优化方案2017高考化学总复习 必修部分 专题7 化学反应速率与化学平衡（课件+试题）（打包7套）苏教版.zip

1化学反应的方向与限度1．下列反应在任何温度下均能自发进行的是( )A．2N 2(g)＋O 2(g)===2N2O(g) Δ H＝163 kJ·mol －1B．Ag(s)＋ Cl2(g)===AgCl(s) Δ H＝－127 kJ·mol －112C．HgO(s)= ==Hg(l)＋ O2(g) Δ H＝91 kJ·mol －112D．H 2O2(l)=== O2(g)＋H 2O(l) Δ H＝－98 kJ·mol －112解析：选 D。对于 A项，Δ H0，Δ S0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于 B项，Δ H0，Δ S0，若使反应自发进行，即 Δ H－ TΔ S0，在任何温度下，Δ H－ TΔ Sv 逆D．80 ℃达到平衡时，测得 n(CO)＝0.3 mol，则 Ni(CO4)的平衡浓度为 2 mol·L－1解析：选 C。温度升高，平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，A 正确；Ni(CO) 4(g) Ni(s)＋4CO(g)为题给反应的逆反应，温度相同时，两个反应的平衡常数互为倒数关系，B 正确；C 项中该时刻 Qc＝ ＝8 K，反应逆向c[Ni CO 4]c4 CO进行， v 逆 v 正 ，C 错误；D 项中 CO的平衡浓度为 1 mol·L－1 ，由 K＝2 可计算出 Ni(CO)4的平衡浓度为 2 mol·L－1 ，D 正确。10．科学家一直致力研究常温、常压下人工固氮的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N 2在催化剂(掺有少量 Fe2O3的 TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为 NH3。进一步研究 NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(反应时间 3 h)：T/K 303 313 323 353NH3生成量/(10 －6 mol) 4.8 5.9 6.0 2.0相应的热化学方程式如下：N2(g)＋3H 2O(l)===2NH3(g)＋ O2(g)32Δ H＝765.2 kJ·mol －1回答下列问题：(1)请在坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。(2)工业合成氨的反应为 N2(g)＋3H 2(g) 2NH3(g)。设在容积为 2.0 L的密闭容器中充入 0.60 mol N2(g)和 1.60 mol H2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH 3的物质的量分数(NH 3的物质的量与反应体系中气体总物质的量之比)为 。列式计算：47①该条件下 N2的平衡转化率；②该条件下反应 2NH3(g) N2(g)＋3H 2(g)的平衡常数。答案：(1)4(2)①设反应过程中消耗 x mol N2(g)，N2(g) ＋ 3H 2(g) 2NH3(g)起始物质的量/mol 0.60 1.60 0平衡物质的量/mol 0.60－ x 1.60－3 x 2x平衡时反应体系总物质的量＝[(0.60－ x)＋(1.60－3 x)＋2 x] mol＝(2.20－2 x) mol，NH3(g)的物质的量分数＝ ＝ ，解得 x＝0.40，N 2的平衡转化率为2x2.20－ 2x 47×100%＝67%。0.40 mol0.60 mol②反应 2NH3(g) N2(g)＋3H 2(g)的平衡常数等于反应 N2(g)＋3H 2(g) 2NH3(g)平衡常数的倒数。设反应 2NH3(g) N2(g)＋3H 2(g)的平衡常数为 K，平衡时，c(NH3)＝2×0.40 mol/2.0 L ＝0.40 mol·L －1 ，c(N2)＝(0.60－0.40) mol/2.0 L＝0.10 mol·L －1 ，c(H2)＝(1.60－3×0.40) mol/2.0 L＝0.20 mol·L －1 ，K＝ ，代入数据得 K＝5.0×10 －3 。c N2 ·c3 H2c2 NH311．甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景。(1)若在恒温恒容的容器内进行反应 CO(g)＋2H 2(g) CH3OH(g)，则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有________(填字母)。A．CO 百分含量保持不变B．容器中 H2浓度与 CO浓度相等C．容器中混合气体的密度保持不变D．CO 的生成速率与 CH3OH的生成速率相等(2)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种：①甲醇蒸汽重整法。该法中的一个主要反应为 CH3OH(g) CO(g)＋2H 2(g)，此反应能自发进行的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。 ②甲醇部分氧化法。在一定温度下以 Ag/CeO2­ZnO为催化剂时原料气比例与反应的选择性(选择性越大 ，表示生成的该物质越多 )关系如图所示。则当 n(O2)/n(CH3OH)＝0.25 时，CH3OH与 O2发生的主要反应方程式为___________________________________________；在制备 H2时最好控制 n(O2)/n(CH3OH)＝______________________________________。解析：(1)浓度成比例不能说明反应达到平衡，B 错误。气体总质量一定，容器体积一5定，密度始终不变，C 错误。(2)①无法判断该反应的焓变化，但反应是一个熵增的反应，若是放热反应一定能自发，若是吸热反应，一定条件下能自发。② n(O2)/n(CH3OH)＝0.25 时，主要生成甲醛。制备 H2则要求 H2的选择性好，由图可知在 n(O2)/n(CH3OH)＝0.5 时，H 2的选择性接近 100%。答案：(1)AD(2)①该反应是一个熵增的反应(Δ S＞0)②2CH 3OH＋O 2 2HCHO＋2H 2O 0.5― ― →催 化 剂 △12．(1)反应 Fe(s)＋CO 2(g) FeO(s)＋CO(g) Δ H1，平衡常数为 K1；反应 Fe(s)＋H 2O(g) FeO(s)＋H 2(g) Δ H2，平衡常数为 K2。