专题2 化学反应速率与化学平衡 综合训练 2025-2026学年高二上学期化学苏教版选择性必修1

专题2　化学反应速率与化学平衡 综合训练 基础过关练 考点1　化学反应速率及其影响因素 1.在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g) 3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是(　　) A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率 B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率 C.在不同时刻都存在关系:2v(B)=3v(X) D.维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示 2.已知298 K,101 kPa时,CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.5 kJ·mol-1。该反应在密闭的刚性容器中分别于T1、T2温度下进行,CO2的初始浓度为0.4 mol·L-1,c(CO2)-t关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A.T1>T2 B.T1下反应达到平衡时c(CH3OH)=0.15 mol·L-1 C.使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大 D.使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同 3.室温下,为探究纳米铁去除水样中Se的影响因素,测得不同条件下Se浓度随时间变化关系如下图。 实验序号 水样 体积/mL 纳米铁 质量/mg 水样 初始pH ① 50 8 6 ② 50 2 6 ③ 50 2 8 下列说法正确的是(　　) A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(Se)=2.0 mol·L-1·h-1 B.实验③中,反应的离子方程式为2Fe+Se+8H+ 2Fe3++Se+4H2O C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率 D.其他条件相同时,水样初始pH越小,Se的去除效果越好 4.恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式为①X Y;②Y Z。反应①的速率v1=k1c(X),反应②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2为速率常数。图a为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线,图b为反应①和②的lnk~曲线。下列说法正确的是(　　) 　 A.随c(X)的减小,反应①、②的速率均降低 B.体系中v(X)=v(Y)+v(Z) C.欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间 D.温度低于T1时,总反应速率由反应①决定 考点2　化学平衡及平衡移动原理 5.向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O,发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x=]随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(　　) A.x1<x2 B.反应速率:vb正<vc正 C.点a、b、c对应的平衡常数:Ka<Kb=Kc D.反应温度为T1 K,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态  6.温度T下,向1 L真空刚性容器中加入1 mol (CH3)2CHOH,反应达到平衡时,c(Y)=0.4 mol/L。下列说法正确的是(　　) (CH3)2CHOH(g) (CH3)2CO(g)+H2(g) 　　　X　　　　　　　　　Y　　　　Z A.再充入1 mol X和1 mol Y,此时v正<v逆 B.再充入1 mol X,平衡时,c(Y)=0.8 mol/L C.再充入1 mol N2,平衡向右移动 D.若温度升高,X的转化率增加,则上述反应ΔH<0 7.二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-164.7 kJ·mol-1 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1 在密闭容器中,1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶4时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是　(　　) A.反应2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1 B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加 C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃ D.450 ℃时,提高的值或增大压强,均能使CO2平衡转化率达到X点的值 8.二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应(忽略其他副反应)为 ①CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41.2 kJ·mol-1 ②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH2 225 ℃、8×106 Pa下,将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。下列说法正确的是　(　　) A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等 B.反应②的焓变ΔH2>0 C.L6处的H2O的体积分数大于L5处 D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于CH3OH的生成速率 9.纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下,C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。 C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的反应机理和能量变化如下: 回答下列问题: (1)已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0 kJ·mol-1和298.0 kJ·mol-1,H—H键能为436.0 kJ·mol-1。估算C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。  (2)图示历程包含　　　个基元反应,其中速率最慢的是第　　　个。  (3)C40H10纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为　　　、　　　。  (4)1 200 K时,假定体系内只有反应C40H12(g) C40H10(g)+H2(g)发生,反应过程中压强恒定为p0 (即C40H12的初始压强),平衡转化率为α,该反应的平衡常数Kp为　　　　　　(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。  (5)40H19(g) C40H18(g)+H·(g)及40H11(g) C40H10(g)+H·(g)反应的lnK(K为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下,lnK=-+c(R为理想气体常数,c为截距)。图中两条线几乎平行,从结构的角度分析其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (6)下列措施既能提高反应物的平衡转化率,又能增大生成C40H10的反应速率的是　　　(填标号)。  a.升高温度　　　　 b.增大压强 c.加入催化剂 10.丙烯腈()是一种重要的化工原料。工业上以N2为载气,用TiO2作催化剂生产的流程如下: 已知:①进料混合气进入两釜的流量恒定,两釜中反应温度恒定; ②反应釜Ⅰ中发生的反应: ⅰ.HOCH2CH2COOC2H5(g) +H2O(g)　ΔH1 ③反应釜Ⅱ中发生的反应: ⅱ.+NH3(g) +C2H5OH(g)　ΔH2 ⅲ. +H2O(g)　ΔH3 ④在此生产条件下,酯类物质可能发生水解。 回答下列问题: (2)进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)∶n(C2H5OH)=1∶2,出料中四种物质(、、C2H5OH、H2O)的流量(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图: ①表示的曲线是　　　　(填“a”“b”或“c”)。  ②反应釜Ⅰ中加入C2H5OH的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③出料中没有检测到的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。  ④反应11 h后,a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)催化剂TiO2再生时会释放CO2,可用氨水吸收获得NH4HCO3。现将一定量的NH4HCO3固体(含0.72 g水)置于密闭真空容器中,充入CO2和NH3,其中CO2的分压为100 kPa,在27 ℃下进行干燥。为保证NH4HCO3不分解,NH3的分压应不低于　　　kPa[已知p(H2O)=2.5×102 kPa·mol-1×n(H2O),NH4HCO3分解的平衡常数Kp=4×104(kPa)3]。  能力提升练 1.一定条件下,发生反应:X(g)+2Y(g) 2Z(g)。现有三个容积均为2 L的恒容密闭容器甲、乙、丙,起始投料如下: X(g) Y(g) Z(g) 甲 1 mol 2 mol 0 乙 0 0 2 mol 丙 2 mol 4 mol 0 三个容器置于同一恒温环境中进行反应。下列判断不正确的是(　　) A.三个容器中平衡常数大小:甲<乙<丙 B.三个容器中X的平均反应速率不相等 C.达到平衡时,丙容器中的n(Z)大于甲容器中的2倍 D.若平衡时丙容器中X的转化率为80%,则平衡常数K为80 2.一定条件下,发生反应6H2(g)+2CO2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g),CO2平衡转化率随温度变化如图所示。对a、b、c三点对应情况的分析,正确的是(　　) 反应物起始物质的量之比: 曲线Ⅰ:n(H2)/n(CO2)=2 曲线Ⅱ:n(H2)/n(CO2)=1.5 A.CO2物质的量分数:a>b B.C2H5OH物质的量分数:a<c C.平衡常数:Ka>Kc>Kb D.反应速率:va(CO2)<vb(CO2) 3.燃煤电厂锅炉尾气中含有氮氧化物(主要成分为NO),可通过主反应4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 627.7 kJ·mol-1除去。温度高于300 ℃时会发生副反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-904.74 kJ·mol-1。在恒压、反应物起始物质的量之比一定的条件下,反应相同时间,NO的转化率在不同催化剂作用下随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法一定正确的是(　　) A.升高温度、增大压强均可提高主反应中NO的平衡转化率 B.N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH=-180.74 kJ·mol-1 C.图中X点所示条件下,反应时间足够长,NO的转化率能达到Y点的值 D.图中Z点到W点NO的转化率降低的原因是主反应的平衡逆向移动 4.使用丙烯(C3H6)可将汽车尾气中的NOx还原为N2除去,主要反应如下: 反应Ⅰ:2C3H6(g)+18NO(g) 6CO2(g)+9N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-5 202 kJ·mol-1 反应Ⅱ:4C3H6(g)+18NO2(g) 12CO2(g)+9N2(g)+12H2O(g)　ΔH=-1 890 kJ·mol-1 反应Ⅲ:2C3H6(g)+9O2(g) 6CO2(g)+6H2O(g)　ΔH=-3 141 kJ·mol-1 将一定比例C3H6、NO2、NO、O2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,C3H6、NOx(NO和NO2)的转化率和N2的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的焓变ΔH=-717 kJ·mol-1 B.高效去除汽车尾气中的NOx,合适的温度为300~500 ℃ C.350~400 ℃,NOx的转化率迅速下降的主要原因是催化剂的活性下降 D.400~550 ℃,以反应Ⅲ为主 5.将CaCO3加热至T ℃,部分发生分解,达到平衡时Kp=p0 kPa。T ℃,在一真空密闭容器中加入过量的CaCO3,再充入一定量的H2,加入催化剂使其发生反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)(忽略其他副反应),测得该反应中物质分压如图所示(t1时刻前,CO2的分压未给出),则下列说法错误的是(　　) A.t2时向容器中充入一定量CO2气体,CO2的物质分压变化曲线为① B.a点的坐标为(t1,p0) C.平衡时H2的平衡转化率为50% D.反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的压强平衡常数Kp=10 6.用草酸二甲酯(H3COOCCOOCH3)和氢气为原料制备乙二醇的反应原理如下: H3COOCCOOCH3(g)+2H2(g) H3COOCCH2OH(g)(乙醇酸甲酯)+CH3OH(g)　ΔH=-16.3 kJ·mol-1 H3COOCCH2OH(g)+2H2(g) HOH2CCH2OH(g)+CH3OH(g)　ΔH=-14.8 kJ·mol-1 在2 MPa条件下,将氢气和草酸二甲酯体积比(氢酯比)为80∶1的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,草酸二甲酯的转化率、产物的选择性与温度的关系如图所示。 