分层作业14 化学反应的限度--2025鲁科版化学必修第二册同步练习题（含答案）
文档属性
| 名称 | 分层作业14 化学反应的限度--2025鲁科版化学必修第二册同步练习题（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 416.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-24 09:49:03 | ||
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
2025鲁科版化学必修第二册
分层作业14 化学反应的限度
A级必备知识基础练
以下选择题只有一个选项符合题目要求。
题组1.可逆反应
1.可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到反应限度后,再向反应容器中充入含18O的一氧化碳,经过一段时间后,18O存在于( )
A.CO B.H2O
C.CO2、CO D.CO、H2O、CO2
2.下列反应中,不属于可逆反应的是( )
A.2NO2N2O4与N2O42NO2
B.H2+I22HI与2HIH2+I2
C.CO2+H2OH2CO3与H2CO3CO2↑+H2O
D.4Al+3O22Al2O3与2Al2O34Al+3O2↑
题组2.化学平衡的建立过程
3.如图是可逆反应X2+3Y22Z在反应过程中反应速率(v)与时间(t)的关系曲线,下列叙述正确的是( )
A.t1时,只发生正方向的反应
B.t2时,反应未达到最大限度
C.t2~t3时,反应不再发生
D.t2~t3时,各物质的浓度不再发生变化
4.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应),673 K、30 MPa下,n(NH3)和n(H2)随时间t变化的关系如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.c点处正反应速率和逆反应速率相等
B.a点的正反应速率比b点的大
C.d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同
D.在t2时刻,正反应速率大于逆反应速率
题组3.化学平衡状态的判断
5.一定条件下,水溶液中的石蕊(HIn)存在可逆变化HIn(红色)H++In-(蓝色)。当该变化达到平衡时,下列描述中不正确的是( )
A.正、逆反应速率相等
B.中性条件下溶液呈紫色
C.溶液中氢离子的浓度为零
D.若溶液呈蓝色,则显碱性
6.已知可逆反应:2A(g)+B(g)3C(g)+2D(s),向恒温恒压密闭容器中加入2 mol A和1 mol B发生反应,下列描述中不能说明反应达到平衡状态的是( )
A.混合气体的平均摩尔质量保持不变
B.A和B的物质的量之比保持不变
C.混合气体密度不再发生变化
D.相同时间内消耗A的物质的量与生成B的物质的量之比为2∶1
题组4.化学反应条件的控制
7.工业上合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在实际生产中为提高合成氨的反应速率,下列说法正确的是( )
A.温度越高,反应速率越快,因此采取的温度越高越好
B.压强越大,反应速率越快,因此采取的压强越大越好
C.催化剂能加快反应速率,因此可选用适当的催化剂
D.可向容器中加入一定量的水蒸气,使氨气溶解以提高反应速率
8.250 ℃时,将一定量的NaHCO3固体置于真空容器中分解,其化学方程式是2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g),一段时间后,反应达到平衡。下列说法正确的是( )
A.当体系内c(H2O)=c(CO2)时,反应达到平衡状态
B.若v逆(H2O)=v逆(CO2),则该反应达到平衡状态
C.升高温度,该反应的正、逆反应速率均加快
D.平衡后,继续添加NaHCO3(s),化学反应速率增大
B级关键能力提升练
以下选择题有一个或两个选项符合题目要求。
9.(2024山东济宁高一期末)一定温度下,在2 L刚性密闭容器中以n(CO2)∶n(H2)=1∶2投料,发生反应:CO2(g)+4H2(g)2H2O(g)+CH4(g),部分物质的浓度变化如下图所示,以下说法正确的是( )
A.b曲线代表CH4(g)的物质的量浓度变化
B.第3 min时v逆(CO2)大于第12 min时v'正(CO2)
C.当混合气体密度不变时,说明反应达到平衡
D.前10 min,v(CO2)=0.005 mol·L-1·min-1
10.(2024湖南长沙周南实验中学高一月考)某温度下,在2 L恒容密闭容器中投入4 mol NH2COONH4发生如下反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),有关数据如下表:
CO2的平均生成速率/(mol·L-1·min-1)
0~1 0.4
0~2 0.3
