1、单元检测7化学反应速率和化学平衡一、选择题：本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题意。1化学反应条件的控制具有重要的现实意义。下列选项，反应条件的控制不恰当的是()A为防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆B为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火C为加快KClO3的分解速率而加入MnO2D降温加快H2O2的分解速率2已知反应：2X(g)Y(g)Z(g)，为研究影响该反应速率的因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z的起始浓度为0，反应物X的浓度随反应时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是()A若实验、只改变一个条件，则由实验、得出结论：升高温度，化学反应速率增大B若
2、实验、只改变一个条件，则由实验、得出结论：增大反应物浓度，化学反应速率增大C若实验、只改变一个条件，则实验使用了催化剂D010 min内，实验的平均速率v(Y)0.04 molL1min13已知：C2H4(g)H2O(g) C2H5OH(g)HYZBX 时，H2和CO的起始组成比越大，氢气的转化率越大CY 时，增大压强，化学平衡常数增大DZ 时，化学平衡常数为46一定温度下，在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应：PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)。下列说法错误的是()容器编号物质的起始浓度/(molL1)物质的平衡浓度/(molL1)c(PCl5)c(PCl3)c(Cl2)c
3、(Cl2)0.4000.21.050.051.950.800A.反应达到平衡时，容器中比容器中的大B反应达到平衡时，容器与容器中的总压强之比为631C反应达到平衡时，容器中Cl2的体积分数小于D反应达到平衡时，容器中0.4 molL1c(PCl5)0.8 molL17二氧化碳的化工利用是降低大气中二氧化碳浓度的有效途径，二氧化碳加氢制甲烷是该领域的最佳选择。反应体系中，主要发生反应的热化学方程式如下：反应：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)H164.7kJmol1反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H41.2 kJmol1反应：2CO(g)2H2(g)CO2(g)
4、CH4(g)H247.1 kJmol1向恒压密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2，不同温度下，使反应均进行t min，测得CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法中不正确的是()A.反应的平衡常数可表示为KB图中曲线B表示CH4的物质的量随温度的变化C为提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂DCH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) 在任何温度下均能自发8H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()A图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快B图乙表
5、明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快C图丙表明，少量Mn2存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快D图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2对H2O2分解速率的影响大9下列实验中，反应速率加快是由催化剂引起的是()A在炭粉中加入KClO3，点燃时燃烧更为剧烈B锌与稀硫酸的反应中加入少量CuSO4溶液可使反应放出H2的速率加快C固态FeCl3和固体NaOH混合后，加入水能迅速产生沉淀D双氧水中加入少量MnO2，即可迅速放出气体10实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素，有关说法错误的是()实验编号温度/酸性KMnO4溶液H2C2O4溶液254 mL 0.01 molL12 m
