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高三一轮总复习新课标化学高效测评卷七化学反应速率和化学平衡
2013年高三一轮总复习新课标化学高效测评卷(七)
第七章 化学反应速率和化学平衡
(90分钟 100分)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分)
1.下列叙述正确的是( )
A.大多数化学反应在一定条件下都有一定的限度
B.依据焓判据:
NH4HCO3受热分解可自发进行
C.使用催化剂,可降低反应的活化能,加快反应速率,改变反应限度
D.FeCl3与KSCN反应达到平衡时,向其中滴加KCl溶液,则溶液颜色变深
解析:
NH4HCO3分解是吸热反应,利用焓判据判断,该反应不能自发进行,B不正确;使用催化剂,不能改变反应限度,C不正确;KCl溶液与Fe3+与SCN-反应的平衡无关,D不正确。
答案:
A
2.常温下,分别将四块形状相同、质量为9g的铁块同时投入下列四种溶液中,产生H2速率最快的是( )
A.200mL2mol·L-1HCl B.500mL2mol·L-1H2SO4
C.100mL3mol·L-1HClD.500mL6mol·L-1HNO3
解析:
由于HNO3具有强氧化性,铁与HNO3反应不产生氢气;其余A、B、C三选项中实质均为铁与H+反应,B中氢离子浓度最大,故B产生氢气速率最快。
答案:
B
3.(2011·海南高考)对于可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g),在一定温度下由H2(g)和I2(g)开始反应,下列说法正确的是(双选)( )
A.H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2∶1
B.反应进行的净速率是正、逆反应速率之差
C.正、逆反应速率的比值是恒定的
D.达到平衡时,正、逆反应速率相等
解析:
根据同一反应中不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比,H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为1∶2,A错;该反应为可逆反应,因此反应进行的净速率是正、逆反应速率之差,B对;正、逆反应速率的比值不恒定,达到平衡时,二者相等,C错,D对。
答案:
BD
4.(2012·抚顺质检)硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为:
Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
实验
反应
温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
解析:
A、B项相比,反应温度相同,c(H2SO4)相同(均为0.05mol·L-1),只有c(Na2S2O3)不同:
A中该浓度为0.025mol·L-1,B中该浓度为0.05mol·L-1,故v(B)>v(A)。
同理,C、D项相比,v(D)>v(C)。
B、D项相比,两反应物的浓度分别相同,只有反应温度不同,故v(D)>v(B)。
答案:
D
5.使反应4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)在2L的密闭容器中进行,半分钟后N2的物质的量增加了0.6mol。
此反应的平均反应速率可表示为( )
A.v(NH3)=0.02mol·L-1·s-1B.v(O2)=0.01mol·L-1·s-1
C.v(N2)=0.02mol·L-1·s-1D.v(H2O)=0.02mol·L-1·s-1
解析:
v(N2)=
=0.01mol·L-1·s-1,则v(NH3)=0.02mol·L-1·s-1,v(O2)=0.015mol·L-1·s-1,v(H2O)=0.03mol·L-1·s-1,A对。
答案:
A
6.(2012·鄂州质检)在一定温度下的某容积不变的密闭容器中,建立下列化学平衡:
C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)。
下列叙述中不能说明上述可逆反应已达到化学平衡状态的是( )
A.体系的压强不再发生变化
B.v正(CO)=v逆(H2O)
C.生成nmolCO的同时生成nmolH2
D.1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键
解析:
温度一定,容积不变的反应体系中,正反应气体物质的量增大即压强也增大,直至平衡时,气体物质的量不变,压强也不变,A可作判断化学平衡状态的依据;若v正(CO)=v逆(H2O),v正(CO)=v逆(CO),化学反应达到平衡,B能说明;反应在任何时刻,生成nmolCO的同时生成nmolH2,C不能说明已达到平衡;1molH—H键断裂即是2molH—O键生成,同时断裂2molH—O键,D能说明。
