1、专题能力训练3化学反应速率与化学平衡(时间:45分钟满分:100分)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.原料投料比增大,平衡常数K增大B.原料投料比越大,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 MP
2、a2.(2015天津理综)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30%、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-13.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.Fe2O3(s)
3、+CO(g)Fe(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S04.工业合成甲醇的反应:CO(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 )B.在其他条件不变时,压缩处于E点的体系体积,氢气浓度增大C.300 ,当容器内气体密度不变时说明反应已经达到平衡D.500 ,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)= molL-1min-15.已
4、知CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),下表列出的是当只改变温度或压强时,反应中CO2浓度和CaCO3残留率的变化。时间/min0510152025T101.52.34.04.04.0T201.01.82.83.13.1时间/minCaCO3残留率0510152025p110.900.830.750.750.75p210.580.350.310.300.30下列有关说法正确的是()A.温度升高,平衡常数K减小B.T1p2D.H06.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),容器内
5、部分物质的物质的量浓度如下表:浓度时间起始0.81.60第2 min0.6a0.2第4 min0.30.9750.5第6 min0.30.9750.5第8 min0.71.4750.1第10 min0.71.4750.1下列说法错误的是()A.反应在第2 min到第4 min时,O2的平均速率为0.187 5 mol(Lmin)-1B.反应在第2 min时改变了某一条件,该条件可能是使用催化剂或升高温度C.第4 min、第8 min时分别达到化学平衡,且平衡常数相同D.在开始反应的前2 min内,该反应放出0.05Q kJ的热量二、非选择题(共2小题,共44分)8.(20分)现甲、乙两化学小组
6、安装两套相同的如右装置,用以探究影响H2O2分解速率的因素。(1)仪器a的名称。(2)MnO2催化下H2O2分解的化学方程式是。(3)甲小组有如下实验设计方案,请帮助完成(所有空均需填满)。实验编号实验目的T/K催化剂浓度甲组实验作实验参照2983滴FeCl3溶液10 mL 2% H2O2甲组实验29810 mL 5% H2O29.(24分)随着能源与环境问题越来越被人们关注,一碳化学成为研究的热点。“一碳化学”即以单质碳及CO、CO2、CH4、CH3OH等含一个碳原子的物质为原料合成工业产品的化学工艺。(1)将CO2转化成有机物可有效实现碳循环,CO2转化成有机物的例子有很多,如:A.6CO
7、2+6H2OC6H12O6+6O2B.CO2+3H2CH3OH+H2OC.CO2+CH4CH3COOHD.2CO2+6H2CH2CH2+4H2O在以上属于人工转化的反应中,原子利用率最高的是(填序号)。(2)CO可用于合成甲醇。在压强为0.1 MPa条件下,在体积为b L的密闭容器中充入a mol CO和2a mol H2,在催化剂作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如下图。该反应属于反应(填“吸热”或“放热”)。若一个可逆反应的平衡常数K值很大,对此反应的说法正确的是(填序号)。A.反应使用催化剂意义不大B.该反应发生将在很短时间内完
8、成C.该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小D.该反应一定是放热反应100 时,该反应的平衡常数K=(用含a、b的代数式表示)。(3)二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。工业上利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:A.2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)H1=-90.8 kJmol-1B.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H2=-23.5 kJmol-1C.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H3=-41.3 kJmol-1总反应:3H2(g)+3CO
9、(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的H=。对于反应b,在温度和容积不变的条件下,能说明该反应已达到平衡状态的是(填字母)。A.n(CH3OH)=n(CH3OCH3)=n(H2O)B.容器内压强保持不变C.H2O(g)的浓度保持不变D.CH3OH的消耗速率与CH3OCH3的消耗速率之比为21参考答案1.D解析:温度不变,原料投料比增大,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)0,在一定条件下可自发进行,则必须是熵增反应,即S0,错误。4.B解析:据图可知,温度越高,甲醇的物质的量越
10、小,则平衡逆向移动,根据平衡移动原理升温平衡向吸热方向移动,因此逆反应吸热,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2 molL-1min-1,D项错误。5.C解析:分析表中数据可得,T1先于T2达到平衡状态,则
11、T1T2,平衡后T1时CO2的浓度高于T2时CO2的浓度,说明温度升高平衡正向移动,正反应吸热,H0,K增大;因随压强增大,CaCO3的残留率增大,分解率减小,且p1先于p2达到平衡状态,则p1p2。6.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.C解析:A项,反应在第2 min到第4 min时v(NH3)=0.15 mol(Lmin)-1,v(O2)=v(NH3)=0.187 5 mo
12、l(Lmin)-1,正确。B项,在第2 min时改变了某一条件,使反应速率增大。改变的条件可能是使用催化剂或升高温度,正确。C项,第4 min的化学平衡常数K1=、第8 min时达到化学平衡的平衡常数K2=,二者数值不相等,错误。D项,在开始反应的前2 min内,NH3发生反应的物质的量为0.2 mol。根据热化学方程式可知:该反应放出0.05Q kJ的热量,正确。8.答案:(1)锥形瓶(2)2H2O22H2O+O2(3)探究反应物浓度对速率的影响3滴FeCl3溶液9.答案:(1)C(2)放热C(3)-246.4 kJmol-1CD解析:(1)原子利用率最高的是C,且C属于人工转化的,故选C。(2)根据图观察到随着温度的升高,CO的转化率逐渐降低,所以该反应为放热反应;由K值的表达式知,可逆反应的平衡常数很大时,C的说法正确。100 时,K=。(3)根据盖斯定律知H=2H1+H2+H3=-246.4 kJmol-1。A是某一时刻的特殊值,不能说明反应已达到平衡;任意时刻该反应的压强都不变,B不能说明反应已达到平衡;某一物质的浓度保持不变说明达到平衡,C正确;从D得出CH3OH的正、逆反应速率相等,说明反应达到平衡。
