1、1专题八 化学反应速率和化学平衡专题强化练1中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成，它运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中 45%的 NO 和 CO 转化成 N2和 CO2。下列对此反应的叙述中正确的是( )A使用光催化剂不改变反应速率B使用光催化剂能增大 NO 的转化率C升高温度能加快反应速率D改变压强对反应速率无影响解析：使用催化剂可以加快反应速率，但不能改变反应物的平衡转化率，故 A、B 两项错误；该反应有气体参与，改变压强可影响化学反应速率，故 D 项错误。答案：C2反应 A(g)3B(g) 2C(g)2D(g)在四种不同情况下的反应速率如下，其中表示反应
2、速率最快的是( )A v(A)0.15 molL 1 min1B v(B)0.01 molL 1 s1C v(C)0.40 molL 1 min1D v(D)0.45 molL 1 min1解析：如果都用物质 B 表示反应速率，则根据反应速率之比等于化学计量数之比可知选项 AD 分别是molL 1 min1 0.45、0.6、0.6、0.675，即选项 D 中反应速率最快。答案：D3在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe 2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO 2(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( )ACO 的生成速率与 CO2的生成速率相等B
3、气体密度不再变化CCO 的质量不变D体系的压强不再发生变化解析：A 项，CO 的生成速率为逆反应速率，CO 2的生成速率为正反应速率，且 CO、CO 2前的化学计量数相等，则 v 正 (CO2) v 逆 (CO)，达到化学平衡；B 项， ，当 m(气体)不mV变时，反应即达到平衡；C 项， m(CO)不变，则 n(CO)不变，反应达到平衡；D 项，该反应是气体体积不变的反应，反应任意时刻，体系的压强均相同，所以压强不能作为平衡的标志。2答案：D4在密闭容器中，5 mol H2与 2 mol CO2发生反应：3H 2(g)CO 2(g) CH3OH(g)H 2O(g)。反应达到平衡时，改变温度(
4、 T)和压强( p)，反应混合物中甲醇(CH 3OH)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 p1p2p3p4B甲醇的物质的量分数越高，反应的平衡常数越大C若 T1T2T3T4，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解析：根据化学反应 3H2(g)CO 2(g) CH3OH(g)H 2O(g)，增大压强，平衡正向移动，甲醇的物质的量分数增大，表现在图象上，柱形体积增大，所以 p1 p2 p3 p4，A正确；平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，B 错误；若 T1 T2 T3 T4，根据图象，温度降低，甲醇的物质的量分数增大，说明平衡
5、正向移动，而降低温度，平衡向放热方向移动，该反应为放热反应，C 正确；正反应是体积减小的可逆反应，则缩小容积，压强增大平衡向正反应方向进行，可以提高 CH3OH 在混合物中的质量分数，D 正确。答案选 B。答案：B5(2017天津卷)常压下羰基化法精炼镍的原理：Ni(s)4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 时，该反应的平衡常数 K210 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。下列判断正确的是( )A增加 c(CO)，平衡向正向移
6、动，反应的平衡常数增大B第一阶段，在 30 和 50 两者之间选择反应温度，选 50 C第二阶段，Ni(CO) 4分解率较低D该反应达到平衡时， v 生成 Ni(CO)44 v 生成 (CO)解析：A 项，增加 c(CO)，平衡向正向移动，因平衡常数大小只与温度有关，与浓度无关，所以反应的平衡常数不变，错误；B 项，第一阶段，50 时，Ni(CO) 4为气态，易于分离，有利于 Ni(CO)4的生成，正确；C 项，第二阶段，230 制得高纯镍的反应方程式为3Ni(CO)4(g) Ni(s)4CO(g)，平衡常数 K1 510 4，所以 Ni(CO)4分解率较高，1K错误；D 项，因反应达到平衡时
7、，正、逆反应速率相等，再根据该反应的化学计量数可知，该反应达到平衡时，4 v 生成 Ni(CO)4 v 生成 (CO)，错误。答案：B6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)2H 2(g)=CH3OH(g)。在体积一定的密闭容器中按物质的量之比 12 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 H0，且 p1 p2B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 CH3
8、OH 的体积分数不同解析：由图可知，升高温度，CH 3OH 的体积分数减小，平衡逆向移动，则该反应的 H0，300 时，增大压强，平衡正向移动，CH 3OH 的体积分数增大，所以 p1 p2，故 A错误；B 点对应的温度和压强均大于 A 点，温度升高、增大压强均使该反应的化学反应速率加快，因此 v 逆 (状态 A) v 逆 (状态 B)，故 B 错误；设向密闭容器充入了 1 mol CO 和 2 mol H2，CO 的转化率为 x，则CO(g)2H 2(g) CH3OH(g)起始/mol 1 2 0变化/mol x 2x x结束/mol 1 x 22 x x在 C 点时，CH 3OH 的体积分
