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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课时训练
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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课时训练，共21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(每小题3分,共48分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2019黑龙江哈尔滨三中高二上期中)下列说法正确的是( )
A.ΔH>0,ΔS>0的反应,低温能自发
B.其他条件不变,使用催化剂可改变反应进行的方向
C.增大反应物浓度,活化分子百分数增大
D.使用催化剂,可改变反应路径,降低反应的活化能
2.(2020北京昌平临川学校高二月考)在2 L密闭容器中加入4 ml A和6 ml B,发生以下反应:4A(g)+6B(g)4C(g)+5D(g)。若经5 s后,剩下的A是2.5 ml,则B的反应速率是( )
ml/(L·s) ml/(L·s)
ml/(L·s)D.0.9 ml/(L·s)
3.[2019福建福州八县(市)一中高二上期中联考]下列说法正确的是( )
A.对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
B.催化剂能增大单位体积内活化分子百分数,从而增大反应速率
C.放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的
D.化学反应速率通常是指一定时间内反应物的物质的量减少或生成物的物质的量增加
4.(2020湖北竹溪一中、竹山一中等三校高二月考联考)对于反应2SO2+O22SO3,下列判断正确的是( )
A.2 ml SO2和足量O2反应,必定生成2 ml SO3
B.其他条件不变,改变压强,平衡必定向右移动
C.平衡时,SO2消耗速率必定等于O2生成速率的两倍
D.平衡时,SO2浓度必定等于O2浓度的两倍
5.下列事实不能用勒夏特列原理(平衡移动原理)解释的是( )
①溴水中存在化学平衡:Br2+H2O HBr+HBrO,当加入一定量的AgNO3,溶液颜色变浅
②铁在潮湿的空气中易生锈
③二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系,增大压强后颜色加深
④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
⑤钠与氯化钾共熔制备钾:Na(l)+KCl(l) K(g)+NaCl(l)
⑥反应CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)(正反应为放热反应),达到化学平衡后,升高温度体系的颜色加深
A.①④B.②③
C.②⑥D.②③⑥
6.(2020福建永安一中高二月考)在一定条件下,可逆反应:A(s)+3B(g)2C(g) ΔH<0,达到平衡时,当只改变下列条件后,有关叙述正确的是( )
A.加入催化剂时,v(正)、v(逆)均变化且变化的倍数相等
B.增加A的量时,v(正)增大,v(逆)不变,平衡正向移动
C.升高温度时,v(正)、v(逆)都增大,且增大后v(正)>v(逆)
D.在恒容条件下加入氩气,体系压强增大,v(正)、v(逆)都增大
7.(2020湖北沙市中学高二月考)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应,下列叙述正确的是( )
A.催化剂V2O5不改变反应的逆反应速率
B.增大反应体系的压强,反应速率一定增大
C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D.在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1、c2,则t1~t2时间段内,生成SO3(g)的平均速率为v=c2-c1t2-t1
8.(2020湖南师大附中高二第一阶段检测)可逆反应mA(g)+nB(s)rC(g)+qD(g)在反应过程中,其他条件不变,D的体积百分含量为x,x和温度T或压强p关系如图所示,下列叙述中正确的是( )
A.降低温度,平衡向正反应方向移动
B.使用催化剂,D的物质的量分数增加
C.m+n=r+q
D.物质B的颗粒越小,反应越快,将B粉碎有利于平衡向正反应方向移动
9.在一个1 L的密闭容器中,加入2 ml A和1 ml B,发生反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),达到平衡时,C的浓度为1.2 ml/L,维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度还是1.2 ml/L的是( )
A.1 ml A+0.5 ml B+1.5 ml C+0.1 ml D
B.3 ml C+0.5 ml D
C.2 ml A+1 ml B+1 ml D
D.0.5 ml A+0.25 ml B+2.25 ml C
10.(2020河南平顶山高二第一次月考)已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·ml-1。一定条件下,向体积为1 L的密闭容器中充入1 ml CO2和3 ml H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列叙述中,正确的是( )
A.升高温度能使n(CH3OH)n(CO2)增大
B.反应达到平衡状态时,CO2的平衡转化率为75%
C.3 min时,用CO2的浓度表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率
D.从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=0.075 ml·L-1·min-1
11.(2020江西南昌二中高二月考)一定条件下存在反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0;向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量C和H2O(g),各容器中温度、反应物的起始量如下表,反应过程中CO的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.甲容器中,反应在前15 min的平均速率v(H2)=0.1 ml·L-1·min-1
B.丙容器的体积V>0.5 L
C.当温度为T1 ℃时,反应的平衡常数K=2.25
D.乙容器中,若平衡时n(H2O)=0.4 ml,则T112.工业制硫酸中的反应:2SO2+O2 2SO3,等量的反应物最初在两个容积相等的容器中反应,并达到平衡。在这过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的百分含量为p%,则乙容器中SO2的百分含量( )
A.等于p% B.大于p%
C.小于p% D.无法判断
13.一定温度下,容积为2 L的密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始物质的量和平衡物质的量如下表:
下列说法正确的是( )
A.反应可表示为2X(g)+3Y(g) 2Z(g),其平衡常数为8 000
B.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
C.若将容器的容积压缩至1 L,则X的体积分数减小,浓度增大
D.若升高温度时,Z的浓度增大,可知温度升高时正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
14.(2020安徽合肥六校高二上期末)对于可逆反应:A2(g)+3B2(g) 2AB3(正反应放热),下列图像中正确的是( )
15.(2020天津二中高二期中)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( )
