【最新人教版】高中化学选修四检测试题：第2章《化学反应速率和化学平衡》专项训练及答案

化学反应速率和化学平衡专项训练
一、化学平衡状态的建立及其移动
(g)＋I2(g)2HI(g)，在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反
1．对于可逆反应H
应，下列说法正确的是()
A．H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2∶1
B．反应进行的净速率是正、逆反应速率之差
C．正、逆反应速率的比值是恒定的
D．达到平衡时，正、逆反应速率相等
答案 B
解析A项由各物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比，则有2v 消耗(H2)＝v生成(HI)；C项随着反应的进行，v正不断减小，v逆不断增大，二者的比值也不断变化；D项达到平衡，对于某一物质来说，其正、逆反应速率相等，但对于不同物质，则不一定，如平衡时v逆(HI)＝2v正(H2)。

2．一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)一定达到化
学平衡状态的是()
①X、Y、Z的物质的量之比是1∶2∶2
②X、Y、Z的浓度不再发生变化
③容器中的压强不再发生变化
④单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol Y
A．①②B．①④C．②③D．③④
答案 C
解析本题主要考查化学平衡状态的判断。

化学平衡状态的判定：方法一，从化学平衡的本质入手，即v正＝v逆，如有信息能说明v正＝v逆，则说明化学平衡建立；方法二，从化学平衡的外部特点及各组分的浓度不再改变，各组分的质量、含量不再改变来判断化学平衡的建立。

3．对于X＋Y Z的平衡，若增大压强，Y的转化率增大，则X和Z可能的状态是()
A．X为液态，Z为气态B．X为固态，Z为气态
C．X为气态，Z为气态D．无法确定
答案 C
解析增大压强，Y的转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应应为气体分子数减小的反应，只有C符合题意。

4．从植物花汁中提取的一种有机物，可简化表示为HIn，在水溶液中因存在下列平衡，故可用作酸、碱指示剂：
在上述溶液中加入下列物质，最终能使指示剂显黄色的是()
A．盐酸B．NaHCO3溶液
C．NaHSO4溶液D．Na2O2(固体)
答案 B
解析B项中NaHCO3可以与H＋反应，消耗H＋而使平衡右移；D项中Na2O2的氧化性对有色物质的影响是主要的，即加Na2O2会使溶液漂白而褪色。

二、化学平衡图像
5．25 ℃时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb2＋(aq)Sn2＋(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋)变化关系如图所
示。

下列判断正确的是()
A．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2＋)增大
B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2＋)变小
C．升高温度，平衡体系中c(Pb2＋)增大，说明该反应ΔH>0
D．25 ℃时，该反应的平衡常数K＝2.2
答案 D
解析体系中有过量的锡且金属活泼性Sn>Pb，向平衡体系中加入铅后，c(Pb2
＋)不变，A错误；加入少量Sn(NO
3
)2固体，c(Sn2＋)增大，平衡逆向移动，c(Pb2＋)增大，B 错误；升温使c(Pb2＋)增大，说明平衡逆向移动，ΔH<0，正反应为放热反应，C错
误；由化学方程式和图中数据得平衡常数K＝c(Sn2＋)
c(Pb2＋)
＝0.22
0.10
＝2.2，D正确。

6.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)
SO
3
(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右图所示。

由
图可得出的正确结论是()
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
答案 D
解析A项反应在c点时v正达最大值，随后v正逐渐减小，并非保持不变，故c点时反应未达平衡状态；B项由正反应速率变化曲线可知，a点的速率小于b 点，但开始时通入SO2和NO2，反应由正反应方向开始，故a点反应物的浓度大于b点；C项在c点之前，反应物的浓度逐渐减小，容器的容积保持不变，v 正逐渐增大说明反应的温度逐渐升高，该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量；D项由v正变化曲线可知，a～b段的正反应速率小于b～c段的正反应速率，Δt1＝Δt2时，a～b段消耗SO2的物质的量小于b～c段，故a～b 段SO2的转化率小于b～c段。

7．一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是()
A．CO
2
(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH<0
B．CO
2
(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH>0
C．CH
3
CH2OH(g)CH2===CH2(g)＋H2O(g)ΔH>0
D．2C
6
H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g)ΔH<0
答案 A
解析由温度－时间图像可知，T2先达到平衡，因此T2>T1，温度升高，水蒸气含量减少，正反应是放热反应，因此B、C不符合题意；由压强－时间图像可知，p1先达到平衡，即p1>p2，随着压强的增加，水蒸气含量增加，因此正反应是气体体积减小的反应，因此D不符合题意，只有A符合题意。

