2019高中化学第二章化学反应的方向、限度与速率测评a鲁科版

2019高中化学第二章化学反应的方向、限度与速率测评a鲁科版

化学反应的方向、限度与速率测评A(基础过关卷)(时间:90分钟　满分:100分)可能用到的相对原子质量:H—1　C—12　N—14　O—16Na—23　S—32一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。每小题只有一个选项符合题意)　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.锡是古老金属,锡之为器,自上古而延绵至今。锡素有“盛水水清甜,盛酒酒香醇,储茶味不变,插花花长久”的美称。金属锡的冶炼常用焦炭作还原剂:SnO2+2CSn+2CO↑,反应过程中能量的变化如图所示。下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是(　　)A.ΔH<0　ΔS<0B.ΔH>0　ΔS<0C.ΔH<0　ΔS>0D.ΔH>0　ΔS>0解析:由于生成物所具有的能量大于反应物所具有的能量,故该反应为吸热反应,即ΔH>0;该反应为气态物质系数增大的反应,故ΔS>0。答案:D2.在2L密闭容器内,某气体反应物在2s内由8mol变为7.2mol,则该反应的平均反应速率为(　　)A.0.4mol·L-1·s-1B.0.3mol·L-1·s-1C.0.2mol·L-1·s-1D.0.1mol·L-1·s-1解析:v=8mol-7.2mol2L×2s=0.2mol·L-1·s-1。答案:C3.下列可逆反应一定处于平衡状态的是(　　)A.2HBr(g)Br2(g)+H2(g),气体物质的量保持不变B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g),测得正反应速率v(N2)=0.02mol·L-1·min-1,逆反应速率v(NH3)=0.01mol·L-1·min-1C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),在3min后SO2的转化率一直为49%D.2CO(g)+O2(g)2CO2(g),混合物中CO、O2、CO2的物质的量之比为2∶1∶2n解析:A项中的反应为气体物质的量不变的反应,无论反应进行到什么程度,气体物质的量均保持不变,该项不符合题意;B项中v逆(N2)=12v逆(NH3)=12×0.01mol·L-1·min-1=0.005mol·L-1·min-1,v(正)>v(逆),反应正向进行,未达平衡状态;D项中各组分的物质的量之比等于系数之比,不能说明反应是否达到平衡状态。答案:C4.向酸性硫酸铬溶液中加入适量氢氧化钠溶液使其pH变为4.6时,溶液中有蓝灰色沉淀出现,此时溶液中存在如下平衡:Cr3+(紫色)+3OH-Cr(OH)3(蓝灰色)H++CrO2-(绿色)+H2O。将上述混合液分为两份,其中一份加入少量氢氧化钠溶液,另一份加入少量稀硫酸,则此两份混合液的颜色分别为(　　)A.紫色、绿色B.蓝灰色、绿色C.蓝色、紫色D.绿色、紫色解析:加入少量NaOH溶液,题给平衡向右移动,[CrO2-]增大,[Cr3+]减小,溶液颜色变为绿色;同理,加入少量稀硫酸,题给平衡向左移动,[Cr3+]增大,[CrO2-]减小,混合溶液呈紫色。答案:D5.下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响时所画的图像,其中图像和实验结论表达均正确的是(　　)A.①是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,正反应ΔH<0B.②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像C.③是在有、无催化剂存在下建立平衡过程的图像,a表示使用催化剂时的曲线D.④是一定条件下,向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像,压强p1>p2解析:根据图像①,升高温度,平衡正向移动,正反应ΔH>0,A错;②反应实质是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,K+和Cl-不参加化学反应,KCl浓度增大不影响化学平衡,B错;③使用催化剂,反应速率增大,先达到平衡,C正确;④反应为反应前后气态物质系数不变的化学反应,改变压强不影响平衡状态,即不影响A的转化率,且不断加入B,A的转化率增大,D错。答案:Cn6.处于平衡状态的反应2H2S(g)2H2(g)+S2(g)　ΔH>0,不改变其他条件的情况下,下列说法合理的是(　　)A.加入催化剂,反应途径将发生改变,ΔH也将随之改变B.升高温度,正、逆反应速率都增大,H2S的分解率也增大C.增大压强,平衡逆向移动,将引起体系温度降低D.若体系恒容,充入一些H2后达新平衡,H2浓度将减小解析:ΔH与反应的始态、终态有关,与反应发生的途径无关,A项错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,因该反应的正反应是吸热反应,故平衡正向移动,分解率增大,B项正确;该反应是气态物质系数增大的反应,增大压强平衡逆向移动,逆反应是放热反应,会使体系温度升高,C项错误;体系中充入H2,平衡将向H2浓度减小的方向移动,但不能消除H2浓度的增大,达到平衡后H2的浓度比原平衡中的大,D项错误。