在不同温度时 K1、 K2的值如下表：温度/℃ 700 900K1 1.47 2.15K2 2.38 1.67反应 CO2(g)＋H 2(g) CO(g)＋H 2O(g) Δ H，平衡常数为 K，则 Δ H＝________(用Δ H1和 Δ H2表示)， K＝________(用 K1和 K2表示)，且由上述计算可知，反应 CO2(g)＋H 2(g) CO(g)＋H 2O(g)是________反应(填“吸热”或“放热”)。(2)一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的 CO2气体，发生反应Fe(s)＋CO 2(g) FeO(s)＋CO(g) Δ H0，CO 2的浓度与时间的关系如图所示：①该条件下反应的平衡常数为________；若铁粉足量，CO 2的起始浓度为 2 mol·L－1 ，则平衡时 CO2的浓度为________mol·L －1 。②下列措施中能使平衡时 增大的是________(填序号)。c COc CO2A．升高温度B．增大压强C．再充入一定量的 CO2D．再加入一定量铁粉解析：(1)目标反应可由上述两个反应相减得到，Δ H＝Δ H1－Δ H2， K＝ ，随温度升K1K2高， K1增大， K2减小，所以 增大，平衡正向移动，正反应为吸热反应。(2)①由图及反应K1K2方程式可知，平衡时 c(CO2)＝0.5 mol·L－1 ， c(CO)＝1 mol·L－1 ，则K＝ ＝2；CO 2的起始浓度为 2 mol·L－1 时，设平衡时 c(CO)＝ a mol·L－1 ，则平c COc CO2衡时 c(CO2)＝(2－ a) mol·L－1 ，则 K＝2＝ ，解得 a＝4/3，故平衡时 c(CO2)＝2/3 a2－ amol·L－1 。②升高温度，平衡正向移动，A 正确。增大压强，平衡不移动，B 错误。充入一定量的 CO2，最终得到的是等效平衡，C 错误。铁粉的量不影响平衡的移动，D 错误。答案：(1)Δ H1－Δ H2 吸热 (2)①2.0 0.67(或 2/3) ②AK1K213．甲醇汽油是由 10%～25% 的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料，可达到国际汽油的性能和指标。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上合成甲醇一般采用下列反应：C O(g)＋2H 2(g) CH3OH(g) Δ H。下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数( K)：6温度/℃ 250 310 350K 2.041 0.250 0.012(1)由表中数据判断 Δ H________0(填“” “＝”或“”)。(2)某温度下，将 2 mol CO和 6 mol H2充入 2 L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得 c(CO)＝0.5 mol·L －1 ，则此时的温度为________℃。(3)在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：浓度/mol·L－1时间/minc(CO) c(H2) c(CH3OH)0 0.8 1.6 02 0.6 x 0.24 0.3 0.6 0.56 0.3 0.6 0.5①反应从 2 min到 4 min之间，H 2的反应速率为________________________。②反应达到平衡时 CO的转化率为________。③反应在第 2 min时改变了反应条件，改变的条件可能是________(填序号)。a．使用催化剂 b．降低温度 c．增加 H2的浓度解析：(1)温度升高平衡常数减小，平衡左移，则正反应放热。(2)根据已知数据计算出此时的平衡常数 K＝0.250，对照表格数据可判断温度为 310 ℃。(3)①虽然 x的值未知，但可通过氢气的反应速率是甲醇的二倍来计算；②第 4 min达到平衡时 CO的转化率为×100%＝62.5% ；③最终氢气的转化率也是 62.5%，说明第 2 min时没有增0.5 mol·L－ 10.8 mol·L－ 1加氢气的浓度。随着反应进行反应物的浓度减小，反应速率应该减小，而表格中第 2 min后的反应速率反而加快，说明第 2 min时加入了催化剂。答案：(1) (2)310(3)①0.3 mol·L －1 ·min－1 ②62.5% ③a1化学平衡的移动1．CO 和 NO 都是汽车尾气中的有害物质，它们之间能缓慢地发生如下反应：2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO 2(g) Δ H0， a＋ bc B．Δ H0， a＋ bc D．Δ H0，不改变其他条件的情况下合理的说法是( )A． 加入催化剂，反应路径将发生改变， Δ H 也将随之改变B．升高温度，正、逆反应速率都增大，H 2S 分解率也增大C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低D．若体系恒容，注入一些 H2后达新平衡，H 2浓度将减小解析：选 B。催化剂能改变化学反应速率也能改变反应路径，但焓变与反应路径无关，A 项错误；温度升高，正、逆反应速率均增大，因 Δ H0，故平衡正向移动，H 2S 分解率增大，B 项正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆向反应是放热反应，会使体系温度升高，C 项错误；恒容体系中注入 H2，平衡将向 H2浓度降低的方向移动，但最终 H2的浓度仍比原来的大，D 项错误。7．(2016·黄冈高三质检) T ℃时在 2 L 密闭容器中使 X(g)与 Y(g)发生反应生成 Z(g)。反应过程中 X、Y、Z 的物质的量变化如图 1 所示；若保持其他条件不变，温度分别为 T1和T2，Y 的体积百分含量与时间的关系如图 2 所示。下列分析正确的是( )A．容器中发生的反应可表示为 3X(g)＋Y(g) 4Z(g)B．0～3 min 内， v(X)＝0.2 mol·L －1 ·min－1C．若改变条件，使反应进程如图 3 所示，则改变的条件可能是增大压强D．其他条件不变时升高温度， v(正)、 v(逆)都增大，且重新达到平衡前 v(正) v(逆)解析：选 D。A 项，由图中 X、 Y、Z 的物质的量变化可知反应为 3X(g)＋Y(g)2Z(g)，错误；B 项，0～3 min 内， v(X)＝ ＝0.1 mol·L－1 ·min－1 ，错误；0.6 mol2 L3 minC 项，图 3 与图 1 相比，限度没有变，只是缩短了到达平衡的时间，若改变压强，平衡向正反应方向移动，错误；D 项，由图 2 可知 T2T1，升高温度，Y 的百分含量减小，平衡向正反应方向移动， v(正) v(逆)，正确。