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化学第2节 化学反应的限度同步测试题
展开2.2化学反应的限度同步练习-鲁科版高中化学选择性必修1
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.合成氨反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),若在恒压绝热的密闭容器中发生,下列选项能表明反应一定已达平衡状态的是
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.容器内气体质量不再变化
D.容器内气体的浓度c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
2.500 ℃、20 MPa时,将H2和N2置于一容积为2 L的密闭容器中发生反应。反应过程中H2、N2和NH3的物质的量变化如下图所示,下列说法中正确的是( )
A.从反应开始到第一次平衡时,N2的平均反应速率为0.005 mol·L-1·min-1
B.平衡在10 min至20 min的变化,可能是因为增大了容器体积
C.25 min时,分离出了0.1 mol NH3
D.在25 min后平衡向正反应方向移动,新平衡中NH3的体积分数比原平衡的大
3.将CO2转化为燃料甲醇是实现碳中和的途径之一、在恒温恒容密闭容器中进行反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ∆H,下列有关说法正确的是
A.若升高温度,反应逆向进行,则∆H<0
B.正反应为熵增过程,∆S>0
C.若混合气体的密度不随时间变化,可说明反应达到平衡
D.加入催化剂,可提高CO2的平衡转化率
4.一定温度下,在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:。
容器编号
温度/℃
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
Ⅰ
387
0.20
0.080
0.080
Ⅱ
387
0.40
Ⅲ
207
0.20
0.090
0.090
下列说法正确的是
A.该反应的正反应为吸热反应
B.达到平衡时,容器Ⅰ中的体积分数比容器Ⅱ中的小
C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D.若起始时向容器Ⅰ中充入0.15mol、0.15mol和0.10mol,则反应将向正反应方向进行
5.下列现象可以用勒夏特列原理来解释的是
A.硫酸氢钠溶液小于7
B.使用合适的催化剂可以提高合成氨的产量
C.二氧化氮和四氧化二氮的平衡体系中,容器体积减小一半颜色加深
D.工业制取金属钾选取适宜的温度,使K变成蒸气从反应混合物中分离出来
6.下列关于平衡常数的说法正确的是:
A.K不变,平衡可能移动
B.同一个反应的化学计量数增大2倍,K值也增大两倍
C.K值越大,反应速率也越快
D.对于合成氨反应,压强增大,平衡右移,K增大
7.已知由甲醇脱氢可制取甲醛:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示(已知反应在1 L的密闭容器中进行)。下列有关说法正确的是
A.甲醇脱氢反应的△H<0
B.600 K时,Y点甲醇的v正>v逆
C.从Y点到Z点可通过减小压强实现
D.在T1条件下,该反应的平衡常数为8.1
8.恒温下,反应aX(g)bY(g)+cZ(g)达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X的浓度由0.1mol·L-1增大到0.16 mol·L-1,下列关系正确 的是
A.a>b+c B.a<b+c C.a=b+c D.a=b=c
9.在一定温度下,下列叙述不是可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡状态标志的是
①C的生成速率与C的分解速率相等;
②单位时间生成a mol A,同时生成3a mol B;
③A、B、C的浓度不再变化;
④A、B、C的分子数目比为1∶3∶2;
⑤混合气体的总压强不再变化;
⑥混合气体的物质的量不再变化;
⑦单位时间消耗a mol A,同时生成3a mol B
A.②④ B.⑦④ C.①③ D.⑤⑥
10.一定条件下,在体积为10L的密闭容器中充入1mol X和1mol Y进行反应:2X(g)+Y(g)Z(g),60s后反应达到平衡,生成Z的物质的量为0.3mol。下列说法正确的是
A.X的平衡转化率为40%
B.若将容器体积变为20L,则Z的平衡浓度小于原来的
C.若增大压强,则Y的平衡转化率减小
D.若升高温度,X的体积分数增大,则该反应的ΔH>0
二、填空题
11.一定条件下,在容积为5L的密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量n随时间t的变化如图甲所示。已知达到平衡后,降低温度,A的体积分数减小。
甲
(1)该反应的化学方程式 。
(2)该反应的平衡常数的表达式为: ,达到平衡时,A的转化率是: 。
(3)若该反应ΔH <0,升高温度,K会 (填“增大”“减小”或“不变”)。
12.甲醇是一种重要的化工原料,又是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景。
(1)在一容积为2L的密闭容器内,充入0.2mol CO与0.4mol H2发生反应,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度,压强的关系如图所示。
①A、B两点对应的压强大小关系是PA PB(填“>、<、=”)。
②A、B、C三点的平衡常数KA,KB,KC的大小关系是 。
③下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是 (填代号) 。
a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍
b.CH3OH的体积分数不再改变
c.混合气体的密度不再改变
d.CO和CH3OH的物质的量之和保持不变
(2)在P1压强、T1℃时,该反应的平衡常数K= ,再加入1.0mol CO后重新到达平衡,则CO的转化率 (填“增大,不变或减小”)。
