专题2《化学反应速率与化学平衡》单元检测题(含解析)2022-2023学年上学期高二苏教版(2019)高中化学选择性必修1

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名称 专题2《化学反应速率与化学平衡》单元检测题(含解析)2022-2023学年上学期高二苏教版(2019)高中化学选择性必修1
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资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-07-10 23:55:13

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专题2《化学反应速率与化学平衡》单元检测题
一、单选题
1.在一定温度下的定容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应A(g)+2B(g)C(g)+D(g)已达到平衡状态
①混合气体的压强 ②混合气体的密度 ③B的物质的量浓度 ④混合气体总物质的量 ⑤混合气体的平均相对分子质量 ⑥v(C)与v(D)的比值为1∶1 ⑦混合气体总质量 ⑧混合气体总体积 ⑨单位时间内生成a mol A的同时生成a mol C
A.①②③④⑤⑥⑦⑧ B.①③④⑤⑨
C.①②③④⑤⑦ D.①③④⑤⑧⑨
2.下列说法正确的是( )
A.化学反应中化学能只能转化为热能
B.可逆反应达到平衡后,正、逆反应速率均为0
C.N2和H2反应达到平衡后,无N2或H2剩余
D.化学反应中一定有化学键的断裂和生成
3.一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合图的是
A.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH > 0
B.CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH < 0
C.CH3CH2OH(g) CH2=CH2(g)+H2O(g) ΔH > 0
D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g) 2C6H5CH=CH2(g)+2H2O(g) ΔH < 0
4.在1.5 L的密闭容器中通入2 molN2和3 molH2的混合气体,在一定条件下发生反应。达到平衡时,容器内压强为反应开始时的0.8,则该反应的化学平衡常数为
A.0.10 B.0.20 C.0.34 D.0.44
5.在容积一定的密闭容器中发生可逆反应:A(g)+2B(g)2C(g) ΔH>0;平衡移动关系如图所示。下列说法正确的是
A.p1p2,纵坐标指C的质量分数
C.p16.,向恒温、恒容的三个密闭容器中分别充入气体:(甲)和,(乙)和,(丙)。反应达平衡时,的质量m满足下列关系的是
A.(甲)>m(丙)>2m(乙) B.m(甲)=m(丙)>2m(乙)
C.m(甲)=m(丙)<2m(乙) D.m(甲)<m(丙)<2m(乙)
7.在催化剂作用下,以C2H6和CO2为原料制取C2H4和CO的主要反应如下:
反应1:(反应1为快反应)
反应2:(反应2为慢反应)
副反应为:
0.1MPa时,按物质的量之比为1∶1向密闭容器中充入C2H6和CO2的混合气体,反应相同时间,测得C2H6和CO2转化率与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是
A.X代表的物质是CO2
B.生成CO的快慢主要由反应1的速率决定
C.820℃时,容器中
D.若平衡时增大体系的压强,的体积分数不会发生变化
8.下列有关说法正确的是
A.铅酸蓄电池充电时,PbSO4在两电极上生成
B.制造中国“奋斗者”号载人潜水器的钛合金比纯金属钛的熔点低、强度大
C.常温下,pH均为5的盐酸与氯化铵溶液中,升温后氢离子浓度仍相等
D.298K时,反应2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔH>0
9.一定条件下,反应:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)在5L密闭容器中进行,10 s时,水蒸气的物质的量增加了0.60 mol,则前10 s的平均反应速率为
A.v(NH3)=0.008 mol/(L s) B.v(NO)=0.04 mol/(L s)
C.v(O2)=0.006 mol/(L s) D.v(H2O)=0.06 mol/(L s)
10.向一容积为的密闭容器中加入一定量的、,发生化学反应。如图是容器中、的物质的量浓度随时间变化的曲线。下列说法正确的是
A.根据图可求得方程式中a:b=1:3
B.推测在第时曲线变化的原因可能是升温
C.推测在第时曲线变化的原因可能是降温
D.时,保持温度、压强不变充入稀有气体,不影响速率,平衡不移动
11.已知反应过程中的能量变化情况如图所示,曲线I和曲线II分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断错误的是
A.该反应的反应热
B.曲线II加入了催化剂,反应速率加快
C.反应物的总键能小于生成物的总键能
D.如果该反应生成液态,则放出的热量增大
12.甲醇通过催化氧化制取甲醛时,在无催化剂(图中实线)和加入特定催化剂(图中虚线)时均会产生甲醛,反应中相关物质的相对能量如图1所示。下列说法错误的是
A.该条件下比稳定
B.加入该催化剂不能改变反应的焓变
