专题九 化学反应速率与化学平衡
1.下列不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.溶液中加入固体后颜色变深
B.使用新型催化剂可使氮气与氢气在常温常压下合成氨气
C.石灰石与稀盐酸在密闭瓶中反应结束后，打开瓶塞，溶液中有气泡产生
D.平衡混合气加压后颜色先变深后变浅
2.影响化学反应速率的因素主要分两类。内因和外因，下列反应速率的变化是由内因引起的是( )
A.集气瓶中充满氯气和氢气的混合气体。当在瓶外点燃镁条时，发生爆炸
B.熔化的放出气体的速率很慢，加入少量二氧化锰后很快有气体产生
C.锌粉与碘混合后，无明显现象，当加入几滴水时，立即有紫红色气体产生
D.分别向同浓度、同体积的盐酸中放入大小相同的锌片与镁条。产生气体的速率有快有慢
3.对于反应，下列说法正确是( )
A.加入催化剂，改变了反应的途径，反应的也随之改变
B.该反应，，在任何条件下能自发进行
C.恒温恒容条件下，混合气体密度不变达到化学平衡状态
D.达到平衡状态后，若增加A的量，平衡向正反应方向移动
4.在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则( )
A.无催化剂时，反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时，0~2min内，
5.催化加氢合成二甲醚是一种资源化利用的方法，其过程中主要发生如下两个反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
在恒压、和的起始量一定的条件下，平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如下图所示。
已知：的选择性=
下列说法不正确的是( )
A.反应的焓变为
B.根据图像推测>0
C.其他条件不变时，温度越高，主要还原产物中碳元素的价态越低
D.其他条件不变时，增大体系压强可以提升A点的选择性
6.兴趣小组对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下，M的物质的量浓度随时间（min）变化的有关实验数据见下表.
0 5 10 15 20 25
0.40 0.28 0.19 0.13 0.10 0.09
0.40 0.31 0.24 0.20 0.18 0.16
0.20 0.15 0.12 0.09 0.07 0.05
Ⅳ(,含) 0.20 0.09 0.05 0.03 0.01 0
下列说法不正确的是( )
A.在0~20min内，I中M的分解速率为
B.水样酸性越强，M的分解速率越快
C.在0~25min内，Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大
D.由于存在，IV中M的分解速率比I快
7.已知化合物A与在一定条件下反应生成化合物B与，其反应历程如图所示，其中TS表示过渡态，I表示中间体。下列说法正确的是( )
A.化合物A与之间的碰撞均为有效碰撞
B.该历程中的最大能垒（活化能）
C.使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能和反应热
D.平衡状态时，升温使反应逆向移动
8.在容积不变的密闭容器中，将2mol与3mol混合加热到一定温度，发生反应，反应达到平衡时，该反应的平衡常数为1.0。下列说法正确的是( )
A.该反应的平衡常数表达式为
B.反应达到平衡时，
C.CO的平衡转化率为40%
D.不管反应进行到何种程度，容器中原子个数之比保持不变
9.氨在国民经济中占有重要地位。
（1）合成氨工业中，合成塔中每产生2mol，放出92.2kJ热量。写出合成氨反应的热化学方程式_______；该可逆反应，若起始时向容器内放入2mol和6mol，达平衡后放出的热量为Q，则Q（填“>”、“<”或“=”）_______184.4kJ。
（2）反应的化学平衡常数表达式为_______。请结合下列数据分析，工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是_______。
序号 化学反应 K（298K）的数值
①
②
（3）在一定条件下氨的平衡含量如下表。
温度/℃ 压强/Mpa 氨的平衡含量
200 10 81.5%
550 10 8.25%
其他条件不变时，温度升高氨的平衡含量改变的原因是_______（填字母序号）。
a.温度升高，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动
b.温度升高，浓度商（Q）变大，Q>K，平衡逆向移动
c.温度升高，活化分子数增多，反应速率加快
d.温度升高，K变小，平衡逆向移动
哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是_______。
（4）如图是合成氨反应平衡混合气中的体积分数随温度或压强变化的曲线，图中L（）、X分别代表温度或压强。其中X代表的是_______（填“温度”或“压强”）；判断小的大小关系并说明理由_______。
