人教版高中化学选择性必修第一册第2章化学反应速率与化学平衡学业质量标准检测含解析

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第二章　学业质量标准检测(90分钟，100分)一、单选题(本题包含10个小题，每小题2分，共20分)1．下列现象不能用影响反应的外界因素来解释的是(　C　)A．在28 ℃时，鲜牛奶约3 h变酸，但在5 ℃的冰箱中，鲜牛奶48 h才变酸B．加热氯酸钾，产生氧气的速率很小；加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，产生氧气的速率明显加快C．将大小相等的镁片和锌片投入同浓度的稀硫酸中，前者产生氢气的速率明显大于后者D．将大小相等的铁片分别放入相同体积的0.1 mol·L－1及1 mol·L－1盐酸中，后者产生的速率明显大于前者解析：温度升高时，反应速率加快，低温下，反应速率较慢，鲜牛奶在低温条件下变质比较缓慢是外部因素导致；催化剂影响反应速率，加热氯酸钾，产生氧气的速率很小，加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，产生氧气的速率明显加快，二氧化锰在其中起催化剂的作用，为外部因素；物质本身的性质是决定化学反应速率的内因，大小相等的镁片和锌片投入同浓度的稀硫酸，外部因素相同，但镁比锌活泼，故产生氢气速率更快，为其内部因素；反应物浓度越大，反应速率越快，1 mol·L－1盐酸浓度大于0.1 mol·L－1盐酸，铁片大小相等，浓度大的盐酸反应速率更快，为外部因素。2．对于工业合成氨反应：N2＋3H22NH3，下列说法不正确的是(　C　)A．增大压强可以加快反应速率B．升高温度可以加快反应速率C．增大N2浓度可以使H2转化率达到100%D．合成氨反应的限度可以随着条件的改变而改变解析：增大压强相当于减小体积，单位体积活化分子的数目增大，反应速率也增大，故A正确；升高温度可提高活化分子的百分数，提高反应速率，故B正确；该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化，故C错误；改变影响化学平衡的条件，化学平衡被破坏，平衡移动，即改变化学反应的限度，故D正确。3．某温度时，N2＋3H22NH3的平衡常数K＝a，则此温度下，NH3H2＋N2的平衡常数为(　A　)A．a－　　 B．aC．a　　 D．a－2解析：某温度时，N2＋3H22NH3的平衡常数K＝a，则该温度下，2NH3N2＋3H2的平衡常数K1＝，NH3H2＋N2的平衡常数为K2＝()＝a－。4．将1 mol N2O5置于2 L密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①2N2O5(g)2N2O4(g)＋O2(g)；②N2O4(g)2NO2(g)。达到平衡时，c(O2)＝0.2 mol·L－1，c(NO2)＝0.6 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为(　B　)A．3.2　　 B．0.2C．　　 D．解析：N2O5分解得到N2O4部分转化为NO2(g)，平衡时c(O2)＝0.2 mol·L－1，c(NO2)＝0.6 mol·L－1，则：平衡时c(N2O4)＝2c(O2)－c(NO2)＝0.2 mol·L－1×2－×0.6 mol·L－1＝0.1 mol·L－1，平衡时c(N2O5)＝－2c(O2)＝0.5 mol·L－1－0.2 mol·L－1×2＝0.1 mol·L－1，故反应①的平衡常数K＝＝＝0.2。5．下列说法可以证明H2(g)＋I2(g)2HI(g)已达平衡状态的是(　A　)①单位时间内生成nmolH2的同时，生成n mol HI②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂③百分含量w(HI)＝w(I2)④c(HI)：c(H2)：c(I2)＝2︰1︰1⑤温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化⑥温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化A．②⑤⑨　　 B．①②③④C．②⑥⑨　　 D．③⑤⑥⑦⑧6．下列不能用勒夏特列原理解释的是(　A　)A．使用铁触媒，加快合成氨反应速率B．过量空气有利于SO2转化为SO3C．打开汽水瓶盖，即有大量气泡逸出D．将盛有NO2气体的密闭容器浸泡在热水中，容器内气体颜色变深解析：使用催化剂平衡不移动，所以不能用勒夏特列原理解释，故A选；增加氧气的浓度平衡正向移动，能用勒夏特列原理解释，故B不选；因溶液中存在二氧化碳的溶解平衡，打开汽水瓶后，压强减小，二氧化碳逸出，能用勒夏特列原理解释，故C不选；2NO2N2O4　ΔH<0，N2O4无色，加热平衡逆向移动，气体颜色变深，故D不选。7．下列叙述与下图对应的是(　B　)A．对于达到平衡状态的N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，图①表示在t0时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动B．