0~3 0.2
下列说法错误的是( )
A.30 s时,NH3的浓度大于0.4 mol·L-1
B.1 min内,NH2COONH4(s)的反应速率为62.4 g·min-1
C.2 min 30 s时NH2COONH4物质的量等于2.8 mol
D.当CO2的体积分数不变时,说明此反应达到了平衡状态
11.已知2NO2(g)N2O4(g),回答下列问题。
(1)100 ℃时,将N2O4气体充入2 L的密闭容器中,隔一段时间对容器内的物质进行分析得到如下数据:
时间/s 0 20 40 60 80 100
0.100 c1 0.050 c3 a b
0.000 0.060 c2 0.120 0.120 0.120
①表中c2 (填“>”“<”或“=”,下同)c3;a b。
②20 s时N2O4的浓度c1= ,在0~20 s内N2O4的平均反应速率为 mol·L-1·s-1。
(2)一定温度下,容积为2 L的恒容密闭容器中,各物质的物质的量随时间变化的关系如图所示。
①若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行,分别测得:甲中v(N2O4)=0.2 mol·L-1·min-1,乙中v(NO2)=0.3 mol·L-1·min-1,则 中反应更快。
②转化率=×100%。该反应达最大限度时Y的转化率为 ;若初始压强为p0,则平衡时p平= (用含p0的表达式表示)。
③下列描述能表示该反应达平衡状态的是 (填字母)。
A.容器内气体的密度不再发生变化
B.混合气体总的物质的量不再发生变化
C.容器内气体的颜色不再改变
D.容器中X与Y的物质的量相等
E.2v(X)=v(Y)
F.容器内气体的平均相对分子质量不再改变
12.(2024广东东莞高级中学高一段考)工业上,常用水蒸气通过炽热的焦炭制得水煤气(主要成分为CO和H2),其反应的化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),请回答下列问题。
(1)上述反应的能量变化如图所示。下列反应的能量变化与上述反应相同的是 (填字母)。
A.铝粉与氧化铁的反应
B.氯化铵与Ba(OH)2·8H2O的反应
C.锌片与稀硫酸的反应
D.钠与冷水的反应
(2)一定条件下,焦炭和水蒸气在容积一定的密闭容器中进行反应,下列有关说法正确的是 (填字母)。
A.充入He使容器压强增大,可以提高反应速率
B.v正(H2O)=v逆(H2),说明反应达到平衡状态
C.容器中焦炭的质量不再变化,说明反应达到平衡状态
D.容器中水蒸气与氢气的体积比为1∶1时,说明反应达到平衡状态
(3)在容积均为2 L的甲、乙两个恒容密闭容器中,分别加入相同质量的焦炭粉和2.8 mol水蒸气,在不同温度下反应的过程如图所示:
①甲容器中,0~1 min内的平均反应速率v(H2)= 。
②甲容器中,v正(A) (填“<”“>”或“=”)v逆(B)。
(4)乙容器中C点时,CO的物质的量分数为 。
C级学科素养拔高练
13.(2024福建莆田二十五中高一月考)研究化学反应的速率与限度,有利于人类的生产。
Ⅰ.CH4、CH3OH、CO等都是重要的能源,也是重要的化工原料。
(1)工业上可以用CO2来生产甲醇燃料。在容积为2 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得CH3OH和CO2的物质的量随时间的变化如图所示。
①从反应开始到2 min时,CO2的平均反应速率v(CO2)= 。
②达到平衡时,H2的转化率为 。
(2)工业上也可以用CO和H2为原料制备CH3OH,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),一定温度下,在一容积固定的密闭容器中投入一定量的CO和H2进行上述反应。
①下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.反应中CO与CH3OH的物质的量之比为1∶1
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1 mol CO,同时生成1 mol CH3OH
D.CH3OH的体积分数在混合气体中保持不变
②在某一时刻采取下列措施能使该反应的速率增大的是 (填字母)。
A.选用催化效果更好的催化剂
B.降低温度
C.保持CO量不变,通入更多的H2
D.充入适量氦气
Ⅱ.某学生探究加入硫酸铜溶液的量对锌与硫酸反应生成H2速率的影响,设计实验如下:
将表中所给的混合溶液分别加入5个盛有过量锌粒的容器中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。(忽略混合时溶液体积变化)
实验混合溶液编号 A B C D E
4 mol·L-1硫酸/mL 40 V1 V2 V3 V4
CuSO4溶液/mL 0 1 2 V5 10
H2O/mL V6 V7 V8 5 0
(3)请完成此实验设计,其中,V4= ,V8= 。
