131化学二轮复习攻略：专题6-化学反应速率和化学平衡测试题131

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专题6　化学反应速率和化学平衡(附参考答案) 一、选择题(每小题6分，共48分)1．在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX(g)nY(g)；ΔH＝QkJ/mol。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示：下列说法正确的是(　　)A．m>nB．Q<0C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减小D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动解析：温度不变时(假设100℃条件下)，体积是1L时Y的物质的量为1mol，体积为2L时，Y的物质的量为0.75mol/L×2L＝1.5mol，体积为4L时，Y的物质的量为0.53mol/L×4L＝2.12mol，说明体积越小，压强越大，Y的物质的量越小，Y的质量分数越小，平衡向生成X的方向进行，m<n，A项错误，C项正确；体积不变时，温度越高，Y的物质的量浓度越大，说明升高温度，平衡向生成Y的方向移动，则Q>0，B、D项错误。答案：C2．(2011·四川，13)可逆反应①X(g)＋2Y(g)2Z(g)、②2M(g) N(g)＋P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示： 下列判断正确的是(　　)A．反应①的正反应是吸热反应B．达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14：15C．达平衡(Ⅰ)时，X的转化率为D．在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中，M的体积分数相等解析：根据平衡(Ⅰ)到平衡(Ⅱ)，降低温度，反应①气体的总物质的量减小，即平衡向正反应方向移动，因此反应①的正反应是放热反应，A错误；根据反应②在反应前后的体积变化，可以判断达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为2.2：2＝11：10，B错误；根据三段法不难求解C项正确；在平衡(Ⅰ)到平衡(Ⅱ)的过程中降低了反应体系的温度，平衡一定会发生移动，故在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中M的体积分数一定发生改变，D项错误。答案：C3．已知H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0。有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol，乙中加入HI 0.2mol，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是(　　)A．甲、乙提高相同温度B．甲中加入0.1mol He，乙不变C．甲降低温度，乙不变D．甲增加0.1mol H2，乙增加0.1mol I2解析：在相同体积和温度的条件下，甲、乙两容器是等效体系，平衡时两容器中各组分的浓度相同；若提高相同的温度，甲、乙两体系平衡移动的情况相同；若向甲中加入一定量的He，平衡不移动；若向甲中加0.1mol H2和向乙中加0.1mol I2，则使平衡移动的效果相同；而降低甲的温度会使平衡向正向移动，c(HI)提高。答案：C4．(2010·福建理综，12)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如下图所示，计算反应4～8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度，结果应是(　　)A．2.5 μmol·L－1·min－1和2.0 μmol·L－1B．2.5 μmol·L－1·min－1和2.5 μmol·L－1C．3.0 μmol·L－1·min－1和3.0 μmol·L－1D．5.0 μmol·L－1·min－1和3.0 μmol·L－1解析：据图可知，4min时化合物Bilirubin的浓度为20μmol/L,8min时其浓度为10μmol/L，因此4～8min间的平均反应速率为＝2.5 μmol/(L·min)。进一步分析图像可知0～4min间的平均反应速率为＝5.0μmol/(L·min)，由以上分析数据大致可确定平均分解速率基本呈等比递减变化，因此可估算8～12min间平均分解速率为1.25μmol/(L·min)，12～16min间平均分解速率为0.625 μmol/(L·min)，因此16min时反应物的浓度大致应为10μmol/L－1.25μmol/(L·min) ×4min－0.625μmol/(L·min)×4min＝2.5μmol/L，故B项正确。答案：B5．(2011·湖南九校联考)在一个容积为VL的密闭容器中，放入2L A(g)和1L B(g)，在一定条件下发生下列反应：3A(g)＋B(g)aC(g)＋2D(g)。达到平衡后，A物质的量浓度减小，混合气体的平均摩尔质量增大，则该反应的化学方程式中a的值是(　　)[来源:学科网ZXXK]A．1　　　　　　　　　 B．2C．3   D．4解析：混合气体的平均摩尔质量＝，在密闭容器中气体的质量不变，混合气体的平均摩尔质量增大，则n总值减小，故a值只能为1，故选A。答案：A6．(2011年湖北鄂州高三期末)反应N2O4(g)2NO2(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>CB．B、C两点的反应速率：B＝CC．A、C两点混合气体的平均相对分子质量：A>CD．由状态B到状态A，可以用加热的方法解析：本题考查化学反应速率及化学平衡图象问题。由反应可知，该反应的正反应为体积增大的吸热反应。