2021届高考化学二轮复习：第8讲-化学反应速率和化学平衡-Word版含解析.docx

第8讲　化学反应速率和化学平衡

一、小题对点练
一、化学反应速率及其影响因素
1．下列有关化学反应速率的说法正确的是 (　　)。
A．一个可逆反应，正反应速率肯定大于或等于逆反应速率
B．可逆反应的正反应速率是用反应物来表示的，逆反应速率是用生成物来表、
示的
C．可逆反应的反应速率变化时，化学平衡并不肯定移动
D．当一个可逆反应达到反应限度时，加入催化剂，化学反应速率不变
解析　A项，假如可逆反应向逆反应方向进行，则正反应速率小于逆反应速率，A错；B项，正、逆反应速率均可以用反应物或生成物来表示，B错；假如反应前后气体的总物质的量不变，则加压后反应速率加快，但平衡不移动，加入催化剂，虽然反应速率增大，但平衡也不发生移动，C正确，D错误。
答案　C
2．肯定条件下，分别对反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)(正向吸热)进行如下操作(只转变该条件)：①上升反应体系的温度；②增加反应物C的用量；③缩小反应体系的体积；④削减体系中CO的量。上述措施中肯定能使反应速率显著变大的是 (　　)。
A．②③④ B．①③④
C．①② D．①③
解析　碳是固体，增加固体的用量不转变反应速率；削减CO的量，反应速率减小，上升温度，减小反应体系的体积，增大压强，反应速率均增大。
答案　D
3．(2022·镇海中学检测)为探讨反应X＋YZ中反应速率与反应物浓度的关系，试验测得X、Y的初始浓度(用c表示，单位为mol·L－1)与生成物Z的浓度达到0.004 2 mol·L－1时所需的时间：(单位为s)如表所示。下列关于该反应的反应速率的推断，正确的是 (　　)。
试验编号
c(X)
c(Y)
所需时间
1
0.10
0.10
0.60
2
0.20
0.10
0.15
3
0.20
0.05
0.30
A.与c(X)成正比且与c(Y)成正比
B．与c(X)成正比且与c(Y)无关
C．与c2(X)成正比且与c(Y)成正比
D．与c2(X)成正比且与c(Y)成反比
解析　对比试验1和试验2两组数据可知，X的物质的量浓度增加1倍，而达到平衡的时间缩短为原来的，故反应速率与c2(X)成正比，对比试验2和试验3两组数据可知，Y的物质的量浓度变为原来的，达到平衡的时间增加1倍，故化学反应速率与c(Y)成正比，C项正确。
答案　C
二、化学平衡状态及其移动原理
4．下列说法正确的是 (　　)。
A．体系中气体的密度发生变化，说明反应没有达到平衡状态
B．体系中各组分的体积分数发生变化，说明平衡发生了移动
C．ΔS>0的反应肯定是自发反应
D．反应达到平衡状态时，正、逆反应速率均为0
解析　对于反应前后气体分子数相等的反应，达到平衡时增大或减小压强，气体的密度发生了变化，而该反应仍处于平衡状态，A项错误；体系中各组分的体积分数发生变化，即各组分的量发生了变化，平衡发生了移动，B项正确；由ΔG＝ΔH－TΔS可知，当ΔS>0，ΔH>0时，该反应不肯定能自发进行，C项错误；反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，但均不为0，D项错误。
答案　B
5．对处于化学平衡的体系，关于化学平衡与化学反应速率的因果关系正确的是(　　)。
选项
因
果
A
化学反应速率变化
化学平衡肯定发生移动
B
化学平衡不移动
化学反应速率肯定是在催化剂存在下发生变化
C
正反应进行的程度大
正反应速率肯定大
D
化学平衡发生移动
化学反应速率肯定发生不同程度的变化
解析　A项，若v正、v逆同等程度地变化(如使用催化剂)，则平衡不移动，错误；B项，对于反应前后气体分子数不变的反应，增大压强，v正、v逆均增大，但v正＝v逆，平衡不发生移动，错误；C项，反应进行的程度与反应速率的大小无必定联系，错误。
答案　D
6．(2022·温州联考)在373 K时，把0.5 mol N2O4通入体积为5 L的真空密闭容器中，马上消灭红棕色气体。反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 mol·L－1。在60 s时，体系达到平衡，此时容器内的压强为开头时的1.6倍。下列说法正确的是 (　　)。
A．前2 s以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·s－1
B．在2 s时体系内的压强为开头时的1.1倍
C．在平衡时体系内含N2O4 0.25 mol
D．平衡时，N2O4的转化率为40%
解析　N2O4和NO2存在转化关系：
N2O4(g)2NO2(g)，
前2 s时
N2O4(g)　　2NO2(g)　　　　　
起始(mol) 0.5 0
转化(mol) 0.05 2×0.05
2 s时(mol) 0.5－0.05 2×0.05
v(N2O4)＝＝0.005 mol·L－1·s－1，气体的总物质的量为0.5 mol－0.05 mol＋0.02 mol·L－1×5 L＝0.55 mol。
2 s时体系内的压强与开头时的压强之比为p2s∶p始＝0.55 mol∶0.5 mol＝1.1∶1。
60 s达到平衡时，设有x mol N2O4反应。则有
N2O4(g)　　2NO2(g)　　　　
起始(mol) 0.5 0
转化(mol) x 2x
平衡(mol) 0.5－x 2x
平衡时，气体总的物质的量为0.5 mol－x mol＋2x mol＝(0.5＋x)mol，所以有＝1.6，解得x＝0.3。
则平衡体系中含0.2 mol N2O4，N2O4的转化率为×100%＝60%。
答案　B
三、速率和平衡图像的分析及相关计算
7．已知可逆反应X(g)＋2Y(g)Z(g)　ΔH<0，肯定温度下，在体积为2 L的密闭容器中加入4 mol Y和肯定量的X后，X的浓度随时间的变化状况如图所示，则下列说法正确的是 (　　)。
A．a点正反应速率大于逆反应速率
B．增大X的浓度，X的转化率增大
C．容器中压强恒定时，不能说明反应已经达到平衡状态
D．保持温度和密闭容器的容积不变，再充入1 mol X和2 mol Y，再次达到
平衡时n(Z)/n(X)的值会变小
解析　由图像可知，a点尚未达到平衡状态，此时正反应速率大于逆反应速率，A项正确；增大X的浓度，平衡正向移动，但依据平衡移动原理可知X的转化率减小，B项错误；该反应为反应前后气体分子数不相等的反应，由压强不变可推断反应已达到平衡状态，C项错误；起始加入4 mol Y，由图像可知起始时加入2 mol X，达到平衡后，再充入1 mol X和2 mol Y，相当于在原平衡的基础上增大压强，平衡正向移动，所以n(Z)/n(X)的值会变大，D项错误。
答案　A

