第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡專項(xiàng)訓(xùn)練（人教版選修4）

化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡專項(xiàng)訓(xùn)練一、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立及其移動1．對于可逆反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)，在溫度一定下由H2(g)和I2(g)開始反應(yīng)，下列說法正確的是()A．H2(g)的消耗速率與HI(g)的生成速率之比為2∶1B．反應(yīng)進(jìn)行的凈速率是正、逆反應(yīng)速率之差C．正、逆反應(yīng)速率的比值是恒定的D．達(dá)到平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等答案B解析A項(xiàng)由各物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則有2v消耗(H2)＝v生成(HI)；C項(xiàng)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，v正不斷減小，v逆不斷增大，二者的比值也不斷變化；D項(xiàng)達(dá)到平衡，對于某一物質(zhì)來說，其正、逆反應(yīng)速率相等，但對于不同物質(zhì)，則不一定，如平衡時(shí)v逆(HI)＝2v正(H2)。2．一定條件下，在密閉容器中，能表示反應(yīng)X(g)＋2Y(g)2Z(g)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是()①X、Y、Z的物質(zhì)的量之比是1∶2∶2②X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化③容器中的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化④單位時(shí)間內(nèi)生成nmolZ，同時(shí)生成2nmolYA．①② B．①④ C．②③ D．③④答案C解析本題主要考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)的判定：方法一，從化學(xué)平衡的本質(zhì)入手，即v正＝v逆，如有信息能說明v正＝v逆，則說明化學(xué)平衡建立；方法二，從化學(xué)平衡的外部特點(diǎn)及各組分的濃度不再改變，各組分的質(zhì)量、含量不再改變來判斷化學(xué)平衡的建立。3．對于X＋YZ的平衡，若增大壓強(qiáng)，Y的轉(zhuǎn)化率增大，則X和Z可能的狀態(tài)是()A．X為液態(tài)，Z為氣態(tài) B．X為固態(tài)，Z為氣態(tài)C．X為氣態(tài)，Z為氣態(tài) D．無法確定答案C解析增大壓強(qiáng)，Y的轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，只有C符合題意。4．從植物花汁中提取的一種有機(jī)物，可簡化表示為HIn，在水溶液中因存在下列平衡，故可用作酸、堿指示劑：在上述溶液中加入下列物質(zhì)，最終能使指示劑顯黃色的是()A．鹽酸 B．NaHCO3溶液C．NaHSO4溶液 D．Na2O2(固體)答案B解析B項(xiàng)中NaHCO3可以與H＋反應(yīng)，消耗H＋而使平衡右移；D項(xiàng)中Na2O2的氧化性對有色物質(zhì)的影響是主要的，即加Na2O2會使溶液漂白而褪色。二、化學(xué)平衡圖像5．25℃時(shí)，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入過量金屬錫(Sn)，發(fā)生反應(yīng)：Sn(s)＋Pb2＋(aq)Sn2＋(aq)＋Pb(s)，體系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋)變化關(guān)系如圖所示。下列判斷正確的是A．往平衡體系中加入金屬鉛后，c(Pb2＋)增大B．往平衡體系中加入少量Sn(NO3)2固體后，c(Pb2＋)變小C．升高溫度，平衡體系中c(Pb2＋)增大，說明該反應(yīng)ΔH>0D．25℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K答案D解析體系中有過量的錫且金屬活潑性Sn>Pb，向平衡體系中加入鉛后，c(Pb2＋)不變，A錯(cuò)增大，說明平衡逆向移動，ΔH<0，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，C錯(cuò)誤；由化學(xué)方程式和圖中數(shù)據(jù)得平衡常數(shù)K＝eq\f(cSn2＋,cPb2＋)＝eq\f(0.22,0.10)＝2.2，D正確。6.向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，一定條件下使反應(yīng)SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖如右圖所示。由圖可得出的正確結(jié)論是()A．反應(yīng)在c點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)B．反應(yīng)物濃度：a點(diǎn)小于b點(diǎn)C．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量D．Δt1＝Δt2時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段答案D解析A項(xiàng)反應(yīng)在c點(diǎn)時(shí)v正達(dá)最大值，隨后v正逐漸減小，并非保持不變，故c點(diǎn)時(shí)反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài)；B項(xiàng)由正反應(yīng)速率變化曲線可知，a點(diǎn)的速率小于b點(diǎn)，但開始時(shí)通入SO2和NO2，反應(yīng)由正反應(yīng)方向開始，故a點(diǎn)反應(yīng)物的濃度大于b點(diǎn)；C項(xiàng)在c點(diǎn)之前，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，容器的容積保持不變，v正逐漸增大說明反應(yīng)的溫度逐漸升高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量；D項(xiàng)由v正變化曲線可知，a～b段的正反應(yīng)速率小于b～c段的正反應(yīng)速率，Δt1＝Δt2時(shí)，a～b段消耗SO2的物質(zhì)的量小于b～c段，故a～b段SO2的轉(zhuǎn)化率小于b～c段。7．一定條件下，下列反應(yīng)中水蒸氣含量隨反應(yīng)時(shí)間的變化趨勢符合下圖的是()A．CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH<0B．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH>0C．CH3CH2OH(g)CH2=CH2(g)＋H2O(g)ΔH>0D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH=CH2(g)＋2H2O(g)ΔH<0答案A解析由溫度－時(shí)間圖像可知，T2先達(dá)到平衡，因此T2>T1，溫度升高，水蒸氣含量減少，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此B、C不符合題意；由壓強(qiáng)－時(shí)間圖像可知，p1先達(dá)到平衡，即p1>p2，隨著壓強(qiáng)的增加，水蒸氣含量增加，因此正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，因此D不符合題意，只有A符合題意。三、化學(xué)平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率8．700℃時(shí)，向容積為2L的密閉容器中充入一定量的CO和H2O，發(fā)生反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表(表中t2＞t1)：反應(yīng)時(shí)間/minn(CO)/moln(H2O)/mol01.200.60t10.80t20.20下列說法正確的是()A．反應(yīng)在t1min內(nèi)的平均速率為v(H2)＝eq\f(0.40,t1)mol·L－1·min－1B．保持其他條件不變，起始時(shí)向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O，達(dá)到平衡時(shí)n(CO2)＝0.40molC．保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20molH2O，與原平衡相比，達(dá)到新平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率不變，H2O的體積分?jǐn)?shù)不變D．溫度升高至800℃，上述反應(yīng)平衡常數(shù)為0.64答案B解析由于在t1min內(nèi)v(CO)＝eq\f(0.20,t1)mol·L－1·min－1，根據(jù)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可知A錯(cuò)；根據(jù)溫度不變，平衡常數(shù)不變，再結(jié)合反應(yīng)方程式可知，B正確；增大反應(yīng)物的濃度，平衡向右移動，自身的轉(zhuǎn)化率減小，而另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，C錯(cuò)誤；根據(jù)表中數(shù)據(jù)求得700℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為1,8009．在一固定體積的密閉容器中，充入2molCO2和1molH2發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)與溫度(T)的關(guān)系如下表：T/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝__________________________________________。(2)若反應(yīng)在830℃下達(dá)到平衡，則CO2(3)若絕熱時(shí)(容器內(nèi)外沒有熱量交換)，平衡發(fā)生移動的結(jié)果是使容器內(nèi)CO的濃度增大，則容器內(nèi)氣體溫度________(填“升高”、“降低”或“不能確定”)。(4)能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_________________________(填字母序號)。A．容器內(nèi)壓強(qiáng)不變B．混合氣體中c(CO)不變C．v正(H2)＝v逆(H2O)D．c(CO2)＝c(CO)E．c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)答案(1)eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)(2)33.3%(3)降低(4)BC解析(1)由K的定義，利用方程式可直接寫出化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)。(2)利用“三段式”法，結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式可以求出反應(yīng)在830℃下達(dá)到平衡時(shí)CO2氣體的物質(zhì)的量，進(jìn)而求出CO(3)利用表中數(shù)據(jù)：升溫，K值增大，說明反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，若在絕熱條件下，平衡發(fā)生移動的結(jié)果是使容器內(nèi)CO的濃度增大，則平衡正向移動，吸收熱量，故容器內(nèi)氣體溫度降低。(4)因該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，故壓強(qiáng)不能作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志，由平衡狀態(tài)特征及本質(zhì)可知選項(xiàng)B、C可作為判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，選項(xiàng)D、E與平衡狀態(tài)無直接關(guān)系。10．電子工業(yè)中清洗硅片上的SiO2(s)的反應(yīng)為SiO2(s)＋4HF(g)=SiF4(g)＋2H2O(g)ΔH(298.15K)＝－94.0kJ·mol－1ΔS(298.15K)＝－75.8J·mol－1·K－1，設(shè)ΔH和ΔS不隨溫度而變化，則此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的溫度是_____________________________________。答案小于1240K解析由題給信息，要使反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，須有ΔH－TΔS<0，即－94.0kJ·mol－1－T×(－75.8J·mol－1·K－1)×10－3kJ·J－1<0則T<eq\f(94.0kJ·mol－1,75.8J·mol－1·K－1×10－3kJ·J－1)≈1.24×103K。四、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合應(yīng)用11．