答案:
C
7.在密闭的容器中进行如下反应:
H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度T1和T2时,产物的量和时间的关系如图所示,根据图象判断正确的是( )
A.T1
C.T1
解析:
由图象可知,温度为T2时达到化学平衡所需的时间短,表明温度大小T2>T1,从T1→T2表示升温,达到平衡时HI的量降低,表明正反应是放热反应,即ΔH<0,故选A。
答案:
A
8.已知反应:
A2(g)+2B2(g)2AB2(g) ΔH>0,下列说法正确的是( )
A.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢
B.0.1molA2和0.2molB2反应达到平衡时生成0.2molAB2
C.达平衡后,升高温度,正、逆反应速率均加快,B的转化率不变
D.催化剂可同等程度改变正、逆反应速率
解析:
升高温度,正、逆反应速率都加快,只是加快的程度不同,A错;可逆反应不能向任何一个方向完全反应,B错。
升高温度,平衡向吸热的方向即正反应方向移动,B的转化率变大,C错。
催化剂可以同等程度改变正、逆反应速率,平衡不移动,D对。
答案:
D
9.COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施:
①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④B.①④⑥
C.②③⑤D.③⑤⑥
解析:
该反应为吸热反应,升温则平衡正向移动,反应物转化率提高,①正确;恒容时,通入惰性气体,反应物与生成物浓度不变,平衡不移动,②错;增加CO浓度,平衡逆向移动,反应物转化率降低,③错;该反应正反应为气体分子数增大的反应,减压时平衡向正反应方向移动,反应物转化率提高,④正确;催化剂只能改变反应速率,不能改变平衡状态,⑤错;恒压时,通入惰性气体,容器体积增大,反应物与生成物浓度降低,平衡向气体分子数增加的方向移动,即向正反应方向移动,反应物转化率提高,⑥正确。
答案:
B
10.(2011·安徽高考)电镀废液中Cr2O72-可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):
Cr2O72-(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)2PbCrO4(s)+2H+(aq) ΔH<0
该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是( )
解析:
该反应放热(ΔH<0),升温平衡逆向移动,平衡常数K减小,A项正确;B项pH增大时,c(OH-)增大,平衡正向移动,Cr2O72-转化率升高,B项错误;温度升高,化学反应速率增大,C项错误;c(Pb2+)增大时,平衡正向移动,n(Cr2O72-)减小,D项错误。
答案:
A
11.难挥发性二硫化钽(TaS2)可采用如下装置提纯。
将不纯的TaS2粉末装入石英管一端,抽真空后引入适量碘并封管,置于加热炉中。
反应如下:
TaS2(s)+2I2(g)
TaI4(g)+S2(g)
下列说法正确的是( )
A.在不同温度区域,TaI4的量保持不变
B.在提纯过程中,I2的量不断减少
C.在提纯过程中,I2的作用是将TaS2从高温区转移到低温区
D.该反应的平衡常数与TaI4和S2的浓度乘积成反比
解析:
本题考查可逆反应与提纯,意在考查考生化学平衡移动原理的运用能力。
因该反应是可逆反应,低温有利于TaS2的形成,高温有利于TaS2转化为TaI4,所以A错误,C对;该反应的平衡常数与TaI4和S2的浓度乘积成正比,故D不正确。
答案:
C
12.将4molA和2molB放入2L密闭容器中发生反应:
2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0。
4s后反应达到平衡状态,此时测得C的浓度为0.6mol/L。
下列说法正确的是( )
A.4s内,v(B)=0.075mol/(L·s)
B.当c(A)∶c(B)∶c(C)=2∶1∶2时,该反应即达到平衡状态
C.达到平衡状态后,若只升高温度,则C的物质的量浓度增大
D.达到平衡状态后,若温度不变,缩小容器的体积,则A的转化率降低
解析:
A项,C的浓度为0.6mol/L,则转化的B的浓度为0.3mol/L,故v(B)=
=0.075mol/(L·s),正确;B项,达到化学平衡状态时,c(A)∶c(B)∶c(C)不一定是2∶1∶2,故不正确;C项,因为正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,C的物质的量浓度减小,故不正确;D项,温度不变,缩小容器的体积,相当于增大压强,则化学平衡向正反应方向移动,A的转化率升高,不正确。
