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[课下巩固检测练(二十三)] 化学反应速率与化学平衡
(选择题每题5分)
1.(2025·江苏南通模拟)下列关于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0的说法正确的是( )
A.基态V原子核外电子排布为3d34s2
B.反应达到平衡状态时,v逆(SO3)=2v正(O2)
C.使用V2O5的目的是增大SO2的平衡转化率
D.其他条件相同,增大压强,平衡常数增大
解析:选B。V为第23号元素,基态V原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d34s2,A项错误;催化剂可以增大化学反应速率,不能改变平衡转化率,C项错误;化学平衡常数只受温度的影响,温度改变,平衡常数才会改变,D项错误。
2.(双选)(2025·海南琼海三模)某温度下,在体积一定的密闭容器中通入一定量的N2O4气体,发生反应N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)。随温度升高,混合气体的颜色变深。下列说法错误的是( )
A.反应的ΔH<0
B.在容器中加入氩气,反应速率不变
C.体系的总压强保持不变时,反应达到平衡状态
D.达到平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向正向移动
解析:选AD。达到平衡后,将反应容器的容积减少一半,即压强增大为原来的两倍,平衡向气体分子数减小的方向移动,即平衡发生逆向移动,D错误。
3.(双选)(2025·福建名校三模)利用“Cr2O(橙色)+H2O⥫⥬2CrO(黄色)+2H+”研究温度、浓度对化学平衡的影响,进行如图实验。已知:微热试管a中溶液,黄色加深。下列说法错误的是( )
A.反应Cr2O+H2O⥫⥬2CrO+2H+的ΔH>0
B.试管b加水后,溶液的pH减小
C.室温下,试管c比试管b黄色更深,但该反应的平衡常数不变
D.试管d比试管b橙色更深,原因是c(H+)减小
解析:选BD。微热试管a中溶液,黄色加深,说明升高温度,平衡正向移动,则该反应为吸热反应,即ΔH>0,A正确;试管b加水后,平衡正向移动,n(H+)增大,但c(H+)减小,溶液的pH增大,B错误;试管c比试管b黄色更深,说明加入NaOH溶液平衡正向移动的程度比b试管加入水更大,但平衡常数只受温度的影响,平衡常数不变,C正确;试管d中加浓硫酸,溶液中c(H+)增大,平衡逆向移动,溶液橙色变深,D错误。
4.(2024·江西高考)温度T下,向1 L真空刚性容器中加入1 mol 2CHOH,反应达到平衡时,c(Y)=0.4 mol/L,
下列说法正确的是( )
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=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
解析:选A。由题意可知,平衡时Y的浓度为0.4 mol/L,由方程式可知,X的浓度为1 mol/L-0.4 mol/L=0.6 mol/L,Z的浓度为0.4 mol/L,则反应的平衡常数K=≈0.27。向真空刚性容器中再充入1 mol X和1 mol Y时,反应的浓度熵Qc==0.35>K,则反应向逆反应方向进行,正反应速率小于逆反应速率,A正确;向真空刚性容器中再充入1 mol X相当于增大压强,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,则平衡时,Y的浓度小于0.8 mol/L,B错误;温度升高,X的转化率增加,说明平衡向正反应方向移动,该反应为焓变大于0的吸热反应,D错误。
5.(2025·辽宁大连模拟)已知某条件下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的速率方程为v=kcn(NH3),NH3在钨(W)表面分解的实验数据如表所示。
