2023屆高考二輪總復習試題 化學（適用于山東、海南） 專題七　化學反應速率和化學平衡

專題七化學反應速率和化學平衡A組基礎鞏固練1.(2022北京豐臺區(qū)一模)下列事實不能用Cl2+H2OHCl+HClO平衡移動加以解釋的是()A.實驗室用NaOH溶液吸收Cl2尾氣B.用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl雜質C.NaClO與濃鹽酸混合產(chǎn)生氯氣D.漂白粉中加入適量醋酸可增強漂白性2.(2022湖南邵陽一模)科學家研究出一種新的催化劑能有效處理汽車尾氣,其反應的熱化學方程式為2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH<0,若反應在恒容密閉容器中進行,由該反應相關圖像作出的判斷正確的是()A.甲圖中改變的反應條件為升溫B.乙圖中溫度T2>T1,縱坐標可代表NO的百分含量C.丙圖中壓強p1<p2,縱坐標可代表NO的百分含量D.丁圖中a、b、c三點只有b點已經(jīng)達到平衡狀態(tài)3.(2022福建南平二模)某小組實驗驗證“Ag+(aq)+Fe2+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)”為可逆反應。實驗Ⅰ:將0.0100mol·L-1Ag2SO4溶液與0.0400mol·L-1FeSO4溶液(pH=1)等體積混合發(fā)生反應,產(chǎn)生灰黑色沉淀,溶液呈黃色。實驗Ⅱ:向少量Ag粉中加入0.0100mol·L-1Fe2(SO4)3溶液(pH=1),固體完全溶解。下列說法錯誤的是()A.Ⅰ中加入NaCl固體,平衡逆向移動B.Ⅰ中不能用Fe(NO3)3溶液代替Fe2(SO4)3溶液C.該反應平衡常數(shù)K=cD.Ⅱ中加入KSCN溶液,溶液呈紅色,表明該化學反應為可逆反應4.(2022浙江6月選考)恒溫恒容的密閉容器中,在某催化劑表面上發(fā)生氨的分解反應:2NH3(g)N2(g)+3H2(g),測得不同起始濃度和催化劑表面積下氨濃度隨時間的變化,如下表所示,下列說法不正確的是()編號表面積/cm20min20min40min60min80minc(NH3)/(10-3mol·L-1)①a2.402.001.601.200.80②a1.200.800.40x③2a2.401.600.800.400.40A.實驗①,0~20min,v(N2)=1.00×10-5mol·L-1·min-1B.實驗②,60min時處于平衡狀態(tài),x≠0.40C.相同條件下,增加氨氣的濃度,反應速率增大D.相同條件下,增加催化劑的表面積,反應速率增大5.(雙選)(2022湖南永州二模)335℃時,在恒容密閉反應器中C10H18(l)催化脫氫的反應過程如下:反應1:C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g)ΔH1反應2:C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g)ΔH2測得C10H12和C10H8的產(chǎn)率x1和x2隨時間的變化關系如圖所示。下列說法錯誤的是()A.使用催化劑能改變反應歷程B.更換催化劑,反應1、2的ΔH1、ΔH2可能減小C.8h時,反應1、2都未處于平衡狀態(tài)D.x1顯著低于x2,說明反應2的活化能比反應1的大6.(2022遼寧大連一模)空間站處理CO2的一種重要方法是CO2的收集、濃縮與還原。(1)H2還原CO2制CH4的部分反應如下:①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41kJ·mol-1②CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔH2=-246kJ·mol-1③CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)ΔH3=-131kJ·mol-1反應2C(s)+2H2O(g)CH4(g)+CO2(g)的ΔH=kJ·mol-1。

(2)在催化劑作用下CO2加氫可制得甲醇,該反應歷程如下圖所示(吸附在催化劑表面的物質用*標注,如*CO2表示CO2吸附在催化劑表面;圖中*H已省略)。上述合成甲醇的反應速率較慢,該反應過程中決定反應速率的步驟是(用方程式表示)。

