届苏教版化学反应速率与化学平衡单元测试.docx
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届苏教版化学反应速率与化学平衡单元测试
化学反应速率与化学平衡
考生注意:
1.本试卷共4页。
2.答卷前,考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上。
3.本次考试时间100分钟,满分100分。
4.请在密封线内作答,保持试卷清洁完整。
一、单项选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.(2017·南京高三监测)在一密闭容器中充入1molH2和1molI2,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:
H2(g)+I2(g)
2HI(g) ΔH<0,下列说法正确的是( )
A.保持容器容积不变,向其中加入1molH2(g),反应速率一定加快
B.保持容器容积不变,向其中加入1molN2(N2不参加反应),反应速率一定加快
C.保持容器内气体压强不变,向其中加入1molN2(N2不参加反应),反应速率一定加快
D.保持容器内气体压强不变,向其中加入1molH2(g)和1molI2(g),再次平衡时反应速率一定加快
2.(2018·宿州联考)一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收,其中Y是单质。
SO2(g)+2CO(g)
2X(g)+Y(l)。
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用超灵敏气体传感器测得不同时间的SO2和CO浓度如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
c(SO2)/mol·L-1
1.00
0.50
0.23
3.00×10-37
3.00×10-37
c(CO)/mol·L-1
4.00
3.00
2.46
2.00
2.00
下列说法不正确的是( )
A.X的化学式为CO2
B.前1s内v(X)=1.00mol·L-1·s-1
C.该回收原理运用了SO2的还原性
D.该温度下,此反应的平衡常数的数值是3.33×1036
3.汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g) ΔH<0。
若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是( )
4.在一定温度下的固定容积的密闭容器中,发生反应:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0),能说明该反应已达平衡状态的是( )
A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗1.2molH2,同时生成0.4molH2O
D.反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1,且保持不变
5.(2018·淮安调研)CO和NO都是汽车尾气中的有害物质,它们之间能缓慢地发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) ΔH<0,现利用此反应,拟设计一种环保装置,用来消除汽车尾气对大气的污染,下列设计方案可以提高尾气转化率的是( )
①选用适当的催化剂 ②提高装置温度 ③降低装置的压强 ④装置中放入碱石灰
A.①③B.②④C.④D.②③
6.一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2,发生反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),达到平衡后改变下述条件,SO3气体平衡浓度不改变的是( )
A.保持温度和容器体积不变,充入1molSO2(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)
7.(2017·苏州模拟)已知:
4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1025kJ·mol-1,该反应是一个可逆反应。
若反应物起始的物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )
8.Fenton试剂常用于氧化降解有机污染物X。
在一定条件下,反应初始时c(X)=2.0×10-3mol·L-1,反应10min进行测定,得图甲和图乙。
下列说法不正确的是( )
A.50℃,pH在3~6之间,X降解率随pH增大而减小
B.pH=2,温度在40~80℃,X降解率随温度升高而增大
C.无需再进行后续实验,就可以判断最佳反应条件是pH=3、温度为80℃
D.pH=2、温度为50℃、10min内v(X)=1.44×10-4mol·L-1·min-1
9.(2018·镇江调研)已知反应2N2O5(g)
4NO2(g)+O2(g)的分解速率表达式为v正=k正·cm(N2O5),k正是与温度有关的常数,340K时实验测得的有关数据如下:
t/min
1
2
3
4
c(N2O5)/mol·L-1
0.133
0.080
0.057
0.040
v正/mol·L-1·min-1
0.0466
0.028
0.020
0.014
下列有关叙述不正确的是( )
A.340K时,速率表达式中m=1
B.340K时,速率表达式中k正≈0.35min-1
C.340K时,若c(N2O5)=0.100mol·L-1,则v正≈0.035mol·L-1·min-1
D.若t=2min时升高温度,则m不变,k正减小
10.一定条件下存在反应:
H2(g)+I2(g)
2HI(g) ΔH<0,现有三个相同的1L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,在Ⅰ中充入1molH2和1molI2(g),在Ⅱ中充入2molHI(g),在Ⅲ中充入2molH2和2molI2(g),700℃条件下开始反应。
达到平衡时,下列说法正确的是( )
A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C.容器Ⅰ中的气体颜色比容器Ⅱ中的气体颜色深
D.容器Ⅰ中H2的转化率与容器Ⅱ中HI的转化率之和等于1
二、不定项选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分。
每小题只有一个或两个选项符合题意。
)
11.(2018·南京市高三联考)向两个体积可变的密闭容器中均充入1mol的A和2mol的B,发生反应:
A2(g)+2B2(g)
2AB2(g) ΔH。
维持两个容器的压强分别为p1和p2,在不同温度下达到平衡,测得平衡时AB2的体积分数随温度的变化如图所示。
已知:
①图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上;
②点Ⅱ时容器的体积为0.1L。
下列叙述正确的是( )
A.由图像可知:
p1>p2 ΔH<0
B.点Ⅰ时A2的平衡转化率为40%
C.点Ⅲ所对应的反应平衡常数K=0.2
D.将点Ⅱ所对应的容器冷却到600K,可变成点Ⅰ
