命题立意：本题是化学反应原理的综合性试题，考查了化学方程式的书写、盖斯定律的应用、化学平衡移动原理，和利用浓度商和平衡常数的关系判断平衡移动的方向、平衡常数和速率的计算等。

【例2】(2010四川理综卷，13)

反应aM(g)+bN(g) cP(g)+dQ(g)达到平衡时。M的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。其中：Z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是

A.同温同压Z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增加

B.同压同Z时，升高温度，平衡时Q的体积分数增加

C.同温同Z时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加

D.同温同压时，增加Z，平衡时Q的体积分数增加。

答案：B

解析：本题考查了平衡移动原理的应用。A项加入催化剂只能改变反应速率，不会使平衡移动。B项由图像(1)知随着温度的升高M的体积分数降低，说明正反应吸热，所以温度升高平衡正向移动，Q的体积分数增加。C项对比(1)(2)可以看出相同温度条件，压强增大M的体积分数增大，所以正反应是体积缩小的反应，增大压强Q的体积分数减小。D项由C项可以判断D也不对。

【巩固练习1】(福建省泉州一中2010届高三上学期期中考试)在1 L密闭容器中，把1 mol A和1 mol B混合发生如下反应：

3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)，当反应达到平衡时，生成0.4 mol D，并测得C的平衡浓度为0.4 mol•Lˉ1，下列叙述中不正确的是

A.x的值为2 B.A的转化率为40%

C.B的平衡浓度为0.8 mol•Lˉ1 D.D的体积分数为20%

答案 B

【巩固练习2】(贵州省巴结中学2010届高三10月月考)某体积可变的密闭容器，盛有适量的A和B的混合气体，在一定条件下发生反应： ，若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为VL，其中C气体的体积占10%，下列推断正确 ( )

①原混合气体体积为1.2VL; ②原混合气体的体积为1.1VL;

③反应达平衡时气体A消耗0.05VL; ④反应达平衡时气体B消耗掉0.05VL。

A.②③　　　 B.②④　　　 C.①③　D.②①

答案 A

【巩固练习3】(重庆西南师大附中2010年上学期期末考试)T℃时，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中A、B、C物质的量变化如图(Ⅰ)所示;若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积分数与时间的关系如图(Ⅱ)所示，则下列结论正确的是( )

A.在(t1+1)min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动

B.在(t1+1)min时，保持容器总压强不变，通入稀有气体，平衡向正反应方向移动

C.不再增减物质，只改变压强或温度时，A的体积分数V(A)%变化范围为25%

D.其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，且A的转化率增大

答案 C

第4课时 反应速率与限度理论在化工生产上的应用

1.合成氨的反应原理：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)298K时，△H==92.2kJ•mol—1

特点：合成氨是一个气体体积缩小的放热的可逆反应。

2.合成氨适宜条件的选择

(1)选择依据：从提高反应速率的角度分析，提高反应温度、使用催化剂、适当提高氮氢比;从平衡移动的角度分析，降低温度、提高压强和适时分离反应产物氨;从实际生产的角度分析，温度和压强要与生产实际相适应。

(2)选择原则：能加快反应速率;提高原料的利用率;提高单位时间内的产量;对设备条件要求不能太高。

(3)合成氨的适宜条件：使用催化剂;适宜的压强：2×107～5×107Pa;适宜的温度：500℃左右;及时分离出氨和及时补充氮气和氢气。

(4)合成氨的简要流程：

【例1】(2010安徽卷)低脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：

2NH2(g)+NO(g)+NH2(g) 2H3(g)+3H2O(g) H<0

在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是

A.平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大

B.平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小

C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时，反应达到平衡

D.其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大

答案：C

解析：A选项，放热反应升温平衡常数减小，错误;增大一个反应物浓度另一反应物转化率增大，B错;使用催化剂平衡不移动，D错。

【例2】(2010重庆卷)(15分)某兴趣小组用题27图装置探究氨的催化氧化.

(1)氨催化氧化的化学方程式为___________________.

(2)加热玻璃管2一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观察到2中物质呈红热状态;停止加热后仍能保持红热，该反应是_________反应(填“吸热”或“放热”).

