2020届二轮复习 化学反应速率和化学平衡 作业（全国通用） (2) 练习
展开化学反应速率和化学平衡
1．(2019·河南滑县高三调研)测定CO的反应为I2O5(s)＋5CO(g) I2(s)＋5CO2(g)，在密封容器中进行上述反应。下列有关说法正确的是( )
A．I2、CO2的生成速率之比为1∶5
B．在恒温恒容条件下充入惰性气体，正、逆反应速率都保持不变
C．达到平衡后缩小体积，CO的平衡转化率、CO2的浓度都不变
D．达到平衡后，升高温度，正、逆反应活化能都会减小
答案 B
解析 I2呈固态，浓度为定值，A错误；恒容恒温下，充入惰性气体，CO、CO2的浓度不变，反应速率不变，B正确；题述反应是气体分子数相等的反应，缩小体积，CO2的浓度增大，C错误；温度不能改变活化能，D错误。
2．(2019·内蒙古赤峰二中第三次月考)用如图所示装置进行锌与稀硫酸反应速率的测定。下列说法错误的是( )
A．将甲装置分液漏斗旋塞打开，分液漏斗里的液体顺利流下，并不能说明整套装置气密性不好
B．需要测量单位时间内产生气体的体积或产生一定体积的气体需要的时间
C．甲装置因为逐滴加入硫酸，硫酸的体积和浓度的变化会造成误差，用乙装置可以减小该误差(乙装置中燃烧匙可上下移动)
D．只需要将甲装置中锌粒改为铜片，稀硫酸改为浓硫酸，就可以用此装置测定铜与浓硫酸的反应速率
答案 D
解析 将甲装置分液漏斗旋塞打开，分液漏斗里的液体顺利流下，并不能说明整套装置气密性不好，因为整体装置是容积可变容器，不是刚性容器，A正确；根据速率公式可知，测速率，需要测量单位时间内产生气体的体积或产生一定体积的气体需要的时间，B正确；甲装置是容积可变容器，硫酸溶液进入体系，会使系统压强增大，活塞右移，造成误差，用乙装置可以减小该误差(乙装置中燃烧匙可上下移动)，C正确；铜片和浓硫酸反应需要加热，不能用此装置测定铜与浓硫酸的反应速率，D错误。
3. (2019·A10联考段考)一定温度下，向体积为2 L的恒容密闭容器中加入2 mol A气体和3 mol B气体发生反应A(g)＋B(g) C(g) ΔH＞0，达平衡后容器内压强是开始时的0.84倍。若加入某种催化剂后反应的能量变化如上图所示，下列说法正确的是( )
A．由图可知加催化剂之后原反应分成了两步，第一步反应较慢
B．若40 s后达到平衡，则用A表示该反应的速率为0.01 mol/(L·min)
C．当容器中不再改变时，不能说明反应达到了平衡状态
D．达平衡时，C的体积分数约为25%
答案 A
解析 图示中存在两座“山峰”说明反应被分成了两步反应，第一步的峰值较高，说明活化能较大，反应较慢，A正确；对该反应列“起、转、平”三段式数据得：
A(g) ＋ B(g) C(g)
起始物质的量/mol: 2 3 0
转化物质的量/mol: x x x
平衡物质的量/mol: 2－x 3－x x
根据阿伏加德罗定律，恒温恒容时，压强之比等于气体的物质的量之比，列等式得1∶0.84＝(2＋3)∶(2－x＋3－x＋x)，故x＝0.8 mol，故0到40 s用A表示反应速率为0.6 mol/(L·min)，B错误；最初是1.5，平衡时约为1.8，平衡前在变化，平衡后不变，可以作为平衡标志，C错误；平衡后，C的体积分数＝物质的量分数＝0.8÷(1.2＋2.2＋0.8)≈19%，D错误。
4．将4 mol CO(g)和a mol H2(g)混合于容积为4 L的恒容密闭容器中，发生反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，10 min后反应达到平衡状态，测得H2为0.5 mol·L－1。经测定v(H2)＝0.1 mol·L－1·min－1。下列说法正确的是( )
A．平衡常数K＝2
B．H2起始投入量为a＝6
C．CO的平衡转化率为66.7%
D．平衡时c(CH3OH)＝0.4 mol·L－1
答案 B
解析 CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
起始物质的量/mol 4 a 0
转化物质的量/mol x 2x x
平衡物质的量/mol 4－x a－2x x
2x mol＝0.1 mol·L－1·min－1×10 min×4 L＝4 mol，x＝2，a－2x＝0.5×4，a＝6。平衡时，c(CO)＝0.5 mol·L－1，c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(CH3OH)＝0.5 mol·L－1。A项，平衡常数K＝＝＝4，错误；B项，经上述计算，正确；C项，CO的平衡转化率为×100%＝50%，错误；D项，平衡时
c(CH3OH)＝0.5 mol·L－1，错误。
5．某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应：X(g)＋mY(g) 3Z(g)，平衡时X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g)，再次达到平衡后X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是( )
