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第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制课时训练11化学反应的限度化学反应条件的控制基础夯实1.下列反应不属于可逆反应的是()A.SO2溶于水和H2SO3分解B.H2与I2化合成HI和HI分解C.SO2与O2化合成SO3和SO3分解D.NH3与HCl化合生成NH4Cl和NH4Cl受热分解生成NH3和HCl解析:可逆反应是指在相同条件下同时向正反两个方向进行的反应,而D项中两个反应的条件不同。答案:D2.对于可逆反应:M+NQ达到平衡时,下列说法中正确的是()A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等B.M、N全部变成了QC.反应混合物中各成分的百分组成不再变化D.反应已经停止解析:可逆反应达到平衡时,v(正)=v(逆)0,反应仍在进行,M、N、Q的浓度不再发生变化,但它们不一定相等。答案:C3.工业炼铁是在高炉中进行的,高炉炼铁的主要反应是:2C+O22CO;Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。该炼铁工艺中,焦炭的实际用量远远高于按照化学方程式计算所需要的量。其主要原因是()A.CO过量B.CO与铁矿石接触不充分C.炼铁高炉的高度不够D.反应都有一定限度解析:研究表明,反应都是可逆反应,都有一定的限度,因此反应中的碳和反应中的CO不能完全转化,致使焦炭的实际用量远远高于按照化学方程式计算所需要的量。答案:D4.一定温度下,在某恒容的密闭容器中,建立化学平衡:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是()A.体系的压强不再发生变化B.v正(CO)=v逆(H2O)C.生成n mol CO的同时生成n mol H2D.1 mol HH键断裂的同时断裂2 mol HO键解析:A项,由于该反应是一个反应前后气体分子总数不相等的反应,当体系的压强不再发生变化时,说明反应已达到化学平衡状态;B项,根据v正(CO)=v逆(H2O),可知CO的正反应速率等于其逆反应速率,说明反应已达到化学平衡状态;C项,生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行,没有表示出正、逆反应速率的关系,不能说明反应已达到化学平衡状态;D项,HH键断裂和HO键断裂是两个相反的反应方向,1 mol HH键断裂的同时断裂2 mol HO键,即消耗1 mol H2的同时消耗了1 mol H2O,可知H2的消耗量等于其生成量,说明反应已达到化学平衡状态。答案:C5.在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 molL-1、0.1 molL-1、0.2 molL-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是()A.SO2为0.4 molL-1、O2为0.2 molL-1B.SO2为0.25 molL-1C.SO2、SO3均为0.15 molL-1D.SO3为0.4 molL-1解析:假设该时刻的SO3全部转化为SO2和O2,则SO2、O2的浓度将分别达到0.4 molL-1、0.2 molL-1;而假设该时刻的SO2和O2全部化合生成SO3,则SO3的浓度将达到0.4 molL-1。因为该反应是可逆反应,三种物质必将同时存在(即可逆反应中的物质均不可能100%转化),很显然,A、D两项是不可能的。要得到C项中的数据必须是SO2和SO3同时消耗而减少,这不符合S原子守恒,也是不可能的。答案:B6.在恒温、恒容条件下,不能表示H2(g)+I2(g)2HI(g)达到化学平衡状态的是()A.单位时间内消耗a mol H2的同时消耗2a mol HIB.容器内的总压强不随时间变化C.容器内H2、I2不再减少,HI不再增加D.混合气体的颜色不再发生变化解析:化学反应H2(g)+I2(g)2HI(g),反应前后气体分子总数没有发生变化,不管反应是否达到平衡状态,容器内的总压强始终不随时间变化,B项不能表示反应已达到平衡状态。答案:B7.硫酸是一种重要的化工产品,硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前硫酸的重要生产方法是“接触法”,有关接触氧化反应2SO2+O22SO3的说法不正确的是()A.该反应为可逆反应,故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫B.达到平衡后,反应就停止了,故此时正、逆反应速率相等且均为0C.一定条件下,向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,则从反应开始到达平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,某一时刻,正、逆反应速率相等D.在利用上述反应生产三氧化硫时,要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题解析:对于可逆反应来说,在一定条件下反应物不可能全部转化为产物,反应只能进行到一定限度。在达到平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,最终正、逆反应速率相等,即达到平衡,此时反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化,但反应并没有停止,正、逆反应都依然进行着。