高考化学一轮复习专题测试六化学反应速率与化学平衡（含解析）

专题测试(六)　化学反应速率与化学平衡

1.有某可逆反应aA(g)＋bB(g) cC(g)，如图表示外界条件(温度、压强)的变化对上述反应的影响。下列判断正确的是(　　)

A．a＋b<c时，y轴表示平衡混合气中C的体积分数

B．a＋b<c时，y轴表示平衡混合气的平均摩尔质量

C．ΔH>0时，y轴表示达到平衡时B的转化率

D．ΔH>0时，y轴表示达到平衡时C的浓度

答案　B

解析　a＋b<c时，压强增大，则平衡左移，所以混合气体中C的体积分数减小，混合气体的物质的量减小，平均摩尔质量增大；若ΔH>0，升高温度，则平衡右移，反应物A、B的转化率升高，C的浓度增大。

2．下列说法正确的是(　　)

A．在温度、压强一定的条件下，焓变和熵变共同决定一个化学反应的方向

B．温度、压强一定时，放热的熵增加反应不一定能自发进行

C．自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应

D．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的

答案　A

解析　焓变和熵变是一定温度、压强下化学反应能否自发进行的复合判据，A正确，C不正确；放热反应的ΔH<0，熵增加反应的ΔS>0，则反应一定能自发进行，B不正确；放热反应常常是自发的过程，吸热反应有些也是自发的。

3．化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志。常温下，下列反应的平衡常数的数值如下：

2NO(g) N2(g)＋O2(g)　K1＝1×1030

2H2(g)＋O2(g) 2H2O(l)　K2＝2×1081

2CO2(g) 2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92

下列说法正确的是(　　)

A．常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1＝c(N2)·c(O2)

B．常温下，水分解产生O2，此时平衡常数的数值为5×10－80

C．常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2

D．以上说法都不正确

答案　C

解析　K1＝；常温下，水分解产生O2，是H2和O2化合生成H2O的逆反应，因此其平衡常数的数值应为K2的倒数，即5×10－82；由于三个反应都在常温下进行，根据K值的大小可以得出三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2。

4．一定温度下，在密闭容器中X、Y、Z、W四种气体的初始浓度和平衡浓度如表所示，下列说法不正确的是(　　)

A．反应达到平衡时，X的体积分数为10%

B．该温度下反应的平衡常数K＝16

C．保持温度不变增大压强，反应速率加快，平衡向正反应方向移动

D．若X、Y的初始浓度均为0.8 mol·L－1，则相同条件下达到平衡，W的浓度为0.64 mol·L－1

答案　C

解析　根据表中所给数据，可得反应方程式为X(g)＋Y(g) Z(g)＋W(g)，反应达到平衡时，X的体积分数为×100%＝10%，A正确；K＝＝16，B正确；这是一个反应前后气体分子数不变的反应，增大压强正、逆反应速率都增大，但平衡不移动，C错误；设达平衡时W的浓度为c mol·L－1(0<c<0.8)，则16＝，解得c＝0.64，D正确。

5．N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0。当反应达到平衡时，下列措施能提高N2转化率的是(　　)

①降温　②恒压通入惰性气体　③增加N2的浓度　

④缩小体积增大压强

A．①④      B．①②      C．②③      D．③④

答案　A

解析　该反应为放热反应，降低温度平衡右移，N2的转化率增大，①正确；恒压下通入惰性气体，相当于减小压强，平衡左移，N2的转化率减小，②错误；增加N2的浓度，H2的转化率增大，但N2的转化率减小，③错误；该反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡右移，N2的转化率增大，④正确。本题选A。

6．已知反应：2NO(g)＋Br2(g)===2NOBr(g)的活化能为a kJ/mol，其反应机理如下：

①NO(g)＋Br2(g)===NOBr2(g)　慢

②NO(g)＋NOBr2(g)===2NOBr(g)　快

下列有关该反应的说法正确的是(　　)

A．反应的速率主要取决于②的快慢

B．反应速率v(NO)＝v(NOBr)＝2v(Br2)

C．NOBr2是该反应的催化剂

D．该反应的焓变等于a kJ/mol

答案　B

解析　A项，反应速率的快慢主要取决于慢反应①的速率；B项，反应速率之比等于化学计量数之比，根据总反应式知v(NO)＝v(NOBr)＝2v(Br2)；C项，NOBr2是反应①的生成物，是反应②的反应物，是中间产物，不是催化剂；D项，a kJ/mol是总反应的活化能，不是焓变。

7．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　)

A．反应ClO－＋H2OHClO＋OH－，通入二氧化碳气体，溶液的漂白性增强

B．合成氨工业上采用高温条件下反应

C．为了增大汽水中二氧化碳的溶解量，采用加压方式

D．对于反应H2(g)＋Br2(g) 2HBr(g)　ΔH<0，达到平衡后，升温使气体颜色变深

答案　B

解析　B项，合成氨反应是放热反应，高温条件下不利于化学平衡正向移动，故不适合勒夏特列原理。

8．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

答案　A

解析　图中c点正反应速率最大，此时不可能是化学平衡状态，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。

9．T ℃时，在2 L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的物质的量变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，Y的百分含量与时间的关系如图2所示。则下列结论正确的是(　　)

A．容器中发生的反应可表示为3X(g)＋Y(g) 2Z(g)

B．反应进行的前3 min内，用X表示的反应速率v(X)＝0.3 mol/(L·min)

C．保持其他条件不变，升高温度，反应的化学平衡常数K减小

D．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件是增大压强

答案　A

解析　由图1可知，0～3 min内X、Y、Z的物质的量变化分别为0.6 mol、0.2 mol、0.4 mol，则反应方程式中X、Y、Z的化学计量数之比为3∶1∶2,3 min时反应达到平衡，该反应是可逆反应，则所发生的反应可表示为3X(g)＋Y(g)2Z(g)，A正确；前3 min内，v(X)＝0.1 mol/(L·min)，B错误；由图2可知，T2>T1，升温后Y的百分含量减小，说明升高温度，反应向正方向移动，K增大，C错误；图3与图1相比，二者为等效平衡，但达到平衡的时间缩短了，故改变的条件是使用了催化剂，D错误。

10．合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)

ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。现将1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充入一容积为2 L的密闭容器中，在500 ℃下进行反应，10 min时达到平衡，NH3的体积分数为φ，下列说法中正确的是(　　)

A．若达到平衡时，测得体系放出9.24 kJ热量，则H2反应速率变化曲线如图甲所示

B．反应过程中，混合气体的平均相对分子质量为M，混合气体的密度为ρ，混合气体的压强为p，三者关系如图乙所示

C．如图丙所示，容器Ⅰ和Ⅱ达到平衡时，NH3的体积分数均为φ，则容器Ⅰ放出热量与容器Ⅱ吸收热量之和为92.4 kJ

D．若起始加入1 mol N2和3 mol H2，在不同条件下达到平衡时，NH3的体积分数变化如图丁所示

答案　C

解析　A项，氢气是反应物，开始充入氢气，达到平衡之前，氢气的反应速率逐渐减小，图甲错误。B项，由ρ＝知，气体总质量不变，容器容积不变，气体密度始终保持不变；根据M＝，气体总质量不变，气体总物质的量逐渐减小，平均相对分子质量逐渐增大至不变时达到平衡状态；温度和体积不变时，气体压强与气体物质的量成正比，所以气体压强逐渐减小至不变时达到平衡状态，图乙错误。C项，NH3的体积分数相等，说明容器Ⅰ和容器Ⅱ中反应达到相同的平衡状态，所以容器Ⅰ中反应放出的热量和容器Ⅱ中反应吸收的热量之和等于92.4 kJ，C项正确。D项，合成氨是放热反应，其他条件相同时，升高温度，氨的体积分数减小，图丁错误。

11．向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A和B，发生反应：A(g)＋xB(g) 2C(g)。各容器的反应温度、反应物起始量、反应过程中C的浓度随时间变化关系分别以下表和下图表示：

下列说法正确的是(　　)

A．10 min内甲容器中反应的平均速率v(A)＝0.025 mol·L－1·min－1

B．由图可知：T1<T2，且该反应为吸热反应

C．若平衡时保持温度不变，改变容器体积平衡不移动

D．T1 ℃，起始时甲容器中充入0.5 mol A、1.5 mol B，平衡时A的转化率为25%

答案　C

解析　A项，10 min内甲容器中反应的平均速率v(A)＝＝＝0.05 mol·L－1·min－1；B项，甲、乙两容器的起始量相同，而乙先达到平衡，故T1＜T2，结合图示知升高温度达到平衡时产物C的浓度降低，则该反应为放热反应；C项，由乙和丙压强不同，而A的转化率相同，可知该反应气体分子数不变，即1＋x＝2，从而x＝1，反应前后气体的物质的量不变，改变容器体积平衡不移动；D项，结合C项分析知方程式中x＝1，结合平衡常数，利用“三段式”可知T1 ℃，起始时甲容器中充入0.5 mol A、1.5 mol B，平衡时仍生成0.75 mol C，需消耗0.375 mol A，则平衡时A的转化率为×100%＝75%。

12．(2018·乌鲁木齐一诊)t ℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g) C(s)　ΔH<0，按照不同配比充入A、B，达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示，下列判断正确的是(　　)

A．t ℃时，该反应的平衡常数值为4

B．c点没有达到平衡，此时反应向逆向进行

C．若c点为平衡点，则此时容器内的温度高于t ℃

D．t ℃时，直线cd上的点均为平衡状态

答案　C

解析　A项，平衡常数K＝＝＝0.25，错误；B项，分析图像可知，c点浓度商Qc<K，反应正向进行，错误；C项，反应是放热反应，若c点为平衡状态，此时平衡常数小于t ℃平衡常数，说明平衡逆向进行，是升温的结果，温度高于t ℃，正确；D项，t ℃时平衡常数不变，曲线上各点为平衡状态，其他点温度不同，不是平衡状态，错误。故选C项。

13．“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。

(1)一定温度下，在两个容积均为2 L的密闭容器中，分别发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJ/mol。相关数据如下：

请回答：

①c1________c2(填“＞”“＜”或“＝”)；a＝________。

②若甲中反应10 s时达到平衡，则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是____________mol/(L·s)。

(2)压强为p1时，向体积为1 L的密闭容器中充入b mol CO和2b mol H2，发生反应CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示。请回答：

①该反应属于________热反应(填“吸”或“放”)；p1________p2(填“＞”“＜”或“＝”)。

②100 ℃时，该反应的平衡常数K＝________(用含b的代数式表示)。

(3)治理汽车尾气的反应是2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0。在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO)∶n(CO)＝1∶2的混合气体，发生上述反应。下列图像正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是________(选填字母)。

答案　(1)①＝　19.6   ②0.03 　(2)①放　＜　②     (3)cd

解析　(1)①通过“一边倒”计算，甲和乙是等效平衡，所以c1＝c2；②由放出的热量可知CO2的转化率为29.4÷49.0×100%＝60%，所以v(CO2)＝＝0.03 mol/(L·s)。

(2)①由图像知：其他条件不变时，温度越高，CO的转化率越低，即平衡逆向移动，所以正反应是放热反应。正反应是气体分子数之和变小的反应，所以当其他条件不变时，压强越大，CO的转化率越高，即p2＞p1。②由图像可求算出平衡时：c(CO)＝0.5b mol/L，c(H2)＝b mol/L，c(CH3OH)＝0.5b mol/L，所以化学平衡常数K＝＝。

(3)该反应在恒温条件下进行，所以平衡常数一直保持不变，不能说明该反应达到平衡状态；t1时刻后CO2的物质的量还在增加，则t1时刻该反应未达平衡状态；虽然NO和CO的化学计量数相同，但起始投入量不同，所以当两者的物质的量之比一定时说明反应已到达平衡状态；t1时刻后转化率一直保持不变，说明反应已达到平衡状态。

　14．(2018·内蒙古包头期末)氮及其化合物在工业生产中有广泛应用。

(1)连二次硝酸(H2N2O2)是一种二元弱酸，向0.1 mol/L连二次硝酸钠(Na2N2O2)溶液中滴加酚酞，溶液变红色，用离子方程式解释溶液变红的主要原因：______________________________。

