2021版江苏新高考选考化学（苏教版）一轮复习教师用书：专题76专题综合检测（七）化学反应速率与化学平衡

专题综合检测(七)
(时间：90分钟；满分：100分)
一、单项选择题：本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题意。
1．美国亚利桑那州大学(ASU)和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶，原理为2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)。有关该反应的说法正确的是(　　)
A．ΔH＜0
B．ΔS＜0
C．化学能转变为电能
D．氢能是理想的绿色能源
解析：选D。该反应是熵增的吸热反应，太阳能转化为化学能。
2．(新题预测)反应速率和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2＋Cl2===2HCl的反应速率可表示为v＝k·cm(H2)·cn(Cl2)，式中k为常数，m、n值可由下表中数据确定。由此可推得m、n值分别是(　　)
c(H2)/(mol·L－1)
c(Cl2)/(mol·L－1)
v/(mol·L－1·s－1)
1.0
1.0
1.0k
2.0
1.0
2.0k
2.0
4.0
4.0k
A.m＝1、n＝1　　　　　　　 B．m＝、n＝
C．m＝1、n＝ D．m＝、n＝1
解析：选C。设三组数据编号分别为①②③，则由＝＝2＝＝2m，解得m＝1；由＝＝2＝＝4n，解得n＝，故选C。
3．(2020·洛阳高三模拟)工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是
①2C(焦炭)＋O2(空气)2CO
②Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需，其主要原因是(　　)
A．CO过量
B．CO与铁矿石接触不充分
C．炼铁高炉的高度不够
D．CO与Fe2O3的反应有一定限度
解析：选D。因为高炉炼铁的反应具有一定的限度，通过提高CO的浓度使平衡向生成铁(正反应)的方向移动，所以焦炭的使用量多。
4.如图所示为800 ℃时，A、B、C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2A(g)2B(g)＋C(g)
B．前2 min A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，A、B、C的浓度之比为2∶3∶1
解析：选C。根据图像，反应过程中A的浓度减小，B、C的浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2A(g)2B(g)＋C(g)，A项正确；前2 min，v(A)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，B项正确；开始时加入的物质只有A和B，不能进行逆反应，C项错误；根据图像，2 min时，A、B、C的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1，D项正确。
5．(2018·浙江11月选考)已知X(g)＋Y(g)2W(g)＋M(g)　ΔH＝a kJ·mol－1(a＞0)。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1 mol X(g)与1 mol Y(g)。下列说法正确的是(　　)
A．充分反应后，放出热量为a kJ
B．当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2
C．当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达到平衡
D．若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小
解析：选C。A项，反应X(g)＋Y(g)2W(g)＋M(g)属于可逆反应，且为吸热反应，则1 mol X(g) 与1 mol Y (g)充分反应后不可能完全转化，所以吸收的热量小于a kJ，故A错误；B项，当反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变，但X与W的物质的量浓度之比不一定为1∶2，故B错误；C项，当X的物质的量分数不再改变，说明正反应速率和逆反应速率相等，表明该反应已达到平衡，故C正确；D项，若增大Y的浓度，正、逆反应速率均增大，故D错误。
6．工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成半导体材料氮化镓(GaN)固体，同时有氢气生成[2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g)]。反应中，每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是(　　)

A．Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压
B．Ⅱ图像中纵坐标可以为镓的转化率
C．Ⅲ图像中纵坐标可以为化学反应速率
D．Ⅳ图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量
