平衡前随着反应的进行,容器内的压强逐渐变小,A项正确;生成物浓度减小,逆反应速率减小,B项正确;升温,平衡左移,平衡
8、常数减小,C项错误;其他条件不变,使用不同催化剂,平衡不移动,HCl(g)的转化率不变,故D项正确。7.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()A.溴水存在:Br2+H2OHBr+HBrO,当加入硝酸银溶液后,溶液颜色变浅B.反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)H”或“A,结合、反应速率解释原因: 。答案:(1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)H=-254 kJmol-1(2)反应是气体分子数减小的反应,温度一定时,增大压强,化学平衡正向移动,H2SO4的物质的量分数增大(3)SO24H+SO42-(4)0.4I-是SO2歧化反应的催化剂,且在H+存在下
9、,催化速率增大;但H+单独存在时,不具有催化作用反应比反应快,增大I2的浓度,反应的反应速率增大,H+浓度增大,加强了I-的催化能力解析:(1)由题给示意图可知,反应为二氧化硫发生歧化反应生成硫酸和硫,反应的化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s),由盖斯定律可知,-(反应+反应)得反应,则H=-(H3+H1)=-(-297 kJmol-1)-(+551 kJmol-1)=-254 kJmol-1,则热化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)H=-254 kJmol-1。(2)反应为气体分子数减小的反应,增大压强,化学平衡正向移动,硫
10、酸的物质的量分数增大,则p2大于p1。(3)由题意可知,I-为反应的催化剂,则反应的反应物为I2、SO2和水,生成物为氢碘酸和硫酸,反应的离子方程式为I2+SO2+2H2O4H+2I-+SO42-。(4)A与B是探究H+浓度对反应速率的影响,因此A和B中KI溶液浓度必须相同,则a为0.4;对比A、B、C的实验现象可知,I-是SO2歧化反应的催化剂,且在H+存在下,催化速率增大;但H+单独存在时,不具有催化作用;对比A、D实验现象可知,增大I2的浓度,反应的反应速率增大,H+浓度增大,加强了I-的催化能力。9.(24分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H
11、2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1=-99 kJmol-1CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H2=-58 kJmol-1CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H3=+41 kJmol-1回答下列问题:(1)反应的化学平衡常数K表达式为;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为(填曲线标记字母),其判断理由是。图1图2(2)合成气组成n(H2)n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示,(CO)值随温度升高而(填“增大”或“减小”),其原因是;图2中的压
12、强由大到小为,其判断理由是。答案:(1)K=c(CH3OH)c(CO)c2(H2)或Kp=p(CH3OH)p(CO)p2(H2)a反应为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小(2)减小升高温度时,反应为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低p3p2p1相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高解析:(1)反应的K表达式为c(CH3OH)c(CO)c2(H2)。因反应为放热反应,所以平衡常数应随温度升高而变小,所以选a。(2)升高温度,反应平衡向左移动,使体系中n(CO)增大;反应为吸热反应,平衡向右移动,又使产生n(CO)增大;总结果是随温度升高,CO的转化率降低。因为相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于增大CO的转化率;反应为气体分子数不变的反应,压强改变对平衡不产生影响。所以压强增大,CO转化率升高,在图2中,同一温度下,CO转化率高的对应压强大,则p3p2p1。
