专题十 化学反应速率与化学平衡五年高考化学真题分类训练（2019-2023）Word版含解析

这是一份专题十 化学反应速率与化学平衡五年高考化学真题分类训练（2019-2023）Word版含解析，共38页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1. [2023湖南，3分]向一恒容密闭容器中加入1mlCH4 和一定量的H2O ，发生反应:CH4g+H2Og⇌COg+3H2g 。CH4 的平衡转化率按不同投料比x[x=nCH4nH2O] 随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( B )
A. x1p3 ，分析图像可知，应选择的反应条件为低温、高压，A 项正确。
题组五
一、选择题
1. [2022广东，4分]恒容密闭容器中，BaSO4s+4H2g⇌BaSs+4H2Og 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( C )
A. 该反应的ΔH0 ，A 项错误；结合热化学方程式中各物质的状态，由图像曲线变化趋势可知a 上面的曲线为nH2O 随温度的变化曲线，B 项错误；化学方程式中反应前后气体分子数相等，故向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动，C 项正确；BaSO4 为固态，向平衡体系中加入BaSO4 ，H2 的平衡转化率不变，D 项错误。
2. [2021广东，4分]反应X2Z 经历两步：①X→Y ；②Y→2Z 。反应体系中X 、Y 、Z 的浓度c 随时间t 的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( D )
A. a 为cX 随t 的变化曲线B. t1 时，cX=cY=cZ
C. t2 时，Y 的消耗速率大于生成速率D. t3 后，cZ=2c0−cY
[解析]由于X2Z 反应分①X→Y 和②Y→2Z 两步进行，随着不断反应，X 的浓度逐渐减小，Y 的浓度先增加而后减小，Z 的浓度逐渐增大，可判断：
结合上述分析可知a 表示cX 随t 的变化曲线，A 项正确；t1 时图像中X 、Y 、Z 的物质的量浓度均在同一点，即物质的量浓度相等，B 项正确；t2 时Y 的物质的量浓度在减小，说明Y 的消耗速率大于生成速率，C 项正确；从图像中看出t3 后，X 的浓度为0，若全生成Z ，则cZ=2c0 ，体系中存在一定量Y ，由②反应可知，体系中cZ=2c0−2cY ，D 项错误。
3. [2020浙江7月选考，2分]5mL0.1ml⋅L−1KI 溶液与1mL0.1ml⋅L−1FeCl3 溶液发生反应:2Fe3+aq+2I−aq⇌2Fe2+aq+I2aq ,达到平衡。下列说法不正确的是( D )
A. 加入苯，振荡，平衡正向移动
B. 经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN ,溶液呈红色，表明该化学反应存在限度
C. 加入FeSO4 固体，平衡逆向移动
D. 该反应的平衡常数K=c2Fe2+c2Fe3+⋅c2I−
[解析]碘易溶于苯，加入苯，碘进入苯中，使水溶液中碘的浓度减小，平衡正向移动，A 项正确；如果反应能进行到底，则经过苯两次萃取后溶液中不会有Fe3+ ，加入KSCN ，溶液不会呈红色，溶液呈红色说明此反应是可逆反应，有反应限度，B 项正确；加入FeSO4 ，二价铁离子浓度增大，平衡逆向移动，C 项正确；该反应的平衡常数K=c2Fe2+⋅cI2/[c2Fe3+⋅c2I−〗 ，D 项错误。
4. [2020海南，2分]NO 与CO 是燃油汽车尾气中的两种有害气体，常温常压下它们之间的反应：COg+NOgCO2g+12N2gΔH=−374.3kJ⋅ml−1K=2.5×1060 ，反应速率较小。有关该反应的说法正确的是( D )
A. K 很大，NO 与CO 在排入大气之前就已反应完全
B. 增大压强，平衡将向右移动，K>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
