化学反应速率与化学平衡的综合应用知识点题库

下列实验过程中曲线变化正确的是（　　）

A .

表示Na₂CO₃溶液中滴入稀盐酸 B .

表示溴水中滴入Na₂SO₃溶液 C .

表示AgNO₃溶液中滴入氨水 D .

表示一定条件下2SO₂+O₂⇌2SO₃△H＜0达平衡后，升高温度

近日IPCC发布了由来自40个国家的91位科学家编写的《全球升温1.5℃特别报告》，温室效应引发的环境问题日益严重，物种灭绝，洪灾、旱灾、粮食欠收等自然灾害发生频率不断增加，CO₂的减排和综合利用是解决温室及能源问题的有效途径。

（1） CO₂可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂ ，一定条件下反应：CO₂(g)＋3H₂(g） $\text{[math]}$ CH₃OH(g)＋H₂O(g)，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①从3min到9min，v(H₂)＝mol·L^－1·min^－1。
②该反应的平衡常数为。
③下列说法正确的的是(填字母)。
A．混合气体的密度不随时间的变化而变化，则说明上述反应达到平衡状态
B．平衡时CO₂的转化率为75%
C．平衡时混合气体中CH₃OH(g)的体积分数是30%
D．该条件下，第9min时v_逆(CH₃OH)大于第3min时v_正(CH₃OH)。
（2）工业中，CO₂和H₂在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应，分别生成CH₃OH和CO。
反应A：CO₂(g)＋3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)＋H₂O(g)
反应B：CO₂(g)＋H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)＋H₂O(g)
控制CO₂和H₂初始投料比为1∶3时，温度对CO₂平衡转化率及甲醇和CO产率的影响如左下图所示。
①由图可知温度升高CO的产率上升，其主要原因可能是。
②由图可知获取CH₃OH最适宜的温度是。下列措施有利于提高CO₂转化为CH₃OH的平衡转化率的有(填字母)。
A．使用催化剂 B．增大体系压强
C．增大CO₂和H₂的初始投料比 D．投料比不变和容器体积不变，增加反应物的浓度
（3） 250℃下CH₃OH物质的量随时间的变化曲线如右上图所示。画出280℃下0～t₂时刻CH₃OH物质的量随时间的变化曲线。

下列关于各图像的解释或结论正确的是（）

A . 图甲表示常温下向20mL pH＝3的醋酸溶液中滴加pH＝11的NaOH溶液，溶液的pH随NaOH溶液体积的变化关系 B . 图乙表示2SO₂(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 2SO₃(g) △H＜0的平衡常数K与温度和压强的关系 C . 图丙表示一定条件下的合成氨反应，N₂的起始量恒定时，NH₃的平衡体积分数随H₂起始体积分数的变化，图中a点N₂的转化率等于b点 D . 图丁表示反应 2SO₂＋O₂ $\text{[math]}$ 2SO₃ ， t₁ 时刻降低温度符合图示变化

一定条件下的某可逆反应，其正反应速率υ（正）和逆反应速率υ（逆）随反应时间t的变化如图所示，下列判断正确的是（）

A . t₁时刻，υ（正）＜υ（逆） B . t₂时刻，υ（正）＞υ（逆） C . t₃时刻，υ（正）= υ（逆） D . t₃时刻，υ（正）＞υ（逆）

二氧化碳的回收利用对温室气体的减排具有重要的意义。在2L密闭容器中，加入2.00 mol CO₂和2.00 mol H₂以及催化剂发生反应：CO₂(g)＋H₂(g) $\text{[math]}$ HCOOH(g) △H，测得，n(H₂)/mol在不同温度随时间的变化如下表：

实验编号	时间/min	60	90	120	150	180
Ⅰ	T₁/K	1.50mol	1.32 mol	1.28 mol	1.26 mol	1.26 mol
Ⅱ	T₂/K	1.45mol	1.20 mol	1.10 mol	1.10 mol	1.10 mol

