名称 | 2018-2019学年第二单元化学反应速率和化学平衡训练卷 (二)(教师版+学生版) | | |
格式 | zip | ||
文件大小 | 619.9KB | ||
资源类型 | 教案 | ||
版本资源 | 人教版(新课程标准) | ||
科目 | 化学 | ||
更新时间 | 2018-08-27 22:23:50 |
B.正反应是吸热反应,且m+n>p+q
C.正反应是放热反应,且m+n>p+q
D.正反应是放热反应,且m+n
15.某温度下气体反应达到化学平衡,平衡常数K=,恒容时,若温度适当降低,F的浓度增加。下列说法中正确的是( ) B.正反应是吸热反应,且m+n>p+q 【解析】选B。此题是两个条件同时对化学平衡产生影响的图象。先固定一个条件不变,分析另一个条件变化对平衡的影响,得出一个结论,然后再固定这个条件不变,分析另一条件变化对平衡的影响。温度不变,压强越大,A的转化率越高,得出:m+n>p+q;压强不变,温度越高,A的转化率越大,得出:正反应吸热。
A.增大c(A)、c(B),K增大
B.降低温度,正反应速率增大
C.该反应的焓变为负值
D.该反应的化学方程式为2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)
16.已知H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0。有相同容积的定容密闭容器甲和乙,甲中加入H2和I2各0.1 mol,乙中加入HI 0.2 mol,相同温度下分别达到平衡浓度。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度,应采取的措施是( )
A.甲、乙提高相同温度
B.甲中加入0.1 mol He,乙不变
C.甲降低温度,乙不变
D.甲增加0.1 mol H2,乙增加0.1 mol I2
二、非选择题(本题包括5小题,共52分。)
17.H2O2是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。
(1)某小组拟在同浓度Fe3+的催化下,探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器:30% H2O2、0.1 mol·L-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器
①设计实验方案:在不同H2O2浓度下,测定____________________________
______________________________________(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
②设计实验装置,完成如下装置示意图。
③参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据;数据用字母表示)。
物理量
实验序号
V[0.1 mol·L-1
Fe2(SO4)3]/mL
……
1
a
……
2
a
……
(2)利用图(a)和(b)中的信息,按图(c)装置(通的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的________(“深”或“浅”),其原因是____________________________________________________________________。
18.一定温度下,在2 L的恒容密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
(1)从反应开始到10 s时,用Z表示的反应速率为________,X的物质的量浓度减少了________,Y的转化率为________。
(2)该反应的化学方程式为_________________________。
(3)10 s后的某一时刻(t1)改变了外界条件,其速率随时间的变化图象如图所示。则下列说法符合该图象的是________。
A.t1时刻,增大了X的浓度
B.t1时刻,升高了体系温度
C.t1时刻,缩小了容器体积
D.t1时刻,使用了催化剂
19.已知化学反应①:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),其化学平衡常数为K1;化学反应②:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g),其化学平衡常数为K2,在温度973K和1173K的情况下,K1、K2的值分别如下:
温度
K1
K2
973 K
1.47
2.38
1173 K
2.15
1.67
请填空:
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是_______(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)现有反应③:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),请你写出该反应的平衡常数K3的表达式:K3=______。
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式为__________,据此关系式及上表数据,能推断出反应③是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有__________(填写字母序号)。
A.缩小反应容器的容积
B.扩大反应容器的容积
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
E.设法减小平衡体系中的CO的浓度
(5)图甲、乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:
①图甲中t2时刻发生改变的条件是__________。
②图乙中t2时刻发生改变的条件是__________。