已知:①k为速率常数,只与温度、催化剂有关,与浓度无关。
②n=0时,反应为0级反应,n=1时,反应为1级反应,以此类推。n可以为整数,也可以为分数。
③浓度消耗一半所用的时间叫半衰期(t)。
t/min
0
20
40
60
80
100
c(NH3)/
(mol·L-1)
0.100
0.080
0.060
a
0.020
0
下列说法错误的是( )
A.表格中a=0.040
B.该反应为2级反应
C.该反应速率与NH3的浓度无关,可能因为催化剂表面吸附的NH3已达到饱和
D.保持其他条件不变,若起始浓度为0.120 mol·L-1,则半衰期为60 min
解析:选B。由表格数据知,0~20 min内,氨气的反应速率为=0.001 mol/(L·min),20~40 min内,氨气的反应速率为=0.001 mol/(L·min),相同时间内氨气的反应速率相等,说明该反应是匀速反应,与氨气的浓度无关,则由速率方程可得:cn(NH3)==1,解得n=0,该反应是0级反应,反应的速率常数k=v=0.001。由分析可知,该反应是匀速反应,则40~60 min内,氨气的反应速率为=0.001 mol/(L·min),解得a=0.040,A正确;设起始浓度为c,由分析可知,反应速率与速率常数相等,则半衰期t=,所以起始浓度为0.120 mol/L时,半衰期t==60 min,D正确。
6.(2025·广东梅州模拟)对于同一体系内存在竞争反应:①A(g)⥫⥬B(g),②A(g)⥫⥬C(g);测得反应速率与时间t关系如图,依据图像信息,下列说法不正确的是( )
A.反应①的反应限度大于反应②
B.加入催化剂定能有效降低反应活化能,加快反应速率
C.无催化剂时t2后反应①达到平衡
D.加入催化剂,可有效提高C的产率
解析:选B。反应①和反应②相互竞争,未加入催化剂时,B的速率更大,浓度更大,说明反应①的反应限度大于反应②,A正确;加入催化剂后C的速率明显增大,B的速率略有减小,B错误;反应速率不变时浓度不变,反应到达平衡,无催化剂时t2后反应①达到平衡,C正确;加入催化剂,C的速率明显增大,能更快产生C,提高了C的产率,D正确。
7.(2025·北京石景山期末)一定温度下,在三个体积均为2 L的恒容密闭容器中充入气体PCl5发生反应:PCl5(g)⥫⥬PCl3(g)+Cl2(g)。
编号
温度/℃
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
达到平衡所需时间/s
PCl5(g)
PCl3(g)
Cl2(g)
Ⅰ
320
0.40
0.10
0.10
t1
Ⅱ
320
0.80
t2
Ⅲ
410
0.40
0.15
0.15
t3
下列说法正确的是( )
A.反应到达平衡时,容器Ⅰ中的平均速率为v(PCl5)= mol·L-1·s-1
B.该反应正反应为放热反应
C.反应Ⅱ的平衡常数为
D.平衡常数K:容器Ⅱ>容器Ⅲ
解析:选C。反应到达平衡时,容器Ⅰ中的平均速率为v=== mol·L-1·s-1,A错误;从容器Ⅰ和容器Ⅲ的反应来看,温度升高,平衡时产物的量增加,说明在容器Ⅰ的基础上升温,平衡会正向移动,则该反应是吸热反应,B错误;容器Ⅰ和容器Ⅱ的反应温度相同,温度不变,平衡常数不变,则反应Ⅱ的平衡常数为K===,C正确;反应温度容器Ⅱ<容器Ⅲ,经分析该反应是吸热反应,升高温度,K值增大,则平衡常数K:容器Ⅱ<容器Ⅲ,D错误。
8.(2025·安徽淮南二模)苯酚是炼油、制药等工业的重要原料,同时也是一种有机污染物,具有高度毒性且难以降解的特点。光催化降解是一种重要的方法,以BiOCl为光催化剂,苯酚的残留率与苯酚的初始浓度的关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.光照时BiOCl晶体中电子激发产生空穴,从而氧化苯酚
B.实验①在210 min时苯酚的降解率接近100%
C.实验②在30~90 min内的平均反应速率为 mg·L-1·min-1
