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2019-2020年高中化學專題2化學反應速率與化學平衡質(zhì)量檢測二蘇教版
1.在密閉容器中一定量混合氣體發(fā)生反應:xA(g)+yB(g)zC(g)平衡時測得A的濃度為0.5 molL-1,保持溫度不變,將容器的容積擴大到原來的2倍,再達平衡時測得A的濃度為0.2 molL-1,下列判斷正確的是( )
A.平衡向正反應方向移動 B.x+y>z
C.C的體積分數(shù)保持不變 D.B的轉(zhuǎn)化率降低
解析:選A 容器的容積擴大到原來的2倍,若平衡不移動,A、B、C的濃度均減半。A的濃度為0.25 molL-1,平衡時A的濃度0.2 molL-1<0.25 molL-1,說明減壓,平衡右移,x+y
0
D.25 ℃時,該反應的平衡常數(shù)K=2.2
解析:選D 固體物質(zhì)的物質(zhì)的量改變不會引起平衡的移動,A項錯誤;加入固體Sn(NO3)2后,溶液中c(Sn2+)增大,平衡向左移動,從而使c(Pb2+)增大,B項錯誤;升高溫度,c(Pb2+)增大,表明平衡向左移動,逆反應吸熱,正反應ΔH<0,C項錯誤;由圖像可知平衡時,c(Sn2+)=0.22 molL-1,c(Pb2+)=0.10 molL-1,K=c(Sn2+)/c(Pb2+)=0.22 molL-10.10 molL-1=2.2,D項正確。
6.在密閉容器中有反應:aX(g)+bY(g)nW(g) ΔH=Q,某同學根據(jù)此反應在不同條件下的實驗數(shù)據(jù),作出如下曲線:
其中,w(W)表示W(wǎng)在反應混合物中的百分含量,t表示反應時間。其他條件不變時,下列分析可能正確的是( )
A.圖Ⅰ可能是不同壓強對反應的影響,且p2>p1,a+b>n
B.圖Ⅱ可能是同溫同壓催化劑對反應的影響,且1的催化劑效果更好
C.圖Ⅱ可能是不同壓強對反應的影響,且p1>p2,n<a+b
D.圖Ⅲ可能是不同溫度對反應的影響,且T1>T2,Q<0
解析:選B A項,由圖像可知,p2>p1,由1→2,加壓平衡逆向移動,W含量降低,則a+b0,與題意不符合。
7.一定溫度下,在2 L的密閉容器中發(fā)生如下反應:A(s)+2B(g)xC(g) ΔH<0,B、C的物質(zhì)的量隨時間變化的關(guān)系如圖1,達平衡后在t1、t2、t3、t4時都只改變了一種條件,逆反應速率隨時間變化的關(guān)系如圖2。
下列有關(guān)說法正確的是( )
A.x=2,反應開始2 min內(nèi),v(B)=0.1 molL-1min-1
B.t1時改變的條件是降溫,平衡逆向移動
C.t2時改變的條件可能是增大c(C),平衡時B的物質(zhì)的量分數(shù)增大
D.t3時可能是減小壓強,平衡不移動;t4時可能是使用催化劑,c(B)不變
解析:選D 圖1是濃度時間圖,圖2為速率時間圖。A中,由圖1知,Δc(B)∶Δc(C)=(0.3-0.1)mol/2 L∶(0.2-0)mol/2 L=1∶1=2∶x,x=2時,v(B)=[(0.3-0.1)mol/2 L]/2 min=0.05 molL-1min-1;B中此反應為放熱反應,降溫,平衡正向移動;C中,增加C,雖然平衡左移,但B的物質(zhì)的量分數(shù)不一定增大;D中,x=2,壓強、催化劑均不能使平衡移動。
8.如圖所示為800 ℃時A、B、C三種氣體在密閉容器中反應時濃度的變化,只從圖上分析不能得出的結(jié)論是( )
A.A是反應物
B.前2 min A的分解速率為0.1 molL-1min-1
C.達平衡后,若升高溫度,平衡向正反應方向移動
D.反應的化學方程式為2A(g)2B(g)+C(g)
解析:選C 據(jù)題意知A為反應物,B、C為生成物,Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)=(0.4 molL-1-0.2 molL-1)∶(0.3 molL-1-0.1 molL-1)∶0.1 molL-1=2∶2∶1,故化學方程式為2A(g)2B(g)+C(g);前2 min A的分解速率為=0.1 mol(Lmin)-1;據(jù)題意無法判斷改變溫度時,平衡移動的方向,故選C。
