『备考2021』 三年高考真题分类精编解析11 化学反应速率 化学平衡（含解析）

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专题11 化学反应速率 化学平衡
1. [2020·江苏]CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应
在恒压、反应物起始物质的量比条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是
A. 升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率
B. 曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化
C. 相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠
D. 恒压、800K、n(CH4)：n(CO2)=1:1条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，改变除温度外的特定条件继续反应，CH4转化率能达到Y点的值
【答案】BD
【解析】
A．甲烷和二氧化碳反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应即正向移动，甲烷转化率增大，甲烷和二氧化碳反应是体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，甲烷转化率减小，故A错误；
B．根据两个反应得到总反应为CH4(g)＋2CO2(g) H2(g)＋3CO(g) ＋H2O (g)，加入的CH4与CO2物质的量相等，CO2消耗量大于CH4，因此CO2的转化率大于CH4，因此曲线B表示CH4的平衡转化率随温度变化，故B正确；
C．使用高效催化剂，只能提高反应速率，但不能改变平衡转化率，故C错误；
D．800K时甲烷的转化率为X点，可以通过改变二氧化碳的量来提高甲烷的转化率达到Y点的值，故D正确。
综上所述，答案为BD。
2. [2020·江苏]反应可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是
A. 该反应 、
B. 该反应的平衡常数
C. 高温下反应每生成1 mol Si需消耗
D 用E表示键能，该反应
【答案】B
【解析】
A．SiCl4、H2、HCl为气体，且反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和，因此该反应为熵增，即△S>0，故A错误；
B．根据化学平衡常数的定义，该反应的平衡常数K=,故B正确；
C.题中说的是高温，不是标准状况下，因此不能直接用22.4L·mol－1计算，故C错误；
D．△H=反应物键能总和－生成物键能总和，即△H=4E(Si－Cl)＋2E(H－H)－4E(H－Cl) －2E(Si－Si)，故D错误；
答案为B。
3. [2020·新课标Ⅱ]二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如下图所示。下列叙述错误的是
A. 海水酸化能引起浓度增大、浓度减小
B. 海水酸化能促进CaCO3的溶解，导致珊瑚礁减少
C. CO2能引起海水酸化，其原理为H++
D. 使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境
【答案】C
【解析】
A．海水酸化，H+浓度增大，平衡H++?正向移动，浓度减小，浓度增大，A正确；
B．海水酸化，浓度减小，导致CaCO3溶解平衡正向移动，促进了CaCO3溶解，导致珊瑚礁减少，B正确；
C．CO2引起海水酸化的原理为：CO2+H2O?H2CO3?H++，?H++，导致H+浓度增大，C错误；
D．使用太阳能、氢能等新能源，可以减少化石能源的燃烧，从而减少CO2的排放，减弱海水酸化，从而改善珊瑚礁的生存环境，D正确；
答案选C。
4. [2020·天津]已知呈粉红色，呈蓝色，为无色。现将CoCl2溶于水，加入浓盐酸后，溶液由粉红色变为蓝色，存在以下平衡：，用该溶液做实验，溶液的颜色变化如下：
以下结论和解释正确的是
A. 等物质的量的和中σ键数之比为3:2
B. 由实验①可推知△H<0
C. 实验②是由于c(H2O)增大，导致平衡逆向移动
D. 由实验③可知配离子的稳定性：
【答案】D
【解析】
A.1个[Co(H2O)6]2+中含有18个σ键，1个[CoCl4]2-中含有4个σ键，等物质的量的[Co(H2O)6]2+和[CoCl4]2-所含σ键数之比为18:4=9:2，A错误；
B. 实验①将蓝色溶液置于冰水浴中，溶液变为粉红色，说明降低温度平衡逆向移动，则逆反应为放热反应，正反应为吸热反应，?H>0，B错误；
C. 实验②加水稀释，溶液变为粉红色，加水稀释，溶液的体积增大，[Co(H2O)6]2+、[CoCl4]2-、Cl-浓度都减小，[Co(H2O)6]2+、Cl-的化学计量数之和大于[CoCl4]2-的化学计量数，则瞬时浓度商>化学平衡常数，平衡逆向移动，C错误；
D. 实验③加入少量ZnCl2固体，溶液变为粉红色，说明Zn2+与Cl-结合成更稳定的[ZnCl4]2-，导致溶液中c（Cl-）减小，平衡逆向移动，则由此说明稳定性：[ZnCl4]2->[CoCl4]2-，D正确；
答案选D。
5.[2020·浙江7月选考，18] 5mL0.1mol/LKI溶液与1mL0.1mol/L FeCl3溶液发生反应：2Fe3+（aq）+2I-（aq） 2Fe2+（aq）+I2（aq），达到平衡。下列说法不正确的是( )
A. 加入苯，振荡，平衡正向移动
B. 经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入，溶液呈血红色，表明该化学反应存在限度
C. 加入固体，平衡逆向移动
D. 该反应的平衡常数
【答案】D
