高考专题训练(八) 化学反应速率与化学平衡一、选择题1．(2022·河北质量监测)等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是( )组别对应曲线c(HCl)/mol·L－1反应温度/℃铁的状态1a30粉末状2b30粉末状3c2.5块状4d2.530块状A．第4组实验的反应速率最慢B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5mol·L－1C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5mol·L－1D．第3组实验的反应温度低于30℃解析 由图象可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A项正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法原则和盐酸的浓度应等于2.5mol·L－1，C项正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5mol·L－1，B项正确；由3、4组实验并结合图象知第3组实验中反应温度应高于30℃，D项错误。答案 D2．(2022·福建质检)已知：3A(g)＋B(g)2C(g)，在不同温度和压强时A的转化率如表所示。由此可知，下列图象正确的是( )9\n解析 由题表分析知，该反应的正反应为放热反应，且p1>p2。A项，减小压强，平衡逆向移动，v逆>v正，A项正确。其他条件不变时，温度高则反应先达到平衡，B项错误。温度不变时，增大压强平衡正向移动，C的百分含量增大，故C项错误。其他条件不变时升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，D项错误。答案 A3．(2022·北京)一定条件下的密闭容器中有如下反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－905.9kJ·mol－1，下列叙述正确的是( )A．4molNH3和5molO2反应，达到平衡时放出热量为905.9kJB．平衡时v正(O2)＝v逆(NO)C．平衡后减小压强，混合气体平均摩尔质量增大D．平衡后升高温度，混合气体中NO含量降低9\n解析 A项，由于该反应是可逆反应，故达到平衡时反应物不能全部转化为生成物，放出热量小于905.9kJ，错误；B项，反应速率之比等于反应方程式前的计量数之比，所以平衡时的正逆反应速率关系应为v正(O2)＝v逆(NO)，故错误；C项，减小压强，化学平衡向正反应方向移动，气体总质量不变，而气体总的物质的量增大，则平均摩尔质量减小，错误；D项，正反应是放热反应，升温，化学平衡逆向移动，NO含量降低，正确。答案 D4．(2022·北京期末)将一定量的氨基甲酸铵固体置于某容积恒定的真空容器中，发生反应：H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，在不同温度下，该反应达平衡状态时的部分数据如表所示。下列说法正确的是( )温度平衡浓度(mol·L－1)c(NH3)c(CO2)T10.1T20.1A.若T2>T1，则该反应的ΔH<0B．向容器中充入N2，H2NCOONH4质量增加C．NH3体积分数不变时，说明该反应达到平衡D．T1、T2时，转化的H2NCOONH4的物质的量Δn(T2)＝2Δn(T1)解析 无论反应是否达到平衡状态，NH3的体积分数都是，故C项错误。T2时c(NH3)、c(CO2)都是T1时的2倍，容器的容积又恒定不变，所以T2时转化的H2NHCOONH4是T1时的2倍，D项正确。答案 D5．(2022·山东模拟)反应N2O4(g)2NO2(g)ΔH＝＋57kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )9\nA．a、c两点的反应速度：a>cB．a、c两点气体的颜色：a深，c浅C．由状态b到状态a，可以用加热的方法D．a、c两点气体的平均相对分子质量：a>c解析 c点压强大于a点压强，故反应速率a<c，A项错误；反应是吸热的，升高温度平衡正向移动，NO2的体积分数增大，C正确；增大压强平衡逆向移动，气体平均相对分子质量是增大的(a<c)，D项错误。答案 C6．(2022·四川)在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100molO2在催化剂作用下加热到600℃发生反应：2SO2＋O22SO3 ΔH<0。当气体的物质的量减少0.315mol时反应达到平衡，在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。下列有关叙述正确的是( )A．当SO3的生成速率与SO2的消耗速度相等时反应达到平衡B．降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大C．将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，得到沉淀的质量为161.980gD．达到平衡时，SO2的转化率为90%解析 结合化学反应知，反应中参加反应的O2的物质的量等于气体减少的物质的量，结合体积恒定，即气体的压强之比等于气体的物质的量之比，假设反应开始时，n(SO2)＝xmol，有＝82.5%，解得：x＝0.7。SO3的生成速率与SO2的消耗速率都是正反应速率，两者相等不能作为反应达到平衡的标志，A项错误；温度降低，吸热的逆反应方向的化学反应速率下降的程度更大，B项错误；混合气体中，只有SO3能与BaCl2溶液反应，n(BaSO4)＝2×0.315mol＝0.63mol，m(BaSO4)＝0.63mol×233g·mol－1＝146.79g，C项错误；达平衡时，SO2的转化率为×100%＝90%，D项正确。答案 D二、非选择题7．(2022·北京)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。反应A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O(1)已知：ⅰ.反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的热量。9\nⅱ.①H2O的电子式是_____________________________；②反应A的热化学方程式是______________________；③断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差约为________kJ，H2O中H—O键比HCl中H—Cl键(填“强”或“弱”)________。(2)对于反应A，下图是4种投料比[n(HCl)n(O2)，分别为1：1、2：1、4：1、6：1]下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。①曲线b对应的投料比是________；②当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是________________；③投料比为2：1，温度为400℃时，平衡混合气中Cl2的物质的量分数是________。解析 (1)①水是共价化合物，其电子式为H：：H。②在400℃时，水为气态，热化学方程式为4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.6kJ/mol。③设H—Cl键的键能为a，H—O键的键能为b。反应热等于反应物的键能总和减去产物的键能总和，4a＋498kJ/mol－2×243kJ/mol－4b＝－115.6kJ/mol。4(a－b)＝－127.6kJ/mol，a－b≈－32kJ/mol。H—O键的键能比H—Cl键的键能大，则H—O键比H—Cl键强。