1、专题限时集训(七)化学反应速率和化学平衡(限时：45分钟)1(2020山东六校联考)T 时，向一个容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2，发生如下反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，反应过程中测得的部分数据如表。下列说法不正确的是()t/min0102030n(CO)/mol0.200.080.04n(H2)/mol0.400.08A.若其他条件不变，升高温度，平衡时c(CH3OH)0.05 molL1，则该反应的H0B在前10 min内该反应的平均反应速率v(H2)0.006 molL1min1CT 时，该反应的平衡常数为2.5103D相同温度下，若起始时向该容器中只充入0
2、.3 mol CH3OH(g)，达到平衡时CH3OH(g)的转化率小于20%B30 min时n(H2)0.40 mol0.08 mol0.32 mol，n(CO)n(H2)0.16 mol，n(CO)0.20 mol0.16 mol0.04 mol，说明20 min时反应处于平衡状态。列出三段式： CO(g)2H2(g) CH3OH(g)起始物质的量(mol) 0.20 0.40 0转化物质的量(mol) 0.16 0.32 0.16平衡物质的量(mol) 0.04 0.08 0.16可知反应达到平衡时，c(CH3OH)0.08 molL1。若保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(CH3OH)
3、0.05 molL10.08 molL1，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则该反应为放热反应，Hv逆Ca点、b点容器内的压强之比为67D向a点平衡体系中再充入一定量的NO2，达到平衡时，NO2的转化率比原平衡小BD选项A，由图可知体积V3V2V1，T 时，其他条件不变的情况下，体积增大，压强减小，NO2转化率应该更高，由图中bc点NO2转化率变化趋势可知c点反应未达到平衡，无法通过V3求平衡常数，错误；选项B，c点反应未达到平衡，因此反应会继续向正反应方向进行，v正v逆，正确；选项C，由a、b点NO2转化率可计算出a点容器内气体的物质的量为1.2 mol，b点容器内气体的物质的量为1.4 m
4、ol，但体积V2V1，不能通过气体的物质的量计算压强之比，错误；选项D，恒容条件下再充一定量的NO2，相当于增大体系压强，平衡逆向移动，因此NO2的转化率减小，正确。4(2020青岛模拟)工业上，乙苯和CO2被吸附到催化剂表面进行催化脱氢，制取苯乙烯的反应为： (g)CO2(g) (g)CO(g)H2O(g)H0。在三个体积相同的恒容密闭容器中充入CO2和乙苯蒸气，有关反应数据如下：容器温度(K)起始反应物的物质的量/mol平衡时生成物的物质的量/mol乙苯(g)CO2(g)苯乙烯(g)T11.01.00.5T21.01.00.4T12.02.0a下列说法错误的是()AaK2D其他条件一定，原
5、料气中CO2占比越大，乙苯转化率越高D选项A，三个容器体积相同，和温度相同，由于中压强增大，平衡逆向移动，因此aK2，正确；选项D，由于反应是乙苯和CO2被吸附到催化剂表面进行，若CO2占比大，则乙苯吸附率降低，因此转化率不一定提高，错误。5(双选)一定条件下，在容积为2 L的恒容密闭容器中通入2 mol NO2发生反应2NO2(g) 2NO(g)O2(g)，一定温度下，测得v正k正c2(NO2)，v逆k逆c2(NO)c(O2)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。该温度下，测得NO2的转化率随时间的变化曲线如图所示，在60 min时反应达到平衡状态。下列说法正确的是()A010 min
6、内，NO的平均反应速率v(NO)0.06 molL1min1B20 min时，2.8C该温度下，平衡常数K0.25D其他条件不变，平衡时向体系中加入NO2，可提高NO2的平衡转化率BC根据题图及题给信息，列式如下：选项A，由上述分析可知，010 min内，NO的平均反应速率v(NO)0.3 molL110 min0.03 molL1min1，错误。选项B，反应达平衡时v正k正c2(NO2)v逆k逆c2(NO)c(O2)，可得0.25 molL1，故20 min时，2.8，正确。选项C，该温度下，平衡常数K0.25，正确。选项D，其他条件不变，增加NO2的浓度，NO2的平衡转化率降低，错误。6C
