2025-2026学年人教版化学选择性必修一单元检测第二章 化学反应速率与化学平衡（含解析）
文档属性
| 名称 | 2025-2026学年人教版化学选择性必修一单元检测第二章 化学反应速率与化学平衡（含解析） |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 541.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-01-06 00:00:00 | ||
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文档简介
第二章 化学反应速率与化学平衡
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )。
A.500 ℃左右比室温更有利于合成NH3的反应
B.密闭烧瓶内NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
C.加压有利于SO2与O2生成SO3的反应
D.浓硫酸的使用有利于乙醇的酯化反应
2.关于反应A(g)+B(g)C(g) ΔH<0,下列说法正确的是( )。
A.一定是自发反应
B.温度升高,逆反应速率减小
C.反应物浓度增大,平衡不一定向正反应方向进行
D.催化剂不参与化学反应
3.橡皮筋在拉伸和收缩状态时结构如图,在其拉伸过程中有放热现象。25 ℃、101 kPa时,下列过程的焓变、熵变和自发性与橡皮筋从拉伸状态到收缩状态一致的是( )。
A.CaCO3CaO+CO2↑
B.NaOH的溶解
C.2H2+O22H2O
D.Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O
4.在恒温恒容的密闭容器中充入丁烷,同时发生反应:
C4H10(g)C2H6(g)+C2H4(g)、C4H10(g)CH4(g)+C3H6(g)。下列情况表明上述反应都达到平衡状态的是( )。
A.混合气体的密度保持不变
B.v(C2H6)正=v(C3H6)逆
C.气体总压强保持不变
D.n(C2H6)∶n(C2H4)=1∶1
5.用如图所示的实验装置进行实验X及Y时,每隔半分钟分别测定反应放出气体的体积。下列选项能正确表示实验X及Y的结果的是( )。
实验 所用盐酸
X 25 mL 0.2 mol·L-1
Y 50 mL 0.1 mol·L-1
6.恒温恒容下,在密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),达到平衡后,SO3的体积分数为p%。恒温恒容下再充入2 mol SO2和1 mol O2,再次达到平衡后,SO3的体积分数为( )。
A.小于p% B.等于p%
C.大于p% D.无法判断
7.下列实验装置或操作能达到实验目的的是( )。
A.装置①用于测定生成氢气的速率
B.装置②依据褪色快慢比较浓度对化学反应速率的影响
C.装置③依据U形管两边液面的高低判断Na与水反应的热效应
D.装置④依据出现浑浊的快慢比较温度对化学反应速率的影响
8.已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025 kJ·mol-1。若反应物起始的物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )。
9.臭氧分解2O33O2的反应历程包括以下反应。
反应①:O3O2+O· (快)
反应②:O3+O·2O2 (慢)
大气中的氯氟烃光解产生的氯自由基(Cl·)能够催化O3分解,加速臭氧层的破坏。下列说法正确的是( )。
A.活化能:反应①>反应②
B.O3分解为O2的速率主要由反应②决定
C.Cl·主要参与反应①,改变O3分解的反应历程
D.Cl·参与反应提高了O3分解为O2的平衡转化率
10.已知某化学反应的平衡常数表达式为K=,在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示。
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38
下列有关叙述不正确的是( )。
A.该反应的化学方程式是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
B.温度越高,反应进行的程度越小
C.若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后温度升高到830 ℃,此时测得CO为0.4 mol,则该反应达到平衡状态
D.若平衡浓度符合下列关系式:,则此时的温度为1 000 ℃
11.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:aA(g)+bB(g)cC(g)。平衡时测得C的浓度为0.60 mol·L-1,保持温度不变,将容器的容积缩小到原来的一半,再达平衡时,测得C的浓度增大为1.00 mol·L-1。下列有关判断正确的是( )。
A.平衡向正反应方向移动 B.a+b>c
C.A的转化率降低 D.B的体积分数下降
12.已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197.8 kJ·mol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如表所示。
温度/K 不同压强(105Pa)下,SO2的平衡转化率/%
1.01 5.07 10.1 25.3 50.7
673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9
723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6
773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0
下列说法不正确的是( )。
A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大
B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D.工业生产通常不采取加压措施,是因为常压下SO2的转化率已相当高