20.在1.0 L真空密闭容器中充入4.0 mol A(g)和4.0 mol B(g),在一定温度下进行反应:A(g)+B(g)C(g) ΔH,测得不同时刻该容器内物质的物质的量如下表:
时间/min
0
10
20
30
40
n(A)/mol
4.0
2.5
1.5
n2
n3
n(C)/mol
0
1.5
n1
3
3
回答下列问题:
(1)随着温度的升高,该反应的化学平衡常数减小,则ΔH__________(填“>”“<”或“=”)0,反应从起始到20 min内C的平均反应速率是________。
(2)该温度下,上述反应的化学平衡常数为________。平衡时体系内气体的总压强是反应起始时总压强的________。
(3)下列选项中能说明该反应在一定温度和恒容条件下达到平衡状态的是________。
A.反应速率:vA(正)+vB(正)=vC(逆)
B.A的质量不再改变
C.B的转化率不再改变
D.密度不再改变
(4)若反应C(g)A(g)+B(g)进行时需加入稀释剂X气体(不参与反应),则C的平衡转化率与体系的温度、压强、X的物质的量的关系如图1、图2所示。
①由图1可知,T1________(填“>”“<”或“=”)T2。
②由图2可知,当其他条件不变时,增大X的物质的量,C的平衡转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”),其原因是_______________________
_________________________________________________________。
21.工业上用净化后的水煤气在催化剂作用下,与水蒸气发生反应制取氢气,化学方程式为CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)。一定条件下,将4 mol CO与2 mol H2O(g)充入体积为2 L的密闭容器中,体系中各物质的浓度随时间的变化如图所示:
(1)在0~4 min时段,反应速率v(H2O)为_______mol·L-1·min-1,该条件下反应的平衡常数K为________(保留两位有效数字)。
(2)该反应到4 min时,CO的转化率为________。
(3)若6 min时改变的外部条件为升温,则该反应的ΔH________0(填“>”“=”或“<”),此时反应的平衡常数________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
a.混合气体的密度不变
b.混合气体中c(CO)不变
c.v(H2O)正=v(H2)逆
d.断裂2 mol H—O键的同时生成1 mol H—H键
(5)若保持与4 min时相同的温度,向一容积可变的密闭容器中同时充入0.5 mol CO、1.5 mol H2O(g)、0.5 mol CO2和a mol H2,则当a=2.5时,上述反应向________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。若要使上述反应开始时向逆反应方向进行,则a的取值范围为____________。
2018-2019学年高二上学期第二单元训练卷
化 学(二)答 案
1.【解析】 选B。Cu与浓硝酸反应而与浓盐酸不反应,是因为浓硝酸有强氧化性,而浓盐酸只表现出H+的氧化性,即是由反应物自身性质决定的,B项、D项是因为浓度的改变,C项是外界条件发生变化。
【答案】 B
2.【解析】 选A。化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量,用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化表示,只有正值,没有负值。在同一反应中各物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比,单位为mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1,故A错误。
【答案】 A
3.【解析】 选C。ΔH-TΔS的数值判断反应进行的方向。ΔG=ΔH-TΔS,
①当ΔH>0,ΔS>0时,不能判断ΔG=ΔH-TΔS正负,与T有关。
②当ΔH>0,ΔS<0时,ΔG=ΔH-TΔS>0,非自发反应。
③当ΔH<0,ΔS>0时,ΔG=ΔH-TΔS<0,一定是自发反应。
④当ΔH<0,ΔS<0时不能判断ΔG=ΔH-TΔS正负,与T有关。
【答案】 C
4.【解析】 选C。由于该反应是等体积反应,缩小体积,平衡不移动,但能缩短达到平衡所用时间。
【答案】 C
5.【解析】 选D。A项,缩小体积,平衡右移,但c(NO2)浓度仍增大,颜色变深,A错;B项,扩大容积,平衡不移动,但由于c(I2)减小,故体系颜色变浅,B错;C项,由于KCl没有参与反应,故对平衡无影响,C错;D项,压强不变,充入O2(注:O2不参与反应),体积扩大,平衡左移。
【答案】 D
6.【解析】 选A。单位时间内生成2nmol A,同时生成nmol D,则v(正)=v(逆),反应达平衡状态;单位时间内生成nmol B,同时消耗1.5nmol C,都是表示逆反应速率,不能判断反应是否达平衡状态;因为反应前后气体总体积不变,不论反应开始进行,还是达到平衡,体系的压强始终不变,故压强不能作为判定依据;该反应是一个气态反应,在恒容条件下,无论起始还是达到平衡,混合气体的密度始终不变,故密度也不能作为判定依据。
【答案】 A
7.【解析】 选D。由图象知,0~t2时间内N的浓度的变化量是M的浓度的变化量的2倍,可得反应的方程式为2NM;t2时刻体系并未达到平衡,故正反应速率与逆反应速率不相等;t3时刻反应已达到平衡,此时v(正)=v(逆),因此选项A、B、C的说法都是错误的。
【答案】 D
8.【解析】 选B。用三段式表示:
2A(g)+B(g)2C(g)
开始物质的量浓度(mol·L-1) 2 1 0
转化物质的量浓度(mol·L-1) 0.6 0.3 0.6
2 s末物质的量浓度(mol·L-1) 1.4 0.7 0.6
所以v(A)==0.3 mol·L-1·s-1