8．(2022·丽水抽检)下列表格中的各种状况，可以用如图所示曲线表示的是(　　)。

选项
反　应
纵坐标
甲
乙
A
相同质量的氨气，在同一容器中发生反应：2NH3N2＋3H2
氨气的转化率
500 ℃
400 ℃
B
等质量的钾、钠分别与足量的水反应
H2的质量
钠
钾
C
在体积可变的恒压容器中，体积之比为1∶3的N2、H2发生反应：N2＋3H22NH3
氨气的浓度
活性高的催化剂
活性一般的催化剂
D
2 mol SO2和1 mol O2在相同温度下发生反应：2SO2＋O22SO3
SO3的物质的量
2个大气压
10个大气压
解析　氨的分解反应是吸热反应，温度上升，反应速率加快，达到平衡的时间较短，平衡正向移动，氨气的转化率增大，A项不符合；钾比钠活泼，反应的时间短，等质量的钠、钾与足量水反应产生H2的质量：钠大于钾，B项符合；使用催化剂不能使平衡移动，C项不符合；压强增大，反应快平衡正向移动，SO3的物质的量增大，D项不符合。
答案　B
9．(2022·温州联考)氨的催化氧化过程主要有以下两个反应：
(ⅰ)4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－905.5 kJ·mol－1
(ⅱ)4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 267 kJ·mol－1
测得温度对NO、N2产率的影响如下图所示。下列说法错误的是(　　)。

