1、专题六化学反应速率和化学平衡(时间:45分钟满分:100分)测控导航表考点题号(难易度)化学反应速率的计算及其影响因素1(易),2(易)化学平衡及其影响因素6(易),7(中)化学平衡常数及其应用4(易)化学反应速率和化学平衡的图像3(易),5(易)综合应用8(易),9(中),10(中),11(中)一、选择题(共7小题,每小题6分,共42分)1.(2013江苏盐城模拟)一定温度下,在固定容积的密闭容器中发生下列反应:2HIH2+I2。若HI浓度由0.1 molL-1降到0.07 molL-1时,需要15 s,那么HI浓度由0.07 molL-1降到0.05 molL-1时,所需反应的时间为(C)
2、A.等于5 sB.等于10 sC.大于10 sD.小于10 s解析:前15 s用碘化氢表示的反应速率为=0.002 molL-1s-1,随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,反应速率越来越慢,15 s 后反应速率小于0.002 molL-1s-1,故所需时间大于=10 s。2.(2013福建泉州一模)煤气是生活中常用的燃料,制取水煤气的反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。该反应在一容积可变的密闭容器中进行时,改变下列条件会对反应速率产生影响的是(C)增加碳的量将容器的体积缩小一半保持体积不变,充入N2使体系压强增大保持压强不变,充入N2使体系体积增大A.B.C.D.解析:碳为固体
3、反应物,增加其用量对反应速率几乎无影响;容器的体积缩小一半相当于压强增大一倍,正、逆反应速率均增大;体积不变,充入N2使体系压强增大,但反应混合物浓度未改变,反应速率不变;要想总压强不变,充入N2必然使容器体积增大,导致反应混合物浓度减小,正、逆反应速率均变慢。3.在相同温度下,将H2和N2两种气体按不同比例通入相同的恒容密闭容器中,发生反应:3H2+N22NH3。表示起始时H2和N2的物质的量之比,且起始时H2和N2的物质的量之和相等。下列图像正确的是(D)解析:A中,随着的增大,氢气含量增多,氢气的平衡转化率降低,A错误;随着的增大,氢气含量增多,混合气体的质量减小,B错误;随着的增大,氢
4、气含量增多,氮气的平衡转化率增大,C错误;随着的增大,氢气含量增多,混合气体的质量减小,容器体积不变,则混合气体的密度减小,D正确。4.(2013四川绵阳三模)为减小CO2对环境的影响,在倡导“低碳”的同时,还需加强对CO2创新利用的研究。T1 时,将9 mol CO2 和12 mol H2充入3 L密闭容器中,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)HT1C.在T1,若起始时向容器中充入5 mol CO2、5 mol H2、5 mol CH3OH(g)和5 mol H2O(g),则达平衡前v(正)v(逆)D.在T1,若起始时向容器充入4.5 mol CO2、6 mol
5、 H2,平衡时容器内压强p=解析:若增大压强,速率加快,平衡右移,则CH3OH的物质的量增加,A对;由图知,T1下达平衡时CH3OH为3 mol,则容器内CO2为6 mol、H2为3 mol、H2O为3 mol,各物质的平衡浓度:CO2为2 mol/L、H2为1 mol/L、H2O为1 mol/L、CH3OH为1 mol/L,求得平衡常数为0.5,因该反应正向放热,故升温逆向移动,平衡常数减小,所以,若T2时平衡常数为0.42,则T2T1,B对;在T1,若起始时向容器中充入5 mol CO2、5 mol H2、5 mol CH3OH(g)和5 mol H2O(g),Q=0.36v(逆),C对;
6、在T1,两种投料方式中若反应物的转化率相等,则p=,但是由于该反应是气体分子数减小的反应,故起始加入反应物的物质的量少的,其转化率小,故p,D错。5.(2013湖南衡阳联考)某工业反应为:X2(g)+3Y2(g)2XY3(g)。图表示在一定温度下此反应过程中的能量变化;图表示在2 L的密闭容器中反应时X2的物质的量随时间的变化曲线;图表示在其他条件不变的情况下,改变起始物Y2的物质的量对此反应平衡的影响。下列说法正确的是(B)A.由图可知,加入适当的催化剂,E和H都减小B.图中010 min内该反应的平均速率v(Y2)=0.045 molL-1min-1,从11 min起其他条件不变,压缩容器
