2024-2025学年高二化学人教版选择性必修一课时作业: 化学平衡
一、单选题
1.某实验室模拟反应,在密闭容器中加入足量的碳和一定量的气体,保持温度不变,测得相同时间内的转化率随压强的变化关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.1100kPa时,的体积分数为50% B.b、e两点的平衡转化率相同
C.平衡常数 D.反应速率
2.下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.石灰岩经过千百万年的积聚形成钟乳石、石笋
B.实验室用饱和食盐水除去氯气中混有的少量氯化氢
C.工业生产硫酸的过程中使用过量空气以提高的转化率
D.反应达平衡后,加压使混合气体颜色变深
3.下列事实不能用勒夏特列原理(化学平衡移动原理)解释的是( )
A.合成氨时,选定温度为400~500℃,而不是常温
B.人体血液的pH稳定在7.4±0.05范围内
C.氯气在水中的溶解度大于在饱和食盐水中的溶解度
D.生活中,可用热的纯碱溶液除油污
4.一定条件下,发生反应,下列能说明反应达到平衡状态的是( )
A.体系压强保持不变 B.混合气体的颜色保持不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变 D.每生成的同时消耗
5.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.打开碳酸饮料瓶盖时产生气泡
C.CO中毒的病人进入高压氧舱中接受治疗
D.氯水中加入粉末以提高氯水中的浓度
6.在恒温恒容条件下,发生反应,随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法正确的是( )
A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率
B.三点的速率大小为
C.在不同时刻都存在关系:
D.若升高反应温度,则随时间变化关系如图中曲线乙所示
7.已知反应①和反应②在T℃时的平衡常数分别为和,该温度下反应③的平衡常数为。则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数
B.反应②中,增大氢气浓度,平衡正移,增大
C.对于反应③,T℃时,
D.反应③,恒容时,温度升高,K值减小,则该反应为放热反应
8.化学反应速率和化学反应限度是化工生产研究的主要问题之一,下列对化学反应速率和反应限度的认识错误的是( )
A.使用催化剂是为了增大反应速率,提高生产效率
B.对任何化学反应来说,反应速率越大,对应现象越明显
C.任何可逆反应都有一定的限度,且限度是可以改变的
D.影响化学反应速率的客观因素是温度、浓度、压强和催化剂
9.催化加氢过程中主要发生下列反应:
反应:
反应:
向恒压的容器中充入1mol和3mol,若仅考虑上述反应,平衡时和CO的选择性及的转化率随温度的变化如图中实线所示。
_
下列说法正确的是( )
A.
B.平衡时的转化率随温度的变化可用图中虚线④表示
C.反应状态达A点时,只有使用对反应催化活性更高的催化剂才能提高的选择性
D.反应状态达B点时,容器中为1/32mol
10.某反应的速率方程为,其半衰期(当剩余反应物恰好是起始的一半时所需的时间)为。改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如表所示:
0.25 0.50 1.00 0.50 1.00
0.050 0.050 0.100 0.100 0.200
1.6 3.2 3.2 4.8
下列说法不正确的是( )
A.上述表格中的,
B.该反应的速率常数
C.在过量的B存在时,反应掉93.75%的A所需的时间是500min
D.升温、加入催化剂、缩小容积(加压),使k增大导致反应的瞬时速率加快
二、填空题
11.常用于玻璃、陶瓷中作染色剂,含钼合金钢具有韧性好、高温塑性强等优点,可用于制造机床结构部件。工业上常用钼钒混合矿(主要成分为,还含、PbS、NiS等杂质)提取高熔点金属单质钼和,其工艺流程如图所示。
已知:①“焙烧”时将金属元素转化为氧化物,和PbO均可与纯碱反应生成对应的钠盐,而NiO不行。
