1、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 molL1 KI溶液与1 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液发生反应：2Fe3(aq)2I(aq) 2Fe2(aq)I2(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
2、；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，D错误。2(2020浙江7月选考，20)一定条件下：2NO2(g) N2O4(g)H0。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 kPaB温度130 、压强300 kPaC温度25 、压强100 kPaD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
3、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：n/mol t/minn(A)n(B)n(C)02.02.4050.9101.6151.6下列说法正确的是()A05 min用A表示的平均反应速率为0.09 molL1min1B该反应在10 min后才达到平衡C平衡状态时，c(C)0.6 molL1D物质B的平衡转化率为20%答案C42020浙江7月选考，29(1)(2)研究CO2氧化C2H6
4、制C2H4对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有：.C2H6(g) C2H4(g)H2(g)H1136 kJmol1.C2H6(g)CO2(g) C2H4(g)H2O(g)CO(g)H2177 kJmol1.C2H6(g)2CO2(g) 4CO(g)3H2(g)H3.CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)H441 kJmol1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H(H随温度变化可忽略)。例如：H2O(g)=H2O(l)H286 kJmol1(242 kJmol1)44 kJmol1。请回答：(1)下列描述正确的是_。A升高温
5、度反应的平衡常数增大B加压有利于反应、的平衡正向移动C反应有助于乙烷脱氢，有利于乙烯生成D恒温恒压下通水蒸气，反应的平衡逆向移动(2)CO2和C2H6按物质的量11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：催化剂转化率C2H6/%转化率CO2/%产率C2H4/%催化剂X19.037.63.3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_。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
6、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)AD(2)COC2H4的产率低，说明催化剂X有利于提高反应的速率选择性膜吸附C2H4，促进反应平衡正向移动解析(1)A对，反应为吸热反应，升温平衡正向移动，K增大；B错，加压，反应和反应平衡均会逆向移动；C错，反应有利于乙烷脱氢，生成氢气，当氢气浓度增大时，会使反应平衡逆向移动，不利于乙烯生成；D对，恒温恒压下通水蒸气使反应的平衡逆向移动。(2)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，说明反应进行的慢，反应进行的快，
7、即催化剂X提高了反应的速率，所以主要产物是CO。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平衡正向移动。5(2020浙江1月选考，29)研究NOx之间的转化具有重要意义。(1)已知：N2O4(g) 2NO2(g)H0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。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Bv正(N2O4)2v逆(NO2)CK不变D容器内气体的密度不变E容器内颜色不变t1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(
8、g) 2NO2(g)的平衡常数Kp_(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Kp，如p(B)px(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数)。反应温度T1时，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图1，画出0t2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(T2T1)，再次画出0t2时段，c(NO2)随t变化趋势的曲线。图1(2)NO氧化反应：2NO(g)O2(g) 2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图2。2NO(g) N2O2(g)H1N2O2(g)O2(g)2NO2(g)H2决定NO
9、氧化反应速率的步骤是_(填“”或“”)。在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T3和T4(T4T3)，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“T3”或“T4”)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)AEp(2)T4H10，温度升高，反应平衡逆向移动，c(N2O2)减小；浓度降低的影响大于温度对反应速率的影响(二)2020全国卷真题12020新高考全国卷(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,
10、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7030和1585。下列说法正确的是()A1,4-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
11、；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。22020全国卷，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SO2的催化氧化：SO2(g)O2(g)SO3(g)H98 kJmol1。回答下列问题：(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(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，SO2平衡转化率随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0 MPa、550
12、 时的_，判断的依据是_。影响的因素有_。(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(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SO2转化率为，则SO3压强为_，平衡常数Kp_(以分压表示，分压总压物质的量分数)。(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：vk(1)0.8(1n)。式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；为SO2平衡转化率，为某时刻SO2转化率，n为常数。在0.90时，将一系列温度下的k、值代入上述速率方程，得到vt曲线，如图(c)所示。曲线上v最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度tm。ttm后，v逐渐下
13、降。原因是_。答案(2)0.975该反应气体分子数减少，增大压强，提高。5.0 MPa2.5 MPap2，所以p15.0 MPa反应物(N2和O2)的起始浓度(组成)、温度、压强(3)(4)升高温度，k增大使v逐渐提高，但降低使v逐渐下降。当ttm，k增大对v的提高大于引起的降低；当ttm，k增大对v的提高小于引起的降低解析(2)反应2SO2(g)O2(g)2SO3(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，SO2平衡转化率增大，则图中p15.0 MPa，p30.5 MPa。由图可知，反应在5.0 MPa、550 时SO2的平衡转化率0.975。温度、压
