化学鲁科版化学反应的方向限度与速率 单元测试.docx

化学鲁科版化学反应的方向限度与速率 单元测试.docx

《化学鲁科版化学反应的方向限度与速率 单元测试.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学鲁科版化学反应的方向限度与速率 单元测试.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

化学鲁科版化学反应的方向限度与速率单元测试

第7章化学反应的方向、限度与速率

（时间：

60分钟；满分：

100分）

一、选择题（本题包括8小题，每小题5分，共40分）

1．下列说法能够用勒·夏特列原理来解释的是（　　）

A．加入催化剂可以提高单位时间氨的产量

B．高压有利于氨的合成反应

C．700K高温比室温更有利于合成氨的反应

D．恒温恒容下，在合成氨平衡体系中充入He，使压强增大，则平衡正向移动，NH3增多

解析：

选B。

A项中加入催化剂只能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，提高单位时间的产量，不能使化学平衡发生移动。

B项中合成氨是一个反应前后气体分子数减小的反应，所以增大压强，使平衡向正方向移动，有利于合成氨，符合勒·夏特列原理。

C项中因为合成氨是一个放热反应，所以从化学平衡移动角度分析，应采用较低温度。

700K高温较室温不利于平衡向合成氨方向移动。

采用700K既考虑到温度对速率的影响，更主要的是700K左右催化剂活性最大。

D项中恒温恒容下充入He，稀有气体He不与N2、H2、NH3反应。

虽总压强增大了，实际上平衡体系各成分浓度不变（即分压不变），所以平衡不移动，NH3的产量不变。

2．（2019·银川检测）一定温度下，在一固定体积的密闭容器中，对于可逆反应：

A（s）＋3B（g）2C（g），下列说法说明达到平衡状态的是（　　）

①C的生成速率和C的分解速率相等　②单位时间内生成amolA，同时生成3amolB　③气体密度不再变化　④混合气体的总压强不再变化　⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶2　⑥混合气体的平均相对分子质量不变

A．②④⑤　　　　　　B．①③④⑥

C．①②④⑥　D．①②③④⑤

解析：

选B。

①是判断平衡状态的本质依据，正确；②生成A、B都是逆反应方向，在任何条件下都成立，错误；③容器体积不变，气体密度不变，说明气体总质量不变，即达到平衡状态，正确；④容器体积不变，一定温度下，当混合气体的压强不变时，混合气体总物质的量不变，正确；⑤A、B、C的物质的量之比等于其化学计量数之比不能说明反应达到平衡状态，错误；⑥随着反应进行，气体质量增大，气体总物质的量减小，平均相对分子质量增大，当平均相对分子质量不变时，说明达到平衡状态，正确。

3．（2019·贵阳一模）在一密闭容器中充入1molH2和1molI2，压强为p（Pa），并在一定温度下使其发生反应：

H2（g）＋I2（g）2HI（g）　ΔH<0。

下列说法正确的是　　（　　）

A．保持容器容积不变，向其中加入1molH2（g），反应速率一定加快

B．保持容器容积不变，向其中加入1molN2（N2不参加反应），反应速率一定加快

C．保持容器内气体压强不变，向其中加入1molN2（N2不参加反应），反应速率一定加快

D．保持容器内气体压强不变，向其中加入1molH2（g）和1molI2（g），反应速率一定加快

解析：

选A。

增大氢气的物质的量且保持容器容积不变，氢气的浓度增大，反应速率加快，A项正确；保持容器容积不变，向其中加入1molN2（N2不参加反应），反应混合物各组分的浓度不变，反应速率不变，B项错误；保持容器内气体压强不变，向其中充入1molN2（N2不参加反应），容器体积增大，各组分的浓度减小，反应速率减小，C项错误；保持容器内气体压强不变，向其中加入1molH2（g）和1molI2（g），因容器的体积变为原来的2倍，起始物质的量变为原来的2倍，则浓度不变，反应速率不变，D项错误。

4．（2019·合肥模拟）某温度下，在一个2L的密闭容器中加入4molA和2molB进行反应：

3A（g）＋2B（g）4C（？

）＋2D（？

）。

反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molC，且反应前后的压强之比为5∶4（相同的温度下测量），则下列说法正确的是（　　）

