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4资料Word文档格式.docx
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CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH>0,不能说明该反应已经达到平衡状态的是
( A )
A.容器内气体密度恒定
B.单位时间内消耗0.1molCH4同时消耗0.3molH2
C.容器的压强恒定
D.3v正(CH4)=v逆(H2)
A项,120℃时,反应混合物都是气体,混合气体总质量不变,容器的容积不变,容器内气体密度始终不变,不能说明得到平衡;
B项,单位时间内消耗0.1molCH4时会生成0.3molH2,若同时消耗0.3molH2则说明到达平衡;
C项,随反应进行混合气体总物质的量增大,容器容积不变,压强增大,当容器的压强恒定时,说明到达平衡;
D项,3v正(CH4)=v逆(H2),不同物质的正逆速率之比等于化学计量数之比,反应到达平衡。
4.一定温度下的密闭容器中,反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡。
缩小容器容积,对反应产生影响的叙述不正确的是
A.使平衡常数K增大B.使平衡向正反应方向移动
C.使SO3的浓度增大D.使正反应速率大于逆反应速率
该反应体系温度不变,则化学平衡常数不变,化学平衡常数只与温度有关,故A错误;
缩小容器容积,体现压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,所以平衡向正反应方向移动,故B正确;
缩小容器容积,体现压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,平衡向正反应方向移动,则生成物三氧化硫浓度增大,故C正确;
化学平衡向减弱相对反应速率大的方向移动,缩小容器容积,压强增大,平衡向气体体积缩小的方向移动,则正反应速率大于逆反应速率,故D正确。
5.室温下,把SiO2细粉放入蒸馏水中,搅拌至平衡,生成H4SiO4溶液(SiO2+2H2OH4SiO4),该反应平衡常数K随温度的变化如图所示,搅拌1小时,测得H4SiO4的质量分数为0.01%(溶液密度为1.0g·
mL-1)。
下列分析正确的是
A.该反应平衡常数的表达式为K=c(H4SiO4)
B.该生成H4SiO4的反应为吸热反应
C.用H4SiO4表示的反应速率为1.04×
10-2mol·
L-1·
h-1
D.若K值变大,在平衡移动时逆反应速率先增大后减小
B项,升温,K减小,所以生成H4SiO4的反应为放热反应;
C项,v(H4SiO4)=
≈1.04×
10-3mol·
h-1;
D项,降温,K值变大,平衡右移,v逆应先减小后增大。
6.工业合成氨的正反应是放热反应,下列关于N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应的图象中,错误的是
( C )
合成氨的正反应为放热反应,温度升高平衡逆向移动,NH3的含量降低,C项错误。
7.对于反应2A+BC,在反应过程中,C的物质的量分数(C%)随温度变化如图所示,下列说法正确的是
A.T0时正逆反应速率的关系为:
v(正)=v(逆)
B.正反应为吸热反应
C.a、b两点的反应速率v(a)>
v(b)
D.温度T<
T0时,C%逐渐增大的原因是v(正)<
v(逆)
从图象可以看出,T0温度是平衡状态,故T0时,v(正)=v(逆),A项正确;
当T>
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Ta<
Tb,所以v(b)>
v(a),C项错误;
当T<
T0时,反应是从正向开始,并趋向平衡的过程,所以此过程中,可知v(正)>
v(逆),D项错误。
8.在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0,一段时间后达到平衡。
反应过程中测定的数据如下表:
t/min
2
4
7
9
n(Y)/mol
0.12
0.11
0.10
A.反应前2min的平均速率v(Z)=2.0×
min-1
B.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K=1.44
D.其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡时X的体积分数增大
A不正确,利用反应式可知v(Z)=2v(Y)=2×
(0.16mol-0.12mol)÷
(10L×
2min)=4.0×
min-1;
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,K=
=
=1.44;
D不正确,因反应前后气体物质的量不变,故再充入0.2molZ,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) ΔH=QkJ·
mol-1,开始按体积比2∶1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
A.图甲,p1>p2,a<3
B.图甲,T1<T2,Q>0
C.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a=3,t2时表示向体系中加入了催化剂
A项,图甲,在同一温度下(T1),p1压强下先达到平衡,说明p1>
p2,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a>
3;
B项,图甲,在同一压强下(p2),T2温度下先达到平衡,说明T2>
T1,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Q<
0;
C项,恒温、恒压充入Z气体,c(Z)增大,c(X)、c(Y)减小,v(逆)增大,v(正)减小且平衡与原平衡等效,建立新平衡与原平衡相同;
