專題能力提升練六化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡A(45分鐘100分)一、選擇題(本題包括7小題，每小題6分，共42分)1.(2015·長(zhǎng)春一模)對(duì)可逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1，下列敘述正確的是()A.達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，若增加容器體積，則正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大B.若單位時(shí)間內(nèi)生成xmolN2的同時(shí)，消耗2xmolNH3，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)C.達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，2v正(H2)=3v逆(NH3)D.加入催化劑，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率不變【解析】選C。達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，若增加容器體積即減小壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率都減小，故A錯(cuò)誤；單位時(shí)間內(nèi)生成xmolN2的同時(shí)，消耗2xmolNH3，表示的都是逆反應(yīng)速率，無(wú)法判斷正、逆反應(yīng)速率是否相等，故B錯(cuò)誤；化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，根據(jù)化學(xué)方程式可知2v正(H2)=3v正(NH3)=3v逆(NH3)，達(dá)到平衡，故C正確；催化劑可以同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，所以加入催化劑，正、逆反應(yīng)速率同等程度增大，故D錯(cuò)誤。2.(2015·皖南八校二模)在不同溫度下，向VL密閉容器中加入0.5molNO和0.5mol活性炭，發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)ΔH=-QkJ·mol-1(Q>0)，達(dá)到平衡時(shí)的數(shù)據(jù)如下：溫度/℃n(C)/moln(CO2)/molT10.15T20.375下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.由上述信息可推知：T1>T2B.T2℃時(shí)，若反應(yīng)達(dá)平衡后再縮小容器的體積，c(N2)∶c(NO)C.T1℃時(shí)，若開(kāi)始時(shí)反應(yīng)物的用量均減小一半，平衡后NOD.T1℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=QUOTE【解析】選D。根據(jù)題給反應(yīng)和數(shù)據(jù)知，溫度為T2℃反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)n(CO20.125mol，則溫度由T1到T2，平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則改變的條件為升高溫度，則T1<T2，故A錯(cuò)誤；該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，T2℃時(shí)，若反應(yīng)達(dá)平衡后再縮小容器的體積(即增大壓強(qiáng))，平衡不移動(dòng)，c(N2)∶T1℃時(shí)，若開(kāi)始時(shí)反應(yīng)物的用量均減小一半相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，再次平衡后NO的轉(zhuǎn)化率不變，故C錯(cuò)誤；T1℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=QUOTE=QUOTE=QUOTE(容積均為VL，計(jì)算過(guò)程中消去)，故D正確。3.(2015·海淀二模)工業(yè)上用CO和H2合成CH3OH：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。反應(yīng)的平衡常數(shù)如下表：溫度/℃0100200300400平衡常數(shù)667131.9×10-22.4×10-41×10-5下列說(shuō)法正確的是()A.該反應(yīng)的ΔH>0B.加壓、增大H2濃度和加入催化劑都能提高CO的轉(zhuǎn)化率C.工業(yè)上采用5×103kPa和250℃的條件，D.t℃時(shí)，向1L密閉容器中投入0.1molCO和0.2molH2，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則該溫度時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)為100【解析】選D。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知隨著溫度的升高，平衡常數(shù)逐漸減小，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則ΔH<0，A錯(cuò)誤；催化劑不能改變平衡狀態(tài)，因此使用催化劑不能改變CO的轉(zhuǎn)化率，B錯(cuò)誤；工業(yè)上采用5×103kPa和250℃的條件，原因是催化劑的活性在此條件下最大，C錯(cuò)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始濃度(mol·L-1) 0.1 0.2 0轉(zhuǎn)化濃度(mol·L-1) 0.05 0.1 0.05平衡濃度(mol·L-1) 0.05 0.1 0.05所以該溫度下平衡常數(shù)K=QUOTE=100，D正確。4.(2015·開(kāi)封一模)某可逆反應(yīng)為2X(g)3Y(g)+Z(g)，混合氣體中X的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度關(guān)系如圖所示：下列推斷正確的是()A.升高溫度，該反應(yīng)平衡常數(shù)K減小B.壓強(qiáng)大小有p3>p2>p1C.平衡后加入高效催化劑使Mr增大D.在該條件下M點(diǎn)X的平衡轉(zhuǎn)化率為QUOTE【解析】選D。