13.CH4与CO2的干法重整(DRM)反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。向容积为1 L的恒容密闭容器中通入CH4(g)和CO2(g)各1.0 mol,在不同温度T1、T2下测得n(H2)随时间变化的曲线如图。下列说法错误的是( )。
A.该反应是吸热反应
B.a、b点化学平衡常数:K(a)>K(b)
C.T2时,CO2的平衡转化率是30%
D.化学反应速率:v逆(b)>v正(c)
14.一定温度下,在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)。
容器 编号 温度 /℃ 起始物质的量/mol 平衡物质的量/mol
CH3OH(g) CH3OCH3(g) H2O(g)
① 387 0.20 0.08 0.08
② 387 0.40
③ 207 0.20 0.09 0.09
下列说法正确的是( )。
A.该反应的正反应为吸热反应
B.达到平衡时,容器①中的CH3OH体积分数比容器②中的小
C.若容器①中反应达到平衡后,缩小容器容积,不变
D.若起始向容器①中充入0.10 mol CH3OH、0.10 mol CH3OCH3、0.10 mol H2O,反应将向逆反应方向进行
15.研究表明,用可控Cu/Cu2O界面材料可催化CO2还原合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。将6 mol CO2和8 mol H2充入容积为2 L的恒温恒容密闭容器中发生该反应,测得起始压强为35 MPa,H2的物质的量随时间的变化如图中实线所示。下列说法正确的是( )。
A.1~4 min(实线)内,v(CO2)约为0.62 mol·L-1·min-1
B.该条件下的实线对应的Kp为0.02 MPa-2
C.要变成虚线,可能的条件是升高温度或加入催化剂
D.当气体的平均摩尔质量或密度一定时,化学反应达平衡状态
16.一定压强下,向10 L密闭容器中充入1 mol S2Cl2和1 mol Cl2,发生反应S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)。Cl2与SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图,下列说法错误的是( )。
A.A、B、C、D四点对应状态下达到平衡状态的为A点
B.正反应的活化能小于逆反应的活化能
C.一定温度下,在密闭容器中达到平衡后缩小容器容积,重新达到平衡后,S2Cl2的平衡转化率不变
D.若Cl2的消耗速率v(Cl2)=k正·c(S2Cl2)c(Cl2),SCl2的消耗速率v(SCl2)=k逆·c2(SCl2),则该反应的平衡常数K=
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(10分)汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如图所示。
①该反应的ΔH (填“>”或“<”,下同)0,ΔS 0。
②在T1温度下,0~2 s内的平均反应速率v(N2)= 。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若增大催化剂的表面积,则CO的平衡转化率 (填“增大”“减少”或“不变”)。
(2)工业上可采用CH3OHCO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国研究人员采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢气的反应历程,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。
该历程中最大能垒(活化能)E正= kJ·mol-1;该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为 。
18.(14分)Ⅰ.某同学探究影响硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应速率的因素时,设计了如下系列实验。
实验 序号 Na2S2O3浓度 稀硫酸 H2O 反应结束时间
V/mL c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL min
① 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0 t1
② 40 V1 0.10 10.0 0.50 V2 t2
③ 20 10.0 0.10 4.0 0.50 V3 t3
(1)硫代硫酸钠与稀硫酸反应的化学方程式为 。
(2)该反应速率的快慢可通过观察 来判断。
(3)计算实验①中v(Na2S2O3)= 。
(4)该实验中V1= 。实验①③可探究 对化学反应速率的影响,因此V3= 。
Ⅱ.在恒温时,向某密闭容器中通入2 mol X气体和1 mol Y气体,发生如下反应:2X(g)+Y(g)2Z(g)。压强一定时,测得平衡时Z的体积分数为0.4,10 min时反应达到平衡状态。
(1)与上述平衡保持同温、同压,若向密闭容器中通入4 mol X气体、2 mol Y气体,达到平衡。
①Z的体积分数为 。
②平衡时,气体的总物质的量是 。
③X的转化率为 。
(2)若保持恒温、恒容,X气体和Y气体的起始物质的量分别为2 mol、1 mol,则平衡后Z的体积分数 0.4,达到平衡所用的时间 10 min。(填“大于”“小于”或“等于”)
19.(14分)硫酸是重要的化工材料,二氧化硫生成三氧化硫是工业制硫酸的重要反应之一。
(1)将0.05 mol SO2(g)和0.03 mol O2(g)通入容积为1 L的密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.04 mol·L-1。
①从平衡角度分析,采用过量O2的目的是 。
②对于气相反应,用某组分(B)平衡分压(pB)代替其物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp),已知B的平衡分压=总压×平衡时B的物质的量分数,则该温度下Kp= (平衡时的总压用p0表示)。
③已知:K(300 ℃)>K(350 ℃),该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。若升高温度,则SO2的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图1。平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A) (填“>”“<”或“=”)K(B)。
