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專題跟蹤檢測 化學反應速率與化學平衡 1.(2018邯鄲模擬)一定條件下，向密閉容器中充入1 mol NO和1 mol CO進行反應：NO(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)，測得化學反應速率隨時間的變化關系如圖所示，其中處于化學平衡狀態(tài)的點是(　　) A．d點　　　　　　　　　 　B．b點 C．c點 D．a點 解析：選A　由圖可知，a、b、c點的正反應速率均大于逆反應速率，都未達到平衡狀態(tài)；只有d點正逆反應速率相等，由正逆反應速率相等的狀態(tài)為平衡狀態(tài)可知，圖中處于化學平衡狀態(tài)的點是d點。 2．(2018沙市模擬)利用反應：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝＋746.8 kJmol－1，可凈化汽車尾氣，如果要同時提高該反應的速率和NO的轉化率，采取的措施是(　　) A．降低溫度 B．縮小體積使壓強增大 C．升高溫度同時充入N2 D．及時將CO2和N2從反應體系中移走 解析：選B　A項，該反應正反應為吸熱反應，降低溫度，化學平衡向逆反應方向移動，NO的轉化率降低，化學反應速率減慢，錯誤；B項，增大壓強，化學反應速率加快，平衡向正反應方向移動，NO的轉化率增大，正確；C項，升高溫度，化學反應速率加快，化學平衡向吸熱方向移動，即向正反應方向移動，NO的轉化率增大，同時充入N2，化學平衡向逆反應方向移動，NO的轉化率減小，錯誤；D項，將CO2和N2從反應體系中移走，平衡向正反應方向移動，NO的轉化率增大，但反應速率減小，錯誤。 3．(2018西安模擬)反應速率v和反應物濃度的關系是用實驗的方法測定的，反應：H2＋Cl2===2HCl的反應速率v可表示為v＝kcm(H2)cn(Cl2)，式中的k為常數，m和n的值可用表中數據確定。 c(H2)/(molL－1) c(Cl2)/(molL－1) v/(molL－1s－1) 1.0 1.0 1.0k 2.0 1.0 2.0k 2.0 4.0 4.0k 由此可以推得m和n的值正確的是(　　) A．m＝1，n＝2 B．m＝，n＝ C．m＝1，n＝ D．m＝，n＝1 解析：選C　三組數據分別編號為①、②、③，由第②組數據可得2.0k＝k2.0m1.0n，可得m＝1，由第③組數據可得4.0k＝k2.0m4.0n，可得n＝。 4．(2019屆高三長春質檢)已知反應①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反應②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)在相同的某溫度下的平衡常數分別為K1和K2，該溫度下反應③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數為K。則下列說法正確的是(　　) A．反應①的平衡常數K1＝ B．反應③的平衡常數K＝ C．對于反應③，恒容時，溫度升高，H2的濃度減小，則該反應的焓變?yōu)檎? D．對于反應③，恒溫恒容下，增大壓強，H2的濃度一定減小 解析：選B　A項，化學平衡常數表達式中固體、純液體不需要表示，反應①的平衡常數K1＝，錯誤；B項，反應①的平衡常數K1＝，反應②的平衡常數K2＝，反應③的平衡常數為K＝＝，正確；C項，對于反應③，恒容時，溫度升高，H2的濃度減小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，焓變?yōu)樨撝担e誤；D項，對于反應③，恒溫恒容下，若通入稀有氣體增大壓強，平衡不移動，H2的濃度不變，錯誤。 5.(2018嘉興模擬)某溫度下，在2 L密閉容器中投入一定量的A、B發(fā)生反應：3A(g)＋bB(g)cC(g)　ΔH＝－Q kJmol－1(Q>0)。12 s時達到平衡，生成C的物質的量為0.8 mol，反應過程如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．前12 s內，A的平均反應速率為0.25 molL－1s－1 B．12 s后，A的消耗速率等于B的生成速率 C．化學計量數之比b∶c＝1∶2 D．