2.2 化学反应的方向与限度 课后练习(含解析) 2023-2024学年高二上学期化学苏教版(2019)选择性必修1

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名称 2.2 化学反应的方向与限度 课后练习(含解析) 2023-2024学年高二上学期化学苏教版(2019)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 2023-12-31 20:23:37

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2.2 化学反应的方向与限度 课后练习
一、单选题
1.在一定温度、容积不变的密闭容器里,下列选项中可用来判断可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(s)达到平衡的有(  )
①C的生成速率与C的消耗速率相等
②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB
③A、B、C的浓度不再改变
④混合气体的密度不再改变
⑤混合气体的总压强不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
⑦A、B、C、D浓度之比为1:3:2:2
A.两个 B.三个 C.四个 D.五个
2.一定条件下,反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的正反应反应速或速率(v正)和逆反应速率(v逆)随反应时间(t)变化的曲线如图。其中,处于化学平衡状态的时刻是(  )
A.t1 B.t2 C.t3 D.t4
3.已知: ,下列说法正确的是(  )
A.在相同条件下,1 mol A2(g)与1 mol B2(g)的能量总和小于2 mol AB气体的能量
B.1 mol A2与1 mol B2反应生成2 mol液态AB时△H>-46.6 kJ/mol
C.在密闭容器中,投入1 mol A2(g)与1 mol B2(g)进行反应,当反应不再进行时,放出热量一定为46.6 kJ
D.该逆反应过程的活化能Ea一定大于46.6 kJ/mol
4.在一定温度下,向a L密闭容器中加入1mol X气体和2 mol Y气体,发生如下反应:
X(g)+2Y(g) 2Z(g) 此反应达到平衡的标志是(  )
A.容器内压强不随时间变化
B.容器内气体的密度不随时间变化
C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1︰2︰2
D.单位时间消耗0.1mol X同时生成0.2mol Z
5.在一定条件下,将AB和B2充入一密闭容器,发生2AB(g)+B2(g) 2AB2(g)反应。下列说法中不正确的是(  )
A.随着反应的进行,反应物的转化率逐渐增大,最后不变
B.当AB的质量不变时,反应达到最大限度
C.随着反应的进行,AB2的物质的量逐渐增大,最后不变
D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零
6.如图是关于反应A2(g)+3B2(g) 2C(g)(正反应为放热反应)的平衡移动图形,影响平衡移动的原因是(  )
A.升高温度,同时加压
B.降低温度,同时减压
C.增大反应物浓度,同时使用适宜的催化剂
D.增大反应物浓度,同时减小生成物浓度
7.在一定温度下体积不变的密闭容器中,下列叙述不是可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡状态标志的是(  )
①C的生成速率与C的分解速率相等 ②单位时间内生成a molA,同时生成3a molB
③A,B,C的分子数之比为1:3:2 ④A,B,C的总质量不再变化
⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的总物质的量不再变化
⑦单位时间内消耗a mol A,同时生成3a mol B ⑧A,B,C的浓度不再变化.
A.②④ B.②③④ C.②⑥ D.③⑧
8.一定温度下,在容积为2L的恒容密闭容器中进行某一反应,容器内M、N两种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(  )
A.该反应的化学方程式为
B.,
C.时,正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态
D.时,容器容积不变,充入惰性气体Ar,平衡正向移动
9.一定温度下,在容积不变的密闭容器中进行如下可逆反应:SiF4 (g) +2H2O(g) SiO2(s)+4HF(g),下列能表明该反应已达到化学平衡状态的是(  )
①v正 (H2O) =2v逆(HF)
②SiF4的体积分数不再变化
③容器内气体压强不再变化
④4 molH-O键断裂的同时,有2molH- F 键断裂
⑤混合气体的体积不再变化
A.①②③ B.②④⑤ C.②③ D.③④⑤
10.工业上用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。一定条件下,将0.5molCO和0.5molH2在体积为2L的密闭容器中发生上述反应,则下列示意图合理的是(  )
