2024鲁科版新教材高中化学选择性必修1同步练习--第2章　化学反应的方向、限度与速率（含解析）

2024鲁科版新教材高中化学选择性必修1
第2章　化学反应的方向、限度与速率
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1　C 12　N 14　O 16　Si 28　S 32　Mn 55　Fe 56　Zn 65　I 127。
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列事实中,不能应用化学平衡移动原理来解释的是(　　)
a.对NO2加压后,气体颜色先变深后变浅
b.700 K比室温更有利于合成氨反应
c.开启啤酒瓶后,瓶中马上泛起大量泡沫
d.对于反应2HI(g) H2(g)+I2(g)达平衡后,缩小容器体积可使体系颜色变深
e.可用浓氨水和NaOH固体快速制氨气
f.加入催化剂,加快氮气和氢气转化为氨气的速率
A.abe　　B.abd　　
C.bde　　D.bdf
2.下列说法正确的是(　　)
A.所有自发进行的化学反应都是放热反应
B.石墨转化为金刚石是自发的化学反应
C.由焓判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程
D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
3.某温度下,一反应平衡常数K=。恒容时该反应达到平衡后,升高温度,H2浓度减小。下列说法正确的是(　　)
A.升温,逆反应速率减小　　
B.加压(减小反应容器容积),H2浓度减小
C.增加H2,K减小　　
D.该反应的正反应是吸热反应
4.由下列实验事实所得出的结论正确的是(　　)
选项 实验事实 结论
A 其他条件相同时,升高温度,Na2S2O3溶液与硫酸反应,析出硫的时间变短 其他条件相同时,升高温度化学反应速率增大
B 密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),压缩容器体积,气体颜色变深 增大压强,平衡向逆反应方向移动
C 浓度相同的盐酸和醋酸溶液分别与等质量的形状相同的锌粒反应,前者反应速率快 金属与酸的反应中,酸的浓度对反应速率无影响
D 在化学反应前后,催化剂的质量和化学性质都没有发生改变 催化剂一定不参与化学反应
5.一定条件下,合成乙烯的反应为6H2(g)+2CO2(g) C2H4(g)+4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.该反应的逆反应为放热反应
B.生成乙烯的速率:v(N)一定大于v(M)
C.增大压强,平衡正向移动,平衡常数K增大
D.当温度高于250 ℃,升高温度,催化剂的催化效率降低
6.工业上生产硝酸涉及氨的催化氧化,反应的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-904 kJ·mol-1,下列有关说法正确的是(　　)
A.该反应的ΔS<0
B.加入催化剂可降低逆反应的活化能,从而加快逆反应速率
C.恒温恒容时,增大压强,能使反应物中活化分子百分数增大,反应速率加快
D.达到平衡时,升高温度,正反应速率减小、逆反应速率增大
7.氧化亚氮(N2O)是一种强温室气体,且易转化为颗粒污染物。碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,反应历程为:
第一步　I2(g) 2I(g)　(快反应)
第二步　I(g)+N2O(g) N2(g)+IO(g)　(慢反应)
第三步　IO(g)+N2O(g) N2(g)+O2(g)+I(g)　(快反应)
实验表明,含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·c0.5(I2)(k为速率常数)。下列表述正确的是(　　)
A.N2O分解反应中,k(含碘)>k(无碘)
B.第一步反应对总反应速率起决定作用
C.第二步反应活化能比第三步小
D.I2浓度与N2O分解速率无关
8.CO2经催化加氢可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)。0.1 MPa时,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图,下列叙述不正确的是(　　)
A.该反应的ΔH<0
B.曲线b代表H2O
C.N点和M点所处的状态c(H2)不相等
D.其他条件不变,T1 ℃、0.2 MPa下反应达平衡时c(H2)比M点大