12.(2018·江苏省五校高三上学期第一次学情监测)一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入6molCO2和8molH2,发生反应:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1,测得n(H2)随时间变化如曲线Ⅰ所示。
下列说法正确的是( )
A.该反应在0~8min内CO2的平均反应速率是0.375mol·L-1·min-1
B.若起始时向上述容器中充入3molCO2和4molH2,则平衡时H2的体积分数大于20%
C.若起始时向上述容器中充入4molCO2、2molH2、2molCH3OH和1molH2O(g),则此时反应向正反应方向进行
D.改变条件得到曲线Ⅱ、Ⅲ,则曲线Ⅱ、Ⅲ改变的条件分别是升高温度、充入氦气
13.利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇,发生的反应如下:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。
在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH<0,且p1<p2
B.反应速率:
v逆(状态A)>v逆(状态B)
C.在C点时,CO的转化率为75%
D.在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,达平衡时CH3OH的体积分数也不同
14.(2018·江苏省泰州中学高三月考)一定温度下,在三个体积均为0.5L的密闭容器中发生反应:
CO(g)+Cl2(g)
COCl2(g),其中容器Ⅰ中5min时到达平衡。
下列说法中正确的是( )
容器编号
温度/℃
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
CO
Cl2
COCl2
COCl2
Ⅰ
500
1.0
1.0
0
0.8
Ⅱ
500
1.0
a
0
0.5
Ⅲ
600
0.5
0.5
0.5
0.7
A.容器Ⅰ中前5min的平均反应速率v(CO)=0.32mol·L-1·min-1
B.该反应的正反应为吸热反应
C.容器Ⅱ中起始时Cl2的物质的量为0.55mol
D.若起始时向容器Ⅰ加入CO0.8mol、Cl20.8mol,达到平衡时CO转化率大于80%
15.已知反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0。
某温度下,将2molSO2和1molO2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示。
则下列说法正确的是( )
A.由图甲知,B点SO2的平衡浓度为0.3mol·L-1
B.由图甲知,A点对应温度下的平衡常数为80
C.压强为0.50MPa时不同温度下SO2转化率与温度关系如图丙,则T2>T1
D.达平衡后,缩小容器容积,则反应速率变化图像可以用图乙表示
三、非选择题(本题包括5小题,共60分)
16.(12分)(2017·南京调研)为探究催化剂对双氧水分解的催化效果,某研究小组做了如下实验:
(1)甲同学欲用如图所示实验来确认MnO2是H2O2分解反应的催化剂。
该实验________(填“能”或“不能”)达到目的,原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为探究MnO2的量对催化效果的影响,乙同学分别量取50mL1%的H2O2溶液加入容器中,在一定质量范围内,加入不同质量的MnO2粉末,测量所得气体体积,数据如下:
MnO2粉末的质量/g
0.1
0.2
0.4
40s时O2体积/mL
49
61
86
由此得出的结论是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为分析Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果,丙同学设计实验(三支试管中均盛有10mL5%的H2O2溶液):
试管
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
滴加试剂
5滴0.1mol·L-1FeCl3溶液
5滴0.1mol·L-1CuCl2溶液
5滴0.3mol·L-1NaCl溶液
产生气泡情况
较快产生细小气泡
缓慢产生细小气泡
无气泡产生
结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
设置实验Ⅲ的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
17.(12分)氨是一种重要的化工产品,是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱等的原料。
(1)某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应。
在容积固定为2L的密闭容器内充入1molN2和3molH2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在一定温度压强下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间/min
0
5
10
15
20
25
30
压强/MPa
16.80
14.78
13.86
13.27
12.85
12.60
12.60
则从反应开始到25min时,以N2表示的平均反应速率=__________________________;该温度下平衡常数K=________。
(2)利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
ΔH=-99kJ·mol-1
②CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH=-58kJ·mol-1
③CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH
图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线是________;反应③的ΔH=________kJ·mol-1。
(3)合成气的组成
=2.60时体系中的CO平衡转化率α(CO)与温度和压强的关系如图2所示。
图中的压强p1、p2、p3由大到小的顺序为
________________________________________________________________________;
α(CO)随温度升高而减小,其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
18.(12分)(2017·无锡模拟)应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手。
开发利用清洁能源可减少污染,解决雾霾问题。
甲醇是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景,一定条件下用CO和H2合成CH3OH:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g),在2L密闭容器中充入物质的量之比为1∶2的CO和H2,在催化剂作用下充分反应。
