高考化学专题十 化学反应速率与化学平衡 详解版五年（2018-2022）真题分类集训

专题十化学反应速率与化学平衡考点1化学反应速率1．[广东2021·14，4分]反应X=2Z经历两步：①X→Y；②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是()A．a为c(X)随t的变化曲线B．t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)C．t2时，Y的消耗速率大于生成速率D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)2.[广东2022·15，4分]在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则()A．无催化剂时，反应不能进行B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化D．使用催化剂Ⅰ时，0～2min内，v(X)＝1.0mol·L－1·min－13．[河北2021·13，4分]室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M＋N=X＋Y；②M＋N=X＋Z。反应①的速率可表示为v1＝k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2＝k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是()A．0～30min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10－3mol·L－1·min－1B．反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变C．如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为ZD．反应①的活化能比反应②的活化能大4．[辽宁2021·12，3分]某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是()A．其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大C．条件①，反应速率为0.012mol·L－1·min－1D．条件②，降冰片烯起始浓度为3.0mol·L－1时，半衰期为62.5min5．[浙江2021年6月·20，2分]一定温度下，在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中发生分解反应：2N2O54NO2＋O2。在不同时刻测量放出的O2体积，换算成N2O5浓度如下表：t/s06001200171022202820xeq\f(c（N2O5）,mol·L－1)1.400.960.660.480.350.240.12下列说法正确的是()A．600～1200s，生成NO2的平均速率为5.0×10－4mol·L－1·s－1B．反应2220s时，放出的O2体积为11.8L(标准状况)C．反应达到平衡时，v正(N2O5)＝2v逆(NO2)D．推测上表中的x为39306．[海南2021·8，2分]制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)ΔH>0，下列说法正确的是()A．该反应ΔS<0B．升高温度，反应速率增大C．恒温下，增大总压，H2O(g)的平衡转化率不变D．恒温恒压下，加入催化剂，平衡常数增大7．[江苏2021·8，3分]对于反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，下列说法正确的是()A．该反应的ΔH＜0，ΔS＜0B．反应的平衡常数可表示为K＝eq\f(c2（NO）·c（O2）,c2（NO2）)C．使用高效催化剂能降低反应的焓变D．其他条件相同，增大eq\f(n（O2）,n（NO）)，NO的转化率下降8．[辽宁2022·12，3分]某温度下，在1L恒容密闭容器中2.0molX发生反应2X(s)Y(g)＋2Z(g)，有关数据如下：时间段/min产物Z的平均生成速率/mol·L－1·min－10～20.200～40.150～60.10下列说法错误的是()A．1min时，Z的浓度大于0.20mol·L－1B．2min时，加入0.20molZ，此时v正(Z)<v逆(Z)C．3min时，Y的体积分数约为33.3%D．5min时，X的物质的量为1.4mol9[浙江2022年1月·19，2分]在恒温恒容条件下，发生反应A(s)＋2B(g)3X(g)，c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是()A．从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率B．