增大压强，正逆反应速率都增大，故C>A，A项错误；根据“定一议二”的原则，当压强一定，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，NO2的体积分数增大，故由图象可知，T2>T1，温度越高，反应速率越大，故B<C，B项错误；根据＝，增大压强，平衡向逆向移动，NO2的体积分数减小，则n总减小，则平均相对分子质量：C>A，C项错误；升温向吸热反应方向进行，若增大NO2的体积分数，可采用加热的方法，D项正确。答案：D7．在一定条件下，将3mol A和1mol B两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2min末该反应达到平衡，生成0.8mol D，并测得C的浓度为0.2mol·L－1。下列判断错误的是(　　)A．x＝1B．2min内A的反应速率为0.3mol·(L·min)－1C．B的转化率为50%D．若混合气体的平均相对分子质量不变，则表明该反应达到平衡状态解析：由题意可知2min末生成的C为0.2mol·L－1×2L＝0.4mol，　依  3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)始态：3mol　1mol　　　0　　　0转化：1.2mol  0.4mol　0.4mol　0.8molx：2＝0.4mol：0.8mol，所以x＝1 ，A正确；B的转化率为40%，C错误；＝＝＝，所以v(A)＝3v(C)＝3×＝0.3mol·(L·min)－1，B正确；假设平衡右移，移动前后气体的质量不变，物质的量减少，即平均相对分子质量减小，所以只有平衡不移动混合气体的平均相对分子质量才不变，D正确。答案：C8．(2011·江苏，15)(双选)700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2>t1)：反应时间/minn(CO)/moln(H2O)/mol01.200.60t10.80 t2 0.20下列说法正确的是(　　)A．反应在t1min内的平均速率为v(H2)＝mol·L－1·min－1[来源:Z#xx#k.Com]B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60mol CO和1.20mol H2O，达到平衡时n(CO2)＝0.40molC．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大D．温度升高至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应解析：本题主要考查学生对速率概念与计算，平衡常数概念与计算，平衡移动等有关内容的理解和掌握程度。反应在t1min内的平均速率应该是t1min内H2浓度变化与t1的比值，而不是H2物质的量的变化与t1的比值，A项错误；因为反应前后物质的量保持不变，保持其他条件不变，平衡常数不会改变，起始时向容器中充入0.60mol CO和1.20mol H2O，与起始时向容器中充入0.60mol H2O和1.20mol CO效果是一致的，到达平衡时，n(CO2)＝0.40mol，B项正确；保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，平衡向右移动，达到新平衡时CO转化率增大，H2O转化率减小，H2O的体积分数会增大，C项正确；原平衡常数可通过三段式列式计算(注意浓度代入)结果为1，温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，说明温度升高，平衡是向左移动的，那么正反应应为放热反应，D项错误。答案：BC二、非选择题(共52分)[来源:Z,xx,k.Com]9．(17分)(2011·新课标，27)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为－285.8 kJ·mol－1、－283.0 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1。请回答下列问题：(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是________kJ；(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为________；(3)在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其它条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T1、T2均大于300℃)；下列说法正确的是________(填序号)。①温度为T1时，从反应开始到反应达到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)＝mol·L－1·min－1②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小③该反应为放热反应④处于A点的反应体系的温度从T1变到T2，达到平衡时增大(4)在T1温度时，将1mol CO2和3mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2的转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为________； (5)在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为________、正极的反应式为________。理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。解析：(1)由H2(g)的燃烧热ΔH为－285.8 kJ·mol－1知，1mol H2(g)完全燃烧生成1mol H2O(l)放出热量285.8 kJ，即分解1mol H2O(l)为1mol H2(g)消耗的能量为285.8 kJ，分解10mol H2O(l)消耗的能量为2858 kJ。