济南备战高考化学化学反应的速率与限度推断题综合经典题

济南备战高考化学化学反应的速率与限度推断题综合经典题

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．在一定体积的密闭容器中，进行如下反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示：

t℃70080083010001200

K0.60.9 1.0 1.7 2.6

回答下列问题：

（1）该反应化学平衡常数的表达式：K=___；

（2）该反应为___（填“吸热”或“放热”）反应；

（3）下列说法中能说明该反应达平衡状态的是___；

A．容器中压强不变

B．混合气体中c(CO)不变

C．混合气体的密度不变

D．c(CO)=c(CO2)

E.化学平衡常数K不变

F.单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等

（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O)，试判此时的温度为___。

【答案】

()()

()()2

22

CO H O

CO H

c c

c c

吸热 BE 830℃

【解析】

【分析】

（1）化学平衡常数等于生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值；

（2）随温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动；

（3）根据平衡标志判断；

（4）某温度下， c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O)，即K=

()() ()()2

22

CO H O

CO H

c c

c c

= 1；

【详解】

（1）根据平衡常数的定义，该反应化学平衡常数的表达式K=

()() ()()2

22 CO H O

CO H c c

c c

（2）随温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，所以正反应为吸热反应；（3）A. CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)反应前后气体系数和相等，容器中压强是恒量，压强不变，不一定平衡，故不选A；

B. 根据化学平衡定义，浓度不变一定平衡，所以混合气体中c(CO)不变一定达到平衡状态，故选B；

C. 反应前后气体质量不变、容器体积不变，根据=m V

ρ，混合气体的密度是恒量，混合气

体的密度不变，反应不一定平衡，故不选C；

D. 反应达到平衡时，浓度不再改变，c(CO)=c(CO2)不能判断浓度是否改变，所以反应不一定平衡，故不选D；

E. 正反应吸热，温度是变量，平衡常数只与温度有关，化学平衡常数K不变，说明温度不变，反应一定达到平衡状态，故选E；

F.单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等，不能判断正逆反应速率是否相等，反应不一定平衡，故不选F；

（4）某温度下， c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O)，即K =

()()

()()2

22

CO H O

CO H

c c

c c

=1，根据表格数据，

此时的温度为830℃。

2．在一固定容积的密闭容器中进行着如下反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其平衡常数K和温度t的关系：

t℃70080085010001200

K2.61.71.00.90.6

（1）K的表达式为：_________；

（2）该反应的正反应为_________反应（“吸热”或“放热”）；

（3）下列选项中可作为该反应在850℃时已经达到化学平衡状态的标志的是：

_________。

A．容器中压强不再变化B．混合气体中CO浓度不再变化

C．混合气体的密度不再变化D．c(CO2)=c(CO)=c(H2)=c(H2O)

（4）当温度为850℃，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见表：

CO H2O CO2H2

0.5mol8.5mol2.0mol2.0mol

此时上述的反应中正、逆反应速率的关系式是_________（填代号）。

A．v(正)＞v(逆) B．v(正)＜v(逆) C．v(正)＝v(逆) D．无法判断

（5）在700℃通过压缩体积增大气体压强，则该反应中H2(g)的转化率_________（“增大”、“减小”或“不变”）；工业生产中，通过此方法使容器内气体压强增大以加快反应，却意外发现H2(g)的转化率也显著提高，请你从平衡原理解释其可能原因是

__________________________________________。

Ⅱ.设在容积可变的密闭容器中充入10molN2(g)和10molH2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的体积分数为0.25。

（6）求该条件下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数__________。（设该条

件下，每1mol 气体所占的体积为V L ）上述反应的平衡时，再充入10mol 的N 2，根据计算，平衡应向什么方向移动?[需按格式写计算过程，否则答案对也不给分]__________。 【答案】

()()()

222c(CO)c H O c CO c H 放热 B 、D B 不变 压强增大使水蒸气液化，平衡向右移动

8V 2(mol ·L -1)-2 平衡向逆反应方向移动 【解析】 【分析】

根据平衡常数随温度的变化规律分析反应的热效应，根据化学平衡状态的特征分析达到化学平衡状态的标志，根据平衡移动原理分析化学平衡影响化学平衡移动的因素，根据浓度商与平衡常数的关系分析平衡移动的方向。 【详解】

（1）根据化学平衡常数的定义，可以写出该反应的K 的表达式为

()()()

222c(CO)c H O c CO c H ??；

（2）由表中数据可知，该反应的平衡常数随着温度的升高而减小，说明升高温度后化学平衡向逆反应方向移动，故该反应的正反应为放热反应；

（3）A ．该反应在建立化学平衡的过程中，气体的分子数不发生变化，故容器内的压强也保持不变，因此，无法根据容器中压强不再变化判断该反应是否达到平衡；

B ．混合气体中CO 浓度不再变化，说明正反应速率等于逆反应速率，该反应达到化学平衡状态；

C ．由于容器的体积和混合气体的质量在反应过程中均保持不变，故混合气体的密度一直保持不变，因此，无法根据混合气体的密度不再变化判断该反应是否到达化学平衡状态；

D ．由表中数据可知，该反应在850℃时K =1，当c (CO 2)=c (CO )=c (H 2)=c (H 2O ) 时，

()()()

222c(CO)c H O c CO c H ??=1=K ，故可以据此判断该反应到达化学平衡状态。

综上所述，可以作为该反应在850℃时已经达到化学平衡状态的标志的是B 、D 。 （4）当温度为850℃，由于反应前后气体的分子数不变，故可以根据某时刻该温度下的密

