第二章 化学反应速率与化学平衡 单元同步复习
一、单选题
1．在恒温恒容条件下，向某容器中充入一定量的N2O5气体发生下列反应：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0。温度T时，部分实验数据如表所示：
t/s 0 50 100 150
c(N2O5)/mol·L-1 4.00 2.5 2.00 2.00
下列有关说法错误的是
A．温度T时，该反应平衡常数K=64
B．150s后再充入一定量N2O5，再次达到平衡N2O5的转化率将增大
C．达平衡后升高温度，该容器内混合气体的密度不会改变
D．其他条件不变，若将恒容改为恒压，则平衡时N2O5的转化率增大
2．工业合成氨的反应为： kJ·mol，用○、●分别表示H原子、N原子，表示催化剂，反应微观历程如下图所示，下列说法中错误的是
A．过程②→③吸收能量，过程③→④放出能量
B．使用新型催化剂可使与在较低温度和压强下合成
C．合成氨反应达平衡时，反应速率关系：
D．合成氨工业中采用循环操作的主要目的是提高与的利用率
3．体系能量变化如图所示。下列有关说法正确的是
A．△H1＜△H2
B．步骤②反应△S＞0
C．二氧化碳加氢制甲醇的总反应速率取决于步骤①
D．二氧化碳加氢制甲醇的总反应的平衡常数K=
4．我国科学家在利用Ni和NiO催化电解水制氢气和氧气的研究上有重大突破，下图是通过计算机测得的部分电解机理图。吸附在催化剂表面的物质带“*”。下列说法错误的是
A．该过程中Ni催化时反应速率较慢
B．该过程中NiO作催化剂时吸热更多
C．该催化过程的方程式为
D．整个过程中涉及非极性键的形成
5．某温度下，恒容密闭容器内充入一定量NH3、O2发生：4NH3(g)+3O22N2(g)+6H2O(g)，一段时间后达到平衡，下列说法错误的是
A．充入一定量HCl，反应速率减小
B．降低温度，若[H2O]增大，则△H＜0
C．其他条件不变，改为在恒压密闭容器中反应，平衡后NH3转化率减小
D．调整反应物的投料比，当以c(NH3)：c(O2)=4：3充入反应物，平衡时N2体积分数最大
6．对于可逆反应，下列说法错误的是
A．当时，该反应达到平衡状态
B．该反应在一定条件下能自发进行，则
C．恒温恒容条件下，若混合气体的颜色保持不变，则该反应达到平衡状态
D．恒温恒容条件下，达平衡状态后，再充入一定量的，转化率将减小
7．CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为：
①CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)
其他条件相同时，投料比n(CH4)：n(CO2)为1∶1.3，不同温度下反应的结果如图。
下列说法不正确的是
A．550～600℃，升温更有利于反应①，反应①先达到平衡
B．n(H2)∶n(CO)始终低于1.0，与反应②有关
C．加压有利于增大CH4和CO2反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率
D．若不考虑其他副反应，体系中存在：4[c(CH4)+c(CO)+c(CO2)]=2.3[4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)]
8．已知下列反应的平衡常数：①S(s)+O2(g)SO2(g) K1；②H2(g)+S(s)H2S(g) K2。则反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数是
A．K1-K2 B．K2-K1 C． D．
9．用一种较活泼的金属把另一种金属从化合物中还原出来的方法称为金属热还原法。钠、镁、铝是常用的还原剂。一些常见的金属热还原反应如下：
序号 反应 △H/kJ/mol △S/J/(mol·K)
① 2Al(l) + 3BaO(s)=3Ba(g) +Al2O3(s) 487 207.53
② 2Al(s) + 3BaO(s)=3Ba(s)+Al2O3(s) 4 -15.70
③ Mg(l) + 2RbCl(s)=2Rb(g)+MgCl2(s) 381.77 223.06
④ 4Na(l)+TiCl4(g)=Ti(s)+4NaCl(s) -899.8 -291
下列说法不正确的是
A．反应①表明金属沸点：Al>Ba
B．对于反应：2Ba(s)+O2(g)=2BaO(s) △H1，4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H2，由反应②可以推出3△H1≈△H2
C．反应③说明金属活动性顺序：Mg>Rb