(3)为保证在装置4中观察到红棕色气体，装置3应装入_________;若取消3，在4中仅观察到大量白烟，原因是___________________.

(4)为实现氨催化氧化，也可用装置5替换装置_________(填装置代号);化合物X为_________(只写一种)，Na2O2的作用是___________________.

答案(15分)

(1)4NH3+ 5O2 4NO+6H2O

(2)放热

(3)浓H2SO4;生成的NO与O2反应生成NO2,NO2与水反应生成HNO3，NH3与HNO3反应生成了

(4)I; 与HCL反应生成氧气(合理答案均给分)

【解析】本题考查氨的催化氧化。(1) 和 氧化生成 。(2)该反应为放热，故不加热后仍能保持红热状态。(3)产物中有 和 ， 会被 氧化生成 ，在于空气中的水蒸气反应生成 ,而 与 会产生白烟。(4)装置5与1均产生科产生 。 加热分解可得 和HCL,而HCL与 可生成 。

【例3】(2008广东24)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105 Pa、反应时间3 h):

T/K 303 313 323 353

NH3生成量/(10-6 mol) 4.8 5.9 6.0 2.0

相应的热化学方程式如下：

N2(g)+3H2O(l) 2NH3(g)+ O2(g)

ΔH=+765.2 kJ•mol-1

回答下列问题：

(1)请画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。

(2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议： 。

(3)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入

0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g),反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为 。计算：

①该条件下N2的平衡转化率;

②该条件下反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数。

答案 (1)

(2)升温、增大N2浓度、不断移出生成物

(3)①66.7% ②5.0×10-3mol2•L-2

解析 (1)催化剂能降低反应的活化能，改变反应的历程，使一个高能变过程变为几个能量相对低的过程，使反应易发生。要点是有催化剂时能量低而过程阶段多了。图见答案。

(2)加快反应速率且增大NH3生成量的方法是升温、增大N2浓度、不断移出生成物。

(3)解：①设反应过程消耗xmolN2(g)。

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

起始物质的量/mol 0.60 1.60 0

平衡物质的量/mol 0.60-x 1.60-3x 2x

平衡时反应体系总物质的量=[(0.60-x)+(1.60-3x)+2x]mol=(2.20-2x) mol

NH3(g)的物质的量分数=2x÷(2.20-2x)=

x=0.40

N2的平衡转化率= ×100%=66.7%

②设反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数为K。平衡时，c(NH3)=2×0.40 mol÷2.0 L=

0.40 mol•L-1c(N2)=(0.60-0.40) mol÷2.0 L=0.10 mol•L-1

c(H2)=(1.60-3×0.40) mol÷2.0 L=0.20 mol•L-1

K= =[(0.10 mol•L-1?)×(0.20 mol•L-1)3]÷(0.40 mol•L-1)2

=5.0×10-3mol2•L-2

化学反应速率、化学平衡单元测试

一、选择题

1.反应A(气)+3B(气) 2C(气)+2D(气)在四种不同情况下的反应速率分别如下，其中反应速率最大的是(　　)

A.vA=0.15mol•L-1•min-1　　　 B.vB=0.6mol•L-1•min-1

C.vC=0.4mol•L-1•min-1　　 D.vD=0.01mol•L-1•s-1

2.将A与B的混合物15mol放人容积为2L的密闭容器里，在一定条件下发生反应：2A(气)+3B(气) C(气)+2D(气)，经过15min达到平衡，达平衡时容器内的压强是反应前的 。则以B气体的浓度变化表示的反应速率是(　　)

A.0.15mol•L-1•min-1　　　 B.0.3mol•L-1•min-1

C.0.45mol•L-1•min-1　　　 D.0.6mol•L-1•min-1

3.反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)在2L的密闭容器中进行，1min后，NH3减少了0.12mol，则平均每秒钟浓度变化正确的是(　　)

A.NO：0.001mol•L-1　　 B.H2O：0.002mol•L-1

C.NH3：0.002mol•L-1　　　　 D.O2：0.00125mol•L-1

4.在恒温恒容下，某容器中进行如下反应：H2 2H。若反应物的浓度由0.1mol•L-1降到0.06mol•L-1需20s，那么由0.06mol•L-1降到0.024mol•L-1需反应的时间为(　　)