闭容器中各物质的物质的量的数据求出Q c =()()()222c(CO)c H O c CO c H ??=

0.5mol 8.5mol

1.0625

2.0mol 2.0mol

?=?＞1(该温度下的平衡常数)，因此，此时上述的反应正在向逆反应方向进行，故v (正)＜v (逆)，选B 。

（5）在700℃通过压缩体积增大气体压强，由于反应前后气体的分子数不变，则该化学平衡不移动，故H 2(g )的转化率不变；工业生产中，通过此方法使容器内气体压强增大以加快反应，却意外发现H 2(g )的转化率也显著提高，根据平衡移动原理分析，其可能原因是：压强增大使水蒸气液化，正反应成为气体分子数减少的方向，故化学平衡向右移动。 Ⅱ. （6）在容积可变的密闭容器中充入10molN 2(g )和10molH 2(g )，反应在一定条件下达到平衡时，NH 3的体积分数为0.25。设氮气的变化量为x mol ，则氢气和氨气的变化量分别为3x 和2x ，

20.25101032x

x x x

=-+-+，解之得x =2，则N 2(g )、H 2(g )、NH 3(g )的平

衡量分别为8mol 、4mol 、4mol 。由于该条件下每1mol 气体所占的体积为VL ，则在平衡状态下，气体的总体积为16VL ，故该条件下该反应的平衡常数为

2

34168416

16mol VL mol mol VL VL ?? ???=??

? ???

8V 2(mol ·L -1)-2。上述反应平衡时，再充入10mol 的N 2，则容器的体积变为26VL ，此时，Q c =2

34261842626mol VL mol mol VL VL ?? ???=??

? ???

9.4V 2(mol ·L -1)-2＞K ，故平衡向逆反应方向移动。

3．Ⅰ.某实验小组对H 2O 2的分解做了如下探究。下表是该实验小组研究影响H 2O 2分解速率的因素时记录的一组数据，将质量相同但状态不同的MnO 2分别加入盛有15 mL 5%的H 2O 2溶液的大试管中，并用带火星的木条测试，结果如下： MnO 2 触摸试管情况 观察结果

反应完成所需的时间 粉末状 很烫 剧烈反应，带火星的木条复燃 3.5 min 块状

微热

反应较慢，火星红亮但木条未复燃

30 min

(1)写出上述实验中发生反应的化学方程式：_______________________________。 (2)实验结果表明，催化剂的催化效果与________有关。

(3)某同学在10 mL H 2O 2 溶液中加入一定量的二氧化锰，放出气体的体积(标准状况)与反应时间的关系如图所示，则A 、B 、C 三点所表示的即时反应速率最慢的是______。

Ⅱ．某反应在体积为5 L 的恒容密闭容器中进行， 在0~3分钟内各物质的量的变化情况如下图所示(A ，B ，C 均为气体，且A 气体有颜色)。

(4)该反应的的化学方程式为________________。

(5)反应开始至2分钟时，B的平均反应速率为____。

(6)下列措施能使该反应加快的是__(仅改变一个条件)。

a．降低温度 b．缩小容积 c．使用效率更高更合适的催化剂

(7)能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填序号)。

①单位时间内生成n mol B的同时生成2n mol C

②单位时间内生成n mol B的同时生成2n mol A

③容器内压强不再随时间而发生变化的状态

④用C、A、B的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2：2：1的状态

⑤混合气体的颜色不再改变的状态

⑥混合气体的密度不再改变的状态

⑦v逆(A)=v正(C)

(8)由图求得平衡时A的转化率为__________。

【答案】2H 2O22H2O + O2↑催化剂的颗粒大小 C 2A + B 2C

0.1mol·(L·min)-1 bc ①③⑤⑦ 40%

【解析】

【分析】

【详解】

Ⅰ.（1）在催化剂二氧化锰的作用下双氧水分解生成氧气和水，发生反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。

（2）根据表中数据可知粉末状的二氧化锰催化效果好，即实验结果表明，催化剂的催化效果与催化剂的颗粒大小有关。

（3）曲线斜率越大，反应速率越快，则A、B、C三点所表示的即时反应速率最慢的是C 点。

Ⅱ．（4）根据图像可知2min时各物质的物质的量不再发生变化，此时A和B分别减少

2mol、1mol，C增加2mol，因此该反应的的化学方程式为2A+B2C。

（5）反应开始至2分钟时，B的平均反应速率为

1

52min

mol

L

＝0.1mol·(L·min)-1。

（6）a．降低温度，反应速率减小，a错误；b．缩小容积，压强增大，反应速率加快，b 正确；c．使用效率更高更合适的催化剂，反应速率加快，c正确；答案选bc；

（7）①单位时间内生成nmol B的同时生成2nmol C表示正、逆反应速率相等，能说明；

②单位时间内生成nmol B的同时生成2nmol A均表示逆反应速率，不能说明；③正反应体

积减小，容器内压强不再随时间而发生变化的状态能说明；④用C、A、B的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2：2：1的状态不能说明；⑤混合气体的颜色不再改变的状态，说明A的浓度不再发生变化，能说明；⑥密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此混合气体的密度不再改变的状态不能说明；⑦v

逆(A)=v

正

(C) 表示正逆反应速率相等，能说明；答案选①③⑤⑦；

（8）由图求得平衡时A的转化率为2/5×100%＝40%。

【点睛】

平衡状态的判断是解答的易错点，注意可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。

4．在2L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)+O2(g)→2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：