A．m＝2
B．两次平衡的平衡常数相同
C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1
D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4 mol·L－1
答案 D
解析 在原平衡体系中加入1 mol Z，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变，说明该平衡与原平衡是等效平衡，则化学方程式两边气态物质的化学计量数相等，即m＝2，A正确；温度不变，平衡常数不变，B正确；起始时X、Y的物质的量之比等于化学计量数之比，则二者的平衡转化率相等，C正确；起始时加入1 mol X 和2 mol Y，相当于3 mol Z，平衡时Z的物质的量为3 mol×10%＝0.3 mol，在平衡体系中再加入1 mol Z，相当于起始时共加入4 mol Z，则新平衡时Z的物质的量为4 mol×10%＝0.4 mol，其浓度为0.4 mol/2 L＝0.2 mol·L－1，D错误。
6．(2019·绵阳高三第一次诊断)羰基硫(COS)广泛存在于以煤为原料的各种化工原料气中，能引起催化剂中毒、化学产品质量下降和大气污染，研究其脱除方式意义重大。回答下列问题：
(1)COS的分子结构与CO2相似，COS的电子式为________。
(2)Dalleska等人研究发现：在强酸溶液中可用H2O2氧化COS，得到一种酸溶液并放出气体，该脱除反应的化学方程式为______________________。
(3)已知：①CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g) ΔH1＝－41.2 kJ·mol－1
②COS(g)＋H2O(g)H2S(g)＋CO2(g) ΔH2＝－35.5 kJ·mol－1
则氢气脱除COS生成CO和H2S的热化学方程式为________________________________________。
(4)利用反应②可在高温下脱除COS，在T ℃下，向密闭容器中充入5 mol H2O(g)和5 mol COS(g)，测得混合气体中H2S体积分数(φ)与时间(t)的关系如图所示。
①下列能说明该可逆反应达到平衡状态的是________(填标号)。
A．v消耗(H2O)＝v生成(CO2)
B.不变
C．压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
②该条件下COS的平衡转化率为________，T ℃时该反应的平衡常数K＝________。
(5)将含COS和H2O的某工业气体按一定流速通过以Al2O3为载体的催化剂，在不同温度下测得COS水解转化率如图所示。
①当温度升高到一定值后，发现COS水解转化率降低，可能的原因是______________________。
②在催化剂不变时，为提高COS的转化率可采取的措施有________________、__________________。
答案 (1)··C··
(2)COS＋4H2O2===CO2＋H2SO4＋3H2O
(3)H2(g)＋COS(g) CO(g)＋H2S(g) ΔH1＝＋5.7 kJ·mol－1
(4)①B ②80% 16
(5)①继续升温，平衡向逆反应方向移动
②控制温度在200 ℃ 增大水蒸气浓度[或增大比例]
解析 (1)类推CO2的分子结构，COS的结构式为O===C===S，则COS的电子式为··C··。
(2)在强酸溶液中用H2O2氧化COS，得到一种酸溶液并放出气体，分析C、O、S三种元素，酸应为硫酸，气体应为CO2，该脱除反应的化学方程式为COS＋4H2O2===H2SO4＋CO2＋3H2O。
(3)根据盖斯定律，将②－①得：H2(g)＋COS(g) CO(g)＋H2S(g) ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－35.5 kJ·mol－1－(－41.2 kJ·mol－1)＝＋5.7 kJ·mol－1。
(4)①反应②为COS(g)＋H2O(g) H2S(g)＋CO2(g) ΔH2＝－35.5 kJ·mol－1，根据热化学方程式可以看出是气体的物质的量没有发生变化的放热反应。v消耗(H2O)代表v正，v生成(CO2)也代表v正，不能说明v正＝v逆，不能说明该可逆反应达到平衡状态，A错误；根据S元素守恒，不变，说明n(COS)和n(H2S)不再改变，能说明该可逆反应达到平衡状态，B正确；该可逆反应气体的总物质的量为恒量，相同状况下，压强也为恒量，压强保持不变，不能说明该可逆反应达到平衡状态，C错误；混合气体的总质量为恒量，体积为恒量，则混合气体的密度也为恒量，混合气体的密度保持不变，不能说明该可逆反应达到平衡状态，D错误。
②根据“三段式”，设该条件下COS的平衡转化率为x，
COS(g)＋H2O(g) H2S(g)＋CO2(g)
起始量(mol) 5 5 0 0
转化量(mol) 5x 5x 5x 5x
平衡量(mol) 5－5x 5－5x 5x 5x