A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0
B.380 ℃下,c起始(O2)=5.0×10-4 ml·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2 000
C.图中X点所示条件下,延长反应时间不能提高NO转化率
D.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
16.恒温恒压下,在一个恒压的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g) C(g),若开始时通入1 ml A和1 ml B,达到平衡时生成a ml C。则下列说法错误的是 ( )
A.若开始时通入3 ml A和3 ml B,达到平衡时,生成的C的物质的量为3a ml
B.若开始时通入4 ml A、4 ml B和2 ml C,达到平衡时,B的物质的量一定大于4 ml
C.若开始时通入2 ml A、2 ml B和1 ml C,达到平衡时,再通入3 ml C,则再次达到平衡后,C的物质的量分数为a2-a
D.若在原平衡体系中,再通入1 ml A和1 ml B,混合气体的平均相对分子质量不变
二、非选择题(共52分)
17.(2020黑龙江大庆实验中学高二月考)(10分)某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”,实验如下:(不考虑溶液混合所引起的体积缩小)
(1)通过实验A、B,可探究出浓度的改变对反应速率的影响,其中V1= ,T1= ;通过实验 可探究出温度变化对化学反应速率的影响。
(2)C组实验中溶液褪色时间t1 (填“>”或“<”)8 s,C组实验的反应速率v(KMnO4)= (用含t1的式子表示)。
(3)写出相应反应的离子方程式: 。
18.(10分)一定条件下,在体积为3 L的密闭容器中化学反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)达到平衡状态。
(1)该反应的平衡常数表达式K= ;根据右图,升高温度,K值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)500 ℃时,从反应开始到达到化学平衡,以H2的浓度变化表示的化学反应速率是 (用nB、tB表示)。
(3)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是 (填字母,下同)。
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、H2、CH3OH的浓度均不再变化
(4)300 ℃时,将容器的容积压缩到原来的12,在其他条件不变的情况下,对平衡体系产生的影响是 。
A.c(H2)减小
B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH的物质的量增加
D.重新平衡时c(H2)/c(CH3OH)减小
19.(2020山东枣庄八中高二月考)(10分)已知某气体反应的平衡常数可表示为K=c(CH3OCH3)·c(H2O)c2(CH3OH),该反应在不同温度下的平衡常数:400 ℃,K=32;500 ℃,K=44。
请回答下列问题:
(1)写出上述反应的化学方程式: 。
(2)该反应的正反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。
(3)已知在密闭容器中,测得某时刻各组分的浓度如下:
①此时体系温度400 ℃,比较正、逆反应速率的大小:v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。
②若以甲醇百分含量为纵坐标,以温度为横坐标,此时反应点在图像的位置是下图中 点,比较图中B、D两点所对应的正反应速率v正(B) v正(D)(填“>”“<”或“=”),理由是 。
(4)一定条件下要提高反应物的转化率,可以采取的措施是 。
a.升高温度b.加入催化剂
c.压缩容器的体积d.增加水蒸气浓度
e.及时分离出产物
20.(2019河北唐山一中高三上期中)(10分)甲醇是最基本的有机化工原料之一。工业上可用二氧化碳和氢气反应来生产甲醇。
(1)已知气态甲醇的燃烧热为a kJ/ml,2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-b kJ/ml;H2O(g) H2O(l) ΔH=-c kJ/ml。则CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH= 。
(2)某温度下,在2 L密闭容器中,充入2.4 ml CO2和4.4 ml H2,发生合成甲醇的反应,测得甲醇的物质的量随时间的变化图像如下图中的曲线Ⅰ,则前4分钟v(CO2)= ;若在1 min时,改变某一反应条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ,则改变的条件为 ;该温度下反应的化学平衡常数为 。
(3)在恒压条件下,下列选项能说明CO2+3H2 CH3OH+H2O已达平衡状态的是 。
A.v正(H2)∶v逆(CH3OH)=3∶1
B.混合气体的密度不再变化
C.混合气体的平均摩尔质量不再变化
D.反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1,且比值保持不变
(4)在另一温度下发生合成甲醇的反应,如下图所示,关闭K,向A容器中充入1 ml CO2和4 ml H2,向B容器中充入1.2 ml CO2和4.8 ml H2,两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L,反应达到平衡时容器B的体积为0.9a L,维持其他条件不变,若打开K一段时间后重新达到平衡,容器B的体积为 L(不考虑温度的变化,P为可自由滑动活塞,不考虑活塞的摩擦力)。
21.(2020宁夏银川一中高二上期中)(12分)丙烷、乙烯等有机物在工业上有广泛的应用,回答下列问题:
(1)已知:①C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l) ΔH1
②C(s,石墨)+O2(g) CO2(g) ΔH2
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH3
写出丙烷气体(C3H8)分解得到石墨(C)和氢气的热化学方程式: 。
(2)煤制乙烯包括制备合成气、合成气制甲醇、甲醇分解三个步骤,则:
①生产合成气的反应:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在高温下能自发进行,则该反应的 (填字母)。
a.ΔH>0 ΔS>0
b.ΔH>0 ΔS<0
c.ΔH<0 ΔS>0
d.ΔH<0 ΔS<0
②用合成气制甲醇的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)(不发生其他反应)。四个容器中起始时压强、容积均相同,维持恒温,控制条件如下表:
达到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数由大到小的顺序是 (填编号)。
(3)在两个容积均为1 L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。
①此反应的平衡常数表达式K= ,P点对应温度下,K的值为 。
②该反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”),判断的理由是 。
③氢碳比:X 2.0(填“>”“<”或“=”)。
④在氢碳比为2.0时,Q点v(逆) P点的v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
答案全解全析
本章达标检测
一、选择题
1.D ΔH>0、ΔS>0的反应,根据ΔH-TΔS<0可知,该反应需要在高温下才能自发进行,故A错误;在其他条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应速率,但不能改变反应进行的方向,故B错误;增大反应物浓度,增大了单位体积内活化分子个数,从而增大有效碰撞几率,反应速率增大,但活化分子百分数不变,故C错误;催化剂能降低反应所需的活化能,改变反应路径,增大活化分子的百分数,从而加快反应的速率,故D正确。