[解析]该反应的化学平衡常数很大，说明反应进行的程度很大，但由于NO 和CO 的反应速率较小，故在排入大气之前，两者不可能完全反应，A 项错误。该反应为气体总体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，由于化学平衡常数只与温度有关，故K 不发生变化，B 项错误。正反应为放热反应，升高温度，反应速率增大，但平衡逆向移动，K 值减小，C 项错误。选用适宜的催化剂，可加快反应速率，使尾气得到净化，达到尾气排放标准，D 项正确。
【易错警示】 需明确化学平衡常数和化学反应速率没有直接联系，即化学平衡常数大，化学反应速率不一定大；同样，化学反应速率大，化学平衡常数也不一定大。
5. [2020北京，3分]一定温度下，反应I2g+H2g⇌2HIg 在密闭容器中达到平衡时，测得cI2=0.11mml⋅L−1 ,cHI=0.78mml⋅L−1 。相同温度下，按下列4组初始浓度进行实验，反应逆向进行的是( C )
（注:1mml⋅L−1=10−3ml⋅L−1 ）
[解析]A 项，Qc=×1.00=1 ，B 项，Qc=×0.22≈50.28 ，C 项，Qc=×0.44≈82.64 ，D 项，Qc=×0.44≈50.28 ，C 项Qc 最大，反应逆向进行的可能性最大，故本题选C 。
二、非选择题
6. [2022全国甲卷，14分]金属钛Ti 在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是将金红石TiO2 转化为TiCl4 ,再进一步还原得到钛。回答下列问题：
（1） TiO2 转化为TiCl4 有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃ 时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
i 直接氯化：
TiO2s+2Cl2gTiCl4g+O2g
ΔH1=172kJ⋅ml−1 ，Kp1=1.0×10−2
ii 碳氯化：
TiO2s+2Cl2g+2CsTiCl4g+2COgΔH2=−51kJ⋅ml−1 ，Kp2=1.2×1012Pa
① 反应2Cs+O2g2COg 的ΔH 为−223 kJ⋅ml−1 ，Kp= 1.2×1014 Pa 。
[解析]根据盖斯定律，ii 中热化学方程式−i 中热化学方程式得出2Cs+O2g2COgΔH=ΔH2−ΔH1=−51kJ⋅ml−1−172kJ⋅ml−1=−223kJ⋅ml−1 ；Kp=Kp2/Kp1=1.2×1012Pa/1.0×10−2=1.2×1014Pa 。
② 碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是碳氯化反应相当于在直接氯化反应中加入碳，在高温下碳与O2 反应，降低生成物的浓度，使直接氯化反应平衡向右移动或碳氯化反应是放热的熵增反应（合理即可）。
③ 对于碳氯化反应：增大压强，平衡向左移动（填“向左”“向右”或“不”）；温度升高，平衡转化率变小（填“变大”“变小”或“不变”）。
[解析]对于碳氯化反应，反应后气体体积增大，故增大压强，平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡向左移动，平衡转化率变小。
（2） 在1.0×105Pa ，将TiO2 、C、Cl2 以物质的量比1:2.2:2 进行反应。体系中气体平衡组成比例（物质的量分数）随温度变化的理论计算结果如图所示。
① 反应Cs+CO2g2COg 的平衡常数Kp1400℃= 7.2×105 Pa 。
[解析]1400℃ 时CO 占气体总量的0.6 ，CO2 占气体总量的0.05 ，Kp1400℃=c2COcCO2=0.6×105Pa20.05×105Pa=7.2×105Pa 。
② 图中显示,在200℃ 平衡时TiO2 几乎完全转化为TiCl4 ,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是TiO2 、C 中原子间的化学键键能大，断键需要的能量较大，反应的活化能较大或升高温度可以提高反应速率（合理即可）。
（3） TiO2 碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于TiO2−C “固—固”接触的措施是将固体粉碎并混合均匀，通入Cl2 使固体粉末呈“沸腾”状态。
[解析]TiO2 碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于TiO2−C “固—固”接触的措施是将固体粉碎并混合均匀，再将Cl2 通入使固体粉末呈“沸腾”状态（在沸腾炉中进行反应）。
