解密09化学反应速率与平衡一、选择题1．（2021·湖南株洲市高三一模）下列有关说法中，正确的是()A．在KMnO4酸性溶液做电解质的原电池中，MnO4-一定向负极移动B．常温常压下能发生自发反应的两种物质，在常温常压下一定不能大量共存C．燃烧反应一定有电子的转移，并一定伴随着能量的放出D．其他条件不变时，向平衡体系mA(g)+nB(g)=pC(g)中加入一定量的A，A的转化率一定减小【答案】C【解析】A项，原电池工作时，阴离子向负极移动，但在KMnO4酸性溶液做电解质的原电池中，MnO4-具有强氧化性，可能在正极得到电子发生还原反应，不向负极移动，故A错误；B项，常温常压下能发生自发反应的两种物质，但在常温常压下不一定能发生反应，如氢气和氧气生成水的反应，由常温下△H—T△S＜0可知，能自发进行，但氢气和氧气需要点燃才能反应，常温常压下能大量共存，故B错误；C项，燃烧反应都有能量放出，都属于放热反应，反应中一定有元素化合价的苯环，都有电子的转移，故C正确；D项，其他条件不变时，向平衡体系mA(g)+nB(g)=pC(g)中加入一定量的A，A的转化率不一定减小，如氮气和氧气生成一氧化氮的反应达到平衡后，再加入一定量的氧气，氧气与一氧化氮反应生成二氧化氮，氧气的转化率会增大，不会减小，故D错误；故选C。2．（2021·雷州市第二中学质检）下列关于可逆反应A(?)2B(s)+C(g)∆H=+Q；(Q>0)的说法正确的是()A．若反应中气体的摩尔质量保持不变，则反应一定达到平衡状态B．平衡后，恒温下扩大容器体积，再次平衡后气体密度一定减小C．平衡后，恒容下升高温度，再次平衡后气体C的体积分数可能减小D．平衡后，恒温恒容下，通入气体C，C的浓度可能不变【答案】D【解析】A项，若A不是气体，反应体系只有C是气体，则任意时刻气体摩尔质量都保持不变，反应不一定达到平衡状态，故A错误；B项，若A不是气体，温度不变，平衡常数K=c(C)不变，C的浓度不变，密度也不变，若A是气体，反应前后气体体积不变，恒温下扩大容器体积，平衡不移动，密度减小，故B错误；C项，若A不是气体，C的体积分数可能一直是100%，此反应是吸热反应，若A是气体，恒容下升高温度，平衡正向移动，C的体积分数增大，故C错误；D项，平衡后，恒温恒容下，通入气体C，若A不是气体，平衡常数K=c(C)不变，气体C的浓度不变，故D正确；故选D。3．（2021·广东中山市期末）某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molA和2molB进行如下反应：3A(g)＋2B(g)4C(s)＋xD(g)，反应2min后达到平衡，测得生成2molC，且反应前后压强之比为6∶5，则下列说法正确的是()A．根据题意计算可得B．用A表示的反应速率是0.75mol˙L-1˙min-1C．增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大D．若起始时A、B的物质的量之比为3∶2，则2min末A、B的转化率相等【答案】D【解析】对于反应3A(g)＋2B(g)4C(s)＋xD(g)，因为C为固体，根据容器的体积不变，反应前后气体的压强之比等于气体的物质的量之比。反应前气体总物质的量为6mol，反应前后压强之比为6：5，所以反应后气体的总物质的量为5mol。A项，达到平衡时生成2molC，则消耗A的物质的量为1.5mol，消耗B的物质的量为1mol，生成D的物质的量为0.5xmol，则平衡时A的物质的量为4mol-1.5mol=2.5mol，B的物质的量为2mol-1mol=1mol，则2.5mol+1mol+0.5xmol=5mol，x=3，A错误；B项，用A
表示的反应速率为v(A)=mol˙L-1˙min-1，B错误；C项，因为x=3，正反应为气体体积减小的反应，所以增大该体系的压强，平衡向右移动，，温度不变，化学平衡常数不变，化学平衡常数与浓度、压强没有关系，C错误；D项，若起始时A、B的物质的量之比为3∶2，物质反应的物质的量的比是3∶2，则2min末达到平衡时A、B的转化量之比仍为3：2，所以2min末达到平衡时A、B的转化率相等，D正确；故选D。4（2021·福建高三零模）K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+。分别在26.3℃，50.0℃恒温条件下，往100mL0.100mol·L-1的K2Cr2O7溶液中加入一定量K2Cr2O7固体，持续搅拌下pH传感器连续测量溶液的pH，得到如下实验图像，下列说法正确的是()A．曲线①是50.0℃的pH-t曲线B．曲线②对应的平衡常数的数量级是10-14C．t1后，c(Cr2O72-)+c(CrO42-)=c(K+)D．26.3℃，与0.100mol·L-1的K2Cr2O7溶液相比，达到新平衡时c2(CrO42-)/c(Cr2O72-)增大【答案】B【解析】A项，升高温度使平衡正向移动，氢离子浓度变大，pH减小，所以曲线②是50.0℃的pH-t曲线，A错误；B项，反应Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+的平衡常数表达式为K=，据图可知曲线②上0.100mol·L-1的K2Cr2O7溶液的pH=3.75，所以c(CrO42-)=c(H+)=10-3.75mol/L，则K=≈10-14，B正确；C项，根据物料守恒n(Cr)=n(K)，所以2c(Cr2O72-)+c(CrO42-)=c(K+)，C错误；D项，，加入一定量K2Cr2O7固体后pH减小，即c(H+)增大，而K不变，所以该比值减小，D错误。5．（2021·广东广州市期末）某课题组利用碳氨液［(NH4)2CO3、NH3·H2O)］从辉铜矿石(主要成分Cu2S)中直接浸取铜并制取铜盐，其过程如下图所示。