(3)在一定條件下,向某0.5L恒容密閉容器中充入xmolCO2和ymolH2,發(fā)生反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-50kJ·mol-1。①圖1中能表示該反應的平衡常數(shù)K與溫度T之間的變化關系的是曲線(填“m”或“n”),判斷依據(jù)是

。

②若x=2、y=3,測得在相同時間內,不同溫度下H2的轉化率如圖2所示,v(a)逆(填“>”“<”或“=”)v(c)逆;T2時,起始壓強為2.5MPa,Kp=MPa-2(保留2位小數(shù);Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),分壓=總壓×物質的量分數(shù))。

③已知速率方程v(正)=k(正)·c(CO2)·c3(H2),v(逆)=k(逆)·c(CH3OH)·c(H2O),k(正)、k(逆)是速率常數(shù),只受溫度影響。圖3表示速率常數(shù)的對數(shù)lgk與溫度的倒數(shù)1T之間的關系,A、B、D、E分別代表圖2中a點、c點的速率常數(shù),點表示c點的lgk(逆)B組能力提升練1.(2022北京房山區(qū)一模)以[Cu(H2O)4]2+(藍)+4Cl-[CuCl4]2-(黃)+4H2OΔH>0為例,探究影響平衡移動的因素。取相同濃度的CuCl2溶液,分別進行下列實驗,對實驗現(xiàn)象的分析不正確的是()選項操作和現(xiàn)象分析A觀察溶液為綠色[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同時存在B升高溫度,溶液變?yōu)辄S綠色平衡正移,[CuCl4]2-的濃度增大C加幾滴AgNO3溶液,靜置,上層清液為藍色平衡逆移,[CuCl4]2-的濃度減小D加少量Zn片,靜置,上層清液為淺黃綠色平衡正移,[CuCl4]2-的濃度增大2.(2022遼寧東北育才學校六模)某小組同學設計實驗探究鎂與銨鹽溶液的反應,記錄如下:實驗編號①②③④溶液種類1mol·L-1NH4Cl0.5mol·L-1(NH4)2SO40.1mol·L-1NH4ClH2Om(Mg)/g0.480.480.480.48V(溶液)/mL100100100100實驗現(xiàn)象有氣體產(chǎn)生,并產(chǎn)生白色沉淀有氣體產(chǎn)生,并產(chǎn)生白色沉淀有氣體產(chǎn)生,并產(chǎn)生白色沉淀幾乎看不到現(xiàn)象6h時V(H2)/mL43325534712根據(jù)上述實驗所得結論正確的是()A.實驗②中發(fā)生的反應為Mg+NH4++2H2OMg2++2NH3·H2O+H2B.由實驗①、③可得,溶液中c(NH4+)越大C.由實驗①、②可得,溶液中陰離子的種類和濃度對產(chǎn)生H2的速率有影響D.由實驗①~④可得,溶液的pH越小,產(chǎn)生H2的速率越快3.(2022廣東茂名五校聯(lián)盟第三次聯(lián)考)一定條件下,丙烯(CH2CHCH3)和HBr發(fā)生的兩個可逆反應的能量變化如圖所示,已知第Ⅱ階段中兩個可逆反應最終均達到平衡狀態(tài),下列說法正確的是()A.穩(wěn)定性:1-溴丙烷>2-溴丙烷B.平衡后產(chǎn)物的質量:1-溴丙烷<2-溴丙烷C.平衡后降低溫度,2-溴丙烷的產(chǎn)率降低D.第Ⅱ階段的速率決定著生成1-溴丙烷反應的速率快慢4.(2022河北邯鄲六校聯(lián)考)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-mkJ·mol-1。在2L密閉容器中通入3molH2和1molN2,測得不同溫度下,NH3的產(chǎn)率隨時間變化如圖所示。下列有關說法正確的是()A.ΔH>0,T2>T1B.達到平衡時,T1溫度對應反應放出熱量為mkJC.