第六章　第二节　第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制（含答案)

第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制
题组一　可逆反应
1．下列反应不属于可逆反应的是(　　)
A．二氧化硫的催化氧化
B．氯气溶于水
C．工业合成氨
D．水电解生成H2和O2与H2在O2中的燃烧反应
2．500 ℃时，将2 mol N2和2.25 mol H2充入体积为10 L的恒容密闭容器中，反应达到平衡时，NH3的浓度不可能是(　　)
A．0.1 mol·L－1 B．0.12 mol·L－1
C．0.05 mol·L－1 D．0.16 mol·L－1
题组二　化学反应的限度
3．(2022·江苏淮安高一期中)在密闭容器中进行反应：N2＋3H22NH3，下列说法正确的是(　　)
A．升高温度能加快反应速率
B．充入氢气能减慢反应速率
C．达到平衡时，反应速率：v正＝v逆＝0
D．达到平衡时，N2和H2能100%转化为NH3
4．已知反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，起始时向某密闭容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，下列有关说法正确的是(　　)
A．NO2中不可能含18O
B．有1 mol N18O生成
C．S18O2的物质的量不可能为0.8 mol
D．SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，说明该反应达到平衡
题组三　化学平衡状态的判断
5．(2022·北京牛栏山一中高一阶段练习)可逆反应：2NO22NO＋O2在恒容密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是(　　)
①混合气体的颜色不再改变的状态
②单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示反应速率之比为2∶2∶1的状态
④v正(NO2)＝2v逆(O2)
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
⑥混合气体的密度不再改变的状态
A．①④⑤ B．②③⑤
C．①④⑥ D．①④⑤⑥
6．在体积不变的密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列叙述表示该反应处于化学平衡状态的是(　　)
A．N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
B．混合气体的密度不随时间变化
C．当有1 mol N≡N断裂时，有6 mol N—H断裂
D．单位时间内生成2a mol NH3，同时消耗a mol N2
题组四　化学反应条件的控制
7．将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是(　　)
①使煤充分燃烧，提高煤的利用率　②减少SO2的产生，避免造成“酸雨”　③减少有毒的CO产生，避免污染空气　④减少CO2的产生，避免“温室效应”
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②③④
8．工业上合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是(　　)
A．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好
B．压强越大，反应速率越快，因此采取的压强越大越好
C．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂
D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率
9．(2022·河南卫辉调研)已知SO2和O2反应生成4 mol SO3时放出的热量为Q kJ，那么2 mol SO2和1 mol O2在一有催化剂的密闭容器中发生反应时，放出的热量为(　　)
A．大于Q kJ B．等于Q kJ
C．小于0.5Q kJ D．无法确定
10．一定温度下，已知反应N2O4(g)2NO2(g)。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(　　)
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
11．(2022·长沙高一阶段练习)在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2 min末该反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的浓度为0.2 mol·L－1。下列判断正确的是(　　)
A．x＝2
B．B的转化率为50%
C．2 min内A的平均反应速率为0.3 mol·L－1·min－1
D．若混合气体的密度保持不变，则表明该反应达到平衡状态
12．一定条件下，对于可逆反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是(　　)
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1
13．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到化学平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。可以判断该分解反应已经达到平衡状态的是(　　)
A．2v(NH3)＝v(CO2)
B．密闭容器中NH3与CO2的物质的量之比不变
C．密闭容器中混合气体密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
14．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(填“大于”“小于”或“等于”)。
(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．向容器中充入氩气 b．适当升高温度
c．增大O2的浓度 d．选择高效的催化剂
15．甲、乙两个研究小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度，在一定条件下会达到“平衡状态”。
Ⅰ.甲组：取5 mL 0.1 mol·L－1的KI溶液于试管中，滴加0.1 mol·L－1的FeCl3溶液2 mL，发生如下反应：2I－＋2Fe3＋2Fe2＋＋I2。为了证明该反应具有一定的限度，他们设计了如下实验：①取少量反应液，滴加AgNO3溶液，发现有少量的黄色沉淀(AgI)生成，证明反应物没有反应完全；②再取少量反应液，加入少量CCl4，振荡，发现CCl4层显浅紫色，因为I2更易溶于CCl4，即证明有I2生成。结合①②的结论，他们得出结论：该反应具有一定的可逆性，在一定条件下会达到反应限度。
(1)指导老师指出上述实验中①不合理，你认为原因是__________________________________