其反应机理如下：①Cu2S(s)2Cu+(aq)+S2-(aq)(快反应)②4Cu++O2+2H2O=4Cu2++OH-(慢反应)③Cu2++4NH3·H2O=Cu(NH3)42++4H2O(快反应)下列说法正确的是A．通入热的空气可以加快铜的浸出率，温度越高，浸出率越大B．浸出装置发生的反应中，热空气的作用是氧化剂，Cu(NH3)42+是还原产物C．在浸出装置中加入适量的(NH4)2S2O8，使平衡①、②正向移动，铜的浸出率增大D．提高铜的浸出率的关键因素是提高反应②的速率，原因是反应②的活化能比反应①、③的小【答案】C【解析】A项，温度太高,会造成碳酸铵或氨水分解，铜的浸出率反而降低，A错误；B项，反应中氧气为氧化剂，Cu(NH3)42+是氧化产物，B错误；C项，铵根离子可以结合氢氧根离子，使平衡①、②反应正向移动，C正确；D项，反应②的活化能比反应①、③的大，D错误；故选C。6．（2021·山西运城市期末）利用辉钼矿冶炼组的原理为MOS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)MO(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)ΔH。在压强为的条件下，测得达到平衡时的有关气体体积分数的变化如图中实线所示：下列判断正确的是()A．通过图象曲线变化规律无法判断ΔH正负B．a为CO变化曲线，b为水蒸气变化曲线C．压强为0.5MPa时，虚线Ⅱ可能为H2的变化曲线D．M点H2的转化率为75%【答案】C【解析】A项，由图像可知，随着温度的升高，氢气的体积分数不断减小，说明温度升高使化学平衡向正反应方向移动，因此，可以通过图象曲线变化规律判断该反应的ΔH＞0，ΔH是正值，A不正确；B项，由a、b两曲线的变化规律可知，升高相同的温度，a曲线所代表的气体的体积分数增长的较大，因此，a为水蒸气（其化学计量数较大）变化曲线，b为CO变化曲线，B不正确；C项，由于正反应是气体分子数增大的反应，在相同温度下增大体系的压强，该反应的化学平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数变大，因此，压强为0.5MP时，虚线Ⅱ可能为H2的变化曲线，C正确；D项，假设H2的起始量为4mol，到达平衡后其变化量为x，则根据化学方程式MOS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)MO(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)可知，CO的变化量为0.5x、H2O的变化量为x，则平衡时气体的总物质的量为4mol+0.5x，由图像中的信息可知，M点H2和的体积分数相同，均为40%，则，解之得x=2mol，H2的转化率为，D不正确。故选C。7．(2021·河北期末)80℃时，NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)。该温度下，在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入NO2和SO2，起始浓度如下表所示，其中甲经2min达平衡时，NO2的转化率为50%，下列判断不正确的是()
起始浓度甲乙丙c(NO2)/mol·L－10.100.200.20c(SO2)/mol·L－10.100.100.20A．平衡时，乙中SO2的转化率大于50%B．当反应平衡时，丙中c(SO2)是甲中的2倍C．温度升至90℃，上述反应平衡常数为25/16，则正反应为吸热反应D．其他条件不变，若起始时向容器乙中充入0.10mol·L－1NO2和0.20mol·L－1SO2，达到平衡时c(NO)与原平衡不同【答案】D【解析】甲经2min达平衡时，NO2的转化率为50%，故Δc(NO2)=0.05mol/L，则： NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)开始(mol/L)：0.1 0.1 0 0转化(mol/L)：0.05 0.05 0.05 0.05平衡(mol/L)：0.05 0.05 0.05 0.05故该温度下平衡常数K==1。