第二章测试卷
(化学反应速率与化学平衡)
一、 选择题：本大题共16小题，共44分。第1～15题，每小题2分；第11～16小题，每小题4分。在每小题列出的四个选项中，只有一项最符合题目要求。
1. 下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A. 3 mol/(L·s)的反应速率一定比1 mol/(L·s)的反应速率大
B. 其他条件不变，增大压强，化学反应速率越快
C. 使用催化剂可增大化学反应速率是因为提高了反应活化能
D. 升高温度能使化学反应速率增大，主要原因是增大了反应物分子中活化分子百分数
2. 已知反应：2A(g)＋B(g) 3C(g)＋4D(g)。下列表示的反应速率最快的是( )
A. v(A)＝0.5 mol/(L·s) B. v(B)＝0.3 mol/(L·s)
C. v(C)＝0.8 mol/(L·min) D. v(D)＝1 mol/(L·s)
3. 在一定条件下，对于密闭容器中进行的可逆反应：2HI(g) H2(g)＋I2(g)。下列能够说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A. HI、H2、I2的浓度相等 B. HI、H2、I2的浓度不再发生变化
C. HI、H2、I2在密闭容器中共存 D. 反应停止，正、逆反应速率都等于零
4. 在恒容的密闭容器中，将CO和H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0。下列能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A. 混合气体的密度不再变化 B. CO和H2的物质的量之比不再变化
C. 2v正(H2)＝v逆(CH3OH) D. CO在混合气体中的质量分数保持不变
5. 下列事实能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 将猪肉放入冰箱中冷藏 B. 打开可乐瓶盖立即有气泡冒出
C. 工业上合成NH3温度控制在400～500 ℃ D. H2O2溶液中加少量MnO2固体，促进H2O2分解
6. 已知可逆反应：A(s)＋D(g) E(g) ΔH<0，该反应的逆反应速率随时间变化情况如图所示。下列说法不正确的是( )
A. t3时刻可能采取的措施是减小c(D)
B. t5时刻可能采取的措施是降温
C. t7时刻可能采取的措施是减小压强
D. t5～t6时间段平衡向逆反应方向移动
7. 已知反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。下列说法正确的是( )
A. 该反应的ΔH<0，ΔS<0
B. 反应平衡常数可表示为K＝
C. 使用高效催化剂能降低反应的活化能和焓变
D. 将部分SO3分离出来，SO2转化率和v(正)均增大
8. 向某容积固定的密闭容器中加入A、B、C三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A. 该反应为可逆反应，t1时刻达到平衡状态
B. 0～t1 s内，分别用物质A、C表示的反应速率的关系是3v(A)＝2v(C)
C. 若t1＝15时，则0～t1 s内以物质C表示的反应速率v(C)＝0.004 mol/(L·s)
D. 若在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化，则起始时B的浓度为0.02 mol/L
9. 恒容密闭容器中，n mol CO2与3n mol H2在不同温度下发生反应：2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)，达到平衡时，各组分物质的量浓度(c)随温度(T)变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该反应的平衡常数随温度升高而增大
B. 曲线Y表示c(C2H4)随温度的变化关系
C. 提高投料比[n(CO2)∶n(H2)]，可提高H2的平衡转化率
D. 其他条件不变，2n mol CO2与6n mol H2在T1 ℃下反应，达到平衡时c(H2)10. 一定温度下：在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)。在不同时刻测量放出的O2体积，换算成N2O5的浓度如表所示：
t/s 0 600 1 200 1 710 2 220 2 820 x
c(N2O5)/(mol/L) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
下列说法正确的是( )
A. 600～1 200 s，生成NO2的平均速率为5×10－4 mol/(L·s)
B. 反应2 200 s时，放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C. 反应达到平衡时，v正(N2O5)＝2v逆(NO2)
D. 推测上表中的x为3 930
11. 恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH<0，转化率α(SO2)随时间变化如图所示。要使反应由过程a变为过程b，可采取的措施是( )
A. 升高温度
B. 增大压强
C. 加催化剂
D. 加大O2的投入量
12. 化学反应的调控对于工业生产具有积极意义。下列关于调控措施的说法错误的是( )
A. 硫酸工业中，为提高SO2的转化率，通入的空气越多越好
B. 工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强
C. 工业合成氨，考虑催化剂的活性选择400～500 ℃的反应温度
D. 炼铁高炉的进风口设置在下端有利于燃料充分利用
13. 已知：2ICl(g)＋H2(g)===I2(g)＋2HCl(g)，该反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )
A. ICl(g)＋HI(g)===I2(g)＋HCl(g) ΔH＝－218 kJ/mol
B. 反应①的活化能比反应②的大，所以总反应的反应速率取决于第①步反应
C. 整个反应过程共有3个基元反应
D. 增大压强可以提高反应物的活化分子百分数，从而加快反应速率