(4)该同学最后得出结论:当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高。氢气生成速率提高的主要原因是 。
分层作业14 化学反应的限度
1.D 解析 含18O的一氧化碳和H2O正向反应生成含18O的二氧化碳,同时含18O的二氧化碳和H2又逆向反应生成了一氧化碳和水,故最终CO、H2O和CO2中都含有18O。
2.D 解析 可逆反应是指在同一条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应。4Al+3O22Al2O3与2Al2O34Al+3O2↑在不同条件下进行,所以不属于可逆反应。
3.D 解析 t1时反应既向正反应方向进行,同时又向逆反应方向进行,A项错误;t2时,v正=v逆,反应达到平衡,达到最大限度,B项错误;t2~t3时,v正=v逆,各物质的浓度不再发生变化,但反应仍在进行,为动态平衡,C项错误、D项正确。
4.B 解析 c点H2和NH3的物质的量仍在变化,没有达到平衡状态,所以正、逆反应速率不相等,A错误;从a点到b点,氢气的物质的量在逐渐减小,即其物质的量浓度在逐渐减小,所以a点的正反应速率比b点的大,B正确;d点和e点都处于化学平衡状态,n(N2)不变,即d点和e点处n(N2)相同,C错误;在t2时刻,该反应处于化学平衡状态,所以正、逆反应速率相等,D错误。
5.C
6.B 解析 反应前后混合气体物质的量不变,混合气体的质量发生变化,则混合气体的平均摩尔质量保持不变,能据此判断反应达到平衡状态,A不符合题意;加入2 mol A和1 mol B,反应按照2∶1的比例进行,A和B的物质的量之比保持不变,无法确定反应达到平衡状态,B符合题意;恒温恒压密闭容器,反应前后混合气体物质的量不变,压强不变,体积不变,混合气体质量改变,则混合气体密度不再发生变化,能据此判断反应达到平衡状态,C不符合题意;相同时间内消耗A的物质的量与生成B的物质的量之比为2∶1,代表正逆反应,且和化学计量数成比例,能据此判断反应达到平衡状态,D不符合题意。
7.C 解析 温度过高会消耗更多的燃料且催化剂有可能会失活,因此实际生产中的温度不是越高越好,A错误;压强过高会增加设备的成本,因此实际生产中的压强不是越大越好,B错误;可选用适当的催化剂提高反应速率,C正确;向容器中加入一定量的水蒸气并不能提高反应速率,D错误。
8.C 解析 反应生成的H2O和CO2的浓度始终相等,故不能据此说明反应达到平衡状态,A项错误;都是逆反应速率,不能据此判断反应达到平衡状态,B项错误;升高温度,正、逆反应速率均加快,C项正确;碳酸氢钠是固体,添加固体,不能影响化学反应速率,D项错误。
9.AD 解析 由题干图像信息可知,a的起始浓度为0.4 mol·L-1,且随着反应进行浓度逐渐减小,说明a为反应物,b的浓度逐渐增大,说明b为生成物,10 min内a浓度的减小量是b浓度的增加量的4倍,浓度变化量之比等于化学计量数之比,故a代表H2,b代表CH4。b曲线代表CH4(g)的物质的量浓度变化,A正确;由题干图像信息可知,第3 min时反应还在正向进行,随着反应的进行CO2浓度减小,即正反应速率逐渐减小,而逆反应速率逐渐增大,即第3 min时v逆(CO2)小于v正(CO2),第12 min时反应达到平衡,v'正(CO2)等于v'逆(CO2),v逆(CO2)小于v'逆(CO2),即第3 min时v逆(CO2)小于第12 min时v'正(CO2),B错误;由题干信息可知,反应过程中混合气体的质量保持不变,体积不变,即混合气体的密度始终保持不变,故当混合气体密度不变时,不能说明反应达到平衡,C错误;b代表CH4,结合反应速率之比等于化学计量数之比,前10 min,v(CO2)=v(CH4)==0.005 mol·L-1·min-1,D正确。
10.D 解析 由于反应速率越来越慢,故30 s时,二氧化碳的浓度大于0.2 mol·L-1,氨气的浓度大于0.4 mol·L-1,A正确;1 min内生成二氧化碳的物质的量为0.8 mol,故消耗NH2COONH4的物质的量为0.8 mol,质量为62.4 g,故反应速率为62.4 g·min-1,B正确;根据表格数据可知,2 min、3 min时二氧化碳的物质的量相同,所以说明2 min时反应达到平衡状态,此时消耗NH2COONH4的物质的量为1.2 mol,剩余NH2COONH4的物质的量为2.8 mol,C正确;生成物中只有氨气和二氧化碳,两者物质的量之比是一个定值,所以二氧化碳的体积分数保持不变时,与是否达到平衡状态没有关系,D错误。
11.答案 (1)①> = ②0.070 0.001 5
(2)①甲 ②60% p0 ③BCF
解析 (1)①从表中数据可以看出,60 s时反应已经达到平衡。40 s时N2O4的浓度降低0.05 mol·L-1,则NO2浓度增大0.1 mol·L-1,c2=0.100,60 s时NO2的浓度增大0.12 mol·L-1,则N2O4的浓度降低0.06 mol·L-1,c3=0.040,所以c2>c3;60 s后达到平衡,所以a=b。
