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2019届高考化学二轮复习【人教版】化学反应速率和化学平衡模拟训练(教师版)

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高中化学审核员

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                        化学反应速率和化学平衡

                           (时间:45   分钟 分值:100      分)

一、选择题(每小题        6 分,共   42 分)

1.在一定温度下,将气体           X 和气体   Y 各  0.16 mol 充入 10  L 恒容密闭容器中,发生反应
   X(g)+Y(g)      2Z(g),ΔH<0,一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表:


                      t/min       2      4      7      9

                     n(Y)/mol    0.12   0.11   0.10   0.10

   下列说法正确的是

                                                                      (  )。

   A.反应前     2 min 的平均速率    v(Z)=2.0×10-3mol/(L·min)

   B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前                     v(逆)>v(正)

   C.该温度下此反应的平衡常数              K=1.44

   D.其他条件不变,再充入            0.2 mol Z,平衡时   X 的体积分数增大

                                                     0.16-0.12mol
                                                                            -
   解析 A    项,反应前     2 min 的平均反应速率      v(Z)=2v(y)=2×   10 L × 2 min =4.0×10

   3
     mol/(L·min),错误;B   项,降低温度,化学平衡向正反应方向移动,故应为                      v(逆)<v(正),
                             cZ2        0.012 mol/L2
   错误;C    项,平衡常数      K=cX·cY=0.01 mol/L   × 0.01 mol/L=1.44 正确;D 项,其
   他条件不变,再充入         0.2 mol Z,相当于对原平衡体系增大压强,平衡不移动,各物质
   的体积分数保持不变,错误。

   答案 C


2.一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料                       MgO:MgSO4(s)+

   CO(g)     MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0

   该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标                          x 的值,重新达到平衡
   后,纵坐标      y 随 x 变化趋势合理的是
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                                                                      (  )。


             选项                x                      y

               A             温度              容器内混合气体的密度


               B         CO 的物质的量          CO2 与 CO 的物质的量之比


               C           SO2 的浓度                平衡常数    K


                         MgSO4  的质量
               D                                 CO 的转化率
                           (忽略体积)

   解析 由于此反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,混合气体质量增加,密度

   增大,A    正确;当增加      CO  的物质的量时,相当于增大体系的压强,CO                  的转化率减小,

   CO2 与  CO 的物质的量之比减小,B          错误;平衡常数只与温度有关,与               SO2 的浓度无关,

   C 错误;MgSO4    为固体,增加其质量对平衡无影响,所以                  CO 的转化率不变,D       错误。


   答案 A

3.在我国汽车尾气已成为主要的大气污染物,使用稀土等催化剂能将汽车尾气中的                                   CO、

   NOx 和碳氢化合物转化成无毒物质,从而减少污染。向容积相同的两个密闭容器内(装

   有等量的某种催化剂),分别充入等量的                NOx 及 C3H6,在不同温度下,发生如下反应:


   ①18 NO(g)+2C3H6(g)      9N2(g)+6CO2(g)+6H2O(g);


   ②18 NO2(g)+4C3H6(g)      9N2(g)+12 CO2(g)+12 H2O(g)
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   分别测定不同温度时         NOx 的转化率,所得的曲线如图所示。下列说法正确的是

                                                                      (  )。

   A.该反应的      ΔH>0


   B.加入催化剂,NO(g)的转化率比             NO2(g)的低


   C.分离出     H2O(g)可提高碳氢化合物的转化率


   D.增大    C3H6(g)的浓度可提高      NOx 的转化率,具有实际意义


   解析 根据图知        NOx 的转化率先随温度升高而增大,后随温度升高而减小,表明

   NOx 的转化率最大时达到平衡,此后再升高温度时转化率减小,即平衡逆向移动,则

   逆反应是吸热反应,A          错误;由图知      NO(g)的转化率比     NO2(g)的低不是加入催化剂引

   起的,因为催化剂对平衡移动无影响,即不能改变转化率,B                          错误;分离出      H2O(g)即

   减小生成物的浓度,平衡正向移动,C                正确;根据平衡移动原理,增大              C3H6(g)的浓度

   可提高    NOx 的转化率,但未反应完的          C3H6(g)会造成碳氢化合物污染,还会浪费了燃料,
   不具有实际意义,D         错误。