14. 工业上制取SCl2的反应之一为S2Cl2(g)＋Cl2(g) 2SCl2(g)，一定压强下，向10 L密闭容器中充入和1 mol S2Cl2和1 mol Cl2发生上述反应，SCl2和Cl2的消耗速率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该反应的ΔH>0
B. A点对应的状态为化学平衡状态
C. 使用高效催化剂能提高S2Cl2的平衡产率
D. 若300 ℃达平衡时，S2Cl2的转化率为α，则300 ℃时，该反应的化学平衡常数K＝
15. 在恒容密闭容器中，分别在T1、T2温度下(T1A. 向密闭容器内充入He，平衡逆向移动
B. a曲线条件下，10～30 min内v(B)＝0.05 mol/(L·min)
C. 曲线b表示T2温度下，反应过程中物质A的浓度变化
D. 在工业实际生产中，温度越低，越有利于提高生产效率
16. 在两个容积均为2 L的恒容密闭容器中，起始时均充入a mol H2S，以温度、Al2O3催化剂为实验条件变量，进行H2S的分解实验[反应为2H2S(g) 2H2(g)＋S2(g)]。测得的结果如图所示(曲线Ⅱ、Ⅲ表示经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率)。下列说法不正确的是( )
A. 温度升高，H2S(g)分解的速率增大，S2(g)的含量增大，ΔH>0
B. 由曲线Ⅱ、Ⅲ可知，加入Al2O3可提高单位时间内H2S的平衡转化率
C. 900 ℃时，t s后达到平衡，则S2(g)的平均反应速率为mol/(L·s)
D. 约1 100 ℃时，曲线Ⅱ、Ⅲ几乎重合，说明Al2O3可能失去了催化活性
二、 非选择题：本大题共4小题，共56分。
17. 某小组利用H2C2O4溶液和硫酸酸化的KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时通过测定酸性KMnO4溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。已知：KMnO4＋H2C2O4＋H2SO4―→K2SO4＋MnSO4＋CO2↑＋H2O(未配平)。
实验编号 0.1 mol/L酸性KMnO4溶液的体积/mL 0.6 mol/L H2C2O4溶液的体积/mL H2O的体积/mL 实验温度/℃ 溶液褪色所需时间/min
① 10 V1 35 25
② 10 10 30 25
③ 10 10 V2 50
(1) 表中V1＝________mL，V2＝________mL
(2) 探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。
(3) 实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为2 min，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)＝____________________。
(4) 已知50 ℃时c(MnO)与反应时间t的变化曲线如图所示。若保持其他条件不变，请在坐标图中，画出25 ℃时c(MnO)－t的变化曲线示意图。
18. Ⅰ. 甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
化学反应 平衡常数 温度/℃
500 800
①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) K1 2.5 0.15
②H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.50
③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) K3
(1) 据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)。500 ℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正________(填“>”“＝”或“<”)v逆。
(2) 对于反应③，在相同温度和容积不变时，能说明该反应已达平衡状态的是________(填字母)。
A. n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)＝1∶3∶1∶1
B. 容器内压强保持不变
C. H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1
D. 容器内的密度保持不变
Ⅱ.飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO(g) ＋2CO(g) 2CO2(g) ＋N2(g) ΔH<0。
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)：
时间(s) 0 1 2 3 4 5
c(NO)/(×10－ 4 mol/L) 10.00 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00
c(CO)/(×10－3 mol/L) 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70
(3) 前2 s内的平均反应速率v(N2)＝___________，CO的平衡转化率为___________(结果均保留两位有效数字)。
(4) 写出该反应的平衡常数K的表达式为________________。
(5) 假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时，下列措施能提高NO转化率的是________(填字母)。
A. 选用更有效的催化剂 B. 升高反应体系的温度
C. 降低反应体系的温度 D. 缩小容器的容积
(6) 研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。某同学设计了三组实验，实验条件已经填在下列实验设计表中。
实验编号 T(℃) NO初始浓度(mol/L) CO初始浓度(mol/L) 催化剂的比表面积(m2/g)
Ⅰ 280 1.20×10－3 5.80×10－3 82
Ⅱ 280 1.20×10－3 5.80×10－3 124
Ⅲ 350 1.20×10－3 5.80×10－3 124