时间/s012345

n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007

(1)上述反应_____(填“是”或“不是”)可逆反应。

(2)如图所示，表示NO2变化曲线的是____。用O2表示0～1s内该反应的平均速率

v=____。

(3)能说明该反应已达到平衡状态的是____(填字母)。

a．v(NO2)=2v(O2) b．容器内压强保持不变

c．v逆(NO)=2v正(O2) d．容器内密度保持不变

【答案】是 b 0.0025mol/(L·s) bc

【解析】

【分析】

(1)从表中数据可看出，反应进行3s后，n(NO)始终保持不变，从而可确定上述反应是否为可逆反应。

(2)利用图中数据，结合化学反应，可确定表示NO2变化的曲线。从表中数据可以得出，0～1s内，?n(NO)=0.01mol，则可计算出用O2表示0～1s内该反应的平均速率v。

(3)a．不管反应进行到什么程度，总有v(NO2)=2v(O2)；

b．因为反应前后气体分子数不等，所以平衡前容器内压强始终发生改变；

c．v逆(NO)=2v正(O2)表示反应方向相反，且数值之比等于化学计量数之比；

d．容器内气体的质量不变，容器的体积不变，所以容器内密度保持不变。

【详解】

(1)从表中数据可看出，反应进行3s后，n(NO)= 0.007mol，且始终保持不变，从而可确定上述反应是可逆反应。答案为：是；

(2)从图中可看出，?n(NO)=0.007mol，结合化学反应，可确定?n(NO2)=0.007mol，从而确定表示NO2变化的是曲线b。从表中数据可以得出，0～1s内，?n(NO)=0.01mol，则可计算出

用O2表示0～1s内该反应的平均速率v=0.005mol

2L1s

=0.0025mol/(L·s)。答案为：b；

0.0025mol/(L·s)；

(3)a．不管反应进行到什么程度，总有v(NO2)=2v(O2)，所以不一定达平衡状态，a不合题意；

b．因为反应前后气体分子数不等，所以平衡前容器内压强始终发生改变，当压强不变时，反应达平衡状态，b符合题意；

c．v逆(NO)=2v正(O2)表示反应方向相反，且数值之比等于化学计量数之比，则此时反应达平衡状态，c符合题意；

d．容器内气体的质量不变，容器的体积不变，所以容器内密度保持不变，所以当密度不变时，反应不一定达平衡状态，d不合题意；

故选bc。答案为：bc。

【点睛】

用体系的总量判断平衡状态时，应分析此总量是常量还是变量，常量不能用来判断平衡状态，变量不变时反应达平衡状态。

5．将气体A、B置于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：

3A(g)+B(g)?2C(g)+2D(g)，反应进行到10 s末，达到平衡，测得A的物质的量为1.8mol，B 的物质的量为0.6mol，C的物质的量为0.8mol。

(1)用C表示10s内反应的平均反应速率为_____________。

(2)反应前A的物质的量浓度是_________。

(3)10 s末，生成物D的浓度为________。

(4)平衡后，若改变下列条件，生成D的速率如何变化(填“增大”、“减小”或“不变”)：

①降低温度____；②增大A的浓度_____；③恒容下充入氖气________。

(5)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是(填标号)_________。

A．v(B)=2v(C)

B．容器内压强不再发生变化

C．A的体积分数不再发生变化

D．器内气体密度不再发生变化

E.相同时间内消耗n mol的B的同时生成2n mol的D

(6)将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：NH4I(s)?NH3(g)+HI(g)，

2HI(g)?H 2(g)+I 2(g)。当反应达到平衡时，c(H 2)＝0.5mol·L ?1，c(HI)＝4mol·L ?1，则NH 3的浓度为_______________。

【答案】0.04mol/(L?s) 1.5mol/L 0.4mol/L 减小 增大 不变 C 5mol·L ?1 【解析】 【分析】 【详解】

(1)由题可知，10s 内，C 的物质的量增加了0.8mol ，容器的容积为2L ，所以用C 表示的反应速率为：110.8mol

(C)=0.04mol L s 2L 10s

c n v t V t --??=

==???g g ； (2)由题可知，平衡时A 的物质的量为1.8mol ，且容器中C 的物质的量为0.8mol ；又因为发

生的反应方程式为：3A(g)B(g)2C(g)2D(g)++垐?噲?，所以反应过程中消耗的A 为

1.2mol ，那么初始的A 为3mol ，浓度即1.5mol/L ；

(3)由于初始时，只向容器中加入了A 和B ，且平衡时生成的C 的物质的量为0.8mol ，又因为C 和D 的化学计量系数相同，所以生成的D 也是0.8mol ，那么浓度即为0.4mol/L ； (4)①降低温度会使反应速率下降，所以生成D 的速率减小； ②增大A 的浓度会使反应速率增大，生成D 的速率增大；

③恒容条件充入惰性气体，与反应有关的各组分浓度不变，反应速率不变，因此生成D 的速率也不变；

(5)A ．由选项中给出的关系并不能推出正逆反应速率相等的关系，因此无法证明反应处于平衡状态，A 项错误；

B ．该反应的气体的总量保持不变，由公式pV nRT =，恒温恒容条件下，容器内的压强恒定与是否平衡无关，B 项错误；

C ．A 的体积分数不变，即浓度不再变化，说明该反应一定处于平衡状态，C 项正确；

D ．根据公式：m

V

ρ=

，容器内气体的总质量恒定，总体积也恒定，所以密度为定值，与是否平衡无关，D 项错误；

E ．消耗B 和生成D 的过程都是正反应的过程，由选项中的条件并不能证明正逆反应速率相等，所以不一定平衡，E 项错误； 答案选C ；

(6)由题可知，NH 4I 分解产生等量的HI 和NH 3；HI 分解又会产生H 2和I 2；由于此时容器内c (H 2)=0.5mol/L ，说明HI 分解生成H 2时消耗的浓度为0.5mol/L ×2=1mol/L ，又因为容器内c (HI)=4mol/L ，所以生成的HI 的总浓度为5mol/L ，那么容器内NH 3的浓度为5mol/L 。 【点睛】

