2019年高考化学一轮复习单元质检卷7《化学反应速率和化学平衡》(含解析)

单元质检卷(七)　化学反应速率和化学平衡

(时间:45分钟　满分:100分)

一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)

1.已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述正确的是(　　)

①生成物的质量分数一定增加

②生成物的产量一定增大

③反应物的转化率一定增大

④反应物的浓度一定降低

⑤正反应速率一定大于逆反应速率

⑥平衡常数一定增大

A.①② B.③⑤ C.②⑤ D.④⑥

2.灰锡结构松散,不能用于制造器皿,而白锡结构坚固,可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放,它会不会变成灰锡而不能再继续使用(已知在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为ΔH=-2.180 9 kJ·mol-1,ΔS=-6.6 J·mol-1·K-1,当ΔH-TΔS<0时反应能自发进行)(　　)

A.会变 B.不会变

C.不能确定 D.升高温度才会变

3.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是(　　)

A.c1∶c2=3∶1

B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3

C.X、Y的转化率不相等

D.c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1

4.工业上生产环氧乙烷()的反应为:

+O2(g)2(g)

ΔH=-106 kJ·mol-1

其反应机理如下:

①Ag+O2AgO2　慢

②CH2CH2+AgO2+AgO　快

③CH2CH2+6AgO2CO2+2H2O+6Ag　快

下列有关该反应的说法正确的是(　　)

A.反应的活化能等于106 kJ·mol-1

B.AgO2也是反应的催化剂

C.增大乙烯浓度能显著提高环氧乙烷的生成速率

D.理论上0.7 mol乙烯参与反应最多可得到0.6 mol环氧乙烷

5.已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.3 kJ· mol-1,在一定温度和存在催化剂的条件下,向一密闭容器中,通入1 mol N2和3 mol H2,达到平衡状态Ⅰ;相同条件下,向另一容积相同的密闭容器中通入0.9 mol N2、2.7 mol H2和0.2 mol NH3,达到平衡状态Ⅱ,则下列说法正确的是(　　)

A.两个平衡状态的平衡常数的关系:KⅠ<KⅡ

B.H2的百分含量相同

C.N2的转化率:平衡Ⅰ<平衡Ⅱ

D.反应放出的热量:QⅠ=QⅡ<92.3 kJ

6.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,在一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是(　　)

A.该反应为放热反应

B.反应物浓度:C>B>A

C.A、B点均未建立平衡,C点恰好达到平衡

D.若在恒温恒容容器中,以相同的投料进行该反应,平衡后转化率小于绝热恒容容器中的转化率

7.在容积为300 mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系如下表:

下列说法不正确的是(　　)

A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应

B.25 ℃时反应Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10-5

C.在80 ℃时,测得某时刻,Ni(CO)4(g)、CO浓度均为0.5 mol·L-1,则此时v(正)>v(逆)

D.80 ℃达到平衡时,测得n(CO)=0.15 mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为0.125 mol·L-1

8.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的曲线如图所示,下列说法正确的是              (　　)

A.A、C两点的反应速率:A>C

B.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.若p2>p1,则化学平衡常数KA>KC

9.溶液中的反应X+Y2Z分别在①②③三种不同实验条件下进行,它们的起始浓度为c(X)=c(Y)=0.100 mol·L-1、c(Z)=0,反应物X的浓度随时间变化如图所示。②③与①比较只有一个实验条件不同,下列说法不正确的是(　　)

A.反应进行到5.0 min时实验③的反应速率最快

B.条件②的反应最先达到平衡

C.②与①比较,②可能压强更大

D.该反应的正反应是吸热反应

10.如图表示反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的正反应速率随时间的变化情况,试根据如图所示曲线判断下列说法中可能正确的是(　　)

A.t1时只减小了压强

B.t1时只降低了温度

C.t1时只减小了NH3的浓度,平衡向正反应方向移动

D.t1时减小N2的浓度,同时增大了NH3的浓度

二、非选择题(本题共3个小题,共50分)

