【化学】10-11学年同步学案（人教版选修4）：第二章 章末检测

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章末检测
一、选择题(本题包括16个小题，每小题3分，共48分)
1．下列各图所反映的措施中，目的是为了加快其化学反应速率的是(　　)
答案　C　　　　　　　　　　　　　　　　　
2．仅改变下列一个条件，通过提高活化分子的百分数来提高反应速率的是(　　)
A．加热 B．加压 C．降温 D．加大反应物浓度
答案　A
解析　A、B、D项均能加快反应速率，B、D项中的措施只是增大了单位体积内活化分子数目，而A项中措施可增大分子能量，从而增大活化分子百分数，加快反应速率。
3．下列说法中正确的是(　　)
A．非自发反应在任何条件下都不能实现
B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
C．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
D．熵增加且放热的反应一定是自发反应
答案　D
解析　对于反应自发性的判断要综合利用能量判据和熵判据，仅靠单一判据不能对反应的自发性，作出准确判断，B、C项错误；一定条件的非自发过程若改变条件也可能转变为自发过程。
4．在2升的密闭容器中，发生以下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)。若最初加入的A和B都是4 mol，在前10秒钟A的平均反应速率为0.12 mol/(L·s)，则10秒钟时，容器中B的物质的量是(　　)
A．1.6 mol B．2.8 mol C．2.4 mol D．1.2 mol
答案　B
解析　前10秒钟，B的平均反应速率为0.06 mol/(L·s)，则消耗的B的物质的量为0.06 mol/(L·s)×10 s×2 L＝1.2 mol，B剩余的物质的量为4 mol－1.2 mol＝2.8 mol。
5．对可逆反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述正确的是(　　)
A．达到化学平衡时，4v正(O2)＝5v逆(NO)
B．若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态
C．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大
D．化学反应速率关系是：2v正(NH3)＝3v正(H2O)
答案　A
解析　达到化学平衡状态时，v正(O2)＝v逆(O2)＝v逆(NO)，v正(NH3)＝v正(H2O)；生成x mol NO的同时一定消耗x mol NH3，反应不一定达到平衡状态。C项减压后正逆反应速率均减小。
6．已知反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　)
A．升高温度，正向反应速率增加，逆向反应速率减小
B．升高温度有利于反应速率增加，从而缩短达到平衡的时间
C．达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动
D．达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
答案　B
解析　升高温度，正逆反应速率均增大，但v逆增大的倍数多，故平衡逆向移动，且缩短了达到平衡的时间。
7．在一定温度不同压强(p1答案　B
解析　p2>p1，则反应速率较大，到达平衡所需的时间要短，且平衡向逆向移动，Z的体积分数比p1的要低。
8．在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表21世纪教育网
上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．乙＝丁>丙＝甲 B．乙>丁>甲>丙
C．丁>乙>丙＝甲 D．丁>丙>乙>甲
答案　A
解析　根据反应方程式：
　CO2(g) ＋ H2(g) CO(g)＋H2O(g)
甲：a mol　 a mol　　0 mol　　0 mol
乙：2a mol a mol 0 mol 0 mol
丙：0 mol 0 mol a mol a mol
丁：a mol 0 mol a mol a mol
根据极端假设的思想，将产物全部转化为反应物，发现甲和丙中加入的物质的量一样，乙和丁中加入的物质的量一样，因此甲和丙、乙和丁属于等效平衡，达到平衡后CO的物质的量：甲＝丙、乙＝丁，乙和甲相比，乙相当于在甲的基础上多加了a mol CO2，增大反应物的浓度平衡右移，因此达到平衡后CO的物质的量乙>甲，故n(CO)的大小顺序为：乙＝丁>丙＝甲。
9．碘钨灯比白炽灯使用寿命长。灯管内封存的少量碘与使用过程中沉积在管壁上的钨可以发生反应：W(s)＋I2(g) WI2(g)　ΔH<0(温度T1A．灯管工作时，扩散到灯丝附近高温区的WI2(g)会分解出W，W重新沉积到灯丝上
