2019届高考化学一、二轮衔接专题整合(八)　化学反应速率和化学平衡作业 11页

‎ 专题整合(八)　化学反应速率和化学平衡 做一做——融会贯通知识联系寒假期间，检测一轮，启动二轮，学习状态保持好！‎ ‎[一题串知·迁移练]‎ 在容积为‎1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。‎100 ℃‎时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。‎ ‎　　　　 ‎ ‎[串知设计]‎ ‎(1)在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为______________ mol·L－1·s－1；升高温度，平衡向右移动，故正反应速率增大，而逆反应速率减小，此结论是否正确？‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)根据图像计算此温度下的平衡常数为________，N2O4的转化率为________。‎ ‎(3)①当容器中混合气体的颜色不变时，反应N2O4(g)2NO2(g)是否处于平衡状态？‎ ‎________。‎ ‎②当容器中气体的压强不变时，反应N2O4(g)2NO2(g)是否处于平衡状态？‎ ‎________。 ‎(4)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是______________________________________。‎ 答案：(1)0.001　不正确；升高温度正、逆反应速率均增大 ‎(2)0.36　60%‎ ‎(3)①是　②是 ‎(4)逆反应　对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动 ‎[保分题目·综合练]‎ ‎1．对于可逆反应2SO2＋O22SO3　ΔH<0，在混合气体中充入一定量的18O2，经足够长的时间后，下列有关说法中正确的是(　　)‎ A．18O只存在于O2中 B．18O只存在于O2和SO3中 C．某个二氧化硫分子的相对分子质量可能为66‎ D．三氧化硫分子的相对分子质量为82‎ 解析：选C　由于该反应为可逆反应，反应向右进行时会使SO3分子中含有18O，而含有18O的SO3分解，就会使18O进入SO2中，最后三种物质均存在含有18O的分子，也存在不含18O的分子，A、B错误；当二氧化硫分子中只有一个18O时，C正确；对于不含18O的三氧化硫分子来说，其相对分子质量为80，D错误。‎ ‎2．对于反应‎2A(g)＋B(g)‎3C(g)＋4D(g)，表示该反应的速率最快的是(　　)‎ A．vA＝0.5 mol·L－1·s－1‎ B．vB＝0.3 mol·L－1·s－1‎ C．vC＝0.8 mol·L－1·s－1‎ D．vD＝1.0 mol·L－1·s－1‎ 解析：选B　用选项所给反应速率除以该物质在化学方程式中的化学计量数，最大者表示该反应的速率最快，故选B。‎ ‎3．已知：氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子能相互反应：‎ ‎4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)‎ ΔH＞0‎ 在恒温条件下，向‎2 L恒容密闭容器中加入0.4 mol NO2和0.2 mol NaCl,10 min反应达到平衡时n(NaNO3)＝0.1 mol，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．10 min内用NO浓度变化表示的速率v(NO)＝0.01 mol·L－1·min－1‎ B．反应速率与NaCl的浓度有关 C．升高温度，正、逆反应速率均增大 D．4v(NO2)＝2v(NO)＝v(Cl2)‎ 解析：选C　10 min内用NO浓度变化表示的速率v(NO)＝0.005 mol·L－1·min－1，A错误；NaCl是固体，故反应速率与NaCl的浓度无关，B错误；v(NO2)∶v(NO)∶v(Cl2)＝4∶2∶1，故v(NO2)＝2v(NO)＝4v(Cl2)，D错误。‎ ‎4.向绝热恒容的密闭容器中通入SO2和NO2，发生反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)，其正反应速率(v正)随时间(t)变化的关系如图所示。下列结论中错误的是(　　)‎ A．反应在c点达到平衡状态 B．反应物的浓度：a点大于b点 C．反应物的总能量高于生成物的总能量 D．逆反应速率：c点大于b点 解析：选A　题图中c点正反应速率最大，此时不可能达到化学平衡状态，A项错误；起始时反应物的浓度最大，然后逐渐减小，B项正确；随着反应的进行，反应速率加快表明正反应是放热反应，即反应物的总能量大于生成物的总能量，C项正确；c点温度高，正、逆反应速率均大于b点，D项正确。‎ ‎5．T ℃时可逆反应mA(g)＋nB(s)pC(g)的平衡常数为K，下列说法中正确的是(　　)‎ A．K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大 B．若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则K增大 C．K＝ D．如果m＋n＝p，则K＝1‎ 解析：选A　对于一个确定的反应来说，K值只与温度有关，K越大，越有利于平衡向正反应方向进行，A正确；温度不变，K值不变，B错误；B是固体，其浓度视为常数，不应出现在计算式中，C错误；由K的计算表达式知D错误。