2015年湖北高考化学专题训练：化学反应速率和化学平衡

湖北2015年高考化学专题训练：化学反应速率和化学平衡

　　2015年湖北高考生正在努力备考中，湖北高考网整理了2015年湖北高考化学专题训练，希望对大家有帮助！

　　(一)低档题

　　1.化学平衡常数可以用K来表示，下列关于化学平衡常数的说法中正确的是(　　)。

　　A.K越大，反应物的转化率越小

　　B.K与反应物的浓度有关

　　C.K与生成物的浓度有关

　　D.K与温度有关

　　解析　K越大，化学反应进行的程度越大，反应物的转化率也越大;一个确定的化学反应，其化学平衡常数只与反应体系的温度有关。

　　答案　D

　　2.已知反应4NH3+5O2　　4NO+6H2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则下列正确的关系是(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　　A.v(NH3)=v(O2) B.v(O2)=v(H2O)

　　C.v(NH3)=v(H2O) D.v(O2)=v(NO)

　　解析　根据同一反应中，不同物质表示的化学反应速率之比等于物质的化学计量数之比来判断。

　　答案　D

　　3.下列条件一定能使反应速率加快的是(　　)。

　　
①增加反应物的物质的量　
②升高温度　
③增大反应体系的压强　
④不断分离出生成物　
⑤加入MnO2

　　A.全部 B.
①
②
⑤ C.
② D.
②
③

　　解析　
①对于反应物为纯液体或固体时，增大其物质的量反应速率不变;
③对于有气体参加或生成的化学反应，若体积不变，充入“惰性”气体，则压强增大，反应速率不变;
④不断分离出生成物，使反应速率减小或不变(纯液体或固体时);
⑤MnO2不是所有反应的催化剂。

　　答案　C

　　(二)中档题

　　4.一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)+2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是(　　)。

　　
①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2　
②X、Y、Z的浓度不再发生变化

　　
③容器中的压强不再发生变化　
④单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol Y

　　A.
①
② B.
①
④ C.
②
③ D.
③
④

　　解析　X、Y、Z的物质的量之比等于其化学计量数之比，不能作为平衡的标志，
①错;X、Y、Z的浓度保持不变可以作为平衡的标志，
②对;该反应为反应前后气体分子数不相等的反应，密闭容器中压强保持不变可以作为平衡的标志，
③对;单位时间内生成n mol Z的同时生成n mol Y时正逆反应速率相等，
④错。

　　答案　C

　　5.在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)+I-(aq)I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：

　　t/℃ 5 15 25 35 50 K 1 100 841 689 533 409

　　下列说法正确的是(　　)。

　　A.反应I2(aq)+I-(aq)I(aq)的ΔH>0

　　B.其他条件不变，升高温度，溶液中c(I)减小

　　C.该反应的平衡常数表达式为K=

　　D.25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于689

　　解析　根据表中提供的数据知温度升高，平衡常数减小，则平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故正反应为放热反应，ΔH<0，A错;其他条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，溶液中c(I)减小，B对;该反应的平衡常数表达式为K=，C错;平衡常数只与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，虽然平衡向正方向移动，但平衡常数不变，D错。

　　答案　B

　　6.为了变废为宝，控制温室效应，工业上可用CO2来生产甲醇。一定条件下发生如下反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，下列措施中不能使c(CH3OH)增大的是(　　)。

　　A.降低温度

　　B.充入He(g)，使体系压强增大

　　C.将H2O(g)从体系中分离出来

　　D.再充入1 mol CO2和3 mol H2

　　解析　根据能量变化图示，可知该反应是放热反应。A、C、D项的操作都可使平衡正向移动，c(CH3OH)增大;充入不参与反应的氦气，没有改变体系中各物质的浓度，平衡不移动，c(CH3OH)不变。

　　答案　B

　　7. 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是(双选)(　　)。

　　A.催化剂V2O5可改变该反应的正、逆反应速率

　　B.增大反应体系的压强、反应速率一定增大

　　C.该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间

　　D.在t1，t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1，c2，则时间间隔t1～t2内，SO3(g)生成的平均速率为v=

