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．(2012安徽宿州一检，14)aX(g)＋bY(g)cZ(g)＋dW(g) ΔH＞0，反应5 min达到平衡时，X减小了n mol·L－1，用Y表示的反应速率为0.6n mol·L－1·min－1。若将体系压强增大，W的百分含量不发生变化，则下列描述正确的是( )
A．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动
B．反应中各物质的系数比a∶b∶c∶d可能为1∶3∶2∶2
C．增大X的浓度，平衡向正反应方向移动，X和Y的转化率都增大
D．增大压强和使用催化剂都不能改变该反应的速率和化学平衡状态
2．(2012黑龙江绥棱一中期末，20)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河南洛阳统考，9)在1 100 ℃，一定容积的密闭容器中发生反应：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a＞0)，该温度下K＝0.263，下列有关该反应的说法正确的是( )
A．达到化学平衡状态时，若c(CO)＝0.100 mol·L－1，则c(CO2)＝0.026 3 mol·L－1
B．若要提高CO的转化率，则应该加入适当的过量FeO
C．升高温度混合气体的平均相对分子质量不变
D．若生成56 g Fe，则吸收的热量小于a kJ
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．(2012安徽马鞍山二检，11)对于可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0，下列研究目的和图示相符的是( )
A
B
C
D
研究目的
压强对反应的影响
温度对反应的影响
增加O2浓度对反应平衡的影响
浓度对平衡常数的影响
图示
6．某温度下，已知反应mX(g)＋nY(g)qZ(g) ΔH＞0，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时还可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．(2012湖北黄冈质检，27)(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。
850 ℃时物质浓度的变化
(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浓度变化如上图。
①0～4 min的平均反应速率v(CO2)＝________。
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
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
③t ℃(高于850 ℃)时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如上表。c1的数值大于0.08 mol·L－1，则该反应正反应的反应热ΔH________0(填“＞”或“＜”)。反应在4～5 min间，平衡向逆方向移动，可能的原因是____________(填序号，下同)，表中5～6 min之间数值发生变化，可能的原因是________________。
a．通入一定量氮气 b．增加了水蒸气的量
c．使用催化剂 d．增加氢气的浓度
e．降低温度
(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．(2012上海市十校联考，六)(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)。
(5)一定温度下，在1 L密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2并发生反应。若容器容积恒定，10 min达到平衡时，气体的总物质的量为原来的9/10，则N2的转化率α(N2)＝______。
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，CO的平衡浓度为________。
(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
(4)下列图像符合反应①的是________(填序号)(图中v为速率，φ为混合物中CO含量，T为温度且T1＞T2)。
(5)由反应①和②可求得，反应2Fe(s)＋O2(g)===2FeO(s)的ΔH＝________。
(6)请运用盖斯定律写出Fe固体被O2氧化得到Fe2O3固体的热化学方程式：________________________________________________________________________。
11．(14分)(1)将等量的CO(g)和H2O(g)分别通入到容积为2 L的恒容密闭容器中进行如下反应：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
ΔH＝a kJ·mol－1，得到下列数据：
实验组
温度
/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡
所需时间/min
H2O
CO
H2
1
650
2
4
1.6
5
2
900
2
4
0.9
t
①在实验1中，以v(CO2)表示该反应前5分钟的平均反应速率为________ mol·L－1·min－1；
②在实验2中，t________5。(填“大于”“小于”或“等于”)；
③a______0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2，在催化剂作用下反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，CO的转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。
①p1______p2(填“大于”“小于”或“等于”)；
②若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为10 L，则该温度下的平衡常数K＝______________；
③若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间tA________tC(填“大于”“小于”或“等于”)；
④在不改变反应物用量情况下，为提高CO转化率可采取的措施是______________________(答出两点即可)；
⑤达到平衡后将容器的容积压缩到原来的1/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是____________(填字母序号)。
A．c(H2)减少
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．CH3OH的物质的量增加
D．重新平衡时，c(H2)/c(CH3OH)减小
参考答案
一、选择题
1．B 解析：升高温度，正反应速率增大，逆反应速率也增大，A错误；X、Y表示的反应速率之比为1∶3，体系压强增大，W的百分含量不发生变化，则反应前后气体分子数不变，故B正确；增大X的浓度，平衡向正反应方向移动，Y的转化率增大，X的转化率减小，C错误；增大压强和使用催化剂都不能改变该反应的化学平衡状态，但均改变了反应速率，D错误。
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．A 解析：K＝0.263＝可知A正确，Fe是纯固体，故B错误；升高温度平衡右移，CO生成CO2，相对分子质量增大，C错误；生成1 mol Fe，则吸收的热量等于a kJ，D错误。
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．C 解析：A由图中曲线斜率可知p1＞p2，压强越大，SO3的体积分数越大；B温度升高，平衡逆向移动，SO2的转化率变小；D中O2浓度的变化不会影响平衡常数的大小。
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 ③＜ d b (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；③升高温度CO的浓度增大，所以平衡左移，正反应为放热反应；5～6 min CO浓度减小、H2O浓度增大、CO2增大，只有b选项符合；(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 (5)20%
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；(5)依据三部曲：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
始态(mol): 1 3 0
反应(mol): α 3α 2α
终态(mol): 1－α 3－3α 2α
＝，α＝0.2。
10．答案：(1)1 mol·L－1 (2)吸热 (3)BC (4)A
(5)2(a＋b)kJ·mol－1 (6)2Fe(s)＋3/2O2(g)===Fe2O3(s) ΔH＝(3b－c)kJ·mol－1
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。(4)中，图像A是温度改变对反应速率的影响，由于反应①的正反应是吸热反应，所以升高温度，正逆反应速率均增大，但正反应速率增大的幅度大，故A正确。图像B是温度改变对混合物中CO含量的影响，温度较低时反应不进行，随着温度升高混合物中CO的含量逐渐增大，不会减小，故B错误。图像C中T1＞T2，温度升高平衡向右移动，则CO的含量高，故C错误。(5)中，由反应①和②，进行如下处理：①＋②，得到：Fe(s)＋1/2O2(g)===FeO(s) ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1，故反应2Fe(s)＋O2(g)===2FeO(s)的ΔH＝2(a＋b)kJ·mol－1。(6)中，由反应③和②，进行如下处理：③－②×3，得到：Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3/2O2(g) ΔH＝(c－3b)kJ·mol－1，所以Fe固体被O2氧化得到Fe2O3固体的热化学方程式为：2Fe(s)＋3/2O2(g)===Fe2O3(s) ΔH＝(3b－c)kJ·mol－1。
11．答案：(1)①0.16 ②小于 ③小于
(2)①小于 ②1 mol－2·L2 ③大于 ④降温；加压；将甲醇从混合体系中分离出来(答出两点即可) ⑤CD
解析：(1)①v(CO2)＝v(H2)＝；②温度升高化学反应速率增大，达到平衡所需时间变小；③温度升高，H2的物质的量减小，平衡左移，正反应为放热反应；(2)①增大压强平衡右移，CO转化率增大，所以pl＜p2；②利用“三部曲”
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
始态(mol·L－1): 1 2 0
反应(mol·L－1): 0.5 1 0.5
终态(mol·L－1): 0.5 1 0.5
K＝；③C点温度高，压强大，反应速率快，需要时间短。⑤增大压强不论平衡向哪移动，正逆反应速率、气体反应物及气体生成物的浓度均增大，A、B错误；增大压强，平衡右移，n(H2)减小，n(CH3OH)增大，C、D正确。
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