《化学反应速率和化学平衡》单元质量验收试题.docx
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《化学反应速率和化学平衡》单元质量验收试题
(人教版选修4)《化学反应速率和化学平衡》单元质量验收试题
(满分:
100分,考试时间:
90分钟)
一、选择题:
本题包括15小题,每小题只有1个选项符合题意,每小题3分,共45分。
1.下列说法不正确的是( )
A.ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
B.NH4HCO3(s)
NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57kJ/mol能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的速率
答案:
C
解析:
ΔH<0、ΔS>0,则ΔH-TΔS<0,任何温度下反应都能自发进行,A项正确;B项中ΔH>0,ΔS>0,反应能自发进行,原因是熵变因素的影响大于焓变因素的影响,B项正确;用焓变和熵变判断反应的自发性,都有例外,故都不能单独作为反应自发性的判据,而应用复合判据,C项错误;使用催化剂能改变反应的活化能,因此能改变化学反应进行的速率,D项正确。
2.反应4A(g)+5B(g)
4C(g)+6D(g)在5L的密闭容器中进行,30s后C的物质的量增加了0.30mol。
则下列叙述正确的是( )
A.A的平均反应速率是0.010mol·L-1·s-1
B.容器中含D的物质的量至少为0.45mol
C.容器中A、B、C、D的物质的量之比为4∶5∶4∶6
D.容器中A的物质的量一定增加了0.3mol
答案:
B
解析:
v(C)=
=0.002mol·L-1·s-1,根据速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,可知A的速率也是0.002mol·L-1·s-1,A项错;由于C的物质的量增加0.30mol,所以D的物质的量增加了0.30mol×
=0.45mol,B项正确;A的物质的量一定减少了0.30mol,D项错;A、B、C、D的物质的量之比不一定等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,C项错。
3.在一密闭容器中,反应aA(g)
bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,A的浓度变为原来的60%,则()
A.a<bB.平衡向逆反应方向移动了
C.平衡向正反应方向移动了D.物质B的质量分数增加了
答案:
B
解析:
A、减小压强,平衡向生成A的方向移动,则a>b,选项A错误;B、假设体积增加一倍时若平衡未移动,A的浓度应为原来的50%,实际平衡时A的浓度是原来的60%,大于原来的50%,说明平衡向生成A的方向移动,即向逆反应移动,选项B正确;C、根据选项B的分析,平衡向逆反应移动,选项C错误;D、平衡向逆反应移动,物质B的质量分数减小了,选项D错误;答案选B。
4.现有下列各组溶液:
①10℃时10mL0.1mol/L的Na2S2O3溶液和50mL0.05mol/L的H2SO4溶液;
②10℃时10mL0.05mol/L的Na2S2O3溶液和10mL0.1mol/L的H2SO4溶液;
③30℃时10mL0.05mol/L的Na2S2O3溶液和10mL0.1mol/L的H2SO4溶液。
若同时将它们混合发生反应:
Na2S2O3+H2SO4
Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,则出现浑浊的先后顺序是( )
A.①②③B.②①③
C.③②①D.①③②
答案:
C
解析:
温度越高,反应速率越快,③的反应速率最大;相同温度下,②混合液中Na2S2O3和H2SO4的浓度大于①,故反应速率②>①,C项符合题意。
5.如图所示,隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动,M、N两个容器中均发生反应:
