2020版高中化学 第2章化学反应的限度

2020版高中化学 第2章化学反应的限度

第2课时　化学反应的限度 课后篇巩固提升 A组 ‎1.下列对化学反应限度的叙述,错误的是(　　)‎ A.任何可逆反应都有一定的限度 B.化学反应达到限度时,正逆反应速率相等 C.化学反应的限度与时间的长短无关 D.化学反应的限度是不可改变的 解析当一个化学反应在一定条件下达到化学平衡时,改变反应的条件,化学平衡可能会被打破,从而在新的条件下建立新的平衡。‎ 答案D ‎2.在一定温度下可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g)达到平衡的标志是(　　)‎ A.单位时间内反应掉n mol I2同时生成2n mol HI B.有1 mol H—H键断裂,同时有1 mol I—I键形成 C.容器内压强不再随时间而变化 D.H2、I2、HI的浓度之比为1∶1∶2‎ 解析反应未达到平衡状态时,单位时间内反应掉n mol I2同时生成2n mol HI,故A错误;有1 mol H—H键断裂,等效于1 mol I—I键断裂,同时有1 mol I—I键形成,说明达到平衡状态,故B正确;从反应开始到平衡,容器内压强始终不变,故C错误;当体系达平衡状态时,H2、I2、HI的浓度之比可能为1∶1∶2,也可能不是1∶1∶2,与各物质的初始浓度及转化率有关,故D错误。‎ 答案B ‎3.如图所示是可逆反应2HI(g)H2(g)+I2(g)在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线,下列叙述正确的是(　　)‎ A.t2~t3,各物质的浓度不再发生变化 B.t2~t3,反应不再发生 C.t2~t3,各物质的浓度之比一定等于2∶1∶1‎ D.若向容器中加入2 mol HI,则最终可生成1 mol H2和1 mol I2‎ 解析由图像知:t2时刻起反应达到平衡,各组分的浓度保持不变,A项正确;但平衡后,反应仍在进行,只不过此时正、逆反应速率相等,浓度不再变化,B项错;达到平衡后,各组分的浓度并没有确定的比值关系,C项错;因该反应是可逆反应,加入2 mol HI,则最终生成H2和I2的物质的量一定小于1 mol,D项错。‎ 答案A ‎4.一定温度下,在容积恒定的密闭容器中,进行反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不发生变化时,能表明该反应已达到平衡状态的是(　　)‎ ‎①混合气体的密度　②容器内气体的压强　③混合气体的总物质的量　④B的物质的量浓度 A.①④ B.②③ C.②③④ D.④‎ 7‎ 解析因为A为固体,反应前后气体的体积不变,②③始终不变,而气体的质量却在变化。当气体质量不变时即达到平衡,而ρ=,所以ρ不变可作为反应达到平衡状态的标志。‎ 答案A ‎5.已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g),现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,在高温、高压和催化剂存在条件下发生反应。下列有关说法正确的是(　　)‎ A.最终可以生成2 mol NH3‎ B.达到化学平衡状态时,正反应和逆反应的速率都为0‎ C.达到化学平衡状态时,容器中N2、H2和NH3的物质的量之比为1∶3∶2‎ D.达到化学平衡状态时,N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化 解析反应为可逆反应,反应物不能完全转化,故A错误;达到化学平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等但不为0,故B错误;反应的外界条件不确定,反应物的转化率不确定,则不能确定平衡时各物质的物质的量关系,故C错误;当达到化学平衡状态时,各物质的浓度不再改变,故D正确。‎ 答案D ‎6.在密闭容器中进行X(g)+4Y(g)2Z(g)+3Q(g)的反应,其中X、Y、Z、Q的开始浓度分别为0.1 mol·L-1、0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1、0.3 mol·L-1,当反应达到平衡后,各物质的浓度不可能是(　　)‎ A.c(X)=0.15 mol·L-1 B.c(Y)=0.9 mol·L-1‎ C.c(Z)=0.3 mol·L-1 D.c(Q)=0.5 mol·L-1‎ 解析对于反应X(g)+4Y(g)2Z(g)+3Q(g),若反应正向进行,则X、Y、Z、Q的浓度范围依次是0~0.1 mol·L-1、0~0.4 mol·L-1、0.2~0.4 mol·L-1、0.3~0.6 mol·L-1;若反应逆向进行,则X、Y、Z、Q的浓度范围依次是0.1~0.2 mol·L-1、0.4~0.8 mol·L-1、0~0.2 mol·L-1、0~0.3 mol·L-1,故B项不可能。