学年人教版选修4 第2章 化学反应速率和化学平衡 本章测试 1Word格式.docx
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CO2+H2在800℃达到平衡时,分别改变下列条件,K值发生变化的( )
A.将压强减小至原来的一半
B.将反应温度升高100℃
C.添加催化剂
D.增大水蒸气的浓度
【解析】 化学平衡常数K只受温度影响。
【答案】 B
4.反应4A(s)+3B(g)
2C(g)+D(g),经2min,B的浓度减少0.6mol·
L-1。
对此反应速率的表示正确的是( )
A.用A表示的反应速率是0.4mol·
B.分别用B、C、D表示反应速率,其比值是3∶2∶1
C.在2min末的反应速率,用B表示是0.3mol·
D.在2min内的反应速率,用C表示是0.3mol·
【解析】 化学反应速率不能用固体或纯液体的物质的量的变化来表示,故A错误;
同一反应用不同的物质表示反应速率,反应速率之比等于化学计量数之比,B正确;
化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率,C错误;
利用v=
计算可知,v(C)=
=0.2mol·
min)-1,D错误。
5.如图是可逆反应X2+3Y2
2Z在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线,下列叙述正确的是( )
A.t1时,只有正方向反应
B.0~t1,c(Z)在减小
C.t2~t3,反应不再进行
D.t2~t3,各物质的浓度不再发生变化
【解析】 根据v-t图像,对于该可逆反应t1时刻正、逆反应都在进行,0~t1时段v正>
v逆,c(Z)在增大;
t2时刻v正=v逆,说明反应达到化学平衡状态;
t2~t3时段,反应仍在进行,但由于v正=v逆,所以各物质的浓度不再发生变化。
6.如图是相同条件下做H2O2分解的对比实验时,放出O2的体积随时间的变化关系示意图,a为使用催化剂,b为不使用催化剂,其中正确的图像是( )
【解析】 使用催化剂能加快反应速率,但不能改变生成O2的量,故只有A正确。
【答案】 A
7.已建立化学平衡的某可逆反应,当条件改变使化学平衡向正反应方向移动时,下列叙述正确的是( )
①生成物的质量分数一定增加 ②生成物的物质的量一定增加 ③反应物的转化率一定增大 ④平衡时反应物的浓度一定降低 ⑤正反应速率一定大于逆反应速率 ⑥一定使用了催化剂
A.①②⑤B.④⑥
C.②⑤D.③④⑤
【解析】 ①减小c(生成物)时,平衡正向移动,但c(生成物)减小;
③如合成氨反应中增大c(N2)时,N2转化率减小;
④增大c(反应物)时,平衡正向移动,但平衡时c(反应物)比原平衡大;
⑥使用催化剂对平衡无影响。
【答案】 C
8.下列叙述及解释正确的是( )
A.2NO2(g)(红棕色)
N2O4(g)(无色) ΔH<
0,在平衡后,对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施,因为平衡向正反应方向移动,故体系颜色变浅
B.H2(g)+I2(g)
2HI(g) ΔH<
0,在平衡后,对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施,因为平衡不移动,故体系颜色不变
C.FeCl3+3KSCN
Fe(SCN)3(红色)+3KCl,在平衡后,加少量KCl,因为平衡向逆反应方向移动,故体系颜色变浅
D.对于N2+3H2
2NH3,平衡后,压强不变,充入O2,平衡左移
【解析】 A项,缩小容积,平衡右移,但c(NO2)浓度仍增大,颜色变深,A错;
B项,扩大容积,平衡不移动,但由于c(I2)减小,故体系颜色变浅,B错;
C项,由于KCl没有参与反应,故对平衡无影响,C错;
D项,压强不变,充入O2(注:
O2不参与反应),体积扩大,平衡左移。
9.判断A(g)+B(g)
C(g)+D(g)是否达到平衡的依据为( )
A.压强不随时间改变
B.气体的密度不随时间改变
C.c(A)不随时间改变
D.单位时间里生成C和D的物质的量相等
【解析】 假设平衡右移,气体的质量、物质的量均不改变,所以气体压强、体积均不改变,依据ρ=
可知,密度也不变,A、B选项均不符合题意;
D选项,均是表示正反应速率,不符合题意。
10.放热反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)在温度t1时达到平衡,c1(CO)=c1(H2O)=1.0mol·
L-1,其平衡常数为K1。
升高反应体系的温度至t2时,反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O),平衡常数为K2,则( )
A.K2和K1的单位均为mol·
L-1