9、数 0.5，解得 x0.75，故 C 正确；由x1 x 2 2x x等效平衡可知，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 的体积分数都相同，故 D 错误；故选 C。答案：C7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4的是( )t/s 0 5 15 25 35n(A)/mol 1.0 0.85 0.81 0.80 0.80A.反应在前 5 s 的平均速率 v(A)0.17 molL 1 s1B保持其他条件不变，升高温度
10、，平衡时 c(A)0.41 molL 1 ，则反应的 H0C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)解析：A 的物质的量达到 0.80 mol 反应达到平衡状态，则A(g)B(g) C(g)起始量/mol 1.0 1.0 0变化量/mol 0.20 0.20 0.20平衡量/mol 0.80 0.80 0.20代入求平衡常数的值： K0.625。反应在前 5 s 的平均速率 v(A)0.015 molL1 s1
11、，故 A 错误；保持其他条件不变，升高温度，平衡时 c(A)0.41 molL1 ，A 物质的量为 0.41 molL1 2 L0.82 mol0.80 mol，说明升温平衡逆向进行，正反应是放热反应，则反应的 H0，故 B 错误；等效为起始加入 2.0 mol A 和2.0 mol B，与原平衡相比，压强增大，平衡向正反应方向移动，平衡时的 A、B 转化率较原平衡高，故平衡时 A、B 的物质的量小于 1.6 mol，C 的物质的量大于 0.4 mol，即相同温度下，起始时向容器中充入 2.0 mol C，达到平衡时，C 的物质的量大于 0.4 mol，参加反应的 C 的物质的量小于 1.6
12、mol，转化率小于 80%，故 C 错误；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， Qc 50 K，反应逆向进行，反应达到平衡前 v(正) v(逆) ，故 D 正确。答案：D8(2018广州质检)硫酰氯(SO 2Cl2)和亚硫酰氯(SOCl 2)均是重要的化工试剂，遇水发生剧烈反应，常用作脱水剂。已知：SO 2Cl2(g) SO2(g)Cl 2(g) H471.7 kJmol 1 ；平衡常数 K1SO 2(g)Cl 2(g)SCl 2(g) 2SOCl2(g) H477.3 kJmol 1 ；平衡常数 K2(1)反应 2SOCl2(g
13、) SO2Cl2(g)SCl 2(g)的平衡常数 K_(用 K1、 K2表示)，该反应 H_kJmol 1 。(2)若在绝热、恒容的密闭容器中，投入一定量的 SO2Cl2(g)和 SCl2(g)，发生反应SO2Cl2(g)SCl 2(g) 2SOCl2(g)，下列示意图能说明 t1时刻反应达到平衡状态的是_(填序号)。5(3)为研究不同条件对反应的影响，在恒温条件下，向 2 L 恒容密闭容器中加入 0.2 mol SO2Cl2，10 min 后反应达到平衡。测得 10 min 内 v(SO2)8.010 3 molL1 min1 ，则平衡时 SO2Cl2的转化率 1_。若其它条件保持不变，反应
14、在恒压条件下进行，平衡时 SO2Cl2的转化率 2_ 1(填“” 、 “ 1。若要增大 SO2Cl2的转化率，可以采取的措施有升高温度或增大容器体积(即减小压强)。答案：(1) 5.6 (2)bd1K1K26(3)80% 升高温度或增大容器体积或减小压强9(2018全国卷)三氯氢硅(SiHCl 3)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)SiCl 4(g) H148 kJmol 13SiH
15、2Cl2(g)=SiH4(g)2SiHCl 3(g) H230 kJmol 1则反应 4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl 4(g)的 H 为_kJmol 1 。(3)对于反应 2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl 4(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。343 K 时反应的平衡转化率 _%。平衡常数 K343 K_(保留 2 位小数)。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_、_。比较 a、b 处反应速率大小： v
16、a_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)。v正v逆解析：(1)SiHCl 3遇潮气时发烟生成(HSiO) 2O 等，结合原子守恒推知 SiHCl3与水蒸气反应除生成(HSiO) 2O 外，还生成 HCl，化学方程式为 2SiHCl33H 2O=(HSiO)2O6HCl。(2)将题给两个热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由3可得：4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl 4(g)
17、，则有 H3 H1 H2348 kJmol1 (30 kJmol1 )114 kJmol 1 。(3)温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，曲线 a 达到平衡的时间短，则曲线 a 代表 343 K 时 SiHCl3的转化率变化，曲线 b 代表 323 K 时 SiHCl3的转化率变化。7由题图可知，343 K 时反应的平衡转化率 22%。设起始时 SiHCl3(g)的浓度为 1 molL1 ，则有2SiHCl 3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl 4(g)起始浓度/molL 1 1 0 0转化浓度/molL 1 0.22 0.11 0.11平衡浓度/molL 1 0.78 0.11 0
