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第二章 化学反应速率和化学平衡测评(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括12小题。每小题4分,共48分)1.下列说法正确的是()A.催化剂是影响化学反应速率的本质因素B.当反应体系容积不变时,减小反应物的量肯定能降低反应速率C.可逆反应达到反应限度时,化学反应速率为0D.化学反应速率可用单位时间内反应物的浓度的变化量来表示解析 影响化学反应速率的本质因素是反应物的性质,A项错误;如果反应物是固体或液体,减小反应物的量不会影响反应速率,B项错误;达到反应限度时,正、逆反应速率相等,但不为零,C项错误。答案 D2.下列说法正确的是()A.自发反应在任何条件下都能实现B.所有的自发反应都是放热的C.升高温度,活化分子百分数增大,化学反应速率一定增大D.一般使用催化剂可以降低反应的活化能,增大活化分子百分数,从而提高反应物的转化率解析 自发反应在恰当条件下才能实现,A项错误;有的吸热反应也能自发进行,B项错误;升高温度,活化分子百分数增大,化学反应速率增大,C项正确;使用催化剂可以降低反应的活化能,增大活化分子百分数,对化学平衡没有影响,不影响反应物的转化率,D项错误。答案 C3.可逆反应:2SO2+O22SO3达到平衡状态时,保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2。下列说法正确的是(K为平衡常数,Qc为浓度商)()A.Qc不变,K变大,O2转化率增大B.Qc不变,K变大,SO2转化率减小C.Qc变小,K不变,O2转化率减小D.Qc增大,K不变,SO2转化率增大解析 当可逆反应2SO2+O22SO3达到平衡状态时,保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2,平衡向右进行,但O2转化率减小,浓度商Qc变小,K不变。答案 C4.一定温度下,在某密闭容器中发生反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)H0,若15 s内c(HI)由0.1 molL-1降到0.07 molL-1,则下列说法正确的是()A.015 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)=0.002 molL-1s-1B.c(HI)由0.07 molL-1降到0.05 molL-1所需的反应时间小于10 sC.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢D.减小反应体系的体积,化学反应速率加快解析 015 s内,v(I2)=12v(HI)=12(0.1-0.07)molL-115 s=0.001 molL-1s-1,A项错误;随着反应的进行,c(HI)减小,v(HI)减小,故c(HI)由0.07 molL-1降到0.05 molL-1所需时间大于10 s,B项错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,C项错误;减小反应体系的体积,压强增大,反应速率加快,D项正确。答案 D5.在密闭容器中,一定条件下,进行如下反应:NO(g)+CO(g)12N2(g)+CO2(g)H=-373.2 kJmol-1,达到平衡后,为提高该反应的速率和NO的转化率,采取的正确措施是()A.加催化剂同时升高温度B.加催化剂同时增大压强C.升高温度同时充入N2D.降低温度同时增大压强解析 结合该反应的特点,提高反应速率的措施有升高温度、增大压强、使用催化剂;提高NO的转化率(平衡向正反应方向移动)的措施有降低温度、增大压强。答案 B6.已知某密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)2W(g)+Z(g)H甲B.平衡后N2的浓度:乙甲C.H2的转化率:乙甲D.平衡混合气中H2的体积分数:乙甲解析 容器中发生的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。相同容积的容器中充入不同量的反应物,乙容器中压强大,化学反应速率:乙甲,A项正确;根据勒夏特列原理可知,平衡时乙容器中N2的浓度应大于甲容器,但会小于甲容器中N2浓度的2倍,B项正确;乙容器中压强较大,平衡向正反应方向移动,所以H2的转化率:乙甲,C项正确;平衡混合气中H2的体积分数:乙p4,Y轴表示A的转化率B.p3p4,Y轴表示B的质量分数C.p3p4,Y轴表示B的转化率D.p3p4,Y轴表示混合气体的平均相对分子质量解析 据图像(),在压强不变时,由曲线斜率知T1T2。降温(T1T2)时,(C)增大,即平衡正向移动,说明正反应为放热反应。当温度不变时,由曲线斜率知压强p2p1,增大压强(p1p2)时,(C)增大,即平衡正向移动,故x2,即x=1。由图像()知,保持体系压强不变,升高温度,平衡逆向移动,A、B的转化率、(C)、混合气体的平均相对分子质量均减小,而A、B的质量分数要增大。故选B。答案 B10.在容积可变的密闭容器中存在如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)HKNC.生成乙烯的速率:v(N)一定大于v(M)D.当温度高于250 ,升高温度,催化剂的催化效率降低解析 升高温度时CO2的平衡转化率降低,说明平衡逆向移动,则逆反应为吸热反应,A项正确;该反应的正反应是放热反应,升温平衡常数减小,B项正确;化学反应速率随温度的升高而加快,催化剂在250 时催化活性最高,温度继续升高,其催化效率降低,所以v(N)有可能小于v(M),C项错误,D项正确。