A项，令乙中SO2的浓度变化量为x，则： NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)开始(mol/L)：0.2 0.1 0 0转化(mol/L)：x x x x平衡(mol/L)：0.2-x 0.1-x x x所以=1，解得x=，故二氧化硫的转化率为×100%=66.7%＞50%，故A正确；B项，反应前后气体的体积不变，恒温恒容下，甲、丙两容器内起始浓度n(NO2)：n(SO2)=1：1，甲、丙为等效平衡，平衡时二氧化硫的物质的量分数相同，丙中总物质的量为甲中的2倍，则反应平衡时，丙中c(SO2)是甲中的2倍，故B正确；C项，温度升至90℃，上述反应平衡常数为，大于80℃的平衡常数1，则升高温度平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，故C正确；D项，令平衡时NO的浓度为ymol/L，则： NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)开始(mol/L)：0.1 0.2 0 0转化(mol/L)：y y y y平衡(mol/L)：0.1-y 0.2-y y y则=1，解得y=，而乙平衡时CO的浓度mol/L，故D错误；故选D。8．（2021·重庆高三零模）MTP是一类重要的药物中间体，可以由TOME经环化后合成。其反应式为：
为了提高TOME的转化率，反应进行时需及时从溶液体系中移出部分甲醇。TOME的转化率随反应时间的变化如图所示。设TOME的初始浓度为amol/L，反应过程中的液体体积变化忽略不计。下列说法错误的是A．X、Y两点的MTP的物质的量浓度相等B．X、Z两点的瞬时速率大小为v(X)>v(Z)C．若Z点处于化学平衡，则210℃时反应的平衡常数K=mol/LD．190℃时，0～150min之间的MTP的平均反应速率为mol/(L·min)【答案】C【解析】A项，由图知X、Y两点反应物的转化率相等，则MTP的物质的量浓度相等，A正确；B项，由图知，X点曲线斜率大于Z点，则X、Z两点的瞬时速率大小为v(X)>v(Z)，因为Z点转化率已达98%，反应物浓度极小，则反应速率下降，B正确；C项，由题知，反应过程中甲醇不断从体系中移走，若Z点处于化学平衡，则210℃时甲醇的浓度不等于0.98amol/L，则反应的平衡常数K不等于mol/L，C错误；D项，190℃时，0～150min之间的MTP的浓度减少了0.67mol/L，则其平均反应速率为mol/(L·min)，D正确；故选C。9．（2021·江苏高三零模）在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)ΔH=-164.7kJ/mol反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ/mol反应Ⅲ：2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)ΔH=-247.1kJ/mol向恒压、密闭容器中通入1molCO2和4molH2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是()
A．反应Ⅰ的平衡常数可表示为K=B．图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化C．提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂D．CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)的ΔH=-205.9kJ/mol【答案】C【解析】A项，化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，反应Ⅰ的平衡常数为K=，故A错误；B项，反应物CO2的量逐渐减小，故图中曲线A表示CO2的物质的量变化曲线，由反应Ⅱ和Ⅲ可知，温度升高反应Ⅱ正向移动，反应Ⅲ逆向移动，CO的物质的量增大，故曲线C为CO的物质的量变化曲线，则曲线B为CH4的物质的量变化曲线，故B错误；C项，反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，降低温度有利于反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，即可提高CO2转化为CH4的转化率，所以需要研发在低温区高效的催化剂，故C正确；D项，-(反应Ⅱ+反应Ⅲ)得到目标反应，则CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)的ΔH=-[41.2kJ/mol+(-247.1kJ/mol)]=205.9kJ/mol，故D错误；故选C。10．（2021·山东烟台市高三期末）科研工作者利用生物无水乙醇催化脱水制备乙烯，有关反应在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。下列说法正确的是温度（K）化学平衡常数Ⅰ.C2H5OH(g)C2H4(g)+H2O(g)Ⅱ.C2H5OH(g)C2H5OC2H5(g)+H2O(g)5003.20.807007.70.1490012.30.12A．升高温度，反应Ⅰ的速率加快，反应Ⅱ的速率减慢B．