A．该反应的化学平衡常数表达式是K＝

B．此时，B的平衡转化率是35%

C．增大该体系的压强，平衡正向移动，化学平衡常数增大

D．增加C，B的平衡转化率不变

解析：

选D。

　3A（g）＋　2B（g）　4C（？

）＋　2D（？

）

起始量/mol4200

反应量/mol1.20.81.60.8

平衡量/mol2.81.21.60.8

反应前后的压强之比为5∶4（相同的温度下测量），即反应后气体的总物质的量为4.8mol，故可判断C为固体或液体，而D为气体。

A项，化学平衡常数K＝

，错误；B项，达到平衡时B的转化率为

×100%＝40%，错误；C项，温度不变，化学平衡常数不变，错误；D项，增加C，平衡不移动，B的平衡转化率不变，正确。

5．（2019·银川一模）恒温条件下，体积为1L的容器中，P、Q、W三种气体的起始浓度和平衡浓度如下：

物质

P

Q

W

起始浓度/mol·L－1

0.1

0.1

0

平衡浓度/mol·L－1

0.05

0.05

0.1

下列说法不正确的是（　　）

A．反应达到平衡时，Q的转化率为50%

B．反应可表示为P（g）＋Q（g）2W（g），其平衡常数K＝4

C．达到平衡后，再加入0.1molW，达到新的化学平衡时，W的体积百分含量增加

D．达到平衡后，保持其他条件不变，P、W各加入0.05mol，则化学平衡逆向移动

解析：

选C。

Q的转化率＝0.05÷0.1×100%＝50%，A正确；根据表中数据（0.1－0.05）∶（0.1－0.05）∶（0.1－0）＝1∶1∶2可推导出该反应为P（g）＋Q（g）2W（g），平衡常数K＝0.12÷（0.05×0.05）＝4,B正确；P（g）＋Q（g）2W（g）反应前后气体分子数相等，加入W，达到的新的化学平衡与原化学平衡等效，对应物质的体积百分含量不变，C不正确；相同条件下，平衡常数不变，根据浓度商与化学平衡常数的相对大小来判断，Q＝

＝

＝4.5，K＝4，Q>K，化学平衡逆向移动，D正确。

6．向绝热恒容的密闭容器中通入SO2和NO2，发生反应SO2（g）＋NO2（g）SO3（g）＋NO（g），其正反应速率（v正）随时间（t）变化的关系如图所示。

下列结论中错误的是（　　）

A．反应在c点达到平衡状态

B．反应物浓度：

a点大于b点

C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．逆反应速率：

c点大于b点

解析：

选A。

图中c点正反应速率最大，此时不可能是化学平衡状态，A项错误；起始时反应物的浓度最大，然后逐渐减小，B项正确；随着反应的进行，反应速率加快表明正反应是放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C项正确；c点温度高，正、逆反应速率均大于b点，D项正确。

7．以二氧化碳和氢气为原料制取乙醇的反应为2CO2（g）＋6H2（g）CH3CH2OH（g）＋3H2O（g）。

某压强下的密闭容器中，按CO2和H2的物质的量之比为1∶3投料，不同温度下平衡体系中各物质的物质的量百分数（y%）随温度的变化如图所示。

下列说法正确的是　　（　　）

A．a点的平衡常数小于b点

B．b点，v正（CO2）＝v逆（H2O）

C．a点，H2和H2O的物质的量相等

D．其他条件恒定，充入更多H2，v（CO2）不变

解析：

选C。

从图像可知，温度越高氢气的含量越高，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故平衡常数：

a>b，A错误；b点只能说明该温度下，CO2和H2O的浓度相等，不能说明v正（CO2）＝v逆（H2O），B错误；从图像可知，a点H2和H2O的物质的量百分数相等，故物质的量相等，C正确；其他条件恒定，充入更多H2，使反应物浓度增大，正反应速率增大，即v（CO2）增大，D错误。

8．（热点题）在一恒容的密闭容器中充入0.1mol·L－1CO2、0.1mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：

CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g），测得CH4平衡时转化率与温度、压强关系如图。

下列有关说法不正确的是（　　）

A．上述反应的ΔH>0

B．压强：

p4>p3>p2>p1

C．1100℃时该反应平衡常数为1.64

D．压强为p4时，在Y点：

v正

解析：

选D。

由图像知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项正确；该反应为气体分子数增加的反应，压强越大，CH4的平衡转化率越小，故p4>p3>p2>p1，B项正确；1100℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为[CH4]＝0.02mol·L－1，[CO2]＝0.02mol·L－1，[CO]＝0.16mol·L－1，[H2]＝0.16mol·L－1，即平衡常数K＝

