2024-2025学年高考化学二轮专项突破卷五　化学反应速率与平衡（含解析）

专项突破卷五　化学反应速率与平衡
(90分钟　100分)
可能用到的相对原子质量:H 1　C 12　O 16　Na 23　Al 27　Fe 56
第Ⅰ卷　(选择题　共45分)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分,请你选出一个最符合题意的答案)
1.二硫化钽(TaS2)具有难挥发性,引入适量的碘可将不纯的TaS2粉末提纯,其涉及的反应为TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g)　ΔH>0。当其他条件不变时,进行下列操作,能提高I2(g)的平衡转化率的是
A.升高温度 B.增大容器体积
C.加入催化剂 D.再加入一定量的TaS2
2.下列过程中化学反应速率的加快对人类有益的是
A.牛奶的变质
B.塑料桶的老化
C.手机金属外壳的腐蚀
D.氨的合成
3.在一密闭容器中充入一定量的N2和H2,经测定反应开始后的2 s内氨气的平均速率v(NH3)=0.30 mol·L-1·s-1,则2 s时NH3的浓度为
A.0.60 mol·L-1 B.0.50 mol·L-1
C.0.45 mol·L-1 D.0.55 mol·L-1
4.甲、乙两个容器内都进行A→B的反应,甲容器内每分钟减少了3 mol A,乙容器内每分钟减少6 mol A,则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率
A.快 B.慢
C.相等 D.无法判断
5.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加快的是
A.对该反应体系加热
B.不用稀硫酸,改用98%的浓硫酸
C.向H2SO4中通入适量HCl气体
D.不用铁片,改用铁粉
6.将FeCl3溶液和KI溶液混合,发生反应:2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq)。下列各项能判断上述可逆反应已达到平衡状态的是
A.溶液颜色不再变化
B.c(K+)不再变化
C.n(Fe2+)∶n(I2)=2∶1
D.v(I-)=2v(I2)
7.在密闭容器中进行反应:M(g)+N(g)R(g)+2X( ),不同条件下该反应中R的体积分数变化如图所示,下列有关该反应的说法正确的是
A.正反应为吸热反应,X为气体
B.正反应为吸热反应,X为固体或液体
C.正反应为放热反应,X为气体
D.正反应为放热反应,X为固体或液体
8.右图可表示两个常见反应的平衡常数负对数值(pK=-lgK)与温度的关系:①N2+3H22NH3　②N2+O22NO。根据图中的数据判断下列说法正确的是
A.反应①是吸热反应
B.升温,反应②的逆反应速率减小
C.1000 ℃时,反应②中c(N2)·c(O2)=c2(NO)
D.a点反应①和②中N2的转化率相等
9.一定条件下,在水溶液中1 mol Cl-、Cl(x=1、2、3、4)的能量(kJ)大小如图所示。下列有关说法中正确的是
A.W是Cl
B.反应YX+Z的活化能为60 kJ·mol-1
C.X、Y、Z、W中Z最稳定
D.反应YX+Z的热化学方程式:3ClO-(aq)Cl(aq)+2Cl-(aq)　ΔH=-117 kJ·mol-1
10.氮化硅陶瓷可用于制造发动机,其制备反应如下:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g)　ΔH<0。该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标的值,重新达到平衡后,下列图像合理的是
　　　　　A　　　　　　　B　　　　　　　　C　　　　　　　　D
11.下列事实能说明反应物本身性质是影响化学反应速率的决定性因素的是
A.银能与浓HNO3反应,而不与浓盐酸反应
B.Cu与浓HNO3反应的速率比与稀HNO3反应快
C.N2与O2在常温、常压下不反应,放电时可反应
D.Fe与热的浓硫酸反应,而不与冷的浓硫酸反应
12.向盛有足量A的容积固定的密闭容器中加入B,发生反应:A(s)+2B(g)4C(g)+D(g)　ΔH<0。一定条件下达到平衡时,C的物质的量与加入的B的物质的量的关系如图所示。其他条件不变,下列措施能使θ值增大的是
A.降低温度
B.增大压强
C.加入催化剂
D.再加入少量A
