高中化学人教版选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡练习题

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第二章 化学反应速率与化学平衡一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)1．对于可逆反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，下列措施能使反应物中活化分子百分数、化学反应速率和化学平衡常数都变化的是(　　)A．增大压强　　　　　　　　B．升高温度C．使用催化剂 D．多充入O22.25 ℃时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb2＋(aq)Sn2＋(aq)＋Pb(s)，该体系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋)随时间的变化关系如图所示。下列判断正确的是(　　)A．向平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2＋)增大B．向平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2＋)减小C．升高温度，平衡体系中c(Pb2＋)增大，说明该反应的正反应为吸热反应D．25 ℃时，该反应的平衡常数K＝2.23．对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若其他条件都不变，只考虑反应前是否加入催化剂，可得到如下两个v ­ t图像：则下列关系正确的是(　　)①a1＝a2　②a1t2　⑥t1＝t2　⑦两图中阴影部分面积相等　⑧甲图中阴影部分面积比乙图大A．②④⑤⑦ B．②④⑥⑧C．②③⑤⑦ D．②③⑥⑧4．对于平衡体系mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)　ΔH<0。下列结论中错误的是(　　)A．若温度不变，将容器的体积缩小到原来的一半，此时A的浓度为原来的2.1倍，则m＋n0C．CH3CH2OH(g)CH2===CH2(g)＋H2O(g)　ΔH>0D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g)　ΔH<06．常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。下列判断正确的是(　　)A．增加c(CO)，平衡正向移动，反应的平衡常数增大B．第一阶段，在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度，选50 ℃C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低D．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)7．已知反应2NO＋2H2===N2＋2H2O的速率方程为v＝kc2(NO)·c(H2)(k为速率常数)，其反应历程如下：①2NO＋H2―→N2＋H2O2　慢②H2O2＋H2―→2H2O　快下列说法不正确的是(　　)A．增大c(NO)或c(H2)，均可提高总反应的反应速率B．c(NO)、c(H2)增大相同的倍数，对总反应的反应速率的影响程度相同C．该反应的快慢主要取决于反应①D．升高温度，可提高反应①、②的速率8．在如图所示的三个容积相同的容器①②③中进行如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH＜0。若起始温度相同，分别向三个容器中通入3 mol A和1 mol B，则达到平衡时各容器中C物质的体积分数由大到小的顺序为(　　)A．③②① B．③①②C．①②③ D．②①③9．常温常压时烯烃与氢气混合不反应，高温时反应很慢，但在适当的催化剂存在时可与氢气反应生成烷烃，一般认为加氢反应是在催化剂表面进行。反应过程的示意图如下：下列说法中正确的是(　　)A．乙烯和H2生成乙烷的反应是吸热反应B．加入催化剂，可减小反应的热效应C．催化剂能改变平衡转化率，不能改变化学平衡常数D．催化加氢过程中金属氢化物的一个氢原子和双键碳原子先结合，得到中间体10．温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，反应PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如表所示：下列说法正确的是(　　)A．反应在前50 s的平均速率v(PCl3)＝0.003 2 mol·L－1·s－1B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)＝0.11 mol·L－1，则反应的ΔH＜0C．相同温度下，起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2，反应达到平衡前v正＞v逆D．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%11．德国化学家哈伯发明了合成氨的方法，他因此获得了1918年度诺贝尔化学奖。哈伯法合成氨需要20～50 MPa的高压和500 ℃的高温，用铁做催化剂，且氨的产率为10%～15%。2005年美国俄勒冈大学的化学家使用了某种铁化合物做催化剂，在常温常压下合成了氨，反应可表示为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列说法正确的是(　　)A．不同的催化剂对化学反应速率的影响均相同B．哈伯法合成氨是吸热反应，新法合成氨是放热反应C．新法合成氨能在常温下进行是因为其过程中不需要断裂化学键D．新法合成氨与哈伯法合成氨相比可节约大量能源12．一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是(　　)A．550 ℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动B．650 ℃时，反应达平衡后CO2的转化率为40%C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动D．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K＝23.04p总二、非选择题(本题包括4小题，共52分)13．(8分)在密闭容器中，使2 mol N2和6 mol H2混合发生下列反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0。(1)当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是________；N2和H2的转化率比是________。(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变)，混合气体的平均相对分子质量________，密度________(填“变大”“变小”或“不变”)。(3)当达到平衡时，充入氩气，并保持压强不变，平衡将________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。(4)若容器恒容、绝热，加热使容器内温度迅速升至原来的2倍，平衡将________(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后，容器内温度________(填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。14．(8分)氨的工业合成工艺的成熟推动了人类文明的进步，不少科技工作者为了寻找廉价的氨的制备方法，进行了前赴后继的探索性工作。用氢气和氮气合成氨是一个可逆反应，化学方程式为N2＋3H2eq \o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3。已知，在常温下，1 g H2完全转化为NH3，放出的热量为15.4 kJ。(1)请写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)如果一个反应的ΔH－TΔS<0，则该反应能够自发进行。已知上述氨的合成反应的ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1，则其在常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。15．(14分)已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH＝________(填“<”“>”或“＝”)0。(2)830 ℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol A和0.80 mol B，如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)＝0.003 mol·L－1·s－1。则6 s时，c(A)＝________mol·L－1，C的物质的量为________mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为________，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为________。(3)判断该反应是否达到平衡的依据为________。a．压强不随时间改变b．气体的密度不随时间改变c．c(A)不随时间改变d．单位时间里生成C和D的物质的量相等(4)1 200 ℃时，反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数的值为________。16．(22分)李克强总理在《2018年国务院政府工作报告》中强调“今年二氧化硫、氮氧化物排放量要下降3%。”研究烟气的脱硝(除NOx)、脱硫(除SO2)有着积极的环保意义。Ⅰ.汽车排气管上安装“催化转化器”，其反应的热化学方程式为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－746.50 kJ·mol－1。T ℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中，若温度和体积不变，反应过程中NO的物质的量随时间的变化如图所示。