三、化学平衡常数与转化率
8．700 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生反应：CO(g)＋H
2
O(g)CO2(g)＋H2(g)
反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2＞t1)：
A．反应在t1 min内的平均速率为v(H2)＝0.40
t1mol·L
－1·min－1
B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O，达到平衡时n(CO2)＝0.40 mol
C．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率不变，H2O的体积分数不变
D．温度升高至800 ℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应
答案 B
解析由于在t1 min内v(CO)＝0.20
t1mol·L
－1·min－1，根据各物质的反应速率之
比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比可知A错；根据温度不变，平衡常数不变，再结合反应方程式可知，B正确；增大反应物的浓度，平衡向右移动，自身的转化率减小，而另一种反应物的转化率增大，C错误；根据表中数据求得700 ℃时该反应的平衡常数为1,800 ℃时该反应的平衡常数为0.64，说明升高温度使平衡左移，因此该正反应是放热反应。

9．在一固定体积的密闭容器中，充入2 mol CO2和1 mol H2发生如下化学反应：CO
2
(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数与温度(T)的关系如下表：
回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝
__________________________________________。

(2)若反应在830 ℃下达到平衡，则CO2气体的转化率为________。

(3)若绝热时(容器内外没有热量交换)，平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大，则容器内气体温度________(填“升高”、“降低”或“不能确定”)。

(4)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是
_________________________(填字母序号)。

A．容器内压强不变
B．混合气体中c(CO)不变
C．v正(H2)＝v逆(H2O)
D．c(CO2)＝c(CO)
E．c(CO2 )·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)
答案 (1)c (CO )·c (H 2O )
c (CO 2)·c (H 2) (2)33.3%
(3)降低 (4)BC
解析 (1)由K 的定义，利用方程式可直接写出化学平衡常数的表达式为K ＝c (CO )·c (H 2O )
c (CO 2)·c (H 2)。

(2)利用“三段式”法，结合化学平衡常数的表达式可以求出反应在830 ℃下达到平衡时CO 2气体的物质的量，进而求出CO 2气体的转化率为33.3%。

(3)利用表中数据：升温，K 值增大，说明反应是吸热反应，若在绝热条件下，平衡发生移动的结果是使容器内CO 的浓度增大，则平衡正向移动，吸收热量，故容器内气体温度降低。

(4)因该反应反应前后气体物质的量不变，故压强不能作为判断是否达到平衡状态的标志，由平衡状态特征及本质可知选项B 、C 可作为判断反应达到化学平衡状态的依据，选项D 、E 与平衡状态无直接关系。

10．电子工业中清洗硅片上的SiO 2(s)的反应为SiO 2(s)＋4HF(g)===SiF 4(g)＋2H 2O(g) ΔH (298.15 K)＝－94.0 kJ·mol －1 ΔS (298.15 K)＝－75.8 J·mol －1·K －
1
，设ΔH 和ΔS 不随温度而变化，则此反应自发进行的温度是
_____________________________________。

答案 小于1 240 K
解析 由题给信息，要使反应能自发进行，须有ΔH －T ΔS <0，即－94.0 kJ·mol
－1－T ×(－75.8 J·mol －1·K －1)×10－3 kJ·J －1<0
则
T <94.0 kJ·mol －1
75.8 J·mol －1·K －1×10－3kJ·J －1 ≈1.24×103 K 。

四、化学反应速率和化学平衡的综合应用
11．某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH 2COONH 4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。

将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH 2COONH 4(s)
2NH 3(g)＋CO 2(g)
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
(1) A ．2v (NH 3)＝v (CO 2) B ．密闭容器中总压强不变
C ．密闭容器中混合气体的密度不变
D ．密闭容器中氨气的体积分数不变
(2)根据表中数据，列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数：____________。

(3)取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 ℃下达到分解平衡。

若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将________(填“增加”、“减少”或“不变”)。

(4)氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH ____0(填“>”、“＝”或“<”)，熵变ΔS ____0(填“>”、“＝”或“<”)。