【解析】
A.加入苯振荡，苯将I2萃取到苯层，水溶液中c（I2）减小，平衡正向移动，A正确；
B.将5mL0.1mol/LKI溶液与1mL0.1mol/LFeCl3溶液混合，参与反应的Fe3+与I-物质的量之比为1:1，反应后I-一定过量，经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN溶液呈血红色，说明水溶液中仍含有Fe3+，即Fe3+没有完全消耗，表明该化学反应存在限度，B正确；
C.加入FeSO4固体溶于水电离出Fe2+，c（Fe2+）增大，平衡逆向移动，C正确；
D.该反应的平衡常数K=，D错误；故仅D选项符合题意。
6.[2020·浙江7月选考，20]一定条件下：2NO2(g) N2O4(g) 。在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中，测定结果误差最小的是( )
A. 温度、压强 B. 温度、压强
C. 温度、压强 D. 温度、压强
【答案】D
【解析】
测定二氧化氮的相对分子质量，要使测定结果误差最小，应该使混合气体中NO2的含量越多越好，为了实现该目的，应该改变条件使平衡尽可以地逆向移动。该反应是一个反应前后气体分子数减小的放热反应，可以通过减小压强、升高温度使平衡逆向移动，则选项中，温度高的为130℃，压强低的为50kPa，结合二者选D。故仅D选项符合题意。
7. [2020·浙江1月选考，21]一定温度下，在2 L的恒容密闭容器中发生反应A(g)＋2B(g) 3C(g)。反应过程中的部分数据如下表所示：
n/mol t/min n(A) n(B) n(C)
0 2.0 2.4 0
5

0.9
10 1.6

15
1.6
下列说法正确的是(　　)
A.0～5 min用A表示的平均反应速率为0.09 mol·L－1·min－1
B.该反应在10 min后才达到平衡
C.平衡状态时，c(C)＝0.6 mol·L－1
D.物质B的平衡转化率为20%
【答案】　C
【解析】反应到5 min时，生成物C的物质的量是0.9 mol，则反应物A的物质的量减少了0.3 mol，v(A)＝0.3 mol/(2L×5 min)＝0.03 mol·L－1·min－1，故A项错误；到10 min时，A的物质的量是1.6 mol，反应了0.4 mol，则B反应了0.8 mol，余2.4 mol－0.8 mol＝1.6 mol，和15 min时B的物质的量相等，说明此时已达到平衡状态，故B项错误；达到平衡状态时，生成C的物质的量是1.2 mol，则c(C)＝1.2 mol/2L＝0.6 mol·L－1，故C项正确；物质B的平衡转化率＝0.8 mol/2.4 mol＝33.3%，故D项错误。答案选C。
8. [2020·浙江1月选考，29（1）节选] 已知：N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH＞0 将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中，控制反应温度为T1。
①下列可以作为反应达到平衡的判据是________。
A．气体的压强不变 B．v正(N2O4)＝2v逆(NO2) C．K不变
D．容器内气体的密度不变 E．容器内颜色不变
【答案】 AE
【解析】A、该反应是一个气体体积减小的反应，气体的压强不变说明各物质浓度保持不变，反应达到化学平衡状态，故正确；
B、v正(N2O4)＝2v逆(NO2)说明正逆反应速率不相等，反应没有达到化学平衡状态，故错误；
C、温度不变，化学平衡常数K不变，则K不变不能说明反应达到化学平衡状态，故错误；
D、由质量守恒定律可知，反应前后气体质量不变，恒容容器的体积不变，则密度始终不变，则密度不变不能说明反应达到化学平衡状态，故错误；
E、容器内颜色不变说明各物质浓度保持不变，反应达到化学平衡状态，故正确；
AE正确，故答案为：AE；
9. [2019·浙江4月选考，17]下列说法正确的是(　　)
A.H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变
B.C(s)＋H2O(g) H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(？)＋B(g) 2C(？)已达平衡，则A、C不能同时是气体
D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%，放出热量Q1；在相同温度和压强下，当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸收热量Q2，Q2不等于Q1
【答案】　B
【解析】　对于反应H2(g)＋I2(g)??2HI(g)，反应前后气体分子数相等，缩小反应容器体积，平衡不移动，正逆反应速率增大相同的倍数，A项错误；碳的质量不变，说明正、逆反应速率相等，反应已达平衡状态，B项正确；恒温恒容条件下，若A、C同时为气体，当压强不变时，也能说明反应达到平衡状态，C项错误；设N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH＝－a(a＞0) kJ·mol－1，1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%，放出热量Q1＝0.1a kJ，当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸收热量Q2＝0.1a kJ，故Q1＝Q2，D项错误，故选B。
10．[2019·江苏]在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是
A．反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0
B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率