A.等于18s　　　B.等于12s C.大于18s　　　　　　　 D.小于18s

5.用Al粉和碘甲烷制(CH3)3Al时，于100℃搅拌65h，产率为0，若用超声波，则室温下用2.5h，产率可达96%。有关叙述中正确的是(　　)

A.超声波加快反应速率的作用大于搅拌 B.且超声波使铝粉于CH3中乳化成为胶体

C.超声波使化学反应物局部急骤升温 D.超声波加快CH3I分解为碘和甲烷

6.在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时，表示反应A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已达到平衡状态的是(　　)

A.混合气体密度　　　　　　　　 B.混合气体的压强

C.混合气体的总物质的量　　　 D.B的物质的量浓度

7.下图I、Ⅱ、Ⅲ分别代表反应①③、②、④则Y轴是指(　　)

①N2+3H2 2NH3;△H<0 ②H2+I2(g) 2HI;△H<0

③CO+2H2=CH3OH;△H<0 ④2SO3 2SO2+O2;△>0

A.平衡混合气中一种生成物的百分含量 B.平衡混合气中一种反应物的百分含量

C.平衡混合气中一种生成物的转化率 D.平衡混合气中一种反应物的转化率

8.在一定温度下，向aL密闭容器中加入1mol X气体和2mol Y气体，发生如下反应：X(g)+2Y(g) 2Z(g)，此反应达到平衡的标志是(　　)

A.容器内压强随时间变化而变化 B.容器内各物质的浓度不随时间变化

C.容器内X、Y、Z的浓度之比1:2:3

D.单位时间消耗0.1mol X的同时生成0.2mol Z

9.体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的NH3，在相同温度下，发生反应：2NH3 N2+3H2，并达到平衡。在这个过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中NH3的转化率为P%，则乙容器中NH3的转化率为(　　)

A.等于P%　　 B.小于P%　　　C.大于P%　　 　D.无法判断

10.下列事实不能平衡移动原理来解释的是(　　)

A.往硫化氢水溶液中加碱有利于S2-增多 B.加入催化剂有利于氨氧化反应

C.500℃左右比室温更有利于合成氨的反应 D.高压有利于合成氨的反应

11.一定条件下将含1molNH3的体积不变的密闭容器加热，发生反应：2NH3 N2+3H2，一定时间后达到平衡，此时NH3的体积分数为x%。若在该容器中再加入1molNH3后密封，加热到相同温度，使反应达到平衡，设此时NH3的体积分数为y%，则x和y的关系正确的是(　　)

A.xy　　 C.x=y　　　D.x≥y

12.某容积可变的密闭容器中 放人一定量的A和B的混合气体，在一定条件下发生反应：A(气)+2B(气) 2C(气)。若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为V，此时C气体的体积占50%，则下列推断正确的是(　　)

A.原混合气体的体积为1.25V B.原混合气体的体积为1.5V

C.反应达到平衡时，气体A消耗了0.5V D.反应达到平衡后，气体B消耗了0.5V

13.一定条件下，在一密闭容器中通人一定量SO2和O2的混合气，发生如下反应：2SO2(气)+O2(气)=2SO3(气)(正反应为放热反应)。反应达平衡后SO2、O2和SO3的物质的量之比为3:4:6，保持其他条件不变，降低温度后达到新的平 衡时，O2和SO3的物质的量分别是1.1mol和2.0mol，此时容器内SO2的物质的量应是(　　)

A.0.7mol　　　 B.0.9mol　　 C.1.1mol　　 D.1.3mol

14.某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)+B(s) 2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是(　　)

A.均减少1mol B.均增加1mol C.均减半 D.均加倍

15.一混合气体，在密闭容器中发生如下反应：xA(g)+yB(g) zC(g)，达到平衡后，测得A的浓度为0.5mol/L，当在恒温下将密闭容器的容积扩大1倍再达平衡时，测得A的浓度为0.3mol/L。则下列叙述正确的是(　　)

A.x+y>z　　　　　　B.平衡向右移动

C.B的转化率升高　　　　D.A的物质的量减少

16.下图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g) Z(g)+M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是

A.升高温度　　　 B.加大X的投入量C.加催化剂　　　 D.增大体积

17、一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示：

下列描述正确的是

A、反应开始到10s，用Z表示的反应速率为0.158mol/(L•s)