从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率C．在不同时刻都存在关系：2v(B)＝3v(X)D．维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示10．[江苏2021·14，3分]NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、N2的选择性[eq\f(2n生成（N2）,n总转化（NH3）)×100%]与温度的关系如题图所示。下列说法正确的是()A．其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大B．其他条件不变，在175～300℃范围，随着温度的升高，出口处氮气、氮氧化物的量均不断增大C．催化氧化除去尾气中NH3应选择反应温度高于250℃D．高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂

考点2化学平衡考向1化学平衡状态的判断1．[浙江2018年4月·14，2分]反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是()A．容器内的温度不再变化B．容器内的压强不再变化C．相同时间内，断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等D．容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2考向2化学平衡的影响因素2．[福建2021·5，4分]实验室配制碘水时，通常将I2溶于KI溶液：I2(aq)＋I－(aq)I3－(aq)。关于该溶液，下列说法正确的是()A．KI的电子式为K∶I¨,¨∶B．滴入淀粉溶液，不变蓝C．加水稀释，平衡逆向移动 D．加少量AgNO3固体，平衡正向移动3．[辽宁2021·11，3分]某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应2X(s)Y(s)＋Z(g)，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是()A．升高温度，若c(Z)增大，则ΔH＞0B．加入一定量Z，达新平衡后m(Y)减小C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后c(Z)增大D．加入一定量氩气，平衡不移动4．[北京2021·10，3分]NO2和N2O4存在平衡：2NO2(g)N2O4(g)ΔH＜0。下列分析正确的是()A．1mol平衡混合气体中含1molN原子B．断裂2molNO2中的共价键所需能量小于断裂1molN2O4中的共价键所需能量C．恒温时，缩小容积，气体颜色变深，是平衡正向移动导致的D．恒容时，水浴加热，由于平衡正向移动导致气体颜色变浅5．[广东2022·13，4分]恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是()A．该反应的ΔH<0B．a为n(H2O)随温度的变化曲线C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大考向3化学平衡相关计算6．[湖南2022·14，4分](双选)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A．ΔH＞0B．气体的总物质的量：na＜ncC．a点平衡常数：K＞12D．反应速率：va正＜vb正7．[重庆2021·12，3分]甲异腈(CH3NC)在恒容密闭容器中发生异构化反应：CH3NC(g)CH3CN(g)，反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线如图所示(图中T为温度)。该反应的反应速率v与c的关系为v＝kc，k为速率常数(定温下为常数)，a点和b点反应速率相等，即v(a)＝v(b)。下列说法错误的是()A．bf段的平均反应速率为1.0×10－4mol·L－1·min－1B．a点反应物的活化分子数多于d点C．T1＞T2D．3v(d)＝2v(e)8．[河北2022·13，4分](双选)恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为①XY；②YZ。反应①的速率v1＝k1c(X)，反应②的速率v2＝k2c(Y)，式中k1、k2为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的lnk～eq\f(1,T)曲线。下列说法错误的是()甲乙A．随c(X)的减小，反应①、②的速率均降低B．体系中v(X)＝v(Y)＋v(Z)C．欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间D．温度低于T1时，总反应速率由反应②决定考向4化学平衡图像分析9．