化學化學反應速率和化學平衡試題練習

一、選擇題(每小題3分，共45分)

1．(2011天津大學聯考)向絕熱恆容密閉容器中通入SO2和NO2，在一定條件下使反應SO2(g)＋NO2(g)鳩馭O3(g)＋NO(g)達到平衡，正反應速率隨時間變化的示意圖如下所示。由圖可得出的正確結論是( )

A．反應在c點達到平衡狀態

B．反應物濃度：a點小於b點

C．反應物的總能量低於生成物的總能量

D．Δt1＝Δt2時，SO2的轉化率：a～b段小於b～c段

解析：這是一個反應前後體積不變的可逆反應，由於容器恆容，因此壓強不影響反應速率，所以在本題中只考慮温度和濃度的影響。由圖可以看出隨着反應的進行正反應速率逐漸增大，因為只要開始反應，反應物濃度就要降低，反應速率應該降低，但此時正反應卻是升高的，這説明此時温度影響是主要的，由於容器是絕熱的，因此只能是放熱反應，從而導致容器內温度升高反應速率加快，所以選項C不正確；但當到達c點後正反應反而降低，這麼説此時反應物濃度的影響是主要的，因此反應物濃度越來越小了。但反應不一定達到平衡狀態，所以選項A、B均不正確；正反應速率越快，消耗的二氧化硫就越多，因此選項D是正確的。

答案：D

2．將4 mol A氣體和2 mol B氣體在2 L的密閉容器中混合並在一定條件下發生如下反應2A(g)＋B(g)鳩2C(g)ΔH＜0.4 s後反應達到平衡狀態，此時測得C的濃度為0.6mol/L，下列説法中正確的是( )

A．反應過程中，當A、B、C的物質的量濃度之比為2∶1∶2時，反應即達到平衡狀態

B．4 s內用物質B表示的反應速率為0.075 mol/(Ls)

C．達平衡後若增大壓強，A的轉化率降低

D．達平衡後若升高温度，C的濃度將增大

解析：v(C)＝0.15 mol/(Ls)，vCvB＝21，B正確。A項，達平衡狀態時A、B、C的物質的量不再變化，此時，A、B、C的物質的量濃度之比不是化學計量係數之比。C項，增大壓強，平衡正向移動，A的轉化率增大。D項，升高温度，平衡逆向移動，C的濃度將變小。

答案：B

3．在相同條件下，做H2O2分解對比實驗，其中(1)加入MnO2催化，(2)不加MnO2催化。下圖是反應放出O2的體積隨時間的變化關係示意圖，其中正確的是( )

A． B． C． D.

解析：使用催化劑縮短平衡所需時間，但不影響平衡的移動。

答案：A

4．在25℃時，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：

物質 X Y Z

初始濃度/mol/L 0.1 0.2 0

平衡濃度/mol/L 0.05 0.05 0.1

下列説法錯誤的是( )

A．反應達到平衡時，X的轉化率為50%

B．反應可表示為X＋3Y===2Z，其平衡常數為1 600

C．增大壓強使平衡向生成Z的方向移動，平衡常數增大

D．改變温度可以改變此反應的平衡常數

解析：題中有一明顯的錯誤，就是C選項中平衡常數增大，增大壓強不可能使K增大。其他選項均為平衡中的基礎計算和基礎知識，關鍵是根據表中數據(0.1－0.05)∶(0.2－0.05)∶(0.1－0)＝1∶3∶2可推出X＋3Y鳩2Z.

答案：C

5．已知4NH3＋5O2鳩4NO＋6H2O(g)，若化學反應速率分別用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)[單位：mol/(Ls)]表示，則正確關係是( )

A.45v(NH3)＝v(O2) B.56v(O2)＝v(H2O)

C.23v(NH3)＝v(H2O) D.45v(O2)＝v(NO)

解析：v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)＝4∶5∶4∶6。

答案：D

6．升高温度時，化學反應速率加快，主要原因是( )

A．分子運動速率加快，使該反應物分子的碰撞機會增多

B．反應物分子的能量增加，活化分子百分數增大，有效碰撞次數增多

C．該化學反應的過程是吸熱的

D．該化學反應的過程是放熱的

解析：升高温度，相當於向反應體系中補充能量，反應物分子能量增加，使部分非活化分子變成活化分子，提高了活化分子百分數，有效碰撞次數增多，加快了反應速率，這是主要原因，故A錯誤，B正確；温度升高，反應速率加快，與反應的熱效應無關，C、D錯誤。