2.C 5 s内用A表示的反应速率v(A)=(4-2.5)ml2 L×5 s=0.15 ml/(L·s),根据该反应中各物质化学计量数关系可知v(B)=0.15 ml/(L·s)×64=0.225 ml/(L·s),C项正确。
3.B 有的化学反应现象明显,有的化学反应现象不明显,化学反应现象与反应速率大小无关,故A错误;加入催化剂,降低了反应所需的活化能,增加了活化分子百分数,故B正确;根据ΔG=ΔH-TΔS可知,只有ΔG小于0时,反应才是自发的,反应是否自发进行与反应是放热反应或吸热反应无直接关系,故C错误;化学反应速率是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示,故D错误。
4.C 该反应为可逆反应,即2 ml SO2和足量O2反应时,SO2不能完全反应,生成的SO3小于2 ml,A项错误;若减小容器容积,增大压强引起反应物浓度增大,平衡才能正向移动,B项错误;达到平衡状态时,SO2消耗速率必定等于O2生成速率的两倍,C项正确;达到平衡状态时,各组分浓度保持不变,但SO2浓度不一定是O2浓度的两倍,D项错误。
5.B ①向溴水中加适量AgNO3,Ag+与Br-结合生成AgBr沉淀,减小了溶液中Br-的浓度,平衡向正反应方向移动,Br2的浓度减小,溶液颜色变浅,可用勒夏特列原理解释;②铁在潮湿的空气中易生锈,不存在平衡移动问题;③对于反应2NO2 N2O4,增大压强后颜色加深,只能体现c(NO2)增大,不能体现平衡发生移动,因此不能用勒夏特列原理解释;④合成氨反应为放热反应,理论上降低温度可提高NH3的产率,可用勒夏特列原理解释;⑤对于反应Na(l)+KCl(l) K(g)+NaCl(l),K挥发出来使平衡向正反应方向移动,可用勒夏特列原理解释;⑥升高温度使反应CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)的平衡向逆反应方向移动,NO2的浓度增大,体系的颜色加深,可用勒夏特列原理解释。
6.A 使用催化剂,能同等程度地加快正、逆反应速率,A项正确;A呈固态,增加其的量,对反应速率和化学平衡均无影响,B项错误;升高温度,v(正)、v(逆)都增大,且平衡逆向移动,即v(正)7.D 催化剂V2O5能同时改变该反应的正、逆反应速率,A项错误;增大反应体系的压强,反应速率不一定增大,如在恒容密闭容器中,充入惰性气体使体系压强增大,反应速率不发生变化,B项错误;升高温度能同时增大正、逆反应速率,可缩短反应达到平衡的时间,C项错误;SO3(g)的浓度变化为c2-c1,时间间隔为t2-t1,则生成SO3(g)的平均速率为v=c2-c1t2-t1,D项正确。
8.A 从题图中可看出温度T2>T1,升高温度,D的百分含量降低,即平衡逆向移动移动,则降低温度,平衡向正反应方向移动,A项正确;使用催化剂对化学平衡无影响,即D的物质的量分数不变,B项错误;从题图可看出从压强p1到p2,增大压强,能加快反应速率,p2>p1,D的百分含量不变,因此反应前后气体总体积相等,即m=r+q,C项错误;将B粉碎不能使化学平衡发生移动,D项错误。
9.C 反应2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),D为固体,D的量不影响平衡移动;在恒温恒容下,不同途径达到平衡后,C的浓度仍为1.2 ml/L,说明与原平衡互为等效平衡,按化学计量数转化到化学方程式的左边,只要满足n(A)=2 ml,n(B)=1 ml即可。A项,由于D的物质的量为0.1 ml,按化学方程式的化学计量数转化到左边,可得1.2 ml A、0.6 ml B,剩余1.2 ml C,与原平衡不互为等效平衡,错误;B项,若开始加入3 ml C和0.5 ml D,将3 ml C、0.5 ml D按化学计量数转化到左边可得1 ml A、0.5 ml B,剩余1.5 ml C,与原平衡不是等效平衡,错误;C项,由于D为固体,不影响化学平衡,所以反应后与原平衡互为等效平衡,正确;D项,没有加入D物质,无法建立等效平衡,错误。
10.B 该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,将使n(CH3OH)n(CO2)减小,A项错误;结合题图列“三段式”如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始(ml/L): 1 3 0 0
转化(ml/L): x 3x x x
平衡(ml/L):0.25 3-3x x x
即1-x=0.25,解得x=0.75,则CO2的平衡转化率=0.75ml/L1ml/L×100%=75%,B项正确;该反应中虽然CO2、CH3OH的化学计量数相同,从题图可看出3 min时反应正向移动,即用CO2表示的正反应速率大于CH3OH表示的逆反应速率,C项错误;从反应开始到平衡时消耗2.25 ml H2,则v(H2)=2.25ml1 L×10min=0.225 ml·L-1·min-1,D项错误。
11.A 从题图可看出甲容器中CO的浓度增加了1.5 ml·L-1,0~15 min内v(CO)=1.5ml·L-115min=0.1 ml·L-1·min-1,结合化学计量数关系可知v(H2)=0.1 ml·L-1·min-1,A项正确;丙容器中的起始量为甲容器中的2倍,若丙容器的容积为0.5 L,等效为在甲平衡的基础上增大压强,平衡逆向移动,导致c(CO)<3 ml·L-1,根据题图可知,平衡时丙容器内CO的物质的量浓度为3 ml·L-1,即丙容器容积小于0.5 L,B项错误;根据“三段式”法列式如下:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
起始(ml·L-1): 2 00
转化(ml·L-1): 1.5 1.5 1.5
平衡(ml·L-1): 0.5 1.5 1.5
即T1 ℃时,平衡常数K=c(CO)·c(H2)c(H2O)=1.5×,C项错误;比较甲、乙可知,二者是等效平衡,经计算可知甲中n(H2O)=0.25 ml,而乙容器中平衡时n(H2O)=0.4 ml,乙容器中的平衡相当于甲容器中的平衡逆向移动,因正反应吸热,乙容器中温度低于甲容器中的温度,T1>T2,D项错误。
12.C 平衡后,乙容器体积小于甲容器体积,乙容器中平衡右移,所以乙容器中SO2的百分含量小于p%。
13.C 化学平衡建立过程中X、Y分别减少0.1 ml、0.15 ml,Z增加0.1 ml,则X、Y为反应物,Z为生成物,化学计量数之比为0.1∶0.15∶0.1=2∶3∶2,则化学方程式为2X(g)+3Y(g) 2Z(g),平衡常数K=c2(Z)c2(X)·c3(Y)=×0.0253=64 000,A项错误;增大压强,平衡向生成Z的方向移动,但平衡常数与温度有关,温度不变,平衡常数不变,B项错误;若将容器的容积压缩至1 L,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,X的体积分数减小,但浓度增大,C项正确;升高温度时,Z的浓度增大,说明平衡向正反应方向移动,升高温度,正、逆反应速率均增大,D项错误。
14.B 根据题中信息可知,升高温度正、逆反应速率均加快,平衡逆向移动,即v逆>v正,A项错误。在温度不变的条件下,增大压强平衡向正反应方向移动,A的物质的量分数降低;在压强不变的条件下,升高温度平衡向逆反应方向移动,A的物质的量分数升高,B项正确。温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短,C项错误。增大压强,正、逆反应速率均增大,平衡正向移动,即v正>v逆,D项错误。
15.B 从题图可看出升高温度NO的平衡转化率降低,即升高温度平衡逆向移动,则反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0,A项错误;380 ℃时,c起始(O2)=5.0×10-4 ml·L-1,反应正向进行,则c平衡(O2)<5.0×10-4 ml·L-1,NO平衡转化率为50%,平衡时c(NO)=c(NO2),则平衡常数K=c2(NO2)c2(NO)·c(O2)>15.0×10-4=2 000,B项正确;X点没有达到平衡状态,平衡正向移动,延长反应时间导致消耗的NO量增多,C项错误;Y点所示条件下达到平衡状态,增大氧气浓度平衡正向移动,可提高NO的转化率,D项错误。