则H2S的体积分数(φ)＝×100%＝×100%＝40%，解得x＝80%，平衡时n(COS)＝1 mol，n(H2O)＝1 mol，n(H2S)＝4 mol，n(CO2)＝4 mol，则T ℃时该反应的平衡常数K＝＝＝16。
(5)①根据图示，温度为200 ℃时，测得COS水解转化率最高，此时达到平衡状态，当温度再升高，而COS的水解转化率降低，说明反应为放热反应，升高温度，平衡会逆向移动。
②在催化剂不变时，为提高COS的转化率可采取的措施有控制温度在200 ℃，增大水蒸气浓度。
7．(2019·重庆第一中学高三期中)近几年我国大面积发生雾霾天气，其主要原因是SO2、NOx、挥发性有机物等发生二次转化，研究碳、氮、硫及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。
(1)在一定条件下，CH4可与NOx反应除去NOx，已知有下列热化学方程式：
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
②N2(g)＋2O2(g) 2NO2(g) ΔH＝＋67.0 kJ·mol－1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－41.0 kJ·mol－1
则CH4(g)＋2NO2(g) CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝________kJ·mol－1；该反应在________(“高温”“低温”或“任何温度”)下可自发进行。
(2)SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH<0，在一定温度下的定容容器中，能说明上述平衡达到平衡状态的是________。
A．混合气体的密度不再发生变化
B．混合气体的平均摩尔质量不再发生变化
C．v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)＝2∶1∶2
D．混合气体的总物质的量不再发生变化
(3)若在T1 ℃、0.1 MPa条件下，往一密闭容器中通入SO2和O2[其中n(SO2)∶n(O2)＝2∶1]，测得容器内总压强与反应时间如下图所示。
①图中A点时，SO2的转化率为________。
②在其他条件不变的情况下，测得T2 ℃时压强的变化曲线如图所示，则C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vC(正)__vA(逆)。(填“>”“<”或“＝”)。
③图中B点的平衡常数Kp＝________。(Kp＝压强平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)
答案 (1)－875.3 任何温度 (2)BD
(3)①45% ②> ③24300(MPa)－1
解析 (1)根据盖斯定律，①－②－③×2得到热化学方程式：CH4(g)＋2NO2(g) CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝－875.3 kJ·mol－1。因为该反应ΔS＞0，ΔH＜0，故在任何温度下均可自发进行。
(2)恒温恒容条件下，混合气体的总质量是恒量，体积为恒量，则混合气体的密度为恒量，混合气体的密度不再发生变化不能作为达到平衡状态的标志，A错误；混合气体的总质量是恒量，气体的总物质的量是变量，则混合气体的平均摩尔质量为变量，混合气体的平均摩尔质量不再发生变化可以作为达到平衡状态的标志，B正确；速率没有标明v正和v逆，不能作为达到平衡状态的标志，C错误；反应前后气体分子数改变的反应，混合气体的总物质的量不再发生变化可以作为达到平衡状态的标志，D正确。
(3)①根据“三段式”计算，设氧气消耗的物质的量为x，
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
起始量(mol) 2a a 0
变化量(mol) 2x x 2x
平衡量(mol) 2a－2x a－x 2x
根据恒温恒容条件下，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，则＝，
x＝0.45a，
SO2的转化率＝×100%＝45%。
②由图像分析可知，先拐先平温度高，则T2>T1，C点和B点均为平衡状态，且C点的v正大于B点的v正，B点的v正和B点的v逆相等，B点的v逆大于A点的v逆，则C点的正反应速率vC(正)大于A点的逆反应速率vA(逆)。
③图中B点，依据“三段式”计算，设氧气消耗的物质的量为y，
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
起始量(mol) 2a a 0
变化量(mol) 2y y 2y
平衡量(mol) 2a－2y a－y 2y
依据恒温恒容时，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，则＝，y＝0.9a，
平衡常数
Kp＝
＝24300(MPa)－1。