8．(2015·高考天津卷)某温度下，在 2 L 的密闭容器中，加入 1 mol X(g)和 2 mol Y(g)发生反应：X(g)＋ mY(g) 3Z(g)平衡时，X、Y、Z 的体积分数分别为 30%、60%、10%。在此平衡体系中加入 1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z 的体积分数不变。下列叙述不正确的是( )A． m＝2B．两次平衡的平衡常数相同C．X 与 Y 的平衡转化率之比为 1∶1D．第二次平衡时，Z 的浓度为 0.4 mol·L－1解析：选 D。A.根据再次加入 1 mol Z(g)，平衡后，X、Y、Z 的体积分数不变，可知该反应是一个反应前后气体分子数相等的反应，因此 m＝2。B.由于温度没有变化，故两次平衡的平衡常数不变。C.因为是按照化学方程式中化学计量数之比充入的反应物，因此二者的平衡转化率相等。D.该反应前后气体分子数不变，因此反应后气体的物质的量与反应前一样，都为 4 mol，而平衡后 Z 的体积 分数为 10%，故平衡时 Z 的物质的量为 4 mol×10%＝0.4 mol，容器体积为 2 L，则 Z 的浓度为 0.2 mol·L－1 。9．(2016·押题卷)在三个容积均为 1 L 的密闭容 器中以不同的氢碳比[ n(H2)/n(CO2)]3充入 H2和 CO2，在一定条件下发生反应：2CO 2(g)＋6H 2(g) C2H4(g)＋4H 2O(g) Δ H。CO 2的平衡转化率与温度的关系如下图所示：下列说法正确的是( )A．该反应的 Δ H0B．氢碳比：①＜②C．在氢碳比为 2.0 时，Q 点 v(正)＜ v(逆)D．若起始时，CO 2、H 2浓度分别为 0.5 mol·L－1 和 1.0 mol·L－1 ，则可得 P 点对应温度的平衡常数的值为 512解析：选 D。A 项，由图像可知，随温度的升高，CO 2平衡转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，错误；B 项，相同温度时，①中CO2的平衡转化率高，说明氢碳比高(提高 H2的比例，平衡正向移动，CO 2的转化率高)，错误；C 项，相同温度下，氢碳比为 2.0 时，平衡点是 P 点，Q 点到 P 点，CO 2平衡转化率增大，平衡正向移动， v(正) v(逆)，错误；D 项，2CO 2(g)＋6H 2(g) C2H4(g)＋4H 2O(g)0.5 1.0 0 0c 始  /mol·L－ 10.25 0.75 0.125 0.5c 变  /mol·L－ 10.25 0.25 0.125 0.5c 平  /mol·L－ 1K＝ ＝ ＝512，正确。c C2H4 ·c4 H2Oc2 CO2 ·c6 H2 0.125× 0.5 4 0.25 2× 0.25 610．高炉炼铁过程中发生的主要反应为 Fe2O3(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO 2(g)。13 23已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：温度/℃ 1 000 1 150 1 300平衡常数 4.0 3.7 3.5请回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式 K＝________，Δ H______0(填“” “ c 加热 减压 2y－ x(3)CO(g)＋3H 2(g)===CH4(g)＋H 2O(g) Δ H＝－206 kJ·mol －113．(2016·长春高三质检)CO 的应用和治理问题属于当今社会的热点问题。(1)汽车尾气中 CO 的治理，常用四氧化三钴(Co 3O4)纳米棒作催 化剂，低温下与 O2反应生成 CO2。下列说法中正确的是____________。A．该反应是分解反应B．反应前后 Co3O4化学性质不改变C．反应前后碳元素的化合价不变D．该反应的 Δ H＜0(2)光气(COCl 2)是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过 Cl2(g)＋CO(g) COCl2(g)制备。左图为此反应的反应速率随温度变化的曲线，右图为某次模拟实验研究过程中恒容容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题：①0～6 min 内，反应的平均速率 v(Cl2)＝_______________________________________；②若保持温度不变，在第 8 min 加入体系中的三种物质各 1 mol，则平衡__________7移动(填“向正反应方向” “向逆反应方向”或“不”)；③若将初始投料浓度变为 c(Cl2)＝0.8 mol·L－1 、 c(CO)＝0.6 mol·L－1 、 c(COCl2)＝________mol·L －1 ，保持反应温度不变，则最终达到化学平衡时，Cl 2的体积分数与上述第 6 min 时 Cl2的体积分数相同；④该反应的平衡常数的表达式为 K＝____________，随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势为________(填“增大” “减小”或“不变”)，原因为____________________________________________________________________________________；⑤比较第 8 min 反应温度 T(8)与第 15 min 反应温度 T(15)的高低： T(8)________T(15)(填“”或“＝”)。解析：(1)该反应为化合反应，四氧化三钴(Co 3O4)纳米棒作催化剂，化学性质并未发生改变，另外该氧化还原反应是放热反应。(2)① v(Cl2)＝(1.2－0.3) mol·L－1 ÷6 min＝0.15 mol·L－1 ·min－1 。②原平衡时 n(Cl2)∶ n(CO)∶ n(COCl2)＝3∶1∶9，现在第 8 min 加入体系中的三种物质各 1 mol，则反应物的浓度增大程度大些，平衡正向移动。③根据题意：保持反应温度不变，则最终达到的化学平衡状态与原平衡等效，设初始投料浓度 c(COCl2)＝ x mol/L，将其按 Cl2(g)＋CO(g) COCl2(g)化学计量数之比转化为反应物，根据等效原理： c(Cl2)＝0.8 mol·L －1 ＋ x＝1.2 mol·L －1 ， x＝0.4。