标题学年高中新三维一轮复习化学江苏专版专题综合检测七化学反应速率与化学平衡.docx
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标题学年高中新三维一轮复习化学江苏专版专题综合检测七化学反应速率与化学平衡
专题综合检测(七)化学反应速率与化学平衡
一、单项选择题
1.对于可逆反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列措施能使反应物中活化分子百分数、化学反应速率和化学平衡常数都变化的是( )
A.增大压强 B.升高温度
C.使用催化剂D.多充入O2
解析:
选B 能影响化学平衡常数的只有温度,同时改变温度也可以改变反应物中的活化分子百分数,从而改变了化学反应速率。
2.下列对于化学反应方向说法正确的是( )
A.反应2A(g)+B(g)===3C(s)+D(g)在一定条件下能自发进行,说明该反应的ΔH>0
B.常温下反应2Na2SO3(s)+O2(g)2Na2SO4(s)能自发进行,则ΔH<0
C.反应2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔH>0
D.一定温度下,反应2NaCl(s)===2Na(s)+Cl2(g)的ΔH<0,ΔS>0
解析:
选B A项,反应的ΔS<0,在一定条件下能自发进行,ΔH应小于0,错误;B项,反应的ΔS<0,由ΔH-TΔS<0时,反应可自发进行,ΔH<0,正确;C项,反应的ΔS<0,由ΔH-TΔS<0时,反应可自发进行,ΔH<0,错误;D项,反应的ΔS>0,该反应为分解反应,应吸热,反应的ΔH>0,在较高温度下,可满足ΔH-TΔS<0,能自发进行,错误。
3.已知某密闭容器中发生反应:
X(g)+Y(g)2W(g)+Z(g) ΔH<0(Y物质易被液化)。
下列有关说法中一定正确的是( )
A.若W为有颜色的物质,达平衡后,增大压强,体系颜色变浅
B.改变压强,该反应的平衡常数不变
C.平衡时,其他条件不变,升高温度,正反应速率增大程度比逆反应速率增大程度小
D.平衡时,其他条件不变,分离出Z,正反应速率加快
解析:
选C A项,加压不论平衡向哪个方向移动,各物质浓度变大,体系颜色应变深;B项,Y物质易被液化,加压有可能导致Y变为液态,平衡常数的表达式改变,平衡常数也就可能改变;C项,升温,平衡逆向移动;D项,分离出Z,正逆反应速率都减小。
4.某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是( )
A.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大
B.若缩小反应器的容积,能使平衡正向移动,则K增大
C.温度越高,K一定越大
D.如果m+n=p,则K=1
解析:
选A K越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,A正确;对于一个确定的化学反应,K只是温度的函数,温度一定,K一定,与压强无关,B错误;因该反应的热效应不确定,C错误;K=
,故由m+n=p,无法判断K的大小,D错误。
5.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0
某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,对下列各图分析正确的是( )
A.图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t2时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化效率比乙的高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
解析:
选B 若增大O2的浓度,则正反应速率突然变大,逆反应速率逐渐变大,A项不正确;加入催化剂,正、逆反应的反应速率同等倍数的增大,但平衡不移动,B项正确;观察图Ⅲ,达到平衡时二氧化硫的转化率不相等,故甲、乙两条曲线不可能是由催化剂引起的,C项不正确;增大压强反应速率加快,达到平衡的时间缩短,二氧化硫的转化率增大,D项不正确。
6.