①以上三组实验的实验目的是______________________________________________。
②请在给出的上列坐标图中，画出表中的实验Ⅲ条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图。
19. CO2的资源化利用能有效减少CO2排放缓解能源危机。用CO2、H2为原料合成甲醇(CH3OH)过程主要涉及以下反应：
a. CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1
b. CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
c. CO(g)＋H2(g) CH3OH(g) ΔH3＝－45.1 kJ/mol
(1) 根据盖斯定律，反应a的ΔH1＝__________________。
(2) 我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了CO2与H2在TiO2/Cu催化剂表面生成CH3OH和H2O的部分反应历程，如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注。反应历程中最小能垒(活化能)E正＝________eV。写出历程②的化学方程式：_________________________________。
(3) 上述反应体系在一定条件下建立平衡后。下列说法正确的有________(填字母)。
A. 升高温度，反应b正向移动，反应c逆向移动
B. 加入反应a的催化剂，可以降低反应的活化能及反应热
C. 增大H2的浓度，有利于提高CO2的平衡转化率
D. 及时分离出CH3OH，可以使得反应a的正反应速率增大
(4) 加压，甲醇产率将________(填“升高”“不变”“降低”或“无法确定”，下同)；若原料二氧化碳中掺混一氧化碳，随一氧化碳含量的增加，甲醇产率将________。
20. 汽车尾气的污染不容忽视，汽车尾气中污染气体NO和CO的转化是研究热点。回答下列问题：
(1) 汽车尾气中的CO是由于汽油在气缸内不均匀、不充分燃烧导致的，而生成NO的可能原因是____________________________________________________________________________________。
(2) 利用铑催化处理汽车尾气中的NO与CO的化学方程式为2CO(g)＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g)。
①已知：该反应的ΔH＝－746.5 kJ/mol，逆反应活化能为a kJ/mol，则其正反应活化能为___________ kJ/mol。
②一定温度下，在恒容密闭容器中充入1 mol CO和1 mol NO发生上述反应，部分物质的体积分数(φ)随时间(t)的变化如图所示。下列说法错误的是________(填字母)。
A. 上述反应的正反应在高温下才能自发进行
B. 曲线b表示φ(N2)随时间的变化
C. 2v正(NO)＝v逆(N2)时，反应达到平衡状态
D. 气体的平均相对分子质量：M(t1)③CO还原NO的反应路径如图1所示，其中(s)指的是物质吸附在铑催化剂上，图2所示为随温度升高NO(s)的解离速率、N2O(s)的生成速率、α-N2的生成速率以及β-N2的生成速率变化曲线，根据图1可知，生成N2的基元反应有两个(α、β代表生成N2的两种不同路径)，结合两图写出温度在550 K时生成N2的主要基元反应方程式：________________________________。
图1
图2
图3
(3) 某研究小组探究催化剂对CO、NO转化率的影响。将NO和CO按物质的量之比1∶1以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率)，结果如图所示：
①温度低于200 ℃时，图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是_________________。
②a点是否为对应温度下的平衡脱氮率，说明其理由：_________________________________________ ________________________________________________________________________________________。
③450 ℃时，平衡脱氮率为50%，压强恒为p，则Kp＝________(Kp为以分压表示的平衡常数，用含p的代数式表示)。
第二章测试卷
(化学反应速率与化学平衡)
1. D 【解析】用不同物质表示化学反应速率时，即使单位统一，也无法直接依据数值比较速率大小，A错误；其他条件不变，增大压强，化学反应速率不一定越快，比如恒容条件下，充入稀有气体，压强增大，但化学反应速率不会增大，B错误；使用催化剂可加快化学反应速率，是因为催化剂可降低反应活化能，C错误。
2. B 【解析】用不同物质表示的化学反应速率除以各自的化学计量数，所得的数值越大，则表示的反应速率越快。＝0.25 mol/(L·s)；v(B)＝0.3 mol/(L·s)；≈0.004 mol/(L·s)；＝0.25 mol/(L·s)。故选B。
3. B 【解析】可逆反应达到平衡状态时，变量不再发生变化，当HI、H2、I2的浓度不再发生变化时，说明该反应已经达到化学平衡状态，B正确。
4. D 【解析】在恒容的密闭容器中，混合气体的体积、总质量均不变，故混合气体的密度不是变量，不能说明该反应达到平衡状态，A不符合题意；若按化学计量数投料，则CO和H2的物质的量之比不是变量，不能说明该反应达到平衡状态，B不符合题意；反应达到平衡状态时，v正(H2)＝2v逆(CH3OH)，故2v正(H2)＝v逆(CH3OH)时反应没有达到平衡状态，C不符合题意；随着反应进行，CO在混合气体中的质量分数是变量，当其保持不变时，能说明该反应达到化学平衡，D符合题意。
5. B 【解析】将猪肉放入冰箱中冷藏，降低温度使反应速率降低，与平衡移动无关，A不符合题意；可乐中存在CO2(g)＋H2O(l) H2CO3(aq)平衡，打开可乐瓶盖，减小压强，平衡逆向移动，能用勒夏特列原理解释，B符合题意；工业上合成NH3是放热反应，高温不利于平衡正向移动，温度控制在400～500 ℃，是因为该温度下催化剂的活性最高，C不符合题意；MnO2作催化剂，加快反应速率，与平衡移动无关，D不符合题意。
