专项09 化学不定项选择题之速率与平衡-2021年新高考复习化学阶段性新题精选专项特训（山东专用 3月期）（解析版）

2021 年新高考复习化学阶段性新题精选专项特训（山东专用·3 月期） 专项九 化学不定项选择题之速率与平衡 1．（2021·山东德州市·高三一模）在体积为 1L 的恒容密闭容器中充人一定量的 H2S 气体，平衡时三种组分 的物质的量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是( ) A．反应 在温度 T1 时的平衡常数小于温度为 T2 时的平衡常数 B．X 点和 Y 点的压强之比为 15：16 C．T1 时，若起始时向容器中充入 5mol H2S 气体，则平衡时 H2S 的转化率小于 50% D．T2 时，向 Y 点容器中再充入与 mol H2S 和与 mol H2，重新平衡前 v(正) T1 B． C．其他条件不变时，反应体系中四种物质浓度的改变，只有反应物浓度改变对 有影响，且 影响较 大 D． 条件下，反应速率为 ，则 【答案】AC 【分析】 把 ＝0.1mol/L， =0.1mol/L 代入速率公式 ，再把 ＝0.2mol/L， =0.2mol/L 代入速率公式 ，得 ， ，把 T1 时 ＝0.2mol/L, =0.2mol/L 代入速率公式 ，再把 T1 时 ＝0.3mol/L, =0.2mol/L 代 入速率公式 ，得 ， ， ， ， 【详解】 A． 当 ＝0.3mol/L， =0.2mol/L 都一样时，T2 时的速率大于 T1 的速率，所以 T2> T1，A 正确； B．把 ＝0.1mol/L， =0.1mol/L 代入速率公式 ，再把 ＝0.2mol/L, =0.2mol/L 代入速率公式 ，得 ， ，把 T1 时 ＝0.2mol/L, =0.2mol/L 代入速率公式 ，再把 T1 时 ＝0.3mol/L， =0.2mol/L 代入速率公式 ，得 ， ， ， ，B 错误； C．其他条件不变时，因为 ，反应体系中四种物质浓度的改变，只有反应物浓度改变对 有影响，且 影响较大，C 正确； D． 条件下，反应速率为 ，则 ，D 错误； 故选 AC。 10．（2021·浙江宁波市·高三期末）某工业流程中，进入反应塔的混合气体中 NO 和 O2 的物质的量分数分别 为 0.10 和 0.06，发生化学反应 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)，在某它条件相同时，测得实验数据如表：根据表 中数据，下列说法不正确的是( ) 压强/(×105Pa) 温度/℃ NO 达到所列转化率需要时间/s 50% 90% 98% 1.0 30 12 250 2830 90 25 510 5760 8.0 30 0.2 3.9 36 90 0.6 7.9 74 A．增大压强，反应速率加快 B．升高温度，反应速率加快 C．在 1.0×105 Pa、30℃条件下，当转化率为 98%时反应未达平衡 D．若进入反应塔的混合气体为 a mol，反应速率以 v= 表示，则在 8.0×105 Pa、30℃条件下，转化率从 50%增至 90%时段 NO 的反应速率为 mol/s 【答案】BC 【详解】 A．相同温度下，增大压强，NO 达到某转化率需要的时间缩短，说明反应速率加快，A 正确； B．相同压强下，升高温度，NO 达到某转化率需要的时间增长，说明反应速率减慢，B 错误； C．根据题中信息，无法判断该条件下反应是否达到平衡，C 错误； D．a mol 混合体中，NO 的物质的量分数为 0.1，则混合体中有 0.1a mol NO，在 8.0×105Pa、30℃条件下， 转化率从 50%增至 90%时，Δn(NO)=(1-0.5) 0.1a mol-(1-0.9) 0.1a mol=0.04a mol，Δt=3.9s-0.2s=3.7s，则 v= = = ，D 正确； 故选 BC。 11．