专题八 化学反应速率和化学平衡1.[2022·江苏化学，14]温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5，反应PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：t/s050150250350n(PCl3)/mol00.160.190.200.20下列说法正确的是( )A．反应在前50s的平均速率v(PCl3)＝0.0032mol·L－1·s－1B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)＝0.11mol·L－1，则反应的ΔH<0C．相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，反应达到平衡前v(正)>v(逆)D．相同温度下，起始时向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%2.[2022·福建理综，12]一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是( )A．在0～50min之间，pH＝2和pH＝7时R的降解百分率相等B．溶液酸性越强，R的降解速率越小C．R的起始浓度越小，降解速率越大D．在20～25min之间，pH＝10时R的平均降解速率为0.04mol·L－1·min－13.[2022·江苏化学，10]下列有关说法正确的是( )A.CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0B．镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH<0，其他条件不变时升高温度，反应速率v(H2)和H2的平衡转化率均增大D．水的离子积常数KW随着温度的升高而增大，说明水的电离是放热反应4.[2022·安徽理综，9]一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋S(l)ΔH<06\n若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是( )A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变5.[2022·天津理综，6]已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2molSO2和1molO2；(乙)1molSO2和0.5molO2；(丙)2molSO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是( )A．容器内压强p∶p甲＝p丙>2p乙B．SO3的质量m∶m甲＝m丙>2m乙C．c(SO2)与c(O2)之比k∶k甲＝k丙>k乙D．反应放出或吸收热量的数值Q∶Q甲＝Q丙>2Q乙6．[2022·大纲全国理综，8]合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH<0反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是( )A．增加压强B．降低温度C．增大CO的浓度D．更换催化剂7．[2022·四川理综，12]在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100molO2在催化剂作用下加热到600℃发生反应：2SO2＋O22SO3ΔH<0。当气体的物质的量减少0.315mol时反应达到平衡，在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。下列有关叙述正确的是( )A．当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡B．降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大C．将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，得到沉淀的质量为161.980gD．达到平衡时，SO2的转化率为90%8．[2022·重庆理综，13]在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：a(g)＋b(g)2c(g)ΔH1<0x(g)＋3y(g)2z(g)ΔH2>0进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所作的功)，下列叙述错误的是( )A．等压时，通入惰性气体，c的物质的量不变B．等压时，通入z气体，反应器中温度升高C．等容时，通入惰性气体，各反应速率不变D．等容时，通入z气体，y的物质的量浓度增大6\n9．[2022·山东理综，29]偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：(CH3)2NNH2(l)＋2N2O4(l)===2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(g)(Ⅰ)(1)反应(Ⅰ)中氧化剂是________。