高考化学二轮复习 第一部分 专题二 基本理论 第8讲 化学反应速率和化学平衡（含解析）

专题二 基本理论第8讲 化学反应速率和化学平衡1(2016北京卷)下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是()(导学号 58870037)A抗氧化剂B调味剂C着色剂 D增稠剂解析：食品中添加抗氧化剂，目的是减慢食品的变质速率，与反应速率有关；调味剂的主要作用是补充、增强或增加食品的味道，与反应速率无关；着色剂又称食品色素，是以食品着色为主要目的，丰富和改善食品色泽的物质，与反应速率无关；增稠剂在食品中主要是赋予食品所要求的流变特性，改变食品的质构和外观，将液体、浆状食品形成特定形态，并使其稳定、均匀，提高食品质量，以使食品具有黏滑适口的感觉，与反应速率无关。答案：A 2(2016舟山模拟)将BaO2放入密闭的真空容器中，反应2BaO2(s)2BaO(s)O2(g)达到平衡。保持温度不变，缩小容器容积，体系重新达到平衡，下列说法不正确的是()A平衡常数不变 BBaO量不变C氧气压强不变 DBaO2量增加解析：平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，A正确；保持温度不变，缩小容器容积，也就增大了压强，根据平衡移动原理，化学平衡向气体体积减小的方向移动，即向逆反应方向移动，所以BaO的量减小，B不正确；温度不变，平衡常数不变，其数值等于氧气的浓度，浓度不变，因此压强不变，正确；缩小容器容积，平衡逆向移动，故体系重新达到平衡时BaO2增加，D正确。答案：B3已知某化学实验的结果如下表：实验序号反应物在相同温度下测得的反应速率v/mol/(Lmin).大小相同的金属片酸溶液1镁条1 mol/L盐酸v12铁片1 mol/L盐酸v23铁片0.1 mol/L盐酸v3下列结论正确的是()Av1v2v3 Bv3v2v1Cv1v3v2 Dv2v3v1解析：影响化学反应速率的主要因素是反应物自身的性质，由于镁的活动性比铁强，所以与相同浓度的盐酸反应时，镁条放出氢气的速率大，反应物浓度也影响反应速率，在一定范围内，速率与浓度成正比，故v2v3。答案：A4向某密闭容器中充入1 mol X与2 mol Y发生反应：X(g)2Y(g)aZ(g)H0，达到平衡后，改变某一条件(温度或容器体积)，X的平衡转化率的变化如图所示。下列说法中正确的是()Aa2BT2T1CA点的反应速率：v正(X)v逆(Z)D用Y表示A、B两点的反应速率：v(A)v(B)解析：改变压强，X的平衡转化率不变，说明反应前后气体的化学计量数之和相等，所以a3；此反应为放热反应，升高温度，X的平衡转化率减小，故T1T2，所以v(B)v(A)。答案：C5(2016皖南模拟)在不同温度下，向V L密闭容器中加入0.5 mol NO和0.5 mol活性炭，发生反应：(导学号 58870038)2NO(g)C(s)N2 (g)CO2 (g)HQ kJ/mol (Q0)，达到平衡时的数据如下：温度/n(C)/moln(CO2)/molT10. 15T20. 375下列有关说法正确的是()A由上述信息可推知：T1T2BT2时，若反应达平衡后再缩小容器的体积，c(N2)c(NO)增大CT1时，若开始时反应物的用量均减小一半，平衡后NO的转化率增大DT1时，该反应的平衡常数K解析：A.根据题给反应和数据知，温度为T2时反应达平衡时n(CO2)0.125 mol，则温度由T1到T2，平衡逆向移动，该反应为放热反应，则改变的条件为升高温度，则：T1T2，故A错误；B.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，T2 时，若反应达平衡后再缩小容器的体积(即增大压强)，平衡不移动，c(N2)c(NO)不变，故B错误；C.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，T1 时，若开始时反应物的用量均减小一半相当于减小压强，平衡不移动，再次平衡后NO的转化率不变，故C错误；D.T1 时，该反应的平衡常数Kc(CO2)c(N2)/c2(NO)0.150.15/0.229/16(容积均为V L，计算过程中消去)，故D正确。 答案：D【考纲再现】【错题记录】1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。3了解化学反应的可逆性。4了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。5理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。6了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。1已知反应：2NO(g)Br2(g)=2NOBr(g)的活化能为a kJ/mol，其反应机理如下：NO(g)Br2(g)=NOBr2(g)慢NO(g)NOBr2(g)=2NOBr(g)快下列有关该反应的说法正确的是()A反应的速率主要取决于的快慢B反应速率v(NO)v(NOBr)2v(Br2)CNOBr2是该反应的催化剂D该反应的焓变等于a kJ/mol解析：A项，反应速率的快慢主要取决于慢反应的速率；B项，反应速率之比等于化学计量数之比，根据总反应式知反应速率：v(NO)v(NOBr)2v(Br2)；C项，NOBr2是反应的中间产物，不是催化剂；D项，a kJ/mol 是总反应的活化能，不是焓变。答案：B2一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应：2X(g)Y(g)Z(s)，以下叙述不能说明该反应达到化学平衡状态的是()A混合气体的密度不再变化B反应容器中Y的质量分数不变CX的分解速率与Y的消耗速率相等D单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X解析：X的分解速率与Y的消耗速率之比为21时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。 