1、1 专题限时集训(八) 化学反应速率与化学平衡 (对应学生用书第127页)(限时：40分钟) 1(2017 淄博仿真模拟)CO常用于工业冶炼金属。在不同温度下CO还原四种金属氧化 物达平衡后气体中lg 与温度(t)的关系曲线如图。下列说法正确的是 cCO cCO2 ( ) 【导学号：97184103】 A通过增高反应炉的高度，延长矿石和CO接触的时间，能减少尾气中CO的含量 BCO不适宜用于工业冶炼金属Cr CCO还原PbO 2 的反应H0 D工业冶炼金属Cu时，高温有利于提高CO的转化率 B 增高炉的高度，增大CO与铁矿石的接触，不能影响平衡移动，CO的利用率不变， A错误；由图像可知用CO
2、冶炼金属Cr时，lg 一直很高，说明CO转化率很低， cCO cCO2 不适合， B正确；由图像可知CO还原PbO 2 的温度越高，lg 越高，说明CO cCO cCO2 转化率越低，平衡逆向移动，故 HK(T 2 ) Cb中v(正)大于a中v(逆) D达到平衡时，a、b、c中CO的转化率为bca C 5 min时，b容器中的反应不一定是平衡状态，则v(正)、v(逆)不一定相等，故A 错误。温度越高，反应速率越快，根据b、c两点可知，升温平衡逆向移动，说明正反 应为放热反应，故B错误。根据图像，a容器中反应未达平衡，v(正)v(逆)，b的反 应物浓度及温度都高于a，因此b中v(正)大于a中v(
3、正)大于a中v(逆)，故C正确。 因为该反应是放热反应，所以三容器达到平衡时，CO的转化率为abc，D项错误。 3(2017 徐州考前打靶卷改编)在3种不同条件下，分别向容积为2 L的恒容密闭容器 中充入2 mol A和1 mol B，发生反应：2A(g) B(g) 2D(g) HQ kJmol 1 。相关条件和数据见下表： 实验编号 实验 实验 实验 反应温度/ 700 700 750 达平衡时间/min 40 5 30 n(D)平衡/ mol 1.5 1.5 1 化学平衡常数 K 1 K2 K3 下列说法正确的是( ) 【导学号：97184104】 AK3 K2 K1 B实验可能使用了催化
4、剂 C实验达平衡后容器内的压强是实验的 倍 9 10 D实验达平衡后，恒温下再向容器中通入1 mol A和1 mol D，平衡正向移动 B 根据表格数据，升高温度到 750 ，n(D)减小，平衡逆向移动，K3 0.06 D A项，v(N)v(M) 1.010 2mol/(Lmin)，A正确； nM Vt 0.05 mol 1 L 5 min B项，根据“三段式”计算X(g)Y(g) M(g)N(g) 5 起始(molL 1 ) 0.20 0.20 0 0 转化(molL 1 ) 0.10 0.10 0.10 0.10 平衡(molL 1 ) 0.10 0.10 0.10 0.10 则实验中，该
5、反应的平衡常数 K 1.0，B正确； cMcN cXcY 0.10 0.10 0.10 0.10 C项，根据“三段式”计算X(g) Y(g) M(g)N(g) 起始(molL 1 ) 0.20 0.30 0 0 转化(molL 1 ) a a a a 平衡(molL 1 ) 0.20a 0.30a a a 则实验中，该反应的平衡常数 K 1.0， cMcN cXcY a a 0.20a0.30a 解得a0.12，故X的转化率为 100%60%，C正确；D项，反应X(g)Y(g) 0.12 0.20 M(g)N(g)为气体体积不变的反应，压强不影响化学平衡，若实验温度相同， 实验平衡时M的物质的
6、量应该为0.18 mol0.10 mol，说明升高温度后平衡向逆方向 移动，则该反应为放热反应；若实验的温度相同，则平衡时实验中b0.06，由 于实验温度较高，且该反应为放热反应，则b0.06 mol，D错误。 7温度为T 1 时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO 2 (g) 2NO(g)O 2(g) (正反应吸热)。实验测得：v 正 v(NO 2 ) 消耗 k 正 c 2 (NO 2 )，v 逆 v(NO) 消耗 2v(O 2 ) 消耗 k 逆 c 2 (NO)c(O 2 )，k 正 、k 逆 为速率常数，受温度影响。下列 说法正确的是( ) 【导学号：97184107
7、】 物质的起始浓度(molL 1 ) 物质的平衡浓度(molL 1 ) 容器 编号 c(NO 2 ) c(NO) c(O 2 ) c(O 2 ) 0.6 0 0 0.2 0.3 0.5 0.2 0 0.5 0.35 A.达平衡时，容器与容器中的总压强之比为45 B达平衡时，容器中 比容器中的大 cO2 cNO2 C达平衡时，容器中NO的体积分数小于50% D当温度改变为T 2 时，若k 正 k 逆 ，则 T 2 T 1 C 由容器中反应2NO 2 (g) 2NO(g)O 2 (g)6 起始量(mol/L) 0.6 0 0 变化量(mol/L) 0.4 0.4 0.2 平衡量(mol/L) 0.
