2017-2018学年高中化学第二章化学反应速率和化学平衡检测新人教版选修4

第二章
化学反应速率和化学平衡检测
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题包括18个小题,每小题3分,共54分)
1下列说法中,正确的是(　　)
A.0.1
mol·L-1盐酸和0.1
mol·L-1硫酸与2
mol·L-1
NaOH溶液反应,其反应速率相同
B.大理石块与大理石粉分别同0.1
mol·L-1盐酸反应,其反应速率相同
C.Mg、Al在相同条件下分别与0.1
mol·L-1盐酸反应,其反应速率相同
D.0.1
mol·L-1盐酸和0.1
mol·L-1硝酸与相同形状和大小的大理石反应,其反应速率相同
答案：D
21
000
℃时,FeO(s)+H2(g)Fe(s)+H2O(g),K=0.52。欲使容器中有1.0
mol
FeO被还原,反应前容器中应充入a
mol
H2。则a的值最接近(　　)
A.1.0
B.2.0
C.3.0
D.4.0
答案：C
3下列说法正确的是(　　)
A.增大压强,活化分子数增多,化学反应速率一定增大
B.升高温度,活化分子百分数不一定增大,化学反应速率一定增大
C.加入反应物,使活化分子百分数增加,化学反应速率增大
D.使用催化剂,降低了反应的活化能,增大了活化分子百分数,化学反应速率一定增大
答案：D
4在一定条件下,将X和Y两种物质按不同的比例放入密闭容器中反应,平衡后测得X、Y的转化率与起始时两物质的物质的量之比的关系如图所示,则X、Y反应的化学方程式可表示为(　　)
A.2X+Y3Z
B.3X+2Y2Z
C.X+3YZ
D.3X+YZ
答案：D
5一定温度下,在2
L的密闭容器中发生反应:M(g)+2N(g)xP(g)　ΔH<0,N、P的物质的量随时间变化的关系如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)
A.x=2
B.反应开始2
min内,v(P)=0.1
mol·L-1·min-1
C.2
min后,降低温度平衡向右移动
D.当容器内混合气体压强不再改变时,反应体系达到化学平衡状态
答案：B
6根据反应Br+H2HBr+H的能量随反应历程的变化示意图甲进行判断,下列叙述中不正确的是(　　)
A.正反应吸热
B.加入催化剂,该化学反应的反应热不变
C.加入催化剂后,该反应的能量随反应历程的变化示意图可用图乙表示
D.加入催化剂可增大正反应速率,降低逆反应速率
解析：加入催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率。
答案：D
7下列反应中,在高温下不能自发进行的是(　　)
A.CO(g)C(s)+O2(g)
B.2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)
C.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)
D.MgCO3(s)MgO(s)+CO2(g)
解析：A、B、C、D都是分解反应,都是吸热反应。B、C、D三个反应又都是熵增的反应,所以高温时能自发进行,A中变化需要吸热且不是熵增的反应,在高温下不能自发进行。
答案：A
8在容积不变的密闭容器中,一定条件下发生反应:2A( )B(g)+2C(g),且达到平衡。当升高温度时气体的密度增大,则下列叙述正确的是(　　)
A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.若正反应是放热反应,则A为气态
C.物质A一定为非气态,且正反应是吸热反应
D.若向容器中充入惰性气体,则平衡向左移动
解析：升高温度,正、逆反应速率均增大,A项错误;若A为气态,则平衡移动后气体的密度不发生变化,B项错误;由于密度变化,故物质A一定为非气态,且平衡正向移动,升温平衡向吸热反应方向移动,故C项正确;在容积不变的反应体系中,充入惰性气体对平衡无影响,D项错误。
答案：C
9可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在500
℃时,将2
mol
N2和2
mol
H2充入容积为10
L的密闭容器中进行反应,达到平衡时,NH3不可能达到的浓度是(　　)
A.0.01
mol·L-1
B.0.02
mol·L-1
C.0.05
mol·L-1
D.0.15
mol·L-1
解析：假设反应完全进行,由化学方程式知2
mol
H2完全反应生成
mol
NH3,此时NH3浓度为
mol·L-1。但由于是可逆反应,故NH3的浓度肯定小于
mol·L-1。故答案为D。
答案：D
10在一密闭容器中进行以下可逆反应:M(g)+N(g)P(g)+2
