專題突破練九　化學反應速率與化學平衡(A)一、選擇題1.(2021福建新高考適應性考試)有研究認為,強堿性溶液中反應I-+ClO-IO-+Cl-分三步進行,其中兩步如下:第一步　ClO-+H2OHOCl+OH-　K1=3.3×10-10第三步　HOI+OH-IO-+H2O　K3=2.3×103下列說法錯誤的是(　　)A.反應第二步為HOCl+I-HOI+Cl-B.由K可判斷反應第三步比第一步快C.升高溫度可以加快ClO-的水解D.HOCl和HOI都是弱酸2.(2021廣東惠州調研)高爐煉鐵過程中發(fā)生的反應:Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),已知該反應在不同溫度下的平衡常數(shù)如下表,下列說法不正確的是(　　)溫度/℃100011501300平衡常數(shù)4.03.73.5A.ΔH<0B.該反應的平衡常數(shù)表達式為K=C.其他條件不變,向平衡體系充入CO2氣體,K值減小D.其他條件不變,升高溫度時,CO的平衡轉化率降低3.(2021湖南五市聯(lián)考)圖中的曲線是表示恒容時,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反應中NO的平衡轉化率與溫度的關系曲線,圖中標有b、c、d三點,下列說法正確的是(　　)A.ΔH>0B.混合氣體的密度:d點>b點C.c點未達到平衡狀態(tài)且v正>v逆D.使用催化劑b、d兩點將上移4.(2021湖南長沙模擬)科學家研究發(fā)現(xiàn)Cl2與CO合成COCl2的反應機理如下:①Cl2(g)2Cl·(g)快反應;②CO(g)+Cl·(g)COCl·(g)快反應;③COCl·(g)+Cl2(g)COCl2(g)+Cl·(g)慢反應其中反應②存在v正=k正c(CO)c(Cl·)、v逆=k逆c(COCl·)。下列說法正確的是(　　)A.反應①的活化能大于反應③的活化能B.反應②的平衡常數(shù)K=C.要提高合成COCl2的速率,關鍵是提高反應②的速率D.選擇合適的催化劑能增大該反應的速率,并提高COCl2的平衡產率5.(2021湖南長郡模擬)已知反應:CH2CHCH3(g)+Cl2(g)CH2CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一 定壓強下,按ω=向密閉容器中充入氯氣與丙烯。圖甲表示平衡時,丙烯的體積分數(shù)(φ)與溫度(T)、ω的關系,圖乙表示反應的平衡常數(shù)K與溫度T的關系。則下列說法正確的是(　　)A.圖甲中ω1>1B.圖乙中,線A表示正反應的平衡常數(shù)C.在恒容容器中進行,壓強不變時反應達到平衡狀態(tài)D.當溫度為T1、ω=2時,Cl2的轉化率約為33.3%6.(雙選)(2021山東日照聯(lián)考)335℃時,在恒容密閉反應器中1.00molC10H18(l)催化脫氫的反應過程如下:反應1:C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g)　ΔH1反應2:C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g)　ΔH2測得C10H12和C10H8的產率x1和x2(以物質的量分數(shù)計)隨時間的變化關系及反應過程能量變化如下圖所示。下列說法錯誤的是(　　)A.催化劑能改變反應過程B.更換催化劑后,ΔH1、ΔH2也會隨之改變C.8h時,反應2達到化學平衡狀態(tài)D.x1顯著低于x2,是因為反應2的活化能比反應1的小,反應1生成的C10H12很快轉變成C10H8二、非選擇題7.(2021福建莆田檢測)氫能作為新型能源,可利用CO制得。我國北京大學的科研團隊向容積為V的密閉容器中充入等物質的量的CO和H2O進行反應。