2022年高三化学寒假学业质量标准检测（含答案）：02化学反应速率和化学平衡

这是一份2022年高三化学寒假学业质量标准检测（含答案）：02化学反应速率和化学平衡，共12页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(本题包括17个小题，每小题3分，共51分)
1．现有两个热化学反应方程式：
(l)＋H2(g)―→(l) ΔH>0 ①
(l)＋2H2(g)―→(l) ΔH<0 ②
下列说法正确的是 ( D )
A．反应①②中都存在：ΔS>0
B．反应②高温时，可自发进行
C．在通常情况下，①②都能自发进行
D．反应①一定不能自发进行
解析：反应①②均为液体与气体反应转化为液体的反应，是熵减小的反应。ΔS<0，故A项错误；由△G＝ΔH－TΔS可知，ΔS<0，ΔH>0时，反应一定不能自发进行，故①不能自发进行；ΔS<0，ΔH<0时，低温时，反应可自发进行，故低温时，反应②可自发进行，B、C项错误，D项正确。
2．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 ( D )
A．溴水中有下列平衡Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入硝酸银溶液后，溶液颜色变浅
B．合成氨反应为提高氨的产率，理论上应采取降低温度的措施
C．反应CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)(正反应为放热反应)，达平衡后，升高温度体系颜色变深
D．对于2HI(g)H2(g)＋I2(g)，达平衡后缩小容器体积可使体系颜色变深
解析：向溴水中加硝酸银溶液，银离子与溴离子结合生成硝酸银沉淀，减小了产物之一溴离子的浓度，平衡正向移动，溴水浓度减小，颜色变浅，符合勒夏特列原理；合成氨放热，降温可提高NH3的产率，符合勒夏特列原理；升温使CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g) ΔH<0的平衡逆向移动，NO2浓度增大，体系颜色变深，符合勒夏特列原理；2HI(g)H2(g)＋I2(g)由于ΔV(g)＝0，缩小体积(相当于加压)平衡不移动，但I2浓度增大，体系颜色变深，不能用勒夏特列原理解释。
3．120℃时，将1 ml CH4和2 ml H2O通入容积为1L的定容密封容器中，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH＞0，不能说明该反应已经达到平衡状态的是 ( A )
A．容器内气体密度恒定
B．单位时间内消耗0.1 ml CH4同时消耗0.3 ml H2
C．容器的压强恒定
D．3v正(CH4)＝v逆(H2)
解析：A项，120℃时，反应混合物都是气体，混合气体总质量不变，容器的容积不变，容器内气体密度始终不变，不能说明得到平衡；B项，单位时间内消耗0.1 ml CH4时会生成0.3 ml H2，若同时消耗0.3 ml H2则说明到达平衡；C项，随反应进行混合气体总物质的量增大，容器容积不变，压强增大，当容器的压强恒定时，说明到达平衡；D项，3v正(CH4)＝v逆(H2)，不同物质的正逆速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡。
4．一定温度下的密闭容器中，反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡。缩小容器容积，对反应产生影响的叙述不正确的是 ( A )
A． 使平衡常数K增大B． 使平衡向正反应方向移动
C． 使SO3的浓度增大D． 使正反应速率大于逆反应速率
解析：该反应体系温度不变，则化学平衡常数不变，化学平衡常数只与温度有关，故A错误；缩小容器容积，体现压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，所以平衡向正反应方向移动，故B正确；缩小容器容积，体现压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，平衡向正反应方向移动，则生成物三氧化硫浓度增大，故C正确；化学平衡向减弱相对反应速率大的方向移动，缩小容器容积，压强增大，平衡向气体体积缩小的方向移动，则正反应速率大于逆反应速率，故D正确。
5．室温下，把SiO2细粉放入蒸馏水中，搅拌至平衡，生成H4SiO4溶液(SiO2＋2H2OH4SiO4)，该反应平衡常数K随温度的变化如图所示，搅拌1小时，测得H4SiO4的质量分数为0.01%(溶液密度为1.0 g·mL－1)。下列分析正确的是 ( A )
A．该反应平衡常数的表达式为K＝c(H4SiO4)
B．该生成H4SiO4的反应为吸热反应
C．用H4SiO4表示的反应速率为1.04×10－2 ml·L－1·h－1
D．若K值变大，在平衡移动时逆反应速率先增大后减小
