第2章
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.(2011·榆林高二质检)金属锡的冶炼常用焦炭作还原剂:SnO2+2C===Sn+2CO↑,反应过程中能量的变化如图所示。下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是( )
A.ΔH<0 ΔS<0 B.ΔH>0 ΔS<0
C.ΔH<0 ΔS>0 D.ΔH>0 ΔS>0
解析: 由于生成物所具有的能量大于反应物所具有的能量,故该反应为吸热反应,即ΔH>0;该反应为自发进行的反应,ΔH-TΔS<0,因ΔH<0,所以只有当ΔS>0时才能成立。
答案: D
2.能确认化学平衡发生了移动的是( )
A.化学反应速率发生了改变
B.有气态物质参加的可逆反应达到平衡后,改变了压强
C.由于某一条件的改变,使平衡混合物中各组分的浓度发生了不同程度的改变
D.可逆反应达到平衡后,使用催化剂
解析: 对反应前后气体体积不变的可逆反应,若达到平衡后改变压强,正、逆反应速率发生改变,但平衡不移动,故A、B两项仍可能为平衡状态;但对反应前后气体体积改变的反应,平衡则发生移动。催化剂可等倍数改变正、逆反应速率,平衡也不移动。而C项是各组分的浓度发生了不同程度的改变,不是同倍改变,则说明化学平衡发生了移动。
答案: C
3.相同温度下,在两个完全相同的容器中按甲、乙两种方式充入S(g)和Cl2(g)发生反应:S(g)+Cl2(g)??SCl2(g)
甲 1 mol S(g)、1 mol Cl2(g)
乙 1 mol S(g)、2 mol Cl2(g)
达到平衡时,反应的平衡常数的大小关系是( )
A.甲>乙 B.甲=乙
C.甲<乙 D.无法计算
解析: 当化学方程式一定时,平衡常数只与温度有关,温度相同,平衡常数相等。
答案: B
4.工业上制备纯硅反应的化学方程式为SiCl4(g)+2H2(g)??Si(s)+4HCl(g) ΔH>0,下列措施能提高反应速率且使平衡向正反应方向移动的是( )
A.加压 B.减压
C.加催化剂 D.升温
解析:
选项内容 A B C D
反应速率 增大 减小 增大 增大
平衡移动方向 逆向 正向 不移动 正向
答案: D
5.下列不同条件下的化学反应:A(aq)+B(aq)===C(aq)+D(aq),反应速率由大到小的顺序正确的是( )
①常温下20 mL溶液含A和B各0.001 mol
②常温下100 mL溶液含A和B各0.01 mol
③常温下0.05 mol/L A、B溶液各10 mL混合后,再加水20 mL
④常温下将100 mL含A 0.001 mol和20 mL含B 0.001 mol混合溶液混合
A.①②③④ B.②③④①
C.②①③④ D.②④①③
解析: A、B的浓度越大,反应速率越大。
浓度/mol·L-1 ① ② ③ ④
A 0.05 0.1 0.025 0.008 3
B 0.05 0.1 0.025 0.008 3
答案: C
6.参照反应Br+H2―→HBr+H的能量对反应历程的示意图(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,该反应的能量对反应历程的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: 由图可知生成物的总能量高于反应物的总能量,因此正反应为吸热反应,选项A正确。加入催化剂后,可以降低反应的活化能,能同等程度地加快正、逆反应的速率,但反应热不会改变,因此选项B和C正确。
答案: D
7.(2010·福建高考)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如右图所示,计算反应4~8 min间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度,结果应是( )
A.2.5 μmol·L-1·min-1和2.0 μmol·L-1
B.2.5 μmol·L-1·min-1和2.5 μmol·L-1
C.3.0 μmol·L-1·min-1和3.0 μmol·L-1
D.5.0 μmol·L-1·min-1和3.0 μmol·L-1
解析: 分析图象可知,在4~8 min时间段内反应物的浓度由20 μmol·L-1下降到10 μmol·L-1,浓度变化量为10 μmol·L-1,故反应速率为=2.5 μmol·L-1·min-1。随着反应的进行,反应速率逐渐减慢,大致的变化规律是反应每进行4 min,反应速率降低一半,所以当反应进行到16 min时,反应物的浓度降到大约2.5 μmol·L-1。
答案: B
8.如图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。下列叙述与示意图不相符合的是( )
A.反应达平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.该反应达到平衡态Ⅰ后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
C.该反应达到平衡态Ⅰ后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
D.同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时浓度不相等