v(B)==0.15 mol·L-1·s-1
A的转化率为×100%=30%,2 s末时c(B)=0.7 mol·L-1。
【答案】 B
9.【解析】 选D。浓度的变化量之比等于化学方程式中各物质的计量数之比。
【答案】 D
10.【解析】 选C。题中充入2 mol E(g)与充入2 mol M(g)、1 mol N(g)属于等效平衡。根据同温同容下,压强之比等于物质的量之比,所以平衡时混合气体的物质的量增加了Δn=2 mol×20%=0.4 mol。根据方程式可得n(M)=2Δn=2×0.4 mol=0.8 mol。当只充入2 mol M和1 mol N的混合气体达平衡时,剩余M的物质的量也应该为0.8 mol,反应的M的物质的量为2 mol-0.8 mol=1.2 mol,所以M的转化率为×100%=60%。
【答案】 C
11.【解析】 选B。Q==0.408,Q
【答案】 B
12.【解析】 选D。该反应的正反应是体积减小的反应,所以ΔS<0,A错误;该反应的ΔH>0,ΔS<0,ΔG=ΔH-TΔS,ΔG>0,非自发反应,B错误;该反应的ΔH>0,说明该反应属于吸热反应,生成物总能量大于反应物总能量,C错误;该反应ΔH>0,ΔS<0,代入反应能否自发进行的判据:ΔH-TΔS>0,在任何温度下都不能自发进行,故D正确。
【答案】 D
13.【解析】 选A。升温,无论是正反应,还是逆反应,速率均加快,A项错;催化剂可以加快化学反应速率,B项正确;达到平衡后,各组分的速率保持不变,C项正确;由于CO和CO2的化学计量数相等,故当两者同时消耗的量相等时,反应即达到平衡,D项正确。
【答案】 A
14.【解析】 选B。此题是两个条件同时对化学平衡产生影响的图象。先固定一个条件不变,分析另一个条件变化对平衡的影响,得出一个结论,然后再固定这个条件不变,分析另一条件变化对平衡的影响。温度不变,压强越大,A的转化率越高,得出:m+n>p+q;压强不变,温度越高,A的转化率越大,得出:正反应吸热。
【答案】 B
15.【解析】 选D。平衡常数K只随温度的变化而变化,与浓度变化无关,A错误;降低温度,正、逆反应速率均减小,B错误;降温时,F的浓度增大,说明平衡逆向移动,正反应是吸热反应,则焓变为正值,C错误;根据化学平衡常数表达式可知A、B是生成物,E、F为反应物,且对应指数为其化学方程式中物质前的化学计量数,D正确。
【答案】 D
16.【解析】 选C。在相同体积和温度的条件下,甲、乙两容器是等效体系,平衡时两容器中各组分的浓度相同;若提高相同的温度,甲、乙两体系平衡移动的情况相同;若向甲中加入一定量的He,平衡不移动;若向甲中加0.1 mol H2和向乙中加0.1 mol I2,甲、乙两体系平衡移动的效果相同;而降低甲的温度会使平衡正向移动,c(HI)提高。
【答案】 C
17.【解析】 (1)①由2H2O22H2O+O2↑可知,通过测定收集相同体积的氧气所需时间或者相同时间内所收集氧气的体积,能直接体现反应速率大小。
②测相同时间内收集氧气的体积用,测相同时间内收集氧气的体积或收集相同体积气体所需时间用。
③
物理量
实验序号
V[0.1mol·L-1
Fe2(SO4)3]/mL
V[H2O2]/mL
V[H2O]/mL
V[O2]/mL
时间/s
1
a
b
c
e
d
2
a
c
b
e
f
(2)由图(a)、图(b)可知,2H2O22H2O+O2↑及2NO2N2O4均为放热反应,H2O2在Fe2(SO4)3的作用下分解快,相同时间内放热多,因此B瓶所处温度高,2NO2N2O4平衡逆向移动,NO2浓度大,颜色深,故B瓶中气体颜色比A瓶中的深。
【答案】 (1)①收集相同体积的氧气所需时间(或者相同时间内所收集氧气的体积)
②或
③
物理量
实验序号
V[0.1mol·L-1
Fe2(SO4)3]/mL
V[H2O2]/mL
V[H2O]/mL
V[O2]/mL
时间/s
1
a
b
c
e
d
2
a
c
b
e
f
(2)深 从图(a)知H2O2的分解反应为放热反应,从图(b)也知反应2NO2N2O4为放热反应,H2O2在催化剂的作用下分解快,相同时间内放热多,因此B瓶所处温度高,2NO2N2O4平衡逆向移动,NO2浓度大,颜色深
18.【解析】 (1)分析图象知:
Δc(Z)==0.79 mol·L-1,
v(Z)==0.079 mol·L-1·s-1;
Δc(X)==0.395 mol·L-1;
Y的转化率α(Y)=×100%=79.0%。
(2)由各物质转化的量:X为0.79 mol,Y为0.79 mol,Z为1.58 mol可知方程式中各物质的化学计量数之比为1∶1∶2,则化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)。
(3)由图象可知,外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率,A、B项错误;由(2)中的化学方程式可知,该反应为反应前后气体体积不变的反应,缩小容器体积或增大压强,均可同等程度地增大正、逆反应速率,C项正确;使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率,D项正确。
【答案】 (1)0.079 mol·L-1·s-1 0.395 mol·L-1 79.0%
(2)X(g)+Y(g)2Z(g)
(3)C、D
19.【解析】 (1)由表中数据知,升高温度,K1增大,K2减小,说明反应①为吸热反应,反应②为放热反应。
(2)(3)由反应①知,K1=,由反应②知,K2=;①-②得反应③,且K3==,可知反应③为吸热反应。
(4)反应③为气体体积不变的吸热反应,因此升高温度、减小生成物CO的浓度均可使平衡向正反应方向移动。
(5)图甲中,t2时刻化学平衡没有移动,反应速率加快,因此t2时刻发生改变的条件是增大压强或使用催化剂;图乙中,发生的反应为CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH<0,t2→t3时间段,化学平衡向正反应方向移动,因此,对比O→t1和t2→t3图象变化可知,t2时刻发生改变的条件是降低温度或设法分离出H2。