解析：B项，升温，K减小，所以生成H4SiO4的反应为放热反应；C项，v(H4SiO4)＝eq \f(1 000×1.0×0.01% g,96 g·ml－1×1 L×1 h)≈1.04×10－3 ml·L－1·h－1；D项，降温，K值变大，平衡右移，v逆应先减小后增大。
6．工业合成氨的正反应是放热反应，下列关于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反应的图象中，错误的是 ( C )
解析：合成氨的正反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，NH3的含量降低，C项错误。
7．对于反应2A＋BC，在反应过程中，C的物质的量分数(C%)随温度变化如图所示，下列说法正确的是 ( A )
A．T0时正逆反应速率的关系为：v(正)＝v(逆)
B．正反应为吸热反应
C．a、b两点的反应速率v(a)>v(b)
D．温度T解析：从图象可以看出，T0温度是平衡状态，故T0时，v(正)＝v(逆)，A项正确；当T>T0时，升高温度， C%减小，即平衡逆向移动，说明正反应为放热反应，B项错误；因Tav(a)，C项错误；当Tv(逆)，D项错误。
8．在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16 ml充入10 L恒容密闭容器中，发生反应X(g)＋Y(g)2Z(g) ΔH＜0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表：
下列说法正确的是 ( C )
A．反应前2 min的平均速率v(Z)＝2.0×10－3 ml·L－1· min－1
B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v(逆)＞v(正)
C．该温度下此反应的平衡常数K＝1.44
D．其他条件不变，再充入0.2 ml Z，平衡时X的体积分数增大
解析：A不正确，利用反应式可知v(Z)＝2v(Y)＝2×(0.16 ml－0.12 ml)÷(10 L×2 min)＝4.0×10－3 ml·L－1· min－1；B不正确，该反应放热，降温平衡正向移动，v(正)＞v(逆)；C正确，列三段式，K＝eq \f([Z]2,[X]·[Y])＝eq \f(0.0122,0.01×0.01)＝1.44；D不正确，因反应前后气体物质的量不变，故再充入0.2 ml Z，新平衡相当于原平衡增大压强，平衡不移动，平衡时X的体积分数不变。
9．在一密闭容器中发生反应：2X(g)＋Y(g)aZ(g) ΔH＝Q kJ·ml－1，开始按体积比2∶1将X、Y充入反应器中，一定条件下发生反应。图甲和图乙是根据反应绘制的图象，下列有关说法正确的是 ( C )
A．图甲，p1＞p2，a＜3
B．图甲，T1＜T2，Q＞0
C．图乙，t1时表示恒温、恒压条件下，向平衡体系中充入一定量的Z气体
D．图乙，如果a＝3，t2时表示向体系中加入了催化剂
解析：A项，图甲，在同一温度下(T1)，p1压强下先达到平衡，说明p1>p2，由图可知压强大时Z的体积分数反而小，说明增大压强平衡逆向移动，则a>3；B项，图甲，在同一压强下(p2)，T2温度下先达到平衡，说明T2>T1，由图可知温度高时Z的体积分数反而小，说明升高温度平衡逆向移动，则Q<0；C项，恒温、恒压充入Z气体，c(Z)增大，c(X)、c(Y)减小，v(逆)增大，v(正)减小且平衡与原平衡等效，建立新平衡与原平衡相同；D项，图乙，t2时正、逆反应速率同等倍数增大，则可能是使用了催化剂或a＝3时增大压强。
10．在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然变化的条件可能是 ( C )
A．催化剂失效 B．减小生成物的浓度
C．降低体系温度 D．增大容器的体积
解析：从图像可以看出：改变条件后，反应速率与原平衡速率出现断层且低于原平衡反应速率，说明改变的条件可能是降低温度或减压，从改变条件后的v′(正)与v′(逆)的大小关系，可得出化学平衡应向正向移动。现分析，降低温度，该平衡向正向移动，必有v′(正)>v′(逆)，故选C。
11．臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为：2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是 ( A )
解析：A项正确，由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，说明此反应是放热反应，所以升高温度，平衡将逆向移动，平衡常数减小；B项错误，v(NO2)应等于0.2 ml·L－1·s－1；C项错误，加入催化剂，平衡不发生移动；D项错误，达平衡时，增大c(O2)，平衡逆向移动，NO2的转化率会减小。
12．一定温度下，向某密闭容器中加入0.2 ml CO和0.2 ml H2O，发生反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，4 min时反应达到平衡状态，测得，n(CO)∶n(CO2)＝3∶2，下列说法正确的是 ( C )
