[高中化学]第2章化学反应速率与化学平衡 单元检测及试题解析

第2章单元综合检测及解析(90分钟,100分)一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分)1．(2012·济宁高二检测)2010年诺贝尔化学奖授予理查德·赫克等三位科学家,以表彰他们在“钯催化交叉偶联”方面的研究.下面关于催化剂的说法正确的是( ) A．催化剂只改变反应的正反应速率B．催化剂通过升高反应的活化能来加快反应速率C．催化剂能够改变反应的反应热D．催化剂不能改变反应物的转化率解析：在化学反应中加入催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,是因为改变了反应的活化能,使反应速率改变,但不能改变反应的反应热和转化率.答案：D2．将3 mol O 2加入到V L的反应器中,在高温下放电,经t1s建立了平衡体系：3O22O3,此时测知O2的转化率为30%.下列图像能正确表示气体的物质的量(n)跟时间(t)的关系的是( )解析：O2为反应物,随着反应的进行浓度逐渐减小；O3为生成物,随着反应的进行浓度逐渐增大.达到平衡时n(O2)＝2.1 mol>n(O3)＝0.6 mol.答案：C3．(2011·全国卷Ⅰ)在容积可变的密闭容器中,2 mol N2和8 mol H2在一定条件下反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氨气的体积分数接近于( )A．5% B．10%C．15% D．20%解析：平衡时转化的H2的物质的量为：8 mol×25%＝2 mol.N 2＋3H22NH3起始量(mol) 2 8 0转化量(mol) 23 243平衡量(mol)43 6 43所以NH 3的体积分数为43mol 43 mol ＋6 mol ＋43 mol ×100%≈15%.答案：C4．加热N 2O 5时,发生以下两个分解反应：N 2O 5N 2O 3＋O 2,N 2O 3N 2O ＋O 2,在1 L 密闭容器中加热 4 mol N 2O 5达到化学平衡时c (O 2)为4.50 mol /L,c (N 2O 3)为1.62 mol/L,则在该温度下各物质的平衡浓度正确的是( )A ．c (N 2O 5)＝1.44 mol/LB ．c (N 2O 5)＝0.94 mol/LC ．c (N 2O)＝1.40 mol/LD ．c (N 2O)＝3.48 mol/L 解析： N 2O 5N 2O 3＋O 2 起始(mol/L): 4变化(mol/L): x xx 平衡(mol/L): 4－x x xN 2O 3N 2O ＋O 2起始(mol/L): x 0 0变化(mol/L): y y y 平衡(mol/L): x －y y y根据题意列方程得⎩⎪⎨⎪⎧x －y ＝1.62 mol/L x ＋y ＝4.50 mol/L解得：x ＝3.06 mol /L,y ＝1.44 mol/L.则：c (N 2O 5)＝4 mol /L －3.06 mol/L ＝0.94 mol/L ； c (N 2O)＝y ＝1.44 mol/L.答案：B5．(2012·包钢一中高二期中检测)对可逆反应4NH 3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g),下列叙述正确的是( )A．达到化学平衡时4v正(O2)＝5v逆(NO)B．若单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol NH3,则反应达到平衡状态C．达到化学平衡时,若增大容器容积,则正反应速率减小,逆反应速率增大D．化学反应速率关系：2v正(NH3)＝3v正(H2O)解析：A项,表明正、逆反应速率达到相等,反应达到平衡状态；B项,任何情况下消耗x mol NH3,必生成x mol NO；C项, 加压时,正、逆反应速率均增大；D项,反应速率关系应为3v正(NH3)＝2v正(H2O).答案：A6．某温度下,可逆反应m A(g)＋n B(g)p C(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是( )A．K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大B．若缩小反应器的容积,能使平衡正向移动,则K增大C．温度越高,K一定越大D．如果m＋n＝p,则K＝1解析：K值越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,A正确；K只是温度的函数,温度一定,K一定,与压强无关,B错误；因该反应的热效应不确定,故C项错误；K＝c p(C)m＋n＝p,无法判断K的大小.c m(A)·c n(B),故答案：A7．在密闭容器中,给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热,在催化剂存在下发生反应：CO(g)＋H 2O(g)H2(g)＋CO2(g).