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专题八 化学反应速率和化学平衡
专题强化练
1．中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成，它运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2和CO2。下列对此反应的叙述中正确的是( )
A．使用光催化剂不改变反应速率 B．使用光催化剂能增大NO的转化率 C．升高温度能加快反应速率 D．改变压强对反应速率无影响
解析：使用催化剂可以加快反应速率，但不能改变反应物的平衡转化率，故A、B两项错误；该反应有气体参与，改变压强可影响化学反应速率，故D项错误。
答案：C
2．反应A(g)＋3B(g)( )
A．v(A)＝0.15 mol·L·min B．v(B)＝0.01 mol·L·s C．v(C)＝0.40 mol·L·min D．v(D)＝0.45 mol·L·min
解析：如果都用物质B表示反应速率，则根据反应速率之比等于化学计量数之比可知选项A～D分别是[mol·L
－1
－1
－1
－1
－1
－1
－1
－1
－1
2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率如下，其中表示反应速率最快的是
·min]0.45、0.6、0.6、0.675，即选项D中反应速率最快。 答案：D
3．在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)
2Fe(s)＋3CO2(g)，不可
－1
用上述反应中某种物理量来说明该反应已达到平衡状态的是( )
A．CO的生成速率与CO2的生成速率相等 B．气体密度不再变化 C．CO的质量不变
D．体系的压强不再发生变化
解析：A项，CO的生成速率为逆反应速率，CO2的生成速率为正反应速率，且CO、CO2前的化学计量数相等，则v正(CO2)＝v逆(CO)，达到化学平衡；B项，ρ＝，当m(气体)不变时，反应即达到平衡；C项，m(CO)不变，则
mVn(CO)不变，反应达到平衡；D项，该反应是气体体积不变的反应，反应任意时刻，体系的压强均相同，所以压强
不能作为平衡的标志。
答案：D
4．在密闭容器中，5 mol H2与2 mol CO2发生反应：3H2(g)＋CO2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)。反应达到平衡
时，改变温度(T)和压强(p)，反应混合物中甲醇(CH3OH)的物质的量分数变化情况如下图所示。下列说法错误的是( )
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A．p1>p2>p3>p4
B．甲醇的物质的量分数越高，反应的平衡常数越大 C．若T1>T2>T3>T4，则该反应为放热反应
D．缩小容积，可以提高CH3OH在混合物中的质量分数 解析：根据化学反应3H2(g)＋CO2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)，增大压强，平衡正向移动，甲醇的物质的量
分数增大，表现在图象上，柱形体积增大，所以p1＞p2＞p3＞p4，A正确；平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，B错误；若T1＞T2＞T3＞T4，根据图象，温度降低，甲醇的物质的量分数增大，说明平衡正向移动，而降低温度，平衡向放热方向移动，该反应为放热反应，C正确；正反应是体积减小的可逆反应，则缩小容积，压强增大平衡向正反应方向进行，可以提高CH3OH在混合物中的质量分数，D正确。答案选B。
答案：B
5．(2017·天津卷)常压下羰基化法精炼镍的原理：Ni(s)＋4CO(g)
－5
Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的
平衡常数K＝2×10。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。
第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；
第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。 下列判断正确的是( )
A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大
B．第一阶段，在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度，选50 ℃ C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低
D．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)
解析：A项，增加c(CO)，平衡向正向移动，因平衡常数大小只与温度有关，与浓度无关，所以反应的平衡常数不变，错误；B项，第一阶段，50 ℃时，Ni(CO)4为气态，易于分离，有利于Ni(CO)4的生成，正确；C项，第二阶段，230 ℃制得高纯镍的反应方程式为Ni(CO)4(g)
14
Ni(s)＋4CO(g)，平衡常数K1＝＝5×10，所以
KNi(CO)4分解率较高，错误；D项，因反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，再根据该反应的化学计量数可知，该反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，错误。
答案：B
6．用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)。在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
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A．该反应的ΔH＜0，且p1＜p2
B．反应速率：v逆(状态A)＞v逆(状态B) C．在C点时，CO转化率为75%
D．在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH，达平衡时CH3OH的体积分数不同