D．对于反应④： |△H|>>|T△S|说明焓变对该反应的自发性起主要影响作用
10．一定温度下，向某容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体发生的反应：Fe(s)+CO2(g) =FeO(s)+CO (g)。反应过程中CO2气体和CO气体的物质的量与时间的关系如图所示，下列说法正确的是
A．点a的正反应速率比点e的大，b点时达到平衡
B．0--4min内，CO的反应速率v(CO)=0.125 mol/(L·s)
C．达到平衡时，CO2的转化率为71.4%
D．若保持容容器压强不变，充入He，化学反应速率不变
11．甲烷可在铑/铈氧化物的催化下与过氧化氢反应，转化为甲醇和甲基过氧化氢，实现了天然气的高效利用，其原理如图所示，下列说法错误的是
A．反应③有极性键的断裂与生成
B．反应⑤中，Ce的化合价升高
C．铑/铈氧化物改变了和的反应历程，降低了反应的活化能
D．若用作反应物，一段时间后只有、中含有
12．将与通入一个容积不变的密闭容器中发生反应：，其平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示。
700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
下列说法错误的是
A．该反应为吸热反应
B．该反应的平衡常数表达式
C．随着a的增大，的体积分数逐渐减小
D．时，往平衡体系中同时加入和，平衡不发生移动
13．氨气在工业上应用广泛，已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜0，反应相同时间，NH3的体积百分数随温度的变化情况如图所示，下列相关描述正确的是
A．线上的点均代表平衡时刻的点 B．逆反应速率：va＞vb
C．b点时v正
容器编号 甲 乙 丙 丁
容器体积/L 2 2 2 1
起始物质的量 n(SO2)/mol/mol 0.40 0.80 0.80 0.40
n(O2)/mol 0.24 0.24 0.48 0.24
SO2的平衡转化率/% 80 α1 α2 α3
A．起始反应速率：丙＞乙＞甲=丁
B．SO2的平衡转化率：α1＞α2=α3
C．容器中SO3的物质的量浓度：丙=丁＞甲
D．若改为绝热恒容密闭容器，达平衡时，甲中SO2的平衡转化率大于80%
二、非选择题
15．已知在600℃时，以下三个反应的平衡常数：
反应①：CO(g)＋CuO(s) CO2(g)＋Cu(s)K1
反应②：H2(g)＋CuO(s) Cu(s)＋H2O(g)K2
反应③：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)K3
(1)反应①的平衡常数表达式为_______，反应④2CO(g)＋2CuO(s) 2CO2(g)＋2Cu(s)的平衡常数K4与K1的关系是_______。
(2)反应②的K值随着温度升高而增大，则反应②的反应热ΔH_______0。
(3)反应③的K3值与K1、K2的关系是_______。
(4)若其他条件不变，向反应③所在的恒容密闭容器中充入H2O(g)，则平衡将向_______移动，该反应的平衡常数_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
16．如图表示298K时，N2、H2与NH3的平均能量与合成氨反应的活化能的曲线图，据图回答下列问题：
(1)若反应中生成2mol氨，则反应____(填“吸热”或“放热”)____kJ。
(2)图中曲线____(填“a”或“b”)表示加入铁触媒的能量变化曲线，铁触媒能加快反应速率的原理是_____。
(3)合成氨反应中平衡混合物中氨的体积分数与压强、温度的关系如图所示。若曲线a对应的温度为500℃，则曲线b对应的温度可能是_____(填字母)。
A．600℃ B．550℃ C．500℃ D．450℃
17．氨气是一种重要的化工产品，在生产和科研中应用广泛，氨气是工业合成氨的原料之一，工业上制取氨气有下列两种途径：
途径一，用水和天然气作原料一步反应制得。
途径二，用煤和水作原料经多步反应制得。
请回答下列问题：
(1)途径一反应的还原产物是____。
(2)途径二中的一步反应为：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0
①上述反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是____(填写序号)。
A．增大压强 B．降低温度 C．增大H2O(g)的浓度 D．使用催化剂