A. B.
C. D.
11.在恒温恒容条件下可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),下列能够说明反应已经达到平衡状态的是(  )
A.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2
B.氨气的百分含量不在变化
C.断开一个N≡N键的同时有6个N—H键生成
D.混合气体的质量不随时间的变化而变化
12.在密闭容器中进行如下可逆反应:X2(g)+Y2(g) 2XY(g),已知X2,Y2,XY三者起始浓度分别为0.1mol/L,0.3mol/L,0.2mol/L,在一定条件下反应处于平衡,此时容器中不可能出现的情况是(  )
A.X2为0.2mol/L B.Y2为0.35mol/L
C.XY为0.25mol/L D.X2,Y2,XY总浓度为0.6mol/L
13.CO和H2在一定条件下可以合成乙醇:2CO(g)+4H2(g) CH3CH2OH(g)+H2O(g),下列叙述中能说明上述反应在一定条件下已达到最大限度的是(  )
A.CO全部转化为乙醇
B.正反应和逆反应的化学反应速率均为零
C.CO和H2以1:2的物质的量之比反应生成乙醇
D.反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化
14.在一定条件下,对于在密闭容器中进行的反应4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g),下列说法中可以充分说明这一反应已经达到平衡状态的是(  )
A.达到化学平衡时,v正(O2)=v逆(NO)
B.若单位时间内生成2mol NO的同时消耗2 molNH3
C.NH3、O2、NO、H2O在容器中共存
D.c(NH3)保持不变
15.在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,不能表明反应A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是(  )
A.B的物质的量浓度 B.混合气体的密度
C.混合气体的压强 D.v(B消耗)=3v(D消耗)
16.在恒容绝热的容器中,发生反应2HI(g) H2(g)+I2(g),下列方法中能证明已达到平衡状态的是(  )
①混合气体的颜色不再变化 ②各组分浓度相等
③体系压强不再变化 ④一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂
⑤混合气体的平均摩尔质量不再变化 ⑥体系温度不再变化
A.①③④⑤ B.①②④⑥ C.①②③⑤ D.①③④⑥
二、综合题
17.
(1)Ⅰ.现有如下两个反应:
A.
B.上述反应属于放热反应的是_______(填“A”或“B”)。
(2)将纯锌片和纯铜片按图方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:
①在甲乙两个烧杯中,甲铜极上发生   反应(填“氧化”或“还原”),乙在   表面产生气泡(填“”或“”)。
②能构成原电池的是   装置(填“甲”或“乙”),其中负极为   电极(填“”或“”)。
③两个装置中均被腐蚀,若转移电子,理论上片质量减轻   g。
(3)在进行上述实验时发现甲放出气泡的速率较快,为了加快乙的反应速率,可采用的措施有   (写出一种即可)。
(4)II.一定条件下,在密闭容器中充入一定量的和发生反应:,各物质的浓度变化如图所示。
内,平均反应速率为   。
(5)下列叙述能说明该反应已达到平衡状态的是____。
A.
B.密闭容器内气体总质量保持不变
C.各物质的浓度保持不变
D.消耗的同时生成
18.
(1)下列物质中,属于电解质的是   ,属于强电解质的是   ,属于弱电解质的是   (填序号)。
①H2SO4②盐酸 ③硫酸钡 ④乙醇 ⑤铜 ⑥H2S ⑦蔗糖 ⑧氨气 ⑨NH4HSO3
(2)甲醇是重要的化工原料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,相关反应的热化学方程式及平衡常数如下所示:
ⅰ. K1
ⅱ. K2
ⅲ. K3
回答下列问题:
①a=   (用b、c表示),则K1=   (用K2、K3表示)。
②在一定温度下,向体积为1L的恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2,在催化剂的作用下仅发生反应ⅲ.下列叙述能表示该反应达到平衡状态的是   (填标号)。
a.容器中混合气体的压强不再改变
b.容器中CO、CO2的物质的量相等
c.容器中气体的密度不再改变
d.相同时间内,断裂H-O的数目是断裂H-H的2倍
(3)在密闭容器中充入一定量的CO和NO气体,发生反应2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)ΔH<0 ,如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系:
①温度:T1   T2 (填“>”、“<”或“=”)。
②若在D点对应容器升温,同时扩大体积使体系压强减小,重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的   点(填字母)。
19.氢气是理想的能源,可由天然气和水反应制备,其主要反应为,反应过程中能量变化如图所示:
(1)该反应是   (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)某温度下,在10L恒容密闭容器中充入2mol和3mol制备氢气,反应中的物质的量变化如图所示,5min时反应达到平衡状态。
①5min前,该反应的正反应速率   (填“大于”、“小于”或“等于”)逆反应速率,逆反应速率不断   (填“增大”或“减小”)。
②下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是   (填字母)。
a.容器内混合气体的密度不再发生变化
b.容器内气体原子总数不再发生变化
c.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
d.单位时间内,4molC-H键断裂的同时有2molC=O键断裂
③0~5min内,以的浓度变化表示该反应的平均速率为   
④若要加快化学反应速率,可采用的方法是   (填“升高”或“降低”)温度。
20.根据相关知识填空;
(1)一定温度下,在容积为V L的密闭容器中进行反应:aN(g) bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示:
①此反应的化学方程式中a:b=   
②下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是   
A.反应中M与N的物质的量之比为1:1
B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C.混合气体的平均摩尔质量不随时间的变化而变化
D.单位时间内每消耗a mol N,同时生成b mol M
E.混合气体的压强不随时间的变化而变化
(2)将4mol SO2和2mol O2在2L的密闭容器中混合,在一定条件下发生如下反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g).若经过2s后测得SO3的浓度为0.6mol/L,用氧气表示该反应2s内的平均速率v(O2)=   ;2s末O2浓度为   ;2s末SO2的转化率为   .