(2)写出燃烧热的化学方程式：CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－726.5 kJ·mol－1用②－①得：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－443.5 kJ·mol－1(3)据题给图像分析可知，T2的反应速率大于T1，由温度升高反应速率增大可知T2>T1，因温度升高，平衡时CH3OH的物质的量减少，说明可逆反应CO2＋3H2CH3OH＋H2O向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，T1时的平衡常数比T2时的大，③、④正确，②错误。①中反应速率应等于物质的量浓度除以时间，而不是物质的量除以时间，①错误；选③④。(4)利用化学平衡的三段模式法计算：　  CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)起始　1　　　3　　　　　0　　　　0变化　α　　　3α　　　　 α　　　　α平衡1－α　　3－3α　　　 α 　　　α根据压强之比等于物质的量之比，则容器内的压强与起始压强之比为：(4－2α)/4＝1－α/2(5)燃料电池是原电池的一种，负极失电子，发生氧化反应；正极得电子，发生还原反应，在酸性介质中，甲醇燃料电池的负极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋，正极反应式为O2＋6H＋＋6e－===3H2O。该电池的理论效率为消耗1mol 甲醇所能产生的最大电能与其燃烧热之比，为702.1/726.5×100%＝96.6%。答案：(1)2858　(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－443.5 kJ/mol(3)③④　(4)1－α/2(5)CH3OH＋H2O===CO2＋6H＋＋6e－　3/2O2＋6H＋＋6e－===3H2O　96.6%10．(17分)(2010·海南化学)高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：温度/℃1 0001 1501 300平衡常数4.03.73.5请回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)；(2)在一个容积为10L的密闭容器中，1 000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过10min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)＝________、CO的平衡转化率＝________；(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率，可采取的措施是____。A．减少Fe的量　　　　　 B．增加Fe2O3的量C．移出部分CO2   D．提高反应温度E．减小容器的容积   F．加入合适的催化剂解析：(1)根据表中平衡常数与温度的关系，温度越高，平衡常数越小，说明该反应是放热反应，ΔH<0；Fe2O3、Fe都是固体，不出现在平衡常数表达式中，则K＝；(2)设达平衡时转化的CO浓度为xmol·L－1，　      　Fe2O3(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)起始浓度(mol·L－1)　　0.1　　　　　　　0.1转化浓度(mol·L－1)　　x　　　　　　　　x平衡浓度(mol·L－1)　　0.1－x　　　　0.1＋x＝4.0，x＝0.06则v(CO2)＝＝＝0.006mol·L－1·min－1。CO的平衡转化率为×100%＝60%。(3)对于题中反应，由于Fe、Fe2O3是固体，改变其量不影响平衡；由于此反应是一个反应前后气体体积不变的反应，减小容器容积，对平衡没影响，催化剂不影响平衡；移出部分CO2，平衡右移，CO平衡转化率增大；提高反应温度，平衡左移，CO平衡转化率减小。答案：(1)　<[来源:学科网ZXXK](2)0.006mol·L－1·min－1　60%(3)C11．(18分)在某个容积为2L的密闭容器中，在T℃时按下图1所示发生反应：mA(g)＋nB(g)pD(g)＋qE(s)　ΔH>0(m、n、p、q)为最简整数比。(1)图1所示，反应开始至达到平衡时，用D表示的平均反应速率为________mol·L－1·min－1。(2)T℃时该反应的化学平衡常数K的数值为________。(3)反应达到平衡后，第6min时：①若升高温度，D的物质的量的变化曲线最可能是________(用图2中的a～c的编号作答)；②若在6min时仍为原平衡，此时将容器的容积压缩为原来的一半。请在图3中画出6min后B浓度的变化曲线。(4)根据化学反应速率与化学平衡理论，联系化工生产实际，你认为下列说法不正确的是____。A．化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品B．有效碰撞理论可指导怎样提高原料的转化率C．勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品D．催化剂的使用是提高产率的有效方法E．正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益[来源:学科网ZXXK]解析：(1)v(D)＝0.6mol÷2L÷3min＝0.1mol·L－1·min－1(2)首先计算出平衡时各物质的物质的量浓度，再根据平衡常数表达式进行计算。(3)①因ΔH>0，若升高温度，平衡右移，D的物质的量增加，选a。②根据图1可知，m：n：p：q＝2：1：3：1，又因为E为固体，ΔV＝0，故增大压强对该反应平衡无影响，但体积缩小为原来的一半，浓度变为原来的2倍。(4)有效碰撞理论可指导怎样提高化学反应速率，但不能提高原料的转化率；催化剂的使用可大大提高化学反应速率，但不能提高产率。答案：(1)0.1　(2)0.75(3)①a　②见图(4)B、D