2021届高三化学二轮复习——化学反应速率与化学平衡高考真题训练(有答案和详细解析)

2021届高三化学二轮复习——化学反应速率与化学平衡高考真题训练（有答案和详细解析）1．(2020·浙江7月选考，18)5 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液与1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液发生反应：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I 2(aq)，达到平衡。

下列说法不正确的是()
A．加入苯，振荡，平衡正向移动
B．经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血红色，表明该化学反应存在限度
C．加入FeSO4固体，平衡逆向移动
D．该反应的平衡常数K＝c2(Fe2＋)
c2(Fe3＋)×c2(I－)
答案D
解析加入苯，振荡，苯萃取了I2，水溶液中的c(I2)减小，平衡正向移动，A正确；反应开始时n(KI)＞n(FeCl3)，反应中KI过量；经苯两次萃取分离后，水溶液中c(I2)很小，加入KSCN，溶液呈血红色，说明水溶液中仍含有Fe3＋，证明该反应是可逆反应，存在一定限度，B正确；加入FeSO4固体，c(Fe2＋)增大，
平衡逆向移动，C正确；该反应在溶液中进行，平衡常数K＝c2(Fe2＋)·c(I2)
c2(Fe3＋)·c2(I－)
，D错误。

2．(2020·浙江7月选考，20)一定条件下：2NO 2(g)N2O4(g)ΔH＜0。

在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中，测定结果误差最小的是()
A．温度0 ℃、压强50 kPa
B．温度130 ℃、压强300 kPa
C．温度25 ℃、压强100 kPa
D．温度130 ℃、压强50 kPa
答案D
解析测定NO2的相对分子质量时，要使平衡逆向移动，且逆向移动的程度越大，测定结果的误差越小。

该反应的正反应是气体分子数减少的放热反应，因此温度越高、压强越小时，平衡逆向移动的程度越大，故选D。

3．(2020·浙江1月选考，21)一定温度下，在2 L的恒容密闭容器中发生反应A(g)＋2B(g)3C(g)。

反应过程中的部分数据如下表所示：
下列说法正确的是()
A．0～5 min用A表示的平均反应速率为0.09 mol·L－1·min－1
B．该反应在10 min后才达到平衡
C．平衡状态时，c(C)＝0.6 mol·L－1
D．物质B的平衡转化率为20%
答案C
4．[2020·浙江7月选考，29(1)②(2)]研究CO2氧化C2H6制C2H4对资源综合利用有重要意义。

相关的主要化学反应有：
Ⅰ.C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)ΔH1＝136 kJ·mol－1
Ⅱ.C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g)ΔH2＝177 kJ·mol－1
Ⅲ.C2H6(g)＋2CO2(g)4CO(g)＋3H2(g)ΔH3
Ⅳ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH4＝41 kJ·mol－1
已知：298 K时，相关物质的相对能量(如图1)。

可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的ΔH(ΔH随温度变化可忽略)。

例如：
H2O(g)===H2O(l)ΔH＝－286 kJ·mol－1－(－242 kJ·mol－1)＝－44 kJ·mol－1。

请回答：
(1)②下列描述正确的是________。

A．升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B．加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动
C．反应Ⅲ有助于乙烷脱氢，有利于乙烯生成
D．恒温恒压下通水蒸气，反应Ⅳ的平衡逆向移动
(2)①CO2和C2H6按物质的量1∶1投料，在923 K和保持总压恒定的条件下，研究催化剂X对“CO2氧化C2H6制C2H4”的影响，所得实验数据如下表：
结合具体反应分析，在催化剂X作用下，CO2氧化C2H6的主要产物是________，判断依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高C2H4的选择性(生成C2H4的物质的量与消耗C2H6的物质的量之比)。

在773 K，乙烷平衡转化率为9.1%，保持温度和其他实验条件不变，采用选择性膜技术，乙烷转化率可提高到11.0%。

结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是_________________________________________________________。

答案(1)②AD
(2)①CO C2H4的产率低，说明催化剂X有利于提高反应Ⅲ的速率
②选择性膜吸附C2H4，促进反应Ⅱ平衡正向移动
解析(1)②A对，反应Ⅰ为吸热反应，升温平衡正向移动，K增大；B错，加压，反应Ⅰ和反应Ⅱ平衡均会逆向移动；C错，反应Ⅲ有利于乙烷脱氢，生成氢气，当氢气浓度增大时，会使反应Ⅰ平衡逆向移动，不利于乙烯生成；D对，恒温恒压下通水蒸气使反应Ⅳ的平衡逆向移动。