平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如下图所示。
(1)该反应的反应热ΔH________(填“>”或“<”)0,压强的相对大小p1________(填“>”或“<”)p2。
(2)该反应化学平衡常数表达式为
________________________________________________________________________。
(3)下列各项中,不能说明该反应已经达到平衡的是________(填字母)。
A.容器内气体压强不再变化
B.v(CO)∶v(H2)∶v(CH3OH)=1∶2∶1
C.容器内的密度不再变化
D.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.容器内各组分的质量分数不再变化
(4)某温度下,在保证H2浓度不变的情况下,增大容器的体积,平衡________(填字母)。
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.不移动
作出此判断的依据是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
19.(12分)(2018·泰州调研)催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。
研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。
反应的热化学方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1=-53.7kJ·mol-1 Ⅰ
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2 Ⅱ
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:
T/K
催化剂
CO2转化率/%
甲醇选择性/%
543
Cat.1
12.3
42.3
543
Cat.2
10.9
72.7
553
Cat.1
15.3
39.1
553
Cat.2
12.0
71.6
【备注】Cat.1:
Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:
Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:
转化的CO2中生成甲醇的百分比
已知:
①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O(l)===H2O(g) ΔH3=44.0kJ·mol-1
请回答(不考虑温度对ΔH的影响):
(1)反应Ⅰ的平衡常数表达式K=
________________________________________________________________________;
反应Ⅱ的ΔH2=________kJ·mol-1。
(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有________。
A.使用催化剂Cat.1
B.使用催化剂Cat.2
C.降低反应温度
D.投料比不变,增加反应物的浓度
E.增大CO2和H2的初始投料比
(3)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在图中分别画出反应Ⅰ在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程—能量”示意图。
20.(12分)(2017·南京模拟)Ⅰ.氨可用于制取氨水、液氮、氮肥(尿素、碳铵等)、硝酸、铵盐、纯碱等,因此被广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料等行业中,是最重要的化工产品之一。
(1)CO可使合成氨的催化剂中毒而失去活性,因此工业上常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气体中的CO,反应原理:
[Cu(NH3)2CH3COO](l)+CO(g)+NH3(g)
[Cu(NH3)3]CH3COO·CO(l) ΔH<0,吸收后的乙酸铜氨溶液经过适当处理后可再生而恢复其吸收CO的能力,则再生的适宜条件是________(填字母)。
A.高温、高压B.高温、低压
C.低温、低压D.低温、高压
(2)已知N2(g)+3H22NH3(g) ΔH=-94.4kJ·mol-1,恒容时,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图1所示,各时间段最终均达平衡状态。
①在2L容器中发生反应,时段Ⅰ放出的热量为
________________________________________________________________________。
②25min时采取的某种措施是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数为________。
(保留3位有效数字)
Ⅱ.碳和碳的化合物在生产、生活中有重要作用,甲醇水蒸气重整制氢系统可能发生下列三个反应:
①CH3OH(g)
CO(g)+2H2(g)
ΔH1=90.8kJ·mol-1
②CH3OH(g)+H2O(g)
CO2(g)+3H2(g)
ΔH2=49kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)ΔH3=__________________。
(2)根据化学原理分析升高温度对反应②的影响:
________________________________________________________________________。
(3)控制反应条件,反应①中的产物也可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为3H2(g)+3CO(g)
CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比[
]的变化如图2所示:
合成二甲醚的最佳氢碳比为________,对于气相反应,用某组分(B)的平衡分压(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp),水煤气合成二甲醚反应的平衡常数表达式为Kp=________________________________________________________________________。
答案精析
1.A 2.C
3.B [A项,t1时逆反应速率仍然在变化,说明没有达到平衡状态,错误;B项,t1时平衡常数不再变化,正、逆反应速率相等,说明达到了平衡状态,正确;C项,t1时二氧化碳和一氧化氮的物质的量还在变化,说明正、逆反应速率不相等,反应没有达到平衡状态,错误;D项,t1时NO的质量分数仍然在变化,说明没有达到平衡状态,错误。
]
4.A [未平衡时,CO2的体积分数是个变化的量,现在混合气体中CO2的体积分数保持不变,说明已经达到平衡状态,A项正确;恒容条件下,该混合气体的密度是个不变量,密度不变不能说明达到平衡状态,B项错误;单位时间内每消耗1.2molH2,同时生成0.4molH2O,不能说明正、逆反应速率相等,C