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1、专题突破练九化学反应速率与化学平衡(A一、选择题1.(2021福建新高考适应性考试)有研究认为,强碱性溶液中反应I-+ClO-IO-+Cl-分三步进行,其中两步如下:第一步ClO-+H2OHOCl+OH-K1=3.310-10第三步HOI+OH-IO-+H2OK3=2.3103下列说法错误的是()A.反应第二步为HOCl+I-HOI+Cl-B.由K可判断反应第三步比第一步快C.升高温度可以加快ClO-的水解D.HOCl和HOI都是弱酸2.(2021广东惠州调研)高炉炼铁过程中发生的反应:13Fe2O3(s)+CO(g)23Fe(s)+CO2(g),已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表,下列说
2、法不正确的是()温度/1 0001 1501 300平衡常数4.03.73.5A.H0B.混合气体的密度:d点b点C.c点未达到平衡状态且v正v逆D.使用催化剂b、d两点将上移4.(2021湖南长沙模拟)科学家研究发现Cl2与CO合成COCl2的反应机理如下:Cl2(g)2Cl(g)快反应;CO(g)+Cl(g)COCl(g)快反应;COCl(g)+Cl2(g)COCl2(g)+Cl(g)慢反应其中反应存在v正=k正c(CO)c(Cl)、v逆=k逆c(COCl)。下列说法正确的是()A.反应的活化能大于反应的活化能B.反应的平衡常数K=k正k逆C.要提高合成COCl2的速率,关键是提高反应的速
3、率D.选择合适的催化剂能增大该反应的速率,并提高COCl2的平衡产率5.(2021 湖南长郡模拟)已知反应:CH2CHCH3(g)+Cl2(g)CH2CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一定压强下,按=向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时,丙烯的体积分数()与温度(T)、的关系,图乙表示反应的平衡常数K与温度T的关系。则下列说法正确的是()A.图甲中11B.图乙中,线A表示正反应的平衡常数C.在恒容容器中进行,压强不变时反应达到平衡状态D.当温度为T1、=2时,Cl2的转化率约为33.3%6.(双选)(2021山东日照联考)335 时,在恒容密闭反应器中1.00 mol C10H18(
4、l)催化脱氢的反应过程如下:反应1:C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g)H1反应2:C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g)H2测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系及反应过程能量变化如下图所示。下列说法错误的是()A.催化剂能改变反应过程B.更换催化剂后,H1、H2也会随之改变C.8 h时,反应2达到化学平衡状态D.x1显著低于x2,是因为反应2的活化能比反应1的小,反应1生成的C10H12很快转变成C10H8二、非选择题7.(2021福建莆田检测)氢能作为新型能源,可利用CO制得。我国北京大学的科研团队向容积为V的密闭容器中充
5、入等物质的量的CO和H2O进行反应。已知:反应:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)H1反应:FeO(s)+H2(g)Fe(s)+H2O(g)H2反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H反应在不同催化剂作用下(反应相同时间),温度与CO转化率的关系如图所示。(1)反应的H与H1、H2关系式:H=。(2)若反应和反应的平衡常数分别为K1和K2,则反应的平衡常数K与K1、K2的关系式:K=。(3)随着温度的升高,单位时间内CO的转化率先升后降,“后降”的可能原因是。(4)由图可知,H(填“大于”或“小于”)0,催化剂应选择(填“Au/-MoC”或“Au/-MoC/NaC
6、N”)。(5)已知T=1 025 K时,K=1。则平衡时CO的转化率为。当T1 025 K时,平衡时,H2的体积分数的取值范围为。(6)欲提高H2的体积分数,可采取的措施为。8.(2021福建龙岩质检)利用CO2可合成烷烃、烯烃、醇等系列重要化工原料。回答下列有关问题:.制备甲烷CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)H=-252.9 kJmol-1图1图2(1)该反应的G(G=H-TS)与温度的关系如图1所示。要使该反应能顺利发生,理论上温度不高于。在恒温、恒容容器中进行该反应,下列不能说明反应达到平衡状态的是(填字母)。A.CO2和H2的转化率之比不再变化B.混合气体的平均摩
7、尔质量不再变化C.容器内的压强不再变化D.v(H2)正=4v(CH4)正(2)选择合适催化剂,在密闭容器中按n(CO2)n(H2)=14充入反应物,反应结果如图2所示。若N点压强为1 MPa,则平衡常数Kp(N)=,P点与N点的平衡常数K(P)(填“”“”或“=”)K(N)。若无催化剂,N点平衡转化率是否可能降至R点?说明理由。答:。.制备甲醇:主反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-58 kJmol-1副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=-41 kJmol-1(3)向恒容容器中充入a mol CO2和3a mol H2,在催化剂存在的
