2020年高考化学一轮复习化学反应速率和化学平衡作业1
化学反应速率和化学平衡
一、选择题
1．碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为：Al2O3(s)＋3C(s)＋N2(g) 2AlN(s)＋3CO(g)。在温度、容积恒定的反应体系中，CO浓度随时间的变化关系如图曲线甲所示。下列说法不正确的是( )
A．在不同时刻都存在关系：3v(N2)＝v(CO)
B．c点切线的斜率表示该化学反应在t时刻的瞬时速率
C．从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率
D．维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，曲线甲将转变为曲线乙
2．工业上用CO和H2合成CH3OH：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。反应的平衡常数如表：
温度/℃
0
100
200
300
400
平衡常数
667
13
1.9×10－2
2.4×10－4
1×10－5
下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH>0
B．加压、增大H2浓度和加入催化剂都能提高CO的转化率
C．工业上采用5×103 kPa和250 ℃的条件，其原因是原料气的转化率高
D．t ℃时，向 1 L密闭容器中投入0.1 mol CO和0.2 mol H2，平衡时CO转化率为50%，则该温度时反应的平衡常数的数值为100
3．以甲烷为原料合成甲醇的反应如下：
反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝ ＋247 kJ/mol
反应Ⅱ：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH2＝－90 kJ/mol
已知： T1℃时，反应Ⅱ的平衡常数数值为100；T2℃时，反应Ⅱ在密闭容器中达到平衡，测得CO、H2、CH3OH的物质的量浓度( mol/L)分别为0.05、0.1、0.1。下列说法中，正确的是( )
A．反应Ⅰ中，使用催化剂可以减小ΔH1，提高反应速率
B．反应Ⅱ中，加热或加压均可提高原料气的平衡转化率
C．由上述数据可判断反应Ⅱ的温度： T1>T2
D．CO(g)＋CH3OH(g) CH4(g)＋CO2(g) ΔH＝＋157
kJ/mol
4． 100 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的X气体，发生如下反应：X(g)＋2Y(g)Z(g)，反应过程中测定的部分数据见下表( )
反应时间/min
n(X)/mol
n(Y)/mol
0
2.00
2.40
10
1.00
30
0.40
下列说法正确的是( )
A．温度为200 ℃时，上述反应平衡常数为20，则正反应为吸热反应
B．若密闭容器体积可变，其他条件不变，在达到平衡后缩小容器体积为原来一半，则n(X)＞1 mol/L
C．保持其他条件不变，向容器中再充入1.00 mol X气体和1.20 mol Y气体，到达平衡后，X转化率增大
D．保持其他条件不变，若再向容器中通入0.10 mol X气体，0.10 mol Y和0.10 mol Z，则v(正)＜v(逆)
5．探究2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O反应速率的影响因素，有关实验数据如下表所示：
实验编号
温度℃
催化剂用量g
酸性KMnO4溶液
H2C2O4溶液
KMnO4溶液褪色平均时间(min)
体积(mL)
浓度( mol·L－1)
体积(mL)
浓度( mol·L－1)
1
25
0.5
4
0.1
8
0.2
12.7
2
80
0.5
4
0.1
8
0.2
a
3
25
0.5
4
0.01
8
0.2
6.7
4
25
0
4
0.01
8
0.2
b
下列说法不正确的是( )
A．a<12.7，b>6.7
B．用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)>v(实验1)
C．用H2C2O4表示该反应速率，v(实验1)约为6.6×10－3 mol·L－1·min－1
D．可通过比较收集相同体积CO2所消耗的时间来判断反应速率快慢
6．在一密闭容器中发生反应：2X(g)＋Y(g)aZ(g) ΔH＝Q kJ·mol－1
，开始按体积比2∶1将X、Y充入反应器中，一定条件下发生反应，下列有关说法正确的是( )
A．图甲，p1>p2，a<3
B．图甲，T1
0
C．图乙，t1时表示恒温、恒压条件下，向平衡体系中充入一定量的Z气体
D．图乙，如果a＝3，t2时表示向体系中加入了催化剂
7．一定量的CO2与足量碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A．550 ℃时，若充入惰性气体，v(正)、v(逆)均减小，平衡不移动
B．650 ℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动
D．925 ℃时，此反应的平衡常数K＝2 304，保持温度不变，若缩小体积，K值将变小
8．下列说法正确的是( )
A．ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行
B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系由自发地向混乱度增加方向转变的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向
9．298 K时，各反应的平衡常数如下：
①N2(g)＋O2(g)2NO(g) K＝1×10－30
②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g) K＝2×1 081
③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g) K＝4×10－92
则常温下，NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是( )
A．① B．② C．③ D．无法判断
10．在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)
2Fe(s)＋3CO2(g)，不可用上述反应中某种物理量来说明该反应已达到平衡状态的是( )
A．CO的生成速率与CO2的生成速率相等
B．气体密度不再变化
C．CO的质量不变
D．体系的压强不再发生变化
11．在密闭容器中，5 mol H2与2 mol CO2发生反应：3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。反应达到平衡时，改变温度(T)和压强(p)，反应混合物中甲醇(CH3OH)的物质的量分数变化情况如下图所示。下列说法错误的是( )
A．p1>p2>p3>p4
B．甲醇的物质的量分数越高，反应的平衡常数越大
C．若T1>T2>T3>T4，则该反应为放热反应
D．缩小容积，可以提高CH3OH在混合物中的质量分数
12．用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)。在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH＜0，且p1＜p2
B．反应速率：v逆(状态A)＞v逆(状态B)
C．在C点时，CO转化率为75%
D．在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH，达平衡时CH3OH的体积分数不同