   答案 C

4.在   25 ℃时,密闭容器中       X、Y、Z   三种气体的浓度变化情况如图,下列说法错误的是

                                                                      (  )。


   A.反应可表示为        3X+Y       2Z

   B.从反应开始到        0.4 s 时,以 Y 表示的化学反应速率为          0.25 mol·L-1·s-1

   C.增大压强使平衡向生成            Z 的方向移动,正逆反应速率均增大

   D.升高温度,平衡常数一定增大
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   解析 从反应开始到         0.4 s 时,X、Y、Z     的物质的量浓度变化量分别为             0.3 mol·L-1、
   0.1 mol·L-1、0.2  mol·L-1,则其化学计量数之比为          3∶1∶2,A    正确。从反应开始到
                                   0.1 mol·L-1
   0.4 s 时,以  Y 表示的化学反应速率为             0.4 s =0.25 mol·L-1·

   s-1,B  正确。增大压强,正逆反应速率均增大,但增大的倍数不同,C                          正确;由于不
   知道反应是吸热还是放热,故升高温度,平衡常数可能增大也可能减小,D                                不正确。

   答案 D


5.对于可逆反应:4NH3(g)+5O2(g)             4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是

                                                                      (  )。


   A.反应达到平衡时,若两种反应物的转化率相等,则起始投入的                            n(NH3)∶n(O2)=

   4∶5

   B.反应达到平衡时,对体系充入稀有气体并加压,平衡总是向逆反应方向移动

   C.反应达到平衡时,若向压强固定的密闭容器中充入稀有气体,平衡不移动


   D.当   v 正(NH3)∶v 正(NO)=1∶1   时,说明该化学反应已经达到平衡


   解析 NH3    和  O2 的转化量之比等于其化学计量数之比,若二者的起始投料之比等于其
   化学计量数之比,则它们的转化率相等。

   答案 A


6.利用醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2Ac]溶液吸收            CO,能达到保护环境和能源再利用的目的,

   反应方程式为      Cu(NH3)2Ac+CO+NH3        [Cu(NH3)3]Ac·CO。已知该反应的化学平衡
   常数与温度的关系如表所示:

                      温度/℃            15     50      100

                    化学平衡常数          5×104     2    1.9×10-5

   下列说法正确的是                                                  (  )。

   A.上述正反应为吸热反应


   B.15 ℃时,反应[Cu(NH3)]Ac·CO           Cu(NH3)2Ac+CO+NH3   的平衡常数为       0.5

   C.保持其他条件不变,减小压强,CO                的转化率减小
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   D.醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对                CO 的吸收没有影响

   解析 A    项,据表可知温度升高,化学平衡常数减小,说明正反应是放热反应,错误;

   B 项,15      ℃时,Cu(NH3)2Ac+CO+NH3           [Cu(NH3)3]Ac·CO 的化学平衡常数为

   5×104,则其逆反应的化学平衡常数为               2×10-5,错误;C     项,该反应的正反应是气体
   体积缩小的反应,减小压强,平衡逆向移动,CO                     的转化率减小,正确;D          项,增大醋
   酸二氨合铜溶液的浓度,平衡正向移动,有利于                     CO 的吸收,错误。

   答案 C


7.一定条件下,向容积为           2 L 的密闭容器中充入       1 mol CO2 和 3 mol H2,发生如下反应:

   CO2(g)+3H2(g)     CH3OH(g)+H2O(g),5      min 后反应达到平衡时        c(CH3OH)为  0.2 

        -1
   mol·L  。CO2(g)的平衡物质的量浓度         c(CO2)与温度关系如图所示。下列说法错误的是

                                                                      (  )。


                                                  -1
   A.0~5 min,CO2    的平均反应速率为        0.04 mol·(L·min)


   B.反应    CO2(g)+3H2(g)     CH3OH(g)+H2O(g)的   ΔH<0


   C.在   T2 ℃时,若反应处于状态         D,则一定有      v 正<v 逆


   D.若   T1 ℃、T2 ℃时的平衡常数分别为           K1、K2,则   K1>K2


   解析 由反应方程式可知,5             min 后 CO2 转化了   0.4 mol,则  0~5  min,CO2 的平均反

                           -1
   应速率为     0.04 mol·(L·min) ,A  正确。从图像可以看出,温度升高,c(CO2)增大,说

   明正反应是放热反应,B           正确。在    T2   ℃时,若反应处于状态          B,则是平衡状态,由

   D→B   反应正向进行,一定有         v 正>v  逆,C  错误。因为该正反应的          ΔH<0,所以温度升

   高时平衡逆向移动,平衡常数减小,故                 K1>K2,D   正确。

   答案 C

二、非选择题(共       4 个题,共    58 分)