A．上升温度，反应(ⅰ)和(ⅱ)的平衡常数均减小
B．840 ℃后上升温度，反应(ⅰ)的正反应速率减小，反应(ⅱ)的正反应速率
增大
C．900 ℃后，NO产率下降的主要缘由是反应(ⅰ)平衡逆向移动
D．400～700 ℃，N2产率降低的主要缘由是反应(ⅱ)平衡逆向移动
解析　A项，反应(i)和(ii)均为正反应方向放热的反应，上升温度反应(i)和(ii)均向左移动，平衡常数均减小，正确；B项，上升温度，化学反应速率加快，反应(i)和(iii)正反应速率均增大，错误；C项，900℃后，随着温度上升，反应(i)平衡逆向移动，NO的产率下降，正确；D项，400℃时反应(ii)处于平衡状态，随着温度上升，反应(ii)的化学平衡逆向移动，N2产率降低，正确。
答案　B
10．(2022·厦门检测)900 ℃时，向2.0 L恒容密闭容器中充入0.40 mol乙苯，发生反应： (g) (g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1。
经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：
时间/min
0
10
20
30
40
n(乙苯)/mol
0.40
0.30
0.24
n2
n3
n(苯乙烯)/mol
0.00
0.10
n1
0.20
0.20
下列说法正确的是 (　　)。
A．前20 min，v(H2)＝0.008 mol·L－1·min－1
B．若保持其他条件不变，上升温度，平衡时c(乙苯)＝0.08 mol·L－1，则a<0
C．保持其他条件不变，向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂，则乙苯的转化率为50%
D．相同温度下，起始时向容器中充入0.10 mol乙苯、0.30 mol苯乙烯和0.30 mol H2，达到平衡前v正>v逆
解析　A项，乙苯前20 min削减0.40 mol－0.24 mol＝0.16 mol，则H2增加0.16 mol，平均反应速率v(H2)＝＝0.004 mol·L－1·min－1，A错；B项，由表格中数据知，平衡时乙苯的物质的量为0.20 mol，浓度为0.10 mol·L－1，若保持其他条件不变，上升温度乙苯浓度变为0.08·mol·L－1，则表明升温平衡正向移动，即正反应为吸热反应，故a>0，B错；C项，原平衡时乙苯的转化率为50%，由于是恒容容器，充入不反应的水蒸气后平衡不移动，故乙苯的转化率仍为50%，正确；D项，由表格中的数据可计算得900 ℃下平衡常数＝0.1，而＝0.45>0.1，故反应起始向逆反应方向进行，即达平衡前v正<v逆，D错。
答案　C
二、大题冲关练
11．(2022·浙江理综，27节选)煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严峻破坏生态环境。接受肯定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：
CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH1＝218.4 kJ·mol－1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g) ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1(反应Ⅱ)
请回答下列问题：
(1)反应Ⅰ能自发进行的反应条件是_________________________________。
(2)对于气体参与的反应，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Ⅱ的Kp＝________(用表达式表示)。
(3)通过监测反应体系中气体浓度的变化可推断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由是______________________________________________________。
(4)图1为试验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有_______________________________________________________________。
A．向该反应体系中投入石灰石
B．在合适的温度区间内把握较低的反应温度
C．提高CO的初始体积百分数
D．提高反应体系的温度
(5)恒温恒容条件下，假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且v1＞v2，请在图2中画出反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势图。

解析　(1)若反应Ⅰ能自发进行，则有ΔH－TΔS<0，由于反应Ⅰ的正反应ΔS>0，ΔH>0，故要使ΔH－TΔS<0，则必需在高温下进行。(2)结合化学平衡常数的定义及题中信息，可知Kp＝。(3)由于反应Ⅰ产生的SO2和CO2物质的量的比例为1∶1，而反应Ⅱ只产生CO2气体，若SO2和CO2的浓度之比随时间发生变化，则表明两个反应同时发生。(4)A项，向该反应体系中投入石灰石，分解产生CO2，使反应Ⅰ逆向移动，可降低体系中SO2的生成量，正确；由图可知，当CO初始体积分数相同时，温度越低，CaS质量分数越高，由此可知，在合适的温度区间内把握较低的反应温度，能减小SO2的生成量，B正确，D错误；C项，由图可看出，提高CO的初始体积百分数曲线呈上升趋势，CaS的含量上升，生成SO2的量将降低，正确。(5)随着反应Ⅰ的进行，c(SO2)渐渐增加，当反应Ⅰ刚达到平衡时c(SO2)最大，又由于反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，反应Ⅰ先达到平衡，随着反应Ⅱ的进行，CO2的浓度不断增大，使反应Ⅰ平衡逆向移动，SO2的浓度将渐渐削减至反应Ⅱ达到平衡时不再变化，图像见答案。
答案　(1)高温　(2)
(3)假如气相中SO2和CO2两种气体的浓度之比随时间发生变化，则表明两个反应同时发生　(4)ABC
(5)

12．(2022·浙江名校二联)金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高温下，在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨，其总反应为：
WO3(s)＋3H2(g)W(s)＋3H2O(g)
请回答下列问题：
(1)上述反应的化学平衡常数表达式为________。
(2)某温度下反应达平衡时，H2与水蒸气的体积比为2∶3，则H2的平衡转化率为________；随温度的上升，H2与水蒸气的体积比减小，则该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)上述总反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表所示：

