1、第7讲化学反应速率和化学平衡一、小题对点练一、化学反应速率及其影响因素1下列有关化学反应速率的说法正确的是()。A一个可逆反应，正反应速率一定大于或等于逆反应速率B可逆反应的正反应速率是用反应物来表示的，逆反应速率是用生成物来表示的C可逆反应的反应速率变化时，化学平衡并不一定移动D当一个可逆反应达到反应限度时，加入催化剂，化学反应速率不变解析A项，如果可逆反应向逆反应方向进行，则正反应速率小于逆反应速率，A错；B项，正、逆反应速率均可以用反应物或生成物来表示，B错；如果反应前后气体的总物质的量不变，则加压后反应速率加快，但平衡不移动，加入催化剂，虽然反应速率增大，但平衡也不发生移动，C正确，D
2、错误。答案C2一定条件下，分别对反应C(s)CO2(g) 2CO(g)(正向吸热)进行如下操作(只改变该条件)：升高反应体系的温度；增加反应物C的用量；缩小反应体系的体积；减少体系中CO的量。上述措施中一定能使反应速率显著变大的是()。A B C D解析碳是固体，增加固体的用量不改变反应速率；减少CO的量，反应速率减小，升高温度，减小反应体系的体积，增大压强，反应速率均增大。答案D3为探讨反应XYZ中反应速率与反应物浓度的关系，实验测得X、Y的初始浓度(用c表示，单位为molL1)与生成物Z的浓度达到0.004 2 molL1时所需的时间：(单位为s)如表所示。下列关于该反应的反应速率的判断，
3、正确的是()。实验编号c(X)c(Y)所需时间10.100.100.6020.200.100.1530.200.050.30A与c(X)成正比且与c(Y)成正比B与c(X)成正比且与c(Y)无关C与c2(X)成正比且与c(Y)成正比D与c2(X)成正比且与c(Y)成反比解析对比实验1和实验2两组数据可知，X的物质的量浓度增加1倍，而达到平衡的时间缩短为原来的，故反应速率与c2(X)成正比，对比实验2和实验3两组数据可知，Y的物质的量浓度变为原来的，达到平衡的时间增加1倍，故化学反应速率与c(Y)成正比，C项正确。答案C二、化学平衡状态及其移动原理4下列说法正确的是()。A体系中气体的密度发生变
4、化，说明反应没有达到平衡状态B体系中各组分的体积分数发生变化，说明平衡发生了移动CS0的反应一定是自发反应D反应达到平衡状态时，正、逆反应速率均为0解析对于反应前后气体分子数相等的反应，达到平衡时增大或减小压强，气体的密度发生了变化，而该反应仍处于平衡状态，A项错误；体系中各组分的体积分数发生变化，即各组分的量发生了变化，平衡发生了移动，B项正确；由GHTS可知，当S0，H0时，该反应不一定能自发进行，C项错误；反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，但均不为0，D项错误。答案B5对处于化学平衡的体系，关于化学平衡与化学反应速率的因果关系正确的是()。选项因果A化学反应速率变化化学平衡一定发生
5、移动B化学平衡不移动化学反应速率一定是在催化剂存在下发生变化C正反应进行的程度大正反应速率一定大D化学平衡发生移动化学反应速率一定发生不同程度的变化解析A项，若v正、v逆同等程度地变化(如使用催化剂)，则平衡不移动，错误；B项，对于反应前后气体分子数不变的反应，增大压强，v正、v逆均增大，但v正v逆，平衡不发生移动，错误；C项，反应进行的程度与反应速率的大小无必然联系，错误。答案D6(2014南岸区检测)下列说法正确的是()。A工业生产硫酸中采用高温可提高二氧化硫的转化率B合成氨工业中，适当高的温度既可以提高反应速率，又可以使催化剂的活性最大C用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳气体，升高温度可使吸收速
6、率加快D酯化反应是一个可逆的吸热反应，故温度越高越有利于生成酯解析A项，二氧化硫的催化氧化是一个放热反应，采用高温会使其转化率降低，A错；C项，升温后二氧化碳的溶解度会降低，使吸收速率减慢，C错；D项，适当升温，平衡正向移动，有利于酯的生成，但温度过高会发生副反应，D错。答案B三、速率和平衡图像的分析及相关计算7(2014重庆理综，7)在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g) Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是 ()。A该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量 BT2下，在0t1时间内，v(Y) molL1min1CM点
7、的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆DM点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小解析温度为T1时，反应先达到平衡，反应速率快温度高，则T1T2，温度升高，反应物浓度c(X)增大，则平衡逆向移动，正反应为放热反应。A项，M点相对于W点，反应物浓度c(X)较大，反应正向进行的程度小，则反应放出的热量少，错误；B项，T2下，在0t1时间内，v(Y)v(X) molL1min1，错误；C项，由于cN(X)cM(X)，则cN(Y)T2，所以vM(逆)vN(逆)，M为平衡点，vM(正)vM(逆)，故有vM(正)vN(逆)，正确；D项，在恒容密闭容器中再加入一定量X，相当于在原平衡状态下，增加压强，平衡
8、正向移动，X的转化率增大，错误。答案C8(2014重庆铜梁中学模拟)将1 mol CO和2 mol H2充入一容积为1 L的密闭容器中，分别在250 、T 发生反应：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)Ha kJ/mol，如图。下列分析中正确的是()。A250 时，010 min H2反应速率0.015 mol/(Lmin)B平衡时CO的转化率：T 时小于250 C其他条件不变，若减小容器体积，CO体积分数增大D由图知a0，且平衡常数K：T 时大于250 解析A项，n(H2)2n(CH3OH)20.15 mol0.3 mol，v(H2)0.03 mol/(Lmin)，错误；B项，温度由T
