人教版 化学 选修四 第二章 化学反应速率和化学平衡过关检测含答案文档格式.docx
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t2
B.b1<
b2 t1<
C.两图中阴影部分面积相等
D.图Ⅱ中阴影部分面积更大
5.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)
SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化如图所示。
由图可得出的正确结论是( )
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:
a点小于b点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.Δt1=Δt2时,SO2的转化率:
a~b段小于b~c段
6.可逆反应:
3A(g)
3B(?
)+C(?
) ΔH>
0,随着温度升高,气体平均相对分子质量有减小趋势,则下列判断正确的是( )
A.B和C可能都是固体
B.B和C一定都是气体
C.若C为固体,则B一定是气体
D.B和C一定都不是气体
7.下列有关反应速率的说法正确的是( )
A.相同条件下,Mg、Al分别与同浓度的盐酸反应的速率相同
B.用铁片与稀硫酸反应制取H2时,改用98%的浓H2SO4可以加快反应速率
C.100mL1mol·
L-1的稀盐酸与锌片反应,加入适量的NaCl溶液,反应速率减小
D.在一定条件下固定容积的容器中,发生合成NH3的反应,充入He,反应速率增大
8.下列现象的发生,你认为是自发过程的是( )
A.水由低处流到高处
B.气温升高冰雪融化
C.室温下水自动结成冰
D.生锈的铁变光亮
9.工业上利用可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)合成氨,下列叙述正确的是( )
A.合成氨的适宜条件是高温、高压、催化剂,其中催化剂不改变该反应的逆反应速率
B.恒容通入氩气,使反应体系的压强增大,反应速率一定增大
C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D.在t1、t2时刻,NH3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1~t2内,NH3(g)生成的平均速率为v=
10.对于反应:
M+N→P,如果温度每升高10℃,化学反应速率提高到原来的3倍,在10℃时完成反应的10%需要81min,将温度提高到40℃时,完成反应的10%需要的时间为( )
A.9min
B.27min
C.13.5min
D.3min
二、双选题(共5小题,每小题6.0分,共30分)
11.(双选)保持温度为423K相同压强时,同时向一开始体积相同的A、B两密闭容器中分别加入amol、bmolHI,待反应2HI(g)===H2(g)+I2(g)达到平衡后,下列说法正确的是( )
A.从反应开始到达到平衡所需时间tA>
tB
B.平衡时I2浓度c(I2)A=c(I2)B
C.平衡时I2蒸气在混合气体中体积分数A%>
B%
D.HI的平衡分解率相等
12.(双选)在一定条件下,将3molN2和3molH2充入一个容积固定的密闭容器中,发生反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),当反应达到平衡时NH3为nmol。
在与上述完全相同的容器中,保持温度不变,若平衡时NH3仍为nmol,则下列组合中不正确的是( )
13.(双选)在恒温、恒容的条件下,有反应2A(g)+2B(g)
C(g)+3D(g),现从两条途径分别建立平衡:
途径Ⅰ:
A、B的起始浓度为2mol·
L-1。
途径Ⅱ:
C、D的起始浓度分别为2mol·
L-和6mol·
则以下叙述正确的是( )
A.两途径最终达到平衡时,体系内混合气的百分组成相同
B.两途径最终达到平衡时,体系内混合气的百分组成不同
C.达平衡时,途径I的反应速率v(A)等于途径Ⅱ的反应速率v(A)
D.达平衡时,途径I所得混合气的密度为途径Ⅱ所得混合气密度的1/2
14.(双选)某温度下,在容积不变的密闭容器中,反应2A(g)+B(g)
2C(g)达到平衡时,A、B、C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol,保持温度和容积不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,平衡正向移动的是( )
A.均加倍
B.加入1molC
C.均增加1mol
D.均减半
15.(双选)图中a曲线表示一定条件下的可逆反应:
X(g)+Y(g)
2Z(g)+W(s) ΔH<0的反应过程。
若使a曲线变为b曲线,可采取的措施是( )
A.增大Y的浓度
B.加入催化剂
C.降低温度
D.增大体系压强
第Ⅱ卷
三、非选择题(共3小题,每小题10.0分,共30分)
16.