答案：C3(2016杭州模拟)处于平衡状态的反应：2H2S(g)2H2(g)S2(g)H0，不改变其他条件的情况下合理的说法是()(导学号 58870136)A加入催化剂，反应途径将发生改变，H也将随之改变B升高温度，正、逆反应速率都增大，H2S分解率也增大C增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低D若体系恒容，注入一些H2后达新平衡，H2浓度将减小解析：焓变是一个状态函数，与反应发生的途径无关，A项错误；温度升高，正逆反应速率均增大，因该反应是吸热反应，故平衡正向移动，H2S分解率增大，B项正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆反应是放热反应，会使体系温度升高，C项错误；体系中注入H2，体系将向H2浓度降低方向移动，但最终H2的浓度仍比原来增大，D项错误。答案：B4(2016四川卷)一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)。设起始Z，在恒压下，平衡时(CH4)的体积分数与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是()A该反应的焓变H0B图中Z的大小为a3bC图中X点对应的平衡混合物中3D温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小解析：A.根据图示知温度越高，CH4的体积分数越小，说明平衡向右移动，所以该反应的焓变0，正确；B.相同条件下Z越大，平衡时CH4的体积分数越小，所以图中Z的大小为b3a，错误；C.起始时3，反应过程中H2O和CH4等物质的量减小，所以平衡时3，错误；D.温度不变时，加压平衡逆向移动，甲烷的体积分数增大，错误。答案：A5向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A和B，发生反应：xA(g)B(g)2C(g)。各容器的反应温度、反应物起始量，反应过程中C的浓度随时间变化关系分别用下图和下表表示：容器甲乙丙容积0.5 L0.5 L1.0 L温度T1T2T2反应物起始量0.5 mol A15 mol B0.5 mol A15 mol B2.0 mol A60 mol B下列说法正确的是()(导学号 58870137)AT2时该反应的平衡常数K0.8B由图可知：T1T2，且该反应为吸热反应C前10 min乙、丙两容器中v(A)乙v(A)丙DC的质量m：m甲m乙2m丙解析：A.对于乙、丙两个容器来说，反应物的浓度后者是前者的2倍，达到平衡时产生的生成物的浓度后者也是前者的2倍，说明增大压强平衡不移动，故该反应是反应前后气体物质的量不变的反应，x1。以乙为研究对象，达到平衡时c(C)1.0 mol/L，c(A)0.5 mol/L，c(B)2.5 mol/L，所以该温度下该反应的化学平衡常数是K0.8，A项正确；B.对于甲、乙两容器来说，只有温度不同，其他条件相同，由于乙先达到平衡，说明温度T1T2，而升高温度，生成物C的浓度减小，说明升高温度，平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，所以该反应为放热反应，B项错误；C.前10 min由于乙、丙两容器中反应温度相同，而反应物的浓度：乙丙，浓度越大，反应速率越快，所以v(A)乙v(A)丙，C项错误；D.该反应是气体物质的量不变的反应，改变压强平衡不发生移动，由图象可知甲、乙、丙中C的质量比为1.51.02.0，D项错误。答案：A6(2015四川卷)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是()(导学号 58870138)A550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动B650 时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%CT 时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动D925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp24.0p总解析：A.550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，由于保持了压强不变，相当于扩大了体积，平衡正向移动，A项错误。B.根据图示可知，在650 时，CO的体积分数为40%，根据反应方程式：C(s)CO2(g) 2CO(g)，设开始加入1 mol CO2，反应掉了x mol CO2，则有：C(s)CO2(g) 2CO(g)始态： 1 mol 0变化： x mol 2x mol平衡： (1x)mol 2x mol因此有：100%40%，解得x0.25，即CO2的平衡转化率为100%25%，故B项正确。C项，由图可知，T 时，CO与CO2的体积分数相等，在等压下充入等体积的CO和CO2，对原平衡无影响，平衡不移动，C项错误。D.925 时，CO的体积分数为96%，故Kp23.04p总，D项错误。答案：B7某恒定温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：3A(g)2B(g)4C(？)2D(？)，“？”代表状态不确定。反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C，且反应前后压强之比为54，则下列说法正确的是()(导学号 58870139)A该反应的化学平衡常数表达式是KB此时B的平衡转化率是35%C增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大D增加C，B的平衡转化率不变解析：3A(g)2B(g) 4C(？)2D(？)起始/mol4200变化/mol1.20.81.60.8平衡/mol2.81.21.60.8n(平)(42)mol4.8 mol由此推知：C为固体或纯液体，D为气体，该反应的平衡常数表达式为K；平衡时B的转化率100%40%；增大该体系的压强，平衡向右移动，由于温度没变，化学平衡常数不变；由于C为固体或纯液体，增加C对平衡没有影响，B的平衡转化率不变。答案：D8(2016全国卷)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：(1)NaClO2的化学名称为_。(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度323 K，NaClO2溶液浓度为5103 mol/L。