10.乙烯可用于制备乙醇：。向10L某恒容密闭容器中通入2mol和mol，发生上述反应，测得的平衡转化常与投料比以及温度的关系如图所示，回答下列问题：
（1）反应从开始分别进行到A、B、C点时，______（填“放出”或“吸收”）的热量由大到小的顺序为______。
（2）_______（填“>”、“<”或“=”）；已知该反应的反应速率表达式为，，其中、为速率常数，只与温度有关。若其他条件不变，则温度从变化到的过程中，下列推断合理的是_________（填标号）。
A.减小的倍数大于
B.减小的倍数小于
C.增大的倍数大于
D.增大的倍数小于
（3）若A点对应的体系中，反应从开始到达到平衡所用时间是2min，则0~2min内的平均反应速率__。温度下，反应的平衡常数_____。
（4）B点对应的体系中，=_____；A、B、C点对应体系的气体总压强由大到小的顺序为_______。（气体均看作理想气体）
11.为实现我国承诺的“碳达峰、碳中和”目标，中国科学院提出了“液态阳光”方案，即将工业生产过程中排放的二氧化碳转化为甲醇，其中反应之一是：
回答下列问题：
（1）该反应的能量变化如图Ⅰ所示，反应的=______，曲线______（填“a”或“b”）表示使用了催化剂。
（2）下列措施既能加快反应速率，又能提高CO转化率的是______，
A.升高温度
B.增大压强
C.降低温度
D.增加投料量
（3）相同温度下，若已知反应的平衡常数为，反应的平衡常数为，则反应的化学平衡常数______（用含和的代数式表示）。
（4）在恒温恒容密闭容器中按加入反应起始物
Ⅰ.下列描述不能说明反应达到平衡状态的是______。
A.容器内压强不再变化
B.氢气的转化率达到最大值
C.容器内CO与的浓度相等
D.容器内CO的体积分数不再变化
Ⅱ.若CO的平衡转化率[]随温度的变化曲线如图Ⅱ所示，R、S两点平衡常数大小：______（填“>”、“=”或“<”）。温度下，测得起始压强，达平衡时______kPa（×物质的量分数）。
12.二甲醚（）是优良的洁净燃料，利用催化加氢制二甲醚过程中发生的化学反应为
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
一定条件下，在恒容密闭容器中按投料进行上述反应，的平衡转化率及CO、的平衡体积分数随温度变化如图所示。
（1）图中曲线X表示_________的平衡体积分数随温度变化，温度从453K上升至573K，的平衡转化率变化的原因是_________。能同时提高的平衡体积分数和的平衡转化率的措施是_________。
（2）一定温度下，向体积为1L的恒容密闭容器中通入1 mol利和3mol进行上述反应，反应经10min达平衡，的平衡转化率为30%，容器中CO（g）为0.05mol，为0.05mol。前10 min的反应速率为________，反应Ⅲ的平衡常数________。继续向容器中加入0.1mol和0.1mol，此时反应Ⅲ________（填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）。
答案以及解析
1.答案：B
解析：催化剂降低了反应的活化能，使反应更容易进行，与勒夏特列原理无关，B项符合题意。
2.答案：D
解析：A.上述现象说明光照可加快化学反应速率，光照属于影响化学反应速率的外因，A不符合题意；
B.上述现象说明催化剂可加快化学反应速率，催化剂属于影响化学反应速率的外因，B不符合题意；
C.上述现象说明反应物的浓度可影响反应速率，反应物浓度属于影响化学反应速率的外因，C不符合题意；
D.其他条件不用，只有金属不同，则上述现象说明镁条比锌片活泼，这说明反应物本身的性质影响反应速率，反应物本身的性质属于内因，D符合题意；
故选D。
3.答案：C
解析：A.加入催化剂，能改变反应途径，但不能改反应的始态和终态，反应的不变，故A错误；B.反应气体变少，该反应，，故该反应低温时自发，故B错误；C.反应容器容积一定，混合气体密度不变，容器内气体的总质量不变，反应达到平衡状态，故C正确；D.A是固体，若增加A的量，A的量不影响平衡移动，故D错误；故选C。
4.答案：D
解析：本题考查化学反应速率图像分析，侧重考查催化剂对化学反应速率的影响。由题图可知，无催化剂时，反应能够发生，A项错误；由题图可知，催化剂Ⅰ比催化剂Ⅱ催化效果好，说明催化剂Ⅰ使活化能降得更低，B项错误；上升的曲线为Y的浓度随t的变化曲线，由反应X→2Y中X与Y的系数关系可知，a曲线表示使用催化剂Ⅰ时X的浓度随t的变化，C项错误；使用催化剂Ⅰ时，0~2 min内，Y的浓度变化为，则X的浓度变化为，，D项正确。
5.答案：C
解析：A.根据盖斯定律，反应Ⅰ：
，反应Ⅱ：，Ⅱ-2Ⅰ得反应的焓变为，故A正确；
B.根据图中信息，温度高于300℃时，平衡转化率随温度升高而上升的原因是反应Ⅰ是吸热反应，推测，故B正确；
C.反应Ⅰ吸热，反应Ⅱ放热，其他条件不变时，温度越高，主要还原产物中碳元素的价态越高，故C错误；
D.由题意得，反应Ⅰ是气体体积不变的反应，而反应Ⅱ是气体体积减小的反应，增大压强，反应Ⅱ平衡正向移动，而对反应Ⅰ没有影响，故增大反应体系压强，选择性增大，故D正确；
故选：C。
6.答案：D
