1、第二章第二章 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题包括 18 小题，每小题 3 分，共 54 分。每小题只有一个选项符合题意) 1化学反应速率在工农业生产和日常生活中都有重要作用，下列说法正确的是( ) A将肉类食品进行低温冷藏，能使其永远不会腐败变质 B在化学工业中，选用催化剂一定能提高经济效益 C夏天面粉的发酵速率与冬天面粉的发酵速率相差不大 D茶叶等包装中加入还原性铁粉，能显著延长茶叶的储存时间 答案 D 解析 A 项，冷藏降温只能降低肉类食品变质的速率；B 项，催化剂的使用只能提高单位时 间内的产量，而不能确保经济效益的
2、提高；C 项，夏天温度高，面粉的发酵速率较快；D 项， 还原性铁粉能与茶叶中的氧气反应，降低氧气浓度，从而延长茶叶的储存时间。 2向体积均为 2 L 的 A、B、C 三个密闭容器中分别充入 1 mol X 气体和 3 mol Y 气体，发生 反应：X(g)3Y(g)2Z(g)。2 min 后反应达到最大限度，测得 A 中剩余 0.4 mol X，B 中 Y 的浓度为 0.5 mol L 1，C 中用 Z 表示的反应速率为 v(Z)0.3 mol L1 min1。则 02 min 内 三个容器中反应速率的大小关系为( ) ABAC BABC CBAC DABC 答案 C 解析 容器 A 中，02
3、 min 内 v(X)10.4 mol 2 L2 min 0.15 mol L 1 min1；容器 B 中，2 min 后 Y 的浓度为 0.5 mol L 1，即剩余 Y 的物质的量为 0.5 mol L12 L1 mol，则 02 min 内 v(Y)31 mol 2 L2 min0.5 mol L 1 min1，故 v(X)1 30.5 mol L 1 min10.17 mol L1 min 1；容器 C 中，02 min 内用 Z 表示的反应速率为 v(Z)0.3 mol L1 min1，则 v(X)1 2 0.3 mol L 1 min10.15 mol L1 min1，故 C 项正
4、确。 3已知 A、B、C、D 四种物质都是气体，现在 5 L 的密闭容器中进行反应：4A5B4C 6D,30 s 后 C 的物质的量增加了 0.30 mol。则下列有关叙述正确的是( ) A反应开始至 30 s，v(A)0.010 mol L 1 s1 B30 s 时容器中 D 的物质的量至少为 0.45 mol C30 s 时容器中 A、B、C、D 的物质的量之比一定是 4546 D反应开始至 30 s，容器中 A 的物质的量增加了 0.30 mol 答案 B 解析 由题给信息可得 v(C) 0.30 mol 5 L30 s0.002 mol L 1 s1，根据化学反应速率之比等于相 应物质
5、的化学计量数之比，可知 v(A)0.002 mol L 1 s1，A 项错误；由于 C 的物质的量增 加了 0.30 mol， 所以 D 的物质的量增加了 0.30 mol6 40.45 mol， B 项正确； 因初始量未知， 30 s 时容器中 A、B、C、D 的物质的量之比不一定等于相应物质的化学计量数之比，C 项错 误；反应开始至 30 s，A 的物质的量减少了 0.30 mol，D 项错误。 4我国科学家研究出在 SIn 催化剂上实现高选择性、高活性电催化还原 CO2制甲酸。图 1 表示不同催化剂及活性位上生成 H*的能量变化，图 2 表示反应历程，其中吸附在催化剂表面 的物种用*标注
6、。下列说法错误的是( ) ASIn/S 表面更容易生成 H* BS2 与 K(H 2O)n微粒间的静电作用促进了 H2O 的活化 CCO2经两步转化生成 HCOO DH*OH 1 2H2 *OH相对能量变化越小，越有利于抑制 H*复合成 H 2 答案 C 解析 根据图 1，SIn/S 表面生成 H*的活化能最低，因此更容易生成 H*，A 项正确；根据 图 2，可知 S2 与 K(H 2O)n微粒间的静电作用促进了 H2O 的活化，B 项正确；根据图 2，CO2 生成 HCOO 的步骤为：CO 2CO * 2HCOO *HCOO，经过三步转化，C 项错误；H* OH 1 2H2 *OH为放热过程
7、，其相对能量变化越小，放出热量越少，越不易使反应物 分子活化，因此越有利于抑制 H*复合成 H2，D 项正确。 5 在一个绝热的、 容积固定的密闭容器中， 发生可逆反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)(m、 n、p、q 为任意正整数)。下列能说明该可逆反应达到平衡状态的是( ) 混合气体的密度不再发生变化 体系的温度不再发生变化 A 的转化率不再改变 各组分的百分含量不再改变 反应速率 v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq A B C D 答案 A 解析 因反应前后气体质量不变，容器容积不变，混合气体的密度一直不变，不能说明反 应达到平衡状态；绝热的密闭容器中，体系的温度不再改变