在密闭容器中充入一定量的NO2,发生反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-57kJ·mol-1。
在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.A、C两点的反应速率:
A>C
B.A、B两点NO2的转化率:
A
C.A、C两点气体的颜色:
A深,C浅
D.由A点到B点,可以用加热的方法
解析:
选B 据等温线可知:
p2>p1,据等压线可知:
T1 A项,由C点压强p2大于A点压强p1可知反应速率: C>A,错误;B项,温度越低越利于NO2转化,由T1 Ap1,可知,c(NO2): C>A,故C深,A浅,错误;D项,升高温度,平衡逆向移动,由A点到B点NO2的体积分数减小,说明是降低了温度,错误。 7. T℃时,在一固定容积的密闭容器中发生反应: A(g)+B(g)C(s) ΔH<0,按照不同配比充入A、B,达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示,下列判断正确的是( ) A.T℃时,该反应的平衡常数值为4 B.c点没有达到平衡,此时反应向逆向进行 C.若c点为平衡点,则此时容器内的温度高于T℃ D.T℃时,直线cd上的点均为平衡状态 解析: 选C 平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积,固体和纯液体不写入表达式,A(g)+B(g)C(s),平衡常数K= =0.25,故A错误;依据图像分析可知,c点浓度商Q T℃时平衡常数不变,曲线上各点为平衡状态,其他点不是平衡状态,故D错误。 8.已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,当反应器中按n(N2)∶n(H2)=1∶3投料后,在不同温度下,反应达到平衡时,得到混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线a、b、c如下图所示。 下列说法正确的是( ) A.曲线a对应的反应温度最高 B.图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K(M)=K(Q) C.相同压强下,投料相同,达到平衡所需时间关系为c>b>a D.N点时c(NH3)=0.2mol·L-1,则N点的c(N2)∶c(NH3)=1∶1 解析: 选D 合成氨的反应为放热反应,反应温度越高,越不利于反应正向进行,曲线a的氨气的物质的量分数最高,其反应温度相应最低,故A错误;平衡常数只与温度有关,该反应是放热反应,温度越高平衡常数越小,题图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K(M)=K(Q)>K(N),故B错误;反应为放热反应,反应温度越高,越不利于反应的进行,曲线a、b、c的氨的物质的量分数a>b>c,则反应温度a 二、不定项选择题 9.在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表: 实验编号 温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol n(X) n(Y) n(M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.10 0.40 0.080 ③ 800 0.20 0.30 a ④ 900 0.10 0.15 b 下列说法正确的是( ) A.实验①中,若5min时测得n(M)=0.050mol,则0至5min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2mol·L-1·min-1 B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0 C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60% D.实验④中,达到平衡时,b>0.060 解析: 选C A项,根据方程式可知在5min内反应生成的n(N)等于生成的n(M),则v(N)= =1×10-3mol·L-1·min-1,该项错误;B项,根据表格中数据可知平衡时c(X)=0.002mol·L-1、c(Y)=0.032mol·L-1、c(N)=c(M)=0.008mol·L-1,则平衡常数K= = =1.0,该项错误;C项,因该反应在800℃时平衡常数为1,设反应中转化的X的物质的量为x,则有(0.20-x)×(0.30-x)=x·x,故x=0.12mol,X的转化率为 ×100%=60%,该项正确;假设在900℃时,该反应的平衡常数也为1.0,根据实验④中的数据可知b=0.060mol,由①中数据可知在700℃时平衡常数约为2.6,结合800℃时平衡常数为1.0可知,温度越高,该平衡常数越小,平衡逆向移动,故b<0.060,该项错误。 10.在体积为1L的恒温密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示。 下列说法正确的是( ) A.该化学反应在3min时达到平衡状态 B.保持其他条件不变,降低温度,平衡时c(CH3OH)=0.85mol·L-1,则该反应的ΔH<0 C.相同温度下,起始时向上述容器中充入0.5molCO2、1.5molH2,平衡时CO2的转化率小于75% D.12min时,向上述容器中再充入0.25molCO2、0.25molH2O(g),此时反应将向逆反应方向进行 解析: 选BC 该反应在10min时达到平衡,A错误;结合图像可知,降低温度时c(CH3OH)增大,即平衡正向移动,故正反应为放热反应,B正确;由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,故按照原充入量的一半加入时,相当于减小压强,平衡逆向移动,CO2的转化率降低,C正确;根据图像中平衡时的数据可知反应平衡常数K= ,按照D项充入时,Q= 11.