②“气体X”为混合气体,经处理后得“气体Y”。
③当溶液中某离子浓度时,可认为该离子沉淀完全;PbS和的分别为,。
④“滤渣Ⅳ”主要成分是。
回答下列问题:
(1)“焙烧”时,采用逆流式投料,且分批加入钼钒混合矿、碳酸钠粉末,其目的是_________,参与反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________。
(2)“气体X”经洗气操作可获得较纯净的“气体Y”,洗气时选择的试剂是_________,“滤渣Ⅲ”的主要成分是_________(填化学式)。
(3)“沉铅”过程中,总反应为则该反应的平衡常数K=_________。
(4)“沉钒”后,经过滤、洗涤、干燥,将所得固体进行煅烧,当固体质量减少16.8t时,理论上制得的质量为_________t。
(5)“滤渣Ⅳ”中需要加入稍过量的Al还原制Mo,加入稍过量Al的原因是_________。
12.一定温度下,在1L的烧瓶中充入一定量气体。
(1)升高温度,体系中气体颜色由浅变深,写出对应的化学方程式:_________。
(2)保持温度和容积不变,向达到平衡的容器中再充入一定量气体,反应达到平衡时,的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),该反应的化学平衡常数
(3)某小组为研究温度对化学平衡移动的影响,设计如图实验。图中方案还需补充的是__________(用文字表达);实验现象为________。
(4)在一定条件下,和的消耗速率与浓度关系分别为:,,设达到平衡时,则(1)中反应的平衡常数为____________(用、表示)。
13.目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:,如图表示该反应过程中能量(单位为)的变化:
(1)关于该反应的下列说法中,正确的是__________(填字母)。
A., B.,
C., D.,
(2)为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为的密闭容器中,充入和,一定条件下发生反应:,经测得和的浓度随时间变化如图所示。
①计算内用表示的该反应的反应速率__________;时,正反应速率__________逆反应速率(填“>”“=”或“<”)。
②反应达平衡,的转化率为__________。该反应的平衡常数__________。
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是__________(填字母)。
A.升高温度
B.将及时液化抽出
C.选择高效催化剂
D.保持容器的容积不变,再充入和
④不能说明该反应达到化学平衡状态的是________。
A.容器中混合气体的密度不再改变
B.
C.
D.容器内的压强保持不变
三、实验题
14.是一种常用还原剂,实验室利用和氯苯反应制备无水,反应原理:,装置如图所示(所用夹持装置及a、b处加热装置略)。
已知固体极易水解,300℃时升华。沸点:氯苯()132℃,二氯苯()173℃。
实验过程:检验装置气密性,在三颈烧瓶中加入碎瓷片和氯苯,b中加入4.0g无水FeCl3,先通入干燥一段时间,然后控制a、b处温度,加热3 h,冷却,分离提纯b中物质得到产品。回答下列问题:
(1)仪器c的名称是________。装置c、d共同起到的作用是_______,装置e中所加药品名称是_______。
(2)a处控制反应温度在_____________之间,b处控制反应温度在173℃~300℃之间。
(3)实验前后都要通入,通入的目的是_______________________。
(4)反应完毕后,用0.5的标准NaOH溶液滴定锥形瓶中溶液,达终点时消耗标准NaOH溶液如下表(三次平行测定的数据),计算的转化率是________。
序号 1 2 3
标准溶液用量/mL 19.75 22.95 20.25
(5)设计实验方案证明产品中含有未反应的____________________________。
参考答案
1.答案:B