答案:
A
13.(2012·海口质检)如图表示某可逆反应在使用和使用催化剂时,反应进程和能量的对应关系。
下列说法一定正确的是( )
A.a与b相比,b的活化能更高
B.反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量
C.a与b相比,反应的平衡常数一定不同
D.a与b相比,a对应的反应速率更快
解析:
由图知该反应放热,B对;因催化剂不能使平衡发生移动,故相同温度下,a、b反应的平衡常数相同,C错;b为使用催化剂时的情况,其对应的反应速率更快些,D错。
答案:
B
14.将CoCl2溶解于盐酸中可以形成CoCl42-,在溶液中存在下面的化学平衡:
Co2++4Cl-CoCl42- ΔH>0
粉红色 蓝色
下列说法正确的是( )
A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.该反应的平衡常数K=
C.将盛有CoCl2和盐酸混合液的试管置于热水中,试管内溶液为红色
D.增大Cl-浓度,平衡向正反应方向移动,Co2+、Cl-浓度都减小
解析:
升高温度,正、逆反应速率都增大,A错;该反应的正反应为吸热反应,所以在热水中平衡向正反应方向移动,溶液为蓝色,C错;增大Cl-浓度,平衡向正反应方向移动,Co2+浓度减小,而Cl-浓度增大,D错。
答案:
B
15.(2012·南通调研)T℃时,在2L密闭容器中X(g)与Y(g)反应生成Z(g),物质的量变化如图1所示;若其他条件不变,温度为T1和T2时Y的体积百分含量与时间关系如图2所示。
下列结论正确的是( )
A.容器中的反应可表示为:
3X(g)+Y(g)2Z(g)
B.图1中,前3min内X的反应速率为v(X)=0.3mol/(L·min)
C.若其他条件不变,升高温度时反应的平衡常数K值变小
D.若改变条件,反应进程如图3所示,则改变的条件是增大体系的压强
解析:
结合图1知,A项正确;图1中,前3min内X的反应速率为v(X)=
=0.1mol/(L·min),B项错误;结合图2知,升温平衡正向移动,K值增大,C项错误;结合A项,加压平衡应向正反应方向移动,图3改变的条件是加催化剂,D项错误。
答案:
A
二、非选择题(本题包括6小题,共55分)
16.(8分)在557℃密闭容器中进行反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH>0。
若CO起始浓度为2mol·L-1,水蒸气的起始浓度为3mol·L-1,达到平衡后,测得CO2浓度为1.2mol·L-1。
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是________.
a.CO2和H2浓度相等b.CO2体积分数保持不变
c.容器中气体的压强不变d.容器中混合气体的密度保持不变
(2)欲提高CO的转化率,下列措施可行的是________。
a.增大体系的压强 b.向装置中再充入H2O
c.使用合适的催化剂d.升高温度
(3)CO(g)和H2O(g)的平衡转化率分别为____________。
解析:
(1)作为生成物CO2和H2在化学方程式中的系数都是1,而且初始浓度都为0,故反应过程中二者的浓度始终相同。
(2)题目给出的反应是气体体积不变、正反应为吸热的可逆反应,所以压强对转化率没有影响,而升高温度,可以使平衡向正反应方向移动,a错d正确;增大一种反应物的浓度,可以提高另外一种反应物的转化率,故b正确;催化剂只能改变反应速率,对转化率无影响,故c错。
(3)设平衡时CO、H2O和H2的浓度分别为a、b,则有
CO(g) + H2O(g) CO2(g) +H2(g)
起始浓度:
2mol·L-13mol·L-10
平衡浓度ab1.2mol·L-1
转化浓度:
2mol·L-1-a3mol·L-1-b1.2mol·L-1
根据系数关系知:
2mol·L-1-a=3mol·L-1-b=1.2mol·L-1
所以a=0.8mol·L-1 b=1.8mol·L-1
CO的转化率为:
×100%=60%
H2O的转化率为:
×100%=40%
答案:
(1)b
(2)bd (3)60%、40%
17.(9分)(2012·许昌质检)汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一,治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器,它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,反应原理:
2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g),在298K、100kPa下,ΔH=-113kJ/mol,ΔS=-145J/(mol·K)。
(1)为了提高该反应的速率和NO的转化率,采取的正确措施为________。
A.加催化剂同时升高温度 B.加催化剂同时增大压强
C.升高温度同时充入N2D.降低温度同时增大压强
(2)该反应达到平衡时若增大压强,则混合气体的平均相对分子质量________,若升高温度,则该反应的平衡常数________(均填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在如图中画出在某时刻条件改变后的图象(其他条件不变)。
t1:
增大NO的浓度
t2:
降低温度
(4)判断该条件下反应能否自发进行________。
解析:
(1)加入催化剂不能提高NO的转化率只能提高反应速率。
升高温度,平衡左移,NO转化率降低,A错误;升高温度可以提高反应速率但升高温度和加入N2使平衡左移,NO的转化率降低,C错误;降低温度平衡右移,NO的转化率增大但反应速率减小,D错误。
(2)该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,增大压强,气体的总质量不变,总物质的量减小,则
增大,升高温度,平衡左移,K值减小。
(3)增大NO的浓度时,图象连续,而降低温度图象不连续。
(4)根据ΔG=ΔH-TΔS进行计算,ΔG>0非自发,ΔG<0自发。
答案:
(1)B
(2)增大 减小
(3)
(4)ΔG=ΔH-TΔS
=-113kJ/mol+298K×145×10-3kJ/(mol·K)
=-69.79kJ/mol<0
故反应能自发进行。
18.(8分)t℃时,向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体,保持温度不变,使之发生反应,各物质浓度随时间的变化如下图中甲图所示[t0~t1阶段c(B)未画出],乙图为t2时刻后改变容器中条件,反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件。
已知t3~t4阶段为使用催化剂;t5~t6阶段容器内B的物质的量共增加0.01mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ。
(1)t5~t6阶段改变的条件为__________;
(2)该反应建立第一次平衡时的化学平衡常数为__________;
(3)在t1~t6的平衡阶段中,平衡常数的有关变化为________(填序号);
a.t3~t4增大、t5~t6增大b.t3~t4增大、t5~t6减小
c.t3~t5阶段不变、t5~t6增大d.t3~t5阶段不变、t5~t6减小
(4)如果t5~t6阶段同时采取t3~t4阶段的措施,此过程中容器与外界的热交换总量将________(填“大于”、“小于”或“等于”)akJ,理由是________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)t2~t3阶段:
根据图象可知,t2时刻向体系中加入了反应物或者生成物;t3~t4阶段:
加入了催化剂;t4~t5阶段和t5~t6阶段:
这两个阶段应为改变温度或压强,当改变(升高或降低)温度时,必然引起平衡的正向或逆向移动,而改变压强时,如果方程式两边气体物质的化学计量数之和相等,平衡就不会移动,所以t4~t5阶段为改变压强,t5~t6阶段为改变温度,由于t5~t6阶段正、逆反应速率均比原来大,说明是升高温度,而t4~t5阶段正、逆反应速率均比原来小,说明是减小压强。
(2)向该密闭容器中加入0.3molA、0.1molC后,其浓度分别为0.15mol·L-1和0.05mol·L-1,说明容器的体积为2L,通过前面的分析,我们已经知道该反应前后气体物质的量不变,甲图中A(反应物)、C(生成物)两种物质的浓度变化数值之比为
=
,所以B应为生成物,且化学计量数为1,即反应的方程式为3A(g)2C(g)+B(g),K=
=2.80。
因为化学平衡常数只与温度有关,所以t1~t5阶段平衡常数不变,而t5~t6阶段是升高温度,平衡常数增大。
(4)若在t5~t6阶段同时使用催化剂,只能同等程度加快正逆反应速率而不改变反应热,所以此过程中容器与外界的热交换总量不变。
答案:
(1)升高温度
(2)2.80 (3)c (4)等于 使用催化剂,可以同等程度加快正逆反应的速率,但不改变反应热(或不改变平衡状态等)
19.(10分)在一恒容密闭容器中发生某化学反应2A(g)B(g)+C(g),在三种不同条件下进行,其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800℃,实验Ⅲ在850℃,B、C的初始浓度都为0,反应物A的浓度(mol·L-1)随时间(min)的变化如下图所示。
