化学反应速率和化学平衡(45分钟 100分)一、选择题(本题包括6小题,每小题7分,共42分)1.(2022·厦门一模)一定温度下,在某密闭容器中发生反应：2HI(g)H2(g)+I2(s) ΔH>0,若0～15s内c(HI)由0.1mol·L-1降到0.07mol·L-1,则下列说法正确的是( )A.0～15s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)=0.001mol·L-1·s-1B.c(HI)由0.07mol·L-1降到0.05mol·L-1所需的反应时间小于10sC.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢D.减小反应体系的体积,化学反应速率加快2.在一定温度下,下列叙述不是可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志的是( )①C的生成速率与C的分解速率相等;②单位时间内有amolA生成的同时生成3amolB;③A、B、C的浓度不再变化;④容积不变的密闭容器中混合气体的总压强不再变化;⑤混合气体的物质的量不再变化;⑥单位时间消耗amolA,同时生成3amolB;⑦A、B、C的分子数目之比为1∶3∶2。A.②⑤ B.①③ C.②⑦ D.⑤⑥3.(2022·杭州一模)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0是制备硫酸的重要反应,在固定体积的密闭容器中达到平衡时,下列叙述正确的是( )A.缩小反应体系的体积,平衡将向气体化学计量数增大的方向移动B.降低温度将向吸热反应方向即逆反应方向移动C.平衡时单位时间内生成nmolO2同时消耗2nmolSO2D.平衡时容器中气体的密度不再发生变化4.(2022·安徽高考)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)ΔH>0该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是( )选项xyA温度容器内混合气体的密度BCO的物质的量CO2与CO的物质的量之比CSO2的浓度平衡常数KDMgSO4的质量(忽略体积)CO的转化率5.(2022·泉州质检)在恒容密闭容器中存在下列平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。CO2(g)的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度T的关系如图所示。下列说法错误的是( )-7-\nA.反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH>0B.在T2时,若反应处于状态D,则一定有v(正)<v(逆)C.平衡状态A与C相比,平衡状态A的c(CO)小D.若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K26.已知可逆反应：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-1025kJ·mo1-l。若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )二、非选择题(本题包括4小题,共58分)7.(20分)(1)碳元素的单质及其化合物与人类的生产、生活、科研息息相关。工业上利用水煤气合成甲醇的主要反应可表示为H2(g)+CO(g)CH3OH(g)ΔH=-45.4kJ·mol-1。向容积为1L的密闭容器中加入0.10molH2和0.05molCO,在一定温度下发生上述反应,10min后反应达到平衡状态,测得放出热量3.632kJ。①该温度条件下,上述反应的化学平衡常数K= 。②若容器容积不变,下列措施可增加CH3OH产率的是 (填写序号)。A.升高温度B.将CH3OH(g)从体系中分离C.充入He,使体系总压强增大D.再充入0.10molH2和0.05molCO③反应达到平衡后,保持其他条件不变,若只把容器的体积缩小一半,平衡将 (选填“逆向”“正向”或“不”)移动,化学平衡常数K (选填“增大”“减小”或“不变”)。(2)CO和H2与我们的生产和生活等方面密切相关。一定条件下,在容积为3L的密闭容器中发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),达平衡状态。根据图示回答：-7-\n①500℃时,从反应开始至达到平衡状态v(H2)= (用nB、tB表示)②KA和KB的关系是KA KB,该反应的ΔH 0(选填“>”“=”或“<”)。③300℃达平衡时,将容器容积压缩到原来的,其他条件不变,则v(正) v(逆)(选填“大于”“等于”或“小于”)。④室内煤气泄漏造成人体中毒,是因为CO吸入肺中与输氧血红蛋白(HbO2)发生反应：CO+HbO2O2+HbCO,37℃时,K=220。当c(HbCO)∶c(HbO2)≥0.02时,即吸入CO与O2物质的量浓度之比≥ 时,人的智力会受损;把CO中毒的病人放入高压氧舱中解毒的原理是 。8.(10分)(2022·福州质检)已知反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH=akJ·mol-1,平衡常数为K。测得在不同温度下,K值如下：温度/℃500700900K1.001.472.40(1)若500℃时进行反应,CO2的起始浓度为2mol·L-1,CO的平衡浓度为_____ 。