C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率
D．380℃下，c起始(O2)=5.0×10?4 mol·L?1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K>2000
【答案】BD
【解析】A.随温度升高NO的转化率先升高后降低，说明温度较低时反应较慢，一段时间内并未达到平衡，分析温度较高时，已达到平衡时的NO转化率可知，温度越高NO转化率越低，说明温度升高平衡向逆方向移动，根据勒夏特列原理分析该反应为放热反应，?H<0，故A错误；
B.根据上述分析，X点时，反应还未到达平衡状态，反应正向进行，所以延长反应时间能提高NO的转化率，故B正确；
C.Y点，反应已经达到平衡状态，此时增加O2的浓度，使得正反应速率大于逆反应速率，平衡向正反应方向移动，可以提高NO的转化率，故C错误；
D.设NO起始浓度为amol/L，NO的转化率为50%，则平衡时NO、O2和NO2的浓度分别为0.5amol/L、(5×10-4-0.25a)mol/L、0.5amol/L，根据平衡常数表达式K=>=2000，故D正确；
故选BD。
11．[2019·浙江4月选考]下列说法正确的是
A．H(g)＋I2(g) ? 2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变
B．C(s)＋H2O(g) ? H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C．若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)＋B(g) ? 2C(?)已达平衡，则A、C不能同时是气体
D．1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%，放出的热量为Q1；在相同温度和压强下，当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸收的热量为Q2，Q2不等于Q1
【答案】B
【解析】A.该可逆反应的反应前后气体计量数不发生变化，当缩小反应容器体积，相当于加压，正逆反应速率同等程度增加，A项错误；
B.在建立平衡前，碳的质量不断改变，达到平衡时，质量不变，因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡，B项正确；
C.若压强不再改变说明反应达到平衡，表明反应前后气体的计量数不等，故A、C不可能均为气体，C项错误；
D.易知N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) ΔH，合成氨气实际参与反应n(H2)=3×10％=0.3mol，因而Q1=0.3/3×|ΔH|=0.1|ΔH|，分解氨气时实际消耗的n(NH3)=2×10％=0.2mol，Q2=0.2/2×|ΔH|=0.1|ΔH|，则Q1=Q2，D项错误。
故答案选B。
12．[2018·天津]室温下，向圆底烧瓶中加入1 molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸，溶液中发生反应；C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是
A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br
C．若反应物增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D．若起始温度提高至60℃，可缩短反应达到平衡的时间
【答案】D
【解析】A．加入NaOH，中和HBr，平衡逆向移动，可增大乙醇的物质的量。选项A正确。
B．增大HBr浓度，平衡正向移动，有利于生成C2H5Br。选B正确。
C．若反应物增大至2 mol，实际上就是将反应的浓度都增大至原来的2倍，比例不变（两次实验反应物的比例都是1:1，等于方程式中的系数比），这里有一个可以直接使用的结论：只要反应物的投料比等于系数比，达平衡时反应物的转化率一定是相等的。所以两种反应物的转化率一定是1:1。选项C正确。
D．若起始温度提高至60℃，考虑到HBr是挥发性酸，在此温度下会挥发出去，降低HBr的浓度减慢速率，增加了反应时间。选项D错误。
13．[2018·江苏]一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
下列说法正确的是
A．v1< v2，c2< 2c1 B．K1> K3，p2> 2p3
C．v1< v3，α1(SO2 ) >α3(SO2 ) D．c2> 2c3，α2(SO3 )+α3(SO2 )<1
【答案】CD
【解析】对比容器的特点，将容器1和容器2对比，将容器1和容器3对比。容器2中加入4molSO3等效于在相同条件下反应物投入量为4molSO2和2molO2，容器2中起始反应物物质的量为容器1的两倍，容器2相当于在容器1达平衡后增大压强，将容器的体积缩小为原来的一半，增大压强化学反应速率加快，υ2υ1，增大压强平衡向正反应方向移动，平衡时c22c1，p22p1，α1（SO2）+α2（SO3）1，容器1和容器2温度相同，K1=K2；容器3相当于在容器1达到平衡后升高温度，升高温度化学反应速率加快，υ3υ1，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡时c3c1，p3p1，α3（SO2）α1（SO2），K3K1。根据上述分析，A项，υ2υ1，c22c1，A项错误；B项，K3K1，p22p1，p3p1，则p22p3，B项错误；C项，υ3υ1，α3（SO2）α1（SO2），C项正确；D项，c22c1，c3c1，则c22c3，α1（SO2）+α2（SO3）1，α3（SO2）α1（SO2），则α2（SO3）+α3（SO2）1，D项正确；答案选CD。
