2021新高考化学二轮总复习专题突破练7　化学反应速率和化学平衡 Word版含解析

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专题突破练 7　化学反应速率和化学平衡 一、选择题(本题包括 10 个小题,每题 5 分,共 50 分) 1.(2020 山东潍坊二模)燃煤工业锅炉烟气中含有 1%~3%的 CO 和 0.02%~0.04%的 NO,在新型 催化剂作用下可消除 CO 和 NO 两种有害气体,反应机理如图所示,在反应过程中 CO 可被 O2 氧化。下列说法中正确的是(　　) A.温度越高越有利于有害气体消除 B.O2 浓度越大催化除杂效果越好 C.催化反应的速率由氧化吸附过程决定 D.总反应方程式为 2NO+2CO N2+2CO2 2.(2020 北京西城区高三一模)向某密闭容器中充入 NO2,发生反应:2NO2(g) N2O4(g)。其他条 件相同时,不同温度下平衡体系中各物质的物质的量分数如下表(已知 N2O4 为无色气体)。 t/℃ 27354970 NO2 20254066百分含 量/% N2O4 80756034 下列说法不正确的是(　　) A.27 ℃时,该平衡体系中 NO2 的转化率为8 9 B.平衡时,NO2 的消耗速率为 N2O4 消耗速率的 2 倍 C.室温时,将盛有 NO2 的密闭玻璃球放入冰水中其颜色会变浅 D.增大 NO2 起始量,可增大相同温度下该反应的化学平衡常数 3.(2019 山东济南外国语学校高三模拟)常压下羰基化法精炼镍的一步反应为 Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 ℃时,该反应的平衡常数 K=2×10-5。已知:Ni(CO)4 的沸点为 42.2 ℃,固体杂质 不参与反应。 第一阶段:将粗镍与 CO 反应转化成气态 Ni(CO)4; 第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至 230 ℃制得高纯镍。 下列判断不正确的是(　　) A.该反应达到平衡时,v 分解[Ni(CO)4]=4v 消耗(CO) B.第一阶段应选择稍高于 42.2 ℃的反应温度 C.第二阶段,230 ℃时 Ni(CO)4 分解率较高 D.其他条件不变,增大 c(CO)时平衡向正反应方向移动,反应的平衡常数不变 4.(2020 北京东城一模)科研人员提出 CeO2 催化合成 DMC 需经历三步反应,示意图如下: 下列说法正确的是(　　) A.①、②、③中均有 O—H 键的断裂 B.生成 DMC 总反应的原子利用率为 100% C.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 D.DMC 与过量 NaOH 溶液反应生成 CO2- 3 和甲醇 5.(2020 河南中原名校第四次质量考评)某同学在实验室中进行如下两组实验:①T1 K 时,将 2 mL 0.02 mol·L-1 的酸性 KMnO4 溶液与 2 mL 0.2 mol·L-1 草酸溶液混合,观察到溶液完全褪色所 需要的时间是 4 s;②T2 K 时,将 2 mL 0.03 mol·L-1 的酸性 KMnO4 溶液与 2 mL 0.2 mol·L-1 草酸 溶液混合,观察到溶液完全褪色所需要的时间是 5 s。下列说法正确的是(　　) A.实验①反应速率较快 B.实验②反应速率较快 C.无法比较二者反应速率的快慢 D.T2 K—定高于 T1 K 6.(2020 山东枣庄二调)在一定温度下,向 2 L 恒容密闭容器中充入 1 mol A,发生反应 2A(g) B(g)+C(g)。反应过程中 c(C)随时间变化的曲线如图所示,下列说法不正确的是(　　) A.反应在 0~50 s 的平均速率 v(C)=1.6×10-3 mol·L-1·s-1 B.该温度下,反应的平衡常数 K=0.025 C.