解析:B.b点反应未达平衡,此时的转化率不是平衡转化率,延长反应时间,反应物的转化率将增大,e点时反应达平衡,此时的转化率为平衡转化率,则b、e两点的平衡转化率不相同,故B错误;
C.温度一定,则平衡常数不变,即平衡常数,故C正确;
D.由图可知,压强:,温度一定时压强越大,反应速率越快,即反应速率,故D正确;
故选:B。
2.答案:D
解析:A.在自然界中,溶有二氧化碳的雨水,会使石灰石构成的岩层部分溶解,使碳酸钙转变成可溶性的碳酸氢钙。溶有较多碳酸氢钙的水从溶洞顶部滴落到洞底时,由于水分蒸发或者压强减小,以及温度变化,水中的碳酸氢钙会分解析出碳酸钙沉淀,这些沉淀经过千百年的聚集,渐渐形成了钟乳石、石笋等,能用平衡移动原理来解释,故A不选;B.氯水中存在,饱和食盐水中氯离子浓度大,增大氯离子浓度,平衡逆向移动,减少氯气在水中的溶解,能用平衡移动原理来解释,故B不选。C.由可知,增加氧气的量可使平衡正向移动,可提高二氧化硫的转化率,能用平衡移动原理来解释,故C不选;D.反应是反应前后气体体积不变的反应。当反应达平衡后,对容器进行压缩,容器的容积减小,气体物质浓度增大,混合气体颜色变深,但化学平衡没有发生移动,不能用平衡移动原理来解释,故D选。答案选D。
3.答案:A
解析:合成氨的反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,不利于生成氨气,所以选定温度为400~500℃,而不是常温,主要是从速率角度考虑,与平衡移动无关,不能用勒夏特列原理解释,A项符合题意。
4.答案:B
解析:A.该反应为反应前后气体分子数不变的反应,所以体系压强始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,A错误;
B.有颜色,其余气体无颜色,浓度是变量,所以混合气体的颜色是变量,混合气体的颜色保持不变,能说明反应达到平衡状态,B正确;
C.该反应全为气体,气体总质量不变;反应前后气体分子数不变的反应,气体总物质的量不;故混合气体平均相对分子质量不变,所以不能说明反应达到平衡状态,C错误;
D.生成是正反应方向,消耗也是正反应方向,没有逆反应方向,所以不能说明反应达到平衡状态,D错误;
故选B。
5.答案:A
解析:A.唾液里含有唾液淀粉酶,它在常温下能很快使淀粉分解为葡萄糖,相当于加入催化剂使反应速率加快,不涉及平衡移动,不能用勒夏特列原理来解释,故A正确;
B.碳酸饮料中存在二氧化碳的溶解平衡,打开碳酸饮料,压强减小,二氧化碳逸出,能用勒夏特列原理解释,故B错误;
C.CO中毒血液中存在化学平衡,将一氧化碳中毒者放入高压氧舱,增大氧气浓度,会使平衡逆向移动,让CO失去和血红蛋白结合的机会,能用勒夏特列原理解释,故C错误;
D.氯气溶于水的反应是一个可逆反应:,加入碳酸钙后,碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙而减小,平衡正向移动,则增大,能用勒夏特列原理解释,故D错误;
故选A。
6.答案:A
解析:从两点坐标可知从a到c时间间隔内的变化量,从而求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率,A正确;b点为起始反应点,在起始时正反应速率最大,从b点到平衡的过程中正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,平衡时正反应速率等于逆反应速率,则三点的速率大小为,B错误;反应速率之比等于化学计量数之比,则,,C错误;若升高反应温度,反应平衡会发生移动,达平衡时和曲线甲达平衡时不相等,则升高反应温度,随时间变化关系不能用如图中曲线乙表示,D错误。
7.答案:D
解析:反应①的平衡常数,A项错误;平衡常数只与温度有关,B项错误;由盖斯定律,反应③=反应①-反应②,故,C项错误;对于反应③,恒容时,升高温度,K值减小,反应逆向移动,该反应为放热反应,D项正确。
8.答案:B
解析: A.使用催化剂是为了增大反应速率,提高单位时间内产物产率,提升生产效率,故八正确;
B.有些反应即使反应很快也没有明显现象,故B错误;
C.任何可逆反应部有一定的限度,当外界条件改变时,限度是可以改变的,故C正确;
D.影响化学反应速率的客观因素是温度、浓度、压强和催化剂等条件,故D正确;故选B。