7、的体积为1 L,则n(X2)的变化曲线为dC.图中a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物X2的转化率最高的是b点D.图中T1和T2表示温度,对应温度下的平衡常数为K1、K2,则T1T2,K1K2解析:催化剂能减小E,但不能改变H大小,H只取决于反应物和生成物的能量状态,A错;v(Y2)=3v(X2)=3=30.015 molL-1min-1=0.045 molL-1min-1,当压缩容器体积后,平衡右移,n(X2)减少,B对;n(Y2)的量越大,X2的转化率越高,所以c点X2转化率最高,C错;由图知该反应的H0,则其他条件相同时,温度越低,平衡向右进行的程度越大,平衡时XY3的百分含量越大,平
8、衡常数K越大,即T1K2,D错。6.(2013福建福州质检)已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.20 kJmol-1,在某温度下2 L的密闭容器中进行,测得如下数据:时间(h)物质的量(mol)01234N21.50n11.20n3n5H24.504.203.60n4n6NH300.20n21.001.00下列说法正确的是(C)A.反应3 h内,反应速率v(N2)为0.17 molL-1h-1B.此温度下,该反应的平衡常数为0.037C.反应进行到1 h时放出的热量为9.22 kJD.4 h时,若再加入1 mol N2,达到新的化学平衡时,N2的转化率是原来的两倍解
9、析:通过反应方程式可求得:n1=1.4,n2=0.6,n3=1.0,n5=1.0,n4=3.0,n6=3.0,3 h内v(N2)=0.083 molL-1h-1,A选项错;由上面计算数据可知3 h时已建立平衡,K=0.148,B选项错,反应进行到1 h放出热量92.20 kJ=9.22 kJ,C选项正确,4 h时,再充入1 mol N2,平衡右移,H2转化率增大,而N2转化率降低,D选项错。7.(2013河南开封一模)可逆反应3A(g)3B+CH0,随着温度的升高,气体的平均相对分子质量有变小的趋势。下列关于B、C两种物质的聚集状态的判断不正确的是(B)A.B和C可能都是气体B.B和C一定都是
10、气体C.若C为固体,则B一定是气体D.有可能B为固体,C为气体解析:该反应为吸热反应,升温平衡向正方向移动,如果B、C都是气体,则气体总质量不变,但物质的量增大,故平均相对分子质量一定减小,A项说法正确;但B和C不一定都是气体,若C为固体,反应前后气体物质的量不变,但气体总质量减小,故气体平均相对分子质量减小,所以C项说法正确,B项说法错误;在B为固体的情况下,若绝大部分气体物质都转变成了固体,气体总质量减小,所以尽管反应后气体总物质的量减小,但平均相对分子质量仍然有可能减小,D项说法正确。二、非选择题(共4小题,共58分)8.(2013广东韶关调研)(12分)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒
11、气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。汽车尾气中CO、NO2气体在一定条件下可以发生反应:4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g)H=-1 200 kJmol-1(1)恒温恒容条件下,不能说明该反应已达到平衡状态的是(填字母,下同)。A.容器内混合气体颜色不再变化B.容器内的压强保持不变C.2v(NO2)逆=v(N2)正D.容器内混合气体密度保持不变(2)能使该反应的反应速率增大,且平衡向逆反应方向移动的是。A.及时分离出CO2B.适当升高温度C.减小容器体积使体系压强增大D.选择高效催化剂(3)对于该反应,温度不同(T2T1)、其他条件相同时,下列图
12、像正确的是。解析:(1)恒温恒容下,混合气体颜色不再变化说明NO2浓度不再改变,能说明反应已达平衡;由于该反应是气体分子数减小的反应,容器内的压强保持不变,意味着气体分子总数不再改变,能说明反应已达平衡;2v逆(NO2)=v正(N2)说明反应未达平衡,反应体系中物质全为气体,气体总质量不变,在恒容条件下容器内混合气体密度一直保持不变,故密度不变,不能说明反应已达平衡。(2)分离出CO2导致反应物浓度减小,会使该反应的反应速率减小且平衡向正反应方向移动,A错;因H0,升温能使反应速率增大,平衡逆向移动,B对;该反应气体分子数减少,减小容器体积,体系压强增大导致平衡正向移动,C错;催化剂不影响化学
