第三节第2课时 化学反应的限度及化学反应条件的控制强化训练解析版高一化学人教版必修2.docx
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第三节第2课时化学反应的限度及化学反应条件的控制强化训练解析版高一化学人教版必修2
第2课时 化学反应的限度及化学反应条件的控制(强化训练)
1.下列各组反应中,不属于可逆反应的是( )
A.N2+3H2
2NH3和2NH3
N2+3H2
B.H2+I2
2HI和2HI
H2+I2
C.2H2+O2
2H2O和2H2O
2H2↑+O2↑
D.2SO2+O2
2SO3和2SO3
2SO2+O2
答案:
C
【解析】根据可逆反应的定义,在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能同时进行的反应叫做可逆反应,所以C中的反应不属于可逆反应,故选C。
2.当可逆反应:
2SO2+O2
2SO3达到平衡后,通入18O2,再次达到平衡时,18O存在于( )
A.SO3和O2中B.SO2和SO3中
C.SO2、O2和SO3中D.SO2和O2中
答案:
C
【解析】本题考查了化学平衡的特征——化学平衡是动态平衡,SO2和18O2反应生成了S18O3,S18O3又分解生成S18O2和18O2,故平衡混合物中含18O的粒子有S18O2、18O2、S18O3,故选C。
3.下列关于化学反应限度的说法中正确的是( )
A.一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B.当一个可逆反应达到平衡状态时,正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零
C.平衡状态时,各物质的浓度保持相等
D.化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
答案:
A
【解析】平衡状态就是一个可逆反应在该条件下所能达到的最大限度,A正确;反应达到平衡时v正=v逆≠0,各物质浓度保持不变但不一定相等,且当外界条件发生改变时,这种状态可能会发生改变,B、C、D错误。
4.对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是( )
A.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)
B.若单位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH3,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.化学反应速率关系是2v正(NH3)=3v正(H2O)
答案:
A
【解析】 NO的生成与NH3的消耗同时表示正反应,在任意时刻都相等,B项不正确。
达到平衡时,增加容器体积,反应物、生成物浓度同时减小,正、逆反应速率同时减小,C项不正确。
在反应的任意状态总有v正(NH3)∶v正(H2O)=4∶6,即3v正(NH3)=2v正(H2O),D项不正确。
5.下列关于化学反应限度的叙述错误的是( )
A.不同的化学反应,限度可能不同
B.可以通过改变反应物浓度来控制化学反应的限度
C.可以通过延长化学反应的时间来改变反应的限度
D.催化剂不能控制化学反应的限度
答案:
C
【解析】可逆反应不论反应到什么程度,都会含有所有反应物和所有生成物,即会达到一定的限度,不同的化学反应,限度可能不同,A项正确;一个可逆反应达到化学平衡状态后,当反应物浓度改变时,原来的化学平衡状态就会被破坏,并在新的条件下建立新的化学平衡状态,故可以通过改变反应物浓度来控制化学反应的限度,B项正确;可逆反应达到什么样的限度,与反应时间的长短无关,所以不可以通过延长化学反应的时间来改变化学反应的限度,C项错误;催化剂只改变反应速率,不改变反应限度,D项正确。
6.在密闭容器中进行反应X2(g)+2Y2(g)
2Z(g),其中X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L-1、0.2mol·L-1、0.2mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )
A.c(Z)=0.5mol·L-1B.c(Y2)=0.3mol·L-1
C.c(X2)=0.2mol·L-1D.c(Y2)=0.4mol·L-1
答案:
B
【解析】若反应正向进行,假定完全反应,则:
X2(g)+2Y2(g)⇌2Z(g)
开始(mol/L):
0.1 0.2 0.2
变化(mol/L):
0.1 0.2 0.2
平衡(mol/L):
0 0 0.4
若反应逆向进行,假定完全反应,则:
X2(g)+2Y2(g)⇌2Z(g)
开始(mol/L):
0.1 0.2 0.2
变化(mol/L):
0.1 0.2 0.2
平衡(mol/L):
0.2 0.4 0
由于为可逆反应,物质不能完全转化,所以平衡时浓度范围为0<c(X2)<0.2,0<c(Y2)<0.4,0<c(Z)<0.4,B项正确。
7.往一密闭容器中放入1molX,进行可逆反应2X(g)
3Y(g),反应过程中的反应速率(v)
与时间(t)的关系曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A.t1时,只有正反应
B.t2~t3时,反应不再发生
C.t2时,容器内有1.5molY
D.t2~t3时,X、Y的物质的量均没有发生变化
答案:
D
【解析】t1时,v正>v逆>0,正、逆反应都在发生,A项错误;t2~t3时,v正=v逆>0,反应并未停止,B项错误;该反应为可逆反应,1molX不能完全反应,所以当反应达到平衡时,容器内Y的物质的量小于1.5mol,C项错误;t2~t3时为化学平衡状态,X、Y的物质的量均不发生变化,D项正确。
8.在一定条件下的恒容密闭容器中,发生反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),下列哪种情况,能表明反应达到平衡状态( )
A.SO3的体积百分含量保持不变
B.SO2速率是O2速率的2倍
C.SO3的浓度是O2浓度的2倍
D.单位时间内SO2消耗的浓度等于SO3生成的浓度
答案:
A
【解析】SO3的体积百分含量保持不变,说明各物质的量不变,正、逆反应速率相等,达平衡状态,A项正确;只要反应发生就有SO2速率是O2速率的2倍,B项错误;SO3的浓度是O2浓度的2倍,并不能说明两者的浓度不变,所以不一定达平衡状态,C项错误;单位时间内SO2消耗的浓度等于SO3生成的浓度,都表示正反应速率,D项错误。
9.在体积不变的密闭容器中发生反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),下列叙述表示该反应处于化学平衡状态的是( )
A.N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
B.混合气体的密度不随时间变化
C.当有1molN≡N键断裂时,有6molN—H键断裂
D.单位时间内生成2amolNH3,同时消耗amolN2
答案:
C
【解析】A中,N2、H2、NH3的浓度之比等于化学计量数之比时,不能确定是否处于平衡状态;B中,因容器的体积不变,而混合气体的总质量不改变,则无论平衡与否,混合气体的密度不变;C中,当有1molN≡N键断裂时,相当于生成2molNH3(1molNH3中含有3molN—H键),即生成6molN—H键,同时有6molN—H键断裂,符合v正(NH3)=v逆(NH3),故处于化学平衡状态;D中,两反应速率均表示正反应速率,反应进行的任何阶段均成比例。
9.X、Y、Z为三种气体,把amolX和bmolY充入一密闭容器中,发生反应X+2Y
2Z。
达到平衡时,若它们的物质的量满足:
n(X)+n(Y)=n(Z),则Y的转化率为( )
A.
×100%B.
×100%
C.
×100%D.
×100%
答案:
B
【解析】设反应达平衡时消耗Y的物质的量为x。
则:
X+2Y
2Z
起始量/molab0
转化量/mol
xx
平衡量/mola-
b-xx
依题意可得:
+(b-x)=x
x=
mol
Y的转化率为
×100%=
×100%,选B。
10.一定温度下,在容积为VL的密闭容器中进行反应:
aN(g)
bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如下图所示:
(1)此反应的化学方程式中
=。
(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为。
(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是。
A.反应中M与N的物质的量之比为1∶1
B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D.单位时间内消耗amolN,同时生成bmolM
E.混合气体的压强不随时间的变化而变化
答案:
(1)2
(2)
mol·L-1·min-1(3)CE
【解析】
(1)化学计量数之比等于物质的物质的量的变化量之比,所以a∶b=(8mol-2mol)∶(5mol-2mol)=2∶1,该反应的化学方程式为2N(g)
M(g)。
(2)v(M)=
=
mol·L-1·min-1。