8、2 0.4 0.2 可以求出平衡常数K 0.8，平衡时气体的总物质的量为0.8 mol，其中 0.42 0.2 0.22 NO占0.4 mol，所以NO的体积分数为50%， 1。在平衡状态下，v 正 v(NO 2 ) 消 cO2 cNO2 耗 v 逆 v(NO) 消耗 ，所以k 正 c 2 (NO 2 )k 逆 c 2 (NO)c(O 2 )，进一步求出 K0.8。A项，显然容器的起始投料与容器的平衡量相比，增大了反应物浓 k正 k逆 度，平衡将向正反应方向移动，所以容器在平衡时气体的总物质的量一定大于1 mol，故两容器的压强之比一定小于45，A错误；B项，若容器在某时刻， 1。 cO2 c
9、NO2 由反应 2NO 2 (g) 2NO(g)O 2 (g) 起始量(mol/L) 0.3 0.5 0.2 变化量(mol/L) 2x 2x x 平衡量(mol/L) 0.32x 0.52x 0.2x 因为 1，解之得x ，此时浓度商Q c K，所 cO2 cNO2 0.2x 0.32x 1 30 ( 17 30 ) 2 7 30 ( 7 30 ) 2 289 210 以容器达平衡时， 一定小于1，B错误；C项，若容器在某时刻，NO的体 cO2 cNO2 积分数为50%， 由反应 2NO 2 (g) 2NO(g)O 2 (g) 起始量(mol/L) 0 0.5 0.35 变化量(mol/L)
10、 2x 2x x 平衡量(mol/L) 2x 0.52x 0.35x 由0.52x2x0.35x，解之得，x0.05，此时浓度商Q c 4.8K， 0.42 0.3 0.12 说明此时反应继续向逆反应方向进行，NO进一步减少， C正确；D项，温度为T 2 时， K 2 10.8，因为正反应是吸热反应，升高温度后化学平衡常数变大，所以 k正 k逆 T 2 T 1 ，D错误。 8CO和H 2 被称为合成气，可以合成很多有机物，用合成气合成甲醛的过程如下： H 2 (g)CO(g) HCHO(g) H 1 a kJ/mol(主反应) 300 7 2H 2 (g)CO(g) CH 3 OH(g) H
11、2 b kJ/mol(副反应) 400 请回答下列问题： 【导学号：97184108】 (1)根据上述反应，甲醛催化加氢的热化学方程式为_ _。 (2)根据上述反应，合成甲醛的适合的操作条件为_ _。 (3)300 时，在容积为1 L的密闭容器中加入2 mol H 2 和2 mol CO，随着反应的进 行HCHO蒸气的体积分数如图所示。 030 min内，用H 2 表示该反应的平均反应速率为_mol/(Lmin)，该温度 下合成甲醛反应的平衡常数为_，H 2 的转化率为_(结果保留三位有效数 字)。 若达到平衡后再通入1 mol CO和1 mol H 2 ，再次达到平衡时，CO的转化率 _(填
12、“增大” “减小”或“不变”)。 若升高温度，该反应的平衡常数减小，则a_0(填“”或“K sp ，故c(C 2 O )应大于2.5710 4mol/L。酸性环境下MnO 2 4 2 4 被还原成Mn 2 ，C 2 O 被氧化成CO 2 ，用H 保证电荷守恒，用H 2 O保证H和O的原 4 2 4 子守恒。 【答案】 (1)H 2 (g)HCHO(g) CH 3 OH(g) H(ba) kJ/mol (2)控制H 2 和CO的物质的量之比为11，控制反应温度为300 (3)0.057 1 21 85.7% 增大 ”)。 某温度下，在容积为2 L的密闭容器中，反应进行10 min时放出373 k