16.B A项,开始时通入3 ml A和3 ml B,容器为恒压密闭容器,相当于将三个原容器叠加,各物质的浓度与原平衡中的相同,C的物质的量为3a ml;B项,无法确定平衡移动的方向,不能确定平衡时B的物质的量一定大于4 ml;C项,通入2 ml A、2 ml B和1 ml C,达到平衡时,再通入3 ml C,等效为开始通入6 ml A、6 ml B,与开始时通入1 ml A和1 ml B为等效平衡,C的含量相同,故C的物质的量分数为a2-a;D项,在原平衡体系中,再通入1 ml A和1 ml B,等效为开始时通入2 ml A、2 ml B,与原平衡为等效平衡,平衡时各组分的含量不变,混合气体的平均相对分子质量不变。
二、非选择题
17.答案 (1)1 293 B、C (2)< 2300t1 ml·L-1·s-1
(3)2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
解析 (1)根据控制变量法可知实验中应保证溶液总体积相等,A组实验溶液总体积为2 mL+4 mL+0=6 mL,则B组和C组实验中溶液的总体积也为6 mL,即2+3+V1=6,得V1=1。A、B组实验是探究H2C2O4溶液浓度对反应速率的影响,应保证温度相同,即T1=293。C组实验V2=3,B、C两组实验反应物浓度均相同,是探究温度对反应速率的影响。(2)其他条件相同时,升高温度能加快反应速率,即t1<8 s,C组实验的反应速率v(KMnO4)=0.02ml·L-1×2×10-3L6×10-3L×t1s=0.023t1 ml·L-1·s-1。(3)该反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O。
18.答案 (1)c(CH3OH)c(CO)·c2(H2) 减小 (2)2nB3tB ml·L-1·min-1
(3)CD (4)CD
解析 (1)根据题图判断,500 ℃时CH3OH的物质的量比300 ℃时CH3OH的物质的量少,说明升高温度平衡逆向移动,K值减小。
(2)由于v(CH3OH)∶v(H2)=1∶2,因此可先求出v(CH3OH),再推算出v(H2)。
(3)A项,均为同一方向的反应速率,故不是达到平衡状态的标志;B项,由于气体的总质量为定值,且容器的体积保持不变,故密度始终不变,不是达到平衡状态的标志。
(4)体积压缩后,v正、v逆均增大,但v正增大得比v逆多,平衡右移,CH3OH的物质的量增大;由于V减小,各物质的物质的量浓度均增大,但c(CH3OH)比c(H2)增大得多,所以c(H2)/c(CH3OH)减小。
19.答案 (1)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) (2)吸热
(3)①> ②A < 温度升高,化学反应速率加快 (4)ae
解析 (1)根据平衡常数的表达式可写出化学反应方程式为2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)。(2)根据升高温度,平衡常数增大,可知该反应的正反应为吸热反应。(3)①根据表格中数据可知Qc=v逆。②温度越高,分子间的碰撞几率越大,反应速率越快,结合题图可知v正(B)20.答案 (1)(a-32b-2c) kJ/ml (2)0.1 ml·L-1·min-1 加入催化剂 0.2 (3)ABC (4)0.65a
解析 (2)根据题图可知,前4分钟内,甲醇的浓度变化了0.4 ml·L-1,v(CH3OH)=0.4ml·L-14min=0.1 ml·L-1·min-1,根据速率之比和化学计量数之比成正比可知,v(CO2)=v(CH3OH)=0.1 ml·L-1·min-1;若在1 min时,改变某一反应条件,使反应达平衡的时间缩短,速率加快,平衡不移动,则改变的条件为加入催化剂;根据题图可知:CH3OH的物质的量变化了0.4 ml·L-1×2 L=0.8 ml;反应达平衡时,c(CO2)=2.4ml-0.8ml2 L=0.8 ml·L-1,c(CH3OH)=0.4 ml·L-1,c(H2)=4.4ml-2.4ml2 L=1 ml·L-1,c(H2O)=0.4 ml·L-1,该温度下反应的化学平衡常数K=c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2)=0.4×0.40.8×13=0.2。
(3)v正(H2)∶v逆(CH3OH)=3∶1,既标明了正逆反应的方向,同时又满足速率之比和化学计量数之比成正比,能够说明反应已达平衡状态,A正确;反应前后混合气体的质量不变,反应前后混合气体的体积发生变化,因此当混合气体的密度不再变化时,反应达到平衡状态,B正确;反应前后混合气体的质量不变,反应前后混合气体的总物质的量发生变化,因此当混合气体的平均摩尔质量不再变化时,反应达到平衡状态,C正确;反应中H2O与CH3OH均为生成物,任何时候二者的物质的量浓度之比都为1∶1,不能说明反应达到平衡状态,D错误。
(4)打开K时,A、B组成一个等温等压容器,相应的起始投入总物质的量与平衡的总体积成正比,设打开K重新达到平衡后总的体积为x,则x∶(5+6)=0.9a∶6,x=1.65a L;因为起始时容器A的体积为a L,所以重新达到平衡,容器B的体积为1.65a L-a L=0.65a L。
21.答案 (1)C3H8(g) 3C(s,石墨)+4H2(g) ΔH=ΔH1-3ΔH2-2ΔH3
(2)①a ②D>C>A=B
(3)①c(C2H4)·c4(H2O)c2(CO2)·c6(H2) 64
②< 其他条件不变时,升高温度,CO2的平衡转化率减小,化学平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即ΔH<0 ③> ④<
解析 (1)根据盖斯定律,①-②×3-③×2可得C3H8(g)分解为C(s,石墨)和H2(g)的热化学方程式为C3H8(g) 3C(s,石墨)+4H2(g) ΔH=ΔH1-3ΔH2-2ΔH3。(2)①由反应可知,ΔS>0,要使反应能自发进行,ΔG=ΔH-TΔS<0,该反应需要在高温下才能自发进行,即ΔH>0,a项正确。②A、B中是等效平衡;C、D中的投入量为A中的2倍,D、C相比,D中恒压,反应过程中气体物质的量不断减小,容器体积不断缩小,平衡正向进行的程度比C大,平衡正向进行的程度越大,甲醇的体积分数越大,则达到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数由大到小的顺序是D>C>A=B。(3)①根据化学方程式可写出化学平衡常数K=c(C2H4)·c4(H2O)c2(CO2)·c6(H2),由题图可知,P点二氧化碳的平衡转化率为0.5,氢碳比为2,设起始时氢气浓度为2 ml/L、二氧化碳浓度为1 ml/L,则二氧化碳浓度变化量为0.5 ml/L,则
2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)
起始浓度(ml/L):1 2 0 0
变化浓度(ml/L):0.5 1.5 0.25 1
平衡浓度(ml/L):0.5 0.5 0.25 1
K=c(C2H4)·c4(H2O)c2(CO2)·c6(H2)=64。②由题图可知,随温度升高CO2的平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,故ΔH<0。③由题图可知,在相同条件下反应达平衡时,氢碳比为X时二氧化碳的转化率比氢碳比为2.0时的大,说明是增大了氢气的量,即X大于2.0。④在氢碳比为2.0时,P点达平衡,由题图可看出Q点未达平衡,此时二氧化碳的转化率比平衡时小,说明此时反应物浓度在减小,生成物浓度在增大,正反应速率在减小,逆反应速率在增大,所以此时逆反应速率比平衡时逆反应速率小。
容器
甲
乙
丙
容积
0.5 L
0.5 L
V
温度
T1 ℃
T2 ℃
T1 ℃
起始量
2 ml C,
1 ml H2O
1 ml CO,
1 ml H2
4 ml C,
2 ml H2O
物质
X
Y
Z
初始物质的量(ml)
0.2
0.2
0
平衡物质的量(ml)
0.1
0.05
0.1
实验
序号
实验
温度
/K
参加反应的物质
溶液颜色褪至无色
时所需时间/s
