2019届二轮复习 化学反应速率与化学平衡 作业（江苏专用） 练习

化学反应速率与化学平衡
一、选择题(每个小题有1～2个选项符合题意，每题5分，共40分)
1．(2018·三明模拟)将0.6 mol A和0.5 mol B充入0.4 L密闭容器中发生2A(g)＋B(g) mD(g)＋E(g)，经过5 min后达到化学平衡，此时测得D为0.2 mol。又知5 min内用E表示的平均反应速率为0.1 mol·L－1·min－1，下列结论正确的是(　　)
A．A、B均转化了20%
B．m值为1
C．5 min内用A表示的平均反应速率为0.1 mol·L－1·min－1
D．平衡时混合物总物质的量为1 mol
解析：选B　5 min内E的物质的量变化值Δn＝0.1 mol·L－1·min－1×5 min×0.4 L＝0.2 mol。
　　　 2A(g)＋B(g) mD(g)＋E(g)
n(始)/mol 0.6 0.5 0 0
Δn/mol 0.4 0.2 0.2 0.2
n(平)/mol 0.2 0.3 0.2 0.2
故α(A)＝×100%≈66.7%，α(B)＝×100%＝40%；＝，m＝1；v(A)＝2v(E)＝0.2 mol·L－1·min－1; n(总)＝(0.2＋0.3＋0.2＋0.2)mol＝0.9 mol。
2．如图所示为800 ℃时X、Y、Z三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是(　　)

A．发生的反应可表示为2X(g) 2Y(g)＋Z(g)
B．前2 min X的分解速率为0.1 mol·L－1·min－1
C．开始时，正逆反应同时开始
D．2 min时，X、Y、Z的浓度之比为2∶3∶1
解析：选C　根据图像，反应过程中X的浓度减小，Y、Z浓度增大，因此X为反应物，Y、Z为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2X(g) 2Y(g)＋Z(g)，A正确；前2 min，v(X)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，B正确；开始时加入的物质为X和Y，没有Z，C错误；根据图像，2 min时，X、Y、Z的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1，D正确。
3．下列有关说法不正确的是(　　)
A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
B．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) 在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0
C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s) 在室温下能自发进行，则该反应的ΔH<0
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) 室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH>0
解析：选B　A项，当ΔH－TΔS＜0时，反应能自发进行，吸热反应的ΔH＞0，能自发，说明ΔS＞0，正确；B项，反应为气体体积减小的反应，ΔS＜0，若反应能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，故反应的ΔH＜0，错误；C项，根据该反应中各物质的聚集状态可知，该反应的ΔS<0，在室温下该反应能自发进行，则该反应为放热反应，正确； D项，不能自发进行说明该反应ΔH－TΔS>0，该反应ΔS>0，则ΔH>0，正确。
4．PCl3和PCl5都是重要的化工原料。将PCl3(g)和Cl2(g)充入体积不变的2 L密闭容器中，在一定条件下发生反应：PCl3(g)＋Cl2(g) PCl5(g)，并于10 min时达到平衡。有关数据如表所示：

PCl3(g)
Cl2(g)
PCl5(g)
初始浓度(mol·L－1)
2.0
1.0
0
平衡浓度(mol·L－1)
c1
c2
0.4
下列判断不正确的是(　　)
A．10 min内，v(Cl2)＝0.04 mol·L－1·min－1
B．当容器中Cl2为1.2 mol时，反应达到平衡
C．升高温度(T1＜T2)，反应的平衡常数减小，平衡时PCl3的＜1
D．平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，在相同条件下再达平衡时，c(PCl5)＜0.2 mol·L－1
解析：选C　　　　　PCl3(g)＋Cl2(g) PCl5(g)
起始(mol·L－1) 2.0 1.0 0
转化(mol·L－1) 0.4 0.4 0.4
平衡(mol·L－1) 1.6 0.6 0.4
10 min内，v(Cl2)＝0.04 mol·L－1·min－1，A正确；平衡时，n(Cl2)＝1.2 mol，B正确；升高温度，平衡常数减小，说明平衡逆向移动，则PCl3的＞1，C错误；移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2后，若平衡不移动，c(PCl5)＝0.2 mol·L－1，但压强减小，平衡向逆反应方向进行，故达到平衡时，c(PCl5)＜0.2 mol·L－1，D正确。
5．一定条件下，反应：6H2(g)＋2CO2(g) C2H5OH(g)＋3H2O(g)的数据如下图所示[反应物起始物质的量之比：n(H2)∶n(CO2)＝2]。

