2020高考化学刷题冲刺（含最新模拟题）专题十六化学反应速率和化学平衡习题

2020高考化学刷题冲刺（含最新模拟题）专题十六化学反应速率和化学平衡习题

专题十六　化学反应速率和化学平衡 考点1 化学反应速率 ‎1.[2020吉林长春第一次质量监测]对于反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),下列表示中反应速率最快的是(　　)‎ A.v(A)=0.8 mol·L-1·s-1‎ B.v(B)=0.4 mol·L-1·s-1‎ C.v(C)=0.6 mol·L-1·s-1‎ D.v(D)=1.8 mol·L-1·min-1‎ ‎2.[2020贵州贵阳摸底考试]已知:X(g)+2Y(g)3Z(g)　ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)。下列说法错误的是(　　)‎ A.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量可能达到a kJ B.升高反应温度,逆反应速率增大,正反应速率减小 C.达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变化 D.0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 mol ‎3.[2020湖北武汉部分学校质量监测]利用 CH4可消除NO2的污染,反应原理为CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),在10 L密闭容器中分别加入0.50 mol CH4和1.2 mol NO2,测得不同温度下n(CH4)随时间变化的有关实验数据如表所示:‎ 组别 n(CH4)/mol温度/K时间/min ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎①‎ T1‎ ‎0.50‎ ‎0.35‎ ‎0.25‎ ‎0.10‎ ‎0.10‎ ‎②‎ T2‎ ‎0.50‎ ‎0.30‎ ‎0.18‎ M ‎0.15‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.组别①中0~20 min内, NO2降解速率为0.012 5 mol·L-1·min-1‎ B.由实验数据可知温度T1 K0)。下列说法正确的是(　　)‎ A.密闭容器的体积保持不变,说明反应已达到平衡 B.密闭容器中X的体积分数不变,说明反应已达到平衡 16‎ C.反应达到平衡时,X和Y的转化率相等 D.反应达到平衡时,放出的热量不可能为m kJ ‎8.[新角度][2019北京海淀区期中考试]将5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN溶液混合,达到平衡后溶液呈红色。再将混合液均分成5份,分别进行如下实验:‎ 实验①:滴加4滴蒸馏水,振荡 实验②:滴加4滴饱和FeCl3溶液,振荡 实验③:滴加4滴1 mol·L-1 KCl溶液,振荡 实验④:滴加4滴1 mol·L-1 KSCN溶液,振荡 实验⑤:滴加4滴6 mol·L-1 NaOH溶液,振荡 下列说法错误的是(　　)‎ A.对比实验①和②,证明增加反应物浓度,平衡正向移动 B.对比实验①和③,证明增加生成物浓度,平衡逆向移动 C.对比实验①和④,证明增加反应物浓度,平衡正向移动 D.对比实验①和⑤,证明减少反应物浓度,平衡逆向移动 考点3 化学平衡常数与转化率 ‎9.[2020江苏启东期中考试][双选]一定温度下,在3个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)。下列说法正确的是(　　)‎ 容器 编号 物质的起始浓度/(mol·L-1)‎ 物质的平衡浓度/(mol·L-1)‎ c(PCl5)‎ c(PCl3)‎ c(Cl2)‎ c(Cl2)‎ 16‎ Ⅰ ‎0.4‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0.2‎ Ⅱ ‎1.05‎ ‎0.05‎ ‎1.95‎ Ⅲ ‎0.8‎ ‎0‎ ‎0‎ A.达平衡时,容器Ⅰ中c(Cl‎2‎)‎c(PCl‎5‎)‎比容器Ⅱ中的大 B.达平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为6∶31‎ C.达平衡时,容器Ⅲ中Cl2体积分数大于‎1‎‎3‎ D.达平衡时,容器Ⅲ中0.4 mol·L-10‎ D.比较实验a、c可得出升高温度反应速率加快 ‎11.[2020湖北武汉部分学校质量监测节选,8分]碳及其化合物广泛存在于自然界。请回答下列问题:‎ ‎(1)反应Ⅰ:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)　ΔH1　平衡常数为K1‎ 反应Ⅱ:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)　ΔH2　平衡常数为K2‎ 不同温度下,K1、K2的值如下表:‎ 16‎ T/K K1‎ K2‎ ‎973‎ ‎1.47‎ ‎2.38‎ ‎1 173‎ ‎2.15‎ ‎1.67‎ 现有反应Ⅲ:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH3,结合上表数据,反应Ⅲ是　　　　　(填“放热”或“吸热”)反应,为提高 CO2的转化率可采取的措施有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (写出任意两条)。 ‎ ‎(2)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)　ΔH<0。设m为起始时的投料比,即m=n(H2)/n(CO2)。‎ ‎①图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为　。  ‎ ‎②图2中 m1、m2、m3从大到小的顺序为　。 ‎ ‎③图3表示在总压为5 MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。则曲线d代表的物质的化学名称为　　　　　　　,T4 K时,该反应的平衡常数Kp的计算式为　　　　　　　　　　　。 ‎ 一、选择题 16‎ ‎1.[双选]已知:8NH3(g)+6NO2(g) 7N2(g)+12H2O(l)　ΔH<0。相同条件下,向2 L恒容密闭容器内充入一定量的NH3和NO2,分别选用不同的催化剂进行已知反应(不考虑NO2和N2O4之间的相互转化),反应生成N2的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.在催化剂A的作用下,0~4 min内v(NH3)=1.0 mol·L-1·min-1‎ B.若在恒容绝热的密闭容器中反应,当容器内温度不变时,说明反应已经达到平衡 C.不同催化剂作用下,该反应的活化能由大到小的顺序是Ea(C)>Ea(B)>Ea(A)‎ D.升高温度可使容器内气体颜色变浅 ‎2.已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO42MnSO4+K2SO4 +10CO2↑+8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响,进行了如下实验(忽略溶液体积变化):‎ 编号 ‎0.01 mol·L-1酸性KMnO4溶液体积/mL ‎0.1 mol·L-1H2C2O4溶液体积/mL 水的体积/mL 反应温度/℃‎ 反应时间/min Ⅰ ‎2 ‎ ‎2 ‎ ‎0‎ ‎20‎ ‎2.1‎ Ⅱ V1‎ ‎2 ‎ ‎1 ‎ ‎20‎ ‎5.5‎ Ⅲ V2‎ ‎2 ‎ ‎0‎ ‎50‎ ‎0.5‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.V1=1,V2=2‎ B.设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响 C.实验计时是从溶液混合开始,溶液呈紫红色时结束 D.实验Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=0.01 mol·L-1·min-1‎ 二、非选择题(共29分)‎ 16‎ ‎3.[2020河北唐山摸底考试,14分]减少CO2排放是一项重要课题。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:‎ 反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.6 kJ·mol-1‎ 反应Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)　ΔH2=+23.4 kJ·mol-1‎ 反应Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH3‎ ‎(1)ΔH3=　　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎(2)恒温恒容条件下,在密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2,发生反应Ⅰ。下列描述能说明反应Ⅰ达到平衡状态的是　　　　(填序号)。 ‎ A.反应体系总压强保持不变 B.容器内混合气体的密度保持不变 C.水分子中断裂2NA个H—O键,同时氢气分子中断裂3NA个H—H键 D.CH3OH和H2O的浓度之比保持不变 ‎(3)反应Ⅱ在某温度下的平衡常数为0.25,此温度下,在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3(g)和H2O(g),反应到某时刻时测得各组分浓度如下:‎ 物　　质 CH3OCH3(g)‎ H2O(g)‎ CH3OH(g)‎ 浓度/(mol·L-1)‎ ‎1.8‎ ‎1.8‎ ‎0.4‎ 此时v正　　　　　v逆(填“>”“<”或“=”),当反应达到平衡状态时,混合气体中CH3OH的体积分数=　　　　　%。 ‎ ‎(4)在某压强下,反应Ⅲ在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如图1所示。T1温度下,将6 mol CO2和12 mol H2充入2 ‎ L的密闭容器中,5 min后反应达到平衡状态,则0~5 min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=　　　　　　　　　　;KA、KB、KC三者之间的大小关系为　　　　　　　　　　。 ‎ 16‎ 图1‎ ‎(5)恒压下将CO2和H2按体积比为1∶3混合,在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅲ,在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图2所示。