(3)T1℃、1L的密闭容器内发生上述反应,测得某时刻各物质的物质的量如下,CO:0.1mol、H2:0.2mol、CH3OH:0.2mol,此时v(正) v(逆)(填“>、<或=”)。
13.书写下列反应的K的表达式:
(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)K=
(2)3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)K=
(3)NH4+(aq)+H2O(l)NH3·H2O(aq)+OH-(aq)K=
(4)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1,
1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2,
NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)的平衡常数为K3,
①写出K1和K2的关系式 。
②写出K2和K3的关系式 。
③写出K1和K3的关系式 。
14.经催化加氢可以生成低碳烃,主要有以下两个竞争反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
为分析催化剂对反应的选择性,在密闭容器中充入和,测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示:
该催化剂在较低温度时主要选择 (填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。时,反应Ⅰ的平衡常数 (只列算式不计算)。
15.在一个容积2L的密闭容器中发生反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)其平衡常数K和温度的关系如下表所示:
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
请填写下列空白。
(1)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)在t℃时,向容器中充入2molCO、2molH2O,保持温度不变,反应达到平衡后,测得H2的浓度为0.5mol/L,该温度下平衡常数 ,t= ℃。
(3)在1200℃时,在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O物质的量分别为4mol、4mol、4mol、4mol,则此时平衡移动方向为 (填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不移动”)。
16.硫的化合物在科研、生活及化学工业中具有重要的作用。
(1)废水处理领域中,H2S或Na2S能使某些金属离子生成极难溶的硫化物而除去。25 ℃,在0.10 mol·L-1 H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如下表(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
pH
3
5
7
9
11
c(S2-)/ (mol·L-1)
1.4×10-15
1.4×10-11
6.8×10-8
1.3×10-5
1.3×10-3
某溶液含0.020 mol·L-1 Mn2+、0.10 mol·L-1 H2S,当溶液pH=5时,Mn2+开始沉淀,MnS的溶度积为 。
(2)工业上采用高温分解H2S制取氢气,其反应为2H2S(g)⇌2H2(g)+S2(g),在膜反应器中分离出H2。
①在密闭容器中,充入0.10 mol H2S(g),发生反应2H2S(g)⇌2H2(g)+S2(g),控制不同的温度和压强进行实验,结果如下图。
图中压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 。
②若容器的容积为2.0 L,则压强为p3,温度为950 ℃时,反应经3 h达到平衡,化学反应速率v(S2)= 。
③若压强p2=7.2 MPa、温度为975 ℃时,该反应的平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数,结果保留两位有效数字)。
17.已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
温度/℃
700
800
830
1000
1200
平衡常数
0.4
0.6
1.0
1.1
1.7
请回答下列问题:
(1)该反应平衡常数表达式为K= ;ΔH 0(选填“>”、“<”或“=”)。
(2)830℃时,向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B,若测得反应初始至6s内A的平均反应速率v(A)=0.005mol·L-1·s-1,则此时A的转化率为 ;如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气,则平衡时A的转化率 (选填“增大”、“减小”、“不变”)。
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为 (填正确选项的字母)。
A.c(A)不随时间改变B.气体的平均摩尔质量不随时间改变
C.压强不随时间改变D.单位时间里生成C和D的物质的量相等
18.Ⅰ.氢气是重要的工业原料,煤的气化是一种重要的制氢途径。反应过程如下:
①
②
(1)的结构式为 ,C、H、O三种元素的原子半径由小到大的顺序为 。
(2)反应①的平衡常数表达式 。
Ⅱ.在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量和。反应平衡时,的转化率为50%,CO的物质的量为0.lmol。
(3)下列说法正确的是
a.将炭块粉碎,可加快反应速率
b.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡
c.平衡时的体积分数可能大于
(4)若平衡时向容器中充入惰性气体,容器内压强 (选填“增大”“减小”或“不变”),反应①的 (选填“增大”“减小”或“不变”),平衡 (选填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