6. D 【解析】t3时刻v逆减小，且是在原来的基础上减小，是改变物质的浓度引起的，可能是减少c(D)，A正确；t5时刻，逆反应速率突然减小，可能是降低温度所致，B正确；t7时刻，逆反应速率突然减小，t7之后，逆反应速率不再改变，反应达平衡，该反应为气体分数数不变的反应，故可能是减小压强所致，C错误；t5时刻，逆反应速率突然减小，之后在t5～t6时间段内，逆反应速率逐渐增大，说明平衡正向移动，D错误。
7. A 【解析】该反应为放热反应，ΔH<0，反应为气体分子数减小的反应，故ΔS<0，A正确；该反应的平衡常数可表示为K＝，B错误；催化剂可以降低反应的活化能，但是不能降低焓变，C错误；将部分SO3分离出来，生成物浓度减小，化学平衡正向移动，SO2转化率增大，但是反应物浓度减小，正反应速率下降，D错误。
8. B 【解析】由图可知，t1 时刻之后，A、B、C三种气体的物质的量浓度均不变，故该反应为可逆反应，t1时刻达到平衡状态，A正确；0～t1 s内，Δc(A)＝0.09 mol/L，Δc(C)＝0.06 mol/L，A和C的计量数之比为3∶2，则2v(A)＝3v(C)，B错误；若t1＝15时，则0～t1 s内，则v(C)＝＝0.004 mol/(L·s)，C正确；在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化，说明该反应是气体分子数不变的反应，若A的系数为3、C的系数为2，则B的系数为1，Δc(B)＝0.03 mol/L，则B的起始浓度是0.02 mol/L，D正确。
9. C 【解析】由图可知，温度升高，H2的平衡浓度增大，说明平衡逆向移动，则该反应为放热反应，平衡常数随温度升高而减小，A错误；结合化学方程式2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)可知，c(C2H4)的变化量为c(H2O)变化量的，则曲线Y表示c(H2O)随温度的变化关系，B错误；提高投料比[n(CO2)∶n(H2)]，相当于保持H2浓度不变而增大CO2浓度，平衡正向移动，H2的平衡转化率增大，C正确；其他条件不变，2n mol CO2与6n mol H2在T1 ℃下反应，等效于增大压强，该反应是气体分子数减小的反应，平衡正向移动，H2的浓度有所减小，但仍然大于原平衡浓度c1，D错误。
10. D 【解析】由表中数据可知，600～1200 s，Δc(N2O5)＝(0.96－0.66)mol/L＝0.30 mol/L，v(NO2)＝2v(N2O5)＝2×＝1.0×10－3 mol/(L·s)，A错误；反应2 200 s时，Δc(N2O5)＝(1.40－0.35)mol/L＝1.05 mol/L，Δn(N2O5)＝1.05 mol/L×0.1 L＝0.105 mol，Δn(O2)＝Δn(N2O5)＝0.052 5 mol，标准状况下，体积为0.052 5 mol×22.4 L/mol＝1.176 L，B错误；反应达到平衡时，2v正(N2O5)＝v逆(NO2)，C错误；由表中数据可知，该反应经过1 110 s(600～1 710 s、1 710～2 820 s)后，N2O5的浓度会减半，故N2O5的浓度由0.24 mol/L变为0.12 mol/L时，用时1 110 s，则x＝2 820＋1 110＝3 930，D正确。
11. A 【解析】升高温度，反应速率加快，达到平衡所需时间减少，平衡向逆反应方向移动，二氧化硫的转化率减小，则升高温度能使反应由过程a变为过程b，A正确；该反应是气体分子数减小的反应，增大压强，反应速率加快，达到平衡所需时间减少，平衡向正反应方向移动，二氧化硫的转化率增大，则增大压强不能使反应由过程a变为过程b，B错误；催化剂能加快反应速率，达到平衡所需时间减少，但平衡不移动，二氧化硫的转化率不变，C错误；加大氧气的投入量，反应物的浓度增大，反应速率加快，达到平衡所需时间减少，平衡向正反应方向移动，二氧化硫的转化率增大，D错误。
12. A 【解析】为提高SO2的转化率，不是通入的空气越多越好，通入空气越多，导致体系温度下降，需要更多的能量，A错误；压强越大，对设备的要求越高，故工业合成氨，从生产实际条件考虑，B正确；升高温度，可加快反应速率，为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，且催化剂的活性与温度有关，则反应温度选择400～500 ℃是该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果，C正确；炼铁高炉的进风口设置在下端，气流往上走，有利于燃料充分利用，D正确。
13. B 【解析】该总反应为2ICl(g)＋H2(g)===I2(g)＋2HCl(g) ΔH＝－218 kJ/mol，则反应②中放热小于218 kJ/mol，因焓变为负值，则ICl(g)＋HI(g)===I2(g)＋HCl(g) ΔH>－218 kJ/mol，A错误；活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应，反应①的活化能比反应②的大，所以总反应的反应速率取决于第①步反应，B正确；整个反应过程共有2个基元反应，C错误；增大压强只能是提高单位体积内活化分子的数目，而不能提高反应物的活化分子百分数，D错误。
14. D 【解析】升高温度，正、逆反应速率均增加，从图中可以看出相同温度下正反应速率小于逆反应速率，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，焓变小于零，A错误；A点时v正(Cl2)＝v逆(SCl2)，即v正(Cl2)＝v逆(Cl2)，非平衡状态，B错误；高效催化剂可以增大反应速率，不能使平衡移动，C错误；若300°达平衡时，S2Cl2的转化率为α，消耗的氯气和S2Cl2的物质的量为α mol，反应后的氯气和S2Cl2的物质的量为(1－α)mol，生成的SCl2的物质的量为2α mol，平衡常数为＝，即K＝，D正确。
15. C 【解析】曲线a、b都在下降，说明a、b都是A物质的浓度变化情况，且b先达到平衡，反应速率更快，b对应的温度是T2。恒容条件下充入He，各物质的分压没有发生改变，平衡不移动，A错误；a曲线条件下，10～30 min内v(A)＝＝0.05 mol/(L·min)，则v(B)＝v(A)＝×0.05 mol/(L·min)，B错误；降低温度，平衡正向移动，反应物的转化率提升，但温度过低会导致反应速率过慢，不利于提高生产效率，D错误。
