高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第四节 化学反应进行的方向课后作业题

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第5课时　习题课　　　　　　　　　　1．一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是(　　)①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2②X、Y、Z的浓度不再发生变化③容器中的压强不再发生变化④单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol YA．①②　　　　      B．①④　　      　　C．②③　　   　　D．③④答案　C2．某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应：X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s)　ΔH>0下列叙述正确的是(　　)A．加入少量W，逆反应速率增大B．当容器中气体压强不变时，反应达到平衡C．升高温度，平衡逆向移动D．平衡后加入X，上述反应的ΔH增大答案　B解析　对于可逆反应X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s)，因W为固体，所以当加入少量W后，化学反应速率不改变，A错；当升高温度时，因该反应的正反应为吸热反应，所以升高温度时平衡正向移动，C错；平衡后再加入X，平衡将正向移动，但ΔH不变，因为热化学方程式的书写形式未变，D错，故选B。3．在某温度下，反应ClF(g)＋F2(g)ClF3(g)　ΔH<0，在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是(　　)A．温度不变，缩小体积，ClF的转化率增大B．温度不变，增大体积，ClF3的产率增高C．升高温度，增大体积，有利于平衡向正反应方向移动D．降低温度，体积不变，F2的转化率降低答案　A解析　由给定的化学方程式可知，该反应的正反应为气体体积减小的放热反应。升温或降压有利于平衡向逆反应方向移动，反之向正反应方向移动。4.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是(　　)A．点a的正反应速率比点b的小B．点c处反应达到平衡C．点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样D．其他条件不变，773 K下反应至t1时刻，n(H2)比上图中d点的值大答案　D解析　建立平衡之前，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，该图平衡点并不是两曲线的交点；温度升高平衡向逆反应方向移动，n(H2)增多。5．一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若起始时浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)。达到平衡时，X、Y、Z浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1和0.08 mol·L－1，则下列判断不合理的是(　　)A．c1∶c2＝1∶3B．平衡时，Y和Z的生成速率之比2∶3C．X和Y的转化率相等D．c1的取值范围为0<c1<0.14答案　B6．反应N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)A．A、C两点的反应速率：A>CB．A、C两点气体的颜色：A深，C浅C．由状态B到状态A，可以用加热的方法D．A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C答案　C解析　A、C两点温度相同而压强不同，增压平衡逆向移动，NO2的体积分数减小，但增压也会增大浓度，反应速率：A<C，颜色还是C深(浓度大)；由于平衡逆向移动，气体分子数减少，根据M＝m/n，气体的平均相对分子质量A<C；故A、B、D均错。7．在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1]： 容器甲乙丙反应物投入量1 mol N2、3 mol H22 mol NH34 mol NH3NH3的浓度(mol·L－1)c1c2c3反应的能量变化放出a kJ吸收b kJ吸收c kJ体系压强(Pa)p1p2p3反应物转化率α1α2α3下列说法正确的是(　　)A．2c1>c3　　　　  B．a＋b＝92.4          C．2p2<p3          D．α1＋α3>1答案　B解析　采用“一边倒”的方法知甲、乙是两个相同的装置，且甲中生成的NH3与乙中分解的NH3的和为2 mol，则B项正确；此时c1＝c2，α1＋α2＝1。而丙中加入的NH3是乙中的两倍，开始时c3＝2c2，但丙中压强亦是乙中的两倍，增大压强，平衡正向移动，则平衡时2c1<c3,2p2>p3，A、C错误；增大压强，不利于NH3的分解，则α2>α3，故α1＋α3<1，D错误。8．向一体积不变的密闭容器中加入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图一所示。图二为t2时刻后改变反应条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知t3－t4阶段为使用催化剂；图一中t0－t1阶段c(B)未画出。