(3)达到平衡状态时,各组分的浓度不再发生变化,M与N的物质的量之比为1∶1时,不能说明达到平衡状态,A选项错误;该反应的反应物和生成物都是气体,根据质量守恒定律,反应前后混合气体的质量始终不变,B选项错误;该反应为气体体积减小的反应,若反应没有达到平衡状态,反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小,当该量不再发生变化时,则说明反应达到了平衡状态,C和E选项正确;消耗amolN和生成bmolM都表示的是正反应速率,没有体现逆反应速率的大小,不能说明反应达到了平衡状态,D选项错误。
11.一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g)
2C(g)未达到平衡的是( )
A.C的生成速率与C的分解速率相等
B.单位时间内生成nmolA的同时消耗4nmolB
C.A、B、C的浓度不再变化
D.C的百分含量达到最大值
答案:
B
【解析】化学平衡的标志是正反应速率与逆反应速率相等。
C的生成速率是正反应速率,C的分解速率是逆反应速率,A项达到平衡;A、B、C各物质的浓度不变化,是平衡状态的宏观表现,C项达到平衡;逆反应生成nmolA,同时生成3nmolB,对于正反应却消耗了4nmolB,说明v正>v逆,反应向正反应方向进行,B项未达到平衡;C的百分含量达到最大值,说明反应达到限度,即D项达到平衡。
12.在一定温度下,向密闭容器中充入一定量的NO2和SO2,发生反应:
NO2+SO2
NO+SO3(g),当化学反应达到平衡时,下列叙述正确的是( )
A.SO2和SO3的物质的量一定相等
B.NO2和SO3的物质的量一定相等
C.反应后混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量
D.SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等
答案:
C
【解析】题中没有给出各物质的投料情况,NO2、SO2、NO和SO3的量之间没有必然的关系,可能相等,也可能不等,A、B、D项错;该反应反应前后气体分子数不变,故反应后混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量,C项正确。
13.在密闭容器中进行反应:
X2(g)+Y2(g)
2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.2mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )
A.Z为0.3mol·L-1B.Y2为0.4mol·L-1
C.X2为0.2mol·L-1D.Z为0.4mol·L-1
答案:
A
14.一定条件下,可逆反应2A(g)
B(g)+3C(g),在下列四种状态中,处于平衡状态的是( )
正反应速率 逆反应速率
A.vA=2mol·L-1·min-1 vB=2mol·L-1·min-1
B.vA=2mol·L-1·min-1vC=2mol·L-1·min-1
C.vA=1mol·L-1·min-1vB=2mol·L-1·min-1
D.vA=1mol·L-1·min-1vC=1.5mol·L-1·min-1
答案:
D
【解析】将逆反应速率根据化学方程式统一折算成A表达的速率即A的生成速率,正反应速率表示A的消耗速率,二者相等,则说明达到了平衡状态。
17.一定温度下在一定体积的密闭容器中,下列叙述不能作为可逆反应A(g)+3B(g)
2C(g)达到平衡状态标志的是( )
①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB ③A、B、C的浓度不再变化 ④C的物质的量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的总物质的量不再变化 ⑦单位时间消耗amolA,同时生成3amolB
⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2
A.②⑧B.④⑦C.①③D.⑤⑥
答案:
A
【解析】关于平衡状态的判断,一定要根据实际反应分析选项,判断是否达到平衡状态,只有在平衡状态下具备的性质才能作为“标志”。
本题中的反应是一个反应前后气体物质的量不等的可逆反应。
②在反应过程中的任意时刻都符合;⑧可能是平衡状态,也可能不是平衡状态。
18.一定条件下,对于反应X(g)+3Y(g)
2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)。
达平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1和0.08mol·L-1,则下列判断不合理的是( )