通过改变温度和压强均能促进反应Ⅰ而抑制反应ⅡC．降低温度使C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)+H2O(g)平衡逆向移动D．500K，C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)+H2O(g)的化学平衡常数为5.6【答案】C【解析】A项，升高温度，反应速率加快，故反应Ⅰ、Ⅱ的速率均加快，故A错误；B项，由温度升高，反应Ⅰ的平衡常数增大，反应Ⅱ的平衡常数减小，可知反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，故改变温度促进反应Ⅰ即为升高温度，可使反应II平衡向逆反应方向移动，即抑制反应；但由于反应II的左侧化学计量数等于右侧化学计量数之和，故改变压强不能使反应平衡移动，即不能促进反应也不能抑制反应，故B错误；C项，已知反应Ⅰ：C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)+H2O(g)K1，反应ⅡC2H5OC2H5(g)2C2H4(g)+H2O(g)K2，由反应I×2-反应II可得C中反应C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)+H2O(g)，故C
中反应的化学平衡常数，计算得C中反应在温度为500K、700K、900K时的化学平衡常数分别为12.8、423.5、1260.75，随温度升高，化学平衡常数增大，故C中反应为吸热反应，故降低温度，平衡逆向移动，故C正确；D项，由C中分析知，500K时该反应的化学平衡常数为12.8，故D错误；故选C。11．（2021·广东佛山市高三一模）焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C(s)+O2(g)=2CO(g)；反应②：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)，反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示。下列说法错误的是()A．反应②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)的ΔS>0，ΔH＜0B．983K是反应趋势变化的转折点C．L1对应反应①D．当温度低于983K时，过量焦炭的氧化产物以CO2为主【答案】C【解析】A项，生成物气体化学计量数系数之和小于反应物气体化学计量系数之和，所以ΔS＜0，根据ΔG=ΔH-TΔS，因为ΔG＜0，则-TΔS>0，所以ΔH＜0，A正确；B项，ΔG负的成都越小，说明它能够反应的趋势更大，983K时两反应的ΔG相等，所以983K是反应趋势变化的转折点，B正确；C项，反应①的ΔS>0，则-ΔS＜0，ΔG和T成反比，所以斜率小于0，L2对应反应①，C错误；D项，当温度低于983K时，L1的ΔG小，所以以反应②为主，产物以CO2为主，D正确；、故选C。12．（2021·太原市山西实验中学高三月考）如图所示，左室容积为右室的两倍，温度相同，现分别按照如图所示的量充入气体，同时加入少量固体催化剂使两室内气体充分反应达到平衡，打开活塞，继续反应再次达到平衡，下列说法不正确的是()A．第一次平衡时，SO2的物质的量左室更多B．气体未反应前，左室压强和右室一样大C．第一次平衡时，左室内压强一定小于右室D．第二次平衡时，SO2的总物质的量比第一次平衡时左室SO2的物质的量的2倍多【答案】D【解析】A项，若右室的容积与左室相等，左室和右室在相同条件下达到的平衡状态相同，含有的SO2物质的量相等，右室在此平衡状态时将体积缩小为原来的，压强增大，平衡向正反应方向移动，SO2物质的量减少，则第一次平衡时，SO2物质的量左室更多，故A正确；B项，通入气体未反应前，左室气体总物质的量为2mol+1mol+1mol=4mol，右室气体总物质的量为2mol，左室容积为右室的两倍，温度相同，则左室压强和右室一样大，B项正确；C项，左室从正反应开始建立平衡，左室平衡时压强小于左室起始压强，右室从逆反应开始建立平衡，右室平衡时压强大于右室起始时压强，左室与右室起始压强相等，则第一次平衡时左室内压强一定小于右室，故C项正确；D项，若在容积为2倍左室容积的容器中起始充4mol