(3)如图2所示,保持温度不变,将2 mol SO2和1 mol O2加入甲容器中,将4 mol SO3加入乙容器中,隔板K不能移动。此时控制活塞P,使乙的容积为甲的2倍。
①若移动活塞P,使乙的容积和甲相等,达到平衡时,SO3的体积分数:甲 (填“<”“>”或“=”,下同)乙。
②若保持乙中压强不变,向甲、乙容器中通入等质量的氦气,达到新平衡时,SO3的体积分数:甲 乙。
20.(14分)对以NOx为主要成分的雾霾进行综合治理是当前重要的研究课题。
(1)已知:①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=a kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=b kJ·mol-1
③2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=c kJ·mol-1
则④2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH= (用含a、b、c的代数式表示) kJ·mol-1。
(2)NO和CO均为汽车尾气的成分,在催化转换器中两者可发生上述反应④减少尾气污染。
①已知该反应为自发反应,则该反应的反应热ΔH (填“>”“<”或“=”)0。
②在500 ℃时,向恒容密闭容器中通入1 mol的NO和1 mol的CO进行反应时,下列描述能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.体系中NO、CO的浓度相等
B.单位时间内消耗n mol NO的同时消耗n mol的N2
C.v(CO)正=2v(
D.体系中混合气体密度不变
E.混合气体的平均相对分子质量不变
③向1 L密闭容器中通入1 mol NO和1 mol CO气体,在不同温度下反应达到平衡时,NO的平衡转化率随压强变化曲线如图所示。
T1 (填“>”或“<”)T2,反应经过5 min达到平衡M,该反应的化学平衡常数表达式为K= ,平衡时混合气体中CO的体积分数为 (结果保留两位小数)。
(3)某研究小组探究催化剂Ⅰ、Ⅱ对CO、NO转化的影响。将CO和NO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N2的含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如图所示。
①由图可知,要达到最大脱氮率,该反应应采取的最佳实验条件为 。
②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 。
第二章 化学反应速率与化学平衡
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.A
2.C
该反应ΔH<0、ΔS<0,由ΔG=ΔH-TΔS<0可知,不是任何温度都能自发进行,A项错误;温度升高,可以提高单位体积内活化分子百分数,从而提高化学反应速率,B项错误;反应物浓度增大,若QK平衡向逆反应方向进行,C项正确;催化剂参与化学反应,只是反应前后质量不变,D项错误。
3.D
橡皮筋在拉伸过程中有放热现象,则橡皮筋从拉伸状态到收缩状态应为吸热反应,混乱度增加,即熵增过程,且在25 ℃、101 kPa时自发进行。碳酸钙分解为吸热反应,熵变大于0,但碳酸钙在25 ℃、101 kPa下不会自发分解,A项不一致;NaOH的溶解是放热过程,混乱度增加,B项不一致;氢气在氧气中燃烧放热,且熵减,C项不一致;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应,且熵变大于0,在25 ℃、101 kPa时能自发发生,D项一致。
4.C
5.A
6.C
7.C
装置①生成的氢气会从长颈漏斗中逸出,不能根据生成氢气的体积测定生成氢气的速率,A项错误;装置②依据褪色快慢比较浓度对化学反应速率的影响,应保证高锰酸钾溶液的浓度相同,用不同浓度的草酸(乙二酸)溶液来做实验,B项错误;Na与水反应放热,广口瓶内气体受热膨胀,U形管左侧液面下降,右侧液面上升,所以装置③能达到目的,C项正确;装置④中物质的浓度、温度都不同,无法判断温度对化学反应速率的影响,D项错误。
8.C
9.B
活化能越大,反应速率越小,反应②速率小,则反应②活化能大,因此活化能:反应②>反应①,A项错误;化学反应速率由慢反应决定,则O3分解为O2的速率主要由反应②决定,B项正确;氯自由基(Cl·)能够催化O3分解,加速臭氧层的破坏,催化剂可降低最大的活化能来增大速率,则Cl·主要参与反应②,C项错误;Cl·是催化剂,只改变反应历程,不影响平衡,则O3分解为O2的平衡转化率不变,D项错误。
10.C
在平衡常数的表达式中,分子中的物质是生成物,分母中的物质是反应物,A项正确;由表中数据可知该反应的平衡常数随着温度的升高而降低,故该反应的正反应是放热反应,B项正确;根据C项数据列出三段式,
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
c始/(mol·L-1) 0 0 1 1
c变/(mol·L-1) 0.4 0.4 0.4 0.4
c5 min/(mol·L-1) 0.4 0.4 0.6 0.6
5 min时,Q=,830 ℃时的化学平衡常数K=1.00,因此该反应没有达到平衡状态,C项不正确;将所给关系式进行变形,可知该条件下的化学平衡常数为0.60,D项正确。
11.C
平衡时测得C的浓度为0.60 mol·L-1,保持温度不变,将容器的容积缩小到原来的一半,若平衡不移动,则C的浓度变为1.2 mol·L-1,而再达平衡时,测得C的浓度为1.00 mol·L-1,可知容器容积减小,压强增大,平衡逆向移动,A项错误;压强增大,平衡逆向移动,可知a+b12.B
不同的温度、压强下,化学反应速率不确定,故转化相同物质的量的SO2所需时间无法确定,B项错误。
13.D
其他条件相同时,温度越高化学反应速率越大,反应先达到平衡状态,装置中氢气的物质的量不再发生变化,所以温度T1>T2,由于平衡时T2下产生的氢气更多,则该反应是吸热反应,A项正确;化学平衡常数只与温度有关,升高温度平衡向吸热反应方向,即正向移动,化学平衡常数增大,a、b点平衡常数:K(a)>K(b),B项正确;T2时列出三段式,