已知: 反應Ⅰ:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)　ΔH1反應Ⅱ:FeO(s)+H2(g)Fe(s)+H2O(g)　ΔH2反應Ⅲ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH反應Ⅲ在不同催化劑作用下(反應相同時間),溫度與CO轉化率的關系如圖所示。(1)反應Ⅲ的ΔH與ΔH1、ΔH2關系式:ΔH=　　　　　　。?(2)若反應Ⅰ和反應Ⅱ的平衡常數(shù)分別為K1和K2,則反應Ⅲ的平衡常數(shù)K與K1、K2的關系式:K=　　　　。?(3)隨著溫度的升高,單位時間內CO的轉化率先升后降,“后降”的可能原因是　。?(4)由圖可知,ΔH　　　　(填“大于”或“小于”)0,催化劑應選擇　　　　(填“Au/α-MoC”或“Au/α-MoC/NaCN”)。?(5)已知T=1025K時,K=1。則平衡時CO的轉化率為　　　　。當T>1025K時,平衡時,H2的體積分數(shù)φ的取值范圍為　　　　　　　。?(6)欲提高H2的體積分數(shù),可采取的措施為?　。?8.(2021福建龍巖質檢)利用CO2可合成烷烴、烯烴、醇等系列重要化工原料?；卮鹣铝杏嘘P問題:　　　　　　　　　　　　　　　?、?制備甲烷CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-252.9kJ·mol-1圖1圖2(1)該反應的ΔG(ΔG=ΔH-TΔS)與溫度的關系如圖1所示。①要使該反應能順利發(fā)生,理論上溫度不高于　　　　。?②在恒溫、恒容容器中進行該反應,下列不能說明反應達到平衡狀態(tài)的是　　　　　(填字母)。?A.CO2和H2的轉化率之比不再變化 B.混合氣體的平均摩爾質量不再變化C.容器內的壓強不再變化D.v=4v(2)選擇合適催化劑,在密閉容器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶4充入反應物,反應結果如圖2所示。①若N點壓強為1MPa,則平衡常數(shù)Kp(N)=　　　　,P點與N點的平衡常數(shù)K(P)　　　(填“>”“<”或“=”)K(N)。?②若無催化劑,N點平衡轉化率是否可能降至R點?說明理由。答:?　　　　　　　　。?Ⅱ.制備甲醇:主反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-58kJ·mol-1副反應:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=-41kJ·mol-1(3)向恒容容器中充入amolCO2和3amolH2,在催化劑存在的條件下進行反應,測得溫度與平衡轉化率、產物選擇性的關系如下圖所示。已知:CH3OH選擇性=①CH3OH選擇性隨溫度升高而下降的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　(寫一條)。?②有利于提高CH3OH選擇性的反應條件是　　　　。?A.高溫高壓B.低溫低壓C.高溫低壓D.低溫高壓參考答案專題突破練九　化學反應速率與化學平衡(A)1.B　解析由總反應減去第一、三步反應可得第二步反應為HOCl+I-HOI+Cl-,A項正確。平衡常數(shù)的數(shù)值大小可以判斷反應進行的程度,不能判斷反應速率大小,B項錯誤。升高溫度可以增大反應速率,C項正確。ClO-在水溶液中發(fā)生水解,說明HOCl為弱酸,根據(jù)題目所給離子方程式可知第三步反應中HOI以分子形式參與反應,說明HOI也是弱酸,D項正確。2.C　解析由表中數(shù)據(jù)可知,隨著溫度升高,平衡常數(shù)減小,說明升高溫度,平衡逆向移動,則該反應的ΔH<0,A項正確。Fe2O3和Fe都是固體,該反應的平衡常數(shù)表示為K=,B項正確。其他條件不變,向平衡體系充入CO2氣體,平衡逆向移動,由于溫度不變,則K值不變,C項錯誤。其他條件不變,升高溫度,平衡逆向移動,CO的平衡轉化率降低,D項正確。 3.C　解析由圖可知,隨著溫度升高,NO的平衡轉化率降低,說明溫度升高,平衡逆向移動,則該反應的ΔH<0,A項錯誤。