还剩25页未读，
继续阅读
第二章达标检测-2022版化学选修4 人教版（新课标） 同步练习 （Word含解析）
展开
这是一份第二章达标检测-2022版化学选修4 人教版（新课标） 同步练习 （Word含解析），共28页。
本章达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(每小题3分,共48分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020河北邯郸六校高二期中联考)下列说法正确的是 ( )
A.增大压强能增大活化分子百分数和单位体积内活化分子数,加快反应速率
B.任何可逆反应,将其平衡常数变大,反应物的转化率变小
C.合成氨生产中将NH3液化分离,可加快正反应速率
D.反应SiO2(s)+2C(s) Si(s)+2CO(g)必须在高温下才能自发进行,则有ΔH>0
2.(2021海南海口四中高二月考)某化学反应的ΔH=-122 kJ·mol-1,ΔS=-231 J·mol-1·K-1,则此反应在下列哪种情况下可自发进行 ( )
A.仅在高温下自发进行
B.仅在低温下自发进行
C.在任何温度下都能自发进行
D.在任何温度下都不能自发进行
3.(2021广西桂林十八中高二期中)对已经达到化学平衡的反应2X(g)+Y(g) 2Z(g),减小压强时,对反应产生的影响是 ( )
A.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
B.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
C.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
D.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
4.(2020湖北竹溪一中、竹山一中等三校高二月考联考)对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列判断正确的是 ( )
A.2 mol SO2和足量O2反应,必定生成2 mol SO3
B.其他条件不变,改变压强,平衡必定向右移动
C.平衡时,SO2消耗速率必定等于O2生成速率的两倍
D.平衡时,SO2浓度必定等于O2浓度的两倍
5.(2021江苏江阴二中等四校高二期中联考)将等物质的量的A、B混合于2 L的恒容密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g),经5 min后,测得D为1 mol,C的平均反应速率是0.1 mol/(L·min)。则x为 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
6.(2020福建永安一中高二月考)在一定条件下,可逆反应:A(s)+3B(g)2C(g) ΔH<0,达到平衡时,当只改变下列条件后,有关叙述正确的是 ( )
A.加入催化剂时,v(正)、v(逆)均变化且变化的倍数相等
B.增加A的量时,v(正)增大,v(逆)不变,平衡正向移动
C.升高温度时,v(正)、v(逆)都增大,且增大后v(正)>v(逆)
D.在恒容条件下加入氩气,体系压强增大,v(正)、v(逆)都增大
7.(2021辽宁联合校高二月考)在2 L的恒容容器中,充入1 mol A和3 mol B,并在一定条件下发生反应:A(g)+3B(g) 2C(g)。经3 s后达到平衡,测得C的浓度为0.6 mol·L-1,下列说法中不正确的是 ( )
A.用B表示反应速率为0.3 mol·L-1·s-1
B.平衡后,向容器中充入无关气体(如Ne),反应速率增大
C.3 s时生成C的物质的量为1.2 mol
D.平衡后,2v正(A)=v逆(C)
8.(2020重庆第一中学高二期末)若只改变某一条件,化学反应aA(g)+B(g) cC(g)的平衡变化图像如下(图中p表示压强,T表示温度,α表示平衡转化率,v表示反应速率,t表示反应时间),据此分析下列说法正确的是 ( )
A.由图①,可以判断该反应为吸热反应
B.在图①中,若p1>p2,则a+1
D.在图②中,a、b、c、d四点的正反应速率最大的是d点
9.(2021宁夏大学附中高二期中)一定温度下,在恒容密闭容器中发生如下反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g),若反应开始时充入2 mol A和1 mol B,达到平衡时C的浓度为a mol·L-1。若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为a mol·L-1的是 ( )
A.4 mol A+2 mol B
B.2 mol A+1 mol B+3 mol C+1 mol D
C.3 mol C+1 mol D+1 mol B
D.3 mol C+1 mol D
10.(2020河南平顶山高二第一次月考)已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1。一定条件下,向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化曲线如图所示。下列叙述中,正确的是 ( )
A.升高温度能使n(CH3OH)n(CO2)增大
B.反应达到平衡状态时,CO2的平衡转化率为75%
C.3 min时,用CO2的浓度变化表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度变化表示的逆反应速率
D.从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=0.075 mol·L-1·min-1
11.(2020安徽合肥六校高二上期末)对于可逆反应:A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)(正反应放热),下列图像中正确的是 ( )
12.一定温度下,容积为2 L的密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始物质的量和平衡物质的量如下表:
物质
X
Y
Z
初始物质的量(mol)
0.2
0.2
0
平衡物质的量(mol)
0.1
0.05
0.1
下列说法正确的是 ( )
A.反应可表示为2X(g)+3Y(g) 2Z(g),其平衡常数为8 000
B.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
C.若将容器的容积压缩至1 L,则X的体积分数减小,浓度增大
D.若升高温度时,Z的浓度增大,可知温度升高时正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
13.(2021云南玉溪第一中学高三月考)在一恒温恒压的密闭容器中发生如下反应:M(g)+N(g) 2R(g) ΔH<0,t1时刻处于平衡状态,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如下图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.t1时刻的v(正)小于t2时刻的v(正)
B.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加R
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,M的体积分数相等
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,反应的平衡常数相等
14.(2020江西南昌二中高二月考)一定条件下存在反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0;向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量物质,各容器中温度、物质的起始量如下表,反应过程中CO的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
容器
甲
乙
丙
容积
0.5 L
0.5 L
V
温度
T1 ℃
T2 ℃
T1 ℃
起始量
2 mol C,
1 mol H2O
1 mol CO,
1 mol H2
4 mol C,
2 mol H2O
下列说法正确的是 ( )
A.甲容器中,反应在前15 min的平均速率v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1
B.丙容器的体积V>0.5 L
C.当温度为T1 ℃时,反应的平衡常数K=2.25
D.乙容器中,若平衡时n(H2O)=0.4 mol,则T1
A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0