②20 s时生成了0.060 mol·L-1的NO2,则消耗了0.030 mol·L-1的N2O4,20 s时N2O4的浓度c1=0.100-0.030=0.070;在0~20 s内N2O4的平均反应速率为=0.001 5 mol·L-1·s-1。
(2)①用不同物质表示的速率之比等于化学计量数比,甲中v(N2O4)=0.2 mol·L-1·min-1,则用NO2表示的速率为v(NO2)=0.4 mol·L-1·min-1,而乙中v(NO2)=0.3 mol·L-1·min-1,所以甲中反应更快。
②从图中可以看出,起始时Y的物质的量为1 mol,平衡时为0.4 mol,则转化的Y为0.6 mol,平衡时反应达到最大限度,则该反应达最大限度时Y的转化率为×100%=60%;一定温度下,在恒容容器中,压强之比等于物质的量之比。起始时X和Y的物质的量之和为1 mol+0.4 mol=1.4 mol,平衡时总物质的量为0.7 mol+0.4 mol=1.1 mol,则平衡时p平=p0=p0。
③气体总质量不变,容器容积恒定,所以密度是定值,当容器内气体的密度不再发生变化时,不能说明反应达到平衡状态,故A不符合题意;该反应反应前后气体体积不相等,混合气体总的物质的量是变量,当混合气体总的物质的量不再变化时,反应达到了平衡状态,故B符合题意;容器内气体颜色不再改变,说明NO2的浓度不再变化,说明反应达到平衡状态,故C符合题意;容器中X与Y的物质的量相等和是否达到平衡状态无关,故D不符合题意;没有指明正、逆反应速率,不能说明反应达到平衡状态,故E不符合题意;气体的平均相对分子质量等于总质量除以总物质的量,气体总质量不变,气体总物质的量是变量,所以气体的平均相对分子质量在未平衡前是变化的,当容器内气体的平均相对分子质量不再改变时反应达到了平衡状态,故F符合题意。
12.答案 (1)B
(2)BC
(3)①0.75 mol·L-1·min-1 ②>
(4)30%
解析 (1)根据图示,生成物的总能量大于反应物的总能量,故C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)是吸热反应。铝粉与氧化铁的反应是放热反应,故不选A;氯化铵与Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应,故选B;锌片与稀硫酸的反应是放热反应,故不选C;钠与冷水的反应是放热反应,故不选D。
(2)充入He使容器压强增大,容器容积不变,反应物浓度不变,不能提高反应速率,故不选A;v正(H2O)=v逆(H2),正、逆反应速率相等,说明反应达到平衡状态,故选B;容器中焦炭的质量不再变化,各物质浓度不再改变,说明反应达到平衡状态,故选C;容器中水蒸气与氢气的体积比为1∶1时,不能判断浓度是否发生改变,反应不一定达到平衡状态,故不选D。
(3)①甲容器中,0~1 min内CO的物质的量增加1.5 mol,根据反应方程式C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),H2的物质的量增加1.5 mol,则平均反应速率v(H2)==0.75 mol·L-1·min-1。
②甲容器中,A点反应物浓度大于B点,v正(A)>v正(B),B点反应达到平衡状态,v正(B)=v逆(B),所以v正(A)>v逆(B)。
(4)乙容器中C点时,
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
初始/mol 2.8 0 0
转化/mol 1.2 1.2 1.2
C点/mol 1.6 1.2 1.2
CO的物质的量分数为×100%=30%。
13.答案 (1)①0.125 mol·L-1·min-1 ②75%
(2)①BD ②AC
(3)40 8
(4)锌能从硫酸铜溶液中置换出铜,从而形成锌铜原电池
解析 (1)①从反应开始到2 min时,CO2的平均反应速率v(CO2)==0.125 mol·L-1·min-1。
②达到平衡时,二氧化碳反应了0.75 mol,则氢气反应了0.75 mol×3=2.25 mol,H2的转化率为×100%=75%。
(2)①反应中CO与CH3OH的物质的量之比为1∶1,不能说明正、逆反应速率相等,无法判断是否平衡,A不符合题意;该反应是气体物质的量减小的化学反应,气体物质的量与压强成正比,则混合气体的压强不随时间的变化而变化时达到平衡状态,B符合题意;单位时间内每消耗1 mol CO,同时生成1 mol CH3OH,描述的都是正反应,不能说明正、逆反应速率相等,C不符合题意;CH3OH的体积分数在混合气体中保持不变,说明反应达到平衡状态,D符合题意。
②选用催化效果更好的催化剂,可以加快反应速率,A符合题意;降低温度,反应速率减慢,B不符合题意;保持CO量不变,通入更多的H2,H2的浓度变大可以加快反应速率,C符合题意;充入适量氦气,不影响反应物的浓度,不可以加快反应速率,D不符合题意。