L( )。在不同的条件下P的体积分数φ(P)的变化情况如图,则该反应(　　)
A.正反应放热,L是固体
B.正反应放热,L是气体
C.正反应吸热,L是气体
D.正反应放热,L是固体或气体
解析：图像横轴为时间,纵轴为P的体积分数,所以图中曲线的斜率表示反应速率,斜率越大,反应速率越大。曲线Ⅰ表示的反应速率最小,达到平衡所需时间最长;曲线Ⅲ表示的反应速率最大,达到平衡所需时间最短。三条曲线水平部分的高低不同则表示达到平衡状态时生成物P的体积分数的高低。联系反应条件,曲线Ⅰ和Ⅱ压强相同,但Ⅱ的温度较高,所以反应速率Ⅱ>Ⅰ,但达到平衡时φ(P)却是Ⅰ>Ⅱ,这说明升高温度时φ(P)降低,因而平衡应向逆反应方向移动,则该反应的正反应为放热反应;比较曲线Ⅱ和Ⅲ,二者温度相同,但压强Ⅲ>Ⅱ,这时φ(P)却是Ⅱ>Ⅲ,这说明增大压强时φ(P)降低,因此生成物气体的总体积应大于反应物中气体的总体积,由此判断L一定为气体。
答案：B
11在一定温度下,向一个容积可变的容器中,通入3
mol
SO2和2
mol
O2及固体催化剂,使之反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-196.6
kJ·mol-1,平衡时容器内气体总的物质的量为起始时的90%。保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质的量改为4
mol
SO2、3
mol
O2、2
mol
SO3(g),下列说法正确的是(　　)
A.第一次平衡时反应放出的热量为294.9
kJ
B.两次平衡SO2的转化率相等
C.第二次达平衡时SO3的体积分数大于90%
D.达平衡时用O2表示的反应速率为0.25
mol·L-1·min-1
解析：设达平衡时生成SO3(g)物质的量为2x,则剩余SO2(g)的物质的量为(3
mol-2x)、O2(g)为(2
mol-x),混合气体总的物质的量为(5
mol-x)。根据,解得x=0.5
mol,再结合热化学方程式可知,放出的热量为196.6
kJ÷2=98.3
kJ。选项B,起始物质的量改为4
mol
SO2、3
mol
O2、2
mol
SO3(g),将SO3转化为SO2和O2可知相当于初始加入6
mol
SO2、4
mol
O2,,故与第一次平衡是等效平衡,两次平衡中SO2的转化率、SO3的体积分数相等,故选项B正确、C错误;选项D,题目没有告诉达到平衡时的时间,无法计算反应速率。
答案：B
12羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:
CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)　K=0.1
反应前CO物质的量为10
mol,平衡后CO物质的量为8
mol。下列说法正确的是(　　)
A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应
B.通入CO后,正反应速率逐渐增大
C.反应前H2S物质的量为7
mol
D.CO的平衡转化率为80%
解析：升高温度,H2S浓度增加,说明平衡向左移动,则正反应为放热反应,A项错误;通入CO,在恒容密闭容器中相当于增大反应物浓度,故正反应速率瞬间增大,然后又逐渐减小,B项错误;设反应前H2S的物质的量为x
mol,则根据方程式得:K==0.1,解之得x=7,故C项正确;α(CO)=×100%=20%,D项错误。
答案：C
13在恒温、恒容的容器中进行反应:2HIH2+I2,反应物的浓度由0.1
mol·L-1降到0.06
mol·L-1需要20
s,那么由0.06
mol·L-1降到0.036
mol·L-1所需时间为(　　)
A.等于10
s
B.等于12
s
C.大于12
s
D.小于12
s
解析：随着反应的进行,反应物的浓度逐渐减小,所以后一阶段的平均反应速率小于前一阶段的平均反应速率,即>
,解得Δt>12
s。
答案：C
14将4
mol
A气体和2
mol
B气体充入2
L的密闭容器中,一定条件下发生如下反应:
2A(g)+B(g)2C(g)。若经2
s后测得C的浓度为0.6
mol·L-1,下列几种说法正确的是(　　)
①用物质A表示的反应平均速率为0.3
mol·L-1·s-1
②用物质B表示的反应平均速率为0.3
mol·L-1·s-1
③2
s时物质A的转化率为70%
④2
s时物质B的浓度为0.7
mol·L-1
A.①③
B.①④
C.②③
D.③④
解析：　　　　　　　2A(g)+B(g)2C(g)
起始物质的量/mol
4
2
0
转化物质的量/mol
1.2
0.6
1.2
2
s后物质的量/mol
2.8
1.4
1.2
则:用物质A表示的反应平均速率=1.2