8.(14 分)Ⅰ.
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尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。


(1)工业上尿素由      CO2 和 NH3 在一定条件下合成,其反应化学方程式为
______________________________。

           nNH3

(2)当氨碳比nCO2=4      时,CO2   的转化率随时间的变化关系如图所示。


①A  点的逆反应速率       v 逆(CO2)________B 点的正反应速率      v 正(CO2)(填“大于”、“小
于”或“等于”)。


②NH3  的平衡转化率为________。

Ⅱ.臭氧是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等。


(1)O3 与 KI 溶液反应生成的两种单质是____________和____________(填分子式)。


(2)O3 在水中易分解,一定条件下,O3            的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。已知:

                          -1
O3 的起始浓度为      0.021 6 mol·L 。


①pH  增大能加速      O3 分解,表明对     O3 分解起催化作用的是________________。

                                                     -1    -1
②在   30 ℃、pH=4.0  条件下,O3     的分解速率为________ mol·L      ·min  。
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   ③据表中的递变规律,推测            O3 在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________。(填
   字母代号)

   a.40 ℃、pH=3.0 b.10 ℃、pH=4.0 c.30 ℃、pH=7.0

   解析 Ⅰ.(1)由原子守恒配平。


   (2)①由图知:B     点为平衡状态:v       正=v  逆,v  逆为最大点,故      A 点  v 逆(CO2)小于 B 点

   v 正(CO2)。


   ②B  点:CO2    +   2NH3          CO(NH2)2 +  H2O

   开始: 1 mol   4mol              0          0

   变化:0.6 mol       1.2 mol      0.6 mol    0.6 mol

                     1.2 mol

   NH3 的平衡转化率=        4 mol ×100%=30%。

                      -
   Ⅱ.(1)O3 氧化  KI,使  I 转化为    I2 的同时本身被还原生成        O2。(2)①由题意知,pH       增大,
                                          Δc
   分解速率增大,OH-起催化作用;②根据                 v=Δt求解;③由表推断知,pH           为  7.0 时,

   对  O3 的分解速率影响最大,当          pH 为 3.0、4.0 时,温度影响较大,综上可知,分解速
   率最快的为      c,其次为    a,最慢的是     b。


   答案 Ⅰ.(1)2NH3+CO2                CO(NH2)2+H2O

   (2)①小于 ②30%

                      -            -4
   Ⅱ.(1)I2 O2 (2)①OH     ②1.00×10     ③b、a、c

9.(14 分)在  1.0 L 密闭容器中放入      0.10 mol A(g),在一定温度进行如下反应:

   A(g)        B(g)+C(g)  ΔH=+85.1 kJ·mol-1

   反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:

   时间  t/h     0       1      2      4      8      16     20     25     30

   总压强        4.91   5.58    6.32   7.31   8.54   9.50   9.52   9.53   9.53
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p/100 kPa


 回答下列问题:

 (1)欲提高   A 的平衡转化率,应采取的措施为____________。


 (2)由总压强    p 和起始压强     p0 计算反应物    A 的转化率    α(A)的表达式为______________。
 平衡时    A 的转化率为__________,列式并计算反应的平衡常数                 K__________。


 (3)①由总压强     p 和起始压强     p0 表示反应体系的总物质的量          n 总和反应物    A 的物质的量
 n(A),n(总)=________ mol,n(A)=________ mol。

 ②下表为反应物        A 浓度与反应时间的数据,计算:a=________。

                 反应时间    t/h       0      4     8       16

                c(A)/(mol·L-1)    0.10    a   0.026   0.006 5

 分析该反应中反应物的浓度            c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律,得出的结论是
 ________________________________,由此规律推出反应在          12     h 时反应物的浓度
 c(A)为__________ mol·L-1。

