11_专题十一化学反应速率和化学平衡习题+检测+10年高考题分类

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专题十一　化学反应速率和化学平衡
基础篇
考点一　化学反应速率
1.(2022广东,15,4分)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X 2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则(　　)

A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
答案　D　
2.(2022重庆育才中学二诊,9)某同学在室温下进行下图所示实验。(已知:H2C2O4为二元弱酸)

试管a、b、c中溶液褪色分别耗时690 s、677 s、600 s。下列说法正确的是(　　)
A.反应的离子方程式为2MnO4−+16H++5C2O42− 2Mn2++10CO2↑+8H2O
B.试管c反应至300 s时,溶液中剩余的c(KMnO4)=0.002 5 mol/L
C.对比试管a、b,得到的结论是H2C2O4水溶液浓度增大,反应速率加快
D.对比试管c、d,可验证H+浓度对反应速率的影响
答案　C　
3.(2021辽宁,12,3分)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是(　　)

A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为62.5 min
答案　B　
4.(2022浙江1月选考,19,2分)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g) 3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是(　　)

A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率
B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率
C.在不同时刻都存在关系:2v(B)=3v(X)
D.维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示
答案　C　
5.(2023届河南安阳10月调研,9)乳酸乙酯(CH3CHOHCOOC2H5)在碱性条件下发生水解反应:CH3CHOHCOOC2H5+OH- CH3CHOHCOO-+C2H5OH。两种反应物的初始浓度均为0.10 mol·L-1,在一定温度下,测得CH3CHOHCOOC2H5的转化率α随时间t变化的曲线如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法错误的是(　　)

A.600 s时,正反应速率等于逆反应速率
B.500 s时,乳酸根离子的浓度为0.03 mol·L-1
C.0~200 s内用乳酸乙酯表示的水解速率是2.5×10-4 mol·L-1·s-1
D.加入少量NaOH固体后,若温度不变,该反应的化学平衡常数不变
答案　B　
6.(2023届江西赣抚吉11校联考,10)某化学小组欲测定酸性条件下KClO3溶液与NaHSO3溶液反应的化学反应速率,所用的试剂为10 mL 0.1 mol·L-1 KClO3溶液和10 mL 0.3 mol·L-1 NaHSO3溶液,所得c(Cl-)随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.该反应的离子方程式为ClO3−+3SO32− Cl−+3SO42−
B.该反应在0~4 min的平均反应速率v(NaHSO3)=2.5×10-3 mol·L-1·min-1
C.在反应过程中,该反应的化学反应速率变化趋势为先增大后减小
D.起初反应很慢,一段时间后反应速率明显增大,一定是反应放热温度升高的结果
答案　C　
7.(2021浙江6月选考,20,2分)一定温度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应:2N2O5 4NO2+O2。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表:
t/s
0
600
1 200
1 710
2 220
2 820
x
c(N2O5)/
(mol·L-1)
1.40
0.96
0.66
0.48
0.35
0.24
0.12
下列说法正确的是(　　)
A.600~1 200 s,生成NO2的平均速率为5.0×10-4 mol·L-1·s-1
B.反应2 220 s时,放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C.反应达到平衡时,v正(N2O5)=2v逆(NO2)
D.推测上表中的x为3 930
答案　D　
8.(2022河北秦皇岛三模,9)一定温度下,在容积为1 L的恒容密闭容器中发生反应X(g)+2Y(g) Z(g)　ΔH;各物质的物质的量随时间变化如下表。
时间/min
0
t
2t
3t
4t
n(X)/mol
2


0.4

n(Y)/mol
4



0.8
n(Z)/mol
0

1.4


下列说法正确的是(　　)
A.若升高温度,X(g)的平衡转化率减小,则该反应的ΔH>0
B.0~3t min内,v(Z)=815t mol·L-1·min-1
C.单位时间内消耗X(g)和生成Z(g)的物质的量相等,说明该反应达到平衡
D.其他条件不变,增大Y(g)的浓度,平衡正向移动,该反应的平衡常数增大
答案　B　
9.(2022浙江6月选考,20,2分)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:2NH3(g) N2(g)+3H2(g)。测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示。下列说法不正确的是(　　)