9\n(2)①相同温度下，投料比越大，HCl的平衡转化率越小；则曲线a、b、c、d对应的投料比分别为6：1、4：1、2：1、1：1。②相同投料比时，温度越低，氯化氢的平衡转化率越高；HCl的平衡转化率相同时，投料比越大，对应的反应温度越低。③氯化氢与氧气物质的量之比为2：1,400℃时，氯化氢的平衡转化率为80%。 4HCl(g)＋O2(g)2H2O(g)＋2Cl2(g)n(初始)/mol2100n(转化)/mol4aa2a2an(平衡)/mol(2－4a)(1－a)2a2a根据氯化氢的平衡转化率为80%，计算得：4a/2＝0.8，a＝0.4。平衡混合气体中氯气的体积分数为×100%＝30.8%。答案 (1)①H：：H②4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－115.6kJ/mol③32 强(2)①4：1②投料比越高，对应的反应温度越低③30.8%8．(2022·山东)偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：(CH3)2NNH2(l)＋2N2O4(l)2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(g)(Ⅰ)(1)反应(Ⅰ)中氧化剂是________。(2)火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N2O4(g)2NO2(g)(Ⅱ)当温度升高时，气体颜色变深，则反应(Ⅱ)为________(填“吸热”或“放热”)反应。(3)一定温度下，反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。9\n若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数________(填“增大”、“不变”或“减小”)，反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则0～3s内的平均反应速率v(N2O4)＝______mol·L－1·s－1。(4)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25℃时，将amolNH4NO3溶于水，溶液显酸性，原因是________________(用离子方程式表示)。向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将________(填“正向”、“不”或“逆向”)移动，所滴加氨水的浓度为________mol·L－1。(NH3·H2O的电离平衡常数取Kb＝2×10－5mol·L－1)解析 (1)反应(Ⅰ)中N2O4中N由＋4价变为0价，N2O4作氧化剂。(2)温度升高时，气体颜色变深，说明升温时平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应。(3)该反应从正反应开始进行，气体分子数逐渐增多，而压强保持不变，则容器体积逐渐增大，气体密度逐渐减小，达平衡时保持不变，a对；该反应的ΔH始终保持不变，不能作为反应达到平衡状态的标志，B项错误；该反应从正反应开始进行，N2O4的量逐渐减小，恒压过程中容器体积增大，N2O4的浓度减小，v(正)逐渐减小，达平衡时保持不变，C项错误；N2O4的转化率逐渐增大，达平衡时保持不变，d对。平衡常数只与温度有关，温度保持不变，平衡常数不变。v(N2O4)＝v(NO2)＝×＝0.1mol·L－1·s－1。(4)NH4NO3溶液中由于NH水解，溶液显酸性，滴加氨水后溶液由酸性变为中性，水的电离平衡向逆反应方向移动。Kb＝，而c(OH－)＝10－7mol·L－1，则c(NH)＝200c(NH3·H2O)，故n(NH)＝200n(NH3·H2O)，根据电荷守恒，n(NH)＝n(NO9\n)，则溶液中n(NH)＋n(NH3·H2O)＝mol，根据物料守恒，滴加氨水的浓度为mol÷bL＝mol·L－1。答案 (1)N2O4(2)吸热(3)a、d 不变 0.1(4)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋ 逆向 9．(2022·天津)金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高温下，在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨，其总反应为：WO3(s)＋3H2(g)W(s)＋3H2O(g)请回答下列问题：(1)上述反应的化学平衡常数表达式为________。(2)某温度下反应达平衡时，H2与水蒸气的体积比为23，则H2的平衡转化率为________；随温度的升高，H2与水蒸气的体积比减小，则该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。(3)上述总反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表所示：温度25℃～550℃～600℃～700℃主要成分WO3 W2O5 WO2 W 第一阶段反应的化学方程式为____________________；580℃时，固体物质的主要成分为________________；假设WO3完全转化为W，则三个阶段消耗H2物质的量之比为________。(4)已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)ΔH＝＋66.0kJ·mol－1WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)ΔH＝－137.9kJ·mol－1。则WO2(s)WO2(g)的ΔH＝________。(5)钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I2可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W(s)＋2I2(g)WI4(g)。下列说法正确的是________。9\na．灯管内的I2可循环使用b．WI4在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上c．WI4在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长d．温度升高时，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率减慢解析 (1)书写平衡常数表达式时，固体物质不写出。(2)由反应方程式知，消耗的H2与生成的水的物质的量相等，故H2的平衡转化率为3÷(2＋3)×100%＝60%；升高温度，H2与水蒸气的体积比减小，说明升温时平衡向右移动，故正反应吸热。(3)先写出WO3＋H2―→W2O5＋H2O，然后配平即可得到第一阶段的化学方程式；580℃时，固体为W2O5、WO2的混合物；由2WO3＋H2W2O5＋H2O、W2O5＋H22WO2＋H2O、WO2＋2H2W＋2H2O知，三个阶段消耗的氢气的物质的量之比为1：1：4。(4)观察所给三个方程式知，用前一个已知热化学方程式减去后一个已知热化学方程式就可以得到WO2(s)WO2(g) ΔH＝＋203.9kJ·mol－1。(5)由所给方程式知，挥发的W与I2结合形成气态WI4，由于气体运动的结果，WI4会与还没有挥发的W接触，在高温下WI4分解生成的W(及I2)附着在还没有挥发的W上，故a、b对；灯管壁温度较低，WI4不会分解，C项错误；升高温度，也能加快W与I2的反应速率，D项错误。答案 (1)K＝(2)60% 吸热(3)2WO3＋H2W2O5＋H2O W2O5、WO2 1：1：4(4)＋203.9kJ·mol－1(5)a、b9