（2021·山东滨州市·高三一模）苯乙烯与溴苯在一定条件下发生 反应： 测得数据如表. 溴苯用量( ) 100 100 100 100 100 100 100 催化剂用量( ) 2 2 2 2 2 2 2 反应温度(℃) 100 100 100 100 120 140 160 反应时间(h) 10 12 14 16 14 14 14 产率(%) 81.2 84.4 86.6 86.2 93.5 96.6 89.0 下列说法错误的是( ) A．最佳反应温度为 140℃ B．最佳反应时间为 C．温度过高时催化剂活性可能降低 D．反应产物是顺式结构 【答案】D 【详解】 A．依据表中数据，当反应时间相同时，产率随着反应温度的升高先升高后降低，当反应温度为 140℃，生 成物的产率高于 160℃和 100℃，因此最佳反应温度为 140℃，故 A 正确； B．由 A 的分析可知，加热 14 小时，产率最高，所以最佳反应时间为 14h，最佳温度为 140℃，故 B 正确； C．根据表格数据，当温度为 160℃时，产率比温度为 140℃时产量要低，推测原因可能是温度过高导致了 催化剂活性降低，故 C 正确； D．反应产物 ，两个相同的原子或者原子团在双键的两侧，属于反式结构，故 D 错误。 故选：D。 12．（2021·山东济宁市·高三一模） 法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应如下： 主反应： 副反应： 相同条件下，在甲、乙两种催化剂作用下进行上述反应，下列说法错误的是( ) A．工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活性 B．投料比一定时有利于提高 平衡转化率的反应条件是降低温度、减少压强 C．图中 M 点处(对应温度为 210℃) 的转化率一定不是该温度下的平衡转化率 D．相同条件下选择高效催化剂，可以提高 的平衡转化率 【答案】D 【详解】 A．从题干图中可知，催化剂乙在低温下具有很强的催化活性，从而可以节约能源，故工业上选择催化剂乙 的原因是低温下有很强的催化活性，A 正确； B．从图中分析可知，随着温度升高化学平衡逆向移动，即该主反应是一个正反应为放热反应，且正向为气 体体积增大的方向，根据勒夏特列原理可知，投料比一定时有利于提高 平衡转化率的反应条件是降低 温度、减少压强，B 正确； C．甲催化剂随温度升高 NO 转化率先增大后减小是因为催化剂在温度高的条件下催化活性减小，在催化剂 甲作用下，图中 M 点处（对应温度为 210℃）NO 的转化率一定不是该温度下的平衡转化率，高于 210℃时， NO 转化率降低是催化剂活性减低（或副反应增多），C 错误； D．根据勒夏特列原理可知，催化剂只能改变反应速率而不影响化学平衡，故相同条件下选择高效催化剂， 不能提高 的平衡转化率，D 错误； 故答案为：D。 13．（2021·高三月考）温度为 T1 时，在容积为 10 L 的恒容密闭容器充入一定量的 M (g)和 N (g)，发生反应：M(g)+N(g) 2P(g)+Q(g) △ H＞0，反应过程中部分数据如表所示，下列说法正确的 是 t/min 0 5 10 n(M)/ mol 6.0 4.0 n(N)/mol 3.0 1.0 A．0-5 min 内，用 M 表示的平均反应速率为 0.4 mol∙L-1∙min-1 B．N 的转化率的 60% C．该反应在第 8 min 时 v 逆＞v 正 D．T2 时该反应的化学平衡常数为 0.64，则 T1＞T2 【答案】D 【详解】 A．0-5 min 内，M 的物质的量由 6.0 mol 变为 4.0 mol，变化了 2.0 mol，容器的容积是 10 L，则用 M 表示 的平均反应速率为 v(M)= mol∙L-1∙min-1，A 错误； B．