专题14：化学反应速率与化学平衡

修改时间：2020-09-09 浏览次数：254 类型：一轮复习编辑

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一、单选题

1. 对于可逆反应2SO₂+O₂⇌2SO₃ ，下列有关说法正确的是（）

A . 使用催化剂能加快反应速率 B . 降低温度能加快反应速率 C . 增大反应物浓度能减慢反应速率 D . SO₂、O₂能100%转化为产物

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2. 温度分别为T₁和T₂时，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应X(g)+Y(g)=2Z(g)，一段时间后达到平衡，反应过程中测定的数据如下表：

温度/K

t/min

n/mol

t₁

t₂

t₃

t₄

T₁

n(Y)

0.14

0.12

0.10

T₂

n(Y)

0.13

0.09

0.08

下列说法正确的是（）

A . 该反应的正反应为放热反应 B . 温度为T₁时，0~t₁时间段用Z表示的平均反应速率为 $\text{[math]}$ molL^-1·min^-1 C . 温度为T₂时，t₃时刻刚好达到平衡状态 D . 在T₁下平衡后，保持其他条件不变，再充入0.2molZ，平衡时X的体积分数不变

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3. H₂S催化分解过程中通入CO₂、CH₄会发生如下反应，下列说法不正确的是（）

A . CH₄(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ 2H₂(g)+2CO(g)，压缩容器体积，平衡转化率将增大 B . H₂S(g) +CO₂(g) $\text{[math]}$ H₂O(g)+COS(g)，通入CO₂ ，将促进反应的进行 C . 已知2H₂S(g)+CH₄(g) $\text{[math]}$ 4H₂(g)+CS₂(g) △H>0，则该反应在高温下易自发 D . 2H₂S(g) $\text{[math]}$ 2H₂(g)+S(g) △H>0

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4. 已知4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O，反应速率分别用v(NH₃)、v(O₂)、v(NO)、v(H₂O)表示，正确的是（）

A . 4/5v(O₂)= v(NO) B . 5/6v(O₂)= v(H₂O) C . 2/3v(NH₃)= v(H₂O) D . 4/5v(NH₃)= v(O₂)

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5. 合成氨工业为人类解决粮食问题做出了巨大贡献。一定条件下，在密闭容器中进行合成氨反应：N₂（g）+3H₂（g） $\text{[math]}$ NH₃（g），当正、逆反应速率相等且不等于零时，下列说法错误的是（）

A . N₂、H₂完全转化为NH₃ B . N₂、H₂、NH₃在容器中共存 C . 反应已达到化学平衡状态 D . N₂、H₂、NH₃的浓度不再改变

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6. 对于 A₂+3B₂⇌2C 的反应，以下化学反应速率的表示中，反应速率最快的是（）

A . υ(A₂) = 0.4 mol·L^-1·s^-1 B . υ(B₂) = 0.8 mol·L^-1·s^-1 C . υ(C) = 0.6 mol·L^-1·s^-1 D . υ(B₂) = 4.2 mol·L^-1·min^-1

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7. $\text{[math]}$ 溶液与 $\text{[math]}$ 溶液发生反应： $\text{[math]}$ ，达到平衡。下列说法错误的是（）

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 $\text{[math]}$ ，溶液呈血红色，表明该化学反应存在限度 C . 加入 $\text{[math]}$ 固体，平衡逆向移动 D . 该反应的平衡常数 $\text{[math]}$

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8. CO₂ 和 CH₄ 重整可制备合成气，催化重整反应历程示意图如下：

下列说法错误的是（）

A . Ni 在该反应中做催化剂，参与化学反应 B . ①→②吸收能量 C . ①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成 D . 合成气的主要成分为 CO 和 H₂

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9. 反应 2A $\text{[math]}$ B＋D 在四种不同条件下进行，B、D 起始浓度为零，A 的浓度(mol•L^—1)随反应时间（min）的变化情况如下表：

下列说法正确的是（）

A . 在实验 1，反应在 10 至 20 分钟时间内物质 A 的平均速率为 0.013mol/(L•min) B . 在实验 2，A 的初始浓度 C₂＞1.0mol•L^-1 C . 设实验 3 的反应速率为 v₃ ，实验 1 的反应速率为 v₁ ，则 v₃< v₁ D . 实验 4 中，该反应在 30min 后才达到平衡状态

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10. 对已达到平衡的可逆反应:2X(g)+Y(g) ⇌ 2Z(g),减小压强对反应产生的影响是（）