B．灯丝附近温度越高，WI2(g)的转化率越低
C．该反应的平衡常数表达式是K＝
D．利用该反应原理可以提纯钨
答案　AD
解析　根据可逆反应：
W(s)＋I2(g) WI2(g)　ΔH<0　T1升高温度，平衡向着生成钨的方向移动，因此A正确，B不正确；平衡常数与反应中的固态物质无关，因此该反应的平衡常数K＝，故C不正确；先利用W(s)和I2(g)反应生成WI2(g)，再控制温度使WI2(g)分解生成纯净的W(s)。
10．下列能用勒夏特列原理解释的是(　　)
A．Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深
B．棕红色NO2加压后颜色先变深后变浅
C．SO2催化氧化成SO3的反应，往往需要使用催化剂
D．H2、I2、HI平衡混合气加压后颜色变深
答案　AB
解析　C、D两项平衡没有发生移动，故不能用勒夏特列原理解释。
11．反应：L(s)＋aG(g)bR(g)　达到平衡时，温度和压强对该反应的影响如图所示：图中
压强p1>p2，x轴表示温度，y轴表示平衡混合气中G的体积分数。据此可判断(　　)
A．上述反应是放热反应 B．上述反应是吸热反应
C．a>b D．a答案　BD
解析　固定压强随温度升高平衡右移，则该反应为吸热反应，固定温度，随压强增大，G的体积分数增大即平衡左移，则a12．反应PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)①
2HI(g)H2(g)＋I2(g) ②
2NO2(g)N2O4(g) ③
在一定条件下，达到化学平衡时，反应物的转化率均是a%。若保持各自的温度不变、体积不变，分别再加入一定量的各自的反应物，则转化率(　　)21世纪教育网
A．均不变
B．均增大
C．①增大，②不变，③减少
D．①减少，②不变，③增大
答案　D
解析　均利用等效平衡处理，等效于增大压强，①相当于平衡左移，②不移动，③平衡右移，则转化率依次为减小、不变和增大。
13．在一密闭容器中，等物质的量的A和B发生反应：A(g)＋2B(g)??2C(g)，反应达平衡时，若混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，则这时A的转化率为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．40% B．50% C．60% D．70%
答案　A
解析　设A、B的物质的量均为1 mol，转化的A为x mol，则由题意知，(1－x)＋(1－2x)＝2x，解得x＝0.4 mol，A的转化率为40%。
14．已知反应mX(g)＋nY(g)qZ(g)的ΔH<0，m＋n>q，在恒容密闭容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是(　　)
A．通入稀有气体使压强增大，平衡将正向移动
B．X的正反应速率是Y的逆反应速率的m/n倍
C．降低温度，混合气体的平均相对分子质量变小
D．增加X的物质的量，Y的转化率降低
答案　B
解析　本题主要考查学生对化学反应速率及化学平衡移动影响因素的理解，着重考查学生的分析、理解、判断能力。该反应的特点是反应物的计量数大于生成物的计量数，且正反应是放热的纯气体反应，容器为恒容，因此，通入稀有气体，反应物与生成物浓度不变，平衡不移动，A错；降温时平衡正向移动，因混合气体的总质量不变，而总物质的量减小，故平均摩尔质量应变大，平均相对分子质量应变大，C错；增加X的物质的量，Y的转化率应增大，D错。
15．可逆反应：3A(g)3B(？)＋C(？)(正反应是吸热反应)，随着温度的升高，气体平均相对分子质量有减小趋势，则下列判断正确的是(　　)
A．B和C可能都是固体 B．B和C一定都是气体
C．若C为固体，则B一定不是气体 D．B和C可能都是气体
答案　D
解析　升温平衡右移：减小，
若B、C均为气体，减小；
若B、C均为固体(液体)，不变；
若B为气体，C为非气体，减小；
若B为非气体，C为气体，m减小，n减小，则无法确定。
16．根据下列有关图象，说法正确的是(　　)
[来源:21世纪教育网21世纪教育网
A．由图Ⅰ知，反应在T1、T3处达到平衡，且该反应的ΔH<0
B．由图Ⅱ知，反应在t6时刻，NH3体积分数最大
C．由图Ⅱ知，t3时采取降低反应体系压强的措施
D．图Ⅲ表示在10 L容器、850℃时的反应，由图知，到4 min时，反应放出51.6 kJ的热量
答案　CD
解析　A项，T1、T3处未达平衡，T2处于平衡状态；由图Ⅱ得：t1～t2应该是NH3的质量分数最大的时候，因t3、t5时刻平衡都向逆反应方向移动，NH3的体积分数减小。t3时v逆、v正都减小，且v逆>v正，则采取的措施是减小压强；由图Ⅲ可知：反应1 mol CO放热43 kJ。容积为10 L，平衡时消耗n(CO)＝n(H2O)＝1.2 mol 放热为51.6 kJ。