B.K2<
K1
C.c2(CO)>
c2(H2O)
D.c1(CO)>
c2(CO)
【解析】 平衡常数数学表达式的分子和分母分别为两个浓度的乘积,因此K的单位不可能为mol·
L-1,A项错误;
该反应是放热反应,升高温度平衡左移,所以K2<
K1,B是正确的;
本反应是等摩尔的CO和H2O(g)起反应,因此无论温度升降、压强变化,c(CO)=c(H2O),选项C也不正确;
升高温度平衡左移,因此c2(CO)比c1(CO)大,D项错误。
11.在密闭容器中,N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<
0,达到甲平衡。
在仅改变某一条件后,达到乙平衡,改变的这一条件是( )
A.加入适当催化剂B.升高温度
C.增大反应物的浓度D.增大压强
【解析】 由图知t时刻v(正)、v(逆)均突增,故改变的条件是升温或加压;
由v(正)>
v(逆),平衡正向移动知该条件为增大压强,因升温平衡逆向移动。
12.反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变,充入N2使体系压强增大 ④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A.①④B.②③
C.①③D.②④
【解析】 本题考查的是压强对反应速率的影响。
C为固体反应物,增加其用量,对反应速率几乎没有影响;
容器体积缩小一半,相当于压强增大一倍,浓度增大,反应速率增大;
体积不变,充入N2,体系总压强增大,但反应混合物的浓度并未改变,反应速率基本不变;
充入N2,使容器的体积增大,总压强不变,但反应混合物的浓度变小,反应速率减小。
13.在一定温度下的可逆反应:
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),生成物C的体积分数与压强p1和p2、时间t1和t2的关系如图所示,则下列关系正确的是( )
①p1>
p2 ②p1<
p2 ③m+n>
p+q ④m+n=p+q ⑤m+n<
p+q
A.①③B.②③
C.②⑤D.①④
【解析】 由“先拐先平数值大”原则知p2>
p1,压强越大C%越小,说明增大压强平衡逆向移动,即m+n<
p+q。
14.分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是( )
A.2N2(g)+O2(g)===2N2O(g) ΔH=+163kJ·
mol-1
B.Ag(s)+
Cl2(g)===AgCl(s) ΔH=-127kJ·
C.HgO(s)===Hg(l)+
O2(g) ΔH=+91kJ·
D.H2O2(l)===
O2(g)+H2O(l) ΔH=-98kJ·
【解析】 ΔH<
0,ΔS>
0的反应在任何温度下均能自发进行。
A、C两项反应的ΔH>
0,故排除,B项的ΔS<
0,故排除。
15.在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应:
甲:
C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g);
乙:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g);
现有下列状态:
①混合气体平均相对分子质量不再改变 ②恒温时,气体压强不再改变 ③各气体组成浓度相等 ④反应体系中温度保持不变 ⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍 ⑥混合气体密度不变 ⑦单位时间内,消耗水蒸气质量与生成氢气质量比为9∶1,其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是( )
A.①②⑤B.③④⑥
C.⑥⑦D.④⑤
【解析】 甲容器中,碳为固态,该可逆反应属于反应前后气体体积不相等的反应;
乙容器中,反应属于等气体体积反应,气体相对分子质量、密度、压强都始终不变,①②⑥错误;
各组分浓度相等,不能判断反应达到平衡状态,③错误;
对于任何一个可逆反应,随着反应进行,体系温度会发生变化,当温度不改变时,说明反应达到平衡状态,④正确;
生成氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍,经转化,水中氢氧键断裂速率等于生成氢氧键速率,达到平衡状态,⑤正确;
消耗水蒸气与生成氢气是同一方向,不能判断达到平衡状态,⑦错误。
16.在密闭容器中发生如下反应:
aX(g)+bY(g)
cZ(g)+dW(g),反应达到平衡后保持温度不变,将气体体积压缩到原来的
,当再次达到平衡时,W的浓度为原平衡时的1.8倍。
下列叙述中不正确的是( )
A.平衡向逆反应方向移动