21.某温度时在2L容器中X、Y、Z三种气体物质的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线如下图所示,由图中数据分析:
(1)该反应的化学方程式为:   
(2)反应开始至2min,用Z表示的平均反应速率为   
(3)下列叙述能说明上述反应达到化学平衡状态的是 (填序号)
A.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
B.混合气体的压强不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗3mol X,同时生成2mol Z
D.混合气体的总质量不随时间的变化而变化.
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】【解答】①C的生成速率与C的消耗速率相等,达平衡状态,故符合题意;
②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB,都体现的逆向,故不符合题意;
③A、B、C的浓度不再改变,达平衡状态,正逆反应速率相等,故符合题意;
④混合气体的密度不再改变,说明气体的物质的量不变,达平衡状态,正逆反应速率相等,故符合题意;
⑤混合气体的总压强不再改变,说明总物质的量不变,达平衡状态,故符合题意;
⑥混合气体的总物质的量不再改变,达平衡状态,故符合题意;
⑦A、B、C、D浓度之比为1:3:2:2,而不是不变,故不符合题意;
综上所述,②⑦不符合题意,
故答案为:D。
【分析】可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变,据此判断。
2.【答案】D
【解析】【解答】t4时刻时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态。
故答案为:D
【分析】当正逆反应速率相等时,反应达到平衡状态。
3.【答案】D
【解析】【解答】A.该反应的正反应是放热反应,说明在相同条件下,1 mol A2(g)与1 mol B2(g)的能量总和大于2 mol AB气体的能量,A不符合题意;
B.物质含有的能量:气态>液态,当反应物的能量相同时,生成物含有的能量越低,反应放出热量就越多,则该反应的反应热就越小,所以1 mol A2与1 mol B2反应生成2 mol液态AB时△H<-46.6 kJ/mol,B不符合题意;
C.该反应为可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,故在密闭容器中,投入1 mol A2(g)与1 mol B2(g)进行反应,当反应不再进行时,放出热量小于46.6 kJ,C不符合题意;
D.该反应的反应热为-46.6 kJ/mol表示正反应的活化能比逆反应小46.6 kJ/mol。由于断键吸收热量,形成化学键会释放热量,所以正反应、逆反应的活化能都大于0,则逆反应过程的活化能Ea一定大于46.6 kJ/mol,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A、反应物的总能量大于生成物的总能量,反应放热,反之反应吸热;
B、气体转化为液体需要进一步放出热量;
C、可逆反应无法完全转化;
D、逆反应的活化能可以看成是生成物的键能。
4.【答案】A
【解析】【解答】化学平衡状态是指各组分浓度不再改变,正逆化学反应速率相等的状态,A项中容器内压强不随时间变化,即气体的总物质的量不再变化,反应达到平衡状态;而其他项都不能作为达到该反应平衡状态的标志。
故答案为:A
【分析】根据化学平衡状态的特征进行解答。当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等(且不为0),达到一种动态的平衡;各物质的溶度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生改变;对于反应前后气体分子数不同的反应,如果气体的压强不变,则其达到了平衡状态;由此即可得出答案。
5.【答案】D
【解析】【解答】A. 随着反应的进行,向正反应方向进行,逐渐达到平衡反应物的转化率逐渐增大,最后不变,故A不符合题意
B. 当AB2的质量不变时,反应达到平衡,即反应达到最大限度,故B不符合题意
C.向正反应进行, AB2的物质的量逐渐增大,达到平衡后保持不变,故C不符合题意
D.随着反应的进行,反应物的浓度降低,正反应速率逐渐减小,但不为零