_______________________________________________________________________________，
改进的方法是____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的情况，还有一种简单的方法可以灵敏地检验是否生成了I2，这种方法是______________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
Ⅱ.乙组：取4 mL 1 mol·L－1的CaCl2溶液于试管中，发现滴入1 mol·L－1的Na2SO4溶液6 mL后就不再产生白色沉淀了，发生的反应是Na2SO4＋CaCl2==CaSO4↓＋2NaCl。请设计一个简单的实验，确认上述反应具有可逆性和反应限度，简要写出实验步骤和结论：_____________
_______________________________________________________________________________。
第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制
1．D　2.D
3．A　[升高温度，反应速率加快，A正确；在密闭容器中充入氢气，能增大反应物的浓度，从而加快反应速率，B不正确；达到平衡时，反应仍在进行，只是正反应与逆反应速率相等，所以反应速率：v正＝v逆＞0，C不正确；合成氨反应为可逆反应，达到平衡时，反应仍在进行，N2和H2不能100%转化为NH3，D不正确。]
4．C　[该反应为可逆反应，则通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，故A错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，不可能有1 mol N18O生成，故B错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，则消耗NO2、S18O2都小于1 mol，所以S18O2的物质的量不可能为0.8 mol，故C正确；该反应为可逆反应，SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明该反应达到平衡，故D错误。]
5．A
6．C　[A中，N2、H2、NH3的浓度之比等于化学计量数之比时，不能确定反应是否处于平衡状态；B中，因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论平衡与否，混合气体的密度均不变；C中，当有1 mol N≡N断裂时，相当于生成2 mol NH3(1 mol NH3中含有3 mol N—H)，即形成6 mol N—H，同时有6 mol N—H断裂，符合v正(NH3)＝v逆(NH3)，故处于化学平衡状态；D中，两反应速率均表示正反应速率，反应进行的任何阶段均成比例。]
7．A　[煤块粉碎是为了提高煤的利用率；脱硫是为了减少SO2的产生；适当过量空气是为了减少CO的产生。]
8．C　[A项，温度高反应速率快，但温度过高会消耗更多的燃料且催化剂有可能会失活，因此实际生产中的温度不是越高越好，错误；B项，压强大反应速率快，但压强过高会增加设备的成本，因此实际生产中的压强不是越大越好，错误；C项，可选用适当的催化剂提高反应速率，正确；D项，加入水蒸气会降低反应体系的温度，且氨气溶于水并不能提高反应速率，错误。]
9．C　[由于SO2和O2反应生成4 mol SO3时放出的热量为Q kJ，所以生成1 mol SO3时放出的热量为Q kJ，假定2 mol SO2和1 mol O2反应生成SO3，根据化学方程式2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)可知，能生成2 mol SO3，放出的热量为2×Q kJ＝Q kJ。由于该反应是可逆反应，2 mol SO2和1 mol O2不能完全反应，所以放出的热量小于Q kJ。]
10．C　[①恒压条件下，反应正向气体体积增大，气体的总质量不变，故密度是变量，其不变反应达到平衡状态；②恒压条件下，压强是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；③题给反应充入1 mol N2O4，正反应速率应逐渐减小直到不变，不符合题意；④随反应的进行，N2O4的转化率是变量，其不变证明达到平衡状态。]
11．C
12．D　[X、Y的平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，X、Y的转化率相等，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)为3∶2，B错误；由可逆反应的特点可知0＜c1＜0.14 mol·L－1。]
13．C　[A项，未指明其速率是代表正反应速率还是逆反应速率，且倍数关系也不正确；由于得到的气体中NH3与CO2的体积比恒为2∶1，且体系中只有这两种气体，故NH3的体积分数始终不变，B、D项不能说明是平衡状态；该反应中NH2COONH4为固体，当压强或气体密度不变时，反应达到平衡状态，C项能说明是平衡状态。]
14．(1)大于　(2)b　1.5×10－3 mol·L－1·s－1　(3)bc　(4)bcd
解析　(1)图中表明A点的反应时间小于1 s，表格中数据表明在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。表格中数据表明上述反应从开始到平衡，n(NO)的减小量为0.020 mol－0.007 mol＝0.013 mol，则n(NO2)的增加量为0.013 mol。上述反应容器的容积为2 L，则平衡时c(NO2)＝0.006 5 mol·L－1，则表示NO2变化的曲线是b。表格中数据表明，在0～2 s内n(NO)减小量为0.020 mol－0.008 mol＝0.012 mol，则n(O2)的减小量为0.006 mol，容器容积为2 L，则Δc(O2)＝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。
(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。a项，充入与反应无关的氩气，v不变，错误。
15．Ⅰ.(1)该反应中KI过量，故不能直接检验是否存在I－　取少量反应液，滴加KSCN溶液，若出现红色，则证明还有Fe3＋未完全反应　(2)取少量反应液，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝色，说明生成了I2　Ⅱ.取上层清液少许于试管中，滴加1 mol·L－1的Na2CO3溶液，若产生白色沉淀，则说明反应有一定的可逆性和反应限度
解析　甲组实验①不合理，因为所加的I－是过量的，不能通过检验I－存在证明反应的可逆性，只能证明少量反应物Fe3＋是否剩余及是否生成了I2来证明，因此，用KSCN溶液、淀粉溶液(或CCl4)等合理方法。乙组从反应物的量的角度考虑，Na2SO4溶液过量，若反应无可逆性，则Ca2＋沉淀完全，若反应有一定的可逆性和反应限度，则Ca2＋没有完全沉淀，故可用Na2CO3来证明Ca2＋存在即可。