解析：选A。A项，Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，正反应速率会突然增大，且平衡逆向移动，图像符合题意，正确；B项，根据题意知，该反应前后气体分子数增大，则增大压强，平衡逆向移动，镓的转化率降低，错误；C项，Ga是固体，其质量不影响反应速率，错误；D项，反应方程式为2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g)　ΔH②，错误；C.比较实验Ⅰ、Ⅱ中数据，NO浓度不变，氢气浓度增大一倍，反应速率变为原来的二倍，实验Ⅲ、Ⅳ中数据，H2浓度不变，NO浓度增大一倍，反应速率变为原来的四倍，据此得到速率方程：v＝kc2(NO)·c(H2)，依据实验Ⅰ中数据计算k＝5 000，则速率表达式为v＝5 000c2(NO)·c(H2)，正确；D.反应2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7 g N2，放出166 kJ的热量，生成28 g N2放热664 kJ，热化学方程式为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－664 kJ·mol－1，正确。
9．在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡时转化率与温度、压强关系如图。下列有关说法不正确的是(　　)

A．上述反应的ΔH>0
B．压强：p4>p3>p2>p1
C．1 100 ℃时该反应的平衡常数为1.64
D．压强为p4时，在Y点：v正0，A项正确；该反应为气体分子数增加的反应，压强越大，CH4的平衡转化率越小，故p4>p3>p2>p1，B项正确；1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，即该温度下的平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强为p4时，Y点反应未达到平衡，需增大CH4的转化率才能达到平衡，此时v正>v逆，D项错误。
10．(2020·盐城高三检测)同温度下，体积均为1 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.6 kJ·mol－1。测得数据如表：
容器
编号
起始时各物质的物质的量/mol
达到平衡时
体系能量的变化
N2
H2
NH3
(1)
2
3
0
27.78 kJ
(2)
1.6
1.8
0.8
Q
下列叙述不正确的是(　　)
A．容器(1)(2)反应达平衡时压强相等
B．容器(2)中反应开始时v(正)>v(逆)
C．容器(2)中反应达平衡时，吸收的热量Q为9.26 kJ
D．若条件为“绝热恒容”，容器(1)中反应达平衡时n(NH3)K，所以反应向逆反应方向进行，v(正)K3，容器1和容器2中温度相同，投料量不同，平衡时p22c1，c1>c3，故c2>2c3，假设容器2中投入2 mol SO3且保持容器2和容器3的反应温度相同，则两容器中的反应达到的平衡完全等效，则有α2(SO3)＋α3(SO2)＝1，对于容器2而言，相当于对容器3加压并降低温度，该反应是气体分子数减小的放热反应，加压、降温均会使平衡正向移动，则α2(SO3)减小，所以α2(SO3)＋α3(SO2)”或“0。348 K时，设初始投入CH3COOCH3和C6H13OH都为1 mol，则有
CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l)
　　1　　　　1　　　　　　　0　　　 　0
　 0.64 0.64 0.64　 0.64
　 0.36 0.36 0.64　 0.64
代入平衡常数表达式：Kx＝x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)/[x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)]＝0.32×0.32/(0.18×0.18)＝3.2。
k正、k逆是温度的函数，根据平衡移动的规律，k正受温度影响更多，因此温度升高，k正增大的程度大于k逆，因此k正－k逆值最大的曲线是①。根据v正＝k正x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v逆＝k逆x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，A点x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)大，温度高，因此A点v正最大，C点x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)大且温度高，因此C点v逆最大。
(2)增大己醇的投入量，可以增大乙酸甲酯转化率，因此2∶1时乙酸甲酯转化率最大。化学平衡常数Kx只与温度有关，因此投料比改变而Kx不变。
(3)催化剂参与了醇解反应，改变了反应历程，a错误；催化剂不影响化学平衡，说明催化剂使k正和k逆增大相同倍数，b正确；催化剂能够降低反应的活化能，c正确；催化剂不改变化学平衡，d错误。因此选择bc。
答案：(1)>　3.2　①　A　C
(2)2∶1　不变
(3)bc
18．(14分)(2018·浙江11月选考)合成氨工艺(流程如图所示)是人工固氮最重要的途径。2018年是合成氨工业先驱哈伯(F·Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为N2(g)＋H2(g)NH3(g)
ΔH(298 K)＝－46.2 kJ·mol－1。
在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)：
化学吸附：N2(g)→2N*；H2(g)2H*
表面反应：N*＋H*NH*；NH*＋H*NH；NH＋H*NH
脱附：NHNH3(g)
其中，N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。
请回答：
(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有________。
A．低温　B．高温　C．低压　D．高压　E．催化剂
(2)标准平衡常数K＝，其中p为标准压强(1×105Pa)，pNH3、pN2和pH2为各组分的平衡分压，如pNH3＝xNH3p，p为平衡总压，xNH3为平衡系统中NH3的物质的量分数。
①N2和H2起始物质的量之比为1∶3，反应在恒定温度和标准压强下进行，NH3的平衡产率为ω，则K＝________(用含ω的最简式表示)。
