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)＋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＝，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)的关系如图所示(保持其他条件相同)。
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2Fe(s)
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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)
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N2(g)＋2CO2(g)
ΔH＝x kJ·mol。T ℃时，在容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol NO和2 mol CO，保持温度不变，5 min 末达到平衡状态，此时c(N2)＝0.4 mol·L。下列说法中不正确的是( )
A．x<0 B．α(NO)＝80%
C．0～5 min内，v(CO)＝0.16 mol·L·min
D．保持温度不变，若再向上述平衡体系中充入2 mol NO和2 mol CO，重新达到平衡时，c(N2)＝0.8 mol·L
解析：选D。该反应ΔS<0，若要使反应自发进行，则必须为放热反应，故ΔH<0，即
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x<0，故A项正确；5 min末达到平衡状态，c(N2)＝0.4 mol·L－1，则n(N2)＝0.4 mol·L－1
×2 L＝0.8 mol，根据方程式可知反应中Δn(NO)＝Δn(CO)＝1.6 mol，则NO的转化率α(NO)1.6 molΔn(CO)1.6 mol－1
＝×100%＝80%，故B项正确；v(CO)＝＝＝0.16 mol·L·min2 molV·t2 L×5 min
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，故C项正确；5 min末达到平衡状态，n(NO)＝n(CO)＝(2－1.6) mol＝0.4 mol，则平衡
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时c(NO)＝c(CO)＝0.2 mol·L，又因为c(N2)＝0.4 mol·L，c(CO2)＝0.8 mol·L，所
c(N2)·c2(CO2)0.4×0.82
以该反应的平衡常数K＝2＝＝160。保持温度不变，再充入2 mol NO
c(NO)·c2(CO)0.22×0.22
和2 mol CO，平衡向右移动，假设重新达平衡时，c(N2)＝0.8 mol·L，则平衡转化率不变，各物质的浓度分别为c(NO)＝c(CO)＝0.4 mol·L，c(CO2)＝1.6 mol·L，则Qc＝
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c(N2)·c2(CO2)0.8×1.62
＝＝80≠K，故假设不成立，即重新达到平衡时c(N2)≠0.8 mol·L
c2(NO)·c2(CO)0.42×0.42
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，此时反应正向进行，达到新平衡时，c(N2)>0.8 mol·L，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) ΔH<0，按照
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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4
B．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＝
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＝，故A项错误；c点没有达到
c(A)·c(B)4
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① Fe(s)＋H2O(g)===FeO(s)＋H2(g) ΔH1＝a kJ/mol，平衡常数为K1 反应② CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g) ΔH2，平衡常数为K2
反应③ Fe(s)＋CO2(g)===FeO(s)＋CO(g) ΔH3＝b kJ/mol，平衡常数为K3 在不同温度下，部分K1、K2的值如下： T/℃ K1 www.bbom.net——教学信息分享网
700 2.38 800 2.56 K2 0.80 (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1 mol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1 mol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)18NO2(g)＋4C3H6(g)
9N2(g)＋6CO2(g)＋6H2O(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 C．分离出H2O(g)
B．降低温度 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)K1
；反应①－反应②得反应③，则K3＝。 c(H2O)K2
(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1 mol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
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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)K1
c(H2O)K2
(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)BC
7．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)2H2(g)
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CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol；CO(g)＋
CH3OH(l)的ΔH－1
CH3OH(l) ΔH＝b kJ·mol。则反应C(s)＋H2O(g)＋H2(g)
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＝________kJ·mol(用a、b表示)。
(2)煤的气化。原理是C(s)＋2H2(g)
CH4(g) ΔH。在1 L密闭容器中投入1 mol C，
并充入2 mol H2，测得相关数据如图所示：
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新课标高考化学二轮复习专题突破方略专题十化学反应速率和化学平衡专题强化训练