A(g)+2B(g)
xC(g) ΔH=-192kJ·mol-1,向M、N中都通入1molA和2molB的混合气体,初始M、N容积相同,保持温度不变。
下列说法正确的是( )
A.若x=3,达到平衡后A的体积分数关系为:
φ(M)>φ(N)
B.若x>3,达到平衡后B的转化率关系为:
α(M)>α(N)
C.若x<3,C的平衡浓度关系为:
c(M)>c(N)
D.x不论为何值,起始时向N容器中充入任意值的C,平衡后N容器中A的浓度均相等
答案:
D
解析:
M容器是恒温恒容下建立的平衡,N容器是恒温恒压下建立的平衡。
A.若x=3,由于反应前后气体体积不变,N容器建立的平衡与恒温恒容下建立的平衡等效,所以达到平衡后A的体积分数关系为:
φ(M)=φ(N),故A错误;
B.若x>3,由于反应后气体体积增大,N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立的平衡扩大容器体积,压强减小,平衡正向移动,B的转化率增大,所以达到平衡后B的转化率关系为:
α(M)<α(N),故B错误;
C.若x<3,由于反应后气体体积减小,N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立的平衡缩小容器体积,压强增大,平衡正向移动,C的平衡浓度增大,所以C的平衡浓度关系为:
c(M)<c(N),故C错误;
D.恒温恒压下,x不论为何值,起始时向N容器中充入任意值的C,一边倒后,A与B的物质的量之比都是1∶2,为等效平衡,反应物的浓度相同,即平衡后N容器中A的浓度均相等,故D正确。
6.往恒容密闭容器中通入一定量N2O4,发生反应N2O4(g)
2NO2(g),随温度升高,气体颜色变深。
如图表示该反应平衡时有关物理量Y随某条件X(其他条件不变)变化的规律。
X、Y分别是 ( )
A.温度T,逆反应速率vB.温度T,气体的密度ρ
C.压强p,平衡常数KD.压强p,N2O4的转化率α
答案:
D
解析:
升高温度,正、逆反应速率均增大,A项错误;气体的总质量不变,容器体积不变(恒容),则升高温度,气体的密度不变,B项错误;平衡常数K仅受外界因素温度的影响,故增大压强,K不变,C项错误;增大压强,平衡向左移动,N2O4的转化率降低,D项正确。
7.已知COCl2(g)
CO(g)+Cl2(g)△H>0,当反应达到平衡时,下列措施:
①升温②恒容通入惰性气体③增加CO的浓度④扩大容积⑤加催化剂⑥恒压通入情性气体,能提高COCl2转化率的是
A.①②④B.①④⑥
C.②③⑥D.③⑤⑥
答案:
B
解析:
①为吸热反应,升温平衡正向移动,转化率增大,故选;②恒容通入惰性气体,平衡不移动,转化率不变,故不选;③增加CO的浓度,平衡逆向移动,转化率减小,故不选;④该反应为气体体积增大的反应,体积增大,压强减小,减压平衡正向移动,转化率增大,故选;⑤加催化剂,平衡不移动,转化率不变,故不选;⑥恒压通入惰性气体,相当于减小压强,减压平衡正向移动,转化率增大,故选;故选B。
8.硫酸工业生产过程中,涉及SO2转化为SO3的反应,某化学研究小组在450℃时,在一容积为10L的恒容密闭容器中研究该可逆反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),得出的相关数据如表所示:
时间/min
n(SO2)/mol
n(O2)/mol
n(SO3)/mol
0
0.200
0.100
0
10
0.190
0.095
0.010
15
0.160
0.080
0.040
20
0.160
0.080
0.040
25
0.150
0.150
0.050
根据表中数据,下列判断正确的是()
A.0~10min内的反应速率可表示为v(SO2)=0.010mol/(L·min)
B.15~20min内,正、逆反应速率不相等
C.工业上常用增加SO2的量来提高O2的转化率
D.20~25min内,数据变化的原因可能是增加了O2的物质的量
答案:
D
9.某恒温密闭容器发生可逆反应Z(?
)+W(?
)
X(g)+Y(?