13.将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于恒容密闭容器中,发生反应:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)　ΔH=a kJ·mol-1。该反应的平衡常数的负对数(-lgK)随温度(T)的变化如图所示,下列说法正确的是
A.a>0
B.A点对应的CO2的浓度比C点的低
C.增大压强,NH2COONH4(s)的质量增大,化学平衡常数K减小
D.B点对应状态的v(B)大于A点对应状态的v(A)
14.将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,一定条件下,发生如下反应并达到平衡:X(g)+3Y(g)2Z(g)　ΔH<0。若改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是
选项 改变的条件 新平衡与原平衡比较
A 升高温度 X的转化率变小
B 压缩容器体积 X的浓度变小
C 充入一定量Y Y的转化率增大
D 使用适当催化剂 X的体积分数变小
15.某研究小组在三个容积为 5 L 的恒容密闭容器中,分别充入0.4 mol NO和0.4 mol CO,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-746.5 kJ·mol-1。在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变),反应体系总压强随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.温度:T1>T2
B.CO 的平衡转化率:Ⅱ=Ⅲ
C.反应速率:Ⅲ中a点的v逆=Ⅱ中b点的v正
D.反应过程中NO与CO物质的量浓度之比恒为1∶1
题序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
答案
第Ⅱ卷　(非选择题　共55分)
二、非选择题(本题包括5小题,共55分)
16.(10分)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合制备甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH=-116 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在容积固定为2 L的密闭容器内充入1 mol CO和 2 mol H2,加入合适的催化剂(体积可以忽略不计)后在250 ℃开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化,所得结果如下:
反应时间/min 0 5 10 15 20 25
压强/MPa 12.6 10.8 9.5 8.7 8.4 8.4
从反应开始到20 min时,以CO表示的平均反应速率v(CO)=　　　　,该温度下平衡常数K=　　　　,若升高温度,则K值　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)下列描述中能说明上述反应已达平衡状态的是　　　　(填字母)。
A.2v(H2)正=v(CH3OH)逆
B.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C.容器中气体的总压强保持不变
D.单位时间内生成n mol CO的同时生成2n mol H2
(3)模拟工业合成甲醇的反应,下图是4种投料比[n(CO)∶n(H2),分别为5∶7、10∶17、5∶9、1∶2]下,反应温度对CO平衡转化率影响的曲线。
①曲线b对应的投料比是　　　　　　　。
②当曲线a、b、c对应的投料比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度与投料比的关系是　　　　　　　　　。
③投料比为10∶17、反应温度为T1时,平衡混合气体中CO的物质的量分数是　　　　　　　。
17.(10分)洁净煤技术是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制的新技术。回答下列问题:
(1)用赤铁矿作载氧体的化学链燃烧技术如图所示。
①在“空气反应器”中,每生成1.0 g Fe2O3吸收0.082 kJ的热量,则反应的热化学方程式为　　　　　　　　(焓变数值保留一位小数)。
②在“生产合成气”和“燃料反应器”中的部分热化学方程式如下:
(Ⅰ)C(s)+CO2 (g)2CO(g)　ΔH1=+172.5 kJ·mol-1