12 s內，A和B反應放出的熱量為0.2Q kJ 解析：選C　A項，從反應開始到12 s時，A的濃度變化量Δc＝0.6 molL－1，故v(A)＝＝0.05 molL－1s－1，錯誤；B項，12 s時，B的濃度變化量Δc＝0.2 molL－1，故3∶b＝0.6∶0.2＝3∶1,12 s后達到平衡，A的消耗速率等于B的生成速率的3倍，錯誤；C項，12 s內，B的濃度變化量Δc＝0.2 molL－1，C的濃度變化量為＝0.4 molL－1，b∶c＝0.2 molL－1∶0.4 molL－1＝1∶2，正確；D項，12 s內，反應的A的物質的量為1.2 mol，反應放出的熱量為Q kJ＝0.4Q kJ，錯誤。 6.CO常用于工業(yè)冶煉金屬。在不同溫度下CO還原四種金屬氧化物達平衡后氣體中 lg與溫度(T)的關系曲線如圖。下列說法正確的是(　　) A．通過增高反應爐的高度，延長礦石和CO接觸的時間，能減少尾氣中CO的含量 B．CO不適宜用于工業(yè)冶煉金屬Cr C．CO還原PbO2的反應ΔH>0 D．工業(yè)冶煉金屬Cu時，高溫有利于提高CO的轉化率 解析：選B　A項，增高反應爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸面積，不能影響平衡移動，CO的利用率不變，錯誤；B項，由圖像可知用CO冶煉金屬Cr時，lg一直很高，說明CO轉化率很低，不適合，正確；C項，由圖像可知CO還原PbO2的溫度越高，lg越高，說明CO轉化率越低，平衡逆向移動，故ΔH<0，錯誤；D項，由圖像可知用CO冶煉金屬Cu時，溫度越高，lg越高，CO轉化率越低，錯誤。 7．(2018天津高考)室溫下，向圓底燒瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氫溴酸，溶液中發(fā)生反應：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O，充分反應后達到平衡。已知常壓下，C2H5Br和C2H5OH的沸點分別為38.4 ℃和78.5 ℃。下列有關敘述錯誤的是(　　) A．加入NaOH，可增大乙醇的物質的量 B．增大HBr濃度，有利于生成C2H5Br C．若反應物均增大至2 mol，則兩種反應物平衡轉化率之比不變 D．若起始溫度提高至60 ℃，可縮短反應達到平衡的時間 解析：選D　加入NaOH，消耗HBr，平衡左移，乙醇的物質的量增大，A項正確；增大HBr濃度，平衡右移，有利于生成溴乙烷，B項正確；原反應物按物質的量之比1∶1加入，又按物質的量之比1∶1反應，兩者的平衡轉化率之比為1∶1；若將反應物均增大至2 mol，其平衡轉化率之比仍為1∶1，C項正確；溫度提高至60 ℃，化學反應速率雖然加快，但溴乙烷的沸點較低，會揮發(fā)出大量的溴乙烷，導致逆反應速率減小，故無法判斷達到平衡的時間，D項錯誤。 8．(2018天津和平區(qū)模擬)在300 mL的密閉容器中，放入鎳粉并充入一定量的CO氣體，一定條件下發(fā)生反應：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知該反應平衡常數與溫度的關系如表所示，下列說法不正確的是(　　) 溫度/℃ 25 80 230 平衡常數 5104 2 1.910－5 A.上述生成Ni(CO)4(g)的反應為放熱反應 B．25 ℃時反應Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常數為210－5 C．80 ℃達到平衡時，測得n(CO)＝0.3 mol，則Ni(CO)4的平衡濃度為2 molL－1 D．在80 ℃時，測得某時刻，Ni(CO)4、CO濃度均為0.5 molL－1，則此時v(正)>v(逆) 解析：選D　A項，根據表中數據分析，平衡常數隨溫度升高而減小，說明平衡逆向移動，逆向是吸熱反應，正向是放熱反應，正確；B項，25 ℃時反應Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常數與Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)的平衡常數互為倒數，數值為＝210－5，正確；C項，80 ℃達到平衡時，測得n(CO)＝0.3 mol，c(CO)＝＝1 molL－1，依據平衡常數計算公式，K＝＝2，則Ni(CO)4的平衡濃度為2 molL－1，正確；D項，在80 ℃時，測得某時刻，Ni(CO)4、CO濃度均為0.5 molL－1，Qc＝＝＝8>2，說明平衡逆向進行，則此時v(正)0 B．