(2)火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N2O4(g)2NO2(g)(Ⅱ)当温度升高时，气体颜色变深，则反应(Ⅱ)为________(填“吸热”或“放热”)反应。(3)一定温度下，反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数________(填“增大”“不变”或“减小”)，反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则0～3s内的平均反应速率v(N2O4)＝________mol/(L·s)－1。(4)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25℃时，将amolNH4NO3溶于水，溶液显酸性，原因是________________(用离子方程式表示)。向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将________(填“正向”“不”或“逆向”)移动，所滴加氨水的浓度为________mol·L－1。(NH3·H2O的电离平衡常数取Kb＝2×10－5mol·L－1)10．[2022·福建理综，23](1)元素M的离子与NH所含电子数和质子数均相同，则M的原子结构示意图为________。(2)硫酸铝溶液与过量氨水反应的离子方程式为____________________。(3)能证明Na2SO3溶液中存在SO＋H2OHSO＋OH－水解平衡的事实是________(填序号)。A．滴入酚酞溶液变红，再加入H2SO4溶液后红色褪去B．滴入酚酞溶液变红，再加入氯水后红色褪去C．滴入酚酞溶液变红，再加入BaCl2溶液后产生沉淀且红色褪去(4)元素X、Y在周期表中位于同一主族，化合物Cu2X和Cu2Y可发生如下转化(其中D是纤维素水解的最终产物)：①非金属性X________Y(填“>”或“<”)。②Cu2Y与过量浓硝酸反应有红棕色气体生成，化学方程式为__________________________________________________________。6\n(5)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：________________________________________________________________________。物质ABCD起始投料/mol2120专题八 化学反应速率和化学平衡解析1．C反应前50s的平均反应速率v(PCl3)＝＝0.0016mol·L－1·s－1，A错误；温度为T时，平衡时c(PCl3)＝＝0.10mol·L－1，升高温度，再达平衡时c(PCl3)＝0.11mol·L－1，说明升高温度，平衡右移，ΔH>0，B错误；在该温度下，达平衡时，各组分物质的量分别为：n(PCl3)＝n(Cl2)＝0.20mol，n(PCl5)＝1mol－0.20mol＝0.80mol，在相同温度下投入1.0molPCl5、0.20molPCl3、0.20molCl2，相当于在原题平衡基础上加入0.20molPCl5，平衡正向移动，v正>v逆，C正确；充入1.0molPCl5建立的平衡与充入1.0molPCl3和1.0molCl2建立的平衡为相同平衡，充入1.0molPCl5建立的平衡PCl5的转化率为×100%＝20%，则充入1.0molPCl3和1.0molCl2建立的平衡PCl3转化率为80%。当向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2时，相当于将两个上述平衡(充入1.0molPCl3和1.0molCl2建立的平衡)合并压缩到2.0L，平衡左移，PCl3转化率大于80%。2.A在0～50min之间，pH＝2和pH＝7时反应物R都能完全反应，降解率都是100%，故A正确；由斜率可知pH越小降解速率越大，即溶液的酸性越强，R的降解速率越大，故B错误；浓度越大化学反应速率越大，所以起始浓度越小降解速率越小，故C错误；20～25min之间，pH＝10时R的平均降解速率为，故D错误。3．B 反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)是CaCO3高温不断吸热分解的反应，反应的ΔH>0，A错；镀铜铁制品镀层受损后，可形成Fe－Cu原电池，铁作负极，反应速率加快，B正确；N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，升高温度，化学反应速率增大，平衡逆向移动，H2转化率降低，C错；水的电离吸热，D错。4．D该反应为气体体积减小的反应，平衡前，随着反应的进行，容器内压强逐渐变小，A项错误；因硫单质为液体，分离出硫对正反应速率没有影响，B项错误；其他条件不变，升高温度平衡向左移动，SO2的转化率降低，C项错误；该反应的平衡常数只与温度有关，使用催化剂对平衡常数没有影响，D项正确。5．