專題八　化學反應速率　化學平衡 1．隨著汽車數(shù)量的逐年增多，汽車尾氣污染已成為突出的環(huán)境問題之一。反應：2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)可用于凈化汽車尾氣，已知該反應速率極慢，570 K時平衡常數(shù)為1×1059。下列說法正確的是 (　　) A．提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研制高效催化劑 B．提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度 C．裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或CO D．570 K時及時抽走CO2、N2，平衡常數(shù)將會增大，尾氣凈化效率最佳 2．如下圖所示，隔板Ⅰ固定不動，活塞Ⅱ可自由移動，M、N兩個容器中均發(fā)生反應：A(g)＋3B(g) 2C(g)　ΔH＝－192 kJ·mol－1。向M、N中，都通入x mol A和y mol B的混合氣體，初始M、N容積相同，保持溫度不變。下列說法正確的是 (　　) A．若平衡時A氣體在兩容器中的體積分數(shù)相等，則x一定等于y B．若x：y＝1∶2，則平衡時，M中的轉化率：A>B C．若x：y＝1∶3，當M中放出熱量172.8 kJ時，A的轉化率為90% D．若x＝1.2，y＝1，N中達到平衡時體積為2 L，含有C 0.4 mol，再通入0.36 mol A時，v正<v逆 3．在一固定體積的密閉容器中，進行下列反應： CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH＝a kJ·mol－1 其化學平衡常數(shù)K和溫度T的關系如下表所示： T(℃) 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 則下列有關敘述正確的是 (　　) A．a(chǎn)<0 B．可測量容器總壓變化來判定化學反應是否達到平衡 C．溫度為830 ℃時，若c(CO2)·c(H2)>c(CO)·c(H2O)，此時v正>v逆 D．溫度不變，增大c(CO2)，平衡右移，K增大 4．(2012·福建理綜，12)一定條件下，溶液的酸堿性對TiO2光催化染料R降解反應的影響如下圖所示。下列判斷正確的是 (　　) A．在0～50 min之間，pH＝2和pH＝7時R的降解百分率相等 B．溶液酸性越強，R的降解速率越小 C．R的起始濃度越小，降解速率越大 D．在20～25 min之間， pH＝10時R的平均降解速率為 0.04 mol·L－1·min－1 5.向一體積不變的密閉容器中充入H2和I2，發(fā)生反應H2(g)＋ I2(g) 2HI(g)　ΔH<0，當達到平衡后，t1時刻改變反應 的某一條件(混合氣體總物質的量不變)，造成容器內(nèi)壓強增 大。則下列說法中正確的是 (　　) A．容器內(nèi)氣體的顏色變深，混合氣體的密度增大 B．平衡不發(fā)生移動 C．I2(g)轉化率增大，HI平衡濃度變小 D．改變條件前后，速率圖像如圖所示 6．含Cd2＋的廢水可通過如下反應將Cd2＋轉化為CdS，以消除對環(huán)境的污染： Cd2＋(aq)＋H2S(g) CdS(s)＋2H＋(aq)　ΔH<0 該反應達到平衡后，改變橫坐標表示的條件，下列示意圖正確的是 (　　) 7．(2012·江蘇，10)下列有關說法正確的是 (　　) A．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應的ΔH<0 B．鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹 C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH<0，其他條件不變時升高溫度，反應速率v(H2)和H2的平衡轉化率均增大 D．水的離子積常數(shù)Kw隨著溫度的升高而增大，說明水的電離是放熱反應 8．T ℃時，在1 L的密閉容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，一定條件下發(fā)生反應CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol－1測得H2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下表所示，下列說法不正確的是 (　　) 時間 /min c(H2) /mol·L－1 c(CH3OH) /mol·L－1 v正和v逆比較 t0 6 0 ？ t1 3 1 v正＝v逆 A.t0～t1時間內(nèi)v(H2)＝3/(t1－t0) mol·L－1·min－1 B．t1時，若升高溫度或再充入CO2氣體，都可以提高H2的轉化率 C．t0時，v正>v逆 D．T ℃時，平衡常數(shù)K＝1/27，CO2與H2的轉化率相等 9.800 ℃時，在2 L密閉容器內(nèi)充入0.50 mol NO和0.25 mol O2，發(fā)生如下反應： 2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)　ΔH<0。體系中，n(NO)隨時間的變化如下表： t(s) 0 1 2 3 4 5 n(NO)(mol) 0.50 0.35 0.28 0.25 0.25 0.25 (1)能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是 (　　) A．v正(NO2)＝v逆(O2) B．容器內(nèi)壓強保持不變 C．v逆(NO)＝2v正(O2) D．