新教材2023高中化学章末质量评估第二章化学反应速率与化学平衡新人教版选择性必修1 试卷

这是一份新教材2023高中化学章末质量评估第二章化学反应速率与化学平衡新人教版选择性必修1，共11页。

章末质量评估　
化学反应速率与化学平衡(A)
(时间:75分钟　满分:100分)
一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.对于可逆反应3H2+N22NH3,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.充入更多N2
C.使用高效催化剂 D.降低温度
解析:增大压强,活化分子百分数、化学平衡常数都不变,故A项错误;充入更多N2,活化分子百分数、化学平衡常数都不变,故B项错误;使用高效催化剂,化学平衡常数不变,故C项错误;降低温度,反应物中活化分子百分数、化学反应速率都减小,且化学平衡常数发生变化,故D项正确。
答案:D
2.将BaO2放入密闭的真空容器中,反应2BaO2(s)2BaO(s)+O2(g)达到平衡。保持温度不变,缩小容器的容积,体系重新达到平衡,下列说法中正确的是 (　　)
A.平衡常数减小 B.BaO的量不变
C.氧气压强增大 D.BaO2的量增加
解析:缩小容器的容积,相当于增大压强,平衡逆向移动。因为温度不变,所以平衡常数不变,A项错误;平衡逆向移动,BaO的量减少,BaO2的量增加,B项错误,D项正确;平衡常数不变,氧气浓度不变,压强不变,C项错误。
答案:D
3.只改变一个影响因素,平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是 (　　)
A.K不变,平衡可能移动 B.K变化,平衡一定移动
C.平衡移动,K可能不变 D.平衡移动,K一定变化
解析:平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡也可能发生移动,则K不变,平衡可能移动,A项正确;K变化,说明反应的温度一定发生了变化,因此平衡一定移动,B项正确;平衡移动,温度可能不变,因此K可能不变,C项正确;平衡移动,温度可能不变,因此K不一定变化,D项错误。
答案:D
4.金属锡的冶炼常用焦炭作还原剂:SnO2(s)+2C(s)Sn(s)+2CO(g),反应过程中能量的变化如图所示。下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法正确的是 (　　)

A.ΔH<0,ΔS<0 B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS>0 D.ΔH>0,ΔS>0
解析:SnO2(s)+2C(s)Sn(s)+2CO(g),该反应生成物气体化学计量数增大,混乱度增大,所以是熵增加的反应,故ΔS>0;从图中可知,反应物能量低,生成物能量高,该反应是吸热反应,故ΔH>0。
答案:D
5.下列说法中正确的是 (　　)
A.2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g)在低温下能自发进行,则该反应的ΔH<0
B.NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)在室温下不能自发进行,则该反应的ΔH<0
C.若ΔH>0,ΔS<0,化学反应在任何温度下都能自发进行
D.加入合适的催化剂能降低反应的活化能,从而改变反应的焓变
解析:2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g)　ΔS<0,根据
ΔH-TΔS<0时反应自发进行,则反应在ΔS<0时,只有当ΔH<0且低温时才能自发进行,A项正确; NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g),该反应为熵增的反应,在室温下不能自发进行,则只有当ΔH>0才可能满足ΔH-TΔS>
0,B项错误;若ΔH>0,ΔS<0,则一定有ΔH-TΔS>0,化学反应在任何温度下都不能自发进行,C项错误;催化剂只能改变化学反应速率,对反应的始态和终态无影响,所以不影响焓变,D项错误。
答案:A
6.298 K时,在2 L固定容积的密闭容器中,发生反应:2NO2(g)N2O4(g)　ΔH=-a kJ/mol(a>0)。N2O4的物质的量浓度随时间变化如图所示。达到平衡时,N2O4的浓度为NO2浓度的2倍,若反应在398 K下进行,某时刻测得n(NO2)=0.6 mol、n(N2O4)=1.2 mol,则此时,下列大小关系中正确的是 (　　)