C.无催化剂时,生成的活化能比生成甲醛的活化能小
D.无催化剂时,升高温度,甲醇氧化为甲醛的反应速率变化如图2所示
13.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.唾液可以使淀粉水解速率加快
B.工业制取金属钾选取适宜的温度,使K变成蒸气从反应混合物中分离出来
C.工业合成氨的过程中使用过量的以提高的利用率
D.久置氯水颜色变浅,酸性增强
14.一定温度下,在一容积可变的密闭容器中发生反应 ,t1时刻达到平衡,t2时刻改变某一条件,至t3时刻再次达到平衡,v逆随时间变化如图所示。下列说法错误的是
A.过程中,平衡逆向移动
B.t2时刻改变的条件可能是充入一定量HI(g)
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达平衡时,平衡常数
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达平衡时,H2的体积分数Ⅰ<Ⅱ
二、填空题
15.I.已知Na2S2O3与硫酸的反应为Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,某研究小组为研究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验如下,请回答下列问题。
实验序号 反应温度 加入0.1mol/LNa2S2O3溶液 加入0.1mol/LH2SO4溶液 加入水的体积 出现浑浊的时间
① 20℃ 2mL 2mL 0 t1s
② 40℃ 2mL V1mL 0 t2s
③ 20℃ 1mL 2mL V2mL t3s
(1)根据“控制变量”的原则,实验①②研究的是_______对化学反应速率的影响。
(2)V2=_______。
(3)t1、t2、t3由大到小的顺序是_______。
II.炼铁高炉中存在可逆反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g),一定温度下,向某恒容密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示,请回答下列问题。
(4)t1时,正反应速率_______(填“>“”<”或“=”)逆反应速率。
(5)0~4min时间段内,v(CO)=_______mol·L-1·min-1。反应达最大限度时,体系内混合气体的平均相对分子质量是_______(计算结果精确到0.1)。
(6)下列条件的改变能减慢其反应速率的是_______。
a.降低温度
b.减少铁粉的质量
c.保持压强不变,充入He使容器的体积增大
d.保持体积不变,充入He使体系压强增大
16.温度为T时,向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol 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,回答下列问题:
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20
(1)反应在前50s—250s内的用PCl5表示平均速率为___________
(2)该反应的平衡常数K=___________。
(3)体系平衡时与反应起始时的压强之比为___________
(4)其它条件均不变,在上述平衡体系中再加入1.0molPCl5,达到新平衡时n(PCl3)_____0.4mol(填>,<,=)
(5)相同温度下,起始时向容器中充入0.6molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2,反应达到平衡前v(正)_________v(逆)(填>,<,=)
17.恒温下在2L密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。
(1)该反应的化学方程式为_______;
(2)从开始至5min,Y的平均反应速率为_______;平衡时,X的转化率为_______。
(3)反应达平衡时体系的压强是开始时的_______倍;
(4)下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是_______。(填序号)
①容器内温度不变 
②混合气体的密度不变 
③混合气体的压强不变 
④混合气体的平均相对分子质量不变 
⑤Z(g)的物质的量浓度不变 
⑥容器内X、Y、Z三种气体的浓度之比为3∶1∶2 
⑦某时刻v(X)=3v(Y)且不等于零 
⑧单位时间内生成2nmolZ,同时生成3nmolX
(5)在某一时刻采取下列措施能加快反应速率的是_______。
A.加催化剂 B.降低温度
C.体积不变,充入X D.体积不变,从容器中分离出Y
(6)写出平衡常数K的计算式(只列式不计算)_______。
18.在80℃时,将0.40 mol的N2O4气体充入2 L已经抽成真空的固定容积的密闭容器中,发生反应N2O4(g)2NO2(g),隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
0 20 40 60 80 100
n(N2O4) 0.40 a 0.20 c d e
n(NO2) 0.00 0.24 b 0.52 0.60 0.60
⑴计算20~40 s内用N2O4表示的平均反应速率为__________________________
