2.2 化学反应的限度 同步练习题 （含解析） 2023-2024学年高二上学期鲁科版（2019）化学选择性必修1

2.2 化学反应的限度 同步练习题
一、选择题
1．某温度下，向密闭容器中充入等物质的量的和，发生反应。达到平衡后，下列说法正确的是
A．增大压强，，平衡常数增大
B．加入催化剂，平衡时的浓度增大
C．恒温下，移走一定量的，变大，变小
D．恒容下，充入一定量的，平衡时的体积分数一定降低
2．速率与限度是研究化学反应的重要视角，下列叙述错误的是
A．对于反应，其他条件不变，增加木炭的量，反应速率不变
B．某物质化学反应速率为是指时该物质的浓度为
C．氯酸钾分解制取氧气时添加少量二氧化锰，可增大反应速率
D．在给定条件下，达到平衡时，可逆反应完成程度达到最大
3．对于在密闭容器中已达平衡的可逆反应(放热反应)。若要使化学平衡向正反应方向移动，可采取的措施是
A．升高温度 B．降低温度 C．增加B的量 D．增加C的量
4．丁烷催化脱氢制备丁烯的主反应为 ，副反应为裂解生成(表示碳原子数为1~3的烷烃或烯烃)。将与的混合气体以定流速通过填充有催化剂的反应器，的产率、的转化率与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是
A．435℃时产率低的原因可能是此温度下催化剂活性较低，反应速率较慢
B．600℃以后，的产率下降原因可能是发生裂解反应生成
C．图中表示产率的曲线中，A点时主反应不一定达到平衡状态
D．提高丁烷脱氢制备丁烯转化率的研究方向为寻找低温时具有较高活性的催化剂
5．常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数K=2×10-5.已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。
第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；
第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。
下列判断正确的是
A．减小c(CO)，平衡向逆向移动，反应的平衡常数减小
B．第一阶段，在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度，选30 ℃
C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较高
D．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]=4v转化(CO)
6．下列有关化学实验的“操作→现象→解释”均正确的是
选项 操作 现象 解释
A 向溶液中滴加KSCN溶液 产生红色沉淀
B 向氯化铜固体中滴加蒸馏水 首先得到绿色浓溶液，然后变为蓝色
C 向黄色溶液滴入3滴2mol/L的稀硝酸 黄色加深
D 向悬浊液中滴加氨水 沉淀溶解 不溶于水，但溶于氨水，重新电离成和
A．A B．B C．C D．D
7．下列关于化学反应速率及化学平衡的说法，正确的是（ ）
A．升高温度能增大单位体积内活化分子数目，加快反应速率
B．增大反应物浓度，可增大活化分子的百分数，因而反应速率加快
C．化学反应条件改变，已处于化学平衡的可逆反应一定发生平衡移动
D．催化剂可以提高化学反应的选择性，进而提高反应物的平衡转化率
8．下列各反应达到化学平衡，加压或降温都能使化学平衡向逆反应方向移动的是
A．(正反应为放热反应)
B．(正反应为吸热反应)
C．(正反应为放热反应)
D．(正反应为吸热反应)
二、填空题
9．在一个的密闭容器中，加入和，发生下述反应：，达到平衡时，C的浓度为。
(1)达到平衡时，A的转化率为 。
(2)维持容器的温度不变，若缩小容器的体积，则平衡将向 (填“正反应方向移动”“逆反应方向移动”或“不移动”)。
(3)维持容器的体积和温度不变，向密闭容器中加入氦气，达到新平衡时，B、C的浓度之比将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)当增加A的浓度，B的转化率 ；若将C分离出来，化学平衡常数 。(填“增大”、“减小”或“不变”)
10．浓硫酸有许多重要的性质，工业上可以通过硫铁矿(主要成分是FeS2)制取。
(1)硫原子核外电子占有 种能量不同的轨道。H2SO4属于 晶体。
(2)非金属性：S O(选填“>”、“<”或“=”)。试用一个实验事实说明 。
(3)接触法制硫酸工业中，其主要反应在450℃并有催化剂存在下进行：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+190kJ该反应的平衡常数表达式是K= ，该反应450℃时的平衡常数 500℃时的平衡常数(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(4)在一个固定容积为10L的密闭容器中充入0.40mol SO2和0.20 O2，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO3 0.36mol，则v(SO2)= mol··min；若继续通入0.40mol SO2和0.20mol O2，则平衡 移动(选填“向正反应方向”、“向逆反应反向”或“不”)。