[湖南2021·11，4分](双选)已知：A(g)＋2B(g)3C(g)ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1molA和3molB发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()A．容器内压强不变，表明反应达到平衡B．t2时改变的条件：向容器中加入CC．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)D．平衡常数K：K(Ⅱ)<K(Ⅰ)10．[江苏2020·15，4分](双选)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应CH4(g)＋CO2(g)=2H2(g)＋2CO(g)ΔH＝247.1kJ·mol－1H2(g)＋CO2(g)=H2O(g)＋CO(g)ΔH＝41.2kJ·mol－1在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是()A．升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率B．曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化C．相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠D．恒压、800K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，改变除温度外的特定条件继续反应，CH4转化率能达到Y点的值

答案及详解考点1化学反应速率1．D【详解】本题考查化学反应速率及相关图像分析。由于X=2Z反应分①X→Y和②Y→2Z两步进行，随着不断反应，X的浓度逐渐减小，Y的浓度先增加后减小，Z的浓度逐渐增大，可知a表示c(X)随t的变化曲线，A项正确；t1时，图像中三条曲线相交在同一点，即三者的物质的量浓度相等，B项正确；t2时Y的物质的量浓度在减小，说明Y的消耗速率大于生成速率，C项正确；从图像中看出t3后，X的浓度为0，若全生成Z，则c(Z)＝2c0，体系中存在一定量Y，根据②反应可知，体系中c(Z)＝2c0－2c(Y)，D项错误。2．D【详解】本题考查催化剂、化学反应速率及浓度－时间图像分析。分析图像可知，三条呈上升趋势的曲线分别表示不同催化剂作用下Y的浓度随反应时间t的变化关系，a曲线表示某种催化剂作用下X的浓度随反应时间t的变化关系。由图可知，无催化剂时，仍然有Y生成，A错误；由图像可知，相同时间内，在催化剂Ⅰ的作用下，Y的浓度升高更快，则催化剂Ⅰ的催化效果强于催化剂Ⅱ，催化剂Ⅰ使反应活化能更低，B错误；由图中a曲线可知，0～2min内，则由反应中X、Y两物质化学计量数之比可知Δc(X)＝2.0mol·L－1，Δc(Y)＝4.0mol·L－1，据图可知a曲线表示使用催化剂Ⅰ时X的浓度随t的变化关系，C错误；使用催化剂Ⅰ时，0～2min内，v(X)＝eq\f(4.0－2.0,2)mol·L－1·min－1＝1.0mol·L－1·min－1，D正确。3．A【详解】本题考查化学反应速率与转化率的计算、活化能与化学反应速率的关系。根据图示可知，0～30min时间段内，有如下关系：M＋N=X＋Z变化浓度/(mol·L－1)0.1250.125M＋N=X＋Yeq\f(变化浓度,mol·L－1)0.5－0.3－0.1250.075v(Y)＝eq\f(0.075,30)mol·L－1·min－1＝2.5×10－3mol·L－1·min－1，A项错误；相同时间内，Y和Z的浓度之比等于两者的平均反应速率之比，因Y和Z分别是反应①和反应②的产物，故两者的浓度之比eq\f(c（Y）,c（Z）)＝eq\f(v1,v2)＝eq\f(k1,k2)为定值，B项正确；前30min内，M转化为Z的转化率为eq\f(0.125,0.2)×100%＝62.5%，反应中M转化为Y、Z的比例不变，故如果反应能进行到底，反应结束，有62.5%的M转化为Z，C项正确；根据上述分析，反应①的反应速率小于反应②的反应速率，则反应①的活化能大(活化能越大，反应速率越慢)，D项正确。4．B【详解】本题考查化学反应速率的计算和影响因素。通过图像对比①②可知，②的反应速率比①大，则说明其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大，A正确；①和③催化剂浓度相同，降冰片烯浓度③小于①，但③的速率与①相等，不能说明其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大，B错误；根据化学反应速率的计算公式v＝eq\f(Δc,Δt)可知，条件①时，反应速率为eq\f(3.0mol·L－1,250min)＝0.012mol·L－1·min－1，C正确；已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，条件②，降冰片烯的起始浓度为3.0mol·L－1时，半衰期为62.5min，D正确。