CH4(g) + CO2(g) 2CO(g) + 2H2(g)
起始/mol 1.0 1.0 0 0
转化/mol 0.3 0.3 0.6 0.6
平衡/mol 0.7 0.7 0.6 0.6
CO2的平衡转化率是×100%=30%,C项正确;c点反应正向进行,正反应速率大于逆反应速率,随着反应进行,正反应速率减小,逆反应速率增大,直到正、逆反应速率相等,所以化学反应速率:v逆(b)14.C
对比①③数据可知,当其他条件不变时,升高温度,平衡时生成物的物质的量减少,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,A项错误;恒容条件下,①②温度相同,由于反应前后气体的总分子数不变,增大反应物浓度相当于增大压强,平衡不移动,因此平衡时容器①中的CH3OH体积分数与容器②中的相等,B项错误;该反应为气体分子数不变的反应,若容器①中反应达到平衡后,缩小容器容积,压强增大,平衡不移动,且容器容积减小,各物质的浓度同比例增大,则不变,C项正确;容器①平衡时,c(CH3OH)=0.20 mol·L-1-2×0.08 mol·L-1=0.04 mol·L-1,c(CH3OCH3)=0.08 mol·L-1,c(H2O)=0.08 mol·L-1,平衡常数为K==
=4,若起始向容器①中充入0.10 mol CH3OH、0.10 mol CH3OCH3、0.10 mol H2O,浓度商为Q==115.B
16.A
反应达到平衡状态时,正、逆反应速率之比等于化学计量数之比,Cl2与SCl2的消耗速率之比等于1∶2时反应达到平衡状态,所以A、B、C、D四点对应状态下,达到平衡状态的为B、D点,A项错误;根据图示,升高温度,逆反应速率变化大于正反应速率变化,平衡逆向移动,正反应为放热反应,所以正反应的活化能小于逆反应的活化能,B项正确;该反应为反应前后气体分子数不变的反应,一定温度下,在恒容密闭容器中,达到平衡后缩小容器容积,增大压强,平衡不移动,S2Cl2的平衡转化率不变,C项正确;若Cl2的消耗速率v(Cl2)=k正·c(S2Cl2)c(Cl2),SCl2的消耗速率v(SCl2)=k逆·c2(SCl2),达到平衡时SCl2的消耗速率v(SCl2)是Cl2的消耗速率v(Cl2)的2倍,可得k逆·c2(SCl2)=2k正·c(S2Cl2)c(Cl2),则该反应的平衡常数K=,D项正确。
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(10分)
(1)①< < ②0.05 mol·L-1·s-1
③不变 (2)179.6 CHO*+3H*CO*+4H*(或CHO*CO*+H*)
(1)①T1温度下反应先达到平衡状态,可知T1>T2,温度越高c(CO2)越小,平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,即该反应的ΔH<0;该反应是气体体积减小的反应,ΔS<0。
②在T1温度下,0~2 s内的平均反应速率v(N2)=v(CO2)==0.05 mol·L-1·s-1。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率,但不能使平衡发生移动,若增大催化剂的表面积,则CO的平衡转化率不变。
(2)从图像中可以看出,CO*+4H*CO*+2H2(g)的过程中,活化能最大,数值等于113.9 kJ·mol-1-(-65.7 kJ·mol-1)=179.6 kJ·mol-1,该历程中最大能垒(活化能)E正=179.6 kJ·mol-1;该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为CHO*+3H*CO*+4H*(或CHO*CO*+H*)。
18.(14分)
Ⅰ.(1)Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O (2)溶液变浑浊的时间
(3) mol·L-1·min-1 (4)10.0 H+浓度 6.0
Ⅱ.(1)①0.4 ②5 mol ③50%
(2)小于 大于
Ⅱ.(1)假设最开始的平衡为平衡一,同温、同压通4 mol X与2 mol Y为平衡二。
①平衡二的投料是平衡一的两倍,但是压强相同,则平衡二的体积是平衡一的两倍,平衡一与平衡二的浓度是相同的,平衡一与平衡二达到平衡时的转化率、体积分数均相同,平衡二与平衡一是等效平衡,因此平衡二中Z的体积分数也为0.4。
②根据三段式,假设转化的X为2x mol,则
2X(g) + Y(g) 2Z(g)
起始/mol 4 2 0
转化/mol 2x x 2x
平衡/mol 4-2x 2-x 2x
=0.4,x=1,因此气体的总物质的量为5 mol。
③X的转化率为×100%=50%。
(2)保持恒温、恒容,与平衡一起始物质的量相同的平衡为平衡三,通过化学方程式可以看出,正向进行压强要减小,平衡一相当于是在平衡三的基础上增大压强,增大压强,平衡正向移动生成Z的量增多,所以平衡一中Z的体积分数大于平衡三中Z的体积分数,即平衡三中Z的体积分数小于0.4。根据增大压强,化学反应速率增大,达到反应平衡所需时间变短,平衡一相等于是在平衡三的基础上增大压强,所以平衡一时间小于平衡三,即平衡三中达到平衡所用的时间大于10 min。
19.(14分)
(1)①提高二氧化硫的转化率 ②
③放热 减小 (2)= (3)①< ②>
(1)②若用某组分(B)的平衡分压(pB)代替其物质的量浓度(cB),可得Kp=;在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.04 mol·L-1,列出三段式,容器的容积为1 L,
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
起始/(mol·L-1) 0.05 0.03 0
转化/(mol·L-1) 0.04 0.02 0.04
平衡/(mol·L-1) 0.01 0.01 0.04
则Kp=。
20.(14分)
(1)2b-a-c (2)①< ②CE ③> 23.53% (3)①催化剂Ⅱ、450 ℃ ②温度较低时,催化剂的活性偏低
(2)③该反应为放热反应,温度升高,NO的平衡转化率减小,则T1>T2;M点NO的平衡转化率为60%,列出三段式,
2CO(g) + 2NO(g) N2(g) + 2CO2(g)
