高三化学化学反应速率和化学平衡专题2020年高考题14道答案详解要点提示知识点分析

一、选择题1.（宁夏理综第10题，6分）硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为：Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是 实验反应温度/Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/（molL-1）V/mLc/（molL-1）V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.2101.答案：D【详解】速率越大，越先出现浑浊，AC浓度相同，C的温度高，化学反应速率大；BD浓度相同，D的温度高，化学反应速率大；C和D比较，温度相同，比较浓度，将10mL水各5mL分配给Na2S2O3溶液和稀H2SO4，二者的浓度和C选项的浓度相同，但是在C选项中还有5mL水存在，C的浓度低于D的浓度，D的反应速率大，先出现浑浊。【要点1】比较法的应用是在有相同点的前提下比较不同点；例如在本题中浓度相同比温度，温度相同比浓度。【要点2】比较化学反应速率的方法：以同一物质为参照物，反应速率的单位相同，温度相同时浓度越大化学反应速率越大；浓度相同时，温度越高，化学反应速率越大。2.（全国卷I理综化学第13题，6分）下图表示反应X(g)4Y(g)+Z(g) 在某温度时X的浓度随时间变化的曲线下列有关该反应的描述正确的是A第6min后，反应就终止了 Bx的平衡转化率为85C若升高温度，x的平衡转化率将大于85D若降低温度，和将以同样倍数减小2.答案：B解析：第6min后，X的浓度不再随时间的延长而改变，说明反应达到平衡反应，化学平衡是动态平衡，A错误；X的起始浓度是1.0mol/L, X的平衡浓度是0.15mol/L，反应达到平衡时X的转化浓度是0.85mol/L（1.0mol/L-0.15mol/L），x的平衡转化率为85，B对；X(g)4Y(g)+Z(g) 该反应的正反应是放热反应，逆反应时吸热反应，升高温度平衡向吸热反应方向移动，x是反应物，x的平衡转化率将小于85，C错；若降低温度，化学反应速率都降低，（放热反应速率）降低的倍数小，（吸热反应速率）降低的倍数大，化学平衡向正反应方向移动。要点：化学平衡的特征、平衡转化率的计算、温度变化对反应速率和平衡转化率的影响。3.（北京理综第9题，6分）已知H2(g)+I2(g) 2HI(g) 有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol ，乙中加入HI 0.2mol，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是 A甲、乙提高相同温度 B甲中加入0.1mol He，乙不改变C甲降低温度，乙不变 D甲增加0.1mol H2，乙增加0.1mol I23答案：C解析：H2(g)+I2(g) 2HI(g) 有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol ，乙中加入HI 0.2mol，相同温度下分别达到平衡，这两个平衡时等效平衡，平衡时的HI的浓度相同，甲、乙提高相同温度 ，平衡向吸热反应方向移动，HI的平衡浓度都减小，平衡浓度相同，A不符合题意；甲中加入0.1mol He，乙不改变，因为甲和乙是相同容积的定容密闭容器，甲中加入0.1mol He并不改变体系的物质的浓度，平衡浓度仍然相等，B不符合题意；甲降低温度，平衡向放热反应方向移动，正反应是放热反应，平衡向正反应反向移动的结果HI的平衡浓度增大，乙不变，甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，C符合题意；甲增加0.1mol H2，乙增加0.1mol I2，HI的平衡浓度都增大并保持相等，D不符合题意。 4.（天津理综第5题，6分）人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力，CO吸入肺中发生反应： ，37 时，该反应的平衡常数K=220 。的浓度达到HbO2浓度的0.02倍，会使人智力受损。据此，下列结论错误的是A.CO与HbO2反应的平衡常数B.人体吸入的CO越多，与血红蛋白结合的O2越少C.当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时，人的智力才会受损D.把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒，其原理是使上述平衡向左移动4.答案：C解析：HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍，意思是人体血红蛋白结合的一氧化碳的浓度达到人体血红蛋白结合的氧分子的浓度的0.02倍时会使人智力受损，用平衡常数表达式为：，当人体吸入的CO与O2浓度之比111000时，人的智力开始受损，当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02（150）时，人已经中毒伤命了。考点：平衡常数表达式及其意义，化学平衡的移动。5.（四川理综第13题，6分）在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX(g)nY(g)；。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示： 气体体积C(Y)/molL-1温度1231001.000.750.532001.200.090.633001.301.000.70下列说法正确的是 A.mn B.Q0C.温度不变，压强增大，Y的质量分数减少D.体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动5.答案C 【解析】 根据题目信息可得，在温度相同的条件下，当体积扩大到原来的两倍时，Y的浓度降低的倍数小于2，所以可确定增大体积，平衡正向移动，根据平衡移动原理，增大体积，平衡向体积增大的方向移动，因此A错误，C项正确。当体积相同时，温度升高，Y的浓度增大，即平衡正向移动，所以此反应的正向为放热反应，B、D错误。【考点分析】化学平衡移动原理6.（重庆理综第13题，6分）各可逆反应达平衡后，改变反应条件，其变化趋势正确的是6.答案：D 7.