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。离子SOSONONOClc/(mol/L)8.351046.871061.51041.21053.4103写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式_。增加压强，NO的转化率_(填“提高”“不变”或“降低”)。随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐_(填“增大”“不变”或“减小”)。由实验结果可知，脱硫反应速率_脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是_。(3)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均_(填“增大”“不变”或“减小”)。反应ClO2SO2SOCl的平衡常数K表达式为_。(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_。解析：(1)NaClO2中Cl元素的化合价为3，其化学名称为亚氯酸钠。(2)分析表中数据可知，NaClO2溶液脱硝过程中主要生成Cl和NO，结合电子守恒和元素守恒写出离子方程式：4NO3ClO4OH=4NO3Cl2H2O。该反应中只有NO是气体，增加压强，有利于NO的吸收，NO的转化率提高。由于吸收SO2和NO过程中生成H，溶液中c(H)不断增大，溶液的pH逐渐减小。由表中数据可知，相同时间内，c(SO)比c(NO)增加得多，说明脱硫反应速率大于脱硝反应速率，其原因除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同外，还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高。(3)由图可知，温度升高，SO2和NO的平衡分压pc对应的lgpc逐渐减小，说明SO2和NO的平衡分压pc逐渐增大，则脱硫、脱硝反应逆向进行，平衡常数均减小。反应ClO2SO2SOCl的平衡常数K的表达式为K。(4)利用Ca(ClO)2替代NaClO2，形成CaSO4沉淀，平衡向产物方向移动，SO2转化率提高。答案：(1)亚氯酸钠(2)4NO3ClO4OH=4NO3Cl2H2O提高减小大于NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高(3)减小 K(4)形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高9(2016枣庄模拟)生产中可用双氧水氧化法处理电镀含氰废水，某化学兴趣小组模拟该法探究有关因素对破氰反应速率的影响(注：破氰反应是指氧化剂将CN氧化的反应)。(导学号 58870140)【相关资料】氰化物主要是以CN和Fe(CN)63两种形式存在。Cu2可作为双氧水氧化法破氰处理过程中的催化剂；Cu2在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱，可以忽略不计。Fe(CN)63较CN难被双氧水氧化，且pH越大，Fe(CN)63越稳定，越难被氧化。【实验过程】在常温下，控制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂Cu2的浓度相同，调节含氰废水样品不同的初始pH和一定浓度双氧水溶液的用量，设计如下对比实验：(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。实验序号实验目的初始pH废水样品体积/mLCuSO4溶液的体积/mL双氧水溶液的体积/mL蒸馏水的体积/mL为以下实验操作参考760101020废水的初始pH对破氰反应速率的影响1260101020_760_10实验测得含氰废水中的总氰浓度(以CN表示)随时间变化关系如图所示。(2)实验中2060 min时间段反应速率：(CN)_mol/(Lmin)。(3)实验和实验结果表明，含氰废水的初始pH增大，破氰反应速率减小，其原因可能是_(填一点即可)。在偏碱性条件下，含氰废水中的CN最终被双氧水氧化为HCO，同时放出NH3，试写出该反应的离子方程式_。(4)该兴趣小组同学要探究Cu2是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用，请你帮助他设计实验并验证上述结论，完成下表中内容(己知：废水中的CN浓度可用离子色谱仪测定)。实验步骤(不要写出具体操作过程)预期实验现象和结论解析：(1)影响该反应的因素有pH以及双氧水的浓度，实验目的为废水的初始pH对破氰反应速率的影响和双氧水的浓度对破氰反应速率的影响，其它量应不变，而且总体积不变，蒸馏水的体积为10 mL，所以双氧水的体积为20 mL；(2)根据v0.0175 mol/Lmin；(3)pH越大，Fe(CN)63越稳定，越难被氧化，所以破氰反应速率减小；因为氰废水中的CN一最终被双氧水氧化为HCO，其中的碳由2价变成4价，1 mol CN转移2 mol的电子，而过氧化氢1 mol也转移2 mol的电子，所以CN一和H2O2的物质的量之比为11，所以反应的离子方程式为：CNH2O2H2O=NH3HCO；(4)分别取温度相同、体积、浓度相同的含氰废水的试样两等份，滴加过氧化氢，一份中加入少量的无水硫酸铜粉末，另一份不加，用离子色谱仪测定废水中的CN一浓度，如果在相同时间内，若甲试管中的CN浓度小于乙试管中的CN浓度，则Cu2对双氧水破氰反应起催化作用，反之则不起催化作用。答案：(1)双氧水的浓度对破氰反应速率的影响1020 (2)0.0175(3)初始pH增大，催化剂Cu2会形成Cu(OH)2沉淀，影响了Cu2的催化作用(或初始pH增大，Fe(CN)63较中性和酸性条件下更稳定，难以氧化)CNH2O2H2O=NH3HCO(4)实验方案(不要求写出具体操作过程)预期实验现象和结论分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中，再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液，只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末，用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN浓度相同时间内，若甲试管中的CN浓度小于乙试管中的CN浓度，则Cu2对双氧水破氰反应起催化作用；若两试管中的CN浓度相同，则Cu2对双氧水破氰反应不起催化作用10.