温度
25 ℃～550 ℃～600 ℃～700 ℃
主要成分
WO3　W2O5　 WO2　　W　　
第一阶段反应的化学方程式为____________________________________；
580 ℃时，固体物质的主要成分为________；假设WO3完全转化为W，则三个阶段消耗H2物质的量之比为________。
(4)已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：
WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g) ΔH＝＋66.0 kJ·mol－1
WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g) ΔH＝－137.9 kJ·mol－1
则WO2(s)WO2(g)的ΔH＝________。
(5)钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I2可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W(s)＋2I2(g)WI4(g)。下列说法正确的有________。
a．灯管内的I2可循环使用
b．WI4在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上
c．WI4在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长
d．温度上升时，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率减慢
解析　(1)书写平衡常数表达式时，固体物质不写出。
(2)由反应方程式知，消耗的H2与生成的水的物质的量相等，故H2的平衡转化率为3÷(2＋3)×100%＝60%；上升温度，H2与水蒸气的体积比减小，说明升温时平衡向右移动，故正反应吸热。
(3)先写出 WO3＋H2―→W2O5＋H2O，然后配平即可得到第一阶段的化学方程式；2WO3＋H2W2O5＋H2O。580 ℃时，固体为W2O5、WO2的混合物；由2WO3＋H2W2O5＋H2O、W2O5＋H22WO2＋H2O、WO2＋2H2W＋2H2O知，三个阶段消耗的氢气的物质的量之比为1∶1∶4。
(4)观看所给三个热化学方程式知，用前一个已知热化学方程式减去后一个已知热化学方程式就可以得到WO2(s)WO2(g)　ΔH＝＋203.9 kJ·mol－1。
(5)由所给化学方程式知，挥发的W与I2结合形成气态WI4，由于气体运动的结果，WI4会与还没有挥发的W接触，在高温下WI4分解生成的W(及I2)附着在还没有挥发的W上，故a、b对；灯管壁温度较低，WI4不会分解，c错；上升温度，也能加快W与I2的反应速率，d错。
答案　(1)K＝
(2)60%　吸热
(3)2WO3＋H2W2O5＋H2O　W2O5、WO2
1∶1∶4
(4)＋203.9 kJ·mol－1　(5)a、b
13．CO是生产羰基化学品的基本原料，850 ℃时，在恒容密闭容器中通入CO和H2O(g)，发生反应：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH<0，测定浓度随时间
的关系如下表：
t/min
c(CO)/mol·L－1
c(H2O)/mol·L－1
0
0.30
0.20
2

0.10
3
0.18

4

0.08
回答下列问题。
(1)t＝3 min 时，v(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“＝”)。
(2)0～2 min，CO的平均反应速率为__________________________________。
(3)反应达到平衡时，CO的转化率为 ________；该温度下反应的平衡常数为________。
(4)850 ℃时，在体积可变的密闭容器中，以下表中物质不同的起始浓度进行反应，达到平衡时CO的转化率与原平衡相同的是________(填字母序号)。

c(CO)/mol·L－1
c(H2O)/ mol·L－1
c(H2)/ /mol·L－1
c(CO2) /mol·L－1
a
2
1
1
1
b
0.6
0.4
0
0
c
0.2
0
0.1
0.1
d
1
1
1
1
解析　(1)从表中数据分析知，3 min时，c(CO)削减了0.30 mol·L－1－0.18
mol·L－1＝0.12 mol·L－1，则c(H2O)也削减了0.12 mol·L－1，所以3 min时，c(H2O)＝0.20 mol·L－1－0.12 mol·L－1＝0.08 mol·L－1，而4 min时，c(H2O)仍为0.08 mol·L－1，所以在3 min时，反应已达平衡，则v(正)＝v(逆)。(2)v(CO)＝v(H2O)＝(0.20－0.10)mol·L－1/2 min＝0.05 mol·L－1·min－1。(3)平衡时，c(CO)的浓度为0.1 8 mol·L－1，故CO的转化率为40%。平衡时，c(CO)＝0.18 mol·
L－1，c(H2O)＝0.08 mol·L－1，c(H2)＝c(CO2)＝0.12 mol·L－1，K＝＝1。(4)分析可知，只要起始时c(CO)∶c(H2O)＝3∶2，且H2和CO2的浓度均为0，平衡时CO的转化率即相等，a虽然与原平衡等效，但CO的转化率不等。b起始浓度符合c(CO)∶c(H2O)＝3∶2，CO的转化率相等。c和d与原平衡不等效。
答案　(1)＝　(2)0.05 mol·L－1·min－1　(3)40%　1　(4)b