下列说法不正确的是(　　)A．此温度下该反应的化学方程式为2A(g)＋B(g)2C(g)B．t4－t5阶段改变的条件为减小压强C．B的起始物质的量为1.0 molD．在相同条件下，若起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要达到t1时刻同样的平衡，a、b、c要满足的条件为a＋2c/3＝2.4和b＋c/3＝1.2答案　A解析　图二是在几种不同情况下的化学平衡，而影响平衡的因素有：浓度、温度、压强、催化剂，t3－t4和t4－t5这两段平衡是不移动的，则只能是压强和催化剂影响的，因此应该推断该反应为等体积变化的反应。再结合图一可知，A浓度的变化为 0.2 mol·L－1，C浓度的变化量为0.3 mol·L－1，由化学反应的速率之比等于化学方程式前的计量系数之比，可写出该反应的方程式为2A(g)＋B(g)3C(g)，故A项错误；t3－t4的平衡比原平衡的速率要快，而t4－t5的速率又变慢，前者题目已给出是使用催化剂，所以后者为减压，因为条件只能用一次，故B项正确；B的平衡浓度是0.4 mol·L－1，则起始时应为0.5 mol·L－1；起始时2 mol A所对应的浓度为1 mol·L－1，所以容器体积应是2 L；所以B的起始物质的量为0.5 mol·L－1×2 L＝1 mol，C项正确；D项考查的是等效平衡；要最终为相同平衡，则必须拆算后与原平衡相等。9．在一定条件下能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________。①温度和体积一定，某一物质浓度不再变化时②温度和体积一定，容器内压强不再变化时③条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时④温度和体积一定，混合气体的颜色不再变化时⑤温度和压强一定，混合气体的密度不再变化时答案　①②③④⑤解析　①中，只要有一种物质的浓度发生变化，必然会导致另外的物质的浓度发生变化，因此只要有一种物质(纯固体除外)浓度不变，其他物质的浓度也不会变化。②该反应全部是气体参加且反应物计量数之和不等于生成物计量数之和的反应，总压等于各组分分压之和，总压不变，表明各组分的分压不变。③平衡时，混合物的平均相对分子质量＝，反应体系的总质量不变，n(总)也不变，即NO2、N2O4的物质的量也不再变化。④反应体系的颜色由NO2的浓度决定，颜色不变意味着NO2的浓度不变，是平衡状态的标志。⑤温度、压强不变，气体的总质量不变，若密度不变则意味着体积不再变化，即各组分的物质的量不再变化，是平衡状态的标志。10．在一个固定容积的密闭容器中，充入2 mol A和1 mol B发生反应：2A(g)＋B(g)xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为W%。若维持容器体积和温度不变，按0.6 mol A，0.3 mol B 和1.4 mol C为起始物质的配比，达到平衡后，C的体积分数也为W%，则x的值为________．答案　2或3解析　该题有两种情况：(1)如果是一个反应前后气体体积不变的反应，即x＝3,1.4 mol C完全转化为A和B时，按2∶1物质的量之比转化，而投入的0.6 mol A和0.3 mol B物质的量之比也为2∶1，即C完全转化为A与B时，A与B物质的量之比与起始状态时A与B物质的量之比相等，符合等效平衡原理。(2)如果是一个反应前后气体体积不等的反应，即1.4 mol C转化为A时应转化成1.4 mol A，A的物质的量才能成为0.6 mol＋1.4 mol＝2.0 mol，才符合等温等容条件下的等效平衡，此时x＝2。11．在一定温度下，把1 mol N2和3 mol H2通入一个固定容积的密闭容器里，发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)当此反应进行到一定程度时，反应中的混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中，维持温度不变，令a、b、c分别代表初始时加入的N2、H2和NH3的物质的量(mol)。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：(1)若a＝0，b＝0，则c＝________。(2)若a＝0.5，则b＝________、c＝________。(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c)：__________、________。答案　(1)2　(2)1.5　1　(3)0.5c＋a＝1　1.5c＋b＝3解析　(1)1 mol N2和3 mol H2折算成NH3为2 mol，故c＝2。(2)a＝0.5，与题干中1 mol N2相比还差0.5 mol，则c mol NH3折算后应该生成0.5 mol N2(同时生成1.5 mol H2)故c＝1，要求H2折算后为3 mol，还缺1.5 mol，故b＝1.5。(3)将c mol NH3折算为N2和H2分别是0.5c mol N2和1.5c mol H2，则0.5c＋a＝1,1.5c＋b＝3。12．硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：Ⅰ　　SO2＋2H2O＋I2===H2SO4＋2HIⅡ　　2HIH2＋I2Ⅲ　　2H2SO4===2SO2＋O2＋2H2O(1)分析上述反应，下列判断正确的是________。a．反应Ⅲ易在常温下进行b．反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强c．