在500 ℃时,平衡常数K＝9.若反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 mol/L,则在此条件下CO的转化率为( )A．25% B．50%C．75% D．80%解析：设平衡时CO2的浓度为x mol/L.CO＋H 2O H2＋CO2起始浓度(mol/L) 0.02 0.02 0 0平衡浓度(mol/L) 0.02－x 0.02－x x xK ＝c (H 2)·c (CO 2)c (CO )·c (H 2O )＝x 2(0.02－x )(0.02－x )＝9,解得x ＝0.015.所以,CO 的转化率＝0.015 mol ·L －10.02 mol ·L －1×100%＝75%. 答案：C8．(2012·福建师大附中高二期末)在恒温恒压、不做功时,反应A ＋B=== C ＋D 在下列哪种情况下,一定能自发进行( )A ．ΔH <0、ΔS <0B ．ΔH >0、ΔS <0C ．ΔH <0、ΔS >0D ．ΔH >0、ΔS >0解析：当ΔH <0,ΔS >0时,ΔH －T ΔS <0,反应一定能自发进行. 答案：C9．下列关于化学平衡状态的说法中正确的是( ) A ．改变外界条件不能改变化学平衡状态B ．当某反应在一定条件下反应物转化率保持不变时即达到了化学平衡状态C ．当某反应体系中气体的压强不再改变时,该反应一定达到平衡状态D ．当某反应达到平衡状态时,反应物和生成物的浓度一定相等解析：A 项,外界条件改变时,可能改变化学平衡状态.C 项,如反应H 2(g)＋I 2(g)2HI(g)在恒容条件下,压强一直不变,因此压强不变不能作为达到化学平衡状态的标志.D 项,反应达到化学平衡状态时,反应物和生成物的浓度不再变化,但并不一定相等.答案：B10．(2012·钱桥中学高二期末)在一定温度不同压强(p 1<p 2)下,可逆反应2X(g)2Y(g)＋Z(g)中,生成物Z 在反应混合物中的体积分数(φ)与反应时间(t )的关系如图所示,正确的是( )解析：根据“先拐先平、数值大”的原则,因p1<p2,所以p2应先“拐”,所以A和C均错.根据方程式特点,增大压强,平衡逆向移动,即向消耗Z的方向移动,即增大压强,Z在平衡体系中的体积分数将减小,B符合题意.答案：B11．[双选题]将等物质的量的X、Y气体充入一个密闭容器中,在一定条件下发生如下反应并达到平衡：X(g)＋Y(g)2Z(g) ΔH<0.当改变某个条件并达到新平衡后,下列叙述正确的是( )A．升高温度,X的体积分数增大B．增大压强(缩小容器体积),Z的浓度不变C．保持容器体积不变,充入一定量的惰性气体,Y的浓度不变D．保持容器体积不变,充入一定量的Z,X的体积分数增大解析：题干中给定的反应是一个反应前后气体体积不变,正反应放热的反应.在容器体积不变时,充入惰性气体,对反应无影响.D项中充入Z达到平衡后,平衡不移动,X的体积分数不变.B项,增大压强,平衡不移动,但Z的浓度增大.答案：AC12．对于化学反应方向的确定,下列说法正确的是( )A．在温度、压强一定的条件下,焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向B．温度、压强一定时,放热的熵增加反应不一定能自发进行C．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素D．固体的溶解过程与焓变有关解析：焓变和熵变是一定温度、压强下化学反应能否自发进行的复合判据,A正确,C不正确.放热反应的ΔH＜0,熵增反应的ΔS>0,反应一定能自发进行,B不正确.固体的溶解过程,体系的混乱度增大,它是熵增加的过程,D不正确.答案：A13．(2011·石家庄一检)一定条件下,在某密闭容器中进行如下反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g),若增大压强或升高温度,重新达到平衡,反应速率随时间的变化过程如图所示,则对该反应的叙述正确的是( )A．正反应是吸热反应B．逆反应是放热反应C．m＋n<p＋q D．m＋n>p＋q解析：升高温度,由图像判断平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,逆反应为吸热反应,A、B不正确；增大压强,由图像判断平衡向逆反应方向移动,即逆反应气体体积减小,C正确,D不正确.答案：C14．2SO 2(g)＋O2(g)V2O5△2SO3(g)是制备硫酸的重要反应.下列叙述正确的是( )A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率B．增大反应体系的压强、反应速率一定增大C．该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间D．