故答案为:D
【分析】可逆反应,达到平衡状态,正反应速率=逆反应速率≠0
6.【答案】D
【解析】【解答】A、此反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向进行,故不符合题意;
B、降低温度、减压,化学反应速率降低,故不符合题意;
C、增大反应物浓度,正反应方向速率增大,使用催化剂,化学反应速率增大,故不符合题意;
D、增大反应物浓度,正反应方向速率增大,减小生成物的浓度,逆反应方向速率降低,故符合题意。
故答案为:D
【分析】图中虚线处为条件改变瞬间,正反应速率增大,逆反应速率减小。
A.升温、加压均该加快反应速率,故错误;B、降低温度、减压,化学反应速率均降低,故错误;
C、增大反应物浓度,使用催化剂,化学反应速率均增大,故错误;
7.【答案】B
【解析】【解答】解:①C的生成速率与C的分解速率相等,说明C的正逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,故正确; ②无论是否达到平衡,总存在单位时间内生成a molA、同时生成3a molB,所以不能据此判断平衡状态,故错误;③A、B、C的分子数之比为1:3:2时,该反应不一定达到平衡状态,与反应初始浓度及转化率有关,所以不能据此判断平衡状态,故错误;④任何化学反应中都存在质量守恒,所以无论反应是否达到平衡状态,A、B、C的总质量不变,所以不能据此判断平衡状态,故错误;⑤反应前后气体的物质的量减少导致压强减小,当混合气体的总压强不再变化时,各物质的物质的量之和不变,该反应达到平衡状态,故正确;⑥反应前后气体的物质的量减少,当混合气体的总物质的量不再变化时,该物质的物质的量不变,该反应达到平衡状态,故正确;⑦单位时间内消耗a mol A,同时生成3a mol B,同时生成amolA,则A正逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,故正确;⑧A、B、C的浓度不再变化时,正逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,故正确;
故选B.
【分析】可逆反应达到平衡状态时,同一物质的正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变,据此分析解答.
8.【答案】D
【解析】【解答】A.根据图像可知,从反应开始至平衡,气体N减少6 mol,气体M增加3 mol,则N是反应物,M是生成物,二者改变的物质的量的比是2:1,则该反应的化学方程式为2N(g)M(g),A不符合题意;
B.t1~t2 min段,N的物质的量减少(6-4)mol=2 mol,容器的容积是2 L,则用N浓度变化表示的反应速率v(N)== mol/(L·min),B不符合题意;
C.t3 min之后,N、M的物质的量不再改变,反应到平衡状态,C不符合题意;
D.t4 min时,容器容积不变,充入惰性气体Ar,由于不能改变任何一种物质的浓度,反应速率不变,因此化学平衡不移动,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.根据图像,各物质的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比;
B.利用υ=Δc/Δt计算;
C.利用“变者不变即平衡”;
D.依据化学平衡移动原理分析。
9.【答案】C
【解析】【解答】当2v正(H2O)=v逆(HF),反应达到平衡状态,故①不符合题意;SiF4的体积分数不再变化,说明各物质的物质的量浓度不再变化,反应达到平衡状态,故②符合题意;容器内气体压强不再变化,说明气体的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,故③符合题意;平衡时应有4 mol H- O键断裂的同时,有4 mol H- F键断裂,故④不符合题意;该反应是在容积不变的密闭容器中进行,混合气体的体积不会变化,故⑤不符合题意。能说明反应达到平衡状态的是②③。
【分析】可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变。
10.【答案】A
【解析】【解答】A.反应过程中甲醇的体积分数逐渐增大,假设反应的CO的物质的量为a,CO的体积分数= ×100%= ,始终不变,A符合题意;
B.随着反应的进行,CO的物质的量逐渐减少,甲醇的物质的量逐渐增大,达到平衡后,二者的物质的量不一定相等,B不符合题意;
