新版推薦學(xué)習(xí)高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)-專題限時(shí)訓(xùn)練(七)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

[k12][k12]最新K12最新K12[k12]最新K12專題限時(shí)訓(xùn)練(七)化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡(時(shí)間：60分鐘分?jǐn)?shù)：100分)一、選擇題(每題8分，共48分)1.向某恒容密閉容器中充入一定量CO2和H2，發(fā)生反響：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)，測(cè)得平衡體系中CO2的百分含量(CO2%)與反響溫度變化的關(guān)系如下圖，以下物理量中，a點(diǎn)大于b點(diǎn)的是()A．正反響速率B．逆反響速率C．HCOOH(g)的濃度D．H2的體積分?jǐn)?shù)答案：C解析：A項(xiàng)，溫度升高，反響速率加快，所以b點(diǎn)的反響速率大于a點(diǎn)的反響速率，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，溫度升高，正逆反響的速率都加快，所以b點(diǎn)的逆反響速率大于a點(diǎn)的逆反響速率，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，溫度升高，二氧化碳的含量增大，說(shuō)明溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，那么正向是放熱反響，所以a點(diǎn)HCOOH(g)的濃度大于b點(diǎn)HCOOH(g)的濃度，正確；D項(xiàng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，那么氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大，所以b點(diǎn)大于a點(diǎn)，錯(cuò)誤，答案選C。2．(2023·洛陽(yáng)二模)工業(yè)煉鐵是在高爐中進(jìn)行的，高爐煉鐵的主要反響是：①2C(焦炭)＋O2(空氣)eq\o(=,\s\up15(高溫))2CO②Fe3O3＋3COeq\o(=,\s\up15(高溫))Fe＋3CO2該煉鐵工藝中，對(duì)焦炭的實(shí)際使用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計(jì)算所需，其主要原因是()A．CO過(guò)量B．CO與鐵礦石接觸不充分C．煉鐵高爐的高度不夠D．CO與Fe2O3的反響有一定限度答案：D解析：工業(yè)煉鐵中Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up15(高溫))Fe＋3CO為可逆反響，對(duì)焦炭的實(shí)際使用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計(jì)算所需，這樣可以促進(jìn)反響正向移動(dòng)，提高CO的濃度，從而可以提高Fe2O3轉(zhuǎn)化率，應(yīng)選D。3．(2023·黃岡模擬)在一定條件下，可逆反響2A(氣)＋B(氣)nC(固)＋D(氣)達(dá)平衡。假設(shè)維持溫度不變，增大壓強(qiáng)，測(cè)得混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不發(fā)生改變，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．其他條件不變，增大壓強(qiáng)，平衡不發(fā)生移動(dòng)B．其他條件不變，增大壓強(qiáng)，混合氣體的總質(zhì)量不變C．該反響式中n值一定為2D．原混合氣體中A與B的物質(zhì)的量之比為2∶1，且2M(A)＋M(B)＝3M(D)(其中M表示物質(zhì)的摩爾質(zhì)量)答案：D解析：該反響正反響是氣體體積減小的反響，增大壓強(qiáng)，平衡向正反響方向移動(dòng)，A錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)平衡向正反響方向移動(dòng)，C的質(zhì)量增大，C為固體，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，混合氣體的質(zhì)量減小，B錯(cuò)誤；C為固體，壓強(qiáng)改變不影響C的濃度，不能確定n的值，C錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，測(cè)得混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，說(shuō)明混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為定值，原混合氣中A與B的物質(zhì)的量之比為2∶1，按2∶1反響，混合氣體中二者始終為2∶1，二者的平均相對(duì)分子質(zhì)量與D的相對(duì)分子質(zhì)量相等，那么混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為定值，那么eq\f(2MA＋MB,3)＝M(D)，D正確。4．(2023·湖北模擬)在某2L恒容密閉容器中充入2molX(g)和1molY(g)發(fā)生反響：2X(g)＋Y(g)=3Z(g)ΔH，反響過(guò)程中持續(xù)升高溫度，測(cè)得混合體系中X的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖。以下推斷正確的選項(xiàng)是()A．M點(diǎn)時(shí)，Y的轉(zhuǎn)化率最大B．升高溫度，平衡常數(shù)減小C．平衡后充入Z到達(dá)新平衡時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)增大D．W、M兩點(diǎn)Y的正反響速率相等答案：B解析：溫度在a℃之前，升高溫度，X的含量減小，溫度在a℃之后，升高溫度，X的含量增大，曲線上最低點(diǎn)為平衡點(diǎn)，最低點(diǎn)之前未達(dá)平衡，反響向正反響進(jìn)行，最低點(diǎn)之后，各點(diǎn)為平衡點(diǎn)，升高溫度X的含量增大，平衡向逆反響方向移動(dòng)，故正反響為放熱反響。A項(xiàng)，曲線上最低點(diǎn)Q為平衡點(diǎn)，升高溫度平衡向逆反響方向移動(dòng)，Y的轉(zhuǎn)化率減小，所以Q點(diǎn)時(shí)，Y的轉(zhuǎn)化率最大，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，該反響為放熱反響，升高溫度，平衡逆移，平衡常數(shù)減小，正確；C項(xiàng)，反響前后氣體的物質(zhì)的量不變，平衡時(shí)充入Z，到達(dá)平衡時(shí)與原平衡是等效平衡，所以到達(dá)新平衡時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)不變，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，W點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度低于M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度，溫度越高，反響速率越高，所以W點(diǎn)Y的正反響速率小于M點(diǎn)Y的正反響速率，錯(cuò)誤。5．(2023·重慶卷)在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反響：2X(g)Y(g)，溫度T1、T2下X的物質(zhì)的量濃度c(X)隨時(shí)間t變化的曲線如下圖，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．該反響進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量大于進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量B．T2下，在0～t1時(shí)間內(nèi)，v(Y)＝eq\f(a－b,t1)mol·L－1·min－1C．M點(diǎn)的正反響速率v正大于N點(diǎn)的逆反響速率v逆D．M點(diǎn)時(shí)再參加一定量X，平衡后X的轉(zhuǎn)化率減小答案：C解析：根據(jù)圖像給出的在不同溫度下到達(dá)平衡所需要的時(shí)間可得出：T1>T2，再根據(jù)不同溫度下到達(dá)平衡時(shí)c(X)的大小可推出此反響為放熱反響。M點(diǎn)X的轉(zhuǎn)化率小于W點(diǎn)X的轉(zhuǎn)化率，因此反響進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量小于進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量，選項(xiàng)A不正確。T2下，在0～t1時(shí)間內(nèi)，v(X)＝eq\f(a－b,t1)mol·L－1·min－1，v(Y)＝eq\f(1,2)v(X)＝eq\f(a－b,2t1)mol·L－1·min－1，選項(xiàng)B不正確。M點(diǎn)時(shí)在恒容條件下再參加一定量X，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，平衡后X的轉(zhuǎn)化率增大，選項(xiàng)D不正確。在T1和T2溫度時(shí)，當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，M點(diǎn)v正(M)＝v逆(M)，W點(diǎn)v正(W)＝v逆(W)，溫度高反響速率快，v逆(M)>v逆(W)，又v逆(W)>v逆(N)，那么v逆(M)>v逆(N)，那么v正(M)>v逆(N)，選項(xiàng)C正確。6．(2023·四川卷)一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反響：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡時(shí)，體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如以下圖所示：：氣體分壓(p分)＝氣體總壓(p總)×體積分?jǐn)?shù)。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．550℃時(shí)，假設(shè)充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動(dòng)B．650℃時(shí)，反響達(dá)平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為25.0%C．T℃時(shí)，假設(shè)充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反響方向移動(dòng)D．