16. C 【解析】升高温度，H2S的转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动，反应为吸热反应，焓变大于零，S2(g)的含量增大，A正确；由曲线Ⅱ、Ⅲ可知，加入Al2O3可提高反应速率，提高单位时间内H2S的平衡转化率，B正确；900 ℃时，H2S平衡转化率为50%，t s后达到平衡，反应消耗H2S(g) 0.5a mol，则生成S2(g)为0.25a mol，则S2(g)的平均反应速率为mol/(L·s)＝mol/(L·s)，C错误；约1 100 ℃时，曲线Ⅱ、Ⅲ几乎重合，说明不论有无催化剂，反应速率相同，则说明Al2O3可能失去了催化活性，D正确。
17. (1) 5 30 (2) ②和③ ①和②
(3) 0.025 mol/(L·min)
(4)
【解析】(1) 实验②混合液的总体积为10 mL＋10 mL＋30 mL＝50 mL，则V1＝50 mL－10 mL－35 mL＝5 mL，V2＝50 mL－10 mL－10 mL＝30 mL。(2) 探究温度对化学反应速率影响，即除了温度条件不同，其他条件完全相同，则是实验编号是②和③；探究反应物浓度对化学反应速率影响，除了浓度条件不同，其他条件完全相同的实验编号是①和②。(3) 草酸的物质的量为0.60 mol/L×0.005 L＝0.003 mol，高锰酸钾的物质的量为0.10 mol/L×0.01 L＝0.001 mol，草酸和高锰酸钾的物质的量之比为0.003 mol∶0.001 mol＝3∶1，由2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O可知，草酸过量，高锰酸钾完全反应，混合后溶液中c(KMnO4)＝＝0.02 mol/L，这段时间内平均反应速率v(KMnO4)＝＝0.01 mol/(L·min)，由速率之比等于化学计量数之比可知，此时间内平均反应速率v(H2C2O4)＝0.01 mol/(L·min)×＝0.025 mol/(L·min)。(4) 25 ℃时反应速率小于50 ℃时，所以c(MnO)的变化比50 ℃时小，反应需要的时间大于50 ℃条件下需要的时间，据此画出25 ℃时c(MnO)－t的变化曲线示意图。
18. (1) K1·K2 > (2) BC
(3) 1.9×10－4 mol/(L·s) 25%
(4) K＝ (5) CD
(6) ①分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律
②
【解析】(1) 依据盖斯定律，反应①＋反应②得到反应③，则平衡常数K3＝K1·K2；500 ℃时，K3＝K1·K2＝2.5×1.0＝2.5，在500 ℃的密闭容器中，进行反应③，该时刻的浓度商Q＝＝0.88＜K＝2.5，反应正向进行，v正＞v逆。(2) n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)＝1∶3∶1∶1不能说明各组分含量恒定，故不能说明反应已达平衡状态，A错误；反应③是气体分子数改变的反应，故容器内压强保持不变时，可说明反应已达平衡状态，B正确；H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1，说明此时v正＝v逆，反应已达平衡状态，C正确；反应在恒容容器中进行，各物质均为气体，气体总质量不变，容器内的密度始终为定值，故容器内的密度保持不变时，不能说明反应已达平衡状态，D错误。
(3) 根据表格数据列三段式：
2NO(g) ＋ 2CO(g) 2CO2(g) ＋ N2(g)
起始/(mol/L) 1.00×10－3 3.60×10－3 0 0
转化/(mol/L) 7.5×10－4 7.5×10－4 7.5×10－4 3.75×10－4,
2 s/(mol/L) 2.5×10－4 2.85×10－3 7.5×10－4 3.75×10－4
前2 s内v(N2)＝＝1.9×10－4 mol/(L·s)；4 s末反应达到平衡状态，CO的平衡转化率为×100%＝25%。(5) 选用更有效的催化剂，缩短达到平衡的时间，平衡不移动，不能提高NO平衡转化率，A错误；2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g) ΔH<0，升高反应体系的温度，平衡逆向移动，NO转化率减小，B错误；降低反应体系的温度，平衡正向移动，NO转化率增大，C正确；缩小容器的容积，压强增大，平衡正向移动，NO转化率增大，D正确。(6) ①三组实验分别控制的变量为温度、催化剂比表面积，实验目的是：分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律；实验Ⅱ和Ⅲ条件下，NO的起始浓度相同，催化剂的比表面积相同，实验Ⅲ的温度较高，反应速率较快，较早达到平衡，反应为放热反应，温度升高，该反应的平衡朝逆向移动，则平衡时实验Ⅲ中的NO浓度较大。
19. (1) －49.0 kJ/mol (2) 0.61 HOCO*＋H*===CO*＋H*＋OH* ΔH＝－0.20 eV
(3) AC (4) 升高 升高
【解析】(1) 根据盖斯定律，由b＋c×2得反应a，则ΔH1＝ΔH2＋2ΔH3＝(41.2－45.1×2)kJ/mol＝－49.0 kJ/mol。(2) 该历程中最小能垒(活化能)为1.08到1.69阶段，E正＝0.61 eV；历程②是HOCO*＋H*===CO*＋H*＋OH*，ΔH＝－0.13 eV－0.07 eV＝－0.20 eV。(3) 反应b为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，反应c为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，A正确；加入反应a的催化剂，可以降低反应的活化能，但不能改变反应的反应热，B错误；增大H2的浓度，反应a、b均正向移动，有利于提高CO2的平衡转化率，C正确；及时分离出CH3OH，反应物的浓度降低，最终反应a的反应速率降低，D错误。(4) 反应a、c均为气体分子数减小的反应，加压，平衡均正向移动，甲醇产率将升高；若原料二氧化碳中掺混一氧化碳，随一氧化碳含量的增加，反应b逆向移动，反应a、c正向移动，甲醇产率将升高。