9.T ℃时,向某恒温恒容密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g),发生二氧化碳重整甲烷反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),测得体系中CH4(g)和CO(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.点B的坐标为(5,)
B.反应进行到5 min时,2v正(CH4)C.CO2(g)的平衡转化率约为33.3%
D.T ℃时,该反应的平衡常数为 mol2/L2
10.已知反应:2NO2(红棕色) N2O4(无色)　ΔH<0。将一定量的NO2充入注射器中后封口,如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深,透光率越小)。下列说法正确的是(　　)
A.b点的操作是拉伸注射器
B.d点:v(正)>v(逆)
C.c点与a点相比,c(NO2)增大,c(N2O4)减小
D.若不忽略体系温度变化,且没有能量损失,则T(c)>T(d)
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.反应S2(aq)+3I-(aq) 2S(aq)+(aq)　ΔH<0的速率方程可表示为v=k·cm(S2)·cn(I-),其中k为速率常数,常温下,实验测得反应的数据如下:
实验编号 c(S2)/mol·L-1 c(I-)/mol·L-1 v/mol·L-1·min-1
① 1.0×10-4 1.0×10-2 6.5×10-7
② 2.0×10-4 1.0×10-2 1.3×10-6
③ 4.0×10-4 1.0×10-2 2.6×10-6
④ 2.0×10-4 2.0×10-2 2.6×10-6
下列说法错误的是(　　)
A.m=1,n=3
B.k=0.65 L·mol-1·min-1
C.增大压强,该反应速率不变
D.升高温度,速率常数k增大
12.在恒压、SO2和O2的起始浓度一定的条件下,测得不同温度下SO2的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.若图中a点使用了催化剂,则b点没有使用催化剂
B.反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的ΔH<0
C.若将起始n(SO2)和n(O2)变为原来的一半,图像发生改变
D.T1 ℃下,c起始(O2)=2.0×10-2 mol·L-1,则平衡常数K>50 L·mol-1
13.在恒压、H2和CO2的起始浓度一定的条件下,用催化剂Ni/xMg(x值越大,表示Mg含量越高)催化反应4H2(g)+CO2(g) CH4(g)+2H2O(g),相同时间测得不同温度下CO2的转化率如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.升高温度,平衡逆向移动
B.355 ℃时,催化剂的活性最强
C.反应足够长时间可提高W点CO2的转化率
D.相同条件下催化剂中Mg的含量越高催化效率越高
14.三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料,2SiHCl3(g) SiH2Cl2+SiCl4(g)的反应速率v=v正-v逆=k正·x2(SiHCl3)-k逆·x(SiH2Cl2)·x(SiCl4),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,x为物质的量分数。采用大孔弱碱性阴离子交换树脂作催化剂,在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.该反应的正反应活化能小于逆反应活化能
B.a、b处反应速率大小:va>vb
C.温度一定时,使用更优质的催化剂可使k正、k逆增大,k正与k逆的比值增大
D.343 K时反应的平衡常数K=
15.在3个初始温度均为T ℃的密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)(正反应放热)。下列说法正确的是(　　)
容器 编号 容器类型 初始 体积 起始物质的量/mol 平衡时SO3的 物质的量/mol
SO2 O2 SO3
Ⅰ 恒温恒容 1.0 L 2 1 0 1.6
Ⅱ 绝热恒容 1.0 L 2 1 0 a
Ⅲ 恒温恒压 0.5 L 0 0 1 b
A.a<1.6
B.b>0.8
C.平衡时v正(SO2):v(Ⅰ)D.若起始时向容器Ⅰ中充入1.0 mol SO2(g)、0.20 mol O2(g)和4.0 mol SO3(g),则反应将向正反应方向进行