通过反应速率描述可逆反应达到平衡状态，若针对于同一物质，则需要有该物质的生成速率与消耗速率相等的关系成立；若针对同一侧的不同物质，则需要一种描述消耗的速率，另一种描述生成的速率，并且二者之比等于相应的化学计量系数比；若针对的是方程式两侧的不同物质，则需要都描述物质的生成速率或消耗速率，并且速率之比等于相应的化学计量系数比。

6．“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物(如CO2、CO、CH4、CH3OH等)为初始反应物，合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。

（1）以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：

反应I：2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s) ?H1

反应II：NH2COONH4(s)?CO(NH2)2(s)+H2O(g) ?H2=+72.49kJ/mol

总反应：2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH2)2(s)+H2O(g) ?H3=-86.98kJ/mol

请回答下列问题：

①反应I的?H1=__kJ/mol。

②反应II一般在__(填“高温或“低温")条件下有利于该反应的进行。

③一定温度下，在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应I，下列能说明反应达到了平衡状态的是__(填字母序号)。

A．混合气体的平均相对分子质量不再变化

B．容器内气体总压强不再变化

C．2v正(NH3)=v逆(CO2)

D．容器内混合气体的密度不再变化

（2）将CO2和H2按物质的量之比为1：3充入一定体积的密闭容器中，发生反应：

CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ?H。测得CH3OH的物质的量在不同温度下随时间的变化关系如图所示。

①根据图示判断?H__0(填“>”或“<”)。

②一定温度下，在容积均为2L的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，10min后达到平衡。

容器甲乙

反应物投入量1molCO2、3molH2amolCO2、bmolH2

cmolCH3OH(g)、cmolH2O(g)(a、b、c均不为零)

若甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则反应10min内甲容器中以CH3OH(g)表示的化学反应速率为__，此温度下的化学平衡常数为__(保留两位小数)；要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则乙容器中c的取值范围为__。

（3）氢气可将CO2还原为甲烷，反应为CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)。ShyamKattel等

结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO 2催化剂表面上CO 2与H 2的反应历程，前三步历程如图所示其中吸附在Pt/SiO 2催化剂表面用“?”标注，Ts 表示过渡态。物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会__(填“放出热量”或“吸收热量”)；反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为__。

【答案】-159.47 高温 BD < 0.02mol·L -1·min -1 0.18 0.4

（1）①根据盖斯定律计算反应I 的?H 1； ②根据复合判据0H T S ?-?<分析。 ③根据平衡标志分析；

（2）①由图象可知，T 2温度下反应速率快，所以T 2>T 1；升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小；

②利用三段式计算反应速率和平衡常数；利用极值法判断c 的取值范围； （3）根据图象可知，吸附态的能量小于过渡态；活化能最小的过程是g CO 、g OH 、

g H+3H 2(g)生成g CO+3H 2(g)+H 2O 。

【详解】

（1）①反应I ：2NH 3(g)+CO 2(g)?NH 2COONH 4(s) ?H 1 反应II ：NH 2COONH 4(s)?CO(NH 2)2(s)+H 2O(g) ?H 2=+72.49kJ/mol

根据盖斯定律I+II 得总反应：2NH 3(g)+CO 2(g)?CO(NH 2)2(s)+H 2O(g) ?H 3=-86.98kJ/mol ，所以?H 1=-86.98kJ/mol-72.49kJ/mol=-159.47kJ/mol ；

②NH 2COONH 4(s)?CO(NH 2)2(s)+H 2O(g) ?H >0，气体物质的量增大?S >0，根据复合判据

0H T S ?-?<，一般在高温条件下有利于该反应的进行；

③A.在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应，容器中气体物质始终是NH 3(g)、CO 2且物质的量比等于2:1，所以混合气体的平均相对分子质量是定值，平均相对分子质量不再变化，不一定平衡，故不选A ；

B.体积固定，正反应气体物质的量减小，所以压强是变量，容器内气体总压强不再变化，一定达到平衡状态，故选B ；

C.反应达到平衡状态时，正逆反应的速率比等于系数比，v 正(NH 3)=2v 逆(CO 2)时达到平衡状态，2v 正(NH 3)=v 逆(CO 2)时反应没有达到平衡状态，故不选C ；

D.体积固定，气体质量减小，密度是变量，若容器内混合气体的密度不再变化，一定达到平衡状态，故选D ； 答案选BD ；

（2）①由图象可知，T 2温度下反应速率快，所以T 2>T 1；升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小，即升高温度平衡逆向移动，?H <0；

