第二章 化学反应速率与化学平衡 测试题 （含解析）2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡测试题
一、选择题
1．在密闭容器中发生反应：X(g)+Y(g)2Z(g)+M(g)+N(s) △H<0，如图所示，曲线a表示该反应进行过程中X的转化率随时间变化关系。若要改变起始条件，使反应过程按曲线b进行，下列措施一定能达到目的的是
A．升高温度 B．增大容器体积
C．加大X的投入量 D．增大容器内压强
2．“液态阳光”是推动碳低峰、碳中和的技术新路径。反应原理为：2CO2(g)+4H2O(g)2CH3OH(g)+3O2(g)△H＞0。向容积均为2L的恒容密闭容器中通入1.0molCO2(g)和2.0molH2O(g)，在不同催化剂X、Y的催化下发生反应。测得50min时，CO2转化率与温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A．该反应适宜选用的催化剂为Y
B．加入催化剂，可以降低反应活化能，提高化学反应速率，增大CO2平衡转化率
C．T1K时，d点对应容器在0~50min内的平均反应速率v(CO2)为0.005mol L-1 min-1
D．a、c点都为该条件下的平衡点
3．在温度为T℃时，向某容积为1L的恒容密闭容器中充入2mol X和1mol Y，发生反应：X(g)+Y(g)Z(s)+2W(g)，5min时反应达到平衡，X的转化率为30%。该反应的平衡常数K与温度的关系如表所示。下列说法正确的是
温度/℃ 550 650 750
K 3.2 1.0 0.4
A．650C．平衡时，W的体积分数为40% D．反应过程中，容器内气体的平均摩尔质量一直不变
4．某化学反应其ΔH=122kJ·mol-1，ΔS=-431J·mol-1·K-1，则以下关于此反应的自发性描述中正确的是（ ）
A．在任何温度下都能自发进行 B．仅在低温下自发进行
C．仅在高温下自发进行 D．在任何温度下都不能自发进行
5．下列关于工业合成氨的叙述正确的是
A．及时从反应体系中分离出氨气，有利于平衡向正反应方向移动
B．催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而压强无此作用
C．工业合成氨的反应是熵增的放热反应，在任何温度下都能自发进行
D．高温、高压都能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而只有高温有利于提高合成氨的产率
6．催化剂又称触媒，下列关于催化剂的说法正确的是
A．催化剂能加快反应速率是因为能改变反应热
B．对可逆反应使用合适的催化剂能同等程度改变正、逆反应速率
C．催化剂反应前后的质量和物理性质不变
D．催化剂通过参与化学反应并改变化学反应路径来起催化作用，但反应的活化能不变
7．在一定温度下可逆反应N2 + 3H2 2NH3已达到平衡，下列有关说法正确的是
①1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成
②反应混合物中各组分的物质的量保持不变
③1个N≡N键断裂的同时，有3个N—H 键断裂
④NH3生成的速率与NH3分解的速率相等
⑤单位时间生成n mol N2，同时生成2n mol NH3
⑥N2、H2、NH3的分子数一定为1∶3∶2
A．①②③④⑤ B．①②③⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②④⑤
8．对于在同一容器中进行的反应：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)，下列说法错误的是
A．增加C(s)的量，可以加快反应速率
B．升高温度，可以加快反应速率
C．保持体积不变，充入He，反应速率不变
D．将容器体积扩大至原来2倍，反应速率减慢
9．工业上可以利用尖晶石(主要成分为)制备和，其反应原理为。下列说法错误的是
A．该反应的
B．升高温度，正、逆反应速率均增大
C．当恒容密闭容器内气体的密度不变时，反应达到平衡状态
D．改变条件使的转化率增大，则化学平衡常数也一定增大
10．科学家研究发现在一种特殊催化剂作用下，水可促进、高选择性的直接合成，其中部分反应机理如图所示。以下说法错误的是
A．在氧化合成甲醇过程中的作用是提供与结合形成
B．
C．在催化剂表面，比更容易被吸附
D．该过程的决速步反应方程式为：
11．对于可逆反应A(g)＋3B(s) 2C(g)＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是
