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83化学反应的限度

一、选择题

1.下列可逆反应达到平衡后,增大压强同时升高温度,平衡一定向右移动的是(  )

A.2AB(g)

A2(g)+B2(g);ΔH>0

B.A2(g)+3B2(g)

2AB3(g);ΔH<0

C.A(s)+B(g)

C(g)+D(g);ΔH>0

D.2A(g)+B(g)

3C(g)+D(s);ΔH<0

解析:

A项,加压平衡不移动,升温平衡向右移动,故正确;B项,加压平衡向右移动,升温平衡向左移动,最后结果不确定;C项,加压平衡向左移动,升温平衡向右移动,结果也不确定;D项,加压平衡不移动,升温平衡向左移动,故不正确。

答案:

A

2.(2012年滨海模拟)对于可逆反应N2(g)+3H2(g)

2NH3(g);ΔH<0,下列研究目的和图示相符的是(  )

解析:

A项,P1时先达到平衡状态,反应速率快,故P1>P2;B项,该反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,N2转化率减小,而图示是增加;C项,增加N2的浓度,正反应速率突然增大,逆反应速率从原平衡点逐渐增大,平衡向正反应方向移动,正确;D项,有催化剂时达到平衡时间应短。

答案:

C

3.在某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)的平衡常数为K,下列说法正确的是(  )

A.增加A的量,平衡正向移动,达到新平衡时K值增大

B.升高温度,K值增大

C.K越大,说明该反应的进行程度越大,转化率越高

D.该反应的K=

解析:

本题主要是考查平衡常数的应用。

平衡常数只是温度的函数,即只与温度有关,所以A项不正确;升高温度,K值不一定增大,如果正反应是吸热反应,升高温度K值增大,但该反应没有告诉正反应的反应热,所以不能确定K变化情况,即B项不正确;平衡常数的意义就是衡量一个反应进行的程度,K值越大,正反应进行的程度越大,C项正确,符合题意;该反应的平衡常数的表达式为:

K=

,即D项不正确。

答案:

C

4.(2012年济南模拟)有关合成氨工业的下列说法中,正确的是(  )

A.从合成塔出来的混合气体,NH3的含量较小,所以生产氨的工厂的效率都很低

B.由于氨可液化分离出来,N2、H2在实际生产中循环使用,所以总体来说氨的产率很高

C.合成氨工业的反应温度控制在500℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动

D.合成氨厂采用的压强是20MPa~50MPa,因在该压强下铁触媒的活性最大

解析:

本题需要从反应速率和化学平衡两个角度理解合成氨反应的条件选择。

合成氨工业中从合成塔出来的混合气体,NH3的含量较小,但由于分离出NH3后,N2和H2可循环使用,所以总体来说氨的产率是很高的,则A说法错误,B说法正确;合成氨工业的反应温度控制在500℃左右而不选择常温,是为了加快反应速率,且催化剂铁触媒在500℃时催化活性最高,C说法错误;合成氨的反应为气体体积减小的反应,增大压强主要是为了使平衡向正反应方向移动,与催化剂活性无关,D说法错误。

答案:

B

5.(2012年衡水模拟)在一个容积固定的密闭容器中,发生反应:

CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g);ΔH<0。

第2min时只改变一个条件,反应情况如下表:

时间

c(CO)/mol·L-1

c(H2)/mol·L-1

c(CH3OH)/mol·L-1

起始

1

3

0

第2min

0.8

2.6

0.2

第4min

0.4

1.8

0.6

第6min

0.4

1.8

0.6

下列说法不正确的是(  )

A.第4min至第6min该化学反应处于平衡状态

B.第2min时,如果只改变某一条件,则改变的条件可能是降低温度

C.第2min时,如果只改变某一条件,则改变的条件可能是使用催化剂

D.第6min时,其他条件不变,如果升高温度,正反应速率增大

解析:

根据表中数据得,第4min后体系中各物质的浓度保持不变,即反应达到平衡状态,A对;该反应在2~4min内的反应速率大于0~2min内的反应速率,即第2min时反应速率增大,因此改变的条件不可能为降低温度,可能为使用催化剂,B错、C对;6min时,升高温度,正逆反应速率均增大,D对。