答案:B7.相同温度下,容积均为0.25L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.2kJ·mol-1。实验测得起始时的有关数据如表所示:容器编号起始时各物质的物质的量/mol达到平衡时体系能量的变化N2H2NH3①130放出热量:23.05kJ②0.92.70.2放出热量:Q下列叙述错误的是(　　)A.容器①②中反应的平衡常数相等B.平衡时,两个容器中NH3的体积分数均为17C.容器②中达到平衡时放出的热量Q=23.05kJD.若容器①的容积为0.5L,则平衡时放出的热量小于23.05kJ解析:对于给定反应,平衡常数只与温度有关,温度相同,平衡常数相同,A正确。由①中放出的热量可知,参加反应的N2为0.25mol,则有　　　　　　　　　　　N2(g)+3H2(g)2NH3(g)n(起始物质的量)/mol130n(转化物质的量)/mol0.250.750.5n(平衡物质的量)/mol0.752.250.5n则①中NH3的体积分数为0.50.75+2.25+0.5=17,由于①和②中建立的平衡是相同的,所以两容器中NH3的体积分数均为17,B正确。①和②建立的平衡是相同的,②中起始时充入0.9molN2,达到平衡时相当于有0.15molN2参加反应,则平衡时放出的热量小于23.05kJ,C不正确。若容器①的容积为0.5L,相当于在原来的基础上减小压强,平衡逆向移动,则平衡时放出的热量小于23.05kJ,D正确。答案:C8.在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应xA(g)+yB(g)zC(g),图1表示200℃时容器中A、B、C的物质的量随时间的变化关系,图2表示不同温度下达到平衡时C的体积分数随起始n(A)n(B)的变化关系。则下列结论正确的是(　　)A.200℃时,反应从开始到平衡的平均速率v(B)=0.04mol·L-1·min-1B.由图2可知反应xA(g)+yB(g)zC(g)的ΔH<0,且a=2C.若在图1所示的平衡状态下,再向体系中充入He,重新达到平衡前v(正)>v(逆)D.200℃时,向容器中充入2molA和1molB,达到平衡时,A的体积分数小于0.5解析:由图1可知,反应从开始到平衡v(B)=0.4mol-0.2mol2L×5min=0.02mol·L-1·min-1,A错误。由图1知,达到平衡时,A、B、C的物质的量的变化量分别为0.4mol、0.2mol、0.2mol,A、B、C的化学计量数之比为2∶1∶1,所以a=2,且平衡时,C的体积分数最大,但根据图2可知,n(A)∶n(B)一定时,温度升高,平衡时C的体积分数增大,说明升高温度,平衡正向移动,正反应是吸热反应,ΔH>0,B错误。向恒容的反应体系中充入He,平衡不移动,C错误。由图1知,起始充入0.8molA、0.4molB,达到平衡时A、B、C的物质的量分别是0.4mol、0.2mol、0.2mol,A的体积分数是0.4mol0.4mol+0.2mol+0.2mol=0.5,现充入2molA和1molB,相当于增大压强,平衡正向移动,所以反应达到平衡时,A的体积分数小于0.5,D正确。答案:D9.利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤。已知:SO2(g)+12O2(g)SO3(g)　ΔH<0。向一带活塞的密闭容器中充入2.0molSO2和1.0molO2,反应达到平衡后,改变下列条件,能使SO2(g)的平衡浓度比原来减小的是(　　)A.保持温度和容器容积不变,充入1.0molO2B.保持温度和容器内压强不变,充入1.0molSO3C.保持容器容积不变,升高温度nD.移动活塞压缩气体解析:保持温度和容器容积不变,充入1.0molO2,O2的浓度增大,平衡正向移动,重新达到平衡后SO2(g)的浓度减小,A项正确;保持温度和容器内压强不变,充入1.0molSO3,重新达到的平衡与原平衡等效,体系中各物质浓度不变,B项错误;该反应放热,保持容器容积不变,升高温度,平衡逆向移动,重新达到平衡后,SO2(g)的浓度增大,C项错误;移动活塞压缩气体,能使平衡正向移动,但容器容积减小,根据勒·夏特列原理可知,SO2(g)的浓度增大,D项错误。答案:A10.800℃时,在密闭容器内发生反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH<0,下列图像与该反应体系相符的是(　　)ABCD压强对反应的影响温度对反应的影响容器容积不变,向平衡体系中充入O2对反应的影响催化剂对反应的影响解析:由图示可知,压强为p1时,反应先达到平衡,故p1>p2,对于题给反应,增大压强,平衡正向移动,平衡时NO2体积分数增大,A错;反应放热,升高温度使平衡逆向移动,反应物的转化率减小,B错;容器容积不变,向平衡体系中充入O2,正反应速率增大,后逐渐减小,逆反应速率瞬时不变,后逐渐增大,平衡正向移动,正、逆反应速率相等时,达到新的平衡状态,C正确;加入催化剂,反应速率增大,达到平衡所需时间缩短,D错。答案:C11.已知甲醇是一种重要的工业原料,由甲醇脱氢可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示(已知反应在1L的密闭容器中进行)。