≈1.64（mol·L－1）2，C项正确；压强为p4时，Y点反应未达到平衡，需增大CH4的转化率才能达到平衡，此时v正>v逆，D项错误。

二、非选择题（本题包括4小题，共60分）

9．（15分）向某密闭容器中加入4molA、1.2molC和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化如图甲所示[已知0～t1阶段保持恒温、恒容，且c（B）未画出]。

图乙为t2时刻后改变反应条件，反应速率随时间的变化情况，已知在t2、t3、t4、t5时刻各改变一种不同的条件，其中t3时刻为使用催化剂。

（1）若t1＝15s，则0～t1阶段的反应速率v（C）＝________。

（2）t4时刻改变的条件为________，B的起始物质的量为________。

（3）t5时刻改变的条件为________，该反应的逆反应为________（填“吸热反应”或“放热反应”）。

（4）已知0～t1阶段该反应放出或吸收的热量为QkJ（Q为正值），试写出该反应的热化学方程式：

_____________________________________________________________________。

（5）图乙中共有Ⅰ～Ⅴ五处平衡，其平衡常数最大的是________。

解析：

（1）根据图甲可知，0～t1阶段的反应速率v（C）＝（0.6mol·L－1－0.3mol·L－1）÷15s＝0.02mol·L－1·s－1。

（2）t4时刻，正、逆反应速率同时降低，平衡不移动，只能是减小压强，同时推知该反应前后气体的分子数相等，进而求得B的起始物质的量。

（3）t5时刻，正、逆反应速率同时增大，且平衡移动，一定是升高了温度。

进而根据平衡正向移动的事实推知该反应为吸热反应，其逆反应为放热反应。

（4）由（3）可知，该反应为吸热反应，结合本小题信息，推知4molA完全反应，吸收5QkJ的热量，由此可写出相应的热化学方程式。

（5）平衡常数只与温度有关，因而Ⅰ～Ⅳ的平衡常数相同。

升高温度时平衡常数增大，因而Ⅴ的平衡常数最大。

答案：

（1）0.02mol·L－1·s－1

（2）减小压强　2mol

（3）升高温度　放热反应

（4）2A（g）＋B（g）3C（g）　ΔH＝2.5QkJ·mol－1

（5）Ⅴ

10．（15分）（2019·沈阳一模）合成氨原料气H2可通过CO和水蒸气在一定条件下反应制得。

（1）已知CO和H2的燃烧热分别是283.0kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1，1g液态水变成水蒸气时要吸收2.44kJ的热量，则该反应的热化学方程式为_____________________________。

（2）该反应随温度升高正、逆反应平衡常数的变化曲线如图所示，表示K正的曲线为________（填“A”或“B”），理由是_______________________________。

（3）T1℃时，向容积固定为5L的容器中充入2mol水蒸气和3molCO，发生上述反应达平衡，则平衡时水蒸气的转化率是________。

（4）保持温度为T1℃，改变水蒸气和CO的初始物质的量之比，充入恒容容器进行反应，下列描述能够说明体系处于平衡状态的是________（填字母）。

a．容器内压强不随时间改变

b．混合气体的密度不随时间改变

c．单位时间内生成amolCO2的同时消耗amolH2

d．混合气体中n（CO）∶n（H2O）∶n（CO2）∶n（H2）＝9∶4∶6∶6

（5）某工业合成氨的原料气组成为H240%、N220%、CO30%、CO210%（均为体积分数）。

向上述原料气中加入水蒸气，以除去其中的CO。

已知不同温度下的反应物投料比[n（H2O）/n（CO）]，平衡时混合气体中CO的体积分数如表所示：

200

T2

T3

T4

1

1.70

2.73

6.00

7.85

3

0.21

0.30

0.84

1.52

5

0.02

0.06

0.43

0.80

①T2、T3、T4的大小关系为________________，判断的理由是___________________。

②维持温度不变，若要使CO的转化率升高，可以改变的条件是_______________。

③温度为T3℃、n（H2O）/n（CO）＝1时，变换后的平衡混合气体中H2的体积分数是________。

解析：

（1）根据题意可知：

①CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·mol－1；②H2（g）＋

O2===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1；③H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝－（2.44×18）kJ·mol－1。