14．[2018·浙江11月选考]已知X(g)＋3Y (g)2W(g) ＋M (g) △H＝－a kJ·mol－1（a>0）。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1 mol X(g) 与1mol Y (g)，下列说法正确的是
A．充分反应后，放出热量为a kJ
B．当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为1：2
C．当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达平衡
D．若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小
【答案】C
【解析】A、该反应为可逆反应，不会完全进行，投入原料1mol并未完全反应，故放出的热量小于akJ，选项A不正确；B、X和W分别为反应物和生成物，化学计量数只表示反应过程的转化比例，并不能说明达到平衡后的浓度之比，选项B不正确；C、当X的物质的量分数不再变化时，反应达到平衡，选项C正确；D、若增大反应物浓度，正逆反应速率均会增加，选项D不正确。答案选C。
15．[2018·浙江11月选考]已知：2SO2(g)+ O2(g)= 2SO3 (g) △H =-197.8kJ?mol—1。起始反应物为SO2 和 O2（物质的量之比为2：1，且总物质的量不变）。SO2 的平衡转化率（%）随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是
温度/K 压强/（105Pa）
1.01 5.07 10.1 25.3 50.7
673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9
723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6
773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0
A．一定压强下降低温度，SO2 的转化率增大
B．在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2 所需要的时间相等
C．使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D．工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2 的转化率已相当高
【答案】B
【解析】A、由表格数据及勒夏特列原理知，针对放热反应，一定压强下降低温度，平衡正向移动，反应物SO2的转化率増大，选项A正确；B、由于在不同温度、压强下，化学反应速率不一定相等，故转化相同物质的量的SO2所需要的时间不一定相等，选项B错误；C、催化剂对化学平衡移动无影响，但可以缩短到达平衡所花的时间，选项C正确；D、由图中数据可知，不同温度下，1.01×105Pa（常压）下SO2的转化率分别为99.2%，97.5％，93.5％，已经相当高了，且加压后转化率升高并不明显，所以没有必要通过加压提高转化率，选项D正确。答案选B。
16．[2018·浙江4月选考]反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0，若在恒压绝热的容器中发生，下列选项表明一定已达平衡状态的是
A．容器内的温度不再变化
B．容器内的压强不再变化
C．相同时间内，断开H-H键的数目和生成N-H键的数目相等
D．容器内气体的浓度c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
【答案】A
【解析】分析：根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，据此分析解答。
详解：A．绝热容器，温度不再改变，说明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故A正确；B．该反应在恒压条件下进行，压强始终不变，不能根据压强判断平衡状态，故B错误；C．相同时间内，断开H-H键的数目和生成N-H键的数目相等，表示的都是正反应，且不满足计量数关系，无法判断是否达到平衡状态，故C错误；D．容器内气体的浓度c(N2)：c(H2)：c(NH3)=1：3：2，无法判断各组分的浓度是否发生变化，则无法判断平衡状态，故D错误；故选A。
17．[2018·浙江4月选考]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)，在其他条件相同时，测得实验数据如下表：
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
根据表中数据，下列说法正确的是
A．升高温度，反应速率加快
B．增大压强，反应速率变慢
C．在1.0×105Pa、90℃条件下，当转化率为98%时的反应已达到平衡
D．若进入反应塔的混合气体为amol，反应速率以v=△n/△t表示，则在8.0×105Pa、30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370mol/s
【答案】D
【解析】A项，相同压强时，温度高时达到相同转化率需要的时间多，升高温度，反应速率越小，故选项A错误；
B项，相同温度，压强高时达到相同转化率需要的时间少，增大压强，反应速率变快,故选项B错误；
C项，在此条件下，当转化率为98%时需要的时间较长，不确定反应是否达到了平衡，故选项C错误；
D项，在amol混合气体进入反应塔，题目所示的外界环境下，NO的反应速率为v=△n/△t= = mol/s，故D项正确。
综上所述，本题正确答案为D。
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