B.380 ℃时,c起始(O2)=5.0×10-4 mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2 000
C.图中X点所示条件下,延长反应时间不能提高NO转化率
D.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
16.(2020北京东城高三一模)已知:+
是碳酸甲乙酯的工业生产原理。投料比[n()∶n()]分别为3∶1和1∶1、反应物的总物质的量相同时,的平衡转化率与温度的关系曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.曲线b所对应的投料比为3∶1
B.M点对应的平衡常数小于Q点
C.N点对应的平衡混合气中碳酸甲乙酯的物质的量分数为0.58
D.M点和Q点对应的平衡混合气体的总物质的量之比为2∶1
二、非选择题(共52分)
17.(2020黑龙江大庆实验中学高二月考)(9分)某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”,实验如下:(不考虑溶液混合所引起的体积变化)
实验
序号
实验
温度
/K
物质
溶液颜
色褪至
无色时
所需时
间/s
KMnO4溶液
(含硫酸)
H2C2O4
溶液
H2O
V/mL
c/mol·L-1
V/mL
c/mol·L-1
V/mL
A
293
2
0.02
4
0.1
0
6
B
T1
2
0.02
3
0.1
V1
8
C
313
2
0.02
V2
0.1
1
t1
(1)通过实验A、B,可探究出浓度的改变对反应速率的影响,其中V1= ,T1= ;通过实验 可探究出温度变化对化学反应速率的影响。
(2)C组实验中溶液褪色时间t1 (填“>”或“<”)8,C组实验的反应速率v(KMnO4)= (用含t1的式子表示)。
(3)写出相应反应的离子方程式: 。
18.(2021陕西西安一中高二月考)(9分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,可替代氟利昂作制冷剂,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)利用水煤气合成二甲醚的总反应为3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH=-246.4 kJ·mol-1,
它可以分为两步,反应分别如下:
①4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1=-205.1 kJ·mol-1,
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2= 。
(2)在一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,只改变一个条件能同时提高反应速率和CO转化率的是 (填字母)。
a.降低温度 b.加入催化剂
c.缩小容器体积 d.增加H2的浓度
e.增加CO的浓度
(3)在一体积可变的密闭容器中充入3 mol H2、3 mol CO、1 mol CH3OCH3、1 mol CO2,在一定温度和压强下发生反应:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),经一定时间达到平衡,并测得平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍。
①反应开始时正、逆反应速率的大小:v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。
②平衡时n(CH3OCH3)= ,平衡时CO的转化率= 。
19.(2020山东枣庄八中高二月考)(10分)已知某气体反应的平衡常数可表示为K=c(CH3OCH3)·c(H2O)c2(CH3OH),该反应在不同温度下的平衡常数:400 ℃,K=32;500 ℃,K=44。
请回答下列问题:
(1)写出上述反应的化学方程式: 。
(2)该反应的正反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。
(3)已知在密闭容器中,测得某时刻各组分的浓度如下:
物质
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
浓度
(mol·L-1)
0.54
0.68
0.68
①此时体系温度400 ℃,比较正、逆反应速率的大小:v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。
②若以平衡时甲醇百分含量为纵坐标,以温度为横坐标,此时反应点在图像的位置是图中 点,比较图中B、D两点所对应的正反应速率v正(B) v正(D)(填“>”“<”或“=”),理由是 。
(4)一定条件下要提高反应物的转化率,可以采取的措施是 。
a.升高温度 b.加入催化剂
c.压缩容器的体积 d.增加水蒸气浓度
e.及时分离出产物
20.(2020宁夏银川一中高二上期中)(12分)丙烷、乙烯等有机物在工业上有广泛的应用,回答下列问题:
(1)已知:①C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l) ΔH1
②C(s,石墨)+O2(g) CO2(g) ΔH2
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH3
写出丙烷气体(C3H8)分解得到石墨(C)和氢气的热化学方程式: 。
(2)煤制乙烯包括制备合成气、合成气制甲醇、甲醇分解三个步骤,则:
①生产合成气的反应:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在高温下才能自发进行,则该反应的 (填字母)。
a.ΔH>0 ΔS>0
b.ΔH>0 ΔS<0
c.ΔH<0 ΔS>0
d.ΔH<0 ΔS<0
②用合成气制甲醇的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)(不发生其他反应)。四个容器中起始时压强、容积均相同,维持恒温,控制条件如下表:
编号
条件控制
CO(g)/mol
H2(g)/mol
CH3OH(g)/mol
A
维持恒容
0.2
0.4
0
B
维持恒容
0.1
0.2
0.1
C
维持恒容
0.4
0.8
0
D
维持恒压
0.4
0.8
0
达到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数由大到小的顺序是 (填编号)。
(3)在两个容积均为1 L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。
①此反应的平衡常数表达式K= 。
②该反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”),判断的理由是 。
③氢碳比:X 2.0(填“>”“<”或“=”)。
④在氢碳比为2.0时,Q点v(逆) P点的v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
21.(2021安徽六安高二月考)(12分)乙基叔丁基酸(以ETBE表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂,用乙醇与异丁烯(以IB表示)在催化剂HZSM-5催化下合成ETBE,反应的化学方程式为C2H5OH(g)+IB(g) ETBE(g) ΔH。回答下列问题:
(1)反应物被催化剂HZSM-5吸附的顺序与反应历程的关系如上图所示,该反应的ΔH= a kJ·mol-1,下列选项正确的是 (填字母)。
A.反应历程的最优途径是C1
B.HZSM-5没有参加化学反应
C.相同条件下,采用不同途径时,乙醇的平衡转化率C1>C2>C3
D.升高反应温度有利于提高平衡产率
(2)向刚性容器中按物质的量之比1∶1充入乙醇和异丁烯,在温度为378 K与388 K时异丁烯的转化率随时间变化如图所示。
①图中A、M、B三点,化学反应速率由大到小的顺序为 ,其中逆反应速率最大的点是 (用符号A、M、B填写)。
②388 K时,容器内起始总压为p0 Pa,用分压表示的该反应的平衡常数Kp= Pa-1(用含有p0的式子表示)。
③瑞典化学家阿伦尼乌斯的化学反应速率经验定律为k=AeEaRT(其中,k为速率常数,A、R为常数,Ea为活化能,T为绝对温度,e为自然对数底数,约为2.718)。由此判断下列说法中正确的是 (填序号,k正、k逆为正、逆反应速率常数)。
A.其他条件不变,升高温度,k正增大,k逆减小
B.其他条件不变,使用催化剂,k正、k逆同倍数增大
C.其他条件不变,增大反应物浓度,k正增大,k逆不变
D.其他条件不变,减小压强,k正、k逆都减小