SO2、2molO2，相同条件下达到平衡时SO2物质的量为左室SO2物质的量的2倍，打开活塞相当于在容积为1.5倍左室容积的容器中起始充入2molSO2、1molO2、2molSO3(g)、1molAr，等效于在容积为1.5倍左室容积的容器中起始充入4molSO2、2molO2、1molAr，相对于2倍左室容积的容器缩小了体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，SO2物质的量减小，即第二次平衡时，SO2的总物质的量比第一次平衡时左室SO2物质的量的2倍要少，D项错误；故选D。13．（2021·太原市山西实验中学高三月考）80℃时，NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)。该温度下，在甲、乙、丙三个体积相等且恒容的密闭容器中，投入NO2和SO2，起始浓度如下表所示，其中甲经2min达平衡时，NO2的转化率为50%，下列说法正确的是()起始浓度甲乙丙c(NO2)/(mol·L-1)0.100.200.20c(SO2)/(mol·L-1)0.100.100.20A．容器甲中的反应在前2min的平均速率v(SO2)=0.05mol·L-1·min-1B．达到平衡时，容器丙中正反应速率与容器甲相等C．温度升至90℃，上述反应平衡常数为1.56，则反应的ΔH＜0D．容器乙中若起始时改充0.10mol·L-1NO2和0.20mol·L-1SO2，达到平衡时c(NO)与原平衡相同【答案】D【解析】根据来计算平均反应速率；该反应是不受压强影响的平衡，结合本题情况反应速率主要受浓度影响；计算该温度下的平衡常数，与1.56做比较，升高温度，若K增大，即为吸热反应；若K减小，即为放热反应；根据三段式计算两情况下NO的平衡浓度，并做比较。A项，2min内容器甲中SO2消耗的物质的量等于消耗NO2的物质的量，2min内SO2的平均速率，故A错误；B项，反应NO2(g)＋SO2(g)⇌SO3(g)＋NO(g)为气体体积不变的反应，压强不影响平衡，则容器甲和丙互为等效平衡，平衡时反应物转化率相等，因为丙中各组分浓度为甲的2倍，则容器丙中的反应速率较大，故B错误；C项，80℃时，以甲容器计算平衡常数为1，温度升至90℃，上述反应平衡常数为1.56>1，则升高温度平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，该反应的ΔH>0，故C错误；D项，原容器乙达到平衡时NO的浓度为xmol∙L-1，，解得，当容器乙中若起始时改充0.10mol·L－1NO2和0.20mol·L－1SO2，达到平衡时NO的浓度为ymol∙L-1，
，，因此达到平衡时c(NO)与原平衡相同，故D正确；故选D。14．（2021·沙坪坝区高三月考）某密闭容器中投入1molA和1molB进行反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)ΔH=-akJ·mol-1(a>0)，其产物体积分数随反应物物质的量的比值的变化如图所示。下列说法不正确的是A．当反应速率2vB正=vA逆，则表明反应达到平衡状态B．若容器密闭绝热，达平衡后压缩容器体积，温度降低，平衡常数增大C．若容器恒温恒压，达平衡后充入1mol氦气，A的转化率不变D．若容器恒温恒容，达平衡后再加入1molA，容器内C的体积分数增大【答案】B【解析】A项，，说明A的正逆反应速率相等，能表明反应达到平衡状态，故A正确；B项，若容器密闭绝热，D为固体，该反应为前后气体分子数相等的反应，达平衡后压缩容器体积，平衡不移动，平衡常数不变，故B错误；C项，恒温恒压，达平衡后充入1mol惰性气体相当于减压，仍不影响平衡移动，转化率不变，故C正确；D项，恒温恒容，达平衡后再加入1molA相当于按系数比充入反应物，由图示信息可知，产物体积分数最大，故D正确；故选B。15．（2021·重庆期末）活性炭可以高效处理二氧化氮污染。在温度为T℃时，向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1molNO2，发生反应：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)，反应相同时间，测得各容器中NO2的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法不正确的是()A．T℃时，该反应的化学平衡常数为B．图中c点所示条件下：v(正)>v(逆)C．图中a、c点对应的CO2浓度：ca(CO2)>cc(CO2)D．容器内的压强：pa︰pb>6︰7【答案】A【解析】A项，由图可知，b点NO2的转化率最高，，而ab曲线上对应容器的体积均小于V2L，起始投料相同，则NO2的起始浓度均大于b点，ab曲线上物质的反应速率均大于b点，所以ab曲线上反应均先于b点达到平衡状态，即ab曲线上反应均达到平衡状态，由于a点时NO2的转化率为40%，a点反应三段式为：
各物质平衡浓度为、、，T0C时，该反应的化学平衡常数K，故A错误；B项，b点达到平衡状态，b点以后，随着容器体积的增大，NO2的起始浓度减小，反应速率减慢，达到平衡的时间延长，所以bc曲线上反应均未达到平衡状态，并且NO2的起始浓度均小于b点，反应速率也小于b点，则bc曲线上反应正向进行，即图中c点所示条件下，v(正)>v(逆)，故B正确；C项，图中a点、c点O2的转化率相同，但a点容器体积小于c点容器体积，则对应的CO2浓度：ca(CO2)>cc(CO2)，故C正确；D项，b点反应三段式：根据A选项中a点反应三段式、b点三段式和PV=nRT可知，PaV1=1.2RT，PbV2=1.4RT，由于V2>V1，所以容器内的压强：pa︰pb>6︰7，故D正确；故选A。16．