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1、1 第第 7 讲讲化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡 一、选择题(本题包括 7 个小题,每小题 7 分,共 49 分)1.(2017 北京朝阳模拟)2017 年 2 月 3 日国务院总理李克强主持召开国务院常务会议。通过“十三五”国家食品和药品安全规划,有效保障人民健康福祉。下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是()A.抗氧化剂 B.调味剂 C.着色剂 D.增稠剂 2.(2017 吉林四平模拟)下列有关颜色的变化不能用勒夏特列原理解释的是()A.平衡状态的 H2、I2、HI 混合气体体积压缩时颜色变深 B.平衡状态的 NO2和 N2O4混合气体体积压缩时颜色先变深后变浅 C.
2、平衡状态的 NO2、CO、NO、CO2混合气体升温时颜色变深 D.向 Fe(SCN)3溶液中滴加几滴浓 KSCN 溶液后颜色变深 3.(2017 辽宁大连二模)大量燃烧化石燃料产生的 CO2被视为全球变暖的“元凶”,但在催化剂作用下,用CO2和 H2可制备用途广泛的甲醇。已知下列三个热化学方程式:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)H1 2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)H2 3H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CH3OH(g)H3 三个反应的平衡常数分别为 K1、K2、K3,这些平衡常数与温度的关系如表所示:平衡常数 温度/K1 K2 K3 500 1.00 2.50
3、800 2.50 0.15 下列说法正确的是()A.反应为吸热反应 B.K3(500)=3.50 C.K3(800)=2.35 D.H3=H1+H2 4.(2017 江 苏 徐 州 模 拟)一 定 温 度 下,在 3 个 体 积 均 为 1.0 L 的 恒 容 密 闭 容 器 中 反 应2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)达到平衡,下列说法正确的是()物质的平衡浓度/(molL-1)容器 c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)400 0.20 0.10 0 0.080 400 0.40 0.20 0 500 0 0 0.10 0.025 A.该反应的正反应吸热 B.达到平衡时
4、,容器中反应物转化率比容器中的大 C.达到平衡时,容器中 c(H2)大于容器中 c(H2)的两倍 D.达到平衡时,容器中的正反应速率比容器中的大 5.(2017 海南高考,11)已知反应 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)Hp1,ap2,n=a+b D.图可能是不同温度对反应的影响,且 T1T2,Q”“”“”“”或“=”)P 点的 v(逆)。导学号 40414035 10.(2017 安徽合肥一模,节选)(14 分)自从德国化学家哈伯研究出合成氨的方法以来,氮的固定的相关研究获得了不断地发展。(1)下表列举了不同温度下大气固氮的部分平衡常数 K 值。反应 大气固氮 N2(g)+O
5、2(g)2NO(g)4 温度/27 2 260 K 3.8410-31 1 分析数据可知:大气固氮反应属于(填“吸热”或“放热”)反应。2 260 时,向 2 L 密闭容器中充入 0.3 mol N2和 0.3 mol O2,20 s 时反应达到平衡。则此时得到 NO mol,用 N2表示的平均反应速率为。(2)已知工业固氮反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H”或“K2(800),升高温度平衡逆向移动,故 反 应 的 正 反 应 为 放 热 反 应,A 错 误。K3=K1K2,故 K3(500 )=2.50,K3(800)=0.375,B、C 错误。由盖斯定律可知,+=,D 正确。4
6、.D解析 对比容器和可知两者投料量相当,若温度相同,最终建立等效平衡,但温度高,平衡时 c(CH3OH)小,说明平衡向逆反应方向移动,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,A 错误;相对于成比例增加投料量,相当于加压,平衡正向移动,转化率提高,所以中转化率高,B 错误;不考虑温度,中投料量是的两倍,相当于加压,平衡正向移动,所以中 c(H2)小于中 c(H2)的两倍,且的温度比高,相对于,平衡向逆反应方向移动,c(H2)增大,C 错误;对比和,温度相同时,两者建立等效平衡,两容器中速率相等,但温度高,速率加快,D 正确。5.D解析 此反应的正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向进行,化学平
7、衡常数只受温度的影响,即升高温度,K 值减小,A 错误。反应前后气体的化学计量数之和相等,因此减小压强,平衡不移动,即 n(CO2)不变,B 错误。催化剂对化学平衡移动无影响,因此 CO的转化率不变,C 错误。恒压下,充入 N2,容器的体积增大,组分浓度降低,但化学反应前后气体的化学计量数之和不变,因此化学平衡不移动,n(H2)不变,D 正确。6.A解析 反应中 Y 是固体,如果图表示压强的影响,2 用的时间短,说明速率快,压强大,p2p1,增大压强,w(W)减小,说明平衡向逆反应方向移动,增大压强时平衡向气体分子数减小的方向进行,故 ap2,n=a,C错误;若图是不同温度对反应的影响,则 1
