高三化學總復習練習第七章化學反應速率和化學平衡724

724[A層基礎練]1．(2018·山東師大附中期末)某溫度下，在一容積可變的密閉容器里，反應2A(g)B(g)＋2C(g)達到平衡時，A、B和C的物質的量分別為4mol、2mol、4mol。在保持溫度和壓強不變的條件下，下列說法正確的是()A．充入1mol稀有氣體氦(He)，平衡將不發(fā)生移動B．充入A、B、C各1mol，平衡將向正反應方向移動C．將A、B、C各物質的物質的量都減半，C的百分含量不變D．加入正催化劑，正、逆反應速率均加快，平衡向逆反應方向移動【解析】保持溫度和壓強不變的條件下，充入1mol稀有氣體氦(He)，容器的容積變大，平衡正向移動，A錯誤。充入A、B、C各1mol，相當于先充入A、B、C分別為1mol、0.5mol、1mol，根據(jù)等效平衡，此時平衡不移動，后又充入0.5molB，平衡逆向移動，B錯誤。將A、B、C各物質的物質的量都減半，根據(jù)等效平衡，平衡不移動，C的百分含量不變，C正確。加入正催化劑，正、逆反應速率均加快，平衡不發(fā)生移動，D錯誤。【答案】C2．(2018·北京朝陽區(qū)一模)探究濃度對化學平衡的影響，實驗如下：Ⅰ.向5mL0.05mol·L－1FeCl3溶液中加入5mL0.05mol·L－1KI溶液(反應a)，達到平衡后分為兩等份。Ⅱ.向一份加入飽和KSCN溶液，變紅(反應b)；加入CCl4，振蕩、靜置，下層顯極淺的紫色。Ⅲ.向另一份加入CCl4，振蕩、靜置，下層顯紫紅色。結合實驗，下列說法不正確的是()A．反應a為：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2B．Ⅱ中，反應a進行的程度大于反應bC．Ⅰ中，反應后混合液存在c(Cl－)>c(K＋)D．比較水溶液中c(Fe2＋)：Ⅱ<Ⅲ【解析】Fe3＋具有較強氧化性，I－具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應，則實驗Ⅰ中反應a為2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，A正確；反應b是Fe3＋與SCN－發(fā)生反應：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，使反應a中平衡逆向移動，即抑制Fe3＋與I－的反應，溶液中c(I2)減小，故加入CCl4，振蕩、靜置，下層顯極淺的紫色，故Ⅱ中反應b進行的程度大于反應a，B錯誤；反應a所得溶液中含有FeCl2和KCl等，故實驗Ⅰ中反應后混合液存在c(Cl－)>c(K＋)，C正確；對比實驗Ⅱ、Ⅲ中加入CCl4振蕩、靜置后CCl4層的顏色，說明實驗Ⅲ的水溶液中c(I2)大于實驗Ⅱ的，據(jù)此推知實驗Ⅲ中反應2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2正向進行的程度大于實驗Ⅱ，故水溶液中c(Fe2＋)：Ⅱ<Ⅲ，D正確?！敬鸢浮緽3．(2018·湖北黃岡第一次調研)在恒溫恒容的容器中，發(fā)生反應：H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)。初始時加入平均相對分子質量為15的H2、CO混合氣體，一段時間后測得氣體的平均相對分子質量為16。下列說法正確的是()A．反應前后氣體的壓強之比為2∶1B．反應前后氣體的密度之比為15∶16C．此時CO的轉化率為50%D．若反應繼續(xù)向正反應方向進行，氣體的平均相對分子質量將減小【解析】設初始時加入H2、CO的物質的量分別為xmol、ymol，據(jù)H2、CO混合氣體的平均相對分子質量為15可得eq\f(2x＋28y,x＋y)＝15，解得x∶y＝1∶1。令初始時加入H2、CO各1mol，按“三段式法”計算：H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)起始量/mol1100轉化量/mol zzzz某時刻量/mol 1－z1－zzz一段時間后測得氣體的平均相對分子質量為16，則有eq\f(2×（1－z）＋28×（1－z）＋18z,2－z)＝16，解得z＝0.5。由上述分析可知，反應前后氣體的壓強之比等于2mol∶(2－0.5)mol＝4∶3，A錯誤；恒溫恒容的容器中進行反應，反應前后氣體的密度之比等于氣體的質量之比，故反應前后氣體的密度之比為(2×1＋28×1)∶(2×0.5＋28×0.5＋18×0.5)＝5∶4，B錯誤；此時CO的轉化率為eq\f(0.5mol,1mol)×100%＝50%，C正確；若反應繼續(xù)向正反應方向進行，則會生成更多的H2O(g)，氣體的平均相對分子質量將增大，D錯誤。【答案】C4．