7、O和H2在一定条件下可以合成甲醇：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)HT1，且0.4T1，因T1温度下，反应在30 min时已处于平衡状态，则T2温度下，反应在30 min时也处于平衡状态，又该反应为放热反应，升高温度，平衡左移，故a0.4，T2温度下反应在20 min时可能已经达到平衡，也有可能还没有达到平衡，所以a0.5，A正确；T1温度下，前20 min内v(CO) molL1min10.009 5 molL1min1，v(H2)2v(CO)20.009 5 molL1min10.019 molL1min1，B正确；由上述分析知，在T1、T2温度下30 min后容器内的反应均已达到
8、平衡，所以容器内的压强保持不变，又由于T2温度下反应物的平衡转化率较低，所以容器内气体的物质的量相对较高，又因容器体积不变，故压强也较大，C正确；加入催化剂能加快反应速率，但不能改变平衡状态，所以达到平衡状态时T1温度下n(CO)仍然为0.4 mol，D错误。7(双选)一定温度下，向容积恒为V L的密闭容器中充入NO，NO转化为两种氧化物X和Y，平衡时，体系中各物质的物质的量相等。容器内NO的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是()A反应的化学方程式为3NONO2N2OB13 min时，v(生成物) molL1min1C该温度下，该反应的平衡常数为V Lmol1D两种生成物的浓度
9、相等可以作为判断反应到达平衡状态的标志AC根据题图可知，3 min时反应达到平衡状态，NO的物质的量的变化量为3 mol，平衡时NO和X、Y的物质的量相等，均为1 mol，参与反应的各物质的物质的量的变化量之比等于各物质的化学计量数之比，则反应的化学方程式为3NOXY。A选项，根据原子守恒，可知反应的化学方程式为3NONO2N2O，正确；B选项，根据题图可知，13 min时，每个生成物的物质的量的变化量均为 mol，故v(生成物) molL1min1，错误；C选项，该温度下，该反应的平衡常数为 Lmol1V Lmol1，正确；D选项，反应进行到任意时刻，NO2和N2O的浓度都相等，故二者浓度相
10、等不能作为判断反应到达平衡状态的标志，错误。8(2020兴宁一中模拟)随着氮氧化物对环境及人类活动影响的日趋严重，如何消除大气污染物中的氮氧化物成为人们关注的主要问题之一。.利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下：4NH3(g)6NO(g) 5N2(g)6H2O(l) H0(1)写出一种可以提高NO的转化率的方法：_。(2)一定温度下，在恒容密闭容器中按照n(NH3)n(NO)23充入反应物，发生上述反应。下列不能判断该反应达到平衡状态的是_。Ac(NH3)c(NO) 23Bn(NH3)n(N2) 不变C容器内压强不变D容器内混合气体的密度不变E1 mol NH键
11、断裂的同时，生成1 mol OH键(3)已知该反应速率v正k正c4(NH3)c6 (NO)，v逆k逆cx(N2)cy(H2O) (k正、k逆分别是正、逆反应速率常数)，该反应的平衡常数Kk正/k逆，则x_，y_。(4)某研究小组将2 mol NH3、3 mol NO和一定量的O2充入2 L密闭容器中，在Ag2O催化剂表面发生上述反应，NO的转化率随温度变化的情况如图所示：在5 min内，温度从420 K升高到580 K，此时段内NO的平均反应速率v(NO)_；在有氧条件下，温度580K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是_。.用尿素(NH2)2CO水溶液吸收氮氧化物也是一种可行的方法。NO
12、和NO2不同配比混合气通入尿素溶液中，总氮还原率与配比关系如图。(5) 用尿素(NH2)2CO水溶液吸收体积比为11的NO和NO2混合气，可将N元素转变为对环境无害的气体。写出该反应的化学方程式_。(6)随着NO和NO2配比的提高，总氮还原率降低的主要原因是_。解析(2)根据方程式可知氨气与一氧化氮按23反应，且按n(NH3)n(NO) 23充入反应物，所以，任意时刻都满足c(NH3)c(NO) 23，故A错误；反应正向移动时氨气的物质的量减小，氮气的物质的量增多，所以n(NH3)n(N2)会变小，当该值不在变化时说明反应达到平衡，故B正确；平衡正向移动压强减小，逆向移动压强增大，所以压强不变
13、时反应达到平衡，故C正确；生成物中有液态水，所以平衡正向移动时气体的总质量减小，但总体积不变，所以密度会减小，所以当混合气体密度不变时能说明反应达到平衡，故D正确；1 mol NH键断裂即消耗 mol氨气，则生成 mol水，形成1 mol OH键，描述的都是正反应速率，故E错误；(3)平衡时有v正 v逆，即k正c4(NH3)c6 (NO) k逆cx(N2)cy(H2O)，变换可得，Kk正/k逆，平衡状态下K，所以x5，y0；(4)420 K时一氧化氮的转化率为2%，此时消耗的n(NO)3 mol2%0.06 mol,580 K时一氧化氮的转化率为59%，此时消耗的n(NO)3 mol59%1.