下列说法正确的是(　　)
A．该反应的ΔH>0
B．达到平衡时，v正(H2)＝v逆(CO2)
C．b点对应的平衡常数K值大于a点
D．a点对应的H2的平衡转化率为90%
解析：选D　A项，升温，CO2的转化率逐渐减小，平衡左移，正反应为放热反应，ΔH<0，错误；B项，应为v正(H2)＝3v逆(CO2)，错误；C项，升温，平衡左移，b点温度高，其平衡常数小，错误；D项，设生成C2H5OH的物质的量为x mol
　　　 6H2(g)＋2CO2(g) C2H5OH(g)＋3H2O(g)
起始(mol) 2 1 0 0
转化(mol) 6x 2x x 3x
×100%＝60%，x＝0.3，所以H2的平衡转化率为×100%＝90%，正确。
6．在密闭容器中充入一定量NO2，发生反应2NO2(g) N2O4(g)　ΔH＝－57 kJ·mol－1。在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．a、c两点的反应速率：a>c
B．a、b两点NO2的转化率：a C．a、c两点气体的颜色：a深，c浅
D．由a点到b点，可以用加热的方法
解析：选B　由图像可知，a、c两点都在等温线上，c的压强大，则a、c两点的反应速率：a 7．在①、②、③容积不等的恒容密闭容器中，均充入0.1 mol CO和0.2 mol H2，在催化剂的作用下发生反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。测得三个容器中平衡混合物中CH3OH的体积分数随温度的变化如图所示：

下列说法正确的是(　　)
A．该反应的正反应为吸热反应
B．三个容器容积：①>②>③
C．在P点，CO转化率为75%
D．在P点，向容器②中再充入CO、H2及CH3OH各0.025 mol，此时v(CO)正 解析：选C　A项，任选一种情况，升高温度，甲醇的体积分数减小，平衡逆向移动，说明逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，错误；B项，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，甲醇的体积分数越大，说明压强由大到小的顺序为①>②>③，故容积大小为①<②<③，错误；C项，P点甲醇的体积分数为50%，设CO转化的物质的量为x，则氢气转化了2x，甲醇生成了x,50%＝得到x＝0.075，所以CO的转化率为×100%＝75%，正确；D项，设②容器体积为V，P点平衡的时候，CH3OH的物质的量为0.075 mol，浓度为 mol·L－1，CO的物质的量为0.025 mol，浓度为 mol·L－1，H2的物质的量为 0.05 mol，浓度为 mol·L－1，K＝＝1 200 V2，再充入CO、H2及CH3OH各0.025 mol，同样的方法计算得到离子积Qc≈356 V2，Qcv(CO)逆，错误。
8．(2018·南阳模拟)将1 mol N2和3 mol H2充入体积可变的恒温密闭容器中， 在380 ℃下发生反应：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，平衡时，体系中氨的体积分数φ(NH3)随压强变化的情况如下表：
压强/MPa
10
20
30
40
φ(NH3)
0.30
0.45
0.54
0.60
下列说法正确的是(　　)
A．10 MPa时，H2的转化率为75%
B．20 MPa时，NH3的物质的量浓度是10 MPa时的倍
C．40 MPa时，若容器的体积为V L，则平衡常数K＝
D．30 MPa时，若向容器中充入惰性气体，则平衡向正反应方向移动
解析：选BC　　　N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
开始(mol) 1 3 0
反应(mol) x 3x 2x
平衡(mol) 1－x 3－3x 2x
A项，10 MPa时，2x＝0.3×(4－2x)mol，解得x＝mol，H2的转化率为×100%，错误；B项，20 MPa时，2x＝0.45×(4－2x)mol，解得x＝mol，NH3的物质的量浓度是10 MPa时的倍，正确；C项，40 MPa时，2x＝0.6×(4－2x)mol，解得x＝0.75 mol，若容器的体积为V L，则平衡常数K＝＝，正确；D项，30 MPa时，若向容器中充入惰性气体，容器的体积增大，相当于对平衡体系减小压强，平衡向逆反应方向移动，错误。
二、非选择题(4个小题，共60分)
9．(15分)雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃烧尾气是造成空气污染的原因之一。汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如图所示。

据此判断：
(1)该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)，ΔS________0(填“>”或“<”)。
(2)在T1温度下，0～2 s内的平均反应速率v(N2)＝________________。
(3)当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若增大催化剂的表面积，则CO转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填字母)。