④根据左图知正、逆反应速率相等时是平衡状态，然后升温 v(逆) v(正)，平衡逆向移动，则正向是放热反应，随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是减小。⑤15 min 的平衡常数为≈4.67,8 min 的平衡常数为 ＝30 ，温度越高，平衡常数越小，故0.70.5×0.3 0.90.3×0.1T(8)T(15)。答案：(1)BD (2)①0.15 mol·L－1 ·min －1 ②向正反应方向 ③0.4 ④ K＝ c(COCl2)/[c(Cl2)·c(CO)] 减小 该反应是放热反应，随温度升高，平衡逆向移动，所以平衡常数减小 ⑤1化学反应速率1．某反应过程中能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是( )A．该反应为放热反应B．催化剂改变了化学反应的热效应C．催化剂不改变化学反应过程D．催化剂改变了化学反应速率解析：选 D。A 项，反应物总能量低于生成物总能量，应为吸热反应；催化剂降低反应所需活化能，改变反应过程，改变化学反应速率，但热效应不变，所以 D正确。2．反应 2SO2＋O 2 2SO3经一段时间后，SO 3的浓度增加了 0.4 mol·L－1 ，在这段催 化 剂 时间内用 O2表示的反应速率为 0.04 mol·(L·s)－1 ，则这段时间为( )A．0.1 s B．2.5 sC．5 s D．10 s解析：选 C。因为 SO3的浓度增加了 0.4 mol·L－1 ，所以 O2的浓度必定减少了 0.2 mol·L－1 ，因为在这段时间内用 O2表示的反应速率为 0.04 mol·(L·s)－1 ，所以反应经过的时间为 s＝5 s。0.20.043．已知某化学实验的结果如下表：反应物实验序号 大小相同的金属片 酸溶液在相同温度下测得的反应速率v/mol·L－1 ·min－11 镁 1 mol·L－1 盐酸 v12 铁 1 mol·L－1 盐酸 v23 铁 0.1 mol·L－1 盐酸 v3下列结论正确的是( )A． v1＞ v2＞ v3 B． v3＞ v2＞ v1C． v1＞ v3＞ v2 D． v2＞ v3＞ v1解析：选 A。影响化学反应速率的主要因素是反应物自身的性质，由于镁的活动性比铁强，所以与相同浓度的盐酸反应时，镁放出氢气的速率大；反应物浓度也影响反应速率，在一定范围内，速率与浓度成正比，故 v2＞ v3。4．一定条件下，分别对反应 C(s)＋CO 2(g) 2CO(g)(Δ H0)进行如下操作(只改变一个条件)：①升高反应体系的温度；②增加反应物 C的用量；③缩小反应体系的体积；④减少体系中 CO的量。上述措施中一定能使反应速率显著变大的是( )A．①②③④ B．①③④C．①② D．①③解析：选 D。无论是吸热反应还是放热反应，升高温度时反应速率一定变大；因反应物 C为固态，其浓度为常数 ，故增加 C的用量对化学反应速率无影响；缩小反应体系的体积，使 CO、CO 2气体的浓度变大，反应速率变大；减少 CO的量，其浓度减小，反应速率变小。5．对于化学反应 3W(g)＋2X(g)= ==4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是( )A． v(W)＝3 v(Z) B．2 v(X)＝3 v(Z)2C．2 v(X)＝ v(Y) D．3 v(W)＝2 v(X)解析：选 C。反应速率之比等于方程式的化学计量数之比，A 项， v(W)＝ v(Z)；B 项，3v(X)＝2 v(Z)；D 项，2 v(W)＝3 v(X)。6．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H 2SO4===Na2SO4＋SO 2↑＋S↓＋H 2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是( )Na2S2O3溶液 稀 H2SO4 H2O实验 反应温度/°CV/mL c/(mol·L－1 ) V/mL c/(mol·L－1 ) V/mLA 25 5 0.1 10 0.1 5B 25 5 0.2 5 0.2 10C 35 5 0.1 10 0.1 5D 35 5 0.2 5 0.2 10解析：选 D。本题考查反应速率的影响因素，温度高、浓度大，则反应速率快，先出现浑浊，D 项符合题意。7．为了研究一定浓度 Fe2＋ 的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如下图所示，判断下列说法正确的是( )A．pH 越小氧化率越大B．温度越高氧化率越小C．Fe 2＋ 的氧化率仅与溶液的 pH和温度有关D．实验说明降低 pH、升高温度有利于提高 Fe2＋ 的氧化率解析：选 D。由②③可知，温度相同时 pH越小，氧化率越大；由①②可知，pH 相同时，温度越高，氧化率越大。C 项，Fe 2＋ 的氧化率除受 pH、温度影响外，还受其他因素影响，如浓度等。8．一定温度下反应：4A(s)＋3B(g) 2C(g)＋D(g)，经 2 min，B 的浓度减少 0.6 mol·L－1 ，对此反应速率的表示正确的是( )A．用 A表示的反应速率是 0.4 mol·L－1 ·min－1B．分别用 B、C、D 表示反应的速率其比值是 1∶2∶3C．在 2 min末的反应速率，用 B表示为 0.3 mol·L－1 ·min－1D．在这 2 min内用 B和 C表示的反应速率的值都是逐渐减小的解析：选 D。A 是固体，不能用其浓度的变化来表示反应速率； vB＝0.3 mol·L－1 ·min－1 表示 2 min内的平均反应速率，在 2 min末的速率为瞬时速率，不等于0.3 mol·L－1 ·min－1 ；在反应过程中 B的浓度逐渐减小，故 A、B 反应生成 C、D 的速率也逐渐减小。9．N 2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注。一定温度下，在 2 L固定容积的密闭容器中发生反应： 2N2O5(g) 4NO2(g)＋O 2(g) Δ H0。反应物和部分生成物的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列说法中不正确的是( )3A．曲线 a表示 NO2的物质的量随时间的变化B．10 s 时， v(正) v(逆)C．20 s 时反应达到平衡D．0～20 s 内平均反应速率 v(O2)＝0.05 mol·L －1 ·s－1解析：选 D。由图可知曲线 b表示反应物 N2O5的物质的量随时间的变化，20 s内物质的量减少 2.0 mol，在同一时间段内，曲线 a物质的量增加 4.0 mol，曲线 a表示 NO2的物质的量随时间的变化，A 正确。