【创新设计】（江苏专用）2023高考化学二轮复习 下篇 专题三 微题型十四 化学反应速率与化学平衡原理的综合应用

微题型十四化学反应速率与化学平衡原理的综合应用[题型专练]不定项选择1.在一定条件下，取一定量X和Y在恒容密闭容器中发生反应：aX(g)＋bY(g)cM(g)＋dN(g)　ΔH＝QkJ·mol－1，达到平衡时，M的浓度与温度和容器容积的关系如图所示，下列判断正确的是(　　)A．a＋b>c＋dB．Q<0C．E点X的转化率>F点X的转化率D．E点的平衡常数<F点的平衡常数解析　容器容积不变的情况下，随着温度的升高，M的平衡浓度逐渐增大，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应，故Q>0，B项错误。在同温度下，比较两条曲线上某两个点，比如就比较两个曲线的起点，可知当容器容积缩小到原来的三分之一时，M的平衡浓度没有增大到原来的三倍(0.6mol·L－1)，而是0.5mol·L－1，说明平衡逆向移动了，故a＋b<c＋d，A项错误。由E点到F点，温度升高、压强减小，这两个改变条件均有利于平衡正向移动，故E点X的转化率<F点X的转化率，C项错误。对于吸热反应，温度越高，平衡常数越大，所以F点的平衡常数肯定大于E点的平衡常数，D项正确。答案　D2．在体积为1L的恒容密闭容器中进行反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH，反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1＜t2)：反应时间/minn(NO)/moln(CO)/moln(N2)/moln(CO2)/mol02100t1－－－0.4t2－0.6－－下列说法正确的是(　　)A．0～t1min内，v(N2)＝mol·L－1·min－1B．若向平衡体系中充入少量O2，平衡不移动C．若升高温度时，NO的转化率减小，则该反应的ΔH＜0D．保持其他条件不变，向平衡体系中再充入0.6molCO和0.6molN2\n，平衡向正反应方向移动解析　A项，0～t1min内，v(CO2)＝mol·L－1·min－1，则v(N2)＝mol·L－1·min－1，正确；B项，O2易与NO发生反应，使NO浓度减小，平衡向左移动，错误；C项，升高温度，NO的转化率减小，平衡向左移动，则正反应放热，正确；D项，由表中数据得，t1min时NO、CO、N2的物质的量分别为1.6mol、0.6mol、0.2mol，而t2min时，CO的物质的量不变，说明在t1min时反应已达平衡，则K＝，再充入0.6molCO和0.6molN2，Qc＝＝K，平衡不移动，错误。答案　AC3．T温度下，向2.0L恒容密闭容器中充入2.0molNO2和1.0molO3，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如下表所示。t/s0361224n(O2)/mol00.360.600.800.80下列有关说法正确的是(　　)A．反应在0～3s内的平均速率v(NO2)＝0.24mol·L－1·s－1B．24s后，若保持其他条件不变，降低温度，达到新平衡时测得c(O2)＝0.44mol·L－1，则反应的ΔH<0C．在T温度下，起始时向容器中充入1.0molNO2、0.5molO3和0.50molN2O5、0.50molO2，反应达到平衡时，压强为起始时的0.88倍D．在T温度下，起始时向容器中充入2.0molN2O5和2.0molO2，达到平衡时，N2O5的转化率大于20%解析　v(NO2)＝2v(O2)＝2×＝0.12mol·L－1·s－1，A错误；24s时，c(O2)＝＝0.40mol·L－1，降低温度，c(O2)增大为0.44mol·L－1，即降低温度，平衡向正反应方向移动，故正反应为放热反应，B正确；C项中投料与题干投料等效，且反应条件也相同，达到平衡时，n(O2)＝n(N2O5)＝0.80mol，n(NO2)＝0.40mol，n(O3)＝0.20mol，故平衡时压强与起始压强比＝＝0.88，C正确；D项投料等于题干条件下投料的2倍，若D项对应容器为4.0L时，与题干平衡是等效平衡，此时N2O5的转化率为20%，现将该容器压缩为2.0L，则平衡右移，即N2O5\n的转化率小于20%，D错误。答案　BC4．一定温度下，4个容积均为1L的容器中，分别进行反应[各容器中的C(s)都为足量]：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝131.3kJ·mol－1在某时刻，测得有关物质的浓度(单位：mol·L－1)及正、逆反应速率的关系如下表：容器编号c[H2O(g)]c[CO(g)]c[H2(g)]v(正)、v(逆)关系Ⅰ0.060.600.10v(正)＝v(逆)Ⅱ0.121.200.20？Ⅲ0.160.500？Ⅳ0.120.30？v(正)＝v(逆)下列说法正确的是(　　)A.在容器Ⅲ中，反应达到平衡时吸收的热量为13.13kJB.若将平衡时Ⅰ、Ⅳ中的物质混合于容积为1L的容器中，则反应仍处于平衡状态C.在容器Ⅱ中，v(正)＜v(逆)D.在容器Ⅳ中，H2的浓度为0.50mol·L－1解析　A项中容器Ⅲ达到平衡(同Ⅰ)时，吸收的热量为(0.16mol－0.06mol)×131.3kJ·mol－1＝13.13kJ，故该项正确；B项中只有将平衡时Ⅰ、Ⅳ中的物质混合于容积为2L的容器中，反应才能处于平衡状态，故该项错误；C项中容器Ⅱ中Qc＝＝2＞1(容器Ⅰ、Ⅳ平衡时的平衡常数为1)，平衡将逆向移动，则v(正)＜v(逆)，故该项正确；D项中根据容器Ⅰ、Ⅳ处于平衡状态，其平衡常数相同，据此可计算出Ⅳ中H2的浓度为0.40mol·L－1，故该项错误。答案　AC5．在20L的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，发生：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。测得CO的转化率随温度及不同压强下的变化如图所示，p2和195℃时n(H2)随时间的变化结果如表所示。下列说法正确的是(　　)A．p1<p2，ΔH<0\nB．0～3min，平均速率v(CH3OH)＝0.8mol·L－1·min－1C．在p2及195℃时，该反应的平衡常数为25D．在B点时，v(正)>v(逆)解析　按曲线中压强不变(任选一条曲线)，温度升高，CO的转化率减小，则正反应放热，ΔH<0，在曲线上作100℃时的垂线，p1→p2，CO的转化率增大，则是加压过程，即p1<p2选项A正确；v(CH3OH)＝v(H2)＝×4mol/(20L×3min)＝mol·L－1·min－1，选项B错误；A点的平衡浓度：c(H2)＝0.2mol·L－1，c(CH3OH)＝0.1mol·L－1，c(CO)＝0.1mol·L－1，反应的平衡常数K＝c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)]＝25，选项C正确；B趋向A，即反应向CO转化率减小的方向(即逆向移动)进行，故v(正)<v(逆)，选项D错误。答案　AC6．已知反应O2(g)＋2Cl2(g)2Cl2O(g)　ΔH>0。在三个恒温、恒容的密闭容器中分别充入1molO2与2molCl2，测得平衡时O2的转化率如下表所示。容器编号温度/℃容器体积/L平衡时O2的转化率平衡时的压强/Pa①200V150%p1②200V270%p2③350V350%p3下列说法正确的是(　　)A．起始反应速率：③>①>②B．平衡时压强：p1<p2C．容器体积：V1<V3D．若容器②中O2和Cl2用量均加倍，则平衡时O2的转化率小于70%解析　①②容器的体积不同，平衡时，容器②中O2的转化率更高，说明平衡右移，则容器②的压强比容器①的大，即p2>p1，则V2<V1，故反应速率②>①，A错误，B正确；若V1＝V3，则平衡时，由于正反应是吸热反应，故应是350℃时O2的转化率更高，而此时两容器转化率均为50%，说明V3>V1，C正确；对D项，假设将2molO2与4molCl2充入容器④(体积为2V2L，其余条件均与容器②一样)，则平衡时O2的转化率为70%，此时将容器④的体积压缩为V2L，则平衡右移，O2的转化率大于70%，D错误。答案　BC\n7．在温度相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下(已知CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝－90.7kJ·mol－1)：容器甲乙丙反应物投入量1molCO、2molH21molCH3OH2molCH3OHCH3OH的浓度(mol·L－1)c1c2c3反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ平衡时压强(Pa)p1p2p3反应物转化率α1α2α3下列说法不正确的是(　　)A．c1＝c3B．a＋＜90.7C．2p2＞p3D．α1＋α3＝1解析　甲、乙建立的是等效平衡，且是等同平衡，一个是从正反应方向建立平衡，一个是从逆反应方向建立平衡。因此有c1＝c2，a＋b＝90.7，α1＋α2＝1，p1＝p2。丙相对于乙，起始浓度为乙的2倍，体积不变，相当于压强增大，平衡正向移动。