保持其他条件不变,升高温度,平衡时 c(B)=0.09 mol·L-1,则该反应的 ΔH<0 D.反应达平衡后,再向容器中充入 1 mol A,该温度下再达到平衡时,A 的转化率不变 7.(2020 陕西西安一模)工业上常用铁碳混合物处理含 Cu2+废水获得金属铜。当保持铁屑和活性 炭总质量不变时,测得废水中 Cu2+浓度在不同铁碳质量比(x)条件下随时间变化的曲线如下图所 示。 下列推论不合理的是(　　) A.活性炭对 Cu2+具有一定的吸附作用 B.铁屑和活性炭会在溶液中形成微电池,铁为负极 C.增大铁碳混合物中铁碳比(x),一定会提高废水中 Cu2+的去除速率 D.利用铁碳混合物回收含 Cu2+废水中铜的反应原理:Fe+Cu2+ Fe2++Cu 8.(2020 河北石家庄二中高三质量监测)在体积均为 1.0 L 的两个恒容密闭容器中加入足量的相 同的碳粉,再分别加入 0.1 mol CO2 和 0.2 mol CO2,在不同温度下反应 CO2(g)+C(s) 2CO(g)达 到平衡,平衡时 CO2 的物质的量浓度 c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲 线上)。下列说法正确的是(　　) A.反应 CO2(g)+C(s) 2CO(g)的 ΔS>0、ΔH<0 B.体系的总压强 p 总:p 总(点Ⅱ)<2p 总(点Ⅰ) C.体系中 c(CO):c(CO,点Ⅱ)<2c(CO,点Ⅲ) D.逆反应速率:v 逆(点Ⅰ)>v 逆(点Ⅲ) 9.(2020 江西名师联盟一模)在两个体积均为 1 L 的恒容密闭容器中以不同的氢碳比 푛(H2) 푛(CO2)充入 H2 和 CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。CO2 的平衡转化 率 α(CO2)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该反应不可能自发进行 B.氢碳比 X<2.0 C.若起始时 CO2、H2 的浓度分别为 0.5 mol·L-1、1.0 mol·L-1,则可得 P 点对应温度的平衡常数的 值为 512 D.该反应为吸热反应 10.(双选)(2020 山东济宁二模)T℃时,在恒容密闭容器中通入 CH3OCH3,发生反应:CH3OCH3(g) CO(g)+H2(g)+CH4(g),测得容器内初始压强为 41.6 kPa,反应过程中反应速率 v(CH3OCH3)、 时间 t 与 CH3OCH3 的分压 p(CH3OCH3)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A.t=400 s 时,CH3OCH3 的转化率为 0.16 B.该温度下,要缩短达到平衡所需的时间,只可以使用催化剂 C.平衡时,测得体系的总压强 121.6 kPa,则该反应的平衡常数 Kp=4 000 D.反应速率满足 v(CH3OCH3)=k·p(CH3OCH3),则 t=400 s 时,v(CH3OCH3)=0.015 4 kPa·s-1 二、非选择题(本题包括 4 个小题,共 50 分) 11.(2020 山东青岛一模)(14 分)医用酒精在抗击“新型冠状病毒”战役中发挥着杀菌消毒的作用, 其主要成分是乙醇。回答下列问题: Ⅰ.工业上主要采用乙烯直接水合法(CH2 CH2+H2O CH3CH2OH)制乙醇。 (1)在磷酸/硅藻土催化剂作用下,乙烯进行气相水合的反应机理大致如下: ⅰ.CH2 CH2+H3O+ CH3CH+2 +H2O ⅱ.CH3CH+2 +H2O CH3CH2OH+2 ⅲ.CH3CH2OH+2 +H2O CH3CH2OH+H3O+ 随着反应进行,该过程能量变化如图所示。 下列有关说法正确的是　　　(填字母标号,下同)。 a.该反应过程中ⅰ~ⅲ步均释放能量 b.