根據(jù)圖象知，升高溫度，X的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)降低，說(shuō)明反應(yīng)正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤。可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，減小壓強(qiáng)，X的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，所以，壓強(qiáng)大小關(guān)系有p3<p2<p1，B項(xiàng)錯(cuò)誤。催化劑不會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)，氣體相對(duì)分子質(zhì)量Mr不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤。M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡體系中，X的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.1，用三段法計(jì)算：2X(g)3Y(g)+Z(g)起始： 1 0 0轉(zhuǎn)化： 2x 3x x平衡： 1-2x 3x xQUOTE=0.1，x=QUOTE，X的轉(zhuǎn)化率為QUOTE=QUOTE=QUOTE，D項(xiàng)正確。【加固訓(xùn)練】(2015·鄭州一模)體積相同的密閉容器中均充入1molX和1molY，分別于300℃和500℃開(kāi)始發(fā)生反應(yīng)：X(g)+Y(g)3Z(g)，Z的含量(Z%)隨時(shí)間t的變化如圖所示。已知在t3時(shí)刻改變曲線b某一實(shí)驗(yàn)條件，下列判斷正確的是A.曲線a是500℃B.從0到t1時(shí)刻，反應(yīng)物X(g)的QUOTE>1C.t2時(shí)刻生成物Z的量QUOTE≠1D.t3時(shí)刻改變的條件可能是降溫【解析】選D。根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”的原則，曲線b是500℃時(shí)的圖象，A錯(cuò)誤；從0到t1時(shí)刻，由圖象的斜率可以看出，500℃時(shí)的反應(yīng)較快，故B錯(cuò)誤；t2時(shí)刻，兩曲線相交于一點(diǎn)，說(shuō)明生成物Z的變化量相等，故C錯(cuò)誤；由圖象可以判斷出該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此在t5.(2015·杭州一模)某溫度時(shí)，在體積為1L的密閉容器中，A、B、C三種氣體濃度的變化如圖Ⅰ所示，若其他條件不變，當(dāng)溫度分別為T1和T2時(shí)，B的體積分?jǐn)?shù)與時(shí)間關(guān)系如圖Ⅱ所示。則下列結(jié)論正確的是()A.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為A(g)+3B(g)2C(g)ΔH>0B.達(dá)到平衡后，若其他條件不變，通入稀有氣體，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)C.達(dá)到平衡后，若其他條件不變，減小體積，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D.若其他條件不變，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均增大，A的轉(zhuǎn)化率減小【解析】選D。據(jù)圖Ⅰ知A、B的濃度分別減小了0.2mol·L-1、0.6mol·L-1，C的濃度增大了0.4mol·L-1，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為A+3B2C；據(jù)圖Ⅱ中T1時(shí)先達(dá)平衡知T1>T2，T1時(shí)B的體積分?jǐn)?shù)大，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，故A錯(cuò)誤；體積不變，通入稀有氣體，混合氣體濃度不變，平衡不移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；減小體積，壓強(qiáng)增大，該反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均增大，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率減小，故D正確。6.(2015·太原二模)近年來(lái)化學(xué)科學(xué)家采用“組合轉(zhuǎn)化”技術(shù)，將二氧化碳在一定條件下轉(zhuǎn)化為重要的化工原料乙烯：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)ΔH=+1411.0kJ·mol-1。關(guān)于該反應(yīng)，下列圖示與對(duì)應(yīng)的敘述相符的是()A.圖1表示該反應(yīng)分別在有、無(wú)催化劑的情況下反應(yīng)過(guò)程中的能量變化B.圖2表示一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡后改變壓強(qiáng)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的變化C.圖3表示一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡后改變溫度反應(yīng)平衡常數(shù)的變化D.圖4表示一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡后改變溫度、壓強(qiáng)產(chǎn)物百分含量的變化【解析】選B。此反應(yīng)的熱效應(yīng)是吸熱的，生成物的能量應(yīng)比反應(yīng)物的能量要高，A錯(cuò)誤；壓強(qiáng)增大，反應(yīng)向著正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，B正確；反應(yīng)的熱效應(yīng)是吸熱的，溫度升高，平衡向右移動(dòng)，平衡常數(shù)K正增大，K逆減小，C錯(cuò)誤；溫度升高，反應(yīng)正向移動(dòng)，產(chǎn)物的百分含量增大，D錯(cuò)誤。7.(2015·成都一模)已知反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH=QkJ·mol-1，在三個(gè)不同容積的容器中分別充入1molCO與2molH2，恒溫恒容，測(cè)得平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率如下表。