(Ⅱ)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH2=+131.3 kJ·mol-1
(Ⅲ)3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH3=-47.0 kJ·mol-1
(Ⅳ)3Fe2O3(s)+H2(g)2Fe3O4(s)+H2O(g)　ΔH4
生产合成气时通入O2的目的是　　　　　　　　　　　　　;反应(Ⅳ)的ΔH4=　　　　kJ·mol-1。
③该燃烧技术除燃料利用率高,不产生氮氧化物、硫的氧化物外,从环境角度还有一突出的优点是　　　　　　　　。
(2)加氢煤改气转化为甲烷,发生的反应为C(s)+2H2(g)CH4(g),以C和H2的物质的量之比为1∶2发生反应,测得该反应温度、压强及碳的平衡转化率关系如图所示:
①研究表明最佳工艺条件是1000 K、6 MPa。选择该温度的理由是　　　　　　　　,选择6 MPa的理由是　　　　　　　　　　　。
②A点时,反应C(s)+2H2(g)CH4(g)的平衡常数Kp=　　　　MPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留2位小数)。
18.(11分)(1)25 ℃时,制备亚硝酰氯所涉及的热化学方程式和平衡常数如下表所示:
热化学方程式 平衡常数
ⅰ 2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g)　ΔH1=Q1 kJ·mol-1 K1
ⅱ 4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)　ΔH2=Q2 kJ·mol-1 K2
ⅲ 2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)　ΔH3 K3
ΔH3=　　　kJ·mol-1(用Q1和Q2表示),K3=　　　(用K1和K2表示)。
(2)25 ℃时,向体积为2 L的恒容密闭容器中通入0.08 mol NO和0.04 mol Cl2发生反应ⅲ。
①若反应开始与结束时温度相同,数字压强仪显示反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图Ⅰ实线所示,则ΔH3 　　　　(填“>”、“<”或“=”)0;若其他条件相同,仅改变某一条件,测得其压强随时间的变化如图Ⅰ虚线所示,则改变的条件是　　　　　　。
②图Ⅱ是甲、乙两同学描绘上述反应ⅲ的平衡常数的对数值(lgK)与温度的变化关系图,其中正确的曲线是　　　　(填“甲”或“乙”)。
19.(12分)碳的氧化物(CO、CO2)在工业上有着重要的用途。利用合成气在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH3
(1)根据上述反应判断ΔH1=　　　　(用含ΔH2、ΔH3的代数式表示)。
(2)在温度不同、压强相等的情况下,下表为一定比例的CO2/H2,CO/H2,CO/CO2/H2在装有催化剂的反应器中生成甲醇的速率的数值变化。
组分 a(CO2/H2) b(CO/H2) c(CO/CO2/H2)
490 K时甲醇生成速率 [mol·(mL cat)-1·h-1] 3.0 0.8 10.4
510 K时甲醇生成速率 [mol·(mL cat)-1·h-1] 2.5 1.5 9.8
①490 K时,从表中数值可以看出,合成甲醇的主要反应为　　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),CO的存在使甲醇生成速率增大的原因为促进反应Ⅲ　　　　(填“正向”或“逆向”)移动。
②组分a中,一定比例的CO2/H2反应,510 K时甲醇生成速率低于490 K时甲醇生成速率,其原因可能为510 K时催化剂　　　　　　　　。
(3)在T0 K、1.0×104 kPa下,等物质的量的CO与CH4混合气体可以合成乙醛,反应的化学方程式如下: CO(g)+CH4(g)CH3CHO(g)。实验测得v正=k正p(CO)·p(CH4),v逆=k逆p(CH3CHO),k正、k逆为速率常数,p为气体的分压(气体分压p=气体总压p总×体积分数)。若用气体分压表示的平衡常数Kp=4.5×10-5 (kPa)-1,则k正=　　　　(用k逆表示);当CO转化率为20%时,p(CH4)=　　　　。
20.(12分)乙苯是一种用途广泛的有机原料,可制备多种化工产品。
Ⅰ.制备苯乙烯(原理如反应ⅰ所示):
ⅰ.(g)(g)+H2(g)　ΔH=+124 kJ·mol-1