(2)①根据表中数据：CO2的转化率大于C2H6的转化率，且C2H4的产率较低，说明反应Ⅰ进行的慢，反应Ⅲ进行的快，即催化剂X提高了反应Ⅲ的速率，所以主要产物是CO。

②由于其他条件不变，提高产率或提高转化率的原因只能是降低产物的浓度，所以可能是选择性膜吸附了乙烯，造成体系中乙烯浓度减小而使反应Ⅱ平衡正向移动。

5．(2020·浙江1月选考，29)研究NO x之间的转化具有重要意义。

(1)已知：N 2O4(g)2NO2(g)ΔH＞0
将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中，控制反应温度为T1。

①下列可以作为反应达到平衡的判据是________(填字母)。

A．气体的压强不变
B．v正(N2O4)＝2v逆(NO2)
C．K不变
D．容器内气体的密度不变
E．容器内颜色不变
②t 1时刻反应达到平衡，混合气体平衡总压强为p，N2O4气体的平衡转化率为75%，则反应N2O4(g)
2NO2(g)的平衡常数K p＝________(对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作K p，如p(B)＝p·x(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数)。

③反应温度T1时，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图1，画出0～t2时段，c(NO2)随t变化曲线。

保持其他条件不变，改变反应温度为T2(T2＞T1)，再次画出0～t2时段，c(NO2)随t变化趋势的曲线。

图1
(2)NO 氧化反应：2NO(g)＋O 2(g) 2NO 2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图2。

Ⅰ 2NO(g)
N 2O 2(g) ΔH 1
Ⅱ N 2O 2(g)＋O 2(g)―→2NO 2(g) ΔH 2
①决定NO 氧化反应速率的步骤是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO 和O 2，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T 3和T 4(T 4＞T 3)，测得c (NO)随t (时间)的变化曲线如图3。

转化相同量的NO ，在温度________(填“T 3”或“T 4”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图(图2)分析其原因________________________________________________。

图2 图3
答案 (1)①AE ②367p
③
(2)①Ⅱ ②T 4 ΔH 1＜0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，c (N 2O 2)减小；浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响 (二)2020·全国卷真题
1．[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，14改编]1,3­丁二烯与HBr 发生加成反应分两步：第一步H ＋
进攻1,3­丁二烯生成碳正离子(
)；第二步Br －
进攻碳正离子完成1,2­加成或1,4­加成。

反应进程中的能量变化如
下图所示。

已知在0 ℃和40 ℃时，1,2­加成产物与1,4­加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。

下列说法正确的是( )
A ．1,4­加成产物比1,2­加成产物稳定
B ．与0 ℃相比，40 ℃时1,3­丁二烯的转化率增大
C ．从0 ℃升至40 ℃，1,2­加成正反应速率增大，1,4­加成正反应速率减小
D ．从0 ℃升至40 ℃，1,2­加成正反应速率的增大程度大于其逆反应速率的增大程度 答案 A
解析 A 项，由图可知1,4­加成产物的能量比1,2­加成产物的能量低，前者更稳定，正确；B 项，由图可知，第一步为吸热反应，第二步为放热反应，升高温度第二步平衡逆向移动，1,3­丁二烯的转化率减小，错误；C 项，升高温度，反应速率均增大，错误；D 项，1,2­加成反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，所以从0 ℃升至40 ℃，1,2­加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，错误。

2．[2020·全国卷Ⅰ，28(2)(3)(4)]硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO 2的催化氧化：SO 2(g)＋12
O 2(g)―――→钒催化剂SO 3(g) ΔH ＝－98 kJ·mol －
1。

回答下列问题：
(2)当SO 2(g)、O 2(g)和N 2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa 、2.5 MPa 和5.0 MPa 压强下，SO 2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。

反应在5.0 MPa 、550 ℃时的α＝________，判断的依据是_________________________________________。

影响α的因素有__________________________。

(3)将组成(物质的量分数)为2m % SO 2(g)、m % O 2(g)和q % N 2(g)的气体通入反应器，在温度t 、压强p 条件下进行反应。

平衡时，若SO 2转化率为α，则SO 3压强为__________________，平衡常数K p ＝________________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。