‎ 答案B ‎7.向某体积固定的密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量(未知)的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如右图所示。已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化。请回答:‎ ‎(1)密闭容器的体积是　　　　 L。 ‎ ‎(2)若t1=15 s时,则t0~t1阶段以C物质浓度变化表示的反应速率为v(C)=　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)写出反应的化学方程式:　。 ‎ ‎(4)B的起始物质的量是　　　　。 ‎ 解析(1)根据加入0.3 mol A,图像中的浓度为0.15 mol·L-1可知,容器的体积为‎2 L;(2)t0~t1阶段C物质浓度变化为0.11 mol·L-1-0.05 mol·L-1=0.06 mol·L-1,故t0~t1阶段以C物质浓度变化表示的反应速率为v(C)=0.06 mol·L-1÷15 s=0.004 mol·L-1·s-1‎ 7‎ ‎;(3)反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化,说明该反应是一个等体积反应,根据浓度变化量之比等于化学方程式中的化学计量数之比,可写出化学方程式为:‎3A(g)B(g)+‎2C(g);(4)根据化学方程式‎3A(g)B(g)+‎2C(g)知,B的物质的量的变化量是C的一半,故B的物质的量的变化量是0.06 mol,因此B的起始物质的量是0.04 mol。‎ 答案(1)2　(2)0.004 mol·L-1·s-1‎ ‎(3)‎3A(g)B(g)+‎2C(g)　(4)0.04 mol B组 ‎1.可逆反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g),在恒容密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是(　　)‎ ‎①单位时间内生成n mol O2的同时,生成2n mol NO2‎ ‎②单位时间内生成n mol O2的同时,生成2n mol NO ‎③NO2、NO、O2的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ‎④混合气体的颜色不再改变的状态 ‎⑤混合气体的密度不再改变的状态 ‎⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A.①④⑥ B.②③⑤‎ C.①③④ D.①②③④⑤⑥‎ 解析①单位时间内生成n mol O2是正反应,同时生成2n mol NO2为逆反应,且化学反应速率之比等于化学计量数之比,故正逆反应速率相等,故①正确;②均表示正反应,故错误;③无论反应是否达到平衡状态,均有此关系,故③错误;④一氧化氮和氧气为无色气体,二氧化氮为红棕色气体,故混合气体的颜色不再变化可作为达到化学平衡状态的依据,故④正确;⑤密度=,总质量不变,体积不变,故混合气体的密度不再改变不能作为达到平衡状态的依据,故⑤错误;⑥平均相对分子质量=,总质量不变,总物质的量会变,故混合气体的平均相对分子质量不再变化可作为判断是否达到化学平衡状态的依据,故⑥正确。‎ 答案A ‎2.在容积一定的密闭容器中,反应‎2AB(g)+C(g)达到平衡后,升高温度容器内气体的密度增大,则下列叙述正确的是(　　)‎ A.正反应是吸热反应,且A不是气态 B.正反应是放热反应,且A是气态 C.其他条件不变,加入少量C,物质A的转化率增大 D.改变压强对该平衡的移动无影响 解析升高温度,容器内气体的密度大,说明气体的物质的量增大,则A一定不是气体,且平衡正向移动,即正反应方向为吸热反应,A项正确、B项错误;加入少量的C,平衡逆向移动,A的转化率减小,C项错误;该反应为气体体积增大的反应,则改变压强可以使平衡移动,D项错误。‎ 答案A ‎3.在一定条件下,向某容器中充入N2和H2合成NH3,以下叙述错误的是(　　)‎ A.