①c1∶c2=1∶3 ②平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3
③X和Y的转化率不相等 ④c1的取值范围为0<c1<0.14mol·L-1
A.①②B.③④C.①④D.②③
答案:
D
【解析】分析浓度变化关系:
X(g)+3Y(g)
2Z(g)
c起始/mol·L-1c1c2c3
c平衡/mol·L-10.10.30.08
反应的化学方程式中反应物X和Y的化学计量数之比为1∶3,所以反应中X和Y必然以1∶3消耗,因为达平衡时X和Y浓度之比为1∶3,故c1∶c2=1∶3,①正确;平衡时Y和Z的生成速率之比应该和化学方程式中对应的化学计量数之比相等,故Y和Z的生成速率之比为3∶2,②错误;由于起始时反应物是按化学方程式中的化学计量数之比配料,故X和Y转化率相等,③错误;运用极限法,假设起始状态只有X和Y,c1的极限值为0.14mol·L-1,而题设c1>0,反应又是可逆的,④正确。
19.在容积可变的密闭容器中,2molN2和8molH2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于( )
A.5%B.10%C.15%D.20%
答案:
C
【解析】达到平衡时,H2转化的物质的量为8mol×25%=2mol。
在一定条件下,N2与H2发生反应:
N2+3H2
2NH3
起始物质的量/mol280
转化物质的量/mol
2
平衡物质的量/mol
6
同温同压下,气体的体积比等于其物质的量之比,故平衡时氮气的体积分数为
×100%≈15%。
20.下列措施,能使煤炭燃烧更充分,提高热能利用率的是( )
A.多加煤以使炉火更旺
B.把煤炭做成大煤球
C.煤中掺和一些黄泥做成蜂窝煤
D.把煤粉碎,在煤粉燃烧器中燃烧
答案:
D
【解析】A项中只会增加煤的用量,不会使煤炭燃烧充分,也不能提高热能的利用率;B、C项无论从煤的粉碎程度,还是空气用量上都比不上D项。
21.以下是反应:
2SO2+O2
2SO3在不同条件下达到平衡状态时SO2的转化率。
压强
转化率
温度
0.1MPa
0.5MPa
1MPa
10MPa
400℃
99.2%
99.6%
99.7%
99.9%
500℃
93.5%
96.9%
97.8%
99.3%
600℃
73.7%
85.8%
89.5%
96.4%
试回答下列问题:
(1)关于可逆反应的限度,你能得出什么启示?
。
(2)提高该化学反应限度的途径:
。
(3)要实现SO2的转化率为93.5%,需控制的反应条件是。
答案:
(1)可逆反应中的反应物不能全部转化为生成物;可逆反应中某物质的逆反应速率与其正反应速率相等时,生成物和反应物的浓度不再变化,该反应就达到了限度;改变反应条件可以改变化学反应的限度(合理即可)
(2)由表可知,要提高反应限度,可以采取增大压强或在一定范围内降低温度的方法等
(3)500℃、0.1MPa
【解析】在化工生产中,往往需要考虑反应的快慢和反应后所得产物的产率。
前者研究的是化学反应速率,后者研究的是化学平衡即化学反应的限度,对于一个特定的化学反应来说,外部条件对化学反应速率和化学反应限度都存在一定的影响。
因此,选择适宜的反应条件,既可以增大反应速率,缩短生产周期,又可以达到较大的反应限度,从而获得较大的产率。
22.在一定条件下,A气体与B气体反应生成C气体。
反应过程中,反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线如图。
回答下列问题:
(1)该反应的化学方程式为。
(2)0~t1s内A的反应速率为。
(3)反应后与反应前的压强之比为。
(4)(t1+10)s时,A气体的体积分数为,此时v正(A)
(填“>”“<”或“=”)v逆(B)。
(5)关于该反应的说法正确的是(填字母)。
a.到达t1s时刻反应已停止
b.在t1s之前B气体的消耗速率大于它的生成速率
c.在t1s时C气体的正反应速率等于逆反应速率
答案:
(1)3A+B
2C
(2)
mol·L-1·s-1
(3)9∶13(4)22.2% >(5)bc
【解析】
(1)从0到t1s时,Δc(A)=0.8mol·L-1-0.2mol·L-1=0.6mol·L-1,Δc(B)=0.5mol·L-1-0.3mol·L-1=0.2mol·L-1,Δc(C)=0.4mol·L-1,三者之比为Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=0.6mol·L-1∶0.2mol·L-1∶0.4mol·L-1=3∶1∶2,所以化学方程式为3A+B2C。
(2)0~t1s内A的反应速率为
=
mol·L-1·s-1。
(3)压强之比等于物质的量之比,为9∶13。
(4)A气体的体积分数为
=
≈22.2%;在t1~(t1+10)s之间反应处于平衡状态,v正(A)=3v逆(B),故v正(A)>v逆(B)。