8、，说明正、逆反应速率相等， 反应达到平衡状态；A 的转化率不再改变，说明消耗 A 与生成 A 的速率相等，反应达到平 衡状态；各组分的百分含量不再改变，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态； 无论反应是否达到平衡状态，均有 v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq。综上所述，A 项 正确。 6(2020 甘肃兰州一中高二月考)下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是( ) Fe(SCN)3溶液中加入固体 KSCN 后颜色变深 向稀盐酸中加入少量蒸馏水， 盐酸中氢离 子浓度降低 实验室常用排饱和食盐水的方法收集氯气 棕红色NO2加压后颜色先变深 后变浅 加入催化剂有利于合成氨的反应 由 H2(
9、g)、I2(g)和 HI(g)组成的平衡体系加压 后颜色变深 500 时比室温更有利于合成氨的反应 将混合气体中的氨液化有利于合 成氨反应 A B C D 答案 C 解析 Fe(SCN)3溶液中加入固体 KSCN 后，SCN 浓度增大，Fe33SCN Fe(SCN)3 正向进行，Fe(SCN)3浓度增大，颜色变深，能用勒夏特列原理解释；向稀盐酸中加入少量 蒸馏水，盐酸为强酸溶液，不存在电离平衡，稀释盐酸，溶液中氢离子浓度降低，不能用勒 夏特列原理解释；实验室常用排饱和食盐水的方法收集氯气，Cl2H2OHClHClO， 平衡逆向移动，减小氯气的溶解度，能用勒夏特列原理解释；2NO2N2O4，加压
10、瞬间 NO2浓度增大，颜色加深，随之平衡正向移动，NO2浓度有所减小，颜色又变浅，能用勒夏 特列原理解释；催化剂只能同等程度地改变正、逆反应速率，对化学平衡无影响，不能用 勒夏特列原理解释；由 H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系，加压后平衡不移动，体积减 小颜色变深，不能用勒夏特列原理解释；合成氨反应为放热反应，升高温度不利于平衡向 正反应方向移动，但可提高反应速率，不能用勒夏特列原理解释；合成氨的反应中，将混 合气体中的氨气液化，减小了生成物浓度，平衡正向移动，能用勒夏特列原理解释。综上所 述，不能用勒夏特列原理解释。 7下列说法正确的是( ) A一定条件下，在体积为 10 L
11、 的密闭容器中充入 1 mol X 和 1 mol Y 进行反应：2X(g) Y(g)Z(g)达到平衡，若将容器体积变为 20 L，则 Z 的平衡浓度等于原来的1 2 BC(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时能说明反应 2A(？)B(g)2C(？)已达平衡，则 A、C 不能同 时是气体 D1 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 在建立平衡前，
12、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 正确；若压强不再改变说明反应达到平衡，表明反应前后气体的化学 计量数之和不等， A、 C 可以同时为气体， C 错误； 根据反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g) H， 合成氨实际参与反应的 n(H2)3 mol10%0.3 mol，因而 Q10.3 3 |H|0.1|H|，分解氨 气时实际消耗的 n(NH3)2 mol10%0.2 mol，Q20.2 2 |H|0.1|H|，则 Q1Q2，D 错 误。 8在体积均为 1.0 L 的恒容密闭容器中加入足量的相同的炭粉，再分别加入 0.1 mol CO2和 0
13、.2 mol CO2，在不同温度下反应 CO2(g)C(s)2CO(g)达到平衡，平衡时 CO2的物质的量 浓度 c(CO2)随温度的变化如图(图中、点均处于曲线上)，下列说法正确的是( ) A体系中 c(CO)：c(CO，状态)2c(CO，状态) B反应 CO2(g)C(s)2CO(g)的 S0，H0 C体系的总压强 p总：p总(状态)2p总(状态) D逆反应速率 v逆：v逆(状态)p2 B.，在图中，虚线可表示使用了催化剂时的变化情况 C.，依据图可判断正反应为放热反应 D.，由图中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反 应吸热 答案 D 解析 由题图可知， p1先达到平衡