(1)对于反应:
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g),在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下温度变化的曲线(如图)。
①比较p1、p2的大小关系:
________。
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是________(填“增大”或“减小”)。
(2)在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)鸠2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。
回答下列问题:
①反应的ΔH________(填“大于”或“小于”)0;
100℃时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。
在0~60s时段,反应速率v(N2O4)为________mol·
L-1·
s-1;
反应的平衡常数K1为________。
②100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020mol·
s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。
a.T________(填“大于”或“小于”)100℃,判断理由是
________________________________________________________________________。
b.列式计算温度T时反应的平衡常数K2:
______________________________________
__________________________________________________________________________________________________________。
③温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是________________________________________________
________________________________________________________________________________________________。
17.已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应:
①CH4(g)===C(s)+2H2(g),②2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g)。
某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度,在图书馆查到了如下热力学数据:
①的ΔH(298K)=74.848kJ·
mol-1,ΔS(298K)=80.674J·
mol-1·
K-1
②的ΔH(298K)=376.426kJ·
mol-1,ΔS(298K)=220.211J·
已知焓变和熵变随温度变化很小。
请帮助这位同学考虑如下问题:
(1)判断用天然气制取炭黑的反应高温自发还是低温自发:
________(填“高温”或“低温”)。
(2)判断用天然气制取炭黑的反应在常温下能否自发进行____________________________。
(3)求算制取炭黑的允许温度范围_________________________________________________。
(4)为了提高甲烷的炭化程度,你认为下面四个温度中最合适的是________(填字母)。
A.905.2KB.927K
C.1273KD.2000K
18.氨气是一种重要的物质,可用于制取化肥和硝酸等。
已知H﹣H键、N﹣H键、N≡N键的键能分别是436kJ·
mol-1、391kJ·
mol-1、946kJ·
mol-1。
(1)写出合成氨的热反应方程式:
。
生成1molNH3需要吸收或放出 kJ。
(2)当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示。
图中t1时引起平衡移动的条件可能是 。
其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是 。
(3)温度为T℃时,将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%。
则该反应的平衡常数为 。
(4)已知373K时,可逆反应平衡常数为K=0.12,若某时刻时,测得c(N2)=1mol·
L-1,
c(H2)=3mol·
L-1,c(NH3)=2mol·
L-1。
此刻可逆反应 。
A.向正方向进行B.向逆方向进行C.处于平衡状态
答案解析
1.【答案】D
【解析】可逆反应的基本特征是反应物不可能完全转化,达到反应限度时各物质不为0。
理论上Y的浓度不能支撑X完全反应,Y完全反应时,c(X)=0.5mol·
L-1,c(Z)=3.0mol·
L-1,c(W)=2.0mol·
L-1;
由可逆反应不为0可知,实际上0mol·
L-1<
c(Z)<
3.0mol·
L-1,
0mol·