下列有关说法正确的是(　　)A.甲醇脱氢反应的ΔH<0B.600K时,Y点甲醇的v(正)0,A选项错误;600K时,Y点表示的甲醇的转化率偏高,反应逆向进行,v(正)”“<”或“=”)K(Ⅱ)。 ②一定温度下,在容积相同且固定的甲、乙两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡状态:容器甲乙反应物投入量1molCO2、3molH2amolCO2、bmolH2、cmolCH3OH(g)、cmolH2O(g)n若甲容器中平衡后气体的压强为起始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且保持起始时化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为　　　　。 解析:(1)A项,Ni是固体,改变用量对平衡无影响,反应物的转化率不变,错误;B项,一定温度下给定的化学方程式的ΔH不会随着平衡移动而发生改变,错误;C项,因外界条件为恒温恒容,Ni是固体且正反应为气态物质系数减小的反应,所以反应达到平衡状态后充入CO,增大了反应体系的压强,平衡右移,CO的转化率提高,再次平衡后CO的体积分数减小,正确;D项,速率关系未标明正、逆,不能判断反应是否已达到平衡状态,错误。(2)700℃时,lg[CO][CO2]越大,则K越小,说明反应正向进行的程度越小,金属氧化物越难被还原,根据图像,Cr2O3对应的lg[CO][CO2]最大,所以Cr2O3最难被还原;700℃时,Cr2O3对应的lg[CO][CO2]=4,得[CO][CO2]=104,结合Cr2O3与CO反应的化学方程式Cr2O3(s)+3CO(g)2Cr(s)+3CO2(g),可得K=[CO2]3[CO]3=10-12。(3)①由图像判断曲线Ⅱ对应的温度高于曲线Ⅰ对应的温度,但曲线Ⅰ对应的甲醇在平衡时的物质的量较多,故温度升高平衡逆向移动,化学平衡常数减小,正反应放热。②平衡后甲容器中物质的总物质的量为4mol×0.8=3.2mol,Δn=4mol-3.2mol=0.8mol。　　　　CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　Δn=2起始量mol1300转化量mol0.4　　1.2　　　0.4　　　　0.4　　　0.8平衡量mol0.6　　1.8　　　0.4　　　　0.4若保持起始时化学反应逆向进行,则c>0.4,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,c最高为1,所以c的取值范围为0.4　②0.4”或“<”)0。 (2)将不同物质的量的H2O(g)和CO分别通入容积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到3组数据如表所示:实验温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡状态所需时间/minH2OCOCOH21650242.41.652900121.60.433900abcdtn①实验1中0~5min内,以v(CO2)表示的化学反应速率为　　　　,此温度下的化学平衡常数为　　　　,温度升高时化学平衡常数会　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②650℃时,若在此容器中充入2molH2O(g)、1molCO、1molCO2和xmolH2,若要使反应在开始时正向进行,则x应满足的条件是　　　　。 ③若a=2,b=1,则达到平衡状态时实验2中H2O(g)和实验3中CO的转化率的关系为α2(H2O)　　　　(填“<”“>”或“=”)α3(CO)。 解析:(1)①对于在一定体积的密闭容器中发生的有气体参加的反应,气体的物质的量之比等于压强之比。所以当反应达到平衡状态时,Kp=p2(CO2)·p(N2)p2(NO)·p2(CO)。②反应2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)是混乱程度减小的反应,若该反应在低温下能自发进行,则该反应的ΔH<0。(2)①根据表中数据可知实验1中0~5min内生成氢气的物质的量是1.6mol,则根据化学方程式可知生成CO2的物质的量是1.6mol,Δc(CO2)=0.8mol·L-1,则v(CO2)=0.8mol·L-15min=0.16mol·L-1·min-1。实验1条件下的化学平衡常数,列式计算:　　　　　　　H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)初始浓度mol·L-11200转化浓度mol·L-10.80.80.80.8平衡浓度mol·L-10.21.20.80.8所以化学平衡常数K=(0.8mol·L-1)20.2mol·L-1×1.2mol·L-1=83。根据表中数据可知,实验1中CO的转化率为1.6mol4mol×100%=40%,实验2中CO的转化率为0.4mol2mol×100%=20%,则实验1中CO的转化率大于实验2中CO的转化率,则说明温度升高平衡逆向移动,因此化学平衡常数减小。②由①知,650℃时,平衡常数K=83,若要使反应在开始时正向进行,则0.5mol·L-1×0.5xmol·L-10.5mol·L-1×1mol·L-1<83,解得x<163,因此x的取值范围是0≤x<163。