20. (1) 高温或放电环境下，空气中的N2和O2反应生成的 (2) ①a－746.5 ②AC ③N2O(s)===N2＋O(s) (3) ①温度较低时，催化剂的活性偏低 ②否，该反应为放热反应，温度越低，平衡转化率越高，根据曲线Ⅱ可知，a点对应的温度低于450 ℃，其平衡转化率应该高于450 ℃下的平衡转化率 ③
【解析】(2) ②该反应为放热的熵减反应，在低温下才能自发正向进行，A错误；曲线b表示物质的变化量较小，故b表示的是φ(N2)随时间的变化，B正确；2v正(NO)＝v逆(N2)时，正、逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，C错误；混合气体的质量不变，总物质的量随着反应的进行而减小，气体平均相对分子质量逐渐变大，故气体的平均相对分子质量：M(t1)第二章
测试卷
(化学反应速率与化学平衡)
一、选择题：本大题共16小题，共44分。第1～15题，每小题2分；第11～16小题，每小题4分。在每小题列出的四个选项中，只有一项最符合题目要求。
1. 下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A. 3 mol/(L·s)的反应速率一定比1 mol/(L·s)的反应速率大
B. 其他条件不变，增大压强，化学反应速率越快
C. 使用催化剂可增大化学反应速率是因为提高了反应活化能
D. 升高温度能使化学反应速率增大，主要原因是增大了反应物分子中活化分子百分数
【解析】 用不同物质表示化学反应速率时，即使单位统一，也无法直接依据数值比较速率大小，A错误；其他条件不变，增大压强，化学反应速率不一定越快，比如恒容条件下，充入稀有气体，压强增大，但化学反应速率不会增大，B错误；使用催化剂可加快化学反应速率，是因为催化剂可降低反应活化能，C错误。
D
A. v(A)＝0.5 mol/(L·s) B. v(B)＝0.3 mol/(L·s)
C. v(C)＝0.8 mol/(L·min) D. v(D)＝1 mol/(L·s)
B
A. HI、H2、I2的浓度相等
B. HI、H2、I2的浓度不再发生变化
C. HI、H2、I2在密闭容器中共存
D. 反应停止，正、逆反应速率都等于零
【解析】 可逆反应达到平衡状态时，变量不再发生变化，当HI、H2、I2的浓度不再发生变化时，说明该反应已经达到化学平衡状态，B正确。
B
A. 混合气体的密度不再变化
B. CO和H2的物质的量之比不再变化
C. 2v正(H2)＝v逆(CH3OH)
D. CO在混合气体中的质量分数保持不变
D
【解析】 在恒容的密闭容器中，混合气体的体积、总质量均不变，故混合气体的密度不是变量，不能说明该反应达到平衡状态，A不符合题意；若按化学计量数投料，则CO和H2的物质的量之比不是变量，不能说明该反应达到平衡状态，B不符合题意；反应达到平衡状态时，v正(H2)＝2v逆(CH3OH)，故2v正(H2)＝v逆(CH3OH)时反应没有达到平衡状态，C不符合题意；随着反应进行，CO在混合气体中的质量分数是变量，当其保持不变时，能说明该反应达到化学平衡，D符合题意。
5. 下列事实能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 将猪肉放入冰箱中冷藏
B. 打开可乐瓶盖立即有气泡冒出
C. 工业上合成NH3温度控制在400～500 ℃
D. H2O2溶液中加少量MnO2固体，促进H2O2分解
B
A. t3时刻可能采取的措施是减小c(D)
B. t5时刻可能采取的措施是降温
C. t7时刻可能采取的措施是减小压强
D. t5～t6时间段平衡向逆反应方向移动
D
【解析】 t3时刻v逆减小，且是在原来的基础上减小，是改变物质的浓度引起的，可能是减少c(D)，A正确；t5时刻，逆反应速率突然减小，可能是降低温度所致，B正确；t7时刻，逆反应速率突然减小，t7之后，逆反应速率不再改变，反应达平衡，该反应为气体分数数不变的反应，故可能是减小压强所致，C错误；t5时刻，逆反应速率突然减小，之后在t5～t6时间段内，逆反应速率逐渐增大，说明平衡正向移动，D错误。
C. 使用高效催化剂能降低反应的活化能和焓变
D. 将部分SO3分离出来，SO2转化率和v(正)均增大
A
8. 向某容积固定的密闭容器中加入A、B、C三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间的变化如图所示。下列说法错误的是( )
B
A. 该反应为可逆反应，t1时刻达到平衡状态
B. 0～t1 s内，分别用物质A、C表示的反应速率的关系是3v(A)＝2v(C)
C. 若t1＝15时，则0～t1 s内以物质C表示的反应速率v(C)＝0.004 mol/(L·s)
D. 若在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化，则起始时B的浓度为0.02 mol/L
A. 该反应的平衡常数随温度升高而增大
B. 曲线Y表示c(C2H4)随温度的变化关系
C. 提高投料比[n(CO2)∶n(H2)]，可提高H2的平衡转化率
D. 其他条件不变，2n mol CO2与6n mol H2在T1 ℃下反应，达到平衡时c(H2)C
下列说法正确的是( )
A. 600～1 200 s，生成NO2的平均速率为5×10－4 mol/(L·s)
B. 反应2 200 s时，放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C. 反应达到平衡时，v正(N2O5)＝2v逆(NO2)
D. 推测上表中的x为3 930
D
t/s 0 600 1 200 1 710 2 220 2 820 x
c(N2O5)/(mol/L) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
A. 升高温度 B. 增大压强
C. 加催化剂 D. 加大O2的投入量
A
【解析】 升高温度，反应速率加快，达到平衡所需时间减少，平衡向逆反应方向移动，二氧化硫的转化率减小，则升高温度能使反应由过程a变为过程b，A正确；该反应是气体分子数减小的反应，增大压强，反应速率加快，达到平衡所需时间减少，平衡向正反应方向移动，二氧化硫的转化率增大，则增大压强不能使反应由过程a变为过程b，B错误；催化剂能加快反应速率，达到平衡所需时间减少，但平衡不移动，二氧化硫的转化率不变，C错误；加大氧气的投入量，反应物的浓度增大，反应速率加快，达到平衡所需时间减少，平衡向正反应方向移动，二氧化硫的转化率增大，D错误。
12. 化学反应的调控对于工业生产具有积极意义。下列关于调控措施的说法错误的是( )