5．D【详解】本题考查化学反应速率的计算与化学平衡的判断等。600～1200s内平均反应速率v(N2O5)＝eq\f(（0.96－0.66）mol·L－1,600s)＝5×10－4mol·L－1·s－1，根据化学计量数可知v(NO2)＝2v(N2O5)＝1×10－3mol·L－1·s－1，A项错误；反应至2220s时消耗n(N2O5)＝0.1L×(1.40－0.35)mol·L－1＝0.105mol，放出的O2在标准状况下的体积为eq\f(1,2)×0.105mol×22.4L·mol－1＝1.176L，B项错误；反应达到平衡状态时，正向和逆向反应速率相等，根据化学计量数关系得2v正(N2O5)＝v逆(NO2)，C项错误；观察表格中数据可知从600s开始c(N2O5)由0.96mol·L－1减少0.48mol·L－1、再减小0.24mol·L－1均用时1110s，则推测c(N2O5)由0.24mol·L－1减小至0.12mol·L－1时，也用时1110s，即x＝2820＋1110＝3930，D项正确。6．B【详解】本题考查化学平衡，涉及熵变、反应速率、平衡转化率、平衡常数。该反应的正反应是气体分子数增大的反应，反应前后体系的混乱度增大，则ΔS＞0，A错误；升高温度可以加快化学反应速率，B正确；根据勒夏特列原理，恒温恒容条件下，若充入其他无关气体，总压强增大，但平衡不移动，若充入生成物，平衡逆向移动，H2O(g)的平衡转化率降低，若充入H2O(g)，平衡逆向移动，H2O(g)的平衡转化率降低，C错误；平衡常数是与温度有关的函数，恒温条件下，平衡常数不变，D错误。7．A【详解】本题考查化学平衡有关知识。由材料信息可知该反应是放热反应，ΔH<0，反应后气体分子数减小，ΔS<0，A项正确；由平衡常数定义可知，该反应的平衡常数可表示为K＝eq\f(c2（NO2）,c2（NO）·c（O2）)，B项错误；催化剂能改变反应速率，不能改变反应的焓变，C项错误；其他条件相同时，增大eq\f(n（O2）,n（NO）)，相当于增加氧气浓度，平衡正向移动，一氧化氮的转化率提高，D项错误。8．B【详解】本题考查化学反应速率及化学平衡常数的相关应用。反应开始一段时间，随着时间的延长，反应物浓度逐渐减小，产物Z的平均生成速率逐渐减小，则0～1min内Z的平均生成速率大于0～2min内的，故1min时，Z的浓度大于0.20mol·L－1，A正确；4min时生成的Z的物质的量为0.15mol·L－1·min－1×4min×1L＝0.6mol，6min时生成的Z的物质的量为0.10mol·L－1·min－1×6min×1L＝0.6mol，故反应在4min时已达到平衡，设达到平衡时生成了amolY，列三段式：2X(s)Y(g)＋2Z(g)初始量/mol2.000转化量/mol2aa2a平衡量/mol2.0－2aa0.6根据2a＝0.6，得a＝0.3，则Y的平衡浓度为0.3mol·L－1，Z的平衡浓度为0.6mol·L－1，平衡常数K＝c2(Z)·c(Y)＝0.108，2min时Y的浓度为0.2mol·L－1，Z的浓度为0.4mol·L－1，加入0.2molZ后Z的浓度变为0.6mol·L－1，Qc＝c2(Z)·c(Y)＝0.072<K，反应正向进行，故v正(Z)＞v逆(Z)，B错误；反应生成的Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2，反应体系中只有Y和Z为气体，相同条件下，体积之比等于物质的量之比，eq\f(V（Y）,V（Z）)＝eq\f(1,2)，故Y的体积分数始终约为33.3%，C正确；由B项分析可知5min时反应处于平衡状态，此时生成Z为0.6mol，则X的转化量为0.6mol，初始X的物质的量为2mol，剩余X的物质的量为1.4mol，D正确。9．C【详解】本题考查c－t图像分析及改变条件对反应平衡的影响。反应速率是通过计算单位时间内物质的浓度变化得到的，从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率，A正确；b点处的切线的斜率k＝eq\f(Δc（B）,Δt)，即为该点的瞬时速率，B正确；化学反应速率之比等于化学计量数之比，3v(B)＝2v(X)，C错误；维持温度、容积、反应物起始量不变，向反应体系中加入催化剂，化学反应速率加快，平衡不移动，D正确。10．D【详解】本题考查化学反应速率与化学平衡。由题中信息可知NH3与O2的反应均为放热反应，其他条件不变，升高温度，平衡逆向移动，NH3的平衡转化率减小，A项错误；根据两曲线的变化趋势可以判断，在175～300℃范围内，随着温度升高，NH3的转化率先增大后基本保持不变，N2的选择性一直减小，故在该范围内，随着温度升高，出口处氮气的量先增大后减小，B项错误；温度高于250℃时，虽然NH3的转化率接近100%，但N2的选择性变低，有一部分NH3转化为污染空气的氮氧化物，因此不是催化氧化除去尾气中NH3的最佳温度，C项错误；氮气对环境无污染，由图可知低温下N2选择性较高，故应研发低温下NH3转化率高且N2选择性高的催化剂，节约能耗，防止污染环境，D项正确。