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密 ○ 封 ○ 裝 ○ 訂 ○ 線 密 ○ 封 ○ 裝 ○ 訂 ○ 線
密 封 線 內(nèi) 不 要 答 題
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姓名 班級 考號
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第2章　化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率
注意事項(xiàng)
1.全卷滿分100分。考試用時(shí)90分鐘。
2.可能用到的相對原子質(zhì)量:H 1　C 12　N 14　O 16　Na 23　Zn 65。
一、選擇題(本題共10小題,每小題2分,共20分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)
1.下列對于化學(xué)反應(yīng)方向的說法正確的是 (　　)
A.一定溫度下,反應(yīng)2NaCl(s) 2Na(s)+Cl2(g)的ΔH<0,ΔS>0
B.反應(yīng)2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH>0,則該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行
C.常溫下反應(yīng)2Na2SO3(s)+O2(g) 2Na2SO4(s)能自發(fā)進(jìn)行,則ΔH<0
D.反應(yīng)2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH>0
2.下列事實(shí)中,不能應(yīng)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理來解釋的是 (　　)
a.對NO2加壓后,氣體顏色先變深后變淺
b.700 K比室溫更有利于合成氨反應(yīng)
c.開啟啤酒瓶后,瓶中馬上泛起大量泡沫
d.對于反應(yīng)2HI(g) H2(g)+I2(g)達(dá)平衡后,縮小容器容積可使體系顏色變深
e.可用濃氨水和NaOH固體快速制氨氣
f.加入催化劑,加快氮?dú)夂蜌錃廪D(zhuǎn)化為氨氣的速率
A.abe　　B.abd　　C.bde　　D.bdf
3.某溫度下,一反應(yīng)平衡常數(shù)K=。恒容時(shí)該反應(yīng)達(dá)到平衡后,升高溫度,H2濃度減小。下列說法正確的是 (　　)
A.升溫,逆反應(yīng)速率減小　　B.加壓(減小反應(yīng)容器容積),H2濃度減小
C.增加H2,K減小　　D.該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
4.已知某反應(yīng)體系中只有CO2、CO、H2O、H24種物質(zhì),化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=,不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下表所示。
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38
某溫度下,若平衡濃度符合關(guān)系式,則此時(shí)的溫度為 (　　)
A.800 ℃　　B.830 ℃　　C.1 000 ℃　　D.1 200 ℃
5.一定條件下,對于可逆反應(yīng)X(g)+3Y(g) 2Z(g),若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零),達(dá)到平衡時(shí),X、Y、Z的濃度分別為0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,則下列判斷不合理的是 (　　)
A.c1∶c2=1∶3
B.X、Y的轉(zhuǎn)化率相等
C.平衡時(shí),Y和Z的生成速率之比為2∶3
D.c1的取值范圍為06.一定條件下,合成乙烯的反應(yīng)為6H2(g)+2CO2(g) C2H4(g)+4H2O(g)。已知溫度對CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖所示,下列說法正確的是 (　　)
A.該反應(yīng)的逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B.生成乙烯的速率:v(N)一定大于v(M)
C.增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),平衡常數(shù)K增大
D.當(dāng)溫度高于250 ℃,升高溫度,催化劑的催化效率降低
7.NO和O2轉(zhuǎn)化為NO2的反應(yīng)機(jī)理如下:
①2NO(g) N2O2(g)(快反應(yīng))　ΔH1<0,平衡常數(shù)為K1
②N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢反應(yīng))　ΔH2<0,平衡常數(shù)為K2
下列說法正確的是 (　　)
A.反應(yīng)①是總反應(yīng)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的決速步驟
B.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的平衡常數(shù)K=
C.2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)　ΔH=-(ΔH1+ΔH2)
D.反應(yīng)過程中的能量變化可用下圖表示
8.在一恒溫體積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g) 2C(g)　ΔH<0,t1時(shí)刻達(dá)到平衡后,在t2時(shí)刻改變條件,其反應(yīng)過程如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.Ⅰ、Ⅱ兩過程達(dá)平衡時(shí),無法確定Ⅰ、Ⅱ中A的物質(zhì)的量哪個(gè)多