A．v(A)=0.3 mol·L-1·min-1 B．v(B)=1.2 mol·L-1·s-1
C．v(D)=0.4 mol·L-1·min-1 D．v(C)=0.1 mol·L-1·s-1
12．下列说法中正确的是
A．0.1mol L-1盐酸和0.1mol L-1硫酸分别与2mol L-1NaOH溶液反应，其反应速率相同
B．相同质量的大理石块与大理石粉分别与0.1mol L-1盐酸反应，反应速率相同
C．Mg、Al在相同条件下分别与0.1mol L-1盐酸反应，反应速率相同
D．0.1mol L-1HCl和0.1mol L-1HNO3分别与相同形状和大小的大理石块反应，反应速率相同
二、非选择题
13．变量控制法
将多个因素问题拆解为多个________问题分别开展研究，再进行综合分析，得出最后结论，这种方法称为变量控制法。
14．合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为γ=k1p(N2)-k2，γ为反应的瞬时总速率，为正反应和逆反应速率之差，k1、k2是正、逆反应速率常数。合成氨反应N2+3H22NH3的平衡常数Kp=_____(用k1，k2表示)(注：Kp用各物质平衡分压来表示)。
15．回答下列问题：
(1)某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析，该反应的化学方程式为____。
反应开始至2min，Z的平均反应速率为____。
(2)甲烷作为能源燃烧放出大量的热，已知：
①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l) △H1=-1214kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-566kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式____。
16．在T0 K、1.0×104 kPa下，等物质的量的CO与CH4混合气体可以合成乙醛，反应化学方程式如下：CO(g)＋CH4(g) CH3CHO(g)，实验测得：v正=k正·p(CO)·p(CH4)，v逆=k逆·p(CH3CHO)，k正、k逆为速率常数，p为气体的分压(气体分压p=气体总压p总×体积分数)。若用气体分压表示的平衡常数Kp=4.5×10-5(kPa)-1，则k正=___________(以k逆表示)；当CO转化率为20%时，CH3CHO(g)的分压p(CH3CHO)=___________kPa
17．将1molCO和2molH2充入恒容密闭容器中，在催化剂作用下发生如下反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，不同压强下CH3OH在平衡混合气体中的体积分数随温度的变化如图所示，A、B、C三点的化学平衡常数KA、KB、KC的相对大小为___________，计算C点的压强平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数)。
18．恒容容器中发生可逆反应：M(g)+N(g)P(g)+Q(g)+R(s)，回答下列问题(写出计算过程)
(1)在某温度下，起始时c(M)=1mol/L、c(N)=2.4mol/L，达到平衡后，M的转化率为60%，求该温度下反应的化学平衡常数___________。
(2)若保持温度不变，起始时c(M)=4mol/L、c(N)=a mol/L，达到平衡后c(P)=2mol/L，求a的值是多少___________？
(3)若保持温度不变，起始时c(M)=c(N)=b mol/L，达到平衡后，N的转化率为多少___________？
19．可以利用如图所示的装置测定不同浓度的硫酸与锌的反应速率。
请回答下列问题：
(1)用上述装置测定不同浓度的硫酸与锌的反应速率时，必须要求实验装置气密性良好，检查该装置气密性的方法是___________。
(2)按照上述装置图组装3套相同的装置，并检查装置气密性。首先将注射器推至0刻度处；然后在三个锥形瓶中分别放入相同形状的锌粒2 g，最后通过分液漏斗在锥形瓶中分别加入1 mol/L、2 mol/L和4 mol/L的稀硫酸40 mL。请填写下列表中空白：
序号 加入的稀硫酸浓度 反应时间/min 收集的气体/mL 反应速率/ mL·min-1
① 1 mol/L 11 10 ___________
② 2 mol/L a 10 b
③ 4 mol/L ___________ 10 5.0
请选择一组合适的数据填写在第②组实验中的a、b处___________。
A．12和0.83 B．6和1.67 C．1和10 D．6和3.67
(3)如果将锥形瓶用热水浴加热，则收集10 mL氢气的时间将___________。
20．某小组欲测定与溶液反应的化学反应速率。所用试剂为10 mL 溶液和10 mL 溶液，所得数据如图所示。
(1)写出两溶液混合反应的离子方程式___________。
(2)由实验数据可得，该反应在0～4 min的化学反应速率为___________。
该小组设计了3组实验探究影响化学反应速率的部分因素，具体情况如下表所示。
实验编号 加入 溶液的体积 加入 溶液的体积 加入水的体积 反应温度
1 10 10 0 25 ℃
2 10 5 a 25 ℃
3 10 10 0 60 ℃
(3)表中___________，通过实验1和实验3可探究___________对化学反应速率的影响。
(4)某同学分析发现在反应过程中该反应的化学反应速率先增大后减小。针对此现象，该小组进一步通过测定随时间变化的曲线探究影响因素，具体如下表所示。(已知、对该反应速率无影响)
方案 假设 实验操作
Ⅰ 该反应放热，使溶液温度升高，反应速率加快 向烧杯中加入10 mL 溶液和10 mL 溶液，插入温度计测量温度。
Ⅱ ___________ 取10 mL 溶液加入烧杯中，向其中加入少量NaCl固体，再加入10 mL 溶液
Ⅲ 溶液酸性增强加快了化学反应速率 分别向2只烧杯中加入10 mL 溶液；向烧杯a中加入1 mL水，向烧杯b中加入1 mL 盐酸；再分别向2只烧杯中加入10 mL 溶液
①方案Ⅱ中的假设为___________。
②已知方案Ⅰ的假设不成立，某同学从控制变量的角度思考，认为方案Ⅲ中实验操作设计不严谨，请进行改进：___________。
③反应后期，化学反应速率变慢的原因是___________。
【参考答案】
一、选择题
1．B
解析：A．该反应放热，升高温度，反应速率加快，且X的转化率减小，A项错误；
B．增大容器体积相当于减小压强，反应速率减慢，该反应前后气体总物质的量不变，减小压强，平衡不移动，X的转化率不变，B项正确；
C．加大X的投入量，X的转化率减小，C项错误；
D．增大容器内压强，采取的措施既可以是减小容器体积，也可以是保持容器体积不变，充入稀有气体，前者使反应速率加快，后者反应速率保持不变，D项错误；
综上所述答案为B。
2．C
解析：A．由图可知，相同温度时，选用催化剂X时，的转化率较高，该反应适宜选用的催化剂为X，A错误；
B．加入催化剂，可以降低反应活化能，提高化学反应速率，不能增大的平衡转化率，B错误；
C．时，d点对应容器在0~50min内的平均反应速率，C正确；
D．催化剂只能改变反应速率，不能改变的平衡转化率，当的转化率最高时，说明反应达到平衡状态，则b点是平衡点，故a、c点都为该条件下的平衡点错误，D错误；
故选C。
3．C
解析：A．根据题意列三段式有，所以平衡常数K=≈2.57，K值介于1.0~3.2之间，因此550B．，B项错误；
C．平衡时n总(气体)=1.4mol+0.4mol+1.2mol=3mol，W的体积分数为，C项正确；
D．气体的平均摩尔质量，反应达到平衡前，n总(气体)不变，m总(气体)在不断减小，因此气体的平均摩尔质量也在减小，D项错误；
综上所述答案为C。
4．B
【分析】反应能否自发进行，决定于△H-T△S的大小，△H-T△S＜0时反应能自发进行，△H-T△S＞0时，反应不能自发进行，据此分析。
解析：本题中△H-T△S=-122KJ/mol-[-0.431KJ/（mol K）T]=-122KJ/mol+0.431KJ/（mol K）T，当T数值不大时，△H-T△S＜0，反应在低温下可以自发进行。
答案选B。
5．A
解析：A．减少生产物的浓度有利于平衡向正反应方向移动，则及时从反应体系中分离出氨气，有利于合成氨平衡向正反应方向移动，A正确；
B．缩小体积 、增大压强，能增大反应速率、缩短反应达到平衡状态所用的时间，B错误；
C． 工业合成氨的反应是熵减的放热反应，在较低温度下使ΔH-TΔS＜0而自发进行，C错误；
D．工业合成氨的反应是放热反应，升高温度使平衡左移、不利于提高合成氨的产率，D错误；
答案选A。
6．B
解析：A．催化剂能加快反应速率是因为能改变反应的活化能，但不能改变反应热，故A错误；
B．对可逆反应使用合适的催化剂能同等程度改变正、逆反应速率，故B正确；
C．催化剂反应前后质量和化学性质不变，但物理性质可能变化，如形态等，故C错误；