9、250 ，n(CH3OH)减小，说明平衡向逆反应方向移动，平衡时CO的转化率减小，即平衡时CO的转化率：T 时大于250 ，错误；C项，其他条件不变，若减小容器体积，即增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即正向移动，CO体积分数减小，错误；D项，250 时，可逆反应首先达到平衡，说明T 250 ，T 250 ，温度升高，平衡向逆反应方向移动，平衡常数K变小，正反应为放热反应，H0，即a0，正确。答案D9(2014成都模拟)氨的催化氧化过程主要有以下两个反应：()4NH3(g)5O2(g) 4NO(g)6H2O(g)H905.5 kJmol1()4NH3(g)3O2(g) 2N2(g)6H2
10、O(g)H1 267 kJmol1测得温度对NO、N2产率的影响如下图所示。下列说法错误的是()。A升高温度，反应()和()的平衡常数均减小B840 后升高温度，反应()的正反应速率减小，反应()的正反应速率增大C900 后，NO产率下降的主要原因是反应()平衡逆向移动D400700 ，N2产率降低的主要原因是反应()平衡逆向移动解析A项，反应(i)和(ii)均为正反应方向放热的反应，升高温度反应(i)和(ii)均向左移动，平衡常数均减小，正确；B项，升高温度，化学反应速率加快，反应(i)和(iii)正反应速率均增大，错误；C项，900后，随着温度升高，反应(i)平衡逆向移动，NO的产率下降，
11、正确；D项，400时反应(ii)处于平衡状态，随着温度升高，反应(ii)的化学平衡逆向移动，N2产率降低，正确。答案B10(2014重庆城口中学模拟)900 时，向2.0 L恒容密闭容器中充入0.40 mol乙苯，发生反应：(g)H2(g)H a kJmol1。经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：时间/min010203040n(乙苯)/mol0.400.300.24n2n3n(苯乙烯)/mol0.000.10n10.200.20下列说法正确的是()。A前20 min，v(H2)0.008 molL1min1B若保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(乙苯)0.08 molL1
12、，则av逆解析A项，乙苯前20 min减少0.40 mol0.24 mol0.16 mol，则H2增加0.16 mol，平均反应速率v(H2)0.004 molL1min1，A错；B项，由表格中数据知，平衡时乙苯的物质的量为0.20 mol，浓度为0.10 molL1，若保持其他条件不变，升高温度乙苯浓度变为0.08molL1，则表明升温平衡正向移动，即正反应为吸热反应，故a0，B错；C项，原平衡时乙苯的转化率为50%，因为是恒容容器，充入不反应的水蒸气后平衡不移动，故乙苯的转化率仍为50%，正确；D项，由表格中的数据可计算得900 下平衡常数0.1，而0.450.1，故反应起始向逆反应方向进
13、行，即达平衡前v正v逆，D错。答案C二、大题冲关练11CO是生产羰基化学品的基本原料，850 时，在恒容密闭容器中通入CO和H2O(g)，发生反应：CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)H”、“”或“”)。(2)02 min，CO的平均反应速率为_。(3)反应达到平衡时，CO的转化率为 _；该温度下反应的平衡常数为_。(4)850 时，在体积可变的密闭容器中，以下表中物质不同的起始浓度进行反应，达到平衡时CO的转化率与原平衡相同的是_(填字母序号)。c(CO)/molL1c(H2O)/ molL1c(H2)/ /molL1c(CO2) /molL1a2111b0.60.400c0.20
14、0.10.1d1111解析(1)从表中数据分析知，3 min时，c(CO)减少了0.30 molL10.18 molL10.12 molL1，则c(H2O)也减少了0.12 molL1，所以3 min时，c(H2O)0.20 molL10.12 molL10.08 molL1，而4 min时，c(H2O)仍为0.08 molL1，所以在3 min时，反应已达平衡，则v(正)v(逆)。(2)v(CO)v(H2O)(0.200.10)molL1/2 min0.05 molL1min1。(3)平衡时，c(CO)的浓度为0.1 8 molL1，故CO的转化率为40%。平衡时，c(CO)0.18 mol
15、L1，c(H2O)0.08 molL1，c(H2)c(CO2)0.12 molL1，K1。(4)分析可知，只要起始时c(CO)c(H2O)32，且H2和CO2的浓度均为0，平衡时CO的转化率即相等，a虽然与原平衡等效，但CO的转化率不等。b起始浓度符合c(CO)c(H2O)32，CO的转化率相等。c和d与原平衡不等效。答案(1)(2)0.05 molL1min1(3)40%1(4)b12(2014重庆高三考前模拟)金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高温下，在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨，其总反应为：WO3(s)3H2(g) W(s)3H2O(g)请回答下
16、列问题：(1)上述反应的化学平衡常数表达式为_。(2)某温度下反应达平衡时，H2与水蒸气的体积比为23，则H2的平衡转化率为_；随温度的升高，H2与水蒸气的体积比减小，则该反应为_反应(填“吸热”或“放热”)。(3)上述总反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表所示：温度25 550 600 700 主要成分WO3W2O5 WO2W第一阶段反应的化学方程式为_；580 时，固体物质的主要成分为_；假设WO3完全转化为W，则三个阶段消耗H2物质的量之比为_。(4)已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：WO2(s)2H2(g) W(s)2H2O(g)H66.0 kJm