A.v正>v逆 B.v正 C.v正=v逆 D.v正、v逆大小关系不确定
解析:根据图示可知,在298 K时,当反应达到平衡时c(N2O4)=0.6 mol/L,由于平衡时,N2O4的浓度为NO2浓度的2倍,则平衡时c(NO2)=
0.3 mol/L,则该温度下的化学平衡常数K=≈6.67。由于2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0,正反应是放热反应,升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,所以若反应在398 K下进行,反应达到平衡时的化学平衡常数K'<6.67。若反应在398 K下进行,某时刻测得c(NO2)=0.3 mol/L,
c(N2O4)=0.6 mol/L,则Q=≈6.67,说明反应未处于平衡状态,反应逆向进行,因此v正 答案:B
7.下列能用来描述可逆反应2A(g)+B(g)2C(g)　ΔH<0的图像是 (　　)

A B

C D
解析:升高温度,正、逆反应速率都增大,图像不正确,A项错误;增大压强,正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动,说明正反应速率增大的倍数比逆反应速率增大的倍数大,图像不正确,B项错误;升高温度,反应速率增大,平衡向逆反应方向移动,C的百分含量减小,C项正确;增大压强,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,升高温度,平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,图像不正确,D项错误。
答案:C
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/mol。起始反应时NO和CO各为4 mol,10 s后达到化学平衡,测得N2为 1 mol。下列有关反应速率的说法中,正确的是 (　　)
A.反应前5 s内,用NO表示的平均反应速率为0.1 mol/(L·s)
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:v正(CO)=2v逆(N2)
D.保持容器容积不变,向容器中充入1 mol O2,正、逆反应速率都不改变
解析:10 s内,由化学方程式知,参加反应的NO为 2 mol,v(NO)=
=0.1 mol/(L·s),所以反应前5 s内的反应速率不是0.1mol/(L·s),A项错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,B项错误;由化学方程式知,
v正(CO)=2v正(N2),结合C项中的关系,可说明v正(N2)=v逆(N2),即为平衡状态,C项正确;充入O2可以与NO反应,使反应物的浓度减小,则正反应速率减小,逆反应速率瞬间不变,随后减小,D项错误。
答案:C
9.利用图1和图2中的信息,按图3装置(连接的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验,下列说法正确的是(已知:H2O2分解放热) (　　)


A. H2O2中只含有极性共价键和非极性共价键,且所有原子均达到了
8电子稳定结构
B.2NO2N2O4的平衡常数K随温度升高而减小
C.向H2O2中加入Fe2 (SO4)3后,B中颜色变浅
D.实验室若要准确测定NO2的相对分子质量,应选择低温、高压
解析:过氧化氢的结构式是H—O—O—H,含有非极性共价键和极性共价键,但是氢原子是2电子稳定结构,A项错误;据图2可知,2NO2N2O4为放热反应,所以温度越高,K越小,B项正确;B瓶中H2O2在Fe2(SO4)3催化剂的作用下分解加快,相同时间内放热多,因此B瓶的温度升高,2NO2N2O4平衡逆向移动,NO2浓度增大,颜色变深,C项错误;要想准确测定NO2的相对分子质量,应该使平衡2NO2N2O4向左移动,根据勒夏特列原理,应该选择高温、低压,D项错误。
答案:B
10.在一个容积为2 L的密闭容器中,加入0.8 mol A2气体与0.6 mol B2气体,一定条件下发生反应: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。下列说法中不正确的是(　　)

