高考化学二轮复习 专题七 化学反应的方向、限度和速率练习（含解析）-人教版高三化学试题

专题七化学反应的方向、限度和速率一、单项选择题1.向恒温真空密闭容器中投入足量的FeC2O4(s),发生的反应为FeC2O4(s)FeO(s)+CO(g)+CO2(g)ΔH(制备FeO的原理),达到平衡时测得c(CO2)=c1mol·L-1。温度不变,压缩容器体积至原来的一半,达到新平衡时测得c(CO2)=c2mol·L-1。下列有关说法正确的是()A.当混合气体中CO的体积分数保持不变时达到平衡状态B.缩小容器体积,FeC2O4(s)、FeO(s)的物质的量保持不变C.两次平衡体系中c1=c2D.若温度不变,增大容器体积达到新平衡时,平衡常数减小答案C观察反应可知,CO、CO2是气体产物,其他物质都呈固态,即反应开始后,CO的体积分数为50%且始终不变,另外,混合气体的平均摩尔质量也一直不变,A项错误;缩小容器体积相当于加压,平衡逆向移动,FeC2O4的物质的量增大,FeO的物质的量减小,B项错误;平衡常数表达式K=c(CO)·c(CO2),温度不变,平衡常数不变,故达到新平衡时CO2的浓度不变,c1=c2,C项正确,D项错误。2.已知反应A(g)+3B(g)2C(g)ΔH<0。为探究外界条件对该反应的影响,以一定量的A和c0mol·L-1的B参加该反应,在a、b、c三种条件下分别达到平衡,测得B的浓度与反应时间的关系如图所示。下列叙述正确的是()A.a条件下,0~t0min内的平均反应速率v(A)=c0-c1B.相对于a,b可能改变的条件是加压,c可能改变的条件是升温C.M点的逆反应速率大于N点的正反应速率D.该反应进行到M点放出的热量小于进行到N点放出的热量答案Da条件下,0~t0min内的平均反应速率v(A)=c0-c1300t0mol·L-1·min-1,故A错误。相对于a,b可能改变的条件是充入A气体,增大c(A),不可能是加压,因为缩容加压,B的起始浓度不可能仍为c0mol·L-1;c可能改变的条件是升高温度,此时a、c条件下反应物起始浓度相同,符合图像,故B错误。N点处于平衡状态,v正(N)=v逆(N);相对于N点,M点温度可能低于N点,c(C)小,v逆3.(2019湖北鄂东南市级示范高中联考)向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如甲图所示[t0~t1阶段c(B)未画出]。乙图为t2时刻后改变条件平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知t3~t4阶段使用催化剂,下列说法中不正确的是()A.mol·L-1·min-1B.t4~t5阶段改变的条件一定是减小压强C.B的起始物质的量为0.02molD.t5~t6阶段,容器内A的物质的量减少了0.03mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ,该反应的热化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g)ΔH=+100akJ·mol-1答案Cv=ΔcΔt=0.11mol·L-1-0.05mol·L-115min=0.004mol·L-1·min-1,A项正确。t4~t5阶段改变条件,正、逆反应速率都减小且相等,所以改变的条件应为减小压强,B项正确。反应中A的浓度变化为0.15mol·L-1-0.06mol·L-1=0.09mol·L-1,C的浓度变化为0.11mol·L-1-0.05mol·L-1=0.06mol·L-1,反应中A与C的化学计量数之比为0.09∶0.06=3∶2,根据t4~t5阶段改变压强平衡不移动可知,该反应的化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g),由A的起始物质的量为0.3mol和起始浓度为0.15mol·L-1可知,容器的容积V=0.4.在容积一定的密闭容器中,加入一定量的一氧化氮和足量碳发生反应:C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示。下列说法正确的是()A.在T2时,若反应体系处于状态D,则此时v正<v逆B.增大NO的物质的量,可以提高NO的平衡转化率C.若状态B、C、D时体系压强分别为pB、pC、pD,则pC=pD>pBD.当容器内混合气体密度不变时,反应处于平衡状态答案D在T2时,若反应体系处于状态D,此时NO浓度大于其平衡浓度,反应正向进行,v正>v逆,故A错误;增大NO的物质的量,相当于加压,平衡不移动,不会改变NO的平衡转化率,故B错误;题给反应为反应前后气体体积不变的反应,气体的总物质的量相等,B、C点温度不同,根据pV=nRT可得pC>pB,同理可得pB=pD,故pC>pB=pD,故C错误;容积一定的密闭容器,当容器内混合气体密度不变时,气体质量不变,固体碳质量不变,反应处于平衡状态,故D正确。5.(2019江西红色七校第一次联考)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。设起始n(H2O)nA.