D.光照时苯酚的初始浓度越大降解速率越大
解析:选D。由图可知无光时几乎不反应,苯酚易被氧化,有光照时苯酚残留率减小,则可能是光照时BiOCl晶体中电子激发产生空穴,氧化苯酚,A正确;实验①在210 min时苯酚的残留率接近0%,降解率接近100%,B正确;根据题目中给出的实验②苯酚的残留率随时间变化的图,90 min时苯酚的残留率为60%,平均反应速率为v= mg·L-1·min-1= mg·L-1·min-1,C正确;由图可知,光照时苯酚的初始浓度越大降解速率越慢,不是越快,D错误。
9.(2025·湖南长沙模拟)室温下,某溶液中初始时仅溶有等物质的量的M和N,同时发生以下两个反应:①M+N===X+Z;②M+N===X+Y(产物均易溶)。反应①的速率v1=k1c2(M),反应②的速率v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中M和Z的浓度随时间变化如图。下列说法正确的是( )
A.反应过程中,体系中Y和Z的浓度之比逐渐减小
B.0~30 min内,M的平均反应速率约为6.7×10-4 mol·L-1·min-1
C.若反应能进行完全,则反应结束时37.5%的N转化为Y
D.反应的活化能:①>②
解析:选C。由图可知,M的起始浓度为0.5 mol/L,反应①的速率v1=k1c2(M),反应②的速率v2=k2c2(M),k1、k2为速率常数,则同一反应体系中反应①、②的速率之比始终不变,所以Y、Z的浓度变化之比始终不变,A错误;由图可知,30 min时Δc(M)=0.5 mol/L-0.300 mol/L=0.2 mol/L,M的平均反应速率为≈6.7×10-3 mol/(L·min),B错误;①M+N===X+Z,②M+N===X+Y,则体系中始终有c(Y)+c(Z)=Δc(M),30 min时,c(Z)=0.125 mol/L,则c(Y)=0.2 mol/L-0.125 mol/L=0.075 mol/L,即反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比为0.075 mol/L∶0.125 mol/L=3∶5,当反应能进行到底时,c(Y)+c(Z)=0.5 mol/L,则c(Z)=×0.5 mol/L=0.312 5 mol/L,c(Y)=×0.5 mol/L=0.187 5 mol/L,反应结束时N转化为Y的转化率为×100%=37.5%,C正确;30 min时,v(Y)∶v(Z)=Δc(Y)∶Δc(Z)=3∶5,即v(Y)<v(Z)、v2<v1,反应的活化能越高,反应速率越慢,所以反应①的活化能小于反应②的活化能,D错误。
10.NO2是常见的环境污染性气体。一定温度下,向三个容积不等的恒容密闭容器中分别投入1 mol NO2,用足量活性炭还原NO2的反应为2NO2(g)+2C(s)⥫⥬N2(g)+2CO2(g)。反应相同时间后,三个容器中NO2的物质的量(n)如图中A、B、C三点所示。下列叙述不正确的是( )
A.A点达到平衡,B、C点均未达到平衡
B.若B点达到平衡,在该温度下的平衡常数K=0.25
C.若C点使用催化剂,能提高NO2的转化率
D.C点时,瞬间压缩容器体积至1 L后,NO2的物质的量增大
解析:选D。该反应正向气体分子数增大,恒温恒容条件下,A点的容器体积最小,压强最大,A点的反应速率最大;C点的容器体积最大,压强最小,C点的反应速率最小。根据A、C点NO2的物质的量可知A点已经达到平衡状态,C点未达平衡。根据“三段式”计算平衡常数K:
2NO2(g)+2C(s)⥫⥬N2(g)+2CO2(g)
初始/mol 1 0 0
转化/mol 0.5 0.25 0.5
平衡/mol 0.5 0.25 0.5
K==0.25
计算B点浓度商Q:
2NO2(g)+2C(s)⥫⥬N2(g)+2CO2(g)
初始/mol 1 0 0
转化/mol 0.6 0.3 0.6
B点/mol 0.4 0.3 0.6