c(W)<
2.0mol·
L-1,D错误。
2.【答案】A
【解析】平衡时c(HI)=3mol•L-1,HI分解生成的H2的浓度为0.5mol•L-1;
NH4I分解生成的HI的浓度为3mol•L-1+2×
0.5mol•L-1=4mol•L-1,所以NH4I分解生成的NH3的浓度为4mol•L-1,所以反应①的平衡常数K=c(NH3)•c(HI)=4mol•L-1×
3mol•L-1=12mol2•L-2,即平衡常数为12;
故选A。
3.【答案】D
【解析】
在恒温恒容时,气体压强之比等于气体物质的量之比:
=1.5。
4.【答案】C
【解析】催化剂同等程度地加快正、逆反应速率,平衡不移动,但能缩短达到平衡所需时间,即a1<a2、b1<b2、t1>t2,A、B项错误;
图中阴影部分面积为反应物浓度的变化,即v正Δt-v逆Δt=Δc,催化剂不能使平衡发生移动,反应物浓度的变化相等,即两图中阴影部分面积相等,C项正确,D项错误。
5.【答案】D
【解析】反应在c点时v正达最大,随后v正逐渐减小,并非保持不变,c点反应并未达平衡状态,A项错误;
开始时通入SO2和NO2,由正反应方向开始,a点反应物的浓度大于b点,B项错误;
在c点之前,反应物的浓度逐渐减小,容器的容积不变,v正逐渐增大说明反应体系的温度逐渐升高,该反应为放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,C项错误;
a~b段的正反应速率小于b~c段的正反应速率,Δt1=Δt2时,a~b段消耗SO2的物质的量小于b~c段,故a~b段SO2的转化率小于b~c段,D项正确。
6.【答案】C
【解析】其他条件不变时,升高温度,正逆反应速率不同程度加快,平衡向吸热方向移动,尽可能削弱这种改变,反之亦然。
升高温度,平衡向正反应方向移动,气体的平均相对分子质量减小,有两种可能:
(1)气体的质量不变,物质的量增加,即B和C均为气体;
(2)气体的质量减少,物质的量不变,即B为气体,C为固体。
综合只有C项正确。
7.【答案】C
【解析】Mg比Al活泼,与同浓度的盐酸反应速率快,A项错误;
常温下,铁遇浓H2SO4发生钝化,不会产生H2,B项错误;
加入NaCl溶液,盐酸浓度减小,反应速率减小,C项正确;
向体积固定的容器中充入稀有气体,反应体系中各溶液的浓度不变,反应速率不变,D项错误。
8.【答案】B
【解析】自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态,体系对外做功或释放热量。
自发过程是在一定条件下,不借助外力而自发进行的过程。
水由低处流到高处、室温下水结成冰、生锈的铁变光亮等都需要外力来完成,只有B正确。
9.【答案】D
【解析】催化剂在反应中同等程度地改变正、逆反应速率,A错;
B项,通入氩气压强增大,但是各物质的浓度不变,所以速率不变;
C项,降温会减小反应速率,将延长达到平衡的时间,错误;
D项,由反应速率的表达式可知正确。
10.【答案】D
【解析】化学反应中,升高温度,反应速率增大,已知温度每升高10℃,化学反应速率增大到原来的3倍,那么10℃时,温度升高到40℃,温度变化为30℃,反应速率应是10℃的33=27倍,在10℃时完成该反应的10%需要81min,则若将温度升高到30℃,完成该反应的10%需要时间为
=3min,故选D。
11.【答案】BD
【解析】恒温恒压下,只要投料对应成比例,无论什么反应,平衡中各物质的量对应成比例,浓度、转化率、体积分数等相对量对应相等;
气体分子数相等反应在恒温恒容时也有此规律。
该反应前后系数不变,投料对应成比例,A、B两容器中构成相对量等效平衡:
反应物的转化率相等,平衡时各物质体积分数相等,平衡时各物质浓度相等,C项错误,B、D项正确;
由于反应物的起始浓度不同,反应速率不同,达到平衡所需时间不同,A项错误。
12.【答案】CD
【解析】气体分子数不等的可逆反应,在恒温恒容时,只有投料对应相等,才能形成什么量都对应相等的全等效平衡;
当投料对应成比例时,什么都不相等,也不对应成比例。
每1mol氨气可转化为0.5molN2和1.5molH2,与各选项对应的全等效平衡起始投料分别为
可见A和B能与已知状态构成全等效平衡,C和D不能。
13.【答案】AD
【解析】如果反应中气体分子数相等时,投料对应成比例,恒温恒容下建立平衡中各物质的量对应成比例,浓度、转化率、体积分数等相对量对应相等。
利用“一边倒”方法,途径Ⅱ与4molA、4molB构成完全等效平衡,它与途径I投料对应成比例,构成相对量等效平衡,体系内混合气的百分组成相同,A项正确、B项错误;
由于起始浓度不一样,达平衡时,途径Ⅰ的反应速率v(A)与途径Ⅱ的反应速率v(A)不等,C项错误;
途径Ⅰ起始时物质的质量为途径Ⅱ的1/2,容器体积相同,因此途径Ⅰ所得混合气的密度为途径Ⅱ所得混合气密度的
,D项正确。
14.【答案】AC
【解析】其他条件不变时,增加反应物浓度平衡正向移动;
其他条件不变时,增加生成物浓度,平衡反向移动;
同时增加反应物和生成物浓度时,不能依据平衡移动规律定性判断,需要借助平衡常数定量推断。
设容器体积为1L,则K=
=0.5。
均加倍,Qc=
=0.25<K=0.5,平衡正向移动,A正确;
加入1molC,Qc=
≈0.78,Qc>K,平衡逆向移动,B错误;
均增加1mol,Qc=
=
,Qc<K,平衡正向移动,C正确;
均减半,Qc=
=1,Qc>K,平衡逆向移动,D错误。
15.【答案】BD
