《试吧》高中全程训练计划化学周测9 化学反应速率和化学平衡.docx
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《试吧》高中全程训练计划化学周测9化学反应速率和化学平衡
周测9 化学反应速率和化学平衡
[夯基提能卷]——短平快多增分
1.下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.开启啤酒 B.双氧水中加入氯化铁
C.合成氨时增压 D.NO2置于热水和冰水中
2.在一定温度下的固定容积的密闭容器中,发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0),能说明该反应已达平衡状态的是( )
A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗1.2molH2,同时生成0.4molH2O
D.反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1,且保持不变
3.CO和NO都是汽车尾气中的有害气体,它们在催化转换器中能反应生成氮气和CO2,对此反应,下列说法中错误的是( )
A.改变压强不可以改变反应速率
B.使用催化剂能同时增大正、逆反应的速率
C.增加压强能增大反应速率
D.升高温度能增大反应速率
4.已达到平衡状态的下列可逆反应中,降低温度,体系的颜色会变深的是( )
A.2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0
B.2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0
C.2HBr(g)H2(g)+Br2(g) ΔH>0
D.3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(l)+NO(g) ΔH<0
5.一定温度下,将1mol气体A和1mol气体B充入2L某密闭容器中,发生反应:
A(g)+B(g)xC(g)+D(s),t1时达到平衡。
在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件,测得容器中气体C的浓度随时间变化的曲线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.t2时刻改变的条件是使用催化剂
B.反应的化学方程式中的x=2
C.t1~t3间该反应的平衡常数均为5
D.t3时刻改变的条件是移去少量物质D
6.一定条件下进行反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),ΔH<0。
现有三个体积相同的密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,按如图所示投料,并在400℃条件下开始反应。
达到平衡时,下列说法正确的是( )
A.容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常数相同
B.容器Ⅱ、Ⅲ中正反应速率相同
C.SO3的体积分数:
Ⅱ<Ⅲ
D.容器Ⅰ中SO2的转化率与容器Ⅱ中SO3的转化率之和小于1
7.一定温度下,体积为2L的密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始物质的量和平衡物质的量如下表:
物质
X
Y
Z
初始物质的量(mol)
0.2
0.2
0
平衡物质的量(mol)
0.1
0.05
0.1
下列说法正确的是( )
A.反应可表示为2X+3Y2Z,其平衡常数为8000
B.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,则平衡常数增大
C.若将容器的体积压缩至1L,则X的体积分数减小,浓度增大
D.若升高温度,Z的浓度增大,则温度升高时v正增大,v逆减小
8.某学生进行了影响化学反应速率的探究实验,数据记录如下:
Fe的质量
H2SO4的浓度
收集20mLH2所需的时间
①
10g(铁块)
0.1mol·L-1
153s
②
10g(铁粉)
0.1mol·L-1
125s
③
10g(铁粉)
0.2mol·L-1
62s
(1)比较①、②组数据,初步得出的结论是:
当其他条件不变时,____________________;比较②、③组数据,初步得出的结论是:
当其他条件不变时,__________________(填化学式)的浓度增大,反应速率________(填“加快”“减慢”或“不变”)。
(2)该探究实验中涉及的化学反应的离子方程式是__________________,在实验开始时,收集H2的速率逐渐加快,由此推测该反应的类型属于__________(填“放热反应”或“吸热反应”)。
9.煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业。
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。
反应为:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ·mol-1
①该反应在常温下________(填“能”与“不能”)自发进行。