【答案】 (1)吸热
(2)
(3)K3=K1× 吸热
(4)C、E
(5)①增大压强或使用催化剂
②降低温度或从体系中分离出H2
20.【解析】 (1)温度升高,化学平衡常数减小,说明化学平衡逆向移动,则正反应为放热反应,故ΔH<0。由20 min内Δn(A)=2.5 mol,根据化学方程式计算,
Δn(C)=2.5 mol,则v(C)==0.125 mol·L-1·min-1。
(2)根据图中数据知在30 min时反应处于平衡状态,n(C)=3 mol,根据化学方程式计算,平衡时n(A)=n(B)=1 mol,故平衡时c(C)=3 mol·L-1,c(A)=c(B)=1 mol·L-1,则该温度下平衡常数K===3。等温度、等体积条件下,压强之比等于物质的量之比,则平衡时体系内的总压强与反应起始时总压强之比为==0.625。
(3)正反应速率与逆反应速率相等,即vA(正)=vC(逆)或vB(正)=vC(逆)时说明反应达到化学平衡状态,A项不能说明反应达到平衡状态;B项,A的质量不再改变,说明正反应速率与逆反应速率相等,反应达到化学平衡状态;C项,B的转化率不再改变,说明正反应速率与逆反应速率相等,反应达到化学平衡状态;D项,因为气体总质量不变,容器体积不变,故密度一直不变,密度不再改变不能说明反应达到化学平衡状态。
(4)①由图1可知,在相同压强下,T1温度下C的平衡转化率大于T2温度下的,而该反应为吸热反应,升温平衡正向移动,C的平衡转化率增大,故T1>T2。②由图2可知,随着X的物质的量的增多,C的平衡转化率逐渐增大,其原因是随着X的物质的量的增多,容器体积增大,相当于减小反应体系的压强,平衡右移,C的平衡转化率增大。
【答案】 (1)< 0.125 mol·L-1·min-1
(2)3 0.625
(3)B、C
(4)①> ②增大 随着X的物质的量的增多,容器体积增大,相当于减小反应体系的压强,平衡右移,C的平衡转化率增大
21.【解析】 (1)v(H2O)=(1.0 mol·L-1-0.2 mol·L-1)÷4 min=0.2 mol·L-1·min-1;由反应的化学方程式及图象可知,4 min达到平衡时c(CO)=1.2 mol·L-1, c(H2O)=0.2 mol·L-1,c(CO2)=c(H2)=0.8 mol·L-1,故平衡常数K==
=≈2.7。
(2)CO的转化率为×100%=40%。
(3)6 min时升温,CO和H2O的浓度增大,即平衡逆向移动,故正反应为放热反应,即ΔH<0;升温平衡逆向移动,故平衡常数减小。
(4)该反应中反应物和生成物均为气体,故气体质量始终不变,又反应容器体积不变,故反应过程中混合气体的密度始终不变,即密度不变不能作为反应达到平衡的标志,a项错误;反应过程中某种反应物或生成物的浓度不变,表明反应达到平衡,b项正确;该反应方程式中H2O和H2的化学计量数相等,故v(H2O)正=v(H2)正=v(H2)逆时表明反应达到平衡,c项正确;断裂H—O键与生成H—H键都是指正反应,故该项不能作为反应达到平衡的标志,d项错误。
(5)该容器容积可变,设容器容积为VL,则Qc=≈1.7<2.7,故反应向正反应方向进行;若反应开始时向逆反应方向进行,则Qc=>2.7,故a>4.05。
【答案】 (1)0.2 2.7
(2)40%
(3)< 减小
(4)bc
(5)正反应 a>4.05
2018-2019学年高二上学期第二单元训练卷
化 学(二)
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
可能用到的相对原子质量:H∶1 C∶12 N∶14 O∶16 Na∶23 Al∶27 S∶32 Cl∶35.5
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分。每小题只有一个选项符合题意。)
1.下列事实能说明影响化学反应速率的主要因素是反应物自身性质的是 ( )
A.Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快
B.Cu能与浓硝酸反应,但不能与浓盐酸反应
C.N2与O2在常温、常压下不反应,放电时可反应
D.Fe与浓盐酸反应比与稀盐酸反应快
【解析】选B。Cu与浓硝酸反应而与浓盐酸不反应,是因为浓硝酸有强氧化性,而浓盐酸只表现出H+的氧化性,即是由反应物自身性质决定的,B项、D项是因为浓度的改变,C项是外界条件发生变化。
【答案】B
2.下列关于化学反应速率的说法中,不正确的是( )
A.化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示
B.化学反应速率只有正值,没有负值
C.在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于化学计量数之比
D.化学反应速率的常用单位有mol·L-1·s-1和mol·L-1·min-1
【解析】选A。化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量,用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化表示,只有正值,没有负值。在同一反应中各物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比,单位为mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1,故A错误。
【答案】A
3.下列关于化学反应的自发性叙述中正确的是( )
A.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的
B.焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的
C.焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的
D.熵变小于0而焓变大于0的反应肯定是自发的
【解析】选C。ΔH-TΔS的数值判断反应进行的方向。ΔG=ΔH-TΔS,