A．缩小容器的体积，混合气体的密度不变
B．v(CO)＝v(CO2)时，表明反应达到平衡状态
C．平衡时CO和H2O的转化率相等
D．无法计算该条件下反应的化学平衡常数
解析：缩小容器的体积，化学平衡不移动，但混合气体的密度变大，A项错误；v(CO)＝v(CO2)指的是同一反应方向，不能表示反应已达到平衡状态，B项错误；由于起始充料的量之比与方程式中反应物的化学计量数之比一致，故各反应物的转化率一样，C项正确；由化学平衡常数表达式K＝eq \f(cCO2·cH2,cCO·cH2O)＝eq \f(\f(nCO2,V)·\f(nH2O,V),\f(nCO,V)·\f(nH2O,V))＝eq \f(nCO2·nH2,nCO·nH2O)，而根据题意可求出达到平衡状态时，反应体系中CO、H2O、CO2、H2的物质的量，则可求出其平衡常数，D项错误。
13．已知：在300 K时，A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s)的化学平衡常数K＝4，在该温度下，向1 L容器中加入1 ml A和1 ml B发生反应，下列叙述不能作为该反应达到平衡状态的标志的是 ( A )
①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成a ml A，同时消耗2a ml C ③A、B、C的浓度不再变化 ④C的物质的量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的密度不再变化 ⑦A、B、C的分子数之比为1∶1∶2
A．②⑤ B．④⑦
C．②③ D．④⑥
解析：①C的生成速率为v(正)，C的消耗速率为v(逆)，因为v(正)＝v(逆)，故反应达到平衡状态。②在反应过程中的任意时刻都符合，不能用于判断反应是否达到平衡状态。③④都能说明反应体系中各物质的百分含量不变，可以判断反应达到平衡状态。⑤该反应是一个气体体积不变的可逆反应，压强始终保持不变，所以不能用压强不变来判断反应是否达到平衡状态。⑥该反应中气体的体积不变，当气体的质量不再变化时，则混合气体的密度不变，可以判断反应达到平衡状态。⑦由A、B、C的分子数之比为1∶1∶2，可以计算出此时的浓度商和平衡常数相等，可以判断反应达到平衡状态。
14．密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)。在500 ℃时，平衡常数K＝9。若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 ml/L，则在此条件下CO的转化率为 ( C )
A．25% B．50%
C．75% D．80%
解析：设平衡时CO2的浓度为x mI/L。
CO ＋ H2O H2＋CO2
起始浓度(ml/L) 0.02 0.02 0 0
平衡浓度(ml/L) 0.02－x 0.02－x x x
K＝eq \f(cH2·cCO2,cCO·cH2O)＝eq \f(x2,0.02－x0.02－x)＝9，
解得x＝0.015。
所以，CO的转化率＝eq \f(0.015 ml·L－1,0.02 ml·L－1)×100%＝75%。
15．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，下列各项对示意图的解释与图像相符的是 ( C )
A．①压强对反应的影响(p2>p1)
B．②温度对反应的影响
C．③平衡体系增加N2对反应的影响
D．④催化剂对反应的影响
解析：①中由于p1条件下反应先达平衡状态，即p1>p2，A错误；升高温度，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0的平衡逆向移动，N2的转化率降低，图像②错误；催化剂能加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，故有催化剂时先达平衡，④错误；向平衡体系中加入N2瞬间，v正增大，v逆不变，v正>v逆，平衡正向移动，C正确。
16．一定条件下，在某密闭容器中进行如下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若增大压强或升高温度，重新达到平衡，反应速率随时间的变化过程如图所示，则对该反应的叙述正确的是 ( C )
A．正反应是吸热反应 B．逆反应是放热反应
C．m＋np＋q
解析：升高温度，由图像判断平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，逆反应为吸热反应，A、B不正确；增大压强，由图像判断平衡向逆反应方向移动，即逆反应气体体积减小，C正确，D不正确。
17．一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 ml SO2和1 ml O2，发生下列反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，达到平衡后改变下列条件，SO3气体平衡浓度不改变的是 ( B )