B.0~t2時(shí),v正>v逆
C.t2時(shí)刻改變的條件可能是使用催化劑
D.t2時(shí)刻改變的條件可能是升高溫度
9.在一定溫度下的可逆反應(yīng)X(g) 2Y(g)　ΔH>0,v正=k正c(X),v逆=k逆c2(Y),若該溫度下的平衡常數(shù)K=10 mol/L,下列說法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.該溫度下k正與k逆的數(shù)值之比為10
B.升高溫度,k正增大的倍數(shù)大于k逆增大的倍數(shù)
C.使用高效催化劑可以提高Y的平衡產(chǎn)率
D.恒壓條件下,向平衡體系中充入惰性氣體He,X的轉(zhuǎn)化率增大
10.已知反應(yīng):2NO2(紅棕色) N2O4(無色)　ΔH<0。將一定量的NO2充入注射器中后封口,如圖是在拉伸和壓縮注射器的過程中氣體透光率隨時(shí)間的變化(氣體顏色越深,透光率越小)。下列說法正確的是 (　　)
A.b點(diǎn)的操作是拉伸注射器
B.d點(diǎn):v(正)>v(逆)
C.c點(diǎn)與a點(diǎn)相比,c(NO2)增大,c(N2O4)減小
D.若不忽略體系溫度變化,且沒有能量損失,則T(c)>T(d)
二、選擇題(本題共5小題,每小題4分,共20分。每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意,全部選對得4分,選對但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分)
11.反應(yīng)S2(aq)+3I-(aq) 2S(aq)+(aq)　ΔH<0的速率方程可表示為v=k·cm(S2)·cn(I-),其中k為速率常數(shù),常溫下,實(shí)驗(yàn)測得反應(yīng)的數(shù)據(jù)如下:
實(shí)驗(yàn)編號 c(S2)/(mol·L-1) c(I-)/(mol·L-1) v/(mol·L-1·min-1)
① 1.0×10-4 1.0×10-2 6.5×10-7
② 2.0×10-4 1.0×10-2 1.3×10-6
③ 4.0×10-4 1.0×10-2 2.6×10-6
④ 2.0×10-4 2.0×10-2 2.6×10-6
下列說法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.m=1,n=3　　　　B.k=0.65 L·mol-1·min-1
C.增大壓強(qiáng),該反應(yīng)速率不變　　　　D.升高溫度,速率常數(shù)k增大
12.如圖所示,隔板Ⅰ固定不動(dòng),活塞Ⅱ可自由移動(dòng),M、N兩個(gè)容器中均發(fā)生反應(yīng):A(g)+3B(g) 2C(g)　ΔH=-192 kJ· mol-1。向M、N中,分別通入x mol A和y mol B的混合氣體,初始M、N容積相同,保持溫度不變。下列說法正確的是 (　　)
A.若平衡時(shí)A氣體在兩容器中的體積分?jǐn)?shù)相等,則x一定等于y
B.若x∶y=1∶2,則平衡時(shí)M中的轉(zhuǎn)化率:A>B
C.若x∶y=1∶3,當(dāng)M中放出熱量172.8 kJ時(shí),A的轉(zhuǎn)化率為90%
D.若x=1.4,y=1,N中達(dá)到平衡時(shí)容積為2 L,C為0.4 mol,則反應(yīng)起始時(shí)N的容積為2.6 L
13.可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(s)　ΔH=Q kJ·mol-1,反應(yīng)過程中,當(dāng)其他條件不變時(shí),物質(zhì)C的質(zhì)量(m)與溫度(T)、反應(yīng)時(shí)間(t),反應(yīng)速率(v)與壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。據(jù)圖分析,以下說法正確的是 (　　)
A.T10
B.增大壓強(qiáng),B的轉(zhuǎn)化率減小
C.若混合氣體的密度不再變化,則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
D.a+b>c+d
14.三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料,2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)的反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正·x2(SiHCl3)-k逆·x(SiH2Cl2)·x(SiCl4),k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù),x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂作催化劑,在323 K和343 K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.該反應(yīng)的正反應(yīng)活化能小于逆反應(yīng)活化能
B.a、b處反應(yīng)速率大小:va>vb
C.溫度一定時(shí),使用更優(yōu)質(zhì)的催化劑可使k正、k逆增大,k正與k逆的比值增大
D.343 K時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
15.在3個(gè)初始溫度均為T ℃的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)(正反應(yīng)放熱)。下列說法正確的是 (　　)
容器 編號 容器類型 初始 容積/L 起始物質(zhì)的量/mol 平衡時(shí)SO3的 物質(zhì)的量/mol