(1)部分化学键的键能如下表所示:
化学键 C—H C—C CC H—H
键能/(kJ·mol-1) 410 348 X 436
根据反应ⅰ的能量变化,计算X=　　　　。
(2)工业上,在恒压设备中进行反应ⅰ时,常在乙苯蒸气中通入一定量的不参加反应的水蒸气,其目的是　　　　(填“增大”或“减小”)反应物的转化率。
(3)已知吉布斯自由能ΔG=ΔH-TΔS,当ΔG<0时反应可自发进行。由此判断反应ⅰ在　　　　(填“高温”或“低温”)下更易自发进行。
Ⅱ.制备α-氯乙基苯(原理如反应ⅱ所示):
ⅱ.(g)+Cl2(g)(g)+HCl(g)　ΔH>0
(4)T ℃时,向10 L恒容密闭容器中充入2 mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)发生反应ⅱ,乙苯(或Cl2)、α-氯乙基苯(或HCl)的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图所示。
①0~2 min内,以HCl表示的该反应速率v(HCl)=　　　　　　　　。
②6 min时,改变的外界条件为　　　　,该条件下的平衡常数K的数值为　　　　。
参考答案
1.A　解析:升高温度,反应向右边移动,I2(g)的平衡转化率增大,A项正确;增大容器体积,反应不移动,I2(g)的平衡转化率不变,B项错误;加入催化剂或再加入一定量的TaS2,反应均不移动,I2(g)的平衡转化率不变,C、D两项均错误。
2.D　解析:牛奶的变质、塑料桶的老化、金属的腐蚀过程中化学反应速率的减缓对人类有益。
3.A　解析:2 s时NH3的浓度c(NH3)=0.3 mol·L-1·s-1×2 s=0.60 mol·L-1。
4.D　解析:v=中,Δn、Δt已知,但V未知,因此无法判断甲、乙容器内的化学反应速率快慢关系。
5.B　解析:加热、增大固体反应物的表面积,都能加快反应速率,A、D两项均不符合题意;浓硫酸能使铁发生钝化,阻止了进一步的反应,B项符合题意;增大H+浓度,能加快化学反应速率,C项不符合题意。
6.A　解析:A项,溶液颜色不再变化,说明Fe3+、Fe2+及I2的浓度不再变化,反应达到平衡状态;B项,钾离子浓度始终不变,因此c(K+)不变不能判断反应是否达到平衡状态;C项,n(Fe2+)∶n(I2)=2∶1不能判断反应是否达到平衡状态;D项,v(I-)=2v(I2)不能判断反应是否达到平衡状态。
7.C　解析:由图像可知,降低温度,平衡时R的体积分数增大,即平衡向正反应方向移动,故正反应为放热反应;减小压强,平衡时R的体积分数增大,即平衡向正反应方向移动,故正反应为气体分子数增大的反应,X为气体,C项正确。
8.C　解析:根据图像①可知温度越高,平衡常数越小,说明该反应是放热反应,A项错误;无论反应②是放热反应还是吸热反应,升温反应速率都增大,B项错误;在1000 ℃时,反应②pK=0,即平衡常数为1,c(N2)·c(O2)=c2(NO),C项正确;反应①和反应②的pK相等,而不是N2 的转化率相等,D项错误。
9.D　解析:由题可知,W中氯元素化合价为+7,W是Cl,A项错误;由图可知,60 kJ·mol-1是Y的能量,不是反应YX+Z的活化能,B项错误;X、Y、Z、W中X的能量最低,最稳定,C项错误。
10.C　解析:该反应的正反应是放热反应,升温,平衡常数减小,A项错误;改变固体Si3N4的质量,不会影响平衡的移动,即氮气的转化率不变,B项错误;增加H2的物质的量,平衡正向移动,SiCl4的转化率增大,C项正确;增大氮气的物质的量,相当于增大氮气的浓度,平衡正向移动,逆反应速率随后增大,D项错误。
11.A　解析:要想说明反应物本身性质是影响化学反应速率的决定性因素,则该事实应区别于反应物本身而不是外界因素,如浓度、温度、压强、催化剂等。其中B项为浓度不同所致,C项为反应条件不同所致,D项为温度不同所致,唯有A项是因浓HNO3与浓盐酸本身性质不同所致。
12.A　解析:降低温度,平衡右移,θ值变大,A项正确;增大压强,平衡左移,θ值变小,B项错误;加入催化剂或再加入少量A,平衡不移动,θ值不变,C、D两项均错误。
13.A　解析:由题图可知,随着温度的升高,化学平衡常数K的值增大,则升高温度平衡正向移动,正反应为吸热反应,a>0,A项正确;A点对应状态的化学平衡常数比C点的大,所以CO2的浓度比C点高,B项不正确;增大压强,化学平衡常数K不变,C项不正确;A点的温度比B点的更高,反应速率更大,D项不正确。