mol
÷(2
L×2
s)=0.3
mol·L-1·s-1,故①正确;用物质B表示的反应平均速率为0.15
mol·L-1·s-1,
故②错误;2
s时物质A的转化率=1.2
mol÷4
mol×100%=
30%,③错误;2
s时物质B的浓度=1.4
mol÷2
L=0.7
mol·L-1,④正确。
答案：B
15在一定温度下,向体积恒定为2
L的密闭容器里充入2
mol
M和一定量的N,发生如下反应:M(g)+N(g)E(g);当反应进行到4
min时达到平衡,测知M的浓度为0.2
mol·L-1。下列说法正确的是(　　)
A.4
min时,M的转化率为80%
B.4
min时,用M表示的反应速率为0.8
mol·L-1·min-1
C.4
min后,向容器中充入不参与反应的稀有气体,M的物质的量减小
D.2
min时,M的物质的量浓度为0.6
mol·L-1
解析：　　　　　M(g)+N(g)E(g)
1
0
0.8
0.8
0.2
0.8
故4
min时,M的转化率为×100%=80%;用M表示的化学反应速率=0.2
mol·L-1·min-1,若是匀速反应,2
min时,反应的M为0.2
mol·L-1·min-1×2
min=0.4
mol·L-1,M的物质的量浓度为0.6
mol·L-1,但正反应过程中反应速率逐渐减小,2
min时,M的物质的量浓度小于0.6
mol·L-1;恒容条件下,充入稀有气体,平衡不移动,M的物质的量不变。
答案：A
16对达到化学平衡状态的可逆反应:A+BC+D。若t0时增大压强,正、逆反应速率变化如图所示(v代表反应速率,t代表时间),下列有关A、B、C、D的状态叙述中正确的是(　　)
A.A、B、C是气体,D不是气体
B.A、B是气体,C、D有一种是气体
C.C、D是气体,A、B有一种是气体
D.C、D有一种是气体,A、B都不是气体
解析：t0时加压,v(正)、v(逆)均增加,说明反应物和生成物中均有气体。v'(逆)>v'(正),生成物气体物质的量大于反应物气体物质的量。
答案：C
17对于可逆反应:2A(g)+B(g)2C(g)　ΔH<0,下列各图正确的是(　　)
解析：A项,升温,平衡左移,C的质量分数减小,正确;B项,增大压强,v(正)、v(逆)均增大,错误;C项,催化剂只能增大反应速率,不会使平衡移动,错误;D项,加压平衡右移,A的转化率增大,升温平衡左移,A的转化率应减小,错误。
答案：A
18在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4
kJ·mol-1],下列说法错误的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1
mol
N2、3
mol
H2
2
mol
NH3
4
mol
NH3
NH3的平衡浓度(mol·L-1)
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出a
kJ
吸收b
kJ
吸收c
kJ
体系压强(Pa)
p1
p2
p3
反应物转化率
α1
α2
α3
A.2c1B.a+b=92.4
C.α1+α3<1
D.p3>2p2=2p1
解析：A项,丙相当于乙平衡后,把体积缩小为原来的,若平衡不移动c3=2c2,而事实上平衡右移,所以c3>2c2,恒温恒容条件下,甲、乙两容器中平衡时等效,则有c1=c2,即有c3>2c1正确;B项,甲中生成NH3的物质的量与乙中分解NH3的物质的量之和为1
mol,所以a+b=92.4,正确;C项,α1+α2=1,而α3<α2,所以α1+α3<1;D项,丙相对于乙来说,相当于把体积缩小一半,若平衡不移动,p3=2p2,而事实上,平衡右移,所以p3<2p2,又由p1=p2,故p3<2p2=2p1,错误。
答案：D
二、非选择题(本题包括6个小题,共46分)
19(8分)在80
℃时,将0.40
mol
的N2O4气体充入2
L
已经抽空的固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2O42NO2,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
　　　　　时间/sn/mol　　物质　　　　
0
20
40
60
80
100
n(N2O4)
0.40
a
0.20
c
d
e
n(NO2)
0.00
0.24
b
0.52
0.60
0.60
(1)计算20~40
s
内用N2O4表示的平均反应速率为　　　
mol·L-1·s-1。
(2)计算在80
℃时该反应的平衡常数K=　　　。
(3)反应进行至100
s
后将反应混合物的温度降低,混合气体的颜色　　　(填“变浅”“变深”或“不变”)。