達平衡時，v正(H2)＝v逆(CO2) C．b點對應的平衡常數K值大于c點 D．a點對應的H2的平衡轉化率為90% 解析：選D　A項，升高溫度，CO2的轉化率減小，平衡向左移動，正反應為放熱反應，ΔH<0，錯誤；B項，達平衡時，v正(H2)＝3v逆(CO2)，錯誤；C項，升溫，平衡左移，b點溫度高，其平衡常數小，錯誤；D項， 　　　　　6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g) 起始/mol 2 1 0 0 轉化/mol 6x 2x x 3x 100%＝60%，解得x＝0.3，所以H2的平衡轉化率為100%＝90%，正確。 10．(2018玉林模擬)N2O5是一種新型硝化劑，在一定溫度下可發(fā)生下列反應：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋Q kJmol－1(Q>0)，某溫度下，向2 L的密閉容器中通入N2O5，部分實驗數據如表所示： 時間/s 0 500 1 000 1 500 c(N2O5)/(molL－1) 5.0 3.5 2.5 2.5 下列說法正確的是(　　) A．500 s內N2O5分解速率為610－3 molL－1s－1 B．該溫度下的平衡常數K＝125 C．反應達平衡時，吸收的熱量為5Q kJ D．其他條件不變，若開始時c(N2O5)＝10 molL－1，則達平衡后c(N2O5)＝5 molL－1 解析：選B　A項，依據表中數據分析計算500 s內N2O5消耗的濃度＝5.0 molL－1－3.5 molL－1＝1.5 molL－1，分解速率＝＝310－3 molL－1s－1，錯誤；B項，由表中數據可知，某溫度下，1 000 s時反應到達平衡，平衡時c(N2O5)＝2.5 molL－1，c(NO2)＝5 molL－1，c(O2)＝1.25 molL－1，平衡常數K＝＝＝125，正確；C項，根據反應2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋Q kJmol－1，當反應達平衡時，消耗N2O5(g)的物質的量為2.5 molL－12 L＝5 mol，吸收的熱量為Q＝2.5Q kJ，錯誤；D項，恒容條件下，若開始時c(N2O5)＝10 molL－1，濃度為原來的2倍，假設平衡不移動，則達平衡后c(N2O5)＝5 molL－1，但增大2倍的濃度對于恒容容器相當于增大壓強，平衡向氣體體積縮小的逆方向移動，故平衡后c(N2O5)>5 molL－1，錯誤。 11．(2018邯鄲模擬)在一定溫度下將3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。 (1)該反應的化學平衡常數表達式K＝________________________________________。 (2)已知在700 ℃時，該反應的平衡常數K1＝0.6，則該溫度下反應CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常數K2＝________，反應CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡常數K3＝________。 (3)已知在1 000 ℃時，該反應的平衡常數K4為1.0，則該反應為________反應(填“吸熱”或“放熱”)。 (4)能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據是________(填標號)。 A．容器中壓強不變 B．c(CO2)＝c(CO) C．生成a mol CO2的同時消耗a mol H2 D．混合氣體的平均相對分子質量不變 (5)在1 000 ℃下，某時刻CO2的物質的量為2.0 mol，則此時v(正)________v(逆)(填“>”“＝”或“<”)。 解析：(1)根據方程式可知該反應的化學平衡常數表達式K＝。(2)反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數 K2＝＝≈1.67；反應CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡常數K3＝≈0.77。(3)在1 000 ℃時，該反應的平衡常數K4為1.0，升高溫度平衡常數增大，平衡向正反應方向移動，說明正反應是吸熱反應。