选修四第二章 化学反应速率与化学平衡.docx
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选修四第二章化学反应速率与化学平衡
综合能力检测二
时间:
90分钟 分值:
100分
第Ⅰ卷(选择题,共48分)
一、选择题(每小题3分,共48分)
1.对于可逆反应2SO2+O22SO3,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O2
答案 B
解析 增大压强、使用催化剂、多充O2均不能改变反应的平衡常数;升高温度反应物中活化分子的百分数增大、化学反应速率增大、化学平衡常数也改变。
2.14CO2与碳在高温条件下发生反应:
14CO2+C2CO,达到平衡后,平衡混合物中含14C的粒子有( )
A.14CO2B.14CO2、14CO
C.14CO2、14CO、14CD.14CO
答案 C
解析 14CO2与碳反应生成14CO,而14CO分解可生成14C,故在平衡混合物中含有14CO2、14CO、14C。
3.下列说法正确的是( )
A.凡是放热反应都是自发的,因为吸热反应都是非自发的
B.任何情况下,温度都不可能对反应的方向起决定性作用
C.焓变与熵变是判断反应方向的两个主要因素
D.自发反应在任何条件下都能实现
答案 C
解析 有些吸热反应也是自发的,如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应,A项错;有些吸热、熵增的反应低温下不自发进行,但在高温下可以自发进行,如碳酸钙受热分解,B项错;自发反应是反应进行的趋势,不是不需要条件即可自发进行的反应,D项错。
4.下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是( )
A.光照新制的氯水时,溶液的pH逐渐减小
B.加催化剂,使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C.可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
D.增大压强,有利于SO2与O2反应生成SO3
答案 B
解析 使用催化剂只能加快合成氨的速率,缩短到达平衡的时间,对化学平衡无影响,不能用化学平衡原理解释。
5.反应4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g)在2L密闭容器中进行1分钟后,NH3减少了0.12mol,则平均每秒钟浓度变化正确的是( )
A.NO:
0.001mol·L-1
B.H2O:
0.002mol·L-1
C.NH3:
0.002mol·L-1
D.O2:
0.0025mol·L-1
答案 A
解析 1分钟后,NH3减少了0.12mol,平均每秒减少NH3的浓度为:
0.12mol÷2L÷60=0.001mol·L-1,由于各物质的浓度变化量之比等于各物质的计量数之比,则NO、O2、H2O平均每秒浓度变化为:
0.001mol·L-1、0.00125mol·L-1、0.0015mol·L-1。
故只有A项正确。
6.自然界的矿物、岩石的形成和变化受到许多条件的影响。
地壳内每加深1km,压强增大约25000~30000kPa。
在地壳内SiO2和HF存在以下平衡:
SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g)
ΔH=-148.9kJ·mol-1
如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时,下列说法不正确的是( )
A.2v正(HF)=v逆(H2O)
B.v正(H2O)=2v逆(SiF4)
C.SiO2的质量保持不变
D.容器内压强不变
答案 A
解析 当v正(HF)=2v逆(H2O)时,反应达到平衡,A项错;v正(H2O)=2v逆(SiF4),能说明反应达到平衡状态,B项正确;SiO2的质量不变,容器内压强不变,均能说明反应达到平衡状态,C、D两项正确。
7.在一定条件下,有下列分子数相同的可逆反应,其平衡常数K值分别是
①H2+F22HF K=1047
②H2+Cl22HCl K=1017
③H2+Br22HBr K=109
④H2+I22HI K=1
比较K值大小,可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是( )
A.①②③④B.④②③①
C.①④③②D.无法确定
答案 A
解析 平衡常数K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,正向反应进行的程度越大,比较上述反应的K值大小可得,正反应进行的程度为反应①>②>③>④。
8.一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:
SO2(g)+2CO(g)
2CO2(g)+S(l) ΔH<0,若反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关说法正确的是( )
A.平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变