6、L 0.01 molL1254 mL 0.01 molL12 mL 0.02 molL1504 mL 0.01 molL12 mL 0.01 molL1A.实验中要记录溶液褪色所需时间B实验探究的是浓度对化学反应速率的影响C实验探究的是温度对化学反应速率的影响D起始向中加入MnSO4固体，不影响反应速率二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。11甲酸常被用于橡胶、医药等工业。在一定条件下可分解生成CO和H2O。在有、无催化剂条件下的能量与反应历程的关系如图所示。下列说法错误的是()A途径一未使用催化剂，
7、途径二比途径一甲酸平衡转化率高BH1H2”或“”或“”)；上述反应达到平衡后，继续通入一定量的NO2，则NO2的平衡转化率将_，NO2的平衡浓度将_(填“增大”“减小”或“不变”)。19(12分)(1)反应H2(g)I2(g)2HI(g)的反应机理如下：第一步：I22I(快速平衡)第二步：IH2H2I(快速平衡)第三步：H2II2HI(慢反应)第一步反应_(填“放出”或“吸收”)能量。只需一步完成的反应称为基元反应，基元反应如aAdD=gGhH的速率方程，vkca(A)cd(D)，k为常数；非基元反应由多个基元反应组成，非基元反应的速率方程可由反应机理推定。H2(g)与I2(g)反应生成HI(
8、g)的速率方程为v_(用含k1、k1、k2的代数式表示)。(2)将氨氧化法制硝酸过程中氨经催化氧化后的气体(高于800 )急剧冷却到100 以下，一方面除去大量的H2O，使NO(g)和O2(g)发生反应，另一方面温度低有利于生成NO2(g)。2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：.2NO(g)N2O2(g)(反应快，瞬间达到平衡)H10v1正k1正c2(NO)v1逆k1逆c(N2O2).N2O2(g)O2(g)2NO2(g)(反应慢)H20v2正k2正c(N2O2)c(O2)v2逆k2逆c2(NO2)其中k1、k2是速率常数，随温度上升而增大。则：一定温度下，反应2NO(g)O
9、2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K_，根据速率方程分析，升高温度该总反应速率减小的原因是_。20(12分)二甲醚(CH3OCH3)是一种清洁能源，可由合成气(CO、H2)来制备，反应原理如下：反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H1反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H2回答下列问题：(1)上述反应符合“原子经济性”原则的是_(填“反应”或“反应”)。(2)图中使曲线a对应反应按曲线b进行的措施是_，由合成气(CO、H2)制备CH3OH(g)的热化学方程式为_，该反应自发进行的条件为_(填“低温”或“高温
10、”)。(3)模拟该制备原理，起始时在某容器中充入2 mol CO和4 mol H2合成CH3OCH3(g)，平衡时混合物中氢气的体积分数与温度、压强的关系如图所示：下列有关说法能够证明恒温恒压时，反应2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H”“YX，A错误；X 时，H2和CO的起始组成比越大，容器中氢气的浓度越大，一氧化碳的转化率越大，氢气的转化率越小，B错误；化学平衡常数只与温度有关，Y 时，增大压强，温度不变，化学平衡常数不变，C错误；由题给数据可知，Z 时，平衡时氢气、一氧化碳和甲醇的浓度均为0.5 molL1，则平衡常数值为4，D正确。6A反应达平衡时，容器中1，容器
11、中起始时大于1，不管反应正向进行还是逆向进行，反应达平衡时，都大于1，故A错误。容器中： PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)起始浓度/(molL1) 0.4 0 0转化浓度/(molL1) 0.2 0.2 0.2平衡浓度/(molL1) 0.2 0.2 0.2平衡常数K0.2，平衡时总物质的量为0.6 molL11.0 L0.6 mol，Cl2的体积分数为；容器和容器温度相同，则反应的平衡常数相等，容器中起始时Qcc(Cl2)1.950.051.050.0930.2，反应正向进行，设反应达平衡时，PCl5转化了x molL1，列三段式： PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)起始浓度/