②一定温度下,在一个恒压密闭容器中发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。
a.C(s)的质量不变
b.1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键
c.c(H2O)=c(H2)
d.密闭容器的容积不再改变
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
6
2
900
2
1
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t
①实验1中以v(CO2)表示的反应速率为________。
②该反应为________(填“吸”或“放”)热反应,实验2条件下平衡常数K=________。
③若实验3达平衡时与实验2平衡状态中各物质的质量分数分别相等,且t<3,则a、b应满足的关系是________(用含a、b的数学式表示)。
10.在体积为10L的密闭容器中充入3molNO和2molCl2,在不同温度下发生反应2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g),ClNO的百分含量随时间的变化如图所示。
已知T1>T2>T3。
(1)与实验Ⅰ相比,实验Ⅱ除温度不同外,还改变的条件及判断依据是________________________________________________________________________。
(2)实验Ⅲ反应至25min达到平衡,用NO物质的浓度变化表示的反应速率为__________________。
达到平衡时,Cl2的转化率为________。
若实验Ⅲ达到平衡时的热量变化为QkJ,则该反应的热化学方程式为________________________。
(3)用KⅠ、KⅡ、KⅢ分别表示三组实验的化学平衡常数,则平衡常数由大到小的次序是________________________________________________________________________。
(4)图中M点时的逆反应速率________(填“大于”“小于”“等于”或“不能确定”)N点时正反应速率,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)在体积可变的密闭容器中充入2molNO和1molCl2,保持恒温、恒压发生上述反应,t1时达到平衡状态,如右图所示,若t2时再充入2molClNO,t3时再次达到平衡,请在图中画出反应速率随时间的变化曲线。
[探究创新卷]——稳准巧得高分
1.(2017·淮安模拟)下列说法不正确的是( )
A.ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
B.NH4HCO3(s)===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57kJ·mol-1能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应速率
2.下列情况下,反应速率相同的是( )
A.体积和pH均相等的盐酸和硫酸分别与等体积等浓度的NaOH溶液反应
B.等质量锌粒和锌粉分别与等量1mol·L-1HCl反应
C.等体积等浓度HCl和CH3COOH分别与等质量的Na2CO3粉末反应
D.pH相同,体积不同的H2SO4分别与等质量等表面积的铁和锌反应
3.(2017·银川模拟)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的浓度 ④扩大容积 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,能提高COCI2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑥ D.③⑤⑥
4.在密闭容器中进行反应:
M(g)+N(g)R(g)+2X(?
),该反应中R的体积分数如图所示,下列说法正确的是( )
A.正反应为吸热反应,X为气体
B.正反应为吸热反应,X为固体或液体
C.正反应为放热反应,X为气体
D.正反应为放热反应,X为固体或液体
5.对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是( )
A.反应达到平衡时,若两种反应物的转化率相等,则起始投入的n(NH3):
n(O2)=4:
5
B.反应达到平衡后,对体系一直进行加压,平衡总是逆向移动
C.反应达到平衡时,若向压强固定的密闭容器中充入稀有气体,平衡不移动
D.当v正(NH3)v正(NO)=11时,说明该化学反应已经达到平衡
6.在密闭容器中进行反应:
X(g)+3Y(g)2Z(g),有关下列图像的说法正确的是( )
A.依据图a可判断正反应为吸热反应
B.在图b中,虚线可表示压强增大
C.若正反应的ΔH<0,图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动
D.由图d中气体平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的ΔH>0
7.