A . 逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动 B . 逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动 C . 正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动 D . 正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动

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11. 下列说法正确的是（）

A . 非自发反应一定不能实现 B . 同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大 C . 反应NH₃(g)+HCl(g)=NH₄Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H <0 D . 恒温恒压下，△H <0且△S>0的反应一定不能自发进行

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12. 已知反应①：C(s)＋CO₂(g)⇌2CO(g)(吸热反应)，反应②：2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g)(放热反应)。下列说法错误的是（）

A . 其他条件不变，压缩容器体积，反应①和反应②的逆反应速率均增大 B . 其他条件不变，降低温度，反应①的正反应速率减小，反应②的逆反应速率增大 C . 其他条件不变，增加CO₂的用量，一段时间后，反应①的逆反应速率增大 D . 其他条件不变，使用催化剂，反应②的逆反应速率增大

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13. 已知：2X(g)+Y(g)⇌2Z(s) △H=－M kJ·mol^-1。T℃，将2 mol X(g)和1 mol Y(g)加入体积为1L的恒容密闭容器中进行反应， 10 min后达到平衡，生成0.2 mol Z，共放出热量N kJ，下列说法错误的是（）

A . 其他条件不变，压缩容器，逆反应速率不变 B . 在10 min内，X的反应速率为0.02 mol·L^-1·min^-1 C . 在5 min末，X、Y的转化率不相等 D . 在0～10 min内，Y的反应速率为 $\text{[math]}$ mol·L^-1·min^-1

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14. 在100℃时，容积为5L的真空密闭容器中加入一定量的N₂O₄ ，容器内N₂O₄和NO₂的物质的量变化如下表所示：

时间/s	0	2	10	30	60	90
n(N₂O₄)/mol	0.3	0.25	0.15	0.125	b	0.12
n(NO₂)/mol	0	0.1	a	0.35	0.36	0.36

下列说法正确的是（）

A . 10s时，以NO₂浓度变化表示的该反应速率为0.006mol•L•^-1•s^-1 B . 该温度下反应2(NO₂g)⇌N₂O₄(g)的平衡常数K=0.216 C . 35s时容器内压强为反应前的1.6倍 D . 其它条件不变，90s后向容器中再加入0.3molNO₂建立新平衡时，与原平衡时比较，气体平均相对分子质量增大

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15. 下图是可逆反应A+2B $\text{[math]}$ 2C + 3D 的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变而变化的情况，由此推断错误的是（）

A . A、B一定是气体 B . C可能是气体 C . D一定不是气体 D . 正反应是放热反应

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二、综合题

16. 研究含氮化合物具有重要意义。

（1）固体碳酸铵在恒温恒容的密闭容器中达到分解平衡：
(NH₄)₂CO₃(s) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)+CO₂(g)+H₂O(g)

①下列可以作为反应达到平衡的判据是(填选项字母)。

A.2v_正(CO₂)=V逆(NH₃)

B．密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变

C．密闭容器中混合气体的密度不变

D．密闭容器中二氧化碳的体积分数不变

②该反应在室温就能自发地分解产生氨气，下列说法正确的是 (填选项字母)。

A．该反应△S>0

B．平衡后，其它条件不变，增加少量(NH₄)₂CO₃固体的量，NH₃浓度增大

C．放热反应在常温下一定容易进行

D．化学平衡常数K值很大，则该反应的速率一定很快

（2）在不同温度下，反应N₂(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 2NO(g)的平衡常数K如下表：

温度/℃

1538

1760

2404

平衡常数K

0.86×10^-4

2.6×10^-4

64×10^-4

①该反应的△H0(填“>”“=”或“<”)

②其他条件相同时，在上述三个温度下分别发生该反应。1538℃时，N₂的转化率随时间变化如图甲所示，请在图甲中补充画出1760℃时N₂的转化率随时间变化曲线。

③某种用TiO₂作催化剂处理汽车尾气NO的方法为：

2H₂O(g)+4NO(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 4HNO₃(g)，在O₂浓度几乎不变的条件下，模拟NO的降解，反应一段时间后检测到混合气体中N₂浓度明显上升而硝酸气体浓度有所降低，请用化学方程式结合化学反应原理知识解释出现该现象可能的原因。

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17. 在如图所示的恒温、恒压密闭容器中加入2mol X和2mol Y，发生如下反应并达到平衡（X、Y状态未知）：2X(？)+Y(？) $\text{[math]}$ a Z(g)。起始时容器的体积为V L，达到平衡时X、Y、Z的物质的量之比为1：3：2，且容器的体积仍然为V L。请回答下列问题：