某研究小組在實(shí)驗(yàn)室探究氨基甲酸銨(NH2COONH4)分解反應(yīng)平衡常數(shù)和水解反應(yīng)速率的測定。將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于特制的密閉真空容器中(假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計(jì))，在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)實(shí)驗(yàn)測得不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于下表：溫度/℃15.020.025.030.035.0平衡總壓強(qiáng)/kPa5.78.312.017.124.0平衡氣體總濃度/mol·L－12.4×10－33.4×10－34.8×10－36.8×10－39.4×10－3(1)可以判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是________(填字母序號)。A．2v(NH3)＝v(CO2)B．密閉容器中總壓強(qiáng)不變C．密閉容器中混合氣體的密度不變D．密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，列式計(jì)算25.0℃時(shí)的分解平衡常數(shù)：(3)取一定量的氨基甲酸銨固體放在一個(gè)帶活塞的密閉真空容器中，在25.0℃下達(dá)到分解平衡。若在恒溫下壓縮容器體積，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量將________(填“增加”、“減少”或“不變(4)氨基甲酸銨分解反應(yīng)的焓變ΔH____0(填“>”、“＝”或“<”)，熵變ΔS____0(填“>”、“＝”或“<”)。答案(1)BC(2)K＝c2(NH3)·c(CO2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)c))2·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)c))＝eq\f(4,27)×(4.8×10－3)3≈1.6×10－8(3)增加(4)>>解析(1)根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)判斷標(biāo)志是v正＝v逆，各組分濃度不再發(fā)生變化，由NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)可見該反應(yīng)為不等體積變化(即反應(yīng)物和生成物氣體分子數(shù)不相同)，可以得恒容狀態(tài)下壓強(qiáng)不變或混合氣體密度不變時(shí)，反應(yīng)即達(dá)到平衡狀態(tài)，但上述反應(yīng)中反應(yīng)物無氣體參加，因此生成物中各組分氣體體積分?jǐn)?shù)恒定不變。(2)根據(jù)K＝c2(NH3)·c(CO2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2×\f(4.8×10－3,3)))2·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4.8×10－3,3)))≈1.6×10－8。(3)由NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)知正反應(yīng)氣體分子數(shù)增加，增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動。(4)由表中數(shù)據(jù)可以得出，隨著溫度的升高，平衡向正反應(yīng)方向移動，因此正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以ΔH>0；根據(jù)NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，正反應(yīng)是生成物氣體分子數(shù)增多的反應(yīng)，所以ΔS>0。12．高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為eq\f(1,3)Fe2O3(s)＋CO(g)eq\f(2,3)Fe(s)＋CO2(g)已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下：溫度/℃100011501300平衡常數(shù)4.03.73.5請回答下列問題：(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝________，ΔH______0(填“>”、“<”或“＝”)。(2)在一個(gè)容積為10L的密閉容器中，1000℃時(shí)加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反應(yīng)經(jīng)過10min后達(dá)到平衡。求該時(shí)間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CO2)＝__________，(3)欲提高(2)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是________(填字母序號)。A．減少Fe的量 B．增加Fe2O3的量C．移出部分CO2 D．提高反應(yīng)溫度E．減小容器的容積F．加入合適的催化劑答案(1)eq\f(cCO2,cCO)<(2)0.006mol·L－1·min－160%(3)C13．利用光能和光催化劑，可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。紫外光照射時(shí)，在不同催化劑(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ)作用下，CH4產(chǎn)量隨光照時(shí)間的變化如下圖所示。(1)在0～30小時(shí)內(nèi)，CH4的平均生成速率vⅠ、vⅡ、vⅢ從大到小的順序?yàn)開_____________；反應(yīng)開始后的12小時(shí)內(nèi)，在第______________種催化劑作用下，收集的CH4最多。(2)將所得CH4與H2O(g)通入聚焦太陽能反應(yīng)器，發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。該反應(yīng)ΔH＝＋206kJ·mol－1。①在下列坐標(biāo)圖中，畫出反應(yīng)過程中體系能量變化圖(進(jìn)行必要標(biāo)注)。②將等物質(zhì)的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密閉反應(yīng)器，某溫度下反應(yīng)達(dá)平衡，平衡常數(shù)K＝27，此時(shí)測得CO的物質(zhì)的量為0.10m