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第2章化学反应的方向、限度与速率单元质检(附答案鲁科版选修4)

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第2章化学反应的方向、限度与速率单元质检(附答案鲁科版选修4)
 (90分钟  100分)
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分)
1.已知反应2A(g)+B(g) C(g)+3D(g)的逆反应在低温下能自发进行,则该反应的ΔH、ΔS应为(   )
A.ΔH<0,ΔS>0   B.ΔH<0,ΔS<0
C.ΔH>0,ΔS>0   D.ΔH>0,ΔS<0
2.下列措施对增大反应速率明显有效的是(   )
A.Al在氧气中燃烧生成Al2O3,将铝片改成铝粉
B.Fe与稀硫酸反应制取H2时,改用浓硫酸
C.在K2SO4与BaCl2两溶液反应时,增大压强
D.Na与水反应时增大水的用量
3.下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是(   )
A.溴水中有下列平衡Br2+H2O HBr+HBrO,当加入硝酸银溶液后,溶液颜色变浅
B.合成氨反应为提高氨的产率,理论上应采取降低温度的措施
C.反应CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)(正反应为放热反应),达平衡后,升高温度体系颜色变深
D.对于2HI(g) H2(g)+I2(g),达平衡后缩小容器体积可使体系颜色变深
4.将2 mol X和2 mol Y充入2 L的密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g)  2Z(g)+aQ(g),2 min达到平衡时生成0.8 mol Z,测得Q的浓度为
0.4 mol•L-1,下列叙述错误的是(   )
A.a的值为2
B.平衡时X的浓度为0.2  mol•L-1
C.Y的转化率为60%
D.反应速率v(Y)=0.3 mol•(L•min)-1
5.(2012•安徽高考)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
6.高温下,某反应达到平衡,平衡常数 恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是(   )
A.该反应的焓变为正值
B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
D.该反应化学方程式为 CO+H2O  CO2+H2
7.下列各组反应(表中物质均为反应物)中,反应刚开始时,放出氢气的速率最大的是(   )
 
8.据报道,在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。
2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
下列叙述错误的是(   )
A.使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率
B.反应需在300 ℃进行可推测该反应是吸热反应
C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
9.如图所示,一定条件下,某密闭容器中的可逆反应R(s)+X(g) Y(g)+Z(g)ΔH>0,达到平衡态Ⅰ后,在t1时刻改变影响平衡的一个条件,平衡发生移动,达到平 衡态Ⅱ。则t1时刻的条件改变可能是(   )
 
A.升高温度    B.减小体积
C.增大Y的浓度   D.加入一定量的R
10.一定条件下,在体积为3 L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),以下说法正确的是(   )
 
A.E点的平衡常数大于D点的平衡常数,且该反应的ΔH>0
B.容器中气体的总物质的量E点大于D点
C.F点的正反应速率大于逆反应速率
D.v(甲醇)表示500 ℃时以上反应在D点的速率
11.一定温度下测得在2 L的容器中,M、N、P三种气体物质的量的变化如图所示,则有关该反应的说法正确的是(   )
 
A.该温度下的平衡常数为3.75
B.若升高温度,测得M的转化率增大,则该反应的正反应为吸热反应
C.t3时,正反应速率大于逆反应速率
D.若测得 该反应在一段时间内压强不变,说明反应达到平衡
12.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对A2(g)+3B2(g)  2AB3(g)化学平衡状态的影响,得到如图所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量),据此得出的结论不正确的是(   )
 
A.达到平衡时A2的转化率大小为b>a
B.a、b、c三点的平衡常数相同
C.若T2>T1,则正反应一定是吸热反应
D.b点时,平衡体系中A、B原子数之比一定是1∶1
13.某温度下,在固定容积的密闭容器中,反应A(g)+3B(g) 2C (g)达到平衡,测得平衡时A、B、C物质的量之比为1∶1∶2,若保持温度不变,以1∶1∶2的物质的量之比再充入A、B和C,下列判断正确的是(   )
A.平衡不移动
B.平衡向逆反应方向移动
C.再次达到平衡时各物质的浓度都比原平衡时大
D.C的质量分数减小

14.在固定密闭容器中,可逆反应2X(g)+2Y(s) 3Z(g),达到平衡后,若将容器中X、Y、Z的物质的量均减少一半,对该反应产生的影响是(   )
A.正、逆反应速率都减小,平衡不移动
B.正、逆反应速率都减小,平衡向正反应方向移动
C.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
D.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
15.用来表示可逆反应2A(g)+B(g)  2C(g)(正反应为放热反应)的正确图像为(   )
 
16.(2012•江苏高考)温度为T时,向2.0 L 恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,反应PCl5(g)====PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
 
下列说法正确的是(   )
A.反应在前50 s的平均速率
v(PCl3)=0.003 2 mol•L-1•s-1
B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11 mol•L-1,则反应的ΔH<0
C.相同温度下,起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol  PCl3 和0.20 mol Cl2,反应达到平衡前v(正)>v(逆)
D.相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3 的转化率小于80%
二、非选择题(本题包括5小题,共52分)
17.(6分)在一固定容积的密闭容器中,保持一定温度,在一定条件下进行以下反应:A(g)+2B(g)  3C(g),已知加入1 mol A和3 mol B且达到平衡后,生成了a mol C。
(1)达到平衡时,C在反应混合气中的体积分数是__________(用含字母a的代数式表示)。
(2)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2 mol A和6 mol B,达到平衡后,C的物质的量为_______mol(用含字母a的代数式表示),此时C在反应混合气中的体积分数与原平衡相比___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
18.(12分)(2012•山东高考改编)偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:
(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)====2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)                 (Ⅰ)
(1)反应(Ⅰ)中氧化剂是_________。
(2)火箭残骸中常出现红棕色气体,是因为:N2O4(g)  2NO2(g)    (Ⅱ)
当温度升高时,气体颜色变深,则反应(Ⅱ)为____________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下 列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是__________。
 
若在相同温度下,上述反应改在体积为1 L的恒容密闭容器中进行,平衡常数________(填“增大”“不变”或“减小”),反应3 s后NO2的物质的量为0.6 mol,则0~3 s内的平均反应速率v(N2O4)= ______mol•L-1•s-1。
19.(10分)(2011•阜阳高二检测)在某一容积为2 L的密闭容器内,加入0.8 mol的H2和0.6 mol的I2,在一定条件下发生如下反应:H2(g)+ I2(g) 2HI(g)
ΔH<0,反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1:
 
(1)该反应的化学平衡常数表达式为__________。
(2)根据图1数据,反应开始至达到平衡时,平均反应速率v(HI)为_______。
(3)反应达到平衡后,第8分钟时:
①若升高温度,化学平衡常数K_________(填“增大”“减小”或“不变”),HI浓度的变化正确的是___________(用图2中a~c的编号回答)。
②若加入I2,H2浓度的变化正确的是_______(用图2中d~f的编号回答)。
20.(10分)(2012•新课标全国卷改编)光气(COCl2)在塑料、制革、制药 等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。
(1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为____________________________;
(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO,已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为-890.3 kJ•mol-1、-285.8 kJ•mol-1和
-283.0 kJ•mol-1,则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为______________;
(3)COCl2的分解反应为COCl2(g)====Cl2(g)+CO(g)   ΔH=+108 kJ•mol-1。反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未表示出):
 
①计算反应在第8 min时的平衡常数K=__________;
②比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低:T(2)_____
T(8)(填“<”“>”或“=”);
③若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)=________
___ mol•L-1;
④比较反应物COCl2在5 min~6 min和15 min~16 min时平均反应速率的大小:v(5~6)_____v(15~16)(填“<”“>”或“=”),原因是______________
_________________________________________________________________。
21.(14分)(2012•揭阳高二检测)(1)二氧化硫的催化氧化的过程如图所示:
 
其中a、c二步的化学方程式可表示为____________
SO2+V2O5 SO3+V2O4
4VOSO4+O2 2V2O5+4SO3
该反应的催化剂是__________(写化学式)。
(2)550 ℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关 系如图所示:
 
将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 MPa。试计算反应2SO3 2SO2+O2 在550 ℃时的平衡常数K=_________。
(3)550 ℃时,将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 L密闭容器中,反应达平衡后,下列措施中能使n(SO3)/n(SO2)增大的是_____________。
A.升高温度
B.充入He(g),使体系总压强增大
C.再充入2.0 mol SO2和1.0 mol O2
(4)维持温度不变条件下使之发生如下反应:
2SO2+O2 2SO3,有两只密闭容器A和B。A容器有一个可以移动的活塞能使容器内保持恒压,B容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等物质的量的体积比为2∶1的SO2和O2的混合气体,并使A和B容积相等,如图所示:
 
试填写下列空格:
A容器达到平衡时所需的时间比B容器___________(填“短”或“长”);平衡时A容器中SO2的转化率 比B容器_________(填“大”或“小”);达到所述平衡后,若向两容器中通入等物质的量的原反应气体,达到平衡时,A容器的混合气体中SO3的体积分数__________(填“增大”“减小”或“不变”,下同);B容器的混合气体中SO3的体积分数__________。

 

 


答案解析
1.【解析】选C。逆反应在低温下能自发进行,说明逆反应的ΔH <0,ΔS<0,则该反应的ΔH >0,ΔS>0。
2.【解析】选A。B中浓硫酸将Fe钝化,得不到H2;C项中,无气体参与反应或生成,所以增大压强不会改变反应速率;D项中H2O为纯液体,其浓度为常数。
3.【解析】选D。向溴水中加硝酸银溶液,银离子与溴离子结合生成溴化银沉淀,减小了产物之一溴离子的浓度,平衡正向移动,溴水浓度减小,颜色变浅,符合勒•夏特列原理;合成氨放热,降温可提高NH3的产率,符合勒•夏特列原理;升温使CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)   ΔH<0的平衡逆向移动,NO2浓度增大,体系颜色变深,符合勒•夏特列原理;2HI(g) H2(g)+I2(g)由于Δν(g)=0,缩小体积(相当于加压)平衡不移动,但I2浓度增大,体系颜色变深,不能用勒•夏特列原理解释。
4.【解析】选B。解这种类型的题时常用以下形式:
X(g)  +  3Y(g)     2Z(g)  +  aQ(g)
初始浓度
(mol•L-1)        1        1             0        0
转化浓度
(mol•L-1)       0.2      0.6            0.4      0.4
平衡浓度
(mol•L-1)       0.8      0.4            0.4      0.4
由以上数据可求出其他未知量。

5.【解析】选D。因为反应在恒容容器中进行,平衡前,随着反应的进行,容器内气体的物质的量不断减小,压强不断减小,故A项错误。平衡时,其他条件不变,分离出硫,由于硫是液态,浓度不改变,对反应无影响,正反应速率不变,B项错误。正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,SO2的转化率降低,C项错误。催化剂只改变反应历程,不影响平衡,不能改变平衡常数,故D项正确。
6.【解析】选A。A对,该反应为CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),温度升高,H2浓度减小,说明平衡右移,那么该反应的焓变为正值;B错,该反应前后气体分子数不变,恒温恒容下增大压强,只能是另外充入气体,则H2浓度可能不变也可能增大,也可能减小;C错,升高温度,正、逆反应速率都会瞬时增大,不受移动方向的干扰;D错,根据平衡常数表达式,逆向推得该反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。
7.【解析】选D。决定反应速率的因素有内因和外因。硝酸有强氧化性,和金属反应不放出氢气,排除A选项;Mg的活泼性大于Fe的,排除C选项;硫酸是二元强酸,综合考虑,D选项的金属较活泼,H+浓度较大,所以答案为D。
8.【解析】选B。催化剂能提高化学反应速率,缩短反应时间,也就是提高了生产效率,A正确;反应需在300  ℃进行是为了获得较快的反应速率及达到反应所需的温度,不能说明反应是吸热还是放热,B错误;充入大量CO2气体,能使平衡正向移动,提高H2的转化率,C正确;从平衡混合物中及时分离出产物,使平衡正向移动,可提高CO2和H2的利用率,D正确。
9.【解析】选B。本题考查影响速率和平衡的因素。由平衡态Ⅰ到平衡发生移动,正、逆反应速率都增大了,A、B符合,排除了C、D。达到平衡态Ⅱ时,反应向逆反应方向移动,A条件的改变导致反应向正反应方向移动,B符合条件。
10.【解析】选C。根据平衡常数的公式可得:E点甲醇的浓度比D点要大,所以E点平衡常数比D点平衡常数要大,温度从E点转换为D点,温度升高,但是甲醇的浓度变小,所以该反应为放热反应,ΔH<0,选项A错误;该反应的反应前后物质的量为减小趋势,所以生成甲醇越多,总物质的量越小,则D点的总物质的量大于E点,选项B 错误;F→D点是到达平衡的过程,F点还没到达平衡点,所以正反应速率大于逆反应速率,选项C正确;在D点,已经到达平衡状态,只要温度不变,反应速率不会变,所以它跟时间没有关系,选项D错误。
11.【解析】选A。平衡时各物质的浓度为[M]=2.5 mol•L-1,[P]=1.5 mol•L-1,[N]=1 mol•L-1,结合反应过程中三种物质的物质的量的变化值,可求出此反应的方程式为2N(g) M(g)+P(g),求得平衡常数为3.75,A项对;升温后M的转化率增大,表明平衡向左移动,正反应放热,B项错;t3时,反应处于平衡状态,正逆反应速率相等,C项错;因该反应是反应前后气体分子数目不变的反应,故压强不变,不能说明反应达到平衡状态,D项错。
12.【解析】选D。由于b点AB3的平衡体积分数大于a点AB3的平衡体积分数,因此b点A2的转化率大于a点A2的转化率,A对;平衡常数只与温度有关,a、b、c三点温度相同,平衡常数相同,B对;T2时AB3的平衡体积分数大于T1时AB3的平衡体积分数,若T2>T1,则温度升高时平衡向正反应方向移动,因此正反应为吸热反应,C对;由于起始时A2、B2的浓度不确定,因此b点时A、B的原子数不能确定,D错。

13.【解析】选C。本题考查学生对勒•夏特列原理的运用。根据温度不变时,化学平衡常数不变,再投料相当于加压,可以判断平衡向正反应方向移动,C的质量分数增大。
14.【解析】选B。假设在容器中X、Y、Z的物质的量均减少一半的同时,将容器的体积缩小为原来的1/2,则平衡不发生移动,正、逆反应速率不变;然后再将容器体积恢复到原体积,在体积增大的过程中,相当于减小压强,正、逆反应速率均减小,平衡向气体体积增大的方向,即向正反应方向移动,所以B对。
【方法技巧】 当外界条件发生改变时,化学平衡是否移动、平衡移动的方向等问题分析的一般思路为:
K变:引起K变化的外界条件一定是温度的改变,K变,平衡一定发生移动;
K不变:分析浓度商Q的变化,如果Q≠K,则平衡发生移动,再根据Q与K的相对大小判断平衡移动的方向。
需注意的几个问题:
(1)浓度和压强的改变不一定会使平衡发生移动,但温度改变平衡一定发生移动。
(2)压强对平衡的影响实质是相同倍数地改变反应物及生成物的浓度,故恒压容器中充入不参加反应的气体可按减小压强处理。
(3)压强的改变如果没有引起浓度的改变则平衡不移动,如恒容容器中充入不参加反应的气体。
15.【解析】选A。此反应的特点是气体总体积减小且放热的可逆反应。A中,温度越高,达到平衡所需的时间越短,但温度升高平衡左移,C的质量分数降低,所以A正确。B中,表示温度与v的关系,随着温度的升高,v(正)与v(逆)的
总体趋势应升高,所以B错误。C中,随着压强增大,v(正)、v(逆)都增大,但对正反应速率影响更大,所以C错误。D中随着温度的升高,A的转化率应当降低,所以D错误。
16.【思路点拨】解答本题时应看清题目所给数据,运用等效平衡的思想分析具体的平衡问题,结合外界条件的改变和有关数据分析平衡移动的方向。
【解析】选C。A项,前50 s,v(PCl3)=0.001 6 mol•L-1•s-1(注意体积), A项错误;B项,化学平衡时PCl3的物质的量浓度为0.10 mol•L-1,升高温度,化学平衡时PCl3的物质的量浓度为0.11 mol•L-1,说明温度升高,平衡正向移动,正反应吸热,ΔH>0,B项错误;原条件下平衡时,c(PCl5)=0.4 mol•L-1,
c(PCl3)=c( Cl2)=0.1 mol•L-1,所以当加入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3、0.20 mol Cl2后,  K>Qc,平衡正移,C项正确;D项相当于在题干所给条件下,用2.0 mol PCl5进行实验,相对于1.0 mol PCl5平衡将向生成PCl5的方向移动,所以PCl3转化率将大于80%,D项错误。
17.【解析】(1)根据反应方程式,由生成了a mol C,可知A反应了a/3 mol,B反应了 2a/3 mol,平衡时A为(1-a/3) mol,B为(3-2a/3) mol,C为a mol,可计算出C的体积分数为25a%。
(2)本题达平衡时与(1)小题达平衡时,互为等效平衡。则相同组分的体积分数相同,C的物质的量为2a mol。
答案:(1)25a%  (2)2a  不变
18.【思路点拨】解答本题时应注意判断化学平衡状态的标志,原则是从“变量”到“不变量”,不能原来是“不变量”又到了“不变量”。
【解析】(1)分析元素的化合价可知,氮元素的化合价由N2O4中的+4价,变成了生成物N2中的0价,故可知N2O4为氧化剂。
(2)由温度升高时,出现红棕色,说明升温平衡向生成NO2的方向移动,即该反应的正反应为吸热反应。
(3)作为化学平衡状态的标志,须由原来的“变量”变到“不变量”,方可说明,在恒压条件下,随着反应的进行生成NO2,气体的总的物质的量不断增加,容器的体积增大,故密度变小,当密度不变时,可说明化学反应达到平衡状态,a正确;b图,作为反应热,ΔH只与这个化学方程式有关,是一个不变量,它不会随着反应“量”的变化而变化,b错误;c图,用化学反应速率判断可逆反应是否达到平衡状态时,一定是“异向”,且它们的反应速率之比等于化学计量数之比,故c错误。d图,当N2O4的转化率不变时,说明v(正)=v(逆),反应达到了平衡状态,d正确。平衡常数是温度的函数,只受温度的影响,故温度不变,化学平衡常数不变。由题意可知,NO2的化学反应速率,v(NO2)=0.2 mol•L-1•s-1,由化学反应速率之比等于化学计量数之比,得出v(N2O4)=0.1 mol•L-1•s-1。
答案:(1)N2O4  (2)吸热  (3)a、d  不变  0.1
19.【解析】(1)由化学平衡常数概念直接写出其表达式
(2)由图1知在3 min时反应达平衡状态,故v(HI)=Δc(HI)/Δt=
0.5 mol•L-1/3 min≈0.167 mol•L-1•min-1。
(3)①因正反应放热,故升温平衡左移,K值变小,c(HI)减小,图2中c曲线符合这一事实;②当加入I2时平衡右移,c(H2)减小,图2中f曲线符合这一事实。
答案:(1)
(2)0.167 m ol•L-1•min-1
(3)①减小  c  ②f
20.【解析】(1)实验室一般用浓盐酸和二氧化锰反应制取氯气;
(2)CH4(g)+CO2(g)====2CO(g)+2H2(g)  ΔH=反应物的燃烧热-2×产物的燃烧热=+247.3 kJ•mol-1,也就是生成2 mol CO需要吸热247.3 kJ,那么要得到1 m3的CO,吸热为(1 000 L/22.4 L•mol-1)×247.3 kJ•mol-1/2≈5.52×103 kJ。
(3)①根据平衡常数K计算公式代入即可求出。
②由图可看出,由T(2)平衡到T(8)平衡,反应物COCl2的浓度减小,产物浓度增大,且4 min时物质的浓度连续增大或减小,说明是升高温度使平衡正向移动,T(2)<T(8)。
③8 min和12 min时的平衡温度相同,平衡常数相同,所以
 