第ⅰ步反应的活化能最大,决定总反应速率 c.CH3CH+2 和 CH3CH2OH+2 是反应的中间产物 (2)已知:C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)的反应速率表达式为 v 正=k 正 c(C2H4)c(H2O),v 逆=k 逆 c(C2H5OH),其中 k 正、k逆为速率常数。若其他条件不变时,降低温度,则下列推断合理的是　　　。 a.k 正增大,k 逆减小 b.k 正减小,k 逆增大 c.k 正减小的倍数大于 k 逆 d.k 正减小的倍数小于 k 逆 Ⅱ.工业用二氧化碳加氢可合成乙醇:2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g)。保持压强为 5 MPa,向密闭容器中投入一定量的 CO2 和 H2 发生上述反应,CO2 的平衡转化率与温度、投料比 m [ 푛(H2) 푛(CO2)]的关系如图所示。 (1)投料比由大到小的顺序为　　　　　　。 (2)若投料比 m=1,一定温度下发生上述反应,下列说法不能作为反应是否达平衡判据的 是　　　　　。 a.容器内气体密度不再变化 b.容器内气体平均相对分子质量不再变化 c.CO2 的体积分数不再变化 d.容器内 푛(H2) 푛(CO2)不再变化 e.断裂 3NA 个 H—H 键的同时生成 1.5NA 个水分子 (3)若 m3=3,则 A 点温度下,该反应的平衡常数 Kp 的数值为　　　(Kp 是以分压表示的平衡常数); 若其他条件不变,将 A 点对应起始反应物置于某刚性密闭容器中,则平衡时 CO2 的转化率　　　　　　 (填“>”“=”或“<”)50%。 12.(2020 海南高三三模)(12 分)氮及其化合物与工农业生产及人们的日常生活密切相关。回答 下列问题: (1)利用某废铜下脚料(主要成分是 Cu)可制备硫酸铜晶体(蓝矾),制备方法如图所示: ①蓝矾的化学式为　　　　　　　。 ②废铜与浓硝酸、稀硫酸反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)工业上制备尿素的反应是 CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(l)+H2O(g)　ΔH<0。一定温度下,在 容积为 5.0 L 的恒容密闭容器中加入 1.0 mol CO2 和 2.0 mol NH3,反应过程中有关物质的物质 的量(n)与时间的关系如图所示,40 s 时反应达到平衡状态。 ①曲线甲表示的物质是　　　　　　(写化学式)。反应开始至达到平衡时,平均反应速率 v(NH3)=　　　　　　 mol·L-1·s-1,NH3 的平衡转化率是　　　　　　。 ②升高温度,平衡　　　　　　　　　(填“不移动”“向正反应方向移动”或“向逆反应方向移动”, 下同);及时从容器中分离出尿素,平衡　　　　　　。 (3)用 Fe 电极作阳极可处理酸化后的亚硝酸盐污水,使 NO-2转化为无害气体,且溶液逐渐变为黄 色,则NO-2转化为无害气体的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 13.(2019 华中师大第一附属中学高三期中检测)(12 分)工业上可通过煤的液化合成甲醇,主反应 为 CO(g)+2H2(g) CH3OH(l)　ΔH=x。 (1)已知常温下 CH3OH(l)、H2 和 CO 的燃烧热分別为 ΔH(CH3OH)=-726.5 kJ·mol-1、 ΔH(H2)=-285.5 kJ·mol-1、ΔH(CO)=-283.0 kJ·mol-1,则 x=　　　;为提高合成甲醇反应的选择性, 关键因素是　　　　　　。 (2)T K 下,在容积为 1.00 L 的某密闭容器中进行上述反应(CH3OH 为气体),相关数据如图。 ①该反应 0~10 min 的平均速率 v(H2)=　　　;M 点和 N 点的逆反应速率较大的是　　　(填“v 逆(M)”“v 逆(N)”或“不能确定”)。 ②10 min 时容器内 CO 的体积分数为　　　　　。相同条件下,若起始投料加倍,达平衡时,CO 的体积分数将　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 ③对于气相反应,常用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)表示平衡常数(以 Kp 表 示),其中,pB=p 总×B 的体积分数;若在 T K 下平衡时气体总压强为 x atm,则该反应 Kp=　　　　　　　 (列出计算表达式)。实验测得不同温度下的 ln K(化学平衡常数 K 的自然对数)如图,请分析 ln K 随 T 呈现图中变化趋势的原因是　。 14.(2020 山东学业水平等级考试二模)(12 分)探索氮氧化合物反应的特征及机理,对处理该类化 合物的污染问题具有重要意义。回答下列问题: (1)工业上利用 Na2CO3 溶液吸收 NO、NO2 混合气制备 NaNO2,该反应可实现 NO 和 NO2 的完 全转化,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)NO2 可发生二聚反应生成 N2O4,化学方程式为 2NO2(g) N2O4(g),该反应达到平衡后,升高 温度可使体系颜色加深,则该反应的 ΔH　　　　　0(填“>”或“<”)。已知该反应的正反应速率方 程为 v(正)=k 正·c2(NO2),逆反应速率方程为 v(逆)=k 逆·c(N2O4),其中 k 正、k 逆分别为正、逆反应 的速率常数。则如图(lg k 表示速率常数的对数;1 푇表示温度的倒数)所示①、②、③、④四条斜 线中,能表示 lg k 正随1 푇变化关系的是斜线　　　　　,能表示 lg k 逆随1 푇变化关系的是斜 线　　　　　。 (3)图中 A、B、C、D 点的纵坐标分别为 a+1.5、a+0.5、a-0.5、a-1.5,则温度 T1 时化学平衡常 数 K=　　　　　。已知温度 T1 时,某时刻恒容密闭容器中 NO2、N2O4 浓度均为 0.2 mol·L-1,此 时 v(正)　　　　　(填“>”或“<”)v(逆);上述反应达到平衡后,继续通入一定量的 NO2,则 NO2 的 平衡转化率将　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”,下同),NO2 的平衡浓度将　　　　　。 参考答案 专题突破练 7　化学反应速率和化学平衡 1.C　解析在一定温度下,催化剂的活性能达到最大限度,有利于有害气体的消除,若 温度过高,会使催化剂失去活性,不利于有害气体的消除,故 A 错误;O2 浓度稍微增 大,可以利于反应正向进行,但是 O2 浓度太大会把一氧化碳氧化,则不利于有害气体 的消除,故 B 错误;催化反应的速率由慢反应决定,即由氧化吸附过程决定,故 C 正确; 根据两步反应,①2NO+O2 2NO2,②2NO2+4CO N2+4CO2,可得总反应为 2NO+O2+4CO N2+4CO2,故 D 错误。 2.D　解析由表格数据可知,27℃反应达到平衡时,二氧化氮和四氧化二氮的物质的 量之比为 1∶4,则若四氧化二氮为 4mol,由方程式可知,反应消耗二氧化氮为 8mol, 起始二氧化氮为(8+1)mol=9mol,则二氧化氮的转化率为8 9,故 A 正确;平衡时,正逆反 应速率相等,由方程式可知,NO2 的消耗速率为 N2O4 消耗速率的 2 倍,故 B 正确;二 氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,二 氧化氮浓度减小,气体颜色变浅,故 C 正确;化学平衡常数是温度的函数,温度不变, 化学平衡常数不变,故 D 错误。 