2017春高中化学第2章化学反应速率和化学平衡学业质量标准检测新人教版选修

第2章 化学反应速率和化学平衡 (90分钟，100分)一、选择题(本题包括17个小题，每小题3分，共51分)1现有两个热化学反应方程式：(l)H2(g)(l)H0(l)2H2(g)(l)H0B反应高温时，可自发进行C在通常情况下，都能自发进行D反应一定不能自发进行解析：反应均为液体与气体反应转化为液体的反应，是熵减小的反应。S0，故A项错误；由GHTS可知，S0时，反应一定不能自发进行，故不能自发进行；S0，H0时，低温时，反应可自发进行，故低温时，反应可自发进行，B、C项错误，D项正确。2下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(D)A溴水中有下列平衡Br2H2OHBrHBrO，当加入硝酸银溶液后，溶液颜色变浅B合成氨反应为提高氨的产率，理论上应采取降低温度的措施C反应CO(g)NO2(g)CO2(g)NO(g)(正反应为放热反应)，达平衡后，升高温度体系颜色变深D对于2HI(g)H2(g)I2(g)，达平衡后缩小容器体积可使体系颜色变深解析：向溴水中加硝酸银溶液，银离子与溴离子结合生成硝酸银沉淀，减小了产物之一溴离子的浓度，平衡正向移动，溴水浓度减小，颜色变浅，符合勒夏特列原理；合成氨放热，降温可提高NH3的产率，符合勒夏特列原理；升温使CO(g)NO2(g)CO2(g)NO(g)Hv(b)D温度TT0时，C%逐渐增大的原因是v(正)T0时，升高温度， C%减小，即平衡逆向移动，说明正反应为放热反应，B项错误；因Tav(a)，C项错误；当Tv(逆)，D项错误。8在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应X(g)Y(g)2Z(g)H0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表：t/min2479n(Y)/ mol0.120.110.100.10下列说法正确的是(C)A反应前2 min的平均速率v(Z)2.0103 molL1 min1B其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v(逆)v(正)C该温度下此反应的平衡常数K1.44D其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数增大解析：A不正确，利用反应式可知v(Z)2v(Y)2(0.16 mol0.12 mol)(10 L2 min)4.0103 molL1 min1；B不正确，该反应放热，降温平衡正向移动，v(正)v(逆)；C正确，列三段式，K1.44；D不正确，因反应前后气体物质的量不变，故再充入0.2 mol Z，新平衡相当于原平衡增大压强，平衡不移动，平衡时X的体积分数不变。9在一密闭容器中发生反应：2X(g)Y(g)aZ(g)HQ kJmol1，开始按体积比21将X、Y充入反应器中，一定条件下发生反应。图甲和图乙是根据反应绘制的图象，下列有关说法正确的是(C)A图甲，p1p2，a3B图甲，T1T2，Q0C图乙，t1时表示恒温、恒压条件下，向平衡体系中充入一定量的Z气体D图乙，如果a3，t2时表示向体系中加入了催化剂 解析：A项，图甲，在同一温度下(T1)，p1压强下先达到平衡，说明p1p2，由图可知压强大时Z的体积分数反而小，说明增大压强平衡逆向移动，则a3；B项，图甲，在同一压强下(p2)，T2温度下先达到平衡，说明T2T1，由图可知温度高时Z的体积分数反而小，说明升高温度平衡逆向移动，则Qv(逆)，故选C。11臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为：2NO2(g)O3(g)N2O5(g)O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是(A)ABCD升高温度，平衡常数减小03 s内，反应速率为：v(NO2)0.2 molL1t1时仅加入催化剂，平衡正向移动达平衡时，仅改变x，则x为c(O2)解析：A项正确，由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，说明此反应是放热反应，所以升高温度，平衡将逆向移动，平衡常数减小；B项错误，v(NO2)应等于0.2 molL1s1；C项错误，加入催化剂，平衡不发生移动；D项错误，达平衡时，增大c(O2)，平衡逆向移动，NO2的转化率会减小。12一定温度下，向某密闭容器中加入0.2 mol CO和0.2 mol H2O，发生反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，4 min时反应达到平衡状态，测得，n(CO)n(CO2)32，下列说法正确的是(C)A缩小容器的体积，混合气体的密度不变Bv(CO)v(CO2)时，表明反应达到平衡状态C平衡时CO和H2O的转化率相等D无法计算该条件下反应的化学平衡常数解析：缩小容器的体积，化学平衡不移动，但混合气体的密度变大，A项错误；v(CO)v(CO2)指的是同一反应方向，不能表示反应已达到平衡状态，B项错误；由于起始充料的量之比与方程式中反应物的化学计量数之比一致，故各反应物的转化率一样，C项正确；由化学平衡常数表达式K，而根据题意可求出达到平衡状态时，反应体系中CO、H2O、CO2、H2的物质的量，则可求出其平衡常数，D项错误。