解析：由图可知，升高温度，CH3OH的体积分数减小，平衡逆向移动，则该反应的ΔH＜0，300 ℃时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，所以p1＞p2，故A错误；B点对应的温度和压强均大于A点，温度升高、增大压强均使该反应的化学反应速率加快，因此v逆(状态A)＜v逆(状态B)，故B错误；设向密闭容器充入了1 mol CO和2 mol H2，CO的转化率为x，则
CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g)
起始/mol 1 2 0 变化/mol x 2x x 结束/mol 1－x 2－2x x
在C点时，CH3OH的体积分数＝＝0.5，解得x＝0.75，故C正确；由等效平衡可知，在恒温
1－x＋2－2x＋x恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH，达平衡时CH3OH的体积分数都相同，故D错误；故选C。
答案：C
7．某温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1.0 mol A和1.0 mol B，反应A(g)＋B(g)时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表，下列说法正确的是( )
C(g)经过一段
xt/s n(A)/mol 0 1.0 5 0.85 －1－115 0.81 25 0.80 35 0.80 A.反应在前5 s的平均速率v(A)＝0.17 mol·L·s B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(A)＝0.41 mol·L，则反应的ΔH＞0 C．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol C达到平衡时，C的转化率大于80%
D．相同温度下，起始时向容器中充入0.20 mol A、0.20 mol B和1.0 mol C，反应达到平衡前v(正)＞v(逆) 解析：A的物质的量达到0.80 mol反应达到平衡状态，则 A(g)＋B(g)
C(g)
－1
起始量/mol 1.0 1.0 0 变化量/mol 0.20 0.20 0.20 平衡量/mol 0.80 0.80 0.20
代入求平衡常数的值：K＝0.625。反应在前5 s的平均速率v(A)＝0.015 mol·L·s，故A错误；保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(A)＝0.41 mol·L，A物质的量为0.41 mol·L×2 L＝0.82 mol＞0.80 mol，
－1
－1
－1
－1
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说明升温平衡逆向进行，正反应是放热反应，则反应的ΔH＜0，故B错误；等效为起始加入2.0 mol A和2.0 mol B，与原平衡相比，压强增大，平衡向正反应方向移动，平衡时的A、B转化率较原平衡高，故平衡时A、B的物质的量小于1.6 mol，C的物质的量大于0.4 mol，即相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol C，达到平衡时，C的物质的量大于0.4 mol，参加反应的C的物质的量小于1.6 mol，转化率小于80%，故C错误；相同温度下，起始时向容器中充入0.20 mol A、0.20 mol B和1.0 mol C，Qc＝50＞K，反应逆向进行，反应达到平衡前v(正)＜v(逆)，故D正确。
答案：D
8．(2018·广州质检)硫酰氯(SO2Cl2)和亚硫酰氯(SOCl2)均是重要的化工试剂，遇水发生剧烈反应，常用作脱水剂。已知：
①SO2Cl2(g)
SO2(g)＋Cl2(g) ΔH＝＋471.7 kJ·mol；平衡常数K1
2SOCl2(g)
－1
②SO2(g)＋Cl2(g)＋SCl2(g)
－1
ΔH＝－477.3 kJ·mol；平衡常数K2 (1)反应2SOCl2(g)________kJ·mol。
(2)若在绝热、恒容的密闭容器中，投入一定量的SO2Cl2(g)和SCl2(g)，发生反应SO2Cl2(g)＋SCl2(g)
2SOCl2(g)，下列示意图能说明t1时刻反应达到平衡状态的是________(填序号)。
－1
SO2Cl2(g)＋SCl2(g)的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)，该反应ΔH＝
(3)为研究不同条件对反应①的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol SO2Cl2，10 min后反应①达到平衡。测得10 min内v(SO2)＝8.0×10mol·L·min，则平衡时SO2Cl2的转化率α1＝________。若其它条件保持不变，反应①在恒压条件下进行，平衡时SO2Cl2的转化率α2________α1(填“>”、“<”或“＝”)。若要增大SO2Cl2的转化率，可以采取的措施有______________________
____________________________________________(列举一种)。 解析：(1)由①＋②可得，SO2Cl2(g)＋SCl2(g)
－1
－1
－1
－3
－1
－1
2SOCl2(g)，则该反应的平衡常数K＝K1×K2，ΔH＝＋471.7
SO2Cl2(g)＋SCl2的平衡常数KkJ·mol＋(－477.3 kJ·mol)＝－5.6 kJ·mol。因此，反应2SOCl2(g)＝
1－1
，该反应ΔH＝＋5.6 kJ·mol。(2)若在绝热、恒容的密闭容器中，投入一定量的SO2Cl2(g)和SCl2(g)，K1×K2
2SOCl2(g)，该反应前后气体的分子数不变，但是由于该反应是放热反应，故
发生反应SO2Cl2(g)＋SCl2(g)
在绝热、恒容条件下，容器内的压强会变大。正反应速率受温度和反应物浓度两个因素影响，t1时刻，图a中不能说明正反应速率和逆反应速率相等，故不能说明达到平衡；图b中t1时刻以后压强不变，说明达到平衡；c图中，各组分的浓度在t1时刻后仍在变化，所以t1时刻没有达到平衡；d图中，t1时刻以后反应物的转化率不再变
