学年高中化学第二章化学反应的方向限度与速率第二节化学反应的限度第2课时作业鲁科版选修4.docx
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学年高中化学第二章化学反应的方向限度与速率第二节化学反应的限度第2课时作业鲁科版选修4
第二节化学反应的限度
第2课时反应条件对化学平衡的影响
一、选择题
1.工业上合成尿素的反应为2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H<0,在恒容密闭容器中加入2molNH3和1molCO2在一定条件下达到平衡。
下列有关说法错误的是()
A.平衡时,其他条件不变,增加水蒸气的浓度,υ(正)减小
B.密闭容器中混合气体的密度不再发生变化时,反应达到平衡状态
C.平衡时,其他条件不变,增加NH3的浓度,可使CO2的转化率增大
D.若该容器是绝热容器,平衡时,增加CO2浓度,可使平衡常数减小
2.下列事实能用勒夏特列原理解释的是()
A.紫色石蕊试液遇酸变为红色
B.使用铁触媒,可加快合成氨反应速率
C.合成氨工业采用500℃的高温进行生产
D.一定条件下2HI(g)
H2(g)+I2(g)达平衡后,压缩体系的容器,颜色迅速变深
3.在固定容积为2L的密闭容器中,800℃时,发生反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g),n(NO)随时间的变化如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
N(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
下列说法错误的是()
A.若使用合适的正催化剂反应到达平衡的时间少于3s
B.0~2s内O2的平均反应速率为0.003mol/(L·s)
C.反应到第5s时,NO的转化率为65%
D.3s后气体的颜色不再发生改变
4.已知:
①4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)ΔH1=-905.5kJ·molˉ1
②N2(g)+O2(g)
2NO(g)ΔH2
一定条件下,NO可以与NH3反应转化为无害的物质,反应如下:
③4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)
4N2(g)+6H2O(g)ΔH3=-1625.5kJ·molˉ1。
下列说法正确的是()
A.反应①使用催化剂,ΔH1减小
B.反应②生成物总能量低于反应物总能量
C.反应③一定能自发进行
D.反应③达到平衡后升高温度,v(正)、v(逆)的变化如右图所示
5.在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:
MHx(s)+yH2(g)
MHx+2y(s)ΔH<0达到化学平衡。
下列有关叙述正确的是()
A.若降温,该反应的平衡常数增小
B.吸收ymolH2只需1molMHx
C.容器内气体密度保持不变
D.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)
6.汽车尾气中,产生NO的反应为:
N2(g)+O2(g)
2NO(g),一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓度随时间的变化。
下列叙述正确的是()
A.若曲线b对应的条件改变是温度,可判断该反应的△H<0
B.温度T下,随着反应的进行,混合气体的密度减小
C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D.温度T下,该反应的平衡常数
7.有一处于平衡状态的反应:
X(s)+3Y(g)
2Z(g),ΔH<0。
为了使平衡向生成Z的方向移动,应选择的条件是()
①高温②低温③高压④低压⑤加催化剂⑥分离出Z⑦增加X⑧增加Y
A.①③⑤⑦B.②③⑤⑦C.②③⑥⑧D.②④⑥⑧
8.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.工业合成氨中,将氨气液化分离以提高氨气产率
B.开启啤酒瓶后,瓶中马上泛起大量泡沫
C.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气
D.两支试管中分别加入等体积5%的H3O2溶液,在其中一支试管中加入2~3滴FeCl3溶液,该试管中产生气泡快
9.温度为T时,向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5,发生反应:
PCl5(g)=====PCl3(g)+Cl2(g)△H=akJ/mol(a>0)
0~10min保持容器温度不变,10min时改变一种条件,整个过程中PCl5、PCl3、Cl2的物质的量随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是()
A.0~4min的平均速率v(Cl2)=0.05mol/(L·min)
B.10min时改变的条件是分离出一定量的PCl5
C.起始时向该容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2,保持温度为T,反应达平衡时放出的热量大于1.6akJ
D.温度为T,起始时向该容器中充入1.0molPCl5、0.10molPCl3和0.10molCl2,反应达到平衡前,v(正)>v(逆)
10.在一个密闭容器中,反应aA(g)
bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则不正确的说法是()
A.物质A的转化率小了
B.平衡向生成A的方向移动了
C.物质B的质量分数减小了
D.a
11.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()
A.溴水存在:
Br2+H2O
HBr+HBrO,当加入硝酸银溶液后,溶液颜色变浅
B.为提高合成氨反应的产率,可采取降低温度的措施
C.反应CO(g)+NO2(g)
CO2(g)+NO(g)△H<0,达平衡后,升高温度体系颜色变深
D.可逆反应:
2HI(g)
H2(g)+I2(g)。
达平衡后,缩小容器体积体系颜色变深
12.下列有关说法正确的是()
A.实验室制氢气,为了加快反应速率,可向稀硫酸中滴加少量硝酸铜溶液
B.可用勒夏特列原理解释2NO2(g)
N2O4(g)体系加压后颜色变深
C.N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)ΔH<0可通过加压方式增大其平衡常数
D.二氧化硫和乙烯两种气体分别通入Br2的CCl4溶液,能使溶液褪色的是乙烯气体
13.已知:
H2(g)+I2(g)
2HI(g)△H<0。
相同容积的定容密闭容器甲和乙,甲中加入H2和I2各0.1mol,乙中加入HI0.2mol,相同温度下分别达到平衡。
下列说法错误的是()
A.反应放出的热量一定相同
B.此时体系的压强一定相同
C.反应物的转化率可能相同
D.此时HI的浓度一定相同
14.在一体积固定的密闭容器中,进行化学反应:
2X(g)+Y(s)
Z(g)+W(g);若其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表:
t/℃
700
800
900
1000
1200
K
0.6
0.9
1.3
1.8
2.7
对该反应而言,下列说法正确的是()
A.该反应正反应为放热反应
B.起始浓度不变,K越大,反应物的转化率越大
C.温度不变,增加X的用量,K增大
D.达平衡后,加入催化剂,K增大
二、非选择题
15.煤和煤制品(如水煤气、焦炭、甲醚等)已广泛应用于工农业生产中。
(1)已知:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ.mol-l
CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△H=+41.3kJ.mol-l
则碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为____________,该反应在_________(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下有利于正向自发进行;
(2)利用炭还原法可处理氮氧化物(如NO等),发生的反应为C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g)。
向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,在T1℃时,不同时间测得的各气体的浓度如下表所示:
①10~20min内,N2的平均反应速率可v(N2)=____________;
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是_______(填字母);
A.通入一定量的NOB.加入一定量的活性炭
C.加入合适的催化剂D.遁当缩小容器的体积
(3)研究表明,反应CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表所示:
若反应在500℃时进行,设起始时CO和H2O的浓度均为0.020mol.L-l,在该条件下达到平衡时,CO的转化率为____________。
16.工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇。
请回答下列问题:
(1)已知常温常压下,下列两个可逆反应的能量变化如下图所示:
请写出左图反应的平衡常数表达式K=;
请写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式;
(2)如果只改变一个条件使上述反应方程式的平衡常数K值变大,则该反应________(选填编号);
A.一定向正反应方向移动B.在平衡移动时,正反应速率先增大后减小
C.一定向逆反应方向移动D.在平衡移动时,逆反应速率先减小后增大
(3)在其他条件不变的情况下,将容器体积压缩到原来的1/2,与原平衡相比,下列有关说法正确的是________(填字母);
A.H2的浓度减小B.正反应速率加快,逆反应速率也加快
C.甲醇的物质的量增加D.重新平衡时,n(H2)/n(CH3OH)增大
(4)保持温度和体积不变,通入1molCO2和3molH2
,下列能说明该反应已达平衡状态的是________(填字母);
A.n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶3∶1∶1
B.容器内压强保持不变
C.H2的消耗速率与CO2的消耗速率之比为3∶1
D.容器内气体的平均相对分子质量保持不变
(5)若反应容器的容积为2.0L,反应时间4.0min,容器
内气体的密度减少了2.0g·L-1。
在这段时间内CO2的平均反应速率为_______________;
(6)有人设计甲醇-空气燃料电池电源,