A.图中a为0.15
B.该反应的平衡常数K=0.03
C.升高温度,平衡常数K减小
D.平衡时A2的转化率为62.5%
解析:本题是数形结合的题型,结合图像分析是解题的关键,利用变化量之比等于化学计量数之比的规律进行求解。在求解平衡常数和转化率时一定要规范表达式,严格代入数据进行求解。该反应的平衡常数K=≈33.3。
答案:B
11.(2022·广东卷)恒容密闭容器中,BaSO4(s)+4H2(g)BaS(s)+4H2O(g)在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.该反应的ΔH<0
B.a为n(H2O)随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO4,H2的平衡转化率增大
解析:A项,由图可知,温度越高,氢气的含量越少,故升高温度平衡正向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0,故错误;B项,因为水的化学计量数比BaS的大,即水的量增加得应比BaS增加得快,故最上面的一条线是n(H2O)的变化,a为n(BaS)随温度的变化曲线,故错误;C项,向平衡体系中充入惰性气体,各组分浓度不变,平衡不移动,故正确;D项,硫酸钡是固体,增加固体的量对平衡无影响,故氢气的平衡转化率不变,故错误。
答案:C
12.一个真空恒容密闭容器中盛有1 mol PCl5,加热到200 ℃ 时发生以下反应:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),反应达到平衡时,混合气体中PCl5所占体积分数为M%。若在同一温度和同一容器中,最初投入 2 mol PCl5,反应达到平衡时,混合气体中PCl5所占体积分数为N%,则M和N的关系是 (　　)
A.M>N B.M C.M=N D.无法确定
解析:开始加入2 mol PCl5所达到的平衡,可以等效为先将容积增大至原来的2倍达到的平衡状态,该状态与开始加入1 mol PCl5是完全相同的平衡状态,然后再将容积缩小,恢复到原来的容积,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,即平衡向逆反应方向移动,PCl5所占体积分数增大,故M 答案:B
13.向相同容积的甲、乙两容器中都分别充入1 mol SO2与0.5 mol O2,若甲容器保持温度、容积不变,乙容器保持温度、压强不变,分别达到平衡,下列说法中正确的是 (　　)
A.平衡时,容器内的压强:甲>乙
B.反应达到平衡时所需时间:甲<乙
C.平衡时,氧气的浓度:甲<乙
D.平衡时,容器内SO3的体积分数:甲>乙
解析:容器中发生的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。若甲、乙都保持温度和容积不变,则达到平衡时甲、乙为完全等同的平衡状态,甲、乙中各物理量分别对应相等。乙容器保持温度、压强不变,随着平衡的建立,气体分子物质的量减少,乙容器的容积减小直至平衡时保持不变,故乙容器相当于在甲容器达到平衡后增大压强,平衡向正反应方向移动。A项,平衡时,容器内压强:甲<乙,错误;B项,乙容器中压强大于甲容器中压强,反应速率:乙>甲,反应达到平衡时所需时间:甲>乙,错误;C项,乙容器平衡时容积小于甲容器平衡时容积,平衡时O2的浓度:甲<乙,正确;D项,乙容器相当于在甲容器平衡后增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡后SO3的体积分数:乙>甲,错误。
答案:C
14.工业上制备纯硅反应的热化学方程式为SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+
4HCl(g)　ΔH=+Q kJ/mol(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,下列叙述中正确的是 (　　)
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 mol,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 mol NaOH完全反应
解析:A项,该反应正向为气体体积增大的反应,若增大压强,平衡逆向移动,SiCl4的转化率减小,错误;B项,可逆反应的特点是不能进行到底,若反应开始时SiCl4为1 mol,则在平衡时,吸收热量小于Q kJ,错误;C项,该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,平衡常数增大,将反应的温度由T1升高至T2,则反应的平衡常数K1 答案:D
15.在恒容密闭容器中,置入一定量的一氧化氮与足量碳发生化学反应:C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示,则下列说法中正确的是 (　　)

A.该反应的ΔH>0
B.若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1 C.若状态L、M、N的压强分别为pL、pM 、pN ,则pM=pN>pL
D.在T2时,若反应体系处于状态M ,则此时v正>v逆
解析:升高温度,NO的浓度增大,说明平衡左移,该反应的ΔH<0,故A项错误;ΔH<0,升高温度,平衡常数减小,则K1>K2,故B项错误;反应中气体的物质的量不变,压强与温度有关,温度越高,压强越大,pN>pM=pL,故C项错误;在T2时,若反应体系处于状态M,达到平衡NO浓度要减小,反应需要正向进行,则此时v正>v逆,故D项正确。
答案:D
16.一定条件下存在反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。现有三个体积相同的密闭容器 Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ, 按如图所示投料,并在400 ℃下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是 (　　)

