高中化学人教版（2019）选择性必修1第二章化学反应速率和平衡综合习题（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 高中化学人教版（2019）选择性必修1第二章化学反应速率和平衡综合习题（word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 234.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-11-09 20:46:03 | ||
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文档简介
化学反应速率和平衡综合【提高版】习题
1.影响化学反应速率的因素很多，某校化学小组用实验的方法进行探究。他们只利用 Cu、Fe、Mg 和不同浓度的硫酸（0.5 mol/L、2 mol/L、18.4 mol/L），设计实验方案来研究影响化学反应速率的因素。甲同学的实验报告如下表：
实验步骤 现象 结论
①分别取等体积 2 mol/L 的硫酸于 试管中 ②_____________ 反应速率 Mg > Fe， Cu 不反应 金属性质越活 泼，反应速率 越快
（1）甲同学表中实验步骤②为________________________________________。
（2）甲同学的实验目的是__________________；要得出正确的实验结论，还需要控制实验的条件是______________________________________。
（3）乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用下图所示装置进行定量实验。
①乙同学在实验中应该测定的数据是________。
②乙同学完成该实验应选用的实验药品是
__________。
③该实验中不选用某浓度的硫酸，理由是_______________________________________。
2.某同学研究浓度对化学平衡的影响，下列说法正确的是（ ）
A．该反应是一个氧化还原反应
B．待试管 b 中溶液颜色不变的目的是使完全反应
C．该实验不能证明减小生成物浓度，平衡正向移动
D．试管 c 中的现象说明影响平衡的主要因素是温度
3.研究催化剂对化学反应有重要意义。为探究催化剂对双氧水分解的催化效果，某研究小组做了如下实验：
（1）甲同学欲用下图所示实验来证明 MnO2是H2O2分解反应的催化剂。该实验____（填“能”或“不能”）达到目的，原因是________________________________________。
（2）为探究 MnO2的量对催化效果的影响，乙同学分别量取 50 mL 1% H2O2溶液加入容器中，在一定质量范围内，加入不同质量的MnO2，测量所得气体体积，数据如下：
MnO2的质量/g 0.1 0.2 0.4
40 s 末O2体积/mL 49 61 86
由此得出的结论是_______________________，原因是__________________________________。
（3）为分析Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果，丙同学设计如下实验(三支试管中均盛有10 mL 5% H2O2溶液) ：
试管 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
滴加试剂 5滴0.1 mol·L 1 FeCl3 5滴0.1 mol·L 1 CuCl2 5滴0.3 mol·L 1 NaCl
产生气泡情况 较快产生细小气泡 缓慢产生细小气泡 无气泡产生
结论是_________________________________，实验Ⅲ的目的是__________________________。
（4）① 查阅资料得知：将作为催化剂的 FeCl3溶液加入H2O2溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且两个反应中 H2O2均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个氧化还原反应的化学方程式分别是_____________________和___________________（按反应发生的顺序写）。
②在上述实验过程中，分别检测出溶液中有二价锰、二价铁和一价铜，由此得出选择作为 H2O2分解反应的催化剂需要满足的条件是________________________________________。
4.某校化学兴趣小组探究 SO2与 FeCl3溶液的反应，所用装置如下图所示。
（1）该小组同学预测SO2与FeCl3溶液反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色，然后开始实验。
步骤① 配制1 mol·L 1 FeCl3溶液（未用盐酸酸化），测其pH 约为 1，取少量装入试管B中，加热 A。
写出装置 A 中产生SO2的化学方程式：________________________________________。
（2）当 SO2通入到 FeCl3溶液至饱和时，同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色，没有观察到丁达尔现象。将混合液放置12小时，溶液才变成浅绿色。
【查阅资料】 Fe(HSO3)2+离子为红棕色，它可以将 Fe3+还原为Fe2+。生成 Fe(HSO3)2+离子的反应为可逆反应。
①解释 SO2与 FeCl3 溶液反应生成红棕色 Fe(HSO3)2+离子的原因：_______________。
②写出溶液中 Fe(HSO3)2+离子与 Fe3+反应的离子方程式：_____________________________。
（3）为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间，该小组同学进行了步骤②和步骤③的实验。
步骤② 往5 mL 1 mol·L 1FeCl3溶液中通入SO2 气体，溶液立即变为红棕色。微热 3min，溶液颜色变为浅绿色。
步骤③ 往 5 mL重新配制的1 mol·L 1FeCl3溶液（用浓盐酸酸化）中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色。几分钟后，发现溶液颜色变成浅绿色。
用铁氰化钾溶液检验步骤②和步骤③所得溶液中的 Fe2+，其现象为____________________。
（4）综合上述实验探究过程，可以获得的实验结论：
Ⅰ. SO2与 FeCl3溶液反应生成红棕色中间产物 Fe(HSO3)2+离子；
Ⅱ. 红棕色中间产物转变成浅绿色溶液是一个较慢的过程；
Ⅲ. _____________________________________。
5.在一支试管中加入3 mL乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入2 mL 浓硫酸和2 mL乙酸，连好装置后，用酒精灯缓慢加热，将产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上。试从化学反应速率和平衡角度认识反应的条件。
6.硫与氧气反应的主要产物是 SO2，但也有部分 SO2继续被氧化为 SO3。相同条件下一定量的硫分别在空气和在氧气中充分燃烧后产物的成分（体积分数）如下表：