3.A　解析各物质反应的速率之比等于相应的计量数之比,该反应达到平衡时,应满 足 4v 分解[Ni(CO)4]=v 消耗(CO),A 错误;第一阶段应选择稍高于 42.2℃的反应温度,有 利于 Ni(CO)4 的生成,B 正确;230℃时 Ni(CO)4 分解反应的平衡常数较大,分解率较 高,C 正确;平衡常数是温度的函数,温度不变,平衡常数不变,D 正确。 4.D　解析根据示意图可知反应②中没有 O—H 键的断裂,A 错误;①中有水分子生 成,生成 DMC 总反应的原子利用率小于 100%,B 错误;催化剂不影响化学反应平衡, 不能提高反应物的平衡转化率,C 错误;DMC 的结构中有酯基,能与过量 NaOH 溶液 发生水解反应生成 CO2- 3 和甲醇,D 正确。 5.B　解析用 KMnO4 溶液变化表示的反应速率 v1(KMnO4)=0.01mol·L-1 4s =0.0025mol·L-1·s-1,v2(KMnO4)=0.015mol·L-1 5s =0.003mol·L-1·s-1,则实验②反应速率快,选 项 B 正确;选项 A、C 错误;由于实验②中 c(KMnO4)较实验①中 c(KMnO4)大,故 T2K 不一定高于 T1K,选项 D 错误。 6.B　解析反应在 0~50s 的平均速率 v(C)=0.08mol·L-1 50s =1.6×10-3mol·L-1·s-1,A 正确;该 温度下,平衡时,c(C)=0.10mol·L-1,则 c(B)=0.10mol·L-1,c(A)=0.50mol·L-1-0.20mol·L-1=0.30mol·L-1,反应的平衡常数 K= 0.10 × 0.10 0.302 ≈0.11,B 不正确;升高温度,平衡时 c(B)=0.09mol·L-1<0.10mol·L-1,则平衡逆 向移动,该反应的 ΔH<0,C 正确;反应达平衡后,再向容器中充入 1molA,相当于加压, 但平衡不发生移动,A 的转化率不变,D 正确。 7.C　解析活性炭具有许多细小的微孔,且表面积巨大,具有很强的吸附能力,由图像 可知,Cu2+在纯活性炭中浓度减小,表明活性炭对 Cu2+具有一定的吸附作用,故不选 A 项;铁屑和活性炭在溶液中形成微电池,其中铁具有较强的还原性,易失去电子形 成 Fe2+,发生氧化反应,因此铁作负极,故不选 B 项;由图像可知,随着铁碳混合物中铁 含量增加至 x=2∶1,Cu2+的去除速率逐渐增加;但当铁碳混合物变为纯铁屑时,Cu2+ 的去除速率又降低。当铁碳混合物中铁的含量过大时,正极材料比例降低,铁碳在废 液中形成的微电池数量减少,Cu2+的去除速率会降低,因此增大铁碳混合物中铁碳比 (x),不一定会提高废水中 Cu2+的去除速率,故选 C 项;在铁碳微电池中,碳所在电极发 生还原反应,Cu2+得到电子生成铜单质;因此该微电池的总反应方程式为 Fe+Cu2+ Fe2++Cu,故不选 D 项。 8.C　解析由气体的化学计量数增大可知 ΔS>0,由图可知温度越高,平衡时 c(CO2) 越小,则升高温度时平衡正向移动,则题给反应的 ΔH>0,故 A 错误;分别加入 0.1molCO2 和 0.2molCO2,点Ⅰ所在曲线为加入 0.1molCO2,点Ⅱ所在曲线为加入 0.2molCO2,将点Ⅱ所在曲线代表的反应看作两个 1.0L 恒容容器分别加入了 0.1molCO2,平衡后将两容器压缩为一个容器,若平衡不移动,体系的总压强为 p 总(点 Ⅱ)=2p 总(点Ⅰ),但加压 CO2(g)+C(s) 2CO(g)平衡逆向移动,体系压强减小,c(CO2) 增大,为使 c(CO2)相同,则加热使平衡正向移动,则体系的总压强又增大,由于前面压 强减小和后面压强增大的程度未知,因此无法判断 p 总(点Ⅱ)和 2p 总(点Ⅰ)的相对大 小,故 B 错误;点Ⅱ、点Ⅲ的温度相同,点Ⅱ看作先加入 0.1molCO2,与点Ⅲ平衡时 CO 的浓度相同,再加入 0.1molCO2,若平衡不移动,点ⅡCO 的浓度等于点Ⅲ的 2 倍,但再 充入 CO2,相当于增大压强,平衡左移,消耗 CO,则 c(CO,点Ⅱ)<2c(CO,点Ⅲ),故 C 