答案:

B

6.(2012年苏州模拟)如图表示反应2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g);ΔH<0的正反应速率随时间的变化情况,试根据此曲线判断下列说法可能正确的是(  )

A.t1时减小了SO2的浓度,增加了SO3的浓度

B.t1时降低了温度,平衡向正反应方向移动

C.t1时减小了压强,平衡向逆反应方向移动

D.t1时增加了SO2和O2的浓度,平衡向正反应方向移动

解析:

由于t2时刻,反应再次达到平衡后的反应速率大于原平衡时的反应速率,则可判断t1时正反应速率减小,而逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动,A项正确。

答案:

A

7.在密闭容器中发生下列反应:

(Ⅰ)2A(g)+B(g)

2C(g);ΔH<0,(Ⅱ)3A(g)

D(g)+E(g);ΔH>0,达到平衡后,改变下列条件均能使反应(Ⅰ)(Ⅱ)中A的转化率增大的是(  )

①缩小容器容积 ②升高温度 ③增加A的浓度

A.仅①B.①③

C.①②③D.都不能

解析:

缩小容器容积使这两个反应向正反应方向移动,A的转化率增大;升高温度,反应(Ⅰ)向逆反应方向移动,A的转化率减小;③使A的转化率都减小。

答案:

A

8.(2012年潍坊质检)某温度下,在容积固定的密闭容器中发生可逆反应:

A(g)+2B(g)

2Q(g)。

平衡时,各物质的浓度比为[A]∶[B]∶[Q]=1∶1∶2。

保持温度不变,以1∶1∶2的体积比再充入A、B、Q,则下列叙述正确的是(  )

A.刚充入时反应速率,v(正)减小,v(逆)增大

B.达到新的平衡时,反应混合物中A、B的物质的量分数增加

C.达到新的平衡时,[A]∶[B]∶[Q]仍为1∶1∶2

D.达到新的平衡过程中,体系压强先增大,后逐渐减小

解析:

由题意可知反应物、生成物的浓度增大相同的倍数,所以此题相当于增大压强,正逆反应速率均增大,平衡右移,所以A、B、C均错误。

答案:

D

9.(2012年沈阳模拟)在一定温度下,将等量的气体分别通入起始体积相同的密闭容器Ⅰ(恒容)和Ⅱ(恒压)中,使其发生反应,t0时容器Ⅰ达到以化学平衡,X,Y,Z的物质的量的变化如下图所示,则下列有关推断正确的是(  )

A.该反应的化学方程式为3X+2Y

3Z

B.若两容器中均达到平衡后,两容器的体积V(Ⅰ)

C.若两容器中均达到平衡时,两容器中Z的物质的量分数相同,则Y为固态或液态

D.达平衡后,若对容器Ⅱ升高温度时其体积增大,说明Z发生的反应为吸热反应

解析:

由物质的量——时间曲线图可知该反应中Z是反应物,X和Y是生成物,故正确的化学方程应为3Z

3X+2Y,A错;若平衡后V(Ⅰ)p(Ⅱ),压强越大反应速率越快,由此可知容器Ⅱ达到平衡所用时间大于t0,B错;选项C可依据等效平衡判断是正确的;由于生成物的状态未知,且温度升高气体均会膨胀,因此通过题给条件无法判断反应的热效应,D错。

答案:

C

10.把1molCO2和3molH2通入1L的密闭容器中,在某温度下发生反应:

CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g);

ΔH=-49.0kJ·mol-1

测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化如下图所示,下列说法正确的是(  )

A.3min时,v正=v逆

B.0~10min内,氢气的平均反应速率为0.225mol·L-1·min-1

C.该温度下,反应的平衡常数K=5.3mol-2·L2

D.若升高温度,CO2的平衡转化率大于75%

解析:

     CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)

起始(mol/L):

1.003.0000

10min时(mol/L):

0.250.750.750.75

变化量(mol/L):

0.752.250.750.75

则有:

0~10min内,v(H2)=

=0.225mol/(L·min)

K=

=5.3mol-2·L2,则B、C对;3min时,未达平衡,v正≠v逆,A错;此反应为放热反应,升高温度平衡左移,CO2的平衡转化率降低,D错。

答案:

BC

二、非选择题

11.一定温度下的密闭容器中发生如下反应:

2SO3(g)

2SO2(g)+O2(g);ΔH=+190kJ·mol-1

(1)该反应450℃时的平衡常数________500℃时的平衡常数(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(2)该热化学反应方程式的意义是____________________________。

(3)该反应一定达到平衡的是________________________________。

a.v(O2)正=2v(SO3)逆

b.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化 

c.容器中气体的密度不随时间而变化

d.容器中气体的分子总数不随时间而变化

(4)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molSO3,半分钟后达到平衡,测得容器中含SO30.18mol,则v(O2)=________mol·L-1·min-1,若继续通入0.20molSO3,则平衡________移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),再次达到平衡后,SO3的转化率________(填“增加”、“减小”或“不变”)

答案:

(1)小于 

(2)2mol气态SO3完全分解生成2mol气态SO2和1mol气态O2,吸收190kJ的热量 (3)bd

(4)0.004 向正反应方向 减小

一、选择题

1.将2molX和2molY充入2L密闭容器中发生如下反应:

X(g)+3Y(g)

2Z(g)+aQ(g),2min达到平衡时生成0.8molZ,测得Q的浓度为0.4mol·L-1,下列叙述错误的是(  )

A.a的值为2

B.平衡时X的浓度为0.2mol·L-1

C.Y的转化率为60%

D.反应速率v(Y)=0.3mol·(L·min)-1

解析:

此题主要考查反应速率的计算,我们在做这种类型的题时常用以下形式:

       X(g)+3Y(g)

2Z(g)+aQ(g)

始态/mol·L-11100

反应的量/mol·L-10.20.60.40.4

终态/mol·L-10.80.40.40.4

由已知量求出其他未知量,注意方程式中的量要统一,一般用物质的量浓度。

答案:

B

2.(2012年厦门模拟)密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和不同温度下的平衡浓度如下表:

物质

X

Y

Z

25℃时初始浓度/mol·L-1

0.1

0.2

0

25℃时平衡浓度/mol·L-1

0.05

0.05

0.1

50℃时平衡浓度/mol·L-1

0.06

0.08

0.08

下列说法错误的是(  )

A.该反应是放热反应

B.该反应可表示为X+3Y

2Z

C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,X转化率减小

D.反应达到平衡时,Y的分解速率是Z的分解速率的1.5倍

解析:

A项,由25℃→50℃时,X、Y浓度升高可以得升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,A项正确;且Δc(X)∶Δc(Y)∶Δc(Z)=0.01∶0.03∶0.02=1∶3∶2,可得反应式为X+3Y

2Z,B正确;C中增大压强平衡正向移动,X、Y的转化率都增大,C错;D项中v(Y)∶v(Z)=3∶2即1.5倍,D正确。

答案:

C

3.(2012年漳州模拟)在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示,下列表述正确的是(  )

A.反应的化学方程式为2M

N

B.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡

C.t3时,正反应速率大于逆反应速率

D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍

解析:

由曲线可知,N物质的量减少,是反应物;M物质的量增加,是生成物,A不正确。

横轴t2对应纵轴数值为4,纵轴表示物质的量,不是速率,B不正确。

t3时刻以后,M、N物质的量不再改变,反应达到平衡状态,v正=v逆;C不正确。

t1时刻N的物质的量为6mol,M的物质的量为3mol,D正确。

答案:

D

4.(2012年郑州模拟)一定温度下,在固定体积的密闭容器中发生下列反应:

2HI(g)

H2(g)+I2(g)。

若c(HI)由0.1mol·L-1降到0.07mol·L-1时,需要15s,那么c(HI)由0.07mol·L-1降到0.05mol·L-1时,所需反应的时间为(  )

A.等于5s      B.等于10s

C.大于10sD.小于10s

解析:

c(HI)从0.1mol·L-1降到0.07mol·L-1过程中:

v(HI)=Δc/Δt=0.03mol·L-1/15s=0.002mol·L-1·s-1。

假设v(HI)不变,则c(HI)从0.07mol·L-1降到0.05mol·L-1时,Δt=Δc/v=0.02mol·L-1/0.002mol·L-1·s-1=10s。