(4)要增大该反应的K值,可采取的措施有　　　(填序号)。
A.增大N2O4起始浓度
B.向混合气体中通入NO2
C.使用高效催化剂
D.升高温度
解析：(1)20
s
时,n(N2O4)=0.40
mol-×0.24
mol
=0.28
mol
。
v(N2O4)==
0.002
0
mol
·L-1·s-1。
(2)反应进行到80
s
时达到平衡状态,d=0.40
mol-×0.60
mol
=0.10
mol。
K==1.8。
答案：(1)0.002
0　(2)1.8　(3)变浅　(4)D
20(6分)T
℃时,A气体与B气体反应生成C气体,反应过程中A、B、C浓度变化如图(Ⅰ)所示,若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2时,B的体积分数与时间的关系如图(Ⅱ)所示。
(Ⅰ)
(Ⅱ)
根据以上条件,回答下列问题:
(1)A与B反应生成C的化学方程式为　　　　　　　　　　　,正反应为　　　(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)t1
min后,改变下列某一条件,能使平衡向逆反应方向移动的有　　　(填字母编号)。
A.保持其他条件不变,增大压强
B.保持容器总体积不变,通入少量稀有气体
C.保持其他条件不变,升高温度
解析：(1)由图(Ⅰ)可知,A、B为反应物,C为生成物,其变化量之比Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=0.2∶0.6∶0.4=1∶3∶2,所以化学方程式为A(g)+3B(g)2C(g);由图(Ⅱ)可知T1>T2,升温B的体积分数增加,说明升温平衡逆向移动,则说明逆反应为吸热反应,正反应为放热反应。
(2)A项,增压平衡向体积减小即正反应方向移动。B项,体积不变,充入稀有气体,平衡不移动。C项,升温,平衡向吸热即逆反应方向移动。
答案：(1)A(g)+3B(g)2C(g)　放热　(2)C
21(8分)反应A(g)B(g)+C(g)在容积为1.0
L的密闭容器中进行,A的初始浓度为0.050
mol·L-1。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。
回答下列问题:
(1)上述反应的温度T1　　　(填“大于”“小于”或“等于”,下同)T2,平衡常数K(T1)　　　K(T2)。
(2)若温度T2时,5
min后反应达到平衡,A的转化率为70%,则:
①平衡时体系总的物质的量为　　　。
②反应的平衡常数K=　　　。
③反应在0~5
min区间的平均反应速率v(A)=　　　　　　　　　　　　　。
解析：(1)图中显示,T2时达到平衡所用时间少,反应速率大,所以温度高;而温度越高c(A)越小,说明平衡正向移动,可判断正反应为吸热反应,升温K将增大。
(2)根据“三段式”求解:
　　　　A(g)　　B(g)+　C(g)
开始/(mol·L-1)
0.050
0
0
转化/(mol·L-1)
0.050×70%
=0.035
0
0.035
0
0.035
0
平衡/(mol·L-1)
0.015
0
0.035
0
0.035
0
故①平衡时体系总的物质的量
=(0.015
0
mol·L-1+0.035
0
mol·L-1+0.035
0
mol·L-1)×1.0
L=0.085
mol
②平衡常数K==0.082
③0~5
min平均反应速率v(A)==0.007
mol·L-1·min-1
答案：(1)小于　小于　(2)①0.085
mol
②0.082　③0.007
mol·L-1·min-1
22(8分)偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:
(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)　(Ⅰ)
(1)火箭残骸中常出现红棕色气体,原因为:N2O4(g)2NO2(g)　(Ⅱ)
当温度升高时,气体颜色变深,则反应(Ⅱ)为　　　(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1
mol
N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是　　　。
若在相同温度下,上述反应改在体积为1
L的恒容密闭容器中进行,平衡常数　　　(填“增大”“不变”或“减小”),反应3
s后NO2的物质的量为0.6
mol,则0~3
s内的平均反应速率v(N2O4)=　　　
mol·L-1·s-1。
解析：(1)温度升高时,气体颜色加深,说明平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应。