(5)该热化学方程式的意义是 。
11．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为：；据此回答以下问题：
(1)根据温度对化学平衡的影响规律可知，对于该反应温度越高，其化学平衡常数的值 。(填“越大”、“越小”或“不变”)
(2)某温度下，若把与置于体积为的密闭容器内，反应达到平衡状态时，测得混合气体的压强变为开始时的，则平衡时氢气的转化率= (用百分数表示。能说明该反应达到化学平衡状态的是 填字母。
a．容器内的密度保持不变b．容器内压强保持不变
c．v正(N2)=2v逆(NH3) d．混合气体中c(NH3)不变
(3)某2L恒容密闭容器中充入2mol X(g)和1mol Y(g)发生反应：2X(g)+Y(g) 3Z(g)△H，反应过程中持续升高温度，测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示，△H 0
12．某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是 (用图中a、b、c、d表示)，理由是 ；
13．我国科学家成功开发催化剂在低温条件下高选择性合成高纯度的乙烯，化学原理为
主反应：
副反应：
在密闭容器中充入和，发生上述两个反应，测得平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，在、下的选择性等于[选择性=]， (填“>”“<”或“=”)、下，主反应的平衡常数 (为用气体分压计算的平衡常数，气体分压等于气体总压×物质的量分数)。
14．利用甲烷和水蒸气生成合成气(主要成分为CO和H2)在化学工业中有极为重要的地位。其热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.4 kJ·mol-1。
(1)工业生产中为解决合成气中H2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO2。利用合成气在催化剂作用下合成甲醇，可能发生的反应如下：
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.67 kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1
为了使合成气生成甲醇的配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳的体积比为 。
(2)CH4与CO2经过催化重整也可制得合成气，该反应的热化学方程式为 。在1.0 L密闭容器中充入1.0 mol CH4和1.0 mol CO2，在一定条件下发生上述反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。
①比较压强大小：P1 (填“＞”、“＜”或“=”)P3。
②若要提高CH4的平衡转化率，可采取的措施有 、 。(任写两条)
③若P4=2.0 MPa，则x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)。
(3)研究表明二氧化碳加氢可合成甲醇，其热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.47 kJ·mol-1二氧化碳合成甲醇的原料气中加入一氧化碳可以降低CO2与H2反应的活化能。在200～360℃、9 MPa时，合成气初始组成H2、CO、CO2的物质的量之比为7：2：1的条件下研究甲醇的合成反应。CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示，其先减小的原因是 ，后增大的原因是 。
15．常用作有机合成催化剂，现有如下两种方法制备。已知：晶体呈白色，微溶于水，不溶于稀盐酸，露置于潮湿空气中易转化为绿色的，且易见光分解。
方法一：利用热分解(绿色)制备，并进行相关探究。
(1)将下列实验操作按先后顺序排列为：a→→→→→→d
a．检查装置的气密性后加入药品 b．点燃酒精灯加热至，反应一段时间
c．调整酒精灯温度，反应一段时间 d．停止通入
e．停止通入，然后通入干燥 f．在“气体入口”处通入干燥
g．熄灭酒精灯
(2)当观察到 时，反应达到终点，停止加热。
方法二：以(含少量)粗品为原料制取，设计的合成路线如下：
查阅资料可知：①在较高的盐酸浓度下，能溶解于甲基异丁基甲酮：
②在溶液中存在：。
(3)写出通入混合液中发生的反应的离子方程式 。
(4)下列叙述正确的是___________(填字母)。