A.容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常数相同
B.容器Ⅱ、Ⅲ中正反应速率相同
C.平衡时SO3的体积分数:φ(Ⅱ)<φ(Ⅲ)
D.容器Ⅰ中SO2的转化率与容器Ⅱ中SO3的转化率之和小于1
解析:容器Ⅰ是绝热容器,反应过程中温度升高,平衡逆向移动,相对于容器Ⅲ,平衡常数减小,所以容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常数不相同,A项错误;容器Ⅱ是恒温恒容容器,容器Ⅲ是恒温恒压容器,反应过程中两容器压强不相等,则容器Ⅱ、Ⅲ中正反应速率不相同,B项错误;起始时,容器Ⅱ、Ⅲ中反应均逆向进行,随着反应的进行,容器Ⅱ中压强大于容器Ⅲ中压强,平衡正向移动,SO3含量增大,则SO3的体积分数,φ(Ⅱ)>φ(Ⅲ),C项错误;容器Ⅱ恒温恒容,若容器Ⅰ也恒温恒容时,达到相同的平衡状态,容器Ⅰ中SO2的转化率与容器Ⅱ中SO3的转化率之和为1,但实际上容器Ⅰ是绝热恒容容器,随着反应的进行,温度升高,平衡逆向移动,SO2的转化率减小,因此容器Ⅰ中SO2的转化率与容器Ⅱ中SO3的转化率之和小于1,D项正确。
答案:D
二、非选择题:本题共4小题,共56分。
17.(12分)合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图甲所示。

甲 乙
(1)X的化学式为　　　　。 
(2)改变反应条件,会使平衡发生移动。图乙表示随条件改变,氨的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时,变化趋势正确的是　 　　(填图中字母,下空同);当横坐标为温度时,变化趋势正确的是　　 　。 
解析:(1)原料气N2与H2在一定条件下反应生成的NH3(X)冷却后从设备中分离出来,同时尾气中含有的N2和H2的混合气(Y)进行循环利用。(2)此题考查压强、温度对化学平衡的影响。
答案:(1)NH3　(2)c　a
18.(14分)H2S、SO2、NO和CO都是常见的大气污染物。目前治理汽车尾气是在催化剂条件下发生反应2NO+2CON2+2CO2。实验室模拟上述反应,已知t℃时在2 L恒容密闭容器中加入2 mol NO与1 mol CO气体,经10 min达到平衡,测得此时CO2的体积分数为。回答下列问题。
(1)这段时间内用CO表示的化学反应速率为　　　　　　　　。  
(2)该反应的平衡常数为　　　　(结果精确至0.001)。  
(3)平衡后再向密闭容器中通入0.4 mol CO和0.4 mol CO2,平衡将　　　　(填“正向”“逆向”或“不”)移动。判断理由是　　　　　　　　　　。  
(4)若升温发现体系气体平均相对分子质量增大,则该反应的ΔH　　　　(填“>”“<”或“=”)0。 
解析:(1)设10 min达到平衡时NO消耗了2x mol,根据平衡三段式法有:
2NO + 2CO N2 + 2CO2　
起始量/mol　　　2　　1　　　0　　0
变化量/mol　　　 2x　　2x　　 x　2x
平衡量/mol　　　2-2x　1-2x　 x　2x
平衡时气体总物质的量为(2-2x)+(1-2x)+x+2x=(3-x)mol,则=,解得x=0.2,则这段时间内用CO表示的化学反应速率为v(CO)=-=
=0.02 mol/(L·min);(2)该反应的平衡常数K==
≈0.069;(3)平衡后再向密闭容器中通入0.4 mol CO和0.4 mol CO2,Q==0.1>K,平衡逆向移动;(4)2NO+2CON2+2CO2的正反应为气体体积减小的反应,升温体系气体平均相对分子质量增大,说明升高温度平衡正向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动,则该反应的正反应为吸热反应,ΔH>0。
答案:(1)0.02 mol/(L·min)　(2)0.069　 (3)逆向　 通入气体后Q大于平衡常数　 (4)>
19.(14分)汽车尾气里含有的NO气体是由内燃机燃烧时产生的高温引起氮气与氧气反应所致:N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH>0。已知该反应在2 404 ℃时的平衡常数K=6.4×10-3。请回答下列问题。
(1)该反应的平衡常数表达式为　　　　　　　　。 
(2)该温度下,向2 L密闭容器中充入N2与O2各1 mol,平衡时N2的转化率是　　　　%(保留整数)。 
(3)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为0.25 mol/L、4.0×10-2 mol/L、3.0×10-3 mol/L,此时反应　　　　　　　　(填“处于化学平衡状态”“正向进行”或“逆向进行”)。 
(4)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下图所示变化趋势正确的是　　　　(填字母)。 

