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1EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.专题十化学反应速率和化学平衡[专题强化训练]一、选择题1．中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成，它运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2和CO2。下列对此反应的叙述中正确的是()A．使用光催化剂不改变反应速率B．使用光催化剂能增大NO的转化率C．升高温度能加快反应速率D．改变压强对反应速率无影响解析：选C。使用催化剂可以改变反应速率，但不能改变反应物的平衡转化率，故A、B项错误；该反应有气体参与，改变压强可影响化学反应速率，故D项错误。2．在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)，下列说法中不能说明该反应已达到平衡状态的是()A．CO的生成速率与CO2的生成速率相等B．气体密度不再变化C．CO的质量不变D．体系的压强不再发生变化解析：选D。A项，CO的生成速率为逆反应速率，CO2的生成速率为正反应速率，且CO、CO2的化学计量数相等，则v正(CO2)＝v逆(CO)，达到化学平衡；B项，ρ＝mV，当m(气体)不变时，反应即达到平衡；C项，m(CO)不变，则n(CO)不变，反应达到平衡；D项，该反应是气体体积不变的反应，任意时刻体系的压强均相同，所以压强不能作为平衡的标志。3．在催化剂作用下用乙醇制乙烯，乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位：mL·min－1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。2在410～440℃温度范围内，下列说法不正确的是()A．当乙醇进料量一定时，随乙醇转化率增大，乙烯选择性增大B．当乙醇进料量一定时，随温度的升高，乙烯选择性不一定增大C．当温度一定时，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小D．当温度一定时，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大解析：选A。根据图像，当乙醇进料量一定时，随温度升高，乙醇转化率增大，乙烯选择性先增大后减小，故A项错误，B项正确；根据题图甲，当温度一定时，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小，故C项正确；根据题图乙，当温度一定时，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大，故D项正确。4．某科研小组利用如下反应消除NO和CO的污染：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝xkJ·mol－1。T℃时，在容积为2L的恒容密闭容器中充入2molNO和2molCO，保持温度不变，5min末达到平衡状态，此时c(N2)＝0.4mol·L－1。下列说法中不正确的是()A．x0B．α(NO)＝80%C．0～5min内，v(CO)＝0.16mol·L－1·min－1D．保持温度不变，若再向上述平衡体系中充入2molNO和2molCO，重新达到平衡时，c(N2)＝0.8mol·L－1解析：选D。该反应ΔS0，若要使反应自发进行，则必须为放热反应，故ΔH0，即x0，故A项正确；5min末达到平衡状态，c(N2)＝0.4mol·L－1，则n(N2)＝0.4mol·L－1×2L＝0.8mol，根据方程式可知反应中Δn(NO)＝Δn(CO)＝1.6mol，则NO的转化率α(NO)＝1.6mol2mol×100%＝80%，故B项正确；v(CO)＝Δn(CO)V·t＝1.6mol2L×5min＝0.16mol·L3－1·min－1，故C项正确；5min末达到平衡状态，n(NO)＝n(CO)＝(2－1.6)mol＝0.4mol，则平衡时c(NO)＝c(CO)＝0.2mol·L－1，又因为c(N2)＝0.4mol·L－1，c(CO2)＝0.8mol·L－1，所以该反应的平衡常数K＝c(N2)·c2(CO2)c2(NO)·c2(CO)＝0.4×0.820.22×0.22＝160。保持温度不变，再充入2molNO和2molCO，平衡向右移动，假设重新达平衡时，c(N2)＝0.8mol·L－1，则平衡转化率不变，各物质的浓度分别为c(NO)＝c(CO)＝0.4mol·L－1，c(CO2)＝1.6mol·L－1，则Qc＝c(N2)·c2(CO2)c2(NO)·c2(CO)＝0.8×1.620.42×0.42＝80≠K，故假设不成立，即重新达到平衡时c(N2)≠0.8mol·L－1，此时反应正向进行，达到新平衡时，c(N2)0.8mol·L－1，故D项错误。5．T℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(s)ΔH0，按照不同配比充入A、B，达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示，下列判断正确的是()A．T℃时，该反应的平衡常数为4B．c点没有达到平衡，此时反应向逆反应方向进行C．若c点为平衡点，则此时容器内的温度高于T℃D．T℃时，直线cd上的点均为平衡状态解析：选C。根据平衡常数的表达式，K＝1c(A)·c(B)＝14，故A项错误；c点没有达到平衡，若要达到平衡，应向d点移动，A、B的浓度降低，说明反应向正反应方向进行，故B项错误；如果c点为平衡点，此时的平衡常数小于T℃时的平衡常数，说明平衡向逆反应方向移动，即升高温度，C项正确；平衡常数只受温度的影响，与浓度、压强无关，因此曲线ab是平衡线，D项错误。二、非选择题6．Ⅰ.现有三个反应：反应①Fe(s)＋H2O(g)===FeO(s)＋H2(g)ΔH1＝akJ/mol，平衡常数为K1反应②CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g)ΔH2，平衡常数为K2反应③Fe(s)＋CO2(g)===FeO(s)＋CO(g)ΔH3＝bkJ/mol，平衡常数为K3在不同温度下，部分K1、K2的值如下：T/℃7008004K12.382.56K20.80(1)CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g)ΔH2＝________(用a、b表示)。(2)K1的表达式为________；根据反应①②③推导出K1、K2、K3的关系式为K3＝________。