平衡時,通入氬氣平衡正向移動D.平衡常數(shù):Ka<Kc5.(2022遼寧鐵嶺六校聯(lián)考)某實驗團隊研究合成氨在不同條件下進行反應,平衡時氨氣的含量與起始氫氮比[n(H2)nA.T0<420℃B.b點時的轉化率:α(N2)>α(H2)C.a、b、c、d四點對應的平衡常數(shù)由大到小的順序為Kb=Kc>Ka>KdD.工業(yè)合成氨一般以α-鐵觸媒為催化劑,400~500℃下反應,選取該溫度的主要原因是氨的平衡產(chǎn)率更高6.(2022廣東六校第四次聯(lián)考)已知(HF)2(g)2HF(g)ΔH>0,平衡體系的氣體總質量(m總)與總物質的量(n總)之比在不同溫度下隨壓強的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()A.溫度:T1<T2B.平衡常數(shù):K(a)=K(b)<K(c)C.反應速率:v正(a)>v正(b)D.當m總n總=30g·mol-1時,n(HF)∶n[(HF)27.恒溫密閉容器發(fā)生可逆反應:Z(?)+W(?)X(g)+Y(?)ΔH,在t1時刻反應達到平衡,在t2時刻縮小容器容積,t3時刻再次達到平衡狀態(tài)后不再改變條件。下列有關說法正確的是()A.該條件下,Z和W中的一種可能為氣態(tài)B.t1~t2時間段與t3時刻后,兩時間段反應體系中氣體的平均摩爾質量不相等C.若在該溫度此反應平衡常數(shù)表達式為K=c(X),則t1~t2時間段與t3時刻后的X濃度不相等D.若該反應ΔH>0,則該反應的平衡常數(shù)K隨溫度升高而增大8.(雙選)利用CO和H2在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生如下反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在容積一定的密閉容器中按物質的量之比1∶2充入CO和H2,測得平衡混合物中CH3OH的體積分數(shù)在不同壓強下隨溫度的變化情況如圖1所示?，F(xiàn)有兩個容積相同的恒容密閉容器甲和乙,向甲中加入1molCO和2molH2,向乙中加入2molCO和4molH2,測得不同溫度下CO的平衡轉化率如圖2所示。下列說法不正確的是()A.該反應的ΔH>0;p1>p2>p3B.反應速率B點大于D點C.A、B、D三點的平衡常數(shù)關系為:KA>KB=KDD.由圖綜合判斷:M、L兩點中,CH3OH的體積分數(shù)相同,且壓強關系為p(M)=2p(L)9.(2022湖南長沙一模)硝化反應是最普遍和最早發(fā)現(xiàn)的有機反應之一,以N2O5為新型硝化劑的反應具有反應條件溫和、反應速度快、選擇性高、過程無污染等優(yōu)點。可通過下面兩種方法制備N2O5:方法Ⅰ:N2O4臭氧化法已知:在298K、101kPa時發(fā)生以下反應的熱化學方程式為:Ⅰ.N2O4(g)2NO2(g)ΔH1=+57kJ·mol-1Ⅱ.2O3(g)3O2(g)ΔH2=-242.6kJ·mol-1Ⅲ.2N2O5(s)4NO2(g)+O2(g)ΔH3=+56.8kJ·mol-1Ⅳ.N2O4(g)+O3(g)N2O5(s)+O2(g)ΔH4。(1)則反應Ⅳ的ΔH4=。

(2)在恒溫恒容條件下,下列說法能夠說明反應Ⅳ已經(jīng)達到平衡的是(填字母)。

a.混合氣體密度不再改變b.消耗nmolN2O4的同時,消耗了nmolO3c.O2濃度不再改變d.混合氣體的平均相對分子質量不再改變(3)在2L密閉容器中充入1molN2O4和1molO3,在不同溫度下發(fā)生反應Ⅳ,平衡時N2O4在容器內氣體中的物質的量分數(shù)φ(N2O4)隨溫度變化的曲線如圖甲所示[考慮N2O4(g)2NO2(g)]:①反應Ⅳ中,a點的v(正)(填“>”“<”或“=”)v(逆)。