B甲和丙达到的平衡是同种平衡，所以压强p甲＝p丙，SO3的质量m甲＝m丙，乙可看做是甲达平衡后，取出一半物质，浓度变为原来的，压强降为原来的后形成的，平衡向气体增多的方向移动，压强在减小后的基础上增大，SO3的量减小，所以2p乙>p甲，SO3质量2m乙<m甲，A错误，B正确；在三个过程中，甲、乙中SO2和O2投料比为2∶1，又按照2∶1反应，而丙中SO2和O2按2∶16\n生成，所以三者达平衡时SO2和O2的浓度比均为2∶1，C错误；甲和丙达平衡时生成的SO3和分解的SO3物质的量不一定相等，所以吸放热数值不一定相等，D错误。6．B该反应为气体物质的量不变的反应，压强改变对平衡无影响，A错误；反应ΔH<0，降低温度，平衡正向移动，CO转化率增大，B正确；增大CO浓度，CO转化率减小，C错误；催化剂的使用对平衡无影响，D错误。7．D结合化学反应可知，反应中参加反应的O2的物质的量即是气体减少的物质的量，由于气体体积一定，压强之比等于物质的量之比，假设n(SO2)＝x，则有＝82.5%,解得：x＝0.7mol。SO3的生成速率与SO2的消耗速率随时都相等，不能作为建立平衡的标志，A项错误；降低温度，放热反应中，平衡正向移动，v正>v逆，逆反应方向化学反应速率下降的程度更大，B项错误；混合气体中，只有SO3能与BaCl2反应，即生成n(BaSO4)＝n(SO3)＝2n(O2)反应＝2×0.315mol＝0.63mol，质量为0.63mol×233g·mol－1＝146.79g，C项错误；达平衡时，SO2的转化率为×100%＝90%，D项正确。8．A 本题要特别注意题干中的信息“不导热的密闭反应器”。A项，等压时，通入惰性气体，气体的体积增大，平衡x(g)＋3y(g)2z(g)(ΔH2>0)向左移动，反应放热，反应体系的温度升高，由于该反应容器是一个不导热的容器，所以平衡a(g)＋b(g)2c(g)也向左(吸热方向)移动，c的物质的量减小，故A不正确；B项，等压时，通入z气体，增大了生成物的浓度，平衡x(g)＋3y(g)2z(g)向左移动，由于该反应的逆反应是放热反应，所以反应器的温度升高，B项正确；等容时，通入惰性气体，各反应物和生成物的物质的量没有变化，即各组分的浓度没有发生变化，所以各组分的反应速率不发生变化，C项正确；等容时，通入z气体，增大了生成物z的浓度，平衡逆向移动，所以y的物质的量浓度增大，D项正确。9.答案：(1)N2O4(2)吸热(3)ad不变0.1(4)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋逆向解析：(1)分析元素的化合价可知，N2O4中N元素的化合价由＋4价变为0价，被还原，作氧化剂。(2)升高温度，气体颜色加深，说明NO2的浓度增大，平衡正向移动，所以反应(Ⅱ)是吸热反应。(3)因为反应N2O42NO2的正方向是气体的物质的量增大的方向，在恒压下建立平衡时，气体的体积应该增大，气体的质量不变，所以其密度为变量，当密度不再改变时说明反应达到平衡状态，a正确；温度一定时，反应的焓变为定值，所以焓变不变不能说明反应是否达到平衡状态，b错误；当v(正)＝v(逆)时反应达到平衡状态，而c中均为v(正)，故c错误；N2O4的转化率为变量，当其不变时说明反应达到平衡状态，d正确。化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变。根据题意可知，在3s时，NO2的速率是0.2mol·(L·s)－1，根据速率之比等于化学计量数之比可得，N2O4的速率是0.1mol·(L·s)－1。(4)NH4NO3溶液显酸性是因为NH发生水解：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋6\n，盐的水解促进了水的电离，加入氨水至中性的过程中抑制了水的电离，所以水的电离平衡将逆向移动。根据NH3·H2O的电离平衡常数Kb＝[c(NH)·c(OH－)]/c(NH3·H2O)可知，c(NH3·H2O)＝[c(NH)·c(OH－)]/Kb，故n(NH)＝200n(NH3·H2O)，根据电荷守恒可知n(NH)＝n(NO)＝amol。所以n(NH3·H2O)＝mol，c(NH3·H2O)＝＝mol·L－1。10．答案：(1)(2)3NH3·H2O＋Al3＋===Al(OH)3↓＋3NH(3)C(4)①<②Cu2O＋6HNO3(浓)===2Cu(NO3)2＋2NO2↑＋3H2O(5)平衡常数随温度升高而变小(或其他合理答案)解析：(1)NH所含的电子数和质子数分别是10、11，与其电子数和质子数均相等的简单离子只有Na＋。(2)硫酸铝电离出的Al3＋与氨水反应生成氢氧化铝，注意Al(OH)3不能溶于过量的氨水。(3)向Na2SO3溶液中加入H2SO4溶液，硫酸显酸性，不论是否存在平衡，均可使溶液酸性增强，溶液红色褪去；氯水具有强氧化性，能漂白一些有色的有机物；向Na2SO3溶液中加入BaCl2溶液，发生反应使溶液中的SO的浓度减小，平衡向逆反应方向移动，使c(OH－)减小，故C可以说明。(4)已知纤维素水解的最终产物——葡萄糖能与新制的氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀Cu2O，故X为S，Y为O。非金属性S<O。(5)根据表中数据，D(s)为0，故该条件下此反应只能正向进行，该反应的正反应方向是一个气体分子数减小的反应，反应达到平衡状态，体系压强升高，说明正反应方向是一个放热反应。放热反应中化学平衡常数随温度升高而减小。6