11.(16分)在压强为0.1 MPa、容积为10 L的密闭容器中,2 mol CO与5 mol H2的混合气体在催化剂作用下能生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。请回答下列问题:

(1)①该反应的熵变ΔS　　　　(填“>”“<”或“=”)0。 

②若温度T1>T2,则平衡常数K(T1)　　　　(填“>”“<”或“=”)K(T2)。 

③下列措施既可以增大反应速率又可以提高甲醇产率的是　　　　(填字母)。 

A.升高温度

B.将CH3OH(g)从体系中分离

C.充入He,使体系总压强增大

D.再充入2 mol CO和5 mol H2

④下列可说明反应已达到化学平衡状态的是　　　　(填字母)。 

A.v生成(CH3OH)=v消耗(CO)

B.混合气体的密度不再改变

C.混合气体的平均相对分子质量不再改变

D.CO与H2的浓度之比不再变化

(2)若温度为T2时,5 min后反应达到平衡,CO的转化率为75%,则:

①平衡时体系总的物质的量为　　　　 mol。 

②反应的平衡常数K=　　　　。 

③反应在0~5 min的平均反应速率v(H2)=　　　　　　　　　。 

12.(16分)碳和碳的化合物在生产、生活中有重要作用,甲醇水蒸气重整制氢系统可能发生下列三个反应:

①CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　ΔH1=+90.8 kJ·mol-1

②CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)

ΔH2=+49 kJ·mol-1

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH3

请回答下列问题:

(1)ΔH3=　　　　　　　　　　　　　。 

(2)温度升高对反应②的影响是　　　　　　　　　。 

(3)控制反应条件,反应①中的产物也可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比的变化如图所示:

①合成二甲醚的最佳氢碳比为　　　　　　。 

②对于气相反应,用某组分B的平衡分压pB代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数(记作Kp),水煤气合成二甲醚反应的平衡常数Kp表达式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

13.(18分)诺贝尔化学奖获得者乔治·欧拉教授率领团队首次采用金属钌作催化剂,从空气中捕获CO2直接转化为甲醇,为通往未来“甲醇经济”迈出了重要一步,并依据该原理开发如图所示转化。

(1)CO2中含有的化学键类型是　　　　　　　　　键。 

(2)将生成的甲醇(沸点为64.7 ℃)与水分离可采取的方法是　　　　　　　　　　。 

(3)上图所示转化中,由第1步至第4步的反应热(ΔH)依次是a kJ·mol-1、b kJ·mol-1、c kJ·mol-1、d kJ·mol-1,则该转化总反应的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)500 ℃时,利用金属钌作催化剂,在固定容积的密闭容器中可直接实现如(3)中转化得到甲醇。测得该反应体系中X、Y浓度随时间变化如图所示。

①Y的化学式是　　　　　,判断的理由是　  　。 

②下列说法正确的是　　　　　　(填字母)。 

a.Y的转化率是75%

b.其他条件不变时,若在恒压条件下进行该反应,Y的转化率高于75%

c.升高温度使该反应的平衡常数K增大,则可知该反应为吸热反应

d.金属钌可大大提高该反应中反应物的转化率

③从反应开始到平衡,用氢气表示的平均反应速率v(H2)=　　　　　mol·L-1·min-1。 

单元质检卷(七)　化学反应速率和化学平衡

1.C　若加入反应物,平衡向正反应方向移动,生成物的质量分数不一定增加,①错误;化学平衡向正反应方向移动时,生成物的产量一定增大,②正确;若加入反应物,平衡向正反应方向移动时,反应物的转化率不一定增大,如对于恒温恒容条件下的反应A(g)+B(g)C(g),加入A,B的转化率增大,A的转化率减小,③错误;增大压强,平衡向正反应方向移动至新的平衡,反应物的浓度比原平衡时增大,④错误;平衡向正反应方向移动时,正反应速率一定大于逆反应速率,⑤正确;温度不变,平衡常数不变,⑥错误。故选C。