14、， 则 p1p2， 且增大压强平衡正向移动， C 的百分含量增大， A 正确；催化剂可加快反应速率，不影响平衡移动，则题图中虚线可表示使用了催化剂时的 变化情况，B 正确；升高温度，逆反应速率大于正反应速率，即升高温度平衡逆向移动，正 反应为放热反应， C 正确； 气体的质量不变， 升高温度， 混合气体的平均相对分子质量减小， 可知气体的物质的量增大，即升高温度平衡逆向移动，所以正反应为放热反应，D 错误。 14对于可逆反应 mA(s)nB(g)eC(g)fD(g)，当其他条件不变时，C 的体积分数(C) 在不同温度(T)和不同压强(p)下随时间(t)的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
15、 A达到平衡后，若使用催化剂，C 的体积分数将增大 B该反应的 H0 C化学方程式中，nef D达到平衡后，增加 A 的质量有利于化学平衡向正反应方向移动 答案 B 解析 催化剂不能使平衡发生移动，所以不能使 C 的体积分数增大，故 A 项错误；达到平衡 所用时间越短，反应速率越快，由图可知 T2T1，p2p1，则温度由 T1升高到 T2，平衡时 C 的体积分数减小，说明升高温度平衡逆向移动，所以该反应为放热反应，B 项正确；压强由 p1增大到 p2，平衡时 C 的体积分数减小，说明增大压强平衡逆向移动，所以该反应的正反应 为气体分子数目增大的反应，即 nef，C 项错误；A 为固体，增大 A
16、 的量不能改变 A 的 浓度，不能使平衡发生移动，D 项错误。 15已知反应 N2O4(g)2NO2(g) H0 的平衡体系中，物质的总质量(m总)与总物质的量 (n总)之比 M(Mm 总 n总)在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( ) A温度：T1T2 B平衡常数：K(a)K(b)K(c) C反应速率：vbva D当 M69 g mol 1 时，n(NO2)n(N2O4)11 答案 D 解析 已知 m总不变，该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，n总增大，故 M 减小， 由图可知 T1T2，A 项错误；化学平衡常数与温度有关，该反应为吸热反应，温度越高，平 衡常数越大
17、，则 K(a)K(c)K(b)，B 项错误；温度越高，压强越大，化学反应速率越大， 则 vbva， C 项错误； 设 n(NO2)n(N2O4)x moly mol， 46x92y xy 69， 所以 xy11， D 项正确。 16在某一恒温体积可变的密闭容器中发生如下反应：A(g)B(g)2C(g) Hv逆 B、两过程分别达到平衡时，A 的体积分数： Ct2时刻改变的条件可能是向密闭容器中加入 A 物质 D、两过程达到平衡时，平衡常数： 答案 C 解析 A 项，由图像分析可知，Ot1反应正向进行，v正v逆，正确；B 项，t2时刻改变条件 后达到平衡时，逆反应速率不变，说明和原平衡等效，A 的
18、体积分数：，正确；C 项， 向密闭容器中加入 A，正反应速率瞬间增大，逆反应速率不可能瞬间增大，错误；D 项，t2 时刻改变条件后达到平衡，逆反应速率不变，说明和原平衡等效，因此、两过程达到平 衡时，平衡常数：，正确。 17研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是( ) AH0、S0 的反应在温度低时不能自发进行 B在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生尾气的反应方 向 C反应 CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的 H0 D一定温度下，反应 MgCl2(l)Mg(l)Cl2(g)的 H0、S0 答案 D
19、 解析 A 项，H0、S0，则 G0，任何温度下反应都能自发进行，错误；B 项，使 用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向，错误；C 项，CaCO3(s)的分解反应 为吸热反应，H0，错误；D 项，MgCl2(l)分解生成 Cl2(g)的 S0，H0，正确。 18二氧化硫的催化氧化反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)是工业制硫酸的重要反应之一。 下列说法正确的是( ) A煅烧硫铁矿(主要成分 FeS2)可获得 SO2，将矿石粉碎成细小颗粒可以提高反应的转化率 B已知该催化氧化反应 K(300 )K(350 )，则该反应正向是吸热反应 C采用正向催化剂时，反应的活化能降低，使反