(2018·江蘇蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市一模)在①、②、③容積不等的恒容密閉容器中，均充入0.1molCO和0.2molH2，在催化劑的作用下發(fā)生反應：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。測得三個容器中平衡混合物中CH3OH的體積分數(shù)隨溫度的變化如圖所示：下列說法正確的是()A．該反應的正反應為吸熱反應B．三個容器的容積：①>②>③C．在P點，CO的轉化率為75%D．在P點，向容器②中再充入CO、H2及CH3OH各0.025mol，此時v正(CO)<v逆(CO)【解析】由題圖可知，容積一定時，溫度升高，CH3OH的體積分數(shù)減小，說明升高溫度，平衡逆向移動，故該反應的ΔH<0，正反應為放熱反應，A錯誤；三個容器中起始加入CO和H2的量分別相等，溫度一定時，容器的容積越小，體系的壓強越大，反應向正反應方向進行的程度越大，反應物的轉化率越大，CH3OH的體積分數(shù)越大，故容器的容積：①<②<③，B錯誤；P點CH3OH的體積分數(shù)為50%，根據(jù)同溫同壓下，氣體的體積之比等于其物質的量之比，則有CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)起始量/mol 0.10.20轉化量/mol x2xx平衡量/mol0.1－x0.2－2xx則CH3OH的體積分數(shù)為eq\f(x,0.1－x＋0.2－2x＋x)×100%＝50%，解得x＝0.075mol，故P點CO的轉化率為eq\f(0.075mol,0.1mol)×100%＝75%，C正確；在P點，向容器②中再充入CO、H2及CH3OH各0.025mol，此時，容器②中n(CO)＝0.05mol、n(H2)＝0.075mol、n(CH3OH)＝0.1mol，設容器②的容積為VL，則達到平衡時K＝eq\f(\f(0.075,V),\f(0.025,V)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.05,V)))\s\up12(2))＝1200V2，充入氣體后Qc＝eq\f(\f(0.1,VL),\f(0.05,V)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.075,V)))\s\up12(2))＝355.6V2<K＝1200V2，平衡正向移動，此時v正(CO)>v逆(CO)，D錯誤?！敬鸢浮緾5．(2018·湖南師大附中摸底)N2O5是一種新型硝化劑，在一定溫度下可發(fā)生下列反應：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)ΔH>0T1溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)為：t/s050010001500c(N2O5)/(mol·L－1)5.003.522.502.50下列說法不正確的是()A．500s內，N2O5的分解速率為2.96×10－3mol·L－1·s－1B．T1溫度下的平衡常數(shù)為K1＝125，1000s時N2O5的轉化率為50%C．其他條件不變時，T2溫度下反應到1000s時測得N2O5(g)濃度為2.98mol·L－1，則有T1<T2D．T1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T2溫度下的平衡常數(shù)為K2，若T1>T2，則有K1>K2【解析】500s內c(N2O5)由5.00mol·L－1降低到3.52mol·L－1，則有v(N2O5)＝eq\f(（5.00－3.52）mol·L－1,500s)＝2.96×10－3mol·L－1·s－1，A正確；1000s時，c(N2O5)＝2.50mol·L－1，則c(NO2)＝5mol·L－1，c(O2)＝1.25mol·L－1，此時N2O5的轉化率為eq\f(（5.00－2.50）mol·L－1,5.00mol·L－1)＝50%；化學平衡常數(shù)K1＝eq\f(c4（NO2）·c（O2）,c2（N2O5）)＝eq\f(5.004×1.25,2.502)＝125，B正確；T2溫度下反應到1000s時測得N2O5(g)濃度為2.98mol·L－1>2.50mol·L－1，說明反應正向進行的程度減小，即反應速率小，故有T1>T2，C錯誤；該反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，由于T1>T2，則有K1>K2，D正確?！敬鸢浮緾6．(2018·安徽亳州第二次聯(lián)考)在t℃時，向aL密閉容器中加入1.6molHI(g)，發(fā)生反應2HI(g)H2(g)＋I2(g)ΔH>0，H2的物質的量隨時間的變化如圖所示，下列有關說法中正確的是()A．平衡時，I2蒸氣的體積分數(shù)為25%B．若在1.5min時降低溫度，則反應將向左進行C．平衡后若升高溫度，v正增大，v逆減小D．