9.答案:D
解析:A.随着温度升高,的选择性下降,CO的选择性上升,300℃前,的平衡转化率下降,则以反应Ⅱ为主,300℃后,的平衡转化率上升,则以反应I为主,说明反应I为吸热反应,A错误;B.向恒压的容器中充入1mol 和3mol ,投料比恰好与反应Ⅱ中的系数比相等,所以,300℃前,转化率应该是相同的,故应该与的平衡转化率重叠,B错误;C.反应状态达A点时,想提高的选择性,应使平衡向生成更多的方向移动,温度不能改变,只能改变压强或者反应物浓度,若增大的浓度,反应I也会正向移动,那么的选择性不一定会被提高;若增大压强,反应I不会移动,反应Ⅱ往正向移动,生成更多的,可以提高的选择性;同时也可以通过改变催化剂来控制反应Ⅱ,使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂也能提高的选择性,C错误;D.反应状态达B点时,的平衡转化率25%、的选择性也是25%,根据,则25%=,,D正确;故选D。
10.答案:D
解析:由第二组和第四组数据,A浓度相同,B浓度不同,速率相等,可知,再由第一组和第二组数据代入可得,可知;将第一组数据代入计算,可得,则。当速率为时,由上述可知,时速率为,A正确;
速率常数,B正确;
存在过量的B时,反应掉93.75%的A可以看作经历4个半衰期,即,因此所需的时间为,C正确;速率常数与浓度无关,缩小容积(加压)不会使k增大,D错误。
11.答案:(1)增大气体与固体接触面积,同时增大容器底部氧气浓度,加快反应速率,使钼钒混合矿充分反应;7:2
(2)饱和溶液;
(3)
(4)30
(5)Al与氧气反应放出大量的热,过量Al将全部还原,同时防止Mo被氧气氧化
解析:(1)“焙烧”时,采用逆流式投料,且分批加入钼钒混合矿、碳酸钠粉末,其目的是增大气体与固体接触面积,同时增大容器底部氧气浓度,加快反应速率,使钼钒混合矿充分反应;与氧气、碳酸钠反应时生成,其中氧元素化合价降低,氧气做氧化剂,做还原剂,反应方程式为:,氧化剂与还原剂的物质的量之比为7:2;
(2)根据分析,“气体X”含有、,经洗气操作可获得较纯净的“气体Y”为CO2,洗气时选择的试剂是饱和溶液;通入与分别反应生成作为滤渣III的成分;
(3)根据已知③当溶液中某离子浓度时,可认为该离子沉淀完全;I:,II:,III:,反应II-III-I可得总反应为,则该反应的平衡常数;
(4)煅烧时钒元素从+5降低至+3,则氮元素化合价需从-3升高至0价,发生反应方程式为,固体质量减少为氮气、氨气和水的质量,每减少252g则生成3mol即3mol×150g/mol=450g,则当固体质量减少16.8t时,理论上制得的质量为t;
(5)Al还原制Mo,加入稍过量Al的原因是:Al与氧气反应放出大量的热,过量Al将全部还原,同时防止Mo被氧气氧化。
12.答案:(1)
(2)减小;不变
(3)向甲(或乙)的烧杯中加入热水,向乙(或甲)的烧杯中加入冷水;加热水的一端混合气体颜色变深,加冷水的一端混合气体颜色变浅
(4)
解析:(1)一定温度下,在1L的烧瓶中充入一定量气体,混合气体的颜色变深,则发生反应;
(2)保持温度和容积不变,向达到平衡的容器中再充入一定量气体,充入反应物,达到新的平衡状态,与原平衡状态相比,相当于在原来的基础上加压,平衡左移,的转化率减小,而温度不变,反应的平衡常数不变;
(3)为研究温度对化学平衡移动的影响,应向甲(或乙)的烧杯中加入热水,向乙(或甲)的烧杯中加入冷水,该反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,混合气体的颜色变深,则加热水的一端混合气体颜色变深,加冷水的一端混合气体颜色变浅;
(4)当反应达到平衡时,正、逆反应速率相等,则可得,平衡时,若达到平衡时,,反应的平衡常数。
13.答案:(1)C
(2)①;>;②75%;;③BD;④BC
解析:
14.答案:(1)球形冷凝管;冷凝回流和;无水氯化钙或五氧化二磷
(2)132℃~173℃
(3)实验前通入排尽装置中的空气,防止产物氧化;实验后通入,将装置中的HCl全部赶入锥形瓶中被水吸收,减少实验误差。
(4) 81.25%;
(5) 取少量产品溶于水中,加入少量KSCN溶液,若溶液变为血红色,则产品中存在未反应的
解析: