2019-2020学年高中化学第二章化学反应速率和化学平衡检测题新人教版选修4

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15．(2015·安徽 卷)汽车尾气中NO产生的反应为：N
2
(g)＋O
2
(g)2NO(g)。 一定条件下，等物质的
量的N
2
(g)和O
2
(g)在恒容密闭容器 中反应，曲线
a
表示该反应在温度
T
下N
2
的浓度随时间的 变化，曲线
b

表示该反应在某一起始反应条件改变时N
2
的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是( )

4（c0－c1）2
A．温度
T
下，该反应的平衡常数
K
＝B．温度
T
下，随着反应的进行，混合气体的密度
c21




减小
B．温度
T
下，随着反应的进行，混合 气体的密度减小
C．曲线
b
对应的条件改变可能是加入了催化剂
D．若曲线< br>b
对应的条件改变是温度，可判断该反应的Δ
H
＜0



答案：A
二、非选择题(本题包括5小题，共55分)
16．(10分)一 定条件下，在体积为3 L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为
Cu
2OZnO)：CO(g)＋2H
2
(g)CH
3
OH(g)，根据题意完 成下列问题：

(1)反应达到平衡时，平衡常数表达式
K
＝_______ _，升高温度，
K
值________(填“增大”“减小”或


“不变”)。
(2)在500 ℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率
v
(H
2
)＝________。
1
(3)在其他条件不变的情况下，对处于 E点的体系体积压缩到原来的，下列有关该体系的说法正确的
2






是________。
A．氢气的浓度减少
B．正反 应速率加快，逆反应速率也加快
C．甲醇的物质的量增加
D．重新平衡时
n
( H
2
)
n
(CH
3
OH)增大
(4)据研究，反应 过程中起催化作用的为Cu
2
O，反应体系中含少量CO
2
有利于维持催化剂 Cu
2
O的量不变，
原因是______________(用化学方程式表示)。< br>c（CH3OH）
。从题给
c（CO）·c2（H2）
解析：(1)根据反应方 程式和平衡常数的定义，该反应平衡常数表达式
K
＝
图象可以看出平衡后500 ℃时甲醇的物质的量小于300 ℃时的物质的量，说明正反应是放热反应，升高温

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度平衡逆向移动，
K
值将减小。(2)500 ℃时反应达到平衡，生成甲醇的物质的 量为
n
(B)，则消耗H
2
的物质
2n（B） mol
3 L
2n（B）
－1－1
的量为2
n
(B)，因此
v
(H
2
)＝＝ mol·L·min。(3)在其他条件不变的情况下，处于
t（B） min3t（B）
1
E点的体系体积压缩到原来的，根据反应特点推知增大压强，正、逆反应速 率都增加，且平衡正向移动，
2

甲醇的物质的量将增加，即选B、C。
2C u＋(4)因Cu
2
O被CO还原为Cu，因此通入CO
2
可以抑制此反应的 发生，反应方程式为Cu
2
O＋CO



CO
2
。
c（CH3OH）
答案：(1)
K
＝ 减 小
c（CO）·c2（H2）
2Cu＋CO
2
2n（B）
－1－1< br>(2) mol·L·min (3)BC (4)Cu
2
O＋CO
3t（B）
17．(8分)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CO
2
和N
2
，化学方程式 如下：

2NO＋2CO2CO
2
＋N
2
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




时间s
表：
c
(NO)(10
－4
m ol·L
－1
)
c
(CO)(10
－3
mol·L
－1
)

0

1

2

3

4

5

10

4.5

2.5

1.5

1.0

1.0

36.0

30.5

28.5

27.5

27.0

27.0

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) 已知该反应Δ
S
<0，在上述条件下反应能够自发进行，则反应的Δ
H
________0(填写 “>”“<”或




“＝”)。
(2)前2 s内的平 均反应速率
v
(N
2
)＝________。
(3)在该温度下，反 应的平衡常数表达式
K
＝________。
(4)假设在密闭容器中发生上述反应， 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