C.随着反应的进行,氢气的浓度减小,甲醇的浓度增大,但氢气的起始浓度为0.25mol/L,C不符合题意;
D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,达到平衡时甲醇的逆反应速率等于氢气正反应速率的一半,D不符合题意;
故答案为:A
【分析】A、由计算可得,CO的体积分数保持不变;
B、反应达到平衡状态时,CO和CH3OH的物质的量保持不变,但不一定相等;
C、H2的起始浓度为0.25mol/L;
D、纵坐标表示的是反应速率,当体系达到平衡状态时,用甲醇表示的速率应等于用氢气表示速率的一半;
11.【答案】B
【解析】【解答】解:A、c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2,不能判断各组分的浓度不再变化,所以无法判断是否达到了平衡状态,选项A不符合题意;
B、NH3的百分含量不再变化,其它物质的百分含量也不会变化,说明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,选项B符合题意;
C、按反应计量可知,无论是否反应达到平衡状态,只要一个N≡N键断裂的同时,就有有6个N-H键生成,所以不能证明该反应达到平衡状态,选项C不符合题意;
D、根据质量守恒,由于反应物均为气体,故气体总质量始终不变,质量不变不能作为平衡状态的标志,选项D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】A.平衡后各物质的浓度之比与起始时加入的反应物的多少有关;
B.组成成分的百分含量不变,则反应达到平衡状态;
C.表示的都是正反应速率;
D.密闭容器中反应体系的质量始终不变。
12.【答案】A
【解析】【解答】解:若反应向正反应进行到达平衡,X2、Y2的浓度最小,XY的浓度最大,假定完全反应,则:
X2(气) + Y2(气) 2XY(气)
开始(mol/L): 0.1 0.3 0.2
变化(mol/L): 0.1 0.1 0.2
平衡(mol/L): 0 0.2 0.4
若反应逆正反应进行到达平衡,X2、Y2的浓度最大,XY的浓度最小,假定完全反应,则:
X2(气) + Y2(气) 2XY(气)
开始(mol/L): 0.1 0.3 0.2
变化(mol/L): 0.1 0.1 0.2
平衡(mol/L): 0.2 0.4 0
由于为可逆反应,物质不能完全转化所以平衡时浓度范围为0<c(X2)<0.2,0.2<c(Y2)<0.4,0<c(XY)<0.4,
因为反应前后气体物质的量不变,所以X2、Y2、XY总浓度一直为0.1+0.3+0.2=0.6mol/L,则BCD正确,A错误;
故选A.
【分析】化学平衡的建立,既可以从正反应开始,也可以从逆反应开始,或者从正逆反应开始,不论从哪个方向开始,物质都不能完全反应,
若反应向正反应进行到达平衡,X2、Y2的浓度最小,XY的浓度最大;
若反应逆正反应进行到达平衡,X2、Y2的浓度最大,XY的浓度最小;
利用极限法假设完全反应,计算出相应物质的浓度变化量,实际变化量小于极限值,据此判断分析
13.【答案】D
【解析】【解答】解:A、该反应为可逆反应,CO不能全部转化为乙醇,故A错误;
B、化学平衡是动态平衡,平衡时正逆反应速率相等,但不为0,故B错误;
C、化学反应中,反应物转化的物质的量之比等于化学计量数之比,不能作为判断是否达到化学平衡的依据,故C错误;
D、平衡时各物质的浓度不再变化,故D正确.
故选D.
【分析】反应在一定条件下已达到最大限度说明反应达到平衡状态,化学平衡是动态平衡,平衡时正逆反应速率相等,但不为0,平衡时各物质的浓度不再变化.
14.【答案】D
【解析】【解答】解:A、v正(O2)=v逆(NO)不符合速率之比等于化学计量数之比,不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡,故A不符合;
B、无论反应是否达到平衡状态,生成2mol NO的同时都消耗2 molNH3,不能判断是否达到平衡状态,故B不符合;
C、可逆反应各种物质共存,不能说明反应达到平衡,故C不符合;
D、NH3浓度不再变化说明反应达到平衡,故D符合;
故选D.
【分析】根据化学平衡状态的特征:逆、定、动、变、等来判断化学反应是否达到平衡;当化学反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不再发生变化,由此衍生的一些物理性不变,以此解答该题.