(2)肼(N2H4)是火箭发动机的燃料，它与N2O4反应时，N2O4为氧化剂，生成氮气和水蒸气。

已知：①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g)　    ΔH＝＋8.2 kJ/mol

②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)  　ΔH＝－533.0 kJ/mol

则肼跟N2O4反应生成N2和H2O(g)的热化学方程式为__________________。

(3)一定温度下，在恒容密闭容器中进行反应：3NO2(g) N2O5(g)＋NO(g)，下列表明反应已达到平衡状态的是________。

A．容器内总压强保持不变

B．容器内气体密度保持不变

C．v正(NO2)＝3v逆(NO)

D．容器内c(NO2)∶c(N2O5)∶c(NO)＝3∶1∶1

(4)在2 L恒容密闭容器中充入一定量的N2O5(g)，发生反应：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)　ΔH，测得c(N2O5)与温度关系如图所示。

①则ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)，T2 K时，该反应的平衡常数K＝________。

②在T3 K温度下，图中d点的反应速率为v正______v逆(填“>”“<”或“＝”)。

③若平衡时温度不变，再向容器中充入少量的N2O5气体，达到新平衡时N2O5的转化率会________(填“增大”“减小”或“不变”)。

答案　(1)N2O＋H2OHN2O＋OH－

(2)2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1074.2 kJ/mol

(3)AC

(4)①<　1　②<　③减小

解析　(1)由于Na2N2O2溶液中滴加酚酞，溶液变红，即溶液呈碱性，所以是N2O发生了水解：N2O＋H2OHN2O＋OH－。

(2)由方程式叠加可得N2H4与N2O4反应生成N2和H2O(g)的化学方程式，2×②－①：2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)，再由盖斯定律可求算出该反应的反应热ΔH＝2×(－533.0 kJ/mol)－(＋8.2 kJ/mol)＝－1074.2 kJ/mol。

(3)A项，该反应是气体分子数之和不等的反应，所以压强可作为反应达平衡的判断依据，正确；B项，容器中气体的质量和容器的体积均不变，即容器内气体密度始终不变，错误；C项，方向相反、速率比等于化学计量数之比，正确；D项，若一直保持该比例则可说明反应达平衡状态，错误。

(4)①由图像可知随着温度的升高，N2O5浓度先变小后逐渐变大，所以从开始至T2 K时反应才达平衡，达平衡后，随着温度的升高，N2O5浓度逐渐增大，即平衡逆向移动，所以正反应是放热反应，即ΔH<0；由于N2O5浓度由1 mol/L减少到0.5 mol/L，所以达平衡时：c(N2O5)＝0.5 mol/L、c(NO2)＝1 mol/L、c(O2)＝0.25 mol/L，则化学平衡常数K＝＝1。②T3 K温度下d点未达平衡状态，即N2O5浓度继续增大，所以平衡逆向移动，即v正<v逆。③温度不变再充入N2O5相当于压缩体积，平衡逆向移动，则N2O5平衡转化率减小。

15．据报道，常温、常压、光照条件下，N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，生成的主要产物为NH3，相应的热化学方程式为2N2(g) ＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g)　ΔH＝＋1530.0 kJ·mol－1。

目前工业合成氨的原理是N2 (g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－93.0 kJ·mol－1。回答下列问题：

(1)写出表示氢气燃烧的热化学方程式：

______________________________________________________________。

(2)在恒温恒容密闭容器中进行的工业合成氨反应，下列能表示达到平衡状态的是________(填序号)。

A．混合气体的压强不再发生变化

B．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化

C．三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比

D．单位时间内断开3a个H—H键的同时形成6a个N—H 键

E．反应容器中N2、NH3的物质的量的比值不再发生变化

(3)在一定温度下，向容积不变(始终为10 L)的密闭容器中加入2 mol N2、8 mol H2及固体催化剂。10 min后反应达到平衡状态，容器内气体压强变为起始的80%，10 min 内用氮气的浓度表示的化学反应速率为________，平衡时氮气的转化率为________。则该温度下反应的平衡常数K＝________(计算结果可用分数表示)。

(4)原料气H2可通过反应CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)获取，已知该反应中，当初始混合气中的恒定时，温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示：

①图中，两条曲线表示压强的关系是：p1________p2(填“＞”“＝”或“＜”)。

②该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。

答案　(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　  ΔH＝－286.0 kJ·mol－1　

(2)ABE　

(3)0.01 mol·L－1·min－1　50%　3.2(或16/5)　

(4)①＜　②吸热

解析　(1)设氮气与水的反应为①，工业合成氨的反应为②，由盖斯定律知即可得氢气燃烧的热化学方程式。

(2)工业合成氨反应为反应前后气体体积变化的反应，如果不是平衡状态体系压强会改变，A项正确；＝，如果不是平衡状态，气体的物质的量会变化，B项正确；三种物质的浓度之比是否等于化学计量数之比与化学平衡无关，C项错误；断开H—H键与形成N—H键均代表正反应速率，D项错误；氮气和氨气的物质的量的比值不变时，达到化学平衡，E项正确。

(3)　　　　　　　　　N2　＋　3H2　　2NH3

起始浓度/(mol·L－1)　  0.2　　　0.8　　　　　0

转化量/(mol·L－1)　　   x　　　 3x　　　　　2x

平衡浓度/(mol·L－1)　0.2－x　  0.8－3x　　 　2x

由题意得，＝＝80%

解得x＝0.1，

v(N2)＝＝＝0.01 mol·L－1·min－1；

α(N2)＝×100%＝50%；

K＝＝＝3.2。

(4)①由图像知当温度相同时p1→p2甲烷的平衡含量增大，平衡逆向移动，改变的条件应为增大压强，所以p1＜p2；②压强相同时，温度升高，甲烷的平衡浓度减小，平衡正向移动，所以正反应为吸热反应。

16．工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：

CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH

(1)判断反应达到平衡状态的依据是________。

A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等

B．混合气体的密度不变

C．混合气体的平均相对分子质量不变

D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化

(2)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。

①由表中数据判断ΔH________0(填“＞”“＝”或“＜”)；

②某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)＝0.2 mol/L，则CO的转化率为________，此时的温度为________。

(3)要提高CO的转化率，可以采取的措施是________。

a．升温  b．加入催化剂

c．增加CO的浓度  d．加入H2加压

e．加入惰性气体加压  f．分离出甲醇

(4)300 ℃、一定的压强下，5 mol CO与足量的H2在催化剂的作用下恰好完全反应，变化的热量为454 kJ。在该温度时，在容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

下列说法正确的是________。

A．2c1＞c3             B．a＋b＜90.8

C．2p2＜p3             D．α1＋α3＜1

答案　(1)CD　(2)①＜　②80%　250 ℃　(3)df　(4)D

解析　(1)考查平衡状态的依据，A选项的速率都是指正反应速率；B选项密闭容器中的密度在反应过程中无论反应是否达到平衡都不会变化；C选项质量不变，只有平衡时总物质的量才不会变化，所以只有平衡时平均相对分子质量才不变，正确；D选项浓度不变一定是平衡的标志。

(2)随着温度的升高，K变小，即升高温度平衡逆向移动，即逆反应吸热，正反应放热。CO的转化率可根据CO的起始浓度和平衡浓度求出消耗的浓度进行计算，同时求出其他各物质的平衡浓度，求出此时的平衡常数，对照表格得出此时的温度。

(3)升高温度平衡逆向移动，转化率减小；加入催化剂，只改变速率，对平衡没有影响；增加CO的浓度，CO的转化率减小；加入惰性气体加压对反应物和生成物浓度都没有影响，不会影响平衡移动，也不会影响转化率；分离出甲醇促进平衡正向移动，可以提高CO的转化率。

(4)A项，丙投料相当于是甲的2倍，增大压强，平衡向正向移动，所以c3应大于2c1；B项根据题意可求出1 mol CO完全生成甲醇放出的热量为90.8 kJ，甲、乙实际上为等效平衡，不同的是反应的起始方向不同，在此过程中乙吸收的热量相当于甲完全转化需再放出的热量，故a＋b＝90.8；C项，通过模拟中间状态分析，丙的转化率小于乙，故2p2>p3；D项，α1＋α2＝1，而α2>α3，所以α1＋α3<1。综上分析可知，D正确。