2.A　反应自发进行需要满足ΔH-TΔS<0,由0℃为273K、ΔH=-2.1809kJ·mol-1、ΔS=-6.6J·mol-1·K-1代入公式:ΔH-TΔS=-2.1809×103J·mol-1+273×6.6J·mol-1·K-1=-379.1J·mol-1<0,所以反应在0℃能自发进行,即在0℃、100kPa的室内存放,白锡会变成灰锡而不能再继续使用,A项正确。

3.D　X与Y的平衡浓度之比为1∶3,转化浓度之比亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C不正确;平衡时Y生成速率表示逆反应速率,Z生成速率表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2,B不正确;由可逆反应的特点可知0<c1<0.14mol·L-1。

4.D　106kJ·mol-1是反应的焓变,不是反应活化能,A项错误;AgO2是中间产物,不是反应的催化剂,B项错误;反应速率是由慢反应决定的,增大O2浓度才能显著提高环氧乙烷的生成速率,C项错误;将①×6+②×6+③得到7CH2CH2+6O22CO2+2H2O+6,D项正确。

5.B　两种情况下反应的温度相同,故平衡常数KⅠ=KⅡ;两个平衡是等效平衡,故两平衡中H2的百分含量相同;由于后一容器的投料中已经有一部分NH3,故反应放出的热量:QⅠ>QⅡ,且都小于92.3kJ,N2的转化率:平衡Ⅰ>平衡Ⅱ。

6.A　一个可逆反应,随着反应进行,反应物浓度降低,正反应速率减小,但该图像中开始时正反应速率升高,说明反应过程中温度升高,故正反应为放热反应,A项正确;从A到C点正反应速率增大,反应物浓度不断减小,B项错误;可逆反应达到化学平衡时,正反应速率与逆反应速率相等,且保持不变,而C点后反应速率仍然在变化,C项错误;该反应为放热反应,恒温容器随着反应进行温度不变,而绝热容器随着反应进行,体系温度升高,温度越高,反应物转化率越小,D项错误。

7.C　由表中数据可知随温度升高,平衡常数减小,故正反应为放热反应,A正确;=2×10-5,B正确;代入数据计算可得Qc>K,平衡逆向移动,v(正)<v(逆),C错误;代入数据后Qc等于K,为平衡状态,D正确。

8.C　由图像可知,A、C两点在等温线上,C点压强大,则A、C两点的反应速率:A<C,A项错误;C点压强大,与A相比C点平衡向逆反应方向进行,根据平衡移动原理,到达平衡后NO2浓度仍比原平衡浓度大,所以A浅,C深,B项错误;升高温度,化学平衡正向移动,NO2的体积分数增大,由图像可知,T1<T2,由状态B到状态A,可以用加热的方法,C项正确;平衡常数只受温度影响,温度相同平衡常数相同,所以化学平衡常数KA=KC,D项错误。

9.C　由图像看出条件②的反应最先达到平衡,B项正确;②与①比较,只有反应速率不同,达到的平衡状态相同,可能为加入催化剂,在溶液中进行的反应,压强对反应速率没有影响,C项错误;条件③比条件①先达到平衡,说明条件③反应速率比条件①反应速率快,且平衡时X的转化率③比①大,为升温所致,升温平衡正向移动,说明该反应正反应为吸热反应,D项正确。

10.D　若t1时只减小了压强,再次达到平衡后不能再恢复到原来的压强,达到新的平衡后,速率应低于原平衡状态,故A项错误;若t1时只降低了温度,平衡正向移动,反应物浓度降低,正反应速率减小,速率小于原来的速率,故B项错误;若t1时只减小了NH3的浓度,平衡向正反应方向移动,反应物浓度降低,正反应速率减小,速率小于原来的速率,故C项错误;若t1时减小N2的浓度,同时增大了NH3的浓度,正反应速率降低,平衡逆向移动,使反应物浓度增大,正反应速率又增大,所加NH3的量若足够,达到新的平衡时,速率能够大于原来的速率,故D项正确。

11.答案(1)①<　②<　③D　④CD

(2)①4　②75　③0.06 mol·L-1·min-1

解析(1)①反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是气体的物质的量减小的反应,所以ΔS<0。