②對反應體系加壓,得平衡時O3的轉化率α(O3)與壓強的關系如圖乙所示。請解釋壓強增大至p1MPa的過程中α(O3)逐漸增大的原因:

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③圖甲中,T2℃時,平衡后總壓為0.1MPa,O2和NO2的平衡分壓相同,則反應Ⅳ以壓強表示的平衡常數(shù)Kp=MPa-1(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù))。

參考答案專題七化學反應速率和化學平衡A組基礎鞏固練1.D解析NaOH溶液與氯水中的HCl和HClO反應,生成物的濃度減小,平衡向正反應方向移動,A不符合題意;飽和食鹽水能增大氯水中的c(Cl-),生成物的濃度增大,平衡向逆反應方向移動,有利于氯氣的溶解度減小,B不符合題意;NaClO與濃鹽酸反應生成HClO,c(HClO)增大,平衡向逆反應方向移動,有利于氯氣的生成,則NaClO與濃鹽酸混合產(chǎn)生氯氣能用平衡移動加以解釋,C不符合題意;漂白粉中的Ca(ClO)2與加入的適量醋酸反應生成HClO,c(HClO)增大,漂白性增強,則漂白粉中加入適量醋酸可增強漂白性不能用平衡移動加以解釋,D符合題意。2.A解析升高溫度,正、逆反應速率都加快,化學平衡逆向移動,即逆反應速率增大的幅度大于正反應,故甲圖中改變的反應條件為升溫,A正確;由乙圖所示信息可知,T2時反應速率更快,故溫度T2>T1,溫度升高,平衡逆向移動,而縱坐標所示的數(shù)值越小,則縱坐標不可能代表NO的百分含量,B錯誤;由丙圖信息可知,p2時的反應速率更大,故壓強p1<p2,增大壓強題述平衡正向移動,而縱坐標所示的數(shù)值越大,故縱坐標不可能代表NO的百分含量,C錯誤;丁圖曲線表示平衡常數(shù)與溫度的關系,曲線上各點都是平衡點,升高溫度平衡逆向移動,正反應的平衡常數(shù)減小,逆反應的平衡常數(shù)增大,D錯誤。3.D解析Ⅰ中加入NaCl固體,Cl-與Ag+反應產(chǎn)生AgCl沉淀,c(Ag+)降低,平衡逆向移動,A正確;Ⅰ中不能用Fe(NO3)3溶液代替Fe2(SO4)3溶液,否則酸性條件下NO3-會將Fe2+氧化生成Fe3+,使Fe3+濃度增大,引起干擾,B正確;根據(jù)反應平衡常數(shù)的含義可知,該反應平衡常數(shù)K=c(Fe3+)c(Ag+)·c(Fe2+),C正確;Ⅱ中向少量Ag粉中加入0.0100mol·L-1Fe4.C解析實驗①中,0~20min,氨氣濃度變化量為2.40×10-3mol·L-1-2.00×10-3mol·L-1=4.00×10-4mol·L-1,v(NH3)=4.00×10-4mol·L-120min=2.00×10-5mol·L-1·min-1,反應速率之比等于化學計量數(shù)之比,v(N2)=12v(NH3)=1.00×10-5mol·L-1·min-1,A正確;催化劑表面積大小只影響反應速率,不影響平衡,實驗③中氨氣初始濃度與實驗①中一樣,實驗③達到平衡時氨氣濃度為4.00×10-4mol·L-1,則實驗①達平衡時氨氣濃度也為4.00×10-4mol·L-1,而恒溫恒容條件下,實驗②相對于實驗①為減小壓強,平衡正向移動,因此實驗②60min時處于平衡狀態(tài),x<0.4,即x≠0.4,B正確;實驗①、實驗②中0~20min、20~40min氨氣濃度變化量都是4.00×10