14.A　解析:升高温度,平衡向吸热反应的方向移动,即逆向移动,X的转化率变小,A项正确;压缩容器体积,压强增大,平衡向气体分子数减小的方向移动,即正向移动,X的物质的量减小,但由于容器体积减小,各组分的浓度均比原平衡时的大,B项错误;增大一种反应物的浓度,能够提高另一种反应物的转化率,而其本身的转化率降低,C项错误;催化剂只能改变反应速率,不能影响平衡状态,故各物质的体积分数不变,D项错误。
15.C　解析:由图像可知T1温度下先达到平衡状态,则反应速率较大,温度较高,故温度:T1>T2,A项正确;Ⅱ、Ⅲ为相同平衡状态,则CO的转化率相同,B项正确;Ⅱ、Ⅲ达到相同平衡状态,正、逆反应速率相等,但Ⅲ的反应速率较大,应加入了催化剂,则Ⅲ中a点的v逆>Ⅱ中b点的v正,C项不正确;NO与CO起始物质的量相同,物质的量之比为1∶1,且按1∶1反应,则反应过程中NO与CO物质的量浓度之比恒为1∶1,D项正确。
16.(1)0.0125 mol·L-1·min-1(1分);4(2分);减小(1分)
(2)BC(2分)
(3)①5∶9 (1分)
②投料比越大,反应温度越低(1分)
③20.8%(2分)
17.(1)①4Fe3O4(s)+O2(g)6Fe2O3(s)　ΔH=+78.7 kJ·mol-1(1分)
②碳与水的反应是吸热反应,利用煤与氧气反应放出热量,维持热平衡(2分);-5.8(2分)
③易捕集生成的二氧化碳(1分)
(2)①在较高温度(1000 K)下,反应速率较快且碳的平衡转化率较高(1分);超过6 MPa,再增大压强,碳的平衡转化率增大很小(1分)
②0.92(2分)
解析:(2)②设开始时充入H2的物质的量为x mol,
　　　　　　　C(s)+2H2(g)CH4(g)
开始/mol　　　　　　　x
转化/mol　　　　　　0.8x　　　0.4x
平衡/mol　　　　　　0.2x　　　0.4x
Kp===0.92。
18.(1)2Q1-Q2(2分);(3分)
(2)①<(2分);加入催化剂(2分)
②乙(2分)
解析:(2)①由图Ⅰ分析可知,随着反应的进行压强先增大后减小,5 min时达到平衡状态,推知开始时因反应是放热的,随着反应的进行,温度逐渐升高,压强增大;反应到一定程度时,因反应物浓度减小,随着反应的正向进行,压强反而减小,到压强不随时间变化时,达到平衡状态,反应焓变ΔH<0。根据图Ⅰ虚线可知,化学反应速率加快,但平衡不移动,因此改变的条件为加入催化剂。②反应ⅲ为2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)　ΔH3,由于ΔH3<0,因此升高温度,平衡逆向移动,K减小,则lgK减小,正确的曲线为乙。
19.(1)ΔH2+ΔH3(2分)
(2)①Ⅰ(2分);逆向(2分)
②活性降低(2分)
(3)k逆×4.5×10-5 (kPa)-1(2分);×104 kPa(2分)
解析:(3)当反应达到平衡时,v正=v逆,则==Kp=4.5×10-5 (kPa)-1,则k正=k逆×4.5×10-5 (kPa)-1;在T0 K、1.0×104 kPa下,设起始时n(CH4)=n(CO)=1 mol,则反应的三段式为:
　　　　　　　CO(g)+CH4(g)CH3CHO(g)
起始量/mol　 　　1　　　1　　　　　　0
变化量/mol　　　0.2　　0.2　　　　　0.2
最终量/mol　　　0.8　　0.8　　　　　0.2
所以p(CH4)=p(CO)=×1.0×104 kPa=×104 kPa。
20.(1)608(2分)
(2)增大(2分)
(3)高温(2分)
(4)①0.05 mol·L-1·min -1(2分)
②升高温度(2分);81(2分)
解析:(4)①T ℃时,向10 L恒容密闭容器中充入2 mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)发生反应ⅱ,2 min时氯化氢的浓度是0.1 mol·L-1,则用氯化氢表示的反应速率是0.1 mol·L-1÷2 min=0.05 mol·L-1·min -1;②制备α-氯乙基苯的正反应为吸热反应,反应前后气体的体积不变,6 min后,乙苯、Cl2的浓度在减小,而α-氯乙基苯和HCl的浓度在增大,反应向正反应方向移动,只能是升高温度,据图可知:
　　　　　　　　(g)+Cl2(g)(g)+HCl(g)
起始/mol　　　　2　　　　　　　2　　　　0　　　　　　　 0
转化/mol 1.8 1.8 1.8 1.8
平衡/mol 0.2 0.2 1.8 1.8
反应前后体积不变,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,则平衡常数K的值为=81。