反应在 5 min 时 M 改变物质的量是 2.0 mol，由方程式可知 M、N 化学计量数相等，则二者改变的物质 的量也相等，所以 5 min 时 N 的物质的量为 1.0 min，与 10 min 物质的量相等，则 N 的平衡转化率为 =66.7%，题干未指明是何时的转化率，因此无法判断其大小，B 错误； C．由选项 B 分析可知 5 min 时反应已经达到平衡，若外界条件不变，反应处于平衡状态，此时 v 逆=v 正，C 错误； D．反应在温度为 T1 时，根据物质转化关系，结合已知反应条件可知：各种气体的平衡物质的量分别为 n(M)=4.0 mol，n(N)=1.0 mol，n(P)=4.0 mol，n(Q)=2.0 mol，容器的容积是 10 L，则物质的平衡浓度分别是 c(M)=0.4 mol/L，c(N)=0.1 mol/L，c(P)=0.4 mol/L，c(Q)=0.2 mol/L，故该温度下的化学平衡常数 K1= ；在温度为 T2 时化学平衡常数 K=0.64＜K1，说明化学平衡逆向移动。由于该反应的正反 应是吸热反应，所以平衡逆向移动是由于降低了反应温度，故反应温度：T1＞T2，D 正确； 故合理选项是 D。 14．（2021·福建宁德市·高三一模）甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，反应为 CH4(g)+H2O(g) ⇌ CO(g)+3H2(g)。在不同温度下，向 a、b 两个恒温恒容的密闭容器中均通入 1.1mol CH4(g) 和 1.1mol H2O(g)，测得容器 a 中 CO 物质的量、容器 b 中 H2 物质的量随时间的变化曲线如图所示(已知容器 a、b 的体积为 2L)。下列说法正确的是( ) A．该反应为放热反应 B．两容器达到平衡时，b 容器中 CO 的体积分数大于 a 容器 C．a 容器前 4min 用 CH4 表示的平均反应速率为 0.125mol/(L∙min) D．a 容器达到平衡后，再充入 1.1mol CH4(g)和 1molCO(g)，此时 v 正＜v 逆 【答案】C 【分析】 已知在 a、b 两个恒温、恒容的密闭容器中，充入相同量的甲烷和水，生成氢气的计量数是 CO 的 3 倍，结 合图像可知，b 为 H2(g)的图像，其转化为 CO(g)时，物质的量为 0.6mol；a 为 CO(g)的图像，a 达到平衡所 用的时间比 b 段，则 a 的温度高于 b，升高温度，CO 的物质的量增大，即平衡正向移动，故正反应为吸热 反应。 【详解】 A．分析可知，该反应为吸热反应，A 说法错误； B．分析可知，b 表示 H2(g)的图像，其转化为 CO(g)时，达到平衡时，物质的量为 0.6mol，a 容器中两容器 达到平衡时，b 容器中 CO 的体积分数小于 a 容器，B 说法错误； C．根据图像，a 容器前 4min CO 的物质的量为 1.0mol，用 CH4 表示的平均反应速率为 =0.125mol/(L∙min)，C 说法正确； D．a 容器达到平衡时， 再充入 1.1mol CH4(g)和 1molCO(g)，K= ＞Qc= ，平衡正向移动，v 正＞v 逆，D 说法错 误； 答案为 C。 15．（2021·石家庄市第二十七中学高三一模）碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用 淀粉溶液 等式剂，探究反应条件 对化学反应速率的影响。 已知： (慢) 结合表中数据判断下列说法错误的是 实验编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 试剂用量 / 10.0 5.0 2.5 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 5.0 2.5 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 淀粉溶液 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 蒸馏水 0.0 a 7.5 b 7.5 显色时间 35 21 123 56 107 A． B．