925℃時(shí)，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp＝24.0p總答案：B解析：A項(xiàng)，550℃時(shí)，假設(shè)充入惰性氣體，v正、v逆均減小，由于保持了壓強(qiáng)不變，相當(dāng)于擴(kuò)大了體積，平衡正向移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤。B項(xiàng)，根據(jù)圖示可知，在650℃時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)為40%，根據(jù)反響方程式：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，設(shè)開(kāi)始參加1molCO2，反響掉了xmolCO2，那么有：C(s)＋CO2(g)2CO(g)始態(tài)：1mol0變化：xmol2xmol平衡：(1－x)mol2xmol因此有：eq\f(2x,1－x＋2x)×100%＝40%，解得x＝0.25，那么CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.25mol,1mol)×100%＝25%，故B項(xiàng)正確。C項(xiàng)，由于溫度不知道，無(wú)法求得K，故無(wú)法比擬Qc與K的關(guān)系，也就無(wú)法判斷平衡移動(dòng)的方向，C項(xiàng)錯(cuò)誤。D項(xiàng)，925℃時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)為96%，故Kp＝eq\f(c2CO,cCO2)＝eq\f(96%p總2,4%p總)＝23.04p總，D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題(共52分)7．(16分)(2023·全國(guó)卷Ⅰ)Bodensteins研究了以下反響：2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)在716K時(shí)，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反響時(shí)間t的關(guān)系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該反響的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為_(kāi)______。(2)上述反響中，正反響速率為v正＝k正x2(HI)，逆反響速率為v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，那么k逆為_(kāi)____(以K和k正表示)。假設(shè)k正＝0.0027min－1，在t＝40min時(shí)，v正＝____min－1。(3)由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的關(guān)系可用以下圖表示。當(dāng)升高到某一溫度時(shí)，反響重新到達(dá)平衡，相應(yīng)的點(diǎn)分別為_(kāi)_______(填字母)。答案：(1)eq\f(0.108×0.108,0.7842)(2)k正/K1.95×10－3(3)A、E解析：(1)由表中數(shù)據(jù)可知，無(wú)論是從正反響方向開(kāi)始，還是從逆反響方向開(kāi)始，最終x(HI)均為0.784，說(shuō)明此時(shí)已到達(dá)了平衡狀態(tài)。設(shè)HI的初始濃度為1mol·L－1，那么：2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)初始濃度/mol·L－1100轉(zhuǎn)化濃度/mol·L－10.2160.1080.108平衡濃度/mol·L－10.7840.1080.108K＝eq\f(cH2·cI2,c2HI)＝eq\f(0.108×0.108,0.7842)(2)建立平衡時(shí)，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，k逆＝eq\f(x2HI,xH2·xI2)k正。由于該反響前后氣體分子數(shù)不變，故k逆＝eq\f(x2HI,xH2·xI2)k正＝eq\f(c2HI,cH2·cI2)k正＝eq\f(k正,K)。在40min時(shí)，x(HI)＝0.85，那么v正＝0.0027min－1×0.852≈1.95×10－3min－1。(3)因2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)ΔH＞0，升高溫度，v正、v逆均增大，且平衡向正反響方向移動(dòng)，HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，H2、I2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大。因此，反響重新到達(dá)平衡后，相應(yīng)的點(diǎn)分別應(yīng)為A點(diǎn)和E點(diǎn)。8．(18分)(2023·浙江卷)乙苯催化脫氫制苯乙烯反響：(1)維持體系總壓p恒定，在溫度T時(shí)，物質(zhì)的量為n、體積為V的乙苯蒸氣發(fā)生催化脫氫反響。乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為α，那么在該溫度下反響的平衡常數(shù)K＝________(用α等符號(hào)表示)。(2)工業(yè)上，通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1∶9)，控制反響溫度600℃，并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反響。