序號(hào)溫度(℃)容器體積CO轉(zhuǎn)化率平衡壓強(qiáng)(Pa)①200V150%p1②200V270%p2③350V350%p3下列說(shuō)法正確的是()A.反應(yīng)速率：③>①>②B.平衡時(shí)體系壓強(qiáng)：p1∶p2=5∶4C.若容器體積V1>V3，則Q<0D.若實(shí)驗(yàn)②中CO和H2用量均加倍，則CO轉(zhuǎn)化率<70%【解析】選C。①、②的溫度相同，而轉(zhuǎn)化率②>①，則②可看作在①的基礎(chǔ)上加壓，即V1>V2，因此反應(yīng)速率：②>①，A錯(cuò)誤；①與②比較，到達(dá)平衡時(shí)，平衡混合物的物質(zhì)的量之比為5∶4，但V1與V2不等，因此平衡時(shí)體系壓強(qiáng)：p1∶p2不等于5∶4，B錯(cuò)誤；若容器體積V1>V3、溫度相同，則①與③比較，CO的轉(zhuǎn)化率③>①，而現(xiàn)在CO的轉(zhuǎn)化率相同，則可看作在這個(gè)基礎(chǔ)上③的平衡逆向移動(dòng)，而升溫平衡向吸熱方向移動(dòng)，即逆向是吸熱反應(yīng)，C正確；若實(shí)驗(yàn)②中CO和H2用量均加倍，則可看作在②的基礎(chǔ)上壓縮，CO轉(zhuǎn)化率增大，D錯(cuò)誤。【加固訓(xùn)練】將E和F加入密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：E(g)+F(s)2G(g)。忽略固體體積，平衡時(shí)G的體積分?jǐn)?shù)(%)隨溫度和壓強(qiáng)的變化如下表所示：①b<f②810℃、1.0MPa時(shí)E的轉(zhuǎn)化率約為③該反應(yīng)在高溫條件下為自發(fā)反應(yīng)④K(1000℃)<K(810上述①～④中正確的有()A.4個(gè) B.3個(gè) C.2個(gè) D.1個(gè)【解析】選B。a與b、c與d、e與f之間是壓強(qiáng)問(wèn)題，隨著壓強(qiáng)增大，平衡逆向移動(dòng)，G的體積分?jǐn)?shù)減小，b<a；c>75%，e>83%；c、e是溫度問(wèn)題，隨著溫度升高，G的體積分?jǐn)?shù)增大，所以正反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，所以，K(1000℃K(810℃)，所以④錯(cuò)誤；f的溫度比b的高，壓強(qiáng)比b的小，所以f>b，故①正確；設(shè)E的起始量為amol，轉(zhuǎn)化率為x，則平衡時(shí)G的量為2axmol，由題意得QUOTE=54%，解得x≈0.37=37%，故②正確；該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)、氣體分子數(shù)增多的反應(yīng)，屬于熵增反應(yīng)，故該反應(yīng)在高溫條件下為自發(fā)反應(yīng)，③正確。二、非選擇題(本題包括3小題，共58分)8.(18分)(2015·日照二模)碳和氮的許多化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用。(1)以CO2與NH3為原料可合成化肥尿素[化學(xué)式為CO(NH2)2]。已知：①2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s)ΔH=-159.5kJ·mol-1②NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH=+116.5kJ·mol-1③H2O(l)H2O(g)ΔH=+44.0kJ·mol-1則反應(yīng)2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)的ΔH=________kJ·mol-1。(2)用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH=QkJ·mol-1。在T1℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下；30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，時(shí)間(min)濃度(mol·L-1)01020304050NO1.000.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.36CO200.210.300.300.360.36①0～10min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=________________，T1℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________②根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷30min后改變的條件可能是______(填字母)。a.加入一定量的活性炭b.通入一定量的NOc.適當(dāng)縮小容器的體積d.加入合適的催化劑e.升高溫度③30min后，如果將溫度升高至T2℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5∶3∶3，則Q_________0(填“>”或“<”)【解析】(1)依據(jù)蓋斯定律①+②-③得反應(yīng)2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH=-87.0kJ·mol-1。(2)①0～10min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=QUOTE=0.042mol·L-1·min-1；C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，平衡濃度c(N2)=0.3mol·L-1；c(CO2)=0.3mol·L-1；c(NO)=0.4mol·L-1；反應(yīng)的平衡常數(shù)K=QUOTE=QUOTE=QUOTE。②依據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，30min后平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大，依據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算K=QUOTE=QUOTE=QUOTE，平衡常數(shù)不變說(shuō)明改變的條件一定不是溫度；加入一定量的活性炭，活性炭是固體對(duì)平衡無(wú)影響，平衡不移動(dòng)，故a錯(cuò)誤；通入一定量的NO，新平衡狀態(tài)下物質(zhì)平衡濃度增大，故b正確；適當(dāng)縮小容器的體積，反應(yīng)前后體積不變，平衡沒(méi)有移動(dòng)，平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大，故c正確；加入合適的催化劑，催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，故d錯(cuò)誤。