A. 硫酸工业中，为提高SO2的转化率，通入的空气越多越好
B. 工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强
C. 工业合成氨，考虑催化剂的活性选择400～500 ℃的反应温度
D. 炼铁高炉的进风口设置在下端有利于燃料充分利用
【解析】 为提高SO2的转化率，不是通入的空气越多越好，通入空气越多，导致体系温度下降，需要更多的能量，A错误；压强越大，对设备的要求越高，故工业合成氨，从生产实际条件考虑，B正确；升高温度，可加快反应速率，为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，且催化剂的活性与温度有关，则反应温度选择400～500 ℃是该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果，C正确；炼铁高炉的进风口设置在下端，气流往上走，有利于燃料充分利用，D正确。
A
13. 已知：2ICl(g)＋H2(g)===I2(g)＋2HCl(g)，该反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )
B
A. ICl(g)＋HI(g)===I2(g)＋HCl(g) ΔH＝－218 kJ/mol
B. 反应①的活化能比反应②的大，所以总反应的反应速率取决于第①步反应
C. 整个反应过程共有3个基元反应
D. 增大压强可以提高反应物的活化分子百分数，从而加快反应速率
【解析】 该总反应为2ICl(g)＋H2(g)===I2(g)＋2HCl(g) ΔH＝－218 kJ/mol，则反应②中放热小于218 kJ/mol，因焓变为负值，则ICl(g)＋HI(g)===I2(g)＋HCl(g) ΔH>－218 kJ/mol，A错误；活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应，反应①的活化能比反应②的大，所以总反应的反应速率取决于第①步反应，B正确；整个反应过程共有2个基元反应，C错误；增大压强只能是提高单位体积内活化分子的数目，而不能提高反应物的活化分子百分数，D错误。
D
A. 向密闭容器内充入He，平衡逆向移动
B. a曲线条件下，10～30 min内v(B)＝0.05 mol/(L·min)
C. 曲线b表示T2温度下，反应过程中物质A的浓度变化
D. 在工业实际生产中，温度越低，越有利于提高生产效率
C
A. 温度升高，H2S(g)分解的速率增大，S2(g)的含量增大，ΔH>0
B. 由曲线Ⅱ、Ⅲ可知，加入Al2O3可提高单位时间内H2S的平衡转化率
C
D. 约1 100 ℃时，曲线Ⅱ、Ⅲ几乎重合，说明Al2O3可能失去了催化活性
二、非选择题：本大题共4小题，共56分。
17. 某小组利用H2C2O4溶液和硫酸酸化的KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时通过测定酸性KMnO4溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。已知：KMnO4＋H2C2O4＋H2SO4―→K2SO4＋MnSO4＋CO2↑＋H2O(未配平)。
实验 编号 0.1 mol/L酸性 KMnO4溶液的 体积/mL 0.6 mol/LH2C2O4 溶液的体积/mL H2O的 体积/mL 实验 温度/℃ 溶液褪
色所需
时间/min
① 10 V1 35 25
② 10 10 30 25
③ 10 10 V2 50
(1) 表中V1＝_____mL，V2＝______mL
(2) 探究温度对化学反应速率影响的实验编号是_________(填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是_________。
(3) 实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为2 min，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)＝______________________。
答案：
5
30
②和③
①和②
0.025 mol/(L·min)
18. Ⅰ. 甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
(1) 据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝___________(用K1、K2表示)。500 ℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正___(填“>”“＝”或“<”)v逆。
(2) 对于反应③，在相同温度和容积不变时，能说明该反应已达平衡状态的是______(填字母)。
A. n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)＝1∶3∶1∶1
B. 容器内压强保持不变
C. H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1
D. 容器内的密度保持不变
K1·K2
>
BC
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)：
时间(s) 0 1 2 3 4 5
c(NO)/(×10－ 4 mol/L) 10.00 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00
c(CO)/(×10－3 mol/L) 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70
(3) 前2 s内的平均反应速率v(N2)＝_____________________，CO的平衡转化率为_________(结果均保留两位有效数字)。
(4) 写出该反应的平衡常数K的表达式为_____________________。
(5) 假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时，下列措施能提高NO转化率的是______(填字母)。
A. 选用更有效的催化剂
B. 升高反应体系的温度
C. 降低反应体系的温度
D. 缩小容器的容积
1.9×10－4 mol/(L·s)