⑵计算在80℃时该反应的平衡常数K =___________,若90℃时该反应的平衡常数为2.1,该反应的逆反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。反应进行至100s后,将反应混合物的温度降低,混合气体的颜色________(填“变浅”、“变深”或“不变)。
⑶若保持温度80℃,平衡后再向此容器中充入NO2和N2O4各2mol,则此时v正_______v逆(填“>”、“<”或“=”), 理由是__________________________________
⑷要增大该反应的K值,可采取的措施有_________(填字母代号)
A.增大N2O4起始浓度 B.向混合气体中通入NO2 C.使用高效催化剂 D.升高温度
⑸如图是80℃时容器中N2O4物质的量的变化曲线,其他条件不变,请在该图中补画出该反应在60℃时N2O4物质的量的变化曲线(标明温度) _______________________。
19.在一体积为1 L的密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,在850 ℃ 发生如下反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0。CO和H2O浓度变化如图:
(1)0~4 min的平均反应速率v(CO)=_______mol·(L·min)-1。
(2)850 ℃时,平衡常数K=_______,温度升高,平衡常数_______(增大、不变或减小)
(3)850 ℃时,若向该容器中充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O,则CO的平衡转化率为_______。
(4)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______(填选项序号)。
a.v正(H2)=v逆(H2O) b.c(CO2)=c(CO)
c.容器中气体密度不变 d.1 mol H-H键断裂的同时断裂2 mol H-O键
20.我国2020年颁布的能源法中,首次将氢能纳入能源定义。在工业市场中,甲烷水蒸气重整制氢是目前工业制氢最为成熟的方法,被广泛应用于氢气的工业生产。甲烷水蒸气重整反应体系中主要存在的反应方程式有:
反应1:
反应2:
反应3:
(1)_______。
(2)反应1在_______下自发进行(填“高温”,“低温”或“任意温度”)。
(3)一定温度下,向某容积为1L的恒容容器中充入和,发生上述反应,tmin后反应达到平衡。达到平衡时,容器中CO为mmol,CO2为nmol。
①tmin内CH4的消耗速率为___。(用含m,n,t的代数式表示,下同)。反应1的平衡常数Kc=__。
②保持容器体积和投料量不变,分别在和下进行上述反应,测得容器中CO和CH4的含量随温度的变化如下图所示。
5MPa时,表示CO和CH4平衡组成随温度变化关系的曲线分别是_______和_______。X点平衡组成含量高于Y点的原因是_______。
(4)熔融盐燃料电池具有较高的能量转化效率,某CO熔融盐燃料电池用、作电解质,则工作时负极上电极反应式为_______;当有发生定向移动时,电路中转移的电子数目为_______(用表示阿伏加德罗常数的值)。
21.甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料。CO和H2的混合气体俗称合成气,可以在一定条件下制备CH3OH。
(1)若在密闭容器中充入CO和H2,研究其它条件不变时温度对合成甲醇反应影响:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),实验结果如图所示。
①温度高低比较:T1____T2。
②下列判断正确的是______________。
A.该反应是放热反应
B.该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
C.由 T1到T2,ΔS减小
D.处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时增大
③在T1温度时,将1.00molCO和2.00molH2充入1.00L恒容密闭容器中,充分反应达到平衡后,若容器内气体的压强减小到开始时的一半,此时CO的转化率为______________,平衡常数为________________。(填计算结果)
(2)在一个恒容的密闭容器中发生反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),在不同时间测定的各成分物质的量浓度如下表:
时间 浓度(mol/L)
c(CO) c(H2) c(CH3OH)
第0 min 4.0 8.0 0
第10min 3.8 7.6 0.2
第20min 3.4 6.8 0.6
第30min 3.4 6.8 0.6
第40min 3.9 7.8 0.1
① CO的平均反应速率v(0min~10min)/ v(10min~20min)=________________。
② 若在第30min时改变了反应条件,改变的反应条件可能是______________。
22.能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,其开发利用是科学家们研究的重要课题。试回答下列问题:
(1)氢气也可以作为化工生产的原料,如一定的条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),该反应的平衡常数表达式为:_______。在2L的恒容密闭容器中加入1.8mol H2和0.6mol N2,其中N2的量随时间的变化曲线如图。从llmin起,在其它条件不变的情况下,压缩容器的体积为1L,则n(N2)的变化曲线为:_______(填“a”或“b”或“c”或“d”), 达新平衡时,c(N2)的数值为:_______。