实验Ⅰ中，用 表示的反应速率为 C．反应液初始浓度越大，反应时间越短，平均反应速率越大 D．为确保能观察到蓝色，需满足的关系为 【答案】B 【详解】 A．为了控制溶液总体积不变，故 a=b=5，A 项正确； B．由 v= ， ， ，则 ，B 项错误； C．对比Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知反应物初始浓度越大，反应时间越短，平均速率越大，C 项正确； D．由反应 ，是慢反应，而 为快反应，为能看到蓝色， 应 更多，则 ，D 项正确； 答案选 B。 16．（2021·辽宁丹东市·高三开学考试）在密闭容器中发生储氢反应：LaNi5(s)+3H2(g) LaNi5H6(s) △ H=-301kJ•mol-1。在某温度下，达到平衡状态，测得氢气压强为 2MPa。下列说法正确的是( ) A．当 LaNi5H6 的浓度不再变化时，该反应达到平衡状态 B．若温度不变，压缩体积至原来的一半，重新达到平衡时 H2 的压强仍为 2MPa C．缩小容器的容积，重新达到平衡时 H2 的浓度增大 D．升高温度有利于储氢 【答案】B 【详解】 A．LaNi5H6 为固体，无法计算其浓度，不能判断反应状态，A 说法错误； B．若温度不变，化学平衡常数不变，则压缩体积至原来的一半，重新达到平衡时 H2 的压强仍为 2MPa，B 说法正确； C．缩小容器的容积，温度不变，化学平衡常数不变，重新达到平衡时 H2 的浓度不变，C 说法错误； D．反应为放热反应，则升高温度平衡逆向移动，不有利于储氢，D 说法错误； 答案为 B。 17．（2021·浙江高三开学考试）关于反应 CH3COOH(l) + C2H5OH(l) ⇌ CH3COOC2H5(l) + H2O(l) ΔH= -2.7kJ·mol-1，下列说法正确的是 A．因为化学反应方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的ΔS 等于 0 B．该反应的平衡常数为： C．加入高效吸水剂有利于平衡正向移动，该反应平衡常数增大 D．因为反应的ΔH 接近于 0，所以温度变化对平衡转化率的影响不大 【答案】D 【详解】 A．乙醇、乙酸乙酯不能电离，乙酸的电离大于水的电离，则混乱度减小，反应的ΔS 小于 0，A 错误； B．因为该反应体系是非水溶液，水不能看作 1，该反应的平衡常数为： ， B 错误； C．因为平衡常数只与温度有关，与浓度、压强无关，加入高效吸水剂有利于平衡正向移动，该反应平衡常 数不变，C 错误； D．因为反应的ΔH 接近于 0，温度对反应的平衡移动改变不明显，所以温度变化对平衡转化率的影响不大， D 正确； 故选 D。 18．（2021·浙江高三专题练习）一定条件下存在反应：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) △ H>0.向甲、乙、 丙三个恒容容器中加入一定量初始物质，各容器中温度、反应物的起始量如下表，反应过程中 CO 的物质的 量浓度随时间变化如图所示。 容器 甲 乙 丙 容积(L) 0.5 0.5 v 温度(℃) T1 T2 T1 起始量 1molC(s)，1molH2O(g) 1molCO(g)，1molH2(g) 3molC(s)，2molH2O(g) 下列说法正确的是 A．甲容器中，反应在 5～15 min 间的平均速率 v(CO)=0.15 mol·L-1·min-1 B．温度为 T1℃时，反应的平衡常数 K=45 C．乙容器中，若平衡时 n(C)=0.19 mol，则 T1>T2 D．丙容器的体积 V=0.4 【答案】D 【详解】 A．甲容器中，反应在 5～15 min 间的平均速率 =0.05 mol·L-1·min-1，A 项错误； B．