B.平衡时,其他条件不变,分离出硫,正反应速率加快
C.平衡时,其他条件不变,升高温度可提高SO2的转化率
D.其他条件不变,使用不同催化剂,该反应的平衡常数不变
答案 D
解析 本题综合考查了化学平衡,意在考查学生的分析推断能力。
该反应是气体分子数减小的反应,因此平衡前,随着反应的进行,容器内压强不断减小,A项错;硫为液态,平衡时,其他条件不变,分离出硫,反应速率不变,B项错;该反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向进行,SO2的转化率降低,C项错;其他条件不变时,使用不同的催化剂,只能改变反应速率,不影响平衡的移动,反应的平衡常数不变,D项正确。
9.在下列反应中:
A2(g)+B2(g)2AB(g) ΔH<0当其达到平衡时,在下图所示的曲线中,符合勒夏特列原理的是( )
A.①②B.③④
C.①D.①⑤
答案 D
解析 由题意知该反应为气体分子数不变的放热反应,升高温度,平衡逆向移动,φ(AB)降低,①曲线符合题意;加压平衡不移动,因此⑤曲线也符合题意。
10.可逆反应2A(g)+3B(g)4C(g)+D(g),已知起始浓度c(A)=4mol·L-1,c(B)=3mol·L-1,C、D浓度均等于0,反应开始2秒后达到平衡状态,此时D的平衡浓度为0.5mol·L-1,则下列说法不正确的是( )
A.反应速率v(C)=1mol·L-1·s-1
B.C的平衡浓度为4mol·L-1
C.A的转化率为25%
D.B的平衡浓度为1.5mol·L-1
答案 B
解析 由反应可得
2A + 3B4C + D
起始4300
转化11.520.5
平衡31.520.5
v(C)=1mol·L-1·s-1,
C的平衡浓度为2mol·L-1,A的转化率为25%,
B的平衡浓度为1.5mol·L-1,故B项不正确。
11.已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述正确是( )
①生成物的质量分数一定增加 ②生成物的产量一定增大 ③反应物的转化率一定增大 ④反应物的浓度一定降低 ⑤正反应速率一定大于逆反应速率 ⑥使用了合适的催化剂
A.①② B.②③⑤
C.⑤D.④⑥
答案 C
解析 化学平衡向正反应方向移动可采取的措施有增大反应物的浓度,这样将降低反应物的转化率;可以降低生成物的浓度,这样生成物的质量分数降低;若加入能与某生成物反应的物质,该生成物的产量一定降低;催化剂不会影响平衡移动。
12.在一密闭容器中反应mA(g)nB(g)达到平衡后,保持温度不变,改变容器体积(V),B的浓度变化如图所示,以下判断正确的是( )
A.物质B的质量分数增大
B.平衡向逆反应方向移动
C.物质A的转化率减小
D.化学计量数:
m>n
答案 A
解析 由图可得到容器的体积为V时,c(B)=amol·L-1,当容器的容积扩大为2V时,若平衡不移动,则c(B)=
mol·L-1,实际上c(B)的浓度大于
mol·L-1,可知当扩大容器体积(即减小压强)时平衡向正反应方向移动,B的质量分数增大,A项正确。
13.利用反应2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1,可净化汽车尾气,如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施是( )
A.降低温度
B.增大压强同时加催化剂
C.升高温度同时充入N2
D.及时将CO2和N2从反应体系中移走
答案 B
解析 A项中降低温度,反应速率减小;B项中增大压强平衡正向移动,NO转化率提高,反应速率增大,使用催化剂只能加快反应速率;C项中升高温度平衡逆向移动,NO转化率降低;D项中移走CO2、N2使反应速率减小。
14.在一定条件下,将1mol的CO和水蒸气通入容器中发生下述反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),达到平衡后,测得CO2为0.6mol,再通入4mol水蒸气,又达到平衡后,CO2的物质的量是( )
A.等于0.6mol
B.等于1mol
C.大于0.6mol小于1mol
D.大于1mol
答案 C
解析 通入4mol水蒸气,平衡右移,CO2物质的量应大于0.6mol,但受CO物质的量限制,最多CO2不超过1mol,因此最后产物中CO2物质的量介于0.6~1mol之间。
15.对于可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,下列研究目的和图示相符的是( )
A
B
C
D
研究
目的
压强对反应的影响
温度对反应的影响
平衡体系增加N2对反应的影响
催化剂对反应的影响
图示
答案 C
解析 因N2+3H22NH3是向气体体积减小方向进行的放热反应,p1时先达到平衡,故p1>p2,则p1更有利于N2与H2反应转化为NH3,所以平衡后p1时NH3的体积分数比p2时大,故A选项错误;因该反应为放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向进行,N2的转化率降低,故B选项错误;速率改变瞬间,v正增大,v逆不变,说明是增大了反应物的浓度,故C选项正确;催化剂可以加快反应速率,使反应先达到平衡,故D选项错误。
16.一定条下,在体积为2L的密闭容器中,3molX和3molY发生反应:
3X(g)+Y(g)2Z(g),经60s达到平衡,生成0.4molZ。
下列说法正确的是( )
A.60s内反应速率为v(X)=0.05mol/(L·s),X的转化率为80%
B.其他条件不变,将容器体积变为4L,Z的平衡浓度变为原来的
C.其他条件不变,若升高温度,X的体积分数增大,则该反应的ΔH>0
D.其他条件不变,若初始投入2molX和2molY则物质Y的转化率减小
答案 D
解析 60s达到平衡时,生成0.4molZ,则消耗X的物质的量为0.6mol,60s内反应速率v(X)=
=0.005mol/(L·s),X的转化率为
×100%=20%,A项错误;其他条件不变,将容体积变为4L,容器体积增大,压强减小,平衡逆向移动,Z的平衡浓度小于原来的
,B项错误;其他条件不变,升高温度,X的体积分数增大,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0,C项错误;其他条件不变,按2molX和2molY投料,比按3molX和3molY投料,气体的压强小,Y的转化率减小,D项正确。
第Ⅱ卷(非选择题,共52分)
二、非选择题(本题包括5道题,共52分)
17.(8分)在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB,发生下列反应:
2A(g)+B(g)3C(g)+D(s),达到平衡时,C的浓度为1.2mol·L-1。
(1)维持容器的温度不变,若缩小容器的体积,则平衡________
移动(填“向正反应方向”或“向逆反应方向”或“不”)。
(2)维持容器的体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol·L-1的是__________。
A.4molA+2molB
B.3molC+1molD
C.2molA+1molB+1molD
(3)若维持容器内的体积和温度不变,反应从逆反应开始,按不同配比作为起始物质,达到平衡时,C的浓度仍是1.2mol·L-1,则C的起始物质的量应满足的条件是__________。
答案
(1)不
(2)BC
(3)1.2mol 解析 (1)因为所给反应是气体体积不变的反应,所以维持容器的温度不变,缩小容器体积,即增大压强,平衡不发生移动。 (2)保持体积和温度不变,按A、B、C配比作为起始物质与加入2molA和1molB平衡等效。 但本题要求C的浓度为1.2mol·L-1,即要求数值相等,故A项不符合。 (3)在1L的密闭容器中,加入2molA和1molB,发生反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)达到平衡时,C的浓度为1.2mol·L-1。 因为若2molA和1molB完全反应则生成3molC,所以保持体积和温度不变,反应从逆反应开始,要使达到平衡时C的浓度仍是1.2mol·L-1,C的起始物质的量应满足的条件是: 1.2mol 18.(10分)在2L密闭容器内,800℃时反应: 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,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 (1)写出该反应的平衡常数表达式: K=____________。 已知: K300℃>K350℃,则该反应是____________热反应。 (2)图中表示NO2变化的曲线是__________。 用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=__________。 (3)能说明该反应已达到平衡状态的是__________。 a.v(NO2)=2v(O2) b.容器内压强保持不变 c.v逆(NO)=2v正(O2) d.容器内密度保持不变 (4)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是__________。 a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度 c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂 答案 (1) 放 (2)b 1.5×10-3mol·L-1·s-1 (3)bc (4)c 解析 (1)由K300℃>K350℃,说明升高温度平衡常数减小,则化学平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应。 (2)由于NO2的变化量与NO的变化量相等,是O2变化量的2倍,但曲线的变化方向相反,因此可确定b线是NO2的变化曲线。 v(O2)=0.5v(NO)=0.5×(0.020mol-0.008mol)/(2L×2s)=1.5×10-3mol·L-1·s-1。 (3)化学平衡状态是各成分的含量保持不变的状态,实质是正、逆反应速率相等。 a项中v(NO2)=2v(O2)任何情况下均成立,不能用来判断是否达到平衡;该反应反应前后体积有变化,故当容器内压强保持不变时,说明反应达到了平衡状态,故b项可以;c项中v逆(NO)=2v正(O2)说明正、逆反应速率相等,可以说明反应达到了平衡状态;因为容器是密闭的,故反应前后质量一定不变,体积不变,故密度始终保持不变,因此不能用来判断是否达到平衡状态。 (4)为使该反应的反应速率增大,可采取增大浓度、压强等方法,故a项不正确;催化剂虽然能使该反应的反应速率增大,但不影响平衡移动,故d项错误;因该反应为放热反应,故升高温度,平衡逆向移动,b项错误,c项正确。 19.(8分)有A、B、C、D四个反应: 反应 A B C D ΔH/kJ·mol-1 10.5 1.80 -126 -11.7 ΔS/J·mol-1·K-1 30.0 -113.0 84.0 -105.0 在任何温度下都能自发进行的反应是________;任何温度下都不能自发进行的反应是________;另两个反应中,在温度高于________℃时可以自发进行的反应是__________;在温度低于__________℃时可自发进行的反应是________________。 答案 C B 77 A -161.6 D 解析 利用ΔG=ΔH-TΔS进行判断,C中ΔG<0在任何温度下都能自发进行;B中ΔG>0,在任何温度下都不能自发进行;A中由ΔG=10.5kJ·mol-1-T·30.0×10-3kJ·mol-1<0,解得T>350K,即高于(350-273)℃=77℃时,A反应能自发进行;D中ΔG=-11.7kJ·mol-1-T×(-105.0)×10-3kJ·mol-1·K-1<0,解得T<111.4K,即低于(111.4-273)℃=-161.6℃时反应能自发进行。 20.(14分)工业制硝酸的主要反应是4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1025kJ·mol-1 (1)该反应的平衡常数表达式为K=________;升高温度,K值________(填“增大”或“减小”或“不变”)。 (2)若反应物起始的物质的量相同,下列关系图错误的是______ (填序号)。 (3)在容积固定的密闭容器中发生上述反应,容器内部分物质的物质的量浓度如下表: 浓度 时间 c(NH3)(mol·L-1) c(O2)(mol·L-1) c(NO)(mol·L-1) 起始 0.8 1.6 0 第2min 0.6 a 0.2 第4min 0.3 0.975 0.5 第6min 0.3 0.975 0.5 第8min 0.8 1.6 0.5 ①起始时物料比c(O2)c(NH3)>1.25,其原因是________; ②反应在第2min到第4min时,O2的平均反应速率为__________mol·L-1·min-1; ③反应在第2min时改变了反应条件,改变的条件可能是__________(填序号); a.使用催化剂 b.升高温度 c.充入He气体d.增加O2的浓度 ④反应在第8min时改变的反应条件可能是____________。 答案 (1) 减小 (2)c (3)①为了提高NH3的转化率 ②0.1875 ③ab ④增加了反应物的浓度 解析 (1)该反应正向放热,温度升高,平衡逆向移动,产物浓度降低,反应物浓度增大,化学平衡常数减小;同理 (2)问中c项错误。 (3)①为提高NH3的转化率,可增大廉价原料气O2的浓度。 ②根据题中数据,先求NH3的平均速率, v(NH3)= = 0.15mol·L-1·min-1,v(O2)= v(NH3)= 0.15mol·L-1·min-1× =0.1875mol·L-1·min-1。 ③第2min到第4min内NH3的平均速率为 0.15mol·L-1·min-1,而起始到了2min内NH3的平均速率为 =0.1mol·L-1·min-1,说明反应速率增大,使用催化剂或升高温度都可使反应速率增大,恒容条件下充入惰性气体,对反应速率无影响,若增加O2的浓度会使其总浓度大于1.6mol·L-1(氧原子守恒);④第8min时,NH3、O2的浓度均增大,但NO的浓度没变,只能是增加了反应物的浓度。 21.(12分)在容积为2L的密闭容器中充入3mol气体A和2.5mol气体B,发生反应: 3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)(正反应为吸热反应),5min时测得生成1molD,C的平均反应速率v(C)=0.1mol·L-1·min-1,试求: (1)方程式中C的化学计量数x=__________。 (2)5min内A的平均反应速率v(A)=__________。 (3)5min时B的转化率为__________。 (4)温度升高A的转化率________(填“增大”或“减小”或“不变”下同),压强增大B的转化率________。 答案 (1)2 (2)0.15mol·L-1·min-1 (3)20% (4)增大 不变 解析 由题意可知 v(D)= =0.1mol·L-1·min-1, 根据速率之比等于方程式计量数之比得v(C)v(D)=x2,代入C、D速率值可得x=2;由v(A)v(C)=32,求得v(A)=0.15mol·L-1min-1;由5min时生成1molD根据方程式可知消耗B的物质的量为0.5mol,B的转化率为: ×100%=20%;由正反应吸热,升高温度,平衡正向移动,A的转化率增大,反应前后气体分子数不变,压强增大,平衡不移动,B的转化率不变。
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