SO2 O2 SO3
Ⅰ 恒溫恒容 1.0 2 1 0 1.6
Ⅱ 絕熱恒容 1.0 2 1 0 a
Ⅲ 恒溫恒壓 0.5 0 0 1 b
A.a<1.6
B.b>0.8
C.平衡時(shí)v正(SO2):v(Ⅰ)D.若起始時(shí)向容器Ⅰ中充入1.0 mol SO2(g)、0.20 mol O2(g)和4.0 mol SO3(g),則反應(yīng)將向正反應(yīng)方向進(jìn)行
三、非選擇題(本題共5小題,共60分)
16.(10分)在容積為2.0 L的恒容密閉容器中,通入一定量的N2O4,發(fā)生反應(yīng):N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH>0。100 ℃時(shí),各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如圖所示。
(1)0~60 s內(nèi),v(N2O4)=　　　　。
(2)下列敘述中,能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是　　　(填字母)。
A.NO2的生成速率是N2O4的生成速率的2倍
B.單位時(shí)間內(nèi)消耗a mol N2O4,同時(shí)生成2a mol NO2
C.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化
D.容器內(nèi)混合氣體的密度不變
(3)欲提高N2O4的平衡轉(zhuǎn)化率,理論上可以采取的措施為　　　　。
A.增大壓強(qiáng)(縮小容器體積)　　　　B.升高溫度
C.加入催化劑　　　　D.恒溫恒壓條件下充入Ar
(4)100 ℃時(shí),在容器中按初始濃度c(N2O4)=0.10 mol/L、c(NO2)=0.10 mol/L投料,反應(yīng)　　　　進(jìn)行(填“正向”或“逆向”)。
17.(14分)根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),回答問題。
(1)利用實(shí)驗(yàn)Ⅰ探究鋅與0.1 mol/L硫酸溶液和2 mol/L硫酸溶液反應(yīng)的速率,可以測定收集一定體積氫氣所用的時(shí)間。此方法需要控制的變量有(寫出1項(xiàng)):　　　　 　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅰ
(2)實(shí)驗(yàn)Ⅱ的目的是探究濃度對化學(xué)平衡的影響。
已知:Cr2(橙色)+H2O 2Cr(黃色)+2H+,推測D試管中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為　　　　　　　　　,用平衡移動(dòng)原理解釋原因:　　　　 　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ
Ⅲ
(3)實(shí)驗(yàn)Ⅲ的目的是探究濃度對反應(yīng)速率的影響,實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,推測該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)　　　(填“能”或“不能”)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?判斷理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
18.(8分)在汽車排氣系統(tǒng)中安裝三元催化轉(zhuǎn)化器,可發(fā)生下列反應(yīng):2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)。
(1)①假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),下列措施能增大NO轉(zhuǎn)化率的是　　　　(填字母)。
A.選用更有效的催化劑　　　　B.加入N2
C.加入CO　　　　D.縮小容器的容積
②在某恒容密閉容器中通入等物質(zhì)的量的CO和NO。在不同溫度(T)下發(fā)生上述反應(yīng)時(shí),c(CO)隨時(shí)間(t)的變化曲線如圖1所示。若平衡后,對該反應(yīng)體系升溫,未達(dá)到新平衡之前,v正　　　v逆(填“>”“<”或“=”);若溫度為T1,平衡時(shí)CO和CO2的物質(zhì)的量之比為　　　　。
(2)已知:v正=k1·c2(NO)·c2(CO),v逆=k2·c(N2)·c2(CO2)(k1、k2為速率常數(shù))。速率常數(shù)隨溫度變化如圖2所示,其中曲線x表示　　　　(填“正”或“逆”)反應(yīng)的速率常數(shù)。
圖1　　　圖2
19.(14分)甲醇是一種可再生能源,具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景。
(1)利用工業(yè)廢氣中的CO2可制取甲醇,其反應(yīng)為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0。為探究用CO2生產(chǎn)燃料甲醇的反應(yīng)原理,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):在恒溫條件下,向一容積為1 L的密閉容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,進(jìn)行上述反應(yīng)。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖1所示。從反應(yīng)開始到平衡狀態(tài),v(H2)=　　　　　　　;該溫度下的平衡常數(shù)K=　　　　　　,能使平衡體系中增大的措施有　　　　　　　(任寫一條)。
圖1
(2)工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法有兩種。
