专题7 化学反应速率和化学平衡

8.[2018天津卷-5]室温下，向圆底烧瓶中加入1 molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是 A. 加入NaOH，可增大乙醇的物质的量 B. 增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br

C. 若反应物增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变 D. 若起始温度提高至60℃，可缩短反应达到平衡的时间 【答案】D

【解析】A．加入NaOH中和HBr，平衡逆向移动，可增大乙醇的物质的量。选项A正确。

B．增大HBr浓度，平衡正向移动，有利于生成C2H5Br。选B正确。 C．若反应物增大至2 mol，实际上就是将反应的浓度都增大至原来的2倍，比例不变（两次实验反应物的比例都是1:1，等于方程式中的系数比），当反应物的投料比等于系数比，达平衡时反应物的转化率一定相等。所以两种反应物的转化率一定是1:1。选项C正确。 D．若起始温度提高至60℃，考虑到HBr是挥发性酸，在此温度下会挥发出去，降低HBr的浓度使速率减慢，增加了反应时间。选项D错误。 【考点】影响化学平衡的因素、转化率。

9.[2018全国卷Ⅰ-28] (15分)采用N2O5为硝化剂是一种新型绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：

⑴1840年Devil用干燥的氯气通过通过干燥的硝酸银，得到N2O5，该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为 。

⑵F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了250C时N2O5(g)分解反应:

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强P随时间t的变化如下表所示(t=∞时，N2O5(g)完全分解)：

t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞ p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 ①已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H=-4.4KJ/mol 2NO2(g)= N2O4(g) △H=-55.3KJ/mol

则N2O5(g)=2NO2(g)+0.5O2(g)的△H= KJ/mol

②研究表明，N2O5(g)分解的速率v=2×10-3×PN2O5(kPa/min)。t=62min时，测得体系PO2=2.9kPa,则此时PN2O5= kPa，v= kPa/min)

③若提高反应温度至350C，则N2O5(g)完全分解后体系压强P∞(350C) 大于63.1 kPa (填“大

于”“等于”或“小于”)，原因是： 。 ④250C时，N2O4(g)

2NO2(g)反应的平衡常数Kp= kPa(Kp为以分压表示的

平衡常数，计算结果保留一位小数)。

⑶对于反应2N2O5(g) → 4NO2(g)+ O2(g)，R.A.Ogg提 出如下反应历程：

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第一步 N2O5 NO2 + NO3 快速平衡

第二步 NO2 + NO3 → NO +NO2 + O2 慢反应 第三步：NO+ NO3 → 2NO2 快反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 (填标号)。 A.v(第一步反应的逆反应)＞v(第二步反应 ) B.反应的中间产物只有NO3 C.第二步中的NO2与NO 3的碰撞只部分有效 D.第三步反应的活化能高

【答案】(1) O2 (2) ① 53.1 ②30.0； 6.0×102 ③大于； 温度提高，体积不变，总压

－

强提高；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高。④13.4 (3) AC

【解析】（1）氯气在反应中得到电子作氧化剂，硝酸银中Ag元素、N元素都是最高价，不会被氧化，故只有-2价的氧元素化合价会升高，氧化产物是O2； （2）①已知：ⅰ.2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g) △H1＝－4.4kJ/mol

ⅱ.2NO2(g)＝N2O4(g) △H2＝－55.3kJ/mol

2－ⅱ即得到N2O5(g)＝2NO2(g)+1/2O2(g) △H1＝＋53.1kJ/mol； 根据盖斯定律可知ⅰ÷

N2O5(g)=2NO2(g)+0.5O2(g)可知，②根据方程式：生成的氧气与消耗的五氧化二氮的物质的量之比是1:2，又依阿伏加德罗定律知，同温同体积时，气体压强之比等于物质的量之比，2＝5.8kPa，则此时五所以消耗五氧化二氮减少的压强是是氧气压强的二倍，即：2.9kPa×

10－3×30＝6.0×10氧化二氮的压强是35.8kPa－5.8kPa＝30.0kPa，因此此时反应速率v＝2.0×

－2

min－）（kPa·；

也可依： N2O5(g) = 2NO2(g) + 0.5O2 始(kPa) 35.8 0 0 变(kPa) 5.8 5.8 2.9

1

62min (kPa) 30 2.9

10－3×30＝6.0×10－2（kPa·min－1） 解得，PN2O5=30kPa，v＝2.0×

③由于温度升高，容器容积不变，总压强提高，且二氧化氮二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高，所以若提高反应温度至35℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)大于63.1 kPa。

④根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1kPa，根据方程式可知完全分解2＝71.6 kPa，氧气是35.8kPa÷2＝17.9 kPa，总压时最初生成的二氧化氮的压强是35.8kPa×

强应该是71.6 kPa+17.9 kPa＝89.5 kPa，平衡后压强减少了89.5 kPa－63.1kPa＝26.4kPa，所以根据方程式2NO2(g)

N2O4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4kPa，二氧化

2＝18.8kPa，则反应的平衡常数Kp=18.82/26.4(kPa)。 氮对应的压强是71.6 kPa－26.4kPa×

也可依： N2O5(g) = 2NO2(g) + 0.5O2 始(kPa) 35.8 0 0 变(kPa) 35.8 17.9 17.9 ∞(kPa) 0 71.6 17.9

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又： N2O4(g) 2NO2(g)

始(kPa) 0 71.6 变(kPa) x 2x

∞(kPa) x 71.6-2x t=∞时，N2O5(g)完全分解，气体总压强为63.1，即:P(N2O4)+ P(NO2)+ P(O2)= x +(71.6-2x )+ 17.9=63.1，x =26.4，71.6-2x=71.6-2×26.4=18.8，Kp= c2(NO2)/ c(N2O4)= 18.82/26.4=13.4kPa （3）A、第一步反应快，所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率，A正确； B、根据第二步和第三步可知中间产物除有NO3外还有NO，B错误；

C、根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效，C正确； D、第三步反应快，所以第三步反应的活化能较低，D错误。答案选AC。

【考点】元素化合价与元素性质的关系；盖斯定律的运用；化学平衡的影响因素；平衡常数；阿伏加德罗定律等。本题主要是考查化学反应原理，侧重于化学反应速率与化学平衡的有关分析与计算。但本题需用分压代替浓度进行平衡常数的相关计算，导到题目陌生感强、难度增大。压强和平衡常数的计算是解答的难点，注意从阿伏加德罗定律的角度去理解变化的压强与气体物质的量之间的关系，注意结合反应的方程式和表中数据的灵活应用。也可以利用变化的压强之比等于计量数之比，运用化学平衡利用三段式计算。

Ⅴ—化学反应速率和化学平衡综合

10.[2018浙江卷-14]反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是 A. 容器内的温度不再变化 B. 容器内的压强不再变化

C. 相同时间内，断开H－H键的数目和生成N－H键的数目相等 D. 容器内气体的浓度c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2 【答案】A

【解析】反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，若在恒压绝热容器中发生，则达到平衡时：容器内的温度不再变化；氢气的正反应速率与NH3的逆反应速率之比等于3:2，从健的断裂与形成分析有“相同时间内，断开H－H键的数目和断开N－H键的数目相等”； 容器内气体的浓度不再改变等。故：A. 容器内的温度不再变化，符合题意； B. 容器内的压强不再变化，不符合题意； C. 相同时间内，断开H－H键的数目和生成N－H键的数目相等，不符合题意； D. 容器内气体的浓度c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2，不符合题意； 【考点】化学平衡及其影响因素

[2018浙江卷-22]某工业流程中，进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06，发生化学反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)，在其他条件相同时，测得实验数据如下表：

压强温度NO达到所列转化率需要时间/s 5/(×10Pa) 50% 90% 98% /℃ 1.0 30 12 250 2830 90 25 510 5760

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30 0.2 3.9 36 90 0.6 7.9 74 根据表中数据，下列说法正确的是 A.升高温度，反应速率加快 B.增大压强，反应速率变慢 C.在1.0×105Pa、90℃条件下，当转化率为98%时的反应已达到平衡

D.若进入反应塔的混合气体为amol，反应速率以v=△n/△t表示，则在8.0×105Pa、30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370mol/s 【答案】D

【解析】根据表中数据知，升高温度，达到相同转化率所需时间增知，反应速率减慢，A错误； 根据表中数据知，增大压强，达到相同转化率所需时间变短，反应速率加快，B错误； 在1.0×105Pa、90℃条件下，当转化率为98%时的反应，没有依据确定反应已达到平衡，C错误； 若进入反应塔的混合气体为amol，其中NO的物质的量为0.1amol，在8.0×105Pa、30℃条件下转化率从时段长为3.7s，△n(NO) =0.1amol(90- 50%)，反应速率v=△n/△t=0.1amol(90- 50%)/3.7s =4a/370mol/s ，D正确。

【考点】研究给定条件下化学反应速率及化学反应速率与化学平衡的影响因素。

11. [2018江苏卷-15]一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下： 容器1 容器2 容器3 700 700 800 反应温度T/K 2molSO2、1molO2 4molSO3 2molSO2、1molO2 反应物投入量 -1-1v2 v3 平衡v正(SO2)/mol·L·s v1 -1c1 c2 c3 平衡c(SO3)/mol·L p1 p2 p3 平衡体系总压强p/Pa a 1(SO2) a 2(SO3) a 3(SO2) 物质的平衡转化率a K1 K2 K3 平衡常数K 下列说法正确的是 A. v1< v2，c2< 2c1 B. K1> K3，p2> 2p3

C. v1< v3，α1(SO2 ) >α3(SO2 ) D. c2> 2c3，α2(SO3 )+α3(SO2 )<1 【答案】CD

【解析】对比容器的特点，将容器1和容器2对比，将容器1和容器3对比。容器2中加入4molSO3等效于在相同条件下反应物投入量为4molSO2和2molO2，容器2中起始反应物物质的量为容器1的两倍，容器2相当于在容器1达平衡后增大压强，将容器的体积缩小为原来的一半，增大压强化学反应速率加快，υ2υ1，增大压强平衡向正反应方向移动，

p22p1，α1+α2K1=K2；平衡时c22c1，；（SO2）（SO3）1，容器1和容器2温度相同，

容器3相当于在容器1达到平衡后升高温度，升高温度化学反应速率加快，υ3υ1，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡时c3c1，p3p1，α3（SO2）α1（SO2），K3K1。

根据上述分析，A项应为，υ2υ1，c22c1，A错误；B项应为，K3K1，p22p1，p3p1，则p22p3，B错误；C项为，υ3υ1，α3（SO2）α1（SO2），C正确； D项，c22c1，c3c1，则c22c3，α1（SO2）+α2（SO3）1，α3（SO2）α1（SO2），则α2（SO3）+α3（SO2）1，D正确

12

8.0