一定温度下有可逆反应:
A(g)+2B(g)2C(g)+D(g)。
现将5molA和10molB加入一体积为2L的密闭容器中,反应至10min时改变某一条件,C的物质的量浓度随时间变化关系如图所示。
下列有关说法正确的是( )
A.在0~5min内,正反应速率逐渐增大
B.反应从起始至5min时,B的转化率为50%
C.5min时的平衡常数与10min时的平衡常数不等
D.第15min时,B的体积分数为25%
8.在如图所示的容器中,隔板1、2可自由滑动,且无摩擦阻力。
将2molX、1molY投入A室中发生反应:
2X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s);再将2molNO2、1molN2投入B室中。
(1)能说明两反应均达到平衡的实验现象为__________________。
(2)若反应前,已将隔板1固定,则达到平衡时,与不固定相比,Y的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),再向A容器中充入0.5molZ,达到新平衡时,仍有W,则X的体积分数将________。
(3)隔板由隔热材料制作而成,若两反应达到平衡时,隔板1、2均向上移动,A中反应的平衡常数与温度的变化关系为__________。
(4)若两反应达到平衡后,测得Y、Z浓度相等,X的浓度为1mol·L-1,则A中反应的平衡常数为________。
9.一定条件下,在体积为5L的密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量n(mol)随时间t(min)的变化如图1所示。
已知达平衡后,降低温度,A的体积百分含量将减小。
(1)该反应的化学方程式为______________________,此反应平衡常数的表达式为K=________。
(2)从开始到平衡C的平均反应速率v(C)=________。
该反应的ΔH________(填“>”、“<”或“=”)0。
(3)该反应的反应速率v随时间t的关系如上图2所示:
①根据上图判断,在t3时刻改变的外界条件是________。
②a、b、c三点中,C的体积分数最大的是________。
③各阶段的平衡常数如下表所示:
t2~t3
t4~t5
t5~t6
K1
K2
K3
K1、K2、K3之间的关系为________(用“>”、“<”或“=”连接)。
10.炽热的碳与水蒸气可发生反应C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),该反应对煤的综合利用具有积极的研究意义:
(1)已知碳(石墨)、H2、CO的燃烧热分别为393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、283kJ·mol-1,又知H2O(l)===H2O(g) ΔH′=+44kJ·mol-1,则C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=________________________________________________________________________。
(2)一定温度下,在体积为VL的密闭容器中加入足量活性炭,并充入xmolH2O(g)发生上述反应,反应时间与容器内气体总压强的数据如下表。
时间/min
0
10
20
30
40
总压强/100kPa
1.0
1.2
1.3
1.4
1.4
①平衡时,容器中气体总物质的量为________mol,H2O的转化率为________。
②该温度下反应的平衡常数K=________。
(3)保持恒温、恒压,向容器内充入少量N2,H2O的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)保持恒温、恒容,在40min时再充入H2,50min时再次达到平衡,反应过程中各物质的浓度随时间变化如图所示。
①物质X为____________。
②50min时,CO的浓度为________mol·L-1。
③40~50min内H2O(g)的平均反应速率为________mol·L-1·min-1。
周测9 化学反应速率和化学平衡
夯基提能卷
1.解析 催化剂能加快化学反应速率,但不能使平衡发生移动。
答案 B
2.解析 未平衡时CO2的体积分数是个变化的量,现在混合气体中CO2的体积分数保持不变,说明已经达到平衡状态,A正确;恒容条件下,该混合气体的密度是个不变的量,密度不变不能说明达到平衡状态,B错误;单位时间内每消耗1.2molH2,同时生成0.4molH2O,不能说明正逆反应速率相等,C错误;反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比,在反应过程中可能为变量,也可能为1∶1(定值),D错误。