②设达到平衡是，CO 2转化了xmol/L ，根据三等式，有：

()()()()2232=0.5 1.500CO g 3H g 3CH OH g H O g 0.5 1.53x x x x x

x

x

x

+-+-开始转化平衡

甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则

0.5 1.530.80.5+1.5

x x x x

-+-++=，x=0.2；

反应10min 内甲容器中以CH 3OH(g)表示的化学反应速率为0.2mol/L

10min

=0.02mol·L -1·min -1，

此温度下的化学平衡常数为

3

0.20.2

0.30.9?≈?0.18；

平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，说明甲乙的平衡是等效的。该反应CO 2(g)+3H 2(g)=CH 3OH(g)+H 2O(g)反应前后体积发生变化，在恒温恒容的条件下，两容器发生反应达到等效平衡，则“一边倒”后，加入的物质完全相同。若CO 2和H 2完全反应，则生成甲醇最大的量为1mol ，达到平衡时，甲醇的物质的量为0.2mol/L ×2=0.4mol ，则乙容器中c 的取值范围为0.4

（3）根据图象可知，吸附态的能量小于过渡态，所以物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会吸收热量；活化能最小的过程是g CO 、g OH 、g H+3H 2(g)生成g CO+3H 2(g)+H 2O ，反应方程式是g OH+g H==H 2O(g)。 【点睛】

本题考查平衡标志判断、平衡图象分析、化学平衡的计算，把握平衡三段式法计算为解答的关键，明确等效平衡原理利用，侧重分析与计算能力的考查。

7．煤燃烧排放的烟气含有SO 2和NO x ，大量排放烟气形成酸雨、污染大气，因此对烟气进行脱硫、脱硝，对环境保护有重要意义。回答下列问题： Ⅰ.利用CO 脱硫

(1)工业生产可利用CO 气体从燃煤烟气中脱硫，则25℃时CO 从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式2CO(g)＋SO 2(g)?2CO 2(g)＋S(s)的焓变△H ＝_____________。25℃，100kPa 时，由元素最稳定的单质生成1mol 纯化合物时的反应热称为标准摩尔生成焓，已知一些物质的“标准摩尔生成焓”如下表所示：

物质CO(g)CO2(g)SO2(g)

标准摩尔生成焓

?f H m(25℃)/kJ?mol-1

-110.5-393.5-296.8

(2)在模拟脱硫的实验中，向多个相同的体积恒为2L的密闭容器中分别通入2.2mol CO和1mol SO2气体，在不同条件下进行反应，体系总压强随时间的变化如图所示。

①在实验b中，40 min达到平衡，则0～40 min用SO2表示的平均反应速率v(SO2)＝

_______。

②与实验a相比，实验b可能改变的条件为_______________，实验c可能改变的条件为_________________。

Ⅱ.利用NH3脱硝

(3)在一定条件下，用NH3消除NO污染的反应原理为：4NH3(g)＋6NO(g)?5N2(g)＋

6H2O(l)△H＝－1807.98kJ·mol－1。在刚性容器中，NH3与NO的物质的量之比分别为X、Y、Z(其中X

①NH3与NO的物质的量之比为X时对应的曲线为_____________(填“a”“b”或“c”)。

②各曲线中NO脱除率均先升高后降低的原因为__________。

③900℃条件下，设Z＝2

3

，初始压强p0，则4NH3(g)＋6NO(g)?5N2(g)＋6H2O(l)的平衡常数

K p＝_____________(列出计算式即可)。

Ⅲ.利用NaCIO2脱硫脱硝

(4)利用NaClO2的碱性溶液可吸收SO2和NO2(物质的量之比为1:1)的混合气体，自身转化为NaCl，则反应的离子方程式为________________。

【答案】-269.2kJ·mol-1 0.01mol·L-1·min-1加入催化剂升高温度 c 温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH<0，继续升高温度，平衡向左移动，NO脱出率又下降

()()()5

046650

000.375p 0.3750.140.15p 0.1p 0.15p ??或 3ClO 2-+4SO 2+4NO 2+12OH -===3Cl -+4SO 42-+4NO 3

-+6H 2O 【解析】 【分析】 【详解】

(1)根据“标准摩尔生成焓”的定义可得：

()()()()()()()()()-1

2t 1-1

22t 2-1

22t 31C s +O g CO g Δ=-110.5kJ mol

21C s +O g CO g Δ=-393.5kJ mol 21S s +O g SO g Δ=-296.8kJ mol

2

m m m H H H 垐?g 噲?垐?g 噲?垐?g 噲?①②③

再根据盖斯定律2(反应③-反应①)-反应③可得到2CO(g)＋SO 2(g)?2CO 2(g)＋S(s)，则，CO 脱硫反应2CO(g)＋SO 2(g)?2CO 2(g)＋S(s)的焓变

()()()-1-1-1-1

t 2t 1t 3Δ=2Δ-Δ-Δ=2-393.5kJ mol -110.5kJ mol --296.8kJ mol =-269.2kJ mol m m m H H H H g g g g ，故答案为：-269.2kJ·

mol -1； (2)①结合题干信息，列三段式有：

()()()()222.21002CO g SO g 22x x 2x x 2.2-2x

1CO 2x

x

S x

g s -垐?噲?初始

转化末态

＋＋

则2.2-2x+1-x+2x 120

2.2+1260

=，解得x=0.8，则

()-1-120.8mol

2L v SO ==0.01mol L min 40min

g g ，故答案为0.010.01mol·

L -1·min -1； ②与实验a 相比，实验b 达到的平衡状态不变且所需时间缩短，改变的条件应为加入了催化剂，与实验a 相比，实验c 达到平衡状态改变且所需时间缩短，可能是增大压强或升高温度，联系反应特点，若是增大压强，平衡向右移动，向右反应的程度应增大，与图像不符，若是升高温度，平衡向左移动，与图像相符，故答案为：加入催化剂；升高温度； (3)①NH 3和NO 的物质的量之比越大，NO 的脱出率月啊，则相同温度下，不同NH 3、NO 物质的量之比对应NO 的脱出率：X