(1)图中a、b分别表示在相同温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n(NO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是________(填“a”或“b”)。(2)在a曲线所示反应中，0～10 min内，CO的平均反应速率v(CO)＝________；T ℃时，该反应的化学平衡常数K＝________；平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol，则平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动。(3)15 min时，n(NO)发生图中所示变化，则改变的条件可能是________(填标号)。A．充入少量COB．将N2液化移出体系C．升高温度D．加入催化剂Ⅱ.已知有下列反应：①5O2(g)＋4NH3(g)6H2O(g)＋4NO(g)　ΔH1②N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH2③2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH3(4)若在高效催化剂作用下可发生8NH3(g)＋6NO2(g)eq \o(=====,\s\up7(催化剂))7N2(g)＋12H2O(g)的反应，可实现对NO2的处理，则该反应的ΔH＝________(用ΔH1，ΔH2，ΔH3表示)，ΔS________0。(5)某温度下，向某恒容密闭容器中充入一定量的NH3和NO2，按照(4)的原理模拟污染物的处理。若容器中观察到________(填标号)，可判断该反应达到平衡状态。A．混合气体的颜色不再改变B．混合气体的密度不再改变C．混合气体的平均摩尔质量不再改变D．NH3和NO2的物质的量之比不再改变(6)将一定比例的O2、NH3和NO2的混合气体，匀速通入如图甲所示装有催化剂M的反应器中充分反应。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图乙所示。已知该催化剂在100～150 ℃时活性最高，那么在50～250 ℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后缓慢上升，其中去除率先迅速上升的主要原因是____________________________________________________；当反应温度高于380 ℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第二章 化学反应速率与化学平衡1．解析：能影响化学平衡常数的只有温度，同时改变温度也可以改变反应物中的活化分子百分数和化学反应速率。答案：B2．解析：在含有Pb2＋、Sn2＋的溶液中加入过量金属锡(Sn)，发生置换反应：Sn(s)＋Pb2＋(aq)Sn2＋(aq)＋Pb(s)，最终达到化学平衡。A项，向平衡体系中加入金属铅后，由于溶液中离子的浓度未发生变化，故平衡不移动，c(Pb2＋)不变，错误；B项，向平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体，Sn(NO3)2溶解，使c(Sn2＋)增大，则平衡逆向移动，所以c(Pb2＋)增大，错误；C项，升高温度，平衡体系中c(Pb2＋)增大，说明平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应，错误；D项，分析图像可知，25 ℃时，该反应的平衡常数K＝eq \f(cSn2＋,cPb2＋)＝eq \f(0.22,0.10)＝2.2，正确。答案：D3．解析：加入催化剂的结果：一是正、逆反应速率都增大，二是缩短了达到平衡的时间。由此可得：a1t2，阴影部分面积表示A浓度的变化量，由于催化剂不影响平衡移动，则两图中阴影部分面积相等。故选A。答案：A4．解析：温度不变，增大压强，若平衡不移动，A的浓度应变为原来的2倍，实际变为原来的2.1倍，说明平衡逆向移动，故m＋nT1、P1>P2。升高温度水蒸气的百分含量降低，说明平衡逆向移动，正反应放热，则ΔH<0；增大压强水蒸气的百分含量增大，说明平衡正向移动，正反应为气体分子数减少的反应。综合分析，A项符合要求。答案：A6．解析：A项，增加c(CO)，平衡正向移动，因平衡常数大小只与温度有关，与浓度无关，所以反应的平衡常数不变，错误；B项，第一阶段，50 ℃时，Ni(CO)4为气态，易于分离，有利于Ni(CO)4的生成，正确；C项，第二阶段，230 ℃制得高纯镍的反应方程式为：Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)，平衡常数K1＝eq \f(1,K)＝5×104，所以Ni(CO)4分解率较高，错误；D项，因反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，再根据该反应的化学计量数可知，该反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，错误。答案：B7．解析：根据反应速率方程v＝kc2(NO)·c(H2)可知，增大c(NO)或c(H2)，均可提高总反应的反应速率，A项正确。