(2015全国卷，改编)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H199 kJ/molCO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H258 kJ/molCO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H341 kJ/mol回答下列问题：(导学号 58870141)(1)反应的化学平衡常数K表式为_；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为_(填曲线标记字母)，其判断理由是_。(2)合成气组成n(H2)/n(COCO2)2.60时，体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示。(CO)值随温度升高而_(填“增大”或“减小”)，其原因是_；图2中的压强由大到小为_，其判断理由是_。解析：(1)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应的化学平衡常数为Kc(CH3OH)/c(CO)c2(H2)。反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。(2)由图2可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。反应的正反应为气体分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1p2p3。答案：(1)K或Kp a反应为放热反应，平衡常数数值应随温度升高变小(2)减小升高温度时，反应为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低p3p2p1相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高11雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气的排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：N2(g)O2(g) 2NO(g)H1 a kJ/molCO(g)1/2 O2(g)CO2(g)H2 b kJ/mol2CO(g)2NO(g)N2(g)2CO2(g)H3请回答下列问题：(导学号 58870142)(1)H3_kJ/mol(用含a、b的代数式表示)。 (2)对于有气体参与的反应，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)，则反应的平衡常数表达式Kp_。(3)能说明反应已达平衡状态的标志是_(填字母)。A单位时间内生成1 mol CO2的同时消耗了1 mol COB在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变C在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化D在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变(4)在一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反应。在t1时刻达到平衡，此时n(CO)x mol，n(NO)2x mol，n(N2)y mol，则NO的平衡转化率为_(用含x、y的代数式表示)；再向容器中充入y mol CO2和x mol NO，则此时v(正)_(填“”“”或“”)v(逆)。(5)烟气中也含有氮氧化物，C2H4可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2负载量对NO去除率的影响，控制其他条件一定，实验结果如图1所示。为达到最高的NO去除率，应选择的反应温度约为_，Cu2负载量为_。解析：(1)N2(g)O2(g) 2NO(g) H1a kJ/mol ，CO(g)1/2 O2(g) CO2(g) H2b kJ/mol，由2得：2CO(g)2NO(g) N2(g)2CO2(g) ，由盖斯定律H32H2H1(2ba) kJ/mol ；(2)对于有气体参与的反应，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)，则反应的平衡常数表达式Kp；(3)A.单位时间内生成1 mol CO2的同时消耗了1 mol CO，描述的都是正反应，不能说明反应已经达到平衡，A错误；B.在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变，密度等于混合气体的质量比上容器体积，根据质量守恒不管是否达到平衡，混合气体的质量都不变，容器体积不变，所以密度始终不变，B错误；C.在绝热恒容的容器中，容器内的温度随反应的进行在变化，平衡常数也会发生变化，平衡常数不再变化，说明容器的温度不再变，反应达到平衡，C正确；D.在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变，说明各成分的物质的量不再变化，反应达到平衡，D正确；(4)在一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反应2CO(g)2NO(g) N2(g)2CO2(g)，在t1时刻达到平衡，此时n(CO)x mol，n(NO)2x mol，n(N2)y mol，生成的N2的物质的量为y mol，反应了的NO的物质的量为2y，起始时NO的物质的量为2x2y，平衡转变率为2y/(2x2y)100%；向容器中充入y mol CO2和x mol NO，相当于同等倍数的增大反应物和生成物的浓度，平衡不移动，此时v(正)v(逆)；(5)从图上可以看出负载为3%时，相同温度下NO去除率最高，当温度在350度左右时，去除NO的效果最好，答案为：350 (300400 之间)；3%。答案：(1)2ba(2)(3)CD(4)100%(5)350 (300400 之间)3%