由图②可知，p2>p1，T1>T2满足反应：2A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH<0C．图③表示的反应方程式为2A===B＋3CD．对于反应2X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH<0，图④y轴可以表示Y的百分含量解析：图①，t0时充入NH3，v正应与平衡点相连，A项错误；增大压强先达平衡，p2>p1，温度高先达平衡，T1>T2，加压平衡右移，C的百分含量高，升温平衡逆移，C的百分含量低，B项正确；从图像知，0－t1时刻，A的浓度减少：(2.0－1.2)mol·L－1＝0.8 mol·L－1，B的浓度增加0.4 mol·L－1，C的浓度增加1.2 mol·L－1，浓度变化比等于方程式系数比，且反应可逆，反应方程式为：2AB＋3C，C项错误；从图④知，升温，y降低，对反应2X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＜0，升温逆移，Y的含量升高，故y不能表示Y的百分含量，D项错误。8．在盛有足量A的体积可变的密闭容器中，保持压强一定，加入B，发生反应：A(s)＋2B(g)4C(g)＋D(g)　ΔH<0，在一定温度、压强下达到平衡。平衡时C的物质的量与加入的B的物质的量的变化关系如图。下列说法正确的是(　C　)A．当温度升高后，则图中θ>45°B．若再加入B，则正、逆反应速率均逐渐增大C．平衡时B的转化率为50%D．上述反应只能在高温下才能自发进行9．某温度下，可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)的平衡常数为K，下列对K的说法正确的是(　A　)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越大，该反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，A项正确；对于一个确定的化学反应，K只是温度的函数，温度一定，K一定，与压强无关，B项错误；因该反应的热效应不确定，故C项错误；K＝，故由m＋n＝p，无法判断K的大小。10．在某密闭容器中，可逆反应：A(g)＋B(g)xC(g)符合图中(Ⅰ)所示关系，φ(C)表示C气体在混合气体中的体积分数。由此判断，对图像(Ⅱ)说法不正确的是(　B　)A．p3>p4，Y轴表示A的转化率B．p3>p4，Y轴表示B的质量分数C．p3>p4，Y轴表示B的转化率D．p3>p4，Y轴表示混合气体的平均相对分子质量解析：据图像(Ⅰ)，在压强不变时，由曲线斜率知T1>T2。降温(T1→ T2)时，φ(C)增大，即平衡正向移动，说明正反应为放热反应。当温度不变时，由曲线斜率知压强p2>p1，增大压强(p1→p2)时，φ(C)增大，即平衡正向移动，故x<2。由图像(Ⅱ)知，保持体系压强不变，升高温度，平衡逆向移动，A、B的转化率、φ(C)、混合气体的平均相对分子质量均减小，而A、B的质量分数增大。故选B。二、不定项选择题(本题包含5个小题，每小题4分，共20分，每小题有1个或2个选项符合题意。)11．已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 025 kJ·mol－1。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是(　D　)解析：升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量降低，且达到平衡所需要的时间短，故A项正确，D项错误；增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量降低，且达到平衡时需要的时间短，故B项正确；C项有无催化剂只影响到达平衡状态的时间，不影响平衡移动，故正确。12．一定条件下合成乙烯的反应为6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图，下列说法不正确的是(　C　)A．该反应的逆反应为吸热反应B．平衡常数：KM>KNC．生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M)D．当温度高于250 ℃，升高温度，催化剂的催化效率降低解析：升高温度时CO2的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，A项正确；该反应的正反应是放热反应，升温平衡常数减小，B项正确；化学反应速率随温度的升高而增大，但所用催化剂在250 ℃时催化活性最高，温度继续升高，其催化效率降低，所以v(N)有可能小于v(M)，C项错误，D项正确。13．25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示：物质XYZ初始浓度/(mol·L－1)0.10.20.0平衡浓度/(mol·L－1)0.050.050.1下列说法错误的是(　AC　)A．反应达到平衡时，X的转化率为60%B．该反应可表示为X(g)＋3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为1 600C．增大压强，平衡常数增大D．