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(10分)Ⅰ.高炉炼铁发生的主要反应为Fe2O3(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)。该反应在不同温度下的平衡常数如下。
温度/℃ 1 000 1 150 1 300
平衡常数 4.0 3.7 3.5
(1)该反应的平衡常数表达式K=　　　　。
(2)在一个容积为10 L的密闭容器中,1 000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO和CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=　　　　　　　;CO的平衡转化率为　　　　。
(3)欲提高高炉中CO的平衡转化率,可采取的措施是　　　　。
A.减少Fe的量　　　B.增加Fe2O3的量　
C.移出部分CO2　　　D.加入合适的催化剂
Ⅱ.已知化学反应:①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)　ΔH1>0
②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)　ΔH2<0
③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH3
三个反应的平衡常数分别为K1、K2和K3。
(4)ΔH3　　　　0(填“>”或“<”)。
(5)根据反应①和反应②推导出K1、K2与K3的关系式:　　　　。
17.(14分)根据下列实验设计,回答问题。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
(1)利用实验Ⅰ探究锌与0.1 mol/L硫酸溶液和2 mol/L硫酸溶液反应的速率,可以测定收集一定体积氢气所用的时间。此方法需要控制的变量有(写出1项):　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)实验Ⅱ探究浓度对化学平衡的影响。
已知:Cr2(橙色)+H2O 2Cr(黄色)+2H+,推测D试管中实验现象为　　　　　　　　　,用平衡移动原理解释原因:　 　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)实验Ⅲ的目的是探究浓度对反应速率的影响,实验中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,推测该实验设计　　　(填“能”或“不能”)达到实验目的,判断理由是　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)某小组也用酸性KMnO4溶液和草酸(H2C2O4)溶液进行实验,实验操作及实验现象如下表:
编号 实验操作 实验现象
ⅰ 向一支试管中先加入5 mL 0.01 mol/L KMnO4溶液,再加入1滴3 mol/L硫酸溶液和9滴蒸馏水,最后加入5 mL 0.1 mol/L草酸溶液 前10 min内溶液紫色无明显变化,后颜色逐渐变浅,30 min后几乎变为无色
ⅱ 向另一支试管中先加入5 mL 0.01 mol/L KMnO4溶液,再加入10滴3 mol/L硫酸溶液,最后加入5 mL 0.1 mol/L草酸溶液 80 s内溶液紫色无明显变化,后颜色迅速变浅,约150 s后几乎变为无色
①由实验ⅰ、实验ⅱ可得出的结论是　　　　　 　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
②关于实验ⅱ中80 s后溶液颜色迅速变浅的原因,该小组提出了猜想:该反应中生成的Mn2+对反应有催化作用。利用提供的试剂设计实验ⅲ,验证猜想。
提供的试剂:0.01 mol/L KMnO4溶液,0.1 mol/L草酸溶液,3 mol/L硫酸溶液,MnSO4溶液,MnSO4固体,蒸馏水。
补全实验ⅲ的操作:向试管中先加入5 mL 0.01 mol/L KMnO4溶液,　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,最后加入5 mL 0.1 mol/L草酸溶液。
18.(13分)合成氨反应[N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)]是人工固氮的主要手段,对人类生存、社会进步和经济发展都有着重大意义。回答下列问题:
(1)合成氨反应的反应历程和能量变化如图1所示。
图1
①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=　　　　　　　。
②对总反应速率影响较小的步骤的能垒(活化能)为　 　kJ·mol-1,