①当ΔH>0,ΔS>0时,不能判断ΔG=ΔH-TΔS正负,与T有关。
②当ΔH>0,ΔS<0时,ΔG=ΔH-TΔS>0,非自发反应。
③当ΔH<0,ΔS>0时,ΔG=ΔH-TΔS<0,一定是自发反应。
④当ΔH<0,ΔS<0时不能判断ΔG=ΔH-TΔS正负,与T有关。
【答案】C
4.如图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)Z(g)+M(g)+N(s) ΔH<0进行过程中Z的物质的量随时间变化的关系。若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是( )
A.升高温度 B.加大X的投入量
C.缩小体积 D.增大体积
【解析】选C。由于该反应是等体积反应,缩小体积,平衡不移动,但能缩短达到平衡所用时间。
【答案】C
5.下列叙述及解释正确的是( )
A.2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色) ΔH<0,达平衡后,对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施,因为平衡向正反应方向移动,故体系颜色变浅
B.H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0,达平衡后,对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施,因为平衡不移动,故体系颜色不变
C.FeCl3+3KSCNFe(SCN)3(红色)+3KCl,达平衡后,加少量KCl,因为平衡向逆反应方向移动,故体系颜色变浅
D.对于N2+3H22NH3,平衡后,在压强不变的条件下充入O2,平衡左移
【解析】选D。A项,缩小体积,平衡右移,但c(NO2)浓度仍增大,颜色变深,A错;B项,扩大容积,平衡不移动,但由于c(I2)减小,故体系颜色变浅,B错;C项,由于KCl没有参与反应,故对平衡无影响,C错;D项,压强不变,充入O2(注:O2不参与反应),体积扩大,平衡左移。
【答案】D
6.在一定条件下体积不变的密闭容器中,反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g)达到平衡状态的标志是( )
A.单位时间内生成2nmol A,同时生成nmol D
B.容器内压强不随时间而变化
C.单位时间内生成nmol B,同时消耗1.5nmol C
D.容器内混合气体密度不随时间而变化
【解析】选A。单位时间内生成2nmol A,同时生成nmol D,则v(正)=v(逆),反应达平衡状态;单位时间内生成nmol B,同时消耗1.5nmol C,都是表示逆反应速率,不能判断反应是否达平衡状态;因为反应前后气体总体积不变,不论反应开始进行,还是达到平衡,体系的压强始终不变,故压强不能作为判定依据;该反应是一个气态反应,在恒容条件下,无论起始还是达到平衡,混合气体的密度始终不变,故密度也不能作为判定依据。
【答案】A
7.在一定条件下,容器内某一反应发生时M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如下图所示,下列表述中正确的是( )
A.反应的化学方程式为2MN
B.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡
C.t3时,正反应速率大于逆反应速率
D.t1时,N的浓度是M的浓度的2倍
【解析】选D。由图象知,0~t2时间内N的浓度的变化量是M的浓度的变化量的2倍,可得反应的方程式为2NM;t2时刻体系并未达到平衡,故正反应速率与逆反应速率不相等;t3时刻反应已达到平衡,此时v(正)=v(逆),因此选项A、B、C的说法都是错误的。
【答案】D
8.将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合,并在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,现有下列几种说法:
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 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
其中正确的是( )
A.①③ B.①④ C.②③ D.③④
【解析】选B。用三段式表示:
2A(g)+B(g)2C(g)
开始物质的量浓度(mol·L-1) 2 1 0
转化物质的量浓度(mol·L-1) 0.6 0.3 0.6
2 s末物质的量浓度(mol·L-1) 1.4 0.7 0.6
所以v(A)==0.3 mol·L-1·s-1
v(B)==0.15 mol·L-1·s-1
A的转化率为×100%=30%,2 s末时c(B)=0.7 mol·L-1。
【答案】B
9.某温度时,浓度都是1 mol·L-1的两种气体X2和Y2,在密闭容器中发生可逆反应生成气体Z,充分反应后X2的浓度为0.4 mol·L-1,Y2的浓度为0.8 mol·L-1,生成的Z的浓度为0.4 mol·L-1,则该反应的化学方程式(Z用X、Y表示)是( )
A.X2+2Y22XY2
B.2X2+Y22X2Y
C.X2+3Y22XY3
D.3X2+Y22X3Y
【解析】选D。浓度的变化量之比等于化学方程式中各物质的计量数之比。
【答案】D
10.某温度下的密闭容器中发生如下反应:2M(g)+N(g)2E(g)。若开始时只充入2 mol E(g),达到化学平衡时,混合气体的压强比开始时增大了20%;若开始时只充入2 mol M(g)和1 mol N(g)的混合气体,则达到化学平衡时M的转化率是( )
A.20% B.40%
C.60% D.80%
【解析】选C。题中充入2 mol E(g)与充入2 mol M(g)、1 mol N(g)属于等效平衡。根据同温同容下,压强之比等于物质的量之比,所以平衡时混合气体的物质的量增加了Δn=2 mol×20%=0.4 mol。根据方程式可得n(M)=2Δn=2×0.4 mol=0.8 mol。当只充入2 mol M和1 mol N的混合气体达平衡时,剩余M的物质的量也应该为0.8 mol,反应的M的物质的量为2 mol-0.8 mol=1.2 mol,所以M的转化率为×100%=60%。