25%
CD
(6) 研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。某同学设计了三组实验，实验条件已经填在下列实验设计表中。
实验编号 T(℃) NO初始浓度(mol/L) CO初始浓度(mol/L) 催化剂的比表面积(m2/g)
Ⅰ 280 1.20×10－3 5.80×10－3 82
Ⅱ 280 1.20×10－3 5.80×10－3 124
Ⅲ 350 1.20×10－3 5.80×10－3 124
①以上三组实验的实验目的是__________________________________________ __________________。
分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应
速率的影响规律
②请在给出的下列坐标图中，画出表中的实验Ⅲ条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图。
答案：
19. CO2的资源化利用能有效减少CO2排放缓解能源危机。用CO2、H2为原料合成甲醇(CH3OH)过程主要涉及以下反应：
(1) 根据盖斯定律，反应a的ΔH1＝________________。
(2) 我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了CO2与H2在TiO2/Cu催化剂表面生成CH3OH和H2O的部分反应历程，如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注。反应历程中最小能垒(活化能)E正＝_________eV。写出历程②的化学方程式：__________________________________。
(3) 上述反应体系在一定条件下建立平衡后。下列说法正确的有____(填字母)。
A. 升高温度，反应b正向移动，反应c逆向移动
B. 加入反应a的催化剂，可以降低反应的活化能及反应热
C. 增大H2的浓度，有利于提高CO2的平衡转化率
D. 及时分离出CH3OH，可以使得反应a的正反应速率增大
(4) 加压，甲醇产率将_______(填“升高”“不变”“降低”或“无法确定”，下同)；若原料二氧化碳中掺混一氧化碳，随一氧化碳含量的增加，甲醇产率将_______。
－49.0 kJ/mol
0.61
HOCO*＋H*===CO*＋H*＋OH*
AC
升高
升高
【解析】 (1) 根据盖斯定律，由b＋c×2得反应a，则ΔH1＝ΔH2＋2ΔH3＝(41.2－45.1×2)kJ/mol＝－49.0 kJ/mol。(2) 该历程中最小能垒(活化能)为1.08到1.69阶段，E正＝0.61 eV；历程②是HOCO*＋H*===CO*＋H*＋OH*，ΔH＝－0.13 eV－0.07 eV＝－0.20 eV。(3) 反应b为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，反应c为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，A正确；加入反应a的催化剂，可以降低反应的活化能，但不能改变反应的反应热，B错误；增大H2的浓度，反应a、b均正向移动，有利于提高CO2的平衡转化率，C正确；及时分离出CH3OH，反应物的浓度降低，最终反应a的反应速率降低，D错误。(4) 反应a、c均为气体分子数减小的反应，加压，平衡均正向移动，甲醇产率将升高；若原料二氧化碳中掺混一氧化碳，随一氧化碳含量的增加，反应b逆向移动，反应a、c正向移动，甲醇产率将升高。
20. 汽车尾气的污染不容忽视，汽车尾气中污染气体NO和CO的转化是研究热点。回答下列问题：
(1) 汽车尾气中的CO是由于汽油在气缸内不均匀、不充分燃烧导致的，而生成NO的可能原因是________________________________________________。
①已知：该反应的ΔH＝－746.5 kJ/mol，逆反应活化能为a kJ/mol，则其正反应活化能为_______________kJ/mol。
高温或放电环境下，空气中的N2和O2反应生成的
a－746.5
②一定温度下，在恒容密闭容器中充入1 mol CO和1 mol NO发生上述反应，部分物质的体积分数(φ)随时间(t)的变化如图所示。下列说法错误的是__________(填字母)。
A. 上述反应的正反应在高温下才能自发进行
B. 曲线b表示φ(N2)随时间的变化
C. 2v正(NO)＝v逆(N2)时，反应达到平衡状态
D. 气体的平均相对分子质量：M(t1)AC
③CO还原NO的反应路径如图1所示，其中(s)指的是物质吸附在铑催化剂上，图2所示为随温度升高NO(s)的解离速率、N2O(s)的生成速率、α-N2的生成速率以及β-N2的生成速率变化曲线，根据图1可知，生成N2的基元反应有两个(α、β代表生成N2的两种不同路径)，结合两图写出温度在550 K时生成N2的主要基元反应方程式：_____________________。
图1 图2
N2O(s)===N2＋O(s)
(3) 某研究小组探究催化剂对CO、NO转化率的影响。将NO和CO按物质的量之比1∶1以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率)，结果如图3所示：
图3
①温度低于200 ℃时，图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是________________________________。
②a点是否为对应温度下的平衡脱氮率，说明其理由：_____________________ ___________________________________________________________________________________________________________________。
③450 ℃时，平衡脱氮率为50%，压强恒为p，则Kp＝________(Kp为以分压表示的平衡常数，用含p的代数式表示)。
温度较低时，催化剂的活性偏低
否，该反应为放热反应，温度越低，平衡转化率越高，根据曲线Ⅱ可知，a点对应的温度低于450 ℃，其平衡转化率应该高于450 ℃下的平衡转化率
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