答案 (1)BC (2)K ＝c 2(NH 3)·c (CO 2)＝⎝ ⎛⎭⎪⎫23c 2·
⎝ ⎛⎭⎪⎫13c ＝4
27×(4.8×10－3)3≈1.6×10－8 (3)增加 (4)> >
解析 (1)根据化学平衡状态判断标志是v 正＝v 逆，各组分浓度不再发生变化，由NH 2COONH 4(s)
2NH 3(g)＋CO 2(g)可见该反应为不等体积变化(即反应物
和生成物气体分子数不相同)，可以得恒容状态下压强不变或混合气体密度不变
时，反应即达到平衡状态，但上述反应中反应物无气体参加，因此生成物中各组分气体体积分数恒定不变。

(2)根据K ＝c 2(NH 3)·c (CO 2) ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2×
4.8×10－332·⎝ ⎛⎭⎪⎫
4.8×10－33 ≈1.6×10－8。

(3)由NH
2COONH 4(s)
2NH 3(g)＋CO 2(g)知正反应气体分子数增加，增大压
强平衡向逆反应方向移动。

(4)由表中数据可以得出，随着温度的升高，平衡向正反应方向移动，因此正反应是吸热反应，所以ΔH >0； 根据NH
2COONH 4(s) 2NH 3(g)＋CO 2(g)，正反应是生成物气体分子数增多的
反应，所以ΔS >0。

12．高炉炼铁过程中发生的主要反应为 1
3Fe 2O 3
(s)＋CO(g) 2
3
Fe(s)＋CO 2(g) 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：
请回答下列问题：
(1)该反应的平衡常数表达式K ＝________，ΔH ______0(填“>”、“<”或“＝”)。

(2)在一个容积为10 L 的密闭容器中，1 000 ℃时加入Fe 、Fe 2O 3、CO 、CO 2各1.0 mol ，反应经过10 min 后达到平衡。

求该时间范围内反应的平均反应速率v (CO 2)＝__________，CO 的平衡转化率＝________。

(3)欲提高(2)中CO 的平衡转化率，可采取的措施是________(填字母序号)。

A ．减少Fe 的量 B ．增加Fe 2O 3的量 C ．移出部分CO 2
D ．提高反应温度
E ．减小容器的容积
F ．加入合适的催化剂
答案 (1)c (CO 2)
c (CO )
< (2)0.006 mol·L －1·min －1 60% (3)C
13．利用光能和光催化剂，可将CO 2和H 2O(g)转化为CH 4和O 2。

紫外光照射时，在不同催化剂(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ)作用下，CH 4产量随光照时间的变化如下图所示。

(1)在0～30小时内，CH 4的平均生成速率v Ⅰ、v Ⅱ、v Ⅲ从大到小的顺序为______________；反应开始后的12小时内，在第______________种催化剂作用下，收集的CH 4最多。

(2)将所得CH 4与H 2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH 4(g)＋H 2O(g)
CO(g)＋3H
2(g)。

该反应ΔH ＝＋206 kJ·mol －1。

①在下列坐标图中，画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。

②将等物质的量的CH 4和H 2O(g)充入1 L 恒容密闭反应器，某温度下反应达平衡，平衡常数K ＝27，此时测得CO 的物质的量为0.10 mol ，求CH 4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。

(3)已知：CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－802 kJ·mol －1
写出由CO 2生成CO 的热化学方程式：____________________________________ ________________________________________________________________________。

答案 (1)v Ⅲ>v Ⅱ>v Ⅰ Ⅱ
(2)①
②91%
(3)CO
2(g)＋3H 2O(g)
CO(g)＋2O 2(g)＋3H 2(g) ΔH ＝＋1 008 kJ·mol －1
解析 (1)由图知在30小时内CH 4的产量Ⅲ最多、Ⅰ最少，故平均生成速率v Ⅲ>v Ⅱ>v Ⅰ，反应开始后的12小时内在第Ⅱ种催化剂作用下收集的CH 4最多。

(2)设CH 4、H 2O 的物质的量浓度均为a ，转化率为x 。

CH
4(g)＋H 2O(g)
CO(g)＋3H 2(g)
初始浓度 a a 0 0 转化浓度 ax ax ax 3ax 平衡浓度 a －ax a －ax ax 3ax 则K ＝ax ·(3ax )3
(a －ax )(a －ax )＝27 又有ax ＝0.1 mol·L －1
得a ＝0.11 mol·L －1，x ≈91%。

(3)由盖斯定律得 CO
2(g)＋3H 2O(g)
CO(g)＋2O 2(g)＋3H 2(g)
ΔH ＝＋1 008 kJ·mol －1。