专题升级训练4 化学反应速率和化学平衡
(时间：45分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题6分，共42分，每小题只有一个选项符合题意)
1．下列事实不能用勒夏特列原理(平衡移动原理)解释的是( )。
①氯化铁溶液加热蒸干最终得不到氯化铁固体 ②铁在潮湿的空气中容易生锈 ③实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气 ④保存FeCl2溶液时向溶液中加入少量铁粉 ⑤钠与氯化钾共熔制备钾Na(l)＋KCl(l) K(g)＋NaCl(l) ⑥二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系，加压缩小体积后颜色加深
A．①②③ B．②④⑥ C．③④⑤ D．②⑤⑥
2．在一密闭容器中加入A、B、C三种气体，保持一定温度，在t1～t4(s)时刻测得各物质的浓度如下表。据此下列结论正确的是( )。
测定时刻/s
t1
t2
t3
t4
c(A)/(mol·L－1)
6
3
2
2
c(B)/(mol·L－1)
5
3.5
3
3
c(C)/(mol·L－1)
1
2.5
3
3
A.在t3时刻反应已经停止
B．A的转化率比B的转化率低
C．在容器中发生的反应为：A＋2BC
D．在t2～t3内A的平均反应速率为 mol·(L·s)－1
3．(2012浙江杭州月考)化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。下列图像描述正确的是( )。
A．根据图①可判断可逆反应A2(g)＋3B2(g) 2AB3(g)正反应是吸热反应
B．图②表示压强对可逆反应2A(g)＋2B(g) 3C(g)＋D(s)的影响，乙的压强大
C．图③可表示乙酸溶液中通入氨气至过量过程中溶液导电性的变化
D．根据图④溶解度与溶液pH关系，若除去CuSO4溶液中的Fe3＋可向溶液中加入适量CuO，至pH在4左右
4．氨的催化氧化4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 025 kJ·mol－1是工业制备硝酸的重要反应。一定条件下将4 mol NH3和5 mol O2混合于固定容积为2 L的密闭容器中，经10 s该反应达平衡，并测得NO的浓度为0.8 mol·L－1。下列判断正确的是( )。
A．以O2浓度变化表示的反应速率为0.064 mol·(L·s)－1
B．反应达到平衡状态时NH3的转化率为20%
C．升高温度能使减小
D．将容器的体积变为4 L，平衡时NO的浓度小于0.4 mol·L－1
5．已知图一表示的是可逆反应CO(g)＋H2(g) C(s)＋H2O(g) ΔH＞0的化学反应速率(v)与时间(t)的关系，图二表示的是可逆反应2NO2(g) N2O4(g)
ΔH＜0的浓度(c)随时间(t)的变化情况。下列说法中正确的是( )。
A．图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强
B．图一t2时改变的条件一定是增大了反应物的浓度
C．图二t1时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强
D．若图二t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小
6．某温度下，已知反应mX(g)＋nY(g) qZ(g)
ΔH>0，m＋n>q，在体积一定的密闭容器中达到平衡，下列叙述正确的是( )。
A．反应速率v正(X)＝v逆(Y) B．加入X，反应的ΔH增大
C．增加Y的物质的量，Y的转化率增大 D．降低温度，的值变小
7．NO2和N2O4可相互转化：2NO2(g) N2O4(g) ΔH＜0现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为1 L的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图。下列说法正确的是( )。
A．图中共有两条曲线X和Y，其中曲线Y表示NO2浓度随时间的变化
B．a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是b和c
C．反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是加入0.4 mol N2O4
D．若要达到与d相同的状态，在25 min时还要采取的措施是适当缩小容器体积
二、简答题(本题包括4小题，共58分)
8．(14分)运用化学反应原理研究碳及其化合物的反应有重要意义。
(1)在一体积为10 L的容器中，通入一定量的CO和H2O，在850 ℃时发生如下反应：
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)。CO和H2O浓度变化如下图。
850 ℃时物质浓度的变化
①0～4 min的平均反应速率v(CO2)＝________。
t ℃时物质浓度(mol·L－1)的变化
时间/min
CO
H2O
CO2
H2
0
0.200
0.300
0
0
2
0.138
0.238
0.062
0.062
3
c1
c2
c3
c3
4
c1
c2
c3
c3
5
0.116
0.216
0.084
6
0.096
0.266
0.104
②下列能说明反应达到平衡状态的是________。
a．每消耗1 mol CO2的同时生成1 mol H2O
b．体系压强保持不变
c．v正(CO)＝v逆(CO2)
d．容器中混合气体的密度保持不变
e．混合气体中H2O的体积分数保持不变
f．CO2和H2的体积比保持不变
(2)煤气化制合成气的主要化学反应为：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH>0。下列能增大碳的转化率的措施是________。(填字母代号)
A．加入C(s) B．加入H2O(g) C．升高温度 D．增大压强
9．(16分)在容积为2.0 L的密闭容器内，物质D在T ℃时发生反应，其反应物和生成物的物质的量随时间t的变化关系如下图，据图回答下列问题：
(1)从反应开始到第一次达到平衡时，A物质的平均反应速率为________ mol·(L·min)－1。
(2)根据上图写出该反应的化学方程式__________，该反应的平衡常数表达式为K＝____________。
(3)第5 min时，升高温度，A、B、D的物质的量变化如上图，则该反应的正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应，反应的平衡常数______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B的反应速率______。