答案:B8.在合成氨反应中,下列说法可以确定反应达到化学平衡状态的是()A.当有1 mol 键断裂的同时,有3 mol HH键断裂B.当有1 mol 键断裂的同时,有6 mol NH键形成C.当有1 mol 键断裂的同时,有6 mol HH键形成D.当有1 mol 键断裂的同时,有6 mol NH键断裂解析:化学反应可看作反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成过程。N2+3H22NH3,当反应达到平衡时,有v(正)=v(逆),也就是当有1 mol N2参加反应的同时有2 mol NH3分解,即1 mol 键断裂的同时,有6 mol NH键断裂,D项正确。答案:D9.在2 L的密闭容器中有3种物质进行反应,X、Y、Z的物质的量随时间变化的曲线如图所示,反应在t1 min时达到化学平衡状态。(1)该反应的化学方程式为。(2)0t1 min内,Y的平均反应速率为。(3)下列关于该反应的说法正确的是。A.t1 min时,该反应已停止B.t1 min之前,X的消耗速率大于它的生成速率C.t1 min时,正反应速率等于逆反应速率D.t1 min时,反应达到化学平衡状态是因为此时反应物的总物质的量与生成物的总物质的量相等解析:(1)由题给图像知,0t1 min内,n(X)减小,n(Y)、n(Z)增大,可以确定X为反应物,Y、Z为生成物,从反应开始至t1 min时,X、Y、Z的物质的量的变化关系为n(X)n(Y)n(Z)=0.81.20.4=231,故该反应的化学方程式为2X3Y+Z。(2)v(Y)= molL-1min-1。(3)化学平衡是一种动态平衡,A项错误;t1 min之前,可逆反应尚未达到化学平衡状态,此时物质X的正、逆反应速率大小关系为v(正)v(逆),B项正确;t1 min时,可逆反应已达到化学平衡状态,此时正、逆反应速率相等,C项正确;t1 min时,反应达到化学平衡状态是因为此时正、逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度不再随时间的变化而发生改变,D项错误。答案:(1)2X3Y+Z(2) molL-1min-1(3)BC10.往2 L密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,在一定条件下发生合成氨反应,2 min时达到平衡。测得平衡混合气体中NH3的体积分数为25%,则:(1)02 min内,v(NH3)=。(2)H2在平衡混合气中的体积分数=。(3)平衡时容器的压强与起始时的压强之比为。解析:设02 min内,消耗的N2的物质的量为x,则 N2+3H22NH3起始物质的量/mol130变化物质的量/molx3x2x平衡时物质的量/mol1-x3-3x2x则有=25%,解得x=0.4 mol,v(NH3)=0.2 molL-1min-1,H2在平衡混合气体中的体积分数为100%=56.25%,平衡时容器的压强与起始时的压强之比为3.24=45。答案:(1)0.2 molL-1min-1(2)56.25%(3)45能力提升1.对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是()A.NH3、O2、NO、H2O(g)同时存在时,则反应达到化学平衡状态B.单位时间内生成x mol NO,同时消耗x mol NH3时,说明反应达到化学平衡状态C.达到化学平衡状态时,若增大容器体积,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3v正(NH3)=2v正(H2O)解析:四种气体同时存在时,不能说明可逆反应达到了化学平衡状态,A项错误;NO的生成与NH3的消耗均表示正反应,B项错误;达到化学平衡状态时,增大容器体积,反应物、生成物浓度同时减小,正、逆反应速率同时减小,C项错误;在反应的任意状态总有v正(NH3)v正(H2O)=46,即3v正(NH3)=2v正(H2O),D项正确。答案:D2.导学号52090066(2016河南南阳测试)如图曲线a表示释放能量的反应X(g)+Y(g)Z(g)+M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若改变起始条件,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.加催化剂D.增大体积解析:由图可知:a曲线换为b曲线,只是缩短达到平衡的时间,即加快了反应速率而平衡没有移动,加入催化剂能同等程度加快正逆反应速率,而平衡不移动,故C对,而A、B、D中的措施都会使平衡发生移动。答案:C3.一定温度下的恒容容器中,下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应A(g)+2B(g)C(g)+D(g)已达到化学平衡状态()混合气体的压强混合气体的密度B的物质的量浓度混合气体的总物质的量混合气体的平均相对分子质量混合气体的总质量混合气体的总体积A.B.C.D.解析:由于反应物、生成物全部是气体,且反应在恒容容器中进行,反应前后气体的质量不变,故反应过程中气体的密度一直保持不变,故不符合题意。答案:B4.导学号52090067一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:下列描述正确的是()A.从反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为0.158 molL-1s-1B.从反应开始到10 s,X的物质的量浓度减少了0.79 molL-1C.