A．保持温度和容器体积不变，充入1 ml SO3(g)
B．保持温度和容器内压强不变，充入1 ml SO3(g)
C．保持温度和容器内压强不变，充入1 ml O2(g)
D．保持温度和容器内压强不变，充入1 ml Ar(g)
解析：充入1 ml SO3相当于充入1 ml的SO2和0.5 ml的O2，在恒温恒容下，相当于加压，SO3的平衡浓度增大；在恒温恒压下，由于新充入的SO3完全转化成SO2和O2与起始充入的SO2和O2的物质的量比值相同，故SO3的浓度不变，A不符合题意，B符合题意。恒温恒压下充入O2，平衡正向移动，SO3浓度增大，恒温恒压下充入Ar气相当于减压，SO3浓度减小，C、D都不符合题意。
二、非选择题(本题包括5小题，共49分)
18．(10分)在一定条件下，可逆反应A＋BmC变化如图所示。已知纵坐标表示在不同温度和压强下生成物C在混合物中的质量分数，p为反应在T2温度时达到平衡后向容器加压的变化情况，问：
(1)温度T1__大于__T2(填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)正反应是__放热__反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)如果A、B、C均为气体，则m__大于__2(填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)当温度和容积不变时，如在平衡体系中加入一定量的某稀有气体，则体系的压强__增大__(填“增大”“减小”或“不变”)，平衡__不__移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。
解析：由图像知温度T1时到达平衡用时间少，则反应速率快，说明温度大于T2；升高温度C的百分含量降低，平衡逆移，则正反应放热；加压C的百分含量降低，平衡逆移，则正反应体积增大，m大于2；当温度和容积不变时，如在平衡体系中加入一定量的某稀有气体，则体系的压强增大，但对该反应体系来说，各物质浓度没有变化，平衡不移动。
19．(9分)在某一容积为2 L的密闭容器内，加入0.8 ml的H2和0.6 ml的I2，在一定条件下发生如下反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为__K＝eq \f(c2HI,cH2·cI2)__。
(2)根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率v(HI)为__0.167_ml·L－1·min－1__。
(3)反应达到平衡后，第8分钟时：
①若升高温度，化学平衡常数K__减小__(填“增大”、“减小”或“不变”)，HI浓度的变化正确的是__c__(用图2中a～c的编号回答)。
②若加入I2，H2浓度的变化正确的是__f__。(用图2中d～f的编号回答)
解析：(1)由化学平衡常数概念直接写出其表达式K＝eq \f(c2HI,cH2·cI2)。
(2)由图1知在3 min时反应达平衡状态，故v(HI)＝Δc(HI)/Δt＝0.5 ml·L－1/3 min≈0.167 ml·L－1·min－1。
(3)①因正反应放热，故升温平衡左移，K值变小，c(HI)减小，图2中c曲线符合这一事实，②当加入I2时平衡右移，c(H2)减小，图2中f曲线符合这一事实。
20．(6分)在真空密闭容器内加入a ml PH4I固体，在一定温度下发生如下反应：
PH4I(s)PH3(g)＋HI(g)
4PH3(g)P4(g)＋6H2(g)
2HI(g)H2(g)＋I2(g)
以上三个反应建立平衡后，测得HI为b ml、I2为c ml、H2为d ml。求：
(1)平衡后，容器内P4和PH3的物质的量为__n(P4)＝(d－c)/6_ml，n(PH3)＝(8c＋3b－2d)/3_ml__(用代数式表示)。
(2)a、b、c三者的关系服从a>__b＋2c__(填含b、c的代数式)。b、c、d三者的关系服从b>__2/3(d－4c)__(填含c、d的代数式)。
解析：分别列出三个平衡的起始量、反应量、平衡量即可简单求得P4和PH3的平衡量。由于平衡量均大于0，可求出两个不等关系。
21．(12分)甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
(1)将1.0 ml CH4和2.0 ml H2O(g)通入反应室(容积为100 L)，在一定条件下发生反应：
CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) Ⅰ
CH4的转化率与温度、压强的关系如图。
①已知100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示的平均反应速率为__0.003_0_ml·L－1·min－1__。