恒容條件下進行反應,混合氣體的密度不變,B項錯誤。c點處于平衡曲線下方,此時NO轉化率小于平衡值,則c點未達到平衡狀態(tài),反應正向進行,則有v正>v逆,C項正確。使用催化劑,平衡不移動,NO的轉化率不變,故b、d兩點不會向上移動,D項錯誤。4.B　解析①是快反應,③是慢反應,則反應①的活化能小于反應③的活化能,A項錯誤。反應②存在v正=k正c(CO)c(Cl·)、v逆=k逆c(COCl·),達到平衡時v正=v逆,則有k正c(CO)·c(Cl·)=k逆c(COCl·),反應②的平衡常數(shù)為K=,B項正確。整個過程中反應速率由慢反應決定,反應③是慢反應,故提高合成COCl2的速率,關鍵是提高反應③的速率,C項錯誤。催化劑只能改變反應速率,但不能使平衡發(fā)生移動,故不能提高COCl2的平衡產率,D項錯誤。5.D　解析溫度一定時,增大,平衡時丙烯的體積分數(shù)減小,故圖甲中ω1<1,A項錯誤。由圖甲可知,一定時,升高溫度,丙烯的體積分數(shù)增大,說明升高溫度,平衡逆向移動,則該反應的ΔH<0;升高溫度,平衡逆向移動,則平衡常數(shù)K減小,故圖乙中線A代表逆反應的平衡常數(shù),B項錯誤。該反應前后氣體體積不變,氣體總物質的量不變,故恒容時氣體壓強始終不變,不能根據(jù)壓強判斷是否達到平衡狀態(tài),C項錯誤。由圖乙可知,T1時正、逆反應平衡常數(shù)均為1,ω==2,設n(Cl2)=2mol,n(CH2CHCH3)=1mol,平衡時轉化的Cl2為x,容器的容積為1L,則有　　　　CH2CHCH3(g)+Cl2(g)CH2CHCH2Cl(g)+HCl(g)1200xxxx1-x2-xxx則T1時平衡常數(shù)K==1,解得x=,故Cl2的轉化率為mol÷2mol×100%=33.3%,D項正確。6.BC　解析使用催化劑,產生多種中間產物,改變反應過程,A項正確。焓變(ΔH)取決于反應物具有的總能量和生成物具有的總能量,更換催化劑后,反應過程改變,但ΔH1、ΔH2不會隨之改變,B項錯誤。圖中8h后,C10H8的產率x2逐漸增大,故反應2未處于平衡狀態(tài),C項錯誤。由圖可知,反應1的活化能大于反應2的活化能,則反應1的速率比反應2的速率小,反應1生成的C10H12很快轉變成C10H8,故x1顯著低于x2,D項正確。7.答案(1)ΔH1-ΔH2(2)(3)溫度過高,催化劑的催化活性下降(4)小于　Au/α-MoC(5)50%　0<φ<25%(6)及時分離出CO2(或降低溫度)解析(1)由反應Ⅰ-Ⅱ可得反應Ⅲ,根據(jù)蓋斯定律,則反應Ⅲ的ΔH=ΔH1-ΔH2。(2)由于反應Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ,反應Ⅰ和Ⅱ的平衡常數(shù)分別為K1和K2,則反應Ⅲ的平衡常數(shù)為K=。(3)由圖可知,催化劑的催化活性隨溫度升高先增大后減小,溫度過高, 催化劑的催化活性下降,會引起單位時間內CO的轉化率降低。(4)由圖可知,隨著溫度的升高,CO平衡轉化率逐漸減小,說明升高溫度,平衡逆向移動,則該反應的ΔH<0。由圖可知,催化劑Au/α-MoC在較低溫度時具有較高的催化活性,故催化劑應選擇Au/α-MoC。(5)起始時CO和H2O(g)的物質的量相等,假設均為1mol,由于反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)前后氣體總分子數(shù)不變,平衡常數(shù)K=1,則平衡時四種物質的物質的量均為0.5mol,故CO的平衡轉化率為0.5mol÷1mol×100%=50%。1025K時,H2的體積分數(shù)為25%;升高溫度,平衡向逆反應方向移動,平衡時H2的體積分數(shù)減小,但肯定大于0,故H2的體積分數(shù)取值范圍為0<φ<25%。(6)欲提高H2的體積分數(shù),可采取的措施有及時分離出CO2,或降低溫度等。8.答案(1)①597℃?、贏D(2)①1