（2020·高三月考）在某温度下，向三个初始体积均为的密闭容器中按下表所示投料，发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH＜0。下列说法不正确的是()容器编号容器类型起始物质的量/平衡时SO3的物质的量/SO2O2SO3Ⅰ恒温恒容2101.8Ⅱ绝热恒容002aⅢ恒温恒压210bA．容器Ⅰ中SO2转化率小于容器Ⅲ中SO2的转化率B．容器Ⅲ平衡体系中保持容器压强不变，充入0.10molSO3(g)，新平衡后SO3浓度未变C．平衡时SO3的物质的量：、D．若容器Ⅰ中有0.10molSO2(g)、0.20molSO2(g)和0.10molSO3(g)，则此时【答案】C【解析】A项，恒温恒压时，反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为气体体积减小的反应，与容器Ⅰ平衡相比相当于压强增大，平衡向生成SO3方向移动，所以容器Ⅰ中SO2转化率小于容器Ⅲ中SO2的转化率，故A正确；B项，容器Ⅲ平衡体系中保持容器压强不变，再充入0.10molSO3(g)
，和原平衡等效，所以新平衡后SO3浓度不变，故B正确；C项，绝热恒容时，SO3为反应物，发生2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)反应，正反应为吸热反应，温度降低，平衡向生成SO3方向移动，a>1.8；恒温恒压时，反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为气体体积减小的反应，与容器Ⅰ平衡相比相当于压强增大，平衡向生成SO3方向移动，b>1.8，故C错误；D项，容器Ⅰ中反应达到平衡状态时，c(SO3)=1.8mol/L，c(SO2)=mol/L=0.2mol/L，c(O2)==0.1mol/L，化学平衡常数K==8100，若起始时向容器Ⅰ中充入0.10molSO2(g)、0.20molSO2(g)和0.10molSO3(g)，浓度商Qc==5T2D．丙容器的体积V=0.4【答案】D【解析】A项，甲容器中，反应在5～15min间的平均速率v(CO)==0.05mol·L-1·min-1，故A错误；B项，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K===4.5故B错误；C项，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)=0.19molT1,故C错误；D项，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K==,解得V=0.4L,故D正确；故选D20．(2021·山东烟台期末)工业上主要采用甲醇与CO的羰基化反应来制备乙酸，发生反应如下：CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(l)。在恒压密闭容器中通入0.20mol的CH3OH(g)和0.22mol的CO，测得甲醇的转化率随温度变化如图所示。假设在T2温度下，达到平衡时容器的体积为2L。下列说法正确的是()
A．该反应的平衡常数T1＜T2B．B点时CO的转化率约为27.7%C．T1时，该反应的正反应速率：B点大于A点D．T2时向上述已达平衡的恒压容器中，再通入0.12molCH3OH和0.06molCO气体时容器体积变为4L，此时平衡不发生移动【答案】D【解析】A项，根据图可知，甲醇的转化率随着温度的升高而减小，说明升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，因此平衡常数T1＞T2，故A错误；B项，根据图像，B点时CH3OH的转化率为80%，即反应的甲醇为0.16mol，则反应的CO为0.16mol，CO的转化率=×100%=72.7%，故B错误；C项，T1时，A点未达到平衡，此时甲醇的浓度大于B点甲醇的浓度，浓度越大，反应速率越快，因此温度为T1时，该反应的正反应速率：B点小于A点，故C错误；D项，根据图像，温度为T2时，CH3OH的转化率为60%，即反应的甲醇为0.12mol，则反应的CO为0.12mol，平衡时甲醇为0.08mol，则反应的CO为0.10mol，平衡时容器的体积为2L，平衡浓度分别为甲醇为0.04mol/L，CO为0.05mol/L。再通入0.12molCH3OH和0.06molCO的混合气体，容器体积变为4L，此时浓度分别为甲醇为=0.05mol/L，CO为=0.04mol/L，Qc==K=，平衡不移动，故D正确；故选D。二、非选择题21．（2021·湖北高三零模）甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应：①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=+206kJ/mol②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=-41kJ/mol恒定压强为时，将n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合气体投入反应器中，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。