根据反应速率方程可知，c(NO)、c(H2)增大相同的倍数，对总反应的反应速率的影响程度不同，如c(NO)增大2倍，v增大4倍，c(H2)增大2倍，v增大2倍，B项错误。反应速率由最慢的一步决定，故该反应的快慢主要取决于反应①，C项正确。升高温度，可以增大活化分子百分数，提高反应①②的速率，D项正确。答案：B8．解析：①与②相比，由于②能把反应产生的热量扩散到空气中，相比①来说，相当于降低温度，平衡正向移动，故平衡时C的体积分数：②＞①；②与③相比，由于该反应是反应前后气态物质体积减小的反应，故③中活塞下移，相对②来说，相当于给体系增大压强，平衡正向移动，故C的体积分数：③＞②。答案：A9．解析：A.根据图示，得到反应物的能量高于产物的能量，所以该反应是放热反应，故A错误；B.催化剂只会加快反应速率，不会引起反应热的变化，反应的热效应不变，故B错误；C.催化剂只会加快反应速率，不能改变平衡转化率，不能改变化学反应的平衡常数，故C错误；D.根据化学反应的历程：催化加氢过程中金属氢化物的一个氢原子和双键碳原子先结合，得到中间体，故D正确；故选D。答案：D10．解析：反应在前50 s的平均速率为eq \f(\f(0.16 mol,2 L),50 s)＝0.001 6 mol·L－1·s－1，A项错误；由表格数据可知平衡时c(PCl3)＝eq \f(0.20 mol,2.0 L)＝0.10 mol·L－1，升高温度，PCl3浓度增大，则该反应是吸热反应，ΔH＞0，B项错误；由平衡常数K＝eq \f(\f(0.20,2.0)2,\f(0.80,2.0))＝0.025，而Qc＝eq \f(\f(0.20,2.0)2,\f(1.0,2.0))＝0.02＜0.025，故C项中起始时反应向正反应方向进行，即v正＞v逆，正确；根据反应：　　　　　　　　PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)起始浓度(mol/L－1)　 1　　　　1　　　　0转化浓度(mol/L－1) x x x平衡浓度(mol/L－1) 1－x 1－x x根据K正＝eq \f(1,K逆)，则K逆＝40＝eq \f(x,1－x·1－x)，解得x≈0.85，即PCl3的转化率约为85%，D项错误。答案：C11．解析：不同的催化剂对化学反应速率的影响不同，A错误；新法合成氨与哈伯法合成氨都是放热反应，B错误；新法合成氨实际上是降低了反应所需的能量，旧化学键要断裂，新化学键也要生成，C错误；高温条件需要大量能源，在常温常压下合成氨，减少了能源的消耗，所以新法合成氨与哈伯法合成氨相比可节约大量能源，D正确。答案：D12．解析：A项，550 ℃时，若充入惰性气体，容器的压强不变，则容器的体积增大，相当于减小压强，v正、v逆均减小，平衡向正反应方向移动，错误；B项，由图知650 ℃时，CO的体积分数为40%，CO2的体积分数为60%，平衡时n(CO2)n(CO)＝60%40%＝32，设平衡时CO2的物质的量为3 mol，则平衡时CO的物质的量为2 mol，生成2 mol CO时消耗1 mol CO2，则反应达到平衡时CO2的转化率为eq \f(1 mol,3 mol＋1 mol)×100%＝25%，错误；C项，T ℃时，平衡时CO与CO2的体积分数相等，若充入等体积的CO2和CO，平衡不移动，错误；D项，925 ℃时，CO的体积分数为96%，CO2的体积分数为4%，CO的平衡分压为0.96p总，CO2的平衡分压为0.04p总，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K＝(0.96p总)2/(0.04p总)＝23.04p总，正确。答案：D13．解析：(1)对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，在密闭容器中，开始时n(N2)n(H2)＝26＝13，反应时消耗n(N2)n(H2)＝13，故平衡时n(N2)n(H2)＝13，所以c(N2)c(H2)＝13，转化率之比为11。(2)升高温度，平衡向逆反应方向移动，气体的总物质的量增大，总质量不变，故平均相对分子质量变小，由ρ＝eq \f(m,V)知密度不变。(3)达平衡后，保持压强不变，充入氩气，使体系体积增大，浓度减小，相当于减小压强，使平衡逆向移动。(4)恒容时升高温度至原来的2倍，根据勒夏特列原理，平衡向吸热反应的方向移动，即向左移动，达新平衡后，容器内温度大于原来的温度，小于原来温度的2倍。答案：(1)13　11　(2)变小　不变　(3)逆向(4)向左移动　小于14．解析：ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·mol－1－298 K×(－0.198 2 kJ·mol－1·K－1)<0，所以可以自发进行。答案：(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1　(2)能15．解析：(1)因为反应中的物质都是气体，根据平衡常数的定义可知，K＝eq \f(cCcD,cAcB)；由表中数据可知，温度升高，K值减小，故正反应为放热反应，ΔH<0。