②图中的p1__<__p2(填“<”“>”或“＝”)，100 ℃时的平衡常数为__2.25×10－4__。
③在其他条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将__减小__(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)在压强为0.1 MPa条件下，将a ml CO与3a ml H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) Ⅱ
①该反应的ΔH__<__0，ΔS__<__0(填“<”“>”或“＝”)。
②若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是__B、D__。
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1 ml CO和3 ml H2
解析：(1)①用甲烷表示的平均反应速率为(1.0×0.5)÷(5×100)＝0.001 0 ml·L－1·min－1，则用氢气表示为0.003 0 ml·L－1·min－1。
②同一温度下，p1的转化率大于p2，此反应增大压强反应左移，所以p1小于p2。
③降低温度，反应速率减小(不受平衡移动的影响)。
(2)①此反应为化合反应，放热，ΔH<0，反应3 ml气体生成1 ml气体为熵减，ΔS<0。
②A．升高温度，平衡左移，错。B．将CH3OH(g)从体系中分离，平衡右移，对。C．充入He，使体系总压强增大，对平衡无影响，错。D．再充入1 ml CO和3 ml H2，成比例增加反应物，相当于增大压强，平衡右移，对。
22．(12分)工业上通常采用CO(g)和H2(g)催化合成甲醇CH3OH(g)。
(1)在—定温度和压强下，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－128.8 kJ/ml。若将10a ml CO和20a ml H2放入2 L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为60%，则该反应的平衡常数为__eq \f(3,32a2)__(用含a的代数式表示)。若此时再向该容器中投入10a ml CO、20a ml H2和10a ml CH3OH(g)，判断平衡移动的方向是__正向移动__(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)；与原平衡相比，CO的物质的量浓度__增大__(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)判断该反应达到平衡状态的依据是__BE__(填字母序号)。
A．混合气体的密度不变
B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．2v逆(H2)＝v正(CO)
D．容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1
E．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(3)一定条件下，在容积相同的三个密闭容器中，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：
则a＋b＝__128.8 ；a1＋a3__< 1(填“<”、“>”或“＝”，下同)；2p2__> p3。
解析：(1) CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度(ml/L) 5a 10a 0
转化浓度(ml/L) 3a 6a 3a
平衡浓度(ml/L) 2a 4a 3a
所以平衡常数K＝eq \f(3a,2a×4a2)＝eq \f(3,32a2)。若达平衡后再向容器中投入10a ml CO、20a ml H2和10a ml CH3OH(g)，则此时Qcα3，所以α1＋α3<1；比较乙、丙可知，丙中甲醇的物质的量为乙中的2倍，压强增大，对于反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，平衡向生成甲醇的方向移动，故2p2>p3。
t/min
2
4
7
9
n(Y)/ ml
0.12
0.11
0.10
0.10
A
B
C
D
升高温度，平衡常数减小
0～3 s内，反应速率为：
v(NO2)＝0.2 ml·L－1
t1时仅加入催化剂，平衡正向移动
达平衡时，仅改变x，则x为c(O2)
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1 ml CO、2 ml H2
1 ml CH3OH
2 ml CH3OH
平衡
时数
据
反应能量变化
的绝对值(kJ)
a
b
c
反应物转化率
α1
α2
α3
体系压强(Pa)
p1
p2
p3