15.【答案】C
【解析】【解答】A.B的物质的量浓度不变,说明正逆反应速率相等,达到平衡状态,故A不符合题意;
B.恒容容器中混合气体的密度不变,说明气体的质量不变,达到平衡状态,故B不符合题意;
C.可逆反应A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g),气体两边的计量数相等,反应前后,气体的物质的量不发生变化,体积恒定,反应自开始到平衡,混合气体的压强始终不变,所以不能作为达到平衡状态的标志,故C符合题意;
D.v(B消耗)=3v(D消耗)表示正反应速率等于逆反应速率,说明达到平衡状态,故D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】根据可逆反应达到平衡状态时的特点:正逆反应速率相等、组分的百分含量不变来进行判断,注意该反应为气体体积不变的反应。
16.【答案】D
【解析】【解答】①该体系中只有I2具有颜色,该反应在恒容容器中进行,当混合气体的颜色不再变化,说明I2浓度不再变化,能说明反应已达到平衡状态;②因不确定各组分起始浓度以及转化率,因此平衡时各组分浓度不一定相等,故不能说明反应已达到平衡状态;③该反应为气体体积相等的反应,且在恒容绝热的容器中进行,容器压强与温度呈正比,当体系压强不再变化,说明体系温度不变,能够说明反应已达到平衡状态;④由化学计量数以及物质所含化学键可知,任意时刻一个H-H键断裂的同时会形成两个H-I 键,若同时有两个H-I 键断裂,则说明正逆反应速率相等,能证明反应已达到平衡状态;⑤该反应为全气体反应,反应过程中气体总质量以及气体的总物质的量均不变,混合气体的平均摩尔质量始终不变,因此不能据此判断反应是否处于平衡状态;⑥因该反应在绝热体系中进行,任何化学反应均存在热效应,当体系温度不再变化时,说明正逆反应速率相等,能证明反应达到平衡状态;
综上所述,能证明已达到平衡状态的是①③④⑥,故答案为:D。
【分析】判断化学平衡状态的方法:各种“量”不变:①各物质的质量、物质的量或浓度不变;②各物质的百分含量、物质的量分数、质量分数等不变(反应中存在至少两种相同状态的物质);③温度(绝热体系)、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等且恒容装置中进行)或颜色(某组分有颜色)不变;总之,若物理量由变量变成了不变量,则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量始终为“不变量”,则不能作为平衡标志。
17.【答案】(1)B
(2)还原;Zn;甲;Zn;6.5
(3)升高温度(增大稀硫酸浓度或将铜和锌用导线连接或将铜和锌接触等)
(4)0.1mol·L-1·min-1
(5)A;C
【解析】【解答】(1)氢氧化钙与氯化铵反应为吸热反应,锌与稀硫酸反应为放热反应。
(2)①甲装置构成了原电池,锌作负极,铜作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,发生还原反应,乙装置没有构成原电池,铜不与稀硫酸反应,锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,Zn表面产生气泡。
②原电池的构成条件如下:两种活泼性不同的金属(或另一种为非金属导体)构成电极、电解质溶液、形成闭合回路和自发进行的氧化还原反应,因此装置甲构成了原电池,锌的活动性比铜强,Zn作负极。
③两个装置中锌均失电子变为锌离子,反应为:Zn-2e-=Zn2+,若转移0.2mol电子,理论上消耗0.1mol锌,Zn片质量减轻0.1mol65g/mol=6.5g。
(3)可通过升高温度、增大硫酸浓度加快乙的反应速率,也可通过将铜和锌接触或将铜和锌用导线连接使其构成原电池加快反应速率。
(4)由图示可知,0 15min内,氢气浓度变化量为3mol/L-1.5mol/L=1.5mol/L,则平均反应速率v(H2)===0.1mol·L-1·min-1。
(5)A.正、逆反应速率相等时,反应达到平衡状态,因此,说明该反应已达到平衡状态,A正确;
B.反应物和生成物全为气体,依据质量守恒定律,气体质量一直不变,因此密闭容器内气体总质量保持不变,不能说明该反应达到平衡状态,B不正确;
C.当容器内各物质浓度保持不变,说明该反应已达到平衡状态,C正确;
D.任何时刻,消耗1molN2的同时都会生成2molNH3,因此不能说明该反应达到平衡状态,D不正确;