A.实验①,0~20 min,v(N2)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1
B.实验②,60 min时处于平衡状态,x≠0.40
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
答案　C　
10.(2022辽宁辽阳二模,12)在温度为500 ℃时,将2 mol M(g)通入2 L恒容密闭容器中,恒温条件下发生反应2M(g) P(g)+Q(g),反应一段时间后,测得容器中部分组分的物质的量如表所示。下列有关描述正确的是(　　)
时间/s
20
30
40
n(M)/mol
1.0

0.8
n(P)/mol

0.6

A.反应到20 s时,用P(g)表示的平均反应速率为0.025 mol·L-1·s-1
B.平衡后再向容器中加入1 mol M(g),再达平衡时M(g)的转化率降低
C.该反应在30 s时,v(M)分解=v(P)生成
D.若在600 ℃时反应,平衡常数K=0.625,则该反应的正反应为吸热反应
答案　D　
11.(2021重庆,12,3分)甲异腈(CH3NC)在恒容密闭容器中发生异构化反应:CH3NC(g) CH3CN(g)。反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线如图所示(图中T为温度)。该反应的反应速率v与c的关系为v=kc,k为速率常数(常温下为常数),a点和b点反应速率相等,即v(a)=v(b)。下列说法错误的是(　　)

A.bf段的平均反应速率为1.0×10-4 mol/(L·min)
B.a点反应物的活化分子数多于d点
C.T1>T2
D.3v(d)=2v(e)
答案　C　
12.(2022北京,14,3分)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用,原理如图1所示。反应①完成之后,以N2为载气,将恒定组成的N2、CH4混合气,以恒定流速通入反应器,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2,在催化剂上检测到有积炭。下列说法不正确的是(　　)

图1 图2
A.反应①为CaO+CO2 CaCO3;反应②为CaCO3+CH4 CaO+2CO+2H2
B.t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2的速率不变,推测有副反应CH4 C+2H2
C.t2时刻,副反应生成H2的速率大于反应②生成H2的速率
D.t3之后,生成CO的速率为0,是因为反应②不再发生
答案　C　
13.(2022辽宁,12,3分)某温度下,在1 L恒容密闭容器中2.0 mol X发生反应2X(s) Y(g)+2Z(g),有关数据如下:
时间段/min
产物Z的平均生成速率/mol·L-1·min-1
0~2
0.20
0~4
0.15
0~6
0.10
下列说法错误的是(　　)
A.1 min时,Z的浓度大于0.20 mol·L-1 B.2 min时,加入0.20 mol Z,此时v正(Z)v逆,平衡常数增大
B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动
D.恒容下,充入一定量的CH2 CH2(g),CH2 CH2(g)的平衡转化率增大
答案　C　
3.(2021北京,10,3分)NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g)N2O4(g)　ΔH0
B.加入一定量Z,达新平衡后m(Y)减小
C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后c(Z)增大
D.加入一定量氩气,平衡不移动
答案　C　
7.(2022福建南平三模,6)110 ℃时,将某X固体置于真空恒温恒容容器中,存在平衡:X(s) M(s)+Y(g)+Z(g)。反应达平衡时体系的总压为50 kPa。下列说法正确的是(　　)
A.加入X固体的量不影响平衡
B.若先通入Y(g)使初始压强为120 kPa,再加入足量X(s),平衡时Z(g)的分压为5 kPa
C.若原容器中残留有空气,平衡时体系的总压仍为50 kPa
D.增大X(s)的表面积,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
答案　B　
8.(2022广东,13,4分)恒容密闭容器中,BaSO4(s)+4H2(g) BaS(s)+4H2O(g)在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.该反应的ΔH0
B.a、c两点对应条件下,反应进行的平均速率相等
C.延长反应时间至3 h,c点对应条件下CO的转化率升高
D.b点对应条件下,向容器中继续通入1 mol He(g)、3 mol H2(g)和1 mol CO(g),达到平衡状态后,c(H2)∶c(CO)=3∶1
答案　D　
11.(2023届云南师大附中月考,13)在一恒压密闭容器中加入足量的碳,并充入0.2 mol CO2气体,发生反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g)。反应达平衡时lg[p(CO)p(CO2)][p(CO)、p(CO2)分别为体系中CO、CO2的平衡分压]随温度的变化关系如图所示。

下列说法错误的是(　　)
A.该反应为吸热反应
B.向X点对应的平衡体系中再充入CO、CO2各1 mol,平衡逆向移动
C.980 K时,CO2的平衡转化率约为33.3%
D.增大容器的体积有利于提高CO2的平衡转化率
答案　B　
12.(2022重庆三调,13)利用CO2催化加氢可制乙烯,反应为2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH0且ΔH2Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。

图2
②某研究小组模拟该反应。温度t下,向容积为10 L的抽空的密闭容器中通入0.1 mol CO2和0.4 mol H2,反应平衡后测得容器中n(CH4)=0.05 mol。则CO2的转化率为　　　　　,反应温度t约为　　　　℃。 
(3)在相同条件下,CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的副反应:
CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g)
在反应器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶4通入反应物,在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到2 min时,测得反应器中CH3OH、CH4浓度(μmol·L-1)如下表所示。
催化剂
t=350 ℃
t=400 ℃
c(CH3OH)
c(CH4)
c(CH3OH)
c(CH4)
催化剂Ⅰ
10.8
12 722
345.2
42 780
催化剂Ⅱ
9.2
10 775
34
38 932
在选择使用催化剂Ⅰ和350 ℃条件下反应,0~2 min生成CH3OH的平均反应速率为　　　μmol·L-1·min-1;若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400 ℃的反应条件,原因是　　　　　　　　　。 
答案　(1)-286
(2)①
②50%　660.2(或660.1或660.3,其他合理答案也可)
(3)5.4　相同催化剂,400 ℃的反应速率更快;相同温度,催化剂Ⅱ副产物浓度低,甲烷的比例高
15.(2022辽宁,17节选)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,其反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1　ΔS=-200 J·K-1·mol-1
回答下列问题:
(1)合成氨反应在常温下　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。 
(2)　　　　温(填“高”或“低”,下同)有利于提高反应速率,　　　　温有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用400~500 ℃。 
针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案一:双温—双控—双催化剂。使用Fe-TiO2-xHy双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495 ℃时,Fe的温度为547 ℃,而TiO2-xHy的温度为415 ℃)。

下列说法正确的是　　　　。 
a.氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率
b.在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率
c.“热Fe”高于体系温度,有利于提高氨的平衡产率
d.“冷Ti”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率
(4)方案二:M-LiH复合催化剂。


下列说法正确的是　　　　。 
a.300 ℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高
b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c.温度越高,复合催化剂活性一定越高
(5)某合成氨速率方程为v=kcα(N2)cβ(H2)cγ(NH3),根据表中数据,γ=　　　　; 
实验
c(N2)mol·L−1
c(H2)mol·L−1
c(NH3)mol·L−1
vmol·L−1·s−1
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为　　　　。 
a.有利于平衡正向移动
b.防止催化剂中毒
c.提高正反应速率
答案　(1)能　(2)高　低　(3)ab
(4)a　(5)-1　a




考点三　化学平衡常数及其相关计算　化学反应的方向
1.(2022天津和平一模,6)对于反应4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g),下列说法正确的是(　　)
A.该反应ΔS>0
B.使用催化剂能降低该反应的ΔH
C.反应中每消耗1 mol O2转移电子数约为4×6.02×1023
D.反应的平衡常数K=c2(Cl2)c4(HCl)×c(O2)
答案　C　
2.(2022浙江1月选考,20,2分)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s) An+(aq)+Bn-(aq),其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质,下列说法正确的是(　　)
A.ΔH和ΔS均大于零
B.ΔH和ΔS均小于零
C.ΔH可能大于零或小于零,ΔS大于零
D.ΔH和ΔS均可能大于零或小于零
答案　D　
3.(2022江苏,10,3分)用尿素水解生成的NH3催化还原NO,是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g) 4N2(g)+6H2O(g)
下列说法正确的是(　　)
A.上述反应ΔSvN(逆)　　　　　　D.KM>KN
答案　D　
7.(2022湖南,14,4分)(双选)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y发生反应:2X(g)+Y(g) Z(g)　ΔH。其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.ΔH>0 B.气体的总物质的量:na12 D.反应速率:va正2.5×1060
C.升高温度,既增大反应速率又增大K
D.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
答案　D　
9.(2022北京海淀一模,13)合成氨原料气中的CO可通过水煤气变换反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)除去。某合成氨原料气中N2、H2、CO、CO2的体积分数分别为20%、50%、25%、5%。一定温度下按不同投料比[n(H2O)n(CO)]通入水蒸气,平衡后混合气体中CO的体积分数如下表。