(2)该反应由反应正方向开始,气体分子数逐渐增大,而压强保持不变,则容器体积增大,气体密度减小,达平衡时保持不变,a正确;该反应的ΔH始终保持不变,不能说明达到平衡状态,b错误;该反应由正反应方向开始,N2O4逐渐减少,恒压过程中容器体积增大,N2O4浓度减小,v(正)逐渐减小,达平衡时保持不变,c错误;该反应由正反应方向开始,N2O4转化率逐渐增大,达平衡时保持不变,d对。平衡常数只与温度有关,温度保持不变,平衡常数不变。v(N2O4)=v(NO2)==0.1
mol·L-1·s-1。
答案：(1)吸热　(2)ad　不变　0.1
23(8分)已知2A2(g)+B2(g)2C(g)　ΔH=-a
kJ·mol-1(a>0),在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2
mol
A2和1
mol
B2,在500
℃时充分反应达到平衡后C的浓度为w
mol·L-1,放出热量b
kJ。
(1)a　　　(填“>”“=”或“<”)b。
(2)若将反应温度升高到700
℃,该反应的平衡常数将　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)若在原来的容器中,只加入2
mol
C,500
℃时充分反应达到平衡后,吸收热量c
kJ,C的浓度　　　(填“>”“=”或“<”)w
mol·L-1。
(4)能说明该反应已经达到平衡状态的是　　　。
a.v(C)=2v(B2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(A2)=2v正(B2)
d.容器内气体的密度保持不变
(5)使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的操作是　　　。
a.及时分离出C气体
b.适当升高温度
c.增大B2的浓度
d.选择高效的催化剂
解析：(1)由热化学方程式的含义知,2A2(g)+B2(g)2C(g)　ΔH=-a
kJ·mol-1表示2
mol
A2与1
mol
B2完全反应生成2
mol
C时放出a
kJ的热量,可逆反应不能进行到底,因此生成的C少于2
mol,放出的热量小于a
kJ。(2)温度升高,化学平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小。(3)在相同条件下,加入2
mol
A2、1
mol
B2(平衡Ⅰ)与加入2
mol
C(平衡Ⅱ)最终建立相同的平衡状态;C的平衡浓度相等。(4)此反应为反应前后气体分子数不等的反应,压强不变,说明达到平衡状态;因容积固定且反应物和生成物均为气体,反应过程中气体密度始终不变,故密度不变无法判断反应是否达到平衡;在反应过程中始终存在如下关系:v(C)=2v(B2),因此,无法确定反应是否达到平衡。由化学方程式知,v正(A2)=2v正(B2),此时v正(A2)=v逆(A2),说明反应达到平衡状态。综合分析b、c正确。(5)为使化学反应速率增大,可升高温度,增大B2的浓度,使用催化剂;为使平衡向正反应方向移动,可及时分离出C气体、增大B2的浓度,综合分析,满足条件的为c项。
答案：(1)>　(2)减小　(3)=　(4)bc　(5)c
24(8分)在一固定容积的密闭容器中,保持一定温度,在一定条件下发生以下反应:2A(g)+B(g)3C(g),已知加入1
mol
A和2
mol
B且达到平衡后,生成了a
mol
C。
(1)达到平衡时,C在反应混合气体中的体积分数是　　　(用含a的代数式表示)。
(2)在相同的实验条件下,若在同一容器中改为加入2
mol
A和4
mol
B,达到平衡后,C的物质的量为　　　mol(用含a的代数式表示)。此时C在反应混合气体中的体积分数与原平衡相比　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2
mol
A和5
mol
B,若要求平衡后C在反应混合气体中的体积分数仍与原平衡相同,则还应加入　　　mol
C。
解析：(1)根据化学方程式,该反应是一个气体体积不变的反应,达到平衡时气体的总物质的量仍为3
mol,C的体积分数为。
(2)由于是气体物质的量不变的反应,故加入2
mol
A和4
mol
B达平衡时与(1)中平衡互为等效平衡,则相同组分的体积分数相同,C的物质的量是(1)平衡时的2倍,为2a
mol。
(3)该反应前后气体分子数不变,欲达到等效平衡,只需所投入的A、B的物质的量之比为1∶2即可。设应加入x
mol
C,将x
mol
C完全换算成A、B后共有(2+)
mol
A、(5+)mol
B,由(2+)∶(5+)=1∶2,解得x=1。
答案：(1)　(2)2a　不变　(3)1