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課時數智作業(三十七)
1．B　[溫度T下，密度是不變的量，不能判定平衡狀態，A錯誤；d點反應向正反應方向進行，Q(d)2．B　[在反應Ⅰ中，若p1>p2，由題圖可知，溫度相同時，增大壓強，A的平衡轉化率增大，說明平衡正向移動，則a＋1>c，即此反應的ΔS<0，A項錯誤；在反應Ⅲ中，同一溫度下，增大壓強，A的轉化率不變，說明反應前后氣體分子數相等，則a＋1＝c，可認為反應前后熵不變，若T1>T2，由題圖可知，升高溫度，A的平衡轉化率降低，說明正反應是放熱反應，所以ΔH<0，則ΔG＝ΔH－TΔS<0，反應能自發進行，B項正確；在反應Ⅱ中，在T1溫度下反應先達到平衡，說明T1>T2，升高溫度，C的物質的量減少，則平衡逆向移動，說明該反應的正反應為放熱反應，C項錯誤；在反應Ⅱ中，無法確定化學反應的熵變，因此無法判斷反應自發進行的條件，D項錯誤。]
3．C　[由圖1可知，x點尚未平衡，此壓強下平衡時B的百分含量比x點時的要小，則體系處于從正反應建立平衡的過程中，則x點的正反應速率大于逆反應速率，故A錯誤；該反應是氣體體積不變的反應，由圖2可知，t1時刻條件改變時，正、逆反應速率增大，但依然相等，說明平衡不移動，則改變的條件可能是加入催化劑，也可能是增大壓強，故B錯誤；由圖3可知，M點時A的百分含量最低，說明M點反應達到平衡，M點前為平衡的形成過程，M點后為平衡移動過程，由M點后，溫度升高，A的百分含量增大可知，平衡向逆反應方向移動，該反應為放熱反應，ΔH<0，故C正確；圖4中的陰影部分面積表示反應物濃度和生成物濃度的改變值的差值，即(v正－v逆)t，故D錯誤。]
4．C　[該反應是氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，甲醇的物質的量分數增大，則曲線a表示T＝250 ℃時x(CH3OH)隨壓強的變化，曲線b表示p＝5×105 Pa時x(CH3OH)隨溫度的變化，由圖可知，升高溫度，x(CH3OH)減小，說明平衡逆向移動，該反應ΔH<0，A錯誤；平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變，由圖可知，a、b交點處，b曲線對應反應溫度小于250 ℃，則a、b交點處化學平衡常數值不相同，B錯誤； 設起始二氧化碳和氫氣的物質的量為1 mol和3 mol，平衡時生成甲醇為a mol，由題意可建立如下三段式：
　　　　　CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
起始/mol 1 3 0 0
轉化/mol a 3a a a
平衡/mol 1－a 3－3a a a
當x(CH3OH)＝0.10時，可得：＝0.1，解得a＝ mol，則氫氣的轉化率為×100%≈33%，C正確；由圖可知，p＝5×105 Pa，T＝250 ℃時，達平衡后x(CH3OH)>0.05，D錯誤。]
5．C　[由于該反應為放熱反應，隨著溫度的升高，SO2的平衡轉化率減小；由于反應混合物與催化劑層的接觸時間較少，在實際的反應時間內反應還沒有達到化學平衡狀態，故在相應溫度下SO2的轉化率低于其平衡轉化率。因此，反應2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的轉化率與最適宜溫度(曲線Ⅰ)、平衡轉化率與溫度(曲線Ⅱ)的關系曲線示意圖可表示如下：
。]
6．C　[圖中曲線可以看出加入B溶液200 mL和220 mL時放出的熱量相同，則可以判定此時A溶液已經反應完全，則該反應的ΔH＝－＝－100.0 kJ·mol-1，故A正確；滴入等體積的B溶液時T1釋放的熱量更多，該反應正向放熱，則T1　　　　　 A(aq)＋　B(aq)　 　AB(aq)
起始/mol 10-4 2×10-4 0
變化/mol 5×10-5 5×10-5 5×10-5
平衡/mol 5×10-5 1.5×10-4 5×10-5
平衡時溶液體積為0.3 L，則平衡常數K＝＝2 000，故C錯誤；T1時，初始投料100 mL 0.001 mol·L-1 A溶液、100 mL 0.001 mol·L-1 B溶液與初始投料200 mL 0.000 5 mol·L-1 AB溶液達到的平衡是等效的，后者平衡時吸收的熱量為10 J－5.7 J＝4.3 J，將200 mL 0.000 5 mol·L-1 AB溶液濃縮為100 mL 0.001 mol·L-1 AB溶液，題述平衡正向移動，故T1時，100 mL 0.001 mol·L-1的AB溶液達到平衡時，吸收熱量Q<4.3 J，故D正確。]
7．C　[由圖像可知，溫度升高到630 ℃左右時，苯乙烯的體積分數較大，溫度繼續升高，采用700 ℃獲得更多的苯乙烯，苯乙烯的體積分數變化不明顯，但耗能較大，故宜采用630 ℃獲得較多的苯乙烯，C錯誤。]
8．D　[由化學方程式可知，兩個反應中A都是反應物、B都是生成物，則L2代表A濃度隨時間變化的曲線、L1代表B濃度隨時間變化的曲線；由圖2可知，溫度為T2時，平衡常數k19．解析：(1)①由題意列三段式：
　　　　　CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
起始/mol 0.10 0.40 0 0
轉化/mol x x x x
平衡/mol 0.10－x 0.40－x x x
＝0.08，解得x＝0.04，CO的平衡轉化率α＝×100%＝40%；T1 ℃時，反應平衡常數K＝≈0.074；②對于反應CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2 kJ·mol-1，平衡時CO的物質的量分數為＝0.12，升高溫度時，正、逆反應速率均加快，因此排除F點。正反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，再次平衡時CO的物質的量分數大于0.12，因此排除D點，故選E點；對于反應CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2 kJ·mol-1，平衡時H2的物質的量分數為0.08，升高溫度時，正、逆反應速率均加快，因此排除A點。正反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，再次平衡時H2的物質的量分數減小，結合再次平衡時CO的物質的量分數為E點，因此排除C點，故選B點。(2)已知Arrhenius經驗公式為Rln k＝－＋C，根據圖像可得①63.0×10-3＝－3.0×10-3Ea＋C，②33.0×10-3＝－4.0×10-3Ea＋C，聯立方程解得Ea＝30.0 kJ·mol-1，則反應的活化能為30.0 kJ·mol-1。
答案：(1)①40　0.074　②E　B　(2)30.0
10．解析：(2)Tav正(a)，故v逆(a)　　　　　CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
n(始)/mol 2 3 0 0
Δn/mol 0.8 2.4 0.8 0.8
n(平)/mol 1.2 0.6 0.8 0.8
，p平＝1.7 MPa。　
平衡時各組分物質的量分數CO2：，H2：，CH3OH：，H2O：，則Kp＝ MPa-2≈9.88 MPa-2。
答案：(1)m　該反應是放熱反應，升高溫度，化學平衡向吸熱反應的方向移動，平衡常數減小　(2)<　9.88
11．解析：(1)由題給信息可知，生成C6H5CH→CH2的反應為主反應，則C6H5CH→CH2的選擇性最高，曲線a代表C6H5CH→CH2，主反應生成的氫氣能使副反應②的平衡正向移動，則甲苯的選擇性大于苯的選擇性，則曲線b代表甲苯。(2)X射線衍射技術利用衍射原理精確測定物質的晶體結構，A描述正確；Fe2O3為催化劑，催化劑不能改變平衡轉化率，B描述錯誤；催化劑可以降低反應的活化能，C描述正確；改變催化劑顆粒的大小，即改變催化劑的表面積，影響反應速率，D描述錯誤。
答案：(1)甲苯　主反應生成的氫氣能使副反應②的平衡正向移動，甲苯的選擇性大于苯的選擇性
(2)BD
12．解析：(1)已知三個反應：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g) CaCO3(s)
設目標反應C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g) CaCO3(s)＋2H2(g)為Ⅳ，根據蓋斯定律，Ⅳ＝Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
(2)圖示溫度范圍內C(s)已完全反應，則反應Ⅰ已經進行完全，反應Ⅱ和Ⅲ均為放熱反應，從開始到T1，溫度不斷升高，反應Ⅱ和Ⅲ逆向移動，依據反應Ⅱ，H2量減小，摩爾分數減小，CO量升高，摩爾分數增大，且二者摩爾分數變化斜率相同，所以a曲線代表H2的摩爾分數隨溫度的變化，則c曲線代表CO2的摩爾分數隨溫度的變化，開始到T1，CO2的摩爾分數升高，說明在這段溫度范圍內，反應Ⅲ占主導，當溫度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只發生反應Ⅱ，所以CO2的摩爾分數減小。
(3)①壓力p下、溫度為T0時，H2、CO、CO2的摩爾分數分別為0.50、0.15、0.05，則H2O(g)的摩爾分數為1－0.5－0.15－0.05＝0.3，則反應CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常數Kp＝。
②設起始狀態1 mol C(s)、x mol H2O(g)，反應Ⅰ進行完全，反應Ⅱ轉化了a mol CO，反應Ⅲ轉化了b mol CO2。
則列出三段式：
C(s)＋H2O===CO＋H2
起/mol 1 x 0 0
轉/mol 1 1 1 1
平/mol 0 x－1 1 1
CO＋H2O CO2＋H2
轉/mol a a a a
CaO(s)＋CO2 CaCO3(s)
轉/mol b 　b
根據平衡時H2、CO、CO2的摩爾分數分別為0.50、0.15、0.05，則有＝0.5、＝0.15、＝0.05，解出x＝，a＝，b＝，則n(總)＝x＋1－b＝＋1－，而由于平衡時n(總)＝4 mol，則n(CaCO3)＝× mol＝0.5 mol。
③若向平衡體系中通入少量CO2(g)，重新達平衡后，反應CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)的Kp＝，溫度不變，Kp不變，則分壓p(CO2)不變；體系中增加了CO2(g)，若反應Ⅱ逆向移動，在CO2分壓不變的前提下，CO、H2O的分壓增大，H2分壓減小，則反應Ⅱ的Kp將會發生變化，與事實不符，所以為了保證Ⅱ的Kp也不變，最終所有物質的分壓均不變，即p(CO)不變。
答案：(1)ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
(2)H2　當溫度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只發生反應Ⅱ，溫度升高，反應Ⅱ逆向移動，所以CO2的摩爾分數減小
(3)　0.5　不變　不變
1/1課時數智作業(三十七)　化學反應速率與平衡的圖像
(建議用時：45分鐘　總分：60分)
(每小題只有一個選項正確，每小題3分，共24分)
1．(人教版選擇性必修1內容改編)汽車尾氣中產生NO的反應為N2(g)＋O2(g) 2NO(g)，一定條件下，等物質的量的N2(g)和O2(g)在恒容密閉容器中反應，如圖，曲線a表示該反應在溫度T下N2濃度隨時間的變化，曲線b表示該反應在某一起始反應條件改變時N2濃度隨時間的變化。下列說法正確的是(　　)
A．溫度T下，混合氣體的密度不變，說明反應達到平衡
B．溫度T下，該反應的平衡常數K＝
C．曲線a對應條件下，Q(d)>K
D．曲線b對應的條件改變一定是升高溫度
2．其他條件不變時，只改變某一條件，化學反應aA(g)＋B(g) cC(g)的變化圖像如下(圖中p表示壓強，T表示溫度，n表示物質的量，α表示轉化率)。據此分析下列說法正確的是(　　)
A．在反應Ⅰ中，若p1>p2，則此反應的ΔS>0
B．在反應Ⅲ中，若T1>T2，則該反應能自發進行
C．由反應Ⅱ可知，正反應為吸熱反應
D．由反應Ⅱ可知，該反應在任意溫度下均可自發進行
3．下列圖示與對應的敘述相符的是(　　)
A．圖1表示反應：mA(s)＋nB(g) pC(g)　ΔH>0，在一定溫度下，平衡時B的百分含量(B%)隨壓強變化的關系如圖所示，x點的正反應速率小于逆反應速率
B．圖2是可逆反應：A(g)＋B(s) C(s)＋D(g)　ΔH>0的速率-時間圖像，在t1時刻改變條件一定是加入催化劑
C．圖3表示對于化學反應：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，A的百分含量與溫度(T)的變化情況，則該反應的ΔH<0
D．圖4所示圖中的陰影部分面積的含義是v正－v逆
4．(2025·北京朝陽模擬)CO2催化加氫制甲醇，在減少CO2排放的同時實現了CO2的資源化，該反應可表示為CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，保持起始反應物n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，T＝250 ℃時x(CH3OH)隨壓強變化的曲線和p＝5×105 Pa時x(CH3OH)隨溫度變化的曲線如圖所示。
已知：x(CH3OH)表示平衡體系中甲醇的物質的量分數。
下列說法正確的是(　　)
A．該反應ΔH>0
B．a、b交點處化學平衡常數值相同
C．當x(CH3OH)＝0.10時，H2的平衡轉化率約為33%
D．當p＝5×105 Pa，T＝250 ℃時，達平衡后x(CH3OH)<0.05
5．(2024·邯鄲一模)對于放熱的可逆反應，某一給定轉化率下，最大反應速率對應的溫度稱為最適宜溫度。反應2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0在催化劑作用下原料的總轉化率與最適宜溫度(曲線Ⅰ)、原料的總平衡轉化率與溫度(曲線Ⅱ)的關系曲線示意圖最合理的是(　　)
A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
6．(2024·青島一模)向100 mL 0.001 mol·L-1A溶液中逐滴加入等濃度B溶液，反應為A(aq)＋B(aq) AB(aq)　ΔH<0。不同溫度下充分反應的放熱情況如圖所示(忽略溶液混合過程中的體積變化，不考慮溫度對ΔH的影響)。下列說法錯誤的是(　　)
A．ΔH＝－100.0 kJ·mol-1
B．T1C．T2時，該反應平衡常數約為667
D．T1時，100 mL 0.001 mol·L-1的AB溶液達到平衡時，吸收熱量Q<4.3 J
7．(2024·滁州一模)工業上用乙苯與CO2生產苯乙烯，主要反應：
①(g) (g)＋H2(g)　ΔH1＝125 kJ·mol-1
②H2(g)＋CO2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝41 kJ·mol-1
在一定壓強和催化劑作用下，向恒容容器中充入等物質的量的乙苯和CO2。達到平衡時，各物質的體積分數隨溫度的變化如圖所示。
下列說法不正確的是(　　)
A．用液化的方法除去水，有利于提高苯乙烯的平衡轉化率
B．苯乙烯和H2的體積分數變化差異的主要原因是CO2消耗H2
C．乙苯的平衡轉化率隨溫度升高而升高，宜采用700 ℃獲得更多的苯乙烯
D．當反應混合氣體的平均相對分子質量不再變化時，反應達到化學平衡狀態
8．(2024·黃山一模)室溫下，某溶液初始時僅溶有A，同時發生兩個反應：①A B＋C；②A B＋D，反應①的速率可表示為v1＝k1c(A)，反應②的速率可表示為v2＝k2c(A)(k1、k2為速率常數)，圖1為T2溫度時，該體系中A、B、C、D濃度隨時間變化的曲線，圖2為反應①和②的ln k~曲線，下列說法正確的是(　　)
A．L4表示D濃度隨時間變化的曲線
B．t1＝2 s時曲線L1表示的物質的化學反應速率為2 mol·L-1·s-1
C．T2溫度時，反應①的活化能比反應②的活化能小
D．若圖1的溫度降低，t0時刻體系中值變大
9．(11分)(2025·岳陽模擬)氫能是最具應用前景的綠色能源，下列反應是目前大規模制取氫氣的方法之一：
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2 kJ·mol-1
回答下列問題：
(1)在T1 ℃時，將0.10 mol CO與0.40 mol H2O(g)充入5 L的恒容密閉容器中，反應達到平衡時，H2的物質的量分數x(H2)＝0.08。
①CO的平衡轉化率α＝________%；T1 ℃時，反應平衡常數K＝________(保留2位有效數字)。
②由T1 ℃時上述實驗數據計算得到v正~x(CO)和v逆~x(H2)的關系如圖1所示。若升高溫度，反應重新達到平衡，則v正~x(CO)相應的點變為________、v逆~x(H2)相應的點變為________(填圖中字母)。(8分)
(2)反應CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的Arrhenius經驗公式的實驗數據如圖2中曲線所示，已知經驗公式為Rln k＝－＋C(其中Ea為活化能，k為速率常數，R和C為常數)。該反應的活化能Ea＝____________ kJ·mol-1。(3分)
10．(8分)(2024·大連模擬)在一定條件下，向某0.5 L 恒容密閉容器中充入x mol CO2和y mol H2，發生反應CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－50 kJ·mol-1。
(1)圖甲中能表示該反應的平衡常數K與溫度T之間的變化關系的是曲線________(填“m”或“n”)，判斷依據是________________________。(4分)
(2)若x＝2、y＝3，測得在相同時間內，不同溫度下H2的轉化率如圖乙所示，v逆(a)________(填
“>”“<”或“＝”)v逆(c)；T2 K時，起始壓強為2.5 MPa，Kp＝______MPa-2(結果保留至小數點后2位；Kp為以分壓表示的平衡常數，分壓＝總壓×物質的量分數)。(4分)
11．(5分)(2023·湖南卷，T16節選)(1)在913 K、100 kPa下，以水蒸氣作稀釋氣、Fe2O3作催化劑，乙苯除脫氫生成苯乙烯外，還會發生如下兩個副反應：
①C6H5C2H5(g) C6H6(g)＋CH2CH2(g)
②C6H5C2H5(g)＋H2(g) C6H5CH3(g)＋CH4(g)
以上反應體系中，芳香烴產物苯乙烯、苯和甲苯的選擇性S(S＝×100%)隨乙苯轉化率
的變化曲線如圖所示，其中曲線b代表的產物是________，理由是________________________________。(3分)
(2)關于本反應體系中催化劑Fe2O3的描述錯誤的是________(填字母)。(2分)
A．X射線衍射技術可測定Fe2O3晶體結構
B．Fe2O3可改變乙苯平衡轉化率
C．Fe2O3降低了乙苯脫氫反應的活化能
D．改變Fe2O3顆粒大小不影響反應速率
12．(12分)(2024·山東卷，T20)水煤氣是H2的主要來源。研究CaO對C-H2O體系制H2的影響，涉及主要反應如下：
C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　(Ⅰ)
ΔH1>0
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　(Ⅱ)
ΔH2<0
CaO(s)＋CO2(g) CaCO3(s)　(Ⅲ)
ΔH3<0
回答下列問題：
(1)C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g) CaCO3(s)＋2H2(g)的焓變ΔH＝______________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代數式表示)。(2分)
(2)壓力p下，C-H2O-CaO體系達平衡后，圖示溫度范圍內C(s)已完全反應，CaCO3(s)在T1溫度時完全分解。氣相中CO、CO2和H2摩爾分數隨溫度的變化關系如圖所示，則a曲線對應物質為__________(填化學式)。當溫度高于T1時，隨溫度升高c曲線對應物質摩爾分數逐漸降低的原因是______________。(3分)
(3)壓力p下、溫度為T0時，圖示三種氣體的摩爾分數分別為0.50、0.15、0.05，則反應CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常數Kp＝________；此時氣體總物質的量為4.0 mol，則CaCO3(s)的物質的量為________mol；若向平衡體系中通入少量CO2(g)，重新達平衡后，分壓p(CO2)________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，p(CO)將________。(7分)
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