1、专题十 化学反应速率和化学平衡一、单项选择题1“生态马路”运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2 和CO2。下列对此反应的叙述中正确的是()A使用光催化剂不改变反应速率B使用光催化剂能增大NO的转化率C升高温度能加快反应速率D改变压强对反应速率无影响解析：选C。使用催化剂可以改变反应速率，但不能改变反应物的平衡转化率，故A、B项错误；该反应有气体参与，改变压强可影响化学反应速率，故D项错误。2在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)，下列说法中不能说明该反应已达到平衡状态的是()
2、ACO的生成速率与CO2 的生成速率相等B气体密度不再变化CCO的质量不变D体系的压强不再发生变化解析：选D。A项，CO的生成速率为逆反应速率，CO2 的生成速率为正反应速率，且CO、CO2 的化学计量数相等，则v正(CO2)v逆(CO)，达到化学平衡；B项，当m(气体)不变时，反应即达到平衡；C项，m(CO)不变，则n(CO)不变，反应达到平衡；D项，该反应是气体体积不变的反应，任意时刻体系的压强均相同，所以压强不能作为平衡的标志。3已知298 K时，2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197 kJmol1，在相同温度下，向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放
3、出热量Q1；向另一体积相同的密闭容器中通入1 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量Q2。则下列关系正确的是()A2Q2Q1B2Q2Q1CQ2Q1197 kJ DQ2Q1197 kJ解析：选C。反应的热化学方程式：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197 kJmol1，由热化学方程式可知，在上述条件下反应生成1 mol SO3气体放热98.5 kJ，加入2 mol SO2和1 mol O2，生成SO3的量小于2 mol，所以Q1197 kJ；1 mol SO2和1 mol O2相当于在2 mol SO2和1 mol O2达到平衡的基础上，减少反应物的浓度，平衡逆向移动，即Q
4、2Q1。综上所述，Q2Q1197 kJ，故选C。4某科研小组利用如下反应消除NO和CO的污染：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)Hx kJmol1。T 时，在容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol NO和2 mol CO，保持温度不变，5 min 末达到平衡状态，此时c(N2)0.4 molL1。下列说法中不正确的是()Ax0B(NO)80%C05 min内，v(CO)0.16 molL1min1D保持温度不变，若再向上述平衡体系中充入2 mol NO和2 mol CO，重新达到平衡时，c(N2)0.8 molL1解析：选D。该反应S0，若要使反应自发进行，则必须为放热反应，
5、故H0，即x0.8 molL1，故D项错误。5室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OHHBrC2H5BrH2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 和78.5 。下列有关叙述错误的是()A加入NaOH，可增大乙醇的物质的量B增大HBr浓度，有利于生成C2H5BrC若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变D若起始温度提高至60 ，可缩短反应达到平衡的时间解析：选D。加入NaOH，c(HBr)减小，平衡向逆反应方向移动，乙醇的物质的量增大，A项正确；增大HBr浓度，平衡
6、向正反应方向移动，有利于生成C2H5Br，B项正确；若反应物按照化学计量数之比加入溶液中，则各物质的平衡转化率相等，故反应物均增大至2 mol，两种反应物平衡转化率之比不变，C项正确；若起始温度提高至60 ，生成物C2H5Br为气态，能够从反应体系中逸出，导致反应不断向正反应方向进行，因此不能缩短反应达到平衡的时间，D项错误。二、不定项选择题6T 时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)B(g)C(s)H0DT1 时，容器中达到平衡后再充入NO、H2O(g)各2104 mol，则反应将向逆反应方向进行解析：选AD。容器、相比较，NO的浓度不变，中H2浓度是的2倍，反应速率是的2倍，所以n
7、1；容器、相比较，H2的浓度不变，中NO浓度是的2倍，反应速率是的4倍，所以m2；选项A正确。恒温恒容下，体系的压强之比等于气体的物质的量之比，对于容器有：2NO(g)2H2(g)N2(g)2H2O(g)起始： 6 2 0 0反应： x x x/2 x平衡： 6x 2x x/2 x 对于容器有：2NO(g)2H2(g)N2(g)2H2O(g)起始： 2 6 0 0反应： y y y/2 y平衡： 2y 6y y/2 y(以上单位都是103 mol/L)温度不变，反应的平衡常数不变，列出其平衡常数计算式，可得到xy，则达到平衡时两个容器的气体总物质的量相等，所以压强相等，选项B错误。温度不变的前
8、提下，从容器变为容器，氢气的浓度变为原来的2倍，则平衡正向移动，达到新平衡时c(N2)应该大于2104 mol/L，此时的c(H2O)应该大于4104 mol/L，但是实际升高温度以后容器达平衡时c(H2O)3.8104 mol/L4104 mol/L，说明升高温度，平衡逆向移动，所以该反应为放热反应，HK，故反应将向逆反应方向进行，选项D正确。三、非选择题9.现有三个反应：反应Fe(s)H2O(g)=FeO(s)H2(g)H1a kJ/mol，平衡常数为K1反应CO(g)H2O(g)=H2(g)CO2(g)H2，平衡常数为K2反应Fe(s)CO2(g)=FeO(s)CO(g)H3b kJ/m
9、ol，平衡常数为K3在不同温度下，部分K1、K2的值如下：T/700800K12.382.56K20.80(1)CO(g)H2O(g)=H2(g)CO2(g)H2_(用a、b表示)。(2)K1的表达式为_；根据反应推导出K1、K2、K3的关系式为K3_。.在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂)，分别充入同量的NOx及C3H6，在不同温度下，同时发生以下反应：18NO(g)2C3H6(g)9N2(g)6CO2(g)6H2O(g)、18NO2(g)4C3H6(g)9N2(g)12CO2(g)12H2O(g)，并分别在t时测定其中NOx转化率，绘得图像如图所示：(3)从图中可以得出的结论