在温度T1和T2时,分别将0.50molCH4和1.20molNO2充入体积为1L的密闭容器中,发生反应: CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。 测得n(CH4)随时间变化数据如下表。 时间/min 0 10 20 40 50 n(CH4)/mol T1 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10 T2 0.50 0.30 0.18 …… 0.15 下列说法正确的是( ) A.T2时CH4的平衡转化率为70.0% B.该反应的ΔH>0、T1 C.保持其他条件不变,T1时向平衡体系中再充入0.30molCH4和0.80molH2O(g),平衡向正反应方向移动 D.保持其他条件不变,T1时向平衡体系中再充入0.50molCH4和1.20molNO2,与原平衡相比,达新平衡时N2的浓度增大、体积分数减小 解析: 选AD 根据T2温度下平衡时CH4剩余0.15mol可知,反应掉的CH4为0.35mol,则CH4的转化率为70.0%,A正确;根据10min时的数据可知,在温度T2时,剩余的CH4的物质的量小,则反应速率快,故T2>T1,结合平衡时两温度下剩余甲烷的物质的量可知,升高温度时,CH4的物质的量增大,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0,B错误;根据T1温度下达到平衡时CH4的物质的量可知,平衡时CH4、NO2、N2、CO2、H2O的物质的量分别为0.1mol、0.4mol、0.4mol、0.4mol、0.8mol,故平衡常数K= = =6.4,当按照C项所述物质的量加入时Q= =6.4=K,平衡不移动,C错误;按照D项物质的量加入时,容器中反应物的物质的量加倍,相当于增大压强,而该反应的正反应是气体物质的量增大的反应,故平衡逆向移动,N2的浓度增大,但其体积分数减小,D正确。 12.两个容积均为2L的密闭容器Ⅰ和Ⅱ中发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),起始物质的量见下表。 实验测得两容器不同温度下达到平衡时CO2的物质的量如下图所示,下列说法正确的是( ) 容器 起始物质的量 NO CO Ⅰ 1mol 3mol Ⅱ 6mol 2mol A.N点的平衡常数为0.04 B.M、N两点容器内的压强: p(M)>2p(N) C.若将容器Ⅰ的容积改为1L,T1温度下达到平衡时c(CO2)=0.25mol·L-1 D.若将容器Ⅱ改为绝热容器,实验起始温度为T1,达平衡时NO的转化率小于16.7% 解析: 选AD 由于N点和M点的温度相同,故两点的平衡常数相同,根据M点平衡时n(CO2)可知,容器Ⅱ中平衡时NO、CO、N2、CO2的物质的量分别为5mol、1mol、0.5mol、1mol,NO的转化率为α(NO)= ×100%≈16.7%,根据容器的体积为2L可得,平衡常数K= =0.04,A正确;容器Ⅱ气体物质的量大,压强大,平衡正向移动,p(M)<2p(N),B错误;若平衡时c(CO2)=0.25mol·L-1,则NO、CO、N2、CO2的浓度分别为0.75mol·L-1、2.75mol·L-1、0.125mol·L-1、0.25mol·L-1,反应的平衡常数K= ≈0.002,因为只改变容器的体积,温度不变,平衡常数不变,C错误;由图可知,升高温度n(CO2)减小,平衡逆向移动,正反应放热,若将容器Ⅱ改为绝热容器,则容器内温度升高,平衡逆向移动,NO的转化率降低,故平衡时α(NO)<16.7%,D正确。 三、非选择题 13.向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B,发生反应: xA(g)+2B(s)yC(g) ΔH<0。 在一定条件下,容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。 请回答下列问题: (1)用A的浓度变化表示该反应0~10min内的平均反应速率v(A)=________________________________________________________________________。 (2)根据图示可确定x∶y=________。 (3)0~10min容器内压强________(填“变大”“不变”或“变小”)。 (4)推测第10min引起曲线变化的反应条件可能是______(填编号,下同);第16min引起曲线变化的反应条件可能是________。 ①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量 ④升温 ⑤降温 ⑥加催化剂 (5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1,平衡Ⅱ的平衡常数为K2,则K1________(填“>”“=”或“<”)K2。 解析: (1)0~10min,v(A)= =0.02mol·L-1·min-1。 (2)根据题图可知,0~10min内A的物质的量浓度减少量为0.2mol·L-1,C的物质的量浓度增加量为0.4mol·L-1,x、y之比等于A、C的浓度变化量之比,故x∶y=0.2∶0.4=1∶2。 (3)该反应为气体分子数增大的反应,而容器容积不变,因此0~10min容器内压强变大。 (4)根据题给图像可知,10min时改变条件后,A、C的浓度瞬时不变且随后反应速率加快,故改变的条件可能是升温或加入催化剂;12~16min,反应处于平衡状态,16min时改变条件后,A、C的浓度瞬时不变,且随后A的浓度逐渐增大,C的浓度逐渐减小,平衡逆向移动,故改变的条件可能是升温。 (5)升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小。 由于16min时升高温度,则K1>K2。 