(4)研究表明，SO 2催化氧化的反应速率方程为：v ＝k (α
α′－1)0.8(1－nα′)。

式中：k 为反应速率常数，随温
度t 升高而增大；α为SO 2平衡转化率，α′为某时刻SO 2转化率，n 为常数。

在α′＝0.90时，将一系列温度下的k 、α值代入上述速率方程，得到v ～t 曲线，如图(c)所示。

曲线上v 最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度t m 。

t <t m 时，v 逐渐提高；t >t m 后，v 逐渐下降。

原因是___________________________________________________________。

答案 (2)0.975 该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。

5.0 MPa ＞2.5 MPa ＝p 2，所以p 1＝5.0 MPa 反应物(N 2和O 2)的起始浓度(组成)、温度、压强 (3)
2mαp
100－mα
α
(1－α)1.5⎝⎛⎭
⎫mp 100－mα0.5 (4)升高温度，k 增
大使v 逐渐提高，但α降低使v 逐渐下降。

当t ＜t m ，k 增大对v 的提高大于α引起的降低；当t ＞t m ，k 增大对v 的提高小于α引起的降低 解析 (2)反应2SO 2(g)＋O 2(g)
2SO 3(g)的正反应是气体总分子数减少的放热反应，其他条件相同时，增
大压强，平衡正向移动，SO 2平衡转化率增大，则图中p 1＝5.0 MPa ，p 3＝0.5 MPa 。

由图可知，反应在5.0 MPa 、550 ℃时SO 2的平衡转化率α＝0.975。

温度、压强和反应物的起始浓度(组成)都会影响SO 2的平衡转化率α，温度一定时，压强越大，α越大；压强一定时，温度越高，α越小。

(3)假设原气体的物质的量为100 mol ，则SO 2、O 2和N 2的物质的量分别为2m mol ，m mol 和q mol,2m ＋m ＋q ＝100，利用“三段式法”计算： SO 2(g) ＋
1
2O 2
(g) SO 3(g)
起始量/mol 2m m 0 转化量/mol 2mα mα 2mα 平衡量/mol 2m ×(1－α) m ×(1－α) 2mα
平衡时混合气体的总物质的量为2m ×(1－α)mol ＋m ×(1－α)mol ＋2mα mol ＋q mol ＝(3m －mα＋q ) mol ，SO 3的物质的量分数为2mα mol (3m －mα＋q )mol ×100%＝2mα100－mα×100%，则平衡时SO 3的压强为2mα
100－mα
p 。

平
衡时，SO 2、O 2的压强分别为
2m (1－α)100－mα p 、m (1－α)
100－mα p ，则平衡常数K p ＝2mα
100－mα
p
⎣⎢
⎡⎦⎥⎤2m (1－α)100－mαp ·⎣⎢⎡⎦
⎥⎤
m (1－α)100－mαp 0.5＝
α
(1－α)1.5(
m
100－mα
p )0.5。

(4)在α′＝0.90时，SO 2催化氧化的反应速率为v ＝k (α
0.90－1)0.8·(1－0.90n )。

升高温度，k 增大使v 逐渐提
高，但α降低使v 逐渐下降。

t ＜t m 时，k 增大对v 的提高大于α引起的降低；t ＞t m 后，k 增大对v 的提高小于α引起的降低。

3．[2020·全国卷Ⅱ，28(1)(2)]天然气的主要成分为CH 4，一般还含有C 2H 6等烃类，是重要的燃料和化工原
料。

(1)乙烷在一定条件可发生如下反应：C 2H 6(g)===C 2H 4(g)＋H 2(g) ΔH 1，相关物质的燃烧热数据如下表所示：
①ΔH 1＝________ kJ·mol －
1。

②提高该反应平衡转化率的方法有________________、________________。

③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p )发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。

反应的平衡常数K p ＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。

(2)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH 4――→高温
C 2H 6＋H 2。

反应在初期阶段的速率方程为：r ＝k ×4
CH c ，
其中k 为反应速率常数。

①设反应开始时的反应速率为r 1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r 2，则r 2＝________ r 1。