B、反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol/L

C、反应开始到10s时，Y的转化率为79.0%

D、反应的化学方程式为：X(g)+ Y(g) Z(g)

18. 反应 2A(g) + B(g) 2C(g);△H > 0 。下列反应有利于生成C的是：

A. 低温、低压 B. 低温、高压 C. 高温、高压 D. 高温、低压

19. 某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应：

X(g)+Y(g) Z(g)+W(s);ΔH>0下列叙述正确的是

A.加入少量W，逆反应速率增大 B.当容器中气体压强不变时，反应达到平衡

C.升高温度，平衡逆向移动 D.平衡后加入X，上述反应的ΔH增大

20. 已知反应mX(g)+nY(g) qZ(g)的△H<0,m+n>q,在恒容密闭容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是

A.通入稀有气体使压强增大，平衡将正向移动

B.X的正反应速率是Y的逆反应速率的m/n倍

C.降低温度，混合气体的平均相对分子质量变小

D.增加X的物质的量，Y的转化率降低

21.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，673K，30MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是

A.点a的正反应速率比点b的大 B.点 c处反应达到平衡

C.点d (t1时刻) 和点 e (t2时刻) 处n(N2)不一样

D.其他条件不变，773K下反应至t1时刻，n(H2)比上图中d点的值大

二、填空题

22.在密闭容器中加入2molA和1molB发生反应2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)，达到平衡时C的体积分数为ω。若保持容器体积和温度不变，以下配比作为起始物质：

① 4mol A+2mol B　　　 ② 2mol A+1mol B+3mol C+1mol D

③ 3mol C+1mol D　　　 ④ 1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D

⑤ 3mol A+1mol B

(1)达平衡后，C的体积分数仍为ω的是________________。

(2)达平衡时C的体积分数大于ω的是________________。

(3)若发生的反应为2A(s)+B(g)=3C(g)+D(g)，即A的状态，由气态改为固态，其他条件不变，则C的体积分数为ω的是________________。

(4)若起始时加入amol A、bmol B、cmol C、dmol D，要使平衡时C的体积分数仍为ω，则a、b、c、d应满足的关系为________________。

(5)若将题中“保持体积和温度不变”改为“保持压强和温度不变”，则C的体积分数为ω的是___________。

23.在一定条件卞，二氧化硫和氧气发生如下反应：

(1)写出该反应的化学平衡常数表达式K=_____________________________________。

(2)降低温度，该反应K值____________，二氧化硫转化率_____________，化学反应速度____________(以上均填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图，反应处于平衡状态的时间是________。

(4)据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是__________(用文字表达)。

10 min到15 min的曲线变化的原因可能是_________(填写编号)。

a.加了催化剂　　b.缩小容器体积　　c.降低温度　　d.增加SO3的物质的量

24.在某一容积为2 L的密闭容器内，加入0.8 mol的H2和0.6 mol的I2，在一定的条件下发生如下反应：

H2(g)+I2(g) 2HI(g);△H<0

反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1：

(1)该反应的化学平衡常数表达式为 ;

(2)根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率 (HI)为 ;

(3)反应达到平衡后，第8分钟时：① 若升高温度，化学平衡常数K(填写增大、减小或不变)HI浓度的变化正确 ;(用图2中a～c的编号回答)② 若加入I2，H2浓度的变化正确的是 。(用图2中d～f的编号回答)

(4)反应达到平衡后，第8分钟时，若反容器的容积扩大一倍，请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况。

25.将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合，发生如下反应：aA+bB cC(s)+dD。当反应进行一定时间后，测得A减少了nmol，B减少了 mol，C增加了 nmol，D增加了nmol，此时达到化学平衡。

(1)该化学方程式中各物质的化学计量数为：a=_____________，b=_____________，c=_____________，d=_____________。

(2)若只改变压强，反应速率发生变化，但平衡不发生移动，该反应中各物质的聚集状态为：A____________，B____________，D____________。