正 确;点Ⅰ、点Ⅲ的温度不同,温度越高,反应速率越快,则逆反应速率为 v 逆(点Ⅰ)2.0,故 B 错误;由图可知,P 点平衡时二氧化碳转化率为 0.5,氢碳比的值为 2,起始 时氢气为 1mol·L-1、二氧化碳为 0.5mol·L-1,则二氧化碳的浓度变化量为 0.25mol·L-1, 则: 　　　　　　　2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) 起始/(mol·L-1) 0.5 1 0 0 转化/(mol·L-1) 0.25 0.75 0.125 0.5 平衡/(mol·L-1) 0.25 0.25 0.125 0.5 则 P 点对应温度的平衡常数 K= 푐(C2H4)푐4(H2푂) 푐2(CO2)푐6(H2) = 0.54 × 0.125 0.252 × 0.256=512,故 C 正确。 10.AD　解析根据图示可知 t=400s 时,CH3OCH3 的分压 p(CH3OCH3)=35.0kPa,容器 内初始压强为 41.6kPa,初始投料只有 CH3OCH3,恒容密闭容器中压强比等于物质的 量之比,所以此时 CH3OCH3 的转化率为41.6kPa - 35.0kPa 41.6kPa =0.16,故 A 正确;该温度下, 要缩短达到平衡所需的时间,除使用催化剂外,还可以增大反应物的压强或增大反 应物的浓度,故 B 错误;达到平衡时,测得体系的总压强 p 总=121.6kPa,设起始时甲醚 物质的量为 1mol,达到平衡时反应消耗甲醚物质的量为 xmol,列三段式有: 　　　CH3OCH3(g) CO(g)+H2(g)+CH4(g) 起始/mol 1 0 0 0 转化/mol x x x x 平衡/mol 1-x x x x 压强之比等于气体物质的量之比,所以有1 - 푥 + 3푥 1 = 121.6 41.6 ,解得 x≈0.96,气体总物 质的量为 1mol+2×0.96mol=2.92mol,所以 Kp= 121.6 × 0.96 2.92 × 121.6 × 0.96 2.92 × 121.6 × 0.96 2.92 121.6 × 1 - 0.96 2.92 ≈38000,故 C 错误;反应速率满足 v(CH3OCH3)=k·p(CH3OCH3),k= 푣(CH3푂퐶H3) 푝(CH3푂퐶H3),将点 (10.0,4.4)代入可得 k=4.4×10-4s-1,则 400s 时 v(CH3OCH3)=4.4×10-4s-1×35kPa=1.54×10-2kPa·s-1,故 D 正确。 11.答案Ⅰ.(1)bc　(2)d Ⅱ.(1)m3>m2>m1　(2)ce　(3)4.8×10-3　< 解析Ⅰ.(1)根据反应过程中的能量变化图可知,该反应过程的三步中,第ⅰ步吸收能 量,第ⅱ、ⅲ步均释放能量,a 错误;第ⅰ步反应的活化能最大,决定总反应速率,b 正确; 从题中三步反应可知,CH3CH+2 和 CH3CH2OH+2 是反应的中间产物,c 正确。 (2)若其他条件不变时,降低温度,正、逆反应速率均减小,而浓度在降温瞬间是不 变的,所以 k 正、k 逆均减小,再根据能量图,C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)反应物总能 量大于生成物,该反应为放热反应,降低温度时平衡正移,逆反应速率减小的更多,即 k 正减小的倍数小于 k 逆,d 合理。 Ⅱ.(1)投料比 m[ 푛(H2) 푛(CO2)]越大,根据反应 2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g) 可知,在相同温度时,相当于增大 H2 的浓度,CO2 的平衡转化率更高,则 m3>m2>m1; (2)若投料比 m=1,一定温度下发生反应 2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g),a.