开始反应时,正反应速率最大,逆反应速率为零 B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后减小为零 C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后保持恒定 D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后与逆反应速率相等且都保持恒定 解析 7‎ 开始时反应物的浓度大,正反应速率大,逆反应速率开始时为零;随着反应的进行反应物的浓度逐渐减小,正反应速率减小,逆反应速率增大,最后达到平衡时各物质的浓度不再改变,正、逆反应速率也不再变化。‎ 答案B ‎4.(1)氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的化学方程式如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),该反应为放热反应且每生成2 mol NH3,放出92.4 kJ的热量。‎ 当合成氨反应达到平衡状态后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如下图所示。图中表示反应处于化学平衡状态的时间段(t1时刻后)为　。 ‎ ‎(2)在一定温度下,向一个容积为‎1 L的容器中通入2 mol 氮气和8 mol氢气及固体催化剂,使之反应。已知平衡时容器内气体的压强为起始时的80%。‎ ‎①N2的转化率为　　　　　。 ‎ ‎②反应达到平衡时,放出热量为　　　(填序号)。 ‎ A.小于92.4 kJ B.等于92.4 kJ C.大于92.4 kJ D.可能大于或小于或等于92.4 kJ ‎(3)下列能证明反应已达化学平衡的标志为　。 ‎ A.压强不变 B.体系的温度不变 C.N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2‎ D.气体总质量不变 解析(1)v(正)=v(逆)时,表明反应处于化学平衡状态,故t2~t3,t4~t5段时反应达到平衡。‎ ‎(2)气体的压强为起始的80%,则气体的物质的量也为起始时的80%,则减少量为20%,因此,反应后气体的总物质的量减少(2 mol+8 mol)×20%=2 mol。‎ N2　+　3H22NH3　　　　‎ ‎ 1 3 2 Δn=2‎ ‎ 1 mol 3 mol 2 mol 2 mol 因此反应中有1 mol N2和3 mol H2反应生成2 mol NH3,则反应放出热量为92.4 kJ,N2转化率为×100%=50%。‎ ‎(3)因该反应是气体分子数减少且正反应为放热的反应,故压强、温度不变能证明反应达到化学平衡,反应达平衡时,N2、H2、NH3的浓度不再变化,与化学计量数之比无关,C不符合题意。气体的总质量始终保持不变,D项也不符合题意。‎ 答案(1)t2~t3,t4~t5　(2)①50%　②B　(3)AB ‎5.在溶液中,反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行,它们的起始浓度均为c(A)=0.100 mol·L-1、c(B)=0.200 mol·L-1及c(C)=0 mol·L-1。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。‎ 7‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)与①比较,②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是:‎ ‎②　; ‎ ‎③　; ‎ ‎(2)实验②平衡时B的转化率为　　　　　;实验③平衡时C的浓度为　　　　　; ‎ ‎(3)该反应的ΔH　　　　0,判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ‎ ‎(4)该反应进行到4.0 min时的平均反应速率:‎ 实验②:vB=　; ‎ 实验③:vC=　。 ‎ 解析(1)②与①相比,平衡时反应物A的浓度不变,但达到平衡所用的时间缩短,说明化学平衡没有发生移动,只是反应速率加快了,由于该反应是在溶液中进行的,改变压强不会影响化学反应速率,改变温度会改变化学反应速率和使化学平衡移动,所以反应②应为使用了催化剂。③与①相比,达到平衡时间缩短,A的平衡浓度减小,说明化学平衡向正反应方向移动了,故改变的反应条件为升高了温度,该反应的正反应是吸热反应。