D．催化剂能改变反应的活化能，故D错误；
故选B。
7．D
【分析】反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，必须是同一物质的正逆反应速率相等；反应达到平衡状态时，平衡时各种物质的物质的量、浓度等变量不再发生变化，据此分析解答。
解析：①1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成，能证明正逆反应速率是相等的，故①选；
②反应属于气体分子数减小的反应，则混合物中各组分的物质的量随着反应进行不断变化，但物质的量保持不变时，说明已达到平衡状态，故②选；
③1个N≡N键断裂的同时，有3个N—H键断裂可说明正逆反应速率相等，但3个N—H 键断裂不能说明正逆反应速率相等，故不能说明已经达到平衡状态，故③不选；
④NH3生成的速率与NH3分解的速率相等，可说明正逆反应速率相等，故④选；
⑤单位时间生成n mol N2，同时生成2n mol NH3，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故⑤选；
⑥N2、H2、NH3的分子数一定为1∶3∶2，这与物质的投料比有关，不是平衡状态的判据，故⑥不选；
①②④⑤符合题意，故D项正确；
答案选D。
8．A
解析：A．木炭是固体，浓度视为常数，增加C(s)的量不影响反应速率，故A错误；
B．升高温度增大活化分子数目，有效碰撞增大，反应速率加快，故B正确；
C．保持体积不变，充入He，各物质的浓度不变，则反应速率不变，故C正确；
D．容器体积增大，压强减小，反应物浓度减小，反应速率减慢，故D正确；
故选：A。
9．D
解析：A．根据方程式可知，该反应混乱度增大，即，A项正确；
B．升高温度能加快反应速率，即升高温度，正、逆反应速率均增大，B项正确；
C．该反应有固体参加，反应过程中气体质量发生变化，容器容积不变，气体密度发生变化，当容器内气体密度不变时，说明反应达到平衡状态，C项正确；
D．化学平衡常数只与温度有关，D项错误；
答案选D。
10．B
解析：A．从该部分反应机理可看出，水在催化剂表面离解出直接与结合形成，故A正确；
B．图中未说明未吸附在催化剂上的CH4的能量，无法计算的反应热，故B错误；
C．从相对能量看，水吸附在催化剂表面的能量更低，更加稳定，则在催化剂表面，比更容易被吸附，故C正确；
D．由图可知，的活化能最大，反应速率最慢，为该过程的决速步反应，故D正确；
故选B。
11．D
解析：已知反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越快。B为固体，不能用来表示反应速率。先统一单位为mol·L-1·min-1，则D选项中v(C)=6 mol·L-1·min-1，再求反应速率和对应物质的化学计量数之比，A选项，C选项 ，D选项 ，所以反应速率最快的为D选项，
故答案选D。
12．D
解析：A．相同浓度的盐酸和硫酸氢离子浓度不同，故反应速率不同，A错误；
B．固体反应物表面积不同，则反应物间接触面积不同，故反应速率不同，B错误；
C．反应物的性质不同，反应速率不同，C错误；
D．氢离子浓度相同，反应物间接触面积相同，故反应速率相同，D正确；
故选D。
二、非选择题
13．单因素
解析：变量控制法为将多个因素问题拆解为多个单因素问题分别开展研究，再进行综合分析，得出最后结论。
14．
解析：反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，则γ=k1p(N2)-k2=0，k1p(N2)=k2，整理得：Kp==。
15．(1) 3X+Y2Z 0.05mol L-1 min-1
(2)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H1=-890kJ mol-1
【分析】根据图象中曲线的变化判断反应物和生成物，利用各物质的量的变化判断反应的系数比；根据盖斯定律计算总反应的焓变；
解析：（1）根据图象中减小的是反应物，增大的是生成物，故反应物是X和Y ，生成物是Z，根据变化量之比等于系数比，且在2min中各物质的量都保持不变，且不为零，故反应为可逆反应，反应方程为：3X+Y2Z；故答案为：3X+Y2Z；根据图象及速率公式 ，故答案为：0.05mol L-1 min-1；
（2）根据盖斯定律，①×+②×得甲烷燃烧热的焓变为-890kJ mol-1，故甲烷燃烧热的化学方程式为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H1=-890kJ mol-1；