‎ ‎6．在一定温度下，向固定容积的容器中加入a mol A和b mol B，发生反应：A(g)＋2B(g)‎2C(g)，一段时间后达到平衡，生成n mol C。下列说法中不正确的是(　　)‎ A．再充入少量A，A的活化分子百分数增加，但K值不变 B．起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为(a＋b)∶ C．当2v正(A)＝v逆(B)时，反应一定达到平衡状态 D．充入稀有气体，平衡不移动 解析：选A　只有温度的变化或催化剂才会改变活化分子百分数，增大A的浓度不会导致A的活化分子百分数增加，A项错误；根据反应方程式可知，每生成2 mol C，气体物质的量减少1 mol，当生成n mol C时气体的物质的量减少 mol，平衡时混合气体的物质的量为 mol，同温同体积下，气体的压强之比等于物质的量之比，则起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为(a＋b)∶，B项正确；当2v正(A)＝v逆(B)时，v正(A)＝v逆(A)，反应达到平衡状态，C项正确；恒温、恒容下充入稀有气体(如Ar)，虽然压 强增大，但反应中各组分的浓度并没有发生变化，平衡不移动，D项正确。‎ ‎7．下列措施或事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　)‎ A．在合成氨的反应中，降温或加压有利于氨的合成 B．H2、I2、HI平衡混合气加压后颜色变深 C．Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深 D．阴暗处密封有利于氯水的储存 解析：选B　合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，正反应为气体分子数减小的放热反应，降低温度和增大压强平衡均向正反应方向移动，有利于氨的合成，A项可用勒夏特列原理解释。H2(g)＋I2(g)2HI(g)，该反应在反应前后气体分子数不变，增大压强，I2的浓度增大，颜色加深，但平衡不移动，B项不能用勒夏特列原理解释。Fe(SCN)3溶液中存在平衡Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)，加入固体KSCN后，SCN－的浓度增大，平衡正向移动，溶液颜色变深，C项可用勒夏特列原理解释。氯水中存在平衡Cl2＋H2OHClO＋H＋＋Cl－，光照下HClO会发生分解，从而使溶液中HClO浓度降低，平衡向生成HClO的方向移动，所以阴暗处密封有利于氯水的储存，D项可用勒夏特列原理解释。‎ ‎8．一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)，已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．生成乙烯的速率：v(M)一定小于v(N)‎ B．化学平衡常数：KN＞KM C．当温度高于‎250 ℃‎时，升高温度，平衡向逆反应方向移动，从而使催化剂的催化效率降低 D．若投料比n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，则图中M点时，乙烯的体积分数为7.7%‎ 解析：选D　由题中图像可知，其他条件不变时升高温度，CO2平衡转化率减小，即平衡逆向移动，所以正反应是放热反应。M点催化剂催化效率高、N点温度高，所以无法确定M、N两点的反应速率，A项错误；正反应是放热反应，所以温度越高化学平衡常数越小，B项错误；催化剂只改变反应速率而不能改变平衡移动，催化剂催化效率与平衡移动无关，催化效率降低是由温度变化引起的，C项错误；若开始投入6x mol H2、2x mol CO2，则达平衡时n(H2)＝3x mol、n(CO2)＝x mol、n(CH2===CH2)＝0.5x mol、n(H2O)＝2x mol，‎ 所以平衡时乙烯的体积分数为×100%≈7.7%，D项正确。‎ ‎9.一定温度下有可逆反应：A(g)＋2B(g)‎2C(g)＋D(g)。现将5 mol A和10 mol B加入一体积为‎2 L的密闭容器中，反应至10 min时改变某一条件，C的物质的量浓度随时间变化的关系如图所示。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．在0～5 min内，正反应速率逐渐增大 B．反应从起始至5 min时，B的转化率为50%‎ C．第5 min时的平衡常数与第10 min时的平衡常数不等 D．第15 min时，B的体积分数为25%‎ 解析：选B　根据图像可知，0～5 min内C的物质的量浓度增大，说明反应正向进行，反应物的浓度逐渐减小，所以正反应速率也逐渐减小，A错误；起始时，c(A)＝2.5 mol·L－1，c(B)＝5 mol·L－1，‎ ‎　　　　　　　　 A(g)＋2B(g)‎2C(g)＋D(g)‎ 起始浓度/(mol·L－1) 2.5 5 0‎ 变化浓度/(mol·L－1) 1.25 2.5 2.5‎ 平衡浓度/(mol·L－1) 1.25 2.5 2.5‎ 故B的转化率α＝×100%＝50%，B正确；平衡常数只与温度有关，与其他物理量无关，温度没有变化，所以平衡常数不变，C错误；根据图像可知，在10～15 min时，平衡没有移动，第15 min时，B的体积分数和第10 min时的一样，在第10 min时，‎ ‎　　　　　　　 A(g)＋2B(g)‎2C(g)＋D(g)‎ 起始物质的量/mol 5 10 0 0‎ 变化物质的量/mol 2.5 5 5 2.5‎ 平衡物质的量/mol 2.5 5 5 2.5‎ 故B的体积分数＝×100%≈33.3%，D错误。