回答下列问题：(1)写出CH4与CO2生成H2和CO的热化学方程式：_____________________。(2)关于甲烷和水蒸气催化制氢反应，下列叙述正确的是_______(填标号)。A．恒温、恒容条件下，加入惰性气体，压强增大，反应速率加快B．恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率加快C．升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率加快D．加入合适的催化剂，降低反应温度也能实现单位时间转化率不变(3)系统中H2的含量，在700℃左右出现峰值，试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因：①低于700℃，_________________________________________________；②高于700℃，________________________________________________________。(4)已知投料比为n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合气体，p=100kPa。600℃时，CH4的平衡转化率为_______，反应①的平衡常数的计算式为Kp=_______(Kp是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。【答案】(1)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH=247kJ/mol(2)C(3)①由于正反应方向吸热，随着温度的升高，反应向正反应方向进行的程度较大，氢气的物质的量逐渐增大②随着反应的进行，一氧化碳的物质的量增大，发生反应②，反应②正反应放热，当温度升高时，平衡逆向移动，使氢气的物质的量减小(4)77.78%5859.375【解析】(1)①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=+206kJ/mol②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=-41kJ/mol根据盖斯定律，①-②，ΔH=+206kJ/mol+41kJ/mol=247kJ/mol，得到CH4和CO2生成H2和CO的热化学方程式：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH=247kJ/mol；(2)由反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=+206kJ/mol。A项，恒温、恒容条件下，加入惰性气体，总压强增大，各物质的分压不变，各气体的浓度没变，化学反应速率不变，故A不符合题意；B
项，恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数不变，单位体积活化分子数增加，有效碰撞几率增大，反应速率加快，故B不符合题意；C项，升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率加快，故C符合题意；D项，反应为吸热反应，加入合适的催化剂，缩短达到平衡的时间，但不影响平衡的移动，单位时间内气体的转化率不变；降低反应温度，平衡逆向移动，单位时间内气体的转化率减小，故D不符合题意；故选C；(3)①温度低于700℃时，由于正反应方向吸热，随着温度的升高，反应向正反应方向进行的程度较大，氢气的物质的量逐渐增大；②温度高于700℃，随着反应的进行，一氧化碳的物质的量增大，发生反应②，反应②正反应放热，当温度升高时，平衡逆向移动，使氢气的物质的量减小；(4)已知投料比为n(CH4):n(H2O)=1:3的混合气体，设甲烷的初始物质的量为1mol，水蒸气的物质的量为3mol，设转化的甲烷的物质的量为x，设转化的一氧化碳的物质的量为y，由图可知，600℃时，CH4的物质的量分数为0.04，各气体的总物质的量为1-x+3-x-y+x+3x+y=4+2x，==0.04，解得x=mol，的平衡转化率为×100%=77.78%；600℃时，由图可知，p=100kPa，平衡时H2的物质的量分数为0.50，可以得到：=0.5，解得y=mol，平衡时CO的物质的量=mol-mol=mol，CO的物质的量分数为=0.06，CH4的物质的量分数为0.04，H2O的物质的量分数为0.32，H2的物质的量分数为0.50，反应①的平衡常数的计算式为Kp===5859.375。22．（2021·广东汕头市·高三期末）氮及其化合物在工农业生产和生命活动中起着重要的作用，但同时又是环境污染的主要物质，研究其转化规律一直是科学家们的热点问题。回答下列问题：(1)已知氮氧化物转化过程中的能量变化如图(图中表示生成2molNO2的能量变化)。1molNO氧化为NO2的焓变ΔH=_______kJ/mol。