16． k逆×4.5×10-5 ×104(或1.1×103)
解析：v正=k正·p(CO)·p(CH4)，v逆=k逆·p(CH3CHO)，当反应达到平衡时，v正=v逆，则==Kp，带入数值得k正=k逆×4.5×10-5；等物质的量的CO与CH4合成乙醛，设它们起始量均为1 mol，当CO转化率为20%时，列出反应的三段式如下：
所以p(CH3CHO)=×1.0×104 kPa=×104(或1.1×103)kPa。
17． KA>KB=KC
解析：平衡常数是温度函数，温度不变，平衡常数不变，由图可知，温度升高，甲醇的体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，平衡常数减小，B、C的温度相同，高于A，则A、B、C三点的化学平衡常数相对大小为KA>KB=KC；设C点平衡时甲醇的物质的量为amol，由题意可建立如下三段式：
由甲醇的百分含量为50%可得：×100%=50%，解得a=0.5，则平衡时一氧化碳、氢气和甲醇的分压分别为×p2=0.25p2、×p2=0.5p2、×p2=0.25p2，反应的平衡常数Kp===，故答案为：KA>KB=KC；。
18．(1)0.5(2)6(3)41%
解析：（1）起始时c(M)=1mol/L、c(N)=2.4mol/L，达到平衡后，M的转化率为60%，则平衡时c(M)=0.4mol/L、c(N)=1.8mol/L、c(P)=0.6mol/L、c(Q)=0.6mol/L，；
（2）若保持温度不变，则平衡常数不变，因此有，解得a=6；
（3）若保持温度不变，则平衡常数不变，设Ｎ的转化率为x，则，解得。
19．(1)将装置安装好后，关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞拉出一定距离，然后松开活塞，若活塞回到原位，则气密性良好；或先加活塞位置固定好，然后从分液漏斗加水，若水不能顺利流下，则气密性好
(2) 0.91 2 B
(3)减小
解析： (1)本实验探究浓度、温度对反应速率的影响，通过测定收集相同体积的气体所需的时间来测反应速率大小，其他条件相同时，反应物浓度越大，反应速率越快；其他条件相同时，反应温度越高，反应速率越快，据此回答；
检查该装置气密性的方法是：将装置安装好后，关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞拉出一定距离，然后松开活塞，若活塞回到原位，则气密性良好；或先加活塞位置固定好，然后从分液漏斗加水，若水不能顺利流下，则气密性好。
(2)2g锌粒和不同浓度的均为40mL稀硫酸反应。稀硫酸浓度越大，反应速率越快。实验①反应速率为 mL·min-1，实验③反应速率为5.0mL·min-1，则实验②反应速率介于二者之间，即0.91＜b＜5.0；反应速率越大，反应时间越短，实验①反应时间为11min，实验③反应时间为 min，则实验②反应时间介于二者之间，即2＜a＜11；则排除选项AC、在选项BD中a=6，则实验②反应时间为6min, 其反应速率b= mL·min-1，则选B。
(3)温度越高，反应速率越快；如果将锥形瓶用热水浴加热，则收集10 mL氢气的时间将减小。
20．(1)
(2)
(3) 5 温度
(4) 生成的氯离子加快了反应速率 将1 mL水改为1 mL NaCl或KCl 随着化学反应的进行，体系中的各物质浓度都会逐渐降低，所以反应速率也会逐渐减慢
解析：（1）该反应为氧化还原反应，Cl元素的化合价降低，S元素的化合价升高，由电子、电荷及原子守恒可知该反应的离子方程式是：
（2）该反应在0～4 min的化学反应速率，由速率之比等于系数比，；
（3）由实验1可知溶液的总体积为10+10=20mL，则实验2中10+5+a=20，解得a=5，通过实验1和实验3变量是温度，其他条件都相同，可探究温度对化学反应速率的影响；
（4）①根据假设生成的Cl-对反应有催化作用，加快了反应速率；
②方案3中向烧杯①中加入1mL水相当于直接稀释了该溶液，则变量不唯一了，需要保持两只烧杯中除氢离子外原参加反应的各离子浓度不变，所以可以将1mL水改lmL0.2mol/LNaCl溶液，就能使两溶液中氯离子浓度也保持一致，故答案为：将1 mL水改为1 mL NaCl或KCl；
③随着化学反应的进行，体系中的各物质浓度都会逐渐降低，浓度成为影响反应速率的主导因素，所以反应速率也会逐渐减慢，故答案为：随着化学反应的进行，体系中的各物质浓度都会逐渐降低，所以反应速率也会逐渐减慢