解析: C项达到平衡态Ⅰ后,减小反应物浓度、正反应速率减小,逆反应速率那一瞬间不变,图象应为
答案: C
9.往一体积不变的密闭容器中充入H2和I2,发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0,当达到平衡后,t1时刻改变反应的某一条件(混合气体总物质的量不变),造成容器内压强增大,则下列说法中正确的是( )
A.容器内气体的颜色变深,混合气体的密度增大
B.平衡不发生移动
C.I2(g)转化率增大,HI(g)平衡浓度变小
D.改变条件前后,速率图象如图所示
解析: 该反应是一个放热且反应前后气体的物质的量不变的反应,要使容器内压强增大,且混合气体总物质的量不变,则只能通过升高温度完成,所以t1时刻升高温度后,平衡一定发生移动,且是逆向移动,使I2的转化率变小;但由于混合气体总物质的量不变且容积不可变,所以气体的密度不发生改变。
答案: D
10.(2010·北京高考)某温度下,H2(g)+CO2(g)??H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如下表所示。
起始浓度 甲 乙 丙
[H2]/mol/L 0.010 0.020 0.020
[CO2]/mol/L 0.010 0.010 0.020
下列判断不正确的是( )
A.平衡时,乙中CO2的转化率大于60%
B.平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60%
C.平衡时,丙中[CO2]是甲中的2倍,是0.012 mol/L
D.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢
解析: D项,温度相同,丙中反应物浓度最大,甲中最小,所以丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢;B项,设甲中转化的[H2]为x,则有x2/(0.010-x)2=9/4,解得x=0.006 mol/L,则甲中H2的转化率为60%。对甲加压,使容器体积减小为原来的一半与丙等效,而加压平衡不移动,所以二者H2的转化率相同;A项,增大[H2]可提高CO2的转化率, 故A项正确;C项,平衡时,甲、丙中[CO2]分别为0.004 mol/L、0.008 mol/L。
答案: C
二、非选择题(本题包括4小题,共50分)
11.(11分)(2011·许昌高二质检)已知可逆反应:N(g)+M(g)??P(g)+Q(g) ΔH>0,请回答下列问题:
(1)若要增大M的转化率,在其他条件不变的情况下可以采取的措施为________(填字母)。
A.加入一定量M B.加入一定量N
C.将生成的气体P液化分离 D.缩小反应容器的体积
(2)不同温度下该反应的平衡常数如下:
温度/℃ 600 700
平衡常数 K1 K2
则K1________(填“>”或“<”)K2。
(3)某温度下,反应物的起始浓度[M]=1.0 mol·L-1,[N]=2.4 mol·L-1,达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为________,该反应的平衡常数Kc=________。
解析: (1)A项M的转化率减小,B项平衡正移,M的转化率增大,C项平衡正移M的转化率增大,D项平衡不移动,M的转化率不变。
(2)由于ΔH>0,升高温度,K增大,K2>K1。
(3) N(g)+M(g)??P(g)+Q(g)
起始浓度/mol·L-1 2.4 1.0 0 0
变化浓度/mol·L-1 0.6 0.6 0.6 0.6
平衡浓度/mol·L-1 1.8 0.4 0.6 0.6
N的转化率=×100%=25%
Kc===0.5
答案: (1)BC (2)< (3)25% 0.5
12.(9分)反应A(g)+B(g)??C(g)+D(g)过程中的能量变化如下图所示,回答下列问题。
(1)该反应是________反应(填“吸热”或“放热”);
(2)当反应达到平衡时,升高温度,A的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”),原因是_________________________________________________ __________ _____________________________________________________________________________;
(3)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响?___________________________ _____________________,原因是__________________________;
(4)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1和E2的变化是:E1________,E2________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
解析: 解答第(1)题的关键是读懂图,由图示可知反应物A(g)+B(g)所含的能量大于生成物C(g)+D(g)所含的能量,故该反应为放热反应。