(4)A項，該反應前后氣體的化學計量數之和不變，則無論是否達到平衡狀態(tài)，容器中壓強始終不變，則不能根據壓強判斷是否達到平衡狀態(tài)，錯誤；B項，c(CO2)與c(CO)的大小與初始濃度及轉化率有關，所以不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，錯誤；C項，生成 a mol CO2的同時消耗a mol H2，說明反應的正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態(tài)，正確；D項，混合氣體的質量不變、物質的量不變，所以混合氣體的平均相對分子質量始終不變，不能據此判斷是否達到平衡狀態(tài)，錯誤。(5)根據方程式可知， 　　　　　　　　　CO2＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 1.5 1 0 0 0.5 0.5 0.5 0.5 1 0.5 0.5 0.5 濃度商＝＝0.5<1，則反應向正反應方向移動，所以v(正)>v(逆)。 答案：(1)　(2)1.67　0.77　(3)吸熱 (4)C　(5)> 12．(2018佛山模擬)甲醇水蒸氣重整制氫(SRM)系統(tǒng)簡單，產物中H2含量高、CO含量低，是電動車氫氧燃料電池理想的氫源。反應如下： 反應Ⅰ(主)：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)　ΔH1＝＋49 kJmol－1 反應Ⅱ(副)：H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41 kJmol－1 溫度高于300 ℃則會同時發(fā)生反應Ⅲ： CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)　ΔH3 (1)計算反應Ⅲ的ΔH3＝________________。 (2)如圖為某催化劑條件下，CH3OH轉化率、CO生成率與溫度的變化關系。 ①隨著溫度的升高，CO的實際反應生成率沒有不斷接近平衡狀態(tài)生成率的原因是________(填標號)。 A．反應Ⅱ逆向移動 B．部分CO轉化為CH3OH C．催化劑對反應Ⅱ的選擇性低 D．催化劑對反應Ⅲ的選擇性低 ②隨著溫度的升高，CH3OH實際反應轉化率不斷接近平衡狀態(tài)轉化率的原因是_____ ___________________________________________________________________。 ③寫出一條能提高CH3OH轉化率而降低CO生成率的措施________________________ ________________________________________________。 (3)250 ℃，一定壓強和催化劑條件下，1.00 mol CH3OH和1.32 mol H2O充分反應(已知此條件下忽略反應Ⅲ)，平衡時測得H2為2.70 mol，CO為0.030 mol，試求反應Ⅰ中CH3OH的轉化率________，反應Ⅱ的平衡常數________(結果保留兩位有效數字)。 解析：(1)反應Ⅰ加上反應Ⅱ得到：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)　ΔH3＝＋90 kJmol－1。(2)①工業(yè)生產中，一般不會等待反應達到平衡后再進行下一道工序，多數都是進行一段時間的反應就將體系取出，所以一般來說，反應的速率越快，取出的體系就越接近應該達到的平衡狀態(tài)。隨著反應溫度的升高，速率加快，但是CO的生成率并沒有接近反應的平衡狀態(tài)，說明該反應使用的催化劑對于反應Ⅱ幾乎沒有加速作用，所以C正確、D錯誤；三個反應都吸熱，所以升溫都正向移動，不會促進CO轉化為CH3OH，A、B錯誤。②由①的敘述可以得到：升溫反應速率加快。③加入水蒸氣，可以提高甲醇的轉化率，同時使反應Ⅱ的平衡向逆反應方向移動，從而降低了CO的生成率。加入更合適的催化劑，最好只能催化反應Ⅰ，不催化反應Ⅱ，這樣也能達到目的。(3)達平衡時CO為0.03 mol，根據反應Ⅱ得到參與反應的氫氣為0.03 mol，所以反應Ⅰ生成的氫氣為2.73 mol(平衡時剩余氫氣2.7 mol)，根據反應Ⅰ，消耗的甲醇為0.91 mol，所以甲醇轉化率為91%。