13已知：在300 K时，A(g)B(g)2C(g)D(s)的化学平衡常数K4，在该温度下，向1 L容器中加入1 mol A和1 mol B发生反应，下列叙述不能作为该反应达到平衡状态的标志的是(A)C的生成速率与C的消耗速率相等单位时间内生成a mol A，同时消耗2a mol CA、B、C的浓度不再变化C的物质的量不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的密度不再变化A、B、C的分子数之比为112A BC D解析：C的生成速率为v(正)，C的消耗速率为v(逆)，因为v(正)v(逆)，故反应达到平衡状态。在反应过程中的任意时刻都符合，不能用于判断反应是否达到平衡状态。都能说明反应体系中各物质的百分含量不变，可以判断反应达到平衡状态。该反应是一个气体体积不变的可逆反应，压强始终保持不变，所以不能用压强不变来判断反应是否达到平衡状态。该反应中气体的体积不变，当气体的质量不再变化时，则混合气体的密度不变，可以判断反应达到平衡状态。由A、B、C的分子数之比为112，可以计算出此时的浓度商和平衡常数相等，可以判断反应达到平衡状态。14密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应：CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)。在500 时，平衡常数K9。若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 mol/L，则在此条件下CO的转化率为(C)A25% B50%C75% D80%解析：设平衡时CO2的浓度为x moI/L。COH2OH2CO2起始浓度(mol/L) 0.02 0.02 0 0平衡浓度(mol/L) 0.02x 0.02x x xK9，解得x0.015。所以，CO的转化率100%75%。15对于可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)Hp1)B温度对反应的影响C平衡体系增加N2对反应的影响D催化剂对反应的影响解析：中由于p1条件下反应先达平衡状态，即p1p2，A错误；升高温度，N2(g)3H2(g)2NH3(g)Hv逆，平衡正向移动，C正确。16一定条件下，在某密闭容器中进行如下反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，若增大压强或升高温度，重新达到平衡，反应速率随时间的变化过程如图所示，则对该反应的叙述正确的是(C)A正反应是吸热反应 B逆反应是放热反应Cmnpq解析：升高温度，由图像判断平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，逆反应为吸热反应，A、B不正确；增大压强，由图像判断平衡向逆反应方向移动，即逆反应气体体积减小，C正确，D不正确。17一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生下列反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，达到平衡后改变下列条件，SO3气体平衡浓度不改变的是(B)A保持温度和容器体积不变，充入1 mol SO3(g)B保持温度和容器内压强不变，充入1 mol SO3(g)C保持温度和容器内压强不变，充入1 mol O2(g)D保持温度和容器内压强不变，充入1 mol Ar(g)解析：充入1 mol SO3相当于充入1 mol的SO2和0.5 mol的O2，在恒温恒容下，相当于加压，SO3的平衡浓度增大；在恒温恒压下，由于新充入的SO3完全转化成SO2和O2与起始充入的SO2和O2的物质的量比值相同，故SO3的浓度不变，A不符合题意，B符合题意。恒温恒压下充入O2，平衡正向移动，SO3浓度增大，恒温恒压下充入Ar气相当于减压，SO3浓度减小，C、D都不符合题意。 二、非选择题(本题包括5小题，共49分)18(10分)在一定条件下，可逆反应ABmC变化如图所示。已知纵坐标表示在不同温度和压强下生成物C在混合物中的质量分数，p为反应在T2温度时达到平衡后向容器加压的变化情况，问：(1)温度T1_大于_T2(填“大于”“等于”或“小于”)。(2)正反应是_放热_反应(填“吸热”或“放热”)。(3)如果A、B、C均为气体，则m_大于_2(填“大于”“等于”或“小于”)。(4)当温度和容积不变时，如在平衡体系中加入一定量的某稀有气体，则体系的压强_增大_(填“增大”“减小”或“不变”)，平衡_不_移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。