②已知1000K时，上述反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化率超过90%，则起始时c(H2O)：c(CO)不低于____。
(3)目前常用氨气处理硝酸生产的工业尾气，在400℃左右且有催化剂存在的情况下，氨气能把NO(g)还原成无色无毒气体，直接排入空气中，已知氢气的燃烧热为286kJ mol-1
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ mol-1
N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180kJ mol-1
试写出氨气与NO(g)反应生成无毒气体和液态水的热化学方程式____。
18．在密闭容器中充入一定量活性炭和NO，发生反应：C(s)＋2NO (g)N2(g)＋CO2(g) ΔH>0。在 T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度(mol L-1)如表所示：
t/min 物质 0 10 20 30 40 50
NO 1.0 0.58 0.40 0.40 0.40 0.40
N2 0 0.21 0.30 0.30 0.30 0.30
CO2 0 0.21 0.30 0.30 0.30 0.30
(1)根据上表数据进行分析，该反应最初达到化学平衡的时间可能的范围是：_______。
(2)10min内该反应的平均反应速率v(CO2)=_______mol L-1 min-1。
(3)根据上表数据描点作图，NO浓度随时间变化的曲线如下图所示，若加入催化剂会加快反应速率，在下图中画出加入催化剂NO浓度随时间变化的曲线_______。
(4)其他条件相同，改变下列因素，可使反应速率增大并且提高NO的平衡转化率是_______。
a.增加C的量 b.缩小容器体积增大气体压强 c.升高温度
参考答案：
1．B
【详解】A．
K= ，故A正确；
B．恒容条件下，再充入一定量N2O5，相当于加压，再次达到平衡N2O5的转化率将降低，故B错误；
C．升高温度，混合气体的总质量、容器的体积都不变，因此气体的密度不变，故C正确；
D．该反应的正反应是气体分子数增大的反应，其他条件不变时，改为在恒压密闭容器中反应，相当于减压，平衡正向移动，平衡时N2O5的转化率增大，故D正确；
选B。
2．C
【详解】A．由题干反应历程图中，过程②→③表示化学键断裂，故吸收能量，而过程③→④表示化学键形成，故放出能量，A正确；
B．使用新型催化剂可以降低反应所需要的活化能，故可使N2与H2在较低温度和压强下合成NH3，B正确；
C．根据反应速率之比等于化学计量系数之比可知，，故当时，，即合成氨反应未达平衡，C错误；
D．合成氨工业中采用循环操作的主要目的是及时分离出NH3，化学平衡正向移动，并将N2和H2循环利用，故可提高与的利用率，D正确；
故答案为：C。
3．C
【详解】A．由图可知总反应为放热反应，步骤①为吸热反应，△H1>0，步骤②为放热反应，△H2<0，故△H1>△H2，A错误；
B．气体物质的量越大，熵越大，步骤②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)，反应物气体的物质的量大于生成物气体的物质的量，故△S<0，B错误；
C．步骤①反应的活化能大于步骤②的活化能，活化能大的步骤为决定速度的步骤，故二氧化碳加氢制甲醇的总反应速率取决于步骤①，C正确；
D．反应的总反应为：CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(g)+H2O(g)，反应的平衡常数表达式为： ，D错误；
故选C。
4．B
【详解】A．活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；从决速步骤判断活化能，该过程中Ni催化时反应速率较慢，A项正确；
B．催化剂改变化学反应速率，不改变反应的焓变，该过程中和作催化剂时吸热相同，B项错误；
C．该催化过程反应为2生成、、，方程式为，C项正确；
D．整个过程中涉及非极性键(氧氧键)的形成，D项正确；
故选B。
5．C
【详解】A．充入一定量HCl，NH3和HCl反应生成NH4Cl，NH3浓度减小，反应速率减小，故A正确；
B．降低温度，若[H2O]增大，说明平衡正向移动，则该反应是放热反应，△H＜0，故B正确；
C．其他条件不变，改为在恒压密闭容器中反应，反应过程中气体总物质的量增大，平衡时相比恒容密闭容器压强减小，则平衡正向移动，NH3转化率增大，故C错误；
D．按方程式系数比进行投料，不会有多余的反应物，反应物的利用率最高，所以产物的百分比最大，当以c(NH3)：c(O2)=4：3充入反应物，平衡时N2体积分数最大，故D正确；