考点2化学平衡1．A【详解】该反应是放热反应，在绝热容器中当温度不再改变时，表明反应已达到平衡状态，A符合题意；该反应在恒压条件下进行，压强始终不变，B不符合题意；断开H—H键和生成N—H键表示的都是正反应速率，不能判断是否达到平衡状态，C不符合题意；在反应过程中某个时刻可能存在容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2，但不能判断反应是否达到平衡状态，D不符合题意。2．C【详解】本题考查化学平衡移动及有关物质的电子式。KI是离子化合物，电子式为K＋[∶I¨,¨∶]－，A错误；该溶液中存在碘单质，滴入淀粉溶液后变蓝，B错误；根据勒夏特列原理，加水稀释，平衡向着I3－电离的方向移动，即逆向移动，C正确；加少量AgNO3固体，Ag＋与I－结合生成AgI沉淀，I－浓度降低，平衡逆向移动，D错误。3．C【详解】本题考查可逆反应和化学平衡移动。根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向着吸热反应方向移动，A正确；加入一定量Z，平衡逆向移动，达新平衡后，Y的质量减小，B正确；由于该反应中X、Y是固体，该反应的平衡常数K＝c平(Z)，温度不变，则平衡常数K不变，达新平衡后Z的浓度不变，C错误；恒容条件下，加入稀有气体，Z的浓度不变，则平衡不移动，D正确。4．B【详解】本题考查化学反应能量分析、外界条件对化学平衡移动的影响。根据N2O4和NO2的化学式和平均值的思想可知，在2NO2(g)N2O4(g)平衡体系中，1mol平衡混合气体中含有氮原子的物质的量介于1～2mol之间，A项错误；根据2NO2(g)N2O4(g)是放热反应可知，断裂2molNO2中的共价键所需能量小于断裂1molN2O4中的共价键所需能量，B项正确；恒温时，缩小容积，相当于增大压强，根据2NO2(g)N2O4(g)反应的特点可知，正反应是气体分子数减小的反应，故平衡正向移动，而N2O4(g)是无色的，且气体颜色变深是容积缩小，NO2(g)浓度增大所致，与平衡移动没有关系，C项错误；保持容积不变，升高温度，根据勒夏特列原理可知平衡逆向移动，NO2的浓度增大，达到平衡时气体颜色变深，D项错误。5．C【详解】本题考查化学平衡及相关图像分析。由图像可知，随温度升高，平衡时H2的物质的量减小，说明温度升高，平衡正向移动，即反应正向吸热，ΔH＞0，A错误；200℃时，H2起始物质的量为4mol，达到平衡时H2的物质的量小于1mol，Δn(H2)＞3mol，根据化学方程式的化学计量数可知，平衡时H2O的物质的量大于3mol，即最上方曲线表示n(H2O)随温度的变化曲线，B错误；恒容密闭容器中充入惰性气体，参与反应的气体的浓度不发生变化，v正＝v逆，平衡不移动，C正确；BaSO4为固体，加入固体物质不影响平衡移动，H2的平衡转化率不变，D错误。6．BC【详解】本题考查化学平衡、化学反应速率等。题给反应正向是气体分子数减小的反应，在恒容容器中绝热过程进行反应时，起始阶段体系压强增大，是由体系内温度升高引起的，因此正反应为放热反应，即ΔH<0，A错误；由于反应放热而甲为绝热过程，则温度：a>c，a、c两点的压强相同，则气体的总物质的量：na<nc，B正确；乙为恒温过程，c点时体系压强为p，而起始压强为2p，则c点气体的总物质的量nc＝eq\f(1,2)×(2mol＋1mol)＝1.5mol，设从开始到c点，Y反应了xmol，结合化学方程式可知，(2－2x)mol＋(1－x)mol＋xmol＝1.5mol，解得x＝0.75，则c点n(X)＝0.5mol、n(Y)＝0.25mol、n(Z)＝0.75mol，c点浓度商Qc＝eq\f(\f(0.75,1),（\f(0.5,1)）2×\f(0.25,1))＝12，na<nc，则a点体系中反应进行程度更大，则a点平衡常数K>12，C正确；a、b时反应均已达平衡，温度：a>b，且对该反应升温平衡逆向移动，则a点反应物浓度大于b点，所以反应速率：va正>vb正，D错误。7．C【详解】本题考查浓度－时间图像的分析及相关计算。根据b、f点坐标判断，bf段的平均反应速率v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(（20－10）×10－3mol·L－1,（250－150）min)＝1×10－4mol·L－1·min－1，A项正确；a→d过程中，c(CH3NC)逐渐降低，活化分子数减少，则a点反应物的活化分子数多于d点，B项正确；根据速率方程及v(a)＝v(b)判断：k1×20×10－3＝k2×10×10－3，即2k1＝k2，则T2时，速率常数大，T2＞T1，C项错误；v(d)＝5×10－3×k2，v(e)＝15×10－3×k1，由于2k1＝k2，可得3v(d)＝