)ΔH,在t1时刻反应达到平衡,在t2时刻缩小容器体积,t3时刻再次达到平衡状态后未再改变条件。
下列有关说法中正确的是()
A.Z和W在该条件下至少有一个是为气态
B.若该反应只在某温度T0以上自发进行,则该反应的平衡常数K随温度升高而增大
C.t1t2时间段与t3时刻后,两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量不可能相等
D.若在该温度下此反应平衡常数表达式为K=c(X),则t1t2时间段与t3时刻后的X浓度不相等
答案:
B
解析:
A、根据图像可知,正反应速率不随反应时间和压强的改变而改变,故Z和W都是不是气体,A错误;B、由于该反应在温度为T0以上时才能自发进行,根据△H-T△S<0,得出该反应是吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,B正确;C、结合图像可知,X是气体,Y可能是气体,也可能不是,所以反应过程中气体的摩尔质量可能会相等,C错误;D、由于化学平衡常数只与温度有关,该温度下平衡常数的表达式K=c(X)是定值,则t1t2时间段与t3时刻后的c(X)相等,D错误;答案选B。
10.一定条件下的密闭容器中:
4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.9kJ/mol,下列叙述正确的是( )
A.4molNH3和5molO2反应,达到平衡时放出的热量为905.9kJ
B.平衡时v正(O2)=
v逆(NO)
C.平衡后降低压强,混合气体的平均摩尔质量增大
D.平衡后升高温度,混合气体中NO含量降低
答案:
D
解析:
由于该反应为可逆反应,故反应达平衡时反应物不能全部转化为生成物,放出的热量小于905.9kJ,A项错误;根据速率之比等于化学计量数之比可知反应达平衡时,v正(O2)=
v逆(NO),B项错误;降低压强,平衡右移,气体的物质的量增大,但气体的质量不变,故混合气体的摩尔质量减小,C项错误;升高温度,平衡左移,NO的含量降低,D项正确。
11.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。
在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:
CO(g)+H2S(g)
COS(g)+H2(g) K=0.1
反应前CO物质的量为10mol,平衡后CO物质的量为8mol,下列说法正确的是( )
A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应
B.通入CO后,正反应速率逐渐增大
C.反应前H2S物质的量为7mol
D.CO的平衡转化率为80%
答案:
C
解析:
A.升高温度,H2S浓度增加,说明平衡逆向移动,则该反应是放热反应,错误;B.通入CO后,正反应速率瞬间增大,又逐渐减小,错误;C.根据
CO(g)+H2S(g)
COS(g)+H2(g) K=0.1
起始物质
的量/mol10n00
变化物质
的量/mol2222
平衡物质
的量/mol8n-222
设该容器的体积为V,根据K=0.1,列关系式得(2×2)÷[8×(n-2)]=0.1,解得n=7,正确;D.根据上述数据CO的平衡转化率为2mol÷10mol×100%=20%,错误。
12.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。
则下列叙述中不正确的是
A.保持容器容积不变,向其中再加入1molH2,反应速率加快,理由是增大反应物氢气的浓度,反应速率加快
B.保持容器内气体压强不变,向其中加入1molN2(N2不参加反应),反应速率减慢,理由是保持压强不变,向其中充入N2,体积变大,反应物浓度减小,反应速率减慢
C.保持容器容积不变,向其中加入1molN2(N2不参加反应),反应速率不变,理由是反应物的浓度不变,反应速率不变
D.保持容器内气体压强不变,向其中再加入1molH2(g)和1molI2(g),反应速率减小,理由是容器体积变大反应物浓度变小,反应速率减小
答案:
D
解析:
本题考查化学反应速率,侧重于影响因素的考查。
A.保持容器容积不变,向其中加入1molH2,反应物浓度增大,反应速率增大,正确;B、保持容器内气体压强不变,向其中加入1molN2,体积增大,反应物的浓度减小,则反应速率减小,正确;C、保持容器容积不变,向其中加入1molN2,参加反应的物质的浓度不变,则反应速率不变,正确;D、保持容器内气体压强不变,向其中加入1molH2(g)和1molI2(g),因体积增大为2倍,物质的量增大为2倍,则浓度不变,反应速率不变,错误。
13.已知反应:
2CH3COCH3(l)
CH3COCH2COH(CH3)2(l)。
取等量CH3COCH3,分别在0℃和20℃下,测得其转化率随时间变化的关系曲线(Y-t)如下图所示。
下列说法正确的是( )
A.b代表0℃下CH3COCH3的Y-t曲线
B.反应进行到20min末,CH3COCH3的
>1
C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率
D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的
=1
答案:
D
解析:
A项,反应速率越快,达到化学平衡所需的时间越短,所以b代表20℃下CH3COCH3的Y-t曲线。
B项,由题图可知,20min时a曲线对应点的斜率小于b曲线,所以CH3COCH3的
<1。
C项,由题图可知,20℃时CH3COCH3的平衡转化率一定小于0℃时的平衡转化率。
D项,当Y=0.113时,a曲线与b曲线相交,故产物的量相同。