A B C
(5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2与O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO, 重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 
解析:(1)根据化学方程式可知,该反应的平衡常数表达式为K=
。(2)设平衡时消耗氮气和氧气的物质的量均是x mol,则生成NO 2x mol,则有=6.4×10-3,解得x≈0.04,则N2的转化率是4%。(3)此时浓度商Q==9.0×10-4T2,正反应吸热,升高温度,平衡向正反应方向移动,氮气的转化率增大,C项正确。(5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2与O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,由于反应前后气体体积不变,则相当于增大压强,平衡不移动,与原平衡状态相比,此时平衡混合气体中NO的体积分数不变。
答案:(1)K=　(2)4　(3)正向进行 (4)AC　(5)不变
20.(16分)环戊二烯是重要的有机化工原料,广泛应用于农药、橡胶、塑料等生产。请回答下列问题。
(1)某温度下,等物质的量的碘与环戊烯在刚性容器内发生反应:(g)+I2(g)(g)+2HI(g)　ΔH>0。起始的总压强为105Pa,平衡时总压强比起始时总压强增加了20%,则环戊烯的转化率为　　　,该反应的平衡常数Kp=　　　　。达到平衡后,欲增大环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有　　　　(填字母)。 
A.通入稀有气体　　　　　B.提高温度
C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度
(2)环戊二烯容易发生聚合反应生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法中正确的是　　　　(填字母)。 

A.T1>T2
B.M点的反应速率小于K点的反应速率
C.M点的正反应速率大于N点的逆反应速率
D.N点时二聚体的浓度为0.45 mol/L
解析:(1)设碘和环戊烯的物质的量均为1 mol,达到平衡时转化的物质的量为x mol,由题意得:
　　　　　　 (g)+I2(g)(g)+2HI(g)
起始量/mol　　 1　　1　　 　0　　 0
变化量/mol　　 x　　x　 　 x　　 2x
平衡量/mol　 1-x　 1-x　　　x　　2x
平衡时,容器内气体总物质的量为(2+x)mol,则有×100%
=20%,解得x=0.4,则环戊烯的转化率为×100%=40%。平衡时的总压强为105Pa×(1+20%)=1.2×105Pa,则各种气体的分压为p=
1.2×105Pa×=0.3×105Pa,p(I2)=1.2×105Pa×=0.3×105Pa, p=1.2×105Pa×=0.2×105Pa,p(HI)=1.2×105Pa×=0.4×105Pa,反应的平衡常数Kp=≈3.56×104。欲增大环戊烯的平衡转化率,则平衡正向移动。由于该反应是吸热反应,因此升温可使平衡正向移动;增加碘的浓度,平衡正向移动,环戊烯的转化率增大。(2)同时间内,T2温度下环戊二烯消耗的物质的量更多,反应速率大,所以T2>T1,A项错误;M点的反应物浓度大,但是温度低,无法比较它们的速率大小,B项错误;M点、N点都未达到平衡,此时它们的正反应速率都大于逆反应速率,M点在前,反应物浓度高,所以M点的正反应速率大于N点的正反应速率,从而大于N点的逆反应速率,C项正确;N点时反应消耗的环戊二烯浓度为0.9 mol/L,所以生成的二聚体浓度为0.45 mol/L,D项正确。
答案:(1)40%　3.56×104　BD　(2)CD