Q=≈0.17<K,B点未达平衡,A正确;A、B、C点在同一温度下,该反应的平衡常数不变,K=0.25,B正确;C点未达平衡,使用催化剂可以加快反应速率,提高反应物的转化率,C正确;C点时,瞬间压缩容器体积至1 L,与A点形成等效平衡,NO2的物质的量为0.5 mol,保持不变,D错误。
11.(2025·黑龙江哈尔滨二模)一定温度下,将等量的气体X分别通入起始体积相同的密闭容器Ⅰ和Ⅱ中,使其发生反应2X(g)⥫⥬Y+2Z(g),如图。下列说法正确的是( )
A.达平衡时,容器Ⅰ中X的转化率一定小于容器Ⅱ中X的转化率
B.达平衡后,向容器Ⅰ中通入稀有气体,平衡向逆反应方向移动
C.达平衡后,将容器Ⅱ温度升高,发现其体积增大,说明X发生的反应为吸热反应
D.达平衡后,反应物的总物质的量和生成物的总物质的量相等,对应图中坐标上的温度是200 ℃
解析:选D。如果Y是固体或液体,达平衡时,容器Ⅰ中X的转化率等于容器Ⅱ中X的转化率,A错误;容器Ⅰ为恒容容器,达平衡后,向容器Ⅰ中通入稀有气体,反应物浓度不变,平衡不移动,B错误;如果Y是固体或液体,达平衡后,将容器Ⅱ温度升高,发现其体积增大,可能为气体受热膨胀,导致体积增大,不能说明X发生的反应为吸热反应,C错误;达平衡时,反应物的总物质的量和生成物的总物质的量相等,假设物质X初始为a,转化2x,则生成Y和Z分别为x、2x,得a-2x=x+2x,解得x=0.2a,故转化率为×100%=40%,对应图中坐标上的温度是200 ℃,D正确。
12.(2025·江苏苏州模拟)在一个容积固定的反应器中,有一可左右滑动的密封隔板,如图1所示,两侧分别进行:
反应Ⅰ:H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)
反应Ⅱ:2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)
各物质的起始加入量:H2、I2和HI均为4.0 mol,O2为6.5 mol,SO3为2.0 mol,设SO2为x mol。当x在一定范围内变化时,均可以通过调节反应器的温度,使两侧反应都达到平衡,并且隔板恰好处于正中位置;反应Ⅱ中SO2与O2起始物质的量之比一定条件下,不同温度时SO2转化率如图2所示(图中虚线表示相同条件下SO2的平衡转化率随温度的变化)。
下列说法不正确的是( )
A.欲使反应Ⅱ起始时向正反应方向进行,x的最大取值应小于7.0
B.反应Ⅱ正反应活化能小于逆反应的活化能
C.保持温度不变,T3℃时改变SO2与O2起始物质的量的比值,SO2的转化率可能从a点的值升至b点的值
D.在x分别为4.5和5.0这两种情况下,当反应达平衡时,H2的物质的量相等
解析:选D。平衡时,反应Ⅰ和Ⅱ两部分温度、体积、压强相同,两反应混合气体的总的物质的量相同,反应Ⅰ反应前后气体体积不变,平衡后混合气体的总的物质的量为4.0×3=12.0 mol,所以反应Ⅱ平衡时混合气体的总的物质的量为12.0 mol,设达平衡时O2的消耗量为a mol,列出三段式,
2SO2(g) + O2(g) ⥫⥬ 2SO3(g)
开始(mol) x 6.5 2.0
变化(mol) 2a a 2a
平衡(mol) x-2a 6.5-a 2.0+2a
6.5-a+x-2a+2.0+2a=12,且x-2a>0,即x=3.5+a,x>2a,解之得x<7,因此欲使反应Ⅱ起始时向正反应方向进行,x的最大取值应小于7.0,A正确;图2虚线表示相同条件下SO2的平衡转化率随温度的变化,温度越高平衡转化率越低,说明反应Ⅱ是放热反应,因此反应Ⅱ正反应活化能小于逆反应的活化能,B正确;保持温度不变,减小SO2与O2起始物质的量的比值,SO2的转化率增大,可以从a点的值升至b点的值,C正确;两种情况下,反应Ⅱ到达平衡时反应混合物总的物质的量都为12 mol,所以这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的,温度不同,反应达到平衡状态时H2物质的量也不同,D错误。
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