高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第二章 化学反应速率和化学平衡综合与测试练习

这是一份高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第二章 化学反应速率和化学平衡综合与测试练习，共13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15个小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1．下列说法不正确的是( )
A．决定化学反应速率的主要因素是参加反应的物质的性质
B．在其他条件不变时，升高温度一定会加快化学反应的反应速率
C．使用合理的催化剂，可以改变化学反应速率从而能改变化学平衡状态
D．增大反应物浓度，可使单位体积内活化分子数增加，反应速率加快
答案：C
2．能用能量判据判断下列过程的方向的是( )
A．水总是自发地由高处往低处流
B．放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行
C．有序排列的火柴散落时成为无序排列
D．多次洗牌后，扑克牌无序排列的几率增大
答案：A
3．下列能用勒夏特列原理解释的是( )
A．高温及加入催化剂都能使合成氨的反应速率加快
B．红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅
C．SO2催化氧化成SO3的反应，往往需要使用催化剂
D．H2、I2、HI平衡时的混合气体加压后颜色变深
答案：B
4．在密闭容器中进行可逆反应，A跟B反应生成C，反应速率v(A)、v(B)、v(C)之间存在以下关系：v(B)＝3v(A)，v(C)＝2v(A)，3v(C)＝2v(B)，则该反应可以表示为( )
A．A＋BC B．2A＋2B3C
C．3A＋B2C D．A＋3B2C
答案：D
5．有一处于平衡状态的反应X(g)＋3Y(g)2Z(g) ( 正反应是放热反应)。为了使平衡向生成Z的方向移动， 应选择的条件是( )
①升高温度 ②降低温度 ③增大压强 ④降低压强 ⑤加入正催化剂 ⑥分离出Z
A．①③⑤ B．②③⑤ C．②③⑥ D．②④⑥
答案：C
6．下列反应中符合下列图象的是( )
A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
B．2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g) ΔH>0
C．4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH<0
D．H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g) ΔH>0
答案：B
7．反应CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·ml－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·ml－1，则下列正确的是( )
A．ΔH>0，ΔH－TΔS<0
B．ΔH<0，ΔH－TΔS>0
C．ΔH>0，ΔH－TΔS>0
D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0
答案：A
8．在容积为2 L的密闭容器中，一定条件下发生化学反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.4 kJ·ml－1。起始反应时NO和CO各为4 ml，10秒钟后达到化学平衡，测得N2为1 ml。下列有关反应速率的说法中，正确的是( )
A．反应前5秒钟内，用NO表示的平均反应速率为0.1 ml·L－1·s－1
B．达到平衡后，升高温度，正反应速率将减小，逆反应速率将增大
C．达到平衡后，反应速率的关系有：v正(CO)＝2v逆(N2)
D．保持容器体积不变，往容器中充入1 ml O2，正、逆反应速率都不改变
答案：C
9.在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 ml的A2气体和0.6 ml B2气体，一定条件下发生如下反应：A2(g)＋B2(g)2AB(g) ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是( )
A．图中a点的值为0.15
B．该反应的平衡常数K＝0.03
C．温度升高，平衡常数K值减小
D．平衡时A2的转化率为62.5%
答案：B
10．500 ℃条件下，在恒容密闭容器中，充入1 ml NO2存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g)。平衡后，向容器内再充入1 ml NO2，下列说法正确的是( )
A．平衡向正反应方向移动
B．平衡常数K增大
C．NO2的转化率变小
D．容器内气体颜色先变深后变浅，最后比原来还要浅
答案：A
11．下列变化过程中，ΔS<0的是( )
A．氯化钠溶于水
B．NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)
C．干冰(CO2)的升华
D．CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)
答案：B
12．对可逆反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述正确的是( )
A．化学平衡时，4v正(O2)＝5v逆(NO)
B．若单位时间内生成x ml NO的同时，消耗x ml NH3，则反应达到平衡状态
C．化学平衡后使用催化剂，则正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动
D．化学反应速率关系是：2v正(NH3)＝3v正(H2O)
答案：A
13．(2015·重庆卷)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：
CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g) K＝0.1
反应前CO物质的量为10 ml，平衡后CO物质的量为8 ml。下列说法正确的是( )
A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应
B．通入CO后，正反应速率逐渐增大
C．反应前H2S物质的量为7 ml