(2)某温度下，反应的平衡常数如下：a．2NO2(g)N2(g)+2O2(g)K=6.7×1016b．2NO(g)N2(g)+O2(g)K=2.2×1030分解反应趋势较大的反应是_______(填“a”或“b”)；反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的K=_______。(3)已知反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的正反应速率v正=k1cm(NO)cn(O2)，其中k为速率常数，该反应的历程为：第一步：NO+NON2O2快速平衡第二步：N2O2+O22NO2慢反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：v正=k1c2(NO)，ν逆=k-1c(N2O2)。下列叙述不正确的是_______(填字母)。A．第一步反应的平衡常数K=B．第二步的活化能比第一步的活化能高C．v(第一步的正反应)>v(第二步的反应)D．第二步中N2O2与O2的碰撞100%有效(4)二氯氨(NHCl2)是由氨气遇氯气生成的化合物，常用作饮用水二级消毒剂，在中性、酸性环境中会与水反应生成具有强杀菌作用的物质，该物质的电子式为_______。(5)在恒温条件下，将2molCl2和1molNH3充入某密闭容器中发生反应：2Cl2(g)+NH3(g)NHCl2(l)+2HCl(g)，测得平衡时Cl2和HCl的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。则A、B、C三点中Cl2转化率最高的是_______点(填“A”“B”或“C”)；计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=_______(Kp是平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数。)【答案】(1)-56(2)b3.3×1013(3)D(4)(5)B0.5MPa-1【解析】(1)由图可知，①N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=+180kJ/mol，②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH=+68kJ/mol，②-①得2NO(g)+O2(g)=2NO2ΔH=-112kJ/mol，则1molNO氧化为NO2的焓变ΔH=-56kJ/mol。(2)平衡常数越大，反应越容易进行，b的平衡常数比a大，故b的反应趋势较大；反应b-a得到反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)，则反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的K=。(3)A项，第一步反应的平衡常数K=，平衡时v正=k1c2(NO)=ν逆=k-1c(N2O2)，则K==，故A正确；B项，第二步反应比第一步反应难，第二步的活化能比第一步的活化能高，故B正确；C项，v(第一步的正反应)是快反应，v(第二步的反应)是慢反应，v(第一步的正反应)>v(第二步的反应)，故C正确；D项，第二步反应是慢反应，说明N2O2与O2的有效碰撞几率较小，不可能达到100%，故D错误；故选D。(4)二氯氨(NHCl2)在中性、酸性条件下水解生成氨气和强杀菌作用的物质HClO，HClO的电子式为。(5)根据平衡时Cl2和HCl的物质的量浓度与平衡总压的关系，可知B点HCl的物质的量浓度最大，则A、B、C三点中Cl2转化率最高的是B点；设反应的NH3的物质的量为xmol，利用三段式求解：C点Cl2的浓度等于HCl的浓度，则2-2x=2x，解得x=0.5，反应后气体总物质的量为(3-3x+2x)mol=2.5mol，总压强为10MPa，则平衡常数Kp(C)=23．（2021·辽宁高二期末）亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂，工业上可由NO与Cl2反应制得，回答下列问题：Ⅰ.(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯，涉及如下反应：2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1；K14NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2；K22NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH3；K3则ΔH3=___________(用ΔH1和ΔH2表示)，K3=___________(用K1和K2表示)Ⅱ.工业上通常用如下反应制备亚硝酰氯：2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH”“
微信/支付宝扫码支付