(2)v(A)＝0.003 mol·L－1·s－1，则A减少的浓度c(A)＝v(A)·t＝0.003 mol·L－1·s－1×6 s＝0.018 mol·L－1，故剩余的A的浓度为eq \f(0.2 mol,5 L)－0.018 mol·L－1＝0.022 mol·L－1；A减少的物质的量为0.018 mol·L－1×5 L＝0.09 mol，根据化学方程式中的化学计量关系知，生成的C的物质的量为0.09 mol。设830 ℃达到化学平衡时，A的转化浓度为x mol·L－1，则　　　　　　　　　A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)起始浓度(mol·L－1) 　0.04　　0.16　　0　　0转化浓度(mol·L－1) x x x x平衡浓度(mol·L－1) 0.04－x 0.16－x x x由eq \f(x·x,0.04－x×0.16－x)＝1.0，解得x＝0.032，故A的转化率α(A)＝eq \f(0.032 mol·L－1,0.04 mol·L－1)×100%＝80%；由于容器的容积是固定的，通入氩气后各组分的浓度不变，反应速率不改变，化学平衡不移动。(3)由于该反应是反应前后气体体积不变的反应，容器中压强、气体的密度都始终不变，故a、b项错误；c(A)随反应的进行不再变化，故c可以说明反应已达到平衡状态；不论是否达到平衡状态，单位时间里生成C和D的物质的量都相等，故d项错误。(4)反应“C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)”与“A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)”互为逆反应，平衡常数互为倒数关系，故1 200℃时，C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数K＝eq \f(1,0.4)＝2.5。答案：(1)eq \f(cCcD,cAcB)　<　(2)0.022　0.09　80%　80%　(3)c　(4)2.516．解析：(1)表面积越大，接触面积越大，反应速率越快，因此催化剂表面积较大的曲线是b。(2)v(CO)＝v(NO)＝eq \f(0.4－0.2,2×10) mol/(L·min)＝0.01 mol/(L·min)；根据反应：　　　　　　2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)起始浓度/(mol/L)　0.2　　 0.2　　　 0　　　0变化浓度/(mol/L) 0.1 0.1 0.1 0.05平衡浓度/(mol/L) 0.1 0.1 0.1 0.05由题意得K＝eq \f(c2CO2·cN2,c2NO·c2CO)＝eq \f(0.12×0.05,0.12×0.12)＝5；平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol，此时CO的浓度为0.2 mol/L，CO2的浓度为0.2 mol·L－1，Qc＝eq \f(c2CO2·cN2,c2NO·c2CO)＝eq \f(0.22×0.05,0.22×0.12)＝5，Qc＝K，则平衡不移动。(3)15 min时，NO的物质的量减小。充入少量CO，增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，NO的物质的量减小，故A正确；将N2液化移出，减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，NO的物质的量减小，故B正确；此反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO的物质的量增大，故C错误；加入催化剂，平衡不移动，NO的物质的量不变，故D错误。(4)根据盖斯定律，目标反应方程式＝①×2－②×7－③×3，即ΔH＝2ΔH1－7ΔH2－3ΔH3；生成物气体化学计量数之和大于反应物气体化学计量数之和，则此反应为熵增反应，ΔS＞0。(5)NO2为红棕色气体，其余气体为无色，则当混合气体颜色不再改变，说明反应达到平衡状态，故A正确；恒容密闭容器中，气体总体积保持不变，组分都是气体，气体总质量保持不变，因此密度始终保持不变，则混合气体的密度不再改变，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；反应前后气体的物质的量改变，组分都是气体，气体质量保持不变，根据M＝m/n，可知当混合气体的平均摩尔质量不再改变，说明反应达到平衡状态，故C正确；NH3和NO2的物质的量之比不再改变时，反应不一定达到平衡状态，其与反应物的初始物质的量有关，所以不能判断反应达到平衡状态，故D错误。(6)随着温度的升高，去除率迅速上升，主要原因是温度升高和催化剂的高活性共同作用使得反应速率加快，去除率先迅速上升；高于380 ℃时，去除率迅速下降的原因是催化剂活性下降，NH3和O2反应生成了NO。答案：(1)b　(2)0.01 mol/(L·min)　5　不　(3)AB(4)2ΔH1－7ΔH2－3ΔH3　＞　(5)AC　(6)温度升高和催化剂的高活性共同作用使得反应速率加快，去除率先迅速上升　催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了NOt/s050150250350n(PCl3)/mol00.160.190.200.20温度/℃7008008301 0001 200平衡常数1.71.11.00.60.4