A．原料中含有的经氧化、萃取几乎都在有机相中被除去
B．加入萃取剂后，混合物转移至分液漏斗中，塞上玻璃塞，如图用力振摇
C．上述合成路线中，一系列操作包括：抽滤、洗涤、干燥，且干燥时应注意密封、避光
D．该流程中温度越高越有利于将转化为
(5)向混合液中加入去氧水的目的是 。
(6)现称取产品，用硫酸酸化的硫酸铁完全溶解，并稀释成。每次用移液管移取溶液于锥形瓶中，再用溶液滴定，平均消耗。
①按该实验方案计算产品的纯度为 %。
②有同学认为该实验方案明显不合理，会导致计算的纯度 (填“偏高”或“偏低”)
【参考答案】
一、选择题
1．D
解析：A．增大压强，平衡正向移动，，平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，A错误；
B．加入催化剂，不改变平衡状态，平衡时的浓度不变，B错误；
C．恒温下，移走一定量的，立即变小，瞬时不变，随后变小，平衡逆向移动，C错误；
D．充入等物质的量的和，按照化学计量系数比投料，达到平衡时的体积分数最大，再充入一定量的，达到新平衡时的体积分数一定降低，D正确；
故选D。
2．B
解析：A．对于反应，其他条件不变，增加木炭的量不能改变其浓度，故反应速率不变，A正确；
B．某物质化学反应速率为是指平均内该物质的浓度的变化量为，B错误；
C．二氧化锰可以催化氯酸钾分解，因此，氯酸钾分解制取氧气时添加少量二氧化锰，可增大反应速率，C正确；
D．化学平衡状态就是在给定条件下某可逆反应所能达到的最大限度，D正确；
综上所述，相关叙述错误的是B。
3．B
解析：A．该反应正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，A错误；
B．该反应正反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，B正确；
C．B为固体，增加B的量对化学平衡无影响，C错误；
D．C为产物，且正反应为气体体积增大的反应，增加C的量平衡逆向移动，D错误；
故选B。
4．D
解析：A．题干图示为将与的混合气体以定流速通过填充有催化剂的反应器，的产率、的转化率与温度的关系，故435℃时产率低的原因可能是此温度下催化剂活性较低，反应速率较慢，A正确；
B．根据主反应 可知升高温度，平衡正向移动，C4H8的产率增大，图中可知600℃以后的产率下降，的产率增大，故600℃以后，的产率下降原因可能是发生裂解反应生成，B正确；
C．由B项分析可知，图中表示产率的曲线中，A点后丁烯的产率下降并不一定是平衡移动的结果，故A点时主反应不一定达到平衡状态，C正确；
D．由于主反应 升高温度，平衡正向移动，丁烯的产率增大，且温度高时，将发生副反应，故提高丁烷脱氢制备丁烯转化率的研究方向为寻找高温时具有较高活性和对主反应具有良好选择性的催化剂，D错误；
故答案为：D。
5．C
解析：A．化学平衡常数仅仅是温度的函数，故温度不变，平衡常数不变， A错误；
B．第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4，已知：Ni(CO)4的沸点为42.2℃，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，应该选择50℃，转化成气态Ni(CO)4，B错误；
C．Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)，230℃时，该反应的平衡常数K=2×10-5，Ni(CO)4(g) Ni(s)+4CO(g)，平衡常数K==5×104，平衡常数很大，分解率较高，C正确；
D．当4v(Ni(CO)4)生成═v(CO)生成=v(CO)转化，CO正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D错误；
故答案为：C。
6．B
解析：A．硫氰化铁溶于水得到红色溶液，不是红色沉淀，故A错误；
B．向氯化铜固体中滴加蒸馏水时，氯化铜溶解得到含有四氯合铜离子的浓溶液，溶液呈绿色，继续加入蒸馏水时，溶液中的平衡向正反应方向移动，溶液由绿色变为蓝色，故B正确；
C．向黄色溶液滴入3滴2mol/L的稀硝酸时，溶液中的氢离子浓度最大，平衡向逆反应方向移动，溶液的黄色变浅，故C错误；
D．氢氧化铜与氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子不能电离出铜离子和氢氧根离子，故D错误；
故选B。
7．A
解析：A. 升高温度，可增大活化分子百分数，则单位体积内活化分子数增多，反应速率加快，故A正确；
B. 增大反应物浓度，增大了单位体积的活化分子数，没有改变活化分子百分数，故B错误；
C. 若同等程度改变反应速率，满足正逆反应速率相等，则平衡不移动，故C错误；
D. 使用催化剂能加快反应速率但不能提高反应物的平衡转化率，故D错误；
故选A。
8．B
解析：A．该反应为气体体积减小的放热反应，增大压强或降低温度，平衡向正反应方向移动，故A错误；