20、应明显加快 D工业生产中，采用的压强越高，温度越低，越有利于提高经济效益 答案 C 二、非选择题(本题共 4 小题，共 46 分) 19(10 分)某温度时，在一个容积为 2 L 的密闭容器中，X、Y、Z 三种物质的物质的量随时 间的变化曲线如图所示。根据图中数据，填写下列空白。 (1)该反应的化学方程式为_。 (2)反应开始至 2 min，气体 Z 的平均反应速率 v(Z)_。 (3)若 X、Y、Z 均为气体，反应达到平衡时： 压强是开始时的_倍； 若此时将容器的体积缩小为原来的1 2，达到平衡时，容器内温度将升高(容器不与外界进行 热交换)，则该反应的正反应为_(填“放热”或“吸热”)反应
21、。 (4)上述反应在 t1t6内反应速率与时间图像如图所示，在每一时刻均改变一个影响反应速率 的因素，则下列说法正确的是_(填字母)。 A在 t1时增大了压强 B在 t3时加入催化剂 C在 t4时降低了温度 Dt2t3时 X 的转化率最高 答案 (1)3XY2Z (2)0.05 mol L 1 min1 (3)0.9 放热 (4)B 解析 (1)反应中 X、Y 的物质的量减少，Z 的物质的量增多，则 X、Y 为反应物，Z 为生成 物， 且 n(X)n(Y)n(Z)0.3 mol0.1 mol0.2 mol312， 所以反应的化学方程式 为 3XY2Z。 (2)反应开始至 2 min，用气体 Z
22、 表示的平均反应速率为 v 0.2 mol 2 L 2 min 0.05 mol L 1 min1。 (3)根据图像可知，反应开始时混合气体的物质的量为(1.01.0)mol2.0 mol，达到平衡状 态时混合气体物质的量为(0.90.70.2)mol1.8 mol，恒温恒容条件下，气体的物质的量之 比等于其压强之比，所以平衡状态时体系的压强是开始时的1.8 mol 2.0 mol0.9 倍。若此时将容 器的体积缩小为原来的1 2，则压强增大，平衡正向移动，达到平衡时，容器内温度升高，说明 正反应为放热反应。(4)A 项，在 t1时，正反应速率不变，逆反应速率增大，说明 t1时增大了 生成物浓
23、度，错误；B 项，X、Y、Z 均为气体，3XY2Z 为不等体的可逆反应，在 t3 时，正、逆反应速率增大相同的倍数，说明在 t3时加入催化剂，正确；C 项，在 t4时，正、 逆反应速率都减小且逆反应速率大于正反应速率，由上述分析可知，该反应为放热反应，降 低温度平衡正向移动，应该是正、逆反应速率都减小且正反应速率大于逆反应速率，错误； D 项，由图像可知，在 t1时改变条件平衡逆向移动，X 的转化率减小，在 t3时加入催化剂平 衡不移动，X 的转化率不变，在 t4时改变条件平衡逆向移动，X 的转化率减小，所以在 t0 t1时 X 的转化率最高，错误。 20(14 分)(2020 苏州高二期中)
24、某研究性学习小组利用 H2C2O4溶液和酸性 KMnO4溶液的反 应探究“外界条件的改变对化学反应速率的影响”，进行了如下实验： 实验 序号 实验温 度/K 有关物质 溶液颜色褪 至无色所需 时间/s 酸性 KMnO4溶液 H2C2O4溶液 H2O V/mL c/(mol L 1) V/mL c/(mol L 1) V/mL A 293 2 0.02 4 0.1 0 t1 B T1 2 0.02 3 0.1 V1 8 C 313 2 0.02 V2 0.1 1 t2 (1)通过实验 A、B，可探究出_(填外部因素)的改变对化学反应速率的影响，其中 V1 _、T1_；通过实验_(填实验序号)可探
25、究出温度变化对化学反应 速率的影响，其中 V2_。 (2)若 t18，则由此实验可以得出的结论是_；忽略 溶液体积的变化，利用实验 B 中数据计算，08 s 内，用 KMnO4的浓度变化表示的反应速 率 v(KMnO4)_。 (3)该小组的一位同学通过查阅资料发现，上述实验过程中 n(Mn2 )随时间的变化情况如图所 示，并认为造成这种变化的原因是反应体系中的某种粒子对 KMnO4与草酸之间的反应有某 种特殊作用，则该作用是_，相应的粒子最可能是_(填粒子符号)。 答案 (1)浓度 1 293 B、C 3 (2)其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大 8.310 4 mol L1 s1
26、(3)催化作用 Mn2 解析 (1)分析表中数据可知，本实验探究的是浓度、温度变化对化学反应速率的影响，实验 中探究浓度(或温度)对反应速率的影响时要确保影响反应速率的其他因素相同。A、B 两组实 验中，c(H2C2O4)不同，故温度应相同，T1293；为使 A、B 两组实验中 c(KMnO4)相同，则 溶液总体积均为 6 mL，V11；C 组实验中温度与另外两组不同，加水量与 B 组相同，故通 过 B、C 组实验可探究温度对化学反应速率的影响，因此 V23。 (2)若 t18，则实验 A 中反应速率比实验 B 中快，说明其他条件相同时，增大反应物浓度， 反应速率增大。利用实验 B 中数据可知