故答案为:AC。
【分析】(1)铵盐与碱的反应是吸热反应,活泼金属与酸的反应是放热反应。
(2)甲烧杯形成原电池,锌作负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+;铜作正极,发生还原反应,电极反应式为2H++2e-=H2↑。
(3)根据影响化学反应速率的因素进行分析,注意电化学腐蚀速率比化学腐蚀速率快。
(4)根据化学反应速率的表达式v=进行分析。
(5)达到化学平衡状态的主要标志是①v正=v逆;②各物质的含量保持不变。
18.【答案】(1)①③⑥⑨;①③⑨;⑥
(2)b-c;;d
(3)>;A
【解析】【解答】(1)①H2SO4是强酸,属于强电解质;
②盐酸是HCl的水溶液,属于混合物,既不是电解质,也不是非电解质;
③硫酸钡在熔融状态下能全部电离,属于强电解质;
④乙醇在水溶液和融融状态下均不能电离出离子,属于非电解质;
⑤铜属于单质,既不是电解质也不是非电解质;
⑥H2S是弱酸,属于弱电解质;
⑦蔗糖在水溶液和融融状态下均不能电离出离子,属于非电解质;
⑧氨气在水溶液和融融状态下自身均不能电离出离子,属于非电解质;
⑨NH4HSO3是盐,在水溶液中能完全电离,属于强电解质。
(2)①根据盖斯定律可知,反应ⅰ可通过反应ⅱ减反应ⅲ得到,所以a=b-c,则K1=。
②a.反应ⅲ前后气体分子数不变,即反应前后混合气体压强不变,所以容器中混合气体的压强不再改变,不能说明反应达到平衡,不符合题意;
b.容器中CO、CO2的物质的量相等,不能说明反应达到平衡,不符合题意;
c. 反应ⅲ前后气体的质量不变,且反应在恒容条件下进行,根据m=ρV可知,密度始终不变,不能说明反应达到平衡,不符合题意;
d.相同时间内,断裂H-O的数目是断裂H-H的2倍,可说明正逆反应速率相等,反应大大平衡,符合题意。
(3)①该反应为放热反应,等压条件下,升高温度利于平衡逆向移动,则NO的体积分数增大,说明T1 >T2。
②升温利于平衡逆向移动,NO的体积分数增大;该反应前后气体分子数减小,减压利于平衡逆向移动,使得NO的体积分数增大,所以重新达到的平衡状态可能是图中A点。
【分析】(1)电解质是指在水溶液或熔融状态下能导电的化合物,常见电解质包括酸、碱、盐、水和活泼金属氧化物等;强电解质指在一定条件下能完全电离的电解质,包括强酸、强碱和大多数盐;弱电解质指在一定条件下部分电离的电解质,包括弱酸、弱碱和水等。
(2)①根据盖斯定律进行分析。
②达到化学平衡的主要标志是正逆反应速率相等、各物质的含量保持不变。
(3)①该反应为放热反应,升高温度利于平衡逆向移动。
②根据勒夏特烈原理进行分析。
19.【答案】(1)吸热
(2)大于;增大;cd;0.096;升高
【解析】【解答】(1)由题干图示信息可知,该反应的反应物的总能量低于生成物的总能量,则该反应是吸热反应,故答案为:吸热;
(2)①由题干图示信息可知,前,该反应体系中CH4的物质的量不断减小,即该反应的正反应速率大于逆反应速率,随着反应的进行,生成物浓度不断增大,则逆反应速率不断增大,故答案为:大于;增大;
②a.恒温恒容时,反应过程中混合气体的质量一直不变,即容器内混合气体的密度一直不变,则容器内混合气体的密度不再发生变化不能说明反应达到化学平衡,a不合题意;
b.根据质量守恒定律可知,反应过程中容器内气体原子总数一直不变,即容器内气体原子总数不再发生变化不能说明反应达到化学平衡,b不合题意;
c.由于该反应正反应是一个气体体积增大的方向,即反应过程中体系内气体的总物质的量一直在变,混合气体的质量不变,即混合气体的平均相对分子质量一直在变,则混合气体的平均相对分子质量不再发生变化说明反应达到化学平衡,c正确;
d.单位时间内,键断裂即消耗1molCH4的同时有键断裂即消耗1molCO2,说明该反应正逆反应速率相等,说明反应达到化学平衡,d正确;
故答案为:cd;
③内,由三段式分析可知: ,以的浓度变化表示该反应的平均速率为=0.096,故答案为:0.096;
④升高温度加快反应速率,降低温度减慢反应速率,故若要加快化学反应速率,可采用的方法是升高温度,故答案为:升高。
【分析】(1)根据放热反应中反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量,吸热反应中反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量;
(2)①依据题干图示信息判断;