14.合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H=−92.4kJ/mol。
现将lmolN2(g)、3molH2(g)充入一容积为2L的密闭容器中,在500℃下进行反应,10min时达到平衡,NH3的体积分数为
,下列说法中正确的是()
A.若达到平衡时,测得体系放出9.24kJ热量,则H2反应速率变化曲线如图甲所示
B.反应过程中,混合气体平均相对分子质最为M,混合气体密度为d,混合气体压强为p,三者关系如图乙
C.如图丙所示,容器I和II达到平衡时,NH3的体积分数为
,则容器I放出热量与容器II吸收热量之和为92.4kJ
D.若起始加入物料为1molN2,3molH2,在不同条件下达到平衡时,NH3的体积分数变化如图丁所示
答案:
C
15.一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。
下列判断正确的是( )
A.在0~50min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等
B.溶液酸性越强,R的降解速率越小
C.R的起始浓度越小,降解速率越大
D.在20~25min之间,pH=10时R的平均降解速率为0.04mol·(L·min)-1
答案:
A
解析:
在0~50min之间,pH=2和pH=7时反应物R都能完全反应,降解率都是100%,故A项正确;由斜率可知pH越小降解速率越大,即溶液的酸性越强,R的降解速率越大,故B项错误;浓度越大化学反应速率越大,所以起始浓度越小降解速率越小,故C项错误;20~25min之间,pH=10时R的平均降解速率为
故D项错误。
二、非选择题:
本题包括4小题,共55分。
16.(14分)一定温度下,在容积固定的VL密闭容器中加入nmolA、2nmolB,发生反应:
A(g)+2B(g)
2C(g) ΔH<0,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时A的转化率为x。
(1)一段时间后上述反应达到平衡。
则下列说法中正确的是________(填字母)。
A.物质A、B的转化率之比为1∶2
B.起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为3n∶(3n-nx)
C.当2v正(A)=v逆(B)时,反应一定达到平衡状态
D.充入惰性气体(如Ar),平衡向正反应方向移动
(2)K和x的关系满足K=______________。
在保证A浓度不变的情况下,扩大容器的体积,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
(3)该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示。
①由图可知,反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而t2、t8时都改变了一种条件,试判断改变的条件:
t2时__________________________________________________________________;
t8时__________________________________________________________________。
②t2时平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
③若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4t6时逆反应速率与时间的关系线。
_______________
答案:
BC
C升温或增大C的浓度使用催化剂逆反应
解析:
(1)平衡状态的判断依据是正逆反应速率相等,各组分的浓度保持不变。
A.反应物A与B加入的反应物的物质的量之比等于其化学计量数之比,所以任何时刻A与B的转化率之比等于化学计量数之比为1:
2,不能说明达到平衡状态,A错误;B.假设A转化率为x,则平衡后有A、B、C物质的量分别为(n-nx)mol、(2n-2nx)mol、2nxmol,平衡后气体总物质的量为(3n-nx)mol,恒容容器中,气体物质的量之比等于其压强之比,B正确;C.当2v正(A)=v逆(B)时,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,C正确;D.恒容容器中,充入惰性气体(如Ar),由于各种物质的浓度不变,所以化学平衡不移动,D错误;答案选BC;
只表示v逆,t2时平衡逆向移动,由于该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,所以根据平衡移动原理可知,采用的条件可以是升温或增大C的浓度;t8时正反应速率和逆反应速率都增大,由于二者仍然相等,所以化学平衡不移动,采用的条件是使用了催化剂;②t2时逆反应速率突然增大,且平衡时反应速率大于t2时反应速率,平衡向逆反应方向移动;③若t4时降压,物质的浓度降低,反应速率减小,由于反应物的系数大于生成物的稀释,所以正反应速率减小的倍数大于逆反应速率减小的倍数,化学平衡逆向移动,至t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,化学平衡正向移动,逆反应的速率增大,至t7时达到平衡状态,所以t4t6时逆反应速率随时间变化的曲线表示为
。
17.(9分)工业制硫酸的过程中存在反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)。
T0℃时,将2molSO2和1.5molO2充入2L密闭容器中发生上述反应,容器中SO2的物质的量随温度变化的曲线如图所示。