已知反应速率v=v正-v逆=k正p(C2H5OH)·p(IB)-k逆p(ETBE),计算上图中M点v正v逆=k正p(C2H5OH)·p(IB)k逆p(ETBE)= (保留两位小数)。
答案全解全析
1.D 对于有气体参加的反应,增大压强,能增大单位体积内活化分子数,但不能增大活化分子百分数,有效碰撞的概率增大,反应速率加快,A项错误;在其他条件相同时,平衡常数K越大,反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越高,B项错误;将NH3液化分离,瞬间逆反应速率减小,正反应速率不变,平衡正向移动,C项错误;该反应为熵增的反应,必须在高温下才能自发进行,根据ΔH-TΔS<0可知,该反应ΔH>0,D项正确。
2.B 当ΔH-TΔS<0时说明反应能自发进行,而ΔH-TΔS>0时反应不能自发进行。ΔH-TΔS=-122 kJ·mol-1-T×(-231×10-3 kJ·mol-1·K-1),当T较小时,满足ΔH-TΔS<0,故反应仅在低温下能自发进行。
3.A 其他条件不变时,减小压强会使题给反应速率减小,即v正和v逆都减小;该反应生成物总体积小于反应物总体积,根据减小压强,反应向气体体积增大的方向移动可知,平衡将逆向移动,结合上述分析可知,A项正确。
4.C 该反应为可逆反应,即2 mol SO2和足量O2反应时,SO2不能完全反应,生成的SO3小于2 mol,A项错误;若减小容器容积,增大压强引起反应物浓度增大,平衡才能正向移动,B项错误;达到平衡状态时,SO2消耗速率必定等于O2生成速率的两倍,C项正确;达到平衡状态时,各组分浓度保持不变,但SO2浓度不一定是O2浓度的两倍,D项错误。
5.B 根据C的平均反应速率和v=ΔnV·Δt,可求得Δn(C)=0.1 mol/(L·min)×2 L×5 min=1 mol,由于生成C、D的物质的量相等,故C、D的化学计量数相等,即x=2。
6.A 使用催化剂,能同等程度地加快正、逆反应速率,A项正确;A呈固态,增加A的量,对反应速率和化学平衡均无影响,B项错误;升高温度,v(正)、v(逆)都增大,且平衡逆向移动,即v(正)
A(g) + 3B(g) 2C(g)
开始(mol·L-1): 0.5 1.5 0
转化(mol·L-1): 0.3 0.9 0.6
平衡(mol·L-1): 0.2 0.6 0.6
用B表示的反应速率为0.9mol·L-13 s=0.3 mol·L-1·s-1,A项正确;平衡后,向容器中充入Ne等无关气体,A、B、C的浓度均不变,反应速率不变,B项错误;3 s时生成n(C)=0.6 mol·L-1×2 L=1.2 mol,C项正确;平衡后,正、逆反应速率相等,即2v正(A)=v逆(C),D项正确。
8.D 由图①可知,在压强相同时,升高温度,A的平衡转化率降低,即平衡逆向移动,则正反应是放热反应,A项错误;若p1>p2,在温度相同时,增大压强A的平衡转化率增大,说明平衡正向移动,正反应为气体体积减小的反应,即a+1>c,B项错误;由图②可知,t0时刻逆反应速率瞬间增大,而移走部分生成物C逆反应速率会瞬间减小,C项错误;图②中b→d点过程中,逆反应速率逐渐减小,该过程中正反应速率逐渐增大,直至正、逆反应速率相等,故d点正反应速率最大,D项正确。
9.D 恒温恒容条件下,将加入的物质均以“一边倒”的方式转化为A和B,若二者分别为2 mol和1 mol,则达到的平衡与原平衡互为等效平衡。A项,A、B加入量均为原来的2倍,错误;B项,将C和D按化学计量数转化为A和B,此时容器中相当于含有4 mol A和2 mol B,错误;C项,将C和D按化学计量数转化为A和B,此时容器中相当于含有2 mol A和2 mol B,错误;D项,将C和D完全转化为A和B,此时容器中相当于含有2 mol A和1 mol B,与原平衡等效,平衡时C的浓度仍为a mol·L-1,正确。
10.B 该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,将使n(CH3OH)n(CO2)减小,A项错误;结合题图列“三段式”如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始(mol·L-1): 1 3 0 0
转化(mol·L-1): 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡(mol·L-1): 0.25 0.75 0.75 0.75
则CO2的平衡转化率=0.75mol·L-11mol·L-1×100%=75%,B项正确;该反应中虽然CO2、CH3OH的化学计量数相同,但是从题图可看出3 min时反应正向移动,即用CO2表示的正反应速率大于用CH3OH表示的逆反应速率,C项错误;从反应开始到平衡时消耗2.25 mol H2,则v(H2)=2.25mol1 L×10min=0.225 mol·L-1·min-1,D项错误。
11.B 根据题中信息可知,升高温度正、逆反应速率均加快,平衡逆向移动,即v逆>v正,A项错误。在温度不变的条件下,增大压强平衡向正反应方向移动,A2的物质的量分数降低;在压强不变的条件下,升高温度平衡向逆反应方向移动,A2的物质的量分数升高,B项正确。温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短,C项错误。增大压强,正、逆反应速率均增大,平衡正向移动,即v正>v逆,D项错误。
12.C 化学平衡建立过程中X、Y分别减少0.1 mol、0.15 mol,Z增加0.1 mol,则X、Y为反应物,Z为生成物,化学计量数之比为0.1∶0.15∶0.1=2∶3∶2,则化学方程式为2X(g)+3Y(g) 2Z(g),平衡常数K=c2(Z)c2(X)·c3(Y)=0.0520.052×0.0253=64 000,A项错误;增大压强,平衡向生成Z的方向移动,确定的化学反应的平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,B项错误;若将容器的容积压缩至1 L,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,X的体积分数减小,但浓度增大,C项正确;升高温度时,Z的浓度增大,说明平衡向正反应方向移动,升高温度,正、逆反应速率均增大,D项错误。
13.A 该反应在恒温恒压密闭容器中进行,根据图示可知,t1时刻处于平衡状态,t2时刻改变条件后逆反应速率瞬间增大,再次平衡时逆反应速率与原平衡相同,可知改变的条件是向容器中加入了一定量的R而增大了R的浓度,B项正确;由于保持恒温恒压,t2时加入R后,容器体积增大,反应物浓度都减小,故t1时刻的v(正)大于t2时刻的v(正),A项错误;Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,两平衡等效,即M的体积分数相等,C项正确;由于温度相同,故Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数K相等,D项正确。
14.A 从题图可看出甲容器中CO的浓度增加了1.5 mol·L-1,0~15 min内v(CO)=1.5mol·L-115min=0.1 mol·L-1·min-1,结合化学计量数关系可知v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1,A项正确;丙容器中的起始量为甲容器中的2倍,若丙容器的容积为0.5 L,相当于在甲平衡的基础上增大压强,平衡逆向移动,导致c(CO)<3 mol·L-1,根据题图可知,平衡时丙容器内CO的物质的量浓度为3 mol·L-1,即丙容器容积小于0.5 L,B项错误;根据“三段式”法列式如下:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
起始(mol·L-1): 2 0 0
转化(mol·L-1): 1.5 1.5 1.5
平衡(mol·L-1): 0.5 1.5 1.5
即T1 ℃时,平衡常数K=c(CO)·c(H2)c(H2O)=1.5×1.50.5=4.5,C项错误;比较甲、乙可知,若T1=T2,二者是等效平衡,经计算可知平衡时甲中n(H2O)=0.25 mol,而乙容器中平衡时n(H2O)=0.4 mol,乙容器中的平衡相当于甲容器中的平衡逆向移动,因正反应吸热,所以乙容器中温度低于甲容器中的温度,T1>T2,D项错误。
15.B 从题图可看出升高温度NO的平衡转化率降低,即升高温度平衡逆向移动,则反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0,A项错误;380 ℃时,c起始(O2)=5.0×10-4 mol·L-1,反应正向进行,则c平衡(O2)<5.0×10-4 mol·L-1,NO平衡转化率为50%,平衡时c(NO)=c(NO2),则平衡常数K=c2(NO2)c2(NO)·c(O2)>15.0×10-4=2 000,B项正确;X点没有达到平衡状态,平衡正向移动,延长反应时间导致消耗的NO量增多,C项错误;Y点所示条件下达到平衡状态,增大氧气浓度平衡正向移动,可提高NO的转化率,D项错误。