　　解析　B选项，若恒温恒容充入惰性气体，则反应体系的压强增大、而各物质浓度不变，反应速率不变;C选项，降低温度导致反应速率减小，延长反应达到平衡的时间。

　　答案　AD

　　8. T ℃时在2 L的密闭容器中X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的浓度变化如图甲所示;若保持其他条件不变，反应温度分别为T1和T2时，Y的体积分数与时间的关系如图乙所示。

　　则下列结论正确的是(双选)(　　)。

　　A.该反应可表示为3X(g)+Y(g)2Z(g)

　　B.若其他条件不变，升高温度，平衡将向逆反应方向移动

　　C.若其他条件不变，开始时将该容器压缩为1 L，则反应将按图丙进行

　　D.若其他条件不变，使用适当的催化剂，则反应可以按图丙进行

　　解析　根据图像可求得X，Y，Z在相同时间内的物质的量变化分别为0.6 mol,0.2 mol,0.4 mol，A项正确;图乙中，由拐点之前判断T2温度下的速率较快，则说明T2>T1，拐点后可知，升高温度，Y的含量减小，即平衡向正反应方向移动，B项错误;若减小容器体积，则相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，即Z的物质的量比图甲中的多，C项错误;加入催化剂，化学反应速率加快。

　　答案　AD

　　二、Ⅱ卷15分填空题专项训练

　　(一)低档题

　　9.(15分)一定温度下，在一个10 L密闭容器中发生某可逆反应，其平衡常数表达式为K=。请回答下列问题。

　　(1)该反应的化学方程式为______________________;

　　若温度升高，K增大，则该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。

　　(2)能判断该反应一定达到平衡状态的是________(填字母序号)。

　　A.v正(H2O)=v逆(H2)

　　B.容器中气体的平均相对分子质量不随时间改变

　　C.消耗n mol H2的同时消耗n mol CO

　　D.容器中物质的总物质的量不随时间改变

　　(3)该反应的v正随时间变化的关系如图，在t2时改变了某种条件，改变的条件可能是________、________。

　　(4)实验测得t2时刻容器内有1 mol H2O(g)，5 min后H2O(g)的物质的量是0.8 mol，这5 min内H2O(g)的平均反应速率为________。

　　解析　(1)根据平衡常数的定义可知CO和H2是生成物，根据元素守恒可知反应物还有C。温度升高，平衡常数增大，说明温度升高后平衡正向移动，因此该反应是吸热反应。(2)选项C在任何时刻都存在此关系，选项D无论平衡与否容器中的总物质的量都不发生变化，因此D也不能作为判断反应达平衡状态的依据。(3)把图像补全可知在t2时刻改变条件时，v正增大且平衡正向移动，因此可通过升温、增大水蒸气的浓度达到目的。 (4)根据化学反应速率的定义计算。

　　答案　(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(不写物质的状态也可)　吸热　(2)AB　(3)升高温度　增大水蒸气的浓度　(4)0.004 mol·L-1·min-1

　　(5)-1 160 kJ·mol-1

　　(二)中档题

　　10 (15分)氨是最重要的化工产品之一。

　　(1)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。

　　反应
①
②
③为________反应(填“吸热”或“放热”)。

　　CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为___________。

　　(2)用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)。

　　
①某温度下，向容积为10 L的密闭容器中通入2 mol NH3和1 mol CO2，反应达到平衡时CO2的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K=______。该温度下平衡常数K的计算结果为_____。

　　
②为进一步提高CO2的平衡转化率，下列措施中能达到目的的是________。

　　A.提高NH3的浓度 B.增大压强

　　C.及时转移生成的尿素 D.使用更高效的催化剂

　　解析　(1)由化学反应的能量变化图可知反应
①
②
③中产物能量都小于反应物能量，故都是放热反应;反应
③-
①-
②×3即可得到CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)　ΔH=+161.1 kJ·mol-1。

　　(2)
①2NH3(g)+CO2(g)　　CO(NH2)2(l)+H2O(g)