27、，08 s 内，v(KMnO4) 0.02 mol L 12 6 8 s 8.3 10 4 mol L1 s1。 (3)由图像知，反应过程中出现了反应速率突然快速增加的现象，这表明反应中生成的某种粒 子对该反应有催化作用，结合反应前后溶液中粒子的变化情况可知，该粒子最可能是 Mn2 。 21(12 分)二甲醚(DME)被誉为“21 世纪的清洁燃料”，由合成气制备二甲醚的主要原理如 下： CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H190.7 kJ mol 1 K 1 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g) H223.5 kJ mol 1 K 2 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2
28、(g) H341.2 kJ mol 1 K 3 回答下列问题： (1)反应 3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)的 H_kJ mol 1；该反应的平衡 常数 K_(用 K1、K2、K3表示)。 (2)下列措施中，能提高(1)中 CH3OCH3产率的有_。 A使用过量的 CO B升高温度 C增大压强 (3)一定温度下， 将 0.2 mol CO 和 0.1 mol H2O(g)通入 2 L 恒容密闭容器中， 发生反应， 5 min 后达到化学平衡，平衡后测得 H2的体积分数为 0.1。则 05 min 内 v(H2O)_，CO 的转化率 (CO)_。 (4)将合成气以 nH2
29、 nCO 2 通入 1 L 的反应器中，一定条件下发生反应：4H2(g) 2CO(g)CH3OCH3(g)H2O(g) H，其中 CO 的平衡转化率随温度、压强的变化关系如 图 1 所示，下列说法正确的是_(填字母)。 AH0 Bp1p2p3 C若在 p3和 316 时，起始时 nH2 nCO3，则平衡时，(CO)小于 50% (5)采用一种新型的催化剂(主要成分是 Cu- Mn 的合金)， 利用 CO 和 H2制备二甲醚(DME)。 观 察图 2，当nMn nCu约为_时最有利于二甲醚的合成。 答案 (1)246.1 K21 K2 K3 (2)AC (3)0.003 mol L 1 min1
30、 15% (4)AB (5)2.0 解析 (1)根据盖斯定律可知，2得到 3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g) H246.1 kJ mol 1，KK2 1 K2 K3。 (2)为提高 CH3OCH3的产率，应使平衡正向移动。 (3)设 05 min，CO 转化的物质的量为 x mol，则 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) 开始/mol 0.2 0.1 0 0 转化/mol x x x x 平衡/mol 0.2x 0.1x x x 平衡后测得 H2的体积分数为 0.1， 则 x 0.2x0.1xxx0.1， 解得 x0.03， 结合 v c t、 转化率转化的量
31、开始的量100%分别计算 05 min 内 v(H2O)和 CO 的转化率。 (4)由题图 1 可知升高温度 CO 的平衡转化率减小，可知升高温度平衡逆向移动，故 Hp2p3，B 项正确；若起始时 nH2 nCO增大，其他条件不变，则平衡时 CO 的转化 率增大，C 项错误。 22(10 分)将 SO2转化为 SO3是工业上生产硫酸的关键步骤，发生的反应为 2SO2(g) O2(g)2SO3(g) H196 kJ mol 1， 某小组计划研究在相同温度下该反应的物质变化和 能量变化，他们分别在恒温下的密闭容器中加入一定量的物质，获得如下数据： 容器 编号 容器体 积/L 起始时各物质的物质的量/mol 达到平衡的时 间/ min 平衡时反应热量变 化/kJ SO2 O2 SO3 1 0.050 0.030 0 t1 放出热量：Q1 1 0.100 0.060 0 t2 放出热量：Q2 回答下列问题： (1)若容器的容积变为原来的 2 倍，则 SO2的平衡转化率_(填“增大”“减小”或 “不变”)。 (2)容器中均达到平衡时：t1_(填“”“ (3)O24VO2=2V2O5 催化剂通过参与反应改变反应历程，降低 反应的活化能来加快化学反应速率 (4)0.05 kPa 1