（1）实验I中0～60min内用HCOOH表示的该反应的平均反应速率为。
（2）实验II反应开始时体系压强为P₀ ，第90min时体系压强为P₁ ，则P₁：P₀＝。
（3） T₂温度下反应的平衡常数为。
（4）比较实验温度T₁T₂(填“>”或“<”)，该反应的△H0(填“>”、“＝”或“<”)。
（5）下列说法正确的是_______(填编号)。

A . 当CO₂、H₂和HCOOH的物质的量浓度之比为1：1：1时，该反应达到平衡 B . 容器中气体密度不再改变，不能判断该反应是否达到平衡 C . 将HCOOH液化后分离既能提高转化率又能加快反应速率 D . 选用更高效的催化剂可提高生产效率

羰基硫(COS)广泛存在于煤、石油和天然气为原料的化工生产中，不经处理直接排放会引起大气污染，石油化工中产生的羰基硫可通过以下方法脱除。

（1） Ⅰ.干法脱除：在催化剂存在下，COS和H₂可发生两个平行反应：
i. COS(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ H₂S(g)+CO(g)△H₁=-17kJ/mol

ii. COS(g)+4H₂(g) $\text{[math]}$ H₂S(g)+CH₄(g)+H₂O(g) △H₂

已知：CH₄(g)+H₂O(g) $\text{[math]}$ CO(g)+3H₂(g)△H=+206kJ/mol，则△H₂=。
（2） T₁℃时，向10L恒容密闭容器中充人1molCOS和4molH₂ ，发生反应i和ii。5min时达到平衡，测得体系压强减少了20%，CO的体积分数为10%且其平衡分压为P₁。
①0-5min内，v(COS)=。

②反应i的平衡常数K=。

③若在起始温度为T₁℃的绝热容器中重复上述实验，H₂的平衡分压P₂P₁(填“>”“=”或“<”)，理由为。
（3） Ⅱ.湿法脱除：原理为COS+4OH^-=S^2-+CO₃^2-+2H₂O。温度为293K时，将COS以固定流速匀速通入一定浓度的NaOH溶液中，测得体系内c(S^2-)随时间(t)的变化如图所示：

由图可知，增大NaOH溶液的初始浓度，COS的吸收速率(填“增大”“减小”或“不变”)，判断依据为。
（4）在上述反应体系中同时加入少量溴水，也能吸收COS并得到澄清溶液，发生反应的化学方程式为。

$\text{[math]}$ 是一种重要的化工原料，主要用于生产三氧化硫、亚硫酸盐等，生产 $\text{[math]}$ 的反应为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。实验室用浓硫酸和 $\text{[math]}$ 固体反应制取少量 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 排放到大气中会形成酸雨。下列有关生产 $\text{[math]}$ 反应的说法正确的是( )

A . 反应的 $\text{[math]}$ B . 反应中每消耗 $\text{[math]}$ 转移的电子的物质的量为 $\text{[math]}$ C . 升温、加压和使用催化剂能增大 $\text{[math]}$ 的生成速率 D . 当 $\text{[math]}$ 时，说明该反应处于平衡状态

二甲醚(CH₃OCH₃)被称为“21世纪的清洁燃料”。以 CO₂、H₂为原料制备二甲醚涉及的主要反应如下：

I. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

Ⅱ. $\text{[math]}$

回答下列问题：

（1）反应 $\text{[math]}$ 的△H=。
（2）在压强、CO₂和H₂的起始投料一定的条件下，发生反应Ⅰ、Ⅱ，实验测得 CO₂平衡转化率和平衡时 CH₃OCH₃的选择性随温度的变化如图所示。

已知： $\text{[math]}$ 的选择性= $\text{[math]}$ ×100%。其中表示平衡时 $\text{[math]}$ 的选择性的是曲线(填"①"或"②")；温度高于 300℃时，曲线②随温度升高而升高的原因是；为同时提高 CO₂的平衡转化率和平衡时 $\text{[math]}$ 的选择性，应选择的反应条件为(填标号)。

a.低温、低压 b.高温、高压 c.高温、低压 d.低温、高压
（3）也可以利用甲醇脱水制备二甲醚： $\text{[math]}$ 。已知： $\text{[math]}$ ，其中 K_p为以分压表示的平衡常数，T 为热力学温度。
①为提高 CH₃OCH₃的平衡产率，可以采取的措施有(任写一条)。