－4－1－4－1－1
D．缩小容器的体积
解析：(1)反应自发进行，说明Δ
H
－
T
Δ
S
<0，该反应的Δ
S
<0，故ΔH
<0；(2)2 s时，Δ
c
(NO)＝7.5×10
mol·L，
v
(NO)＝3.75 ×10 mol·L·s，反应速率比等于方程式化学计 量数之比，
v
(N
2
)＝1.875×10
mol·L·s，小数点后保留一位有效数字，应为1.9×10 mol·L·s；(3)由反应方程式可知
K
c2（CO2） ·c（N2）
；(4)提高NO转化率，即平衡右移，A项使用催 化剂不影响平衡；正反应放热，升
c2（NO）·c2（CO）
－1－1－4－1－1－4＝

高温度，平衡左移，降低温度，平衡右移，B错，C对；缩小容器体积，相当于加压， 平衡右移，D项也对。

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答案：(1)< (2) 1.9×10 mol·L·s
－4－1－1;
c2（CO2） ·c（N2）
(3)
K
＝ (4)CD
c2（N O）·c2（CO）
18．(12分)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反 应：


(1)4NO
2
(g)＋2NaCl(s)
2NO
2
(g)＋NaCl(s)NaNO
3
(s)＋ClNO(g)
K
1
Δ
H
1
<0 (Ⅰ)
2ClNO(g)
K
2
Δ
H
2
< 0 (Ⅱ)

2NO (g)＋Cl
2
(g)
2NaNO
3
(s)＋2NO(g)＋Cl< br>2
(g)的平衡常数
K
＝________(用
K
1
、
K
2
表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下， 向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1
mol Cl
2
，10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内
v
(ClNO)＝7.5×10mol·L ·min，则平衡后
n
(Cl
2
)
＝________mol，NO 的转化率α
1
＝________。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时 NO
的转化率α
2
________α
1
(填“>”“<”或“＝” )，平衡常数
K
2
________(填“增大”“减小”或“不
－3－1－ 1


变”)。若要使
K
2
减小，可采取的措施是____ ___。
解析：(1)将题干中已知的两个方程式做如下处理：(Ⅰ)×2－(Ⅱ)可得4NO
2
(g)＋
2NaCl(s)2NaNO
3
(s)＋2NO(g)＋Cl2
(g)，其平衡常数
K
＝
K21
K
2
。(2 )根据“三段式”：

(2)根据“三段式”：

v
(ClNO)＝
0.1α1 mol·L－1
－3－1－1
＝7.5×10 mol·L·min，得α
1
＝75%，平衡时
n
(Cl
2
)＝(0.05－
10 min
－1
0.05α
1
)mol·L×2 L＝0.025 mol。该反 应为气体分子数减小的反应，恒压条件下相对于恒容条件下，压
强增大，平衡右移，NO的转化率增大， 即α
2
>α
1
；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数
K
2
不

答案：(1)
CO
2
(g)
K21
－2
变；该反应为放热反应，升高温度可使平衡常数
K
2
减小。K
2
(2)2.5×10 75% ＞ 不变 升高温度19．(10分)已知化学反应 ①：Fe(s)＋
FeO(s)＋H
2
(g)，其平衡FeO(s)＋CO(g)，其 平衡常数为
K
1
；化学反应②：Fe(s)＋H
2
O(g)


＋H
2
O(g)
常数为
K
2
，在温度973 K和1 173 K情况下，
K
1
、
K
2
的值分别如下：< br>FeO(s)＋CO(g)，其平衡常数为
K
1
；化学反应②：Fe(s)19 ．(10分)已知化学反应①：Fe(s)＋CO
2
(g)
FeO(s)＋H
2
(g)，其平衡常数为
K
2
，在温度973 K和1 173 K情况下，
K
1
、
K
2
的值分别如下：


温度
973 K
1 173 K
请填空：

K
1
1.47
2.15

K
2
2.38
1.67

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(1)通过表格中的数值可以推断：反应①是________(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)现有反应③：CO
2
(g)＋H
2
(g)CO(g)＋H
2
O(g)，请你写出该反应的平衡常数
K
3
的数学表达式：
K3
＝________。
(3)根据反应①与②可推导出
K
1
、
K
2
与
K
3
之间的关系式________，据此关系式 及上表数据，也能推断
出反应③是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4) 要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取的措施有________(填写字母序
号)。
A．缩小反应容器的容积
B．扩大反应容器的容积
C．升高温度
D．使用合适的催化剂
E．设法减小平衡体系中的CO的浓度
(5)图甲、乙分别 表示反应③在
t
1
时刻达到平衡，在
t
2
时刻因改变某个条 件而发生变化的情况：