20 s后反应物和生成物的浓度不再发生变化，说明达到平衡，前 20 s是平衡向正反应方向进行的过程，则 v(正) v(逆)，B、C 正确。0～20 s内，v(N2O5)＝ ＝0.05 mol·L －1 ·s－1 ，则 v (O2)＝ v(N2O5)＝0.025 mol·L －1 ·s－1 。2.0 mol2 L20 s 1210．一定温度下，向 1.0 L密闭容器中加入 0.60 mol X(g)，发生反应 X(g) Y(s)＋2Z(g) Δ H0，测得反应物 X浓度与反应时间的数据如下表 ：反应时间 t/min 0 1 2 3 4 6 8c(X)/(mol·L－1 ) 0.60 0.42 0.30 0.21 0.15 a 0.037 5(1)3 min时用 Z表示的平均反应速率 v(Z)＝________。(2)分析该反应中反应物的浓度与时间的规律，得出的结论是________________________________________________________________________。由此规律推出反应在 6 min时反应物的浓度 a为______ mol·L －1 。(3)反应的逆反应速率随时间变化的关系如图所示， t2时改变的条件可能是____________、____________。(填写两项)解析：(1)3 min时 Δ c(X)＝0.39 mol·L－1 ， v(X)＝ ＝0.13 0.39 mol·L－ 13 minmol·L－1 ·min－1 ，而 v(Z)＝2 v(X)＝0.26 mol·L－1 ·min－1 。(2)根据题中数据，可知每间隔 2 min，X 的浓度减少为原来的一半；由此规律推出反应在 6 min 时反应物的浓度 a为 0.075 mol·L－1 。(3) t2时刻， v(逆)瞬间增大，可能的因素为加入生成物 Z或增大体系的压强。答案：(1)0.26 mol·L －1 ·min－1(2)每间隔 2 min，X 的浓度减少为原来的一半 0.075(3)加入 Z 增大体系的压强11．2SO 2(g)＋O 2(g) 2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知 1 mol SO2(g)氧化为 1 mol SO3(g)的 Δ H＝－99 kJ·mol －1 。请回答下列问题：(1)图中 A、C 分别表示______________、______________， E的大小对该反应的反应热有无影响？____________(填“有”或“没有”)。该反应通常用 V2O5作催化剂，加 V2O5会使图中 B点升高还是降低？________，理由是_______________________________________________________________________________________________________________。(2)图中 Δ H＝________kJ·mol －1 。4(3)V2O5的催化循环机理可能为 V2O5氧化 SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式： ________________________________________________________________________________________________。(4)如果反应速率 v(SO2)为 0.05 mol·L－1 ·min－1 ，则 v(O2)＝________mol·L －1 ·min－1 、 v(SO3)＝________mol·L －1 ·min－1 。(5)已知单质硫的燃烧热为 296 kJ·mol－1 ，则由 S(s)生成 3 mol SO3(g)的Δ H＝________________________。解析：(2)图中表示的是 2 mol SO2参加反应的能量变化，因此 Δ H＝－99×2 kJ·mol－1 ；(4)依据反应速率之比等于化学计量数之比来计算。答案：(1)反应物能量 生成物能量 没有 降低 催化剂改变了反应的历程使活化能E降低(2)－198 (3)SO 2＋V 2O5===SO3＋2VO 2、4VO 2＋O 2===2V2O5 (4)0.025 0.05 (5)－1 185 kJ·mol－112．碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用 0.50 mol·L－1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L－ 1 K2S2O8、0.10 mol·L－1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S 2O ＋2I － ===2SO ＋I 2(慢)2－8 2－4I2＋2S 2O ===2I－ ＋S 4O (快)2－3 2－6(1)向 KI、Na 2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的 K2S2O8溶液，当溶液中的__________耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色，S 2O 与 S2O2－3初始的物质的量需满足的关系为 n(S2O )∶ n(S2O )________。2－8 2－3 2－8(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：体积 V/mL实验序号K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0表中 Vx＝__________mL，理由是_ ____________________________________________________________________________________________________________________。(3)已知某条件下，浓度 c(S2O )～反应时间 t的变化曲线如图，若保持其他条件不2－8变，请分别画出降低反应温度和加入催化剂时， c(S2O )～ t的变化曲线示意图(进行相2－8应的标注)。解析：(1)为保证能观察到溶液的颜色改变，必须最后有 I2剩余，即 Na2S2O3必须耗尽，第②个反应不能发生。由两个反应的计量数关系知 n(S2O )∶ n(S2O )＝2∶1 时，I 2恰2－3 2－8好反应完全，为保证有 I2剩余，必须减少 S2O 的物质的量，故 n(S2O )∶ n(S2O )2－3 2－3 2－82。