（1） a = ；

（2）平衡时Y的转化率=

（3） X的状态为，Y的状态为（填“气态”或“非气态”）

（4）下列叙述中，能说明上述反应达到平衡状态的是（填编号）
a．气体密度不变 b．单位时间内消耗2mol X，同时生成amol Z

c．Y的转化率不再变化 d．Z的浓度不再变化

e．气体的质量不随时间的变化而变化

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18. 甲醇是重要的化工原料，可用于制备丙烯、氢气等。

（1） MTO法由甲醇制备丙烯时的反应原理是：甲醇先脱水生成二甲醚，然后二甲醚与甲醇的平衡混合物脱水转化为含丙烯较多的低聚烯烃。某温度下，在密闭容器中加入CH₃OH气体，发生脱水反应：2CH₃OH(g) $\text{[math]}$ CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)，一段时间后测得各组分的浓度如表所示。

物质	CH₃OH	CH₃OCH₃	H₂O
5min浓度(mol·L^-1)	0.44	0.6	0.6
10min浓度mol·L^-1)	0.04	0.8	0.8
15min浓度(mol•L^-1)	0.04	0.8	0.8

该温度下，反应的平衡常数数值是，CH₃OH的平衡转化率是。

（2）利用甲醇水蒸气重整制氢法是获得氢气的重要方法。反应原理如下：

反应i（主反应）：CH₃OH（g）+H₂O（g） $\text{[math]}$ CO₂(g)+3H₂₍g)△H=+49kJ•mol^-1

反应ii（副反应）：H₂(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g)△H=+41kJ•mol^-1

①温度高于300℃则会同时发生CH₃OH转化为CO和H₂的副反应，该反应的热化学方程式是。

②反应中，经常使用催化剂提高化学反应速率，但催化剂对反应具有选择性。一定条件下，测得CH₃OH转化率及CO、CO₂选择性随温度变化情况分别如图所示（CO、CO₂的选择性：转化的CH₃OH中生成CO、CO₂的百分比）。

从图中可知，反应的适宜温度为，随着温度的升高，催化剂对（填“反应i”或“反应ii”）的选择性越低。

③TiO₂纳米电极电化学还原法可将副产物CO₂在酸性水溶液中电解生成甲醇，生成甲醇的电极反应式是。

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19. 硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO₂的催化氧化：SO₂(g)+ $\text{[math]}$ O₂(g) $\text{[math]}$ SO₃(g) ΔH=−98 kJ·mol⁻¹。回答下列问题：

（1）钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V₂O₅(s)与SO₂(g)反应生成VOSO₄(s)和V₂O₄(s)的热化学方程式为：。

（2）当SO₂(g)、O₂(g)和N₂(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO₂平衡转化率α随温度的变化如图所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=，判断的依据是。影响α的因素有。

（3）将组成(物质的量分数)为2m% SO₂(g)、m% O₂(g)和q% N₂(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO₂转化率为α，则SO₃压强为，平衡常数K_p=(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。

（4）研究表明，SO₂催化氧化的反应速率方程为：v=k( $\text{[math]}$ −1)^0.8(1−nα')。式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO₂平衡转化率，α'为某时刻SO₂转化率，n为常数。在α'=0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v~t曲线，如图所示。

曲线上v最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度t_m。t<t_m时，v逐渐提高；t>t_m后，v逐渐下降。原因是。

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20. 氨催化分解既可防治氨气污染，又能得到氢能源。回答下列问题：

（1）已知：①4NH₃(g)+3O₂(g)⇌2N₂(g)+6H₂O(g)ΔH₁=－1266.6kJ·mol^-1
②H₂(g)+ $\text{[math]}$ O₂(g)=H₂O(1)ΔH₂=－285.8kJ·mol^-1

③H₂O(1)=H₂O(g)ΔH₃=+44.0kJ·mol^-1

反应①的热力学趋势很大（平衡常数很大），其原因是。NH₃分解的热化学方程式为。

（2）在Co—Al催化剂体系中，压强p₀下氨气以一定流速通过反应器，得到不同催化剂下NH₃转化率随温度变化的关系如图所示。活化能最小的催化剂为：升高温度，NH₃的平衡转化率增大，其原因是；温度一定时，如果增大气体流速，则b点对应的点可能（填“a”“c”“d”“e”或“f”）。