可计算c(COCl2)≈0.031 mol•L-1。
④从图中曲线变化的斜率可看出单位时间内5 min~6 min时浓度改变大于
15 min~16 min时浓度改变。
答案:(1)MnO2+4HCl(浓)  MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)5.52×103 kJ
(3)①0.234  ②<  ③0.031
④> 在相同温度时,该反应的反 应物浓度越高,反应速率越大
21.【解析】(1)催化剂的特点:参与反应,在反应前后质量和化学性质不改变。
(2)0.10 MPa时,SO2的平衡转化率为0.80,根据三段式法,即可求出平衡常数。
(3)选C。二氧化硫转化为三氧化硫的反应放热,温度升高,平衡逆向移动,n(SO3)/n(SO2)减小;充入He(g),平衡不会移动,n(SO3)/n(SO2)不变;再充入2.0 mol SO2和1.0 mol O2,相当于反应体系压强增大,平衡正向移动,n(SO3)/n(SO2)变大。
(4)反应达到平衡时,A的容积比B小,相当于压强大,反应速率快,达平衡时间短,平衡正向移动,SO2的转化率大,平衡时再充入等物质的量的原反应气体,A中反应物的转化率不变,SO3的体积分数不变,B中反应物的转化率增大,SO3的体积分数增大。
答案:(1)V2O5  (2)2.5×10-3(0.002 5)  (3)C
(4)短 大   不变  增大

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