【答案】C
11.1000 K时反应C(s)+2H2(g)CH4(g)的K =8.28×107,当各气体物质的量浓度分别为0.7 mol·L-1 H2、0.2 mol·L-1 CH4时,上述反应( )
A.逆向移动 B.正向移动
C.达到平衡 D.不一定
【解析】选B。Q==0.408,Q
【答案】B
12.已知X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH>0,下列对该反应的说法中正确的是( )
A.ΔS>0
B.正向能自发进行,且反应速率和平衡常数均较大
C.反应物总能量大于生成物总能量
D.在任何温度下都不能自发进行
【解析】选D。该反应的正反应是体积减小的反应,所以ΔS<0,A错误;该反应的ΔH>0,ΔS<0,ΔG=ΔH-TΔS,ΔG>0,非自发反应,B错误;该反应的ΔH>0,说明该反应属于吸热反应,生成物总能量大于反应物总能量,C错误;该反应ΔH>0,ΔS<0,代入反应能否自发进行的判据:ΔH-TΔS>0,在任何温度下都不能自发进行,故D正确。
【答案】D
13.已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。下列说法不正确的是( )
A.升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B.使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C.反应达到平衡后,NO的反应速率保持恒定
D.单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时,反应达到平衡
【解析】选A。升温,无论是正反应,还是逆反应,速率均加快,A项错;催化剂可以加快化学反应速率,B项正确;达到平衡后,各组分的速率保持不变,C项正确;由于CO和CO2的化学计量数相等,故当两者同时消耗的量相等时,反应即达到平衡,D项正确。
【答案】A
14.有一化学平衡:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如图是表示A的转化率与压强、温度的关系,分析下图可以得出的正确结论是( )
A.正反应是吸热反应,且m+n
C.正反应是放热反应,且m+n>p+q
D.正反应是放热反应,且m+n
【答案】B
15.某温度下气体反应达到化学平衡,平衡常数K=,恒容时,若温度适当降低,F的浓度增加。下列说法中正确的是( )
A.增大c(A)、c(B), K增大
B.降低温度,正反应速率增大
C.该反应的焓变为负值
D.该反应的化学方程式为2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)
【解析】选D。平衡常数K只随温度的变化而变化,与浓度变化无关,A错误;降低温度,正、逆反应速率均减小,B错误;降温时,F的浓度增大,说明平衡逆向移动,正反应是吸热反应,则焓变为正值,C错误;根据化学平衡常数表达式可知A、B是生成物,E、F为反应物,且对应指数为其化学方程式中物质前的化学计量数,D正确。
【答案】D
16.已知H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0。有相同容积的定容密闭容器甲和乙,甲中加入H2和I2各0.1 mol,乙中加入HI 0.2 mol,相同温度下分别达到平衡浓度。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度,应采取的措施是( )
A.甲、乙提高相同温度
B.甲中加入0.1 mol He,乙不变
C.甲降低温度,乙不变
D.甲增加0.1 mol H2,乙增加0.1 mol I2
【解析】选C。在相同体积和温度的条件下,甲、乙两容器是等效体系,平衡时两容器中各组分的浓度相同;若提高相同的温度,甲、乙两体系平衡移动的情况相同;若向甲中加入一定量的He,平衡不移动;若向甲中加0.1 mol H2和向乙中加0.1 mol I2,甲、乙两体系平衡移动的效果相同;而降低甲的温度会使平衡正向移动,c(HI)提高。
【答案】C
二、非选择题(本题包括5小题,共52分。)
17.H2O2是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。
(1)某小组拟在同浓度Fe3+的催化下,探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器:30% H2O2、0.1 mol·L-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器
①设计实验方案:在不同H2O2浓度下,测定____________________________
______________________________________(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
②设计实验装置,完成如下装置示意图。
③参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据;数据用字母表示)。
物理量
实验序号
V[0.1 mol·L-1
Fe2(SO4)3]/mL
……
1
a
……
2
a
……
(2)利用图(a)和(b)中的信息,按图(c)装置(通的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的________(“深”或“浅”),其原因是____________________________________________________________________。
【解析】(1)①由2H2O22H2O+O2↑可知,通过测定收集相同体积的氧气所需时间或者相同时间内所收集氧气的体积,能直接体现反应速率大小。