②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是________。

A ．增加甲烷浓度，r 增大 B ．增加H 2浓度，r 增大 C ．乙烷的生成速率逐渐增大 D ．降低反应温度，k 减小
答案 (1)①137 ②升高温度 减小压强(增大体积) ③α(1＋α)
(2＋α)(1－α)
×p
(2)①(1－α) ②AD
解析 (1)①先写出三种气体的燃烧热的热化学方程式，然后根据盖斯定律，ΔH 1＝－1 560 kJ·mol －1－(－1 411 kJ·mol －1)－(－286 kJ·mol －1)＝137 kJ·mol －1。

②C 2H 6(g)===C 2H 4(g)＋H 2(g) ΔH 1＝137 kJ·mol －1是一个气体分子数增大的吸热反应，要提高反应物的转化率，可以采取升高温度、减小压强(增大体积)等措施。

③设容器中通入的乙烷和氢气均为1 mol ，则： C 2H 6(g)===C 2H 4(g)＋H 2(g) n (总) 初始量/mol 1 0 1 转化量/mol α α α
平衡量/mol 1－α α 1＋α 2＋α
K p ＝(α
2＋α×p )×(1＋α2＋α×p )1－α2＋α×p ＝α(1＋α)(2＋α)(1－α
)
×p 。

(2)①甲烷的转化率为α时，()24CH
c ＝(1－α)()14
CH c ，则r 2r 1＝()()2
41
4CH CH kc kc ＝1－α，即r 2＝(1－α)r 1。

②A 对，由
速率方程知，甲烷的浓度越大，反应越快；B 错，H 2的浓度大小不影响反应速率；C 错，反应过程中4
CH c 逐渐减小，故C 2H 6的生成速率逐渐减小；D 对，降低反应温度，反应速率减小，故k 减小。

4．(2020·全国卷Ⅲ，28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO 2的热点研究领域。

回答下列问题：
(1)CO 2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n (C 2H 4)∶n (H 2O)＝________。

当反应达到平衡时，若增大压强，则n (C 2H 4)________(填“变大”“变小”或“不变”)。

(2)理论计算表明，原料初始组成n (CO 2)∶n (H 2)＝1∶3，在体系压强为0.1 MPa ，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x 随温度T 的变化如图所示。

图中，表示C 2H 4、CO 2变化的曲线分别是________、________。

CO 2催化加氢合成C 2H 4反应的ΔH ________0(填“大于”或“小于”)。

(3)根据图中点A(440 K,0.39)，计算该温度时反应的平衡常数K p ＝________(MPa)－
3(列出计算式。

以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。

(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C 3H 6、C 3H 8、C 4H 8等低碳烃。

一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当_____________________。

答案 (1)1∶4 变大 (2)d c 小于 (3)94×1
0.0393
(4)选择合适催化剂等
解析 (1)CO 2催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为2CO 2(g)＋6H 2(g)
催化剂
C 2H 4(g)＋4H 2O(g)，产物的
物质的量之比n (C 2H 4)∶n (H 2O)＝1∶4，该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡右移，则n (C 2H 4)变大。

(2)由平衡图像知，390 K 时四种组分的物质的量分数之比满足1∶3的是c 曲线和a 曲线，物质的量分数之比满足1∶4的是d 曲线和b 曲线，结合反应方程式2CO 2(g)＋6H 2(g)
催化剂
C 2H 4(g)＋4H 2O(g)和原始投
料n (CO 2)∶n (H 2)＝1∶3可得，曲线c 表示CO 2，曲线a 表示H 2，曲线d 表示C 2H 4，曲线b 表示H 2O ；由图像的变化趋势可知，升高温度，曲线a 、c 增大，曲线b 、d 减小，说明平衡左移，所以正反应放热，ΔH ＜0。

(3)起始投料比n (CO 2)∶n (H 2)＝1∶3，平衡时总压为0.1 MPa ，结合反应方程式可知p (CO 2)∶p (H 2)＝1∶3，p (C 2H 4)∶p (H 2O)＝1∶4，由图像可知p (H 2)＝p (H 2O)＝0.1 ×0.39，所以p (CO 2)＝0.13×0.39，p (C 2H 4)＝0.14
×0.39。