二、非选择题(本题包括6个小题，共52分)
17．(10分)工业上合成氨的化学反应　N2(g)＋3H3(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol、ΔS＝－98.3 J/(mol·K)。在容积为10 L的密闭容器中，通入40 mol N2和120 mol H2在一定条件下进行反应，4 s后达到平衡状态，此时N2的浓度为2 mol/L。通过计算回答下列问题：
(1)在温度为500 K时，该反应E(填“能”或“不能”)自发进行。反应进行到平衡状态时ΔH－TΔS＝____________________________________________________________。[来源:21世纪教育网
(2)用N2表示的4 s内化学反应的平均速率是
________________________________________________________________________。
(3)在该条件下N2的最大转化率是____________；此时混合气体中NH3的体积分数是__________。
(4)为了提高氨气的产率，可以选择的方法是________(填序号，错选扣分)。
①升高温度　②增大压强　③使用催化剂　④及时分离出NH3
答案　(1)能　0　(2)0.5 mol/(L·s)　(3)50%　33.3%　(4)②④
解析　(1)根据复合判据
ΔG＝ΔH－TΔS21世纪教育网
＝－92.4 kJ/mol－500 K×[－98.3 J/(mol·K)]×10－3 kJ/J
＝－43.25kJ/mol<0，能自发进行。
平衡状态时ΔG＝0。
(2)平衡时c(N2)＝2 mol/L，则
n(N2)＝c·V＝2 mol/L×10 L＝20 mol，
则　　　N2　　＋　　3H2??2NH3
起始 40 mol　　120 mol　　　0
平衡 20 mol
则转化的N2、H2及生成的NH3的物质的量分别是20 mol、60 mol、40 mol。
4 s内v(N2)＝
＝0.5 mol/(L·s)
(3)N2的转化率：×100%＝50%
NH3的体积分数：
×100%＝33.3%
(4)提高NH3的产率即使平衡向右移动，由于合成氨的反应是体积减小的放热反应，可采取的措施为增大压强或及时分离出NH3。
18．(10分)已知反应：2NO2(g)N2O4(g)是放热反应，为了探究温度对化学平衡的影响，有人做了如下实验：把NO2和N2O4的混合气体通入甲、乙两个连通的烧瓶里，然后用夹子夹住橡皮管，把两烧瓶分别浸入两个分别盛有500 mL 6 mol/L的HCl溶液和盛有500 mL蒸馏水的烧杯中(两烧杯中溶液的温度相同)。
(1) 该实验用两个经导管连通的烧瓶，其设计意图是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)向烧杯甲的溶液中放入125 g NaOH固体，同时向烧杯乙中放入125 g硝酸铵晶体，搅拌使之溶解。甲烧瓶内气体的颜色将　　　　　　，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
乙烧瓶内气体的颜色将　　　　　，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)该实验欲得出的结论是
________________________________________________________________________。
(4)某同学认为该实验的设计并不完全科学，他指出此时影响化学平衡的因素不止一个，你认为他所指的另一个因素是　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)使两个烧瓶中可逆反应的起始平衡状态完全相同，便于对比
(2)变深　NaOH溶解放热，中和HCl也放热，使甲瓶气体温度升高，平衡逆向移动，c(NO2)增大　变浅　NH4NO3溶解吸热，乙烧瓶气体的温度降低，平衡2NO2N2O4向正反应方向移动，使NO2的浓度减小
(3)升温平衡向吸热方向移动，降温平衡向放热反应方向移动
(4)压强
19．(8分)在2 L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：
时间(s) 0 1 2 3 4 5
n(NO)(mol) 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007
(1)写出该反应的平衡常数表达式：K＝
_______________________________________________________________________。
已知：K300℃>K350℃，则该反应是E热反应。
(2)下图表示NO2的变化的曲线是__________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝__________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是　　　　。