SO2 SO3
空气 94%~95% 5%~6%
氧气 97%~98% 2%~3%
硫在纯氧中燃烧产物里 SO3 含量比空气中少的原因是_________________________________。
在一定的温度和压强下，工业上如何提高 SO2的转化率？
7.丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产。主要副产物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（CH3CN）等。回答下列问题：
（1）以丙烯、氨、氧为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：
①C3H6(g) + NH3(g) + 3/2O2(g) = C3H3N(g) + 3H2O(g) ΔH = –515 kJ/mol
②C3H6(g) + O2(g) = C3H4O(g) + H2O(g)
ΔH = –353 kJ/mol
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是_______________________________________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是_______________________________________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_______________________________________。
（2）图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为 460℃。低于 460℃ 时，丙烯腈的产率_______（填“是”或“不是”）对应温度下的平衡转化率，判断理由是_______________________________________；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是_________（双选，填标号）。
A．催化剂活性降低
B．平衡常数变大
C．副反应增多
D．反应活化能增大
（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为________，理由是_____________________。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为____________。
8.催化还原 CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：
CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)
ΔH1 = 53.7 kJ/mol Ⅰ
CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g)
ΔH2 Ⅱ
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1：2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：
T(K) 催化剂 CO2转化率(%) 甲醇选择性(%)
543 Cat.1 12.3 42.3
543 Cat.2 10.9 72.7
553 Cat.1 15.3 39.1
553 Cat.2 12.0 71.6
【备注】Cat.1：Cu/ZnO 纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO 纳米片；甲醇选择性：转化的 CO2中生成甲醇的百分比。
已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为 283.0kJ/mol和 285.8 kJ/mol
②H2O(l) = H2O(g) ΔH3 = +44 kJ/mol
请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：
（1）反应 I 的平衡常数表达式K =__________；反应II 的ΔH2 =______kJ/mol。
（2）有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有_________。
A．使用催化剂 Cat.1
B．使用催化剂 Cat.2
C．降低反应温度
D．投料比不变，增加反应物的浓度
E. 增大CO2和H2的初始投料比
（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是 ________________________________________。
（4）在下图中分别画出 I 在无催化剂、有 Cat.1 和 Cat.2三种情况下“反应过程—能量”示意图。
1.（1）分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg
（2）研究金属（反应物）本身的性质与反应速率的关系；温度相同。
（3）①测定单位时间内产生气体体积的多少或产生一定体积的气体所需时间
②Mg（或Fe）、0.5 mol/L硫酸和2 mol/L硫酸
③镁与浓硫酸反应产生二氧化硫，常温下，铁与浓硫酸反应会钝化
2.C
3.（1）不能；因为没有确认MnO2的质量和性质是否改变。
（2）在一定质量范围内，MnO2质量越大，反应速率越快；固体质量越大，其表面积也越大，故反应速率加快，催化效果更好。
（3）Fe3+和Cu2+对H2O2的分解均有催化作用，且Fe3+比Cu2+催化效果好；对比实验，证明
Cl－对H2O2的分解没有催化作用。
（4）①2FeCl3+H2O2=2FeCl2+O2↑+2HCl；2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O。
② H2O2分解反应的催化剂具有氧化性，且其氧化性强于H2O2；催化剂被还原后所得物质又能被H2O2氧化生成催化剂。
4.（1）Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
（2）① H2O+SO2H2SO3 H2SO3H++ Fe3++Fe(HSO3)2+
② Fe3++H2O+Fe(HSO3)2+ =2Fe2+++3H+
（3）生成蓝色沉淀
（4）加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间
5.速率：浓硫酸作催化剂；酒精灯缓慢加热，升高温度。
平衡：乙醇稍过量，即增大另一反应物的量；将产生的乙酸乙酯经导管导出，即移走生成物。
6原因：2SO2+O22SO3 △H<0。 纯氧中O2浓度大，SO2和O2反应时单位时间内放热多，
体系温度更高，平衡向SO3分解的方向移动。
提高SO2的转化率的方法：①通入过量的空气 ②分离出生成的SO3 ③循环利用SO2和O2
7.（1）两个反应均为放热量大的反应
降低温度、降低压强 催化剂
（2）不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