解答第(2)题结合第(1)题的推断可知,升高温度平衡向逆反应方向(吸热反应方向)移动,故升高温度,A的转化率减小。第(3)、(4)题,加入催化剂只能改变反应途径,使E1(活化能)减小,E2同时减小,增大反应速率,不改变化学反应的始态和终态的能量,而反应热只与化学反应的始态和终态有关,与反应途径无关,因此使用催化剂对反应热没有影响。
答案: (1)放热
(2)减小 根据勒夏特列原理,升高温度有利于反应向吸热反应方向移动,因而该反应中A的转化率减小
(3)没有 催化剂只能改变化学反应的速率和途径,不能改变化学反应的始态和终态的能量,因此对反应热没有影响
(4)减小 减小
13.(15分)恒温恒容下,将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生如下反应:2A(g)+B(g)??xC(g)+2D(s),2 min时反应达到平衡状态,此时剩余1.2 mol B,并测得C的浓度为1.2 mol·L-1。
(1)从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为________。
(2)x=________。
(3)A的转化率与B的转化率之比为________。
(4)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是________。
A.压强不再变化
B.气体密度不再变化
C.气体的平均相对分子质量不再变化
D.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
(5)保持温度和容积不变,向平衡体系中再充入2 mol A和2 mol B,达到新平衡时B的物质的量为________。
解析: 本题着重考查化学反应速率和化学平衡的概念及相关的简单计算。(1)较为简单,依据公式即可得出结果。
在(2)中,列出反应的化学方程式,求解:
2A(g)+B(g)??xC(g)+2D(s)
起始量(mol): 2 2 0
转化量(mol): 1.6 0.8 2.4
平衡量(mol): 0.4 1.2 2.4
由于转化量之比等于化学计量数之比,即0.8∶2.4=1∶x,解得x=3。
在(4)中,由于反应前后气体体积相同,故A项不可作为反应达到平衡状态的标志,又无论反应是否达到平衡,恒有A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1。
在(5)中,由于恒温恒容、反应前后气体体积不变,再充入2 mol气体A和2 mol气体B时,新的平衡与原平衡等效,此时B的物质的量为1.2 mol×2=2.4 mol。
答案: (1)0.6 mol/(L·min) (2)3 (3)2∶1 (4)BC (5)2.4 mol
14.(15分)(2010·全国卷Ⅰ)在溶液中,反应A+2B??C分别在三种不同实验条件下进行,它们的起始浓度均为[A]=0.100 mol/L、[B]=0.200 mol/L及[C]=0 mol/L。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。
请回答下列问题:
(1)与①比较,②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是:
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________。
(2)实验②平衡时B的转化率为________;实验③平衡时C的浓度为________;
(3)该反应的ΔH________0,其判断理由是__________________________________ ____________________________________________________________________________;
(4)该反应进行到4.0 min时的平均反应速率:
实验②:vB=________________________________________________________;
实验③:vC=_____________________________________________________。
解析: 与①相比②的反应速率大,但A的转化率与①相同,所以改变的条件只能是加入催化剂;与①相比③的反应速率大,且A的转化率比①高,所以改变的条件只能是升高温度。
(2)实验②A转化的浓度为0.040 mol/L,则B转化的浓度为0.080 mol/L,B的转化率为:×100%=40%;实验③中A转化的浓度为0.060 mol/L,则平衡时C的浓度也应为0.060 mol/L。
(3)由实验③知,升高温度A的转化率增大,则正反应为吸热反应。
(4)反应进行到4.0 min时:实验②中A消耗的浓度为:0.028 mol/L,则B消耗的浓度为:0.056 mol/L,实验③中A消耗的浓度为:0.036 mol/L,则C的浓度为0.036 mol/L。
答案: (1)加催化剂,达到平衡的时间缩短,平衡时A的浓度未变
温度升高,达到平衡的时间缩短,平衡时A的浓度减小
(2)40%(或0.4) 0.060 mol/L
(3)> 温度升高,平衡向正反应方向移动,故该反应是吸热反应
(4)vB=2vA=-×2=0.014 mol/(L·min)
vC=vA=-=0.009 mol/(L·min)