②473 K时，在密闭容器中加入一定量 CH₃OH(g)，采用合适的催化剂进行反应，达到平衡时体系中 CH₃OCH₃(g)的物质的量分数为(填标号)。

a.＜ $\text{[math]}$ b. $\text{[math]}$ c. $\text{[math]}$ ~ $\text{[math]}$ d. ＞ $\text{[math]}$
（4）对于反应 $\text{[math]}$ ，反应速率v=v_正-v_逆=k_正p(CO₂)·p(H₂)-k_逆p(CO)·p(H₂O)，其中k_正、k_逆分别为正、逆反应速率常数，p为气体的分压(分压=总压×物质的量分数)。
①降低温度，k_正-k_逆(填"增大"、"减小"或"不变")；

②在TK、101kPa下，按照 $\text{[math]}$ 投料，CO₂转化率为50%时， $\text{[math]}$ ，用气体分压表示的平衡常数 K_p=。

若反应：2NO(g)＋2CO(g) $\text{[math]}$ N₂(g)＋2CO₂(g) ΔH=-373.4kJ·mol^-1(汽车尾气净化反应之一)在恒容密闭容器中达到平衡状态，以下说法错误的是（）

A . 及时分离出 CO₂ ，使 Q 减小，Q<K ，因此平衡正向移动 B . 及时分离出 N₂ ，使 Q 减小，Q<K ，因此平衡正向移动 C . 降低温度，使 Q 减小，Q<K ，因此平衡正向移动 D . 加入催化剂可增大反应速率，从而增大一段时间内的反应物转化率

目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）十H₂O（g），该反应的能量变化如图所示：

图片_x0020_929640951

（1）该反应为（填“放热”或“吸热”）反应。
（2）恒容容器中，对于以上反应，能加快反应速率的是。
a．升高温度 b．充入氮气 C．加入合适的催化剂 d．降低压强
（3）在体积为2L的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂ ，测得CO₂的物质的量随时间变化如表所示。

t/min

0

2

5

10

15

n（CO₂）/mol

1

0.75

0.5

0.25

0.25

从反应开始到5min末，用H₂浓度变化表示的平均反应速率v（H₂）=；反应达到平衡状态，此时H₂的转化率为。
（4）在相同温度、容积不变的条件下，不能说明该反应已达平衡状态的是。
a．CO₂、H₂、CH₃OH、H₂O的浓度均不再变化

b．体系压强不变

c．n（CO₂）:n（H₂）:n（CH₃OH）:n（H₂O）=1:1:1:1

d．H₂的消耗速率与CH₃OH的消耗速率之比为3:1

在恒温、恒容的密闭容器中进行反应 $\text{[math]}$ ，若反应物的浓度由 $\text{[math]}$ 降到 $\text{[math]}$ 需要 $\text{[math]}$ ，那么反应物浓度再由 $\text{[math]}$ 降到 $\text{[math]}$ 所需要的时间为（）

A . $\text{[math]}$ B . 小于 $\text{[math]}$ C . 大于 $\text{[math]}$ D . 无法判断

乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯水化法生产，反应的化学方程式如下： C₂H₄(g)＋H₂O(g) $\text{[math]}$ C₂H₅OH(g)，下图为乙烯的平衡转化率与温度(T)、压强(p) 的关系[ 起始n(C₂H₄)∶n(H₂O)＝1∶1]。下列有关叙述正确的是（）

A . Y 对应的乙醇的物质的量分数为 $\text{[math]}$ B . X、Y、Z 对应的反应速率：v(X)>v(Y)>v(Z) C . X、Y、Z 对应的平衡常数数值：KX<KY<KZ D . 增大压强、升高温度均可提高乙烯的平衡转化率