在不同反響溫度下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))示意圖如下：①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，解釋說(shuō)明該事實(shí)______________________________________________________。②控制反響溫度為600℃的理由是____________________。(3)某研究機(jī)構(gòu)用CO2代替水蒸氣開(kāi)發(fā)了綠色化學(xué)合成工藝——乙苯-二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯。保持常壓和原料氣比例不變，與摻水蒸氣工藝相比，在相同的生產(chǎn)效率下，可降低操作溫度；該工藝中還能夠發(fā)生反響：CO2＋H2=CO＋H2O，CO2＋C=2CO。新工藝的特點(diǎn)有________(填編號(hào))。①CO2與H2反響，使乙苯脫氫反響的化學(xué)平衡右移②不用高溫水蒸氣，可降低能量消耗③有利于減少積炭④有利于CO2資源利用答案：(1)Kp＝eq\f(α2,1－α2)p或Kc＝eq\f(nα2,1－α2V)(2)①正反響方向氣體分子數(shù)增加，參加水蒸氣稀釋，相當(dāng)于起減壓的效果②600℃，乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過(guò)低，反響速率慢，轉(zhuǎn)化率低；溫度過(guò)高，選擇性下降。高溫還可能使催化劑失活，且能耗大(3)①②③④解析：(1)從濃度角度求Kc：根據(jù)阿伏加德羅定律的推論，總壓強(qiáng)p相同時(shí)，V1/V2＝n1/n2，乙苯的轉(zhuǎn)化率為α，由此可得：V/V反響后＝1/(1＋α)，V反響后＝(1＋α)V，根據(jù)方程式及平衡常數(shù)的定義：Kc＝eq\f(\f(n2α2,V21＋α2),\f(n1－α,V1＋α))＝eq\f(nα2,V1－α1＋α)＝eq\f(nα2,1－α2V)。從壓強(qiáng)角度求Kp：容器中氫氣的物質(zhì)的量為αn，苯乙烯的物質(zhì)的量為αn，乙苯的物質(zhì)的量為(1－α)n，氣體的總物質(zhì)的量為(1＋α)n，所以氫氣的分壓為eq\f(αn,1＋αn)p，苯乙烯的分壓為eq\f(αn,1＋αn)p，乙苯的分壓為eq\f(1－αn,1＋αn)p，因此Kp＝eq\f(\f(αn,1＋αn)p·\f(αn,1＋αn)p,\f(1－αn,1＋αn)p)＝eq\f(α2,1－α2)p。(2)①因?yàn)樵撊萜鲀?nèi)保持恒壓，摻入水蒸氣，相當(dāng)于增大了容器的體積，而該反響的正反響是氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)增大的反響，化學(xué)平衡向右移動(dòng)，提高了乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率。②從圖像可知，600℃時(shí)，乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。如果溫度過(guò)低，反響速率慢且轉(zhuǎn)化率低；如果溫度過(guò)高，選擇性下降，且高溫還可能使催化劑失去活性，同時(shí)還會(huì)消耗更多的能量。(3)①中二氧化碳與氫氣反響，可以促使平衡向右移動(dòng)，所以正確；②中不需要提供產(chǎn)生水蒸氣的能量，降低能耗，所以正確；③中因?yàn)槎趸伎梢耘c碳反響生成一氧化碳，因此可以減少積炭，所以正確；④中由于該反響消耗二氧化碳，因此有利于二氧化碳資源的利用，所以正確。9．(18分)(2023·全國(guó)卷Ⅱ)甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料，利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇。發(fā)生的主要反響如下：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3答復(fù)以下問(wèn)題：(1)反響①中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：化學(xué)鍵H—HC—OC=OH—OC—HE/(kJ·mol－1)4363431076465413由此計(jì)算ΔH1＝________kJ·mol－1；ΔH2＝－58kJ·mol－1，那么ΔH3＝________kJ·mol－1。(2)反響①的化學(xué)平衡常數(shù)K表達(dá)式為_(kāi)_______；圖1中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為_(kāi)_______(填曲線標(biāo)記字母)，其判斷理由是________。(3)合成氣組成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60時(shí)，體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。α(CO)值隨溫度升高而________(填“增大〞或“減小〞)，其原因是________；圖2中的壓強(qiáng)由大到小為_(kāi)_______，其判斷理由是_____________。答案：(1)－99＋41(2)K＝eq\f(cCH3OH,cCO·c2H2)[或Kp＝eq\f(pCH3OH,pCO·p2H2)]a反響①為放熱反響，平衡常數(shù)數(shù)值應(yīng)隨溫度升高變小(3)減小升高溫度時(shí)，反響①為放熱反響，平衡向左移動(dòng)，使得體系中C