13、平衡,D错。(3)升温,正、逆反应速率应同时增大,A错;升温能使反应速率增大,且由于正向反应为放热反应,升温导致平衡逆向移动,NO2转化率降低,B对;由反应特点可知,增大压强平衡右移,CO的体积分数应该减小,升高温度平衡左移,CO的体积分数应该增大,故C错。答案:(1)CD(2)B(3)B9.(12分)T 、2 L密闭容器中某一反应在不同时刻的各物质的量如图所示(E为固体,其余为气体)。回答下列问题。(1)写出该反应的化学方程式: 。(2)反应开始至3 min时,用D表示的平均反应速率为 molL-1min-1。(3)T 时,该反应的化学平衡常数K=。(4)第6 min时,保持温度不变,将容器
14、的体积缩小至原来的一半,重新达到平衡后,D的体积分数为。(5)另有一个2 L的密闭容器,T 、某一时刻,容器中各物质的物质的量如表所示。物质ABDE物质的量(mol)0.81.00.40.2此时v(正)v(逆)(填“大于”、“等于”或“小于”)。解析:(1)3 min时,A、B、D、E的物质的量变化量分别为0.4 mol、0.2 mol、0.6 mol、0.2 mol,故其化学计量数之比为2131,因此反应的化学方程式为2A(g)+B(g)3D(g)+E(s)。(2)v(D)=0.1 molL-1min-1。(3)3 min时,A、B、D的物质的量分别为0.6 mol、0.8 mol、0.6
15、mol,则K=0.75。(4)因反应前后气体体积不变,所以缩小体积(增大压强)平衡不移动,D的体积分数与3 min时相等,为100%=30%。(5)可计算出Q=0.01250.75,故平衡正向移动,v(正)大于v(逆)。答案:(1)2A(g)+B(g)3D(g)+E(s)(2)0.1(3)0.75(4)30%(5)大于10.(2013江西赣州十二县联考)(14分)近年来,由于温室效应和资源短缺等问题,关于CO2和碳酸盐应用的研究受到人们的重视。某研究小组利用反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)H=-41.2 kJ/mol制备CO2与H2的混合气体,并进一步研究CO2与H2以不
16、同的体积比混合时在合适条件下的反应产物应用。(1)已知:850 时在一体积为10 L的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,CO和H2O浓度变化如图所示:下列说法正确的是(填序号)。A.达到平衡时,氢气的物质的量是0.12 molB.达到平衡时,反应体系最终会放出49.44 kJ热量C.第4 min时,混合气体的平均相对分子质量不再变化D.第6 min时,若升高温度,反应平衡常数会减小E.第8 min时,若充入氦气,会导致v(CO)正v(H2O)逆(2)850 时,若在容积为2 L的密闭容器中同时充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和x mol H2。若
17、要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是。解析:(1)由图知,达平衡时,CO减少的物质的量为(0.20-0.08)mol/L10 L=1.2 mol,故生成氢气的物质的量是1.2 mol,A错;此时放出41.2 kJ/mol1.2 mol=49.44 kJ热量,B对;第4 min达到平衡,故混合气体的平均相对分子质量不再变化,C对;正向放热,若升高温度,平衡左移,平衡常数减小,D对;由于是恒容容器,充入与反应体系无关的氦气,对速率无影响,E错。(2)结合图示,850 时各物质的平衡浓度为CO为0.08 mol/L、H2O为0.18 mol/L,由于容器体积为10 L,故H2为0.12 mol/L、CO2为0.12 mol/L,求得平衡常数为1。相同温度下,若要使反应开始时正向进行,则Q小于K,即Q1可求得x3。答案:(1)BCD(2)x”、“T1,平衡常数只与温度有关,温度不变,K值不变,则KA=KB,升温,平衡左移,K值减小,KAKD。答案:(1)b、d、e(2)90%35.28 kJ20 250(3)