16.C 由图可知,温度一定时曲线b表示的的平衡转化率低,即混合气体中的含量较大,曲线b所对应的投料比为1∶1,A项错误;M、N两点温度相同,平衡常数相等,的平衡转化率:N点>Q点,即平衡常数:N点(M点)>Q点,B项错误;由图中数据可知,N点平衡时的转化率为58%,反应前后混合气体的总的物质的量相等,则平衡混合气中碳酸甲乙酯的物质的量分数为1mol×0.58×21mol+1mol=0.58,C项正确;开始反应时,反应物的总物质的量相同,且反应前后混合气体的总物质的量相等,则曲线a、b上的点对应的平衡混合气体的总的物质的量相等,D项错误。
17.答案 (1)1 293 B、C
(2)< 1150t1 mol·L-1·s-1
(3)2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
解析 (1)根据控制变量法可知实验中应保证溶液总体积相等,A组实验溶液总体积为2 mL+4 mL+0=6 mL,则B组和C组实验中溶液的总体积也为6 mL,即2+3+V1=6,得V1=1。A、B组实验是探究H2C2O4溶液浓度对反应速率的影响,应保证温度相同,即T1=293。C组实验V2=3,B、C两组实验反应物浓度均相同,是探究温度对反应速率的影响。(2)其他条件相同时,升高温度能加快反应速率,即t1<8,C组实验的反应速率v(KMnO4)=0.02mol·L-1×2×10-3L6×10-3L×t1s=1150t1 mol·L-1·s-1。(3)该反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O。
18.答案 (1)-41.3 kJ·mol-1 (2)cd (3)①> ②1.75 mol 75%
解析 (1)根据盖斯定律,总反应-①可得②反应,即ΔH2=-246.4 kJ·mol-1+205.1 kJ·mol-1=-41.3 kJ·mol-1。(2)降低温度,平衡正向移动,能提高CO的转化率,但反应速率减慢,a错误;加入催化剂,能加快反应速率,但平衡不移动,CO的转化率不变,b错误;缩小容器体积,即增大体系压强,平衡向气体总体积减小的方向(正反应方向)移动,且能加快反应速率和提高CO的转化率,c正确;增加H2的浓度,反应速率加快,且平衡正向移动,CO的转化率增大,d正确;增加CO的浓度,反应速率加快,平衡正向移动,但CO的转化率减小,e错误。结合上述分析,cd符合题意。(3)①根据平衡时混合气体的密度是同温同压下起始时的1.6倍,要增大密度,即平衡应正向移动,使总的物质的量减小,故反应速率v(正)>v(逆)。②由平衡时密度可知,平衡前后混合气体的物质的量之比为1.6∶1,设平衡时生成CH3OCH3的物质的量为x mol,根据三段式法:
3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)
起始(mol): 3 3 1 1
转化(mol): 3x 3x x x
平衡(mol): 3-3x 3-3x 1+x 1+x
故3+3+1+1(3-3x)+(3-3x)+(1+x)+(1+x)=1.61,解得x=0.75,则平衡时n(CH3OCH3)=1 mol+0.75 mol=1.75 mol,CO的转化率为0.75mol×33mol×100%=75%。
19.答案 (1)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
(2)吸热
(3)①> ②A < 温度升高,化学反应速率加快
(4)ae
解析 (1)根据平衡常数的表达式可写出反应的化学方程式为2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)。(2)根据升高温度,平衡常数增大,可知该反应的正反应为吸热反应。(3)①根据表格中数据可知Qc=0.6820.542≈1.6,Qcv逆。②温度越高,有效碰撞的概率越大,反应速率越快,结合题图可知v正(B)
(2)①a ②D>C>A=B
(3)①c(C2H4)·c4(H2O)c2(CO2)·c6(H2)
②< 其他条件不变时,升高温度,CO2的平衡转化率减小,化学平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即ΔH<0 ③> ④<
解析 (1)根据盖斯定律,①-②×3-③×2可得C3H8(g)分解为C(s,石墨)和H2(g)的热化学方程式为C3H8(g) 3C(s,石墨)+4H2(g) ΔH=ΔH1-3ΔH2-2ΔH3。
(2)①由反应可知,ΔS>0,要使反应能自发进行,ΔG=ΔH-TΔS<0,该反应需要在高温下才能自发进行,即ΔH>0,a项正确。②A、B中是等效平衡;C、D中的投入量为A中的2倍,D、C相比,D中恒压,反应过程中气体物质的量不断减小,容器体积不断缩小,平衡正向进行的程度比C大,平衡正向进行的程度越大,平衡时甲醇的体积分数越大,则达到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数由大到小的顺序是D>C>A=B。
(3)①根据化学方程式可写出化学平衡常数K=c(C2H4)·c4(H2O)c2(CO2)·c6(H2)。②由题图可知,随温度升高CO2的平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,故ΔH<0。③由题图可知,在相同条件下反应达平衡时,氢碳比为X时二氧化碳的转化率比氢碳比为2.0时的大,说明是增大了氢气的量,即X大于2.0。④在氢碳比为2.0时,P点达平衡,由题图可看出Q点未达平衡,此时二氧化碳的转化率比平衡时小,说明此时反应物浓度在减小,生成物浓度在增大,正反应速率在减小,逆反应速率在增大,所以此时逆反应速率比平衡时逆反应速率小。
21.答案 (1)-4 A
(2)①M>B>A A ②40p0 ③B 5.33
解析 (1)结合图示可知,该反应为放热反应,其ΔH=(1-5)a kJ·mol-1=-4a kJ·mol-1。结合图示可知,过渡态1、2、3的活化能分别是4a kJ·mol-1、6a kJ·mol-1和6a kJ·mol-1,即反应历程的最优途径是C1,A项正确;催化剂HZSM-5参加化学反应,能降低反应的活化能,使化学反应速率加快,B项错误;相同条件下,采用不同途径,由于不能改变反应物、生成物的总能量,平衡不移动,故乙醇的平衡转化率相等,C项错误;该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不利于提高平衡产率,D项错误。(2)①根据“先拐先平数值大”,可知L1为388 K时异丁烯的转化率,M、A两点温度相同,且M点的反应物浓度比A点大,即反应速率:M>A;M、B两点各组分浓度相同,且B点温度低,即反应速率:M>B;结合A、B两点斜率可知,反应速率:B>A,结合上述分析,可知反应速率:M>B>A。A、M、B三点中A点温度高于B点,且A点生成物浓度大于M、B点,故三点中逆反应速率最大的是A点。②388 K时,设加入物质均为a mol,结合图像列三段式:
C2H5OH(g)+IB(g) ETBE(g)
起始(mol): a a 0
转化(mol): 0.8a 0.8a 0.8a
平衡(mol): 0.2a 0.2a 0.8a
容器内起始总压为p0 Pa,设平衡时容器内压强为p Pa,由恒温恒容下压强之比等于物质的量之比,得2amol0.2amol+0.2amol+0.8amol=p0PapPa,即p=0.6p0,用分压表示的该反应的平衡常数Kp=0.6p0Pa×0.8amol1.2amol0.6p0Pa×0.2amol1.2amol×0.6p0Pa×0.2amol1.2amol=40p0 Pa-1。③其他条件不变,升高温度,正、逆反应速率增大,即k正、k逆均增大,A项错误;其他条件不变,使用催化剂同等程度加快反应速率,即k正、k逆同倍数增大,B项正确;反应速率常数只与反应温度及活化能有关,其他条件不变,增大反应物浓度,k正、k逆均不变,C项错误;其他条件不变,减小压强,k正、k逆均不变,D项错误。已知反应速率v=v正-v逆=k正p(C2H5OH)·p(IB)-k逆p(ETBE),反应达到平衡时,v正=v逆即k正p(C2H5OH)·p(IB)=k逆p(ETBE),则k正k逆=p(ETBE)p(C2H5OH)·p(IB)=KP=40p0 Pa-1,设反应开始时n(异丁烯)=n(乙醇)=a mol,M点异丁烯的转化率为60%,即M点时n(异丁烯)=n(乙醇)=0.4a mol,n(ETBE)=0.6a mol,气体总物质的量为0.4a mol+0.4a mol+0.6a mol=1.4a mol,此时压强为1.4amol2amol×p0 Pa=0.7p0 Pa,M点v正v逆=k正p(C2H5OH)·p(IB)k逆p(ETBE)=40p0 Pa-1×0.4amol1.4amol×0.7p0Pa×0.4amol1.4amol×0.7p0Pa0.6amol1.4amol×0.7p0Pa=5.33。