D．CO的平衡转化率为80%
答案：C
14．工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g) ΔH＝＋Q kJ·ml－1(Q＞0)。某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应，下列叙述正确的是( )
A．反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率
B．若反应开始时SiCl4为1 ml，则在平衡时，吸收热量为Q kJ
C．将反应的温度由T1升高至T2，则反应的平衡常数K1＞K2
D．当反应吸收热量为0.25Q kJ时，生成的HCl恰好与1 ml NaOH反应
答案：D
15．(2015·安徽卷)汽车尾气中NO产生的反应为：N2(g)＋O2(g)2NO(g)。一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是( )
A．温度T下，该反应的平衡常数K＝eq \f(4（c0－c1）2,ceq \\al(2,1))
B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小
C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH＜0
答案：A
二、非选择题(本题包括5小题，共55分)
16．(10分)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)，根据题意完成下列问题：
(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，对处于E点的体系体积压缩到原来的eq \f(1,2)，下列有关该体系的说法正确的是________。
A．氢气的浓度减少
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)。
解析：(1)根据反应方程式和平衡常数的定义，该反应平衡常数表达式K＝eq \f(c（CH3OH）,c（CO）·c2（H2）)。从题给图象可以看出平衡后500 ℃时甲醇的物质的量小于300 ℃时的物质的量，说明正反应是放热反应，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n(B)，则消耗H2的物质的量为2n(B)，因此v(H2)＝eq \f(\f(2n（B） ml,3 L),t（B） min)＝eq \f(2n（B）,3t（B）) ml·L－1·min－1。(3)在其他条件不变的情况下，处于E点的体系体积压缩到原来的eq \f(1,2)，根据反应特点推知增大压强，正、逆反应速率都增加，且平衡正向移动，甲醇的物质的量将增加，即选B、C。
(4)因Cu2O被CO还原为Cu，因此通入CO2可以抑制此反应的发生，反应方程式为Cu2O＋CO2Cu＋CO2。
答案：(1)K＝eq \f(c（CH3OH）,c（CO）·c2（H2）) 减小
(2)eq \f(2n（B）,3t（B）) ml·L－1·min－1 (3)BC (4)Cu2O＋CO2Cu＋CO2
17．(8分)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：
2NO＋2CO2CO2＋N2
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)：
(1) 已知该反应ΔS<0，在上述条件下反应能够自发进行，则反应的ΔH________0(填写“>”“<”或“＝”)。
(2)前2 s内的平均反应速率v(N2)＝________。
(3)在该温度下，反应的平衡常数表达式K＝________。
(4)假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是________。
A．选用更有效的催化剂
B．升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度
D．缩小容器的体积
解析：(1)反应自发进行，说明ΔH－TΔS<0，该反应的ΔS<0，故ΔH<0；(2)2 s时，Δc(NO)＝7.5×10－4 ml·L－1，v(NO)＝3.75 ×10－4 ml·L－1·s－1，反应速率比等于方程式化学计量数之比，v(N2)＝1.875×10－4 ml·L－1·s－1，小数点后保留一位有效数字，应为1.9×10－4 ml·L－1·s－1；(3)由反应方程式可知 K＝eq \f(c2（CO2） ·c（N2）,c2（NO）·c2（CO）)；(4)提高NO转化率，即平衡右移，A项使用催化剂不影响平衡；正反应放热，升高温度，平衡左移，降低温度，平衡右移，B错，C对；缩小容器体积，相当于加压，平衡右移，D项也对。
答案：(1)< (2) 1.9×10－4 ml·L－1·s－1; (3)K＝eq \f(c2（CO2） ·c（N2）,c2（NO）·c2（CO）) (4)CD
18．(12分)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g) K1 ΔH1<0 (Ⅰ)
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2 < 0 (Ⅱ)
(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 ml NO和0.1 ml Cl2，10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)＝7.5×10－3ml·L－1·min－1，则平衡后n(Cl2)＝________ml，NO的转化率α1＝________。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1(填“>”“<”或“＝”)，平衡常数K2________(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小，可采取的措施是_______。
解析：(1)将题干中已知的两个方程式做如下处理：(Ⅰ)×2－(Ⅱ)可得4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，其平衡常数K＝eq \f(Keq \\al(2,1),K2)。
(2)根据“三段式”：