14、77 mol，此时段内一氧化氮的变化量为：1.77 mol0.06 mol1.71 mol。v(NO)0.171 mol/(Lmin)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，一氧化氮的转化率降低；(6)一氧化氮溶解度小，大量的一氧化氮通入之后不能反应，导致总还原率降低。答案(1)降低温度(或“增大压强”“分离出氮气”“增大氨气浓度”等)(2) AE(3) 50(4)0.171 mol/(Lmin)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，一氧化氮的转化率降低(5)(NH2)2CONONO2=2N2CO22H2O(6)NO在尿素溶液中的溶解度较低，未参与反应的NO增多9(2020山西省大同届联
15、考)氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能，高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应有：.C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)K1；.CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)K2；.CaO(s)CO2(g) CaCO3(s)K3；燃烧炉中涉及的反应为：.C(s)O2(g)=CO2(g)；.CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)。(1)氢能被视为最具发展潜力的绿色能源，该工艺制H2总反应可表示为C(s)2H2O(g)CaO(s) CaCO3(s)2H2(g)，其反应的平衡
16、常数K_(用K1、K2、K3的代数式表示)。(2)在一容积可变的密闭容器中进行反应，恒温恒压条件下，向其中加入1.0 mol炭和1.0 mol水蒸气，达到平衡时，容器的体积变为原来的1.25倍，平衡时水蒸气的平衡转化率为_；向该容器中补充a mol炭，水蒸气的转化率将_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)对于反应，若平衡时再充入CO2，使其浓度增大到原来的2倍，则平衡_移动(填“向右”“向左”或“不”)；当重新平衡后，CO2浓度_(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)一种新型锂离子二次电池磷酸铁锂(LiFePO4)电池。作为正极材料的磷酸铁锂在充、放电时的局部放大示意图如图，写出该电池充
17、电时的阳极电极反应式：_。解析(1)由反应反应反应可得C(s)2H2O(g)CaO(s) CaCO3(s)2H2(g)，由故其平衡常数K K1K2K3。(2)恒温恒压下，气体物质的量之比等于压强之比，C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)起始(mol)100转化(mol) x x x平衡(mol) 1x x x则1.25，解得x0.25，因此平衡时水蒸气的转化率为100%25%；碳为固体，增加其物质的量，对平衡无影响，因此对于水蒸气的转化率无影响。(3)CaO(s)CO2(g) CaCO3(s)中，只有CO2一种气体，增加CO2浓度，平衡将向着气体体积减小的方向移动，即平衡正向移动；因K3
18、，温度不变的情况下，平衡时CO2浓度不变。(4)由图可知，充电时LiFeO4失去电子，生成Li，故充电时阳极电极反应式为：LiFePO4xe=Li(1x)FePO4xLi。答案(1)K1K2K3(2)25%不变(3)向右不变(4)LiFePO4xe=Li(1x)FePO4xLi10(2018全国卷)CH4CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：(1)CH4CO2催化重整反应为CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)。已知：C(s)2H2(g)=CH4(g)H75 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H394 kJmol1C
19、(s)O2(g)=CO(g)H111 kJmol1该催化重整反应的H_kJmol1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是_(填标号)。A高温低压B低温高压 C高温高压D低温低压 某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为_mol2L2。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：积碳反应CH4(g)=C(s)2H2(g)消碳反应CO2(g)C(s)=2CO(g)H/(kJmol1)75172活化能/ (kJmol1)催化剂X3391催化剂Y4372