反应体系中各物质均为气体,保持压强为 5MPa,随反应正向 进行,容器体积减小,密度增大,密度不变可说明该反应达到平衡;b.平均相对分子质 量等于气体总质量与气体总物质的量的比值,随反应正向进行,气体总质量不变,总 物质的量减小,平均相对分子质量增大,当平均相对分子质量不再变化时,可说明反 应达到平衡;c.CO2 的体积分数即物质的量分数,反应前 CO2 的体积分数为 50%,根 据极值法可以求出当氢气完全消耗之后,二氧化碳的体积分数仍为 50%,故反应中 CO2 的体积分数始终保持为 50%不变,故不能据此判断该反应是否达到平衡;d.容器 内 푛(H2) 푛(CO2)反应前为 1∶1,而反应过程中不是按 1∶1 反应,当容器内 푛(H2) 푛(CO2)不再变化时, 说明该反应达到平衡;e.断裂 H—H 键和生成水分子表示正反应,故断裂 3NA 个 H—H 键的同时生成 1.5NA 个水分子不能说明正反应速率等于逆反应速率。 (3)若 m3=3,则 A 点温度下,CO2 的平衡转化率为 50%,根据“三段式”分析如下: 　2CO2(g)　+6H2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g) 起始/mol 1 3 0 0 转化/mol 1×50% 1.5 0.25 0.75 平衡/mol 0.5 1.5 0.25 0.75 平衡时气体的总物质的量=(0.5+1.5+0.25+0.75)mol=3mol,则 CO2、H2、 C2H5OH、H2O 的物质的量分数分别为0.5mol 3mol = 1 6、1.5mol 3mol = 1 2、0.25mol 3mol = 1 12、0.75mol 3mol = 1 4,该反应的平衡常数 Kp= (푝总 × 1 12)·(푝总 × 1 4)3 (푝总 × 1 6)2·(푝总 × 1 2)6 = (5 × 1 12) × (5 × 1 4)3 (5 × 1 6)2 × (5 × 1 2)6 =4.8×10-3;现为刚性密 闭容器,题给正反应是气体的物质的量减小的反应,相当于在原平衡的基础上减压, 平衡向气体分子数增大的方向移动,即向逆反应方向移动,则 CO2 的转化率小于 50%。 12.答案(1)①CuSO4·5H2O ②3Cu+2HNO3(浓)+3H2SO4 3CuSO4+2NO↑+4H2O (2)①CO(NH2)2 或 H2O　0.008　80% ②向逆反应方向移动　不移动 (3)6Fe2++2NO-2+8H+ 6Fe3++N2↑+4H2O 解析(1)①蓝矾是硫酸铜的结晶水合物,其化学式为 CuSO4·5H2O; ②由流程图可知,Cu 与浓硝酸、稀硫酸反应生成 CuSO4,没有生成 Cu(NO3)2,说 明硝酸中的 NO-3完全转化为 NO,则化学方程式为 3Cu+2HNO3(浓)+3H2SO4 3CuSO4+2NO↑+4H2O。 (2)①曲线甲的特点是逐渐升高,则代表生成物,而化学方程式中两种生成物的 化学计量数相等,故甲为 CO(NH2)2 或 H2O。由图像中曲线的变化特点可知曲线丙为 CO2,则 v(NH3)=2v(CO2)= 2 × (1.0mol - 0.2mol) 5.0L 40s =0.008mol·L-1·s-1。 根据“三段式”进行分析: 　　　CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(l)+H2O(g) 起始/mol 1 2 0 0 转化/mol 0.8 1.6 0.8 0.8 平衡/mol 0.2 0.4 0.8 0.8 则 NH3 的平衡转化率为1.6mol 2mol ×100%=80%; ②由化学方程式 CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(l)+H2O(g)　ΔH<0 可知,该反应 为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动;生成物 CO(NH2)2 为液体,及时从容 器中分离出尿素,不会导致平衡的移动。 (3)阳极为 Fe,失电子生成 Fe2+,该离子具有还原性,在酸性条件下能够将 NO-2还 原为无害的 N2,该反应的离子方程式为 6Fe2++2NO-2+8H+ 6Fe3++N2↑+4H2O。 13.答案(1)-127.5 kJ·mol-1　催化剂(或提高催化剂的选择性) (2)①0.12 mol·L-1·min-1　不能确定　②2 9(或 22.22%)　减小　③ 푥 3 2푥 9 × (4푥 9 )2 　该反 应正反应为放热反应,当温度升高时平衡逆向移动,平衡常数(Kp 或 ln Kp)减小 解析(1)根据题意可得:CH3OH(l)+3 2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-726.5kJ·mol-1 ①;H2(g)+1 2O2(g) H2O(l)　ΔH=-285.5kJ·mol-1②;CO(g)+1 2O2(g) CO2(g)　 ΔH=-283kJ·mol-1③。根据盖斯定律③+②×2-①得 CO(g)+2H2(g) CH3OH(l)　 ΔH=-283kJ·mol-1-285.5kJ·mol-1×2+726.5kJ·mol-1=-127.5kJ·mol-1;选择合适的催化剂 可以提高合成甲醇反应的选择性,所以关键因素是催化剂。 (2)①v(H2)=(2 - 0.8)mol 1L × 10min=0.12mol·L-1·min-1;10min 往后到 M 点时氢气浓度逐渐减 小,平衡正向移动,改变的条件可能是加入 CO(g)或分离出甲醇或降低温度。若加入 CO(g)反应速率加快;若分离出甲醇或降低温度,反应速率减慢,所以不能确定 M 点 和 N 点的逆反应速率的大小;②根据图示 10min 时容器内 CO 的物质的量是 0.4mol、氢气的物质的量是 0.8mol、甲醇的物质的量是 0.6mol,CO 的体积分数为 0.4 0.4 + 0.6 + 0.8×100%≈22.22%;相同条件下,若起始投料加倍,相当于加压,平衡正向移 动,所以 CO 的体积分数将减小;③Kp= 푥 × 0.6 1.8 0.4 1.8 × 푥 × (푥 × 0.8 1.8)2 = 푥 3 2푥 9 × (4푥 9 )2 ;该反应正反应为放 热反应,当温度升高平衡逆向移动,平衡常数(Kp 或 lnKp)减小。 14.答案(1)NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2 (2)<　③　④　(3)10　>　增大　增大 解析(1)Na2CO3 溶液和 NO、NO2 反应生成 NaNO2,根据元素守恒可得该反应的化学 方程式为 NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2。 (2)升高温度体系颜色加深,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0;化学反 应速率和温度成正比,随着温度下降1 푇增大,正、逆反应速率减小,则 lgk 正和 lgk 逆均 减小,由于温度下降平衡正移,v(正)>v(逆),则下降相同温度时 lgk 逆减小更快,则表示 lgk 正随1 푇变化关系的是斜线③,表示 lgk 逆随1 푇变化关系的是斜线④。 (3)化学平衡常数 K= 푐(N2O4) 푐2(NO2) = 푘逆·푐(N2O4) 푘正·푐2(NO2) × 푘正 푘逆 = 푣(逆) 푣(正) × 푘正 푘逆 = 10푎-0.5 10푎-1.5=10;NO2、 N2O4 浓度均为 0.2mol·L-1,则此时浓度商 Q= 0.2 0.22=5v(逆);上述 反应达到平衡后,继续通入一定量的 NO2,等效于达到平衡后加压,平衡正移;根据勒 夏特列原理,达到平衡时浓度比起始时大。