改变温度可以改变该反应的平衡常数解析：X的浓度变化了0.05 mol·L－1，所以达到化学平衡时，X的转化率为0.05 mol·L－1÷0.1 mol·L－1×100%＝50%，A项错误；Y的浓度变化了0.15 mol·L－1，Z的浓度变化了0.1 mol·L－1，故该反应的化学方程式为X(g)＋3Y(g)2Z(g)，其平衡常数K＝＝1 600，B项正确；对于一个确定的可逆反应，平衡常数与浓度、压强无关，只与温度有关，故C项错误，D项正确。14．将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g)H2(g)＋I2(g)。达到平衡时，c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(HI)＝4 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为(　C　)A．9　　 B．16C．20　　 D．25解析：由c(H2)＝0.5 mol·L－1可知反应②所消耗的c(HI)＝1 mol·L－1，而平衡时c(HI)＝4 mol·L－1，则c(NH3)＝4 mol·L－1＋1 mol·L－1＝5 mol·L－1。即反应①平衡体系中c(NH3)＝5 mol·L－1，c(HI)＝4 mol·L－1，那么反应①的平衡常数K＝c(NH3)·c(HI)＝5×4＝20，故正确答案为C。15．在容积可变的密闭容器中存在如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0，下列分析中不正确的是(　AC　)A．图Ⅰ研究的是t0时升高温度对反应速率的影响B．图Ⅱ研究的是t0时增大压强(缩小容积)或使用催化剂对反应速率的影响C．图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响，且甲使用了催化剂D．图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高解析：本题考查的是对化学反应速率及化学平衡图像的认识，难度一般。由于这是一个气体体积不变的放热反应，所以t0时温度升高，平衡向左移动，此时逆反应速率大于正反应速率，A项错误；该反应是反应前后气体物质的量不变的反应，增大压强，可同等程度地增大正、逆反应速率，平衡不移动，使用催化剂，不影响平衡，但反应速率增大，B项正确；如果图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响，则由图可知乙条件下先达到平衡，所以应该是乙使用了催化剂，且平衡时甲、乙两条件下的CO转化率应相等，C项错误；如果图Ⅲ研究的是温度对平衡的影响，同样应该是乙条件下温度高于甲条件，那么从甲升温到乙，平衡向左移动，CO的转化率下降，D项正确。三、非选择题(本题包括5小题，共60分)16．(8分)在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O，在催化剂存在的条件下加热至高温，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH>0。反应中CO2的浓度随时间变化情况如图：(1)根据上图数据，反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为__0.003 mol·L－1·min－1__；反应达到平衡时c(H2)＝__0.03 mol·L－1__。(2)判断该反应达到平衡的依据是__①③__。①CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化④正、逆反应速率都为零解析：(1)由图可知10 min时达到平衡，v(CO)＝v(CO2)＝0.03 mol·L－1÷10 min＝0.003 mol·L－1·min－1。由化学方程式得c(H2)＝c(CO2)＝0.03 mol·L－1。(2)达到平衡的标志是各物质的百分组成不变，浓度不变，正、逆反应速率相等且不为零。CO减少的化学反应速率是正反应速率，CO2减少的化学反应速率是逆反应速率。所以①③可作为判断反应达到平衡的依据。17．(10分)有一化学反应：aA＋bBC，根据影响化学反应速率的因素可得v0＝kcm(A)cn(B)，其中k是与温度有关的常数，为测得k、m、n的值，在298 K时，将A、B溶液按不同浓度混合，得到下表中的实验数据：编号A的初始浓度/mol·L－1B的初始浓度/mol·L－1生成C的初始速率/mol·L－1·s－111.01.01.2×10－222.01.02.4×10－234.01.04.9×10－241.02.04.8×10－251.04.01.9×10－1(1)依表中数据可求得m＝__1__，n＝__2__，k＝__1.2×10－2__，k的单位是__L2·mol－2·s－1__。(2)若a＝m，b＝n，当c(A)＝c(B)＝2.0 mol·L－1时，求以B表示的初始反应速率__v(B)＝1.92×10－1mol·L－1·s－1__。