第二章 化学反应的方向、限度与速率(含详细解析)

第2章 化学反应的方向、限度与速率一、选择题(本大题共15小题，每小题3分，共45分) 1．在紫外线的作用下，氧气可生成臭氧：3O 2 2O 3，一定条件下该反应达到平衡状态的标志是( )A ．单位时间内生成2 mol O 3，同时消耗3 mol O 2B ．O 2的消耗速率0.3 mol·L －1·s －1，O 3的消耗速率0.2 mol·L －1·s －1C ．容器内，2种气体O 3、O 2浓度相等D ．容积中各组分的体积分数随时间变化解析：温度和催化剂对反应速率的影响，都是通过影响反应速率常数来完成的。

由k ＝A ·e 可以看出，活化能越大，温度对化学反应速率的影响程度就越大，并且对于某个特定的化学反应，温度越高，k 越大；活化能越高，k 越小。

答案：D2．在恒温、恒容条件下，能使A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)正反应速率增大的措施是( )A ．减小C 或D 的浓度B ．增大D 的浓度C ．减小B 的浓度D ．增大A 或B 的浓度解析：在恒温、恒容条件下，正反应速率取决于反应物的浓度。

增大A 或B 的浓度都会使正反应速率增大，减小A 或B 的浓度都会使正反应速率减小；而减小C 或D 的浓度，增大D 的浓度的瞬间，正反应速率不变。

答案：D3．右图表示反应X(g) 4Y(g)＋Z(g) ΔH ＜0，在某温度时X 的浓度随时间变化的曲线，下列有关该反应的描述正确的是( )A ．第6 min 后，反应就终止了B ．X 的平衡转化率为85%C ．若升高温度，X 的平衡转化率将大于85%D ．若降低温度，v 正和v 逆将以同样倍数减小解析：A 项，反应进行到第6 min 时反应达平衡，平衡状态是动态平衡，反应未停止，故A 错；B 项，反应进行到第6 min 时反应达平衡，X 物质的量的变化量为1－0.15＝0.85(mol)，X 的转化率为0.851＝85%，故B 正确；因为ΔH <0，反应为放热反应，故升高温度，平衡将逆向移动，则X 的转化率减小，故C 错；D 项，若降低温度，正、逆反应速率同时减小，但是降温平衡正向移动，故v 正>v 逆，即逆反应减小的倍数大，故D 错。

答案：B4．工业上可利用合成气(CO 和H 2的混合气体)生产甲醇。

已知：CO(g)＋2H 2(g) CH 3OH(g) ΔH ＝－92.9 kJ/mol 一定条件下，该反应在一体积固定的密闭容器中达到平衡。

下列说法正确的是( )A ．该反应的ΔS ＜0B ．该反应在任何温度下均能自发进行C ．向容器中充入少量He ，平衡向正反应方向移动D ．升高温度平衡向正反应方向移动紫外线解析：已知：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－92.9 kJ/mol，由方程式中气体的计量数可知反应后气体物质的量减小，所以熵减小，即ΔS＜0，故A项正确。

化学反应能否自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据，当ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0时，反应能自发进行；已知ΔH＜0，ΔS＜0所以反应的在高温时能自发进行，故B项错误。

向容器中充入少量He，容器体积不变，反应物浓度不变，正逆反应速率不变，所以平衡不移动，故C项错误。

已知该反应ΔH＜0，所以升高温度平衡逆移，故D项错误。

答案： A5．下列说法正确的是( )A．自发反应是指在通常状况下能自动发生的反应B．熵增大的反应都是自发反应，熵减少的反应都不能进行C．升高温度，可逆反应的正反应速率和逆反应速率都一定增大D．使用催化剂可以增加反应物分子的能量，从而增大反应速率解析：自发进行的反应判断依据是ΔH－TΔS＜0，有些自发反应需要一定条件下才能发生反应，故A项错误。

反应自发进行的判断依据是ΔH－TΔS＜0，熵增大的反应ΔS＞0，当ΔH＞0低温下可以是非自发反应，熵减少ΔS＜0，ΔH＜0的反应低温下可以自发进行，故B项错误。

依据影响化学反应速率的因素分析，升温增大正逆反应速率，增大程度不同，故C项正确。

催化剂降低反应的活化能增大反应速率，不能增加反应物的能量，故D项错误。

答案： C6．在一定体积的密闭容器中放入3 L气体R和5 L气体Q，在一定条件下发生反应2R(g)＋5Q(g) 4X(g)＋n Y(g)，反应完全后，容器温度不变，混合气体的压强是原来的87.5%，则化学方程式中n值是( )A．2 B．3 C．4 D．5解析：容器温度不变，混合气体的压强是原来的87.5%，说明反应后气体的总物质的量减小，则反应应向物质的量减小的方向进行，即方程式中反应物的化学计量数之和大于生成物的化学计量数之和，则有：2＋5＞4＋n，n＜3，选项中只有A项符合。

答案：A7．在一密闭容器中，反应a A(g) b B(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，B的浓度变为原来的60%，则( )A．平衡向逆反应方向移动了B．物质A的转化率减小了C．物质B的质量分数增加了D．a>b解析：解本题常用的方法之一是分段假设分析。

先假设当体积增加一倍时平衡不移动，B的浓度应为原来的50%，再进行比较，事实上B的浓度为原来的60%，大于50%，得出结论：说明平衡向生成B的正反应方向移动了，即生成B的方向是气体体积增加的方向，故a<b；由于平衡向正反应方向移动，A的物质的量减少而B的物质的量增加，说明A的转化率变大，B的百分含量增加了。