-4mol·L-1,實驗②中60min時反應達到平衡狀態(tài),實驗①和實驗②催化劑表面積相同,實驗①中氨氣初始濃度是實驗②中氨氣初始濃度的2倍,實驗①60min時反應未達到平衡狀態(tài),相同條件下,增加氨氣濃度,反應速率并沒有增大,C錯誤;對比實驗①和實驗③,氨氣濃度相同,實驗③中催化劑表面積是實驗①中催化劑表面積的2倍,實驗5.BD解析催化劑參與反應降低活化能,能改變反應歷程,A正確;催化劑不影響化學平衡,不能改變反應物和生成物,故不能影響焓變,B錯誤;8h時,根據(jù)圖像判斷反應1、2的產(chǎn)率沒有達到最大,沒有保持不變,故未達到平衡狀態(tài),C正確;x1顯著低于x2,說明在相同的條件下,反應1的反應速率比反應2慢,反應1的活化能大于反應2的活化能,D錯誤。6.答案(1)-25(2)*HCOO+*HCO+*H2O(3)①m該反應是放熱反應,升高溫度,平衡向吸熱反應的方向移動,平衡常數(shù)減?、?lt;9.88③A解析(1)根據(jù)目標反應方程式,由蓋斯定律可知,目標反應=②-①-2×③,得出ΔH=ΔH2-ΔH1-2ΔH3=-25kJ·mol-1。(2)該反應過程中反應速率是由慢反應決定,活化能越大,反應速率越慢,根據(jù)圖像可知,活化能最大的步驟的方程式為*HCOO+*HCO+*H2O。(3)①該反應為放熱反應,升高溫度,根據(jù)勒夏特列原理,平衡向逆反應方向進行,平衡常數(shù)減小,根據(jù)圖像可知,曲線m表示平衡常數(shù)與溫度T之間的變化關系。②根據(jù)圖2可知,c點的溫度高于a點,溫度高,反應速率快,即v(a)逆<v(c)逆;T2時,起始壓強2.5MPa,則CO2的分壓為2.5MPa×25=1MPa,H2的分壓為2.5MPa×35=1.5MPa,T2時,H2的轉化率為80%,則H2變化分壓為1.5MPa×80%=1.2MPa,則達到平衡時CH3OH、H2O(g)分壓均為0.4MPa,CO2的分壓為0.6MPa,H2的分壓為0.3MPa,Kp=p(H2O)·p(CH3OH)p(CO2)·p3(H2)=0.4×0.40.6×0.33MPa-2≈9.88MPa-2。③達到平衡時,v(正)=v(逆),B組能力提升練1.D解析[Cu(H2O)4]2+呈現(xiàn)藍色,[CuCl4]2-呈現(xiàn)黃色,溶液為綠色是因為[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同時存在,A正確;該反應是一個吸熱反應,升高溫度,平衡正向移動,[CuCl4]2-的濃度增大,溶液變?yōu)辄S綠色,B正確;加幾滴AgNO3溶液,Cl-與Ag+反應,Cl-濃度減小,平衡向逆反應方向移動,[CuCl4]2-的濃度減小,[Cu(H2O)4]2+濃度增大,上層清液為藍色,C正確;在CuCl2溶液中加入少量Zn片,Zn會置換出Cu,Cu2+濃度減小,則[Cu(H2O)4]2+、[CuCl4]2-濃度均減小,D錯誤。