用石墨作电极电解200mL含有下列离子的溶液:
离子
Cu2+
H+
Cl-
SO
c/(mol·L-1)
0.5
2
2
0.5
电解一段时间后,标况下当两极收集到相同体积的气体时,阳极上收集到氧气的质量为____________(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)。
也有人用此电源利用电解法制备Na2FeO4,阳极材料为铁,其电解质溶液用NaOH溶液,阳极反应式为。
17.汽车尾气是城市空气的主要污染物,如何减少汽车尾气(CO、NOx等)的污染是重要的科学研究课题。
(1)已知:
N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H1
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H2
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H3
则4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)═4N2(g)+6H2O(g)△H=____________;(用含△H1、△H2、△H3的式子表达)
(2)汽车尾气中的CO、NOx都需要除去,有人设想按下列反应除去CO;2CO(g)=2C(s)+O2(g)
已知该反应在任何温度下都不能自发进行,因此该设想便不能实现。
由此判断该反应的△H________0
目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可以减少CO、NO的污染,其化学反应方程式为____________________;
(3)可用活性炭还原法处理氮氧化物.有关反应的化学方程式为:
C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g)△H>0
某研究小组向密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测
C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g)△H>0
得各物质的浓度如下:
浓度/mol•L-1
时间/min
NO
N2
CO2
0
0.100
0
0
10
0.058
0.021
0.021
20
0.040
0.030
0.030
30
0.040
0.030
0.030
40
0.032
0.034
0.017
则,30min后,改变某一条件,平衡发生了移动,则改变的条件是______________,若升高温度,NO浓度将__________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
18.工业上通常采用CO(g)和H2(g)催化合成甲醇CH3OH(g)。
(1)在—定温度和压强下,CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)ΔH=-128.8kJ/mol。
若将10amolCO和20amolH2放入2L的密闭容器中,充分反应后测得CO的转化率为60%,则该反应的平衡常数为____________(用含a的代数式表示)。
若此时再向该容器中投入10amolCO、20amolH2和10amolCH3OH(g),判断平衡移动的方向是____________(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”);与原平衡相比,CO的物质的量浓度____________(填“增大”、“不变”或“减小”);
(2)判断该反应达到平衡状态的依据是____________(填字母序号);
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.2v逆(H2)=v正(CO)
D.容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1
E.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(3)一定条件下,在容积相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1molCO、
2molH2
1molCH3OH
2molCH3OH
平衡
时数据
反应能量变化的绝对值(kJ)
a
b
c
反应物转化率
α1
α2
α3
则a+b=________;a1+a3________1(填“<”、“>”或“=”,)。
19.
(1)某温度时,在10L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z,它们的物质的量随时间的变化下表中数据
t/min
X/mol
Y/mol
Z/mol
0
1.00
2.00
0.00
1
0.90
1.80
0.20
3
0.75
1.50
0.50
5
0.65
1.30
0.70
9
0.55
1.10
0.90
10
0.55
1.10
0.90
14
0.55
1.10
0.90
体系中发生反应的化学方程式是___________;
②该反应在0~5min时间内产物Z的平均反应速率:
___________;
③该反应达到平衡时反应物X的转化率α等于___________;
(2)在密闭容器里,通入xmolH2(g)和ymolI2(g),发生反应:
H2(g)+I2(g)
2HI(g)△H<0。
改变下列条件,反应速率将如何改变?