13．某温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1.0 mol A和1.0 mol B，反应A(g)＋B(g)C(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表，下列说法正确的是( )
t/s
0
5
15
25
35
n(A)/mol
1.0
0.85
0.81
0.80
0.80
A.反应在前5 s的平均速率v(A)＝0.17 mol·L－1·s－1
B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(A)＝0.41 mol·L－1，则反应的ΔH＞0
C．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol C达到平衡时，C的转化率大于80%
D．相同温度下，起始时向容器中充入0.20 mol A、0.20 mol B和1.0 mol C，反应达到平衡前v(正)＞v(逆)
14．一定温度下，某容器中加入足量的碳酸钙，发生反应CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)，达到平衡，下列说法正确的是( )
A．将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO2的浓度不变
B．将体积增大为原来的2倍，再次达到平衡时，气体的密度变大
C．因CaCO3(s)需加热条件才分解生成CaO(s)和CO2(g)，所以是ΔH<0
D．保持容器压强不变，充入He，平衡向逆反应方向进行
15．将质量相同的锌粉分别投入下列四个烧杯的溶液中，反应速率最快的是( )
二、非选择题
12．[2018·全国卷Ⅱ]CH4－CO2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，回答下列问题：
(1)CH4－CO2催化重整反应为：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－394 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·mol－1
该催化重整反应的ΔH＝________ kJ·mol－1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是________(填标号)。
A．高温低压 B．低温高压
C．高温高压 D．低温低压
某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为________ mol2·L－2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：
积碳反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)
消碳反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)
ΔH/(kJ·mol－1)
75
172
活化能/ (kJ·mol－1)
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
①由上表判断，催化剂X________Y(填“优于”或“劣于”)，理由是________________________________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示，升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)。
A．K积、K消均增加 B．v积减小、v消增加
C．K积减小、K消增加 D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大
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)·－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2所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为__________________。
17．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强/kPa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度/(×10－3 mol·L－1)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
(1)该反应的焓变ΔH___0，熵变ΔS___0(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___(填字母)。
A．2v正(NH3)＝v逆(CO2)
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
(3)根据表中数据计算，在25.0 ℃时，反应2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常数K＝___。
(4)取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25 ℃下达到平衡状态。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量___(填“增加”“减小”或“不变”)。
18．三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式
_____________________________________________________。
(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
ΔH1＝48 kJ·mol－1
3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)
ΔH2＝－30 kJ·mol－1
则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为____kJ·mol－1。
(3)对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
①343 K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343 K＝________(保留2位小数)。
②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________、________。
③比较a、b处反应速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的＝________(保留1位小数)。
答案
DDCCB CBBAD BCDAD
16． (1)247 A
(2)①劣于 相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大 AD
②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)
17 （1）> >
（2）BC
（3）6.1×107
（4）增大
18 (1)2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl
(2)＋114 (3)①22 0.02 ②及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) ③大于 1.3