a．v(NO2)=2v(O2) b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)=2v正(O2) d．容器内密度保持不变
(4)为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是　　　　。　　　　　　　　　　　　　　　　
a．及时分离出NO2气体 b．适当升高温度
c．增大O2的浓度 d．选择高效催化剂
答案　(1)　放
(2)b　1.5×10－3 mol/(L·s)　(3)bc　(4)c
解析　(1)平衡常数为各生成物浓度的系数次方的乘积与各反应物浓度的系数次方的乘积的比值，因此本反应的K＝，由于K300℃>K350℃，即温度越高，K越小，因此正反应为放热反应。
(2)根据反应方程式：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)知：消耗NO的物质的量与生成NO2的物质的量相等，因此n(NO2)＝0.020 mol－0.007 mol＝0.013 mol，故NO2的平衡浓度为[NO2]＝＝0.006 5 mol/L，故曲线b表示NO2的变化曲线。
0～2 s内，v(NO)＝
＝0.003 mol/(L·s)
因此v(O2)＝v(NO)＝0.001 5 mol/(L·s)。
(3)由于该反应为体积减小的反应，当容器的压强保持不变，说明反应已达平衡；v逆(NO)＝2v正(O2)＝v正(NO)，因此可以说明反应达到平衡；由于气体的质量不变，容器的体积不变，因此密度始终不变，故密度不变，不能说明反应已达平衡。
(4)及时分离出NO2气体，降低了生成物的浓度，因此反应速率降低；由于正反应为放热反应，因此升高温度平衡向左移动；而催化剂仅改变反应速率不能使平衡发生移动，因此A、B、D均不正确；只有C增大反应物O2的浓度，v正增大，v逆随之增大，平衡正向移动。
20．(7分)在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在一定条件下发生如下反应：21世纪教育网
N2(g)＋3H2(g)2NH3　ΔH＜0。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示：
(1)根据图示，计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v(NH3)为
________________________________________________________________________。
(2) 反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则NH3的物质的量浓度不可能为
________________________________________________________________________。　　　　　　　　　　　　　　　　　　
a．0.20 mol/L b．0.12 mol/L c．0.10 mol/L d．0.08 mol/L
(3)反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡______________移动(填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”)，化学平衡常数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第8分钟末达到新的平衡(此时NH3的浓度约为0.25 mol/L)。请在图中画出第5分钟末到达新平衡时NH3浓度的变化曲线。
答案　(1)0.025 mol/(L·min)　(2)ac　(3)向正反应方向　不变21世纪教育网
(4)
解析　(1)由图象知：v(NH3)＝＝＝0.025 mol/(L·min)。
(2)合成氨的反应为可逆反应，不可能进行到底，根据反应方程式和题给数据，NH3浓度的最大值为：＝0.2 mol/L，在改变温度后，平衡要移动，达新的平衡后NH3的浓度肯定不是0.1 mol/L。
(3)缩小体积，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，由于温度未变，平衡常数不变。
(4)在5分钟末将容积减小一半，c(NH3)瞬间增大为原来的二倍，在8分钟末建立新平衡，图象见答案。
21．(7分)A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的气球。关闭K2，将等量且少量的NO2通过K1、K3分别充入A、B中，反应起始时，A、B的体积相同。(已知：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0)21世纪教育网