12、(molL1) 1.05 0.05 1.95转化浓度/(molL1) x x x平衡浓度/(molL1) 1.05x 0.05x 1.95x平衡常数K(1.95x)(0.05x)(1.05x)0.2，解得x0.05，平衡时总物质的量为(20.11) mol3.1 mol，容器和容器等温等容，则反应达到平衡时，容器与容器中的总压强之比为0.63.1631，故B正确。根据等效平衡原理，容器与容器相比，压强增大，达到的平衡相当于容器中反应达平衡后向逆反应方向移动，Cl2的体积分数小于，容器中c(PCl5)大于容器中c(PCl5)的2倍，即容器中0.4 molL1c(PCl5)0.8 molL1，故C
13、、D正确。7DA反应为CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)，平衡常数可表示为，正确；B.向恒压密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2，反应正向建立平衡，在600 时B的量达到最多，反应达到平衡状态，超过600 时平衡向吸热反应方向移动，故反应、逆向移动，甲烷的量减小，故B为甲烷，正确；C.反应、为放热反应，反应为吸热反应，故低温有利于反应、正向移动，反应逆向移动，提高CO2转化为CH4的转化率，故需研发在低温区高效的催化剂，正确；D.已知反应：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)H164.7 kJmol1，反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g
14、)H41.2 kJmol1，由盖斯定律可得CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H41.2 kJmol1(164.7 kJmol1)205.9 kJmol1，此反应气体分子数增加，S0，HTS0，则高温下能自发，错误。8D图甲表明相同时间内，H2O2初始浓度越大，其分解速率越快，A错误；图乙中从上到下三种溶液的碱性逐渐增强，分解速率逐渐加快，所以pH越大，H2O2分解速率越快，B错误；由图丙可知，少量Mn2存在时，NaOH浓度为0.1 molL1时H2O2的分解速率比NaOH浓度为1.0 molL1时快，C错误；图丙表明，在0 molL1 NaOH的条件下，Mn2对H2O2的分解几乎无
15、影响，图丁表明，碱性溶液中，Mn2浓度越高，H2O2分解速率越快，D正确。9D在炭粉中加入KClO3，点燃时，KClO3受热分解放出氧气，可以使炭粉燃烧更剧烈，与催化剂无关，A不符合题意；锌与稀硫酸的反应中加入少量CuSO4溶液，锌和硫酸铜发生置换反应，置换出来的铜附着在锌上，形成了铜锌原电池，从而使反应放出H2的速率加快，与催化剂无关，B不符合题意；固态FeCl3和固体NaOH混合，溶于水后电离出大量离子，Fe3与OH迅速反应产生红褐色沉淀，与催化剂无关，C不符合题意；双氧水中加入少量MnO2，MnO2催化H2O2分解，迅速放出气体，反应速率加快是由催化剂引起的，D符合题意。10D该实验原理
16、是2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO410CO28H2O，KMnO4被还原为MnSO4，溶液由紫红色变为无色，故实验中通过记录溶液褪色时间，判断反应速率的快慢，A正确；实验中温度、c(KMnO4)均相同，c(H2C2O4)不同，故实验目的是探究浓度对化学反应速率的影响，B正确；实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)均相同，温度不同，故实验目的是探究温度对化学反应速率的影响，C正确；该反应中Mn2起催化作用，中加入MnSO4固体，会加快反应速率，D错误。11AB催化剂可以降低反应活化能，因此途径一未使用催化剂，但催化剂不能改变平衡状态，所以途径二和途径一的甲酸平衡转
17、化率相同，A错误；催化剂可以降低反应活化能，但不能改变焓变，由于反应物的总能量高于生成物的总能量，因此H1H2Ea2，B错误；途径二中H作为反应物参与反应，通过改变反应途径加快反应速率，C正确；途径二中，生成的活化能最高，则途径二反应的快慢由生成的速率决定，D正确。12AD根据题图，反应物为NH3、NO、O2，生成物为N2、H2O，结合反应物、生成物中各元素化合价变化情况可知，NO、O2为氧化剂，A正确；慢反应决定反应速率，反应1是快速的，B错误；从反应机理来看，反应4中V元素形成的化学键发生改变，则化合价发生改变，C错误；该反应是一个循环反应，由反应1、2可判断，反应中除去1 mol NO，