 解析 (1)要提高      A 的转化率,实际就是使平衡正向移动,根据方程式的特点正反应为
 气体物质的量增大的反应,且为吸热反应,可确定采取的措施。

 (2)由阿伏加德罗定律推论可知,在恒温、恒容条件下,压强与物质的量成正比,将压
 强变化转化为物质的量变化,从而解决压强与转化率的关系。

                      A(g)       B(g)+C(g)

 假设起始物质
  的量为1 mol            1         0       0

 转化物质的量               a         a       a

 反应到某时刻               1-a       a       a

     p0    1           p
 所以   p =a+1,解得    a=(p0-1) mol。

        p
 α(A)=(p0-1)×100%
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                      9.53
   平衡时    A 的转化率=(4.91-1)×100%≈94.1%。

                                           p0  0.10              p

   (3)①与(2)思路相似,应用阿伏加德罗定律推论                p =n总,得    n 总=0.10×p0。

   由方程式特点,应用差量法可知,反应过程增加的气体的物质的量,恰好等于反应的

   A 的物质的量。

   即:0.1-n(A)=n(总)-0.1

                       p
   解得   n(A)=0.2-0.1×p0

   ②从上表读出       4 h 时 p=7.31

                        7.31
   计算得    n(A)=0.2-0.1×4.91≈0.051

   依据此表中相邻两数据的差,即可得出规律。

   答案 (1)升高温度、降低压强

       p
        -1
   (2)(p0  )×100% 94.1%

      A(g)         B(g)  +  C(g)

      0.10         0            0

   0.10×(1-94.1%) 0.10×94.1%  0.10×94.1%

       0.094 12
   K=    0.005 9 =1.5

              p           p
                       2-
   (3)①0.10×p0 0.10×(     p0) ②0.051 达到平衡前每间隔         4      h,c(A)减少约一半 
   0.013

10.(16 分)

   (1)CO 中毒是由于     CO 与血液中血红蛋白的血红素部分反应生成碳氧血红蛋白,反应的


   化学方程式可表示为         CO+HbO2          O2+HbCO,实验表明,c(HbCO)即使只有
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         1

c(HbO2)的50,也可造成人的智力损伤。已知               t ℃时上述反应的平衡常数          K=200,吸入
                                                             1

                        -2      -1
肺部   O2 的浓度约为    1.0×10    mol·L  ,若使   c(HbCO)小于   c(HbO2)的50,则吸入肺部
CO  的浓度不能超过________mol·

L-1。

(2)有如下三个与      CO 相关的反应:


Fe(s)+CO2(g)        FeO(s)+CO(g) ΔH=Q1,平衡常数        K1


Fe(s)+H2O(g)        FeO(s)+H2(g) ΔH=Q2,平衡常数为        K2


H2(g)+CO2(g)        CO(g)+H2O(g) ΔH=Q3,平衡常数为          K3


在不同的温度下        K1、K2、K3  的数值如下:


                       T/℃     K1     K2     K3

                        700   1.47    2.38   0.62

                        900   2.15    1.67

请回答下列问题:


①Q1、Q2、Q3    的关系式:Q3=________。


②K1、K2、K3   的关系式:K3=________,根据此关系式可计算出上表中                    900   ℃时,

K3 的数值为________(精确到小数点后两位)。可进一步推断反应                    H2(g)+CO2(g)

        CO(g)+H2O(g)为________(填“放”或“吸”)热反应,Q3________0(填“>”
、“<”或“=”)。


③改变条件使可逆反应          H2(g)+CO2(g)        CO(g)+H2O(g)已经建立的平衡逆向移
动,可采取的措施有________。

A.缩小容器体积                    B.降低温度


C.使用催化剂                 D.设法增加      H2O(g)的量

E.升高温度
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   (3)在一定条件下,使        CO 和 O2 的混合气体     13 g 充分反应,所得混合气体在常温下与足

   量的   Na2O2 固体反应,结果固体增重          7 g,则原混合气体中        CO 的质量是________g。

                                                   1
                                1.0 × 10-2 mol·L-1 ×
               cO2·cHbCO                       50
   解析 (1)K=cCO·cHbO2=              cCO         =200,所以    c(CO)=
                       1   1
   1.0×10-2  moL·L-1×50×200=1.0×10-6     mol·L-1。(2)①第一个热化学方程式减去第
                                                               cCO