该步骤的反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)一定温度下,向10 L恒容密闭容器中充入1 mol N2(g)和3 mol H2(g),发生合成氨反应。10 min末达到平衡,测得NH3的体积分数为60%。
①平衡时N2的体积分数为　　　　。
②0~10 min内,用H2的浓度变化表示的平均反应速率v(H2)=　　　　。
(3)合成氨反应中,正反应速率v正=k正·c(N2)·c3(H2),逆反应速率v逆=k逆·c2(NH3),k正和k逆分别为正反应、逆反应的速率常数。正反应和逆反应的平衡常数与温度的关系如图2所示。
图2
①表示逆反应的平衡常数与温度变化关系的曲线为　　　(填“L1”或“L2”),理由为　　　　　　　　　　　　　　　 　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②T0 ℃时,=　　　。
19.(11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)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1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,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所示。从反应开始到平衡状态,v(H2)=　　　 　;该温度下的平衡常数K=　　　　　　,能使平衡体系中增大的措施有　　　　　　　　　　(任写一条)。
(2)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种。
①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)影响关系如图所示。
则当=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应的化学方程式为2CH3OH+O2　　　　+　　　　,在制备H2时最好控制=　　　　。
②甲醇蒸气重整法。主要反应为CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol CH3OH(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=2.2,则该条件下CH3OH(g)的平衡转化率为　　　　。
20.(12分)研究减少CO2排放是一项重要课题。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.6 kJ/mol
反应Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g) 2CH3OH(g)　ΔH2=+23.4 kJ/mol
反应Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH3
(1)ΔH3=　　　　kJ/mol。
(2)恒温恒容条件下,在密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2,发生反应Ⅰ。下列描述能说明反应Ⅰ达到平衡状态的是　　(填字母)。
A.反应体系总压强保持不变
B.容器内的混合气体的密度保持不变
C.水分子中断裂2NA个H—O键,同时氢分子中断裂3NA个H—H键
D.CH3OH和H2O的浓度之比保持不变
(3)反应Ⅱ在某温度下的平衡常数为0.25,此温度下,在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3(g)和H2O(g),反应到某时刻测得各组分浓度如下表:
物质 CH3OCH3(g) H2O(g) CH3OH(g)
浓度/mol·L-1 1.8 1.8 0.4
此时v正　　　　v逆(选填“>”“<”或“=”),当反应达到平衡状态时,混合气体中CH3OH体积分数为　　　　%。
(4)在某压强下,反应Ⅲ在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如图所示。反应温度T1　　　　T2(选填“>”“<”或“=”);温度为T1时,将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的密闭容器中,5 min后反应达到平衡状态,则0~5 min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=　　　　　;
KA、KB、KC三者之间的大小关系为　　　　　　。
