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专题2　化学反应速率与化学平衡 检测卷
一、 单项选择题。
1 [扬州高邮一中期末]某反应过程中物质的能量变化过程如下图所示，图中虚线表示使用了催化剂。下列说法正确的是(　　)
A. 使用催化剂后反应为吸热反应
B. 使用催化剂后决定反应速率大小的是中间产物转化为生成物的反应
C. 该反应反应物所含化学键键能总和小于生成物所含化学键键能总和
D. 使用催化剂能提高反应的平衡转化率
2 [扬州邗江期中]某研究性学习小组探究影响反应速率的因素及反应速率的大小，测得的实验数据如表所示(忽略溶液体积变化)，(Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O)，下列说法错误的是(　　)
组号 反应温度/ ℃ 参加反应的物质
Na2S2O3 H2SO4 H2O
V/mL c(mol/L) V/mL c(mol/L) V/mL
① 10 2 0.1 1 0.4 3
② 30 2 0.1 2 0.2 2
③ 30 1 0.2 2 0.1 3
④ 30 1 0.1 2 0.1 3
A. 实验①②探究温度对反应速率的影响
B. 实验②③探究H2SO4浓度对反应速率的影响
C. 实验③完全反应需要t min，平均反应速率v(Na2S2O3)＝ mol/(L·min)
D. 四组实验中实验④的反应速率一定最小
3 [扬州大学附属中学阶段练习]中国学者在水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH ]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题，该过程是基于双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化实现的。反应过程示意图如下：
下列说法正确的是(　　)
A. 过程Ⅰ、过程Ⅲ均为放热过程
B. 反应物的分子必须发生碰撞才能发生基元反应
C. 使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
D. 缩小容器体积，过程Ⅲ的反应速率不影响
4 [南京六校联合体期末]对于反应4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)，下列有关说法不正确的是(　　)
A. 上述反应的平衡常数表达式K＝
B. 适当提高NH3的浓度，可以加快反应速率，提高NH3的转化率
C. 1 mol N—H断裂同时有1 mol O—H断裂，说明在该条件下达到平衡状态
D. 其他条件不变，加入高效的催化剂能提高单位体积内的活化分子百分数
5 根据下列图示所得出的结论正确的是(　　)
A. 图甲所示某可逆反应达到化学平衡后，在t1时刻改变的条件可能是加入催化剂
B. 图乙表示除去氧化膜的镁条与盐酸反应生成氢气的速率随反应时间变化的曲线，说明t1时刻溶液的温度最高
C. 图丙表示恒温恒容条件下，2NO2(g) N2O4(g)中，各物质的浓度与其消耗速率之间的关系，其中交点A对应的状态为化学平衡状态
D. 图丁表示某可逆反应物质的浓度随反应时间的变化，在t0时刻反应物的转化率最大
6 [扬州中学月考]SCl2可用作有机合成的氯化剂。在体积为V L的密闭容器中充入0.2 mol SCl2(g)，发生反应：2SCl2(g) S2Cl2(g)＋Cl2(g)。图中所示曲线分别表示反应在 a min时和平衡时SCl2的转化率与温度的关系。下列说法正确的是(　　)
A. 2SCl2(g) S2Cl2(g)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS＝0
B. 当容器中气体密度恒定不变时，反应达到平衡状态
C. 82 ℃，起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1 mol，此时v(逆)>v(正)
D. 55 ℃，向体积为0.5V L的容器中充入0.2 mol SCl2(g)，a min时SCl2(g)的转化率大于50%
7 [苏州大学附属中学月考]向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y发生反应2X(g)＋Y(g) Z(g)　ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 反应为吸热反应
B. 气体总物质的量na＝nc
C. 气体总物质的量naD. c点时v正(X)＝2v逆(Y)
8 [苏州开学考]CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。重整时发生如下反应：
反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g) ΔH1＝＋247.1 kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
其他条件相同，n(CH4)∶n(CO2)投料比为1∶1.5时，CH4和CO2的平衡转化率与温度变化关系如图所示，下列说法错误的是(　　)
A. 其他条件不变，n(CH4)∶n(CO2)投料比为1∶1，则平衡时CO2转化率一定高于CH4