(2)探究中为保证三组实验体积均相等， Vx＝2.0。(3)两个反应均不可逆，温度改变、加入催化剂只影响反应时间。答案：(1)S 2O (其他合理写法也可) ＜22－3(2)2.0 保持溶液总体积相同，仅改变 S2O 的浓度而其他物质浓度不变2－8(3)513．在一密闭容器中发生反应 N2＋3H 2 2NH3，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示：回答下列问题：(1)处于平衡状态的时间段是________(填选项，下同)。A． t0～ t1 B． t1～ t2C． t2～ t3 D． t3～ t4E． t4～ t5 F． t5～ t6(2)判断 t1、 t3、 t4时刻分别改变的一个条件。A．增大压强 B．减小压强C．升高温度 D．降低温度E．加催化剂 F．充入氮气t1时刻________； t3时刻________； t4时刻________。(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是__________。A． t0～ t1 B． t2～ t3C． t3～ t4 D． t5～ t6(4)如果在 t6时刻，从反应体系中分离出部分氨， t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。(5)一定条件下，合成氨反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为 20%， 则反应后与反应前的混合气体体积之比为__________。解析：(1)根据图示可知， t0～ t1、 t2～ t3、 t3～ t4、 t5～ t6时间段内， v 正 、 v 逆 相等，反应处于平衡状态。(2)t1时刻， v 正 、 v 逆 同时增大，且 v 逆 增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所以 t1时刻改变的条件是升温。 t3时刻， v 正 、 v 逆 同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以 t3时刻改变的条件是加催化剂。 t4时刻， v 正 、 v 逆 同时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以 t4时刻改变的条件是减小压强。(3)根据图示知， t1～ t2、 t4～ t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH 3的百分含量均比 t0～ t1时间段的低，所以 t0～ t1时间段内 NH3的百分含量最高。(4)t6时刻分离出部分 NH3， v 逆 立刻减小，而 v 正 逐渐减小，在 t7时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲 线。(5)设反应前加入 a mol N2， b mol H2，达平衡时生成 2x mol NH3，则反应后气体总的物质的量＝( a＋ b－2 x) mol， ＝0.2，解得： a＋ b＝12 x，故反应后与反应前的混2xa＋ b－ 2x合气体体积之比＝ ＝ ＝ 。a＋ b－ 2xa＋ b 12x－ 2x12x 56答案：(1)ACDF (2)C E B (3)A6(4) (5)5∶61化学反应速率与化学平衡[学生用书单独成册](时间：45 分钟；分值：10 0分)一、选择题(本题包括 9小题，每小题 5分，共 45分)1．美国亚利桑那州大学(ASU)和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶，原理为 2H2O(g) 2H2(g)＋O 2(g)。有关该反应的说法正确的是( )= = = = =太 阳 能 人 造 树 叶A．Δ H ＜0 B．Δ S＜0C．化学能转变为电能 D．氢能是理想的绿色能源解析：选 D。该反应是熵增的吸热反应，太阳能转化为化学能。2．可逆反应 N2(g)＋3H 2(g) 2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )A．3 v 正 (N2)＝ v 正 (H2) B． v 正 (N2)＝ v 逆 (NH3)C．2 v 正 (H2)＝3 v 逆 (NH3) D． v 正 (N2)＝3 v 逆 (H2)解析：选 C。A 项，无逆反应速率；B 项， ＝ ，即 2v 正 (N2)＝ v 逆v正  N21 v逆  NH32(NH3)时反应达到平衡状态；C 项， ＝ ，即 2v 正 (H2)＝3 v 逆 (NH3)时反v正  H23 v逆  NH32应达到平衡状态；D 项， ＝ ，即 3v 正 (N2)＝ v 逆 (H2)时反应达到平衡状v正  N21 v逆  H23态。3．(2016·洛阳高三第一次统测)工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是①2C(焦炭)＋O 2(空气) 2CO= = = = =高 温 ②Fe 2O3＋3CO 2Fe＋3CO 2高 温 该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需，其主要原因是( )A．CO 过量B．CO 与铁矿石接触不充分C．炼铁高炉的高度不够D．CO 与 Fe2O3的反应有一定限度解析：选 D。因为高炉炼铁的反应具有一定的限度，通过提高 CO的浓度使平衡向生成铁(正反应)的方向移动，所以焦炭的使用量多。4．(2016·马鞍山高三模拟)已知 X(g)＋Y(g) 2Z(g) Δ H＜0。反应发生后， t1时达到平衡， t2时改变条件， t3时达到新平衡，则 t2时改变的条件可能是( )A．升高温度 B．减小 Z的浓度C．增大压强 D．增大 X或 Y的浓度解析：选 A。由图可知 t2后，Z 的浓度减小，X 或 Y浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动。A 项，升高温度，平衡向逆反应方向移动，正确；B 项，由图可知 t2时 Z的浓度不变，错误；C 项，增大压强是通过缩小体积实现，此时 Z、X、Y 的浓度均应瞬间增大，曲线出现断点，且平衡不移动，错误；D 项，增大 X或 Y浓度， t2时 X或 Y浓度应瞬间增大，曲线出现断 点，且平衡向正反应方向移动，错误。5．(2016·龙岩高三质检)甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一，该过程的主要反应是 CH4(g)＋H 2O(g) CO(g)＋3H 2(g)。