从反应开始到10 s时,Y的转化率为79.0%D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)Z(g)解析:从反应开始到10 s时,X的量减少了1.20 mol-0.41 mol=0.79 mol,Y的量减少了1.00 mol-0.21 mol=0.79 mol,Z增加了1.58 mol,所以反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),D项错误。用Z表示的反应速率为=0.079 molL-1s-1,A项错误。X物质的量浓度减少了=0.395 molL-1,B项错误。答案:C5.在一密闭容器中通入A、B、C三种气体,保持一定温度,在t1t4 s时测得各物质的浓度如表,则下列判断正确的是()测定时刻/s浓度t1t2t3t4c(A)/(molL-1)6322c(B)/(molL-1)53.533c(C)/(molL-1)12.533A.在t3 s时反应已经停止B.t3t4 s内正、逆反应速率不相等C.在容器中发生的反应为A(g)+B(g)C(g)D.在t2t3 s内A的平均反应速率为 molL-1s-1解析:由题给数据可知,t3 s时可逆反应达到化学平衡状态,此时,v(正)=v(逆)0,A项错误;t3t4 s内,A、B、C的浓度没有发生变化,反应处于化学平衡状态,正、逆反应速率相等,B项错误;达到化学平衡状态时,A、B、C的浓度变化量之比为422=211,故该反应的化学方程式为2A(g)+B(g)C(g),C项错误;t2t3 s内,c(A)=1 molL-1,故用A表示的该时间段的平均化学反应速率为 molL-1s-1,D项正确。答案:D6.在一定条件下,将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)。2 min时该反应达到平衡,生成了0.8 mol D,并测得C的浓度为0.2 molL-1。下列判断错误的是()A.x=1B.平衡时B与C的浓度之比为32C.平衡时A与B的转化率相等,均为40%D.平衡时加入少量D可提高该反应的反应速率解析:生成C的物质的量为0.2 molL-12 L=0.4 mol,浓度变化的量与化学计量数成正比,故x=1,A项正确;B减少的量为0.4 mol,平衡时浓度为(1 mol-0.4 mol)2 L=0.3 molL-1,B项正确;B的转化率为100%=40%,同样可计算出A的转化率也为40%,C项正确;因D为固体,平衡时加入少量D,各物质的浓度没有改变,故反应速率不变,D项错误。答案:D7.在2 L密闭容器中,800 时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)上述反应(填“是”或“不是”)可逆反应。(2)如图所示,表示NO2变化曲线的是。用O2表示从02 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(填序号)。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解析:(1)该反应是可逆反应。(2)由平衡体系2NO(g)+O2(g)2NO2(g)知,NO2为生成物,n(NO2)=n(NO)=0.020 mol-0.007 mol=0.013 molc(NO2)=0.006 5 molL-1故表示NO2变化曲线的为b。v(NO)=0.003 molL-1s-1,则v(O2)=v(NO)=0.001 5 molL-1s-1。(3)A项中未指明正、逆反应速率,故无法说明该反应是否达到平衡状态;由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应,当容器内压强保持不变时,说明该反应已达到平衡状态,故B项正确;C项中已说明正、逆反应速率相等,故说明该反应已达到平衡状态;由于气体总质量不变,气体总体积也不变,因此,无论该反应是否达到平衡,容器内密度保持不变,故D项无法说明该反应是否达到平衡状态。答案:(1)是(2)b0.001 5 molL-1s-1(3)BC8.导学号52090068在容积为5 L的密闭容器中,加入0.2 mol CO和0.2 mol H2O(g),在催化剂存在的条件下高温加热,发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),并放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的曲线如图所示。(1)根据图中数据,从反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为;反应达到平衡时c(H2)=。(2)判断该反应达到平衡状态的依据是(填字母)。A.单位时间内CO消耗的物质的量和CO2消耗的物质的量相等B.CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等C.CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化D.正、逆反应速率都为0解析:(1)由题图可知从第10 min时反应达到平衡状态,则v(CO)=v(CO2)=0.003 molL-1min-1;反应时转化的浓度之比=化学方程式中化学计量数之比,所以c(H2)=c(H2)=c(CO2)=0.03 molL-1。(2)达到化学平衡状态的标志是各物质的百分含量保持一定,浓度保持不变,正、逆反应速率相等且不为0。答案:(1)0.003 molL-1min-10.03 molL-1(2)AC
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