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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Ag+3Bg2Cg+2Dg在四种不同情况下的反应速率如下,其中表示反应速率最快的是 A.vA=
0.15mol·L-1·min-1B.vB=
0.01mol·L-1·s-1C.vC=
0.40mol·L-1·min-1D.vD=
0.45mol·L-1·min-1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A~D分别是[mol·L-1·min-1]
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Fe2O3s+3COg2Fes+3CO2g,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 A.CO的生成速率与CO2的生成速率相等B.气体密度不再变化C.CO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,CO2的生成速率为正反应速率,且CO、CO2前的化学计量数相等,则v正CO2=v逆CO,达到化学平衡;B项,ρ=,当m气体不变时,反应即达到平衡;C项,mCO不变,则nCO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答案D4.在密闭容器中,5molH2与2molCO2发生反应3H2g+CO2gCH3OHg+H2Og反应达到平衡时,改变温度T和压强p,反应混合物中甲醇CH3OH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3H2g+CO2gCH3OHg+H2Og,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Nis+4COgNiCO4g230℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5已知NiCO4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NiCO4;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cCO,平衡向正向移动,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,NiCO4分解率较低D.该反应达到平衡时,v生成[NiCO4]=4v生成CO解析A项,增加cCO,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,NiCO4为气态,易于分离,有利于NiCO4的生成,正确;C项,第二阶段,230℃制得高纯镍的反应方程式为NiCO4gNis+4COg,平衡常数K1==5×104,所以NiCO4分解率较高,错误;D项,因反应达到平衡时,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,4v生成[NiCO4]=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COg+2H2g===CH3OHg在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2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ΔH<0,且p1<p2B.反应速率v逆状态A>v逆状态BC.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CH3OH的体积分数不同解析由图可知,升高温度,CH3OH的体积分数减小,平衡逆向移动,则该反应的ΔH<0,300℃时,增大压强,平衡正向移动,CH3OH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1molCO和2molH2,CO的转化率为x,则 COg+2H2gCH3OHg起始/mol120变化/molx2xx结束/mol1-x2-2xx在C点时,CH3OH的体积分数==
0.5,解得x=
0.75,故C正确;由等效平衡可知,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2L恒容密闭容器中充入
1.0molA和
1.0molB,反应Ag+BgCg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,下列说法正确的是 t/s05152535nA/mol
1.
00.
850.
810.
800.80A.反应在前5s的平均速率vA=
0.17mol·L-1·s-1B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时cA=
0.41mol·L-1,则反应的ΔH>0C.相同温度下,起始时向容器中充入
2.0molC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
0.20molA、
0.20molB和
1.0molC,反应达到平衡前v正>v逆解析A的物质的量达到
0.80mol反应达到平衡状态,则 Ag+BgCg起始量/mol
1.
01.00变化量/mol
0.
200.
200.20平衡量/mol
0.
800.
800.20代入求平衡常数的值K=
0.625反应在前5s的平均速率vA=
0.015mol·L-1·s-1,故A错误;保持其他条件不变,升高温度,平衡时cA=
0.41mol·L-1,A物质的量为
0.41mol·L-1×2L=
0.82mol>
0.80mol,说明升温平衡逆向进行,正反应是放热反应,则反应的ΔH<0,故B错误;等效为起始加入
2.0molA和
2.0molB,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
1.6mol,C的物质的量大于
0.4mol,即相同温度下,起始时向容器中充入
2.0molC,达到平衡时,C的物质的量大于
0.4mol,参加反应的C的物质的量小于
1.6mol,转化率小于80%,故C错误;相同温度下,起始时向容器中充入
0.20molA、
0.20molB和
1.0molC,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SO2Cl2和亚硫酰氯SOCl2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
①SO2Cl2gSO2g+Cl2g ΔH=+
471.7kJ·mol-1;平衡常数K1
②SO2g+Cl2g+SCl2g2SOCl2gΔH=-
477.3kJ·mol-1;平衡常数K21反应2SOCl2gSO2Cl2g+SCl2g的平衡常数K=________用K
1、K2表示,该反应ΔH=________kJ·mol-12若在绝热、恒容的密闭容器中,投入一定量的SO2Cl2g和SCl2g,发生反应SO2Cl2g+SCl2g2SOCl2g,下列示意图能说明t1时刻反应达到平衡状态的是________填序号3为研究不同条件对反应
①的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入
0.2molSO2Cl2,10min后反应
①达到平衡测得10min内vSO2=
8.0×10-3mol·L-1·min-1,则平衡时SO2Cl2的转化率α1=________若其它条件保持不变,反应
①在恒压条件下进行,平衡时SO2Cl2的转化率α2________α1填“”、“”或“=”若要增大SO2Cl2的转化率,可以采取的措施有__________________________________________________________________列举一种解析1由
①+
②可得,SO2Cl2g+SCl2g2SOCl2g,则该反应的平衡常数K=K1×K2,ΔH=+
471.7kJ·mol-1+-
477.3kJ·mol-1=-