（3）1.0 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1：7.5：1
8.（1） + 41.2 （2）CD
（3）表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。
（4）
1.影响化学反应速率的因素很多，某校化学小组用实验的方法进行探究。他们只利用 Cu、Fe、Mg 和不同浓度的硫酸（0.5 mol/L、2 mol/L、18.4 mol/L），设计实验方案来研究影响化学反应速率的因素。甲同学的实验报告如下表：
实验步骤 现象 结论
①分别取等体积 2 mol/L 的硫酸于 试管中 ②_____________ 反应速率 Mg > Fe， Cu 不反应 金属性质越活 泼，反应速率 越快
（1）甲同学表中实验步骤②为________________________________________。
（2）甲同学的实验目的是__________________；要得出正确的实验结论，还需要控制实验的条件是______________________________________。
（3）乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用下图所示装置进行定量实验。
①乙同学在实验中应该测定的数据是________。
②乙同学完成该实验应选用的实验药品是
__________。
③该实验中不选用某浓度的硫酸，理由是_______________________________________。
2.某同学研究浓度对化学平衡的影响，下列说法正确的是（ ）
A．该反应是一个氧化还原反应
B．待试管 b 中溶液颜色不变的目的是使完全反应
C．该实验不能证明减小生成物浓度，平衡正向移动
D．试管 c 中的现象说明影响平衡的主要因素是温度
3.研究催化剂对化学反应有重要意义。为探究催化剂对双氧水分解的催化效果，某研究小组做了如下实验：
（1）甲同学欲用下图所示实验来证明 MnO2是H2O2分解反应的催化剂。该实验____（填“能”或“不能”）达到目的，原因是________________________________________。
（2）为探究 MnO2的量对催化效果的影响，乙同学分别量取 50 mL 1% H2O2溶液加入容器中，在一定质量范围内，加入不同质量的MnO2，测量所得气体体积，数据如下：
MnO2的质量/g 0.1 0.2 0.4
40 s 末O2体积/mL 49 61 86
由此得出的结论是_______________________，原因是__________________________________。
（3）为分析Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果，丙同学设计如下实验(三支试管中均盛有10 mL 5% H2O2溶液) ：
试管 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
滴加试剂 5滴0.1 mol·L 1 FeCl3 5滴0.1 mol·L 1 CuCl2 5滴0.3 mol·L 1 NaCl
产生气泡情况 较快产生细小气泡 缓慢产生细小气泡 无气泡产生
结论是_________________________________，实验Ⅲ的目的是__________________________。
（4）① 查阅资料得知：将作为催化剂的 FeCl3溶液加入H2O2溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且两个反应中 H2O2均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个氧化还原反应的化学方程式分别是_____________________和___________________（按反应发生的顺序写）。
②在上述实验过程中，分别检测出溶液中有二价锰、二价铁和一价铜，由此得出选择作为 H2O2分解反应的催化剂需要满足的条件是________________________________________。
4.某校化学兴趣小组探究 SO2与 FeCl3溶液的反应，所用装置如下图所示。
（1）该小组同学预测SO2与FeCl3溶液反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色，然后开始实验。
步骤① 配制1 mol·L 1 FeCl3溶液（未用盐酸酸化），测其pH 约为 1，取少量装入试管B中，加热 A。
写出装置 A 中产生SO2的化学方程式：________________________________________。
（2）当 SO2通入到 FeCl3溶液至饱和时，同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色，没有观察到丁达尔现象。将混合液放置12小时，溶液才变成浅绿色。
【查阅资料】 Fe(HSO3)2+离子为红棕色，它可以将 Fe3+还原为Fe2+。生成 Fe(HSO3)2+离子的反应为可逆反应。
①解释 SO2与 FeCl3 溶液反应生成红棕色 Fe(HSO3)2+离子的原因：_______________。
②写出溶液中 Fe(HSO3)2+离子与 Fe3+反应的离子方程式：_____________________________。
（3）为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间，该小组同学进行了步骤②和步骤③的实验。
步骤② 往5 mL 1 mol·L 1FeCl3溶液中通入SO2 气体，溶液立即变为红棕色。微热 3min，溶液颜色变为浅绿色。
步骤③ 往 5 mL重新配制的1 mol·L 1FeCl3溶液（用浓盐酸酸化）中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色。几分钟后，发现溶液颜色变成浅绿色。
用铁氰化钾溶液检验步骤②和步骤③所得溶液中的 Fe2+，其现象为____________________。
（4）综合上述实验探究过程，可以获得的实验结论：
Ⅰ. SO2与 FeCl3溶液反应生成红棕色中间产物 Fe(HSO3)2+离子；
Ⅱ. 红棕色中间产物转变成浅绿色溶液是一个较慢的过程；
Ⅲ. _____________________________________。
5.在一支试管中加入3 mL乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入2 mL 浓硫酸和2 mL乙酸，连好装置后，用酒精灯缓慢加热，将产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上。试从化学反应速率和平衡角度认识反应的条件。
6.硫与氧气反应的主要产物是 SO2，但也有部分 SO2继续被氧化为 SO3。相同条件下一定量的硫分别在空气和在氧气中充分燃烧后产物的成分（体积分数）如下表：
SO2 SO3
空气 94%~95% 5%~6%
氧气 97%~98% 2%~3%
硫在纯氧中燃烧产物里 SO3 含量比空气中少的原因是_________________________________。
在一定的温度和压强下，工业上如何提高 SO2的转化率？