B.a+b<
c+d
C.Z的体积分数增大
D.X的转化率下降
【解析】 此反应达平衡后保持温度不变,将气体体积压缩到原来的
,假设平衡不发生移动,W的浓度应变为原平衡时的2倍,而实际为1.8倍,假设不成立,原平衡必发生移动,由W的浓度为原平衡时的1.8倍,小于2倍知,平衡一定向W减少的方向即逆反应方向移动,所以a+b<
c+d,平衡移动的结果导致Z的体积分数减小,X的转化率下降。
二、非选择题(本题包括5小题,共52分。
17.可逆反应3A(g)
3B(?
)+C(?
) ΔH>
0达到化学平衡后,
(1)升高温度,用“变大”“变小”“不变”或“无法确定”填空。
①若B、C都是气体,气体的平均相对分子质量________;
②若B、C都不是气体,气体的平均相对分子质量________;
③若B是气体,C不是气体,气体的平均相对分子质量________;
(2)如果平衡后保持温度不变,将容器体积增加一倍,新平衡时A的浓度是原来的60%,则B是________态,C是________态。
【解析】
(1)升高温度,平衡正向移动。
①若B、C都是气体,n(气)增大,m(气)不变,M=
减小;
②若B、C都不是气体,只有A是气体,M(A)不变;
③若B是气体,C不是气体,m(气)减小,n(气)不变,M=
减小。
(2)说明平衡逆向移动,即逆向是气体计量数增大的反应,故B不是气体。
【答案】
(1)①变小 ②不变 ③变小
(2)固或液 气
18.某实验人员在一定温度下的密闭容器中,充入一定量的H2和CO,发生反应:
2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g),测定的部分实验数据如表所示:
t(s)
500
1000
c(H2)(mol·
L-1)
5.00
3.52
2.48
c(CO)(mol·
2.50
(1)在500s内用H2表示的化学反应速率是__________________。
(2)在1000s内用CO表示的化学反应速率是___________________,1000s时CO的转化率是________。
(3)在500s时生成的甲醇(CH3OH)的浓度是_______________________。
【解析】
(1)在500s内,v(H2)=
=2.96×
10-3mol·
s)-1。
(2)在1000s时反应了的H2的浓度是Δc(H2)=5.00mol·
L-1-2.48mol·
L-1=2.52mol·
L-1,则反应了的CO的浓度是Δc(CO)=
Δc(H2)=1.26mol·
L-1,用CO表示此段时间的平均速率为v(CO)=
=1.26×
s)-1,CO的转化率为0
(3)在500s时反应了的H2的浓度为:
Δc(H2)=1.48mol·
L-1,则生成的CH3OH的浓度为:
Δc(CH3OH)=
Δc(H2)=0.74mol·
【答案】
(1)2.96×
s)-1
(2)1.26×
s)-1 50.4%
(3)0.74mol·
L-1
19.已知化学反应①:
Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g),其化学平衡常数为K1;
化学反应②:
Fe(s)+H2O(g)
FeO(s)+H2(g),其化学平衡常数为K2,在温度973K和1173K的情况下,K1、K2的值分别如下:
温度
K2
973K
1.47
2.38
1173K
2.15
1.67
请填空:
(1)通过表格中的数值可以推断:
反应①是_______(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)现有反应③:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),请你写出该反应的平衡常数K3的表达式:
K3=______。
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式为__________,据此关系式及上表数据,能推断出反应③是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有__________(填写字母序号)。
A.缩小反应容器的容积
B.扩大反应容器的容积
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
E.设法减小平衡体系中的CO的浓度
(5)图甲、乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:
①图甲中t2时刻发生改变的条件是__________。
②图乙中t2时刻发生改变的条件是__________。
【解析】
(1)由表中数据知,升高温度,K1增大,K2减小,说明反应①为吸热反应,反应②为放热反应。
(2)(3)由反应①知,K1=
,由反应②知,K2=
;
①-②得反应③,且K3=
=
,可知反应③为吸热反应。
(4)反应③为气体体积不变的吸热反应,因此升高温度、减小生成物CO的浓度均可使平衡向正反应方向移动。
(5)图甲中,t2时刻化学平衡没有移动,反应速率加快,因此t2时刻发生改变的条件是增大压强或使用催化剂;
图乙中,发生的反应为CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH<
0,t2→t3时间段,化学平衡向正反应方向移动,因此,对比O→t1和t2→t3图象变化可知,t2时刻发生改变的条件是降低温度或设法分离出H2。
【答案】
(1)吸热
(2)
(3)K3=K1×
吸热
(4)C、E
(5)①增大压强或使用催化剂
②降低温度或从体系中分离出H2
20.运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义,请完成下列探究。
(1)生成氢气:
将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。
H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3kJ·
mol-1,ΔS=+133.7J·
mol-1·
K-1,该反应在低温下________(“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知在400℃时,N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的K=0.5。
①在400℃时,2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)的K′=________(填数值)。
②400℃时,在0.5L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol,则此时反应v(N2)正________(填“>
”“<
”“=”或“不能确定”)v(N2)逆。
③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,则合成氨反应的平衡_______
(填“向左”“向右”或“不”)移动;
使用催化剂________(填“增大”“减小”或“不改变”)反应的ΔH。
【解析】
(1)该反应ΔH>
0,故若使ΔH-TΔS<
0须在高温下实现。
(2)①K′=
=
=2;
②QC=
=0.5=K,故此时反应达到平衡状态;
③恒温、恒压条件下通入Ar相当于扩大体积进行减小压强,平衡逆向移动。
【答案】
(1)不能
(2)①2 ②= ③向左 不改变
21.300℃时,将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中,发生如下反应:
3A(g)+B(g)
2C(g)+2D(g) ΔH=Q,2min末达到平衡,生成0.8molD。
(1)300℃时,该反应的平衡常数表达式为:
K=____________________。
已知K300℃<
K350℃,则ΔH______0(填“>
”或“<
”)。
(2)在2min末时,B的平衡浓度为________,D的平均反应速率为_______。
(3)若温度不变,缩小容器容积,则A的转化率______(填“增大”“减小”或“不变”),原因是_________________________________________________________
_________________________________。
(4)如果在相同的条件下,上述反应从逆反应方向进行,开始时加入C、D各
mol。
若使平衡时各物质的物质的量浓度与原平衡相同,则还应该加入B______
【解析】
(1)温度越高,K越大,则说明升温平衡正向移动,即正反应为吸热反应,ΔH>
(2)生成0.8molD,则反应掉0.4molB,剩余1.6molB,c(B)=
=0.8mol·
v(B)=
=0.1mol·
min)-1,由化学计量数知,D的反应速率应为B的2倍,故v(D)=2v(B)=2×
0.1mol·
min)-1=0.2mol·
min)-1。
(3)该反应为等体积变化,加压平衡不移动,故A的转化率不变。
(4)将C、D的量折算成A、B的量,则相当于加入2molA和
molB,容器体积固定,若浓度相同,则说明起始时物质的量相等,故B还应加入2mol-
mol=
【答案】
(1)
>
(2)0.8mol·
L-1 0.2mol·
(3)不变 反应前后气体体积不变,压强对平衡无影响
(4)
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