循环过程中需补充H2Od．循环过程中产生1 mol O2的同时产生1 mol H2(2)一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应Ⅱ，H2的物质的量随时间的变化如图所示。0～2 min内的平均反应速率v(HI)＝________。该温度下，H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K＝________。相同温度下，若开始时加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，则________是原来的2倍。a．平衡常数b．HI的平衡浓度c．达到平衡的时间d．平衡时H2的体积分数答案　(1)c　(2)0.1 mol·L－1·min－1　64　b解析　(1)H2SO4沸点较高，在常温下不发生分解；反应Ⅰ中SO2的还原性比HI强；循环过程中H2O分解生成了H2与O2，需补充；循环过程中产生1 mol O2的同时产生2 mol H2，c正确。(2)　　2HI(g)　　　　H2(g)　　＋　　I2(g)初始：　1 mol·L－1　　　　　0　　　　　　　0平衡：　0.8 mol·L－1　0.1 mol·L－1　　0.1 mol·L－1v(HI)＝＝0.1 mol·L－1·min－1该反应的平衡常数K1＝＝＝相同温度下，H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K＝＝64。该温度下，开始时加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，平衡常数不变，HI、H2、I2平衡浓度均为原来的2倍，初始浓度变大，反应速率加快，HI、H2、I2的体积分数均不变，故选b。13．(1)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)ΔH＝－90.8 kJ·mol－1②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－23.5 kJ·mol－1③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.3 kJ·mol－1总反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝________；一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是________(填字母代号)。a．高温高压　b．加入催化剂 c．减少CO2的浓度d．增加CO的浓度　e．分离出二甲醚(2)已知反应②2CH3OH(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CH3OHCH3OCH3H2O浓度/(mol·L－1)0.440.60.6①比较此时正、逆反应速率的大小：v正________v逆(填“>”、“<”或“＝”)。②若加入CH3OH后，经10 min后达到平衡，此时c(CH3OH)＝________；该时间内的平均反应速率v(CH3OH)＝________。答案　(1)－246.4 kJ·mol－1　ce(2)①>　②0.04 mol·L－1　0.16 mol·L－1·min－114．一定条件下，在体积为3 L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO)：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。根据题意完成下列各题：(1)反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝________，升高温度，K值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝________。(3)在其他条件不变的情况下，将处于E点的体系体积压缩到原来的，下列有关该体系的说法正确的是(　　)a．氢气的浓度减小b．正反应速率加快，逆反应速率也加快c．甲醇的物质的量增加d．重新平衡时，n(H2)/n(CH3OH)增大(4)据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，原因是________________________________________________(用化学方程式表示)。答案　(1)　减小   (2) mol·L－1·min－1(3)bc   (4)Cu2O＋CO2Cu＋CO2解析　本题主要考查平衡常数、化学反应速率、化学平衡移动的影响因素等知识，着重考查分析问题，尤其是利用所给图象数据进行综合分析、推理归纳得出结论的能力。(1)根据反应式和平衡常数的定义可得该反应的平衡常数表达式K＝，从题给图象可以看出平衡后500℃时的甲醇的物质的量小于300℃时的物质的量，说明该反应的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，K值将减小。(2)500℃时反应达到平衡，生成甲醇的物质的量为nB，则消耗H2的物质的量为2nB，因此v(H2)＝＝ mol·L－1·min－1。(3)在其他条件不变的情况下，将处于E点的体系体积压缩到原来的，根据反应特点推知，增大压强，正、逆反应速率都增加，且平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量将增加，即选b、c。(4)因Cu2O能被CO还原为Cu，所以通入CO2可抑制此反应，化学方程式为Cu2O＋CO2Cu＋CO2。