②下图中可以示意标准平衡常数K随温度T变化趋势的是________。

(3)实际生产中，常用工艺条件：Fe做催化剂，控制温度773 K、压强3.0×107 Pa，原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8。
①分析说明原料气中N2过量的理由：____________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②关于合成氨工艺的下列理解，正确的是________。
A．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零
B．控制温度(773 K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率
C．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率
D．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行
E．分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生
解析：(1)根据勒夏特列原理，对于制备氨的反应，加压或降温有助于平衡正向移动。
(2)①设初始氮气为x mol，氢气为3x mol。列“三段式”：
　　　 N2(g)＋H2(g)NH3(g)
初始/mol　 x　　　3x　　　　0
转化/mol xω 3xω 2xω
平衡/mol x(1－ω) 3x(1－ω) 2xω
计算体积分数，代入公式，得K＝。
②K随温度增大而减小，而且根据K表达式可知K与T不是线性关系，故选A。
(3)①根据题意，从提高转化率和提高反应速率角度来分析，原料中的氮气易得，适度过量有利于提高氢气的转化率；氮气在铁催化剂上的吸附分解是决定反应速率的步骤，适度过量有利于提高整体的反应速率。
②B项，升温会使平衡逆向移动，平衡转化率减小；C项相当于减小了分压，平衡逆向移动，平衡转化率减小。
答案：(1)AD　(2)①　②A
(3)①原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率；N2在Fe催化剂上的吸附分解是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率　②ADE
19．(14分)(2020·石家庄高三模拟)汽车尾气中含有NO、CO和碳颗粒等有害物质，已成为某些大城市空气的主要污染源。
(1)汽车燃料中一般不含氮元素，汽缸中生成NO的原因为_______________________
________________________________________________________________________；
(用化学方程式表示，为可逆反应)；汽车启动后，汽缸内温度越高，单位时间内NO排放量越大，试分析其原因：______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)治理汽车尾气中NO和CO污染的一种方法是将其转化为无害的CO2和N2，反应原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0。某研究小组在三个容积均为5 L的恒容密闭容器中，分别充入0.4 mol NO和0.4 mol CO，在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变)，反应体系总压强随时间的变化如图所示：

①实验Ⅱ从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)＝____________________。
②图中三组实验从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)由大到小的顺序为____________(填实验序号)。
③与实验Ⅱ相比，实验Ⅰ和实验Ⅲ分别仅改变一种反应条件，所改变的条件和判断的理由分别为
实验Ⅰ______________________________________________________________；
实验Ⅲ___________________________________________________________。
④三组实验中CO的平衡转化率αⅠ(CO)、αⅡ(CO)和αⅢ(CO)的大小关系为________________________________________________________________________。
⑤实验Ⅲ的平衡常数K＝________。
解析：(1)氮气与氧气在高温下反应生成NO，反应的方程式为N2＋O22NO；温度升高，反应速率加快，单位时间内NO排放量大。
(2)①设参加反应的NO为x mol，则：
　　　 　2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)
开始/mol 0.4 0.4 0 0
转化/mol x x x 0.5x
平衡/mol 0.4－x 0.4－x x 0.5x
恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，则(0.4＋0.4)∶(0.4－x＋0.4－x＋x＋0.5x)＝320∶250，解得x＝0.35，故v(NO)＝＝1.75×10－3mol·L－1·min－1。②反应速率越快，到达平衡时间越短，由图可知反应速率：Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ。③对比Ⅱ、Ⅰ可知，Ⅰ到达平衡时间缩短且起始压强增大，应是升高温度；对比Ⅱ、Ⅲ可知，起始和平衡时压强均不变，Ⅲ到达平衡时间缩短，应是使用催化剂。④根据③中分析可知，Ⅱ、Ⅲ相比，平衡不移动，故CO转化率不变，即αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)。Ⅰ与Ⅱ相比，Ⅰ中温度较高，正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小，即αⅠ(CO)＜αⅡ(CO)，故转化率αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)＞αⅠ(CO)。⑤Ⅱ、Ⅲ温度相同，平衡常数相同，结合①中计算可知平衡时NO浓度为0.01 mol·L－1，CO浓度为0.01 mol·L－1，CO2的浓度为0.07 mol·L－1，N2的浓度为0.035 mol·L－1，平衡常数K＝＝＝17 150。