下列说法不正确的是(　　)
A.从表中数据可知,水煤气变换反应的ΔHT2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L-1
答案　(1)+89.3　(2)40%　3.56×104　BD　(3)CD
2.(2020课标Ⅲ,28,14分)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题:
(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)=　　。当反应达到平衡时,若增大压强,则n(C2H4)　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 
(2)理论计算表明,原料初始组成n(CO2)∶n(H2)=1∶3,在体系压强为0.1 MPa,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。

图中,表示C2H4、CO2变化的曲线分别是　　　　、　　　　。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH　　　0(填“大于”或“小于”)。 
(3)根据图中点A(440 K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数Kp=　　　　　(MPa)-3(列出计算式。以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。 
(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下,为了提高反应速率和乙烯选择性,应当　　　　　　　　　。 
答案　(1)1∶4　变大　(2)d　c　小于
(3)94×10.0393或0.394×0.3940.396×0.3932×10.13等
(4)选择合适催化剂等
3.(2023届重庆巴蜀中学月考三,17)煤制甲醇工艺是煤高效利用的途径之一,生产工艺如图所示:

(1)“煤气化”涉及反应:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH=+135 kJ·mol-1。气化剂为H2O(g)和O2(g),关于“煤气化”的说法正确的是　　　　(填序号)。 
A.适量的氧气浓度有利于水煤气的生成
B.适当降低水氧比有利于提高碳的转化率
C.氧气的百分含量越高,对煤气化反应越有利
D.煤气化反应会产生灰分和未反应的碳,故煤气化反应过程不适合使用催化剂
(2)甲醇合成过程中涉及的主要反应如下:
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1=-90.94 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2=-49.47 kJ·mol-1
反应Ⅲ:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH3
①反应Ⅰ在　　　　(填“高温”或“低温”)下能自发进行。 
②ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。 
③若要大幅度提高单位时间内反应Ⅱ的选择性,可采取的最佳措施是　　　　。 
④反应Ⅲ中,调控反应条件,CO和·OH(羟基自由基)在催化剂上相互作用得到CO2和H的氧化还原机理和羧基机理如图所示:

若仅从第一步来看,　　　　(填“氧化还原机理”或“羧基机理”)对合成更有利,但最终选择另一反应机理途径的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
⑤在一定温度下,向2 L刚性容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,初始压强为3.2 MPa,5 min后体系达到平衡状态,此时容器中含有0.5 mol CH3OH和0.3 mol CO,则5 min时,H2O的浓度是　　　　mol·L-1,反应Ⅰ的平衡常数Kp为　　　　。 
答案　(1)AB　(2)①低温　②-41.47　
③增大CO2浓度　④羧基机理　氧化还原机理中第二步活化能更低　⑤0.4　1.81(MPa)-2
4.(2023届山西大同一调,17)随着我国碳达峰、碳中和目标的确定,二氧化碳资源化利用备受关注。
Ⅰ.以CO2和NH3为原料合成尿素的反应如下:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)　ΔH=-87 kJ/mol。
研究发现,合成尿素的反应分两步完成,其能量变化如图甲所示:
第一步:2NH3(g)+CO2(g) H2NCOONH4(s)　ΔH1
第二步:H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g)　ΔH2
(1)图中ΔE=　　　　　kJ/mol。 
(2)反应速率较快的是　　　　反应(填“第一步”或“第二步”),理由是　　　　　。 

图甲
Ⅱ.以CO2和CH4催化重整制备合成气:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。在密闭容器中通入物质的量均为0.2 mol的CH4和CO2在一定条件下发生反应,CH4的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图乙所示。

图乙
(3)由图乙可知,压强p1　　　p2(填“>”“