起始/mol 1 1 0 0
转化/mol 0.6 0.6 0.3 0.6
平衡/mol 0.4 0.4 0.3 0.6
该反应的化学平衡常数K=;平衡时混合气体中CO的体积分数为×100%≈23.53%。
(3)由图像可知,在催化剂Ⅱ、450 ℃条件下达到最大脱氮率;温度较低时,催化剂的活性偏低,反应速率小,所以温度低于200 ℃时,脱氮率随温度升高变化不大。
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )。
A.500 ℃左右比室温更有利于合成NH3的反应
B.密闭烧瓶内NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
C.加压有利于SO2与O2生成SO3的反应
D.浓硫酸的使用有利于乙醇的酯化反应
2.关于反应A(g)+B(g)C(g) ΔH<0,下列说法正确的是( )。
A.一定是自发反应
B.温度升高,逆反应速率减小
C.反应物浓度增大,平衡不一定向正反应方向进行
D.催化剂不参与化学反应
3.橡皮筋在拉伸和收缩状态时结构如图,在其拉伸过程中有放热现象。25 ℃、101 kPa时,下列过程的焓变、熵变和自发性与橡皮筋从拉伸状态到收缩状态一致的是( )。
A.CaCO3CaO+CO2↑
B.NaOH的溶解
C.2H2+O22H2O
D.Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O
4.在恒温恒容的密闭容器中充入丁烷,同时发生反应:
C4H10(g)C2H6(g)+C2H4(g)、C4H10(g)CH4(g)+C3H6(g)。下列情况表明上述反应都达到平衡状态的是( )。
A.混合气体的密度保持不变
B.v(C2H6)正=v(C3H6)逆
C.气体总压强保持不变
D.n(C2H6)∶n(C2H4)=1∶1
5.用如图所示的实验装置进行实验X及Y时,每隔半分钟分别测定反应放出气体的体积。下列选项能正确表示实验X及Y的结果的是( )。
实验 所用盐酸
X 25 mL 0.2 mol·L-1
Y 50 mL 0.1 mol·L-1
6.恒温恒容下,在密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),达到平衡后,SO3的体积分数为p%。恒温恒容下再充入2 mol SO2和1 mol O2,再次达到平衡后,SO3的体积分数为( )。
A.小于p% B.等于p%
C.大于p% D.无法判断
7.下列实验装置或操作能达到实验目的的是( )。
A.装置①用于测定生成氢气的速率
B.装置②依据褪色快慢比较浓度对化学反应速率的影响
C.装置③依据U形管两边液面的高低判断Na与水反应的热效应
D.装置④依据出现浑浊的快慢比较温度对化学反应速率的影响
8.已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025 kJ·mol-1。若反应物起始的物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )。
9.臭氧分解2O33O2的反应历程包括以下反应。
反应①:O3O2+O· (快)
反应②:O3+O·2O2 (慢)
大气中的氯氟烃光解产生的氯自由基(Cl·)能够催化O3分解,加速臭氧层的破坏。下列说法正确的是( )。
A.活化能:反应①>反应②
B.O3分解为O2的速率主要由反应②决定
C.Cl·主要参与反应①,改变O3分解的反应历程
D.Cl·参与反应提高了O3分解为O2的平衡转化率
10.已知某化学反应的平衡常数表达式为K=,在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示。
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38
下列有关叙述不正确的是( )。
A.该反应的化学方程式是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
B.温度越高,反应进行的程度越小
C.若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后温度升高到830 ℃,此时测得CO为0.4 mol,则该反应达到平衡状态
D.若平衡浓度符合下列关系式:,则此时的温度为1 000 ℃
11.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:aA(g)+bB(g)cC(g)。平衡时测得C的浓度为0.60 mol·L-1,保持温度不变,将容器的容积缩小到原来的一半,再达平衡时,测得C的浓度增大为1.00 mol·L-1。下列有关判断正确的是( )。
A.平衡向正反应方向移动 B.a+b>c
C.A的转化率降低 D.B的体积分数下降
12.已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197.8 kJ·mol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如表所示。
温度/K 不同压强(105Pa)下,SO2的平衡转化率/%
1.01 5.07 10.1 25.3 50.7
673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9
723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6
773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0
下列说法不正确的是( )。
A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大
B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D.工业生产通常不采取加压措施,是因为常压下SO2的转化率已相当高
13.CH4与CO2的干法重整(DRM)反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。向容积为1 L的恒容密闭容器中通入CH4(g)和CO2(g)各1.0 mol,在不同温度T1、T2下测得n(H2)随时间变化的曲线如图。下列说法错误的是( )。
A.该反应是吸热反应
B.a、b点化学平衡常数:K(a)>K(b)