答案 A
3.解析 2CO+2NO
N2+2CO2,改变压强,能改变反应速率。
答案 A
4.解析 NO2、Br2为红棕色气体,N2O4、NO、O2、H2、HBr为无色,根据勒夏特列原理可知,B项符合题意。
答案 B
5.解析 由图中t2时刻C的浓度由0.5mol·L-1突变为0.75mol·L-1,则改变的条件可能是加压或增加C的量,不可能是升温和使用催化剂,而t2~t3间C的浓度不变,说明平衡没有移动,则一定是加压且Δn=0,所以x=2,A项错误,B项正确;t1时物质A、B均为0.25mol·L-1,求出K=4,C项错误;物质D是固体,其量的多少不影响平衡,D项错误。
答案 B
6.解析 容器Ⅰ是绝热容器,反应过程中温度升高,平衡逆向进行,平衡常数减小,容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常数不相同,A错误;容器Ⅲ是恒压容器,反应过程中压强小于容器Ⅱ,反应速率小,容器Ⅱ、Ⅲ中正反应速率不相同,B错误;容器Ⅱ是恒温恒容,容器Ⅲ是恒温恒压,随着反应的进行,容器Ⅱ中压强大于容器Ⅲ,平衡正向进行,三氧化硫含量增大,SO3的体积分数:
Ⅱ>Ⅲ,C错误;若容器Ⅱ恒温恒容,容器Ⅰ也是恒温恒容时,达到相同的平衡状态,二氧化硫的转化率和三氧化硫的转化率之和为1,但实际上容器Ⅰ是绝热恒容,随反应进行温度升高,平衡逆向移动,二氧化硫的转化率减小,因此容器Ⅰ中SO2的转化率与容器Ⅱ中SO3的转化率之和小于1,D正确。
答案 D
7.解析 Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=0.1∶0.15∶0.1=2∶3∶2,反应可表示为2X+3Y
2Z。
K=
=64000,A项错误;改变压强,平衡常数不变,B项错误;压缩体积,平衡右移,X的体积分数减小,浓度增大,C项正确;升高温度,正、逆反应速率均增大,D项错误。
答案 C
8.解析
(1)比较①、②组数据,可知当硫酸浓度不变时,铁粉产生等量的气体所需时间短,则说明化学反应速率快;比较②、③组数据,可知当其他条件不变时,增大硫酸浓度,产生等量的气体所需时间短,则说明化学反应速率快。
(2)反应放热,使反应速率加快。
答案
(1)增大固体颗粒物的表面积,则化学反应速率加快 H2SO4 加快
(2)Fe+2H+===Fe2++H2↑ 放热反应
9.答案
(1)①不能 ②abd
(2)①0.13mol·L-1·min-1 ②放 0.17 ③a=2b且b>1(或a=2b且a>2)
10.解析
(1)多变量图象分析的一般思路是“先拐先平衡,反应速率大”,而此处出现异常,温度低时反应速率大,故一定隐含使用了催化剂的条件。
(2)该反应至平衡时消耗Cl2物质的量为a,由“三段式”
2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)
起始/mol320
转化/mol2aa2a
平衡/mol3-2a2-a2a
×100%=50%
解得a=1mol
则Cl2的转化率为
×100%=50%
则v(NO)=
=0.008mol·L-1·min-1。
由图看出温度越高,平衡时ClNO的百分含量越低,说明该反应为放热反应,由以上计算可知有1molCl2参加时的反应热为-QkJ·mol-1,则该反应的热化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g) ΔH=-QkJ·mol-1。
(3)该反应为放热反应,温度越高化学平衡常数越小,故KⅢ>KⅡ>KⅠ。
(5)整体来看再充入2molClNO相当于再充入2molNO和1molCl2,因保持恒温恒压,仅相当于反应规模增大,建立的平衡与原平衡等效,反应速率也一样;充入2molClNO时容器体积增大,ClNO的物质的量浓度增大,故v(逆)增大,由于容器体积增大,NO和Cl2物质的量浓度减小,故正反应速率减小,随后逐渐达到平衡状态。
答案
(1)加入催化剂;实验Ⅱ温度低于Ⅰ,而最先达到平衡状态,说明反应速率大,故有催化剂
(2)0.008mol·L-1·min-1 50%
2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g) ΔH=-QkJ·mol-1
(3)KⅢ>KⅡ>KⅠ
(4)小于 实验Ⅲ反应速率最小,达到平衡时的反应速率小于实验Ⅱ达到平衡时的反应速率,而M点时反应还未达平衡,其逆反应速率小于平衡时的反应速率
(5)如图
探究创新卷