(2)在工业上也可以利用氢气合成液体燃料。如:工业上合成甲醇的反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H<0,该过程既可以减弱CO2的温室效应,又可以充分利用CO2.反应过程中部分数据见下表(起始:T1℃、2.0L密闭容器):
反应时间 CO2(mol) H2(mol) CH3OH(mol) H2O(mol)
容器I恒温恒压 0min 2 6 0 0
10min 4.5
20min 1
30min 1
容器II绝热恒容 0min 0 0 2 2
达到平衡时,反应I、II对比:平衡常数K(I)_______K(II)(填“>”“<”或“=”)。保持其他条件不变的情况下,若30 min时只向容器I中再充入1 mol CO2(g)和1mol H2O(g),则平衡_______移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(3) 100 kPa时,绝热密闭容器中发生反应2NO(g)+O2 (g) 2NO2(g)。一定压强下,NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图所示。
300℃时,VmL NO和0.5mLO2混合发生该反应,最终混合气体的平均摩尔质量为: _______(用含V的计算式表示)。图中A、B、C三点表示不同温度、压强下达到平衡时NO的转化率,则_______点对应的压强最大。若氧气中混有氮气,容器中还同时发生了如下反应N2(g)+O2(g) 2NO(g)△H=+180kJ/mol,则此反应对NO的转化率的影响是_______ (填“增大”、“减小”或“无法判断”),理由是_______。
23.已知:乙烯气相直接水合反应的化学方程式为C2H4(g)+H2O(g)===C2H5OH(g) ΔH=-45.5 kJ/mol
下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1]。
(1)列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=__________
(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为_______________,理由是____________________________。
(3)气相直接水合法常用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290 ℃、压强6.9 MPa,n(H2O)∶n(C2H4)=0.6∶1,乙烯的转化率为5%,若要进一步提高乙烯转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有________________、________________。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】①该反应是分子数变化的反应,压强始终在变化,混合气体的压强不变,说明气体的物质的量不变,证明达到了平衡状态,故①正确;
②该容器的体积保持不变,根据质量守恒定律知,反应前后混合气体的质量不变,所以容器内气体的密度始终不再发生变化时,不能表明达到化学平衡状态,故②错误;
③反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,所以B的浓度不再变化时,该反应达到平衡状态,故③正确;
④该反应是反应前后气体体积变化的反应,所以气体总物质的量不变,能表明反应达到平衡状态,故④正确;
⑤容器中的气体平均相对分子质量,反应前后混合气体的质量不变化,当不再发生变化时,表明物质的量不变,表明已经平衡,故⑤正确;
⑥C、D反应速率的比值始终等于化学方程式的系数之比,故⑥错误;
⑦混合气体的总质量一直不变,故⑦错误;
⑧在定容容器中混合气体总体积始终不变,不能表明达到化学平衡状态,故⑧错误;
⑨单位时间内生成a mol A是逆向的速率,同时生成a mol C表示正向的速率,正反应速率等于逆反应速率,说明反应达到平衡,故⑨正确;
故答案为B。
2.D
【详解】A.化学反应中能量转化形式有多种,如燃烧反应中化学能转化为热能和光能等,选项A错误;
B.化学平衡是动态平衡,当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,但不为0,选项B错误;
C.可逆反应不能完全进行到底,所以N2和H2反应达到平衡后,有N2或H2剩余,选项C错误;
D.化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成,所以化学反应中一定有化学键的断裂和形成,选项D正确;
答案选D。
3.B
【分析】根据先拐先平数值大,则T2>T1、p1>p2;
【详解】A.反应为吸热的、气体分子数不变的反应,温度升高平衡右移,水蒸气含量升高;压强增大平衡不移动,A错误;
B.反应为放热的、气体分子数减小的反应,温度升高平衡左移,水蒸气含量减小,压强增大平衡右移,水蒸气含量增大,B正确;
C.反应为吸热的、气体分子数增大的反应,温度升高平衡右移,水蒸气含量增大,压强增大平衡平衡左移,水蒸气含量减小,C错误;
D.反应为放热的、气体分子数增加的反应,温度升高平衡左移,水蒸气含量下降增大,压强增大平衡左移,水蒸气含量下降,D错误;
故选B。
4.D
【详解】设转化的氮气的物质的量浓度为x mol/L,
起始时c(N2)==,c(H2)==2mol/L,
根据N2和H2的反应,列出三段式为:
已知达到平衡时,容器内压强为反应开始时的0.8,根据阿伏加德罗定律及其推论得:
解得x=,
所以平衡时浓度c(N2)=,c(H2)=,c(NH3)=;
化学平衡常数K=≈0.44,
故答案为D。
5.B
【详解】A.A(g)+2B(g)2C(g)正反应吸热,升高温度,平衡正向移动,A的质量分数减小,纵坐标指不可能指A的质量分数,故A错误;
B.A(g)+2B(g)2C(g)正反应气体系数和减小,增大压强,平衡正向移动,C的质量分数增大,若纵坐标指C的质量分数,则p1>p2,故B正确;
C.A(g)+2B(g)2C(g)正反应气体系数和减小,增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大,若纵坐标指A的转化率,则p1>p2,故C错误;
D.A(g)+2B(g)2C(g)正反应气体系数和减小,增大压强,平衡正向移动,混合气体的平均摩尔质量增大,若纵坐标指混合气体的平均摩尔质量,p1>p2,故D错误;
选B。
6.B
【详解】用一边倒法可知, (甲)的投料和,(丙)的投料相同,则甲和丙建立的是等同平衡:反应达平衡时,的质量m(甲)=m(丙), (乙)的投料和是甲的一半,若乙的容积也减半,则二者也是等效平衡、乙中三氧化硫的量是甲的一半,实际情况则容器容积相同:则乙平衡等效于甲平衡扩容减压后移动所得,减压左移,则反应达平衡时,的质量m(丙)>2m(乙),故m(甲)=m(丙)>2m(乙);
答案选B。
7.C
【详解】A.由题干信息可知,反应1为快反应,反应2为慢反应,同温度下反应1更容易发生,即C2H6的转化率大于CO2的转化率,故X代表的物质是C2H6,Y代表CO2,A错误;
B.由题干信息可知,反应1为快反应,反应2为慢反应,多步反应中总反应的反应速率取决于慢反应,即生成CO的快慢主要由慢反应2的速率决定,B错误;
C.由题干图示可知,820℃时,CO2的转化率为50%左右,C2H6的转化率为75%左右,根据三段式分析可知:,,故容器中,C正确;
D.若平衡时增大体系的压强,反应1逆向移动,则C2H6的量增加,反应2平衡不移动,副反应3平衡正向移动,则的体积分数将增大,D错误;
故答案为:C。
8.B
【详解】A.铅酸蓄电池充电时,PbSO4在阳极发生氧化反应生成PbO2,PbSO4阴极发生还原反应生成Pb,所以铅酸蓄电池充电时,PbSO4在两电极上均消耗,故A错;
B.合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点,硬度一般比其组分中任一金属的硬度大,故B正确;
C.升高温度盐酸与氯化铵溶液中的氢离子浓度均增大,但由于氯化铵为强酸弱碱盐,升高温度会促进铵根离子的水解,溶液中的氢离子浓度增大,常温下,pH均为5的盐酸与氯化铵溶液中,升温后氢离子浓度盐酸小于氯化铵溶液,故C错;
D.298K时,反应2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s)的,常温下能自发进行,则,,故D错;
9.A
【详解】在5L密闭容器中进行,10 s时,水蒸气的物质的量增加了0.60 mol,则前10 s的平均反应速率用表示为v(H2O)=0.60 mol ÷5L÷10 s =0.012mol/(L s),所以D选项错误。由于v(NH3): v(H2O)=4:6,所以v(NH3)=2/3 v(H2O)= 2/3×0.012 mol/(L s)=0.008 mol/(L s),A选项正确;v(NO):v(H2O)=4:6,所以v(NO)=2/3 v(H2O)=2/3×0.012 mol/(L s)=0.008 mol/(L s),B选项错误。v(O2):v(H2O)= 5:6,所以v(O2)=" 5/6" v(H2O)=" 5/6×0.012" mol/(L s)=0.010 mol/(L s),选项C错误;答案选A。
10.B
【详解】A.物质的量变化量之比等于化学计量数之比,方程式中,A项错误;
B.第时,单位时间内、的物质的量变化量较大,反应速率增大,可能为升高温度,B项正确;
C.第时,的物质的量减小,的物质的量增大,说明平衡向逆反应方向移动,此时曲线斜率较大,应为升高温度导致,如降低温度,平衡影响正反应方向移动,C项错误;
D.时,保持温度、压强不变充入稀有气体,体积增大,相当于减压,则反应速率减小,平衡向正反应方向移动,D项错误;
答案选B。
11.A
【详解】A.该反应的AH=419 -510 =-91 ,故A错误;
B.曲线II加入了催化剂,改变反应历程,降低活化能,反应速率加快,但反应热不变,故B正确;
C.由图象可知,,反应物的总键能小于生成物的总键量,故C正确;
D.气态CH3OH变成液态还需要放热,如果该反应生成液态CH3OH,放出更多的热量,故D正确;
故答案为A。
12.D
【详解】A.由图可知,该条件下的相对能量比 CO的相对能量小,物质所具有的能量越低,物质越稳定,则该条件下比CO的稳定性强,A正确;
B.加催化剂不能改变反应焓变但可降低反应活化能,B正确;
C.由图可知,无催化剂时,生成CO(-393kJ/mol)比生成甲醛(>-393kJ/mol)的活化能小,C正确;
D.由图1可知,甲醇生成甲醛的反应为放热反应,故温度升高,平衡逆向移动,逆反应速率应大于正反应速率,则生成甲醛的正反应速率增大的程度比逆反应速率增大程度小,D错误;
答案选D。
13.A
【分析】勒夏特列原理为:如果改变影响平衡的条件之一,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动.使用勒夏特列原理时,该反应必须是可逆反应,否则勒夏特列原理不适用。
【详解】A.唾液可以使淀粉水解速率加快是因为,唾液所含淀粉酶的催化作用,不能用勒夏特列原理解释,故A符合题意;
B.由于K为气态,将钾分离出来,降低了产物的浓度,平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,故B不符合题意;
C.工业合成氨发生反应为:,使用过量的,平衡正向移动,提高的利用率,能用勒夏特列原理解释,故C不符合题意;
D.氯水中存在氯气与水的反应平衡:,反应生成的次氯酸容易分解,导致氯气与水的反应向着正向移动,最终氯气完全反应,溶液颜色消失,该变化与平衡移动有关,能用化学平衡移动原理解释,故D不符合题意;
故答案选A。
14.D
【分析】绘制过完整v-t图都应了解,速率曲线一条渐减,另一条速率曲线渐增,达到化学平衡时,曲线图体现曲线相汇且水平延长;当平衡因改变外界条件而破坏,重新建立新平衡时依然是重复刚才的曲线变化,一条渐减一条渐增,再次相汇变水平,表示建立新的平衡;当曲线处于纵坐标值变化时,纵坐标值相对较大的曲线对应方向即为当前反应进行方向;根据本题图象,v逆在第一次建立平衡过程中是渐增至t1时刻达平衡速率值,说明反应起始进行方向是正向进行;t2时刻改变条件,v逆速率突然变大,随后因反应体系内物质浓度随反应变化v逆逐渐降低在t3时刻达到新平衡速率值,这一过程中,反应逆向进行至新平衡;新平衡速率与原平衡速率相等,则说明t2时刻改变条件瞬间,v正应突然变小然后渐增至达新平衡速率;
【详解】A.根据分析,t2~t3过程中,反应逆向进行至新平衡,描述正确,不符题意;
B.根据分析及补全图象,t2时刻v逆突然变大,v正突然变小,只有在恒压容器(容器体积可变)中增加生成物气体的物质的量,才会出现生成物浓度突然变大造成v逆突增,容器因增加了气体而扩容,使得反应物浓度突然变小造成v正突减,描述正确,不符题意;
C.两次平衡达到时温度并未改变,故两次反应K值相等,描述正确,不符题意;
D.由v-t图可以看出t2时刻改变条件是向容器中加入一定量的HI,反应在t3时刻再次平衡时反应速率与前一次平衡速率相同,在恒压恒容容器的前提下,则说明新平衡中各物质浓度与前一次平衡中各物质浓度对应相等,说明两次平衡等效,故两次平衡中H2体积分数对应相等,描述错误,符合题意;
综上,本题选D。
15. 温度 1 t3>t1>t2 > 0.1 33.3 ac
【详解】I.(1)根据表中数据可知实验①②温度不同,根据“控制变量”的原则,二者研究的是温度对化学反应速率的影响。
(2)根据表中数据可知实验①③温度相同,硫代硫酸钠的浓度相同,因此V2=2mL+2mL-1mL-2mL=1mL。
(3)温度越高,反应速率越快,温度相同时反应物浓度越大反应速率越快,反应速率越快,达到平衡的的时间越少,则t1、t2、t3由大到小的顺序是t3>t1>t2。
II.(4)t1时CO浓度继续增大,说明反应正向进行,正反应速率>逆反应速率。
(5)0~4min时间段内生成CO是0.4mol/L,则v(CO)=0.4mol/L÷4min=0.1mol·L-1·min-1。反应达最大限度时生成CO是0.4mol/L,剩余二氧化碳是0.2mol/L,二者物质的量之比是2:1,因此体系内混合气体的平均相对分子质量是≈33.3。
(6)a.降低温度,反应速率减小,a符合;
b.减少铁粉的质量,由于铁是固体,不影响反应速率,b不符合;
c.保持压强不变,充入He使容器的体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小,c符合;
d.保持体积不变,充入He使体系压强增大,反应物浓度不变,反应速率不变,d不符合;
答案选ac。
16.(1)1×10-4mol/(L·s)或0.0001mol/(L·s)
(2)0.025
(3)6:5
(4)<
(5)<
【分析】(1)
反应在前50s-250s内的用PCl5表示平均速率为。
(2)
达到平衡时,,,,,该反应的平衡常数。
(3)
平衡时,,恒温恒容时,压强之比等于物质的量之比,则体系平衡时与反应起始时的压强之比为。
(4)
其它条件均不变,在上述平衡体系中再加入1.0molPCl5,若平衡不移动,达到新平衡时n(PCl3)=0.4mol,但在恒容条件下,再加入1.0molPCl5,相当于加压,平衡向逆向移动,则达到新平衡时n(PCl3)<0.4mol。
(5)
相同温度下,起始时向容器中充入0.6molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2,此时浓度商为,则反应逆向进行,故反应达到平衡前v(正)<v(逆)。
17.(1)
(2) 0.02mol/(L min) 60%
(3)
(4)③④⑤⑧
(5)AC
(6)0.252/(0.22×0.4)
【详解】(1)根据图象可知,5min内X的物质的量减少0.6mol、Y的物质的量减少0.2mol、Z的物质的量增加0.4mol,可知X、Y是反应物、Z是生成物,变化量比等于系数比,5min后物质的量不再改变,说明该反应可逆,反应方程式为3X(g)+Y(g) 2Z(g);
(2)从开始至5min,Y的物质的量减少0.2mol,Y平均反应速率为=0.02mol/(L·min);5min内X的物质的量减少0.6mol,X的转化率为×100%=60%;
(3)同温、同体积,压强比等于物质的量比,反应达平衡时体系的压强是开始时的倍;
(4)①恒温容器,温度是恒量,容器内温度不变,反应不一定达到平衡状态,故不选①;