　　初始浓度

　　(mol·L-1) 0.2 0.1 0 　0

　　转化浓度

　　(mol·L-1) 0.1 0.05 0.05 0.05

　　平衡浓度

　　(mol·L-1) 0.1 0.05 0.05 0.05

　　K==100 L2·mol-2。

　　
②该反应条件下尿素是液体，改变尿素的量，平衡不移动。

　　答案　(1)放热　CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)　ΔH=+161.1 kJ·mol-1

　　(2)
①　100 L2·mol-2　
②AB

　　11.(15分)CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-867 kJ·mol-1。该反应可用于消除氮氧化物的污染。在130 ℃和180 ℃时，分别将0.50 mol CH4和a mol NO2充入1 L的密闭容器中发生反应，测得有关数据如下表：

　　实验

　　编号 温度 时间/min0 10 20 40 50 1 130 ℃ n(CH4)/mol 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10 2 180 ℃ n(CH4)/mol 0.50 0.30 0.18 0.15

　　(1)开展实验1和实验2的目的是______________________________。

　　(2)180 ℃时，反应到40 min，体系________(填“是”或“否”)达到平衡状态，理由是__________________________;

　　CH4的平衡转化率为________。

　　(3)已知130 ℃时该反应的化学平衡常数为6.4，试计算a的值。(写出计算过程)

　　(4)一定条件下，反应时间t与转化率α(NO2)的关系如图所示，请在图像中画出180 ℃时，压强为p2(设压强p2>p1)的变化曲线，并做必要的标注。

　　(5)根据已知求算：ΔH2=________。

　　CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-574 kJ·mol-1

　　CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2

　　解析　(1)实验1和实验2相比只是改变了温度，因此实验目的是探究温度对反应速率和化学平衡的影响。(2)温度升高，该反应的反应速率加快，且平衡向逆反应方向移动，对比实验1可知40 min时，实验2中已经达到平衡状态。(4)正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，NO2的转化率降低，而反应速率更快，图像如答案。

　　答案　(1)探究温度对反应速率和化学平衡的影响

　　(2)是　温度升高，反应速率加快，高温下比低温下更快达到平衡状态，对比实验1可确定40 min时反应已经达到平衡状态　70%

　　(3) CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

　　c0/mol·L-1: 0.50 a 0 0 0

　　Δc/mol·L-1: 0.40 0.80 0.40 0.40 0.80

　　c平/mol·L-1: 0.10 a-0.80 0.40 0.40 0.80

　　则：=6.4，解得a=1.2

　　答：a的值为1.2

　　(三)高档题

　　12.(15分)25 ℃时，在体积为2 L的密闭容器中，气态A、B、C的物质的量n随时间t的变化如图1所示，已知达到平衡后，降低温度，A的转化率将增大。

　　t2～t3 t4～t5 t5～t6 t7～t8 K1 K2 K3 K4

　　(1)根据图1数据，写出该反应的化学方程式：__________________。此反应的平衡常数表达式K=___，从反应开始到第一次平衡时的平均速率v(A)为___。

　　(2)在5～7 min内，若K值不变，则此处曲线变化的原因是__________。

　　(3)如图2表示此反应的反应速率v和时间t的关系图，各阶段的平衡常数如表所示。K1、K2、K3、K4之间的关系为________(用“>”、“<”或“=”连接)。A的转化率最大的一段时间是________。

　　解析　(1)由图1中曲线变化情况可知：A和B是反应物，C是生成物，再由物质的量的变化值可得化学计量数之比。(2)已知反应达平衡后，降低温度，A的转化率将增大，说明正反应是放热反应。在5～7 min内，K值不变，说明平衡移动不是由温度变化引起的，因此此处改变的条件只能是增大压强。(3)根据速率—时间图像分析，t3时改变的条件是升温，t5时改变的条件是使用催化剂，t6时改变的条件是减压，因此有K1>K2=K3=K4。由于t3、t6时条件的改变均导致化学平衡逆向移动，因此A的转化率最大的一段时间是t2～t3。

　　答案　(1)A(g)+2B(g)2C(g)(不写物质的状态也可)　　0.05 mol·L-1·min-1

　　(2)增大压强(或缩小容器体积)

　　(3)K1>K2=K3=K4　t2～t3