解析：由图像知温度T1时到达平衡用时间少，则反应速率快，说明温度大于T2；升高温度C的百分含量降低，平衡逆移，则正反应放热；加压C的百分含量降低，平衡逆移，则正反应体积增大，m大于2；当温度和容积不变时，如在平衡体系中加入一定量的某稀有气体，则体系的压强增大，但对该反应体系来说，各物质浓度没有变化，平衡不移动。19(9分)在某一容积为2 L的密闭容器内，加入0.8 mol的H2和0.6 mol的I2，在一定条件下发生如下反应：H2(g)I2(g)2HI(g)，H_b2c_(填含b、c的代数式)。b、c、d三者的关系服从b_2/3(d4c)_(填含c、d的代数式)。解析：分别列出三个平衡的起始量、反应量、平衡量即可简单求得P4和PH3的平衡量。由于平衡量均大于0，可求出两个不等关系。21(12分)甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上通过下列反应和，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100 L)，在一定条件下发生反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)CH4的转化率与温度、压强的关系如图。已知100 时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示的平均反应速率为_0.003_0_molL1min1_。图中的p1_p2(填“”或“”)，100 时的平衡常数为_2.25104_。在其他条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将_减小_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)在压强为0.1 MPa条件下，将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO(g)2H2(g)CH3OH(g) 该反应的H_0，S_0(填“”或“”)。若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是_B、D_。A升高温度B将CH3OH(g)从体系中分离C充入He，使体系总压强增大D再充入1 mol CO和3 mol H2解析：(1)用甲烷表示的平均反应速率为(1.00.5)(5100)0.001 0 molL1min1，则用氢气表示为0.003 0 molL1min1。同一温度下，p1的转化率大于p2，此反应增大压强反应左移，所以p1小于p2。降低温度，反应速率减小(不受平衡移动的影响)。(2)此反应为化合反应，放热，H0，反应3 mol气体生成1 mol气体为熵减，S0。A升高温度，平衡左移，错。B将CH3OH(g)从体系中分离，平衡右移，对。C充入He，使体系总压强增大，对平衡无影响，错。D再充入1 mol CO和3 mol H2，成比例增加反应物，相当于增大压强，平衡右移，对。22(12分)工业上通常采用CO(g)和H2(g)催化合成甲醇CH3OH(g)。(1)在定温度和压强下，CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H128.8 kJ/mol。若将10a mol CO和20a mol H2放入2 L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为60%，则该反应的平衡常数为_(用含a的代数式表示)。若此时再向该容器中投入10a mol CO、20a mol H2和10a mol CH3OH(g)，判断平衡移动的方向是_正向移动_(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)；与原平衡相比，CO的物质的量浓度_增大_(填“增大”、“不变”或“减小”)。(2)判断该反应达到平衡状态的依据是_BE_(填字母序号)。A混合气体的密度不变B混合气体的平均相对分子质量不变C2v逆(H2)v正(CO)D容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为121ECH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化(3)一定条件下，在容积相同的三个密闭容器中，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：容器甲乙丙反应物投入量1 mol CO、2 mol H21 mol CH3OH2 mol CH3OH平衡时数据反应能量变化的绝对值(kJ)abc反应物转化率123体系压强(Pa)p1p2p3则ab_128.8；a1a3_1(填“”或“”，下同)；2p2_p3。解析：(1)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始浓度(mol/L) 5a 10a 0转化浓度(mol/L) 3a 6a 3a平衡浓度(mol/L) 2a 4a 3a所以平衡常数K。若达平衡后再向容器中投入10a mol CO、20a mol H2和10a mol CH3OH(g)，则此时Qc3，所以13p3。