18、消耗1 mol NH3，D正确。13CD由图可知，温度越高，反应物的转化率越低，则升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，可知该反应的H0，故A错误；平衡时不同物质的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，则平衡时，v正(H2)3v逆(CO2)，故B错误；该反应为放热反应，温度越高K越小，b点温度高于c点，则b点对应的平衡常数K值小于c点，故C正确；a点CO2转化率为60%，n(H2)n(CO2)2，设H2为2 mol，转化的CO2为1 mol60%0.6 mol，结合反应可知，转化的氢气为0.6 mol1.8 mol，则a点对应的H2的平衡转化率为100%90%，故D正确。14ADA取横坐标为
19、0时曲线中的两点，由于该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，氢离子浓度增大，pH减小，则温度T1T2，错误；B.取横坐标为0时，T2对应曲线的点，c(H)103.75 molL1，K，根据方程式c(H)c(MO)，c(M2O)0.1 molL1，代入K表达式中，K1014，正确；C.根据电荷守恒，2c(M2O)2c(MO)c(OH)c(Na)c(H)，故C正确；D.K，则，T1温度下，加入Na2M2O7，平衡正向移动，氢离子浓度增大，温度不变，K值不变，则增大，错误。15D增大S2O浓度或I浓度，反应、反应的反应物的浓度均会增大，反应速率均加快，故A正确；若往该溶液中加入含Fe3的某溶液，
20、发生反应2Fe3(aq)2I(aq)I2(aq)2Fe2(aq)、2Fe2(aq)S2O(aq)2Fe3(aq)2SO(aq)，总反应为S2O(aq)2I(aq)2SO(aq)I2(aq)，铁离子为反应的催化剂，故B正确；焓变等于正、逆反应的活化能之差，则正反应的活化能比逆反应的小，所以该反应是放热反应，故C正确；S2O(aq)2I(aq)2SO(aq)I2(aq)为放热反应，升温平衡逆向进行，碘单质浓度减小，蓝色变浅，故D错误。16答案：(1)(2)BC(3)6.1107(4)增大解析：(1)分析表中数据可知，温度升高，平衡气体总浓度增大，说明平衡正向移动，该反应为吸热反应，则有H0；该反应
21、是气体体积增大的反应，则有S0。(2)达到平衡时，正、逆反应速率相等，则有v正(NH3)2v逆(CO2)，A项不符合题意；因为反应前后气体分子数不相等，未达到平衡前压强一直在变，所以总压强不变时，说明反应达到平衡，B项符合题意；反应未达到平衡前，气体质量一直在变，而容器容积不变，依可知，混合气体的密度也在变，所以混合气体的密度不变时，说明反应达到平衡，C项符合题意；反应产物中NH3和CO2的物质的量之比始终为21，密闭容器中氨气的体积分数始终不变，D项不符合题意。(3)由表中数据可知，在25.0 时，平衡气体的总浓度为4.8103 molL1，则有c(NH3)3.2103 molL1，c(CO
22、2)1.6103 molL1，反应2NH3(g)CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常数K6.1107。(4)在恒温条件下压缩容器体积，平衡逆向移动，氨基甲酸铵固体的质量增大。17答案：(1)6.274(2)0.8解析：(1)由图可知，c(H2O)(2.00.4) molL11.6 molL1，则n(H2O)1.6 molL11 L1.6 mol，根据反应方程式可知，n(CoFe2O4)1.6 mol，m(CoFe2O4)1.6 mol235 gmol1376 g，则60 min内，v(CoFe2O4)6.27 gmin1。由图可知，反应在60 min时达到平衡状态，v正v逆，此时c(H
23、2O)0.4 molL1，c(H2)1.6 molL1，k正c(H2O)k逆c(H2)，则4，在a点时c(H2O)c(H2)，4。(2)当反应达到平衡时v正v逆，Kp4.5105；T2 K、1.0104 kPa时，设起始时n(CH4)n(CO)1 mol，列三段式 CO(g)CH4(g)CH3CHO(g)起始量/mol 1 1 0变化量/mol 0.2 0.2 0.2最终量/mol 0.8 0.8 0.2所以p(CH4)p(CO)1.0104 kPa104 kPa，p(CH3CHO)1.0104 kPa104 kPa，所以v正k正p(CO)p(CH4)k正104 kPa104 kPa、v逆k逆
24、p(CH3CHO)k逆104 kPa，4.51050.8。18答案：(1)NONO2Na2CO3=2NaNO2CO2(2)增大增大解析：(1)Na2CO3溶液和NO、NO2反应生成NaNO2，根据元素守恒、化合价升降守恒可得化学方程式为NONO2Na2CO3=2NaNO2CO2。(2)升高温度体系颜色加深，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，Hv逆，则降低相同温度时lg k逆减小更快，则表示lg k正随变化关系的斜线，表示lg k逆随变化关系的斜线。(3)化学平衡常数K Lmol110 Lmol1；NO2、N2O4浓度均为0.2 molL1，则浓度商Q Lmol15 Lmol1v逆；反应达到平衡