根據反應Ⅰ的數據，消耗的水為0.91 mol，生成的CO2為0.91 mol，則剩余水(1.32－0.91)mol＝0.41 mol，在反應Ⅱ中應該消耗0.03 mol CO2，生成0.03 mol CO和0.03 mol水，所以達平衡時，水為(0.41＋0.03)mol＝0.44 mol，CO2為(0.91－0.03)mol＝0.88 mol。所以反應Ⅱ的平衡常數為(設容器體積為V)K＝＝≈5.610－3。 答案：(1)＋90 kJmol－1　(2)①C?、谏郎胤磻俾始涌臁、燮渌麠l件不變，提高的比例(或其他條件不變，選擇更合適的催化劑)　(3)91%　5.610－3 13．(2018衡陽模擬)霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，霧霾的源頭多種多樣，比如汽車尾氣、工業(yè)排放、建筑揚塵、垃圾焚燒，甚至火山噴發(fā)等。 (1)汽車尾氣中的NO(g)和CO(g)在一定溫度和催化劑的條件下可凈化。 ①已知部分化學鍵的鍵能如表所示： 請完成汽車尾氣凈化中NO(g)和CO(g)發(fā)生反應的熱化學方程式：2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝________kJmol－1。 ②若上述反應在恒溫、恒容的密閉體系中進行，并在t1時刻達到平衡狀態(tài)，則下列示意圖符合題意的是________(填標號)。(圖中v正、K、n、p總分別表示正反應速率、平衡常數、物質的量和總壓強) (2)在t1 ℃下，向體積為10 L的恒容密閉容器中通入NO和CO，測得不同時間NO和CO的物質的量如表所示： 時間/s 0 1 2 3 4 5 n(NO)/10－2mol 10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00 n(CO)/10－1mol 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70 t1 ℃時該反應的平衡常數K＝________，既能增大反應速率又能使平衡正向移動的措施是____________________________________________________________。 (寫出一種即可) (3)NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。在氨氣足量的情況下，不同、不同溫度對脫氮率的影響如圖所示(已知氨氣催化還原氮氧化物的正反應為放熱反應)，請回答溫度對脫氮率的影響_________________________ ________________________________________________________________________， 給出合理的解釋：________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)①化學反應的焓變等于反應物中舊鍵斷裂吸收的能量和生成物中新鍵形成釋放的能量之差，所以2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝[(2632＋1 0722)－(7504＋946)] kJmol－1＝－538 kJmol－1。②A項，t1時正反應速率仍然在變化，說明沒有達到平衡狀態(tài)，錯誤；B項，平衡常數只受溫度的影響，反應在恒溫、恒容的密閉體系中進行，K始終不變，錯誤；C項，t1時CO2和NO的物質的量相等但還在變化，說明正逆反應速率不相等，反應沒有達到平衡狀態(tài)，錯誤；D項，該反應正反應為氣體體積縮小的反應，當反應前后氣體總壓不變時，則反應達到了平衡狀態(tài)，正確。 (2)NO和CO反應生成CO2和N2，反應方程式為 　　　　　　　　　　　　2NO＋2CO2CO2＋N2 1 3.6 0 0 0.9 0.9 0.9 0.45 0.1 2.7 0.9 0.45 平衡常數K＝＝500，增大壓強既能增大反應速率又能使平衡正向移動，故采取的措施是增大壓強。(3)根據圖示信息得到：300 ℃之前，溫度升高脫氮率逐漸增大，300 ℃之后，溫度升高脫氮率逐漸減小，這是因為：300 ℃之前，反應未平衡，反應向右進行，脫氮率增大；300 ℃時反應達平衡，后升溫平衡逆向移動，脫氮率減小。 答案：(1)①－538?、贒　(2)500　增大壓強　 (3)300 ℃之前，溫度升高脫氮率逐漸增大；300 ℃之后，溫度升高脫氮率逐漸減小　300 ℃之前，反應未平衡，反應向右進行，脫氮率增大；300 ℃時反應達平衡，后升溫平衡逆向移動，脫氮率減小