专题化学反应速率和化学平衡训练

专题 化学反应速率和化学平衡训练纵观2012各省市高考试题，化学反应速率和化学平衡属于必考内容。任何化学反应都涉及到快慢的问题，特别是化工生产中和实验室制备物质时，都要认真考虑反应进行的快慢及改变的方法如何，所以每年的高考都会出现本部分的题目。在命题中出现的题型主要是选择题，同一个问题可能从不同角度来考查；另外，除直接考查基本知识外，还增加了考查学生分析问题能力和应用知识能力的题目。考查的主要知识点有：利用化学反应速率的数学表达式进行的有关计算；反应中各物质反应速率之间的关系；根据浓度、温度、压强、催化剂、颗粒大小、光等外界条件的改变，定性判断化学反应速率的变化。预测2013年高考，通过化学反应速率测定的方法考查数学处理能力，重点考查考生对化学反应速率的理解，对化学反应速率表示方法的认识，以及运用化学方程式中各物质的化学计量比的关系进行有关的简单计算。例题（2012福建）12 一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如右图所示。下列判断正确的是 A.在0-50min之间， pH =2 和 PH= 7 时 R 的降解百分率相等 B.溶液酸性越强， R 的降解速率越小 C.R的起始浓度越小，降解速率越大 D.在 20-25min之间， pH = 10 时 R 的平均降解速率为 0.04molL-1min-1【答案】A（2012四川）12.在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100molO2在催化剂作用下加热到600发生反应：2SO2 + O2 2SO3，H0。当气体的物质的量减少0.315mol时反应达到平衡，在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。下列有关叙述正确的是 A当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡 B降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大 C将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，得到沉淀的质量为161.980g D达到平衡时，SO2的转化率为90%【解析】：2SO2 + O2 2SO3，始量 amol 1.100mol 0 mol变量 2xmol xmol 2xmol平衡 (a-2x) mol (1.100-x) mol 2xmol由题意可得，a+1.100-(a-2x)- (1.100-x)- 2x=0.315，（a+1.100-2x）/（a+1.100）=0.825，解得a=0.7，x=0.315。SO3的生成速率与SO2的消耗速率都是正反应速率，不能用来判断是否达到平衡，A不正确；降低温度，平衡向正反应方向移动，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度小，B不正确；将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，只有SO3会反应产生沉淀硫酸钡，质量为0.315mol233g/ mol=73.395 g，C不正确；达到平衡时，SO2的转化率为0.63/0.7=90%，D正确。【答案】：D（2012全国新课标卷）27.(15分)光气（COCl2）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。（1）实验室常用来制备氯气的化学方程式为 ；（2）工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2、和CO的燃烧热（H）分别为-890.3kJmol-1、-285.8kJ.mol-1和-283.0kJ.mol-1，则生成1m3（标准状况）CO所需热量为 ；（3）实验室中可用氯仿（CHCl3）与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为 ；（4）COCl2的分解反应为COCl2（g）=Cl2（g）+CO（g） H=+108kJmol-1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示（第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出）：计算反应在第8min时的平衡常数K= ；比较第2min反应温度T（2）与第8min反应温度T（8）的高低：T（2） T（8）（填“”或“=”），若12min时反应于温度T（8）下重新达到平衡，则此时c（COCl2）= molL-1；比较产物CO在2-3min、5-6min和12-13min时平均反应速率（平均反应速率分别以v（2-3）、v（5-6）、v（12-13）的大小 ；比较反应物COCl2在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小：v（5-6） v（15-16）（填“”或“=”），原因是 。【答案】 （1）MnO24HCl（浓） MnCl2Cl22H2O（2）5.52103 KJ（3）CHCl3H2O2COCl2H2O+HCl（4）0.234 molL-10.031molL-1v(5-6) v(2-3)v(12-13) 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大H=H1-2H2-2H3=（-890.3）kJmoL-1-2（-285.8）kJmoL-1-2（-283.0）kJmoL-1=247.3 kJmoL-1，即生成2mol CO，需要吸热247.3 KJ，那么要得到1立方米的CO,吸热为(1000/22.4)247.3/2=5.52103 KJ。