1、专题8 化学反应速率 化学平衡1(2020太原模拟)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)，Ha kJ/mol(a0)。然后在恒定温度下缩小容器体积，重新达到平衡。下列分析正确的是(C)A若2v(NH3)v(CO2)，则该反应达到平衡状态B两次平衡时，后一次平衡时c(CO2)的浓度大C重新达到平衡，密闭容器中氨气的体积分数不变D若开始时向容器中加入2 mol NH3和1 mol CO2，则达到平衡时放出a kJ热量【解析】2v(NH3)v(CO2)，未体现正逆的关系，反应不一定达到
2、平衡状态，A错误；反应均按物质的量比例进行，前后两次为等效平衡，两次平衡时c(CO2)相等，B错误；NH3、CO2的物质的量比始终为21，反应均按物质的量比例进行，前后两次为等效平衡，重新达到平衡，密闭容器中氨气的体积分数不变，C正确；因反应为可逆反应，不能反应彻底，故若开始时向容器中加入2 mol NH3和1 mol CO2，则达到平衡时放出热量小于a kJ，D错误。2(2020长沙模拟)温度分别为T1和T2时，将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应X(g)Y(g)2Z(g)，一段时间后达到平衡，反应过程中测定的数据如下表：温度/Kt/mint1t2t3t4T
3、1n(Y)/mol0.140.120.100.10T2n(Y)/mol0.130.090.08下列说法正确的是(B)A该反应的正反应为放热反应BT2温度下此反应的平衡常数K4C温度为T1时，0t1时间段的平均速率v(Z)2.0103molL1min1D在T1下平衡后，保持其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数增大【解析】初始投料是相同的，比较表格中所给的数据可以看出，在时间t1时T2温度下的Y的物质的量小于T1，反应速率快慢说明了T2大于T1，t4时T2的容器中早已达平衡。对于T1来说，T2相当于升温，升温后Y减少，说明升温使平衡右移，说明正向反应是吸热的，A项错误；根据表
4、格中数据，列出T2温度下的三段式： X(g)Y(g)2Z(g)初始 0.16 0.16 0变化 0.08 0.08 0.16平衡 0.08 0.08 0.16所以K4，B项正确；先据表格中数据求出温度为T1时，0t1时段用Y表示的平均速率为 molL1min1，用Z表达的速率为用Y表达的速率的2倍，C错误；其他条件不变时，再充入0.2 mol Z等效于在恒温恒容容器中充入0.1 mol X和0.1 mol Y，即相当于起始加入0.26 mol X和0.26 mol Y，该反应反应前后气体分子数相等，所以起始加入0.26 mol X和0.26 mol Y与起始加入0.16 mol X和0.16
5、mol Y为比例等效平衡，达到平衡时X的体积分数不变，D项错误。3在恒容密闭容器中充入一定量的NO，发生反应：2NO(g)N2(g)O2(g)H。实验测得反应速率表达式：v正k正c2(NO)，v逆k逆c(N2)c(O2)(k是反应速率常数，只与温度有关)。测得混合气体中O2的体积分数与温度关系如图所示。下列有关说法正确的是(B)A当反应进行到P点时再充入少量NO，NO的平衡转化率减小B在T1下达到平衡后，升高温度，k正增大倍数大于k逆增大倍数C在T2下达到平衡后，为了提高N2浓度，只能采用升温措施D在T2下上述反应进行到t2 min时NO的转化率为30%【解析】P点达到平衡状态，再充入NO，相
6、当于对原来的平衡体系加压，该反应是等气体分子数反应，加压(缩小体积)时平衡不移动，NO的平衡转化率不变，A错误；依题意，T1下反应较快，先达到平衡，而T1时平衡体系中O2体积分数较大，说明正反应是吸热反应。达到平衡后，升高温度，平衡常数K增大，K，由此推知，k正增大倍数大于k递增大倍数，B正确；提高N2浓度的措施有：升温、分离O2、充入N2等，C错误；该反应是气体分子数相等的反应，设起始时NO的物质的量为a，平衡时(t2 min)O2为0.3a mol，消0.6a mol NO，所以此时NO的平衡转化率为60%，D错误。4(2020黄冈模拟)已知可逆反应X(g)2Y(g)Z(g)H0，一定温度
7、下，在体积为2 L的密闭容器中加入4 mol Y和一定量的X后，X的浓度随时间的变化情况如图所示，则下列表述正确的是(B)A达到平衡时，X、Y、Z物质的量之比为121Ba点正反应速率大于逆反应速率C反应达平衡时，降低温度可以实现c到d的转化D该条件下，反应达平衡时，X平衡转化率为25%【解析】分析图像和题给信息可知，起始加入X的物质的量为1 mol/L2 L2 mol，起始加入2 mol X、4 mol Y，达到平衡时X的浓度为0.25 mol/L，物质的量为0.25 mol/L2 L0.5 mol，消耗X物质的量2 mol0.5 mol1.5 mol，结合化学方程式计算得到消耗Y物质的量为3
8、 mol，生成Z物质的量为1.5 mol，则达到平衡时，X、Y、Z物质的量之比0.5 mol(4 mol3 mol)1.5 mol123，故A错误；由图像可知，a点尚未达到平衡状态，此时正反应速率大于逆反应速率，故B正确；该反应的H0，为放热反应，降低温度，平衡正向移动，X的浓度减小，不能实现c到d的转化，故C错误；D项利用三段式计算：X(g)2Y(g)Z(g)起始浓度(mol/L) 1 2 0转化浓度(mol/L) 0.75 1.5 0.75平衡浓度(mol/L) 0.25 0.5 0.75X平衡转化率为75%，故D错误。5甲醇是重要的化工原料。又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO
9、2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：.CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H1.CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2.CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：(1)已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键HHCOCOHOCHE/(kJmol1)4363431 076465413由此计算H1_99_kJmol1。已知H258 kJmol1，则H3_41_kJmol1。(2)反应的化学平衡常数K表达式为K_或Kp_；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为_a_(填曲线标记字母)，其判断理由是_反应为放热反应，平衡常数数值应
10、随温度升高而变小_。(3)合成气组成n(H2)/n(COCO2)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_减小_(填“增大”或“减小”)，其原因是_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_；图2中的压强由大到小为_p3p2p1_，其判断理由是_相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提高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)反应热
11、等于反应物键能总和减去生成物键能总和，根据反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)可知H11 076 kJmol12436 kJmol13413 kJmol1343 kJmol1465 kJmol199 kJmol1，再根据盖斯定律：，则H358 kJmol199 kJmol141 kJmol1。(2)根据平衡常数表达式可知反应的K。正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，所以平衡常数减小，a正确。(3)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，产生CO的量增大，总结果，随温度升高，使CO的转化率减小；由于同温时反应加压右移，有
12、利于CO的转化，反应平衡不移动，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，所以图2中的压强由大到小为p3p2p1。6(2020南宁模拟)随着石油资源的日益枯竭，天然气的开发利用越来越受到重视。CH4/CO2催化重整制备合成气(CO和H2)是温室气体CO2和CH4资源化利用的重要途径之一，并受了国内外研究人员的高度重视。回答下列问题：(1)已知：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H1205.9 kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H241.2 kJmol1CH4/CO2催化重整反应为CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)H该催化重整反应
13、的H_247.1_kJmol1。要缩短该反应达到平衡的时间并提高H2的产率可采取的措施为_升高温度_。(2)向2 L刚性密闭容器中充入2 mol CH4和2 mol CO2进行催化重整反应，不同温度下平衡体系中CH4和CO的体积分数()随温度变化如下表所示。温度CH4COT1aaT2cb已知bac，则T1_”“ac，根据图表信息可知，T1T2；T1下该反应的CH4与CO的体积分数均为a，则设CH4转化浓度为x mol/L， CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)起始浓度(mol/L) 1 1 0 0转化浓度(mol/L) x x 2x 2x起始浓度(mol/L) 1x 1x 2x 2
14、x则根据T1下该反应的CH4与CO的体积分数均为a易知，2x1x，解得x，所以平衡常数K；(3)从表中可以看出，MgO作载体时原料转化率较高，且合成气的产率较高，所以选择MgO作为载体；(4)由于不能确定容器中二氧化碳的体积分数是否达到最小值，因此不能确定是否达到平衡状态，若未达平衡，压强越高反应逆向移动，相同时间内二氧化碳的含量越高，p3时，二氧化碳的含量比高，故到达平衡；(5)组别1中c(CO)0.24 mol/L，c(H2)0.48 mol/L，初始速率v正0.361 mol/(Lmin)；则依据v正k正cm(CO)cn(H2)可知，0.361 mol/(Lmin)k正(0.24 mol
15、/L)m(0.48 mol/L)n；同理，根据表格数据可得0.720 mol/(Lmin)k正(0.24 mol/L)m(0.96 mol/L)n；0.719 mol/(Lmin)k正(0.48 mol/L)m(0.48 mol/L)n；则/可得22n，即n1；/得22m，则m1；带入得k正3.134 L/(minmol)。若该温度下平衡CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)，组别1的产率为25%，设转化的CH4的物质的量浓度为y mol/L，则 CH4(g) CO2(g)2CO(g)2H2(g)起始浓度(mol/L) 0.24 0.48 0 0转化浓度(mol/L) y y 2y 2y平衡浓度(mol/L) 0.24y 0.48y 2y 2y则100%25%，则y0.12，则c(CO)2y0.24 mol/L，c(H2)2y0.24 mol/L，k正是与温度有关的速率常数，保持不变，则依据给定公式可得v正k正c(CO)c(H2)3.134 L/minmol0.24 mol/L0.24 mol/L0.1800.2 mol/(Lmin)。