(2)该反应为 (选填“吸热”或“放热”)反应。(3)700℃时反应达到平衡状态,要使该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有 (填序号)。A.缩小反应器体积 B.通入CO2C.升高温度到900℃ D.使用合适的催化剂E.增加Fe的量(4)下列图像符合该反应的是 (填序号)(图中v为速率,φ为混合物中CO含量,T为温度且T1>T2)。9.(16分)(2022·青岛一模)碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=QkJ·mol-1。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：-7-\n 时间(min)浓度(mol·L-1) 01020304050NO1.000.680.500.500.600.60N200.160.250.250.300.30CO200.160.250.250.300.30(1)0～10min内,NO的平均反应速率v(NO)= ,T1℃时,该反应的平衡常数K= 。(2)30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是 (填字母编号)。a.通入一定量的NOb.加入一定量的活性炭c.加入合适的催化剂d.适当缩小容器的体积(3)若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3∶1∶1,则Q 0(填“>”或“<”)。(4)在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是 (填字母编号)。a.单位时间内生成2nmolNO(g)的同时消耗nmolCO2(g)b.反应体系的温度不再发生改变c.混合气体的密度不再发生改变d.反应体系的压强不再发生改变10.(12分)(2022·新课标全国卷Ⅱ)在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g),在一定温度进行如下反应：A(g)B(g)+C(g) ΔH=+85.1kJ·mol-1反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：时间t/h0124816202530总压强p/100kPa4.915.586.327.318.549.509.529.539.53回答下列问题：(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为 。(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为 。平衡时A的转化率为 ,列式并计算反应的平衡常数K： 。(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n总= mol,n(A)= mol。②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算：a= 。反应时间t/h04816c(A)/(mol·L-1)0.10a0.0260.0065分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律,得出的结论是 ,由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c(A)为 mol·L-1。-7-\n答案解析1.【解析】选D。I2为固态,故不能用它表示化学反应速率,A错误;v(HI)==0.002mol·L-1·s-1,若反应仍以该速率进行,则t==10s,但随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢,所用时间应大于10s,B错误;升高温度,正、逆反应速率均加快,C错误;减小反应体系的体积,从而增大了压强,化学反应速率将加快,D正确。2.【解析】选C。①表示正、逆反应速率相等,说明达到平衡状态;②都描述逆反应速率,不一定达平衡;③各成分浓度不变,是平衡标志;④中总压强不变,意味着气体的总物质的量不变,由于此反应是物质的量减小的反应,标志着各成分的物质的量不变,是平衡的标志;⑤原理同④;⑥表示正、逆反应速率相等,是平衡的标志;⑦中不能说明各成分量不再变化,不是平衡标志。3.【解析】选C。缩小反应体系的体积,即增大了压强,平衡将向气体化学计量数减小的方向移动,A错误;降低温度将向放热反应方向移动,B错误;生成nmolO2同时消耗2nmolSO2是两个反应方向且速率相等,C正确;反应混合物全部是气体且反应容器的体积不变,则无论是否是平衡状态,气体的密度均不变,D错误。4.【解题指南】解答本题时应注意该反应的特点：正反应为气体体积增大的吸热反应,且有固体参加与生成。【解析】选A。该反应为正反应气体体积增大的吸热反应。升高温度,平衡正向移动,气体的质量增加,而容积不变,所以密度增大,A正确;增加CO的量,平衡正向移动,但压强增大,CO的转化率会减小,故CO2与CO的物质的量之比会减小,B错误;平衡常数只与温度有关,C错误;因MgSO4为固体,增加其量,对平衡没有影响,CO的转化率不变,D错误。5.【解析】选C。由题图看出,温度越高,CO2的平衡浓度越大,说明该反应为吸热反应,故温度越高,反应限度越大,平衡常数越大,A、D项说法正确;C点表示的反应限度大于A点,故A点的反应物浓度大于C点,C项说法错误;D点表示的CO2的浓度大于其平衡浓度,故此时v(正)<v(逆),B项说法正确。