(4)由图示可知8min时COCl2、Cl2、CO三种物质的浓度分别为0.04molL-1、0.11 molL-1、0.085 molL-1。所以此时其平衡常数为：0.11 molL-10.085 molL-10.04 molL-1=0.23 4molL-1。第8min时反应物的浓度比第2min时减小，生成物浓度增大，平衡向正反应方向移动。又因为正反应为吸热反应，所以T（2）T（8）。根据图像变化可知：在2min时升温 。在10min时 增加COCl2的浓度，在12min时，反应达到平衡 。在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大，v（5-6）v（15-16）。1（2011江苏高考15）700时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应：CO(g)H2O(g) CO2H2(g) 反应过程中测定的部分数据见下表（表中t1t2）:反应时间/minn(CO)/molH2O/ mol01.200.60t10.80t20.20下列说法正确的是A.反应在t1min内的平均速率为v(H2)0.40/t1 molL1min1B.保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O，到达平衡时，n(CO2)0.40 mol。C.保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大D.温度升至800，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应2(2010江苏，14)在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下已知N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.4 kJmol1：容器甲乙丙反应物投入量1 mol N2、3 mol H22 mol NH34 mol NH3NH3的浓度(molL1)c1c2c3反应的能量变化放出a kJ吸收b kJ吸收c kJ体系压强(Pa)p1p2p3反应物转化率123下列说法正确的是()A2c1c3 Bab92.4 C2p2p3 D1313、（2011安徽高考9）电镀废液中Cr2O72可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2O72（aq）+2Pb2（aq）+H2O（l）2 PbCrO4（s）+2H（aq） H 0该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是4、（2011北京高考12）已知反应：2CH3COCH3(l) CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3，分别在0和20下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线（Yt）如下图所示。下列说法正确的是A.b代表0下CH3COCH3的Yt曲线 B.反应进行到20min末，H3COCH3的 C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D.从Y=0到Y=0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的5、（2011天津）向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，在一定条件下使反应SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是A.反应在c点达到平衡状态B.反应物浓度：a点小于b点C.反应物的总能量低于生成物的总能量D.t1t2时，SO2的转化率：ab段小于bc段6、（2011四川）可逆反应X(g)+2Y(g)2Z(g) 、2M（g）N（g）+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示：下列判断正确的是A. 反应的正反应是吸热反应B. 达平衡（I）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14:15C. 达平衡（I）时，X的转化率为D. 在平衡（I）和平衡（II）中M的体积分数相等7、在某条件下，容器中有可逆反应A4B 2CD；H0，达到平衡状态时，A、B、C的物质的量均为a mol，而D的物质的量为d mol。如果要使在本反应重新建立的平衡中，D的物质的量只允许在d mol到2d mol之间取值，则应采取的措施是()A减小反应容器内的压强 B增大反应容器内的压强C减小反应容器的体积 D降低反应的温度8、(2009北京理综，9)已知H2(g)I2(g) 2HI(g)H”或“ CBA(5)随着反应的进行，c(H2O2)逐渐降低，反应速率逐渐变慢10（1）BC； Kc2(NH3)c(CO2)(2c/3)2(1c/3)1.6108（molL1)3 增加； ，。