(4)若在第7 min时增加D的物质的量，A的物质的量变化正确的是________(用图中a、b、c的编号回答)。
10．(14分)已知反应①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1，平衡常数为K；反应②CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1；反应③Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝c kJ·mol－1。测得在不同温度下，K值如下：
温度/℃
500
700
900
K
1.00
1.47
2.40
(1)若500 ℃时进行反应①，CO2的起始浓度为2 mol·L－1，平衡时，CO的浓度为________。
(2)反应①为________(选填“吸热”或“放热”)反应。
(3)700 ℃时反应①达到平衡，要使该平衡向右移动，其他条件不变时，可以采取的措施有________(填序号)。
A．缩小反应器体积 B．通入CO2 C．升高温度到900 ℃
D．使用合适的催化剂 E．增加Fe的量
11．(2012浙江台州中学二次统练)(14分)实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识，解决下列问题：
(1)已知某反应的平衡表达式为：K＝，它所对应的化学反应为____________。
(2)已知在一定温度下，
C(s)＋CO2(g) 2CO(g)平衡常数K1；
CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)平衡常数K2；
C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)平衡常数K3；
则K1、K2、K3之间的关系是____________________________。
(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：
温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
该反应的正反应方向是______反应(填“吸热”或“放热”)，若在500 ℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 mol·L－1，在该条件下，CO的平衡转化率为______。
参考答案
一、选择题
1．B 解析：②④均不属于化学平衡，⑥加压不论平衡移动与否，各物质的浓度均增大。
2．D 解析：达到平衡后，参加反应的A、B、C的物质的量之比为4∶2∶2，所以容器中发生的反应为：2A＋BC，当起始时c(A)∶c(B)＝2∶1时A、B转化率相同，但B加的多，所以A的转化率大，B、C错误。
3．D 解析：A项，根据图①交点是瞬时平衡点，从这点开始，温度升高正反应速率的增幅较小，平衡向左移动，说明正反应是放热反应，A错；B项中前后气体化学计量数不等，压强升高，平衡移动，B错；C项乙酸溶液中通入氨气至过量过程中，生成乙酸铵是强电解质溶液，溶液中离子浓度增加，电导增加，C错。
4．C 解析：v(NO)＝＝0.08 mol·(L·s)－1，根据同一反应中不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比，则v(O2)＝v(NO)＝0.1 mol·(L·s)－1，A错；达平衡时n(NO)＝0.8 mol·L－1×2 L＝1.6 mol，则NH3转化的物质的量为1.6 mol，故NH3的转化率为×100%＝40%，B错；该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，n(NO)减小，n(NH3)增大，则减小，C对；将容器的体积变为4 L，体系压强减小，平衡向正反应方向移动，平衡时NO的浓度大于0.4 mol·L－1，D错。
5．A 解析：由图一可知，t2瞬间，曲线是断开的，因此条件的改变不可能是由某一物质的浓度引起的，t2瞬间，正、逆反应速率均加快，且v′(正)＞v′(逆)，可知化学平衡正向移动，因此外界条件的改变可能是升高了温度也可能是增大了压强，所以选项A正确，B错误。由图二可知，t1瞬间，曲线是断开的，因此外界条件的改变不可能是浓度的变化，由于此刻NO2和N2O4的浓度均增大，显然改变的条件是给体系增压，同时压强增大，平衡向正反应方向移动，N2O4的体积分数增大，因此混合气体的平均相对分子质量应增大，选项C和D均错。
6．A 解析：ΔH与给定反应的计量数成比例，而与反应物的量无关，B错。增加Y的物质的量，Y的转化率减小，C错。降温时，平衡逆向移动，c(Y)增大、c(Z)减小，的值变大，D错。
7．D 解析：由图像可知反应开始时相同时间内X的生成量是Y的消耗量的2倍，所以X表示NO2的浓度，A错误；达到化学平衡状态，各物质的浓度不再随时间改变而改变，水平线表示达到平衡状态，a、c均不是平衡状态，B错误；25 min时加入的是0.4 mol NO2，因为反应物只有NO2，相当于加压，D正确，C错误。
二、简答题
8．答案：(1)①0.03 mol·(L·min)－1 ②ce (2)BC
解析：(1)②a均表示逆反应速率，错误；b此反应为等体反应，错误；d气体质量、气体体积均不变，错误；f选项不论平衡移动还是不移动，CO2和H2的体积比一定是1∶1，错误；(2)碳是固体对平衡无影响，增大压强平衡左移，B、C正确。
9．答案：(1)0.067 (2)2D(s)2A(g)＋B(g) c2(A)·c(B) (3)吸热 增大 增大 (4)b
解析：(1)v(A)＝＝0.067 mol·(L·min)－1；(2)参加反应的n(D)＝0.4 mol、n(A)＝0.4 mol、n(B)＝0.2 mol；所以D、A、B的化学计量数之比为2∶2∶1；(3)由图像可知升高温度，平衡右移，所以正反应为吸热反应；(4)D是固体，对平衡无影响。
10．答案：(1)1 mol·L－1 (2)吸热 (3)BC
解析：依据反应①，可写出该反应的化学平衡常数表达式K＝c(CO)/c(CO2)，从表中数据观察到：K值随温度升高而增大，说明正反应为吸热反应。在500 ℃时，假设CO2转化了x mol·L－1，达到平衡时，有下式成立：K＝c(CO)/c(CO2)＝x/(2－x)＝1.00，解得x＝1，即平衡时CO的浓度为1 mol·L－1。(3)中，700 ℃时反应①达到平衡，要使该平衡向右移动，可以升高体系温度、增大反应物浓度(通入CO2)，注意不要错选选项E，因为反应物Fe是固体，改变固体或纯液体的量对平衡无影响。
11．答案：(1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
(2)K3＝K1×K2
(3)放热 75%
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