(5)a项,可逆反应不可能停止,错误;b项,在t1s之前,反应未达平衡,仍然向正反应方向进行,故B气体的消耗速率大于它的生成速率,正确;c项,在t1s时,反应达到平衡,故C气体的正反应速率等于逆反应速率,正确。
23.Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究:
将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15mL5%的H2O2溶液的大试管中,并用带火星的木条测试。
下表是该实验小组研究影响H2O2分解速率的因素时记录的一组数据:
MnO2
触摸试管情况
观察结果
反应完成所需的时间
粉末状
很烫
剧烈反应,带火星的木条复燃
3.5min
块状
微热
反应较慢,火星红亮但木条未复燃
30min
(1)写出大试管中发生反应的化学方程式:
,
该反应是(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)实验结果表明,催化剂的催化效果与有关。
Ⅱ.某可逆反应在体积为5L的密闭容器中进行,0~3min内各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)。
(3)该反应的化学方程式为。
(4)反应开始至2min时,B的平均反应速率为。
(5)能说明该反应已达到平衡状态的是(填字母)。
a.v(A)=2v(B)
b.容器内压强保持不变
c.2v逆(A)=v正(B)
d.容器内混合气体的密度保持不变
(6)在密闭容器里,通入amolA(g)、bmolB(g)、cmolC(g),发生上述反应,当改变下列条件时,反应速率会减小的是(填序号)。
①降低温度
②加入催化剂
③增大容器体积
答案:
(1)2H2O2
2H2O+O2↑ 放热
(2)催化剂接触面积的大小
(3)2A+B
2C(4)0.1mol·L-1·min-1(5)b(6)①③
【解析】
(1)大试管中的反应是过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气,化学方程式为2H2O2
2H2O+O2↑;试管很烫,说明反应放热。
(2)催化剂的形状不同,催化效果不同,说明催化剂的催化效果和催化剂接触面积的大小有关。
(3)从图像分析,在相同时间内,A减少了2mol,B减少了1mol,C增加了2mol,所以该反应的化学方程式为2A+B2C。
(4)2min内B减少了1mol,所以v(B)=1mol÷5L÷2min=0.1mol·L-1·min-1。
(5)a.没有说明正、逆反应方向,不能说明反应已达平衡;b.压强不变说明反应达到平衡状态;c.反应达到平衡状态时,A的逆反应速率应该是B的正反应速率的2倍,表示为v逆(A)=2v正(B),所以错误;d.容器内的密度始终不变。
(6)①降温,反应速率减小;②加入催化剂,反应速率加快;③增大容器的体积,物质的浓度减小,反应速率减慢,所以选①③。
24.恒温下,将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)。
(1)若反应进行到某时刻t时,nt(N2)=13mol,nt(NH3)=6mol,计算a的值:
。
(2)反应达到平衡时,混合气体的体积为716.8L(标况下),其中NH3的含量(体积分数)为25%。
计算平衡时NH3的物质的量:
。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写最简整数比,下同)n(始)∶n(平)=。
(4)原混合气体中,a∶b=。
(5)达到平衡时,N2和H2的转化率之比α(N2)∶α(H2)=。
答案:
(1)16
(2)8mol (3)5∶4 (4)2∶3 (5)1∶2
【解析】反应方程式:
N2+3H2
2NH3
开始/molab0
t时刻/mol136
(1)在t时刻生成了6molNH3,消耗了3molN2,
所以a=13+3=16。
(2)分析题意知,n(NH3)平=
×25%=8mol。
(3)平衡混合气体的总物质的量为n平=n(N2)平+n(H2)平+n(NH3)平=
=32mol。
由方程式知 N2 + 3H2
2NH3
开始/molab0
转化/mol4128
平衡/mola-4b-128
分析题意:
a-4+b-12+8=32,a+b=40。
因a=16,故b=24。
n(始)∶n(平)=5∶4。
(4)原混合气体中,a∶b=16∶24=2∶3。
(5)平衡时,N2的转化率为
×100%=25%,H2的转化率为
×100%=50%,故α(N2)∶α(H2)=1∶2。
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