（2）0.05molL1min1；25反应物的起始浓度较小，但06min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15大。11、（1）3NO2H2O=NO2HNO3；6.72 （2）41.8；b；8/3；（3） 在1.3104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。12（1）除去铁粉表面的氧化物等杂质 N2（2）4Fe10HNO3=4Fe2NH43H2O；生成的Fe2水解（或和溶液中OH的结合）；（3）温度 铁粉颗粒大小（4）实验步骤及结论：分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中；调节溶液呈酸性且pH各不相同，并通入氮气；分别向上述溶液中加入足量等质量的同种铁粉；用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中NO3的浓度。若pH不同KNO3溶液中，测出的NO3浓度不同，表明pH对脱氮速率有影响，否则无影响。（本题属于开放性试题，合理答案均可）解析1、【分析】本题属于基本理论中化学平衡问题，主要考查学生对速率概念与计算，平衡常数概念与计算，平衡移动等有关内容理解和掌握程度。高三复习要让学生深刻理解一些基本概念的内涵和外延。A.反应在t1min内的平均速率应该是t1min内H2浓度变化与t1的比值，而不是H2物质的量的变化与t1的比值。B.因为反应前后物质的量保持不变，保持其他条件不变，平衡常数不会改变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O，似乎与起始时向容器中充入0.60molH2O和1.20 molCO效果是一致的，到达平衡时，n(CO2)0.40 mol。C.保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，平衡向右移动，达到新平衡时CO转化率增大，H2O转化率减小，H2O的体积分数会增大。D.原平衡常数可通过三段式列式计算（注意浓度代入）结果为1，温度升至800，上述反应平衡常数为0.64，说明温度升高，平衡是向左移动的，那么正反应应为放热反应。2、解析：A项，甲乙是等效平衡，c1c2，运用叠加原理比较乙、丙可得c32c2，即c32c1；B项，甲反应生成NH3的量加乙反应消耗NH3的量恰好为2 mol，ab92.4；C项，将丙分两步完成，第一步将4 mol NH3加入2倍体积的容器，达到与乙一样的平衡状态，此时丙的压强p3等于p2，第二步将丙的体积压缩至一倍体积，在这一时刻，丙的压强p32p2，增大压强，平衡向右移动，压强减小，最终平衡时，2p2p3；D项，甲乙为等效平衡，121，丙的转化率小于2，131。3解析：由题意知该反应是一个放热的可逆反应，升高温度平衡向吸热的逆反应方向移动，依据平衡常数的表达式可知K应该减小，A正确；pH增大溶液碱性增强，会中和溶液中H，降低生成物浓度平衡向正方应方向移动，Cr2O72的转化率会增大，B不正确；温度升高，正、逆反应速率都增大，C错误；增大反应物Pb2的浓度，平衡向正方应方向移动，Cr2O72的物质的量会减小，D不正确。4解析：温度高反应速率就快，到达平衡的时间就短，由图像可与看出曲线b首先到达平衡，所以曲线b表示的是20时的Yt曲线，A不正确；根据图像温度越高CH3COCH3转化的越少，说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正方应是放热反应，C不正确；当反应进行到反应进行到20min时，从图像中可以看出b曲线对应的转化分数高于a曲线对应的转化分数，这说明b曲线即20时对应的反应速率快，所以，B不正确；根据图像可以看出当反应进行到66min时a、b曲线对应的转化分数均相同，都是0.113，这说明此时生成的CH3COCH2COH(CH3)2一样多，所以从Y=0到Y=0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的，即选项D正确。5解析：这是一个反应前后体积不变的可逆反应，由于容器恒容，因此压强不影响反应速率，所以在本题中只考虑温度和浓度的影响。由图可以看出随着反应的进行正反应速率逐渐增大，因为只要开始反应，反应物浓度就要降低，反应速率应该降低，但此时正反应却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的，由于容器是绝热的，因此只能是放热反应，从而导致容器内温度升高反应速率加快，所以选项C不正确；但当到达c点后正反应反而降低，这么说此时反应物浓度的影响是主要的，因为反应物浓度越来越小了。但反应不一定达到平衡状态，所以选项A、B均不正确；正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，因此选项D是正确的。6解析：温度降低时，反应中气体的物质的量减少，说明平衡向正方应方向移动，因此正方应是放热反应；由图可以看出达平衡（I）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为；同理可以计算出达平衡（I）时反应中气体的物质的量是，即物质的量减少了，所以达平衡（I）时，X的转化率为；由于温度变化反应的平衡已经被破坏，因此在平衡（I）和平衡（II）中M的体积分数不相等。7解析：“D的物质的量只允许在d mol到2d mol之间取值”表明平衡向正反应方向移动，该反应是正反应放热的可逆反应，降低反应的温度平衡向正反应方向移动，D符合题意。