(1)一段时间后，反应达到平衡，此时A、B中生成的N2O4的速率是vAEvB。(填“＞”、“＜”或“＝”)；若打开活塞K2，气球B将E(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)若在A、B中再充入与初始量相等的NO2，则达到平衡时，NO2的转化率αA将________(填“增大”、“减小”或“不变”)；若通人等量的Ne气，则达到平衡时，A中NO2的转化率将________，B中NO2的转化率将E(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)室温下，若A、B都保持体积不变，将A套上一个绝热层，B与外界可以进行热传递，则达到平衡时，E中的颜色较深。
(4)若在容器A中充入4.6 g的NO2，达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5，则平衡时N2O4的物质的量为E。
答案　(1)＜　变小　(2)增大　不变　变小　(3)A　(4)0.04 mol
解析　题给反应是体积减小的放热反应。
(1)由于A为恒容体系，B为恒压体系，在平衡时pA＜pB，故v(A)＜v(B)，若打开K2，A、B形成一个新的恒压体系，气体体积将变小。
(2)若再通入NO2，对于A相当于加压，原平衡向正反应方向移动，NO2的转化率增大。若再通入Ne，对于A末改变体系各物质的浓度，平衡不移动，转化率不变；对于B其体积增大，相当于减小压强，平衡向逆反应方向移动，NO2的转化率减小。
(3)此时A为绝热体系，随反应的进行，体系温度升高，即TA＞TB，A相对于B是升高温度，平衡向逆反应方向移动，A中颜色加深。
(4)＝即n总＝＝0.08 mol，投入NO2的物质的量为＝0.1 mol，设转化的NO2的物质的量为x。
则　2NO2??　N2O4
起始：0.1 mol　　0
转化：x　　　　　
平衡：0.1 mol－x　
即：0.1 mol－x＋＝0.08 mol
x＝0.04 mol
22．(10分)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105 Pa、反应时间3 h)：
T/K 303 313 323 353
NH3生成量/(10－6 mol) 4.821世纪教育网 5.9 6.0 2.0
相应的热化学方程式如下：
N2(g)＋3H2O(l)===2NH3(g)＋O2(g)
ΔH＝＋765.2 kJ/mol
回答下列问题：
(1)请画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。
(2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：
________________________________________________________________________。
(3)工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为。计算：
①该条件下N2的平衡转化率；
②该条件下反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的平衡常数。
答案　(1)
(2)升温、增大N2浓度、不断移出生成物
(3)①66.7%　②5.0×10－3 mol2·L－2
解析　(1)催化剂能降低反应的活化能，改变反应的历程，使一个高能变过程变为几个能量相对低的过程，使反应易发生。要点是有催化剂时能量低而过程阶段多了。图见答案。
(2)加快反应速率且增大NH3生成量的方法是升温、增大N2浓度、不断移出生成物。
(3)解：①设反应过程消耗x mol N2(g)。
　　　　　　N2(g)　　＋　　3H2(g)? 2NH3(g)
起始物质
的量/mol 0.60 1.60 0
平衡物质
的量/mol 0.60－x 1.60－3x 2x
平衡时反应体系总物质的量＝[(0.60－x)＋(1.60－3x)＋2x] mol＝(2.20－2x) mol
NH3(g)的物质的量分数＝2x÷(2.20－2x)＝
x＝0.40
N2的平衡转化率＝×100%＝66.7%
②设反应2NH3(g)??N2(g)＋3H2(g)的平衡常数为K。平衡时，c(NH3)＝2×0.40 mol÷2.0 L＝0.40 mol/L
c(N2)＝(0.60－0.40) mol÷2.0 L＝0.10 mol/L
c(H2)＝(1.60－3×0.40) mol÷2.0 L＝0.20 mol/L
K＝＝[(0.10 mol/L)×
(0.20 mol/L)3]÷(0.40 mol/L)2＝5.0×10－3 mol2·L－2
T2
T1
T2
T1
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