①图甲
t
2
时刻改变的条件是 ________。②图乙
t
2
时刻改变的条件是________。
解析： (1)由表中数据知，升高温度，
K
1
增大，
K
2
减小，说 明反应①为吸热反应，反应②为放热反应。
c（CO）c（H2）c（CO）·c（H2O）
( 2)(3)由反应①知，
K
1
＝，由反应②知，
K
2
＝；① －②得反应③，且
K
3
＝
c（CO2）c（H2O）c（CO2）·c（H2 ）
＝
K1
，可知反应③为吸热反应。(4)反应③为气体体积不变的吸热反应，因此升 高温度，减小生成物CO的
K2
浓度均可使平衡向正反应方向移动。(5)图甲中，
t
2
时刻化学平衡没有移动，反应速率加快，因此
t
2
时刻增
大压强或使用催化剂；图乙中，发生的反应为：CO(g)＋H
2
O(g)CO
2(g)＋H
2
(g) Δ
H
＜0，
t
2
→
t
3
时间段，

化学平衡向正反应方向移动，因此，对比0→
t
1
和
t
2< br>→
t
3
图像变化可知，
t
2
时刻降低温度或设法分离 出H
2
。


c（CO）·c（H2O）K1
答案：(1)吸热 (2) (3)
K
3
＝
c（CO2）·c（H2）K2
吸热 (4)CE (5)①增大压强或使用催化剂 ②降低温度或设法分离出H
2
20．(15分)A是由导热 材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的气球。关闭
K
2
，将等量且少量的NO
2
通过
K
1
、
K
3
分别充 入A、B中，反应起始时，A、B的体积相同(已知：2NO
2
(g)N
2
O
4
(g) Δ
H

＜0)。

(1)一段时间后， 反应达到平衡，此时A、B中生成的N
2
O
4
的速率是
v
( A)________
v
(B)(填“＞”“＜”

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或“＝”)；若打开活塞
K
2
，气球B将____ ____(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)关闭活塞
K
2
，若在A 、B中再充入与初始量相等的NO
2
，则达到平衡时，NO
2
的转化率α(A )将

________(填“增大”“减小”或“不变”)；若分别通入等量的氖气，
则达到平衡时，A中NO
2
的转化率将________，B中NO
2
的转 化率将________(填“变大”“变小”或“不



变”)。
(3)室温下，若A、B都保持体积不变，将A套上一个绝热层，B与外界可以进行热传递，则达到平衡时，< br>________中的颜色较深。
(4)若在容器A中充入4.6 g的NO
2
，达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5，则平衡
时N
2
O
4
的物质的量为________。
解析：题给反应是气体体积减小的放热反应。(1)由于 A为恒容体系，B为恒压体系，在平衡时
P
A
＜
P
B
，故
v
(A)＜
v
(B)，若打开
K
2
，A、B 形成一个新的恒压体系，气球体积将变小。(2)若再通入NO
2
，对于A相当
于加压 ，原平衡向正反应方向移动，NO
2
的转化率增大。若再通入Ne，对于A，末改变体系中各物 质的浓度，
平衡不移动，转化率不变；对于B，其体积增大，相当于减小压强，平衡向逆反应方向移动， NO
2
的转化率
减小。(3)此时A为绝热体系，随反应的进行，体系温度升高，即< br>T
A
＞
T
B
，A相对于B是升高温度，平衡向
m总4 .6 g
逆反应方向移动，A中颜色加深。(4)
M
——＝即
n
总< br>＝＝0.08 mol，投入NO
2
的物质的量
n总57.5 g·mol－1

为
4.6 g
＝0.1 mol，设转化的NO
2
的物质的量为
x
。
46 g·mol－1


则 2NO
2
N
2
O
4
起始： 0.1 mol 0





x
转化：
x
2
x
平衡： 0.1 mol－
x
2
x
即：0.1 mol－
x
＋＝0.08 mol
2


x
＝0.04 mol。
答案：(1)＜ 变小 (2)增大 不变 变小 (3)A
(4)0.04 mol