高考化学二轮复习-专题限时训练(七)化学反应速率和化学平衡.doc

k12专题限时训练(七)化学反应速率和化学平衡(时间：60分钟分数：100分)一、选择题(每小题8分，共48分)1. 向某恒容密闭容器中充入一定量CO2和H2，发生反应：CO2(g)H2(g)HCOOH(g)，测得平衡体系中CO2的百分含量(CO2%)与反应温度变化的关系如图所示，下列物理量中，a点大于b点的是()A正反应速率B逆反应速率CHCOOH(g)的浓度DH2的体积分数答案：C解析：A项，温度升高，反应速率加快，所以b点的反应速率大于a点的反应速率，错误；B项，温度升高，正逆反应的速率都加快，所以b点的逆反应速率大于a点的逆反应速率，错误；C项，温度升高，二氧化碳的含量增大，说明温度升高，平衡逆向移动，则正向是放热反应，所以a点HCOOH(g)的浓度大于b点HCOOH(g)的浓度，正确；D项，升高温度，平衡逆向移动，则氢气的体积分数增大，所以b点大于a点，错误，答案选C。2(2015洛阳二模)工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是：2C(焦炭)O2(空气)2COFe3O33COFe3CO2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()ACO过量BCO与铁矿石接触不充分C炼铁高炉的高度不够DCO与Fe2O3的反应有一定限度答案：D解析：工业炼铁中Fe2O33COFe3CO为可逆反应，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，这样可以促进反应正向移动，提高CO的浓度，从而可以提高Fe2O3转化率，故选D。3(2015黄冈模拟)在一定条件下，可逆反应2A(气)B(气)nC(固)D(气)达平衡。若维持温度不变，增大压强，测得混合气体的平均相对分子质量不发生改变，则下列说法正确的是()A其他条件不变，增大压强，平衡不发生移动B其他条件不变，增大压强，混合气体的总质量不变C该反应式中n值一定为2D原混合气体中A与B的物质的量之比为21，且2M(A)M(B)3M(D)(其中M表示物质的摩尔质量)答案：D解析：该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，A错误；增大压强平衡向正反应方向移动，C的质量增大，C为固体，根据质量守恒定律可知，混合气体的质量减小，B错误；C为固体，压强改变不影响C的浓度，不能确定n的值，C错误；增大压强，测得混合气体的平均相对分子质量不变，说明混合气体的平均相对分子质量为定值，原混合气中A与B的物质的量之比为21，按21反应，混合气体中二者始终为21，二者的平均相对分子质量与D的相对分子质量相等，则混合气体的平均相对分子质量为定值，则M(D)，D正确。4(2015湖北模拟)在某2 L恒容密闭容器中充入2 mol X(g)和1 mol Y(g)发生反应：2X(g)Y(g)=3Z(g)H，反应过程中持续升高温度，测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是()AM点时，Y的转化率最大B升高温度，平衡常数减小C平衡后充入Z达到新平衡时Z的体积分数增大DW、M两点Y的正反应速率相等答案：B解析：温度在a 之前，升高温度，X的含量减小，温度在a 之后，升高温度，X的含量增大，曲线上最低点为平衡点，最低点之前未达平衡，反应向正反应进行，最低点之后，各点为平衡点，升高温度X的含量增大，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应。A项，曲线上最低点Q为平衡点，升高温度平衡向逆反应方向移动，Y的转化率减小，所以Q点时，Y的转化率最大，错误；B项，已知该反应为放热反应，升高温度，平衡逆移，平衡常数减小，正确；C项，反应前后气体的物质的量不变，平衡时充入Z，达到平衡时与原平衡是等效平衡，所以达到新平衡时Z的体积分数不变，错误；D项，W点对应的温度低于M点对应的温度，温度越高，反应速率越高，所以W点Y的正反应速率小于M点Y的正反应速率，错误。5(2014重庆卷)在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是()A该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量BT2下，在0t1时间内，v(Y)molL1min1CM点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆DM点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小答案：C解析：根据图像给出的在不同温度下达到平衡所需要的时间可得出：T1T2，再根据不同温度下达到平衡时c(X)的大小可推出此反应为放热反应。M点X的转化率小于W点X的转化率，因此反应进行到M点放出的热量小于进行到W点放出的热量，选项A不正确。T2下，在0t1时间内，v(X) molL1min1，v(Y)v(X)molL1min1，选项B不正确。M点时在恒容条件下再加入一定量X，相当于增大压强，平衡正向移动，平衡后X的转化率增大，选项D不正确。在T1和T2温度时，当达到平衡状态时，M点v正(M)v逆(M)，W点v正(W)v逆(W)，温度高反应速率快，v逆(M)v逆(W)，又v逆(W)v逆(N)，则v逆(M)v逆(N)，则v正(M)v逆(N)，选项C正确。6(2015四川卷)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是()A550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动B650 时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%CT 时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动D925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp24.0p总答案：B解析：A项，550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，由于保持了压强不变，相当于扩大了体积，平衡正向移动，A项错误。B项，根据图示可知，在650 时，CO的体积分数为40%，根据反应方程式：C(s)CO2(g)2CO(g)，设开始加入1 mol CO2，反应掉了x mol CO2，则有： C(s)CO2(g)2CO(g)始态： 1 mol0变化： x mol2x mol平衡： (1x)mol 2x mol因此有：100%40%，解得x0.25，则CO2的平衡转化率为100%25%，故B项正确。C项，由于温度不知道，无法求得K，故无法比较Qc与K的关系，也就无法判断平衡移动的方向，C项错误。