其他条件相同，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ)作用下反应相同时间后，体系中 CO含量随反应温度的变化如图所示。下列说法正2确的是( )A．相同条件下，催化剂Ⅱ催化效率更高B．b 点表示上述反应在对应条件下的平衡状态C．根据图像，无法判断该反应是否为吸热反应D．该反应平衡常数表达式为 K＝ c(CO)·c3 (H2)/c(CH4)解析：选 C。其他条件相同，相同温度时催化剂Ⅰ生成 CO的量更多，故催化剂Ⅰ的催化效率更高，A 项错误；催化剂不影响可逆反应的限度，所以温度相同的条件下，两者的平衡状态相同，即应为相交的点，所以 b点不是平衡状态，B 项错误；由于图像显示交点前均没有达到平衡，所以无法判断该反应的热效应(应先达到化学平衡且平衡又发生移动，才能根据其推断)，C 项正确；气态的水也要写进平衡常数表达式，D 项错误。6．(2016·衡阳高三模拟)一 定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收，其中 Y是单质：SO2(g)＋2CO(g) 2X(g)＋Y(l)催 化 剂 为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用超灵敏气体传感器测得不同时间的 SO2和 CO浓度如下表：时间/s 0 1 2 3 4c(SO2)/mol·L－1 1.00 0.50 0.23 3.00×10－37 3.00×10－37c(CO)/mol·L－1 4.00 3.00 2.46 2.00 2.00下列说法不正确的是( )A．X 的化学式为 CO2 B．前 1 s内 v(X)＝1.00 mol·L －1 ·s－1 C．该回收原理利用了 SO2的还原性 D．该温度下，此反应的平衡常数的数值是 3.33×1036解析：选 C。该反应是进行硫的回收，所以 Y单质是 S单质，根据质量守恒定律，则X的化学式是 CO2，A 项正确；前 1 s内，CO 的物质的量浓度减小 1.00 mol·L－1 ，则 X的物质的量浓度 增加 1.00 mol·L－1 ，所以 v(X)＝1.00 mol·L－1 ·s－1 ，B 项正确；在该反应中，S 元素的化合价降低，作氧化剂，所以利用了二氧化硫的氧化性，C 项错误；3 s 时，该反应达到平衡状态，CO 的物质的量浓度减少 2.00 mol·L－1 ，则 X的浓度增加 2.00 mol·L－1 ，所以该反应的平衡常数 K＝2.00 2/[2.002×(3.00×10－37 )]＝3.33×10 36，D 项正确。7．(2016·正定中学高三月考)将一定量的 NO2充入注射器中后封口，如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。已知反应：2NO2(红棕色) N2O4(无色) Δ HT1，平衡时实验Ⅲ中 X浓度较小，表明升温平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，正确；C 项，实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ达到平衡时，X 的体积百分含量明显是Ⅰ＝ⅡⅢ，不正确；D项，实验Ⅰ中，平衡时 c(Y)＝ c(W)＝0.25 mol·L－1 ， K＝ ＝0.25，而反应c Y ·c Wc2 X温度不变，则平衡常数不变，设平衡时 Y的浓度为a， K＝ ＝ ＝0.25，解得 a＝0.2 mol·L－1 ，则平衡时 c(X)c Y ·c Wc2 X a2 0.8－ 2a 2＝0.8 mol·L －1 －2×0.2 mol·L －1 ＝0.4 mol·L －1 ，正确。9．使用 SNCR脱硝技术的原理是 4NO(g)＋4NH 3(g)＋O 2(g) 4N2(g)＋6H 2O(g)，下图是在密闭体系中研究反应条件对烟气脱硝效率的实验结果。下列说法正确的是( )A．从图 1判断，该反应的正反应是放热反应B．减小氨气的浓度有助于提高 NO的转化率C．从图 1判断，脱硝的最佳温度约为 925 ℃D．从图 2判断，综合考虑脱硝效率和运行成本最佳氨氮摩尔比应为 2.5解析：选 C。由图 1，升高温度，NH 3浓度减小，平衡向正反应方向移动，则正反应为4吸热反应，A 错；减小氨气的浓度，平衡向逆反应方向移动，NO 的转化率降低，B 错；由图 1，温度约为 925 ℃时，NH 3浓度较低且脱硝效率最高，C 对；氨氮摩尔比为 2.5时，虽然脱硝效率最高，但 NH3浓度太大，成本过高，D 错。二、非选择题(本题包括 4小题，共 55分)10．(12 分)固定和利用 CO2，能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上正在研究利用 CO2来生产甲醇燃料的方法，该方法的化学方程式是 CO2(g)＋3H 2(g)CH3OH(g)＋H 2O(g) Δ H＝－49.0 kJ/mol。某科学实验将 6 mol CO2和 8 mol H2充入一容积为 2 L的密闭容器中，测得 H2的物质的量随时间变化如下图中实线所示：回答下列问题：(1)由图分析，在下列时间段内反应速率最快的时间段是________(填字母)。a．0～1 min b．1～3 minc．3～8 min d．8～11 min(2)仅改变某一条件再进行实验，测得 H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比，曲线Ⅰ改变的条件可能是______ __________，曲线Ⅱ改变的条件可能是________________。(3)下列表述能表示该反应已达平衡的是________(填序号)。a．容器内压强不再改变b．容器内气体的密度不再改变c．容器内气体的平均摩尔质量不再改变d．容器内各物质的物质的量相等解析：(1)曲线的斜率越大，速率越大。(2)曲线Ⅰ 与实线相比较，起点相同，达到平衡所用的时间短，反应速率加快，且平衡时 n(H2)大，改变的条件应是升高温度，使平衡左移；曲线Ⅱ与实线相比较，起点相 同，达到平衡所用的时间短，反应速率加快， 且平衡时 n(H2)小，改变的条件应是增大压强，使平衡右移。(3)反应 CO2(g)＋3H 2(g) CH3OH(g)＋H 2O(g) Δ H＝－49.0 kJ/mol是正反应气体体积减小的放热反应。容器内压强、气体平均摩尔质量不再改变，说明气体的总物质的量不再改变，a、c 符合题意；容器的体积不变，质量不变，密度始终不变，b 不符合题意；容器内各物质的物质的量相等，不一定达到平衡，d 不符合题意。答案：(1)a (2)升高温度 增大压强 (3)ac11．