17、ol1WO2(g)2H2(g) W(s)2H2O(g)H137.9 kJmol1则WO2(s) WO2(g)的H_。(5)钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I2可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W(s)2I2(g) WI4(g)。下列说法正确的有_。a灯管内的I2可循环使用bWI4在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上cWI4在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长d温度升高时，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率减慢解析(1)书写平衡常数表达式时，固体物质不写出。(2)由反应方程式知，消耗的H2与生成的水的物质的量相等，故H2的平衡转化率为3(23)100%60%；升高温度，H
18、2与水蒸气的体积比减小，说明升温时平衡向右移动，故正反应吸热。(3)先写出 WO3H2W2O5H2O，然后配平即可得到第一阶段的化学方程式；2WO3H2W2O5H2O。580 时，固体为W2O5、WO2的混合物；由2WO3H2W2O5H2O、W2O5H22WO2H2O、WO22H2W2H2O知，三个阶段消耗的氢气的物质的量之比为114。(4)观察所给三个热化学方程式知，用前一个已知热化学方程式减去后一个已知热化学方程式就可以得到WO2(s) WO2(g)H203.9 kJmol1。(5)由所给化学方程式知，挥发的W与I2结合形成气态WI4，由于气体运动的结果，WI4会与还没有挥发的W接触，在高
19、温下WI4分解生成的W(及I2)附着在还没有挥发的W上，故a、b对；灯管壁温度较低，WI4不会分解，c错；升高温度，也能加快W与I2的反应速率，d错。答案(1)K(2)60%吸热(3)2WO3H2W2O5H2OW2O5、WO2114(4)203.9 kJmol1(5)a、b13(2014天津理综，10)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为： N2 (g)3H2 (g) 2NH3 (g)H92.4 kJmol1一种工业合成氨的简易流程图如下：(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方
20、程式：_。 (2)步骤中制氢气原理如下：CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)H206.4 kJmol1CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)H41.2 kJ mol1对于反应，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是_。a升高温度b增大水蒸气浓度 c加入催化剂d降低压强利用反应，将CO进一步转化，可提高H2产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为_。 (3)图1表示500 、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a
21、点数据计算N2的平衡体积分数：_。 (4)依据温度对合成氨反应的影响，在图2坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)_。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：_。解析(1)依据题意，NH4HS被空气中氧气氧化，将2价S元素氧化成S，同时生成一水合氨，其反应方程式为2NH4HSO22NH3H2O2S。(2)结合反应特点，正反应方向是气体物质的量增大的吸热反应，若要加快反应速率又增加H2的百分含量，可升高温度，a项正确；增加水蒸气浓度，能加快反应速率，使平衡正
22、向移动，但H2增加的量没有水蒸气增加的量多，H2的百分含量减少，b项错误；加入催化剂平衡不移动，H2的百分含量不变，c项错误；降低压强反应速率减慢，d项错误。根据“三段式”法有：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)开始(mol) 0.2 0 0.8转化(mol) x x x一定时间(mol) 0.2x x 0.8x则0.2xx0.8x1.18，解得x0.18，故CO转化率为100%90%。(3)根据“三段式”法有N23H22NH3开始(mol) 1 3 0转化(mol) x 3x 2x平衡(mol) 1x 33x 2x100%42%，解之，x，所以N2的平衡体积分数100%14.5%
23、。(4)由于N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H0，反应开始时，温度大于零，随着反应进行，达到平衡前NH3的物质的量增加，达到平衡后，温度升高，平衡逆向移动，NH3的物质的量将减少，图示见答案。(5)根据流程图可知，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤见(热交换)，用合成氨放出热量对N2和H2进行预热。合成氨的正反应是气体物质的量减少的放热反应，为提高合成氨原料总转化率，又不降低反应速率，可采取对原料加压、分离液氨，使化学平衡正向移动，同时对未反应的N2、H2循环使用，提高原料转化率。答案(1)2NH4HSO22NH3H2O2S(2)a90%(3)14.5%(4)(5)对原料气加压，分离液氨未反应的N2、H2循环使用