(3)若只升高温度，反应一段时间后，测知四种物质的物质的量又达到相等，则该反应为________________(填“放热”或“吸热”)反应。

26、热力学是专门研究能量相互转变过程中所遵循的法则的一门科学。在热力学研究中，为了明确研究的对象，人为地将所注意的一部分物质或空间与其余的物质或空间分开。被划分出来作为研究对象的这一部分称之为体系;而体系以外的其他部分则称之为环境。热化学方程式中的H实际上是热力学中的一个物理量，叫做焓，在化学上表示一个封闭体系中化学反应的能量和对环境所作的功的和。一个体系的焓(H)的绝对值到目前为止还没有办法测得，但当体系发生变化时，我们可以测得体系的焓的变化，即焓变，用“ΔH”表示，ΔH=H(终态)-H(始态)。

(1)化学反应中的ΔH是以 的形式体现的。对于化学反应A+B=C+D，若H(A)+H(B)>H(C)+H(D)，则该反应的ΔH 0。(填“大于”、“小于”)，该反应是 (填“放热”、“吸热”)反应;

(2)进一步研究表明，化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。所谓键能就是：在101.3kPa、298K时，断开1mol气态AB为气态A、气态B时过程的焓变，用ΔH298(AB)表示;断开化学键时ΔH>0[如H2(g)=2H(g); ΔH=436 kJ•mol-1],形成化学键时：ΔH<0[如2H(g)=H2(g);ΔH=--436kJ•mol-1]。

已知： H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g); ΔH=-185kJ•mol-1

ΔH298(H2)=436 kJ•mol-1 ,ΔH298(Cl2)=247 kJ•mol-1

则ΔH298(HCl)= 。

(3)Hess G.H在总结大量实验事实之后认为，只要化学反应的始态和终态确定，则化学反应

的ΔH便是定值，与反应的途径无关。这就是有名的“Hess定律”。

已知：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g); ΔH=-25kJ•mol-1

3 Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g); ΔH=-47kJ•mol-1

Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g); ΔH=19kJ•mol-1

请写出CO还原FeO的热化学方程式： ;

27.Fe3+和I-在水溶液中的反应如下：2I-+2Fe3+ 2Fe2++I2(水溶液)。

(1)在一定温度下，测得2min内生成I2的浓度为0.02mol/L，则用Fe3+表示该反应在这2min内平均反应速率为________________。

(2)上述反应的正向反应速率和I-、Fe3+的浓度关系为：v=K{c(I-)}m{c(Fe3+)}n(K为常数)

通过所给的数据计算得：在v=K{c(I-)}m{c(Fe3+)}n中。m、n的值为________________[选填(A)、(B)、(C)、(D)。

A.m=1，n=1　　 B.m=1，n=2　　　 C.m=2，n=1　　　 D.m=2，n=2

I-浓度对反应速率的影响________________Fe3+浓度对反应速率的影响。(选填：小于、大于、等于)

28、某化学反应2A B+D在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为见反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表：

根据上述数据，完成下列填空：

(1)在实验1，反应在10至20分钟时间内平均速率为 mol/(L•min)。

(2)在实验2，A的初始浓度C2= mol/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是 。

(3)设实验3的反应速率为V3，实验1的反应速率为V1，则V3 V1(填>、=、<)，且C3 1.0mol/L(填>、=、<)

(4)比较实验4和实验1，可推测该反应是 反应(选填吸热、放热)。理由是

参考答案：

1、C 2、A 3、AD 4、C 5、A 6、AD 7、AD 8、B 9、C 10、BC 11、A 12、A 13、A 14、B 15、A 16、C 17、C18、C19、D20、B21、AD

22、(1)③④　　 (2)⑤　(3)③④⑤　(4) ， ，c:d=3:1　 　(5)①②③④

23.(1) (2) 增大　 增大　 减小(3) 15～20 min和25～30min。 (4) 增加

了O2的量;a、b

24、(1)K= (2)0.167 mol / L•min(3)① 减小c ② f

25、(1)2，1，3，2　 (2)气，固或液，气　 (3)放热

26、(1)热能(或热量、反应热) 小于 放热(2)434 kJ•mol-1 (3)FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g); ΔH=-11 kJ•mol-1

27、(1)0.02mol•L-1•min-1 　(2)C;大于

28、(1)0.013 (2)1.0 催化剂 (3)> > (4)放热 由吸热温度升高时，平衡向右移动

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