试回答下列问题:
(1)在800℃时该反应的化学平衡常数K=________。
(2)在实验Ⅰ中,反应在20min至40min内A的化学反应速率为________。
(3)实验Ⅱ和实验Ⅰ相比,可能隐含的反应条件是___________________________
__________________________________。
(4)根据实验Ⅲ和实验Ⅰ的比较,可推测该反应降低温度,平衡向________(填“正”或“逆”)反应方向移动,该正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(5)与实验Ⅰ相比,若实验Ⅰ中的A的初始浓度改为0.8mol·L-1,其他条件不变,则达到平衡时所需用的时间______实验Ⅰ(填“等于”、“大于”或“小于”)。
解析:
(1)由图象知,在800℃时该反应达到平衡时A、B、C的平衡浓度分别为0.5mol·L-1、0.25mol·L-1、0.25mol·L-1,
则800℃时的化学平衡常数
K=
=
=0.25。
(2)由图象知,在实验Ⅰ中反应在20min至40min内A的浓度从0.65mol·L-1减小到0.5mol·L-1,因此这段时间内A的化学反应平均速率为:
v(A)=
=0.0075mol·L-1·min-1。
(3)实验Ⅱ和实验Ⅰ达到平衡时A的浓度相同,且此反应前后气体体积不变,则在实验Ⅱ中采取的措施为在实验Ⅰ的基础上加入了催化剂或增大压强。
(4)由实验Ⅲ和实验Ⅰ可看到升温后A的平衡浓度减小,即升高温度平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应。
(5)在恒容密闭容器中,A的起始浓度改为0.8mol·L-1,相当于减小了反应物浓度,化学反应速率减慢,达到平衡时所需用的时间增长。
答案:
(1)0.25
(2)0.0075mol·L-1·min-1
(3)加入了催化剂或增大压强
(4)逆 吸热 (5)大于
20.(8分)甲醇被称为21世纪的新型燃料,工业上通过下列反应①和②,用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2
将0.20molCH4和0.30molH2O(g)通入容积为10L的密闭容器中,在一定条件下发生反应①,达到平衡时,CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示:
(1)温度不变,缩小体积,增大压强,①的反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变”),平衡向________方向移动。
(2)反应①的ΔH1________0(填“<”、“=”或“>”),其平衡常数表达式为K=________,100℃,压强为p1时平衡常数的值是________。
(3)在压强为0.1MPa条件,将amolCO与3amolH2的混合气体在催化剂作用下进行反应②。
为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。
实验编号
T(℃)
n(CO)/n(H2)
p(MPa)
Ⅰ
150
1/3
0.1
Ⅱ
5
Ⅲ
350
5
解析:
(1)温度不变,缩小体积,增大压强,反应①的反应速率增大,平衡向气体分子数减少的(逆反应)方向移动。
(2)根据图象,当压强不变,升高温度,反应①中CH4的转化率增大,即平衡向正反应方向移动,因此正反应为吸热反应,ΔH1>0。
平衡常数表达式K=
,根据100℃、压强为p1时反应①CH4的转化率为0.5,则0.20molCH4和0.30molH2O(g)通入容积为10L的密闭容器中,平衡时CH4、H2O、CO、H2的浓度分别为0.01mol/L、0.02mol/L、0.01mol/L、0.03mol/L,代入平衡常数表达式,可以计算出K=1.35×10-3。
(3)为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,可以运用控制变量法,探讨不同因素对化学反应速率的影响,由于实验Ⅰ、Ⅱ压强不同,则温度、n(CO)/n(H2)应相同,实验Ⅱ、Ⅲ温度不同,则压强、n(CO)/n(H2)应相同,从而可以确定Ⅱ、Ⅲ的实验条件。
答案:
(1)增大 逆反应(或左)
(2)>
1.35×10-3
(3)
实验编号
T(℃)
n(CO)/n(H2)
p(MPa)
Ⅰ
Ⅱ
150
1/3
Ⅲ
1/3
21.(12分)(2011·浙江高考)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
(1
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