【解析】催化剂的使用可同等倍数改变化学反应速率,一般反应速率加快,达到平衡需要的时间减小,且X的转化率不变,可实现图中转化,B项正确;
此反应前后气体分子数不变,压强的改变对平衡无影响,增大压强,反应速率增大,达到平衡所需时间变小,D项正确;
增大Y的浓度,平衡正移,X的转化率升高,A项错误;
降低温度,平衡向正反应移动,X的转化率升高,C项错误。
16.【答案】
(1)①p2>
p1 ②减小
(2)①大于 0.0010 0.36
②a.大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高 b.平衡时,c(NO2)=0.120mol·
L-1+0.0020mol·
s-1×
10s×
2=0.160mol·
L-1,c(N2O4)=0.040mol·
L-1-0.0020mol·
10s=0.020mol·
L-1,K2=
=1.28
③逆反应 将反应容器的体积减小一半,即增大压强,当其他条件不变时,增大压强,平衡向气体物质化学计量数减小的方向移动,即向逆反应方向移动
【解析】
(1)①该反应正反应方向是气体物质的量减小的反应,增大压强,平衡正向移动,即压强越大,NO的转化率越大,根据题图可知,相同的温度下,压强为p1时的NO转化率小于压强为p2时的转化率,故p1<
p2;
②其他条件不变时,升高温度,平衡向吸热方向移动,又根据题图可知,随着温度升高,NO的转化率降低,即升高温度,平衡向逆反应方向移动,则正反应是放热反应,随着温度的升高,平衡常数减小。
(2)①由题意及图示知,在1.00L的容器中,通入0.100mol的N2O4,发生反应:
N2O4(g)
2NO2(g),随温度升高混合气体的颜色变深,说明反应向生成NO2的方向移动,即向正反应方向移动,所以正反应为吸热反应,即ΔH>
0;
由图示知60s时该反应达到平衡,消耗N2O4为0.100mol·
L-1-0.040mol·
L-1=0.060mol·
L-1,根据v=
可知:
v(N2O4)=
=0.0010mol·
求平衡常数可利用三段式:
K1=
=0.36。
②100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)降低,说明平衡N2O4(g)
2NO2(g)向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,温度升高,向吸热的方向移动,即向正反应方向移动,故T>
100℃;
由c(N2O4)以0.0020mol·
s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡,可知此时消耗N2O4为0.0020mol·
由三段式:
K2=
=1.28。
③温度T时反应达到平衡后,将反应容器的容积减小一半,压强增大,平衡会向气体体积减小的方向移动,该反应逆反应为气体体积减小的反应,故平衡向逆反应方向移动。
17.【答案】
(1)高温
(2)不能自发进行
(3)927.8~1709.4K
(4)C
【解析】ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<
0时,反应能自发进行。
(1)ΔH>
0,ΔS>0,ΔG<
0需TΔS>ΔH,在较高温度下反应可自发。
(2)ΔG=ΔH-TΔS=74.848kJ·
mol-1-80.674×
10-3kJ·
K-1×
298K=
50.807kJ·
mol-1>0,该反应常温下不能自发进行。
(3)裂解为炭黑和H2时,ΔH-TΔS=74.848kJ·
mol-1-80.674×
10-3kJ·
K-1×
T<0,得T>927.8K,即裂解为炭黑的最低温度为927.8K;
裂解为乙炔时,ΔH-TΔS=
376.426kJ·
mol-1-220.211×
T<0,得T>1709.4K,即温度高于1709.4K自发裂解为乙炔和氢气。
要制取炭黑,温度需控制在927.8~1709.4K。
18.【答案】
(1)N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)ΔH=﹣92kJ·
mol-1 46
(2)加压 t2~t3
(3)
(4)B
(1)反应热=生成物总键能﹣反应物总键能,则该反应的反应热=6×
391kJ·
mol-1﹣946kJ·
mol-1﹣3×
436kJ·
mol-1=﹣92kJ·
mol-1,该反应的热化学反应方程式为N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)ΔH=﹣92kJ·
mol-1,生成2mol氨气放出92kJ热量,则生成1mol氨气放出46kJ热量;
(2)该反应是反应前后气体体积减小的放热反应,改变条件时,正逆反应速率都增大,且正反应速率大于逆反应速率,平衡向正反应方向移动,则改变的条件是加压,t3时平衡向逆反应方向移动,t5时平衡不移动,所以平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t2~t3;
(3)氮气的转化率为50%,则平衡时c(N2)=
=amol·
L-1,c(NH3)=
=2amol·
L-1、c(H2)=
L-1,化学平衡常数K=
=
;
(4)浓度商=
=0.1481>0.12,则平衡向逆反应方向移动,故选B。
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