解析：(1)将1、2数据代入v0＝kcm(A)cn(B)可得解得m＝1，将表中1、4数据代入v0＝kcm(A)·cn(B)可得，解得n＝2，将m＝1，n＝2及数据1代入v0＝kcm(A)cn(B)可得：k×1.01×1.02＝1.2×10－2，解得k＝1.2×10－2(L2·mol－2·s－1)；(2)将(1)得出的m＝1，n＝2，k＝1.2×10－2L2·mol－2·s－1和c(A)＝c(B)＝2.0 mol·L－1代入，v(C)＝(1.2×10－2L2·mol－2·s－1)×(2.0 mol·L－1)×(2.0 mol·L－1)2＝9.6×10－2 mol·L－1·s－1，由于b＝n＝2，所以v(B)＝2v(C)＝9.6×10－2mol·L－1·s－1×2＝1.92×10－1mol·L－1·s－1。18．(14分)用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。某研究小组向某密闭的真空容器(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭，恒温(T1 ℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如表：　　物　质　　浓度/mol·L－1时间/minNON2CO201.0000100.580.210.21200.400.300.30300.400.300.30400.320.340.17500.320.340.17(1)10～20 min的时间段内，以CO2表示的反应速率为__0.009 mol·L－1·min－1__；(2)写出该反应的平衡常数的表达式K＝____；(3)下列各项能作为判断该反应达到平衡状态的是__CD__(填序号字母)；A．容器内压强保持不变B．2v正(NO)＝v逆(N2)C．容器内CO2的体积分数不变D．混合气体的密度保持不变(4)30 min时改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是__减小体积，增大氮气浓度__；(5)一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率__不变__(填“增大”“不变”或“减小”)。解析：(1)10～20 min以内v(CO2)表示的反应速率＝＝0.009 mol·L－1·min－1；(2)固体物质不代入表达式，化学平衡常数表达式为K＝；(3)C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。反应是气体体积不变的反应，反应过程中和反应平衡状态压强相同，所以容器内压强保持不变不能说明反应达到平衡，故A错误；反应速率之比等于化学方程式化学计量数之比，当v正(NO)＝2v逆(N2)，反应达到平衡，故B错误；容器内CO2的体积分数不变，说明反应达到平衡，故C正确；混合气体密度等于质量除以体积，反应中碳是固体，平衡移动气体质量变化，体积不变，所以混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡，故D正确；(4)已知T1 ℃时该反应平衡浓度为c(N2)＝0.3 mol·L－1；c(CO2)＝0.3 mol·L－1；c(NO)＝0.4 mol·L－1；K＝＝≈0.56；而30 min时改变某一条件，反应重新达到平衡，依据平衡常数计算得到c(N2)＝0.34 mol·L－1；c(CO2)＝0.17 mol·L－1；c(NO)＝0.32 mol·L－1；K＝＝≈0.56，化学平衡常数随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度减小，反应前后气体体积不变，所以可能是减小体积后加入氮气；(5)一定温度下，随着NO的起始浓度增大，C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。反应是气体体积不变的反应；增大一氧化氮浓度相当于增大体系压强，平衡不移动，一氧化氮的平衡转化率不变。19．(14分)CO2的固定和利用在降低温室气体排放中具有重要作用，CO2加氢合成甲醇不仅可以有效缓解减排压力，还是其综合利用的一条新途径。CO2和H2在催化剂作用下能发生反应CO2＋3H2CH3OH＋H2O，测得甲醇的理论产率与反应温度、压强的关系如图所示。请回答下列问题：(1)提高甲醇产率的措施是__降温、加压__。(2)分析图中数据可知，在220 ℃、5 MPa时，CO2的转化率为__25%__，再将温度降低至140 ℃，压强减小至2 MPa，化学反应速率将__减小__(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，CO2的转化率将__增大__。(3)200 ℃时，将0.100 mol CO2和0.275 mol H2充入1 L密闭容器中，在催化剂作用下反应达到平衡。若CO2的转化率为25%，则此温度下该反应的平衡常数K＝__1.04__。(4)已知：CO的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－12H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6 kJ·mol－1CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)ΔH＝－90.1 kJ·mol－1写出CO2与H2合成甲醇的热化学方程式__CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－48.9 kJ·mol－1__。