C.T2时,CO2的平衡转化率是30%
D.化学反应速率:v逆(b)>v正(c)
14.一定温度下,在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)。
容器 编号 温度 /℃ 起始物质的量/mol 平衡物质的量/mol
CH3OH(g) CH3OCH3(g) H2O(g)
① 387 0.20 0.08 0.08
② 387 0.40
③ 207 0.20 0.09 0.09
下列说法正确的是( )。
A.该反应的正反应为吸热反应
B.达到平衡时,容器①中的CH3OH体积分数比容器②中的小
C.若容器①中反应达到平衡后,缩小容器容积,不变
D.若起始向容器①中充入0.10 mol CH3OH、0.10 mol CH3OCH3、0.10 mol H2O,反应将向逆反应方向进行
15.研究表明,用可控Cu/Cu2O界面材料可催化CO2还原合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。将6 mol CO2和8 mol H2充入容积为2 L的恒温恒容密闭容器中发生该反应,测得起始压强为35 MPa,H2的物质的量随时间的变化如图中实线所示。下列说法正确的是( )。
A.1~4 min(实线)内,v(CO2)约为0.62 mol·L-1·min-1
B.该条件下的实线对应的Kp为0.02 MPa-2
C.要变成虚线,可能的条件是升高温度或加入催化剂
D.当气体的平均摩尔质量或密度一定时,化学反应达平衡状态
16.一定压强下,向10 L密闭容器中充入1 mol S2Cl2和1 mol Cl2,发生反应S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)。Cl2与SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图,下列说法错误的是( )。
A.A、B、C、D四点对应状态下达到平衡状态的为A点
B.正反应的活化能小于逆反应的活化能
C.一定温度下,在密闭容器中达到平衡后缩小容器容积,重新达到平衡后,S2Cl2的平衡转化率不变
D.若Cl2的消耗速率v(Cl2)=k正·c(S2Cl2)c(Cl2),SCl2的消耗速率v(SCl2)=k逆·c2(SCl2),则该反应的平衡常数K=
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(10分)汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如图所示。
①该反应的ΔH (填“>”或“<”,下同)0,ΔS 0。
②在T1温度下,0~2 s内的平均反应速率v(N2)= 。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若增大催化剂的表面积,则CO的平衡转化率 (填“增大”“减少”或“不变”)。
(2)工业上可采用CH3OHCO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国研究人员采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢气的反应历程,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。
该历程中最大能垒(活化能)E正= kJ·mol-1;该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为 。
18.(14分)Ⅰ.某同学探究影响硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应速率的因素时,设计了如下系列实验。
实验 序号 Na2S2O3浓度 稀硫酸 H2O 反应结束时间
V/mL c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL min
① 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0 t1
② 40 V1 0.10 10.0 0.50 V2 t2
③ 20 10.0 0.10 4.0 0.50 V3 t3
(1)硫代硫酸钠与稀硫酸反应的化学方程式为 。
(2)该反应速率的快慢可通过观察 来判断。
(3)计算实验①中v(Na2S2O3)= 。
(4)该实验中V1= 。实验①③可探究 对化学反应速率的影响,因此V3= 。
Ⅱ.在恒温时,向某密闭容器中通入2 mol X气体和1 mol Y气体,发生如下反应:2X(g)+Y(g)2Z(g)。压强一定时,测得平衡时Z的体积分数为0.4,10 min时反应达到平衡状态。
(1)与上述平衡保持同温、同压,若向密闭容器中通入4 mol X气体、2 mol Y气体,达到平衡。
①Z的体积分数为 。
②平衡时,气体的总物质的量是 。
③X的转化率为 。
(2)若保持恒温、恒容,X气体和Y气体的起始物质的量分别为2 mol、1 mol,则平衡后Z的体积分数 0.4,达到平衡所用的时间 10 min。(填“大于”“小于”或“等于”)
19.(14分)硫酸是重要的化工材料,二氧化硫生成三氧化硫是工业制硫酸的重要反应之一。
(1)将0.05 mol SO2(g)和0.03 mol O2(g)通入容积为1 L的密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.04 mol·L-1。
①从平衡角度分析,采用过量O2的目的是 。
②对于气相反应,用某组分(B)平衡分压(pB)代替其物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp),已知B的平衡分压=总压×平衡时B的物质的量分数,则该温度下Kp= (平衡时的总压用p0表示)。
③已知:K(300 ℃)>K(350 ℃),该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。若升高温度,则SO2的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图1。平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A) (填“>”“<”或“=”)K(B)。