解析：(1)由图可知，温度T1时先到达平衡，故T1>T2，温度越高，平衡时CO2的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH<0,2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)，反应前后气体体积减小，反应熵变ΔS<0。
(2)由图可知，T1温度时2 s到达平衡，平衡时CO2的浓度变化量为0.2 mol·L－1，故v(CO2)＝＝0.1 mol·L－1·s－1，速率之比等于化学计量数之比，故v(N2)＝v(CO2)＝×0.1 mol·L－1·s－1＝0.05 mol·L－1·s－1。
(3)接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，但催化剂不影响平衡移动，CO的转化率不变。
(4)到达平衡后正、逆反应速率相等，不再变化，t1时刻v正最大，之后随反应进行速率发生变化 ，未到达平衡，故a错误；该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图像与实际符合，故b正确；t1时刻后CO2、NO的物质的量发生变化 ，t1时刻未到达平衡状态，故c错误；NO的质量分数为定值，t1时刻处于平衡状态，故d正确。
答案：(1)<　<　(2)0.05 mol·L－1·s－1　(3)不变　(4)bd
10．(16分)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1
ΔH1<0 (Ⅰ)
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　K2　ΔH2<0 (Ⅱ)
(1)4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝________________________________________________________________________(用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L 恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，则平衡后 n(Cl2)＝_______mol，NO的转化率α1＝________。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2____α1(填“>”“<”或“＝”)，平衡常数K2______(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小，可采取的措施是________________________________________________________________________。
解析：(1)将题干中已知的两个化学方程式做如下处理：(Ⅰ)×2－(Ⅱ)可得4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，则其平衡常数K＝。
(2)根据“三段式”：
　　　　　　　2NO(g)　＋　Cl2(g) 2ClNO(g)
起始(mol·L－1) 0.1 0.05 0
转化(mol·L－1) 0.1α1 0.05α1 0.1α1
平衡(mol·L－1) 0.1－0.1α1 0.05－0.05α1 0.1α1
v(ClNO)＝＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，得α1＝75%，平衡时n(Cl2)＝(0.05－0.05α1) mol·L－1×2 L＝0.025 mol。该反应为气体分子数减小的反应，恒压条件下相对于恒容条件下，压强增大，平衡右移，NO的转化率增大，即α2>α1；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K2不变；该反应为放热反应，升高温度可使平衡常数K2减小。
答案：(1)　
(2)2.5×10－2　75%　＞　不变　升高温度
11．(11分)NO能引起光化学烟雾，破坏臭氧层。处理NO有多种方法。利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－748 kJ·mol－1，为了测定某催化剂作用下的反应速率，在一定温度下，向某恒容密闭容器中充入等物质的量的NO和CO发生上述反应。用气体传感器测得不同时间NO浓度如表：
时间(s)
0
1
2
3
4
……
c(NO)/
(mol·L－1)
1.00×
10－3
4.00×
10－4
1.70×
10－4
1.00×
10－4
1.00×
10－4
……
根据题意回答下列问题：
(1)前2 s内的平均反应速率v(N2)＝________________(保留3位有效数字，下同)；计算此温度下该反应的K＝________。
(2)达到平衡时，下列措施能提高NO转化率的是_______(填字母)。
a．选用更有效的催化剂
b．降低反应体系的温度
c．充入氩气使容器内压强增大
d．充入CO使容器内压强增大
解析：(1)根据表格中数据算出前2 s内的平均反应速率v(NO)＝＝4.15×10－4mol·L－1·s－1，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(N2)＝v(NO)≈2.08×10－4 mol·L－1·s－1；由表格数据看出第3 s后c(NO)不变则达平衡，此时c(CO)＝1.00×10－4 mol·L－1，c(CO2)＝1.00×10－3mol·L－1－1.00×10－4mol·L－1＝9.00×10－4mol·L－1，c(N2)＝c(CO2)＝4.50×10－4mol·L－1，K＝≈3.65×106。
(2)达到平衡时，要提高NO转化率，即改变条件使平衡正向移动，选用更有效的催化剂，平衡不移动，a错误；降低反应体系的温度，该反应为放热反应，正向移动，b正确；充入氩气使容器内压强增大，但平衡不移动，c错误；充入CO使容器内压强增大，相当于增大CO浓度，平衡正向移动，NO转化率提高，d正确。
答案：(1)2.08×10－4 mol·L－1·s－1　3.65×106　(2)bd
12．(18分)甲醇是重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
(1)已知反应CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH＝－99 kJ·mol－1中的相关化学键键能如下：
化学键
H—H
C—O
CO
H—O
C—H
E/(kJ·mol－1)
436
343
x
465
413
则x＝________。

(2)在一容积可变的密闭容器中，1 mol CO与2 mol H2发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1<0，CO在不同温度下的平衡转化率(α)与压强的关系如图所示。
①a、b两点的反应速率：v(a)_____v(b)(填“>”“<”或“＝”)。
②T1________T2(填“>”“<”或“＝”)，原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
③在c点条件下，下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是________(填代号)。
A．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍
B．CH3OH的体积分数不再改变
C．混合气体的密度不再改变
D．CO和CH3OH的物质的量之和保持不变
④计算图中a点的平衡常数Kp＝______________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
解析：(1)ΔH＝x kJ·mol－1＋2EH—H－(3EC—H＋EC—O＋EO—H)＝x kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1－(3×413＋343＋465)kJ·mol－1＝－99 kJ·mol－1，解得x＝1 076。(2)①观察图像知，当温度为T2时，a点的压强小于b点，则反应速率：v(a) ④据图像a点的α(CO)＝0.5
　　　　　 CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
n(起始)/mol 1 2 0
n(转化)/mol 0.5 1 0.5
n(平衡)/mol 0.5 1 0.5
平衡时混合气体的总物质的量为2 mol，总压强为0.5×104 kPa，则a点的平衡常数Kp＝＝＝1.6×10－7(kPa)－2。
答案：(1)1 076　(2)①<　②<　CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，故T1 ③BC　④1.6×10－7(kPa)－2