国家主席

在9月22日召开的联合国大会上表示：“中国将争取在2060年前实现碳中和”。所谓“碳中和”，通俗地说，日常活动可能制造的二氧化碳排放量，通过植树、节能减排等方法来中和抵消。

（1） CO₂甲烷化反应是由法国化学家PaulSabatier提出的，因此，该反应又叫Sabatier反应。CO₂催化氢化制甲烷的研究过程如图1：

①上述过程中，加入铁粉的作用是。

②HCOOH是CO₂转化为CH₄的中间体：CO₂ $\text{[math]}$ HCOOH $\text{[math]}$ CH₄。当镍粉用量增加10倍后，甲酸的产量迅速减少，原因是。
（2）一定条件下，Pd-Mg/SiO₂催化剂可使CO₂甲烷化从而变废为宝，其反应机理如图2所示，该反应的化学方程式为，反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是。
（3） CO₂和CH₄是两种重要的温室气体，通过化学反应可以将它们转化为其他物质。以二氧化钛表面覆盖Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图3所示，250~300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是。

②为了提高该反应中CH₄的转化率，可以采取的措施是。

环戊二烯(

)是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：

已知： (g)= (g)+H₂(g) ΔH₁=100.3kJ·mol^-¹①

H₂(g)+I₂(g)=2HI(g) ΔH₂=-11.0kJ·mol^-¹②

对于反应： (g)+I₂(g)= (g)+2HI(g) ΔH₃③

（1）关于反应③的判断(填“低温自发”、“高温自发”或者“任意条件均自发”)，理由为。
（2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯( )在恒容容器内发生反应③，起始总压为10⁵Pa，平衡时总压增加了20%，该反应的平衡常数K_p=Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有(填标号)。
A.通入惰性气体

B.再充入碘和环戊烯各2mol

C.提高温度

D.增加环戊烯浓度

E.增加碘浓度
（3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是___(填标号)。

A . T₁>T₂ B . a点的反应速率小于c点的反应速率 C . a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D . b点时二聚体的浓度为0.45mol·L^-¹
（4）环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C₅H₅)₂结构简式为 )，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制各原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的总反应式为，电解制备需要在无水条件下进行，原因为。

甲醛中木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇利用脱氢法可制备甲醛，主要反应为：CH₃OH(g) $\text{[math]}$ HCHO(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。Na₂CO₃是甲醇脱氢制甲醛的催化剂，有研究指出，催化反应的部分机理如下：

历程ⅰ： $\text{[math]}$

历程ⅱ： $\text{[math]}$

历程ⅲ： $\text{[math]}$

历程ⅳ： $\text{[math]}$

如图所示为在体积2L的恒容容器中，投入1molCH₃OH，在碳酸钠催化剂作用下，经过

5min反应，测得甲醇转化率与甲醛的选择性与温度的关系(甲醛的选择性：转化的CH₃OH中生成HCHO的百分比)，下列有关说法正确的是（）

A . 600℃时，前5min内生成甲醛的平均速率v(HCHO)=0.055 $\text{[math]}$ B . 700℃时，反应历程ⅱ的速率小于反应历程ⅲ的速率 C . 脱氢法制甲醛中，在高温高压条件下更有利于提高平衡产率 D . 反应历程ⅰ的活化能大于CH₃OH(g) $\text{[math]}$ HCHO(g)+H₂(g)的活化能

可逆反应aA(g)+bB(g) $\text{[math]}$ cC(g)+dD(s) △H=-QkJ/mol，反应过程中，当其它条件不变时，C在混合物中的含量与温度(T)的关系如图1所示，反应速率(v)与压强(p)的关系如图2所示。据图分析，以下说法正确的是（）

A . T₁＜T₂ ， Q＞0 B . 增大压强，B的转化率减小 C . 当反应达到平衡时，混合气体的密度不再变化 D . a+b＞c+d

反应 $\text{[math]}$ 是工业上制备高纯硅的重要中间过程。一定压强下，起始投入原料 $\text{[math]}$ 的值和温度与 $\text{[math]}$ 的平衡产率的变化关系如图所示。下列说法不正确的是（）