(3)探究加入硫酸铜溶液的量对锌与硫酸反应生成H2速率的影响,则变量为硫酸铜溶液的量,其他变量应该相同,比较AE、AC组可知,V4=40,V8=8。
(4)锌比铜活泼,锌能从硫酸铜溶液中置换出铜,从而形成锌铜原电池,加快了反应的速率。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
2025鲁科版化学必修第二册
分层作业14 化学反应的限度
A级必备知识基础练
以下选择题只有一个选项符合题目要求。
题组1.可逆反应
1.可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到反应限度后,再向反应容器中充入含18O的一氧化碳,经过一段时间后,18O存在于( )
A.CO B.H2O
C.CO2、CO D.CO、H2O、CO2
2.下列反应中,不属于可逆反应的是( )
A.2NO2N2O4与N2O42NO2
B.H2+I22HI与2HIH2+I2
C.CO2+H2OH2CO3与H2CO3CO2↑+H2O
D.4Al+3O22Al2O3与2Al2O34Al+3O2↑
题组2.化学平衡的建立过程
3.如图是可逆反应X2+3Y22Z在反应过程中反应速率(v)与时间(t)的关系曲线,下列叙述正确的是( )
A.t1时,只发生正方向的反应
B.t2时,反应未达到最大限度
C.t2~t3时,反应不再发生
D.t2~t3时,各物质的浓度不再发生变化
4.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应),673 K、30 MPa下,n(NH3)和n(H2)随时间t变化的关系如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.c点处正反应速率和逆反应速率相等
B.a点的正反应速率比b点的大
C.d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同
D.在t2时刻,正反应速率大于逆反应速率
题组3.化学平衡状态的判断
5.一定条件下,水溶液中的石蕊(HIn)存在可逆变化HIn(红色)H++In-(蓝色)。当该变化达到平衡时,下列描述中不正确的是( )
A.正、逆反应速率相等
B.中性条件下溶液呈紫色
C.溶液中氢离子的浓度为零
D.若溶液呈蓝色,则显碱性
6.已知可逆反应:2A(g)+B(g)3C(g)+2D(s),向恒温恒压密闭容器中加入2 mol A和1 mol B发生反应,下列描述中不能说明反应达到平衡状态的是( )
A.混合气体的平均摩尔质量保持不变
B.A和B的物质的量之比保持不变
C.混合气体密度不再发生变化
D.相同时间内消耗A的物质的量与生成B的物质的量之比为2∶1
题组4.化学反应条件的控制
7.工业上合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在实际生产中为提高合成氨的反应速率,下列说法正确的是( )
A.温度越高,反应速率越快,因此采取的温度越高越好
B.压强越大,反应速率越快,因此采取的压强越大越好
C.催化剂能加快反应速率,因此可选用适当的催化剂
D.可向容器中加入一定量的水蒸气,使氨气溶解以提高反应速率
8.250 ℃时,将一定量的NaHCO3固体置于真空容器中分解,其化学方程式是2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g),一段时间后,反应达到平衡。下列说法正确的是( )
A.当体系内c(H2O)=c(CO2)时,反应达到平衡状态
B.若v逆(H2O)=v逆(CO2),则该反应达到平衡状态
C.升高温度,该反应的正、逆反应速率均加快
D.平衡后,继续添加NaHCO3(s),化学反应速率增大
B级关键能力提升练
以下选择题有一个或两个选项符合题目要求。
9.(2024山东济宁高一期末)一定温度下,在2 L刚性密闭容器中以n(CO2)∶n(H2)=1∶2投料,发生反应:CO2(g)+4H2(g)2H2O(g)+CH4(g),部分物质的浓度变化如下图所示,以下说法正确的是( )
A.b曲线代表CH4(g)的物质的量浓度变化
B.第3 min时v逆(CO2)大于第12 min时v'正(CO2)
C.当混合气体密度不变时,说明反应达到平衡
D.前10 min,v(CO2)=0.005 mol·L-1·min-1
10.(2024湖南长沙周南实验中学高一月考)某温度下,在2 L恒容密闭容器中投入4 mol NH2COONH4发生如下反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),有关数据如下表:
CO2的平均生成速率/(mol·L-1·min-1)
0~1 0.4
0~2 0.3
0~3 0.2
下列说法错误的是( )
A.30 s时,NH3的浓度大于0.4 mol·L-1
B.1 min内,NH2COONH4(s)的反应速率为62.4 g·min-1
C.2 min 30 s时NH2COONH4物质的量等于2.8 mol
D.当CO2的体积分数不变时,说明此反应达到了平衡状态