答案全解全析
1.D 2.C 3.D 4.A 5.D 6.B 7.A 8.C
9.B 10.D 11.A 12.BD 13.A 14.AC 15.AC
1.D　合成氨反应是放热反应,从平衡移动角度考虑,700 K与室温相比不利于提高氨的转化率,但700 K时催化剂的活性大,可以加快反应速率,提高平衡前单位时间内反应物的转化率;对于反应2HI(g) H2(g)+I2(g),达平衡后,缩小容器体积,平衡不发生移动,但c(I2)增大,所以体系颜色变深;加入催化剂,平衡不发生移动,但可加快氮气和氢气转化为氨气的速率;b、d、f不能应用化学平衡移动原理来解释,故选D。
2.C　有些吸热反应在一定条件下也能自发进行,故A错误;石墨转化为金刚石是熵减小的吸热反应,ΔH-TΔS一定大于0,不是自发的化学反应,故B错误;由焓判据和熵判据组合而成的复合判据更适合于所有的过程,故C正确;混乱度越大,熵值越大,同一物质的固态、液态、气态的熵值依次增大,故D错误。
3.D　由平衡常数的表达式可知,该反应为CO2(g)+H2(g) H2O(g)+CO(g),升高温度,正、逆反应速率均增大,故A错误;该反应为反应前后气体体积不变的反应,所以加压平衡不移动,氢气浓度增大,故B错误;增加H2,平衡正向移动,但K只与温度有关,温度不变,K不变,故C错误;升高温度,H2浓度减小,则升高温度平衡正向移动,正反应为吸热反应,故D正确。
4.A　其他条件相同时,升高温度,Na2S2O3溶液与硫酸反应速率增大,析出硫的时间变短,A正确;密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),压缩容器体积,I2的浓度增大,气体颜色变深,该反应为反应前后气体体积不变的反应,增大压强,平衡不移动,B错误;浓度相同的盐酸和醋酸溶液分别与等质量的形状相同的锌粒反应,前者反应速率快,是因为盐酸是强酸,醋酸是弱酸,盐酸中c(H+)比醋酸溶液大,C错误;催化剂通过参与反应改变反应历程、改变反应的活化能来改变化学反应速率,D错误。
5.D　升高温度,二氧化碳的平衡转化率减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,逆反应为吸热反应,A错误;温度越高化学反应速率越快,催化剂的催化效率越高化学反应速率越快,根据题图可知,M点催化剂的催化效率大于N点,但M点温度小于N点,则v(M)不一定小于v(N),B错误;化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,C错误;根据题图可知,温度高于250 ℃,催化剂的催化效率降低,D正确。
6.B　该反应的ΔS>0,A错误。加入催化剂可降低正、逆反应的活化能,从而加快正、逆反应速率,B正确。恒温恒容时,若充入反应物来增大压强,单位体积内活化分子数目增大,活化分子百分数不变,反应速率加快;若充入不参与反应的气体来增大压强,单位体积内活化分子数目不变,活化分子百分数不变,反应速率不变,C错误。达到平衡时,升高温度,正、逆反应速率均增大,D错误。
7.A　碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,则k(含碘)>k(无碘),A正确;慢反应对总反应速率起决定作用,则第二步反应对总反应速率起决定作用,B错误;反应的活化能越大,反应就越难发生,反应速率越慢,第二步反应为慢反应,第三步反应为快反应,因此第二步反应的活化能比第三步大,C错误;根据N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·c0.5(I2),可知I2浓度与N2O分解速率有关,D错误。
8.C　升高温度,H2的浓度增大,平衡逆向移动,故逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,ΔH<0,则曲线a代表CO2,根据化学方程式可知,曲线b代表H2O,曲线c代表C2H4,A、B正确;N点和M点均处于同一温度下,且均达到平衡状态,则N点和M点所处的状态的c(H2)相等,C错误;其他条件不变,压强变为0.2 MPa,相当于在原平衡的基础上将容器体积压缩至原来的一半,所以反应达平衡时c(H2)比M点大,D正确。
9.B　根据图像可知,在5 min时CH4的浓度减小 mol/L,则反应生成CO的浓度为 mol/L,故B点的坐标为(5,),A正确;反应进行到5 min后,CH4的浓度继续减小,说明反应正向进行,v正(CH4)>v逆(CH4),由于
v逆(CO)=2v逆(CH4),所以2v正(CH4)>v逆(CO),B错误;平衡时CH4与CO2的浓度相等,为 mol/L,开始时CO2的浓度为1.00 mol/L,故CO2的平衡转化率为×100%≈33.3%,C正确;根据图像可知,T ℃时,平衡时c(CH4)=c(CO2)=c(CO)=c(H2)= mol/L,则K== mol2/L2,D正确。