产物的选择性=×100%,下列说法正确的是(　　) A.曲线Ⅰ表示乙二醇的选择性随温度的变化 B.其他条件不变,增大压强或升高温度,草酸二甲酯的平衡转化率均增大 C.其他条件不变,在190~195 ℃范围,随着温度升高,出口处乙醇酸甲酯的量不断减小 D.其他条件不变,在190~210 ℃范围,随着温度升高,出口处甲醇和乙二醇的物质的量之比[]减小 7.在一定条件下,向某2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2、4 mol H2,发生反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g),测得反应10 min时,不同温度下氢气的转化率如图所示。[已知:该反应的速率方程v正=k正·p4(H2)·p(CO2),v逆=k逆·p2(H2O)·p(CH4),k正、k逆只与温度有关] 下列说法错误的是(　　) A.图中a、b、c三点对应的v逆(CH4)由大到小的顺序为c>b>a B.该反应的ΔH<0 C.T2 K温度下,起始时容器内的压强为3 MPa,k逆=2(MPa)-2·min-1,则该温度k正≈33.3(MPa)-4·min-1 D.升高温度或增大压强,都可以提高反应物的平衡转化率 8.室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应: ①M+N X+Y;②M+N X+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是(　　) A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为2.5×10-3 mol·L-1·min-1 B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变 C.如果反应能进行到底,反应结束时37.5%的M转化为Z D.反应①的活化能比反应②的活化能大 9.随着经济全球化,我国已于2020年全面脱贫,家用汽车得到普及,有效处理汽车排放的尾气是需要进行研究的一项重要课题。利用催化技术可将尾气中的NO和CO转化成CO2和N2,化学方程式为2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g),为研究如何提高该转化过程反应速率,某课题组进行了实验探究。 资料查阅:①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同; ②使用相同的催化剂,当催化剂质量相等时,催化剂的比表面积对催化效率有影响。 实验设计:课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律,设计了以下对比实验。 (1)完成以下实验设计表格: 实验编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 实验目的 为实验 Ⅱ、Ⅲ作 参照　 ①　　　　　　　　　　  探究温度对 尾气转化速 率的影响　 温度/℃ 280 280 360 NO初始浓 度/(mol/L) 6.50×10-3 6.50×10-3 6.50×10-3 CO初始浓 度/(mol/L) 4.00×10-3 4.00×10-3 4.00×10-3 同质量的同种 催化剂的比表 面积/(m2/g) 80 120 ②　  图像分析与结论:利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线图。 (2)第Ⅱ组实验中,达平衡时NO的浓度为　　　　　　。  (3)由曲线Ⅰ、Ⅱ可知,增大催化剂比表面积,汽车尾气转化速率　　　　　　　　(填“增大”“减小”或“无影响”)。  10.甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一,反应如下: 反应ⅰ:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH1=+206 kJ·mol-1 反应ⅱ:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH2=+165 kJ·mol-1 (1)反应ⅲ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的ΔH3=　　　　;若在一定温度下的容积固定的密闭容器中进行该反应,则可以提高CO2转化率的措施为　　　　　　　　　　　　,下列说法可以证明该反应已达到平衡状态的是　　　　(填字母)。  a.v正(CO2)=v正(H2) b.容器内气体压强不再改变 c.H2的浓度不再改变 d.CO和H2O的浓度之比为1∶1 (2)对于反应ⅰ,向体积为2 L的恒容密闭容器中,按=1∶1投料。 ①若在恒温条件下,反应达到平衡时CH4的转化率为50%,则平衡时容器内的压强与起始压强之比为　　　　(最简单整数比)。  ②其他条件相同时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应相同时间,CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。a点　　　　(填“是”或“不是”)化学平衡状态,CH4的转化率:c点>b点,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3) 某科研小组研究了反应ⅱ的动力学,获得其速率方程v=k·cm(CH4)·c0.5(H2O),k为速率常数(受温度影响),m为CH4的反应级数。在某温度下进行实验,测得各组分初浓度和反应初速率如下: 实验 序号 c(H2O)/ (mol·L-1) c(CH4)/ (mol·L-1) v/(mol·L-1·s-1) 1 0.100 0.100 1.2×10-2 2 0.100 0.200 2.4×10-2 CH4的反应级数m=　　　　,当实验2进行到某时刻,测得c(H2O)=0.040 mol·L-1,则此时的反应速率v=　　　　mol·L-1·s-1(已知≈0.3)。  (4)甲烷、水蒸气催化重整制备高纯氢只发生反应ⅰ、反应ⅱ。在恒温、恒压条件下,1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时,CH4(g)的转化率为a,CO2(g)的物质的量为b mol,则反应ⅰ的平衡常数Kx=　　　　　　　　　[写出含有a、b的计算式;对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),Kx=,x为物质的量分数]。  答案 基础过关练 1.C　 2.D　 3.C　 4.C　 5.B 6.A　 7.D 8.C 9.答案　(1)128 (2)3　3 (3)6　10 (4)p0 (5)两反应断键和成键数目相同,故ΔH相同,则lnK随变化率几乎相同 (6)a 10.答案　(2)①c ②抑制HOCH2CH2COOC2H5、水解 ③反应ⅲ平衡常数大,反应进行完全 ④催化剂TiO2活性降低 (3)40 能力提升练 1.A　 2.D 3.C　 4.B　 5.A　 6.D　 7.D　 C　 9.答案　(1)①探究催化剂比表面积对尾气转化速率的影响　②80 (2)3.50×10-3 mol/L　 (3)增大 10.答案　(1)+41 kJ·mol-1　增大H2浓度,将CO或H2O从体系中移出　c (2)①3∶2　②不是　两点均未达到化学平衡状态,从b点到c点,随温度升高,反应速率加快,相同时间内CH4转化率增大 (3)1　0.013 6 (4) 2 学科网（北京）股份有限公司 $