②a.恒温恒容时,反应过程中混合气体的质量一直不变,即容器内混合气体的密度一直不变,则容器内混合气体的密度依据化学平衡的特征“等”和“定”进行分析判断;
③利用“三段式”法计算;
④依据影响反应速率的因素分析。
20.【答案】(1)2:1;CE
(2)0.15mol/(L.s);1.4mol/L;30%
【解析】【解答】解:(1)①反应达到平衡状态时,△n(M)=(5﹣2)mol=3mol,△n(N)=(8﹣2)mol=6mol,同一可逆反应中同一段时间内各物质的物质的量变化量之比等于其计量数之比,所以a:b=6mol:amol=2:1,
故答案为:2:1;②A.反应中M与N的物质的量之比为1:1时,该反应不一定达到平衡状态,与反应初始物质的量及转化率有关,故错误;
B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化,遵循质量守恒定律定律,反应前后气体总质量始终不变,所以不能判断是否达到平衡,故错误;
C.混合气体的平均摩尔质量不随时间的变化而变化,该反应正逆反应速率相对,反应达到平衡状态,故正确;
D.单位时间内每消耗a mol N,同时生成b mol M,无论是否达到平衡状态都存在这种变化,所以不能判断平衡状态,故错误;
E.反应前后气体体积减小,所以反应前后气体压强降低,当混合气体的压强不随时间的变化而变化,该反应达到平衡状态,故正确;
故选CE;(2)v(SO3)= mol/(L.s)=0.3mol/(L.s),再根据同一可逆反应中同一段时间内各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算氧气反应速率=0.15mol/(L.s);参加反应的n(SO3)=0.6mol/L×2s=1.2mol,则参加反应的n(SO2)=n(SO3)=1.2mol,则2s末O2浓度= mol/L=1.4mol/L,二氧化硫的转化率= ×100%= ×100%=30%,
故答案为:0.15 mol/(L.s); 1.4mol/L; 30%.
【分析】(1)①反应达到平衡状态时,△n(M)=(5﹣2)mol=3mol,△n(N)=(8﹣2)mol=6mol,同一可逆反应中同一段时间内各物质的物质的量变化量之比等于其计量数之比;②当可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的物理量不变;(2)v(SO3)= mol/(L.s)=0.3mol/(L.s),再根据同一可逆反应中同一段时间内各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算氧气反应速率;参加反应的n(SO3)=0.6mol/L×2s=1.2mol,则参加反应的n(SO2)=n(SO3)=1.2mol,二氧化硫的转化率= ×100%.
21.【答案】(1)3X+Y 2Z
(2)0.05mol/(L min)
(3)A;B
【解析】【解答】解:(1)由图象可以看出,反应中X、Y的物质的量减少,应为反应物,Z的物质的量增多,应为生成物,当反应进行到2min时,△n(X)=0.3mol,△n(Y)=0.1mol,△n(Z)=0.2mol,则△n(X):△n(Y):△n(Z)=3:1:2,参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比,则反应的方程式为:3X+Y 2Z,故答案为:3X+Y 2Z;(2)反应开始至2min末,Z的反应速率v= = = =0.05mol/(L min),故答案为:0.05mol/(L min);(3)A、反应前后气体物质的量不同,所以气体物质的量不变,能说明反应达到平衡状态,故A正确;
B、反应前后气体物质的量不同,所以混合气体的压强不变,能说明反应达到平衡状态,故B正确;
C.单位时间内每消耗3mol X,同时生成2mol Z,都是正反应,无论是否平衡,其速率之比等于化学计量数之比,不能说明反应达到平衡状态,故C错误;
D.据质量守恒定律,气体质量始终不变,故D错误;
故选AB.
【分析】(1)根据参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比书写化学方程式;(2)根据v= = 计算反应速率;(3)化学反应达到化学平衡状态时,正逆反应速率相等,且不等于0,各物质的浓度不再发生变化,由此衍生的一些物理量不发生变化,以此进行判断.