平衡后向容器中加入一定量的H2后，平衡向左移動，H2的體積分數(shù)減小【解析】該反應反應前后氣體體積不變，由圖可知，平衡時n(H2)＝0.4mol，則有n(I2)＝0.4mol，故I2蒸氣的體積分數(shù)為eq\f(0.4mol,1.6mol)×100%＝25%，A正確；1.5min時反應未達到平衡狀態(tài)，降低溫度，反應向吸熱的正反應方向進行，反應速率減慢，但反應仍向右進行，直至平衡，B錯誤；平衡后若升高溫度，v正、v逆均增大，但v正增大的程度大于v逆，平衡向右移動，C錯誤；平衡后加入H2，平衡向左移動，根據(jù)勒夏特列原理可知，達到新平衡后，c(H2)仍比原來大，則新平衡后H2的體積分數(shù)增大，D錯誤?！敬鸢浮緼7．(2018·山東菏澤一中第二次月考)將一定量純凈的氨基甲酸銨置于特制的密閉真空容器中(假設容器體積不變，固體試樣體積忽略不計)，在恒定溫度下使其達到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。實驗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/kPa5.78.312.017.124.0平衡氣體總濃度/(×10－3mol·L－1)2.43.44.86.89.4(1)該反應的焓變ΔH________0，熵變ΔS________0(填“>”“<”或“＝”)。(2)可以判斷該分解反應已經(jīng)達到化學平衡的是________(填序號)。A．2v正(NH3)＝v逆(CO2)B．密閉容器中總壓強不變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數(shù)不變(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算，在25.0℃時，反應2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常數(shù)K＝________。(4)取一定量的氨基甲酸銨固體放在一個帶活塞的密閉真空容器中，在25℃下達到平衡狀態(tài)。若在恒溫下壓縮容器體積，氨基甲酸銨固體的質量________(填“增加”“減小”或“不變”)。【解析】(1)分析表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高，平衡氣體總濃度增大，說明平衡正向移動，該反應為吸熱反應，則有ΔH>0；該反應是氣體體積增大的反應，則有ΔS>0。(2)達到平衡時，正、逆反應速率相等，則有v正(NH3)＝2v逆(CO2)，A項不符合題意；因為反應前后氣體分子數(shù)不相等，未達到平衡前壓強一直在變，所以總壓強不變時，說明反應達到平衡，B項符合題意；反應未達到平衡前，氣體質量一直在變，而容器容積不變，依ρ＝eq\f(m,V)可知，混合氣體的密度也在變，所以混合氣體的密度不變時，說明反應達到平衡，C項符合題意；反應產(chǎn)物中NH3和CO2的物質的量之比始終為2∶1，密閉容器中氨氣的體積分數(shù)始終不變，D項不符合題意。(3)由表中數(shù)據(jù)可知，在25.0℃時，平衡氣體的總濃度為4.8×10－3mol·L－1，則有c(NH3)＝3.2×10－3mol·L－1，c(CO2)＝1.6×10－3mol·L－1，反應2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常數(shù)K＝eq\f(1,（3.2×10－3）2×1.6×10－3)≈6.1×107。(4)在恒溫條件下壓縮容器體積，平衡逆向移動，氨基甲酸銨固體的質量增大?！敬鸢浮?1)>>(2)BC(3)6.1×107(4)增大8．(2018·廣東廣州一模)氮氧化物的排放是形成臭氧層空洞、酸雨、霧霾的重要成因之一。SCR法是工業(yè)上消除氮氧化物的常用方法，反應原理為：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)ΔH<0(1)氮氧化物破壞臭氧層的原理為①NO＋O3NO2＋O2、②NO2＋ONO＋O2，常溫下反應①的平衡常數(shù)為K1，反應②的平衡常數(shù)為K2，則反應O3＋O2O2的平衡常數(shù)K＝________(用K1、K2表示)。氮氧化物在該反應中的作用是_________________。(2)SCR法除NO時，投料比一定時有利于提高NO平衡轉化率的反應條件是________________________________________________________________________、__________________。該方法可能發(fā)生副反應4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，減少副反應的主要措施是________________________________________________________________________、________________________。(3)其他條件相同，在甲、乙兩種催化劑作用下，NO轉化率與溫度的關系如圖。①工業(yè)上選擇催化劑乙的原因是__________________________________________；②在催化劑甲作用下，圖中M點處(對應溫度為210℃)NO的轉化率________(填“可能是”“一定是”或“一定不是”)該溫度下的平衡轉化率。溫度高于210℃時，NO轉化率降低的原因可能是___________________________________________________。(4)消除汽車尾氣中的NO時，可用尿素[CO(NH2)2]還原NO，既安全又高效，且產(chǎn)物都是空氣中的成分。與SCR法相比，等物質的量的尿素與氨氣可消除的NO物質的量之比為________(不考慮副反應)?！窘馕觥?1)由①＋②可得O3＋O2O2，則有K＝K1·K2。由該反應可知，氮氧化物(NO、NO2)在O3轉化為O2的過程中起到了催化作用。(2)SCR法除NO的反應為氣體總分子數(shù)增加的放熱反應，投料比一定時，降低溫度、減小壓強或分離產(chǎn)物(N2、H2O)均能使平衡正向移動，從而提高NO的平衡轉化率。選擇合適的催化劑可減少副反應的發(fā)生，因為副反應中氧氣的需求量大，所以控制O2的量可使副反應進行程度減小。(3)①由圖像可知，催化劑乙在較低溫度下NO的轉化率超過90%，且相同溫度時乙催化劑的催化效率高于甲催化劑。②由于催化劑不能使化學平衡狀態(tài)發(fā)生移動，NO的平衡轉化率與催化劑的種類無關，圖中M點NO的轉化率低于210℃時乙催化劑下NO的轉化率，故M點NO的轉化率一定不是該溫度下的平衡轉化率。高于210℃時，催化劑的活性降低、副反應增多，均可能導致NO的轉化率降低。(4)用尿素[CO(NH2)2]還原NO的反應產(chǎn)物都是空氣中的成分，據(jù)原子守恒推知產(chǎn)物為N2、CO2和H2O，該反應中1molCO(NH2)2失去6mol電子，可還原3molNO。SCR法中1molNH3參與反應時被還原的NO為1mol，故等物質的量的尿素和氨氣可消除NO的物質的量之比為3mol∶1mol＝3∶1。【答案】(1)K1·K2催化作用(2)降低溫度減小壓強選擇合適的催化劑控制O2用量(3)①低溫下有很強的催化活性(或在較大的溫度范圍內有較高催化活性)②一定不是催化劑活性降低、副反應增多(任寫一個)(4)3∶1[B層提升練]9．(2018·山東萊蕪調研)將E和F加入密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應：E(g)＋F(s)2G(g)。忽略固體體積，平衡時G的體積分數(shù)(%)隨溫度和壓強的變化如下表所示：①b＜f②915℃、2.0MPa時E的轉化率為60%③該反應的ΔS＞0④K(1000℃)＞K(810℃)上述①～④中正確的有()A．4個B．3個C．2個 D．1個【解析】①反應E(g)＋F(s)2G(g)的正反應是氣體分子總數(shù)增大的反應，溫度為810℃時，壓強由1.0MPa增大到3.0MPa，平衡逆向移動，G的體積分數(shù)減小，則有b<54.0；壓強為3.0MPa時，由b到83.0，G的體積分數(shù)增大，說明平衡正向移動，故該反應的正反應為吸熱反應(ΔH>0)，據(jù)此可知，壓強為2.0MPa時，溫度由915℃變?yōu)?000℃時，G的體積分數(shù)增加，則有f>75.0，綜合可得b<f，正確。②由表可知，915℃、2.0MPa時，G的體積分數(shù)(即物質的量分數(shù))為75.0%，設此時混合氣體的總物質的量為xmol，則G、E的物質的量分別為0.75xmol、0.25xmol，根據(jù)反應E(g)＋F(s)2G(g)可知，生成0.75xmolG要消耗0.375xmolE，則E的轉化率為eq\f(0.375xmol,0.25xmol＋0.375xmol)×100%＝60%，正確。③ΔS衡量反應體系的混亂度，該反應的正反應是氣體分子總數(shù)增加的反應，體系的混亂度增加，則有ΔS>0，正確。④該反應的正反應為吸熱反應，溫度升高，化學平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，正確?！敬鸢浮緼10．(2018·甘肅蘭州一中月考)空氣質量評價的主要污染物為PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3和CO等物質。(1)煙氣的脫硝(除NOx)技術和脫硫(除SO2)技術都是環(huán)境科學研究的熱點。選擇性催化還原技術(SCR)是目前最成熟的煙氣脫硝技術，即在催化劑作用下，用還原劑(如NH3)選擇性地與NOx反應生成N2和H2O。①已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－905.5kJ·mol－1N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH＝＋180kJ·mol－1則4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)的ΔH＝____________________。②在催化劑作用下，尿素也可以與NOx反應生成N2和H2O。寫出CO(NH2)2與NO2反應的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________。(2)氨碳比對合成尿素有影響，恒溫恒容時，將總物質的量為3mol的NH3和CO2以不同的氨碳比進行反應，結果如圖所示。a、b曲線分別表示CO2或NH3的轉化率的變化，c曲線表示平衡體系中尿素的體積分數(shù)的變化。eq\f(n（NH3）,n（CO2）)＝________時，尿素產(chǎn)量最大；經(jīng)計算，圖中y＝________(精確到0.01)。(3)廢水中含氮化合物的處理方法有多種。①用次氯酸鈉氧化氨氣，可以得到N2H4的稀溶液，該反應的化學方程式是________________________________________________________________________。②用H2催化還原法可降低水中NOeq\o\al(－,3)的濃度，得到的產(chǎn)物能參與大氣循環(huán)，則反應后溶液的pH________(填“升高”“降低”或“不變”)?！窘馕觥?1)①將題給兩個熱化學方程式依次編號為ⅰ、ⅱ，根據(jù)蓋斯定律，由?。ⅰ?可得4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)，則有ΔH＝(－905.5kJ·mol－1)－(＋180kJ·mol－1)×4＝－1625.5kJ·mol－1。②在催化劑作用下，尿素也可以與NOx反應生成N2和H2O，結合元素守恒推知，反應中還生成CO2，則有CO(NH2)2＋NO2→N2＋H2O＋CO2，結合得失電子守恒和元素守恒配平該化學方程式。(2)分析圖中曲線c的變化可知，eq\f(n（NH3）,n（CO2）)＝2時尿素的體積分數(shù)最大，即此時尿素產(chǎn)量最大。此時CO2和NH3的轉化率均為0.80，起始時NH3和CO2的總物質的量為3mol，則有n(NH3)＝2mol、n(CO2)＝1mol，按“三段式法”計算：2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O起始量/mol2 100轉化量/mol1.60.80.80.8平衡量/mol0.40.20.80.8故尿素的體積分數(shù)y＝eq\f(0.8mol,2.2mol)≈0.36。(3)①NaClO氧化NH3得到N2H4，而NaClO則被還原為NaCl，結合得失電子守恒和元素守恒寫出化學方程式：NaClO＋2NH3NaCl＋N2H4＋H2O。②用H2催化還原法可降低水中NOeq\o\al(－,3)的濃度，得到的產(chǎn)物能參與大氣循環(huán)，據(jù)此推知反應產(chǎn)生N2，反應的離子方程式為5H2＋2NOeq\o\al(－,3)＋2H＋N2＋6H2O，反應中消耗H＋，pH升高?！敬鸢浮?1)①－1625.5kJ·mol－1②4CO(NH2)2＋6NO27N2＋4CO2＋8H2O(2)20.36(3)①NaClO＋2NH3NaCl＋N2H4＋H2O②升高[C層真題練]11．(2017·天津理綜，6，6分)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃時，該反應的平衡常數(shù)K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸點為42.2℃，固體雜質不參與反應。第一階段：將粗鎳與CO反應轉化成氣態(tài)Ni(CO)4；第二階段：將第一階段反應后的氣體分離出來，加熱至230℃制得高純鎳。下列判斷正確的是()A．增加c(CO)，平衡向正向移動，反應的平衡常數(shù)增大B．第一階段，在30℃和50℃兩者之間選擇反應溫度，選50℃C．第二階段，Ni(CO)4分解率較低D．該反應達到平衡時，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)【解析】本題考查化學平衡的相關知識。增加c(CO)，平衡正向移動，但由于反應溫度不變，故平衡常數(shù)不變，A錯；第一階段的目的是得到氣態(tài)Ni(CO)4，因為Ni(CO)4的沸點為42.2℃，故反應溫度選擇50℃，B正確；根據(jù)題給平衡常數(shù)知230℃時反應Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常數(shù)為5×104