该反应的焓变ΔH>0B.图中Z的大小为a>3>bC.图中X点对应的平衡混合物中n(D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小答案AA项,根据图像可知,Z相同时,温度升高,φ(CH4)减小,说明平衡右移,则正反应是吸热反应,该反应的焓变ΔH>0,故正确;B项,温度一定时,Z增大,平衡右移,φ(CH4)减小,则a<3<b,故错误;C项,X点对应的起始混合物中n(H2O)n(CH二、不定项选择题6.有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个体积均为0.5L的恒容密闭容器,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl和O2(如下表),加入催化剂发生反应:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH。HCl的平衡转化率与Z和T的关系如图所示。下列说法不正确的是()容器起始时T/℃n(HCl)/molZⅠ3000.25aⅡ3000.25bⅢ3000.254A.ΔH>0B.a<4<bC.若容器Ⅲ反应某时刻处于R点,则R点的反应速率:v正>v逆D.300℃时,该反应平衡常数的值为320答案AD由题图可知,HCl平衡转化率随温度升高而减小,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应,则ΔH<0,故A不正确;增大氧气的物质的量,可促进HCl的转化,即投料比越小,HCl的平衡转化率越大,即a<4<b,故B正确;R点温度与Q点相同,但R点转化率小于平衡时转化率,可知反应正向进行,则R点的反应速率:v正>v逆,故C正确;300℃时,Z=4,n(HCl)=0.25mol,n(O2)=0.0625mol,即c(HCl)=0.5mol/L,c(O2)=0.125mol/L,HCl的平衡转化率为80%,则4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)起始(mol/L) 0.5 0.125 0 0转化(mol/L) 0.40.10.2 0.2平衡(mol/L) 0.1 0.0250.2 0.2K=(0.27.恒容条件下,1molSiHCl3发生如下反应:2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)。已知:v正=v消耗(SiHCl3)=k正x2(SiHCl3),v逆=2v消耗(SiH2Cl2)=k逆x(SiH2Cl2)·x(SiCl4),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数(仅与温度有关),x为物质的量分数。如图是不同温度下x(SiHCl3)随时间的变化曲线。下列说法正确的是()A.该反应为放热反应,v正,a<v逆,bB.反应达平衡状态时,2v消耗(SiHCl3)=v消耗(SiCl4)C.当反应进行到a处时,v正/v逆=16/9D.T2时平衡体系中再充入1molSiHCl3,平衡正向移动,x(SiH2Cl2)增大答案C两曲线对应的状态只是温度不同,由图像知T2时反应达到平衡所需时间小于T1,温度越高反应速率越快,所以温度:T2>T1。T2温度下反应达到平衡时SiHCl3的物质的量分数比T1时小,说明升温平衡向正反应方向移动,由此推知该反应为吸热反应,选项A错误;反应达平衡状态时,v消耗(SiHCl3)=2v消耗(SiCl4),选项B错误;2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)反应前后分子数不变,即反应开始至达平衡的过程中混合气体总物质的量始终为1mol,由图像知T2温度下达到平衡时SiHCl3的物质的量分数为0.75,则此时SiH2Cl2和SiCl4的物质的量分数均为0.125,因为平衡时v正=v逆,v正=k正x2(SiHCl3)=0.752k正,v逆=k逆x(SiH2Cl2)·x(SiCl4)=0.1252k逆,则0.752k正=0.1252k逆,k正k逆=0.12520.752=136,因k正和k逆只与温度有关,反应进行到a点处时v正=k正x2(SiHCl3)=0.82k正,v逆=k逆x(SiH2Cl2)·x(SiCl4136×0.820.12SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)反应前后气体分子数不变,所以平衡不移动,x(SiH2Cl2)不变,选项D错误。三、非选择题8.(2019山东济南一模)肌红蛋白(Mb)是由肽链和血红素辅基组成的可结合氧的蛋白,广泛存在于肌肉中。肌红蛋白结合氧的反应为Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)。肌红蛋白的结合度(即转化率α)与氧气分压p(O2)密切相关,37℃时,反应达平衡时测得的一组实验数据如图所示。回答下列问题:(1)37℃时,上述反应的平衡常数K=kPa-1(气体和溶液中的溶质分别用分压和物质的量浓度表达)。

