2021高考化学全国通用一轮习题：第七章 微考点54 基于“三段式”法的化学反应速率和平衡的计算 Word版含解析

2021高考化学全国通用一轮习题：第七章 微考点54 基于“三段式”法的化学反应速率和平衡的计算 Word版含解析

‎1．(2020·苏州调研)NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min后，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是(　　)‎ A．v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1‎ B．v(H2O)＝0.375 mol·L－1·min－1‎ C．v(O2)＝0.225 mol·L－1·min－1‎ D．v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1‎ ‎2．将2 mol X和2 mol Y充入2 L密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)，2 min后达到平衡时生成0.8 mol Z，测得Q的浓度为0.4 mol·L－1，下列叙述错误的是(　　)‎ A．a的值为2‎ B．平衡时X的浓度为0.2 mol·L－1‎ C．Y的转化率为60%‎ D．反应速率v(Y)＝0.3 mol·L－1·min－1‎ ‎3．在一定温度下，向一个2 L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入1 mol N2和3 mol H2，发生反应：N2＋3H22NH3。经过一段时间后，测得容器内压强是起始的0.9倍，在此时间内，H2平均反应速率为0.1 mol·L－1·min－1，则所经过的时间为(　　)‎ A．2 min B．3 min C．4 min D．5 min ‎4．(2019·烟台调研)一定温度下有可逆反应：A(g)＋2B(g)2C(g)＋D(g)。现将5 mol A和10 mol B加入体积为2 L的密闭容器中，反应至10 min时改变某一条件，C的物质的量浓度随时间变化关系如图所示。下列有关说法中正确的是(　　)‎ A．在0～5 min内，正反应速率逐渐增大 B．反应从起始至5 min时，B的转化率为50%‎ C．5 min时的平衡常数与10 min时的平衡常数不相等 D．第15 min时，B的体积分数为25%‎ ‎5．将4 mol CO(g)和a mol H2(g)混合于容积为4 L的恒容密闭容器中，发生反应：CO(g)＋‎ ‎2H2(g)CH3OH(g),10 min后反应达到平衡状态，测得H2为0.5 mol·L－1。经测定v(H2)＝0.1 mol·L－1·min－1。下列说法正确的是(　　)‎ A．平衡常数K＝2‎ B．H2起始投入量为a＝6‎ C．CO的平衡转化率为66.7%‎ D．平衡时c(CH3OH)＝0.4 mol·L－1‎ ‎6．向体积为2 L的固定密闭容器中通入3 mol X气体，在一定温度下发生如下反应：2X(g)Y(g)＋3Z(g)。经5 min 后反应达到平衡，此时测得容器内的压强为起始时的1.2倍，则用Y表示的化学反应速率为____________，X的转化率为________________，Z的平衡浓度为________________。‎ ‎7．[2017·全国卷Ⅰ，28(3)①]H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g) ＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。‎ H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。‎ ‎8．[2018·全国卷Ⅱ，27(1)节选]CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)。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。‎ ‎9．[2018·全国卷Ⅰ，28(2)④]F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应：‎ ‎2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)‎ ‎2N2O4(g)‎ 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：‎ t/min ‎0‎ ‎40‎ ‎80‎ ‎160‎ ‎260‎ ‎1 300‎ ‎1 700‎ ‎∞‎ p/kPa ‎35.8‎ ‎40.3‎ ‎42.5‎ ‎45.9‎ ‎49.2‎ ‎61.2‎ ‎62.3‎ ‎63.1‎ ‎25 ℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。‎ ‎‎ 答案精析 ‎1．C　[设4 min后，生成6x mol H2O(g)‎ ‎　　　 　　 4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)　n(总)‎ 起始量/mol 4 3 0 0 7‎ 变化量/mol 4x 3x 2x 6x x ‎4 min末量/mol 4－4x 3－3x 2x 6x 7＋x 据题意，则有：×100%＝40%，解得：x＝0.5，‎ 则4 min内H2O的变化浓度为Δc(H2O)＝＝1.5 mol·L－1，‎ v(H2O)＝＝0.375 mol·L－1·min－1。‎ 再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1，v(O2)＝0.187 5 mol·L－1·min－1。]‎ ‎2．B ‎3．B　[设参加反应的N2的物质的量为x，根据化学方程式：‎ ‎　　　　　　　　　 N2　＋　3H2　　2NH3‎ 起始物质的量/mol 1 3 0‎ 反应的物质的量/mol x 3x 2x 测定时物质的量/mol 1－x 3－3x 2x 反应后总物质的量为： 1－x＋3－3x＋2x＝4－2x 根据阿伏加德罗定律的推论：物质的量之比等于压强之比，列式可得：＝，解得：x＝0.2 mol。参加反应的H2的物质的量：n(H2)＝3x＝0.6 mol，可得H2的浓度变化为0.3 mol·L－1，由v(H2)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，故可得反应时间为3 min。]‎ ‎4．B ‎5．B　[用三段式法计算：‎ ‎　　　　　　　　　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)‎ 起始物质的量/mol 4 a 0‎ 转化物质的量/mol x 2x x 平衡物质的量/mol 4－x a－2x x ‎2x mol＝0.1 mol·L－1·min－1×10 min×4 L＝4 mol，x＝2，a－2x＝0.5×4，a＝6。平衡时，c(CO)‎ ‎＝0.5 mol·L－1，c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(CH3OH)＝0.5 mol·L－1。平衡常数K＝＝＝4，A项错误；经上述计算，B项正确；CO的平衡转化率为50%，C项错误；平衡时c(CH3OH)＝0.5 mol·L－1，D项错误。]‎ ‎6．0.03 mol·L－1·min－1　20%　0.45 mol·L－1‎ ‎7．2.5　2.8×10－3‎ 解析　设平衡时H2S转化的物质的量为x mol。‎ ‎　　　 H2S(g) ＋ CO2(g)COS(g)＋H2O(g)‎ 初始/mol 0.40 0.10 0 0‎ 转化/mol x x x x 平衡/mol 0.40－x 0.10－x x x 由题意得：＝0.02‎ 解得：x＝0.01‎ H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%‎ K＝＝＝≈2.8×10－3。‎ ‎8. 解析　用三段式计算：‎ ‎　　　 　CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)‎ 　 1　　　 0.5　　　0　　　 0‎ 0.25 0.25 0.5 0.5‎ 0.75 0.25 0.5 0.5‎ K＝＝ ‎＝ mol2·L－2‎ ‎9．13.4‎ 解析　时间无限长时N2O5完全分解，故由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)知，此时生成的pNO2＝2pN2O5＝2×35.8 kPa＝71.6 kPa，pO2＝0.5×35.8 kPa＝17.9 kPa。由题意知，平衡时体系的总压强为63.1 kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1 kPa－17.9 kPa＝45.2 kPa，设 N2O4的压强为x kPa，则 ‎　　　　　 N2O4(g)2NO2(g)‎ 初始压强/kPa　　0　　　　 71.6‎ 转化压强/kPa　　x　　　　 2x 平衡压强/kPa　　x　　　　 71.6－2x 则x＋(71.6－2x)＝45.2，解得x＝26.4,71.6 kPa－26.4 kPa×2＝18.8 kPa，Kp＝＝≈13.4 kPa。‎