③若30min后升高溫度至T2℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5∶3∶3，與4∶3∶3相比可知平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，說(shuō)明逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。答案：(1)-87.0(2)①0.042mol·L-1·min-1QUOTE(或0.56)②b、c③<9.(20分)(2015·哈爾濱一模)Ⅰ.已知存在如下反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。800℃時(shí)，該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K=1.0，某時(shí)刻測(cè)得該溫度下密閉容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量見(jiàn)表COH2OCO2H20.5mol8.5mol2.0mol2.0mol此時(shí)反應(yīng)中正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系式是________(填代號(hào))。a.v(正)>v(逆) b.v(正)<v(逆)c.v(正)=v(逆) d.無(wú)法判斷Ⅱ.如圖所示，A是恒容的密閉容器，B是一個(gè)透明氣囊。保持恒溫，關(guān)閉K2，將各1molNO2通過(guò)K1、K3分別充入A、B中，反應(yīng)起始時(shí)A、B的體積相同均為aL。①B中可通過(guò)________判斷可逆反應(yīng)2NO2N2O4已經(jīng)達(dá)到平衡。②若平衡后在A容器中再充入0.5molN2O4，則重新達(dá)到平衡后，平衡混合氣中NO2的體積分?jǐn)?shù)________(填“變大”“變小”或“不變”)。③若容器A中達(dá)到平衡所需時(shí)間為ts，達(dá)到平衡后容器內(nèi)壓強(qiáng)為起始?jí)簭?qiáng)的0.8倍，則平均化學(xué)反應(yīng)速率v(NO2)等于__________________。④若打開(kāi)K2，平衡后B容器的體積縮至0.4aL，則打開(kāi)K2之前，氣球B體積為_(kāi)_______L。【解析】Ⅰ.反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在某時(shí)刻的濃度冪之積為Q=[c(H2)×c(CO2)]/[c(CO)×c(H2O)]=2×2/(0.5×8.5)≈0.94<1.0，反應(yīng)正向進(jìn)行，v(正)>v(逆)。Ⅱ.①B是一個(gè)氣體壓強(qiáng)不變的容器，所以當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，混合氣體的顏色和氣囊體積不再改變；②再加入氣體，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，平衡混合氣中二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)會(huì)變小；③2NO2N2O4初始(mol)： 1 0變化(mol)： 2x x平衡(mol)： 1-2x x則(1-2x+x)/1=0.8，解得x=0.2，所以平均化學(xué)反應(yīng)速率v(NO2)=QUOTEmol·L-1·s-1=QUOTEmol·L-1·s-1；④打開(kāi)K2，則相當(dāng)于是在等溫等壓時(shí)的平衡，因此平衡是等效的，由于此時(shí)反應(yīng)物的物質(zhì)的量是B中的二倍，所以打開(kāi)K2之前，氣球B體積為(aL+0.4aL)÷2=0.7aL。答案：Ⅰ.aⅡ.①氣囊B體積不再減小或氣體顏色不再變化(答案合理即可)②變小③QUOTEmol·L-1·s-1④0.7a10.(20分)(1)在恒容絕熱(不與外界交換能量)條件下進(jìn)行2A(g)+B(g)2C(g)+D(s)反應(yīng)，按下表數(shù)據(jù)投料，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得體系壓強(qiáng)升高。物質(zhì)ABCD起始投料/mol2120①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=________。升高溫度，平衡常數(shù)將________(填“增大”“減小”或“不變”)。②能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是________。A.容器中壓強(qiáng)不變B.混合氣體的密度不變C.v(A)∶v(B)∶v(C)=2∶1∶2D.c(A)=c(C)(2)為研究不同條件對(duì)反應(yīng)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)ΔH<0的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2molNO和0.1molCl2，10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡。測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率為α1。其他條件保持不變，反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行，平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率為α2，則α2________(填“大于”“小于”或“等于”)α1。(3)甲醇(CH3OH)是重要的能源物質(zhì)，研究甲醇具有重要意義。為提高甲醇燃料的利用率，科學(xué)家發(fā)明了一種燃料電池，電池的一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極通入甲醇?xì)怏w，電解質(zhì)是摻入了Y2O3的ZrO2晶體，在高溫下它能傳導(dǎo)O2-。電池工作時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________。用該燃料電池作電源，以石墨為電極電解足量的硫酸銅溶液，當(dāng)電路中通過(guò)0.1