（3）温度为T时，体积为1L的密闭容器中加入0.8molNH₃和0.1molH₂ ， 30min达到平衡时，N₂的体积分数为20%，则T时反应2NH₃(g)⇌N₂(g)+3H₂(g)的平衡常数K=mol²·L^-2 ， NH₃的分解率为，达到平衡后再加入0.8molNH₃和0.1molH₂ ， NH₃的转化率（填“增大”“不变”或“减小”）。

（4）将氨溶解于水也可消除氨气的污染。常温下，向10mL0.1mol·L^-1氨水中逐滴加入相同浓度的CH₃COOH溶液，在滴加过程中 $\text{[math]}$ =________________（填标号）．

A . 始终碱小 B . 始终增大 C . 先减小后增大 D . 先增大后减小

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21.

（1）在2L的密闭容器中放入4molN₂O₅ ，发生如下反应：2N₂O₅(g) $\text{[math]}$ 4NO₂(g)+O₂(g)。反应至5min时，测得N₂O₅转化了20%，则v(NO₂)为，c（N₂O₅）为，O₂的物质的量浓度为。

（2）某温度时，在一个2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。根据图中数据填空：

①该反应的化学方程式为。

②反应至平衡时，v（X）为，c（Z）为。

③若X、Y、Z均为气体，则达平衡时，容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时(填“增大”“减小”或“相等”)。

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22. 工业烟气中去除氮氧化物的过程称为“脱硝”，某脱硝反应的平衡常数表达式为：K= $\text{[math]}$ ，已知该反应的正反应为放热反应。

（1）欲使该反应的K值增大，可采取的措施是。

（2） 400℃，在某恒容密闭容器中发生上述反应。测得部分物质浓度与时间的关系如图1所示。分钟后，该反应的正逆反应速率相等；前4min内用O₂表示的平均反应速率v(O₂)=。

（3）保持其他条件不变，探究 $\text{[math]}$ 的比值对NO转化率的影响，结果如图2所示，当 $\text{[math]}$ ＜1时，NO转化率随着该比值的上升而上升，原因是（用平衡移动原理解释）；当 $\text{[math]}$ ＞1后，由于氨气发生副反应导致烟气中NO浓度增大，使得转化率下降，这个副反应可以是（用化学方程式表示）。

（4）烟气脱硝的另一途径是电解NO：8NO+7H₂O $\text{[math]}$ 3NH₄NO₃+2HNO₃。为得到纯净的NH₄NO₃ ，向上述所得溶液中通入适量NH₃ ，浓度增大的离子有；所得溶液稀释后可给庄稼施肥，稀释时 $\text{[math]}$ 将（选填“增大”、“不变”或“减小”），理由是。

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三、计算题

23. 木炭在氧气中燃烧C(s)+O₂(g)=CO₂(g)反应中，反应前氧气的浓度2mol/L，30秒后，氧气的浓度降低到0.6mol/L，则计算：

（1） O₂的反应速率多少？

（2）计算生成CO₂的浓度为多少？

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24. 研究 CO、CO₂ 的回收利用既可变废为宝，又可减少碳的排放。回答下列问题：

（1） T₁ K 时，将 1mol 二甲醚引入一个抽空的 50L 恒容容器中，发生分解反应：CH₃OCH₃(g) $\text{[math]}$ CH₄(g)＋H₂(g)＋CO(g) ，在不同时间测定容器内的总压，所得数据见下表：

由表中数据计算：0～5.0 min 内的平均反应速率 v(CH₃OCH₃)＝，该温度下平衡常数 K＝。

（2）在 T₂ K、1.0×10⁴ kPa 下，等物质的量的 CO 与 CH₄ 混合气体发生如下反应：CO(g)＋CH₄(g) $\text{[math]}$ CH₃CHO(g)，反应速率 v_正 −v_逆＝k_正p(CO)•p (CH₄)－k_逆p(CH₃CHO)，k_正、k_逆分别为正、逆向反应速率常数，P为气体的分压（气体分压P＝气体总压 P总×体积分数）。用气体分压表示的平衡常数 K_p＝4.5×10^-5(kPa)^-1 ，则 CO 转化率为 20%时， $\text{[math]}$ =。

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温度/℃	1538	1760	2404
平衡常数K	0.86×10^-4	2.6×10^-4	64×10^-4

专题14：化学反应速率与化学平衡

一、单选题

二、综合题

三、计算题

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