2020届一轮复习人教版化学反应速率与化学平衡作业
化学反应速率与化学平衡
1．已知存在如下反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)。800 ℃时，该反应化学平衡常数K＝1.0，某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量见下表：
物质
CO
H2O
CO2
H2
n/mol
0.5
8.5
2.0
2.0
此时反应中正、逆反应速率的关系式是( A )
A．v正>v逆 B．v正
v逆，选项A正确。
2．室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是( D )
A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br
C．若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D．若起始温度提高至60 ℃，可缩短反应达到平衡的时间
解析 加入NaOH，中和HBr，平衡逆向移动，可增大乙醇的物质的量。选项A正确；增大HBr浓度，平衡正向移动，有利于生成C2H5Br。选项B正确；若反应物均增大至2 mol，实际上就是将反应物的浓度都增大至原来的2倍，比例不变(两次实验反应物的比例都是1∶1，等于方程式中的系数比)，这里有一个可以直接使用的结论：只要反应物的投料比等于系数比，达平衡时反应物的转化率一定是相等的。所以两种反应物的转化率一定是1∶1。选项C正确；温度提高至60 ℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间；选项D错误。
3．下列有关化学反应速率的实验探究方案设计合理的是( D )
选项
实验方案
实验目的
A
向等体积等浓度的H2O2溶液中分别加入5滴等浓度的CuSO4和FeCl3溶液，观察气体产生的速度
比较Cu2＋和Fe3＋的催化效果
B
两支试管，都加入2 mL 1 mol/L的酸性KMnO4溶液，再同时向两支试管分别加入2 mL 0.1 mol/L的H2C2O4溶液和2 mL 0.05 mol/L的H2C2O4溶液，观察高锰酸钾溶液褪色所需时间
探究草酸浓度对反应速率影响
C
在锥形瓶内各盛有2 g锌粒(颗粒大小基本相同)，然后通过分液漏斗分别加入40 mL 1 mol/L 和40 mL 18 mol/L的硫酸。比较两者收集10 mL氢气所用的时间
探究硫酸浓度对反应速率影响
D
探究温度对反应速率的影响
解析 CuSO4和FeCl3溶液中阴离子不同，不符合单一变量原则，选项A错误；加入的高锰酸钾溶液过量，溶液无法褪色，选项B错误；18 mol/L的硫酸为浓硫酸，不能与锌反应产生氢气，选项C错误；两个实验的各项条件中只有温度不同，符合单一变量原则，选项D正确。
4．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是( D )
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0 mol·L－1v逆
C．达到平衡时，容器Ⅲ中c(O2)大于0.1 mol/L
D．达到平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅲ中的总压强相等
解析 容器Ⅰ中，根据2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)反应可知，达到平衡后c(O2)＝0.2 mol·L－1，则生成c(NO)＝0.4 mol·L－1，剩余c(NO2)＝0.6－0.4＝0.2 mol·L－1，反应的平衡常数＝c(O2)×c2(NO)/c2(NO2)＝0.2×0.42/0.22＝0.8，选项A正确；容器Ⅰ中发生反应与容器Ⅱ中发生反应温度均为T1，所以反应的平衡常数相等；容器Ⅱ中发生反应的QC＝c(O2)×c2(NO)/c2(NO2)＝0.2×0.52/0.32＝0.57<0.8，反应正向进行，所以容器Ⅱ中发生反应的起始阶段有v正>v逆，选项B正确；温度相同时，容器Ⅲ中消耗氧气为x mol，消耗一氧化氮为2x＜0.5 mol，x<0.25 mol，剩余c(O2)＝0.35－x>0.1 mol/L，选项C正确；根据“一边倒”分析可知，容器Ⅰ中起始相当于0.6 mol NO,0.3 mol O2，大于容器Ⅲ中起始0.85 mol，而且NO转化率Ⅰ<Ⅲ，达到平衡时，容器Ⅰ中压强应大于容器Ⅲ中压强，选项D错误。
7．一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g) CH2＝CH2(g)＋4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图。下列说法正确的是( B )
A．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
B．若投料比n(H2)∶n(CO2)＝4∶1，则图中M点乙烯的体积分数为5.88%
C．250 ℃，催化剂对CO2平衡转化率的影响最大