三者的关系可用图示表示为。c3＞2c1，a＋＜90.7，2p2＞p3，α1＋α3＜1。答案　AD8．硫酸的消费量是衡量一个国家化工水平的标志。2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是工业制硫酸的主要反应之一。一定温度下，在甲、乙、丙三个均为2L的恒容密闭容器中投入SO2(g)和O2(g)，其起始物质的量及SO2的平衡转化率如下表所示：甲乙丙起始物质的量n(SO2)/mol0.40.80.8n(O2)/mol0.240.240.48SO2的平衡转化率80%α1α2下列判断中，正确的是(　　)A．甲中反应的平衡常数小于乙B．平衡时，丙中c(SO3)是甲中的2倍C．该温度下，平衡常数值为400\nD．平衡时，SO2的转化率：α1<80%<α2解析　三个容器中温度相同，平衡常数不变，选项A错误；丙容器可以虚拟成将两个平衡后的甲容器压缩成一个甲容器，压缩过程中平衡正向移动，则丙中c(SO3)大于甲中的2倍，80%<α2，选项B错误；根据甲容器中的数据，有　　　2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)起始浓度　0.2　　0.12　　　0变化浓度0.160.080.16平衡浓度0.040.040.16平衡常数K＝0.162/0.043＝400，选项C正确；乙容器可以虚拟在甲容器平衡后加入0.4molSO2，平衡正向移动，SO2的转化率降低，即α1<80%，结合B项分析可知，选项D正确。答案　CD9．在容积为2L的3个密闭容器中发生反应3A(g)＋B(g)xC(g)，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下：容器甲乙丙反应物投入量3molA、2molB6molA、4molB2molC到达平衡的时间(min)58A的浓度(mol·L－1)c1c2C的体积分数w1w3混合气体密度(g·L－1)ρ1ρ2下列说法正确的是(　　)A．若x＜4，则2c1＞c2B．若w3＝w1，可断定x＝4C．无论x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2D．容器甲中反应从开始达到平衡平均速率为v(A)＝0.3mol·L－1·min－1解析　对比甲、乙，乙的投料量是甲的2倍，通过“放大缩小”分析。丙的判断是建立x与4的关系上，即该反应是气体体积减小，还是不变，增大。A项，若甲、乙建立等效平衡，则2c1＝c2，但乙相对于甲而言，相当于体积减小压强增大，由于x＜4，则平衡正向移动，所以2c1＞c2，正确；B项，若x＝4，则2molC相当于1.5molA和0.5molB，两种情况下A与B的物质的量之比不相等，故恒温恒容条件下ω与ω3\n不可能相等，错误；C项，起始时乙投入的量是甲的2倍，根据质量守恒定律知，反应前后总质量不变，而容积体积又相等，故有2ρ1＝ρ2，正确；D项，v(A)＝，错误。答案　AC[对点回扣]1．应用勒夏特列原理分析平衡移动的两个注意(1)不要把v正增大与化学平衡向正反应方向移动等同，只有v正＞v逆时，才使化学平衡向正反应方向移动。(2)不要把化学平衡向正反应方向移动与反应物转化率的提高等同，当反应物总量不变时，化学平衡向正反应方向移动，反应物的转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动时，会使另一种反应物的转化率提高，而本身的转化率降低。2．速率、平衡图像题的解题模板(1)定特点：分析确定化学反应特点。(2)看图像：一看面(纵、横坐标的意义)；二看线(线的走向和变化趋势)；三看点(起点、拐点、终点)；四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线)；五看量的变化(如浓度变化、温度变化)。(3)想规律：联想平衡移动原理，分析条件对反应速率、化学平衡移动的影响。(4)作判断：利用原理，结合图像，分析图像中所代表反应速率变化或化学平衡的线，作出判断。3．有关化学平衡计算的常用技巧：(1)三步法三步法是化学平衡计算的一般格式，根据题意和恰当的假设列出起始量、转化量、平衡量。但要注意计算的单位必须保持统一，可用mol、mol/L，也可用L。(2)差量法差量法用于化学平衡计算时，可以是体积差量、压强差量、物质的量差量等等。(3)极端假设法化学平衡研究的对象是可逆反应，这类反应的特点是不能进行到底。据此，若假定某物质完全转化(或完全不转化)，可求出其它物质的物质的量(或物质的量浓度、气体体积)的范围。(4)其他方法\n讨论法、等效平衡法、虚拟状态法、赋值法、估算法、守恒法等。