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.docx

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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

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) ΔH>0 ①

(l)+2H2(g)―→(l) ΔH<0 ②

下列说法正确的是

( D )

A.反应①②中都存在:

ΔS>0

B.反应②高温时,可自发进行

C.在通常情况下,①②都能自发进行

D.反应①一定不能自发进行

解析:

反应①②均为液体与气体反应转化为液体的反应,是熵减小的反应。

ΔS<0,故A项错误;由△G=ΔH-TΔS可知,ΔS<0,ΔH>0时,反应一定不能自发进行,故①不能自发进行;ΔS<0,ΔH<0时,低温时,反应可自发进行,故低温时,反应②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Br2+H2OHBr+HBrO,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) ΔH<0的平衡逆向移动,NO2浓度增大,体系颜色变深,符合勒夏特列原理;2HI(g)H2(g)+I2(g)由于ΔV(g)=0,缩小体积(相当于加压)平衡不移动,但I2浓度增大,体系颜色变深,不能用勒夏特列原理解释。

3.120℃时,将1molCH4和2molH2O通入容积为1L的定容密封容器中,发生反应:

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)

解析:

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 )

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

解析:

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 )

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

解析:

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·L-1·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 )

解析:

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 )

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

解析:

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0.16mol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

0.10

下列说法正确的是

( C )

A.反应前2min的平均速率v(Z)=2.0×10-3mol·L-1·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

解析:

A不正确,利用反应式可知v(Z)=2v(Y)=2×(0.16mol-0.12mol)÷(10L×2min)=4.0×10-3mol·L-1·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

( C )

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

解析:

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

( C )

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

解析:

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 )

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)

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0.2mol·L-1·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

( C )

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

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

( A )

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

解析:

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

( C )

A.25%B.50%

C.75%D.80%

解析:

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

( C )

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

解析:

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

( C )

A.正反应是吸热反应B.逆反应是放热反应

C.m+np+q

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)

解析:

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”)。

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·L-1·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)

解析:

(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·L-1·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)。

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·L-1·min-1__。

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

解析:

(1)①用甲烷表示的平均反应速率为(1.0×0.5)÷(5×100)=0.0010mol·L-1·min-1,则用氢气表示为0.0030mol·L-1·min-1。

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

反应物投入量

1molCO、2molH2

1molCH3OH

2molCH3OH

平衡

时数

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。

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10amolCO、20amolH2和10amolCH3OH(g),则此时Qc

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。

 

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