本章达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(每小题3分,共48分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020河北邯郸六校高二期中联考)下列说法正确的是 ( )
A.增大压强能增大活化分子百分数和单位体积内活化分子数,加快反应速率
B.任何可逆反应,将其平衡常数变大,反应物的转化率变小
C.合成氨生产中将NH3液化分离,可加快正反应速率
D.反应SiO2(s)+2C(s) Si(s)+2CO(g)必须在高温下才能自发进行,则有ΔH>0
2.(2021海南海口四中高二月考)某化学反应的ΔH=-122 kJ·mol-1,ΔS=-231 J·mol-1·K-1,则此反应在下列哪种情况下可自发进行 ( )
A.仅在高温下自发进行
B.仅在低温下自发进行
C.在任何温度下都能自发进行
D.在任何温度下都不能自发进行
3.(2021广西桂林十八中高二期中)对已经达到化学平衡的反应2X(g)+Y(g) 2Z(g),减小压强时,对反应产生的影响是 ( )
A.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
B.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
C.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
D.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
4.(2020湖北竹溪一中、竹山一中等三校高二月考联考)对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列判断正确的是 ( )
A.2 mol SO2和足量O2反应,必定生成2 mol SO3
B.其他条件不变,改变压强,平衡必定向右移动
C.平衡时,SO2消耗速率必定等于O2生成速率的两倍
D.平衡时,SO2浓度必定等于O2浓度的两倍
5.(2021江苏江阴二中等四校高二期中联考)将等物质的量的A、B混合于2 L的恒容密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g),经5 min后,测得D为1 mol,C的平均反应速率是0.1 mol/(L·min)。则x为 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
6.(2020福建永安一中高二月考)在一定条件下,可逆反应:A(s)+3B(g)2C(g) ΔH<0,达到平衡时,当只改变下列条件后,有关叙述正确的是 ( )
A.加入催化剂时,v(正)、v(逆)均变化且变化的倍数相等
B.增加A的量时,v(正)增大,v(逆)不变,平衡正向移动
C.升高温度时,v(正)、v(逆)都增大,且增大后v(正)>v(逆)
D.在恒容条件下加入氩气,体系压强增大,v(正)、v(逆)都增大
7.(2021辽宁联合校高二月考)在2 L的恒容容器中,充入1 mol A和3 mol B,并在一定条件下发生反应:A(g)+3B(g) 2C(g)。经3 s后达到平衡,测得C的浓度为0.6 mol·L-1,下列说法中不正确的是 ( )
A.用B表示反应速率为0.3 mol·L-1·s-1
B.平衡后,向容器中充入无关气体(如Ne),反应速率增大
C.3 s时生成C的物质的量为1.2 mol
D.平衡后,2v正(A)=v逆(C)
8.(2020重庆第一中学高二期末)若只改变某一条件,化学反应aA(g)+B(g) cC(g)的平衡变化图像如下(图中p表示压强,T表示温度,α表示平衡转化率,v表示反应速率,t表示反应时间),据此分析下列说法正确的是 ( )
A.由图①,可以判断该反应为吸热反应
B.在图①中,若p1>p2,则a+1
D.在图②中,a、b、c、d四点的正反应速率最大的是d点
9.(2021宁夏大学附中高二期中)一定温度下,在恒容密闭容器中发生如下反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g),若反应开始时充入2 mol A和1 mol B,达到平衡时C的浓度为a mol·L-1。若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为a mol·L-1的是 ( )
A.4 mol A+2 mol B
B.2 mol A+1 mol B+3 mol C+1 mol D
C.3 mol C+1 mol D+1 mol B
D.3 mol C+1 mol D
10.(2020河南平顶山高二第一次月考)已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1。一定条件下,向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化曲线如图所示。下列叙述中,正确的是 ( )
A.升高温度能使n(CH3OH)n(CO2)增大
B.反应达到平衡状态时,CO2的平衡转化率为75%
C.3 min时,用CO2的浓度变化表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度变化表示的逆反应速率
D.从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=0.075 mol·L-1·min-1
11.(2020安徽合肥六校高二上期末)对于可逆反应:A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)(正反应放热),下列图像中正确的是 ( )
12.一定温度下,容积为2 L的密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始物质的量和平衡物质的量如下表:
物质
X
Y
Z
初始物质的量(mol)
0.2
0.2
0
平衡物质的量(mol)
0.1
0.05
0.1
下列说法正确的是 ( )
A.反应可表示为2X(g)+3Y(g) 2Z(g),其平衡常数为8 000
B.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
C.若将容器的容积压缩至1 L,则X的体积分数减小,浓度增大
D.若升高温度时,Z的浓度增大,可知温度升高时正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
13.(2021云南玉溪第一中学高三月考)在一恒温恒压的密闭容器中发生如下反应:M(g)+N(g) 2R(g) ΔH<0,t1时刻处于平衡状态,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如下图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.t1时刻的v(正)小于t2时刻的v(正)
B.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加R
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,M的体积分数相等
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,反应的平衡常数相等
14.(2020江西南昌二中高二月考)一定条件下存在反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0;向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量物质,各容器中温度、物质的起始量如下表,反应过程中CO的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
容器
甲
乙
丙
容积
0.5 L
0.5 L
V
温度
T1 ℃
T2 ℃
T1 ℃
起始量
2 mol C,
1 mol H2O
1 mol CO,
1 mol H2
4 mol C,
2 mol H2O
下列说法正确的是 ( )
A.甲容器中,反应在前15 min的平均速率v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1
B.丙容器的体积V>0.5 L
C.当温度为T1 ℃时,反应的平衡常数K=2.25
D.乙容器中,若平衡时n(H2O)=0.4 mol,则T1
A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0