B．该反应为气体体积增大的吸热反应，增大压强或降低温度，平衡向逆反应方向移动，故B正确；
C．该反应为气体体积减小的放热反应，增大压强或降低温度，平衡向正反应方向移动，故C错误；
D．该反应为气体体积不变的吸热反应，增大压强，平衡不移动，降低温度，平衡向逆反应方向移动，故D错误；
故选B。
二、填空题
9．(1)60%
(2)正反应方向移动
(3)不变
(4)增大 不变
解析： (1)达到平衡时，C的浓度为，则反应生成1.2molC，消耗A的物质的量是1.8mol，A的转化率为60%；
(2)正反应气体物质的量减小，维持容器的温度不变，若缩小容器的体积，压强增大，则平衡将向正反应方向移动；
(3)维持容器的体积和温度不变，向密闭容器中加入氦气，反应物、生成物浓度均不变，平衡不移动，B、C的浓度之比将不变。
(4)增加A的浓度，平衡正向移动，B的转化率增大；平衡常数只与温度有关，若将C分离出来，化学平衡常数不变。
10．分子 < 硫化氢水溶液露置于空气中变浑浊等 大于 0.072 向正反应方向 450℃时，2mol气态SO2与1mol气态O2完成反应生成2mol气态SO3时，放出190kJ热量
解析：（1）基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，每个能级能量不同，因此硫原子核外电子占有5种能量不同的轨道；H2SO4属于分子晶体；
（2）同主族从上到下非金属性减弱，即S的非金属性弱于O，向氢硫酸溶液通入O2，溶液变浑浊，发生2H2S＋O2=2S↓＋2H2O，说明S的非金属性弱于O，或者硫单质在氧气中燃烧，发生S＋O2=SO2，S为还原剂，O2为氧化剂，说明S的非金属性弱于O；
（3）根据平衡常数的定义，该反应平衡常数K=；化学平衡常数只受温度的影响，该反应的正反应方向是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，化学平衡常数减小，即450℃时的平衡常数大于500℃时的平衡常数；
（4）生成SO3的物质的量为0.36mol，根据化学反应速率的数学表达式，v(SO3)==0.072mol/(L·min)，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(SO2)=v(SO3)=0.072mol/(L·min)；恒容状态下，再充入0.40molSO2和0.20molO2，增加反应物浓度，平衡向正反应方向移动；
（5）热化学反应方程式的意义是450℃时，2mol气态SO2与1mol气态O2完成反应生成2mol气态SO3时，放出190kJ热量。
11．(1)越小
(2)20% bd
(3)＜
解析：（1）合成氨为放热反应，升高温度，平衡逆移，平衡常数减小，故温度越高，其化学平衡常数的值越小。
（2）把与置于体积为的密闭容器内，设反应达平衡时N2转化的物质的量为x，
根据理想气体状态方程，可知恒温恒容条件下，反应前后的压强之比等于气体的总物质的量之比，则
，解x=2，平衡时氢气的转化率=；
反应体系中全部为气体，气体的总质量为定值，恒容条件下，气体的密度不变，不能作为达平衡的标志，a项错误；
该反应为气体分子数减小的反应，恒容装置中，随着反应的进行，体系的压强减小，容器内压强不变说明反应已经达到平衡状态，b项正确；
根据反应的方程式为，可知达平衡时2v正(N2)= v逆(NH3)，c项错误；
c(NH3)会随着反应的进行而变化，混合气体中c(NH3)不变，说明反应已经达到平衡状态，d项正确；
故选bd。
（3）结合图象可知，Q点之前反应未达到平衡，随着反应正向进行，混合体系中X的体积分数逐渐减小，Q点之后反应已经达到平衡状态，升高温度，混合体系中X的体积分数增大，说明升温平衡逆移，则正反应为放热反应，故。
12．b 开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小
解析：根据反应2NH3N2+3H2可知，随着反应的进行NH3的分压逐渐减小，N2、H2的分压逐渐增大，且H2的分压为N2的3倍，t2时将容器体积压缩到原来的一半，容器总压强变为原来的2倍，故开始N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小，故b曲线符合，故答案为：b；开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小。
13．< 0.8
解析：主反应和副反应都是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，乙炔的转化率增大，由图可知，p0条件下乙炔的转化率小于20kPa下乙炔的转化率，则压强p0小于20kPa；由图可知，T0K、20kPa下乙炔的转化率为90%、乙烯的选择性为，则平衡时乙烯的物质的量为1mol×90%×=0.8mol，由题意可得如下三段式：
由三段式数据可知，平衡时乙炔、乙烷、乙烯、氢气的物质的量分别为、、、，则总物质的量为，下主反应的平衡常数，故答案为：<；0.8。
14．(1)3：1
(2)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.6 kJ·mol-1 ＜ 升高温度，降低压强 充入二氧化碳气体，及时分离出部分CO或者部分H2 (MPa)2
(3)开始时CO2和H2反应生成甲醇，该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，使CO2转化率降低 而当温度升高到一定程度后，CO2和H2反应生成CO，该反应为吸热反应使平衡正向移动，转化率升
解析：（1）设CH4的物质的量为x mol，CO2的物质的量为y mol。根据合成气的反应可得CO的物质的量为x mol，H2的物质的量为3x mol，根据反应②，已知CO2的物质的量为y mol，消耗H2的量为y mol，生成CO的量为y mol，则最终CO的量为(x+y)mol，H2的量为(3x-y)mol，根据反应①的系数比可得：(x+y)：(3x-y)=1：2，解得x：y=3：1；
（2）已知：①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.4 kJ·mol-1。
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1，
根据盖斯定律，将①+②，整理可得CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.6 kJ·mol-1；
①从反应方程式CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.6 kJ·mol-1看，该反应的正反应是气体体积增大的反应。根据平衡移动原理：增大压强能够使化学平衡逆向移动，导致甲烷的转化率减小，由此得出压强为p1＜p3；
②根据图象可知：在相同压强，温度升高，甲烷的转化率升高；相同温度时，压强减小，甲烷的转化率升高；所以要提高CH4的平衡转化率，或通过改变反应物、生成物浓度的方法，可采取的措施有：升高温度、降低压强、充入二氧化碳气体，及时分离出部分CO或者部分H2；
③气体的物质的量分数等于压强分数，在x点，甲烷的转化率为50%，对于反应CH4(g) +CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)，开始时n(CH4)=n(CO2)=1 mol，由于△n(CH4)=1 mol×50%=0.5 mol，根据物质反应转化关系可知平衡时：n(CH4)=n(CO2)=0.5 mol，n(CO)=n(H2)=1 mol，平衡时气体总物质的量n(总)=0.5 mol+0.5 mol+1 mol+1 mol=3 mol，则x点化学平衡常数Kp=；
（3）结合图象可知：CO2的平衡转化率随温度升高先减小后增大，可能的原因是开始时CO2和H2反应生成甲醇，该反应为放热反应，升高温度，化学平衡逆向移动，使CO2转化率降低；当温度升高到一定程度后，CO2和H2反应生成CO，该反应为吸热反应使平衡正向移动，转化率升高。
15．(1)fbecg
(2)玻璃管中固体全部变为白色
(3)
(4)AC
(5)稀释使平衡逆向移动，促进析出
(6) 偏高
【分析】以(含少量)粗品为原料制取。粗品用盐酸、双氧水溶解，双氧水把Fe2+氧化为Fe3+，用萃取剂萃取除去Fe3+，分液，水相中通入二氧化硫，把Cu2+还原为，加水稀释，使稀释使平衡逆向移动，促进析出，抽滤、洗涤、干燥得CuCl；
解析：（1）利用热分解(绿色)制备。a．检查装置的气密性后加入药品；f．在“气体入口”处通入干燥，排出装置中的空气；b．点燃酒精灯加热至，反应一段时间，失去结晶水生成无水；e．停止通入，然后通入干燥；c．调整酒精灯温度，反应一段时间，分解为和氯气；g．熄灭酒精灯；d．停止通入；所以实验操作顺序为：a→f→b→e→c→g→d；
（2）是白色晶体，当玻璃管中固体全部变为白色，说明反应达到终点，停止加热。
（3）在溶液中存在平衡，通入混合液中，Cu2+被还原为Cu+，在氯离子浓度较大时生成，发生的反应的离子方程式为；
（4）A．在较高的盐酸浓度下，能溶解于甲基异丁基甲酮，原料中含有的经氧化、萃取几乎都在有机相中被除去，故A正确；
B．加入萃取剂后，混合物转移至分液漏斗中，塞上玻璃塞，分液漏斗下端管口向上倾斜，用力振摇，故B错误；
C．悬浊液中含有CuCl固体，经抽滤、洗涤、干燥得CuCl，CuCl露置于潮湿空气中易转化为绿色的，且易见光分解，所以干燥时应注意密封、避光，故C正确；
D．温度升高，H2O2分解速率加快，温度升高不利于将转化为，故D错误；
选AC。
（5）向混合液中加入去氧水，稀释使平衡逆向移动，促进析出；
（6）①根据得失电子守恒得反应关系式，5CuCl~~~5Fe2+~~~KMnO4，则的物质的量为，产品的纯度为%。
②氯离子能被高锰酸钾氧化，消耗高锰酸钾的体积偏大，所以该实验方案明显不合理，会导致计算的纯度偏高。