(3)如图2所示,保持温度不变,将2 mol SO2和1 mol O2加入甲容器中,将4 mol SO3加入乙容器中,隔板K不能移动。此时控制活塞P,使乙的容积为甲的2倍。
①若移动活塞P,使乙的容积和甲相等,达到平衡时,SO3的体积分数:甲 (填“<”“>”或“=”,下同)乙。
②若保持乙中压强不变,向甲、乙容器中通入等质量的氦气,达到新平衡时,SO3的体积分数:甲 乙。
20.(14分)对以NOx为主要成分的雾霾进行综合治理是当前重要的研究课题。
(1)已知:①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=a kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=b kJ·mol-1
③2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=c kJ·mol-1
则④2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH= (用含a、b、c的代数式表示) kJ·mol-1。
(2)NO和CO均为汽车尾气的成分,在催化转换器中两者可发生上述反应④减少尾气污染。
①已知该反应为自发反应,则该反应的反应热ΔH (填“>”“<”或“=”)0。
②在500 ℃时,向恒容密闭容器中通入1 mol的NO和1 mol的CO进行反应时,下列描述能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.体系中NO、CO的浓度相等
B.单位时间内消耗n mol NO的同时消耗n mol的N2
C.v(CO)正=2v(
D.体系中混合气体密度不变
E.混合气体的平均相对分子质量不变
③向1 L密闭容器中通入1 mol NO和1 mol CO气体,在不同温度下反应达到平衡时,NO的平衡转化率随压强变化曲线如图所示。
T1 (填“>”或“<”)T2,反应经过5 min达到平衡M,该反应的化学平衡常数表达式为K= ,平衡时混合气体中CO的体积分数为 (结果保留两位小数)。
(3)某研究小组探究催化剂Ⅰ、Ⅱ对CO、NO转化的影响。将CO和NO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N2的含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如图所示。
①由图可知,要达到最大脱氮率,该反应应采取的最佳实验条件为 。
②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 。
第二章 化学反应速率与化学平衡
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.A
2.C
该反应ΔH<0、ΔS<0,由ΔG=ΔH-TΔS<0可知,不是任何温度都能自发进行,A项错误;温度升高,可以提高单位体积内活化分子百分数,从而提高化学反应速率,B项错误;反应物浓度增大,若Q
3.D
橡皮筋在拉伸过程中有放热现象,则橡皮筋从拉伸状态到收缩状态应为吸热反应,混乱度增加,即熵增过程,且在25 ℃、101 kPa时自发进行。碳酸钙分解为吸热反应,熵变大于0,但碳酸钙在25 ℃、101 kPa下不会自发分解,A项不一致;NaOH的溶解是放热过程,混乱度增加,B项不一致;氢气在氧气中燃烧放热,且熵减,C项不一致;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应,且熵变大于0,在25 ℃、101 kPa时能自发发生,D项一致。
4.C
5.A
6.C
7.C
装置①生成的氢气会从长颈漏斗中逸出,不能根据生成氢气的体积测定生成氢气的速率,A项错误;装置②依据褪色快慢比较浓度对化学反应速率的影响,应保证高锰酸钾溶液的浓度相同,用不同浓度的草酸(乙二酸)溶液来做实验,B项错误;Na与水反应放热,广口瓶内气体受热膨胀,U形管左侧液面下降,右侧液面上升,所以装置③能达到目的,C项正确;装置④中物质的浓度、温度都不同,无法判断温度对化学反应速率的影响,D项错误。
8.C
9.B
活化能越大,反应速率越小,反应②速率小,则反应②活化能大,因此活化能:反应②>反应①,A项错误;化学反应速率由慢反应决定,则O3分解为O2的速率主要由反应②决定,B项正确;氯自由基(Cl·)能够催化O3分解,加速臭氧层的破坏,催化剂可降低最大的活化能来增大速率,则Cl·主要参与反应②,C项错误;Cl·是催化剂,只改变反应历程,不影响平衡,则O3分解为O2的平衡转化率不变,D项错误。
10.C
在平衡常数的表达式中,分子中的物质是生成物,分母中的物质是反应物,A项正确;由表中数据可知该反应的平衡常数随着温度的升高而降低,故该反应的正反应是放热反应,B项正确;根据C项数据列出三段式,
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
c始/(mol·L-1) 0 0 1 1
c变/(mol·L-1) 0.4 0.4 0.4 0.4
c5 min/(mol·L-1) 0.4 0.4 0.6 0.6
5 min时,Q=,830 ℃时的化学平衡常数K=1.00,因此该反应没有达到平衡状态,C项不正确;将所给关系式进行变形,可知该条件下的化学平衡常数为0.60,D项正确。
11.C
平衡时测得C的浓度为0.60 mol·L-1,保持温度不变,将容器的容积缩小到原来的一半,若平衡不移动,则C的浓度变为1.2 mol·L-1,而再达平衡时,测得C的浓度为1.00 mol·L-1,可知容器容积减小,压强增大,平衡逆向移动,A项错误;压强增大,平衡逆向移动,可知a+b
不同的温度、压强下,化学反应速率不确定,故转化相同物质的量的SO2所需时间无法确定,B项错误。
13.D
其他条件相同时,温度越高化学反应速率越大,反应先达到平衡状态,装置中氢气的物质的量不再发生变化,所以温度T1>T2,由于平衡时T2下产生的氢气更多,则该反应是吸热反应,A项正确;化学平衡常数只与温度有关,升高温度平衡向吸热反应方向,即正向移动,化学平衡常数增大,a、b点平衡常数:K(a)>K(b),B项正确;T2时列出三段式,
CH4(g) + CO2(g) 2CO(g) + 2H2(g)
起始/mol 1.0 1.0 0 0
转化/mol 0.3 0.3 0.6 0.6
平衡/mol 0.7 0.7 0.6 0.6