②NO 的脱出率会受到速率、平衡移动等因素的影响，温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH <0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降，故答案为：温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH <0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降；

③压强为p 0，根据曲线a 上NH 3与NO 的物质的量之比为2

Z=3

，则NH 3的分压为0.4p 0，NO 的分压为0.6p 0，列三段式有：

()()()()00320000

20

0.4p 0.6p 00.3p 0.45p 4NH g 60.37NO 5p g 5N 0.1p 0.15p 0.37g p H 56O l 垐?噲?起始转化

平衡

＋＋

则反应的平衡常数()()()()()()5

520p 46466530

00p N 0.375p 0.375

p NH p NO 0.140.15p 0.1p 0.15p K ==??g 或，

故答案为：()()()

5

046650000.375p 0.375

0.140.15p 0.1p 0.15p ??或； (4)在碱性环境下，ClO 2-氧化等物质的量的SO 2和NO 2，ClO 2-变为Cl -，SO 2变为SO 42-，NO 2变为NO 3-，利用氧化还原反应规律进行配平，可得离子反应方程式3ClO 2-+4SO 2+4NO 2+12OH -===3Cl -+4SO 42-+4NO 3-+6H 2O ，故答案为：3ClO 2-+4SO 2+4NO 2+12OH -===3Cl -+4SO 42-+4NO 3-+6H 2O 。

8．将气体A 、B 置于固定容积为2 L 的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g)

2C(g)+2D(g)，反应进行到10 s 末，达到平衡，测得A 的物质的量为1.8

mol ，B 的物质的量为0.6 mol ，C 的物质的量为0.8 mol 。 (1)用C 表示10 s 内反应的平均反应速率为________。 (2)反应前A 的物质的量浓度是________。 (3)10 s 末，生成物D 的浓度为________。 (4)A 与B 的平衡转化率之比为________。

(5)平衡后，若改变下列条件，生成D 的速率如何变化(填“增大”、“减小”或“不变”)： ①降低温度____________；②增大A 的浓度____________。 【答案】0.04 mol/(L·s) 1.5 mol/L 0. 4 mol/L 1∶1 减小 增大 【解析】 【分析】 (1)根据v =

c

t

n n 表示反应速率； (2)根据物质转化关系，由生成物C 的物质的量计算反应消耗的A 的物质的量，再结合10 s 时剩余A 的物质的量可得反应开始时A 的物质的量，利用c =n

V

计算开始时A 物质的浓度；

(3)根据方程式知，10 s 末生成的n (D)=n (C)=0.8 mol ，利用c =

n

V

计算D 的物质的浓度； (4)根据C 的物质的量计算反应消耗的A 、B 的物质的量，然后根据转化率等于

转化量

开始加入量

×100%计算比较；

(5)根据温度、浓度对化学反应速率的影响分析解答。

【详解】

(1)反应从正反应方向开始，开始时C的物质的量为0，10 s时C的物质的量为0.8 mol，由于容器的容积是2 L，所以用C物质表示的10 s内化学反应平均反应速率

v(C)=

c

t

n

n

=

()

0.80?mol

2?L

10?s

-

=0.04 mol/(L·s)；

(2)根据反应方程式3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)可知：每反应消耗3 mol A就会同时产生2

mol C物质，10 s内反应产生了0.8 mol C，则反应消耗A的物质的量为△n(A)=3

2

×0.8

mol=1.2 mol，此时还有A物质1.8 mol，因此反应开始时A的物质的量是n(A)=1.8 mol+1.2

mol=3.0 mol，所以反应开始时A的浓度c(A)=

3.0?

2?

n mol

V L

==1.5 mol/L；

(3)根据方程式知，10 s末生成的n(D)=n(C)=0.8 mol，则c(D)=

0.8?

2?

n mol

V L

==0.4 mol/L；

(4)根据已知条件可知：反应进行到10 s末C物质的量是0.8 mol，则反应消耗A的物质的

量为△n(A)=3

2

×0.8 mol=1.2 mol，此时还有A物质1.8 mol，则反应开始时A的物质的量是

n(A)=1.8 mol+1.2 mol=3.0 mol；△n(B)=1

2

×0.8 mol=0.4 mol，此时还有B物质0.6 mol，所以

反应开始时n(B)=0.6 mol+0.4 mol=1.0 mol，反应开始时n(A)：n(B)=3：1，△n(A)：△n(B)= 3：1，等于化学方程式中二者化学计量数的比，所以反应物A、B转化率相等，则两种物质反应时转化率的比为1：1；

(5)①平衡后，若降低温度，物质的内能减小，活化分子数减少，分子之间有效碰撞次数减少，化学反应速率减小；

②平衡后，若增大反应物A的浓度，单位体积内活化分子数增加，分子之间有效碰撞次数增加，化学反应速率增大。

9．在容积为1 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：

(1)反应的ΔH_____0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在 0～60 s 时段，反应速率 v(N2O4)为_____mol·L－1·s－1；反应的平衡转化率为：

_____；反应的平衡常数K1为_____。

(2)100℃时达平衡后，改变反应温度为 T，N2O4以0.002 0 mol·L-1·s-1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。

a：T____________100℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是__________。

b：计算温度T时反应的平衡常数K2____________。

(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向____________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由________________________。

【答案】大于 0.0010 60% 0.36 大于温度改变后，反应正向移动，由于正反应为吸热反应，所以温度改变是升高温度 1.28 逆反应对于气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动