在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1～t2内,SO3(g)生成的平均速率为v＝c2－c1 t2－t1解析：B项中,如果是在恒容时通入惰性气体,虽增大了体系的总压强,但反应混合物的浓度未变,反应速率不变,所以B项错.答案：D15．把0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于2 L容器中使它们发生如下反应,3X(g)＋Y(g)n Z(g)＋2W(g),5 min末已生成0.2 mol W,若测知以Z浓度变化来表示反应的平均速率为0.01 mol/(L·min),则上述反应中Z气体的反应方程式中化学计量数n的值是( ) A．1 B．2C．3 D．4解析：根据化学方程式中各物质的计量关系,生成2 mol W的同时,必生成n mol 的Z.v(Z)＝0.01 mol/(L·min),Δc(Z)＝v·Δt＝0.01 mol/(L·min)×5 min＝0.05 mol/L,则Δn(Z)＝0.05 mol/L×2 L＝0.1 mol.n∶2＝0.1∶0.2,所以n＝1.答案：A16．(2012·朝阳模拟)对于可逆反应N 2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,下列各项对示意图的解释与图像相符的是( )A．①压强对反应的影响(p2>p1)B．②温度对反应的影响C．③平衡体系增加N2对反应的影响D．④催化剂对反应的影响解析：①中由于p1条件下反应先达平衡状态,即p1>p2,A错误；升高温度,N2(g)＋3H 2(g)2NH3(g)ΔH<0的平衡逆向移动,N2的转化率降低,图像②错误；催化剂能加快化学反应速率,缩短达到平衡的时间,故有催化剂时先达平衡,④错误；向平衡体系中加入N2瞬间,v正增大,v逆不变,v正>v逆,平衡正向移动,C正确.答案：C二、非选择题(本题包括6小题,共52分)17．(6分)(2012·长春调研)300 ℃时,将2 mol A和2 mol B两种气体混合于2 L密闭容器中,发生如下反应：3A(g)＋B(g) 2 C(g)＋2D(g) ΔH＝Q, 2 min末达到平衡,生成0.8 mol D.(1)300℃时,该反应的平衡常数表达式为K＝________已知K300℃<K350℃,则ΔH____0(填“>”或“<”).(2)在2 min末时,B的平衡浓度为________,D的平均反应速率为________.(3)若温度不变,缩小容器容积,则A的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”).解析：(1)温度越高,K越大,则说明升温平衡正向移动,即正反应为吸热反应,ΔH>0.(2)生成0.8 mol D,则反应掉0.4 mol B,剩余1.6 mol B,c(B)＝1.6 mol/2 L＝0.8mol/L,v(B)＝0.4 mol2 L×2 min＝0.1 mol/(L·min),由化学计量数知,D的反应速率应为B的2倍,故v(D)＝2v(B)＝2×0.1 mol/(L·min)＝0.2 mol/(L·min).(3)该反应为等体积变化,加压平衡不移动,故A的转化率不变.答案：(1)c2(C)×c2(D)c3(A)×c(B)>(2)0.8 mol/L0.2 mol/(L·min) (3)不变18．(6分)(2010·天津高考,节选),已知反应2CH 3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)某温度下的平衡常数为400.此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下：物质CH3OH CH3OCH3H2O浓度/(mol·L－1)0.44 0.6 0.6(1)正逆(2)若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH)＝________；该时间内反应速率v(CH3OH)＝________.解析：(1)此时的浓度商Q＝0.6×0.60.44×0.44＝1.86<400,反应未达到平衡状态,向正反应方向移动,故v正>v逆.(2)设反应在上表基础上又生成了CH3OCH3,浓度为x,则由题述方程式可知,平衡时生成物CH3OCH3和H2O的浓度为0.6＋x,则甲醇的浓度为(0.44－2x)有：400＝(0.6＋x)2(0.44－2x)2,解得x ＝0.2 mol·L－1,故c(CH3OH)＝0.04 mol·L－1－2x＝0.04 mol·L－1.由表可知,甲醇的起始浓度为(0.44＋1.2) mol·L－1＝1.64 mol·L－1,其平衡浓度为0.04 mol·L－1,10 min变化的浓度为1.6 mol·L－1,故v(CH3OH)＝0.16 mol·L－1·min－1.答案：(1)> (2) 0.04 mol·L－10.16 mol·L－1·min－119．