B.380 ℃时,c起始(O2)=5.0×10-4 mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2 000
C.图中X点所示条件下,延长反应时间不能提高NO转化率
D.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
16.(2020北京东城高三一模)已知:+
是碳酸甲乙酯的工业生产原理。投料比[n()∶n()]分别为3∶1和1∶1、反应物的总物质的量相同时,的平衡转化率与温度的关系曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.曲线b所对应的投料比为3∶1
B.M点对应的平衡常数小于Q点
C.N点对应的平衡混合气中碳酸甲乙酯的物质的量分数为0.58
D.M点和Q点对应的平衡混合气体的总物质的量之比为2∶1
二、非选择题(共52分)
17.(2020黑龙江大庆实验中学高二月考)(9分)某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”,实验如下:(不考虑溶液混合所引起的体积变化)
实验
序号
实验
温度
/K
物质
溶液颜
色褪至
无色时
所需时
间/s
KMnO4溶液
(含硫酸)
H2C2O4
溶液
H2O
V/mL
c/mol·L-1
V/mL
c/mol·L-1
V/mL
A
293
2
0.02
4
0.1
0
6
B
T1
2
0.02
3
0.1
V1
8
C
313
2
0.02
V2
0.1
1
t1
(1)通过实验A、B,可探究出浓度的改变对反应速率的影响,其中V1= ,T1= ;通过实验 可探究出温度变化对化学反应速率的影响。
(2)C组实验中溶液褪色时间t1 (填“>”或“<”)8,C组实验的反应速率v(KMnO4)= (用含t1的式子表示)。
(3)写出相应反应的离子方程式: 。
18.(2021陕西西安一中高二月考)(9分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,可替代氟利昂作制冷剂,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)利用水煤气合成二甲醚的总反应为3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH=-246.4 kJ·mol-1,
它可以分为两步,反应分别如下:
①4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1=-205.1 kJ·mol-1,
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2= 。
(2)在一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,只改变一个条件能同时提高反应速率和CO转化率的是 (填字母)。
a.降低温度 b.加入催化剂
c.缩小容器体积 d.增加H2的浓度
e.增加CO的浓度
(3)在一体积可变的密闭容器中充入3 mol H2、3 mol CO、1 mol CH3OCH3、1 mol CO2,在一定温度和压强下发生反应:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),经一定时间达到平衡,并测得平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍。
①反应开始时正、逆反应速率的大小:v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。
②平衡时n(CH3OCH3)= ,平衡时CO的转化率= 。
19.(2020山东枣庄八中高二月考)(10分)已知某气体反应的平衡常数可表示为K=c(CH3OCH3)·c(H2O)c2(CH3OH),该反应在不同温度下的平衡常数:400 ℃,K=32;500 ℃,K=44。
请回答下列问题:
(1)写出上述反应的化学方程式: 。
(2)该反应的正反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。
(3)已知在密闭容器中,测得某时刻各组分的浓度如下:
物质
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
浓度
(mol·L-1)
0.54
0.68
0.68
①此时体系温度400 ℃,比较正、逆反应速率的大小:v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。
②若以平衡时甲醇百分含量为纵坐标,以温度为横坐标,此时反应点在图像的位置是图中 点,比较图中B、D两点所对应的正反应速率v正(B) v正(D)(填“>”“<”或“=”),理由是 。
(4)一定条件下要提高反应物的转化率,可以采取的措施是 。
a.升高温度 b.加入催化剂
c.压缩容器的体积 d.增加水蒸气浓度
e.及时分离出产物
20.(2020宁夏银川一中高二上期中)(12分)丙烷、乙烯等有机物在工业上有广泛的应用,回答下列问题:
(1)已知:①C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l) ΔH1
②C(s,石墨)+O2(g) CO2(g) ΔH2
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH3
写出丙烷气体(C3H8)分解得到石墨(C)和氢气的热化学方程式: 。
(2)煤制乙烯包括制备合成气、合成气制甲醇、甲醇分解三个步骤,则:
①生产合成气的反应:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在高温下才能自发进行,则该反应的 (填字母)。
a.ΔH>0 ΔS>0
b.ΔH>0 ΔS<0
c.ΔH<0 ΔS>0
d.ΔH<0 ΔS<0
②用合成气制甲醇的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)(不发生其他反应)。四个容器中起始时压强、容积均相同,维持恒温,控制条件如下表:
编号
条件控制
CO(g)/mol
H2(g)/mol
CH3OH(g)/mol
A
维持恒容
0.2
0.4
0
B
维持恒容
0.1
0.2
0.1
C
维持恒容
0.4
0.8
0
D
维持恒压
0.4
0.8
0
达到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数由大到小的顺序是 (填编号)。
(3)在两个容积均为1 L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。
①此反应的平衡常数表达式K= 。
②该反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”),判断的理由是 。
③氢碳比:X 2.0(填“>”“<”或“=”)。
④在氢碳比为2.0时,Q点v(逆) P点的v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
21.(2021安徽六安高二月考)(12分)乙基叔丁基酸(以ETBE表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂,用乙醇与异丁烯(以IB表示)在催化剂HZSM-5催化下合成ETBE,反应的化学方程式为C2H5OH(g)+IB(g) ETBE(g) ΔH。回答下列问题:
(1)反应物被催化剂HZSM-5吸附的顺序与反应历程的关系如上图所示,该反应的ΔH= a kJ·mol-1,下列选项正确的是 (填字母)。
A.反应历程的最优途径是C1
B.HZSM-5没有参加化学反应
C.相同条件下,采用不同途径时,乙醇的平衡转化率C1>C2>C3
D.升高反应温度有利于提高平衡产率
(2)向刚性容器中按物质的量之比1∶1充入乙醇和异丁烯,在温度为378 K与388 K时异丁烯的转化率随时间变化如图所示。
①图中A、M、B三点,化学反应速率由大到小的顺序为 ,其中逆反应速率最大的点是 (用符号A、M、B填写)。
②388 K时,容器内起始总压为p0 Pa,用分压表示的该反应的平衡常数Kp= Pa-1(用含有p0的式子表示)。
③瑞典化学家阿伦尼乌斯的化学反应速率经验定律为k=AeEaRT(其中,k为速率常数,A、R为常数,Ea为活化能,T为绝对温度,e为自然对数底数,约为2.718)。由此判断下列说法中正确的是 (填序号,k正、k逆为正、逆反应速率常数)。
A.其他条件不变,升高温度,k正增大,k逆减小
B.其他条件不变,使用催化剂,k正、k逆同倍数增大
C.其他条件不变,增大反应物浓度,k正增大,k逆不变
D.其他条件不变,减小压强,k正、k逆都减小
已知反应速率v=v正-v逆=k正p(C2H5OH)·p(IB)-k逆p(ETBE),计算上图中M点v正v逆=k正p(C2H5OH)·p(IB)k逆p(ETBE)= (保留两位小数)。