（安徽理综第11题，6分）汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g) 在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是：答案：C解析：该反应为气体计量数减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，平衡常数减小，A选项错误；同理，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率减小，B选项错误；平衡常数只与热效应有关，与物质的量无关，C选项正确；增加氮气的物质的量，平衡逆向移动，NO的转化率减小，D选项错误。 8.（福建理综第12题，6分）12. 某探究小组利用丙酮的溴代反应（CH3COCH3+Br2CH3COCH2Br+HBr）来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：实验序号初始浓度（c/molL-1）溴颜色消失所需时间t/sCH3COCH3HClBr20.800.200.00102901.600.200.00101450.800.400.00101450.800.200.0020580分析实验数据所得出的结论不正确的是w.w.w.k.s.5.u.c.o.mA. 增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大 B. 实验和的v(Br2)相等C. 增大c(HCl)， v(Br2)增大 D. 增大c(Br2)，v(Br2)增大8.答案D【解析】从表中数据看，中CH3COCH3,HCl的浓度是相同的，而中Br2比中的大，所以结果，时间变长，即速率变慢了，D项错。其他选项依次找出表中两组相同的数据看一变量对另一变量的影响即可。9.（广东化学卷第15题，4分）取5等份NO2 ，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)，H0 反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分量（NO2%），并作出其随反应温度（T）变化的关系图。下列示意图中，可能与实验结果相符的是9.答案：BD解析：在恒容状态下，在五个相同的容器中同时通入等量的NO2，反应相同时间。那么则有两种可能，一是已达到平衡状态，二是还没有达到平衡状态，仍然在向正反应移动。若5个容器在反应相同时间下，均已达到平衡，因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，NO2的百分含量随温度升高而升高，所以B正确。若5个容器中有未达到平衡状态的，那么温度越高，反应速率越大，会出现温度高的NO2转化得快，导致NO2的百分含量少的情况，在D图中转折点为平衡状态，转折点左则为未平衡状态，右则为平衡状态，D正确。二、非选择题10.（安徽理综第28题，17分）Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好PH和浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。实验设计控制p-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298K或313K（其余实验条件见下表），设计如下对比试验。（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。实验编号实验目的T/KPHc/10-3molL-1H2O2Fe2+为以下实验作参考29836.00.30探究温度对降解反应速率的影响298106.00.30数据处理实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如右上图。（2）请根据右上图实验曲线，计算降解反应在50150s内的反应速率：（p-CP）= molL-1s-1解释与结论（3）实验、表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因： 。（4）实验得出的结论是：PH等于10时， 。思考与交流（5）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法： 10.答案：（1）实验编号实验目的T/KpHc/10-3molL-1H2O2Fe2+31336.00.30探究溶液的pH对降低反应速率的影响（2）8.010-6；(3)过氧化氢在温度过高时迅速分解。（4）反应速率趋向于零（或该降解反应趋于停止）（5）将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH约为10解析：(1)实验是参照实验，所以与实验相比，实验和只能改变一个条件，这样才能起到对比实验的目的，则实验是探究温度对反应速率的影响，则T=313K，pH=3，c(H2O2)=6.0 molL-1，c(Fe2)=0.30 molL-1，实验显然是探究pH的大小对反应速率的影响；（2）在50150s内，c(p-CP)=0.8molL-1，则v (p-CP)=0.08molL-1s-1；（3）温度过高时，H2O2分解，c(H2O2)浓度减小，导致反应速率减小；（4）从图中看出，pH=10时，c(p-CP)不变，即反应速率为零，说明碱性条件下，有机物p-CP不能降解；（5）从第（4）可以得出，在发言液中加入NaOH溶液，使溶液的pH迅速增大，反应停止。11.（浙江理综第27题，15分）超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：2NO+2CO2CO2+N2为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：时间/s012345c(NO)/ molL-11.0010-34.5010-42.5010-41.5010-41.0010-41.0010-4c(CO)/ molL-13.6010-33.0510-32.8510-32.7510-32.7010-32.7010-3请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：（1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的 0（填写“”、“”、“=”）。（2）前2s内的平均反应速率v(N2)=_。（3）在该温度下，反应的平衡常数K= 。（4）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是 。