【解析】

【分析】

(1)升高温度混合气体颜色变深，说明升高温度，化学平衡正向移动，利用温度对化学平衡

移动的影响分析判断反应的热效应；在0～60 s时段，根据v=

c

t

n

n

计算反应速率；根据反

应物的转化率=

转化量

开始投入量

×100%计算N2O4的转化率；根据化学平衡常数K1=

()

()

2

2

24

c NO

c N O

计算平衡常数；

(2)根据温度对化学反应速率的影响分析判断；计算在反应达到新的平衡后各种物质的浓度，带入平衡常数表达式计算出新平衡的化学平衡常数K2；

(3)温度T时反应达到平衡后，将反应容器的容积减少一半，相当于增大压强，根据压强对化学平衡移动的影响分析判断。

【详解】

(1)升高温度混合气体颜色变深，说明升高温度，化学平衡正向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，则该反应的正反应为吸热反应，故△H>0；在

0～60 s时段，反应速率v(N2O4)=

()

0.1000.040mol/L

c

t60?s

-

=

n

n

=0.0010 mol/(L·s)；反应中

N2O4的平衡转化率=()

0.1000.040/

0.100?/

mol L

mol L

-

×100%=60%；达到平衡时c(N2O4)=0.040

mol/L、c(NO2)=0.120 mol/L，化学平衡常数K1=

()

()

22

2

24

c NO0.120

c N O0.040

==0.36；

(2)a.在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)= 0.001 mol/(L·s)<0.0020 mol/(L·s)，可见改变温度后化学反应速率加快，说明改变的温度是升高温度，则T>100℃；

b.根据a知，改变的条件是升高温度，化学平衡正向移动，改变条件后10 s内

△c(N2O4)=0.002 0mol/（L?s）×10 s=0.020 mol/L，则再次达到平衡时c(N2O4)=(0.040-

0.020)mol/L=0.020 mol/L，c(NO2)=(0.120+0.020×2)mol/L=0.160 mol/L，所以在温度T时反应

的平衡常数K2= K1=

()

()

22

2

24

c NO0.160

c N O0.020

==1.28；

(3)在温度T时，反应达到平衡后，将反应容器的容积减小一半，相当于增大体系的压强，由于该反应的正反应为气体体积增大的反应，所以增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动，即化学平衡向逆反应方向移动。

【点睛】

本题以图象分析为载体考查化学反应速率、化学平衡移动影响因素、化学平衡计算，明确化学平衡常数计算方法、压强对化学平衡移动影响原理是解本题关键，侧重考查学生的分析判断及计算能力。

10．已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：

温度/℃70080083010001200

平衡常数 1.7 1.1 1.00.60.4

回答下列问题：

（1）该反应的平衡常数表达式K=___，ΔH___0(填“＜”“＞”或“=”)。

（2）830℃时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s 内A的平均反应速率v(A)=0.003mol?L-1?s-1，则6s时c(A)=___mol?L-1，C的物质的量为

___mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为___，如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气，平衡时A的转化率为___。

（3）一定温度下，能判断该反应达化学平衡状态的是___。

①单位时间内生成nmolA，同时消耗nmolC

②A的转化率不变

③容器内压强不再变化

④混合气体的密度不再变化

⑤混合气体的平均相对分子质量不再变化

（4）1200℃时，C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数的值为___。

【答案】

(C)(D)

(A)(B)

c c

c c

＜ 0.022 0.09 80% 80% ①② 2.5

【解析】

【分析】

（1）根据平衡常数定义，可写出该反应的平衡常数表达式；根据平衡常数与温度关系可判断该反应的热效应；

（2）利用化学反应速率的定义，根据题给方程式和数据可计算6s时A的浓度、C的物质的量以及平衡时A的转化率；可根据是否改变了反应混合物各组分的浓度来判断充入氩气

对转化率的影响；

（3）根据化学平衡状态的特征和平衡移动时各量的变化情况来判断可逆反应是否达化学平衡状态；

（4）互为逆反应的两个可逆反应，平衡常数的表达式互为倒数。 【详解】

（1）根据平衡常数定义，该反应的平衡常数表达式为(C)(D)

=

(A)(B)

c c K c c ；根据题给图表，该反

应的平衡常数随温度的升高而减小，说明该反应是放热反应，所以，ΔH ＜0。

答案为：(C)(D)

(A)(B)

c c c c ；＜；

（2）A 的初始浓度为：0.20mol ÷5L=0.04mol/L ，反应初始6s 内A 浓度减小量为：?c (A)=0.003mol ?L -1?s -1×6s=0.018 mol?L -1，故6s 时c (A)=0.04mol/L-0.018 mol?L -1=0.022mol?L -1；生成的C 的物质的量等于消耗的A 的物质的量，所以C 的物质的量n (C)= 0.018mol?L -1

×5L=0.09mol ；

830℃时，K =1.0，设反应达到平衡时反应的A 的物质的量为x ，则有：

2(

)

(C)(D)5L == 1.0(0.20mol-)(0.80mol-)

(A)(B)5L 5L

x c c K x x c c =? x =0.16mol ，

A 的转化率为：0.16mol÷0.2mol×100%=80%；

在恒容密闭容器中充入氩气，没有改变反应混合物各组分的浓度，故不影响平衡，A 的转化率不变，仍为80%。

答案为：0.022；0.09；80%；80%；

（3）①单位时间内生成n molA ，同时消耗n molC ，则各物质的物质的量不变，反应达化学平衡状态，①正确；

②A 的转化率不变，则A 的物质的量不变，反应达化学平衡状态，②正确；

③该反应气体物质的量不变，故恒温时容器内压强不随平衡移动而改变，故不能判断反应是否达化学平衡状态，③不正确；

④ρ=m /V ，混合气体的质量和体积在反应中均不变，所以密度始终不变，故不能判断反应是否达化学平衡状态，④不正确；

⑤混合气体的平均相对分子质量=m /n ，混合气体的质量和物质的量在反应中均不变，所以平均相对分子质量始终不变，故不能判断反应是否达化学平衡状态，⑤不正确； 答案为：①②； （4）反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)与反应A(g)＋B(g)

C(g)＋D(g) 互为逆反应，同温时平衡常数互为倒数，所以1200℃时，C(g)＋D(g)

A(g)＋B(g)的平衡常数的值为

1÷0.4=2.5。 答案为：2.5 【点睛】

判断可逆反应是否达到平衡的方法：v 正＝v 逆；各物质含量不变；其它表现：看该量是否随

平衡移动而改变，变量不变时则说明反应达到平衡状态。

11．超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO 会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO 和CO 转变成2CO 和2N ，化学反应方程式：2NO+2CO

2CO 2+N 2+Q （Q ＞0），为了测定在某种催化剂作用下的反应速

率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO 和CO 浓度如表： 时间／s

1 2 3 4 5 c(NO)mol ·L —1 1.00×10—3 4.50×10—4 2.50×10—4 1.50×10—4 1.00×10—4 1.00×10—4 c(CO)mol ·L —1

3.60×10—3

3.05×10—3

2.85×10—3

2.75×10—3

2.70×10—3

2.70×10—3

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）： （1）达到平衡需要的时间是______________。

（2）该反应的平衡常数表达式为：K=_________________。 （3）前2s 内的平均反应速率v(N 2)=_____________。

（4）假设在密闭容器中发生，达到平衡时下列措施能提高NO 转化率的是______。 A ．选用更有效的催化剂 B ．升高反应体系的温度 C ．降低反应体系的温度 D ．缩小容器的体积

（5）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。 实验编号 T ／℃ NO 初始浓度／mol ·L —

1

CO 初始浓度／mol ·L —1 催化剂的比表面积／m 2·g —

1

Ⅰ 280

1.20×10—3

5.80×10—3 82 Ⅱ _________ _________ _________ 124 Ⅲ

350

_________

_________

124

请在上表格中填入剩余的实验条件数据。

【答案】4s K=()()

()()

22222

c CO c N c NO c CO ?? 1.88×10-4mol/(L ·s) C 、D 280 1.20×10—3 5.80×10—3 1.20×10—3 5.80×10—3 【解析】 【分析】

(1)根据表格可知当时间达到4s 时，反应达到平衡状态； (2)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值；

(3)根据表格数据可计算出前2s内NO的平均反应速率，再利用速率之比等于计量数之比计算出前2s内的平均反应速率v(N2)；

(4)提高NO转化率只需让平衡正向移动即可，由此分析判断。

(5) 该实验的目的是验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，在相同温度、NO和CO初始浓度相同时，可根据催化剂的比表面积的大小验证其对反应速率的影响，当NO和CO初始浓度相同，催化剂的比表面积相同时，可根据不同的温度验证其对反应速率的影响。

【详解】

(1)根据表格可知当时间达到4s时，反应达到平衡状态；

(2)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，即K=

()() ()()

2

22

22

c N c CO

c NO c CO

；

(3)根据表格数据可知前2s内NO的浓度变化量为1.00×10-3-2.50×10-4=7.5×10-4 mol/L，因此

v(NO)=

4

7.510mol/L

2s

-

?

=3.75×10-4mol/(L﹒s)，速率之比等于计量数之比，因此

v(N2)=1

2

×3.75×10-4mol/(L﹒s)=1.88×10-4mol/(L﹒s)；

(4)A. 选用更有效的催化剂只能使反应速率加快，但平衡不移动，不能提高NO转化率，A 项错误；

B. 该反应为放热反应，升高反应体系的温度，平衡向吸热的方向移动，即平衡逆向移动，不能提高NO转化率，B项错误；

C. 该反应为放热反应，降低反应体系的温度，平衡向放热的方向移动，即平衡正向移动，提高了NO转化率，C项正确；

D. 缩小容器的体积，相当于增大了压强，平衡向体积缩小的方向移动，即平衡正向移动，提高了NO转化率，D项正确；

答案选CD；

(5) 该实验的目的是验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，在相同温度、NO和CO初始浓度相同时，可根据催化剂的比表面积的大小验证其对反应速率的影响，因此第II组实验中，温度为280℃，NO初始浓度为1.20×10-3 mol·L-1，CO初始浓度为

5.80×10-3 mol·L-1；当NO和CO初始浓度相同，催化剂的比表面积相同时，可根据不同的温度验证其对反应速率的影响，因此第III组实验中，温度为350℃，NO初始浓度为1.20×10-3 mol·L-1，CO初始浓度为5.80×10-3 mol·L-1。

【点睛】

“变量控制”实验探究题的考查形式：(1)以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对反应的影响；(2)给出影响化学反应的几种因素，设计实验分析各因素对反应的影响。分析过程中要注意：对变量要进行适当的组合，组合的一般原则是“变一定多”，即保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系列实验，找出变量对反应的影响

12．除电解法，工业炼镁还可采用硅热法（Pidgeon法）。即以煅白（CaO·MgO）为原料与