9.往一體積不變的密閉容器中充入H2和I2(g),發(fā)生反應H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0,當達到平衡后,t0時若保持混合氣體總物質(zhì)的量不變而改變某一反應條件(如圖所示),使容器內(nèi)壓強增大,下列說法正確的是( )
A.容器內(nèi)氣體顏色變深,平均相對分子質(zhì)量不變
B.平衡不移動,混合氣體密度不變
C.H2轉(zhuǎn)化率增大,HI平衡濃度減小
D.t0時改變的條件是減小體積或升高體系溫度
解析:選A 由圖像知平衡逆向移動,I2(g)物質(zhì)的量增大,顏色加深,體積不變,平均相對分子質(zhì)量不變,密度不變,A正確,B錯誤;平衡逆向移動,H2轉(zhuǎn)化率減小,C錯誤;t0時改變條件為升高溫度,使壓強增大,D錯誤。
10.在密閉容器中,一定條件下,進行如下反應:NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-373.2 kJmol-1,達到平衡后,為提高該反應的速率和NO的轉(zhuǎn)化率,采取的正確措施是( )
A.加催化劑同時升高溫度
B.加催化劑同時增大壓強
C.升高溫度同時充入N2
D.降低溫度同時增大壓強
解析:選B 題給反應是放熱反應,反應后氣體體積減小。A項,加催化劑同時升高溫度,催化劑加快反應速率,升溫平衡逆向進行,NO轉(zhuǎn)化率減小,錯誤;B項,加催化劑同時增大壓強,催化劑加快反應速率,增大壓強平衡正向進行,NO轉(zhuǎn)化率增大,正確;C項,升高溫度同時充入N2,升溫速率增大,平衡逆向進行,加氮氣平衡逆向移動,NO轉(zhuǎn)化率減小,錯誤;D項,降低溫度反應速率減小,加壓反應速率增大,不能確定反應速率的變化情況,錯誤。
11.將NO2裝入帶活塞的密閉容器中,當反應2NO2(g)N2O4(g)達到平衡后,改變下列一個條件,其中敘述正確的是( )
A.升高溫度,氣體顏色加深,則此反應為吸熱反應
B.慢慢壓縮氣體體積,平衡向右移動,混合氣體顏色變淺
C.慢慢壓縮氣體體積,若體積減小一半,壓強增大,但小于原來的兩倍
D.恒溫恒容時,充入稀有氣體,壓強增大,平衡向右移動,混合氣體的顏色變淺
解析:選C A項,升高溫度,氣體顏色加深,說明升高溫度化學平衡向逆反應方向移動,逆反應是吸熱反應,此反應的正反應為放熱反應,錯誤;B項,慢慢壓縮氣體體積,使體系的壓強增大,各物質(zhì)的濃度增大,由于該反應的正反應是氣體體積減小的反應,所以增大壓強化學平衡向右移動,各物質(zhì)的濃度與原來比大,混合氣體顏色變深,錯誤;C項,慢慢壓縮氣體體積,若體積減小一半,壓強增大,如果平衡不移動,壓強為原來的二倍,現(xiàn)在平衡向正反應方向移動,體系的壓強小于原來的兩倍,正確;D項,恒溫恒容時,充入少量稀有氣體,壓強增大,但由于反應混合物中各物質(zhì)的濃度沒有發(fā)生變化,所以平衡不移動,混合氣體的顏色不變,錯誤。
12.某溫度下2 L密閉容器中,3種氣體起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)時的物質(zhì)的量(n)如下表所示。
X
Y
W
n(起始狀態(tài))/mol
2
1
0
n(平衡狀態(tài))/mol
1
0.5
1.5
下列說法正確的是( )
A.升高溫度,若W的體積分數(shù)減小,則此反應ΔH>0
B.該溫度下,此反應的平衡常數(shù)K=6.75
C.增大壓強,正、逆反應速率均增大,平衡向正反應方向移動
D.該溫度下,再向該容器中加入1.5 mol W,達到新平衡時,c(X)=0.75 molL-1
解析:選B 由數(shù)據(jù)可知,X、Y是反應物,W是生成物,
xX(g)+yY(g)wW(g)
起始/(molL-1): 1 0.5 0
平衡/(molL-1): 0.5 0.25 0.75
轉(zhuǎn)化 (molL-1): 0.5 0.25 0.75
x∶y∶w = 0.5∶0.25∶0.75=2∶1∶3