答案: (1)0.02mol·L-1·min-1 (2)1∶2 (3)变大 (4)④⑥ ④ (5)> 14.在恒容密闭容器中进行合成氨反应: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,其平衡常数K与温度T的关系如下: T/K 298 398 498 平衡常数(K) 4.1×106 K1 K2 (1)K1________K2(填“>”“<”或“=”)。 (2)下列各项可说明反应达到平衡状态的是________________________________。 a.容器内N2、H2、NH3浓度比为1∶3∶2 b.v正(N2)=3v逆(H2) c.容器内压强保持不变 d.混合气体密度保持不变 e.混合气体平均摩尔质量保持不变 f.氨的体积分数保持不变 (3)某温度下,在1L恒温恒容容器中充入1molN2和3molH2进行上述反应,10min达到平衡,此时容器内压强变为原来的 。 ①该过程的平均反应速率v(NH3)=__________________________________________。 ②N2的平衡转化率为________。 ③此时若保持容器温度和体积不变,向其中再加入2.25molN2和0.5molNH3,则平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。 解析: (1)该正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,故K1>K2。 (2)a项,各物质的浓度之比等于其化学计量数之比,不能说明反应达到平衡状态;b项,若v正(N2)∶v逆(H2)=1∶3,即v正(N2)= v逆(H2)时,反应达到平衡状态;c项,容器内压强保持不变,说明气体物质的量不变,反应达到平衡状态;d项,由于混合气体的质量不变,容器的容积不变,不论反应是否达到平衡状态,混合气体的密度均不变,即混合气体密度保持不变不能说明反应达到平衡状态;e项,混合气体的总质量不变,若混合气体的平均摩尔质量不变,则混合气体的总物质的量不变,反应达到平衡状态;f项,氨的体积分数保持不变,说明气体物质的量不变,反应达到平衡状态。 (3)① N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 起始(mol) 1 3 0 转化(mol) x 3x 2x 平衡(mol) 1-x 3-3x 2x 则 = ,解得: x=0.25,则v(NH3)= =0.05mol·L-1·min-1。 ②N2的平衡转化率= ×100%=25%。 ③c(NH3)=0.5mol·L-1,c(H2)=(3-3×0.25)mol·L-1=2.25mol·L-1,c(N2)=(1-0.25)mol·L-1=0.75mol·L-1,则K= = = 。 此时若保持容器温度和体积不变,向其中再加入2.25molN2和0.5molNH3,则c(NH3)= =1mol·L-1,c(N2)= =3mol·L-1,c(H2)=2.25mol·L-1,则Q= = =K,故平衡不发生移动。 答案: (1)> (2)cef (3)①0.05mol·L-1·min-1 ②25% ③不 15.氨是一种重要的化工原料,在工农业生产中有广泛的应用。 (1)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。 某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理,在一定温度下,体积为2L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。 请回答下列问题: 时间/min CH4(mol) H2O(mol) CO(mol) H2(mol) 0 0.40 1.00 0 0 5 a 0.80 c 0.60 7 0.20 b 0.20 d 10 0.21 0.81 0.19 0.64 ①分析表中数据,判断5min时反应是否处于平衡状态? ________(填“是”或“否”),前5min反应的平均反应速率v(CH4)=________。 ②该温度下,上述反应的平衡常数K=________。 ③反应在7~10min内,CO的物质的量减少的原因可能是________(填字母)。 A.减少CH4的物质的量 B.降低温度 C.升高温度D.充入H2 (2)氨的催化氧化: 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)是工业制硝酸的重要反应,在1L密闭容器中充入4molNH3(g)和5molO2(g),保持其他条件不变,测得c(NO)与温度的关系如图所示。 该反应的ΔH______(填“>”“<”或“=”)0;T0温度下,NH3的转化率为________。 解析: (1)①根据反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),结合表中数据5min时H2为0.60mol,可知CO为0.20mol,即c=0.20,则a=0.20,7min时,各物质的物质的量与5min时相同,所以5min时反应达到平衡;v(CH4)= =0.02mol·L-1·min-1。 ②该温度下平衡时,c(CH4)=0.10mol·L-1,c(H2O)=0.40mol·L-1,c(CO)=0.10mol·L-1,c(H2)=0.30mol·L-1,则K= =0.0675。 ③10min时,只有CO的物质的量减少,其他物质的物质的量都增加,所以原因只能是充入氢气,使平衡逆向移动,选D。 (2)由图像可知,NO的浓度达到最大值后,随温度升高,NO的浓度又逐渐减小,所以该反应的ΔH<0,T0时,c(NO)=3.0mol·L-1,则反应消耗的n(NH3)=3.0mol,NH3的转化率为 ×100%=75%。 答案: (1)①是 0.02mol·L-1·min-1 ②0.0675 ③D (2)< 75%
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