10.D　b点时,透光率突然下降,说明c(NO2)突然增大,则操作是压缩注射器,A错误;d点,透光率下降,则c(NO2)增大,平衡逆向移动,v(正)T(d),D正确。
11.A　将实验①、②数据代入速率方程,联立计算可得m=1,将实验②、④数据代入速率方程,联立计算可得n=1,故A错误;将实验①数据带入速率方程,则k===0.65 L·
mol-1·min-1,B正确;该反应没有气体参与,故改变压强,反应速率不变,C正确;升高温度,速率常数k增大,D正确。
12.BD　催化剂只改变反应速率,不影响平衡转化率,故A错误;据图可知,升高温度,SO2的平衡转化率减小,说明升高温度,平衡逆向移动,则2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为放热反应,ΔH<0,故B正确;n(SO2)和n(O2)变为原来的一半,但投料比没有改变,相同温度、压强下,新平衡与原平衡为等效平衡,平衡转化率不变,故C错误;设SO2的起始浓度为2a mol·L-1,平衡转化率为50%,列出三段式:
　　　　　　　　2SO2(g)+O2(g)　　　　2SO3(g)
起始(mol·L-1)　　2a　　0.02　　0
转化(mol·L-1)　　a　　　　a
平衡(mol·L-1)　　a　　0.02-　　a
平衡常数K= L·mol-1= L·mol-1,a>0,则K>50 L·mol-1,故D正确。
13.A　由图可知,该反应在355 ℃时达到平衡状态,继续升高温度,CO2的平衡转化率下降,说明平衡逆向移动,故A正确;355 ℃时,催化剂的活性不是最强,故B错误;由图可知,W点反应已达到平衡状态,延长反应时间不能提高W点CO2的转化率,故C错误;由图可知,在反应未达到平衡时,相同条件下,在催化剂Ni/0.05Mg催化下CO2的转化率大于在催化剂Ni/0.1Mg催化下CO2的转化率,说明相同条件下催化剂中Mg的含量越高催化效率不是越高,故D错误。
14.AC　温度越高化学反应速率越快,达到平衡时所用时间越短,所以点a所在的曲线对应的温度为343 K,点b所在的曲线对应的温度为323 K,据此分析。由题图可知,升高温度,平衡正向移动,则正反应为吸热反应,吸热反应的正反应活化能大于逆反应活化能,A项错误;a点温度高于b点,温度越高反应速率越快,故va>vb,B项正确;催化剂能加快反应速率,但不影响平衡移动,温度一定时,使用更优质的催化剂可使k正、k逆增大,但k正与k逆的比值(平衡常数)不变,C项错误;343 K时SiHCl3的转化率为22%,设SiHCl3的起始浓度为c mol/L,则:
　　　　　　　　　　2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
初始浓度(mol/L)　　c　　0　　0
转化浓度(mol/L)　　0.22c　　0.11c　　0.11c
平衡浓度(mol/L)　　0.78c　　0.11c　　0.11c
平衡常数K==,D项正确。
AC　容器Ⅰ与容器Ⅱ初始投入量相同,容器Ⅱ为绝热恒容容器,该反应为放热反应,随着反应的进行容器Ⅱ中温度升高,平衡时相当于对容器Ⅰ升高温度,平衡向逆反应方向移动,则平衡时SO3的物质的量比容器Ⅰ小,即a<1.6,故A正确;对于容器Ⅰ中,反应开始时n(SO2)=2 mol,n(O2)=1 mol,平衡时n(SO3)=1.6 mol,若容器Ⅲ中反应是在恒温恒容下进行,初始投入量是容器Ⅰ的一半,容器的容积也是容器Ⅰ的一半,则二者为等效平衡,平衡时SO3的物质的量是0.8 mol,但由于该反应的正反应是反应前后气体体积减小的反应,容器Ⅲ中反应在恒温恒压下进行,反应向逆反应方向开始,相当于在容器Ⅰ平衡的基础上减小压强,压强减小化学平衡逆向移动,因此容器Ⅲ中反应达到平衡时SO3的物质的量小于0.8 mol,即b<0.8,故B错误;容器Ⅱ为绝热恒容容器,随着反应的进行容器内温度升高,升高温度反应速率加快,则平衡时v(SO2):v(Ⅰ)　　　　　　　　2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始浓度(mol/L)　　2　　1　　0
变化浓度(mol/L)　　1.6　　0.8　　1.6
平衡浓度(mol/L)　　0.4　　0.2　　1.6
平衡常数K= (mol/L)-1=80 (mol/L)-1,若起始时向容器Ⅰ中充入1.0 mol SO2(g)、0.20 mol O2(g)和4.0 mol SO3(g),浓度商Q=
(mol/L)-1=80 (mol/L)-1=K,反应达到平衡状态,故D错误。