所以反應式為2X(g)+Y(g)3W(g)
A項,升高溫度,W的體積分數(shù)減小,平衡向逆反應方向移動,逆反應吸熱,正反應放熱,ΔH<0,錯誤;B項,K===6.75,B正確;C項,增大壓強,正、逆反應速率均增大,但該反應前后氣體分子數(shù)不變,平衡不移動,錯誤;D項,該反應前后氣體體積不變,再向該容器中加入1.5 mol W,為“倍比平衡”:
2X(g)?。(g)3W(g)
始0 1 0.5 0
衡0 0.5 0.25 0.75
始1 0.5 0.25 0.75+0.75
始1 1.5 0.75 0
新平衡初始是原平衡初始1.5倍,所以平衡時濃度也是初始平衡的1.5倍,c(X)新平衡=1.50.25 molL-1=0.375 molL-1,錯誤。
二、非選擇題(本題包括2小題,共40分)
13.(20分)一定條件下,在體積為3 L的密閉容器中,一氧化碳與氫氣反應生成甲醇(催化劑為Cu2O/ZnO):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。根據(jù)題意完成下列問題:
(1)反應達到平衡時,平衡常數(shù)表達式K=__________,升高溫度,K值________(填“增大”“減小”或“不變”),平衡向__________方向移動。
(2)在500 ℃,從反應開始到平衡,氫氣的平均反應速率v(H2)=________________________________________________________________________?! ?
(3)在其他條件不變的情況下,將處于E點的體系體積壓縮到原來的1/2,下列有關(guān)該體系的說法正確的是________(填選項字母)。
A.氫氣的濃度減小
B.正反應速率加快,逆反應速率也加快
C.甲醇的物質(zhì)的量增加
D.重新平衡時增大
(4)據(jù)研究,反應過程中起催化作用的為Cu2O,反應體系中含少量CO2有利于維持催化劑Cu2O的量不變,原因是_________________________________________________(用化學方程式表示)。
解析:(1)化學平衡常數(shù)是在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態(tài)時,生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值,所以根據(jù)反應的化學方程式可知,該反應的平衡常數(shù)K=;根據(jù)圖像可知,升高溫度,甲醇的物質(zhì)的量減小,說明平衡逆向移動,因此化學平衡常數(shù)減小。(2)由圖可知,在500 ℃時,時間達到tB時,甲醇的物質(zhì)的量為nB,其濃度是nB/3 molL-1,v(CH3OH)=1/3nB molL-1/tB= molL-1min-1,根據(jù)方程式可知,v(H2)=2v(CH3OH)= molL-1min-1。(3)其他條件不變時,將處于E點的體系體積壓縮到原來的,容器的體積減小,則壓強增大,正逆反應速率都增大。由于正方向是體積減小的方向,平衡正向移動,甲醇的物質(zhì)的量增多,氫氣的物質(zhì)的量減小,但由于體積減小,平衡時氫氣的濃度反而增大。(4)由于CO能和氧化亞銅反應Cu2O+CO2Cu+CO2,二氧化碳濃度增大平衡向逆反應方向移動,有利于抑制反應向正反應方向移動,維持Cu2O的量不變。
答案:(1) 減小 逆反應
(2)molL-1min-1
(3)BC (4)Cu2O+CO2Cu+CO2
14.(20分)以煤為原料,經(jīng)過化學加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)叫煤化工。
(1)將水蒸氣通過紅熱的炭即可產(chǎn)生水煤氣。反應為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=+131.3 kJmol-1。
①該反應在常溫下________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。