根据盖斯定律，由①－②＋③得CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）　ΔH＝－41.12kJ·mol－1。

（2）该反应的正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，所以曲线B是正反应平衡常数的变化曲线。

（3）设达到平衡时，转化的CO的物质的量为xmol。

则：

　　　CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

起始/mol3200

转化/molxxxx

平衡/mol3－x2－xxx

该反应是气体分子数不变的反应，各物质的化学计量数均为1，且容器容积固定，故可将物质的量直接代入平衡常数表达式中进行计算。

已知K正·K逆＝1，结合题图可得，T1℃时，K正＝K逆＝1，故

＝1，解得x＝1.2，故平衡时水蒸气的转化率为

×100%＝60%。

（4）该反应是气体分子数不变的反应，在恒容容器中反应时，无论是否达到平衡，气体压强始终不变，故a项错误。

由于气体总质量不变、气体体积不变，所以无论是否达到平衡，气体密度始终不变，故b项错误。

单位时间内生成amolCO2的同时必然生成amolH2，结合题意又消耗了amolH2，所以v（H2）正＝v（H2）逆，能够说明达到化学平衡状态，故c项正确。

Q＝

＝1＝K正，所以能够说明达到平衡状态，故d项正确。

（5）①固定投料比不变，从T2℃到T4℃，CO的体积分数逐渐增大，说明平衡逆向移动，该反应为放热反应，则温度升高，故T2

②温度不变，欲使CO的转化率升高，需使平衡正向移动，可以增大水蒸气的浓度，或增大H2O和CO投料比，或及时将CO2和H2分离出来。

③温度为T3℃、n（H2O）/n（CO）＝1时，平衡时CO的体积分数为6.00%。

设原料气中H2、N2、CO、CO2的物质的量分别为40mol、20mol、30mol、10mol，投入30mol水蒸气达到平衡时气体的总物质的量为130mol，CO的物质的量为130mol×6.00%＝7.8mol，转化的CO的物质的量为30mol－7.8mol＝22.2mol，则变换后的平衡混合气体中H2的物质的量为40mol＋22.2mol＝62.2mol，故H2的体积分数为

×100%＝47.8%。

答案：

（1）CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）　ΔH＝－41.12kJ·mol－1

（2）B　正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K值减小

（3）60%

（4）cd

（5）①T2

11．（15分）（2019·桂林一模）甲胺（CH3NH2）是合成太阳能敏化剂的原料。

工业合成甲胺原理：

CH3OH（g）＋NH3（g）CH3NH2（g）＋H2O（g）　ΔH。

（1）甲胺的水溶液呈碱性，用离子方程式表示其原因：

_______________。

甲胺与稀硫酸反应生成正盐的化学式为____________。

（2）已知几种化学键的键能如表所示：

化学键

C—O

H—O

H—N

C—N

键能/kJ·mol－1

351

463

393

293

题述反应的ΔH＝________kJ·mol－1。

（3）在1L恒容密闭容器中投入1molCH3OH（g）和1molNH3（g），在一定条件下反应达到平衡，CH3OH的平衡转化率如图所示。

①图像中，NH3在B点逆反应速率________（填“>”“<”或“＝”）C点正反应速率。

②该温度下，该反应的平衡常数是________（用代数式表示）。

③为了提高甲醇的平衡转化率，宜采用的措施有______________________________。

（4）在相同温度下，在体积相同的甲、乙、丙三个容器中，起始投入物质如下：

NH3（g）/mol

CH3OH（g）/mol

反应条件

甲

1

1

T，恒容

乙

1

1

T，恒压

丙

2

2

T，恒容

达到平衡时，甲、乙、丙容器中CH3OH的转化率大小关系为________________。

解析：

（1）类似氨，甲胺在水中形成一水合甲胺，一水合甲胺电离出氢氧根离子。

电离方程式为CH3NH2·H2OCH3NH

＋OH－。

甲胺和稀硫酸反应生成正盐（类似硫酸铵）的化学方程式为2CH3NH2·H2O＋H2SO4===（CH3NH3）2SO4＋2H2O。

（2）ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝－12kJ·mol－1。

（3）①B点表示反应未平衡，逆反应速率小于正反应速率，平衡之前逆反应速率增大。

C点表示反应达到平衡，正反应速率等于逆反应速率。

故B点逆反应速率小于C点正反应速率。

②在平衡时，[CH3NH2]＝[H2O]＝amol·L－1，[NH3]＝[CH3OH]＝（1－a）mol·L－1。

则：

K＝

＝

。

③该反应是反应前后气体分子数相等的反应，正反应是放热反应。

故降温、分离出产物、增大氨浓度都会提高甲醇的平衡转化率。

（4）该反应是反应前后气体分子数相等的反应，起始投入反应物相同，平衡时，甲、乙容器压强、体积均相等，故CH3OH的转化率相等；甲、丙容器比较，将甲的体积压缩为原来的一半后与丙等效，平衡不移动，甲醇的转化率相等。