   二个热化学方程式等于第三个热化学方程式,故                     Q3=Q1-Q2;②K1=cCO2,K2=
    cH2        cCO·cH2O          K1                      2.15

   cH2O,K3=cCO2·cH2,故        K3=K2,当    T=900  ℃时,K3=1.67≈1.29;温度
   越高,平衡常数越大,说明升高温度导致平衡正向移动,故该反应为吸热反应,即

   Q3>0。③该反应为反应前后气体分子数不变的反应,故改变容器体积不会使平衡移动,
   A 项错误;因为该反应为吸热反应,降低温度可以使平衡逆向移动,B                             项正确、E    项错
   误;使用催化剂不能使平衡移动,C               项错误;增加生成物的浓度,可以使平衡逆向移

   动,D   项正确。(3)CO2    与过氧化钠反应的化学方程式为              2CO2+2Na2O2=== 2Na2CO3+

   O2,由化学方程式可知当有           88 g CO2 参加反应时,固体增重为          88 g-32 g=56 g,由实
                                                      1

   际增重    7 g 可知 m(CO2)=7  g×88  g÷56 g=11 g,n(CO2)=4mol。若    CO 与氧气反应,
                             1             1

                                                        -1
   CO  不足,则    n(CO)=n(CO2)=4mol,m(CO)=4mol×28      g·mol =7   g。若  CO 与氧气
                           1                     1

                                                              -1
   反应,CO     过量,则    n(O2)=8 mol,故  m(CO)=13 g-8 mol×32 g·mol   =9 g。

                                    K1

                  -6
   答案 (1)1.0×10      (2)①Q1-Q2 ②K2 1.29 吸 > ③BD (3)7            或 9


11.(14 分)(1)在 100 ℃恒温条件下将       0.100 mol 的 N2O4 充入体积为   1 L 的真空密闭容器中,

   发生反应:N2O4(g)         2NO2(g) ΔH>0。隔一定时间对该容器内的物质进行分析,
   得到如下数据:

                         t/s
                                 0       20      40     60    80    100
      c/(mol·L-1)     

                      -1
          c(N2O4)/(mol·L )      0.100     a     0.5b   0.4b

                      -1
          c(NO2)/(mol·L )        0      0.060    b      c1    c2    c3
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请回答下列问题:

                                                               -1
①表中    a=_______,在   0~20 s 内 N2O4 的平均反应速率为______mol·(L·s)       。


②已知    100 ℃时该反应的平衡常数为           0.36,则表中   b、c1、c2  的大小关系为________,

              -1
c3=_____mol·L   ,达到平衡时      N2O4 的转化率为______________。


(2)室温下,把     SiO2 细粉放入蒸馏水中,不断搅拌,能形成                H4SiO4 溶液,反应原理如下:


SiO2(s)+2H2O(l)       H4SiO4(aq) ΔH

①   写出该反应的化学平衡常数            K 的表达式:__________________________。

②实际上,在地球的深处,由于压强很大,固体、液体都会受到影响。在一

定温度下,在      10 000 m 以下的地球深处,上述反应的方向是________(填“正

方向”、“逆方向”或“不移动”),理由是_____________________。

解析 (1)根据表中数据和反应方程式可得(0.100-a)∶0.060=1∶2,解得                     a=0.070;由

(0.100-0.5b)∶b=1∶2,解得      b=0.100;由(0.100-0.4b)∶c1=1∶2,解得      c1=
           c2NO2
0.120,此时cN2O4=0.36,即第        60 s 时反应已达平衡状态。

(2)①由于情境陌生,在书写化学平衡常数                K 的表达式时容易把水和二氧化硅写上。仔

细审题会发现二氧化硅是固体,由于                H4SiO4 溶液的浓度很小,水的浓度可看成常数,

故  K=c(H4SiO4)。

②压强增大,分析平衡移动的方向,注意在压强很大的条件下,此时压强对固体、液
体的影响不能忽略不计。

                       -3
答案 (1)①0.070 1.5×10       ②b<c1=c2(或    c1=c2>b) 0.120 60% (2)①K=

c(H4SiO4) ②正方向 由于固体、液体都会受到大气压强的影响,故此时                          K 的表达式
           cH4SiO4
应为   K=cSiO2·c2H2O,增大压强时,平衡向正反应方向移动
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