A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度C降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积（5）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。实验编号T/NO初始浓度/molL-1CO初始浓度/molL-1催化剂的比表面积/m2 g-1I2801.2010-35.8010-382II124III350124请在上表格中填入剩余的实验条件数据。请在给出的坐标图中，画出上表中的三个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线是实验编号。答案（1）0某小组通过试验研究该反应（反应过程中体积变化忽略不计）。反应体系中各组分的起始量如下表：组分HCOOCH3H2OHCOOHCH3OH物质的量/mol1.001.990.010.52甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间（t）的变化如下图：（1）根据上述条件，计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率，结果见下表：反应时间范围/min05101520253035404550557580平均反应速率/(103molmin1)1.97.47.84.41.60.80.0请计算15-20min范围内甲酸甲酯的减少量为 mol，甲酸甲酯的平均反应速率为 molmin-1(不要求写出计算过程)。（2）依据以上数据，写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因： 。（3）上述反应的平衡常数表达式为：，则该反应在温度T1下的K值为 。（4）其他条件不变，仅改变温度为T2（T2大于T1），在答题卡框图中画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图。解析：（1）15min时，甲酸甲酯的转化率为6.7%，所以15min时，甲酸甲酯的物质的量为11.00mol6.7%=0.933mol；20min时，甲酸甲酯的转化率为11.2%所以20min时，甲酸甲酯的物质的量为11.00mol11.2%=0.888mol，所以15至20min甲酸甲酯的减少量为0.933mol0.888mol=0.045mol，则甲酸甲酯的平均速率=0.045mol/5min=0.009molmin-1。（2）从题给数据不难看出，平均速率的变化随转化率的增大先增大再减小，后保持不变。因为反应开始甲酸甲酯的浓度大，所以反应速率较大，后随着反应进行甲酸甲酯的浓度减小，反应速率减小，当达到平衡时，反应速率几乎不变。（3）由图象与表格可知，在75min时达到平衡，甲酸甲酯的转化率为24%，所以甲酸甲酯转化的物质的量为1.0024%=0.24mol，结合方程式可计算得平衡时，甲酸甲酯物质的量=0.76mol，水的物质的量1.75mol，甲酸的物质的量=0.25mol 甲醇的物质的量=0.76mol所以K=（0.760.25）/（1.750.76）=1/7（4）因为升高温度，反应速率增大，达到平衡所需时间减少，所以绘图时要注意T2达到平衡的时间要小于T1，又该反应是吸热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，甲酸甲酯的转化率减小，所以绘图时要注意T2达到平衡时的平台要低于T1。答案：（1）1520min范围内甲酸甲酯的减少量为0.045mol；甲酸甲酯的平均反应速率为0.009molmin-1（2）反应速率随着反应的进行，先逐渐增大再逐渐减小，后不变；原因：随着反应的不断进行，应开始甲酸甲酯的浓度大，所以反应速率较大，后随着反应进行，甲酸甲酯的物质的量浓度不断减少，反应速率不断减慢，所以转化率增大的程度逐渐减小，当反应达到平衡后，转化率不变。（3）1/7（4）图略。作图要点：因为T2T1，温度越高，平衡向逆反应方向移动，甲酸甲酯的转化率下降，T2达到平衡时的平台要低于T1；另外温度越高，越快达到平衡，所以T2达到平衡的时间要小于T1。13.（全国II理综第27题15分）27.(15分)某温度时，在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如表所示。（1）根据下表中数据，在答题卡该题相应位置上画出X.Y.Z的物质的量（n）随时间（t）变化的曲线：t/minX/molY/molZ/mol01.001.000.0010.900.800.2030.750.500.5050.650.300.7090.550.100.90100.550.100.90140.550.100.90(2)体系中发生反应的化学方程式是_;(3)列式计算该反应在0-3min时间内产物Z的平均反应速率： (4)该反应达到平衡时反应物X的转化率等于_;(5)如果该反应是放热反应。改变实验条件（温度、压强、催化剂）得到Z随时间变化的曲线1、2、3（如右图所示）则曲线1、2、3所对应的实验条件改变分别是：1 _2_3_答案：（2）化学反应速率之比等于计量数之比，设X、Y、Z的计量数分别为a、b、c；所以有：abc= =122；体系中发生反应的化学方程式是：X(g)+2Y(g)=2Z(g)（3）v(Z)= （4）该反应达到平衡时反应物X的转化率=（5）如果该反应是放热反应，热化学方程式为X(g)+2Y(g)=2Z(g) ；改变实验条件（温度、压强、催化剂）得到Z随时间变化的曲线1、2、3（如右图所示）分析曲线的特点，曲线1的特点是缩短了达到平衡的时间（9分钟缩短为2分钟），平衡时Z的物质的量减少（原先是0.9mol减少为0.6mol）,既能提高反应速率又能使平衡向左移动的方法是升温；曲线2的特点是缩短了达到平衡的时间（9分钟缩短为1分钟），平衡时Z的物质的量没变（原先是0.9mol仍为0.9mol）,既能提高反应速率又不会影响平衡移动的方法是加入正催化剂；曲线3的特点是缩短了达到平衡的时间（9分钟缩短为7分钟），平衡时Z的物质的量增大（原先是0.9mol减少为0.95mol）,既能提高反应速率又能使平衡向右移动的方法是加压；综合上述分析，所对应的实验条件改变分别是：曲线1 升温；曲线2加入正催化剂；曲线3加压。要点1：缩短反应达到平衡的时间的方法有三种：加入正催化剂、升温、有气体参加的反应加压。要点2：缩短反应达到平衡的时间的方法对同一反应（原料物质的量相同）产物的物质的量影响：催化剂无影响；对于放热反应升温的结果使