②反应前后气体总质量不变、容器体积不变,密度是恒量,混合气体的密度不变,反应不一定达到平衡状态,故不选②;
③反应前后气体系数和不同,容器体积不变,压强是变量,混合气体的压强不变,反应一定达到平衡状态,故选③;
④反应前后气体总质量不变,反应前后气体系数和不同,混合气体的平均相对分子质量是变量,混合气体的平均相对分子质量不变,反应一定达到平衡状态,故选④;
⑤反应达到平衡状态,各物质浓度不再改变,Z(g)的物质的量浓度不变,反应一定达到平衡状态,故选⑤;
⑥容器内X、Y、Z三种气体的浓度之比为3:1:2,不能判断浓度是否改变,反应不一定平衡,故不选⑥;
⑦某时刻v(X)=3v(Y),不能判断正逆反应速率是否相等,反应不一定平衡,故不选⑦;
⑧单位时间内生成2nmolZ,同时生成3nmolX,正逆反应速率比等于系数比,反应一定达到平衡状态,故选⑧;
反应一定达到平衡状态的是③④⑤⑧。
(5)A.催化剂能加快反应速率,加催化剂,反应速率加快,故选A;
B.降低温度,反应速率减慢,故不选B;
C.体积不变,充入X,反应物浓度增大,反应速率加快,故选C;
D.体积不变,从容器中分离出Y,反应物浓度降低,反应速率减慢,故不选D;
选AC。
(6)根据图象可知,平衡常数K=。
18. 0.0020mol·L-1·s-1 1.8mol·L-1 放热 变浅 > Qc=(1.32)/1.05=1.6v逆 D
【详解】(1)根据表中数据可得各时间时反应物和生成物的物质的量,
N2O4(无色)2NO2
0s时:0.40mol 0
20s时:a 0.24mol
40s时:0.20mol b
60s时:c 0.52mol
80s时:d 0.60mol
100s时:e 0.60mol
则a=0.40mol-0.12mol=0.28mol;b=0.40mol;c=0.40mol-0.26mol=0.14mol;d=0.40mol-0.30mol=0.10mol;e=0.10mol;
则20s-40s内用NO2表示的平均反应速率为=0.004mol/(L·s),则这段时间内用四氧化二氮表示的平均反应速率为0.002mol/(L·s);
(2)反应的平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,则为K=;若90℃时该反应的平衡常数为2.1,则升高温度平衡常数增大,说明反应向正反应方向移动,该反应的逆反应为放热反应;反应进行至100s后,将反应混合物的温度降低,平衡向放热反应的逆反应方向移动,二氧化氮的浓度降低,混合气体的颜色变浅;
(3)若保持温度80℃,平衡后再向此容器中充入NO2和N2O4各2mol,Qc=(1.32)/1.05=1.6v逆;
(4)K只与温度有关,与浓度、催化剂无关,该反应正反应为吸热反应,要增大该反应的K值,可采取的措施为升高温度,答案选D;
(5)反应在60℃时达到平衡,反应速率减小,该反应为吸热反应,降低温度逆向移动,则N2O4物质的量变大,如图。
【点睛】本题考查化学平衡移动以及有关计算,题目较为综合,具有一定难度,做题时注意外界条件对化学平衡的影响。注意(4)中平衡常数只受温度影响,温度不变平衡常数不变。
19. 0.03 1 减小 75% ad
【详解】(1)0-4min可知,△c(CO)=0.20mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L,则v(CO)=mol (L min)-1,故答案为:0.03;
(2)平衡常数,温度升高,平衡逆向移动,则平衡常数减小,故答案为:1;减小;
(3)设一氧化碳的转化浓度为x,
850℃时,反应的平衡常数是1,有(1.0-x)×(3.0-x)=x2,解得x=0.75,则CO的平衡转化率为,故答案为:75%;
(4)该反应是在固定容积的密闭容器中进行的反应,且反应前后气体的质量不变,密度不能作为达到平衡的标志,c(CO2)=c(CO)是一特定的状态,不一定达到平衡,a项v正(H2)=v逆(H2O),d项1mol H-H键断裂的同时断裂2mol H-O键能作为达到平衡的标志;故答案为;ad。
20. +165 高温 d a 升高温度反应一向正反应方向移动,反应三向逆反应方向移动,但反应一的影响程度更大,所以一氧化碳含量增多 4NA
【详解】(1)由盖斯定律可知
故答案为;
(2)反应1: ,,所以该反应在高温条件下自发进行,故答案为高温;
(3)①根据反应方程式可知,所以甲烷的消耗速率为
,故答案为;
依据原子守恒,由于为,为,则剩余,水剩余,
氢原子为,即氢气为,
容积为的恒容容器,所以反应1的平衡常数,故答案为;也可以根据三段式解题。
②保持容器体积和投料量不变,分别在和下进行上述反应,反应1为吸热,反应2为吸热,反应3为放热反应,所以升高温度甲烷的含量降低,一氧化碳的含量增多,在同温条件下,增大压强反应1和2均向逆反应方向移动,所以甲烷含量增大,所以时,表示平衡组成随温度变化关系的曲线为线,平衡组成随温度变化关系的曲线为线:压强相同条件下,升高温度反应1向正反应方向移动,反应3向逆反应方向移动,但反应一的影响程度更大,所以一氧化碳含量增多,故答案为升高温度反应1向正反应方向移动,反应3向逆反应方向移动,但反应1的影响程度更大,所以一氧化碳含量增多:
(4)在负极上失电子,参与电极反应失电子转化为,熔融盐燃料电池用、作电解质。则工作时负极上电极反应式为,当有发生定向移动时,内电路有电荷移动,外电路中转移的电子数目为。
21. < AD 75% 12L2/mol2 1∶2 升高温度
【详解】(1)①根据“先拐先平数值大”知T1<T2,故答案为<;