②测相同时间内收集氧气的体积用,测相同时间内收集氧气的体积或收集相同体积气体所需时间用。
③
物理量
实验序号
V[0.1mol·L-1
Fe2(SO4)3]/mL
V[H2O2]/mL
V[H2O]/mL
V[O2]/mL
时间/s
1
a
b
c
e
d
2
a
c
b
e
f
(2)由图(a)、图(b)可知,2H2O22H2O+O2↑及2NO2N2O4均为放热反应,H2O2在Fe2(SO4)3的作用下分解快,相同时间内放热多,因此B瓶所处温度高,2NO2N2O4平衡逆向移动,NO2浓度大,颜色深,故B瓶中气体颜色比A瓶中的深。
【答案】(1)①收集相同体积的氧气所需时间(或者相同时间内所收集氧气的体积)
②或
③
物理量
实验序号
V[0.1mol·L-1
Fe2(SO4)3]/mL
V[H2O2]/mL
V[H2O]/mL
V[O2]/mL
时间/s
1
a
b
c
e
d
2
a
c
b
e
f
(2)深 从图(a)知H2O2的分解反应为放热反应,从图(b)也知反应2NO2N2O4为放热反应,H2O2在催化剂的作用下分解快,相同时间内放热多,因此B瓶所处温度高,2NO2N2O4平衡逆向移动,NO2浓度大,颜色深
18.一定温度下,在2 L的恒容密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
(1)从反应开始到10 s时,用Z表示的反应速率为________,X的物质的量浓度减少了________,Y的转化率为________。
(2)该反应的化学方程式为_________________________。
(3)10 s后的某一时刻(t1)改变了外界条件,其速率随时间的变化图象如图所示。则下列说法符合该图象的是________。
A.t1时刻,增大了X的浓度
B.t1时刻,升高了体系温度
C.t1时刻,缩小了容器体积
D.t1时刻,使用了催化剂
【解析】(1)分析图象知:
Δc(Z)==0.79 mol·L-1,
v(Z)==0.079 mol·L-1·s-1;
Δc(X)==0.395 mol·L-1;
Y的转化率α(Y)=×100%=79.0%。
(2)由各物质转化的量:X为0.79 mol,Y为0.79 mol,Z为1.58 mol可知方程式中各物质的化学计量数之比为1∶1∶2,则化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)。
(3)由图象可知,外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率,A、B项错误;由(2)中的化学方程式可知,该反应为反应前后气体体积不变的反应,缩小容器体积或增大压强,均可同等程度地增大正、逆反应速率,C项正确;使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率,D项正确。
【答案】(1)0.079 mol·L-1·s-1 0.395 mol·L-1 79.0%
(2)X(g)+Y(g)2Z(g)
(3)C、D
19.已知化学反应①:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),其化学平衡常数为K1;化学反应②:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g),其化学平衡常数为K2,在温度973K和1173K的情况下,K1、K2的值分别如下:
温度
K1
K2
973 K
1.47
2.38
1173 K
2.15
1.67
请填空:
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是_______(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)现有反应③:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),请你写出该反应的平衡常数K3的表达式:K3=______。
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式为__________,据此关系式及上表数据,能推断出反应③是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有__________(填写字母序号)。
A.缩小反应容器的容积
B.扩大反应容器的容积
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
E.设法减小平衡体系中的CO的浓度
(5)图甲、乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:
①图甲中t2时刻发生改变的条件是__________。
②图乙中t2时刻发生改变的条件是__________。
(1)由表中数据知,升高温度,K1增大,K2减小,说明反应①为吸热反应,反应②为放热反应。
(2)(3)由反应①知,K1=,由反应②知,K2=;①-②得反应③,且K3==,可知反应③为吸热反应。
(4)反应③为气体体积不变的吸热反应,因此升高温度、减小生成物CO的浓度均可使平衡向正反应方向移动。
(5)图甲中,t2时刻化学平衡没有移动,反应速率加快,因此t2时刻发生改变的条件是增大压强或使用催化剂;图乙中,发生的反应为CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH<0,t2→t3时间段,化学平衡向正反应方向移动,因此,对比O→t1和t2→t3图象变化可知,t2时刻发生改变的条件是降低温度或设法分离出H2。
【答案】 (1)吸热
(2)
(3)K3=K1× 吸热
(4)C、E
(5)①增大压强或使用催化剂
②降低温度或从体系中分离出H2
20.在1.0 L真空密闭容器中充入4.0 mol A(g)和4.0 mol B(g),在一定温度下进行反应:A(g)+B(g)C(g) ΔH,测得不同时刻该容器内物质的物质的量如下表:
时间/min
0
10
20
30
40
n(A)/mol
4.0
2.5
1.5
n2
n3
n(C)/mol
0
1.5
n1
3
3
回答下列问题:
(1)随着温度的升高,该反应的化学平衡常数减小,则ΔH__________(填“>”“<”或“=”)0,反应从起始到20 min内C的平均反应速率是________。
(2)该温度下,上述反应的化学平衡常数为________。平衡时体系内气体的总压强是反应起始时总压强的________。
(3)下列选项中能说明该反应在一定温度和恒容条件下达到平衡状态的是________。
A.反应速率:vA(正)+vB(正)=vC(逆)
B.A的质量不再改变
C.B的转化率不再改变
D.密度不再改变
(4)若反应C(g)A(g)+B(g)进行时需加入稀释剂X气体(不参与反应),则C的平衡转化率与体系的温度、压强、X的物质的量的关系如图1、图2所示。
①由图1可知,T1________(填“>”“<”或“=”)T2。
②由图2可知,当其他条件不变时,增大X的物质的量,C的平衡转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”),其原因是_______________________
_________________________________________________________。
【解析】(1)温度升高,化学平衡常数减小,说明化学平衡逆向移动,则正反应为放热反应,故ΔH<0。由20 min内Δn(A)=2.5 mol,根据化学方程式计算,
Δn(C)=2.5 mol,则v(C)==0.125 mol·L-1·min-1。
(2)根据图中数据知在30 min时反应处于平衡状态,n(C)=3 mol,根据化学方程式计算,平衡时n(A)=n(B)=1 mol,故平衡时c(C)=3 mol·L-1,c(A)=c(B)=1 mol·L-1,则该温度下平衡常数K===3。等温度、等体积条件下,压强之比等于物质的量之比,则平衡时体系内的总压强与反应起始时总压强之比为==0.625。
(3)正反应速率与逆反应速率相等,即vA(正)=vC(逆)或vB(正)=vC(逆)时说明反应达到化学平衡状态,A项不能说明反应达到平衡状态;B项,A的质量不再改变,说明正反应速率与逆反应速率相等,反应达到化学平衡状态;C项,B的转化率不再改变,说明正反应速率与逆反应速率相等,反应达到化学平衡状态;D项,因为气体总质量不变,容器体积不变,故密度一直不变,密度不再改变不能说明反应达到化学平衡状态。
(4)①由图1可知,在相同压强下,T1温度下C的平衡转化率大于T2温度下的,而该反应为吸热反应,升温平衡正向移动,C的平衡转化率增大,故T1>T2。②由图2可知,随着X的物质的量的增多,C的平衡转化率逐渐增大,其原因是随着X的物质的量的增多,容器体积增大,相当于减小反应体系的压强,平衡右移,C的平衡转化率增大。
【答案】(1)< 0.125 mol·L-1·min-1
(2)3 0.625
(3)B、C
(4)①> ②增大 随着X的物质的量的增多,容器体积增大,相当于减小反应体系的压强,平衡右移,C的平衡转化率增大
21.工业上用净化后的水煤气在催化剂作用下,与水蒸气发生反应制取氢气,化学方程式为CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。一定条件下,将4 mol CO与2 mol H2O(g)充入体积为2 L的密闭容器中,体系中各物质的浓度随时间的变化如图所示:
(1)在0~4 min时段,反应速率v(H2O)为_______mol·L-1·min-1,该条件下反应的平衡常数K为________(保留两位有效数字)。
(2)该反应到4 min时,CO的转化率为________。
(3)若6 min时改变的外部条件为升温,则该反应的ΔH________0(填“>”“=”或“<”),此时反应的平衡常数________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
a.混合气体的密度不变
b.混合气体中c(CO)不变
c.v(H2O)正=v(H2)逆
d.断裂2 mol H—O键的同时生成1 mol H—H键
(5)若保持与4 min时相同的温度,向一容积可变的密闭容器中同时充入0.5 mol CO、1.5 mol H2O(g)、0.5 mol CO2和a mol H2,则当a=2.5时,上述反应向________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。若要使上述反应开始时向逆反应方向进行,则a的取值范围为____________。
【解析】(1)v(H2O)=(1.0 mol·L-1-0.2 mol·L-1)÷4 min=0.2 mol·L-1·min-1;由反应的化学方程式及图象可知,4 min达到平衡时c(CO)=1.2 mol·L-1, c(H2O)=0.2 mol·L-1,c(CO2)=c(H2)=0.8 mol·L-1,故平衡常数K==
=≈2.7。
(2)CO的转化率为×100%=40%。
(3)6 min时升温,CO和H2O的浓度增大,即平衡逆向移动,故正反应为放热反应,即ΔH<0;升温平衡逆向移动,故平衡常数减小。
(4)该反应中反应物和生成物均为气体,故气体质量始终不变,又反应容器体积不变,故反应过程中混合气体的密度始终不变,即密度不变不能作为反应达到平衡的标志,a项错误;反应过程中某种反应物或生成物的浓度不变,表明反应达到平衡,b项正确;该反应方程式中H2O和H2的化学计量数相等,故v(H2O)正=v(H2)正=v(H2)逆时表明反应达到平衡,c项正确;断裂H—O键与生成H—H键都是指正反应,故该项不能作为反应达到平衡的标志,d项错误。
(5)该容器容积可变,设容器容积为VL,则Qc=≈1.7<2.7,故反应向正反应方向进行;若反应开始时向逆反应方向进行,则Qc=>2.7,故a>4.05。
【答案】(1)0.2 2.7
(2)40%
(3)< 减小
(4)bc
(5)正反应 a>4.05