CO2的平衡转化率是×100%=30%,C项正确;c点反应正向进行,正反应速率大于逆反应速率,随着反应进行,正反应速率减小,逆反应速率增大,直到正、逆反应速率相等,所以化学反应速率:v逆(b)
对比①③数据可知,当其他条件不变时,升高温度,平衡时生成物的物质的量减少,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,A项错误;恒容条件下,①②温度相同,由于反应前后气体的总分子数不变,增大反应物浓度相当于增大压强,平衡不移动,因此平衡时容器①中的CH3OH体积分数与容器②中的相等,B项错误;该反应为气体分子数不变的反应,若容器①中反应达到平衡后,缩小容器容积,压强增大,平衡不移动,且容器容积减小,各物质的浓度同比例增大,则不变,C项正确;容器①平衡时,c(CH3OH)=0.20 mol·L-1-2×0.08 mol·L-1=0.04 mol·L-1,c(CH3OCH3)=0.08 mol·L-1,c(H2O)=0.08 mol·L-1,平衡常数为K==
=4,若起始向容器①中充入0.10 mol CH3OH、0.10 mol CH3OCH3、0.10 mol H2O,浓度商为Q==1
16.A
反应达到平衡状态时,正、逆反应速率之比等于化学计量数之比,Cl2与SCl2的消耗速率之比等于1∶2时反应达到平衡状态,所以A、B、C、D四点对应状态下,达到平衡状态的为B、D点,A项错误;根据图示,升高温度,逆反应速率变化大于正反应速率变化,平衡逆向移动,正反应为放热反应,所以正反应的活化能小于逆反应的活化能,B项正确;该反应为反应前后气体分子数不变的反应,一定温度下,在恒容密闭容器中,达到平衡后缩小容器容积,增大压强,平衡不移动,S2Cl2的平衡转化率不变,C项正确;若Cl2的消耗速率v(Cl2)=k正·c(S2Cl2)c(Cl2),SCl2的消耗速率v(SCl2)=k逆·c2(SCl2),达到平衡时SCl2的消耗速率v(SCl2)是Cl2的消耗速率v(Cl2)的2倍,可得k逆·c2(SCl2)=2k正·c(S2Cl2)c(Cl2),则该反应的平衡常数K=,D项正确。
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(10分)
(1)①< < ②0.05 mol·L-1·s-1
③不变 (2)179.6 CHO*+3H*CO*+4H*(或CHO*CO*+H*)
(1)①T1温度下反应先达到平衡状态,可知T1>T2,温度越高c(CO2)越小,平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,即该反应的ΔH<0;该反应是气体体积减小的反应,ΔS<0。
②在T1温度下,0~2 s内的平均反应速率v(N2)=v(CO2)==0.05 mol·L-1·s-1。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率,但不能使平衡发生移动,若增大催化剂的表面积,则CO的平衡转化率不变。
(2)从图像中可以看出,CO*+4H*CO*+2H2(g)的过程中,活化能最大,数值等于113.9 kJ·mol-1-(-65.7 kJ·mol-1)=179.6 kJ·mol-1,该历程中最大能垒(活化能)E正=179.6 kJ·mol-1;该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为CHO*+3H*CO*+4H*(或CHO*CO*+H*)。
18.(14分)
Ⅰ.(1)Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O (2)溶液变浑浊的时间
(3) mol·L-1·min-1 (4)10.0 H+浓度 6.0
Ⅱ.(1)①0.4 ②5 mol ③50%
(2)小于 大于
Ⅱ.(1)假设最开始的平衡为平衡一,同温、同压通4 mol X与2 mol Y为平衡二。
①平衡二的投料是平衡一的两倍,但是压强相同,则平衡二的体积是平衡一的两倍,平衡一与平衡二的浓度是相同的,平衡一与平衡二达到平衡时的转化率、体积分数均相同,平衡二与平衡一是等效平衡,因此平衡二中Z的体积分数也为0.4。
②根据三段式,假设转化的X为2x mol,则
2X(g) + Y(g) 2Z(g)
起始/mol 4 2 0
转化/mol 2x x 2x
平衡/mol 4-2x 2-x 2x
=0.4,x=1,因此气体的总物质的量为5 mol。
③X的转化率为×100%=50%。
(2)保持恒温、恒容,与平衡一起始物质的量相同的平衡为平衡三,通过化学方程式可以看出,正向进行压强要减小,平衡一相当于是在平衡三的基础上增大压强,增大压强,平衡正向移动生成Z的量增多,所以平衡一中Z的体积分数大于平衡三中Z的体积分数,即平衡三中Z的体积分数小于0.4。根据增大压强,化学反应速率增大,达到反应平衡所需时间变短,平衡一相等于是在平衡三的基础上增大压强,所以平衡一时间小于平衡三,即平衡三中达到平衡所用的时间大于10 min。
19.(14分)
(1)①提高二氧化硫的转化率 ②
③放热 减小 (2)= (3)①< ②>
(1)②若用某组分(B)的平衡分压(pB)代替其物质的量浓度(cB),可得Kp=;在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.04 mol·L-1,列出三段式,容器的容积为1 L,
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
起始/(mol·L-1) 0.05 0.03 0
转化/(mol·L-1) 0.04 0.02 0.04
平衡/(mol·L-1) 0.01 0.01 0.04
则Kp=。
20.(14分)
(1)2b-a-c (2)①< ②CE ③> 23.53% (3)①催化剂Ⅱ、450 ℃ ②温度较低时,催化剂的活性偏低
(2)③该反应为放热反应,温度升高,NO的平衡转化率减小,则T1>T2;M点NO的平衡转化率为60%,列出三段式,
2CO(g) + 2NO(g) N2(g) + 2CO2(g)
起始/mol 1 1 0 0
转化/mol 0.6 0.6 0.3 0.6
平衡/mol 0.4 0.4 0.3 0.6
该反应的化学平衡常数K=;平衡时混合气体中CO的体积分数为×100%≈23.53%。
(3)由图像可知,在催化剂Ⅱ、450 ℃条件下达到最大脱氮率;温度较低时,催化剂的活性偏低,反应速率小,所以温度低于200 ℃时,脱氮率随温度升高变化不大。