11.已知2NO2(g)N2O4(g),回答下列问题。
(1)100 ℃时,将N2O4气体充入2 L的密闭容器中,隔一段时间对容器内的物质进行分析得到如下数据:
时间/s 0 20 40 60 80 100
0.100 c1 0.050 c3 a b
0.000 0.060 c2 0.120 0.120 0.120
①表中c2 (填“>”“<”或“=”,下同)c3;a b。
②20 s时N2O4的浓度c1= ,在0~20 s内N2O4的平均反应速率为 mol·L-1·s-1。
(2)一定温度下,容积为2 L的恒容密闭容器中,各物质的物质的量随时间变化的关系如图所示。
①若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行,分别测得:甲中v(N2O4)=0.2 mol·L-1·min-1,乙中v(NO2)=0.3 mol·L-1·min-1,则 中反应更快。
②转化率=×100%。该反应达最大限度时Y的转化率为 ;若初始压强为p0,则平衡时p平= (用含p0的表达式表示)。
③下列描述能表示该反应达平衡状态的是 (填字母)。
A.容器内气体的密度不再发生变化
B.混合气体总的物质的量不再发生变化
C.容器内气体的颜色不再改变
D.容器中X与Y的物质的量相等
E.2v(X)=v(Y)
F.容器内气体的平均相对分子质量不再改变
12.(2024广东东莞高级中学高一段考)工业上,常用水蒸气通过炽热的焦炭制得水煤气(主要成分为CO和H2),其反应的化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),请回答下列问题。
(1)上述反应的能量变化如图所示。下列反应的能量变化与上述反应相同的是 (填字母)。
A.铝粉与氧化铁的反应
B.氯化铵与Ba(OH)2·8H2O的反应
C.锌片与稀硫酸的反应
D.钠与冷水的反应
(2)一定条件下,焦炭和水蒸气在容积一定的密闭容器中进行反应,下列有关说法正确的是 (填字母)。
A.充入He使容器压强增大,可以提高反应速率
B.v正(H2O)=v逆(H2),说明反应达到平衡状态
C.容器中焦炭的质量不再变化,说明反应达到平衡状态
D.容器中水蒸气与氢气的体积比为1∶1时,说明反应达到平衡状态
(3)在容积均为2 L的甲、乙两个恒容密闭容器中,分别加入相同质量的焦炭粉和2.8 mol水蒸气,在不同温度下反应的过程如图所示:
①甲容器中,0~1 min内的平均反应速率v(H2)= 。
②甲容器中,v正(A) (填“<”“>”或“=”)v逆(B)。
(4)乙容器中C点时,CO的物质的量分数为 。
C级学科素养拔高练
13.(2024福建莆田二十五中高一月考)研究化学反应的速率与限度,有利于人类的生产。
Ⅰ.CH4、CH3OH、CO等都是重要的能源,也是重要的化工原料。
(1)工业上可以用CO2来生产甲醇燃料。在容积为2 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得CH3OH和CO2的物质的量随时间的变化如图所示。
①从反应开始到2 min时,CO2的平均反应速率v(CO2)= 。
②达到平衡时,H2的转化率为 。
(2)工业上也可以用CO和H2为原料制备CH3OH,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),一定温度下,在一容积固定的密闭容器中投入一定量的CO和H2进行上述反应。
①下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.反应中CO与CH3OH的物质的量之比为1∶1
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1 mol CO,同时生成1 mol CH3OH
D.CH3OH的体积分数在混合气体中保持不变
②在某一时刻采取下列措施能使该反应的速率增大的是 (填字母)。
A.选用催化效果更好的催化剂
B.降低温度
C.保持CO量不变,通入更多的H2
D.充入适量氦气
Ⅱ.某学生探究加入硫酸铜溶液的量对锌与硫酸反应生成H2速率的影响,设计实验如下:
将表中所给的混合溶液分别加入5个盛有过量锌粒的容器中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。(忽略混合时溶液体积变化)
实验混合溶液编号 A B C D E
4 mol·L-1硫酸/mL 40 V1 V2 V3 V4
CuSO4溶液/mL 0 1 2 V5 10
H2O/mL V6 V7 V8 5 0
(3)请完成此实验设计,其中,V4= ,V8= 。
(4)该同学最后得出结论:当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高。氢气生成速率提高的主要原因是 。
分层作业14 化学反应的限度
1.D 解析 含18O的一氧化碳和H2O正向反应生成含18O的二氧化碳,同时含18O的二氧化碳和H2又逆向反应生成了一氧化碳和水,故最终CO、H2O和CO2中都含有18O。