KMnO4溶液
(含硫酸)
H2C2O4
溶液
H2O
V/mL
c/ml·L-1
V/mL
c/ml·L-1
V/mL
A
293
2
0.02
4
0.1
0
6
B
T1
2
0.02
3
0.1
V1
8
C
313
2
0.02
V2
0.1
1
t1
物质
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
浓度
(ml·L-1)
0.54
0.68
0.68
编号
条件控制
CO(g)/ml
H2(g)/ml
CH3OH(g)/ml
A
维持恒容
0.2
0.4
0
B
维持恒容
0.1
0.2
0.1
C
维持恒容
0.4
0.8
0
D
维持恒压
0.4
0.8
0
一、选择题(每小题3分,共48分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2019黑龙江哈尔滨三中高二上期中)下列说法正确的是( )
A.ΔH>0,ΔS>0的反应,低温能自发
B.其他条件不变,使用催化剂可改变反应进行的方向
C.增大反应物浓度,活化分子百分数增大
D.使用催化剂,可改变反应路径,降低反应的活化能
2.(2020北京昌平临川学校高二月考)在2 L密闭容器中加入4 ml A和6 ml B,发生以下反应:4A(g)+6B(g)4C(g)+5D(g)。若经5 s后,剩下的A是2.5 ml,则B的反应速率是( )
ml/(L·s) ml/(L·s)
ml/(L·s)D.0.9 ml/(L·s)
3.[2019福建福州八县(市)一中高二上期中联考]下列说法正确的是( )
A.对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
B.催化剂能增大单位体积内活化分子百分数,从而增大反应速率
C.放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的
D.化学反应速率通常是指一定时间内反应物的物质的量减少或生成物的物质的量增加
4.(2020湖北竹溪一中、竹山一中等三校高二月考联考)对于反应2SO2+O22SO3,下列判断正确的是( )
A.2 ml SO2和足量O2反应,必定生成2 ml SO3
B.其他条件不变,改变压强,平衡必定向右移动
C.平衡时,SO2消耗速率必定等于O2生成速率的两倍
D.平衡时,SO2浓度必定等于O2浓度的两倍
5.下列事实不能用勒夏特列原理(平衡移动原理)解释的是( )
①溴水中存在化学平衡:Br2+H2O HBr+HBrO,当加入一定量的AgNO3,溶液颜色变浅
②铁在潮湿的空气中易生锈
③二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系,增大压强后颜色加深
④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
⑤钠与氯化钾共熔制备钾:Na(l)+KCl(l) K(g)+NaCl(l)
⑥反应CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)(正反应为放热反应),达到化学平衡后,升高温度体系的颜色加深
A.①④B.②③
C.②⑥D.②③⑥
6.(2020福建永安一中高二月考)在一定条件下,可逆反应:A(s)+3B(g)2C(g) ΔH<0,达到平衡时,当只改变下列条件后,有关叙述正确的是( )
A.加入催化剂时,v(正)、v(逆)均变化且变化的倍数相等
B.增加A的量时,v(正)增大,v(逆)不变,平衡正向移动
C.升高温度时,v(正)、v(逆)都增大,且增大后v(正)>v(逆)
D.在恒容条件下加入氩气,体系压强增大,v(正)、v(逆)都增大
7.(2020湖北沙市中学高二月考)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应,下列叙述正确的是( )
A.催化剂V2O5不改变反应的逆反应速率
B.增大反应体系的压强,反应速率一定增大
C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D.在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1、c2,则t1~t2时间段内,生成SO3(g)的平均速率为v=c2-c1t2-t1
8.(2020湖南师大附中高二第一阶段检测)可逆反应mA(g)+nB(s)rC(g)+qD(g)在反应过程中,其他条件不变,D的体积百分含量为x,x和温度T或压强p关系如图所示,下列叙述中正确的是( )
A.降低温度,平衡向正反应方向移动
B.使用催化剂,D的物质的量分数增加
C.m+n=r+q
D.物质B的颗粒越小,反应越快,将B粉碎有利于平衡向正反应方向移动
9.在一个1 L的密闭容器中,加入2 ml A和1 ml B,发生反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),达到平衡时,C的浓度为1.2 ml/L,维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度还是1.2 ml/L的是( )
A.1 ml A+0.5 ml B+1.5 ml C+0.1 ml D
B.3 ml C+0.5 ml D
C.2 ml A+1 ml B+1 ml D
D.0.5 ml A+0.25 ml B+2.25 ml C
10.(2020河南平顶山高二第一次月考)已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·ml-1。一定条件下,向体积为1 L的密闭容器中充入1 ml CO2和3 ml H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列叙述中,正确的是( )
A.升高温度能使n(CH3OH)n(CO2)增大
B.反应达到平衡状态时,CO2的平衡转化率为75%
C.3 min时,用CO2的浓度表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率
D.从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=0.075 ml·L-1·min-1
11.(2020江西南昌二中高二月考)一定条件下存在反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0;向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量C和H2O(g),各容器中温度、反应物的起始量如下表,反应过程中CO的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.甲容器中,反应在前15 min的平均速率v(H2)=0.1 ml·L-1·min-1
B.丙容器的体积V>0.5 L
C.当温度为T1 ℃时,反应的平衡常数K=2.25
D.乙容器中,若平衡时n(H2O)=0.4 ml,则T1
A.等于p% B.大于p%
C.小于p% D.无法判断
13.一定温度下,容积为2 L的密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始物质的量和平衡物质的量如下表:
下列说法正确的是( )
A.反应可表示为2X(g)+3Y(g) 2Z(g),其平衡常数为8 000
B.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
C.若将容器的容积压缩至1 L,则X的体积分数减小,浓度增大
D.若升高温度时,Z的浓度增大,可知温度升高时正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
14.(2020安徽合肥六校高二上期末)对于可逆反应:A2(g)+3B2(g) 2AB3(正反应放热),下列图像中正确的是( )
15.(2020天津二中高二期中)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( )
A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0