(2)平衡时,肌红蛋白的结合度α=[用含p(O2)和K的代数式表示];37℃时,若空气中氧气分压为20.0kPa,人正常呼吸时α的最大值为%(结果保留2位小数)。

(3)一般情况下,高烧患者体内MbO2的浓度会比其健康时(填“高”或“低”);在温度不变的条件下,游客在高山山顶时体内MbO2的浓度比其在山下时(填“高”或“低”)。

(4)上述反应的正反应速率v正=k正c(Mb)p(O2),逆反应速率v逆=k逆c(MbO2)。k正和k逆分别是正向和逆向反应的速率常数。37℃时,上图中坐标为(1.00,50.0)的点对应的反应状态为向进行(填“左”或“右”),此时v正∶v逆=(填数值)。

答案(1)2(2)K·解析(1)反应Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)的平衡常数表达式K=c(MbO2)c(Mb(2)平衡时,c(MbO2)c(Mb)(3)高烧患者体温超过37℃,血液中O2浓度降低,MbO2的浓度会比健康时低;高山山顶的O2分压比地面低,使Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)左移,MbO2浓度降低。(4)当上述反应达到化学平衡时,有v正=v逆,即k正c(Mb)p(O2)=k逆c(MbO2),得k正k逆=c(MbO2)c(Mb)·p(O2)=K。图中点(1.00,50.0)不在曲线上,在37℃时不是化学平衡状态,此时Qc=1kPa-1<K=2kPa-1,故反应向右进行。v9.(2019江西南昌一模)乙酸制氢具有重要意义:热裂解反应:CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH=+213.7kJ·mol-1脱羧基反应:CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)ΔH=-33.5kJ·mol-1(1)请写出CO与H2甲烷化的热化学方程式:

。

(2)在密闭容器中,利用乙酸制氢,选择的压强为(填“较大”或“常压”)。其中温度与气体产率的关系如图:

①约650℃之前,脱羧基反应活化能低,速率快,故氢气产率低于甲烷;650℃之后氢气产率高于甲烷,理由是随着温度升高,热裂解反应速率加快,同时。

②保持其他条件不变,在乙酸气中掺杂一定量水,氢气产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示:。

(3)若利用合适的催化剂控制其他副反应,温度为TK时达到平衡,总压强为pkPa,热裂解反应消耗乙酸20%,脱羧基反应消耗乙酸60%,乙酸的体积分数为

(计算结果保留1位小数);脱羧基反应的平衡常数Kp为kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。

答案(1)2CO(g)+2H2(g)CH4(g)+CO2(g)ΔH=-247.2kJ·mol-1(2)常压①热裂解反应正向移动,而脱羧基反应逆向移动②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)(3)9.1%0.8p解析(1)将已知热化学方程式依次编号为①②,②-①得2CO(g)+2H2(g)CH4(g)+CO2(g)ΔH=-247.2kJ·mol-1。(2)CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)为气体体积增大的反应,选择的压强为常压。(3)CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g) 0.2 0.4 0.4CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)0.6 0.6 0.6乙酸的体积分数为0.脱羧基反应的平衡常数Kp=p(CH10.(2018课标Ⅱ,27,14分)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)CH4(g)ΔH=-75kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-394kJ·mol-1C(s)+12O2(g)CO(g)ΔH=-111kJ·mol-1该催化重整反应的ΔH=kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是(填标号)。

A.高温低压 B.低温高压C.高温高压 D.低温低压某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为mol2·L-2。

(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:积碳反应CH4(g)C(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH/(kJ·mol-1)75172活化能/(kJ·mol-1)催化剂X3391催化剂Y4372①由上表判断,催化剂XY(填“优于”或“劣于”),理由是。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是

(填标号)。A.K积、K消均增加B.v积减小、v消增加C.K积减小、K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为。

答案(1)247A1(2)①劣于相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大AD②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)解析(1)C(s)+2H2(g)CH4(g)ΔH=-75kJ·mol-1①C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-394kJ·mol-1②C(s)+12O2(g)CO(g)ΔH=-111kJ·mol-1③运用盖斯定律,③×2-①-②可得CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH=[(-111×2)-(-75)-(-394)]kJ·mol-1=247kJ·mol-1。正反应为气体体积增大的吸热反应,故升温、减压有利于平衡正向移动,提高CH4的平衡转化率,A正确。列三段式:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)始 2mol 1mol 0mol 0mol转 0.5mol 0.5mol 1mol 1mol平 1.5mol 0.5mol 1mol 1molK=c2(H2)·c2(CO(2)①积碳反应与消碳反应均为吸热反应,升高温度时,K积、K消均增加;由图像可知600℃以后积碳量减小,说明升高温度,v消增加的倍数比v积增加的倍数大,故A、D正确。②由图像可知,时间相同时积碳量a>b>c,说明积碳速率a>b>c,由v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5可知,p(CH4)一定时,积碳速率与p(CO2)成反比,故pa(CO2)<pb(CO2)<pc(CO2)。11.(2019山东聊城二模)研究碳、氮、硫等元素化合物的性质或转化对建设生态文明、美丽中国具有重要意义。(1)海水中无机碳的存在形式及分布如下图所示:用离子方程式表示海水呈弱碱性的原因:

。已知春季海水pH=8.1,预测夏季海水碱性将会(填写“增强”或“减弱”),理由是。

(2)工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0,在容积为1L的恒容容器中,分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。下列说法正确的是(填序号)。

A.a、b、c三点H2转化率:c>a>bB.上述三种温度之间关系为T1>T2>T3C.a点状态下再通入0.5molCO和0.5molCH3OH,平衡不移动D.c点状态下再通入1molCO和4molH2,新平衡中H2的体积分数增大(3)NO加速臭氧层被破坏,其反应过程如图所示:①NO的作用是。

②已知:O3(g)+O(g)2O2(g)ΔH=-143kJ/mol反应1:O3(g)+NO(g)NO2(g)+O2(g)ΔH1=-200.2kJ/mol反应2:热化学方程式为

。

(4)大气污染物SO2可用NaOH溶液吸收。已知pKa=-lgKa,25℃时,H2SO3的pKa1=1.85,pKa2=7.19。该温度下用0.1mol/LNaOH溶液滴定20mL0.1mol/LH2;c点所得溶液中:c(Na+)3c(HSO3答案(1)HCO3-+H2OH2CO3+OH-或CO32-+H2OHCO3-+OH-增强一方面水解平衡为吸热反应,夏天温度升高,平衡正向移动,c(OH-)增大;一方面夏天光合作用强,使得CO2+H2OH(2)C(3)①催化剂②NO2(g)+O(g)NO(g)+O2(g)ΔH2=+57.2kJ/mol(4)c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO3解析(1)海水中无机碳的存在形式主要是HCO3-、CO32-,两种离子均为弱酸根离子,水解使海水显碱性,离子方程式为HCO3-+H2OH2CO3+OH-或CO32-(2)图中n(H2)n(CO)的值:c>b,该值越大,即增大氢气浓度,正向进行程度越大,CO转化率越大,而氢气转化率越小。图中CO转化率:c>b,则H2转化率:b>c,a、b两点n(H2)n(CO)相同,CO转化率越大,氢气转化率也越大,故氢气转化率:a>b,故H2转化率:a>b>c,A项错误;图中n(H2CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始浓度(mol/L): 1 1.5 0变化浓度(mol/L): 0.5 1 0.5平衡浓度(mol/L): 0.5 0.50.5故T1温度下平衡常数K=0.50.5×0.52=4,而Q(3)①反应过程是臭氧在NO作用下生成二氧化氮和氧气,二氧化氮在氧原子作用下生成NO和氧气,反应过程中NO参与反应最后又生成,作用是催化剂。②设反应Ⅰ:O3(g)+O(g)2O2(g)ΔH=-143kJ/molⅡ:O3(g)+NO(g)NO2(g)+O2(g)ΔH1=-200.2kJ/mol根据盖斯定律计算Ⅰ-Ⅱ得到反应2的热化学方程式为NO2(g)+O(g)NO(g)+O2(g)ΔH2=+57.2kJ/mol。(4)b点是用0.1mol/LNaOH溶液20mL滴定20mL0.1mol/LH2SO3溶液,恰好反应生成NaHSO3,溶液显酸性,则溶液中各离子浓度由大到小的顺序c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(Sc(OH-);c点溶液的pH=7.19=pKa2,依据平衡常数溶液显碱性,溶液中溶质主要Na2SO3,SH2OHSO3-+OH-,Kh=c(OH-)c(HSO3-)c(SO32-)=KWKa2,c(OH-)=K命题拓展预测1.以太阳能为热源分解Fe3O4,最终循环分解水制H2,其中一步重要反应为:2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)ΔH=akJ·mol-1。在一定压强下,Fe3O4的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法中不正确的是()A.a>0B.压强:p1>p2C.升高温度,该反应的平衡常数增大D.将体系中的O2分离出去,能提高Fe3O4的转化率答案B根据图像分析,压强一定,温度升高,Fe3O4的平衡转化率增大,则正反应为吸热反应,ΔH>0,即a>0,A项正确;温度一定时,压强增大,平衡逆向移动,Fe3O4的平衡转化率减小,故p1<p2,B项错误;升高温度,平衡正向移动,反应的平衡常数增大,C项正确;将体系中的O2分离出去,平衡正向移动,能提高Fe3O4的转化率,D项正确。2.工业上用氢气合成氨气的原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。(1)用太阳能分解水制备H2是一项新技术,其过程如下已知