2.C解析離子方程式電荷不守恒且無白色沉淀生成,A錯誤;實驗①、③中Cl-濃度不同,無法得出c(NH4+)越大,反應速率越快的結論,B錯誤;實驗①、②,溶液中c(NH4+)相同,故陰離子種類和濃度對產(chǎn)生H2的速率有影響,C正確;實驗②0.5mol·L-1(NH4)2SO4溶液pH<實驗③0.1mol·L-1NH4Cl溶液3.B解析1-溴丙烷具有的總能量高于2-溴丙烷,能量越高物質越不穩(wěn)定,故穩(wěn)定性:1-溴丙烷<2-溴丙烷,A錯誤;生成1-溴丙烷的活化能高于生成2-溴丙烷的活化能,活化能越大該反應越難進行,故平衡后產(chǎn)物的質量:1-溴丙烷<2-溴丙烷,B正確;生成2-溴丙烷的正反應是一個放熱反應,故平衡后降低溫度,2-溴丙烷的產(chǎn)率升高,C錯誤;生成1-溴丙烷的第Ⅰ階段的活化能高于第Ⅱ階段,活化能越大反應速率越慢,慢反應才是決定一個多步反應總反應速率的關鍵,故第Ⅰ階段的速率決定著生成1-溴丙烷反應的速率快慢,D錯誤。4.D解析根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”知,T1<T2,升高溫度平衡逆向移動,ΔH<0,A錯誤;該反應是可逆反應,轉化率達不到100%,達到平衡時,T1溫度對應反應放出熱量少于mkJ,B錯誤;平衡時,通入氬氣容器壓強增大,但是反應物和生成物的分壓不變,平衡不移動,C錯誤;化學平衡常數(shù)只與溫度有關,溫度不變化學平衡常數(shù)不變,由A項分析可知T1<T2,ΔH<0,則平衡常數(shù):Ka<Kc,D正確。5.C解析合成氨的反應是一個放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,NH3的百分含量減小,由曲線①④可知,T0>420℃,A錯誤;b點時n(H2)n(N2)=3.0,故平衡的轉化率:α(N2)=α(H2),B錯誤;升高溫度,平衡逆向移動,化學平衡常數(shù)減小,溫度不變,平衡常數(shù)不變,由A分析可知,T0>420℃,故a、b、c、d四點對應的平衡常數(shù)由大到小的順序為Kb=Kc>Ka>Kd,C正確;催化劑不能使化學平衡發(fā)生移動,故工業(yè)合成氨一般以α-鐵觸媒為催化劑,400~5006.D解析b、c兩個點的壓強相同,T2溫度下c點對應的平均摩爾質量大于T1溫度下b點對應的平均摩爾質量,反應前后氣體總質量保持不變,平均摩爾質量大說明氣體總物質的量小,即T2溫度時,平衡向逆反應方向移動,T2<T1,A錯誤;由于溫度T2<T1,該反應的正反應為吸熱反應,溫度越高,平衡常數(shù)K越大,則平衡常數(shù)K(a)=K(c)<K(b),B錯誤;b點對應的溫度T1和壓強大于a點對應的溫度T2和壓強,溫度越高、壓強越大,反應速率越快,所以反應速率v正(a)<v正(b),C錯誤;當m總n總=30g·mol-1時,設HF物質的量為xmol,(HF)2的物質的量為ymol,xmol×20g·mol-1+ymol×40g·mol-7.D解析根據(jù)題圖可知,正反應速率不隨反應時間和壓強的改變而改變,故Z和W都不是氣體,Y的狀態(tài)不確定,A錯誤。結合題圖可知,若Y不是氣體,產(chǎn)物只有X,反應過程中氣體的摩爾質量始終不變,若Y是氣體,由于生成的X和Y之比為1∶1,氣體平均摩爾質量不會改變,所以兩時間段反應體系中氣體的平均摩爾質量一定相等,B錯誤。由于化學平衡常數(shù)只與溫度有關,該溫度下平衡常數(shù)K=c(X)是定值,則t1~t2時間段與t3時刻后的c(X)相等,C錯誤。若該反應ΔH>0,則升高溫度平衡正向移動,平衡常數(shù)增大,D正確。8.AD解析由圖1可知同一壓強下升高溫度,CH3OH的體積分數(shù)減小,說明正反應是放熱反應,所以ΔH<0;相同溫度下,增大壓強,平衡正向移動,甲醇的體積分數(shù)增大,p1、p2、p3