D．当温度高于250 ℃，升高温度，平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低
解析 化学反应速率随温度的升高而加快，由图可得，催化剂的催化效率随温度的升高而降低，所以M点的正反应速率v正有可能小于N点的逆反应速率v逆，选项A错误；设开始投料n(H2)为4 mol，则n(CO2)为1 mol，如图当在M点平衡时二氧化碳的转化率为50%，列三段式得：
6H2(g)＋2CO2(g) CH2＝CH2(g)＋4H2O(g)
开始(mol),4,1,0,0,转化(mol),1.5,0.5,0.25,1,平衡(mol),2.5,0.5,0.25,1)
所以乙烯的体积分数为0.25÷(2.5＋0.5＋0.25＋1)×100%≈5.88%，选项B正确；催化剂不影响平衡转化率，只影响化学反应速率，选项C错误；根据图像，当温度高于250 ℃，升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则说明平衡逆向移动，但催化剂与化学平衡移动没有关系，并不是平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低，选项D错误。
8．在体积为2 L的恒容密闭容器中发生反应xA(g)＋yB(g) zC(g)，图Ⅰ表示200 ℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化，图Ⅱ表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系则下列结论正确的是( D )
图Ⅰ 图Ⅱ
A．200 ℃时，反应从开始到平衡的平均速率v(B)＝0.04 mol·L－1·min－1
B．图Ⅱ所示反应xA(g)＋yB(g) zC(g)的ΔH<0，且a＝2
C．若在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入He，重新达到平衡前v正＞v逆
D．200 ℃时，向容器中充入2 mol A和1 mol B，达到平衡时，A 的体积分数小于50%
解析 200 ℃时，反应从开始到平衡的平均速率v(B)＝(0.4－0.2)mol÷2 L÷5 min＝0.02 mol·L－1·min－1，选项A错误；据图Ⅱ可知温度升高时C的体积分数增大，平衡正向移动，故正反应为吸热反应，ΔH>0。方程式中物质的化学计量数之比等于反应中各物质的物质的量变化量之比，据此可写出该反应的化学方程式为2A(g)＋B(g)C(g)，用极端的思想考虑可知起始时A和B的物质的量之比等于化学计量数之比时，产物C的体积分数最大，故a＝2，选项B错误；若在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入He，因为容器的体积没有改变，且He是稀有气体不参与反应，所以反应中A、B、C的浓度不变化，故速率不变平衡不移动，选项C错误；图Ⅰ中平衡时混合物中A的体积分数为0.4÷(0.4＋0.2＋0.2)×100%＝50%,200 ℃时向容器中充入2 mol A和1 mol B，假设容器体积可以变化，将与图Ⅰ
所示的平衡构成等效平衡，A的体积分数仍为50%，但现在容器体积不变，故须将容器体积缩小，相当于增压，平衡将向正反应方向移动，A的体积分数将变小，小于50%，选项D正确。
9．在四个恒容密闭容器中按下表相应量充入气体，发生反应2N2O(g) 2N2(g)＋O2(g)，容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O的平衡转化率如下图所示：
容器
容积/L
起始物质的量/mol
N2O
N2
O2
Ⅰ
V1
0.1
0
0
Ⅱ
1.0
0.1
0
0
Ⅲ
V3
0.1
0
0
Ⅳ
1.0
0.06
0.06
0.04
下列说法正确的是( D )
A．该反应的正反应放热
B．相同温度下反应相同时间，平均反应速率：v(Ⅰ)>v(Ⅱ)
C．容器Ⅳ在470 ℃进行反应时，起始速率：v正(N2O)Ⅱ，可能是V1>1.0 L，pⅠv逆(N2O)，选项C错误；A、B、C三点处容器内起始物质的量相同，N2O转化率相同，温度TA__0(填“>”“<”或“＝”)。
②根据下图所示，只改变条件R，当N2的转化率从α3到α1时，平衡常数K__AC__(填字母)。
A．可能增大 B．一定不变
C．可能不变 D．可能减小
E．增大、减小、不变均有可能
(2)氮气是合成氨的原料之一，合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0。500 ℃时将1 mol N2与1 mol H2充入容积为1 L的密闭容器中发生反应，达到平衡后NH3的体积分数为20%。若升高温度至800 ℃，达到新的平衡时，H2的转化率__减小__(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，N2的体积分数__增大__。
(3)在汽车上安装高效催化转化器，将有毒气体转化为无毒气体，可有效降低NOx的排放。某研究性学习小组用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表：