‎ ‎10．一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：‎ 已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是(　　)‎ A．‎550 ℃‎时，若充入惰性气体，v正和v逆均减小，平衡不移动 B．‎650 ℃‎时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%‎ C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动 D．‎925 ℃‎时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝24.0p总 解析：选B　充入惰性气体，相当于减小压强，平衡向正反应方向移动，A错误；设开始加入的CO2为1 mol，转化为x mol，则生成2x mol CO，剩余(1－x)mol CO2，因平衡时CO的体积分数为40%，则×100%＝40.0%，解得x＝0.25，故CO2的转化率为×100%＝25.0%，B正确；由题图可知T ℃时，平衡体系中CO2和CO体积分数相等，则在恒压密闭容器中再充入等体积的CO2和CO，平衡不移动，C错误；平衡后p(CO)＝0.96p总，p(CO2)＝0.04p总，Kp＝＝＝23.04p总，D错误。‎ ‎11．向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：xA(g)＋2B(s)yC(g)　ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：‎ ‎(1)用A的浓度变化表示该反应在0～10min内的平均反应速率v(A)＝_______________。‎ ‎(2)根据图示可确定x∶y＝________。‎ ‎(3)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________________；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是________。(填编号)‎ ‎①减压　　②增大A的浓度　　③增大C的量 ‎④升温　　⑤降温　　 　　　　⑥加催化剂 ‎(4)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ的平衡常数为K2，则K1________(填“＞”“＜”或“＝”)K2。‎ 解析：(1)0～10 min内v(A)＝＝0.02 mol·L－1·min－1。(2)根据图像可知，0～10 min内A的物质的量浓度减少量为0.2 mol·L－1，C的物质的量浓度增加量为0.4 mol·L－1，x、y之比等于A、C的浓度的变化量之比，故x∶y＝0.2 mol·L－1∶0.4 mol·L－1＝1∶2。(3)根据图像可知，10 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变且随后反应速率加快，故改变的条件可能是升温或加入催化剂；12～16 min，反应处于平衡状态，16 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变，且随后A的浓度逐渐增大，C的浓度逐渐减小，说明平衡逆向移动，故改变的条件是升温。(4)升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。由于 ‎16 min时升高温度，则K1＞K2。‎ 答案：(1)0.02 mol·L－1·min－1　(2)1∶2‎ ‎(3)④⑥　④　(4)>‎ ‎12．甲醇和乙醇是重要的化工原料，也是清洁能源。‎ ‎(1)工业上利用乙酸甲酯和氢气加成制备乙醇的技术比较成熟。主要反应如下：‎ 反应Ⅰ：CH3COOCH3(g)＋2H2(g) CH3OH(g)＋C2H5OH(g)　ΔH1‎ 反应Ⅱ：CH3COOCH3(g)＋C2H5OH(g) CH3COOC2H5(g)＋CH3OH(g)　ΔH2＞0‎ 反应Ⅲ：C2H5OH(g)CH3CHO(g)＋H2(g)‎ ΔH3＞0‎ ‎①分析增大压强对制备乙醇的影响：________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②反应Ⅰ乙酸甲酯的平衡转化率与温度和氢碳比的关系如图1。‎ 该反应的平衡常数K随温度升高________(填“变大”“不变”或“变小”)。氢碳比最大的是曲线________。‎ ‎(2)①利用反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)合成甲醇。某温度下，向容积为‎2 L的密闭容器中加入1 mol CO和2 mol H2，CO的转化率随时间的变化关系如图2所示，该温度下的平衡常数为________(保留两位有效数字，下同)，若起始压强为12.6 MPa，则10 min时容器中的压强为________。‎ ‎②若保持其他条件不变，起始时加入2 mol CO和2 mol H2，再次达到平衡，相应的点 是________。