①甲醇部分氧化法。在一定溫度下以Ag/CeO2-ZnO為催化劑時(shí),原料氣比例對反應(yīng)的選擇性(選擇性越大,表示生成的該物質(zhì)越多)影響關(guān)系如圖2所示。
圖2
則當(dāng)=0.25時(shí),CH3OH與O2發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH3OH+O2　　　　+　　　　,在制備H2時(shí)最好控制=　　　　。
②甲醇蒸氣重整法。主要反應(yīng)為CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)。設(shè)在容積為2.0 L的密閉容器中充入0.60 mol CH3OH(g),體系壓強(qiáng)為p1,在一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),體系壓強(qiáng)為p2,且=2.2,則該條件下CH3OH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為　　　　。
20.(14分)氫氣是一種清潔能源,氫氣的制取與儲存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
(1)已知:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2 kJ/mol
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4 kJ/mol
以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。CH4(g)與H2O(g)反應(yīng)生成CO2(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)工業(yè)上可用H2和CO2制備甲醇,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。某溫度下,將1 mol CO2和3 mol H2充入體積不變的2 L密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),測得不同時(shí)刻反應(yīng)前后的壓強(qiáng)關(guān)系如下表所示:
時(shí)間/h 1 2 3 4 5 6
0.90 0.85 0.83 0.81 0.80 0.80
①用H2表示的前2 h的平均反應(yīng)速率v(H2)=　　　　。
②該溫度下,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為　　　　。
(3)在300 ℃、8 MPa下,將CO2和H2按物質(zhì)的量之比1∶3通入一恒壓密閉容器中發(fā)生(2)中反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則該反應(yīng)條件下的平衡常數(shù)Kp=　　　　(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(4)CO2經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。在0.1 MPa時(shí),按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,如圖所示為不同溫度(T)下,平衡時(shí)四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量(n)的關(guān)系。
①該反應(yīng)的ΔH　　　　0(填“>”或“<”)。
②曲線c表示的物質(zhì)為　　　　(填化學(xué)式)。
答案與解析
1.C 2.D 3.D 4.C 5.C 6.D 7.C 8.A
9.C 10.D 11.A 12.A 13.C 14.AC 15.AC
1.C　A項(xiàng),該反應(yīng)是分解反應(yīng),為吸熱反應(yīng),ΔH>0,錯(cuò)誤;B項(xiàng),該反應(yīng)的ΔS>0,ΔH>0,ΔG=ΔH-TΔS<0時(shí)反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行,可知該反應(yīng)在高溫下才能自發(fā)進(jìn)行,錯(cuò)誤;C項(xiàng),該反應(yīng)的ΔS<0,由常溫下反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行知常溫下ΔG=ΔH-TΔS<0,ΔH<0,正確;該反應(yīng)的ΔS<0,由ΔG=ΔH-TΔS<0時(shí)反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行可知,ΔH<0,D錯(cuò)誤。
2.D　合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng),從平衡移動(dòng)角度考慮,700 K與室溫相比不利于提高氨的平衡轉(zhuǎn)化率,但700 K時(shí)催化劑的活性大,可以加快反應(yīng)速率,提高平衡前單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率;對于反應(yīng)2HI(g) H2(g)+I2(g),達(dá)平衡后,縮小容器容積,平衡不發(fā)生移動(dòng),但c(I2)增大,所以體系顏色變深;加入催化劑,平衡不發(fā)生移動(dòng),但可加快氮?dú)夂蜌錃廪D(zhuǎn)化為氨氣的速率;b、d、f不能應(yīng)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理來解釋,故選D。
3.D　由平衡常數(shù)的表達(dá)式可知,該反應(yīng)為CO2(g)+H2(g) H2O(g)+CO(g),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大,故A錯(cuò)誤;該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),所以加壓(減小反應(yīng)容器容積)平衡不移動(dòng),氫氣濃度增大,故B錯(cuò)誤;增加H2,平衡正向移動(dòng),但確定反應(yīng)的K只與溫度有關(guān),溫度不變,K不變,故C錯(cuò)誤;升高溫度,H2濃度減小,則升高溫度平衡正向移動(dòng),正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故D正確。
4.C　由平衡常數(shù)表達(dá)式可推知反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),由該溫度下平衡濃度的關(guān)系式為可知,反應(yīng)的平衡常數(shù)K==0.60,所以由表格數(shù)據(jù)可知,反應(yīng)溫度為1000 ℃,C正確。
5.C　設(shè)X轉(zhuǎn)化的濃度為x,列出“三段式”:
X(g)　　+　　3Y(g)　 　　2Z(g)
初始 c1　　　 c2　　　　　 c3
轉(zhuǎn)化 x　　　　　 3x　　　　　　 2x
平衡 0.1 mol·L-1 0.3 mol·L-1　 0.08 mol·L-1
則c1∶c2=(x+0.1 mol·L-1)∶(3x+0.3 mol·L-1)=1∶3,A正確;由A項(xiàng)可知,X的轉(zhuǎn)化率為×100%,Y的轉(zhuǎn)化率為×100%,c1∶c2=1∶3,則X、Y的轉(zhuǎn)化率相等,B正確;平衡時(shí),正、逆反應(yīng)速率相等,則Y和Z的生成速率之比為3∶2,C錯(cuò)誤;由極端假設(shè)法可得06.D　升高溫度,二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率減小,說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),A錯(cuò)誤;溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越大,催化劑的催化效率越高化學(xué)反應(yīng)速率越大,根據(jù)題圖可知,M點(diǎn)催化劑的催化效率大于N點(diǎn),但M點(diǎn)溫度小于N點(diǎn),則v(M)不一定小于v(N),B錯(cuò)誤;確定反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)不變,C錯(cuò)誤;根據(jù)題圖可知,溫度高于250 ℃,升高溫度,催化劑的催化效率降低,D正確。
7.C　慢反應(yīng)是總反應(yīng)的決速步驟,A錯(cuò)誤;2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)可由反應(yīng)①+反應(yīng)②得到,故平衡常數(shù)K=K1K2,B錯(cuò)誤;由蓋斯定律可知2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)　ΔH=-(ΔH1+ΔH2),C正確;反應(yīng)過程中的能量變化應(yīng)體現(xiàn)出兩步反應(yīng)均是生成物能量低于反應(yīng)物能量,且第二步反應(yīng)活化能高于第一步,D錯(cuò)誤。
8.A　t2時(shí)刻改變條件再達(dá)到新平衡時(shí),正、逆反應(yīng)速率與原平衡相等,說明和原平衡等效,若t2時(shí)刻改變的條件是加入C,Ⅰ、Ⅱ兩過程達(dá)平衡時(shí),A的物質(zhì)的量:Ⅰ<Ⅱ;若t2時(shí)刻改變的條件是縮小容器體積(隨反應(yīng)進(jìn)行又恢復(fù)到原體積),Ⅰ、Ⅱ兩過程達(dá)平衡時(shí),A的物質(zhì)的量:Ⅰ=Ⅱ,A正確。0~t1時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行,即v正>v逆,t1~t2時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),即v正=v逆,B錯(cuò)誤。若t2時(shí)刻使用催化劑,則最終達(dá)到平衡時(shí)的正、逆反應(yīng)速率比原平衡大,若t2時(shí)刻升高溫度,則最終達(dá)到平衡時(shí)的正、逆反應(yīng)速率比原平衡大,C錯(cuò)誤,D錯(cuò)誤。
9.C　達(dá)到平衡時(shí)v正=v逆,k正c(X)=k逆c2(Y),得出=K=10 mol/L,得出k正與k逆的數(shù)值之比為10,A正確;該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動(dòng),故k正增大的倍數(shù)大于k逆增大的倍數(shù),B正確;催化劑不能使化學(xué)平衡移動(dòng),不能提高Y的平衡產(chǎn)率,C錯(cuò)誤;恒壓下,向平衡體系中充入惰性氣體,容器體積增大,相當(dāng)于減壓,平衡正向移動(dòng),X的轉(zhuǎn)化率增大,D正確。
10.D　b點(diǎn)時(shí),透光率突然下降,說明c(NO2)突然增大,則操作是壓縮注射器,A錯(cuò)誤;d點(diǎn),平衡逆向移動(dòng),v(正)T(d),D正確。
11.A　將實(shí)驗(yàn)①、②數(shù)據(jù)代入速率方程,聯(lián)立計(jì)算可得m=1,將實(shí)驗(yàn)②、④數(shù)據(jù)代入速率方程,聯(lián)立計(jì)算可得n=1,故A錯(cuò)誤;將實(shí)驗(yàn)①數(shù)據(jù)帶入速率方程,則k==0.65 L·mol-1·min-1,B正確;該反應(yīng)沒有氣體參與,故改變壓強(qiáng),反應(yīng)速率不變,C正確;升高溫度,速率常數(shù)k增大,D正確。
12.A　設(shè)平衡時(shí)M中消耗了a mol A,N中消耗了b mol A,有,0　　　　　　 A(g)　+　3B(g) 2C(g)
起始量(mol) 1.4 1 0
轉(zhuǎn)化量(mol) 0.2 0.6 0.4