B.380 ℃下,c起始(O2)=5.0×10-4 ml·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2 000
C.图中X点所示条件下,延长反应时间不能提高NO转化率
D.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
16.恒温恒压下,在一个恒压的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g) C(g),若开始时通入1 ml A和1 ml B,达到平衡时生成a ml C。则下列说法错误的是 ( )
A.若开始时通入3 ml A和3 ml B,达到平衡时,生成的C的物质的量为3a ml
B.若开始时通入4 ml A、4 ml B和2 ml C,达到平衡时,B的物质的量一定大于4 ml
C.若开始时通入2 ml A、2 ml B和1 ml C,达到平衡时,再通入3 ml C,则再次达到平衡后,C的物质的量分数为a2-a
D.若在原平衡体系中,再通入1 ml A和1 ml B,混合气体的平均相对分子质量不变
二、非选择题(共52分)
17.(2020黑龙江大庆实验中学高二月考)(10分)某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”,实验如下:(不考虑溶液混合所引起的体积缩小)
(1)通过实验A、B,可探究出浓度的改变对反应速率的影响,其中V1= ,T1= ;通过实验 可探究出温度变化对化学反应速率的影响。
(2)C组实验中溶液褪色时间t1 (填“>”或“<”)8 s,C组实验的反应速率v(KMnO4)= (用含t1的式子表示)。
(3)写出相应反应的离子方程式: 。
18.(10分)一定条件下,在体积为3 L的密闭容器中化学反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)达到平衡状态。
(1)该反应的平衡常数表达式K= ;根据右图,升高温度,K值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)500 ℃时,从反应开始到达到化学平衡,以H2的浓度变化表示的化学反应速率是 (用nB、tB表示)。
(3)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是 (填字母,下同)。
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、H2、CH3OH的浓度均不再变化
(4)300 ℃时,将容器的容积压缩到原来的12,在其他条件不变的情况下,对平衡体系产生的影响是 。
A.c(H2)减小
B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH的物质的量增加
D.重新平衡时c(H2)/c(CH3OH)减小
19.(2020山东枣庄八中高二月考)(10分)已知某气体反应的平衡常数可表示为K=c(CH3OCH3)·c(H2O)c2(CH3OH),该反应在不同温度下的平衡常数:400 ℃,K=32;500 ℃,K=44。
请回答下列问题:
(1)写出上述反应的化学方程式: 。
(2)该反应的正反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。
(3)已知在密闭容器中,测得某时刻各组分的浓度如下:
①此时体系温度400 ℃,比较正、逆反应速率的大小:v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。
②若以甲醇百分含量为纵坐标,以温度为横坐标,此时反应点在图像的位置是下图中 点,比较图中B、D两点所对应的正反应速率v正(B) v正(D)(填“>”“<”或“=”),理由是 。
(4)一定条件下要提高反应物的转化率,可以采取的措施是 。
a.升高温度b.加入催化剂
c.压缩容器的体积d.增加水蒸气浓度
e.及时分离出产物
20.(2019河北唐山一中高三上期中)(10分)甲醇是最基本的有机化工原料之一。工业上可用二氧化碳和氢气反应来生产甲醇。
(1)已知气态甲醇的燃烧热为a kJ/ml,2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-b kJ/ml;H2O(g) H2O(l) ΔH=-c kJ/ml。则CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH= 。
(2)某温度下,在2 L密闭容器中,充入2.4 ml CO2和4.4 ml H2,发生合成甲醇的反应,测得甲醇的物质的量随时间的变化图像如下图中的曲线Ⅰ,则前4分钟v(CO2)= ;若在1 min时,改变某一反应条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ,则改变的条件为 ;该温度下反应的化学平衡常数为 。
(3)在恒压条件下,下列选项能说明CO2+3H2 CH3OH+H2O已达平衡状态的是 。
A.v正(H2)∶v逆(CH3OH)=3∶1
B.混合气体的密度不再变化
C.混合气体的平均摩尔质量不再变化
D.反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1,且比值保持不变
(4)在另一温度下发生合成甲醇的反应,如下图所示,关闭K,向A容器中充入1 ml CO2和4 ml H2,向B容器中充入1.2 ml CO2和4.8 ml H2,两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L,反应达到平衡时容器B的体积为0.9a L,维持其他条件不变,若打开K一段时间后重新达到平衡,容器B的体积为 L(不考虑温度的变化,P为可自由滑动活塞,不考虑活塞的摩擦力)。
21.(2020宁夏银川一中高二上期中)(12分)丙烷、乙烯等有机物在工业上有广泛的应用,回答下列问题:
(1)已知:①C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l) ΔH1
②C(s,石墨)+O2(g) CO2(g) ΔH2
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH3
写出丙烷气体(C3H8)分解得到石墨(C)和氢气的热化学方程式: 。
(2)煤制乙烯包括制备合成气、合成气制甲醇、甲醇分解三个步骤,则:
①生产合成气的反应:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在高温下能自发进行,则该反应的 (填字母)。
a.ΔH>0 ΔS>0
b.ΔH>0 ΔS<0
c.ΔH<0 ΔS>0
d.ΔH<0 ΔS<0
②用合成气制甲醇的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)(不发生其他反应)。四个容器中起始时压强、容积均相同,维持恒温,控制条件如下表:
达到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数由大到小的顺序是 (填编号)。
(3)在两个容积均为1 L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。
①此反应的平衡常数表达式K= ,P点对应温度下,K的值为 。
②该反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”),判断的理由是 。
③氢碳比:X 2.0(填“>”“<”或“=”)。
④在氢碳比为2.0时,Q点v(逆) P点的v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
答案全解全析
本章达标检测
一、选择题
1.D ΔH>0、ΔS>0的反应,根据ΔH-TΔS<0可知,该反应需要在高温下才能自发进行,故A错误;在其他条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应速率,但不能改变反应进行的方向,故B错误;增大反应物浓度,增大了单位体积内活化分子个数,从而增大有效碰撞几率,反应速率增大,但活化分子百分数不变,故C错误;催化剂能降低反应所需的活化能,改变反应路径,增大活化分子的百分数,从而加快反应的速率,故D正确。