②一定溫度下,在一個容積可變的密閉容器中,發(fā)生上述反應,下列能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的是____(填字母,下同)。
a.容器中的壓強不變
b.1 mol H—H鍵斷裂的同時,斷裂2 mol H—O鍵
c.c(CO)=c(H2)
d.密閉容器的容積不再改變
(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中,進行反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實驗組
溫度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
達到平衡所需時間/min
H2O
CO
H2
CO
1
650
2
4
1.6
2.4
6
2
900
1
2
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t
①實驗1中從反應開始至平衡以CO2表示的平均反應速率為v(CO2)=________(取小數(shù)點后兩位,下同)。
②該反應的正反應為________(填“吸”或“放”)熱反應,實驗2條件下平衡常數(shù)K=________。
(3)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),如圖表示該反應進行過程中能量(單位為kJmol-1)的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,達到平衡后下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________。
a.升高溫度
b.充入He(g),使體系壓強增大
c.將H2O(g)從體系中分離出來
d.再充入1 mol CO2和3 mol H2
解析:(1)①根據(jù)ΔH-TΔS,其中ΔH>0,ΔS>0,在高溫下,ΔH-TΔS才會小于0,該反應才能自發(fā)進行。②該反應容器容積可變,隨著反應的進行,不論是否達到平衡,容器中的壓強始終不變,故a項不能判斷是否達到平衡;1 mol H—H鍵斷裂的同時會生成2 mol H—O鍵,如果2 mol H—O鍵也同時斷裂,則表明達到了平衡狀態(tài);若起始時僅加入反應物,或按物質(zhì)的量之比為1∶1充入CO和H2,則不論反應是否達到平衡,均有c(CO)=c(H2),故c項不能判斷反應是否達到平衡;該反應未達到平衡時,容器的容積會發(fā)生變化,如果容器的容積不再變化,則表明達到化學平衡狀態(tài)。
(2)①實驗1中6 min時反應達到平衡,v(CO2)=v(CO)==0.13 molL-1min-1。②由實驗1、2可知,實驗1中平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為100%=40%,實驗2中平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為100%=20%,說明升高溫度反應物的轉(zhuǎn)化率降低,即正反應是放熱反應;實驗2中,CO與H2O均轉(zhuǎn)化了0.4 mol,故平衡時H2O為0.6 mol,CO為1.6 mol,H2與CO2均為0.4 mol,則平衡常數(shù)K===0.17。
(3)根據(jù)反應過程中能量變化圖像可知反應物的總能量大于生成物的總能量,則該反應為放熱反應,升高溫度,平衡向逆反應方向移動,c(CH3OH)減?。缓闳萑萜髦谐淙際e(g),平衡不移動,即c(CH3OH)不變;將H2O(g)從體系中分離出來,平衡向正反應方向移動,故c(CH3OH)增大;再充入1 mol CO2和3 mol H2,相當于增大壓強,則平衡向正反應方向移動,故c(CH3OH)增大。
答案:(1)①不能?、赽d
(2)①0.13 molL-1min-1 ②放 0.17
(3)cd
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