7.丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产。主要副产物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（CH3CN）等。回答下列问题：
（1）以丙烯、氨、氧为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：
①C3H6(g) + NH3(g) + 3/2O2(g) = C3H3N(g) + 3H2O(g) ΔH = –515 kJ/mol
②C3H6(g) + O2(g) = C3H4O(g) + H2O(g)
ΔH = –353 kJ/mol
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是_______________________________________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是_______________________________________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_______________________________________。
（2）图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为 460℃。低于 460℃ 时，丙烯腈的产率_______（填“是”或“不是”）对应温度下的平衡转化率，判断理由是_______________________________________；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是_________（双选，填标号）。
A．催化剂活性降低
B．平衡常数变大
C．副反应增多
D．反应活化能增大
（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为________，理由是_____________________。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为____________。
8.催化还原 CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：
CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)
ΔH1 = 53.7 kJ/mol Ⅰ
CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g)
ΔH2 Ⅱ
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1：2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：
T(K) 催化剂 CO2转化率(%) 甲醇选择性(%)
543 Cat.1 12.3 42.3
543 Cat.2 10.9 72.7
553 Cat.1 15.3 39.1
553 Cat.2 12.0 71.6
【备注】Cat.1：Cu/ZnO 纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO 纳米片；甲醇选择性：转化的 CO2中生成甲醇的百分比。
已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为 283.0kJ/mol和 285.8 kJ/mol
②H2O(l) = H2O(g) ΔH3 = +44 kJ/mol
请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：
（1）反应 I 的平衡常数表达式K =__________；反应II 的ΔH2 =______kJ/mol。
（2）有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有_________。
A．使用催化剂 Cat.1
B．使用催化剂 Cat.2
C．降低反应温度
D．投料比不变，增加反应物的浓度
E. 增大CO2和H2的初始投料比
（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是 ________________________________________。
（4）在下图中分别画出 I 在无催化剂、有 Cat.1 和 Cat.2三种情况下“反应过程—能量”示意图。
1.（1）分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg
（2）研究金属（反应物）本身的性质与反应速率的关系；温度相同。
（3）①测定单位时间内产生气体体积的多少或产生一定体积的气体所需时间
②Mg（或Fe）、0.5 mol/L硫酸和2 mol/L硫酸
③镁与浓硫酸反应产生二氧化硫，常温下，铁与浓硫酸反应会钝化
2.C
3.（1）不能；因为没有确认MnO2的质量和性质是否改变。
（2）在一定质量范围内，MnO2质量越大，反应速率越快；固体质量越大，其表面积也越大，故反应速率加快，催化效果更好。
（3）Fe3+和Cu2+对H2O2的分解均有催化作用，且Fe3+比Cu2+催化效果好；对比实验，证明
Cl－对H2O2的分解没有催化作用。
（4）①2FeCl3+H2O2=2FeCl2+O2↑+2HCl；2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O。
② H2O2分解反应的催化剂具有氧化性，且其氧化性强于H2O2；催化剂被还原后所得物质又能被H2O2氧化生成催化剂。
4.（1）Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
（2）① H2O+SO2H2SO3 H2SO3H++ Fe3++Fe(HSO3)2+
② Fe3++H2O+Fe(HSO3)2+ =2Fe2+++3H+
（3）生成蓝色沉淀
（4）加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间
5.速率：浓硫酸作催化剂；酒精灯缓慢加热，升高温度。
平衡：乙醇稍过量，即增大另一反应物的量；将产生的乙酸乙酯经导管导出，即移走生成物。
6原因：2SO2+O22SO3 △H<0。 纯氧中O2浓度大，SO2和O2反应时单位时间内放热多，
体系温度更高，平衡向SO3分解的方向移动。
提高SO2的转化率的方法：①通入过量的空气 ②分离出生成的SO3 ③循环利用SO2和O2
7.（1）两个反应均为放热量大的反应
降低温度、降低压强 催化剂
（2）不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
（3）1.0 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1：7.5：1
8.（1） + 41.2 （2）CD
（3）表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。
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