③实验2条件下的化学平衡常数,列式计算:　　　　　　　H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)初始浓度mol·L-10.5100转化浓度mol·L-10.20.20.20.2平衡浓度mol·L-10.30.80.20.2则K=0.2mol·L-1×0.2mol·L-10.3mol·L-1×0.8mol·L-1=16。n若a=2,b=1,设H2O(g)的转化浓度为x,则　　　　　H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)初始浓度mol·L-110.500转化浓度mol·L-1xxxx平衡浓度mol·L-11-x0.5-xxx则K=x·x(1mol·L-1-x)(0.5mol·L-1-x)=16,解得x=0.2mol·L-1。所以达到平衡状态时,实验2中H2O(g)和实验3中CO的转化率均是0.2mol·L-10.5mol·L-1×100%=40%。答案:(1)①p2(CO2)·p(N2)p2(NO)·p2(CO)　②<(2)①0.16mol·L-1·min-1　83　减小②0≤x<163　③=16.(18分)能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景,研究甲醇具有重要意义。(1)用CO合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);在容积为1L的密闭容器中分别充入1molCO和2molH2,实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图甲所示。图甲则正反应的ΔH　　　　(填“<”“>”或“=”)0,判断的理由是　。 (2)利用工业废气中的CO2可制取甲醇,其反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0。为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在恒温条件下,向一容积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图乙所示。从反应开始到达平衡状态,v(H2)=　　　　;该温度下的平衡常数数值K=　　　　。能使平衡体系中n(CH3OH)n(CO2)增大的措施有　　　　(任写一条)。 图乙(3)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种。n①甲醇蒸气重整法。主要反应为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molCH3OH(g),体系压强为p1,在一定条件下达到平衡状态时,体系压强为p2,且p2p1=2.2,则该条件下CH3OH(g)的平衡转化率为　　　　。 ②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时,原料气比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图丙所示。则当n(O2)n(CH3OH)=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应的化学方程式为　。 在制备H2时最好控制n(O2)n(CH3OH)=　　　　。 图丙解析:(1)从图上看,温度由300℃升高到500℃,平衡时甲醇的物质的量减小,即升高温度平衡逆向移动,说明逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应。(2)v(H2)=3v(CO2)=1.00mol·L-1-0.25mol·l-110min×3=0.225mol·L-1·min-1。反应达到平衡时,CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量浓度分别为0.25mol·L-1、0.75mol·L-1、0.75mol·L-1、0.75mol·L-1,该温度下平衡常数K=[CH3OH]][H2O][CO2][H2]3=163(mol·L-1)-2。要使n(CH3OH)n(CO2)增大,即改变条件后,平衡正向移动,因该反应是气态物质系数减小的放热反应,故可通过降低温度(或增大压强或增大H2的浓度)等方法实现。(3)①反应达到平衡时,反应体系中各物质总物质的量:0.6mol×2.2=1.32mol。CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　Δn1mol2moln(CH3OH)0.72moln(CH3OH)=0.36mol,甲醇的转化率:0.36mol0.6mol×100%=60%。②从图中可以看出,n(O2)n(CH3OH)=0.25时,HCHO的选择性最大,则反应的化学方程式为2CH3OH+O22HCHO+2H2O。从图中可以看出,n(O2)n(CH3OH)=0.5时,H2的选择性最大。答案:(1)<　温度升高,平衡时甲醇的量减少,平衡逆向移动,则正反应放热(2)0.225mol·L-1·min-1　163　降低温度(或增大压强或增大H2的浓度等)(3)①60%　②2CH3OH+O22HCHO+2H2O　0.5n