平衡量(mol) 1.2 0.4 0.4
所以反應(yīng)起始時(shí)N的容積為×2 L=2.4 L,D錯(cuò)誤。
13.C　根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”可知,T2>T1,溫度越高,平衡時(shí)物質(zhì)C的質(zhì)量(m)越小,故此反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),Q<0,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由題圖分析壓強(qiáng)和反應(yīng)速率的關(guān)系可知,增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),則該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),B的轉(zhuǎn)化率增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于D是固體,所以反應(yīng)過程中氣體質(zhì)量是變量,混合氣體的密度不再變化即達(dá)到平衡狀態(tài),C項(xiàng)正確;該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),則a+b>c,但a+b與c+d的大小無法判斷,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
14.AC　溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越快,達(dá)到平衡時(shí)所用時(shí)間越短,所以點(diǎn)a所在的曲線對應(yīng)的溫度為343 K,點(diǎn)b所在的曲線對應(yīng)的溫度為323 K,據(jù)此分析。由題圖可知,升高溫度,平衡正向移動(dòng),則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),吸熱反應(yīng)的正反應(yīng)活化能大于逆反應(yīng)活化能,A項(xiàng)錯(cuò)誤;a點(diǎn)溫度高于b點(diǎn),a、b兩點(diǎn)對應(yīng)的SiHCl3轉(zhuǎn)化率相同,即xa(SiHCl3)=xb(SiHCl3),xa(SiH2Cl2)=xb(SiH2Cl2)、xa(SiCl4)=xb(SiCl4),溫度越高,速率常數(shù)k正、k逆也越大,則溫度越高反應(yīng)速率越快,故va>vb,B項(xiàng)正確;催化劑能加快反應(yīng)速率,但不影響平衡移動(dòng),溫度一定時(shí),使用更優(yōu)質(zhì)的催化劑可使k正、k逆增大,但k正與k逆的比值不變,C項(xiàng)錯(cuò)誤;343 K時(shí)SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率為22%,設(shè)SiHCl3的起始濃度為c mol/L,則:
　　　　　　　　　　2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
初始濃度/(mol/L) c 0 0
轉(zhuǎn)化濃度/(mol/L) 0.22c 0.11c 0.11c
平衡濃度/(mol/L) 0.78c 0.11c 0.11c
平衡常數(shù)K=,D項(xiàng)正確。
15.AC　容器Ⅰ與容器Ⅱ初始投料相同,容器Ⅱ?yàn)榻^熱恒容容器,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行容器Ⅱ中溫度升高,平衡時(shí)相當(dāng)于對容器Ⅰ升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則平衡時(shí)SO3的物質(zhì)的量比容器Ⅰ小,即a<1.6,故A正確;對于容器Ⅰ中,反應(yīng)開始時(shí)n(SO2)=2 mol,n(O2)=1 mol,平衡時(shí)n(SO3)=1.6 mol,若容器Ⅲ中反應(yīng)是在恒溫恒容下進(jìn)行,初始投料是容器Ⅰ的一半,容器的容積也是容器Ⅰ的一半,則二者為等效平衡,平衡時(shí)SO3的物質(zhì)的量是0.8 mol,但由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),容器Ⅲ中從逆反應(yīng)方向進(jìn)行,反應(yīng)在恒溫恒壓下進(jìn)行,相當(dāng)于在容器Ⅰ平衡的基礎(chǔ)上減小壓強(qiáng),壓強(qiáng)減小化學(xué)平衡逆向移動(dòng),因此容器Ⅲ中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)SO3的物質(zhì)的量小于0.8 mol,即b<0.8,故B錯(cuò)誤;容器Ⅱ?yàn)榻^熱恒容容器,隨著反應(yīng)的進(jìn)行容器內(nèi)溫度升高,升高溫度反應(yīng)速率加快,則平衡時(shí)v正(SO2):v(Ⅰ)　　　　　　　　　　2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始濃度/(mol/L) 2 1 0
變化濃度/(mol/L) 1.6 0.8 1.6
平衡濃度/(mol/L) 0.4 0.2 1.6
平衡常數(shù)K= (mol/L)-1=80 (mol/L)-1,若起始時(shí)向容器Ⅰ中充入1.0 mol SO2(g)、0.20 mol O2(g)和4.0 mol SO3(g),濃度商Q= (mol/L)-1=80 (mol/L)-1=K,反應(yīng)處于平衡狀態(tài),故D錯(cuò)誤。
16.答案　(除標(biāo)注外,每空2分)(1)0.001 mol/(L·s)　(2)AC　(3)BD　(4)正向(4分)
解析　(1)由題圖可知,0~60 s內(nèi)N2O4濃度的變化量為0.06 mol/L,v(N2O4)==0.001 mol/(L·s)。