②若T1>T2,温度升高,对逆反应有利,平衡逆向移动,则平衡常数减小,所以K(T1)<K(T2)。

③升高温度,反应速率增大,但平衡逆向移动,甲醇的产率降低,A错误;将CH3OH(g)从体系中分离,平衡正向移动,甲醇的产率提高,但生成物的浓度减小,反应速率减小,B错误;充入He,使体系总压强增大,但反应体系中的各物质的浓度不变,所以反应速率和甲醇的产率均不变,C错误;再充入2molCO和5molH2,相当于缩小容器的容积,增大压强,所以物质的浓度增大,反应速率增大,平衡正向移动,甲醇的产率提高,D正确。

④v生成(CH3OH)与v消耗(CO)表示的都是正反应速率,两者相等不能说明反应达到平衡状态,A错误;容器的容积不变,气体的总质量不变,则混合气体的密度始终不变,所以混合气体的密度不再改变不能判断为平衡状态,B错误;因为该反应是气体的物质的量发生变化的可逆反应,所以混合气体的平均相对分子质量发生变化,达到平衡时,混合气体的平均相对分子质量不再变化,C正确;CO与H2的浓度之比不再变化,符合化学平衡的定义,达到平衡状态,D正确。

(2)①平衡时消耗CO的物质的量是2mol×75%=1.5mol。

　　　CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始/mol 2 5 0

转化/mol 1.5 3 1.5

平衡/mol 0.5 2 1.5

所以平衡时气体的总物质的量是1.5mol+0.5mol+2mol=4mol。

②根据上述计算,平衡时CO的浓度是0.05mol·L-1,氢气的浓度是0.2mol·L-1,甲醇的浓度是0.15mol·L-1,则平衡常数K==75。

③根据反应速率的定义,反应在0~5min的平均反应速率v(H2)==0.06mol·L-1·min-1。

12.答案(1)-41.8 kJ·mol-1

(2)反应速率加快,有利于平衡向正反应方向移动

(3)①1∶1　②

解析(1)①CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　ΔH1=+90.8kJ·mol-1

②CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH2=+49kJ·mol-1

依据盖斯定律计算②-①得到③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH3=-41.8kJ·mol-1。

(2)CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH2=+49kJ·mol-1,正反应是气体体积增大的吸热反应,升高温度反应速率加快,升高温度有利于平衡向正反应方向移动。

(3)①3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),由图像分析可知合成二甲醚的最佳氢碳比是1∶1。②对于反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),反应的平衡常数Kp表达式为生成物平衡分压幂次方乘积除以反应物平衡分压幂次方乘积,即Kp=。

13.答案(1)极性共价　(2)蒸馏

(3)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)　ΔH=(a+b+c+d) kJ·mol-1

(4)①CO2　Y随反应进行浓度减小,因此Y为反应物,且其相同时间内转化量与X相同,则其在方程式中的化学计量数应与X相同,因此Y是CO2　②abc　③0.225

解析(1)CO2中含有极性共价键。

(2)甲醇(沸点为64.7℃)与水的沸点相差较大,可用蒸馏的方法分离。

(3)根据盖斯定律,可知反应热的大小与始态和终态有关,与过程无关,所以该转化总反应的热化学方程式是CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)　ΔH=(a+b+c+d)kJ·mol-1。

(4)①Y随反应进行浓度减小,因此Y为反应物,且其相同时间内转化量与X相同,则其在方程式中的化学计量数应与X相同,因此Y是CO2。

②Y的转化率是×100%=75%,故a正确;因为正反应是气体体积减小的反应,所以其他条件不变时,若在恒压条件下进行该反应,相当于增大压强,Y的转化率变大,故b正确;升高温度使该反应的平衡常数K增大,则可知该反应为吸热反应,故c正确;催化剂只改变反应的速率,不能使平衡发生移动,故d错误。

③v(CO2)==0.075mol·L-1·min-1,而v(H2)=3v(CO2)=0.225mol·L-1·min-1。