13、J热量，用 CO的浓度变化表示的平均反应速率v(CO)_。 某温度下，反应达到平衡状态 D点时，容器容积为2 L，此时的平衡常数 K_(结果精确到0.01)；若在D点对反应容器升温的同时扩大容积使体系压强 减小，重新达到的平衡状态可能是图中AG点中的_点。 (3)某温度时，K sp (AgNO 2 )9.010 4 、K sp (Ag 2 SO 4 )4.010 5 ，当向含NO 、SO 2 的混合溶液中加入AgNO 3 溶液至SO 恰好完全沉淀(即SO 浓度等于1.010 52 4 2 4 2 4 molL 1 )时，NO 刚好开始形成沉淀，则此时c(NO )_molL 1 。 2 2 (4
14、)如图，在酸性条件下电解水中的CN 可转化为CO 2 和N 2 ，请写出阳极的电极反应式： _ _。 【解析】 (1)由表中数据可知，反应NH 3 (g) N 2 (g) H 2 (g)的HE(反应物) 1 2 3 2 E(生成物)(3391 kJmol 1 )( 946 kJmol 1 436 kJmol 1 ) 1 2 3 2 46 kJmol 1 。根据H与正、逆反应的活化能的关系可知，HE a1 E a2 300 kJmol 1 E a2 46 kJmol 1 ，则有E a2 300 kJmol 1 46 kJmol 1 254 kJmol 1 。10 (2)反应：2CO(g)2NO(
15、g) N 2 (g)2CO 2 (g)的正反应为气体总分子数减少的放 热反应，在一定压强时，升高温度，平衡逆向移动，NO的体积分数增大。由题图可知， 压强一定时，温度为T 1 时NO的体积分数大于T 2 时，故温度：T 1 T 2 。 反应进行10 min时放出 373 kJ热量，该过程中消耗 1 mol CO，则有v(CO) 0.05 molL 1 min 1 。 1 mol 2 L 10 min 图中D点NO的体积分数为25%，设有2x molL 1NO发生反应，则有2CO(g)2NO(g) N 2 (g)2CO 2 (g) 起始/(molL 1 )2.5 2 0 0 转化/(molL 1
16、 )2x 2x x 2x 平衡/(molL 1 )2.52x 22x x 2x NO的体积分数为 25%，解得x0.5，则平衡常数K 22x 4.5x cN2c2CO2 c2COc2NO 0.22。 0.5 1.02 1.52 1.02 若在D点对反应容器升温的同时扩大容积使体系压强减小，则平衡会逆向移动，NO的 体积分数增加，重新达到的平衡状态可能是题图中的A点。 (3)Ag 2 SO 4 的K sp (Ag 2 SO 4 )c 2 (Ag )c(SO )4.010 5 ，混合溶液中加入AgNO 3 溶 2 4 液至SO 恰好完全沉淀时c(SO )1.010 5molL 1 ，此时 2 4 2 4 c 2 (Ag ) ，则有 c(Ag )2.0 molL 1 ，故溶液中c(NO ) KspAg2SO4 cSO2 4 2 molL 1 4.510 4molL 1 。 KspAgNO2 cAg 9.0 104 2.0 (4)在酸性条件下电解水中的CN ，产物为CO 2 和N 2 ，该过程中CN 发生氧化反应，据 此推知，阳极反应式为2CN 4H 2 O10e =N 2 2CO 2 8H 。 【答案】 (1)254 (2) 0.05 molL 1 min 10.22 A (3)4.510 4 (4)2CN 4H 2 O10e =N 2 2CO 2 8H