2.C 5 s内用A表示的反应速率v(A)=(4-2.5)ml2 L×5 s=0.15 ml/(L·s),根据该反应中各物质化学计量数关系可知v(B)=0.15 ml/(L·s)×64=0.225 ml/(L·s),C项正确。
3.B 有的化学反应现象明显,有的化学反应现象不明显,化学反应现象与反应速率大小无关,故A错误;加入催化剂,降低了反应所需的活化能,增加了活化分子百分数,故B正确;根据ΔG=ΔH-TΔS可知,只有ΔG小于0时,反应才是自发的,反应是否自发进行与反应是放热反应或吸热反应无直接关系,故C错误;化学反应速率是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示,故D错误。
4.C 该反应为可逆反应,即2 ml SO2和足量O2反应时,SO2不能完全反应,生成的SO3小于2 ml,A项错误;若减小容器容积,增大压强引起反应物浓度增大,平衡才能正向移动,B项错误;达到平衡状态时,SO2消耗速率必定等于O2生成速率的两倍,C项正确;达到平衡状态时,各组分浓度保持不变,但SO2浓度不一定是O2浓度的两倍,D项错误。
5.B ①向溴水中加适量AgNO3,Ag+与Br-结合生成AgBr沉淀,减小了溶液中Br-的浓度,平衡向正反应方向移动,Br2的浓度减小,溶液颜色变浅,可用勒夏特列原理解释;②铁在潮湿的空气中易生锈,不存在平衡移动问题;③对于反应2NO2 N2O4,增大压强后颜色加深,只能体现c(NO2)增大,不能体现平衡发生移动,因此不能用勒夏特列原理解释;④合成氨反应为放热反应,理论上降低温度可提高NH3的产率,可用勒夏特列原理解释;⑤对于反应Na(l)+KCl(l) K(g)+NaCl(l),K挥发出来使平衡向正反应方向移动,可用勒夏特列原理解释;⑥升高温度使反应CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)的平衡向逆反应方向移动,NO2的浓度增大,体系的颜色加深,可用勒夏特列原理解释。
6.A 使用催化剂,能同等程度地加快正、逆反应速率,A项正确;A呈固态,增加其的量,对反应速率和化学平衡均无影响,B项错误;升高温度,v(正)、v(逆)都增大,且平衡逆向移动,即v(正)
8.A 从题图中可看出温度T2>T1,升高温度,D的百分含量降低,即平衡逆向移动移动,则降低温度,平衡向正反应方向移动,A项正确;使用催化剂对化学平衡无影响,即D的物质的量分数不变,B项错误;从题图可看出从压强p1到p2,增大压强,能加快反应速率,p2>p1,D的百分含量不变,因此反应前后气体总体积相等,即m=r+q,C项错误;将B粉碎不能使化学平衡发生移动,D项错误。
9.C 反应2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),D为固体,D的量不影响平衡移动;在恒温恒容下,不同途径达到平衡后,C的浓度仍为1.2 ml/L,说明与原平衡互为等效平衡,按化学计量数转化到化学方程式的左边,只要满足n(A)=2 ml,n(B)=1 ml即可。A项,由于D的物质的量为0.1 ml,按化学方程式的化学计量数转化到左边,可得1.2 ml A、0.6 ml B,剩余1.2 ml C,与原平衡不互为等效平衡,错误;B项,若开始加入3 ml C和0.5 ml D,将3 ml C、0.5 ml D按化学计量数转化到左边可得1 ml A、0.5 ml B,剩余1.5 ml C,与原平衡不是等效平衡,错误;C项,由于D为固体,不影响化学平衡,所以反应后与原平衡互为等效平衡,正确;D项,没有加入D物质,无法建立等效平衡,错误。
10.B 该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,将使n(CH3OH)n(CO2)减小,A项错误;结合题图列“三段式”如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始(ml/L): 1 3 0 0
转化(ml/L): x 3x x x
平衡(ml/L):0.25 3-3x x x
即1-x=0.25,解得x=0.75,则CO2的平衡转化率=0.75ml/L1ml/L×100%=75%,B项正确;该反应中虽然CO2、CH3OH的化学计量数相同,从题图可看出3 min时反应正向移动,即用CO2表示的正反应速率大于CH3OH表示的逆反应速率,C项错误;从反应开始到平衡时消耗2.25 ml H2,则v(H2)=2.25ml1 L×10min=0.225 ml·L-1·min-1,D项错误。
11.A 从题图可看出甲容器中CO的浓度增加了1.5 ml·L-1,0~15 min内v(CO)=1.5ml·L-115min=0.1 ml·L-1·min-1,结合化学计量数关系可知v(H2)=0.1 ml·L-1·min-1,A项正确;丙容器中的起始量为甲容器中的2倍,若丙容器的容积为0.5 L,等效为在甲平衡的基础上增大压强,平衡逆向移动,导致c(CO)<3 ml·L-1,根据题图可知,平衡时丙容器内CO的物质的量浓度为3 ml·L-1,即丙容器容积小于0.5 L,B项错误;根据“三段式”法列式如下:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
起始(ml·L-1): 2 00
转化(ml·L-1): 1.5 1.5 1.5
平衡(ml·L-1): 0.5 1.5 1.5
即T1 ℃时,平衡常数K=c(CO)·c(H2)c(H2O)=1.5×,C项错误;比较甲、乙可知,二者是等效平衡,经计算可知甲中n(H2O)=0.25 ml,而乙容器中平衡时n(H2O)=0.4 ml,乙容器中的平衡相当于甲容器中的平衡逆向移动,因正反应吸热,乙容器中温度低于甲容器中的温度,T1>T2,D项错误。
12.C 平衡后,乙容器体积小于甲容器体积,乙容器中平衡右移,所以乙容器中SO2的百分含量小于p%。
13.C 化学平衡建立过程中X、Y分别减少0.1 ml、0.15 ml,Z增加0.1 ml,则X、Y为反应物,Z为生成物,化学计量数之比为0.1∶0.15∶0.1=2∶3∶2,则化学方程式为2X(g)+3Y(g) 2Z(g),平衡常数K=c2(Z)c2(X)·c3(Y)=×0.0253=64 000,A项错误;增大压强,平衡向生成Z的方向移动,但平衡常数与温度有关,温度不变,平衡常数不变,B项错误;若将容器的容积压缩至1 L,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,X的体积分数减小,但浓度增大,C项正确;升高温度时,Z的浓度增大,说明平衡向正反应方向移动,升高温度,正、逆反应速率均增大,D项错误。
14.B 根据题中信息可知,升高温度正、逆反应速率均加快,平衡逆向移动,即v逆>v正,A项错误。在温度不变的条件下,增大压强平衡向正反应方向移动,A的物质的量分数降低;在压强不变的条件下,升高温度平衡向逆反应方向移动,A的物质的量分数升高,B项正确。温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短,C项错误。增大压强,正、逆反应速率均增大,平衡正向移动,即v正>v逆,D项错误。
15.B 从题图可看出升高温度NO的平衡转化率降低,即升高温度平衡逆向移动,则反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0,A项错误;380 ℃时,c起始(O2)=5.0×10-4 ml·L-1,反应正向进行,则c平衡(O2)<5.0×10-4 ml·L-1,NO平衡转化率为50%,平衡时c(NO)=c(NO2),则平衡常数K=c2(NO2)c2(NO)·c(O2)>15.0×10-4=2 000,B项正确;X点没有达到平衡状态,平衡正向移动,延长反应时间导致消耗的NO量增多,C项错误;Y点所示条件下达到平衡状态,增大氧气浓度平衡正向移动,可提高NO的转化率,D项错误。
16.B A项,开始时通入3 ml A和3 ml B,容器为恒压密闭容器,相当于将三个原容器叠加,各物质的浓度与原平衡中的相同,C的物质的量为3a ml;B项,无法确定平衡移动的方向,不能确定平衡时B的物质的量一定大于4 ml;C项,通入2 ml A、2 ml B和1 ml C,达到平衡时,再通入3 ml C,等效为开始通入6 ml A、6 ml B,与开始时通入1 ml A和1 ml B为等效平衡,C的含量相同,故C的物质的量分数为a2-a;D项,在原平衡体系中,再通入1 ml A和1 ml B,等效为开始时通入2 ml A、2 ml B,与原平衡为等效平衡,平衡时各组分的含量不变,混合气体的平均相对分子质量不变。