v(ClNO)＝eq \f(0.1α1 ml·L－1,10 min)＝7.5×10－3 ml·L－1·min－1，得α1＝75%，平衡时n(Cl2)＝(0.05－0.05α1)ml·L－1×2 L＝0.025 ml。该反应为气体分子数减小的反应，恒压条件下相对于恒容条件下，压强增大，平衡右移，NO的转化率增大，即α2>α1；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K2不变；该反应为放热反应，升高温度可使平衡常数K2减小。
答案：(1)eq \f(Keq \\al(2,1),K2) (2)2.5×10－2 75% ＞ 不变 升高温度
19．(10分)已知化学反应①：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，其平衡常数为K1；化学反应②：Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)，其平衡常数为K2，在温度973 K和1 173 K情况下，K1、K2的值分别如下：
请填空：
(1)通过表格中的数值可以推断：反应①是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)现有反应③：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，请你写出该反应的平衡常数K3的数学表达式：K3＝________。
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式________，据此关系式及上表数据，也能推断出反应③是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取的措施有________(填写字母序号)。
A．缩小反应容器的容积
B．扩大反应容器的容积
C．升高温度
D．使用合适的催化剂
E．设法减小平衡体系中的CO的浓度
(5)图甲、乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡，在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况：
①图甲t2时刻改变的条件是________。②图乙t2时刻改变的条件是________。
解析：(1)由表中数据知，升高温度，K1增大，K2减小，说明反应①为吸热反应，反应②为放热反应。(2)(3)由反应①知，K1＝eq \f(c（CO）,c（CO2）)，由反应②知，K2＝eq \f(c（H2）,c（H2O）)；①－②得反应③，且K3＝eq \f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)＝eq \f(K1,K2)，可知反应③为吸热反应。(4)反应③为气体体积不变的吸热反应，因此升高温度，减小生成物CO的浓度均可使平衡向正反应方向移动。(5)图甲中，t2时刻化学平衡没有移动，反应速率加快，因此t2时刻增大压强或使用催化剂；图乙中，发生的反应为：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0，t2→t3时间段，化学平衡向正反应方向移动，因此，对比0→t1和t2→t3图像变化可知，t2时刻降低温度或设法分离出H2。
答案：(1)吸热 (2)eq \f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）) (3)K3＝eq \f(K1,K2)
吸热 (4)CE (5)①增大压强或使用催化剂 ②降低温度或设法分离出H2
20．(15分)A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的气球。关闭K2，将等量且少量的NO2通过K1、K3分别充入A、B中，反应起始时，A、B的体积相同(已知：2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0)。
(1)一段时间后，反应达到平衡，此时A、B中生成的N2O4的速率是v(A)________v(B)(填“＞”“＜”或“＝”)；若打开活塞K2，气球B将________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)关闭活塞K2，若在A、B中再充入与初始量相等的NO2，则达到平衡时，NO2的转化率α(A)将________(填“增大”“减小”或“不变”)；若分别通入等量的氖气，
则达到平衡时，A中NO2的转化率将________，B中NO2的转化率将________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)室温下，若A、B都保持体积不变，将A套上一个绝热层，B与外界可以进行热传递，则达到平衡时，________中的颜色较深。
(4)若在容器A中充入4.6 g的NO2，达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5，则平衡时N2O4的物质的量为________。
解析：题给反应是气体体积减小的放热反应。(1)由于A为恒容体系，B为恒压体系，在平衡时PA＜PB，故v(A)＜v(B)，若打开K2，A、B形成一个新的恒压体系，气球体积将变小。(2)若再通入NO2，对于A相当于加压，原平衡向正反应方向移动，NO2的转化率增大。若再通入Ne，对于A，末改变体系中各物质的浓度，平衡不移动，转化率不变；对于B，其体积增大，相当于减小压强，平衡向逆反应方向移动，NO2的转化率减小。(3)此时A为绝热体系，随反应的进行，体系温度升高，即TA＞TB，A相对于B是升高温度，平衡向逆反应方向移动，A中颜色加深。(4)M——＝eq \f(m总,n总)即n总＝eq \f(4.6 g,57.5 g·ml－1)＝0.08 ml，投入NO2的物质的量为eq \f(4.6 g,46 g·ml－1)＝0.1 ml，设转化的NO2的物质的量为x。
则 2NO2N2O4
起始： 0.1 ml 0
转化： x eq \f(x,2)
平衡： 0.1 ml－x eq \f(x,2)
即：0.1 ml－x＋eq \f(x,2)＝0.08 ml
x＝0.04 ml。
答案：(1)＜ 变小 (2)增大 不变 变小 (3)A
(4)0.04 ml
时间/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/(10－4ml·L－1)
10
4.5
2.5
1.5
1.0
1.0
c(CO)/(10－3ml·L－1)
36.0
30.5
28.5
27.5
27.0
27.0
温度
K1
K2
973 K
1.47
2.38
1 173 K
2.15
1.67