故只有C项正确。

答案：C8．可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，在500℃时，将2 mol N2和2 mol H2充入容积为10 L的密闭容器中进行反应，达到平衡时，NH3不可能达到的浓度是( )A．0.01 mol·L－1 B．0.02 mol·L－1C．0.05 mol·L－1 D．0.15 mol·L－1解析：假设反应完全进行，由化学方程式知2 mol N2过量，因而2 mol H2完全反应生成43mol NH3，则NH3浓度为215mol·L－1。

但由于是可逆反应，NH3的浓度肯定小于215mol·L－1，故答案为D。

答案：D9．已知反应m X(g)＋n Y(g) q Z (g)的ΔH<0，m＋n>q，在恒容密闭容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是( )A．通入稀有气体使压强增大，平衡将正向移动B．X的正反应速率是Y的逆反应速率的m n 倍C．降低温度，混合气体的平均相对分子质量变小D．增加X的物质的量，Y的转化率降低解析：因为该反应是在恒容的密闭容器中进行，通入稀有气体后，容器内气体压强增大，但各反应物、生成物的浓度未发生改变，平衡不移动，A项错；X的反应速率与Y的反应速率之比等于方程式的系数之比，B项正确；由于正反应是放热反应，降低温度，平衡向放热反应方向移动(正向)，又由于m＋n>q，M＝mn，m不变，但n减小，M增大，C项错误；增加X的物质的量，X的转化率降低，Y的转化率升高，D项错误。

答案：B10．在一定条件下，向某一密闭容器中，加入一定量的HI或加入一定量的PCl5，反应达到平衡后，在t时刻改变条件，其反应速率与时间的变化关系均可用右图表示。

那么对于不同反应在t时刻改变条件的叙述正确的是( )A．对于2HI(g) I2(g)＋H2(g)反应，t时刻保持温度和体积不变，再加入一定量的HIB．对于2HI(g) I2(g)＋H2(g)反应，t时刻保持温度和压强不变，再加入一定量的HIC．对于PCl5(g) PCl3(g)＋Cl2(g)反应，t时刻保持温度和体积不变，再加入一定量的PCl5 D．对于PCl5 (g) PCl3(g)＋Cl2(g)反应，t时刻保持温度和压强不变，再加入一定量的PCl3解析：依据速率－时间图象可知，在t时刻，原平衡被破坏，且正反应速率增大，逆反应速率减小，对于反应2HI(g) H2(g)＋I2(g)，保持温度和压强不变，加入HI，容器的体积增大，H2和I2的浓度减小，逆反应速率减小，而HI的浓度增大，正反应速率增大，故B正确。

答案：B11．在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A(g)＋3B(g) 2C(g) ΔH＜0。

某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图：下列判断一定错误的是( )A．图Ⅰ研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高B．图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且乙的压强较高C．图Ⅲ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高D．图Ⅳ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高解析：图Ⅰ研究的不可能是催化剂对反应的影响，因为使用催化剂，化学平衡不移动，甲、乙的平衡浓度应当相同，故A项错，同理可知D项正确；若图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且乙的压强较高，因为乙先达到化学平衡状态，并且乙中B的转化率较高(增大压强平衡向正反应方向移动)，故B项正确；若图Ⅲ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高，因为甲先达到化学平衡状态，并且甲中B的转化率较小(升高温度平衡向逆反应方向移动)，故C项正确。

答案：A12．在一定温度下，有A、B两个容器，A是恒容密闭容器，B是恒压密闭容器。

两容器起始状态完全相同，其中都充有NO2气体，如果只考虑发生下列可逆反应：2NO2 N2O4，分别经过一段时间后，A、B都达平衡，下列有关叙述正确的是( )A．平均反应速率A＞BB．平衡时NO2的物质的量B＞AC．平衡时NO2的转化率A>BD．平衡时N2O4的物质的量B＞A解析：合理假设中间状态，找到A、B两容器内所发生反应的内在联系是解题的关键。

根据题意，A、B两容器的起始状态完全相同，即具有相同的容积(V)、温度(T)、压强(p)和NO2的物质的量，所不同的是反应过程中，A保持容积不变，B保持压强不变，要比较的是A、B状态中与平衡和速率有关的量。

为方便比较，可假设B是通过两步达到平衡的：首先B保持容积不变到平衡状态B′，显然B′与A 平衡完全相同；其次B′通过压缩体积(增大压强)达到B平衡，而B′→B的变化就是A平衡和B平衡的差别。

示意图如图：显然由B′(平衡)→B(平衡)的过程是压强增大，平衡向正向移动的过程，会使平衡时N2O4的物质的量B>A，NO2的转化率B>A，NO2的物质的量B＜A。

答案：D13．已知反应2CO(g)－2C(s)＋O2(g)的ΔH＞0，ΔS＜0，设ΔH和ΔS不随温度而变化，下列说法中正确的是( )A．低温下能自发变化B．高温下能自发变化C．任何温度下都能自发进行D．任何温度下都不能自发进行解析：已知反应2CO(g)===2C(s)＋O2(g)的ΔH＞0，ΔS＜0，所以ΔH－TΔS＞0，反应在任何温度下都是不能自发进行，故A、B、C三项错误，而D正确。