8、条件下进行反应,测得温度与平衡转化率、产物选择性的关系如下图所示。已知:CH3OH选择性=n(CH3OH)n(CH3OH)+n(CO)CH3OH选择性随温度升高而下降的原因是(写一条)。有利于提高CH3OH选择性的反应条件是。A.高温高压B.低温低压C.高温低压D.低温高压参考答案专题突破练九化学反应速率与化学平衡(A)1.B解析 由总反应减去第一、三步反应可得第二步反应为HOCl+I-HOI+Cl-,A项正确。平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程度,不能判断反应速率大小,B项错误。升高温度可以增大反应速率,C项正确。ClO-在水溶液中发生水解,说明HOCl为弱酸,根据题目所给离子方程式可知
9、第三步反应中HOI以分子形式参与反应,说明HOI也是弱酸,D项正确。2.C解析 由表中数据可知,随着温度升高,平衡常数减小,说明升高温度,平衡逆向移动,则该反应的H0,A项正确。Fe2O3和Fe都是固体,该反应的平衡常数表示为K=c(CO2)c(CO),B项正确。其他条件不变,向平衡体系充入CO2气体,平衡逆向移动,由于温度不变,则K值不变,C项错误。其他条件不变,升高温度,平衡逆向移动,CO的平衡转化率降低,D项正确。3.C解析 由图可知,随着温度升高,NO的平衡转化率降低,说明温度升高,平衡逆向移动,则该反应的Hv逆,C项正确。使用催化剂,平衡不移动,NO的转化率不变,故b、d两点不会向上
10、移动,D项错误。4.B解析 是快反应,是慢反应,则反应的活化能小于反应的活化能,A项错误。反应存在v正=k正c(CO)c(Cl)、v逆=k逆c(COCl),达到平衡时v正=v逆,则有k正c(CO)c(Cl)=k逆c(COCl),反应的平衡常数为K=c(COCl)c(CO)c(Cl)=k正k逆,B项正确。整个过程中反应速率由慢反应决定,反应是慢反应,故提高合成COCl2的速率,关键是提高反应的速率,C项错误。催化剂只能改变反应速率,但不能使平衡发生移动,故不能提高COCl2的平衡产率,D项错误。5.D解析 温度一定时,增大,平衡时丙烯的体积分数减小,故图甲中11,A项错误。由图甲可知,一定时,升
11、高温度,丙烯的体积分数增大,说明升高温度,平衡逆向移动,则该反应的H0;升高温度,平衡逆向移动,则平衡常数K减小,故图乙中线A代表逆反应的平衡常数,B项错误。该反应前后气体体积不变,气体总物质的量不变,故恒容时气体压强始终不变,不能根据压强判断是否达到平衡状态,C项错误。由图乙可知,T1时正、逆反应平衡常数均为1,=2,设n(Cl2)=2 mol,n(CH2CHCH3)=1 mol,平衡时转化的Cl2为x ,容器的容积为1 L,则有CH2CHCH3(g)+Cl2(g)CH2CHCH2Cl(g)+HCl(g)起始浓度(molL-1)1200转化浓度(molL-1)xxxx平衡浓度(molL-1)
12、1-x2-xxx则T1时平衡常数K=x2(1-x)(2-x)=1,解得x=23,故Cl2的转化率为23 mol2 mol100%=33.3%,D项正确。6.BC解析 使用催化剂,产生多种中间产物,改变反应过程,A项正确。焓变(H)取决于反应物具有的总能量和生成物具有的总能量,更换催化剂后,反应过程改变,但H1、H2不会随之改变,B项错误。图中8 h后,C10H8的产率x2逐渐增大,故反应2未处于平衡状态,C项错误。由图可知,反应1的活化能大于反应2的活化能,则反应1的速率比反应2的速率小,反应1生成的C10H12很快转变成C10H8,故x1显著低于x2,D项正确。7.答案 (1)H1-H2(2
13、)K1K2(3)温度过高,催化剂的催化活性下降(4)小于Au/-MoC(5)50%025%(6)及时分离出CO2(或降低温度)解析 (1)由反应-可得反应,根据盖斯定律,则反应的H=H1-H2。(2)由于反应-=,反应和的平衡常数分别为K1和K2,则反应的平衡常数为K=K1K2。(3)由图可知,催化剂的催化活性随温度升高先增大后减小,温度过高,催化剂的催化活性下降,会引起单位时间内CO的转化率降低。(4)由图可知,随着温度的升高,CO平衡转化率逐渐减小,说明升高温度,平衡逆向移动,则该反应的H0。由图可知,催化剂Au/-MoC在较低温度时具有较高的催化活性,故催化剂应选择Au/-MoC。(5)起始时CO和H2O(g)的物质的量相等,假设均为1 mol,由于反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)前后气体总分子数不变,平衡常数K=1,则平衡时四种物质的物质的量均为0.5 mol,故CO的平衡转化率为0.5 mol1 mol100%=50%。1 025 K时,H2的体积分数为25%;升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡时H2的体积分数减小,但肯定大于0,故H2的体积分数取值范围为025%。(6)欲提高H2的体积分数,可采取的措施有及时分离出CO2,或降低温度等。8.答案 (1)597 AD(2)1不可能,因为催化剂不能改变反应物的平衡转化率