(5)达到平衡时,整个体系 (选填“吸收”或“放出”)热量 kJ。
19.一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的量随时间变化的曲线如图所示:
(1)从反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为 。X的物质的量浓度减少了 ,Y的转化率为 。
(2)该反应的化学方程式为: 。
(3)若要使反应时间缩短,可使用下列哪些方法 。
A.升高温度
B.增大容器的体积
C.通入He气增大容器的压强
D.加催化剂
20.对于反应,采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323K和343K时的转化率随时间变化的结果如图所示。
(1)时反应的平衡转化率 %。平衡常数 (保留2位小数)。
(2)在下:要提高转化率,可采取的措施是 ;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有 、 。
三、实验题
21.Ⅰ.某小组设计实验研究单一组分浓度对化学平衡的影响。
(实验过程)
(1)待试管a中溶液的颜色不变后再进行后续实验,其目的是 。
(2)实验1:研究增大反应物Fe3+浓度对平衡的影响,实验方案如下:
取少量试管a中棕黄色溶液于试管中,加入1~2滴饱和溶液,溶液颜色加深,原因是:增大Fe3+浓度,导致Q K(填“>”或“<),平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(3)实验2:研究增大生成物Fe2+浓度对平衡的影响,实验方案如图所示:
①请将图中方案补充完整: 。
②能够证明增大生成物Fe2+浓度导致平衡移动的实验现象为 。
(4)实验1、2从不同的角度佐证了是一个可逆反应。
角度Ⅰ:证明反应物不能完全被消耗,存在限度。相应的实验为 。(填“1”或“2”)
角度2: 。
Ⅱ.已知: K=640。
(5)为了探究体系中含碘微粒的存在形式,进行实验:向20mL一定浓度的H2O2溶液中加入溶液,达平衡后,相关微粒浓度如下:
微料
I-
I2
浓度/(mol/L)
a
①a= 。
②该平衡体系中除了含有I-、I2、外,一定还含有其他含碘微粒,可能的理由是 。
22.氮及其化合物在工农业生产中具有重要作用。
(1)某小组进行工业合成氨N2(g)+H2(g)⇌2NH3(g)△H<0的模拟研究,在密闭容器中,进行三次实验,每次开始时均通入0.1mol N2(g)、0.3molH2(g)。与实验①相比较,实验②、③都各改变了一个条件,三次实验中c(N2)随时间(t)的变化如图所示。
与实验①相比,实验②所采用的实验条件可能为 (填字母),实验③所采用的实验条件可能为 (填字母)。
a.加压缩小容器体积 b.减压扩大容器体积c.升高温度 d.降低温度 e.使用催化剂
(2)NH3可用于处理废气中的氮氧化物,其反应原理为:2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)⇌2N2(g)+3H2O(g) △H<0。欲提高平衡时废气中氮氧化物的转化率,可采取的措施是 (填字母)。
a.降低温度 b.增大压强 c.增大NH3的浓度 d.使用催化剂
(3)NCl3遇水发生水解反应,生成NH3的同时得到 (填化学式)。
(4)25℃时,将amol/L的氨水与bmol/L盐酸等体积混合(忽略溶液体积变化),反应后溶液恰好显中性,则a b(填“>”“<”或“=”)。用a、b表示NH3·H2O的电离平衡常数为 。
23.为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系,某同学通过改变浓度研究“2Fe3++2I-2Fe2++I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。实验如图1所示:
(1)待实验Ⅰ溶液颜色不再改变时,再进行实验Ⅱ目的是使实验Ⅰ的反应到达 。
(2)ⅲ是ⅱ的对比实验,目的是排除ⅱ中 造成的影响。
(3)ⅰ和ⅱ的颜色变化表明平衡 (填“正向”或“逆向”)移动。
(4)根据氧化还原反应的规律,该同学推测I中Fe2+向Fe3+转化的原因:外加Ag+使c(I-)降低,导致I-的还原性弱于Fe2+。用图2装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。
①K闭合时,指针向右偏转,a作 极。
② 当指针归零(反应达到平衡)后,向U形管左管中滴加0.01mol·L-1AgNO3溶液。产生的现象证实了其推测。该现象是 。
(5)按照(4)的原理,该同学用图2装置进行实验,证实了ⅱ中Fe2+向Fe3+转化的原因。与(4)实验对比,不同的操作是 。
参考答案:
1.A
2.C
3.A
4.D
5.D
6.A
7.D
8.A
9.A
10.B
11.(1)A(g)+2B(g)2C(g)
(2) 30%
(3)减小
12. < KA=KB>KC b 100 减小 >
13.(1)
(2)
(3)
(4) K1=K22 K2=1/K3 K1=1/K32
14. 反应I
15.(1)吸热
(2) 1 830℃
(3)正反应方向
16. 2.8×10-13 p3>p2>p1 0.0025 mol·L-1·h-1 0.53
17. > 75% 不变 A
18.(1)
(2)
(3)ab
(4) 增大 不变 不移动
(5) 吸收 31.22
19. 0.079mol/(L·s) 0.395mol/L 79% X(g)+Y(g)2Z(g) AD
20. 22 0.02 及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度)
21.(1)使反应到达平衡状态
(2) < 正反应
(3) 加入1mL蒸馏水 b溶液中颜色比c浅
(4) 1 证明生成物不能完全被消耗,存在限度
(5) 或者与水反应生成
22. e c ac HClO >
23. 化学平衡状态 溶液稀释对颜色变化的影响 逆向 负 左管出现黄色沉淀,指针向左偏转 向U形管右管中滴加1mol·L-1FeSO4溶液
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