(10分)已知2A 2(g)＋B2(g)2C3(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0),在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2 mol A2和1 mol B2,在500 ℃时充分反应达平衡后C3的浓度为ω mol·L－1,放出热量b kJ.(1)比较a____b(填“>”“＝”或“<”).(2)若将反应温度升高到700 ℃,该反应的平衡常数将________(填“增大”“减小”或“不变”).(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是________.a．v(C3)＝2v(B2) b．容器内压强保持不变c．v逆(A2)＝2v正(B2) d．容器内的密度保持不变(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的操作是____.a．及时分离出C3气体b．适当升高温度c．增大B2的浓度d．选择高效的催化剂解析：(1)由热化学方程式的含义知,2A 2(g)＋B2(g)2C3(g)ΔH＝－a kJ·mol－1表示2 mol A2与1 mol B2反应生成2 mol C3时放出a kJ的热量,可逆反应不能进行到底,因此生成的C3少于2 mol,放出的热量小于a kJ.(2)温度升高,化学平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小.(3)因反应为反应前后气体分子数不等的反应,压强不变,说明达到平衡状态；因容积固定且反应物和生成物均为气体,反应过程中气体密度始终不变,故密度不变,无法判断是否平衡；在反应过程中始终存在如下关系：v(C3)＝2v(B2),因此无法确定是否达到平衡.由化学方程式知,v正(A2)＝2v正(B2),此时v正(A2)＝v逆(A2),说明反应达到平衡状态.综合分析b、c(4)为使化学反应速率增大可升高温度、增大B2的浓度、使用催化剂；为使平衡向正反应方向移动,可及时分离出C3气体、增大B2的浓度,综合分析,满足条件的为c项.答案：(1)> (2)减小(3)bc (4)c20．(8分)在一定条件下,可逆反应A＋B m C变化如图所示.已知纵坐标表示在不同温度和压强下生成物C在混合物中的质量分数,p为反应在T2温度时达到平衡后向容器加压的变化情况,问：(1)温度T1________T2(填“大于”“等于”或“小于”).(2)正反应是________反应(填“吸热”或“放热”).(3)如果A、B、C均为气体,则m________2(填“大于”“等于”或“小于”).(4)当温度和容积不变时,如在平衡体系中加入一定量的某稀有气体,则体系的压强________(填“增大”“减小”或“不变”),平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”).解析：由图像知温度T1时到达平衡用时间少,则反应速率快,说明温度大于T2；升高温度C的百分含量降低,平衡逆移,则正反应放热；加压C的百分含量降低,平衡逆移,则正反应体积增大,m大于2；当温度和容积不变时,如在平衡体系中加入一定量的某稀有气体,则体系的压强增大,但对该反应体系来说,各物质浓度没有变化,平衡不移动.答案：(1)大于(2)放热(3)大于(4)增大不21．(10分)(2011·广东高考,有改动)利用光能和光催化剂,可将 CO 2 和 H 2O(g)转化为 CH 4 和 O 2.紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)作用下,CH 4产量随光照时间的变化如图所示.(1)在0～30 小时内,CH 4的平均生成速率 v Ⅰ、v Ⅱ和v Ⅲ从大到小的顺序为________；反应开始后的 12 小时内,在第________种催化剂作用下,收集的 CH 4最多.(2)将所得 CH 4 与 H 2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应：CH 4(g)＋ H 2O(g)CO(g)＋3H 2(g).该反应ΔH ＝＋206 kJ ·mol －1.①画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注).②将等物质的量的CH 4 和 H 2O(g)充入 1 L 恒容密闭反应器中,某温度下反应达到平衡,平衡常数 K ＝ 27,此时测得 CO 的物质的量为 0.10 mol,求CH 4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字).解析：本题考查化学反应速率和化学平衡,意在考查考生的识图能力、三段式解决化学平衡问题能力和盖斯定律的使用.