‎ ‎(2)对于实验②　　　　A　+　2BC 初始浓度/(mol·L-1) 0.100 0.200 0‎ 变化浓度/(mol·L-1) 0.040 0.080 0.040‎ 平衡浓度/(mol·L-1) 0.060 0.120 0.040‎ 故B的平衡转化率为:×100%=40%‎ 对于实验③　　　　　A　+　2BC 初始浓度/(mol·L-1) 0.100 0.200 0‎ 变化浓度/(mol·L-1) 0.060 0.120 0.060‎ 平衡浓度/(mol·L-1) 0.040 0.080 0.060‎ 故实验③达到平衡时C的浓度为0.060 mol·L-1。‎ ‎(4)该反应进行到4.0 min时,实验②中,A的浓度为0.072 mol·L-1,减少了0.028 mol·L-1,则参加反应的B的量为0.056 mol·L-1,故vB==0.014 mol·L-1·min-1;实验③中,A的浓度为 ‎0.064 mol·L-1,减少了0.036 mol·L-1,生成的C的浓度为0.036 mol·L-1,vC==‎ 7‎ ‎0.009 mol·L-1·min-1。‎ 答案(1)②加催化剂;达到平衡的时间缩短,平衡时A的浓度未变　③温度升高;达到平衡的时间缩短,平衡时A的浓度减小　(2)40%(或0.4)　0.060 mol·L-1　(3)>　升高温度平衡向正反应方向移动,故该反应是吸热反应 ‎(4)0.014 mol·L-1·min-1　0.009 mol·L-1·min-1‎ ‎6.导学号15184040在‎2 L密闭容器中,‎800 ℃‎时,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表所示。‎ 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)上图中,A点处v(正)　　　　v(逆)(用“大于”“小于”或“等于”填空)。 ‎ ‎(2)图中表示NO2变化的曲线是　　　　。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v=　。 ‎ ‎(3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是　　　　(填字母,下同)。 ‎ a.v(NO2)=2v(O2)　　b.容器内压强保持不变 c.v逆(NO)=2v正(O2) d.容器内的密度保持不变 ‎(4)下列能使该反应的反应速率增大的是　　　　。 ‎ a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度 c.增大O2的浓度 d.选择高效的催化剂 解析(1)图中表明A点的反应时间小于1 s,表中表明在0~1 s内n(NO)呈减小状态,则反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)在向右进行,v(正)>v(逆)。‎ ‎(2)上述反应向右进行,则c(NO)由逐渐减小到保持不变。表中表明,上述反应从开始到平衡,n(NO)减小0.020 mol-0.007 mol=0.013 mol,则n(NO2)增加0.013 mol。上述反应容器的容积为‎2 L,则平衡时c(NO2)为0.006 5 mol·L-1,则表示NO2变化的曲线是b。表中表明,在0~2 s内n(NO)减小0.020 mol-0.008 mol=0.012 mol,则n(O2)减小0.006 mol,容器容积为‎2 L,则c(O2)减小0.003 mol·L-1,反应时间为2 s,根据v=计算得v(O2)=1.5×10-3 mol·L-1·s-1。‎ ‎(3)化学平衡状态中正、逆反应速率相等,v正(NO2)=2v逆(O2)体现了上述反应中正、逆反应速率相等,v(NO2)=2v(O2)则不可以。上述反应,在达到平衡之前气体总物质的量不守恒,则在恒温、恒容下气体总压强不守恒;在达到平衡之后气体总物质的量守恒,则在恒温、恒容下气体总压强守恒。总之,上述反应的容器内压强保持不变,说明反应已经到达平衡。上述反应,在达到平衡前后气体质量守恒,由于容器容积不变,则容器内的密度不变不能说明反应达到平衡。‎ ‎(4)其他条件一定,升高温度或增大反应物的浓度或使用催化剂,都能使化学反应速率增大;反之,可使化学反应速率减小。‎ 答案(1)大于　(2)b　1.5×10-3 mol·L-1·s-1‎ 7‎ ‎(3)bc　(4)bcd 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