(2)NO2的生成速率和N2O4的生成速率分別表示正、逆反應(yīng)速率,其比值等于對應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A正確;單位時(shí)間內(nèi)消耗a mol N2O4,同時(shí)生成2a mol NO2,反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài),B錯(cuò)誤;該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不相等,恒溫恒容條件下,容器內(nèi)的壓強(qiáng)是個(gè)變量,當(dāng)容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),C正確;該反應(yīng)在恒容容器內(nèi)發(fā)生,氣體總質(zhì)量和體積一直不變,容器內(nèi)混合氣體的密度不變,不一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),D錯(cuò)誤。
(3)增大壓強(qiáng)(縮小容器體積),平衡逆向移動(dòng),N2O4的平衡轉(zhuǎn)化率減小,A錯(cuò)誤;該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正向移動(dòng),N2O4的平衡轉(zhuǎn)化率增大,B正確;加入催化劑只能加快反應(yīng)速率,不能提高平衡轉(zhuǎn)化率,C錯(cuò)誤;恒溫恒壓條件下充入Ar,容器體積增大,相當(dāng)于減壓,平衡正向移動(dòng),N2O4的平衡轉(zhuǎn)化率增大,D正確。
(4)100 ℃,在容積為2.0 L的恒容密閉容器中充入0.10 mol/L N2O4,達(dá)平衡時(shí)N2O4的濃度為0.04 mol/L,列“三段式”如下:
　　　　　　　　　N2O4(g) 2NO2(g)
起始濃度(mol/L) 0.1 0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L) 0.06 0.12
平衡濃度(mol/L) 0.04 0.12
則平衡常數(shù)K==0.36 mol/L;
若100 ℃時(shí),在容器中按初始濃度c(N2O4)=0.10 mol/L、c(NO2)=0.10 mol/L投料,濃度商Q==0.1 mol/L17.答案　(除標(biāo)注外,每空2分)(1)溫度(合理即可)　(2)溶液由橙色變?yōu)辄S色　加入NaOH溶液,使c(H+)減小,平衡右移,c(Cr)增大(4分)　(3)2Mn+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++8H2O+10CO2↑　不能　草酸的量太少,不足以使KMnO4酸性溶液褪色
解析　(1)測定收集一定體積氫氣所用的時(shí)間,需要保證反應(yīng)溫度、鋅粒大小等都相同。
(2)在D試管中加入NaOH溶液,使c(H+)減小,平衡右移,c(Cr)增大,所以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為溶液由橙色變?yōu)辄S色。
(3)酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液反應(yīng)的離子方程式為2Mn+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++8H2O+10CO2↑;草酸的量太少,不足以使KMnO4酸性溶液褪色,所以實(shí)驗(yàn)Ⅲ探究濃度對反應(yīng)速率影響的設(shè)計(jì)不合理。
18.答案　(每空2分)(1)①CD　②<　1∶4　(2)逆
解析　(1)①A項(xiàng),選用更有效的催化劑,化學(xué)反應(yīng)速率加快,但平衡不移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率不變;B項(xiàng),加入N2,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率減小;C項(xiàng),加入CO,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率增大;D項(xiàng),該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),縮小容器的容積,壓強(qiáng)增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率增大。②由圖1可知,溫度為T1時(shí),反應(yīng)先達(dá)到平衡,所以反應(yīng)溫度T1大于T2,升高溫度,CO的平衡濃度增大,說明升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),該反應(yīng)為放熱反應(yīng),若平衡后,對該反應(yīng)體系升溫,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則未達(dá)到新平衡之前,逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率;由圖1可知,溫度為T1的條件下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),一氧化碳的濃度為0.4 mol·L-1,由碳原子守恒可知,二氧化碳的濃度為(2-0.4) mol·L-1=1.6 mol·L-1,此時(shí)CO和CO2的物質(zhì)的量濃度之比為0.4 mol·L-1∶1.6 mol·L-1=1∶4,故平衡時(shí)CO和CO2的物質(zhì)的量之比為1∶4。
(2)該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率常數(shù)都增大,但逆反應(yīng)的速率常數(shù)增大程度大于正反應(yīng)的,所以x表示逆反應(yīng)的速率常數(shù)。