A . 该反应为放热反应， $\text{[math]}$ B . M、N点 $\text{[math]}$ 的分压： $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ 的值越大 $\text{[math]}$ 平衡产率越高 D . M、N点的逆反应速率： $\text{[math]}$

一定条件下，在2 L密闭容器中发生反应：3H₂+N₂ $\text{[math]}$ 2NH₃ ，开始时加入4 mol H₂、4molN₂和1molNH₃ ，在5min末测得NH₃的物质的量为2mol。下列说法正确的是( )

A . 用N₂浓度变化表示的平均反应速率v(N₂)=0.25 mol/(L·min) B . 5 min末，H₂的浓度为1. 25 mol/L C . 当消耗H₂和N₂的速率之比为3：1时，该反应达到化学平衡状态 D . 反应达到化学平衡时NH₃的分解速率和生成速率相等且等于零

乙苯是一种用途广泛的有机原料，可制备多种化工产品。

（1） (一）制备苯乙烯（原理如反应I所示）：
Ⅰ． △H=+124kJ·mol^-1

部分化学键的键能如下表所示：

化学键

C-H

C-C

C=C

H-H

键能/ KJ/mol

412

348

X

436

根据反应I的能量变化，计算X=。
（2）工业上，在恒压设备中进行反应I时，常在乙苯蒸气中通入一定量的水蒸气。请用化学平衡理论解释通入水蒸气的原因：。
（3）已知吉布斯自由能△G=△H-T△S ，当△G < 0时反应可自发进行。由此判断反应I在（填“高温”或“低温”）更易自发进行。
（4） (二）制备α-氯乙基苯（原理如反应Ⅱ所示）：
Ⅱ． △H₂＞0

T℃时，向10 L恒容密闭容器中充入2mol乙苯(g)和2 mol Cl₂(g)发生反应Ⅱ，乙苯（或Cl₂)、 α-氯乙基苯（或HCl)的物质的量浓度（c）随时间（t）变化的曲线如图所示：

①0—2 min内，以HCl表示的该反应速率v(HCl)=。

②6 min时，改变的外界条件为，该条件下的平衡常数K的数值=。

③10 min时，保持其他条件不变，再向容器中充入1 mol乙苯、1 mol Cl₂、1 molα-氯乙基苯和1mol HCl，则此时该反应v_正v_逆(填“＞”、“＜”或“=” )；若12 min时反应再次达到平衡，则在0-12 min内，Cl₂的转化率α=。(计算结果保留三位有效数字）

化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。

（1） Ⅰ.用纯净的锌粒与稀盐酸反应制取氢气，请回答：
实验过程如图所示，分析判断段化学反应速率最快(答“O～E”、“E～F”或“F～G”)。
（2）将锌粒投入盛有稀盐酸的烧杯中，刚开始时产生 $\text{[math]}$ 的速率逐渐加快，其原因是。
（3） Ⅱ.一定温度下，在体积为0.5L的恒容密闭容器中， $\text{[math]}$ 和之间发生反应： $\text{[math]}$ ，反应过程中各物质的物质的量与时间的关系如图所示。回答下列问题：
曲线(填“X”或“Y”)表示 $\text{[math]}$ 的物质的量随时间的变化曲线。
（4）在 $\text{[math]}$ 内，用 $\text{[math]}$ 表示的反应速率为。
（5）若在一绝热(不与外界发生热交换)容器中加入一定量 $\text{[math]}$ ，反应一段时间后，混合气体温度升高，说明 $\text{[math]}$ 的能量比 $\text{[math]}$ 的能量(填“高”或“低)。
（6）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是____(填标号)。

A . 容器内压强不再发生变化 B . 混合气体的密度不变 C . 混合气体的平均相对分子质量不变 D . $\text{[math]}$ E . 相同时间内消耗nmol的Y的同时消耗2nmol的X
（7）氮氧化物是重要的大气污染物，如图是监测NO含量的传感器工作原理示意图。NiO电极为极(填“正”或“负”)。