答案全解全析
1.D 对于有气体参加的反应,增大压强,能增大单位体积内活化分子数,但不能增大活化分子百分数,有效碰撞的概率增大,反应速率加快,A项错误;在其他条件相同时,平衡常数K越大,反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越高,B项错误;将NH3液化分离,瞬间逆反应速率减小,正反应速率不变,平衡正向移动,C项错误;该反应为熵增的反应,必须在高温下才能自发进行,根据ΔH-TΔS<0可知,该反应ΔH>0,D项正确。
2.B 当ΔH-TΔS<0时说明反应能自发进行,而ΔH-TΔS>0时反应不能自发进行。ΔH-TΔS=-122 kJ·mol-1-T×(-231×10-3 kJ·mol-1·K-1),当T较小时,满足ΔH-TΔS<0,故反应仅在低温下能自发进行。
3.A 其他条件不变时,减小压强会使题给反应速率减小,即v正和v逆都减小;该反应生成物总体积小于反应物总体积,根据减小压强,反应向气体体积增大的方向移动可知,平衡将逆向移动,结合上述分析可知,A项正确。
4.C 该反应为可逆反应,即2 mol SO2和足量O2反应时,SO2不能完全反应,生成的SO3小于2 mol,A项错误;若减小容器容积,增大压强引起反应物浓度增大,平衡才能正向移动,B项错误;达到平衡状态时,SO2消耗速率必定等于O2生成速率的两倍,C项正确;达到平衡状态时,各组分浓度保持不变,但SO2浓度不一定是O2浓度的两倍,D项错误。
5.B 根据C的平均反应速率和v=ΔnV·Δt,可求得Δn(C)=0.1 mol/(L·min)×2 L×5 min=1 mol,由于生成C、D的物质的量相等,故C、D的化学计量数相等,即x=2。
6.A 使用催化剂,能同等程度地加快正、逆反应速率,A项正确;A呈固态,增加A的量,对反应速率和化学平衡均无影响,B项错误;升高温度,v(正)、v(逆)都增大,且平衡逆向移动,即v(正)
A(g) + 3B(g) 2C(g)
开始(mol·L-1): 0.5 1.5 0
转化(mol·L-1): 0.3 0.9 0.6
平衡(mol·L-1): 0.2 0.6 0.6
用B表示的反应速率为0.9mol·L-13 s=0.3 mol·L-1·s-1,A项正确;平衡后,向容器中充入Ne等无关气体,A、B、C的浓度均不变,反应速率不变,B项错误;3 s时生成n(C)=0.6 mol·L-1×2 L=1.2 mol,C项正确;平衡后,正、逆反应速率相等,即2v正(A)=v逆(C),D项正确。
8.D 由图①可知,在压强相同时,升高温度,A的平衡转化率降低,即平衡逆向移动,则正反应是放热反应,A项错误;若p1>p2,在温度相同时,增大压强A的平衡转化率增大,说明平衡正向移动,正反应为气体体积减小的反应,即a+1>c,B项错误;由图②可知,t0时刻逆反应速率瞬间增大,而移走部分生成物C逆反应速率会瞬间减小,C项错误;图②中b→d点过程中,逆反应速率逐渐减小,该过程中正反应速率逐渐增大,直至正、逆反应速率相等,故d点正反应速率最大,D项正确。
9.D 恒温恒容条件下,将加入的物质均以“一边倒”的方式转化为A和B,若二者分别为2 mol和1 mol,则达到的平衡与原平衡互为等效平衡。A项,A、B加入量均为原来的2倍,错误;B项,将C和D按化学计量数转化为A和B,此时容器中相当于含有4 mol A和2 mol B,错误;C项,将C和D按化学计量数转化为A和B,此时容器中相当于含有2 mol A和2 mol B,错误;D项,将C和D完全转化为A和B,此时容器中相当于含有2 mol A和1 mol B,与原平衡等效,平衡时C的浓度仍为a mol·L-1,正确。
10.B 该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,将使n(CH3OH)n(CO2)减小,A项错误;结合题图列“三段式”如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始(mol·L-1): 1 3 0 0
转化(mol·L-1): 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡(mol·L-1): 0.25 0.75 0.75 0.75
则CO2的平衡转化率=0.75mol·L-11mol·L-1×100%=75%,B项正确;该反应中虽然CO2、CH3OH的化学计量数相同,但是从题图可看出3 min时反应正向移动,即用CO2表示的正反应速率大于用CH3OH表示的逆反应速率,C项错误;从反应开始到平衡时消耗2.25 mol H2,则v(H2)=2.25mol1 L×10min=0.225 mol·L-1·min-1,D项错误。
11.B 根据题中信息可知,升高温度正、逆反应速率均加快,平衡逆向移动,即v逆>v正,A项错误。在温度不变的条件下,增大压强平衡向正反应方向移动,A2的物质的量分数降低;在压强不变的条件下,升高温度平衡向逆反应方向移动,A2的物质的量分数升高,B项正确。温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短,C项错误。增大压强,正、逆反应速率均增大,平衡正向移动,即v正>v逆,D项错误。
12.C 化学平衡建立过程中X、Y分别减少0.1 mol、0.15 mol,Z增加0.1 mol,则X、Y为反应物,Z为生成物,化学计量数之比为0.1∶0.15∶0.1=2∶3∶2,则化学方程式为2X(g)+3Y(g) 2Z(g),平衡常数K=c2(Z)c2(X)·c3(Y)=0.0520.052×0.0253=64 000,A项错误;增大压强,平衡向生成Z的方向移动,确定的化学反应的平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,B项错误;若将容器的容积压缩至1 L,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,X的体积分数减小,但浓度增大,C项正确;升高温度时,Z的浓度增大,说明平衡向正反应方向移动,升高温度,正、逆反应速率均增大,D项错误。
13.A 该反应在恒温恒压密闭容器中进行,根据图示可知,t1时刻处于平衡状态,t2时刻改变条件后逆反应速率瞬间增大,再次平衡时逆反应速率与原平衡相同,可知改变的条件是向容器中加入了一定量的R而增大了R的浓度,B项正确;由于保持恒温恒压,t2时加入R后,容器体积增大,反应物浓度都减小,故t1时刻的v(正)大于t2时刻的v(正),A项错误;Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,两平衡等效,即M的体积分数相等,C项正确;由于温度相同,故Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数K相等,D项正确。
14.A 从题图可看出甲容器中CO的浓度增加了1.5 mol·L-1,0~15 min内v(CO)=1.5mol·L-115min=0.1 mol·L-1·min-1,结合化学计量数关系可知v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1,A项正确;丙容器中的起始量为甲容器中的2倍,若丙容器的容积为0.5 L,相当于在甲平衡的基础上增大压强,平衡逆向移动,导致c(CO)<3 mol·L-1,根据题图可知,平衡时丙容器内CO的物质的量浓度为3 mol·L-1,即丙容器容积小于0.5 L,B项错误;根据“三段式”法列式如下:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
起始(mol·L-1): 2 0 0
转化(mol·L-1): 1.5 1.5 1.5
平衡(mol·L-1): 0.5 1.5 1.5
即T1 ℃时,平衡常数K=c(CO)·c(H2)c(H2O)=1.5×1.50.5=4.5,C项错误;比较甲、乙可知,若T1=T2,二者是等效平衡,经计算可知平衡时甲中n(H2O)=0.25 mol,而乙容器中平衡时n(H2O)=0.4 mol,乙容器中的平衡相当于甲容器中的平衡逆向移动,因正反应吸热,所以乙容器中温度低于甲容器中的温度,T1>T2,D项错误。
15.B 从题图可看出升高温度NO的平衡转化率降低,即升高温度平衡逆向移动,则反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0,A项错误;380 ℃时,c起始(O2)=5.0×10-4 mol·L-1,反应正向进行,则c平衡(O2)<5.0×10-4 mol·L-1,NO平衡转化率为50%,平衡时c(NO)=c(NO2),则平衡常数K=c2(NO2)c2(NO)·c(O2)>15.0×10-4=2 000,B项正确;X点没有达到平衡状态,平衡正向移动,延长反应时间导致消耗的NO量增多,C项错误;Y点所示条件下达到平衡状态,增大氧气浓度平衡正向移动,可提高NO的转化率,D项错误。