故选C。
6．D
【详解】A．反应达到平衡状态，正逆反应速率比等于系数比，所以当时，该反应达到平衡状态，故A正确；
B． ，该反应在一定条件下能自发进行，说明在一定条件下，则，故B正确；
C．恒温恒容条件下，若混合气体的颜色保持不变，说明浓度不变，则该反应达到平衡状态，故C正确；
D．正反应气体系数和减小，恒温恒容条件下，达平衡状态后，再充入一定量的，相当于加压，转化率将增大，故D错误；
选D。
7．A
【详解】A．这两个反应同时发生，反应②会破坏反应①的平衡，所以两个反应应该同时达到平衡，A项错误；
B．若反应②不存在，则n(H2)∶n(CO)始终为1.0，所以n(H2)∶n(CO)低于1.0与反应②有关，B项正确；
C．加压可以提升反应速率，但是反应①中生成物的化学计量数大于反应物的化学计量数，因此加压会导致反应①的平衡左移，转化率降低，C项正确；
D．设初始n（CH4）=xmol，则有初始n（CO2）=1.3xmol，再设反应①有ymolCH4转化成了H2和CO，反应②有zmolH2转化成了H2O，最终整个体系体积为VL，则该系统中有n（CH4）=（x-y）mol，n（CO2）=（1.3x-y-z）mol，n（H2）=（2y-z）mol，n（CO）=（2y+z）mol，n（H2O）=zmol。4[c(CH4)+c(CO)+c(CO2)]=，2.3[4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)]=，所以不考虑其他副反应，体系中存在4[c(CH4)+c(CO)+c(CO2)]=2.3[4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)]，D项正确。
答案选A。
8．C
【详解】①S(s)+O2(g)SO2(g)，K1=；②H2(g)+S(s)H2S(g)，K2=；根据盖斯定律，将热化学方程式②-①，整理可得反应：H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)，其化学平衡常数K=；
故合理选项是C。
9．C
【详解】A．金属的熔、沸点与金属键强度有关，金属键强度越大，熔、沸点越高，相同温度下Al为液态，Ba为气态，说明Ba的金属键强度小于Al，A正确；
B．根据盖斯定律，反应②的，，所以3△H1≈△H2，B正确；
C．根据元素周期律，Rb金属性大于Na，而金属性Na大于Mg，所以金属活动性顺序：Rb>Mg，C错误；
D．对于反应④ ，，反应能自发，所以温度小于3092.1K能自发进行，只有当温度大于3092.1K时，，此时反应不能自发进行，说明焓变对该反应能否自发进行有决定性影响，D正确。
故选C。
10．C
【详解】A．点a的反应物浓度浓度比b点大，故a点正反应速率比点e的大，b点时各组分的量仍在发生变化，故b点未达到平衡，故A错误；
B．题目未给容器体积，无法计算化学反应速率，故B错误；
C．达到平衡时，CO2的转化率为≈71.4%，故C正确；
D．若保持容器压强不变，充入He,容器体积增大，反应物和生成物浓度减小，化学反应速率减慢，故D错误；
故选：C。
11．D
【详解】A．反应③中CH4中断裂1条C-H键形成 CH3， OH与H形成H2O中有O-H键生成，则有极性键的断裂与生成，A正确；
B．反应⑤中，H2O2→H2O中O元素从-1降低至-2价，则Ce的化合价升高，B正确；
C．铑/铈氧化物是催化剂，可改变了CH4和H2O2的反应历程，降低了反应的活化能，C正确；
D．由反应⑤可知O连接在Ce上，甲烷可在铑/铈氧化物的催化下与过氧化氢反应，转化为甲醇和甲基过氧化氢(CH3OOH)，则若用H2l8O2作反应物，一段时间后CH3OH、CH3OOH和铑/铈氧化物中均含有18O，D错误；
故选D。
12．C
【分析】列三段式有
，据此分析解答。
【详解】A．由表中数据关系可知，温度越高，K越大，平衡向右移动，故正反应为吸热反应，A正确；
B．反应中为气态，有浓度变化量，故其平衡常数表达式，B正确；
C．为，当时，投料方式与方程式化学计量数相同，此时生成物体积分数最大；当时，随着a的增大，的体积分数逐渐增大；当时，随着a的增大，氢气剩余较多，的体积分数逐渐减小，C错误；
D．时，，解得，往平衡体系中同时加入和，则，平衡不发生移动，D正确；
故答案为C。
13．D
【分析】由图可知，c点氨气的体积百分数最大，说明反应达到平衡，则c点以前为平衡的形成过程，c点以后为平衡的移动过程。
【详解】A．由分析可知，c点以前均未达到平衡，故A错误；