二、非选择题
17.答案 (1)1 293 B、C (2)< 2300t1 ml·L-1·s-1
(3)2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
解析 (1)根据控制变量法可知实验中应保证溶液总体积相等,A组实验溶液总体积为2 mL+4 mL+0=6 mL,则B组和C组实验中溶液的总体积也为6 mL,即2+3+V1=6,得V1=1。A、B组实验是探究H2C2O4溶液浓度对反应速率的影响,应保证温度相同,即T1=293。C组实验V2=3,B、C两组实验反应物浓度均相同,是探究温度对反应速率的影响。(2)其他条件相同时,升高温度能加快反应速率,即t1<8 s,C组实验的反应速率v(KMnO4)=0.02ml·L-1×2×10-3L6×10-3L×t1s=0.023t1 ml·L-1·s-1。(3)该反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O。
18.答案 (1)c(CH3OH)c(CO)·c2(H2) 减小 (2)2nB3tB ml·L-1·min-1
(3)CD (4)CD
解析 (1)根据题图判断,500 ℃时CH3OH的物质的量比300 ℃时CH3OH的物质的量少,说明升高温度平衡逆向移动,K值减小。
(2)由于v(CH3OH)∶v(H2)=1∶2,因此可先求出v(CH3OH),再推算出v(H2)。
(3)A项,均为同一方向的反应速率,故不是达到平衡状态的标志;B项,由于气体的总质量为定值,且容器的体积保持不变,故密度始终不变,不是达到平衡状态的标志。
(4)体积压缩后,v正、v逆均增大,但v正增大得比v逆多,平衡右移,CH3OH的物质的量增大;由于V减小,各物质的物质的量浓度均增大,但c(CH3OH)比c(H2)增大得多,所以c(H2)/c(CH3OH)减小。
19.答案 (1)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) (2)吸热
(3)①> ②A < 温度升高,化学反应速率加快 (4)ae
解析 (1)根据平衡常数的表达式可写出化学反应方程式为2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)。(2)根据升高温度,平衡常数增大,可知该反应的正反应为吸热反应。(3)①根据表格中数据可知Qc=
解析 (2)根据题图可知,前4分钟内,甲醇的浓度变化了0.4 ml·L-1,v(CH3OH)=0.4ml·L-14min=0.1 ml·L-1·min-1,根据速率之比和化学计量数之比成正比可知,v(CO2)=v(CH3OH)=0.1 ml·L-1·min-1;若在1 min时,改变某一反应条件,使反应达平衡的时间缩短,速率加快,平衡不移动,则改变的条件为加入催化剂;根据题图可知:CH3OH的物质的量变化了0.4 ml·L-1×2 L=0.8 ml;反应达平衡时,c(CO2)=2.4ml-0.8ml2 L=0.8 ml·L-1,c(CH3OH)=0.4 ml·L-1,c(H2)=4.4ml-2.4ml2 L=1 ml·L-1,c(H2O)=0.4 ml·L-1,该温度下反应的化学平衡常数K=c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2)=0.4×0.40.8×13=0.2。
(3)v正(H2)∶v逆(CH3OH)=3∶1,既标明了正逆反应的方向,同时又满足速率之比和化学计量数之比成正比,能够说明反应已达平衡状态,A正确;反应前后混合气体的质量不变,反应前后混合气体的体积发生变化,因此当混合气体的密度不再变化时,反应达到平衡状态,B正确;反应前后混合气体的质量不变,反应前后混合气体的总物质的量发生变化,因此当混合气体的平均摩尔质量不再变化时,反应达到平衡状态,C正确;反应中H2O与CH3OH均为生成物,任何时候二者的物质的量浓度之比都为1∶1,不能说明反应达到平衡状态,D错误。
(4)打开K时,A、B组成一个等温等压容器,相应的起始投入总物质的量与平衡的总体积成正比,设打开K重新达到平衡后总的体积为x,则x∶(5+6)=0.9a∶6,x=1.65a L;因为起始时容器A的体积为a L,所以重新达到平衡,容器B的体积为1.65a L-a L=0.65a L。
21.答案 (1)C3H8(g) 3C(s,石墨)+4H2(g) ΔH=ΔH1-3ΔH2-2ΔH3
(2)①a ②D>C>A=B
(3)①c(C2H4)·c4(H2O)c2(CO2)·c6(H2) 64
②< 其他条件不变时,升高温度,CO2的平衡转化率减小,化学平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即ΔH<0 ③> ④<
解析 (1)根据盖斯定律,①-②×3-③×2可得C3H8(g)分解为C(s,石墨)和H2(g)的热化学方程式为C3H8(g) 3C(s,石墨)+4H2(g) ΔH=ΔH1-3ΔH2-2ΔH3。(2)①由反应可知,ΔS>0,要使反应能自发进行,ΔG=ΔH-TΔS<0,该反应需要在高温下才能自发进行,即ΔH>0,a项正确。②A、B中是等效平衡;C、D中的投入量为A中的2倍,D、C相比,D中恒压,反应过程中气体物质的量不断减小,容器体积不断缩小,平衡正向进行的程度比C大,平衡正向进行的程度越大,甲醇的体积分数越大,则达到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数由大到小的顺序是D>C>A=B。(3)①根据化学方程式可写出化学平衡常数K=c(C2H4)·c4(H2O)c2(CO2)·c6(H2),由题图可知,P点二氧化碳的平衡转化率为0.5,氢碳比为2,设起始时氢气浓度为2 ml/L、二氧化碳浓度为1 ml/L,则二氧化碳浓度变化量为0.5 ml/L,则
2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)
起始浓度(ml/L):1 2 0 0
变化浓度(ml/L):0.5 1.5 0.25 1
平衡浓度(ml/L):0.5 0.5 0.25 1
K=c(C2H4)·c4(H2O)c2(CO2)·c6(H2)=64。②由题图可知,随温度升高CO2的平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,故ΔH<0。③由题图可知,在相同条件下反应达平衡时,氢碳比为X时二氧化碳的转化率比氢碳比为2.0时的大,说明是增大了氢气的量,即X大于2.0。④在氢碳比为2.0时,P点达平衡,由题图可看出Q点未达平衡,此时二氧化碳的转化率比平衡时小,说明此时反应物浓度在减小,生成物浓度在增大,正反应速率在减小,逆反应速率在增大,所以此时逆反应速率比平衡时逆反应速率小。
容器
甲
乙
丙
容积
0.5 L
0.5 L
V
温度
T1 ℃
T2 ℃
T1 ℃
起始量
2 ml C,
1 ml H2O
1 ml CO,
1 ml H2
4 ml C,
2 ml H2O
物质
X
Y
Z
初始物质的量(ml)
0.2
0.2
0
平衡物质的量(ml)
0.1
0.05
0.1
实验
序号
实验
温度
/K
参加反应的物质
溶液颜色褪至无色
时所需时间/s
KMnO4溶液
(含硫酸)
H2C2O4
溶液
H2O
V/mL
c/ml·L-1
V/mL
c/ml·L-1
V/mL
A
293
2
0.02
4
0.1
0
6
B
T1
2
0.02
3
0.1
V1
8
C
313
2
0.02
V2
0.1
1
t1
物质
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
浓度
(ml·L-1)
0.54
0.68
0.68
编号
条件控制
CO(g)/ml
H2(g)/ml
CH3OH(g)/ml
A
维持恒容
0.2
0.4
0
B
维持恒容
0.1
0.2
0.1
C
维持恒容
0.4
0.8
0
D
维持恒压
0.4
0.8
0
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