答案　(除标注外,每空2分)(1)　(2)0.006 mol·L-1·
min-1(1分)　60%(1分)　(3)C　(4)>　(5)K3=
解析　(1)该反应的平衡常数K=。(2)设平衡时转化的CO的物质的量为x mol,则:
　　　　　　　　　Fe2O3(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)
起始物质的量(mol)　　1.0　　1.0
转化物质的量(mol)　　x　　x
平衡物质的量(mol)　　1.0-x　　1.0+x
1 000 ℃时,K=4.0,即=4.0,解得x=0.6,故v(CO2)==
0.006 mol·L-1·min-1,CO的平衡转化率为×100%=60%。(3)Fe和Fe2O3均为固体,减少或增加固体的量不影响平衡移动,A、B均不选;移出部分CO2,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,C选;使用催化剂,不影响平衡移动,CO的平衡转化率不变,D不选。(4)根据盖斯定律,①-②=③,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,因ΔH1>0、ΔH2<0,故ΔH3>0。(5)反应①的平衡常数K1=,反应②的平衡常数K2=,反应③的平衡常数K3==。
17.答案　(除标注外,每空2分)(1)温度、锌粒大小(写出一种即可)(1分)　(2)溶液由橙色变为黄色　加入NaOH溶液使c(H+)减小,平衡右移,c(Cr)增大　(3)2Mn+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++8H2O+10CO2↑　不能(1分)　反应生成硫酸锰,锰离子有催化作用,所以还可能有催化剂的作用　(4)①其他条件相同时,H+(或硫酸)浓度越大,反应速率越快　②再加入10滴3 mol/L硫酸溶液,然后加入少量MnSO4固体
解析　(1)测定收集一定体积氢气所用的时间,需要保证反应温度、锌粒大小等都相同。(2)在D试管中加入NaOH溶液使c(H+)减小,平衡右移,c(Cr)增大,所以实验现象为溶液由橙色变为黄色。(3)酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液反应的离子方程式为2Mn+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++8H2O+10CO2↑;反应生成硫酸锰,锰离子有催化作用,所以实验Ⅲ探究浓度对反应速率影响的设计不合理。(4)①实验ⅰ、ⅱ中硫酸的浓度不同,实验ⅱ中硫酸浓度大,反应速率快,所以由实验ⅰ、ⅱ可得出的结论是:其他条件相同时,H+(或硫酸)浓度越大,反应速率越快。②为了验证实验ⅱ中80 s后溶液颜色迅速变浅是否与锰离子的催化作用有关,应保证其他条件相同,只改变锰离子的量,所以向试管中先加入5 mL 0.01 mol/L KMnO4溶液,再加入10滴3 mol/L硫酸溶液,然后加入少量MnSO4固体,最后加入5 mL 0.1 mol/L草酸溶液。
18.答案　(除标注外,每空2分)(1)①-92 kJ·mol-1 ②124　
·N2+3·H2 2·N+6·H　(2)①10%(1分)　②0.022 5 mol·L-1·
min-1(1分)　(3)①L2(1分)　合成氨反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,正反应的平衡常数减小,逆反应的平衡常数增大　②1
解析　(1)①反应热与反应过程无关,只与反应体系的始态和终态有关,由图1可知ΔH=-(500-308-100) kJ·mol-1=-92 kJ·mol-1。②对总反应速率影响较小的步骤为反应速率快、活化能小的步骤,由图1可知,·N2+3·H2转化为2·N+6·H的活化能较小,对总反应速率影响较小,其活化能为(90+34) kJ·mol-1=124 kJ·mol-1,该步骤的反应方程式为·N2+3·H2 2·N+6·H。(2)设达到平衡时,氮气转化的物质的量为x mol,列出三段式:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
起始物质的量(mol)　　1　　3　　0
转化物质的量(mol)　　x　　3x　　2x
平衡物质的量(mol)　　1-x　　3-3x　　2x
10 min末达到平衡,NH3的体积分数为60%,所以×100%=60%,解得x=0.75;①平衡时N2的体积分数为×100%=10%。②v(H2)====0.022 5 mol·L-1·min-1。(3)①合成氨反应的ΔH<0,所以升高温度,平衡逆向移动,正反应的平衡常数减小,逆反应的平衡常数增大,故表示逆反应的平衡常数与温度变化关系的曲线为L2。②T0 ℃时,正、逆反应的平衡常数相等且互为倒数,所以Kc(正)=Kc(逆)=1,v正=v逆,则k正·c(N2)·c3(H2)=k逆·c2(NH3),=