8、 用的时间短,速率快,温度高,T1T2,升高温度,w(W)增大,平衡向正反应方向移动,也就是向吸热反应方向移动,Q0,D 错误。7.B解析 因容器体积可变,故充入惰性气体,体积增大,与反应有关的气体浓度减小,平衡正向移动,A 错误。设 650 反应达平衡时气体总物质的量为 100 mol,则有 C(s)+CO2(g)2CO(g)平衡/mol 60 40 反应/mol 20 40 故 CO2的转化率为100%=25.0%,B 正确。由图像可知 T 时,CO 和 CO2的体 积 分 数 相 等,故 充 入 等 体 积 的 这 两 种 气 体,平 衡 不 移 动,C错 误。Kp=23.04p总,D
9、错误。8.答案(1)+41.2 6(2)CD(3)表中数据表明此时反应未达到平衡,不同的催化剂对反应的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响(4)解 析 (1)因 为 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),平 衡 常 数 K 的 表 达 式 为 K=;因为 CO 和 H2的燃烧热分别为 283.0 kJmol-1和 285.8 kJmol-1,可得下列热化学方程式:CO(g)+O2(g)CO2(g)H=-283.0 kJmol-1 H2(g)+O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1 又 H2O(g)H2O(l)H=-44.0 kJmol-1 根据盖斯
10、定律,由-得:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=+41.2 kJmol-1(2)根据可逆反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),使用催化剂不能使平衡发生移动,即不能提高平衡转化率,A、B 错误。该反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,平衡转化率提高,C 正确。投料比不变,增加反应物浓度,相当于增大压强,平衡正向移动,平衡转化率提高,D 正确。增大二氧化碳和氢气的初始投料比,能提高氢气的转化率,但二氧化碳的转化率会降低。(3)从表格数据分析,在相同的温度下,不同的催化剂,其二氧化碳的转化率也不同,说明不同的催化剂的催化能力不同;相同催化剂不同的温度,二
11、氧化碳的转化率不同,且温度高的转化率大,因为正反应为放热反应,说明表中数据是未到平衡数据。故由表中数据表明此时反应未达到平衡,不同的催化剂对反应的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。(4)催化剂能降低反应的活化能,再结合表中的数据,Cat.2 催化效果比 Cat.1 好,故可得到曲线为 9.答案(1)C3H8(g)3C(石墨,s)+4H2(g)H=H1-H2-H3(2)64 解析(1)由图可写出下列热化学方程式:.C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)H1;.3C(石墨,s)+3O2(g)3CO2(g)H2;.4H2(g)+2O2(g)4H2O(l)H3。根据盖
12、斯定律,由-可得:C3H8(g)3C(石墨,s)+4H2(g)H=H1-H2-H3。(2)由图可知,P 点平衡时二氧化碳的转化率为 0.50,=2.0,设起始时氢气的浓7 度为 2 molL-1、二氧化碳的浓度为 1 molL-1,则二氧化碳的浓度变化量为 0.5 molL-1,则:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g):1 2 0 0:0.5 1.5 0.25 1:0.5 0.5 0.25 1 平衡常数 K=64。由题图可知,氢碳比不变时,温度升高CO2的平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,故逆反应是吸热反应,则正反应为放热反应,H2.0。相同温度下,Q 点二氧化碳
13、的转化率小于平衡时的转化率,说明 Q 点未到达平衡,反应向正反应方向进行,逆反应速率增大,到 P 点平衡状态时不变,故在氢碳比为 2.0 时,Q 点 v(逆)小于 P点的 v(逆)。10.答案(1)吸热0.20.002 5 molL-1s-1(2)B 解析(1)由表中数据可以看出,温度越高,化学平衡常数越大,则该反应为吸热反应。由“三段式”进行计算,设达到平衡时,N2转化了 x molL-1,则有:N2(g)+O2(g)2NO(g)起始/(molL-1)0.15 0.15 0 转化/(molL-1)x x 2x 平衡/(molL-1)0.15-x 0.15-x 2x K=1=,解得 x=0.0
14、5。故平衡时 n(NO)=20.05 molL-12 L=0.2 mol。v(N2)=0.002 5 molL-1s-1。(2)该反应为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,即压强越大,N2的平衡转化率越大,图 A 错误,图 B 正确。该反应为放热反应,温度越高,N2的平衡转化率越小,故 T1T2。11.答案(1)大于(2)大于反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高(3)逆反应对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动 解析(1)根据题意,温度升高,混合气体颜色变深,说明升温向生成二氧化氮的方向进行,即正反应是吸热反应,焓变大于零。(2)由题意可知,改变温度后 c(N2O4)以 0.002 0 molL-1s-1的平均速率降低,说明平衡向右进行,正反应是吸热反应,说明是升高温度。(3)温度为 T 时,反应达平衡后容器的体积减少一半,相当于增加压强,平衡将向气体体积减少的方向移动,即向逆反应方向移动。