根据反应的化学方程式
2CO 2(g) ＋ 6H 2(g)
C 2H 4(g) ＋ 4H 2O(g)
平衡时压强：0.13 ×0.39 0.1 ×0.39 0.1
4
×0.39 0.1 ×0.39
该温度下的平衡常数K p ＝p (C 2H 4)·p 4(H 2O )p 2(CO 2)·p 6(H 2)
＝0.1
4 ×0.39×(0.1 ×0.39)4(0.13 ×0.39)2×(0.1 ×0.39)6(MPa)－3＝94×10.0393(MPa)－3。

(4)在一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，减少副反应的发生，应当选择合适催化剂等。

5．[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，18]探究CH 3OH 合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH 3OH 的产率。

以CO 2、H 2为原料合成CH 3OH 涉及的主要反应如下： Ⅰ.CO 2(g)＋3H 2(g) CH 3OH(g)＋H 2O(g)
ΔH 1＝－49.5 kJ·mol －
1 Ⅱ.CO(g)＋2H 2(g) CH 3OH(g)
ΔH 2＝－90.4 kJ·mol －1 Ⅲ.CO 2(g)＋H 2(g) CO(g)＋H 2O(g) ΔH 3
回答下列问题：
(1)ΔH 3＝________ kJ·mol －
1。

(2)一定条件下，向体积为V L 的恒容密闭容器中通入1 mol CO 2和3 mol H 2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH 3OH(g)为a mol ，CO 为b mol ，此时H 2O(g)的浓度为_____ mol·L －
1(用含a 、b 、V 的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为__________。

(3)不同压强下，按照n (CO 2)∶n (H 2)＝1∶3投料，实验测定CO 2的平衡转化率和CH 3OH 的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。

已知：CO 2的平衡转化率＝
n (CO 2)初始－n (CO 2)平衡
n (CO 2)初始
×100%
CH 3OH 的平衡产率＝n (CH 3OH )平衡
n (CO 2)初始
×100%
其中纵坐标表示CO 2平衡转化率的是图__________(填“甲”或“乙”)；压强p 1、p 2、p 3由大到小的顺序为__________；图乙中
T 1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)为同时提高CO 2的平衡转化率和CH 3OH 的平衡产率，应选择的反应条件为________(填标号)。

A ．低温、高压 B ．高温、低压 C ．低温、低压 D ．高温、高压
答案 (1)40.9
(2)a ＋b V b (a ＋b )(1－a －b )(3－3a －b )
(3)乙 p 1＞p 2＞p 3 T 1时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响 (4)A
解析 (1)由盖斯定律可知，Ⅲ式＝Ⅰ式－Ⅱ式，即ΔH 3＝－49.5 kJ·mol －1－(－90.4 kJ·mol －1)＝40.9 kJ·mol
－1。

(2)由题给反应的化学方程式可知，对于反应Ⅰ，每生成1 mol 甲醇的同时生成1 mol 水；对于反应Ⅲ，每生成1 mol 一氧化碳的同时生成1 mol 水；对于反应Ⅱ，每消耗1 mol 一氧化碳的同时生成1 mol 甲醇；由此可知，生成的水的物质的量等于生成的甲醇和一氧化碳的物质的量之和，即生成水的物质的量为(a ＋b ) mol ，即水的浓度为a ＋b V mol·L －1。

由C 原子个数守恒可知，平衡时混合气体中CO 2的物质的量为(1－a －
b ) mol ，由H 原子个数守恒可知，平衡时混合气体中H 2的物质的量为[3－2a －(a ＋b )] mol ，因此平衡常数K ＝b (a ＋b )
(1－a －b )(3－3a －b )。

(3)由反应Ⅰ、Ⅱ可知，随着温度的升高，甲醇的平衡产率逐渐降低，因此图甲的纵坐标表示的是甲醇的平衡产率，图乙的纵坐标表示的是CO 2的平衡转化率。

同温度下，随着压强的增大，甲醇的平衡产率应增大，
因此压强由大到小的顺序为p1＞p2＞p3。

图乙中，当升温到T1时，CO2的平衡转化率与压强的大小无关，说明以反应Ⅲ为主，因为反应Ⅲ前后气体分子数相等。

(4)由图甲和图乙知，要提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，需要低温、高压的条件，A正确。