但反应速率受浓度变化的影响,浓度越大,反应速率越快。

随着反应的进行c(HI)越来越小,反应速率越来越慢,所需反应时间大于10s。

答案:

C

5.(2012年南通模拟)某密闭容器中发生如下反应:

X(g)+3Y(g)2Z(g);ΔH<0

如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系,t2、t3、t5时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。

下列说法中正确的是(  )

A.t2时加入了催化剂

B.t3时降低了温度

C.t5时增大了压强

D.t4~t5时间内转化率最低

解析:

已知反应是气体分子数缩小的反应,且正反应为放热反应。

加入催化剂只能同倍数增大正、逆反应速率,不会引起化学平衡移动,即A项正确;温度降低,正、逆反应速率都减慢,但吸热方向减慢得更快,结合该反应为放热反应,应有v(正)>v(逆),图像中t3时v(逆)>v(正),即B项不正确;增大压强,反应中各物质的浓度增大,正、逆反应速率均加快,但气体分子数缩小的方向增加得更快,结合反应特点有v(正)>v(逆),图像中t5时v(逆)>v(正),即C项不正确;如果按照图像分析,从t3到t4和t5到t6平衡都是逆向移动,即t6后转化率最低,D项不正确。

答案:

A

6.在一定温度时,N2与H2反应过程中能量变化的曲线如下图。

下列叙述正确的是(  )

A.该反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)

2NH3(g);ΔH=-92kJ·mol-1

B.b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线

C.加入催化剂,该化学反应放热增多

D.加入催化剂可增大正反应速率,降低逆反应速率

解析:

加入催化剂可以降低反应所需的活化能,根据图示可求ΔH,热化学方程式应标出反应物和生成物的状态,A错。

使用催化剂会同等程度地加快正、逆反应速率,但不改变平衡,也就不会影响反应的热量,C、D错。

答案:

B

7.(2012年德州测试)在密闭容器中,一定条件下,进行如下反应:

NO(g)+CO(g)

N2(g)+CO2(g);ΔH=-373.2kJ·mol-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N2

D.降低温度同时增大压强

解析:

加催化剂,可以加快反应速率,但平衡不移动,升温也可加快反应的速率,但该平衡向逆反应方向移动,NO转化率降低,A不正确;加压,平衡正向移动,NO转化率提高,B项正确;升高温度和充入N2,都使平衡向逆反应方向移动,NO转化率降低,C不正确;D中两种因素都导致平衡正向移动,NO转化率增加,但两种因素对速率的改变相反,无法确定反应速率的改变,D不正确。

答案:

B

8.在C(s)+CO2(g)

2CO(g)反应中,可使反应速率增大的措施是(  )

①升高温度 ②增加碳的量 ③恒容通入CO2 ④恒压下充入N2 ⑤恒容下充入N2 ⑥恒容通入CO

A.①③④B.②④⑥

C.①③⑥D.③⑤⑥

解析:

②碳是固体,改变其量对反应速率无影响;④体积增大降低了反应物及生成物的浓度,正逆反应速率降低;⑤体积不变,反应物及生成物的浓度不变,正逆反应速率不变。

答案:

C

9.(2012年三明模拟)一定条件下,在密闭容器中,通入N2、H2进行N2(g)+3H2(g)

2NH3(g);ΔH<0,下列叙述正确的是(  )

A.充分反应后,密闭容器中N2和H2至少有1种物质的浓度为零

B.使用适宜的催化剂,可以加快反应的速率

C.增加H2的浓度或降低温度,都会加快正反应速率

D.反应达平衡后,减小容器的体积,H2的浓度不变

解析:

由可逆反应定义可知A错误;降低温度,反应速率降低,C错误;减小反应容器的体积不论平衡向哪个方向移动,各物质的浓度均增大,D错误。

答案:

B

10.在容积不变的密闭容器中进行反应:

2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g);ΔH<0。

下列各图表示当其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,其中分析正确的是(  )

A.图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响,且甲的温度较高

B.图Ⅱ表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响

C.图Ⅱ表示t0时刻通入氦气对反应速率的影响

D.图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响

解析:

图Ⅰ中乙先达平衡,乙的反应速率快,乙温度高;B项正确;C项通入He反应速率不变(恒容时)或减小(恒压时),C不正确;D项通入O2的时刻v′(逆)不变。

答案:

B

二、非选择题

11.某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。

在常温下按照如下方案完成实验。

实验编号

反应物

催化剂

10mL2%H2O2溶液

10mL5%H2O2溶液

10mL5%H2O2溶液

1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液

10mL5%H2O2溶液+少量HCl溶液

1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液

10mL5%H2O2溶液+少量NaOH溶液

1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液

(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是______________________。

(2)常温下5%H2O2溶液的pH约为6,H2O2的电离方程式为____________。

(3)实验①和②的目的是_____________________________。

实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。

资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。

为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是

____________________________________________。

(4)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图。

分析上图能够得出的实验结论是______________________________。

解析:

因为H2O2在常温下不易分解,要想观察到明显现象,可想办法加快化学反应速率如加入催化剂,升高温度等。

答案:

(1)降低了反应所需活化能

(2)H2O2

H++HO

(3)探究浓度对反应速率的影响

向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中)

(4)碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率

12.向体积为10L的固定密闭容器中通入3molX气体,在一定温度下发生如下反应:

2X(g)

Y(g)+3Z(g)。

(1)经5min后反应达到平衡,此时测得容器内的压强为起始时的1.2倍,则用Y表示的反应速率为________mol/(L·min)。

(2)若上述反应在甲、乙、丙、丁四个相同的密闭容器中进行,在同一段时间内测得容器内的反应速率分别为:

容器

反应速率

v(X)=3.5mol/(L·min)

v(Y)=2mol/(L·min)

v(Z)=4.5mol/(L·min)

v(X)=0.075mol/(L·s)

若其他条件相同,温度不同,则温度由高到低的顺序是(填序号)______。

解析:

(1)根据阿伏加德罗定律,同温、同体积时,压强之比等于气体的物质的量之比,即反应后气体的物质的量为3.6mol,设生成Y的物质的量为y,则生成Z的物质的量为3y,反应的X的物质的量为2y,则有3mol-2y+y+3y=3.6mol,y=0.3mol。

用Y表示的反应速率为0.3mol÷10L÷5min=0.006mol/(L·min)。

(2)都换算成用Z表示的反应速率为:

容器

反应速率v(Z)/mol/(L·min)

5.25

6

4.5

6.75

反应速率由快到慢的顺序为丁>乙>甲>丙,所以温度由高到低的顺序为丁>乙>甲>丙。

答案:

(1)0.006 

(2)丁>乙>甲>丙

13.(2012年济南模拟)某温度时,在2L密闭容器中气态物质CO和H2反应生成气态物质Z,它们的物质的量随时间的变化如下表所示。

t/min

CO/mol

H2/mol

Z/mol

0

1.00

1.00

0.00

1

0.90

0.80

0.10

3

0.75

0.50

0.25

5

0.65

0.30

0.35

7

0.55

0.10

0.45

9

0.55

0.10

0.45

10

0.55

0.10

0.45

(1)根据上表中数据,在图1中画出CO、Z的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线:

(2)体系中发生反应的化学方程式是________________________。

(3)在3~5min时间内产物Z的平均反应速率:

________。

(4)图2表示该反应进行过程中能量的变化。

曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化,曲线b表示使用催化剂后的能量变化。

该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应,反应的热化学方程式是________________________。

解析:

(1)画曲线时注意7min时达到平衡。

(2)根据反应关系及原子守恒,可写出体系中发生反应的化学方程式是CO+2H2

CH3OH。

(3)在3~5min时间内产物Z的平均反应速率:

0.1mol÷2L÷2min=0.025mol/(L·min)。

(4)由图像可知该反应是放热反应,反应的热化学方程式是

CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g);

ΔH=-91kJ/mol。

答案:

(1)

(2)CO+2H2

CH3OH

(3)0.025mol/(L·min)

(4)放热

CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g);

ΔH=-91kJ/mol

14.(2012年邹城模拟)二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。

工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。

请回答下列问题:

(1)煤的气化的主要化学反应方程式为:

_________

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