6.【解析】选D。升高温度,反应速率加快,平衡向逆反应方向移动,平衡时NO的含量小,且达到平衡时需要的时间短,A正确;增大压强,平衡向逆反应方向移动,平衡时NO的含量小,且达到平衡时需要的时间短,B正确;有无催化剂只影响达到平衡的时间,不影响平衡移动,C正确;升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡时NO的含量小,且达到平衡时需要的时间短,D错误。【解题技巧】解答图像时需要两“会”(1)会识图：一看面、二看线、三看点(弄清纵、横坐标的意义;看清曲线的变化趋势;弄清起点、拐点、终点的意义)。(2)会分析：分析图像中隐含的信息,找出数据之间的关联点。将其加工成化学语言,同时联系化学概念、化学原理,从而快速解决问题。7.【解析】(1)①测得放出热量3.632kJ,则参加反应的H2为0.08mol,故平衡时的浓度H2为0.02mol·L-1,CO为0.01mol·L-1,CH3OH为0.04mol·L-1,则K==100。②平衡正向移动可增加CH3OH产率。③只把容器的体积缩小一半,即增大了容器内的压强,平衡正向移动,但温度不变,故平衡常数不变。(2)①根据反应速率的含义结合图像可以得出v(H2)=。②-7-\n升高温度,甲醇的物质的量减少,平衡向逆反应方向移动,所以KA>KB,该反应的ΔH<0。③减小体积增大压强,导致平衡向正反应方向移动即正反应速率大于逆反应速率。④根据平衡常数计算可得出吸入CO与O2物质的量浓度之比≥1∶11000时,人的智力会受损;增大氧气的浓度,平衡向左移动,使一氧化碳从血红蛋白中脱离出来。答案：(1)①100 ②B、D ③正向 不变(2)① ②> < ③大于④1∶11000 增大氧气的浓度,平衡向左移动,使一氧化碳从血红蛋白中脱离出来8.【解析】依据反应,可写出该反应的化学平衡常数表达式K=c(CO)/c(CO2),从表中数据观察到：K值随温度升高而增大,说明正反应为吸热反应。在500℃时,假设CO2转化了xmol·L-1,达到平衡状态时,有下式成立：K=c(CO)/c(CO2)=x/(2-x)=1.00,解得x=1,即平衡时CO的浓度为1mol·L-1。(3)中,700℃时反应达到平衡,要使该平衡向右移动,可以升高体系温度、增大反应物浓度(通入CO2),注意不要错选选项E,因为反应物Fe是固体,改变固体或纯液体的量对平衡无影响。(4)中,图像A是温度改变对反应速率的影响,由于该反应的正反应是吸热反应,所以升高温度,正逆反应速率均增大,但正反应速率增大的幅度大,故A正确。图像B是温度改变对混合物中CO含量的影响,温度较低时反应不进行,随着温度升高混合物中CO的含量逐渐增大,不会减小,故B错误。图像C中T1>T2,温度升高平衡向右移动,则CO的含量高,故C错误。答案：(1)1mol·L-1 (2)吸热 (3)B、C (4)A9.【解析】(1)v(NO)==0.032mol·L-1·min-1,20min时反应达到平衡状态,K==0.25。(2)该反应是一个反应前后气体体积不变的化学反应,根据表格数据知,反应物和生成物浓度都增大,可能的原因是加入某种物质或缩小容器的体积,故选a、d。(3)若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3∶1∶1,平衡向逆反应方向移动,说明逆反应是吸热反应,则正反应是放热反应。(4)恒容条件下,体积不变。a.无论反应是否达到平衡状态,单位时间内生成2nmolNO(g)的同时消耗nmolCO2(g),故错误。b.该反应是放热反应,所以反应体系的温度随着反应的进行而改变,当平衡时,反应体系的温度不变,故正确。c.反应中有固体参加,反应前后气体的质量不等,所以当反应达到平衡时,混合气体的密度不再变化,故正确。d.无论反应是否达到平衡状态,压强始终不变,故错误。答案：(1)0.032mol·L-1·min-1 0.25(2)a、d (3)< (4)b、c10.【解析】(1)由于该反应的正反应为一个气体体积增加的吸热反应,要提高A的平衡转化率,就应使平衡正向移动,所以应采取的措施为升高温度,降低压强。(2)设到达平衡时A减少了xmol, A(g) B(g)+ C(g)起始量0.10mol00变化量xmolxmolxmol平衡量(0.10-x)molxmolxmol根据阿伏加德罗定律可得：0.10/(0.10-x+x+x)=p0/p,求得A的转化率表达式为α(A)=x/0.10×100%=(p/p0-1)×100%,将题目中数据p0=4.91,p=9.53代入表达式求得平衡时A的转化率为94.1%。x=0.0941,该反应的平衡常数为K=c(B)·c(C)/c(A)=0.0941×0.0941/(0.10-0.0941)=1.5;-7-\n(3)①由以上三段式知平衡时n(总)=(0.10+x)mol,n(A)=(0.10-x)mol,将(2)问中的x代入即可得到n(总)=0.10×p/p0mol,n(A)=0.10×(2-p/p0)mol;②由表中数据可以看出规律为平衡前每间隔4小时,A浓度约变为原来的一半,故可知a=0.051,反应在12h时A的浓度为0.013mol·L-1。答案：(1)升高温度、降低压强 (2)(-1)×100% 94.1%A(g) B(g)+ C(g)0.10mol000.10mol×0.10mol×0.10mol×(1-94.1%)94.1%94.1%K==1.5(3)①0.10× 0.10×(2-) ②0.051 达到平衡前每间隔4h,c(A)减少约一半 0.013-7-