18、.11则 343 K 时该反应的平衡常数 K343 K c（ SiH2Cl2） c（ SiCl4）c2（ SiHCl3）0.02。（ 0.11 molL 1） 2（ 0.78 molL 1） 2在 343 K 时，要提高 SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物压强或浓度、改进催化剂等。温度越高，反应速率越快，a 点温度为 343 K，b 点温度为 323 K，故反应速率：va vb。反应速率 v v 正 v 逆 k 正 x2SiHCl3 k 逆 xSiH2Cl2xSiCl4，则有 v 正 k 正x2
19、SiHCl3， v 逆 k 逆 xSiH2Cl2xSiCl4，343 K 下反应达到平衡状态时 v 正 v 逆 ，即 k 正x2SiHCl3 k 逆 xSiH2Cl2xSiCl4，此时 SiHCl3的平衡转化率 22%，经计算可得SiHCl3、SiH 2Cl2、SiCl 4的物质的量分数分别为 0.78、0.11、0.11，则有 k 正 0.782 k 逆0.112， 0.02。a 处 SiHCl3的平衡转化率 20%，此时k正k逆 0.1120.782SiHCl3、SiH 2Cl2、SiCl 4的物质的量分数分别为 0.8、0.1、0.1，则有 v正v逆 0.02 1.3。k正 x2SiHC
20、l3k逆 xSiH2Cl2xSiCl4 k正k逆 x2SiHCl3xSiH2Cl2xSiCl4 0.820.12答案：(1)2SiHCl 33H 2O=(HSiO)2O6HCl(2)114 (3)22 0.02 及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) 大于 1.310雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气的排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：N 2(g)O 2(g) 2NO(g) H1 a kJmol1CO(g) O2(g) CO2(g) H2 b kJmol1122CO(g)2NO(g) N2(g)2CO 2(g) H3请回答下列问题：(1) H3_kJ
21、mol 1 (用含 a、 b 的代数式表示)。(2)对于有气体参与的反应，表示平衡常数 Kp时用气体组分(B)的平衡压强 p(B)代替该8气体物质的量浓度 c(B)，则反应的平衡常数表达式 Kp_。(3)能说明反应已达平衡状态的标志是_(填字母)。A单位时间内生成 1 mol CO2的同时消耗了 1 mol COB在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变C在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化D在恒温恒压的容器中，NO 的体积分数保持不变(4)在一定温度下，向体积为 V L 的恒容密闭容器中充入一定量的 NO 和 CO，发生反应。在 t1时刻达到平衡，此时 n(CO) x mol， n(
22、NO)2 x mol， n(N2) y mol，则 NO 的平衡转化率为_(用含 x、 y 的代数式表示)；再向容器中充入 y mol CO2和 x mol NO，则此时 v(正) _v(逆) (填“” 、 “”或“”)。(5)烟气中也含有氮氧化物，C 2H4可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中 Cu2 负载量对 NO 去除率的影响，控制其它条件一定，实验结果如图所示。为达到最高的 NO 去除率，应选择的反应温度约为_，Cu 2 负载量为_。解析：(1)N 2(g)O 2(g) 2NO(g) H1 a kJmol1 ，CO(g) O2(g)12CO2(g) H2 c kJmol1 ，由 2得：
23、2CO(g)2NO(g) N2(g)2CO 2(g)，由盖斯定律 H32 H2 H1(2 b a)kJmol1 。(2)对于有气体参与的反应，表示平衡常数 Kp时用气体组分(B)的平衡压强 p(B)代替该气体物质的量浓度 c(B)，则反应的平衡常数表达式 Kp 。(3)能说明反应已达平衡状态的标志p2（ NO）p（ N2） p（ O2）是：单位时间内生成 1 mol CO2的同时消耗了 1 mol CO，描述的都是正反应，不能说明反应已经达到平衡，A 错误；在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变，密度等于混合气体的质量除以容器体积，根据质量守恒不管是否达到平衡，混合气体的质量都不变，容器体
24、积不变，所以密度始终不变，B 错误；在绝热恒容的容器中，容器内的温度随反应的进行在变化，平衡常数也会发生变化，平衡常数不再变化，说明容器的温度在变，反应达到平衡，C 正确；在恒温恒压的容器中，NO 的体积分数保持不变，说明各成分的物质的量不再变化，反应达到平衡，D 正确。(4)一定温度下，向体积为 V L 的恒容密闭容器中充入一定量的 NO 和 CO，发生反应2CO(g)2NO(g) N2(g)2CO 2(g)， t1时刻达到平衡，此时 n(CO) x mol， n(NO)2 x mol， n(N2) y mol，生成 N2的物质的量为 y mol，反应的 NO 物质的量为 2y，起始 NO 的物质的量为 2x2 y，平衡转化率为9 100%，向容器中充入 y mol CO2和 x mol NO，相当于同等倍数的增大反应2y2x 2y yx y物和生成物的浓度，平衡不移动，此时 v(正) v(逆) 。(5)从图上可以看出负载量为 3%时，相同温度下 NO 去除率最高，在 350 左右时，去除 NO 的效果最好。答案：(1)2 b a (2) (3)CDp2（ NO）p（ N2） p（ O2）(4) 100% (5)350 (或 300400 之间) 3%yx y