20．(14分)研究处理NOx、SO2，对环境保护有着重要的意义。回答下列问题：(1)SO2的排放主要来自煤的燃烧，工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下：①SO2(g)＋NH3·H2O(aq)===NH4HSO3(aq)　ΔH1＝a kJ·mol－1②NH3·H2O(aq)＋NH4HSO3(aq)===(NH4)2SO3(aq)＋H2O(l)　ΔH2＝b kJ·mol－1③2(NH4)2SO3(aq)＋O2(g)===2(NH4)2SO4(aq)　ΔH3＝c kJ·mol－1则反应2SO2(g)＋4NH3·H2O(aq)＋O2(g)===2(NH4)2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝__(2a＋2b＋c)kJ·mol－1__。(2)NOx的排放主要来自汽车尾气，有人利用反应C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝－34.0 kJ·mol－1，用活性炭对NO进行吸附。在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体，测得NO的转化率α(NO)随温度的变化如图1所示：①由图可知，1 050 K前反应中NO的转化率随温度升高而增大，原因是__1_050_K前反应未达平衡状态，随着温度升高，反应速率加快，NO转化率增大__；在1 100 K时，CO2的体积分数为__20%__。②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1 050 K、1.1×106 Pa时，该反应的化学平衡常数Kp＝__4__(已知：气体分压＝气体总压×体积分数)。(3)在高效催化剂的作用下用CH4还原NO2，也可消除氮氧化物的污染。在相同条件下，选用A、B、C三种不同催化剂进行反应，生成N2的物质的量与时间变化关系如图2所示，其中活化能最小的是__A__(填字母标号)。(4)在汽车尾气的净化装置中CO和NO发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH2＝－746.8 kJ·mol－1。实验测得，v正＝k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆＝k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数__＜__(填“>”“<”或“＝”)k逆增大的倍数。②若在1 L的密闭容器中充入1 mol CO和1 mol NO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，则＝__0.25__(保留2位有效数字)。解析：(1)结合盖斯定律①×2＋②×2＋③可得2SO2(g)＋4NH3·H2O(aq)＋O2(g)===2(NH4)2SO4(aq)＋2H2O(l)的ΔH＝(2a＋2b＋c)kJ·mol－1；(2)①1 050 K前，反应未达平衡状态，随着温度升高，反应速率加快，反应正向进行，NO转化率提高，在1 100 K时二氧化氮转化率为40%，设通入二氧化氮2 mol，反应三段式为C(s)＋2NO(g)　　N2(g)＋CO2(g)起始量　　　　2　　　          　0　　　　　0变化量　　　　2×40%＝0.8　　　　0.4　　　　0.4平衡量　　　　1.2　　　         　0.4　　　　0.4CO2的体积分数＝×100%＝20%。②在1 050 K、1.1×106Pa时，NO的转化率为80%，则C(s)＋2NO(g)　  　  N2(g)＋CO2(g)起始量　　　　2　　　       　0　　　　　0变化量　　　　2×80%＝1.6　　0.8　　　　0.8平衡量　　　　0.4　　　     　0.8　　　　0.8平衡时p(NO)＝0.2 p总，p(N2)＝0.4 p总，p(CO2)＝0.4 p总，则Kp＝＝4；(3)催化剂能降低反应的活化能，反应的活化能越低，反应速率越大，观察图2可知，选用A催化剂时反应速率最大，先达到化学平衡，选用C催化剂时反应速率最小，所以选用A催化剂时，反应的活化能最小，选用C催化剂时反应的活化能最大；(4)①正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则k正增大的倍数＜k逆增大的倍数；②若在1 L的密闭容器中充入1 mol CO和1 mol NO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，则2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)    1　　　1　　　　0　　　　0   0.4　　　0.4　　　0.2　　　0.4 0.6　　　0.6　　　　0.2　　　0.4平衡时v正＝v逆，则k正·c2(NO2)·c2(CO)＝k逆·c(N2)·c2(CO2)，则＝＝＝≈0.25。