2020高考化学一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡第2节真题检测(含解析)

化学反应速率和化学平衡

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【全国卷真题体验】

1．(1)[2018·全国卷Ⅱ，27(2)]CH4­CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。CH4­CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝247 kJ·mol－1

①有利于提高CH4平衡转化率的条件是____(填序号)。

A．高温低压　  B．低温高压

C．高温高压　  D．低温低压

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为____________________________。

(2)[2018·全国卷Ⅲ，27(2)]对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)　ΔH1＝48 kJ·mol－1，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂。在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是______________________________________________；

要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有____________、__________。

【答案】(1)①A　②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)

(2)及时移去产物　改进催化剂　提高反应物压强(浓度)

2．(2017·全国卷Ⅲ，28节选)298 K时，将20 mL 3x mol·L－1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。

(1)下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。

a．溶液的pH不再变化

b．v(I－)＝2v(AsO)

c．c(AsO)/c(AsO)不再变化

d．c(I－)＝y mol·L－1

(2)tm时，v正______v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。

(3)tm时v逆______tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_________________________________________。

【答案】(1)a、c　(2)大于　(3)小于　tm时生成物浓度较低

【解析】(1)溶液的pH不再变化，说明c(OH－)不变，可判断反应达到平衡；v(I－)＝2v(AsO)在任何反应阶段都成立，与平衡无关；c(AsO)/c(AsO)不再变化，说明反应物和生成物的浓度保持不变，说明反应达到平衡；由反应方程式知，当c(I－)＝y mol·L－1时，c(AsO)一定不等于y mol·L－1，说明反应未达平衡，故选a、c。(2)tm时，反应还未达到平衡，继续向正反应方向进行，即tm时，v正＞v逆。(3)由于tn时的c(AsO)＞tm时的c(AsO)，故tm时的v逆＜tn时的v逆。

3．(2017·全国卷Ⅱ，27)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：

(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1­丁烯(C4H8)的热化学方程式：

①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋123 kJ·mol－1

已知：②C4H10(g)＋O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－119 kJ·mol－1

③H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH3＝－242 kJ·mol－1

图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x______0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是______(填标号)。

A．升高温度　　　　　 B．降低温度

C．增大压强　　　　　　  D．降低压强

(a)　　　　　　(b)　　　　　　　(c)

(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是______________________。

(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是______________________ ___________________________________________________；

590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_________________________。

【答案】(1)小于　AD　(2)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大　(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行，温度升高反应速率加快　丁烯高温裂解生成短链烃类

【解析】(1)反应①是正向气体体积增大的反应，减压平衡正向移动，由图(a)可知，温度相同时，由0.1 MPa变化到x MPa时丁烷的转化率增大，化学平衡正向移动，故x<0.1；由于反应①为吸热反应，温度升高时平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大， A项正确、B项错误；反应①正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，C项错误，D项正确。(2)由题意可知H2的作用是活化催化剂，同时是反应①的产物，因此会促使平衡逆向移动，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大，丁烯产率下降。(3)温度升高则反应速率加快，相同时间内生成的丁烯会更多，同时由于反应①是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯；当温度高于590 ℃时，因丁烯高温会裂解生成短链烃类，导致丁烯的产率降低。

【各省市真题体验】

1．(2018·天津卷，6)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是(　　)

A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量

B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br

C．若反应物增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变

D．若起始温度提高至60 ℃，可缩短反应达到平衡的时间

【答案】D　

【解析】A项，加入NaOH会中和HBr，平衡逆向移动，可增大乙醇的物质的量，正确；B项，增大HBr浓度，平衡正向移动，有利于生成C2H5Br，正确；C项，只要投料比符合化学计量数之比，两种反应物平衡转化率之比不变，始终为1∶1，正确；D项，若起始温度提高至60 ℃，则反应生成的C2H5Br会被及时蒸出，反应很难建立平衡，错误。

2．(2017·天津卷，6)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。

第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；

第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。下列判断正确的是(　　)

A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大

B．第一阶段，在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度，选50 ℃

C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低

D．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)

【答案】B　

【解析】平衡常数大小只受温度影响，A项错误；温度为50 ℃会使Ni(CO)4挥发，有利于第一阶段反应正向进行，B项正确；230 ℃时逆反应的平衡常数为5×104，故第二阶段Ni(CO)4分解率较高，C项错误；达到平衡时，不同物质表示的正、逆反应速率之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比，故4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，D项错误。

3．(2016·北京卷，10)K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O(橙色)＋H2O2CrO(黄色)＋2H＋。用K2Cr2O7溶液进行下列实验：

结合实验，下列说法不正确的是(　　)

A．①中溶液橙色加深，③中溶液变黄

B．②中Cr2O被C2H5OH还原

C．对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强

D．若向④中加入70%H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色

【答案】D　

【解析】在平衡体系中加入酸，平衡逆向移动，Cr2O浓度增大，橙色加深，加入碱，平衡正向移动，溶液变黄，故A项正确；②中K2Cr2O7氧化C2H5OH，Cr2O被还原，故B项正确；②是酸性条件，④是碱性条件，说明酸性条件下Cr2O氧化性强，故C项正确；若向④溶液中加入70%的硫酸至过量，溶液为酸性，可以氧化C2H5OH，溶液变绿色，故D项错误。

4．(2016·江苏卷，15改编)一定温度下，在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是(　　)

A．该反应的正反应吸热

B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大

C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍

D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大

【答案】D　

【解析】若Ⅰ和Ⅲ中温度相同，则二者为等效平衡，但温度Ⅰ<Ⅲ，平衡时甲醇的浓度：Ⅰ＞Ⅲ，即升高温度平衡逆向移动，该反应为放热反应，A项错误；Ⅱ相当于将容器Ⅰ的体积缩小二分之一，该反应正向为气体物质的量减小的反应，增大压强平衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的小，B项错误；Ⅰ和Ⅱ对比，Ⅱ相当于将容器Ⅰ的体积缩小二分之一，加压该反应正向移动，则Ⅱ中氢气的浓度小于Ⅰ中氢气浓度的两倍，Ⅲ和Ⅰ对比，平衡逆向移动，氢气浓度增大，故达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的两倍，C项错误；温度：Ⅲ＞Ⅰ，当其他条件不变时，升高温度反应速率加快，故达到平衡时，容器Ⅲ中的反应速率比容器Ⅰ中的大，D项正确。