19.答案　(每空2分)(1)0.225 mol·L-1·min-1　 (mol·L-1)-2　降低溫度[增大壓強(qiáng)、增大H2的量或?qū)2O(g)從體系中分離等]　(2)①2HCHO　2H2O　0.5　②60%
解析　(1)反應(yīng)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0,從反應(yīng)開始到平衡狀態(tài),v(CH3OH)==0.075 mol·L-1·min-1,v(H2)=3v(CH3OH)=0.225 mol·L-1·min-1;列出三段式:
　　　　　　　　　　　CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g)
起始濃度/(mol·L-1) 1 3 0 0
轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1) 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡濃度/(mol·L-1) 0.25 0.75 0.75 0.75
該溫度下的平衡常數(shù)K= (mol·L-1)-2= (mol·L-1)-2;若使平衡體系中增大,應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),可以采用降溫、加壓、增大氫氣的量、將H2O(g)從體系中分離等措施。
(2)①由題圖2可知,當(dāng)=0.25時(shí),CH3OH與O2發(fā)生的主要反應(yīng)為甲醇催化氧化生成甲醛,化學(xué)方程式為2CH3OH+O22HCHO+2H2O,在制備H2時(shí)最好控制=0.5,此時(shí)氫氣的選擇性最大。②設(shè)在容積為2.0 L的密閉容器中充入0.60 mol CH3OH(g),體系壓強(qiáng)為p1,在一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),體系壓強(qiáng)為p2,且=2.2,令平衡時(shí)生成x mol CO,列出三段式:
　　　　　　　　　CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)
起始/mol 0.60 0 0
轉(zhuǎn)化/mol x x 2x
平衡/mol 0.60-x x 2x
=2.2,x=0.36,則該條件下CH3OH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=60%。
20.答案　(除標(biāo)注外,每空2分)(1)CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0 kJ/mol(3分)
(2)①0.225 mol·L-1·h-1　②40%　
(3)(MPa)-2(3分)
(4)①<　②C2H4
解析　(1)已知:①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2 kJ/mol,②CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4 kJ/mol;根據(jù)蓋斯定律,①×2-②得CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0 kJ/mol。
(2)①恒溫恒容時(shí),氣體壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比,2 h時(shí)=0.85,設(shè)消耗CO2的物質(zhì)的量為x mol。
　　　　　CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol 1　　　　 3 0　　　 0
轉(zhuǎn)化/mol x　　　 3x x x
2 h時(shí)/mol 1-x 3-3x x x
則有=0.85,解得x=0.3,故前2 h的平均反應(yīng)速率v(H2)==0.225 mol·L-1·h-1。②該溫度下,反應(yīng)進(jìn)行5 h時(shí)處于平衡狀態(tài),此時(shí)=0.80,設(shè)消耗CO2的物質(zhì)的量為y mol,則有=0.80,解得y=0.4,故CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=40%。
(3)設(shè)開始時(shí)投入CO2和H2的物質(zhì)的量分別為1 mol、3 mol,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則有:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol　　 1　　　　 3　　　　　 0　　　　 0
轉(zhuǎn)化/mol　　 0.5　　　 1.5　　　　 0.5　　　 0.5
平衡/mol　　 0.5　　　 1.5　　　　 0.5　　　 0.5
平衡時(shí)p(CO2)=8 MPa× MPa,p(H2)=8 MPa×=4 MPa,p(CH3OH)=8 MPa× MPa,p(H2O)=8 MPa× MPa,Kp=(MPa)-2。
(4)①由題圖可知,隨溫度升高,n(H2)增大,說明升高溫度平衡逆向移動(dòng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0。②由題圖可知,隨溫度升高,n(H2)增大,因H2為反應(yīng)物,則另一條n增大的曲線a代表CO2,C2H4、H2O都是生成物,隨溫度升高,平衡逆向移動(dòng),二者的物質(zhì)的量逐漸減小,由化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系可知曲線b代表H2O,曲線c代表C2H4。

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