‎ 解析：(1)①依据影响化学反应速率和化学平衡的因素可知，增大压强，化学反应速率增大，化学平衡向着气体分子数减小的方向移动；因为反应Ⅰ为气体分子数减小的反应，反应Ⅱ气体分子数不变，反应Ⅲ为气体分子数增大的反应，所以增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡不移动，反应Ⅲ平衡逆向移动，总结果是乙醇含量增大。②依据化学平衡移动原理，升高温度，化学平衡向着吸热反应的方向移动；由图1可知，升高温度，乙酸甲酯的平衡转化率减小，说明升高温度时化学平衡逆向移动，所以平衡常数K随温度升高而变小；当温度保持不变时，氢碳比越大，乙酸甲酯的平衡转化率越高，所以氢碳比最大的是曲线c。(2)①由图2可知，20 min后CO的转化率保持不变，也就是说该反应达到了平衡状态，CO的转化率为0.5。根据三段式得：‎ ‎　　　　　　 　 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)‎ 开始浓度/(mol·L－1) 0.5　　　1　　　　0‎ 转化浓度/(mol·L－1) 0.25 0.5 0.25‎ 平衡浓度/(mol·L－1) 0.25 0.5 0.25‎ K＝＝＝4.0。‎ 由图2可知，10 min时CO的转化率为0.38，则有 ‎　　　　　　 　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)‎ 开始物质的量/mol 1 2 0 ‎ 转化物质的量/mol 0.38 0.76 0.38‎ 平衡物质的量/mol 0.62 1.24 0.38‎ 根据阿伏加德罗定律及其推论可以知道，物质的量和压强成正比，设10 min时容器的压强为p，则有＝，解得p≈9.4 MPa。②温度保持不变，化学平衡常数就保持不变；设CO的平衡转化率为x，方法与(2)①中相同，可解得x≈0.325，故选点B。‎ 答案：(1)①增大压强，能提高反应速率；反应Ⅰ为气体分子数减小的反应，反应Ⅱ气体分子数不变，反应Ⅲ为气体分子数增大的反应，增大压强反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡不移动，反应Ⅲ平衡逆向移动，总结果是乙醇含量增大 ‎②变小　c ‎(2)①4.0　9.4 MPa　②B 看一看——主干知识牢记心间寒假自修，平时浏览，考前温故，基础知识何时都不能丢！‎ ‎1．化学反应速率及其影响因素 ‎(1)化学反应速率的求算 ‎①公式法：v(B)＝＝ ‎②比值法：同一化学反应，各物质的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比。对于反应：mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)来说，则有＝＝＝。‎ ‎(2)影响化学反应速率的因素 ‎2．化学平衡 ‎(1)判断化学平衡状态的3类标准 绝对标志 本质上 同一物质：v正＝v逆 不同物质：＝ 现象上 各组分的浓度不变 各组分的物质的量(质量分数)不变 无热交换时体系温度不变 各气体组分的体积分数不变 反应物的转化率不变 相对标志 ‎①有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，当是等体积反应时，不一定达到平衡；当是不等体积反应时，达到平衡 ‎②气体的密度、气体的平均相对分子质量不变时，要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况，判断是否平衡 ‎③如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡 一个角度 从微观的角度分析，如反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各项均可说明该反应达到了平衡状态 ‎①断裂1 mol NN键的同时生成1 mol NN键 ‎②断裂1 mol NN键的同时生成3 mol H—H键 ‎③断裂1 mol NN键的同时断裂6 mol N—H键 ‎④生成1 mol NN键的同时生成6 mol N—H键 ‎(2)外界条件对平衡移动影响的规律——勒夏特列原理 ‎3．化学平衡常数及其应用 ‎(1)化学平衡相关计算的常用公式 对于可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)在一定温度下达到化学平衡时，其计算的表达式为 ‎①化学平衡常数 K＝(式中的浓度是指平衡状态的浓度)‎ Kp＝ 其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D气体的分压，‎ 气体的分压＝气体总压×体积分数 气体体积之比＝气体物质的量之比 ‎②转化率计算公式 转化率(α)＝×100%‎ ‎③平衡常数的关系 a．反应1(平衡常数为K1)＋反应2(平衡常数为K2)＝反应3(平衡常数为K3)，则K3＝K1·K2。‎ b．若两反应互为可逆反应，其平衡常数互为倒数关系。‎ c．若反应系数扩大2倍，其平衡常数为原来的2次方。‎ ‎(2)化学平衡常数的应用 ‎①利用K判断化学反应的热效应 ‎ ‎ ‎②利用K判断反应进行的方向 若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Q则存在：‎ Q＞K 反应向逆反应方向进行 Q＝K 反应处于平衡状态 Q＜K 反应向正反应方向进行