=Kc(正)=1。
19.答案　(除标注外,每空2分)(1)0.225 mol·L-1·min-1　
(mol·L-1)-2　降低温度[或增大压强或增大H2的量或将H2O(g)从体系中分离等]　(2)①2HCHO(1分)　2H2O(1分)　0.5(1分)　②60%
解析　(1)反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0,从反应开始到平衡状态,v(CH3OH)==0.075 mol·L-1·min-1,v(H2)=
3v(CH3OH)=0.225 mol·L-1·min-1;列出三段式:
　　　　　　　　　　　CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g)
起始浓度(mol·L-1)　　1.00　　3.00　　0　　0
转化浓度(mol·L-1)　　0.75　　2.25　　0.75　　0.75
平衡浓度(mol·L-1)　　0.25　　0.75　　0.75　　0.75
该温度下的平衡常数K== (mol·L-1)-2=
(mol·L-1)-2;若使平衡体系中增大,应使平衡向正反应方向移动,可以采用降温、加压、增大氢气的量、将H2O(g)从体系中分离等措施。(2)①由题图可知,当=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇催化氧化生成甲醛,化学方程式为2CH3OH+O22HCHO+2H2O,在制备H2时最好控制=0.5,此时生成氢气的量最多。②设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol CH3OH(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=2.2,设平衡时生成x mol CO,列出三段式:
　　　　　　　　　CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)
起始(mol)　　0.60　　0　　0
转化(mol)　　x　　x　　2x
平衡(mol)　　0.60-x　　x　　2x
==2.2,x=0.36,则该条件下CH3OH(g)的平衡转化率为×100%=60%。
20.答案　(除标注外,每空2分)(1)-122.6　(2)AC　(3)>(1分)　20　(4)<(1分)　0.18 mol·L-1·min-1　KA=KC>KB
解析　(1)已知反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.6 kJ/mol,反应Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g) 2CH3OH(g)　ΔH2=+23.4 kJ/mol,根据盖斯定律,将Ⅰ×2-Ⅱ得2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH3=-49.6 kJ/mol×2-23.4 kJ/mol=
-122.6 kJ/mol。(2)反应Ⅰ为反应前后气体体积减小的反应,则反应体系总压强保持不变,说明反应达到平衡状态,A符合题意;容器内的混合气体的总质量不变,容器体积不变,密度始终不变,则容器内的混合气体的密度保持不变,不能说明反应达到平衡状态,B不符合题意;水分子中断裂2NA个H—O键,同时氢分子中断裂3NA个H—H键,正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,C符合题意;CH3OH和H2O都是生成物,CH3OH和H2O的浓度之比始终是1∶1,则CH3OH和H2O的浓度之比保持不变,不能说明反应达到平衡状态,D不符合题意。(3)Q==v逆;当反应达到平衡状态时,设CH3OCH3的浓度减小x mol·L-1,K==
0.25,解得x=0.2,混合气体中CH3OH体积分数为×100%=20%。(4)反应Ⅲ的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO2的平衡转化率减小,投料比相同的条件下,T1温度下CO2的平衡转化率大于T2温度,所以反应温度T10.18 mol·L-1·min-1;A、C点的温度相同,KA=KC,反应Ⅲ的正反应为放热反应,温度越高平衡常数越小,T1KB。
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