(1)图中a点的正反应速率________(填写“>”“<”或“=”)逆反应速率。
(2)下列条件可以证明上述反应已达到化学平衡状态的是________。
a.单位时间内消耗1molO2,同时生成2molSO3
b.容器内SO2、O2、SO3的浓度之比为2∶1∶2
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的平均相对分子质量保持不变
(3)T1℃时,上述反应的化学平衡常数K=__________。
答案:
(1)>
(2)cd (3)2
解析:
(1)根据图象知,反应向正反应方向进行,所以正反应速率大于逆反应速率。
(2)当化学反应达到平衡状态时,同一物质的正逆反应速率相等,各物质的百分含量不变,由此引起的一些物理量不变。
a.无论反应是否达到平衡状态,单位时间内消耗1molO2,同时生成2molSO3,所以不能判断反应达到平衡状态,故错误。
b.容器内各物质的浓度之比与反应物的物质的量和转化率有关,所以不能判断反应是否达到平衡状态,故错误。
c.反应达到平衡状态时,各物质的含量不变,容器内压强保持不变,所以能判断反应达到平衡状态,故正确。
d.反应达到平衡状态时,各物质的含量不变,混合气体的平均相对分子质量保持不变,所以能判断反应达到平衡状态,故正确。
(3)T1℃时,二氧化硫的物质的量浓度=0.5mol·L-1,氧气的物质的量浓度=
0.5mol·L-1,三氧化硫的物质的量浓度=0.5mol·L-1,K=
=2。
18.(16分)二甲醚(CH3OCH3)是一种应用前景广阔的清洁燃料,以CO和H2为原料生产二甲醚主要发生以下三个反应:
编号
热化学方程式
化学平衡常数
①
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH1
K1
②
2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH2=-24kJ·mol-1
K2
③
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
ΔH3=-41kJ·mol-1
K3
回答下列问题:
(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:
化学键
H—H
C—O
C≡O
H—O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1076
465
413
由上述数据计算ΔH1=______________;
(2)该工艺的总反应为3CO(g)+3H2(g)
CH3OCH3(g)+CO2(g)ΔH,该反应ΔH=__________,化学平衡常数K=___________(用含K1、K2、K3的代数式表示);
(3)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有__________;
A.分离出二甲醚B.升高温度
C.改用高效催化剂D.增大压强
(4)工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行,无反应③发生,该工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率,原因是_________________________________________
___________________________________________________________;
(5)某温度下,将8.0molH2和4.0molCO充入容积为2L的密闭容器中,发生反应:
4H2(g)+2CO(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g),反应达平衡后测得二甲醚的体积分数为25%,则该温度下反应的平衡常数K=__________。
答案:
(1)-99kJ·mol-1(3分)
(2)-263kJ·mol-1(3分)K
·K2·K3(3分)
(3)AD(2分)(4反应③消耗了反应②中的产物H2O,使反应②的化学平衡向正反应方向移动,从而提高CH3OCH3的产率)(2分)(5)2.25(3分)
解析:
(1)由ΔH等于反应物的键能减去生成物的键能,可求得反应①的ΔH1=1076+2×436-343-465-3×413=-99kJ·mol-1;
(2)由盖斯定律可得,总反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)为方程式①×2+②+③相加所得,故ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3=2×(-99)-24-41=-263kJ·mol-1;总反应的平衡常数等于分反应的平衡常数之积,则K=K
·K2·K3;
(3)由勒夏特列原理,对于3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)为了提高CH3OCH3产率,反应需要向正向移动,因此通过减小气体体积、降温、减少产物的量可以实现,而催化剂对化学平衡的移动没有影响,由此可知A、D正确;
(4)反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),反应③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),由此可知,反应③消耗反应②中的水,根据勒
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