(1)0～30小时内,CH 4的平均速率＝CH 4产量30 h ,由图可知,30小时内CH 4的产量Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,即CH 4的平均生成速率的关系为v Ⅲ>v Ⅱ>v Ⅰ；前12小时内在第Ⅱ种催化剂作用下,收集的CH 4最多.(2)①该反应中,CH 4的用量越多,吸收的热量越多,二者成正比例关系. ②假设CH 4和H 2O 的起始量均为x mol,结合平衡时n (CO)＝0.10 mol,有：CH 4(g)＋H 2O(g)===CO(g)＋3H 2(g)起始浓度 (mol ·L －1)x x 0 0变化量(mol ·L －1) 0.10 0.10 0.100.30平衡浓度 (mol ·L －1)x －0.10 x －0.10 0.10 0.30结合K ＝c (CO )×c 3(H 2)c (CH 4)×c (H 2O )＝0.10×0.303(x －0.10)2＝27,解得x ＝0.11 mol ·L －1,CH 4的转化率＝0.100.11×100%＝91%.答案：(1)vⅢ>vⅡ>vⅠⅡ(2)①如图②91%22．(12分)(2011·浙江高考)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定.(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡：NH 2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)实验测得的不同温度下的平衡数据列于下表：温度/℃15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡总压强/kPa 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0平衡气体总浓度2.4×10－33.4×10－34.8×10－3 6.8×10－39.4×10－3/mol·L－1A．2v(NH3)＝v(CO2)B．密闭容器中总压强不变C．密闭容器中混合气体的密度不变D．密闭容器中氨气的体积分数不变②根据表中数据,列式计算 25.0 ℃时氨基甲酸铵的分解平衡常数：________.③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在 25.0 ℃下达到分解平衡.若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量______(填“增加”、“减少”或“不变”).④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH________0(填“>”、“＝”或“<”),熵变ΔS________0(填“>”、“＝”或“<”).(2)已知：NH 2COONH4＋2H2O NH4HCO3＋NH3·H2O.该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定其水解反应速率,得到c(NH2COO－)随时间的变化趋势如图所示.⑤计算 25.0 ℃时,0～6 min 氨基甲酸铵水解反应的平均速率：____________. ⑥根据图中信息,如何说明该水解反应速率随温度升高而增大：_______________ ________________________________________________________________________. 解析：本题考查平衡常数和反应速率,意在考查考生对化学反应原理的理解和应用能力. (1)①A 项没有指明反应速率的方向,不能作为反应达到平衡的标志；该反应前后气体分子数不相等,因此密闭容器中总压强不变可以作为反应达到平衡的标志；由于反应中有非气体物质,因此混合气体的密度不变可以作为反应达到平衡的标志；密闭容器中只有NH 3和CO 2,且二者的体积比始终为2∶1,因此氨气的体积分数不变不能作为反应达到平衡的标志.③恒温下压缩容器体积,则体系压强增大,平衡向逆反应方向移动,氨基甲酸铵固体质量增加.④升高温度,平衡气体总浓度增大,说明平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,ΔH >0,反应后气体分子数增大,则ΔS >0.(2)⑤25.0℃时,0～6 min 氨基甲酸铵水解反应的平均速率为(2.2－1.9)mol ·L －16 min＝0.05mol ·L －1·min －1.答案：(1)①BC②K ＝c 2(NH 3)·c (CO 2)＝(23c 总)2(13c 总)＝427×(4.8×10－3 mol ·L －1)3＝1.6×10－8(mol ·L －1)3③增加 ④> > (2)⑤0.05 mol ·L －1·min －1⑥25.0℃时反应物的起始浓度较小,但 0～6 min 的平均反应速率(曲线的斜率)仍比15.0℃时的大。