2.D 解析 可逆反应是指在同一条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应。4Al+3O22Al2O3与2Al2O34Al+3O2↑在不同条件下进行,所以不属于可逆反应。
3.D 解析 t1时反应既向正反应方向进行,同时又向逆反应方向进行,A项错误;t2时,v正=v逆,反应达到平衡,达到最大限度,B项错误;t2~t3时,v正=v逆,各物质的浓度不再发生变化,但反应仍在进行,为动态平衡,C项错误、D项正确。
4.B 解析 c点H2和NH3的物质的量仍在变化,没有达到平衡状态,所以正、逆反应速率不相等,A错误;从a点到b点,氢气的物质的量在逐渐减小,即其物质的量浓度在逐渐减小,所以a点的正反应速率比b点的大,B正确;d点和e点都处于化学平衡状态,n(N2)不变,即d点和e点处n(N2)相同,C错误;在t2时刻,该反应处于化学平衡状态,所以正、逆反应速率相等,D错误。
5.C
6.B 解析 反应前后混合气体物质的量不变,混合气体的质量发生变化,则混合气体的平均摩尔质量保持不变,能据此判断反应达到平衡状态,A不符合题意;加入2 mol A和1 mol B,反应按照2∶1的比例进行,A和B的物质的量之比保持不变,无法确定反应达到平衡状态,B符合题意;恒温恒压密闭容器,反应前后混合气体物质的量不变,压强不变,体积不变,混合气体质量改变,则混合气体密度不再发生变化,能据此判断反应达到平衡状态,C不符合题意;相同时间内消耗A的物质的量与生成B的物质的量之比为2∶1,代表正逆反应,且和化学计量数成比例,能据此判断反应达到平衡状态,D不符合题意。
7.C 解析 温度过高会消耗更多的燃料且催化剂有可能会失活,因此实际生产中的温度不是越高越好,A错误;压强过高会增加设备的成本,因此实际生产中的压强不是越大越好,B错误;可选用适当的催化剂提高反应速率,C正确;向容器中加入一定量的水蒸气并不能提高反应速率,D错误。
8.C 解析 反应生成的H2O和CO2的浓度始终相等,故不能据此说明反应达到平衡状态,A项错误;都是逆反应速率,不能据此判断反应达到平衡状态,B项错误;升高温度,正、逆反应速率均加快,C项正确;碳酸氢钠是固体,添加固体,不能影响化学反应速率,D项错误。
9.AD 解析 由题干图像信息可知,a的起始浓度为0.4 mol·L-1,且随着反应进行浓度逐渐减小,说明a为反应物,b的浓度逐渐增大,说明b为生成物,10 min内a浓度的减小量是b浓度的增加量的4倍,浓度变化量之比等于化学计量数之比,故a代表H2,b代表CH4。b曲线代表CH4(g)的物质的量浓度变化,A正确;由题干图像信息可知,第3 min时反应还在正向进行,随着反应的进行CO2浓度减小,即正反应速率逐渐减小,而逆反应速率逐渐增大,即第3 min时v逆(CO2)小于v正(CO2),第12 min时反应达到平衡,v'正(CO2)等于v'逆(CO2),v逆(CO2)小于v'逆(CO2),即第3 min时v逆(CO2)小于第12 min时v'正(CO2),B错误;由题干信息可知,反应过程中混合气体的质量保持不变,体积不变,即混合气体的密度始终保持不变,故当混合气体密度不变时,不能说明反应达到平衡,C错误;b代表CH4,结合反应速率之比等于化学计量数之比,前10 min,v(CO2)=v(CH4)==0.005 mol·L-1·min-1,D正确。
10.D 解析 由于反应速率越来越慢,故30 s时,二氧化碳的浓度大于0.2 mol·L-1,氨气的浓度大于0.4 mol·L-1,A正确;1 min内生成二氧化碳的物质的量为0.8 mol,故消耗NH2COONH4的物质的量为0.8 mol,质量为62.4 g,故反应速率为62.4 g·min-1,B正确;根据表格数据可知,2 min、3 min时二氧化碳的物质的量相同,所以说明2 min时反应达到平衡状态,此时消耗NH2COONH4的物质的量为1.2 mol,剩余NH2COONH4的物质的量为2.8 mol,C正确;生成物中只有氨气和二氧化碳,两者物质的量之比是一个定值,所以二氧化碳的体积分数保持不变时,与是否达到平衡状态没有关系,D错误。
11.答案 (1)①> = ②0.070 0.001 5
(2)①甲 ②60% p0 ③BCF
解析 (1)①从表中数据可以看出,60 s时反应已经达到平衡。40 s时N2O4的浓度降低0.05 mol·L-1,则NO2浓度增大0.1 mol·L-1,c2=0.100,60 s时NO2的浓度增大0.12 mol·L-1,则N2O4的浓度降低0.06 mol·L-1,c3=0.040,所以c2>c3;60 s后达到平衡,所以a=b。
②20 s时生成了0.060 mol·L-1的NO2,则消耗了0.030 mol·L-1的N2O4,20 s时N2O4的浓度c1=0.100-0.030=0.070;在0~20 s内N2O4的平均反应速率为=0.001 5 mol·L-1·s-1。