(选填“增大”“减小”或“不变”)
①升高温度___________;
②加入催化剂___________;
③充入更多的H2___________;
④保持容器中压强不变,充入氖气___________;
⑤保持容器容积不变,通入氖气___________;
⑥保持压强不变,充入2xmolH2(g)和2ymolI2(g)
参考答案
1.【答案】A
【解析】A.平衡时,其他条件不变,增加水蒸气的浓度,υ(正)增大,故A错误;
B.CO(NH2)2是固体,气体质量为变量,气体体积不变,密度是变量,所以密闭容器中混合气体的密度不再发生变化时,反应达到平衡状态,故B正确;
C.平衡时,其他条件不变,增加NH3的浓度,平衡正向移动,可使CO2的转化率增大,故C正确;
D.若该容器是绝热容器,平衡时,增加CO2浓度,反应正向进行放出能量,温度升高,△H<0,可使平衡常数减小,故D正确。
2.【答案】A
【解析】A、石蕊是有机弱酸,存在电离平衡,加入酸,增加c(H+),平衡向逆反应方向移动,符合勒夏特列原理,故A正确;B、铁触媒是催化剂,催化剂对化学平衡移动无影响,因此不符合勒夏特列原理,故B错误;C、合成氨是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向进行,NH3的产量降低,不符合勒夏特列原理,500℃是催化剂的催化效率最高的温度,故C错误;D、反应前后气体系数之和相等,改变压强,平衡不移动,之所以增大压强,颜色加深,是因为容器的体积减小,组分的浓度增大,不符合勒夏特列原理,故D错误。
勒夏特列原理是对可逆反应,建立平衡后,改变某一因素平衡向削弱这一因素的方向进行,因此判断过程中依据定义完成。
3.【答案】B
【解析】A.催化剂加快反应速率,若使用合适的正催化剂反应到达平衡的时间少于3s,A正确;B.0~2s内消耗NO是0.012mol,根据方程式可知消耗氧气是0.006mol,则O2的平均反应速率为0.006mol÷(2s·2L)=0.0015mol/(L·s),B错误;C.反应到第5s时消耗NO是0.013mol,NO的转化率为0.013mol/0.02mol×100%=65%,C正确;D.3s后反应达到平衡状态,气体的颜色不再发生改变,D正确,答案选B。
4.【答案】C
【解析】A、催化剂对反应热无影响,故A错误;B、①-4×②得到:
△H3=-1625.5kJ·mol-1=-905.5-4△H2,解得△H2=+720kJ·mol-1,即反应②为吸热反应,生成物的总能量大于反应物的总能量,故B错误;C、根据△G=△H-T△S,此反应是放热反应,△H<0,反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和,因此△S>0,此反应在任何温度下都能自发进行,故C正确;D、升高温度,平衡向逆反应方向进行,即v逆>v正,故D错误。
5.【答案】C
【解析】A.反应为放热,反应降低温度,平衡正向移动,则该反应的平衡常数增大,故A错误;B.为可逆反应,1molMHx(s)与ymolH2(g)不能完全反应,则吸收y mol H2需大于1 mol MHx,故B错误;C.该容器为恒温恒容的密闭容器,容器中只有一种气体——氢气,气体的质量逐渐减小,因此气体密度保持不变,表示达到了平衡状态,故C正确;D.通入少量氢气,平衡正向移动,则v(放氢)<v(吸氢),故D错误;故选C。
本题考查化学平衡移动,为高频考点,把握化学平衡移动的影响因素为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意K与温度的关系,选项B为易错点。
6.【答案】D
【解析】A、先达到平衡,说明反应速率快,即b的温度比a高,根据图像,温度越高,N2的浓度越低,说明平衡向正反应方向进行,即△H>0,故A错误;B、组分都是气体,则气体质量保持不变,容器是恒容状态,气体体积不变,依据密度定义,密度始终保持不变,因此随着反应的进行,混合气体的密度不变,故B错误;C、催化剂对化学平衡移动无影响,因此b不可能使用了催化剂,故C错误;D、N2(g)+O2(g)
2NO(g)
起始浓度:
c0c00
变化浓度:
(c0-c1)(c0-c1)2(c0-c1)
平衡浓度:
c1c12(c0-c1)根据化学平衡常数的定义,K=
=
,故D正确。
7.【答案】C