时间/s
0
1
2
3
4
5
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
转化器中反应的化学方程式：__2NO＋2CON2＋2CO2__；前2 s内的平均反应速率v(N2)＝__1.88×10－4_mol·L－1·s－1__。
解析 (1)①由题可知，该反应的热化学方程式为N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝(945＋498－2×630) kJ·mol－1＝＋183 kJ·mol－1；该反应在高温下可自发进行，故ΔG＝ΔH－TΔS<0，可知该反应ΔS>0。
②根据图像分析，只改变条件R，当N2的转化率从α3到α1时，平衡正向移动，可采取措施：升高温度(平衡常数K增大)，或增大氧气量(平衡常数不变)，选项A、选项C正确。
(2)该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，H2的转化率减小，N2的体积分数增大。
(3)汽车排放有毒气体为NO，在高温和高效催化剂作用下，NO和CO发生氧化还原反应生成N2和CO2，反应的化学方程式为2NO＋2CON2＋2CO2。前2 s内的平均反应速率v(NO)＝＝3.75×10－4 mol·L－1·s－1，则v(N2)＝v(NO)＝1.88×10－4 mol·L－1·s－1。
11．(1) NH3合成常见的化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]分为三步，其中第一步为：2NH3(g)＋CO2(g) NH2COONH4(s) ΔH＝－159.5 kJ/mol，对于这个反应，在2 L
等容密闭容器中充入2 mol NH3和1 mol CO2，平衡时放出127.6 kJ的热量，若反应温度不变，在该容器中充入2.8 mol NH3和1.4 mol CO2，到达平衡时，c(NH3)为__0.2_mol/L__。
(2)尾气中的SO2可以回收投入到硫酸工业中：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.64 kJ·mol－1
假如某温度下，2 L密闭容器中充入2 mol SO2 和2 mol O2，达到平衡时SO2 和O2的物质的量之比为2∶5，则该温度下反应的平衡常数为__14.4__，若在该温度下，起始时充入0.4 mol SO2 、0.2 mol O2、x mol SO3，要想此时v(正)>v(逆)，则x的取值范围为__x<0.48_mol__。
(3) CO2在Cu－ZnO催化下，可同时发生如下的反应Ⅰ、Ⅱ，其可作为解决温室效应及能源短缺的重要手段。
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－57.8 kJ/mol
Ⅱ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝41.2 kJ/mol
对于气体参加的反应，表示平衡常数Kp时，用气体组分B的平衡分压p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)。已知：气体各组分的分压p(B)，等于总压乘以其体积分数。
在Cu－ZnO存在的条件下，保持温度T时，在容积不变的密闭容器中，充入一定量的CO2 及H2，起始及达平衡时，容器内各气体物质的量如表：
CO2
H2
CH3OH
CO
H2O(g)
总压/kPa
起始/mol
5.0
7.0
0
0
0
p0
平衡/mol
n1
n2
p
若反应Ⅰ、Ⅱ均达平衡时，p0＝1.2p，则表中n1＝__1.0__；若此时n2＝3，则反应I的平衡常数Kp＝__ __(无需带单位，用含总压p的式子表示)。
解析 (1)根据热化学方程式，每消耗2 mol NH3和1 mol CO2，反应放出159.5 kJ热量，放出127.6 kJ热量时n(NH3)转化＝＝1.6 mol，n(CO2)转化＝＝0.8 mol，平衡时n(NH3)＝2 mol－1.6 mol＝0.4 mol、n(CO2)＝1 mol－0.8 mol＝0.2 mol，平衡时c(NH3)＝0.2 mol/L、c(CO2)＝0.1 mol/L，该温度下化学平衡常数K＝＝＝250。若向容器中充入2.8 mol NH3和1.4 mol CO2，设从起始到平衡转化CO2物质的量浓度为x，用三段式
2NH3(g)＋CO2(g) NH2COONH4(s)
＝250，解得x＝0.6 mol/L，到达平衡时，c(NH3)＝1.4 mol/L－2
×0.6 mol/L＝0.2 mol/L。
(2)由三段式进行计算：
2SO2 ＋ O2 2SO3
起始：2 mol 2 mol 0 故(2－2x)∶(2－x)＝2∶5，
转化：2x x 2x 故x＝0.75 mol
平衡：2－2x 2－x 2x
故K＝()2/()2·()
若起始时充入0.4 mol SO2、0.2 mol O2、x mol SO3，要想v(正)>v(逆)，即Qc
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