(14 分)氨是重要的 化工产品之一，研究合成氨反应具有重要的意义。(1)已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为 N≡N 946.0 kJ·mol－1 ，H—H 436 kJ·mol－1 ，N—H 390.8 kJ·mol－1 ，写出 N2(g)和 H2(g)为原料合成 NH3(g)的热化学方程式：________________________________________________________________________。(2)某小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，实验结果如图所示。① t1时刻改变的条件为_________________________________________________。② t2时刻，恒压充入氦气， t3时刻达到平衡，在图中画出 t2时刻后的速率变化图像。5(3)相同温度下，A、B、C 三个密闭容器，A、B 恒容，C 带有可自由移动的活塞 K，各向其中充入如图所示反应物，初始时控制活塞 K，使三者体积相等，一段时间后均达到平衡。①达到平衡时，A、C 两个容器中 NH3的浓度分别为 c1、 c2，则 c1________c2(填“”“” “v 正 。(3)①A 为恒容，C 为恒压，由于合成氨是气体体积减小的反应，所以 C中气体体积减小，相对于 A，C 相当于增大压强，平衡正向移动，所以 c1ⅠⅡ③升高温度；达到平衡的时间比Ⅱ缩短，起始压强增大加催化剂；达到平衡的时间比Ⅱ缩短，平衡没有移动④ α Ⅱ (CO)＝ α Ⅲ (CO)＞ α Ⅰ (CO) ⑤17 15013．(15 分)(2016·永州高三模拟)雾霾由多种污染物形成，其中包含颗粒物(包括 PM2.5在内)、氮氧化物(NO x)、CO、SO 2等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。(1)已知：Ⅰ.2SO 2(g)＋O 2(g)===2SO3(g)Δ H＝－196.6 kJ·mol －1Ⅱ.2NO(g)＋O 2(g)===2NO2(g) Δ H＝－113.0 kJ·mol －1①反应 NO2(g)＋SO 2(g)===SO3(g)＋NO(g) Δ H＝____________kJ·mol －1 。②一定条件下，将 NO2与 SO2以体积比 1∶2 置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的有______________。a．体系密度保持不变b．混合气体颜色保持不变c．SO 3和 NO的体积比保持不变d．每消耗 1 mol SO3的同时生成 1 mol NO2③测得②中反应平衡时 NO2与 SO2体积比为 1∶5，则平衡常数 K＝______________。(2)CO可用于合成甲醇，反应方程式为 CO(g)＋2H 2(g)===CH3OH(g)。CO 在不同温度下7的平衡转化率与压强的关系如图所示。实际生产条件控制在 250 ℃、1.3×10 4 kPa左右，选择此压强的理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如图是一种用 NH3脱除烟气中 NO的原理：①该脱硝原理中，NO 最终转化为 H2O和__________(填化学式)。②当消耗 1 mol NH3和 0.5 mol O2时，除去的 NO在标准状况下的体积为____________L。(4)NO直接催化分解(生成 N2和 O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下，NO 的分解产物不同。在高压下，NO 在 40 ℃下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图所示，写出此时 NO分解的化学方程式：____________________________。解析：(1)①将化学方程式 得：NO 2(g)＋SO 2(g) SO3(g)＋NO(g) Δ H＝Ⅰ － Ⅱ2＝－41.8 kJ·mol －1 。－ 196.6 kJ·mol－ 1－  － 113.0 kJ·mol－ 12②a.随反应：NO 2(g)＋SO 2(g) SO3(g)＋NO(g)的进行，气体的总质量和总体积始终不变，所以 ρ ＝ 也始终不变，不能说明达到平衡状态，错误；b.混合气体颜色保持不mV变说明二氧化氮的浓度不变，说明达到平衡状态，正确；c.随反应进行，SO 3和 NO都是生成物 ，所以其体积比一直等于化学计量数比，所以 SO3和 NO的体积比保持不变不能说明达到平衡状态，错误；d.每生成 1 mol SO3的同时消耗 1 mol NO2都表示正反应速率，反应自始至终都按此比例进行，错误。③NO 2(g)＋SO 2(g) SO3(g)＋NO(g)起始物质的体积 a 2a 0 0转化物质的体积 x x x x平衡物质的体积 a－ x 2a－ x x x平衡时 NO2与 SO2体积比为 1∶5，即( a－ x)∶(2 a－ x)＝1∶5, x＝ a，故平衡常数 K＝34＝ ＝ ＝1.8。c SO3 ·c NOc NO2 ·c SO2 x2 a－ x · 2a－ x91614×54(2)实际生产条件控制在 250 ℃、1.3×10 4 kPa左右，选择此压强的理由是工业生产8要考虑经济效益、速度和效率，压强越大需要的条件越高，花费越大。(3)①由图可知反应物为氧气、一氧化氮和氨气，最终生成物为氮气和水，所以 NO最终转化为 N2和 H2O。②氧气、一氧化氮和氨气反应生成氮气和水，反应中氨气失去的电子的物质的量等于NO和氧气得到的电子总物质的量，1 mol NH3转化为 N2失去 3 mol电子，0.5 mol O2得到2 mol电子，则 NO转化为 N2得到的电子为 1 mol，所以 NO的物质的量为 0.5 mol，其体积为 22.4 L·mol－1 ×0.5 mol＝11.2 L。(4)NO在 40 ℃下分解生成两种化合物，根据元素守恒可知生成 N的氧化物，氮元素的氧化物有 NO、N 2O、NO 2、N 2O3、N 2O4、N 2O5，由图像可知 3 mol NO生成两种氮的氧化物各为1 mol，其反应方程式为 3NO===Y＋Z，根据原子守恒可知为 N2O、NO 2，所以方程式为 3NON2O＋NO 2。高 压 40℃答案：(1)①－41.8 ②b ③1.8 (2)在 1.3×104 kPa下，CO 的转化率已经很高，如果增加压强 CO的转化率提高不大，而生产成本增加，经济效益低(3)①N 2 ②11.2 (4)3NO N2O＋NO 2 高 压 40℃