D项,图乙,t2时正、逆反应速率同等倍数增大,则可能是使用了催化剂或a=3时增大压强。
10.在密闭容器中进行反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应放热),如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像,推断在t1时刻突然变化的条件可能是
A.催化剂失效 B.减小生成物的浓度
C.降低体系温度D.增大容器的体积
从图像可以看出:
改变条件后,反应速率与原平衡速率出现断层且低于原平衡反应速率,说明改变的条件可能是降低温度或减压,从改变条件后的v′(正)与v′(逆)的大小关系,可得出化学平衡应向正向移动。
现分析,降低温度,该平衡向正向移动,必有v′(正)>
v′(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
B
C
D
升高温度,平衡常数减小
0~3s内,反应速率为:
v(NO2)=0.2mol·
L-1
t1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)
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0.2mol·
s-1;
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0.2molCO和0.2molH2O,发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),4min时反应达到平衡状态,测得,n(CO)∶n(CO2)=3∶2,下列说法正确的是
A.缩小容器的体积,混合气体的密度不变
B.v(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
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300K时,A(g)+B(g)2C(g)+D(s)的化学平衡常数K=4,在该温度下,向1L容器中加入1molA和1molB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
①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成amolA,同时消耗2amolC ③A、B、C的浓度不再变化 ④C的物质的量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的密度不再变化 ⑦A、B、C的分子数之比为1∶1∶2
A.②⑤B.④⑦
C.②③D.④⑥
①C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。
②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。
③④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。
⑤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。
⑥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。
⑦由A、B、C的分子数之比为1∶1∶2,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K=9。
若反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02mol/L,则在此条件下CO的转化率为
A.25%B.50%
C.75%D.80%
设平衡时CO2的浓度为xmoI/L。
CO + H2O H2+CO2
起始浓度(mol/L)0.02 0.02 0 0
平衡浓度(mol/L)0.02-x 0.02-xx x
K=
=9,
解得x=0.015。
所以,CO的转化率=
×
100%=75%。
15.对于可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<
0,下列各项对示意图的解释与图像相符的是
A.①压强对反应的影响(p2>
p1)
B.②温度对反应的影响
C.③平衡体系增加N2对反应的影响
D.④催化剂对反应的影响
①中由于p1条件下反应先达平衡状态,即p1>
p2,A错误;
升高温度,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<
0的平衡逆向移动,N2的转化率降低,图像②错误;
催化剂能加快化学反应速率,缩短达到平衡的时间,故有催化剂时先达平衡,④错误;
向平衡体系中加入N2瞬间,v正增大,v逆不变,v正>
v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
A.正反应是吸热反应B.逆反应是放热反应
C.m+n<
p+qD.m+n>
p+q
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2molSO2和1molO2,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1molSO3(g)
B.保持温度和容器内压强不变,充入1molSO3(g)
C.保持温度和容器内压强不变,充入1molO2(g)
D.保持温度和容器内压强不变,充入1molAr(g)
充入1molSO3相当于充入1mol的SO2和0.5mol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A+BmC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”)。
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2L的密闭容器内,加入0.8mol的H2和0.6mol的I2,在一定条件下发生如下反应:
H2(g)+I2(g)2HI(g),ΔH<
0,反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为__K=
__。
(2)根据图1数据,反应开始至达到平衡时,平均速率v(HI)为__0.167_mol·
min-1__。
(3)反应达到平衡后,第8分钟时:
①若升高温度,化学平衡常数K__减小__(填“增大”、“减小”或“不变”),HI浓度的变化正确的是__c__(用图2中a~c的编号回答)。
②若加入I2,H2浓度的变化正确的是__f__。
(用图2中d~f的编号回答)
(1)由化学平衡常数概念直接写出其表达式K=
。
(2)由图1知在3min时反应达平衡状态,故v(HI)=Δc(HI)/Δt=0.5mol·
L-1/3min≈0.167mol·
min-1。
(3)①因正反应放热,故升温平衡左移,K值变小,c(HI)减小,图2中c曲线符合这一事实,②当加入I2时平衡右移,c(H2)减小,图2中f曲线符合这一事实。
20.(6分)在真空密闭容器内加入amolPH4I固体,在一定温度下发生如下反应:
PH4I(s)PH3(g)+HI(g)
4PH3(g)P4(g)+6H2(g)
2HI(g)H2(g)+I2(g)
以上三个反应建立平衡后,测得HI为bmol、I2为cmol、H2为dmol。
求:
(1)平衡后,容器内P4和PH3的物质的量为__n(P4)=(d-c)/6_mol,n(PH3)=(8c+3b-2d)/3_mol__(用代数式表示)。
(2)a、b、c三者的关系服从a>
__b+2c__(填含b、c的代数式)。
b、c、d三者的关系服从b>
__2/3(d-4c)__(填含c、d的代数式)。
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Ⅰ和Ⅱ,用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
(1)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) Ⅰ
CH4的转化率与温度、压强的关系如图。
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为__0.003_0_mol·
②图中的p1__<
__p2(填“<
”“>
”或“=”),100℃时的平衡常数为__2.25×
10-4__。
③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0.1MPa条件下,将amolCO与3amolH2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) Ⅱ
①该反应的ΔH__<
__0,ΔS__<
__0(填“<
”或“=”)。
②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1molCO和3molH2
(1)①用甲烷表示的平均反应速率为(1.0×
0.5)÷
(5×
100)=0.0010mol·
min-1,则用氢气表示为0.0030mol·
②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。
③降低温度,反应速率减小(不受平衡移动的影响)。
(2)①此反应为化合反应,放热,ΔH<
0,反应3mol气体生成1mol气体为熵减,ΔS<
0。
②A.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1molCO和3molH2,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) ΔH=-128.8kJ/mol。
若将10amolCO和20amolH2放入2L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10amolCO、20amolH2和10amolCH3OH(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
C.2v逆(H2)=v正(CO)
D.容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1
E.CH3OH、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
1molCO、2molH2
1molCH3OH
2molCH3OH
平衡
时数
据
反应能量变化
的绝对值(kJ)
a
b
c
反应物转化率
α1
α2
α3
体系压强(Pa)
p1
p2
p3
则a+b=__128.8 ;
a1+a3__<
1(填“<
”、“>
”或“=”,下同);
2p2__>
p3。
(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10amolCO、20amolH2和10amolCH3OH(g),则此时Qc<
K,所以平衡向正反应方向移动。
由于加入的CO不能完全转化为生成物,所以与原平衡相比,CO的物质的量浓度增大。
(2)在反应过程中,气体总质量和容器体积始终不变,故密度也始终不变,A选项错误;
反应中气体总物质的量是变化的,所以混合气体的平均相对分子质量不变可以判断该反应达到平衡,B选项正确;
C中比值不正确;
平衡时各物质的浓度不再变化,但各物质的浓度之间不一定满足某种比值关系,D选项错误、E选项正确。
(3)由方程式可知,生成1mol甲醇的能量变化为128.8kJ,甲、乙平衡状态相同,令平衡时甲醇为nmol,对于甲容器,a=128.8n,对于乙容器,b=128.8(1-n),故a+b=128.8;
甲、乙平衡状态相同,则α1+α2=1,分析可知α2>
α3,所以α1+α3<
1;
比较乙、丙可知,丙中甲醇的物质的量为乙中的2倍,压强增大,对于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),平衡向生成甲醇的方向移动,故2p2>
p3。