14、强和反应物的起始浓度(组成)都会影响SO2的平衡转化率，温度一定时，压强越大，越大；压强一定时，温度越高，越小。(3)假设原气体的物质的量为100 mol，则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m mol，m mol和q mol,2mmq100，利用“三段式法”计算： SO2(g) O2(g) SO3(g)起始量/mol 2m m 0转化量/mol 2m m 2m平衡量/mol 2m(1) m(1) 2m平衡时混合气体的总物质的量为2m(1)molm(1)mol2m molq mol(3mmq ) mol，SO3的物质的量分数为100%100%，则平衡时SO3的压强为p。平衡时，SO2、O2的
15、压强分别为p、p，则平衡常数Kp。(4)在0.90时，SO2催化氧化的反应速率为vk(1)0.8(10.90n)。升高温度，k增大使v逐渐提高，但降低使v逐渐下降。ttm时，k增大对v的提高大于引起的降低；ttm后，k增大对v的提高小于引起的降低。32020全国卷，28(1)(2)天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6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：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)H1，相关物质的燃烧热数据如下表所示：物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热H/( kJmol1)1 5601 411286H1_ kJmol1。提高该反应
16、平衡转化率的方法有_、_。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。反应的平衡常数Kp_(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：2CH4C2H6H2。反应在初期阶段的速率方程为：rk，其中k为反应速率常数。设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为时的反应速率为r2，则r2_ r1。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H2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)137升高温度减小压强(增大体积)p(2)(1)AD解析(1)先写出三种气体
17、的燃烧热的热化学方程式，然后根据盖斯定律，H11 560 kJmol1(1 411 kJmol1)(286 kJmol1)137 kJmol1。C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)H1137 kJmol1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。设容器中通入的乙烷和氢气均为1 mol，则： C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)n(总)初始量/mol 1 0 1转化量/mol 平衡量/mol 1 1 2Kpp。(2)甲烷的转化率为时，(1)，则1，即r2(1)r1。A对，由速率方程知，甲烷的浓度越大，反应越快；B错，H2的浓度大小
18、不影响反应速率；C错，反应过程中逐渐减小，故C2H6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，28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(C2H4)n(H2O)_。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)_(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)理论计算表明，原料初始组成n(CO2)n(H2)13，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C2H4、CO2变化的曲线分别是_、_。CO2催化加氢
19、合成C2H4反应的H_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Kp_(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C3H6、C3H8、C4H8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)14变大(2)dc小于(3)(4)选择合适催化剂等解析(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)，产物的物质的量之比n(C2H4)n(H2O)14，该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡右移
20、，则n(C2H4)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13的是c曲线和a曲线，物质的量分数之比满足14的是d曲线和b曲线，结合反应方程式2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)和原始投料n(CO2)n(H2)13可得，曲线c表示CO2，曲线a表示H2，曲线d表示C2H4，曲线b表示H2O；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，H0。(3)起始投料比n(CO2)n(H2)13，平衡时总压为0.1 MPa，结合反应方程式可知p(CO2)p(H2)13，p(C2H4)p(H2O)14，由图像可知p(
21、H2)p(H2O)0.1 0.39，所以p(CO2)0.39，p(C2H4) 0.39。根据反应的化学方程式2CO2(g) 6H2(g) C2H4(g) 4H2O(g)平衡时压强： 0.390.1 0.39 0.39 0.1 0.39该温度下的平衡常数Kp(MPa)3(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。52020新高考全国卷(山东)，18探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：.CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H1
22、49.5 kJmol1.CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H290.4 kJmol1.CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：(1)H3_ kJmol1。(2)一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO为b mol，此时H2O(g)的浓度为_ molL1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应的平衡常数为_。(3)不同压强下，按照n(CO2)n(H2)13投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。已知：CO2的平衡转化
23、率100%CH3OH的平衡产率100%其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图_(填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为_；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是_。(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH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)(3)乙p1p2p3T1时以反应为主，反应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，式式式，即H349.5 kJmol1(90.4 kJmol1)40.9 kJmol1。(2)由题给反应的化学方程式可知，对于反应
24、，每生成1 mol甲醇的同时生成1 mol水；对于反应，每生成1 mol一氧化碳的同时生成1 mol水；对于反应，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(ab) mol，即水的浓度为 molL1。由C原子个数守恒可知，平衡时混合气体中CO2的物质的量为(1ab) mol，由H原子个数守恒可知，平衡时混合气体中H2的物质的量为32a(ab) mol，因此平衡常数K。(3)由反应、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CO2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p1p2p3。图乙中，当升温到T1时，CO2的平衡转化率与压强的大小无关，说明以反应为主，因为反应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。