25、后，继续通入一定量的NO2，恒容密闭容器中，等效于达到平衡后增大压强，平衡正向移动；根据勒夏特列原理，达到平衡时浓度比起始时大。19答案：(1)吸收c(H2)c(I2)(2)温度升高，反应逆向移动并迅速达到平衡，导致N2O2浓度减小，虽然升高温度k2正、k2逆均增大，但对反应的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应速率变小，总反应的速率由较慢的一步决定，所以总反应速率减小解析：(1)第一步反应断裂共价键，吸收能量。反应速率由慢反应决定，即vk3c(H2I)c(I)，第一步是快速平衡，k1c(I2)k1c2(I)，可得c2(I)c(I2)，第二步也是快速平衡，k2c(I)c(H2)k2c(H2
26、I)，可得c(H2I)c(H2)c(I)，vk3c(H2)c(I)c(I)k3c(H2)c(I2)c(H2)c(I2)。(2)已知2NO(g)N2O2(g)；N2O2(g)O2(g) 2NO2(g)，而目标反应2NO(g)O2(g) 2NO2(g)的HH1H2，由反应达平衡状态，所以v1正v1逆、v2正v2逆，所以v1正v2正v1逆v2逆，即k1正c2(NO)k2正c(N2O2)c(O2)k1逆c(N2O2)k2逆c2(NO2)，整理得K；温度升高，反应逆向移动并迅速达到平衡，导致N2O2浓度减小，虽然升高温度k2正、k2逆均增大，但对反应的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应速率变小，总
27、反应的速率由较慢的一步决定，所以总反应速率减小。20答案：(1)反应(2)加催化剂CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H191.0 kJmol1低温(3)bc该反应是放热反应，升高温度平衡逆移，H2的体积分数增大，故T1T2解析：(1)反应是化合反应，原子利用率为100%，符合“原子经济性”原则；(2)图中使曲线a对应反应按曲线b进行，反应的活化能降低，加入催化剂可以达到此效果；由图可知，反应的H1(510419) kJmol191 kJmol1，则由合成气制备甲醇的热化学方程式为：CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H191 kJmol1；反应是放热反应，H10，又S0，根据GHTS0
28、时反应能自发进行，故该反应自发进行的条件为低温；(3)a.恒温恒压时，反应2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)的起始投料为2 mol CO和4 mol H2，而反应中消耗的CO和H2的物质的量之比为12，故反应过程中CO和H2的转化率始终相等，不能判断反应达到平衡状态，错误；b.混合气体密度，因反应前后都是气体，质量守恒，又由于反应条件是恒温恒压，随着反应进行，反应体系的体积在不断变化，故当体系中混合气体的密度保持不变时，反应达到平衡状态，正确；c.反应中氢气的浓度和甲醚的浓度都在不断变化，当的值保持不变时，反应达到平衡状态，正确；d.恒压条件下，反应体系压强始终保持不变，不能作为判
29、断反应是否达到平衡状态的依据，错误。由图可知，压强为p1 kPa时，在T1温度下平衡时氢气的体积分数大于在T2温度下平衡时氢气的体积分数，结合反应的H0，该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，H2的体积分数增大，可推知T1T2；在A、B两点对应的反应条件不同，B点温度高，压强大，化学反应速率快，故反应从开始到平衡时生成二甲醚的平均反应速率v(A)v(B)；已知起始时在容器中充入2 mol CO和4 mol H2合成CH3OCH3(g)，设达到平衡时CO转化了2x mol，列“三段式”： 2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)始(mol) 2 4 0 0变(mol) 2x 4x x x平(mol) 22x 44x x x由图所示，B点的氢气体积分数为40%，则100%40%，则x，则平衡时CO的物质的量为22mol，H2的物质的量为44 mol，CH3OCH3的物质的量为 mol，H2O的物质的量为 mol，平衡时体系的总物质的量为 mol mol mol mol mol，则B点对应的Kp。