解析：在0~20min内，水样I中c（M）由减小为，则M的分解速率，A正确；水样I的pH小于水样Ⅱ的pH，起始c（M）相等，相同时间内水样I中大于水样Ⅱ中，则水样的酸性越强，M的分解速率越快，B正确；在0~25min内，水样Ⅲ中M的分解百分率为，水样Ⅱ中M的分解百分率为，则水样Ⅲ中M的分解百分率比水样Ⅱ大，C正确；水样I、IV的pH和起始c（M）不同，且水样IV中含有，多个反应条件不同，不符合实验探究时的“单一变量”原则，无法确定某单一变量对M的分解速率的影响，且本题中IV中M的分解速率比I慢，D错误。
7.答案：D
解析：根据有效碰撞理论可知，反应物分子之间的碰撞不均为有效碰撞，A错误；该历程中的最大能垒（活化能），B错误；催化剂可降低反应的活化能、但不能改变反应热，C错误；由题图可知，反应物具有的能量大于生成物具有的能量，则该反应是放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，D正确。
8.答案：D
解析：根据原子个数守恒，反应前后容器中的原子个数之比是相等的，D项正确。
9.答案：（1）；<
（2）；氮气与氢气的反应限度大于氨气与氧气的反应限度
（3）d；提高合成氨的反应速率
（4）压强；当压强一定时，温度升高，平衡向逆反应方向移动，平衡混合气中体积分数减少
解析：（1）工业合成氨是用氮气和氢气化合生成氨气，热化学方程式为；反应是可逆反应不能进行彻底，该温度下合成塔中放入2mol和6mol，生成的氨气小于2mol，故达平衡后放出的热量小于184.4kJ，故答案为：<；
（2）反应的化学平衡常数表达式为生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，为；由表知，反应②化学平衡常数K值大于反应的①，K值越大反应越完全，则工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是：氮气与氢气的反应限度大于氨气与氧气的反应限度；
（3）①升高温度，正逆反应速率都增大，由于正反应放热，平衡逆向移动，导致氨的平衡含量减小，只有d符合，故答案为：d；
②工业生产中，要考虑反应的效率，应增大反应速率，则升高温度，不仅仅考虑转化率，还要考虑提高合成氨反应的化学反应速率，故答案为：提高合成氨的反应速率；
（4）合成氨反应是气体体积减小的放热反应，增大压强，平衡正向移动，平衡混合气中的体积分数增大，升高温度，平衡逆向移动，平衡混合气中NH3的体积分数减小，由图可知，的体积分数随着X的增大而增大，则说明X代表的是压强，L代表是温度，相同压强下，的的体积分数大于，合成氨反应为放热反应，压强相同时，升高温度，，平衡平衡逆向移动，的体积分数降低，则，故答案为：压强；当压强一定时，温度升高，平衡向逆反应方向移动，平衡混合气中体积分数减少。
10.答案：（1）放出；
（2）<；D
（3）0.08；100
（4）1.8；
解析：（1），为放热反应，起始时通入的物质的量相同，则乙烯的平衡转化率越大，反应进行的限度越大，放出的热量也越多，故；
（2）由图中的B、C点分析，结合勒夏特列原理，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，故<；温度从变化到的过程为升高温度，正、逆反应速率均会加快，且该反应为放热反应，故逆反应速率加快的幅度大于正反应速率加快的幅度，即增大的倍数小于，D项符合题意；
（3）A点时，=1.0，此时与的物质的量相等，即=2，据图中信息列三段式：
容器体积为10L，反应时间为2min，故，；
（4）由A、B、C点可知，A、C点对应的平衡常数相等，B、C点对应体系起始通入的反应物的物质的量相等，故将C点对应的体系列三段式：
则，解得=1.8；结合图中A、B、C点的信息，可计算出，A、B、C点对应的体系中气体的总物质的量分别为2.4mol、2.2mol、2.3mol，依据pV=nRT判断，A、C点对应的温度相同，气体的物质的量越大，容器的压强越大，即，将数据代入公式pV=nRT，得到，因为，所以，即。
11.答案：（1）；b
（2）BD
（3）
（4）Ⅰ.CⅡ.>；17
解析：（1）根据反应的能量变化如图1，反应的，使用催化剂能降低活化能，曲线b表示使用了催化剂，故答案为：；b；
（2）A.，升高温度，平衡逆向移动，故A错误；B.增大压强能加快反应速率，平衡正向移动，又能提高CO转化率，故B正确；C.降低温度，降低反应速率，故C错误；D.增加投料量能加快反应速率，平衡正向移动，又能提高CO转化率，故D正确，故答案为：BD；
（3）相同温度下，若已知反应①的平衡常数为，反应②反应的平衡常数为，根据盖斯定律，①-②得：反应的化学平衡常数（用含和的代数式表示），故答案为：。
12.答案：（1）二甲醚；453K到553K，主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ正反应放热，温度升高的平衡转化率下降；553K到573K，主要发生反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应吸热，温度升高的平衡转化率升高增大压强
（2）；16；向正反应方向进行
2