水的起始浓度为 c(H2O)= =2mol/L，甲容器中 温度为 T1℃时，反应的平衡常数 ，B 项错误； C．若甲乙温度相同，则为等效平衡，平衡时水的物质的量相同，甲中平衡时 n(CO)=0.5L×1.5mol/L=0.75mol， 则消耗的 n(C)=0.75mol，剩余的 n(C)=0.25mol， 乙容器中，若平衡时 n(C)=0.19 molT1，C 项错误； D．甲丙是相同温度，所以平衡常数相等，设丙容器的体积为 V，则 所以 ，解得 V=0.4L，D 项正确； 答案选 D。 19．（2021·山东日照市·高三一模）恒容密闭容器中充入 3mol CH4 和 6mol H2S，发生反应： CH4(g)+2H2S(g) CS2(g)+4H2(g)，温度变化对平衡时各组分的物质的量分数的影响如下图所示： 下列说法错误的是 A．当满足 2v 逆(H2S)=v 正(H2)时，反应达到平衡状态 B．采用高温、低压条件，有利于提高 CH4 的平衡转化率 C．图中 M 点时，保持温度不变，再向容器中充入 3molCH4 和 6moH2S，达到新平衡时，CH4 的物质的量分 数小于 H2 的 D．图中 N 点对应温度下，以物质的量分数表示的化学平衡常数 【答案】C 【详解】 A．反应速率比等于化学计量数之比，2v 逆(H2S)=v 正(H2)表示正逆反应方向，能说明达到平衡状态，故 A 正 确； B．由图知，温度升高，CH4 的物质的量分数减小，说明平衡正向移动，该反应的气体分子数增大，则减小 压强，平衡正移，则采取高温、低压条件，平衡正向移动，有利于提高 CH4 的平衡转化率，故 B 正确； C．恒容密闭容器中，达平衡时，向容器内加入 3molCH4 和 6molH2S，建立等效平衡，相当于增大一倍压强， 则平衡逆向移动，新平衡时，CH4 的物质的量分数大于 H2 的，故 C 错误； D．N 点温度下，设 CH4 转化了 xmol，列三段式： 由图知 N 点 H2S 和 H2 的平衡物质的量分数相等，则 6-2x=4x，解得 x=1，则平衡时总的物质的量为 2+4+1+4=11，以物质的量分数表示的化学平衡常数为 ，故 D 正确； 故选：C。 20．（2021·平阴县第一中学高三月考）在催化剂作用下，向刚性容器中按物质的量比 1︰1 充入甲醇和异丁 烯(用 R 表示)，分别在 T1 和 T2 两个温度下发生反应生成有机物 W：CH3OH(g)＋R(g) ⇌ W(g) ΔH。异丁烯 的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．T1>T2，ΔH>0 B．vM 正=vB 正>vA 逆 C．维持 T2 不变，再向容器中充入 1 mol W，新平衡时 W 的百分含量减小 D．T1 时，容器内起始总压为 p0 kPa，则用分压表示的该反应的平衡常数 Kp= kPa-1 【答案】D 【详解】 A．“先拐先平数值大”，T1 先拐，所以 T1>T2，由 T2 到 T1，温度升高，异丁烯的转化率降低，即平衡逆向 移动，逆向为吸热反应，则 ，A 项不符合题意； B．温度相同时，M 点和 B 点异丁烯的转化率相同，即异丁烯的浓度相同，有 ，但是 M 点对应的 温度 T1 偏高，所以 ，B 项不符合题意； C．其他条件不变，再冲入 1molW，使 R 的转化率提高，而 W 自身的转化率降低，此时 W 的百分含量会 相应升高，C 项不符合题意； D． 假设甲醇和异丁烯的初始物质的量都是 1mol，T1 时异丁烯的转化率为 80%，则消耗的异丁烯为 0.8mol， 列出三段式： 平衡时总物质的量为 0.2+0.2+0.8=1.2mol，因为是刚性容器，所以容器体积不变，则压强改变，初始压强为 p0，平衡时压强为 ，则 ， ， kPa-1，D 项符合题意； 故正确选项为 D。 21．（2021·辽宁沈阳市·高三一模） 可用于合成甲醇，其反应的化学方程式为 。在一容积可变的密闭容器中充有 与 ，在催化剂作 用下发生反应生成甲醇。 