【解析】正反应是体积减小的放热反应,则为了使平衡向生成Z的方向移动,应选择的条件是低温、高压并分离出Z或增加Y,答案选C。
8.【答案】D
【解析】A.将氨气液化分离,平衡向正反应方向移动,提高氨气产率,符合勒夏特列原理,故A正确;B.汽水瓶中存在平衡H2CO3⇌H2O+CO2,打开汽水瓶时,压强降低,平衡向生成二氧化碳方向移动,可以用勒夏特列原理解释,故B正确;C.氯化钠在溶液中完全电离,所以饱和食盐水中含有大量的氯离子,氯气溶于水的反应是一个可逆反应,Cl2+H2O⇌ClO﹣+2H++Cl﹣,由于饱和食盐水中含有大量的氯离子,相当于氯气溶于水的反应中增加了大量的生成物氯离子,根据勒夏特列原理,平衡向逆反应方向移动,氯气溶解量减小,所以可以勒夏特列原理解释,故C正确;D.铁离子对过氧化氢的分解起催化作用,而催化剂只改变反应速率,不影响平衡的移动,所以不符合勒夏特列原理,故D错误;答案为D。
勒夏特列原理为:
如果改变影响平衡的条件之一,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动,但影响因素不能完全被消除;使用勒夏特列原理时,必须注意研究对象必须为可逆反应,否则勒夏特列原理不适用,特别是改变平衡移动的因素不能用平衡移动原理解释,如催化剂的使用只能改变反应速率,不改变平衡移动,无法用勒夏特列原理解释。
9.【答案】CD
【解析】A、0~4min的平均速率v(Cl2)=
mol/(L·min),故A错误;B、10min时改变的条件是升温,故B错误;C、从图中读出起始时向该容器中充入1.0molPCl3和1.0molCl2,保持温度为T,转化率为1-20%=80%,当起始时向该容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2,保持温度为T,相当于加压,故转化率大于80%,反应达平衡时放出的热量大于1.6akJ,故C正确;D、
,
,反应正向进行,v(正)>v(逆),故D正确,故选CD。
10.【答案】D
【解析】A.平衡时B的浓度是原来的35%,小于原来的
倍,说明平衡向逆反应反应方向移动,反应物转化率降低,故A正确;B.平衡时B的浓度是原来的35%,小于原来的
倍,说明平衡向逆反应反应方向移动,故B正确;C.平衡应向逆反应方向移动,物质B的质量减小,混合物总质量不变,所以物质B质量分数减小,故C正确;D.增大体积,压强减小,平衡向逆反应方向移动,则说明a>b,故D错误;故选D。
注意通过改变体积浓度的变化判断平衡移动的方向,此为解答该题的关键;采用假设法分析,假设a=b,保持温度不变,将容器体积增加一倍,平衡不移动,A和B的浓度应均是原来的
倍,与达到新的平衡时B的浓度相比判断平衡移动,再根据平衡移动逐项判断。
11.【答案】D
【解析】A,当向溴水中加入硝酸银溶液后,硝酸银立即与溴水中氢溴酸反应生成难溶于水、难溶于酸的溴化银沉淀,从而减小了溴水中氢溴酸的浓度,使溴与水反应的化学平衡向正反应方向移动,溶液中溴分子的浓度减小,所以溶液颜色变浅,所以A可以解释。
B,合成氨的反应是放热反应,根据勒夏特列原理,降低温度后化学平衡向放热反应方向移动,所以氨的产率提高,B正确。
C,该反应的正反应方向为放热反应,升高温度后,化学平衡向吸热反应方向移动即逆反应方向,体系中红棕色的二氧化氮的浓度变大,所以体系的颜色变深,C正确。
D,该反应是气体分子数不变的反应,所以增大压强后,化学平衡不发生移动,但是当容器体积缩小后,紫色的碘蒸气的浓度变大了,所以颜色变深,D不能用平衡移动原理解释。
平衡移动原理又勒夏特列原理,她适用于任何平衡体系,她能解释因外界条件改变导致平衡发生移动所带来的各种变化,但是如果改变的外界条件不能破坏平衡体系,平衡就不会发生移动,所以就不能用她来解释由此带来的各种现象。
12.【答案】D
【解析】硝酸具有氧化性,加入硝酸铜不能放出氢气,故A错误;加压后2NO2(g)
N2O4(g)反应正向移动,不能用勒夏特列原理解释2NO2(g)
N2O4(g)体系加压后颜色变深,故B错误;平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数不变,故C错误;乙烯与Br2的CCl4溶液发生加成反应,二氧化硫与Br2的CCl4溶液不反应,故D正确。
13.【答案】
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