故甲、乙、丙中CH3OH的转化率相等。

答案：

（1）CH3NH2·H2OCH3NH

＋OH－

（CH3NH3）2SO4　

（2）－12　（3）①<　②

③降温、分离出产物、增大氨浓度（合理即可）

（4）甲＝乙＝丙

12．（15分）乙苯是一种用途广泛的有机原料，可制备多种化工产品。

（一）制备苯乙烯（原理如反应Ⅰ所示）

（1）部分化学键的键能如表所示：

化学键

C—H

C—C

C==C

H—H

键能/kJ·mol－1

412

348

x

436

根据反应Ⅰ的能量变化，计算x＝________。

（2）工业上，在恒压设备中进行反应Ⅰ时，常在乙苯蒸气中通入一定量的水蒸气。

用化学平衡理论解释通入水蒸气的原因为_________________________________________。

（3）从体系焓变和熵变的角度分析，反应Ⅰ在________（填“高温”或“低温”）下有利于其自发进行。

（二）制备α氯乙基苯（原理如反应Ⅱ所示）

（4）T℃时，向10L恒容密闭容器中充入2mol乙苯（g）和2molCl2（g）发生反应Ⅱ，5min时达到平衡，乙苯和Cl2、α氯乙基苯和HCl的物质的量浓度（c）随时间（t）变化的曲线如图1所示。

①0～5min内，以HCl表示的该反应速率v（HCl）＝____________________。

②T℃时，该反应的平衡常数K＝_______________________________________。

③6min时，改变的外界条件为__________________________________________。

④10min时，保持其他条件不变，再向容器中充入1mol乙苯、1molCl2、1molα氯乙基苯和1molHCl，12min时达到新平衡。

在图2中画出10～12minCl2和HCl的浓度变化曲线（曲线上标明Cl2和HCl）；0～5min和0～12min时间段，Cl2的转化率分别用α1、α2表示，则α1________α2（填“>”“<”或“＝”）。

解析：

（1）由题给条件可知该反应为吸热反应，即化学键断裂吸收的总能量高于化学键形成放出的总能量，不考虑苯环中化学键的变化可得（412×5＋348）－（412×3＋x＋436）＝124，解得x＝612。

（2）该反应的正反应为气体分子数增大的反应，恒压设备中，通入水蒸气需增大容器容积，相当于平衡体系压强减小，平衡正向移动，反应物的转化率增大。

（3）由ΔH－TΔS<0，ΔH>0，ΔS>0可知该反应在高温下有利于其自发进行。

（4）①0～5min内，v（HCl）＝

＝0.032mol·L－1·min－1。

②由题中图1知，T℃平衡时，HCl和α氯乙基苯的浓度均为0.16mol·L－1，乙苯和氯气的浓度均为0.04mol·L－1，则K＝

＝16。

③6min后，反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，平衡正向移动，则改变的条件为升高温度。

④画图时应注意，HCl的浓度应从0.28mol·L－1开始，Cl2的浓度应从0.12mol·L－1开始，10min时平衡常数为

＝81，12min时温度与10min时相同，平衡常数不变，根据“三段式法”求出12min时各物质的浓度，12min达到平衡时，HCl和α氯乙基苯的浓度均为0.36mol·L－1，乙苯和氯气的浓度均为0.04mol·L－1。

0～5minCl2的转化率α1为

×100%＝80%，0～12minCl2的转化率α2为

×100%＝86.7%，所以α1<α2。

答案：

（1）612

（2）该反应的正反应为气体分子数增大的反应，通入水蒸气需增大容器容积，相当于平衡体系压强减小，平衡正向移动，反应物的转化率增大

（3）高温

（4）①0.032mol·L－1·min－1

②16

③升高温度

④如图所示　<