化学方程式没有标明各物质的聚集状态，其他选项均不能选。8解析：在相同体积和温度的条件下，甲、乙两容器是等效体系，平衡时两容器中各组分的浓度相同；若提高相同的温度，甲、乙两体系平衡移动的情况相同；若向甲中加入一定量的He，平衡不移动；若向甲中加0.1 mol H2和向乙中加0.1 mol I2，则使平衡移动的效果相同；而降低甲的温度会使平衡向正向移动，c(HI)提高。9解析：根据Vt图象知，反应进行至1 min时，放出O2的体积为30 mL，反应进行至2 min时，放出O2的体积为45 mL，反应进行至4 min时，放出O2的体积达最大值60 mL；由Vt曲线的斜率变化可知：D、C、B、A的反应速率逐渐减小，这是因为随着反应的进行，c(H2O2)逐渐降低，反应速率逐渐变小。10解析：（1）A不能表示正逆反应速率相等；B反应进行则压强增大；C恒容，反应进行则密度增大；D反应物是固体，NH3的体积分数始终为2/3需将25的总浓度转化为NH3和CO2的浓度；K可不带单位。加压，平衡逆移；据表中数据，升温，反应正移，H0，固体分解为气体，S0。（2）；图中标与标的曲线相比能确认。10（1）BC； Kc2(NH3)c(CO2)(2c/3)2(1c/3)1.6108（molL1)3 增加； ，。（2）0.05molL1min1；25反应物的起始浓度较小，但06min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15大。11解析：（1）NO2溶于水生成NO和硝酸，反应的方程式是3NO2H2O=NO2HNO3；在反应6NO 8NH37N512 H2O中NO2作氧化剂，化合价由反应前的+4价降低到反应后0价，因此当反应中转移1.2mol电子时，消耗NO2的物质的量为，所以标准状况下的体积是。（2）本题考察盖斯定律的应用、化学平衡状态的判断以及平衡常数的计算。 2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） H1=-196.6 kJmol-1 2NO（g）+O2（g）2NO2（g） H2=-113.0 kJmol-1 。即得出2NO2（g）+2SO2（g）2SO3（g）+2NO（g） H=H2H1=-113.0 kJmol-1 +196.6 kJmol-1+83.6 kJmol-1。所以本题的正确答案是41.8；反应NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的特点体积不变的、吸热的可逆反应，因此a不能说明。颜色的深浅与气体的浓度大小有关，而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体，所以混合气体颜色保持不变时即说明NO2的浓度不再发生变化，因此b可以说明；SO3和NO是生成物，因此在任何情况下二者的体积比总是满足1：1，c不能说明；SO3和NO2一个作为生成物，一个作为反应物，因此在任何情况下每消耗1 mol SO3的同时必然会生成1 molNO2，因此d也不能说明；设NO2的物质的量为1mol，则SO2的物质的量为2mol，参加反应的NO2的物质的量为xmol。 （3）由图像可知在相同的压强下，温度越高CO平衡转化率越低，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应；实际生产条件的选择既要考虑反应的特点、反应的速率和转化率，还要考虑生产设备和生产成本。由图像可知在1.3104kPa左右时，CO的转化率已经很高，如果继续增加压强CO的转化率增加不大，但对生产设备和生产成本的要求却增加，所以选择该生产条件。11、（1）3NO2H2O=NO2HNO3；6.72（2）41.8；b；8/3；（3） 在1.3104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。12【解析】（1）因为铁易生锈，即铁表面会有铁的氧化物等杂质，所以要用硫酸除去铁表面的氧化物等杂质；氧气具有强氧化性，会氧化生成的Fe2+，为防止该反应的发生必需通入一种保护原性气体且不能引入杂质，因此可以选用氮气；（2）由图像可知反应的产物有Fe2+、NH4和NO气体，所以该反应的离子方程式是：4Fe10HNO3=4Fe2NH43H2O；t1时刻后，随着反应的进行，溶液中pH逐渐增大，当pH达到一定程度时就会和反应产生的Fe2+结合，因此其浓度没有增大；（3）影响反应速率的外界因素比较多，例如温度、浓度、溶液多酸碱性、固体多表面积等等；（4）要验证假设一，需要固定其它条件不变，例如硝酸的浓度、反应的温度、铁的表面积都必需保持一致，然后在相同时间内测量溶液中NO3的浓度（依据提示：溶液中的NO3浓度可用离子色谱仪测定）来判断pH不同时对脱氮对反应速率有没有影响。12（1）除去铁粉表面的氧化物等杂质 N2（2）4Fe10HNO3=4Fe2NH43H2O；生成的Fe2水解（或和溶液中OH的结合）；（3）温度 铁粉颗粒大小（4）实验步骤及结论：分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中；调节溶液呈酸性且pH各不相同，并通入氮气；分别向上述溶液中加入足量等质量的同种铁粉；用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中NO3的浓度。若pH不同KNO3溶液中，测出的NO3浓度不同，表明pH对脱氮速率有影响，否则无影响。（本题属于开放性试题，合理答案均可）