答案：(1)N2＋O22NO　温度升高，反应速率加快
(2)①1.75×10－3 mol· L－1·min－1
②Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ
③升高温度；达到平衡的时间比Ⅱ缩短，起始压强增大
加催化剂；达到平衡的时间比Ⅱ缩短，平衡没有移动
④αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)＞αⅠ(CO)
⑤17 150
20．(14分)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：
(1)NaClO2的化学名称为________________。
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10－3mol·L－1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
SO
SO
NO
NO
Cl－
c/(mol·L－1)
8.35×10－4
6.87×10－6
1.5×10－4
1.2×10－5
3.4×10－3
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式：__________________________________________________________________________________________。
增加压强，NO的转化率________(填“提高”“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________ (填“增大”“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是_______________________
________________________。
(3)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。

①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变”或“减小”)。
②反应ClO＋2SO===2SO＋Cl－的平衡常数K表达式为____________________。
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_______________
________________________________________________________________________。
②已知下列反应：
SO2(g)＋2OH－ (aq) ===SO (aq)＋H2O(l)　ΔH1
ClO－ (aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq)　ΔH2
CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH3
则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－ (aq) === CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－ (aq)的ΔH＝________________________________________________________________________。
解析：(1)NaClO2中氯元素的化合价为＋3，NaClO2的名称是亚氯酸钠。(2)①NaClO2溶液脱硝过程中，NO转化为NO、NO，主要转化为NO，书写离子方程式时运用得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，得到4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－。上述反应是气体分子数减小的反应，增大压强有利于反应正向进行，使NO的转化率提高。②根据上述反应可知，随着吸收反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐增大，pH逐渐减小。③由实验结果看出，溶液中含硫离子的浓度大于含氮离子的浓度，所以脱硫反应速率大于脱硝反应速率。这可能是因为NO溶解度较低、脱硝反应活化能较高等。(3)①纵坐标是平衡分压的负对数，反应温度升高，SO2和NO的平衡分压的负对数减小，即平衡分压增大，说明平衡逆向移动，所以平衡常数减小。②根据平衡常数表达式的规则书写即可。(4)①如果使用Ca(ClO)2，则生成的SO会与Ca2＋结合，生成CaSO4沉淀，促使脱硫反应正向进行，提高SO2的转化率。②设三个反应依次是a、b、c，根据盖斯定律，由a＋b－c得SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。
答案：(1)亚氯酸钠
(2)①4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－　提高　②减小　③大于　NO溶解度较低(或脱硝反应活化能较高)
(3)①减小　②
(4)①形成CaSO4沉淀，反应平衡正向移动，SO2转化率提高　②ΔH1＋ΔH2－ΔH3