B．温度越高，反应速率越快，由于a点温度小于b点，且a点c(NH3)低于b点，故a点的逆反应速率比b点的小，故B错误；
C．由分析可知，b点反应未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率，故C错误；
D．该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，则c点平衡常数大于d点，故D正确；
故选D。
14．C
【详解】A．温度相同、体积相同的甲、乙、丙三个容器，反应物浓度越大，反应速率越快，起始反应速率：丙＞乙＞甲，丙和丁容器温度相同、反应物起始浓度相同，则起始时反应速率相同，丁=丙＞乙＞甲，选项A错误；
B．由乙、丙可知，二氧化硫的浓度相同，丙中氧气的浓度增大，会促进二氧化硫的转化，二氧化硫转化率，丙和丁达到的是等效的平衡状态，所以二氧化硫转化率，选项B错误；
C．体积相同，丙中的起始浓度为甲的2倍，相当于增大压强，平衡正向移动，则丙中转化率增大，即丙中大于甲中的2倍，丙和丁达到的平衡等效，三氧化硫浓度相同，丙=丁＞甲，选项C正确；
D．绝热恒容时，由于该反应正向放热，相当于在恒温恒容时升高温度，平衡逆向移动，转化率降低，选项D错误；
答案选C。
15．(1) K1= K4=K12
(2)>
(3)K3=
(4) 正反应方向 不变
【详解】（1）平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比，固体不写入表达式，则反应①的平衡常数表达式为K1=；反应④=2×反应①，则K4与K1的关系为K4=K12，故答案为：K1=；K4=K12；
（2）反应②的K值随着温度升高而增大，说明升温反应②的平衡正向移动，则反应②为吸热反应，ΔH>0，故答案为：>；
（3）根据盖斯定律，由①-②得到③，则K3=，故答案为：K3=；
（4）若其他条件不变，向反应③所在的恒容密闭容器中充入H2O(g)，反应物的浓度增大，该反应的平衡正向移动；由于平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故答案为：正反应方向；不变。
16．(1) 放热 92
(2) b 改变了反应的历程，降低了合成氨反应的活化能
(3)D
【详解】（1）根据图示可知：1mol N2(g)、3mol H2(g)的能量比2mol NH3(g)的能量高92kJ，为放热反应；发生该反应时，若生成2mol NH3，反应会放出92kJ的热量；
（2）使用催化剂能够改变反应途径，降低反应的活化能，使反应速率加快，但不能改变反应物、生成物的能量，因此不能改变反应热，故图中曲线a表示不使用催化剂时物质反应的能量变化曲线，曲线b是表示加入铁触媒的能量变化曲线；
（3）合成氨气的反应是气体体积减小的放热反应，在压强不变时，降低温度，化学平衡正向移动，导致NH3的体积分数增大，因此若曲线a表示的温度为500℃，则曲线b对应的温度应小于500℃，故合理选项是D。
17．(1)氢气
(2) BC 13.8
(3)4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l) ΔH=-2071.2kJ mol-1
【详解】（1）途径一是用水和甲烷作原料一步反应制得氢气，氢元素的化合价降低，所以氢气是还原产物；
（2）①A.增大压强，平衡不会发生移动，CO转化率不变，故不选A；
B.降低温度，平衡正向进行，CO转化率增大，故选B；
C.增大水蒸气的浓度，平衡向着正方向进行，CO转化率增大，故选C；
D.催化剂不会引起化学平衡的移动，CO转化率不变，故不选D；
故选BC；
②设CO的起始浓度为xmol，的起始浓度为ymol，则转化的CO的最小值为，
根据平衡常数列式：，解得，故此只要此值大于，转化率就会超过；
（3）氢气的燃烧热为，则氢气的燃烧的热化学方程式为：
①
②
③
根据盖斯定律①×6－②×2－③×3得。
18．(1)20
(2)0.021
(3)
(4)c
【解析】（1）
20min之后各物质的浓度不再变化，则反应达到平衡状态，该反应最初达到化学平衡的时间可能的范围是：20min，故答案为：20；
（2）
10min内该反应的平均反应速率v(CO2)==0.021mol L-1 min-1，故答案为：0.021；
（3）
加入催化剂，化学反应速率加快，达到平衡所需时间缩短，但平衡不移动，平衡时NO浓度不变，则NO浓度随时间变化的曲线为：；
（4）
a.C为固体，增加C的量，速率和平衡均不移动，故a错误；
b.缩小容器体积增大气体压强，反应速率加快，平衡不移动，NO的平衡转化率不变，故b错误；
c.升高温度，反应速率加快，平衡正移，NO的平衡转化率增大，故c正确；
故选：c。