答案 C二、非选择题(本题包括4小题,共52分)13.(13分)在密闭容器中,使2 mol N2和6 mol H2混合发生下列反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H0。(1)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是;N2和H2的转化率之比是。(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量,密度。(填“增大”“减小”或“不变”)(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将(填“正向”“逆向”或“不”)移动。(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度(填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。解析 (1)对N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H0,在密闭容器中,开始时n(N2)n(H2)=26=13,反应时消耗n(N2)n(H2)=13,故平衡时n(N2)n(H2)=13,所以c(N2)c(H2)=13,转化率之比为11。(2)升高温度,平衡向逆反应方向移动,气体的总物质的量增大,总质量不变,故平均相对分子质量变小,由=mV知密度不变。(3)达平衡后,保持压强不变,充入氩气,使体系体积增大,浓度减小,相当于减小压强,使平衡逆向移动。(4)恒容时升高温度至原来的2倍,根据勒夏特列原理,平衡向吸热反应的方向移动,即向左移动,达新平衡后,容器内温度大于原来的温度,小于原来温度的2倍。答案 (1)1311(2)减小不变(3)逆向(4)向左移动小于14.(13分)300 时,将2 mol A和2 mol B两种气体混合于2 L密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)H=Q,2 min末达到平衡,生成0.8 mol D。(1)300 时,该反应的平衡常数表达式为:K=。已知K300 ”或“0。(2)生成0.8 mol D,则反应掉0.4 mol B,剩余1.6 mol B,c(B)=1.6mol2 L=0.8 molL-1。v(B)=0.4mol2 L2min=0.1 molL-1min-1,由化学计量数知,D的反应速率应为B的2倍,故v(D)=2v(B)=20.1 molL-1min-1=0.2 molL-1min-1。(3)该反应前后气体分子数不变,增大压强平衡不移动,故A的转化率不变。(4)将C、D的量折算成A、B的量,则相当于加入2 mol A和23mol B,容器体积固定,若浓度相同,则说明起始时物质的量相等,故还应加入B 2 mol-23mol=43mol。答案 (1)c2(C)c2(D)c3(A)c(B)(2)0.8 molL-10.2 molL-1min-1(3)不变反应前后气体分子数不变,压强对平衡无影响(4)4315.(13分)某温度下,向容积为1 L的容器中充入3 mol NO和1 mol CO,发生2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)反应,NO的转化率随时间的变化如右图所示。回答下列问题:(1)该温度下,化学平衡常数K=,平衡时CO的转化率为。(2)A点的逆反应速率v逆(CO)(填“”“”“”或“=”)。(4)达平衡后,将容器的容积扩大一倍,下列说法正确的是。A.平衡向正反应方向移动B.CO的体积分数增大C.平衡常数减小D.一氧化碳的浓度增大解析 (1)依据三段式进行计算:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)始态(molL-1)3 100转化(molL-1)0.6 0.60.30.6平衡(molL-1)2.4 0.40.30.6K=c(N2)c2(CO2)c2(NO)c2(CO)=15128;(2)由A到B平衡正向进行,生成物浓度逐渐增大,所以逆反应速率逐渐增大;(3)假设平衡右移,温度不变,可知平衡常数不变;M=m(气体)n(气体),式中分子不变、分母减小,气体的平均摩尔质量增大;气体的物质的量减小,压强减小;H不变,B、C选项可以;(4)减小压强,平衡左移,各物质的浓度均减小,平衡常数不变,只有B项正确。答案 (1)1512860%(2)(3)BC”“”“T1,由T1T2升高温度时CO的转化率降低,平衡向左移动,所以正反应为放热反应,H0。K=c(CH3OH)c(CO)c2(H2)=0.750.25(2-20.75)2=12。升高温度,平衡向左移动;分离出CH3OH,平衡向右移动;使用催化剂,平衡不移动;充入He,反应混合物各物质浓度不变,平衡不移动,故选b。(2)CO和H2合成甲醇反应的H0,n(H2)n(CO)相同时,升高温度,平衡向左移动,K减小,由图像可知曲线z表示的温度为270 。a点:起始浓度c(CO)=1 molL-1,c(H2)=1.5 molL-1;平衡浓度c(CO)=0.5 molL-1,c(CH3OH)=0.5 molL-1,c(H2)=1.5 molL-1-1 molL-1=0.5 molL-1,所以270 时K=c(CH3OH)c(CO)c2(H2)=0.50.50.52=4。温度相同时K为定值,该反应H0,温度越高K值越小,所以K1=K2K3。答案 (1)12b(2)2704K1=K2K3
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