的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示。下列说法正确的是( ) A．合成甲醇的反应为放热反应 B．压强为 C． 、 、 三点的平衡常数为 D．若达平衡状态 时，容器的体积为 ，则在平衡状态 时容器的体积也为 【答案】AC 【详解】 A．由图像可知，相同压强时，温度越大， 的转化率越小，即升高温度，平衡逆向移动，所以正反应为 放热反应，A 项符合题意； B．由反应方程式可知，反应为气体体积缩小的反应，增大压强，平衡右移， 的转化率增大，故 ， B 项不符合题意； C．平衡常数只与温度有关，因为温度 ，且该反应是放热反应，故 ，C 项符合题意； D． 时 点对应的转化率为 0.5，列三段式可求出 ，因 点与 点温度相同，则 ，已 知 点的转化率为 0.8，带入平衡常数表达式可求出平衡状态 时容器的体积为 ，D 项不符合题意； 故选 AC 22．（2020·攸县第三中学高三月考）一定温度下，在 5L 的恒容密闭容器中发生反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。反应过程中的部分数据如表所示： n/mol t/min n(N2) n(H2) n(NH3) 0 a 24 0 5 13 6 10 12 15 8 下列说法正确的是( ) A．N2 的初始浓度为 16mol·L-1 B．0～5min 用 H2 表示的平均反应速率为 0.36mol·L-1·min-1 C．平衡状态时，c(N2)=2.6mol·L-1 D．N2 的平衡转化率为 25% 【答案】BD 【分析】 将表中数据补充完整：N2(g)+3H2(g) ⇌ 2NH3(g)，反应在 10min 时达到平衡： n/mol t/min N(N2) N(H2) N(NH3) 0 16 24 0 5 13 15 6 10 12 12 8 15 12 12 8 【详解】 A．N2 的初始浓度为 mol·L−1，故 A 错误；B．0～5 min 用 H2 表示的平均反应速率为 = 0.36 mol·L−1·min−1，故 B 正确； C．平衡状态时，c(N2)＝ =2.4 mol·L−1，故 C 错误； D．N2 的平衡转化率为 =25%，故 D 正确； 故选 BD。 23．（2021·福建漳州市·高三一模）利用气相沉积法制备 TiN 的反应为 2TiCl4(g)十 N2(g)＋4H2(g) 2TiN(s)+8HCl(g) △ H=-346.2 kJ·mol-1.现将一定量的三种反应物投入到密闭容器中，测得反应过程中 TiN 的质量(m)和反应体系的压强(p)随温度的变化如图所示。则下列说法正确的是( ) A．曲线Ⅰ表示的是 TiN 的质量随温度变化曲线 B．曲线Ⅱ中 a、b、c 三点均已达到平衡状态 C．混合气体的平均摩尔质量：M(a)＞M(c) D．该反应的平衡常数：K(b)＜K(c) 【答案】C 【详解】 A．依据起点的纵坐标及曲线的变化趋势可知，曲线Ⅰ呈现上升趋势，曲线Ⅱ先升后降，因为该反应为放热 反应，故升高温度，平衡逆移， TiN 的质量减小，所以曲线Ⅰ表示的是压强随温度的变化，曲线Ⅱ表示的 是 TiN 的质量随温度的变化，故 A 错误； B．温度越高反应速率越快，达到平衡的时间越短，b 点为恰好达到平衡的点，a 点还未达到平衡，c 点是 在 b 点基础上升高温度，平衡逆向移动，故 B 错误； C．由图可知 a、b、c 三点体系内固体质量大小关系是 m(b)＞m(c)＞m(a)，依据质量守恒，则气体质量大小 关系为 m(b)＜m(c)＜ m(a)，结合化学方程式可知，当气体质量越大时，气体的物质的量就越小，根据 可知 M(a)＞ M(c)＞M(b)，故 C 正确； D．平衡常数只与温度有关， a、b、c 三点的温度依次升高，反应是放热反应，温度越高平衡常数越小，所 以 K(b)＞K(c)，故 D 错误； 故选 C。