5.6kJ·mol-1因此,反应2SOCl2gSO2Cl2g+SCl2的平衡常数K=,该反应ΔH=+
5.6kJ·mol-12若在绝热、恒容的密闭容器中,投入一定量的SO2Cl2g和SCl2g,发生反应SO2Cl2g+SCl2g2SOCl2g,该反应前后气体的分子数不变,但是由于该反应是放热反应,故在绝热、恒容条件下,容器内的压强会变大正反应速率受温度和反应物浓度两个因素影响,t1时刻,图a中不能说明正反应速率和逆反应速率相等,故不能说明达到平衡;图b中t1时刻以后压强不变,说明达到平衡;c图中,各组分的浓度在t1时刻后仍在变化,所以t1时刻没有达到平衡;d图中,t1时刻以后反应物的转化率不再变化了,说明达到平衡所以能说明t1时刻反应达到平衡状态的是b和d3反应
①为SO2Cl2gSO2g+Cl2g ΔH=+
471.7kJ·mol-1,该反应的正反应是一个气体分子数增大的吸热反应在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入
0.2molSO2Cl2,10min后反应
①达到平衡测得10min内vSO2=
8.0×10-3mol·L-1·min-1,则平衡时SO2Cl2的变化量等于nSO2=10min×2L×
8.0×10-3mol·L-1·min-1=
0.16mol,所以SO2Cl2的转化率α1=×100%=80%若其它条件保持不变,反应
①在恒压条件下进行,由于该反应正反应是气体分子数增大的方向,所以平衡时容器体积变大,相当于对恒容的平衡状态减压即增大容器体积,故SO2Cl2的转化率变大,α2α1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 2bd380% 升高温度或增大容器体积或减小压强9.2018·全国卷Ⅲ三氯氢硅SiHCl3是制备硅烷、多晶硅的重要原料回答下列问题1SiHCl3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HSiO2O等,写出该反应的化学方程式_____________________________________________________2SiHCl3在催化剂作用下发生反应2SiHCl3g===SiH2Cl2g+SiCl4gΔH1=48kJ·mol-13SiH2Cl2g===SiH4g+2SiHCl3gΔH2=-30kJ·mol-1则反应4SiHCl3g===SiH4g+3SiCl4g的ΔH为____kJ·mol-13对于反应2SiHCl3g===SiH2Cl2g+SiCl4g,采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示
①343K时反应的平衡转化率α=________%平衡常数K343K=________保留2位小数
②在343K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________、________
③比较a、b处反应速率大小va________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位小数解析1SiHCl3遇潮气时发烟生成HSiO2O等,结合原子守恒推知SiHCl3与水蒸气反应除生成HSiO2O外,还生成HCl,化学方程式为2SiHCl3+3H2O===HSiO2O+6HCl2将题给两个热化学方程式依次编号为
①、
②,根据盖斯定律,由
①×3+
②可得4SiHCl3g===SiH4g+3SiCl4g,则有ΔH=3ΔH1+ΔH2=3×48kJ·mol-1+-30kJ·mol-1=114kJ·mol-13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343K时SiHCl3的转化率变化,曲线b代表323K时SiHCl3的转化率变化
①由题图可知,343K时反应的平衡转化率α=22%设起始时SiHCl3g的浓度为1mol·L-1,则有 2SiHCl3g===SiH2Cl2g+SiCl4g起始浓度/mol·L-11 0 0转化浓度/mol·L-
10.
220.
110.11平衡浓度/mol·L-
10.
780.
110.11则343K时该反应的平衡常数K343K==≈
0.02
②在343K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
③温度越高,反应速率越快,a点温度为343K,b点温度为323K,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x2SiHCl3,v逆=k逆xSiH2Cl2xSiCl4,343K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α=22%,经计算可得SiHCl
3、SiH2Cl
2、SiCl4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,=≈
0.02a处SiHCl3的平衡转化率α=20%,此时SiHCl
3、SiH2Cl
2、SiCl4的物质的量分数分别为
0.
8、
0.
1、
0.1,则有==×=
0.02×≈
1.3答案12SiHCl3+3H2O===HSiO2O+6HCl2+114 3
①22
0.02
②及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强浓度
③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
①N2g+O2g2NOg ΔH1=akJ·mol-1
②COg+O2gCO2g ΔH2=bkJ·mol-1
③2COg+2NOgN2g+2CO2g ΔH3请回答下列问题1ΔH3=________kJ·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pB代替该气体物质的量浓度cB,则反应
①的平衡常数表达式Kp=__________3能说明反应
③已达平衡状态的标志是________填字母A.单位时间内生成1molCO2的同时消耗了1molCOB.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VL的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO,发生反应
③在t1时刻达到平衡,此时nCO=xmol,nNO=2xmol,nN2=ymol,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ymolCO2和xmolNO,则此时v正________v逆填“>”、“<”或“=”5烟气中也含有氮氧化物,C2H4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________,Cu2+负载量为________解析1
①N2g+O2g2NOg ΔH1=akJ·mol-1,
②COg+O2gCO2g ΔH2=ckJ·mol-1,由2×
②-
①得2COg+2NOgN2g+2CO2g,由盖斯定律ΔH3=2ΔH2-ΔH1=2b-akJ·mol-12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pB代替该气体物质的量浓度cB,则反应
①的平衡常数表达式Kp=3能说明反应
③已达平衡状态的标志是单位时间内生成1molCO2的同时消耗了1molCO,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VL的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO,发生反应
③2COg+2NOgN2g+2CO2g,t1时刻达到平衡,此时nCO=xmol,nNO=2xmol,nN2=ymol,生成N2的物质的量为ymol,反应的NO物质的量为2y,起始NO的物质的量为2x+2y,平衡转化率为=×100%,向容器中充入ymolCO2和xmolNO,相当于同等倍数的增大反应物和生成物的浓度,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12b-a 2 3CD4×100% = 5350℃或300~400℃之间 3%。