B. 一定条件下，使用高效催化剂可以提高单位时间内氢气的产量
C. n(H2)∶n(CO)始终低于1.0，是因为发生了反应Ⅱ
D. 其他条件不变，550～650 ℃，升高温度更有利于反应Ⅱ进行
9 [南通海安中学月考]一定温度下，将1 mol A和1 mol B气体充入2 L恒容密闭容器，发生反应A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(s)，t1时达到平衡，在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件，测得容器中气体C的浓度随时间变化如图所示，下列说法错误的是(　　)
A. 若t1＝2 min，则vB＝0.125 mol/(L·min)
B. 若t3时刻升高了温度，则该反应的ΔH>0
C. 若t1时刻后向体系中再充入A、B、C各1 mol，则v正>v逆
D. 保持温度不变，起始时向该容器中充入1 mol A和1 mol B，加入2 mol D，则平衡时A的转化率小于50%
10 [南京阶段练习]CO2和H2在催化剂作用下反应制甲醇过程中发生的反应有
ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ/mol
ⅱ. CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋40.9 kJ/mol
ⅲ. CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH3＝－90.4 kJ/mol
将CO2和H2按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3通入密闭容器中发生反应，测得不同压强下CO2的平衡转化率以及相同压强下CH3OH、CO选择性[CH3OH选择性x(CH3OH)＝×100%]随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. CH3OH的选择性曲线为b
B. 反应ⅰ的平衡常数：K(200 ℃)＜K(350 ℃)
C. P1、P2、P3由大到小的顺序为P1＜P2＜P3
D. P1、P2、P3三条曲线接近重合的原因是随温度升高反应ⅱ占主导
二、 非选择题。
11 [莆田阶段练习]Ⅰ. 汽车排气管装有三元催化剂装置，在催化剂表面通过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反应机理如下[Pt(s)表示催化剂，右上角带“*”表示吸附状态]：
①NO＋Pt(s)===NO*
②CO＋Pt(s)===CO*
③NO*===N*＋O*
④CO*＋O*===CO2＋Pt(s)
⑤N*＋N*===N2＋Pt(s)
⑥NO*＋N*===N2O＋Pt(s)
经测定汽车尾气中反应物浓度及生成物浓度随温度T变化关系如图1和图2所示。
图1 图2
(1) 图1中温度从Ta升至Tb的过程中，反应物浓度急剧减小的主要原因是______________________________________________________________________。
(2) 图2中T2 ℃时反应⑤的活化能________(填“>”“<”或“＝”)反应⑥的活化能；T3 ℃时发生的主要反应为________(填“④”“⑤”或“⑥”)。
Ⅱ. 工业制硫酸的过程中，转化为SO3(g)是关键的一步，550 ℃时，在1 L的恒温容器中，反应过程中的部分数据见下表：
反应时间/min SO2(g)/mol O2(g)/mol SO3(g)/mol
0 4 2 0
5 1.5
10 2
15 1
(3) 若在起始时总压为p0 kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，气态物质分压＝总压×气态物质的物质的量分数，则10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)＝________kPa/min。
12 [南通、徐州等十校联考]某学者分别使用Fe2O3和Fe3O4作催化剂对燃煤烟气脱硝脱硫进行了研究。
(1) 催化剂制备。在60～100 ℃条件下，向足量NaOH溶液中通入N2一段时间，再加入适量新制FeSO4溶液，充分反应后制得混合物X；向混合物X中加入NaNO3溶液，充分反应后经磁铁吸附、洗涤、真空干燥，制得Fe3O4催化剂。
①通入N2的目的是_________________________________________________
______________________________________________________________________。
②混合物X与NaNO3反应生成Fe3O4和NH3，该反应的化学方程式为_______
______________________________________________________________________。
(2) 催化剂研究。如图1所示，当其他条件一定时，分别在无催化剂、Fe2O3作催化剂、Fe3O4作催化剂的条件下，测定H2O2浓度对模拟烟气(含一定比例的NO、SO2、O2、N2)中NO和SO2脱除率的影响，NO脱除率与H2O2浓度的关系如图2所示。
图1 图2
已知：·OH能将NO、SO2氧化。·OH产生机理如下。