10、是结论一：从测定NOx转化数据中判断，相同温度下NO转化率比NO2的低。结论二：_。(4)在上述NO2和C3H6反应中，提高NO2转化率的措施有_(填编号)。A加入催化剂B降低温度C分离出H2O(g) D增大压强解析：.(1)根据盖斯定律，反应反应得：CO(g)H2O(g)=H2(g)CO2(g)H2(ab) kJ/mol。(2)K1的表达式为K1；反应反应得反应，则K3。.(4)根据图像知，温度越高(450 以上)，二氧化氮的转化率越小，所以该反应是放热反应，且该反应是气体体积增大的反应。催化剂不改变化学平衡状态，故A错误；该反应是放热反应，所以降低温度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮的转化
11、率增大，故B正确；分离出H2O(g)，减少生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮的转化率增大，故C正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮的转化率降低，故D错误。答案：.(1)(ab) kJ/mol(2)K1.(3)在250450 时，NOx转化率随温度升高而增大，450600 时，NOx转化率随温度升高而减小(答案合理即可)(4)BC10煤炭属于不可再生能源，高效、清洁地利用煤炭资源至关重要。请回答下列问题：(1)煤的液化。原理是C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)Ha kJmol1；CO(g)2H2(g)CH3OH(l)Hb kJmol1。则反应
12、C(s)H2O(g)H2(g)CH3OH(l)的H_kJmol1(用a、b表示)。(2)煤的气化。原理是C(s)2H2(g)CH4(g)H。在1 L密闭容器中投入1 mol C，并充入2 mol H2，测得相关数据如图所示：有关图1、图2的说法正确的有_(填字母)。A氢气的反应速率v(Z)v(X)v(Y)BT1K(Z)D工业生产中，当温度为T2时，压强越高，经济效益越好图2中A点对应的平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。(3)煤生产水煤气和半水煤气。工业上用煤生产作为合成氨原料的水煤气，要求气体中(COH2)与N2的体积之比为3.13.2，发生的反应有C(s)H
13、2O(g)CO(g)H2(g)、C(s)O2(g)CO(g)。从能量角度考虑，通入空气的目的是_。如图3是反应CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)H0中CO和CO2的浓度随时间发生变化的曲线，则t2时刻改变的条件可能是_(写出一种即可)。答案：(1)ab(2)ABC(3)前者是吸热反应，通入空气后发生的是放热反应，可维持体系的热平衡降低温度(或增大水蒸气的量或减少氢气的量)11雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气的排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：N2(g)O2(g)2NO(g)H1a kJmol1 CO(g)1/2O2(g)CO2(g)H2 b kJm
14、ol1 2CO(g)2NO(g)N2(g)2CO2(g)H3请回答下列问题： (1)H3_kJmol1(用含a、b的代数式表示)。 (2)对于有气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应的平衡常数表达式Kp_。(3)下列能说明反应已达平衡状态的是_(填字母)。A单位时间内生成1 mol CO2 的同时消耗了1 mol COB在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变C在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化D在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变(4)在一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反
15、应。在t1时刻达到平衡，此时n(CO)x mol，n(NO)2x mol，n(N2)y mol，则NO的平衡转化率为_(用含x、y的代数式表示)；再向容器中充入y mol CO2 和x mol NO，则此时v(正)_(填“”“”或“”)v(逆)。(5)烟气中也含有氮氧化物，C2H4 可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2负载量对NO去除率的影响，控制其他条件一定，实验结果如图所示。为达到最高的NO去除率，应选择的反应温度约为_，Cu2负载量为_。解析：(1)根据盖斯定律，由2得：2CO(g)2NO(g)N2(g)2CO2(g)，则H32H2H1(2ba) kJmol1。(2)反应的平衡常数
16、表达式Kp。(3)A.单位时间内生成1 mol CO2 的同时消耗了1 mol CO，描述的都是正反应，不能说明反应已经达到平衡，A错误；B.在恒温恒容的容器中，密度等于混合气体的质量除以容器体积，根据质量守恒，不管是否达到平衡，混合气体的质量都不变，容器体积不变，所以密度始终不变，B错误；C.在绝热恒容的容器中，容器内的温度随反应的进行而变化，平衡常数也会发生变化，平衡常数不再变化，说明容器的温度不变，反应达到平衡，C正确；D.在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变，说明各成分的物质的量不再变化，反应达到平衡，D正确。(4)一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反应2CO(g)2NO(g)N2(g)2CO2(g)，t1时刻达到平衡，此时n(CO)x mol，n(NO)2x mol，n(N2)y mol，n(CO2)2y mol，则反应的NO的物质的量为2y mol，起始NO的物质的量为(2x2y) mol，平衡转化率为100%100%；该温度下的平衡常数KVV，再向容器中充入y mol CO2和x mol NO，QcVVK，则平衡不移动，此时v(正)v(逆)。(5)从图上可以看出Cu2负载量为3%，温度在350 左右时，NO的去除效果最好。答案：(1)2ba(2)(3)CD (4)100%(5)350 3%