D项，925 时，CO的体积分数为96%，故Kp23.04p总，D项错误。二、非选择题(共52分)7(16分)(2015全国卷)Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)I2(g)在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_。(2)上述反应中，正反应速率为v正k正x2(HI)，逆反应速率为v逆k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为_(以K和k正表示)。若k正0.002 7 min1，在t40 min时，v正_ min1。(3)由上述实验数据计算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_(填字母)。答案：(1)(2)k正/K1.95103(3)A、E解析：(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1 molL1，则： 2HI(g)H2(g) I2(g)初始浓度/ molL1 100 转化浓度/ molL1 0.216 0.108 0.108平衡浓度/ molL1 0.784 0.108 0.108K(2)建立平衡时，v正v逆，即k正x2(HI)k逆x(H2)x(I2)，k逆k正。由于该反应前后气体分子数不变，故k逆k正k正。在40 min时，x(HI)0.85，则v正0.002 7 min10.8521.95103 min1。(3)因2HI(g)H2(g)I2(g)H0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI的物质的量分数减小，H2、I2的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为A点和E点。8(18分)(2015浙江卷)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：(1)维持体系总压p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为，则在该温度下反应的平衡常数K_(用等符号表示)。(2)工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为19)，控制反应温度600 ，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下：掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实_。控制反应温度为600 的理由是_。(3)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺乙苯二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸气工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO2H2=COH2O，CO2C=2CO。新工艺的特点有_(填编号)。CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移不用高温水蒸气，可降低能量消耗有利于减少积炭有利于CO2资源利用答案：(1)Kpp或Kc(2)正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果600 ，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大(3)解析：(1)从浓度角度求Kc：根据阿伏加德罗定律的推论，总压强p相同时，V1/V2n1/n2，乙苯的转化率为，由此可得：V/V反应后1/(1)，V反应后(1)V，根据方程式及平衡常数的定义：Kc。从压强角度求Kp：容器中氢气的物质的量为n，苯乙烯的物质的量为n，乙苯的物质的量为(1)n，气体的总物质的量为(1)n，所以氢气的分压为p，苯乙烯的分压为p，乙苯的分压为p，因此Kpp。(2)因为该容器内保持恒压，掺入水蒸气，相当于增大了容器的体积，而该反应的正反应是气体化学计量数增大的反应，化学平衡向右移动，提高了乙苯的平衡转化率。从图像可知，600 时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。如果温度过低，反应速率慢且转化率低；如果温度过高，选择性下降，且高温还可能使催化剂失去活性，同时还会消耗更多的能量。(3)中二氧化碳与氢气反应，可以促使平衡向右移动，所以正确；中不需要提供产生水蒸气的能量，降低能耗，所以正确；中因为二氧化碳可以与碳反应生成一氧化碳，因此可以减少积炭，所以正确；中由于该反应消耗二氧化碳，因此有利于二氧化碳资源的利用，所以正确。9(18分)(2015全国卷)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：(1)已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键HHCOC=OHOCHE/(kJmol1)4363431 076465413由此计算H1_ kJmol1；已知H258 kJmol1，则H3_ kJmol1。(2)反应的化学平衡常数K表达式为_；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为_(填曲线标记字母)，其判断理由是_。(3)合成气组成n(H2)/n(COCO2)2.60时，体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示。(CO)值随温度升高而_(填“增大”或“减小”)，其原因是_；图2中的压强由大到小为_，其判断理由是_。答案：(1)9941(2)K或Kpa反应为放热反应，平衡常数数值应随温度升高变小(3)减小升高温度时，反应为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低p3p2p1相同温度下，由于反应为气体分数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高解析：(1)根据键能与反应热的关系可知，H1反应物的键能之和生成物的键能之和(1 076 kJmol12436 kJmol1)(413 kJmol13343 kJmol1465 kJmol1) 99 kJmol1。根据盖斯定律，由可得：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，H3H2H1(58 kJmol1)(99 kJmol1)41 kJmol1。(2)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应的化学平衡常数为Kc(CH