16.C 由图可知,温度一定时曲线b表示的的平衡转化率低,即混合气体中的含量较大,曲线b所对应的投料比为1∶1,A项错误;M、N两点温度相同,平衡常数相等,的平衡转化率:N点>Q点,即平衡常数:N点(M点)>Q点,B项错误;由图中数据可知,N点平衡时的转化率为58%,反应前后混合气体的总的物质的量相等,则平衡混合气中碳酸甲乙酯的物质的量分数为1mol×0.58×21mol+1mol=0.58,C项正确;开始反应时,反应物的总物质的量相同,且反应前后混合气体的总物质的量相等,则曲线a、b上的点对应的平衡混合气体的总的物质的量相等,D项错误。
17.答案 (1)1 293 B、C
(2)< 1150t1 mol·L-1·s-1
(3)2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
解析 (1)根据控制变量法可知实验中应保证溶液总体积相等,A组实验溶液总体积为2 mL+4 mL+0=6 mL,则B组和C组实验中溶液的总体积也为6 mL,即2+3+V1=6,得V1=1。A、B组实验是探究H2C2O4溶液浓度对反应速率的影响,应保证温度相同,即T1=293。C组实验V2=3,B、C两组实验反应物浓度均相同,是探究温度对反应速率的影响。(2)其他条件相同时,升高温度能加快反应速率,即t1<8,C组实验的反应速率v(KMnO4)=0.02mol·L-1×2×10-3L6×10-3L×t1s=1150t1 mol·L-1·s-1。(3)该反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O。
18.答案 (1)-41.3 kJ·mol-1 (2)cd (3)①> ②1.75 mol 75%
解析 (1)根据盖斯定律,总反应-①可得②反应,即ΔH2=-246.4 kJ·mol-1+205.1 kJ·mol-1=-41.3 kJ·mol-1。(2)降低温度,平衡正向移动,能提高CO的转化率,但反应速率减慢,a错误;加入催化剂,能加快反应速率,但平衡不移动,CO的转化率不变,b错误;缩小容器体积,即增大体系压强,平衡向气体总体积减小的方向(正反应方向)移动,且能加快反应速率和提高CO的转化率,c正确;增加H2的浓度,反应速率加快,且平衡正向移动,CO的转化率增大,d正确;增加CO的浓度,反应速率加快,平衡正向移动,但CO的转化率减小,e错误。结合上述分析,cd符合题意。(3)①根据平衡时混合气体的密度是同温同压下起始时的1.6倍,要增大密度,即平衡应正向移动,使总的物质的量减小,故反应速率v(正)>v(逆)。②由平衡时密度可知,平衡前后混合气体的物质的量之比为1.6∶1,设平衡时生成CH3OCH3的物质的量为x mol,根据三段式法:
3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)
起始(mol): 3 3 1 1
转化(mol): 3x 3x x x
平衡(mol): 3-3x 3-3x 1+x 1+x
故3+3+1+1(3-3x)+(3-3x)+(1+x)+(1+x)=1.61,解得x=0.75,则平衡时n(CH3OCH3)=1 mol+0.75 mol=1.75 mol,CO的转化率为0.75mol×33mol×100%=75%。
19.答案 (1)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
(2)吸热
(3)①> ②A < 温度升高,化学反应速率加快
(4)ae
解析 (1)根据平衡常数的表达式可写出反应的化学方程式为2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)。(2)根据升高温度,平衡常数增大,可知该反应的正反应为吸热反应。(3)①根据表格中数据可知Qc=0.6820.542≈1.6,Qc
(2)①a ②D>C>A=B
(3)①c(C2H4)·c4(H2O)c2(CO2)·c6(H2)
②< 其他条件不变时,升高温度,CO2的平衡转化率减小,化学平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即ΔH<0 ③> ④<
解析 (1)根据盖斯定律,①-②×3-③×2可得C3H8(g)分解为C(s,石墨)和H2(g)的热化学方程式为C3H8(g) 3C(s,石墨)+4H2(g) ΔH=ΔH1-3ΔH2-2ΔH3。
(2)①由反应可知,ΔS>0,要使反应能自发进行,ΔG=ΔH-TΔS<0,该反应需要在高温下才能自发进行,即ΔH>0,a项正确。②A、B中是等效平衡;C、D中的投入量为A中的2倍,D、C相比,D中恒压,反应过程中气体物质的量不断减小,容器体积不断缩小,平衡正向进行的程度比C大,平衡正向进行的程度越大,平衡时甲醇的体积分数越大,则达到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数由大到小的顺序是D>C>A=B。
(3)①根据化学方程式可写出化学平衡常数K=c(C2H4)·c4(H2O)c2(CO2)·c6(H2)。②由题图可知,随温度升高CO2的平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,故ΔH<0。③由题图可知,在相同条件下反应达平衡时,氢碳比为X时二氧化碳的转化率比氢碳比为2.0时的大,说明是增大了氢气的量,即X大于2.0。④在氢碳比为2.0时,P点达平衡,由题图可看出Q点未达平衡,此时二氧化碳的转化率比平衡时小,说明此时反应物浓度在减小,生成物浓度在增大,正反应速率在减小,逆反应速率在增大,所以此时逆反应速率比平衡时逆反应速率小。
21.答案 (1)-4 A
(2)①M>B>A A ②40p0 ③B 5.33
解析 (1)结合图示可知,该反应为放热反应,其ΔH=(1-5)a kJ·mol-1=-4a kJ·mol-1。结合图示可知,过渡态1、2、3的活化能分别是4a kJ·mol-1、6a kJ·mol-1和6a kJ·mol-1,即反应历程的最优途径是C1,A项正确;催化剂HZSM-5参加化学反应,能降低反应的活化能,使化学反应速率加快,B项错误;相同条件下,采用不同途径,由于不能改变反应物、生成物的总能量,平衡不移动,故乙醇的平衡转化率相等,C项错误;该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不利于提高平衡产率,D项错误。(2)①根据“先拐先平数值大”,可知L1为388 K时异丁烯的转化率,M、A两点温度相同,且M点的反应物浓度比A点大,即反应速率:M>A;M、B两点各组分浓度相同,且B点温度低,即反应速率:M>B;结合A、B两点斜率可知,反应速率:B>A,结合上述分析,可知反应速率:M>B>A。A、M、B三点中A点温度高于B点,且A点生成物浓度大于M、B点,故三点中逆反应速率最大的是A点。②388 K时,设加入物质均为a mol,结合图像列三段式:
C2H5OH(g)+IB(g) ETBE(g)
起始(mol): a a 0
转化(mol): 0.8a 0.8a 0.8a
平衡(mol): 0.2a 0.2a 0.8a
容器内起始总压为p0 Pa,设平衡时容器内压强为p Pa,由恒温恒容下压强之比等于物质的量之比,得2amol0.2amol+0.2amol+0.8amol=p0PapPa,即p=0.6p0,用分压表示的该反应的平衡常数Kp=0.6p0Pa×0.8amol1.2amol0.6p0Pa×0.2amol1.2amol×0.6p0Pa×0.2amol1.2amol=40p0 Pa-1。③其他条件不变,升高温度,正、逆反应速率增大,即k正、k逆均增大,A项错误;其他条件不变,使用催化剂同等程度加快反应速率,即k正、k逆同倍数增大,B项正确;反应速率常数只与反应温度及活化能有关,其他条件不变,增大反应物浓度,k正、k逆均不变,C项错误;其他条件不变,减小压强,k正、k逆均不变,D项错误。已知反应速率v=v正-v逆=k正p(C2H5OH)·p(IB)-k逆p(ETBE),反应达到平衡时,v正=v逆即k正p(C2H5OH)·p(IB)=k逆p(ETBE),则k正k逆=p(ETBE)p(C2H5OH)·p(IB)=KP=40p0 Pa-1,设反应开始时n(异丁烯)=n(乙醇)=a mol,M点异丁烯的转化率为60%,即M点时n(异丁烯)=n(乙醇)=0.4a mol,n(ETBE)=0.6a mol,气体总物质的量为0.4a mol+0.4a mol+0.6a mol=1.4a mol,此时压强为1.4amol2amol×p0 Pa=0.7p0 Pa,M点v正v逆=k正p(C2H5OH)·p(IB)k逆p(ETBE)=40p0 Pa-1×0.4amol1.4amol×0.7p0Pa×0.4amol1.4amol×0.7p0Pa0.6amol1.4amol×0.7p0Pa=5.33。
相关资料
更多