1.解析 ΔH<0、ΔS>0,在任何温度下可满足ΔH-T·ΔS<0,能自发进行,A正确;该反应能自发进行,说明ΔH-T·ΔS<0,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向,熵值增大,即ΔS>0,B正确;反应能否自发进行,是焓变和熵变共同作用的结果,焓变或熵变不可以单独作为反应自发性的判据,C错误;使用催化剂,能够改变化学反应速率,D正确。
答案 C
2.解析 B.锌粒与锌粉表面积不同,反应速率不同;C.等浓度的盐酸和醋酸中H+浓度不同,反应速率不同;D.铁和锌的活泼性不同,反应速率不同。
答案 A
3.解析 正反应是气体分子数增大的吸热反应,则①升温平衡正向移动,COCl2的转化率增大;②恒容通入惰性气体平衡不移动;③增加CO的浓度平衡向逆反应方向移动,COCl2的转化率降低;④扩大容积压强降低,平衡向正反应方向移动,COCl2的转化率增大;⑤加催化剂平衡不移动;⑥恒压通入惰性气体容积增大,平衡向正反应方向移动,COCl2的转化率增大。
答案 B
4.解析 由图象可知:
降低温度,R的体积分数增大,即平衡向正反应方向移动,故正反应为放热反应;减小压强,R的体积分数增大,即平衡向正反应方向移动,故正反应为气体分子数增多的反应,X为气体。
答案 C
5.解析 平衡时,两种反应物的转化率相等,则它们的起始投入量之比应该等于其化学计量数之比,故A正确;当加压到一定压强时,气态水变为非气态,平衡会正向移动,故B错;充入稀有气体而压强不变,相当于增大容器容积,平衡向气体体积增大的方向移动,C错;NH3、NO的正反应速率相等,与反应是否达到平衡无关,故D错。
答案 A
6.解析 依据图象分析,升高温度逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向进行,故正反应方向是放热反应,A错误;压强增大反应速率增大,反应达到平衡的时间缩短,化学平衡向正反应方向移动,图象不符合平衡移动,B错误;若正反应的ΔH<0,升温平衡逆向移动,逆反应速率大于正反应速率,图象符合反应速率的变化,C正确;依据图象分析,温度升高平均相对分子质量减小,平均相对分子质量减小,总质量不变,说明气体物质的量变大,所以平衡逆向移动,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应ΔH<0,D错误。
答案 C
7.解析 根据图象可知,0~5min内C的物质的量浓度增大,说明反应正向进行,反应物的浓度逐渐减小,所以正反应速率也逐渐减小,A错误;起始时,c(A)=2.5mol·L-1,c(B)=5mol·L-1,
A(g)+2B(g)
2C(g)+D(g)
2.550
1.252.52.5
1.252.52.5
故B的转化率α=(2.5/5)×100%=50%,B正确;平衡常数只与温度有关,与其他物理量无关,温度没有变化,所以化平衡常数不变,C错误;根据图象可知,在10min~15min时,平衡没有移动,第15min时,B的体积分数和第10min时的一样,在第10min时,
A(g)+2B(g)
2C(g)+D(g)
起始(mol)51000
变化(mol)2.5552.5
平衡(mol)2.5552.5
故B的体积分数=5/(5+5+2.5+2.5)×100%=33.3%,D错误。
答案 B
8.答案
(1)隔板1、2不再滑动
(2)减小 减小
(3)温度升高,K值减小 (4)
9.答案
(1)A+2B
2C
(2)0.04mol·L-1·mol-1 <
(3)①升高温度 ②a ③K1>K2=K3
10.解析
(1)由燃烧热可写出热化学方程式①C(s)+
O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·mol-1;②H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH2=-285.8kJ·mol-1;③CO(g)+
O2(g)===CO2(g) ΔH3=-283kJ·mol-1且有④H2O(l)===H2O(g) ΔH′=+44kJ·mol-1。
根据盖斯定律①-②-③-④可得:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ·mol-1。
(2)①根据阿伏加德罗定律,温度、体积一定时,压强之比等于气体物质的量之比,可知平衡时容器中气体总物质的量为1.4xmol,由差量法可知生成H20.4xmol,反应的H2O(g)为0.4xmol,故其转化率为40%。
②设有ymol水发生转化,
C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)
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