7. [2021全国甲卷，14分]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
（1） 二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
CO2g+3H2gCH3OHg+H2Og
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2g+H2gCOg+H2Og
ΔH1=+41kJ⋅ml−1
②COg+2H2gCH3OHg
ΔH2=−90kJ⋅ml−1
总反应的ΔH= −49 kJ⋅ml−1 ；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是A （填标号），判断的理由是ΔH1 为正值,ΔH2 和ΔH 为负值,反应①的活化能大于反应②的活化能。
[解析]根据盖斯定律可知总反应= 反应①+ 反应②，则总反应的ΔH=ΔH1+ΔH2=+41kJ⋅ml−1+−90kJ⋅ml−1=−49kJ⋅ml−1 。总反应是放热反应，即生成物的总能量比反应物的总能量低，则B 、D 项错误；反应①为慢反应，则反应①的活化能较大，故A 项正确。
（2） 合成总反应在起始物nH2/nCO2=3 时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为xCH3OH ，在t=250℃ 下的xCH3OH∼p 、在p=5×105Pa 下的xCH3OH∼t 如图所示。
① 用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp= pH2O⋅pCH3OHp3H2⋅pCO2 。
[解析]根据总反应的化学方程式可知，其压强平衡常数表达式Kp=pH2O⋅pCH3OHpCO2⋅p3H2 。
② 图中对应等压过程的曲线是b ，判断的理由是总反应ΔHpC3H6>pH2 ，且有CO2 生成，H2 分压降低，故体系中还发生反应：C3H6+92O23CO2+3H2O ，H2+12O2H2O ,消耗O2 ，因此C3H8 和O2 的消耗速率比小于2:1 。
（4） 恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为pC3H8:pO2:pN2=2:13:85 的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应（k ，k′ 为速率常数）：
反应Ⅱ：2C3H8g+O2g2C3H6g+2H2Ogk
反应Ⅲ:2C3H6g+9O2g6CO2g+6H2Ogk′
实验测得丙烯的净生成速率方程为vC3H6=kpC3H8−k′pC3H6 ，可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为先增大后减小，其理由是反应开始时，体系中主要发生反应Ⅱ，cC3H6 逐渐增大，随着反应进行，pC3H8 减小，pC3H6 增大，vC3H6 减小，体系中主要发生反应Ⅲ，cC3H6 逐渐减小。
[解析]反应开始时，反应Ⅱ向右进行，cC3H6 逐渐增大，且体系中以反应Ⅱ为主，随着反应进行，pC3H8 减小，pC3H6 增大，使得vC3H6 减小，体系中以反应Ⅲ为主，因此丙烯的浓度随时间的变化趋势为先增大后减小。时间段/min
产物Z 的平均生成速率/ml⋅L−1⋅min−1
0∼2
0.20
0∼4
0.15
0∼6
0.10
t/min
nA/ml
nB/ml
nC/ml
0
2.0
2.4
0
5
0.9
10
1.6
15
1.6
催化剂
转化率C2H6/%
转化率CO2/%
产率C2H4/%
催化剂X
19.0
37.6
3.3
A
B
C
D
cI2/mml⋅L−1
1.00
0.22
0.44
0.11
cH2/mml⋅L−1
1.00
0.22
0.44
0.44
cHI/mml⋅L−1
1.00
1.56
4.00
1.56
反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，此点CO 浓度最大，说明反应Ⅰ此时处于平衡状态，结合碳原子守恒和题中给出的CO 、CO2 浓度，可知t1 时刻HCOOH 的浓度为1.0−0.70−0.16ml⋅L−1=0.14ml⋅L−1 ，则反应Ⅰ的平衡常数K1=cCOcHCOOH=