②A.根据“先拐先平数值大”知T1<T2,升高温度,甲醇的物质的量减小,则平衡向逆反应方向移动,因此逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,故A正确;B、根据“先拐先平数值大”知T1<T2,升高温度,甲醇的物质的量减小,则平衡向逆反应方向移动,所以平衡常数:K(T1)>K (T2),故B错误;C.由 T1到T2,属于升高温度,平衡逆向移动,气体的物质的量增大,ΔS增大,故C错误;D、升高温度平衡逆向移动,达到平衡时增大,故D正确;故选AD;
③设反应的CO的物质的量为x,
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
初起(mol):1 2 0
变化(mol):x 2x x
平衡(mol):1-x 2-2x x
气体的压强减小到开始时的一半,说明气体的物质的量变成原来的一半,即(1-x)+(2-2x)+x=1.5,解得x=0.75mol,CO的转化率=×100%=75%;容器体积为1L,因此平衡常数K==12,故答案为75%;12;
(2)①CO的平均反应速率==,故答案为;
②由表中数据可知,第20min浓度不再变化,反应达到了平衡状态,第30min时改变了条件后,平衡逆向移动,c(CO)、c(H2)、c(CH3OH)的变化量分别为0.5 mol/L、1.0 mol/L、0.5 mol/L,满足方程式,故不可能为增大某一物质浓度,增大压强反应混合物的浓度都应增大,说明改变的条件不可能是催化剂,也不可能是浓度和压强,只能是改变的温度,由于30min~40min之间反应速率比10min~20min快,只能是升高温度,故答案为升高温度。
22. K=c2(NH3)/c(N2)c3(H2) d 0.15 < 不 (30V+16)/(0.6V+0.5) C 无法判断 理由:N2+O2=2NO为吸热反应,该反应发生时,会增大NO的转化率;N2+O2=2NO发生时,会消耗氧气,增大NO浓度,因此会减小NO转化率。因此无法判断
【详解】(1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),该反应的平衡常数表达式为:(1)。 K=c2(NH3)/c(N2)c3(H2);加压后平衡正向移动,N2的物质的量减少,故选d;达到新平衡后,c(N2)的数值为:0.15mol/1L= 0.15mol/L;(2)将Ⅱ中的生成物全转化成反应物,两反应可看成是等效平衡,反应Ⅱ,吸热,温度低,反应I、II对比:平衡常数K(I)
反应时间 CO2(mol) H2(mol) CH3OH(mol) H2O(mol)
容器I恒温恒压 0min 2 6 0 0
10min 1.5 4.5 0.5 0.5
20min 1 3 1 1
30min 1 3 1 1
容器II绝热恒容 0min 0 0 2 2
平衡常数为: ,若30 min时只向容器I中再充入1 mol CO2(g)和1mol H2O(g), K=Qc,故平衡不移动;(3)300℃时,VmL NO和0.5mLO2混合发生该反应,最终混合气体的平均摩尔质量为:从图中转化率为0.8,故平衡时NO、O2、NO2分别为0.2V、0.5-0.4V、0.4v,平均摩尔质量为(30V+16)/(0.6V+0.5) ;图中A、B、C三点表示不同温度、压强下达到平衡时NO的转化率,由图可知,温度越高转化率越小,图中曲线上各点为等压不等温,通过控制变量做等温线,确定A、B、C三点与曲线交点等温不等压,从而确定曲线以下的点压强小于平衡压强,曲线以上的点压强大于平衡时压强,则C点对应的压强最大;若氧气中混有氮气,容器中还同时发生了如下反应N2(g)+O2(g) 2NO(g)△H=+180kJ/mol,则此反应对NO的转化率的影响是无法判断,理由:N2+O2=2NO为吸热反应,该反应发生时,会增大NO的转化率;N2+O2=2NO发生时,会消耗氧气,增大NO浓度,因此会减小NO转化率。因此无法判断。
23. 0.07(MPa)-1 p4>p3>p2>p1 反应分子数减少,相同温度下,压强增大,乙烯转化率提高 将产物乙醇液化移去 增加n(H2O)∶n(C2H4)比
【详解】(1)①C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)
开始(mol) 1 1 0
转化(mol) 0.2 0.2 0.2
平衡(mol) 0.8 0.8 0.2
乙醇占=,乙烯和水各占=,则乙醇的分压为7.85MPa×=0.87MPa,乙烯和水的分压为7.85MPa×=3.49MPa,所以Kp===0.07(MPa)-1,故答案为0.07(MPa)-1;
②在相同温度下由于乙烯转化率为p1<p2<p3<p4,由C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)可知正反应为气体体积减小的反应,所以增大压强,平衡正向移动,乙烯的转化率提高,因此压强关系是p4>p3>p2>p1,故答案为p4>p3>p2>p1;反应分子数减少,相同温度下,压强升高乙烯转化率提高;
③若要进一步提高乙烯转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以改变物质的浓度,如从平衡体系中将产物乙醇分离出来,或增大水蒸气的浓度,改变二者物质的量的比等,故答案为将产物乙醇液化移去;增加n(H2O)∶n(C2H4)比。
【点睛】本题考查了化学方程式的书写、压强对平衡移动的影响、物质制取方案的比较、反应热及平衡常数的计算等。本题的易错点为Kp的计算,要正确理解平衡分压的含义。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页