20、由上表判断，催化剂X_Y(填“优于”或“劣于”)，理由是_。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示，升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是_(填标号)。AK积、K消均增加Bv积减小、v消增加CK积减小、K消增加Dv消增加的倍数比v积增加的倍数大图1图2在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为vkp(CH4)p(CO2)0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图2所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为_。解析(1
21、)将已知中3个反应依次编号为、，根据盖斯定律2得该催化重整反应的H(111275394) kJmol1247 kJmol1。由于该反应为吸热且气体体积增大的反应，要提高CH4的平衡转化率，需在高温低压下进行。根据平衡时消耗的CO2为1 mol50%0.5 mol，则消耗的CH4为0.5 mol，生成的CO和H2均为1 mol，根据三段式法可知平衡时CH4、CO2、CO和H2的平衡浓度分别为0.75 molL1、0.25 molL1、0.5 molL1、0.5 molL1，则平衡常数K mol2L2。(2)从表格中数据可看出相对于催化剂X，用催化剂Y催化时积碳反应的活化能大，则积碳反应的反应速率
22、小，而消碳反应活化能相对小，则消碳反应的反应速率大，再根据题干信息“反应中催化剂活性会因积碳反应而降低”可知催化剂X劣于催化剂Y。由表格可知积炭反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移，K积、K消均增加，温度升高，反应速率均增大。从图像上可知600700 随温度升高，催化剂表面的积碳量减小，所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大，故A、D正确。由该图像可知在反应时间和p(CH4)相同时，图像中速率关系vavbvc，结合沉积碳的生成速率方程vkp(CH4)p(CO2)0.5，在p(CH4)相同时，随着p(CO2)增大，反应速率逐渐减慢，即可判断：pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。
23、答案(1)247A(2)劣于相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大ADpc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)11碳和氮的化合物在生产生活中广泛存在。回答下列问题：(1)乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理如下图，其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。上述反应为_(填“放热”或“吸热”)反应，历程中最小能垒(活化能)为_ kJmol1，该步骤的化学方程式为_。(2)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的氮氧化物脱除技术。原理为：4NH3(g)6NO(g) 5N2(g)6H2O(g)H11.63 kJmol1。在2 L
24、密闭容器中，使用不同的催化剂A、B、C，产生N2的物质的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是_。A用催化剂A前50 s平均反应速率v(N2)2.5102 molL1s1B体系各物质状态不变时，反应在任何温度下均可自发进行C分离出体系中的H2O(g)有利于氮氧化物的脱除D用催化剂C达到平衡时，N2产率最小(3)废气的变废为宝越来越成为人们共同关注的焦点，某化学课外小组查阅资料得知：2NO(g)O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步：.2NO(g) N2O2(g)(快)v1正k1正c2(NO)，v1逆k1逆c(N2O2)H10.N2O2(g)O2(g) 2NO2(g)(慢)v2正k2正c(N
25、2O2)c(O2)，v2逆k2逆c2(NO2)H20一定温度下，2NO(g)O2(g) 2NO2(g)平衡常数K_。(用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示)研究发现NO转化为NO2的反应速率随温度的升高而减慢，原因是_。已知：N2O4(g) 2NO2(g)，N2O4与NO2的消耗速率与自身压强有如下关系：v(N2O4)k1p(N2O4)，v(NO2)k2p2(NO2)。一定温度下，相应的速率与压强关系如图所示，图中能表示该反应达到平衡状态的两个点是_，可以表示该反应正向进行的两个点是_。解析(1)反应物能量高于产物，H0，放热反应。(2)A项，v(N2)2.5105 mol/(Ls)，错误；D项，催化剂不影响平衡产率，错误。(3)K()，K()，KK()K()。当v(NO2)2v(N2O4)时为平衡状态，即B、D点表示平衡状态。当v(NO2)2v(N2O4)，反应正向进行，即A、C点表示正向进行。答案(1)放热66C2HH*=C2H(2)BC(3)(k1正k2正)/(k1逆k2逆)决定总反应速率的是反应，温度升高后反应平衡向左移动，c(N2O2)减小，温度升高对于反应的速率影响弱于c(N2O2)减小对于反应的速率影响，因此NO转化为NO2的反应速率减慢B、DA、C网络构建(教师备选)