反应Ⅰ：Fe3+＋H2O2===Fe2+＋·OOH＋H＋(慢反应)
反应Ⅱ：Fe2+＋H2O2===Fe3+＋·OH＋OH－(快反应)
①·OH将SO2氧化的化学方程式为____________________________________
______________________________________________________________________。
②与Fe2O3作催化剂相比，相同条件下Fe3O4作催化剂时NO脱除率更高，其原因是______________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
③NO部分被氧化成NO2。NO2被NaOH溶液吸收生成两种含氧酸钠盐，该反应的离子方程式为____________________________________________________。
④实验表示·OH氧化SO2的速率比氧化NO速率慢。但在无催化剂、Fe2O3作催化剂、Fe3O4作催化剂的条件下，测得SO2脱除率几乎均为100%的原因是_____________________________________。
专题2检测卷
1. C　
2. D　实验①②中，虽然混合前Na2S2O3、H2SO4的浓度不同，但混合后二者的浓度分别对应相等，而两实验的温度不同，所以可用于探究温度对反应速率的影响，A正确；实验②③中，混合后温度相同，Na2S2O3的浓度相同，H2SO4的浓度不同，所以可用于探究H2SO4浓度对反应速率的影响，B正确；实验③完全反应需要t min，平均反应速率v(Na2S2O3)＝＝ mol/(L·min)，C正确；四组实验中，虽然实验④的反应物浓度比实验①小，但温度比实验①高，无法比较反应④与反应①的速率大小，所以反应④的反应速率不一定最小，D错误。
3. B　过程Ⅰ涉及O—H的断裂，该过程为吸热过程，过程Ⅱ是水分子中的化学键断裂的过程，为吸热过程，过程Ⅲ涉及C===O、O—H和H—H的形成，该过程为放热过程，A错误；反应物的分子必须发生碰撞使化学键断裂，才能发生基元反应，B正确；使用催化剂不能降低水煤气变换反应的ΔH，C错误；缩小容器体积，浓度增加，过程Ⅲ的反应速率加快，D错误。
4. B　适当提高NH3的浓度，可以加快反应速率，但NH3的转化率降低，B错误。
5. A　通常催化剂能同等程度地增大正反应速率和逆反应速率，A正确；镁条与盐酸的反应为放热反应，消耗的Mg越多，放出的热量越多，溶液的温度越高，所以t1时刻溶液的温度不是最高，B错误；交点A二氧化氮和四氧化二氮的消耗速率相等，正反应中生成四氧化二氮的速率与逆反应中消耗四氧化二氮的速率之比为1∶2，即正逆反应速率不等，不能代表平衡状态，C错误；图丁在t0时刻生成物和反应物浓度相等，还没有平衡，转化率并不是最大，平衡时反应物的转化率才是最大，D错误。
6. D　温度升高，SCl2的转化率增大，说明该反应为吸热反应，ΔH＞0，反应2SCl2(g) S2Cl2(g)＋Cl2(g)能够自发进行，说明ΔH－TΔS＜0，则ΔS＞0，A错误；密度ρ＝，该反应在恒容密闭容器中进行，V不变，反应物和生成物均为气体，气体总质量不变，则密度为定值，不能根据混合气体的密度判断平衡状态，B错误；根据已知信息列出三段式：
2SCl2(g) S2Cl2(g)＋Cl2(g)
起始/(mol/L)　　　　　　　　0　　　 0
转化/(mol/L)　　　　　　　　　
平衡/(mol/L)　　　　　　　　　　
该温度下平衡常数K＝＝20.25，若起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1 mol，此时的浓度商Q＝＝1　利用浓度商判断反应是否平衡
对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，浓度商Q＝，则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。
QQ＝K，反应处于平衡状态；
Q>K，反应向逆反应方向进行。
7. C　在绝热条件下，压强增大，说明反应发生后体系温度升高，反应的正反应为放热反应，所以ΔH＜0，A错误；在其他条件不变时，升高温度，气体压强增大。a、c两点气体压强相同，由于温度：a＞c，所以气体的物质的量：na＜nc，B错误，C正确；有气体的物质的量：na＜nc，C正确；c点反应未达到平衡状态，v正(X)>2v逆(Y)，D错误。
8. D　其他条件不变，n(CH4)∶n(CO2)投料比为1∶1时，二氧化碳既能和甲烷反应，也能和氢气反应，则平衡时CO2转化率一定高于CH4，A正确；使用高效催化剂可以提高反应速率，则单位时间内氢气的产量增大，B正确；反应Ⅰ中氢气与一氧化碳的物质的量比始终为1.0，若氢气与一氧化碳的物质的量比始终低于1.0说明发生了反应Ⅱ，C正确；550～650 ℃条件下，甲烷的转化率大于二氧化碳的转化率，说明升温更有利于反应Ⅰ，D错误。
9. D　t1＝2 min时，C的浓度为0.50 mol/L，由方程式可知，B的反应速率为＝0.125 mol/(L·min)，A正确；t3时刻升高温度时，C的浓度增大，说明平衡向正反应方向移动，该反应为吸热反应，反应ΔH＞0，B正确；t1时刻平衡时C的浓度为0.5 mol/L，由方程式可知，平衡时A、B的浓度都为0.25 mol/L，反应的平衡常数K＝＝4，若t1时刻后向体系中再充入A、B、C各1 mol，反应的浓度商Q＝＜4，则平衡向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，C正确；D是浓度为定值的固体，增加D的量，化学反应速率不变，化学平衡不移动，A的转化率不变，D错误。