(3)在恒温恒压密闭容器中通入CO和H2O各1mol发生反应②，当反应达到平衡后维持温度与压强不变，t1时再通入各1mol的CO和H2O的混合气体，请在下图中画出正(v正)、逆(v逆)反应速率在t1后随时间t变化的曲线图。Ⅱ.在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂)，分别充入同量的NOx及C3H6，在不同温度下，同时发生以下反应：18NO(g)＋2C3H6(g)9N2(g)＋6CO2(g)＋6H2O(g)；18NO2(g)＋4C3H6(g)9N2(g)＋12CO2(g)＋12H2O(g)；并分别在t时测定其中NOx转化率，绘得图像如下图所示：(4)从图中可以得出的结论是结论一：从测定NOx转化数据中判断，相同温度下NO转化率比NO2的低。结论二：_______________________________________________________________。(5)在上述NO2和C3H6反应中，提高NO2转化率的措施有________(填编号)。A．加入催化剂B．降低温度C．分离出H2O(g)D．增大压强解析：Ⅰ.(1)根据盖斯定律，反应①－反应③得：CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g)ΔH2＝(a－b)kJ/mol。(2)K1的表达式为K1＝c(H2)c(H2O)；反应①－反应②得反应③，则K3＝K1K2。5(3)题给反应是前后气体体积不变的反应，在恒压条件下，再通入各1mol的CO和H2O的混合气体，与起始量之比相同，平衡后与原平衡为等效平衡，在增加反应物的开始，容器体积增大，反应物浓度增大，生成物浓度减小，所以正反应速率增大，逆反速率减小，但最终平衡不移动，据此画出图像如下：Ⅱ.(5)根据图像知，温度越高(450℃以上)，二氧化氮的转化率越小，所以该反应是放热反应，且该反应是气体体积增大的反应。催化剂不改变化学平衡状态，故A错误；该反应是放热反应，所以降低温度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮的转化率增大，故B正确；分离出H2O(g)，减少生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮的转化率增大，故C正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮的转化率降低，故D错误。答案：Ⅰ.(1)(a－b)kJ/mol(2)K1＝c(H2)c(H2O)K1K2(3)Ⅱ.(4)在250～450℃时，NOx转化率随温度升高而增大，450～600℃时，NOx转化率随温度升高而减小(答案合理即可)(5)BC7．煤炭属于不可再生能源，高效、清洁地利用煤炭资源至关重要。请回答下列问题：(1)煤的液化。原理是C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH＝akJ·mol－1；CO(g)＋2H2(g)CH3OH(l)ΔH＝bkJ·mol－1。则反应C(s)＋H2O(g)＋H2(g)CH3OH(l)的ΔH＝________kJ·mol－1(用a、b表示)。(2)煤的气化。原理是C(s)＋2H2(g)CH4(g)ΔH。在1L密闭容器中投入1molC，并充入2molH2，测得相关数据如图所示：6①有关图1、图2的说法正确的有________(填字母)。A．氢气的反应速率v(Z)v(X)v(Y)B．T11000KC．平衡常数K(X)＝K(Y)K(Z)D．工业生产中，当温度为T2时，压强越高，经济效益越好②图2中A点对应的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。(3)煤生产水煤气和半水煤气。①工业上用煤生产作为合成氨原料的水煤气，要求气体中(CO＋H2)与N2的体积之比为3.1～3.2，发生的反应有C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)、C(s)＋12O2(g)CO(g)。从能量角度考虑，通入空气的目的是___________________________________________________。②如图3是反应CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)ΔH0中CO和CO2的浓度随时间发生变化的曲线，则t2时刻改变的条件可能是________(写出一种即可)。若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原来的2倍，在图中t4～t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线，并标明物质(假设各物质状态均保持不变)。7答案：(1)a＋b(2)①ABC②16(3)①前者是吸热反应，通入空气后发生的是放热反应，可维持体系的热平衡②降低温度(或增大水蒸气的量或减少氢气的量)8．(新题预测)雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气的排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH1＝akJ·mol－1②CO(g)＋1/2O2(g)CO2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1③2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH3请回答下列问题：(1)ΔH3＝________kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。(2)对于有气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应①的平衡常数表达式Kp＝__________。(3)下列能说明反应③已达平衡状态的是________(填字母)。A．单位时间内生成1molCO2的同时消耗了1molCOB．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变(4)在一定温度下，向体积为VL的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反应③。在t1时刻达到平衡，此时n(CO)＝xmol，n(NO)＝2xmol，n(N2)＝ymol，则NO的平衡转化率为________(用含x、y的代数式表示)；再向容器中充入ymolCO2和xmolNO，则此时v(正)________(填“＞”“＜”或“＝”)v(逆)。(5)烟气中也含有氮氧化物，C2H4可用于烟气脱硝。