(2)①用不同物质表示的速率之比等于化学计量数比,甲中v(N2O4)=0.2 mol·L-1·min-1,则用NO2表示的速率为v(NO2)=0.4 mol·L-1·min-1,而乙中v(NO2)=0.3 mol·L-1·min-1,所以甲中反应更快。
②从图中可以看出,起始时Y的物质的量为1 mol,平衡时为0.4 mol,则转化的Y为0.6 mol,平衡时反应达到最大限度,则该反应达最大限度时Y的转化率为×100%=60%;一定温度下,在恒容容器中,压强之比等于物质的量之比。起始时X和Y的物质的量之和为1 mol+0.4 mol=1.4 mol,平衡时总物质的量为0.7 mol+0.4 mol=1.1 mol,则平衡时p平=p0=p0。
③气体总质量不变,容器容积恒定,所以密度是定值,当容器内气体的密度不再发生变化时,不能说明反应达到平衡状态,故A不符合题意;该反应反应前后气体体积不相等,混合气体总的物质的量是变量,当混合气体总的物质的量不再变化时,反应达到了平衡状态,故B符合题意;容器内气体颜色不再改变,说明NO2的浓度不再变化,说明反应达到平衡状态,故C符合题意;容器中X与Y的物质的量相等和是否达到平衡状态无关,故D不符合题意;没有指明正、逆反应速率,不能说明反应达到平衡状态,故E不符合题意;气体的平均相对分子质量等于总质量除以总物质的量,气体总质量不变,气体总物质的量是变量,所以气体的平均相对分子质量在未平衡前是变化的,当容器内气体的平均相对分子质量不再改变时反应达到了平衡状态,故F符合题意。
12.答案 (1)B
(2)BC
(3)①0.75 mol·L-1·min-1 ②>
(4)30%
解析 (1)根据图示,生成物的总能量大于反应物的总能量,故C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)是吸热反应。铝粉与氧化铁的反应是放热反应,故不选A;氯化铵与Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应,故选B;锌片与稀硫酸的反应是放热反应,故不选C;钠与冷水的反应是放热反应,故不选D。
(2)充入He使容器压强增大,容器容积不变,反应物浓度不变,不能提高反应速率,故不选A;v正(H2O)=v逆(H2),正、逆反应速率相等,说明反应达到平衡状态,故选B;容器中焦炭的质量不再变化,各物质浓度不再改变,说明反应达到平衡状态,故选C;容器中水蒸气与氢气的体积比为1∶1时,不能判断浓度是否发生改变,反应不一定达到平衡状态,故不选D。
(3)①甲容器中,0~1 min内CO的物质的量增加1.5 mol,根据反应方程式C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),H2的物质的量增加1.5 mol,则平均反应速率v(H2)==0.75 mol·L-1·min-1。
②甲容器中,A点反应物浓度大于B点,v正(A)>v正(B),B点反应达到平衡状态,v正(B)=v逆(B),所以v正(A)>v逆(B)。
(4)乙容器中C点时,
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
初始/mol 2.8 0 0
转化/mol 1.2 1.2 1.2
C点/mol 1.6 1.2 1.2
CO的物质的量分数为×100%=30%。
13.答案 (1)①0.125 mol·L-1·min-1 ②75%
(2)①BD ②AC
(3)40 8
(4)锌能从硫酸铜溶液中置换出铜,从而形成锌铜原电池
解析 (1)①从反应开始到2 min时,CO2的平均反应速率v(CO2)==0.125 mol·L-1·min-1。
②达到平衡时,二氧化碳反应了0.75 mol,则氢气反应了0.75 mol×3=2.25 mol,H2的转化率为×100%=75%。
(2)①反应中CO与CH3OH的物质的量之比为1∶1,不能说明正、逆反应速率相等,无法判断是否平衡,A不符合题意;该反应是气体物质的量减小的化学反应,气体物质的量与压强成正比,则混合气体的压强不随时间的变化而变化时达到平衡状态,B符合题意;单位时间内每消耗1 mol CO,同时生成1 mol CH3OH,描述的都是正反应,不能说明正、逆反应速率相等,C不符合题意;CH3OH的体积分数在混合气体中保持不变,说明反应达到平衡状态,D符合题意。
②选用催化效果更好的催化剂,可以加快反应速率,A符合题意;降低温度,反应速率减慢,B不符合题意;保持CO量不变,通入更多的H2,H2的浓度变大可以加快反应速率,C符合题意;充入适量氦气,不影响反应物的浓度,不可以加快反应速率,D不符合题意。
(3)探究加入硫酸铜溶液的量对锌与硫酸反应生成H2速率的影响,则变量为硫酸铜溶液的量,其他变量应该相同,比较AE、AC组可知,V4=40,V8=8。
(4)锌比铜活泼,锌能从硫酸铜溶液中置换出铜,从而形成锌铜原电池,加快了反应的速率。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)