答案：B

7．某温度下，反應2N2O5鳩4NO2＋O2開始進行時，c(N2O5)＝0.040 8 mol/L。經1 min後，c(N2O5)＝0.030 mol/L。則該反應的反應速率為( )

A．v(N2O5)＝1.8×10－4 mol/(Ls)

B．v(N2O5)＝1.08×10－2 mol/(Ls)

C．v(NO2)＝1.8×104 mol/(Ls)

D．v(O2)＝1.8×104 mol/(Ls)

解析：v(N2O5)＝ΔcΔt＝0.040 8 mol/L－0.030 mol/L1 min＝1.08×10－2 mol/(Lmin)＝1.8×10－4 mol/(Ls)，由速率之比等於化學計量數之比，可求用其他物質表示的反應速率。

答案：A

8．在恆温時，一固定容積的容器內充入1 mol NO2(g)，發生如下反應：2NO2(g)鳩馧2O4(g)，達平衡時，再向容器內通入1mol NO2(g)，重新達到平衡後，與第一次平衡時相比，容器內的壓強( )

A．不變 B．增大不到原來2倍

C．增大到原來2倍 D．無法判斷

解析：化學平衡的移動遵循勒夏特列原理。可以假設是兩個相同的反應，如果把它壓入一個容器中，則平衡向體積減小的方向移動，達到新平衡後壓強小於原來的2倍。

答案：B

9．常温常壓下，在帶有相同質量的活塞且容積相等的甲、乙兩容器裏，分別充有二氧化氮和空氣(如下圖)，現分別進行兩項實驗：(N2O4鳩2NO2 ΔH＞0)

(a)將兩容器置於沸水中加熱；

(b)在活塞上都加2 kg的砝碼。

在以上兩種情況下，甲和乙兩容器的體積大小的比較，正確的是( )

A．(a)甲＞乙，(b)甲＞乙

B．(a)甲＞乙，(b)甲＝乙

C．(a)甲＜乙，(b)甲＞乙

D．(a)甲＞乙，(b)甲＜乙

解析：N2O4鳩2NO2 ΔH＞0正反應是吸熱反應，置於沸水中加熱時，平衡右移，使氣體的物質的量增多，所以(a)甲＞乙；N2O4鳩2NO2 ΔH＞0也是氣體體積增大的反應，加壓時平衡左移，使氣體的物質的量減少，所以(b)甲＜乙(因為乙氣體體積的變化較小可忽略)。

答案：D

10．在密閉容器中進行如下反應：X2(g)＋Y2(g)鳩2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，在一定條件下，當反應達到平衡時，各物質的濃度有可能是( )

A．Z為0.3 mol/L B．Y2為0.4 mol/L

C．X2為0.2 mol/L D．Z為0.4 mol/L

解析：本題考查可逆反應的特點與根據化學方程式進行物質換算的能力。可逆反應不可能進行徹底，所以平衡時各物質的物質的量不可能為零，B、C項數據表明，它們增加的物質的量由Z完全反應才能生成，故錯誤；D項數據表明，它增加的物質的量應由X完全反應才能生成，故錯誤。

答案：A

11．下列變化不能用勒夏特列原理解釋的是( )

A．工業生產硫酸的過程中使用過量的氧氣，以提高二氧化硫的轉化率

B．H2、I2(g)混合氣體加壓後顏色變深

C．紅棕色的NO2加壓後顏色先變深再變淺

D．實驗室用排飽和食鹽水的方法收集氯氣

解析：H2、I2(g)、HI混合氣體加壓後平衡不移動，顏色變深是因為碘單質的濃度隨壓強增大而加深；其他選項都涉及平衡的移動，故都能用勒夏特列原理解釋。

答案：B

12．在一密閉容器中有如下反應：aX(g)＋bY(g)鳩駈W(g)，某化學興趣小組的同學根據此反應在不同條件下的實驗數據，作出瞭如下曲線圖：

其中，w(W)表示W在反應混合物中的體積分數，t表示反應時間。當其他條件不變時，下列分析正確的是( )

A．圖Ⅰ可能是不同壓強對反應的影響，且p2＞p1，a＋b＜n

B．圖Ⅱ可能是不同壓強對反應的影響，且p1＞p2，n＜a＋b

C．圖Ⅱ可能是在同温同壓下催化劑對反應的影響，且1使用的催化劑效果好

D．圖Ⅲ可能是不同温度對反應的影響，且T1＞T2，ΔH＜0

解析：若圖Ⅱ為壓強對反應的影響，則反應應為等體積反應；圖Ⅲ若為温度對反應的影響，且T1＞T2，升高温度平衡左移，n(W)應減小。

答案：AC

13．在密閉容器中，一定條件下進行如下反應NO(g)＋CO(g) 鳩12N2(g)＋CO2(g) ΔH＝－373.2 kJ/mol，達到平衡後，為提高該反應的速率和NO的轉化率，採取的正確措施是( )

A．加催化劑同時升高温度 B．加催化劑同時增大壓強

C．升高温度同時充入N2 D．降低温度同時增大壓強

解析：本題考查的是外界條件的改變對反應速率以及平衡移動的影響。降低温度會減慢反應速率；上述反應的正反應是氣體體積減小的放熱反應，增大壓強或降低温度均可使平衡向正反應方向移動，提高NO的轉化率，所以選B。

答案：B

14．某温度下，C和H2O(g)在密閉容器中發生下列反應：

①C(s)＋H2O(g)鳩馛O(g)＋H2(g)

②CO(g)＋H2O(g)鳩馛O2(g)＋H2(g)

當反應達到平衡時，測得c(H2)＝1.9mol/L，c(CO)＝0.1 mol/L，則CO2的濃度為( )

A．0.1 mol/L B．0.9 mol/L

C．1.8 mol/L D．1.8 mol/L

解析：設反應①中生成的H2濃度為x，反應②中生成的H2濃度為y，則

C(s)＋H2O(g)鳩馛O(g)＋H2(g)

x x x x

CO(g)＋H2O(g)鳩馛O2(g)＋H2(g)

y y y y

根據題意，有x＋y＝1.9 mol/LH2的平衡濃度x－y＝0.1 mol/LCO的平衡濃度

解得y＝0.9 mol/L。則CO2的濃度0.9 mol/L。

答案：B

15．已知一定温度下，2X(g)＋Y(g)鳩駇Z(g) ΔH＝－a kJ/mol(a＞0)，現有甲、乙兩容積相等且固定不變的密閉容器，在保持該温度下，向密閉容器中通入2 mol X和1 mol Y，達到平衡狀態時，放出熱量b kJ，向密閉容器乙中通入1 mol X和0.5 mol Y，達到平衡時，放出熱量c kJ，且b＞2c，則a、b、m的值或關係正確的是( )

A．m＝4 B．a＝b

C．a＜b2 D．m≤2

解析：

由於b＞2c，則表明加壓向正方向移動，即正方向為氣體體積縮小的反應，則m＜3，m為正整數。則D中m≤2正確。

答案：D

二、非選擇題

16．(6分)如下圖所示，在容器A中裝有20℃的水50 mL，容器B中裝有1 mol/L的鹽酸50 mL，試管C、D相連通，且其中裝有紅棕色NO2和無色N2O4的混合氣體，並處於下列平衡：2NO2鳩馧2O4 ΔH＝－57 kJ/mol，

當向A中加入50 gNH4NO3晶體使之溶解；向B中加入2 g苛性鈉時：

(1)C中的'氣體顏色__________；D中的氣體顏色__________(填“變淺”或“變深”)。

(2)若25℃時，起始時僅有NO2氣體，2NO2鳩馧2O4達到平衡時，c(NO2)＝0.012 5 mol/L，c(N2O4)＝0.032 1 mol/L，則NO2的起始濃度為__________，NO2的轉化率為__________。

解析：在A中加入NH4NO3晶體時，温度降低，平衡向正反應方向移動，C中氣體顏色變淺；在B中加入苛性鈉時，温度升高，平衡向逆反應方向移動，D中氣體顏色變深。

答案：(1)變淺 變深

(2)0.076 7 mol/L 83.7%

17．(12分)(2011全國大學聯考)反應aA(g)＋bB(g)鳩艤艤翊呋劑 cC(g)(ΔH＜0)在等容條件下進行。改變其他反應條件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段體系中各物質濃度隨時間變化的曲線如下圖所示：

Ⅰ Ⅱ Ⅲ

回答問題：

(1)反應的化學方程式中，a：b：c為__________；

(2)A的平均反應速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)從大到小排列次序為__________；

(3)B的平衡轉化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是______，其值是______；

(4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡移動的方向是__________ ____，採取的措施是________________________；

(5)比較第Ⅱ階段反應温度(T2)和第Ⅲ階段反應温度(T3)的高低：T2______T3(填“＞”、“＝”、“＜”)，判斷的理由是________ __________________________

(6)達到第三次平衡後，將容器的體積擴大一倍，假定10 min後達到新的平衡，請在下圖中用曲線表示Ⅳ階段體系中各物質的濃度隨時間變化的趨勢(曲線上必須標出A、B、C)。

解析：(1)任意的選Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ進行計算求比例可得1∶3∶2；

(2)vⅠ(A)＝Δc(A)/Δt＝2－1mol/L20 min＝

0．05 mol(Lmin)－1；

vⅡ(A)＝Δc(A)/Δt＝1－0.62mol/L15 min≈

0．0253 mol(Lmin)－1

vⅢ(A)＝Δc(A)/Δt＝0.62－0.50mol/L10 min＝

0．012 mol(Lmin)－1所以易知反應速率的大小；

(3)由圖上數據可知，αⅢ(B)最小，經計算得αⅢ(B)＝1.86－1.501.86× 100%≈19.35%；

(4)由圖易知平衡向正反應方向移動，因為反應物的濃度在降低，生成物的濃度在增加，採取的措施是將生成物移走，降低了生成物的濃度；

(5)T2＞T3，題幹已給出正反應是放熱的氣體反應且為恆容容器，不可能縮小容積來增大壓強，又由於生成物的濃度在增大，所以使平衡向正方向移動的措施只能是降低温度；

(6)容積加倍平衡向逆反應方向移動，具體作圖見答案

答案：(1)1∶3∶2

(2)vⅠ(A)＞vⅡ(A)＞vⅢ(A)

(3)αⅢ(B) 19.35%

(4)向正反應方向移動 從反應體系中移出產物C

(5)＞ 此反應為放熱反應，降低温度，平衡向正反應方向移動

(6)

(注：只要曲線能表示出平衡向逆反應方向移動

及各物質濃度的相對變化比例即可)

18．(12分)現有反應mA(g)＋nB(g)鳩駊C(g)，達到平衡後，當升高温度時，B的轉化率變大；當減小壓強時，混合體系中C的質量分數也減小，則

(1)該反應的逆反應是__________熱反應，且m＋n__________p (填“＞”、“＜”或“＝”)。

(2)減壓時，A的質量分數__________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，正反應速率__________。

(3)若加入B(體積不變)，則A的轉化率__________，B的轉化率__________。

(4)若升高温度，則平衡時，B、C的濃度之比cBcC將________。

(5)若加入催化劑，平衡時氣體混合物的總物質的量________。

(6)若B是有色物質，A、C均為無色物質，則加入C(體積不變)時混合物的顏色__________，而維持容器內氣體的壓強不變，充入氖氣時，混合物的顏色__________(填“變淺”、“變深”、或“不變”)。

解析：升高温度，B的轉化率變大，説明此反應的正反應為吸熱反應；減小壓強，混合體系中C的質量分數變小，説明減小壓強時平衡向逆反應方向移動，則m＋n＞p；催化劑對化學平衡無影響；若B為有色物質，體積不變時加入C，平衡向逆反應方向移動，生成更多的B而使混合物的顏色加深。如維持容器內壓強不變，充入氖氣可使容器體積增大，雖然平衡向逆反應方向移動，B的物質的量增加，但B的濃度比原平衡時小，因而混合物的顏色變淺。

答案：(1)放 ＞ (2)增大 減小 (3)增大 減小 (4)減小 (5)不變 (6)變深 變淺

19．(6分)兩種氣態單質X和Y能直接化合生成Z(可逆反應)，如將X和Y按一定比例混合並壓入密閉容器中，在不同温度下經過一段時間後，反應混合物中X的含量變化如下圖所示，回答下列問題：

(1)上述X與Y化合生成Z的反應是__________反應(填“放熱”或“吸熱”)；

(2)温度低於T℃時，反應混合物中X的含量__________，原因是______________________________；温度高於T℃時，反應混合物中X的含量__________，原因是_____________________________。

解析：T℃時的狀態恰好為平衡狀態。

答案：(1)放熱 (2)較高且逐漸減少 温度低，反應慢，生成物少 逐漸升高 升温，平衡向逆反應方向移動

20．(10分)科學家一直致力於研究常温、常壓下“人工固氮”的新方法。曾有實驗報道：在常温、常壓、光照條件下，N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發生反應，生成的主要產物為NH3。進一步研究NH3生成量與温度的關係，部分實驗數據見下表(光照、N2壓力1.0×105 Pa、反應時間3 h)：

T/K 303 313 323 353

NH3生成量/10－6 mol 4.8 5.9 6.0 2.0

相應的熱化學方程式如下：

N2(g)＋3H2O(l)===2NH3(g)＋32O2(g)

ΔH＝＋765.2 kJ/mol

回答下列問題：

(1)與目前廣泛使用的工業合成氨方法相比，該方法中固氮反應速率慢。請提出可提高其反應速率且增大NH3生成量的建議：__________。

(2)工業合成氨的反應為N2(g)＋3H2(g)鳩2NH3(g)。設在容積為2.0 L的密閉容器中充入0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g)，反應在一定條件下達到平衡時，NH3的物質的量分數(NH3的物質的量與反應體系中的總的物質的量之比)為47。計算(寫出計算過程)：

①該條件下N2的平衡轉化率；

②該條件下反應2NH3(g)鳩馧2(g)＋3H2(g)的平衡常數。

解析：本題考查化學反應速率和化學平衡原理在合成氨中的應用及化學平衡的簡單計算。(1)根據催化劑能降低反應的活化能這一原理即可畫出相應能量變化曲線。

(2)根據影響化學反應速率的因素可分析出具體措施。

(3)①設反應過程中消耗x mol N2(g)。

N2(g)＋3H2(g)鳩2NH3(g)

起始物質的量/mol 0.60 1.60 0

平衡時物質的量/mol 0.60－x 1.60－3x 2x

平衡時反應體系總物質的量＝[(0.60－x)＋(1.60－3x)＋2x]mol＝(2.20－2x) mol。

NH3(g)的物質的量分數＝2x÷(2.20－2x)＝47。

x＝0.40

N2的平衡轉化率＝0.40 mol0.60 mol×100%＝66.7%。

②設反應2NH3(g)鳩馧2(g)＋3H2(g)的平衡常數為K。

平衡時：c(NH3)＝2×0.40 mol÷2.0 L＝0.40 mol/L

c(N2)＝(0.60－0.40) mol÷2.0 L＝0.10 mol/L

c(H2)＝(1.60－3×0.40) mol÷2.0 L＝0.20 mol/L

K＝cN2[cH2]3[cNH3]2

＝[(0.10 mol/L)×(0.20 mol/L)3]÷(0.40 mol/L)2

＝5.0×10－3 mol2L－2

答案：(1)升高温度或增大N2的濃度

(2)①66.7%；②0.005

21．(9分)高爐鍊鐵中發生的基本反應之一如下：

FeO(s)＋CO(g)鳩馞e(s)＋CO2(g)(正反應為吸熱反應)

其平衡常數可表達為K＝cCO2cCO。已知1 100℃時K＝0.263。

(1)温度升高，化學平衡移動後達到新的平衡，高爐內CO2和CO的體積比值________，平衡常數K＝__________(填“增大”“減小”或“不變”)。

(2)1 100℃時，測得高爐中c(CO2)＝0.025 mol/L，c(CO)＝0.1 mol/L，在這種情況下，該反應__________(填“已經”或“沒有”)處於化學平衡狀態，此時化學反應速率是v正__________(填“大於”“小於”或“等於”)v逆，其原因是________________________ __________________。

解析：第(1)問，温度升高，化學平衡向吸熱反應方向移動，即向正反應方向移動，高爐內cCO2cCO比值增大，結合平衡常數表達式，自然可以得到K值增大；第(2)問，温度不變，平衡常數自然不變，此時cCO2cCO＝0.0250.1＝0.25＜0.263，説明未達到平衡，若要達到平衡，應增加CO2的濃度，減小CO的濃度，平衡向正反應方向移動，v正＞v逆。

答案：(1)增大 增大 (2)沒有 大於 cCO2cCO＝0.25＜0.263