10. D　反应ⅰ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，甲醇的选择性减小，则表明甲醇选择性的曲线为a，A错误；反应ⅰ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K减小，因此K(200 ℃)>K(350 ℃)，B错误；反应ⅰ为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的转化率增大，反应ⅱ是气体体积不变的反应，增大压强，平衡不移动，二氧化碳的转化率不变，反应ⅲ为气体体积减小的反应，则增大压强，二氧化碳的转化率增大，由图可知，P1、P2、P3条件下二氧化碳的转化率依次减小，则压强P1、P2、P3由大到小的顺序为P1>P2>P3，C错误；反应ⅰ为气体体积减小的反应，反应ⅱ是气体体积不变的反应，P1、P2、P3三条曲线接近重合说明随着反应温度升高，CO选择性极高，反应ⅱ占主要因素，且反应ⅱ前后气体分子数相等，压强不改变CO2平衡转化率，D正确。
11. (1) 温度升高后催化剂活性增强，反应速率加快，所以反应物浓度快速减小　(2) >　④　(3) p0
解析：(1) 由图1可知，温度升高，反应物的消耗量增大，说明催化剂的活性增强，反应速率加快，则温度从Ta升至Tb的过程中，反应物浓度急剧减小的主要原因是温度升高后催化剂活性增强，反应速率加快，反应物浓度快速减小。(2) 反应的活化能越小，反应速率越大，反应物的消耗量越大，其浓度越小，产物的浓度越大。由图2可知，温度T2 ℃时，N2的浓度小于N2O的浓度，说明反应⑤的反应速率小于反应⑥，反应的活化能大于反应⑥；温度T3 ℃时，生成物CO2的浓度最大，说明发生的主要反应为反应④。(3) 根据已知条件列出三段式：
2SO2＋O2 2SO3
起始/mol　　　　　4　 2　　　0
转化/mol　　　　　2　　1　　　2
10 min/mol　　　　2　　 1　　　2
气体总压之比等于气体物质的量之比。所以10 min时体系总压p10 min满足＝，即p10 min＝p0kPa，p初始(SO2)＝p0kPa，p10 min(SO2)＝p0kPa×＝p0kPa，v(SO2)＝＝p0 kPa/min。
12. (1) ①排出NaOH溶液中的O2，防止Fe2+被氧化为Fe3+　②12Fe(OH)2＋NaNO34Fe3O4＋NH3↑＋NaOH＋10H2O
(2) ①2·OH＋SO2===H2SO4　②Fe3O4催化剂表面同时存在Fe2+和Fe3+，Fe2+直接通过反应Ⅱ快速产生·OH，c(·OH)更大；Fe2O3催化剂表面仅存在Fe3+，Fe3+需先通过慢反应Ⅰ产生Fe2+，再通过快反应Ⅱ产生·OH，总反应速率由慢反应Ⅰ决定，c(·OH)小于前者，所以Fe3O4作催化剂比Fe2O3作催化剂时NO脱除率更大　③2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O　④SO2几乎完全被NaOH溶液吸收
解析：(1) ①NaOH溶液中溶有少量的氧气，能将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，所以NaOH溶液与硫酸亚铁溶液反应时，应通入氮气排出溶液中的氧气，防止Fe2+被氧化为Fe3+。②制备四氧化三铁的反应为Fe(OH)2与NaNO3共热反应生成Fe3O4、NH3和水，反应的化学方程式为12Fe(OH)2＋NaNO34Fe3O4＋NH3↑＋NaOH＋10H2O。(2) ①自由基·OH与二氧化硫反应生成硫酸，反应的化学方程式为2·OH＋SO2===H2SO4。②与Fe2O3作催化剂相比，相同条件下Fe3O4作催化剂时NO脱除率更高的原因是Fe3O4催化剂表面同时存在Fe2+和Fe3+，Fe2+直接通过反应Ⅱ快速产生·OH，c(·OH)更大；Fe2O3催化剂表面仅存在Fe3+，Fe3+需先通过慢反应Ⅰ产生Fe2+，再通过快反应Ⅱ产生·OH，总反应速率由慢反应Ⅰ决定，c(·OH)小于前者，所以Fe3O4作催化剂比Fe2O3作催化剂时NO脱除率更大。③二氧化氮与NaOH溶液反应生成NaNO3、NaNO2和水，反应的离子方程式为2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O。④二氧化硫是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应被吸收，则测得二氧化硫脱除率几乎均为100%是因为二氧化硫几乎完全被NaOH溶液吸收。
　化学反应的调控
化学反应条件的调控
(1) 原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。
(2) 原料的循环利用。
(3) 产物的污染处理。
(4) 产物的酸碱性对反应的影响。
(5) 气体产物的压强对平衡造成的影响。
(6) 改变外界条件对多平衡体系的影响。

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