其中:CH3OH的选择性=CH‎3‎OH的物质的量反应的CO‎2‎的物质的量×100%。‎ 图2‎ ‎①温度高于230 ℃,CH3OH产率随温度升高而下降的原因是　。 ‎ ‎②在上述条件下合成甲醇的工业条件是　　　　。 ‎ A.210 ℃　　　　　　　 B.230 ℃‎ C.催化剂CZT　 D.催化剂CZ(Zr-1)T ‎4.[2019四川成都一诊,15分]草酸()在工业上可作漂白剂、鞣革剂,也是实验室常用试剂。‎ ‎(1)已知相关化学键的键能数据如下表:‎ 化学键 ‎ C—O CO ‎ C—C E/(kJ·mol-1‎ a b c 16‎ ‎)‎ 一定条件下发生反应:H2C2O4(g)H2O(g)+CO(g)+CO2(g)　ΔH=　　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎(2)现将0.50 mol无水草酸加入10 L的恒容密闭容器中,分别在T1、T2时进行上述反应(体系内物质均为气态),测得n(H2C2O4)随时间变化的数据如下表:‎ t/min温度 n(H2C2O4)/　　　　‎ ‎　　　 mol　　‎ ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎50‎ T1‎ ‎0.50‎ ‎0.35‎ ‎0.25‎ ‎0.10‎ ‎0.10‎ T2‎ ‎0.50‎ ‎0.30‎ ‎0.18‎ ‎…‎ ‎0.18‎ ‎①T1　　　　(填“>”“<”或“=”)T2。 ‎ ‎②T2时0~20 min内平均反应速率v(CO)=　　　　。 ‎ ‎③该反应达到平衡状态的标志为　　　　(填标号)。 ‎ a.消耗H2C2O4和生成H2O的物质的量相等 b.混合气体密度不变 c.混合气体的平均摩尔质量不变 d.体系中n(CO)‎n(H‎2‎C‎2‎O‎4‎)‎不变 ‎④T2时,反应至20 min时再加入0.50 mol H2C2O4,反应达到平衡时H2C2O4的物质的量　　　(填“>”“<”或“=”)0.36 mol。 ‎ ‎(3)室温下利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反应探究外界条件对反应速率的影响,设计方案如下:‎ 实验 编号 所加试剂及用量/mL 溶液颜色 褪至无色 16‎ 所需时 间/min ‎0.6 mol·L-1‎ H2C2O4溶液 H2O ‎0.01 mol·L-1‎ KMnO4溶液 ‎3 mol·L-1‎ 稀H2SO4‎ ‎1‎ ‎3.0‎ ‎2.0‎ ‎3.0‎ ‎2.0‎ ‎4.0‎ ‎2‎ ‎2.0‎ ‎3.0‎ ‎3.0‎ ‎2.0‎ ‎5.2‎ ‎3‎ ‎1.0‎ ‎4.0‎ ‎3.0‎ ‎2.0‎ ‎6.4‎ ‎①上述反应的离子方程式为　　　　　　　　。 ‎ ‎②分析数据可得到的结论是　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎③该实验中若n(Mn2+)随时间变化趋势如图1所示,请在图2中画出t2后生成CO2的速率随时间变化的曲线(从a点开始作图)并说明理由:　　　　　　　　　　。 ‎ 一、选择题 ‎1.[2020安徽示范高中名校联考]某温度下,在2 L恒容密闭容器中加入一定量A,发生反应:2A(g)2B(g)+C(g)　ΔH=+a kJ·mol-1。反应过程中B、A的浓度比与时间t有如图所示关系,若测得第15 min时,c(C)=0.8 mol·L-1。下列说法错误的是(　　)‎ 16‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.该温度下此反应的平衡常数为3.2‎ B.A的初始物质的量为4.8 mol C.反应达到平衡时,A的转化率为66.7%‎ D.反应达到平衡时,吸收的热量为0.8a kJ ‎2.[新素材、新情境]肼(N2H4)和氧气反应的产物随着温度不同而发生变化。在相同时间内不同温度下测得N2H4和氧气反应的产物的产率的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A.温度低于400 ℃时,肼和氧气发生的主要反应中反应物的物质的量之比为1∶1‎ B.温度低于400 ℃时,肼和氧气反应的生成物有氮气、NO和水 C.温度高于900 ℃时,N2与NO的产率降低,但是反应速率加快了 D.温度高于900 ℃时,NO和N2的产率降低的原因一定是平衡逆向移动 二、非选择题(共23分)‎ ‎3.[新角度][2020湖北八校第一次联考,11分]合理利用和转化NO2、SO2、CO、NO等污染性气体是环保领域的重要课题。‎ ‎(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物污染。已知:‎ ‎①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-574.0 kJ·mol-1‎ 16‎ ‎②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-1 160.0 kJ·mol-1‎ ‎③H2O(g)H2O(l)　ΔH=-44.0 kJ·mol-1‎ ‎1 mol CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的反应热为　　　　　　。 ‎ ‎(2)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:‎ ‎①2NO(g)N2O2(g)(快)　v1正=k1正·c2(NO),v1逆=k1逆·c(N2O2)‎ ‎②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)　v2正=k2正·c(N2O2)·c(O2),v2逆=k2逆·c2(NO2)‎ 一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态,该反应的平衡常数的表达式K=　　　　(用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示),反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1　　　　E2(填“>”“<”或“=”)。 ‎ ‎(3)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,恒温(T ℃)时,各物质的浓度随时间的变化如表:‎ 物质时间/min 浓度/(mol·L-1)　　　　　‎ NO N2‎ CO2‎ ‎0‎ ‎0.100‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎10‎ ‎0.058‎ ‎0.021‎ ‎0.021‎ ‎20‎ ‎0.040‎ ‎0.030‎ ‎0.030‎ ‎30‎ ‎0.040‎ ‎0.030‎ ‎0.030‎ ‎40‎ ‎0.032‎ ‎0.034‎ ‎0.017‎ ‎50‎ ‎0.032‎ ‎0.034‎ ‎0.017‎ ‎①T ℃时,该反应的平衡常数K=　　　　(保留2位有效数字)。 ‎ ‎②在30 min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,40 min、50 min时各物质的浓度如上表所示,则改变的条件是　　　　　。 ‎ ‎③在51 min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应v正　　　　v逆(填“>”“<”或“=”)。 ‎ 16‎ ‎4.[新角度][2020安徽示范高中名校联考,12分]将二氧化碳还原转化为有用的化学产品是目前研究的热点之一。回答下列问题:‎ ‎(1)1945年Ipatieff等首次提出可在铜铝催化剂上用CO2加氢合成甲醇。已知发生的主要反应如下:‎ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41.17 kJ·mol-1‎ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2=-49.47 kJ·mol-1‎ CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH3‎ ‎①ΔH3=　　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎②CO2和H2以物质的量之比为1∶3通入某密闭容器中,只发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),CO2的平衡转化率与温度、气体的总压强的关系如图1所示。‎ 图1‎ p1　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)p2;为提高CO2的平衡转化率除改变温度和压强外,还可采取的措施是 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　(写一条即可);图中a点H2的平衡分压p(H2)=　　　　MPa(保留3位有效数字)。 ‎ ‎(2)利用微生物燃料电池技术可将CO2转化为甲烷(如图2所示)。微生物所起的作用是　　　　,阴极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 16‎ 图2‎ ‎(3)氢气可将CO2还原为甲烷,反应为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。‎ ‎①Shyam Kattel等结合实验与计算机模拟结果,研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程,前三步历程如图3所示,其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用·标注,Ts表示过渡态。‎ 图3‎ 物质吸附在催化剂表面,形成过渡态的过程会　　　　(填“放出热量”或“吸收热量”);反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②CO2、CO分别与H2反应生成CH4的lg Kp与T的关系如图4所示:‎ 16‎ 图4‎ 容器中只发生反应Ⅰ时,a点:v(正)　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆);900 ℃时,容器中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,则CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的lg Kp=　　　　。 ‎ 16‎