容器內(nèi)氣體顏色不變 (2)能使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的措施是 (　　) A．適當升高溫度　　　　　　 B．縮小反應容器的體積 C．增大O2的濃度 D．選擇高效催化劑 (3)計算800 ℃時該反應的平衡常數(shù)K。 (4)將上述反應進行到4 s時的混合氣體用足量的水吸收，為保證混合氣體中NO、NO2全部轉化為HNO3，計算還需通入的O2的體積(折算成標準狀況)。 10．煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過程。 (1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣，反應為C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中發(fā)生上述反應，下列能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的是________(填字母編號，下同)。 a．容器中的壓強不變 b．1 mol H—H鍵斷裂的同時斷裂2 mol H—O鍵 c．v正(CO)＝v逆(H2O) d．c(CO)＝c(H2) (2)將不同物質的量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中，進行反應CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，得到如表中所示的三組數(shù)據(jù)： 實驗組 溫度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 達到平衡所需時間/min H2O CO H2 CO 1 650 2 4 1.6 2.4 5 2 900 1 2 0.4 1.6 3 3 900 a b c d t ①實驗1中以v(CO2)表示的反應速率為_____________________________________。 ②該反應的逆反應為________(填“吸”或“放”)熱反應。 ③若實驗3要達到與實驗2相同的平衡狀態(tài)(即各物質的質量分數(shù)分別相等)，且t<3 min，則a、b應滿足的關系是__________________(用含a、b的代數(shù)式表示)。 (3)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā) 生反應：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，如圖表示 該反應進行過程中能量的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器 中，充入1 mol CO2和3 mol H2，下列措施中能使c(CH3OH)增 大的是________(填字母)。 a．升高溫度 b．充入He(g)，使體系壓強增大 c．將H2O(g)從體系中分離出來 d．再充入1 mol CO2和3 mol H2 11．硫酸工業(yè)用SO2制取SO3的反應為2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－47 kJ·mol－1。不同溫度下，反應的平衡常數(shù)如下表： 溫度 200 ℃ 300 ℃ 400 ℃ 平衡常數(shù) K1 K2 K3 (1)反應的平衡常數(shù)表達式為________________________________________。 (2)下列描述中能說明上述反應已達到平衡的是______(填序號)。 a．v正(O2)＝2v逆(SO3) b．容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化 c．容器中氣體的密度不隨時間而變化 d．容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化 (3)在上述平衡體系中加入18O2，當平衡發(fā)生移動后，SO2中18O的百分含量______(填“增加”、“減少”或“不變”)其原因是__________________________________。 (4)一定溫度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一恒容密閉容器中，平衡時SO3的體積分數(shù)為x。保持溫度不變，若初始加入SO2、O2和SO3的物質的量分別為a、b、c，當a、b、c的取值滿足①________(填a與c的關系)、②________(填b與c的關系)時，才能保證達到平衡時SO3的體積分數(shù)仍為x。 (5)工業(yè)上用Na2SO3溶液吸收尾氣中的SO2，再用右 圖裝置電解(惰性電極)NaHSO3制取H2SO4，陽極電 極反應式為________________________________ ________，陽極區(qū)逸出氣體的成分為______(填化學 式)。 答案 1．A　2．A　3．C　4．A　5．D　6．B　7．B　8．B　 9．(1)BCD　(2)BC　(3)K＝16　(4)2.8 L 10．(1)bc　(2)①0.16 mol·L－1·min－1 ②吸?、踒＝2a，a>1(或b＝2a，使用合適的催化劑)　(3)cd 11．(1)K＝　(2)bd　(3)增加　在SO2和18O2反應生成S18O3的同時，S18O3又分解生成S18O2 (4)①a＋c＝2　②2b＋c＝2 (5)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑、HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋、H＋＋HSO===H2O＋SO2↑　O2、SO2 - 6 -