人教版高中化学选择性必修1第2章化学反应速率与化学平衡单元检测含答案

这是一份人教版高中化学选择性必修1第2章化学反应速率与化学平衡单元检测含答案，共16页。
单元素养检测(二)(第二章)
(75分钟　100分)
一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意。
1．通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行，使化学反应有利于人类的生存和提高生活质量。下列各图所示的措施中，能加快化学反应速率的是(　　)

【解析】选C。A项做法能减缓铁门的氧化腐蚀；B项橡胶中加炭黑能增加橡胶的强度和耐老化程度；D项烧焦的木炭，能减慢电线杆腐烂的速率。
2．(2021·淮安高二检测)已知A(g)＋2B(g)C(g)＋4D(g)　
ΔH＝＋Q kJ·mol－1(Q＞0)。某温度压强下，在密闭容器进行上述反应，下列叙述正确的是(　　)
A．反应过程中，若压缩体积增大压强能提高A的转化率
B．若反应开始时A为1 mol，则达到平衡时吸收的热量为Q kJ
C．反应至4 min时，若D浓度为0.12 mol·L－1，则B的反应速率为
0.03 mol·L－1·min－1
D．反应吸收0.025Q kJ热量时，生成的D的物质的量为0.1 mol
【解析】选D。增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，即逆向移动，则A的转化率减小，故A错误；该反应为可逆反应，1 mol A不能完全转化，达平衡时，吸收热量小于Q kJ，故B错误；反应至4 min时，若D浓度为0.12 mol·L－1，则v(D)＝＝＝0.03 mol·L－1·min－1，则B的反应速率为0.015 mol·L－1·min－1，故C错误；由方程式可知，生成4 mol D，吸收Q kJ热量，则反应吸收0.025Q kJ热量时，生成的D的物质的量为0.1 mol，故D正确。
3．某反应2AB(g)===C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　　)
A．ΔH＜0，ΔS＞0　　　　 B．ΔH＜0，ΔS＜0
C．ΔH＞0，ΔS＞0 D．ΔH＞0，ΔS＜0
【解析】选C。ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG”或“0，故低温下ΔG＝ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行。
(2)因为ΔS0，ΔH－TΔS0，故ΔS>0。
答案：(1)>　>　不能　(2)
17．(12分)(2021·南京高二检测)(1)工业上常利用CH4来吸收CO2生成CO和H2，再用H2和CO合成甲醇。如在恒容密闭容器中通入物质的量浓度均为1.0 mol·L－1的CH4与CO2，在一定条件下仅发生反应：CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图1所示：
则：①该反应的ΔH__________(填“”)0。
②压强p1、p2、p3、p4由大到小的关系为__________。判断的理由是________________________________________。压强为p4时，在b点：v(正)________(填“”)v(逆)。

③对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp)，当p4＝0.36 MPa，则a点的平衡常数Kp＝________(保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)燃煤烟气中硫的回收反应为2CO(g)＋SO2(g)===2CO2(g)＋S(l)。在其他条件相同、催化剂不同时，硫的回收反应中SO2的转化率随反应温度的变化如图2所示。260 ℃时，________(填“La2O3”“NiO”或“TiO2”)的催化效率最高。La2O3和NiO作催化剂均可能使SO2的转化率达到很高，不考虑价格因素，选择La2O3的主要优点是_________________________________________。
【解析】(1)①根据图示，压强不变时，升高温度，甲烷的平衡转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，根据升温时平衡向吸热反应方向移动可知，正反应为吸热反应，ΔH＞0；②该反应的正反应为气体分子数增大的反应，温度不变时，降低压强，平衡向正反应方向移动，甲烷的平衡转化率增大，故p4＞p3＞p2＞p1，压强为p4时，b点未达到平衡，反应正向进行，故v(正) ＞v(逆)；③由用平衡浓度表示的平衡常数类推可知，用平衡压强表示的压强常数Kp＝，p4时a点甲烷的平衡转化率为80%，则平衡时c(CH4) ＝c(CO2) ＝0.2 mol·L－1，c(CO) ＝c(H2) ＝1.6 mol·L－1，Kp＝

≈1.64；(2)由图2可知，260 ℃时，TiO2作催化剂时，SO2的转化率最高，故TiO2的催化效率最高，随着温度升高，SO2的转化率逐渐升高，但增加程度不一样，在340 ℃时，La2O3催化下SO2的转化率接近90%然后维持在较高水平，同期NiO和TiO2催化下的SO2的转化率较低，到420 ℃时，NiO催化下SO2的转化率与La2O3相同，此时TiO2的依然较低。
答案：(1)① ＞　②p4＞p3＞p2＞p1　该反应的正反应为气体分子数增大的反应，温度不变时，降低压强，平衡向正反应方向移动，甲烷的平衡转化率增大　＞　③1.64　(2)TiO2　La2O3在相对较低温度催化效率更高(或其他合理表述)
18．(10分)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1　ΔH＜0(Ⅰ)
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　K2　ΔH＜0(Ⅱ)
(1)4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝____________(用 K1、K2 表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向 2 L 恒容密闭容器中加入0.2 mol NO 和 0.1 mol Cl2，10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。测得 10 min 内v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，则平衡后n(Cl2)＝__________mol，NO的转化率α1＝__________。
其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率
α2__________α1(填“＞”“＜”或“＝”)，平衡常数K2__________(填“增大”“减小”或“不变”)。 若要使K2减小，可采用的措施是________________________________________________。
A．增大压强　　　　　　　B．减小压强
C．升高温度 D．降低温度
E．加催化剂 F．增加反应物的浓度
G．减少生成物的浓度
【解析】(1)2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)
　K1　ΔH＜0 (Ⅰ)
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　K2　ΔH＜0 (Ⅱ)
所求反应为4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，该反应可由(Ⅰ)×2－(Ⅱ)得到，则该反应的K＝；
(2)测得10 min内v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，则Δn(ClNO)＝
7.5×10－3 mol·L－1·min－1×10 min×2 L＝0.15 mol，由方程式可知，参加反应氯气的物质的量为0.15 mol×＝0.075 mol，故平衡时氯气的物质的量为0.1 mol－0.075 mol＝0.025 mol，参加反应NO物质的量为0.15 mol，则NO的转化率为×100%＝75%，正反应为气体物质的量减小的反应，恒温恒容的条件下，到达平衡时压强比起始压强小，其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，等效为在恒温恒容下的平衡基础上增大压强，平衡正向移动，NO转化率增大，故转化率α2＞α1，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小。
答案：(1)　(2)0.025　75%　＞　不变　C
19．(10分)(2021·北京东城区高二检测)近年来，随着聚酯工业的快速发展，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。传统的Deacon直接氧化法，按下列催化过程进行：4HCl(g)＋O2(g) 2Cl2(g)＋2H2O(g)
(1)写出上述反应的平衡常数表达式K＝______。
(2)生产过程中可使用CuCl2作催化剂，反应原理如下：
CuCl2(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)
ΔH1＝＋63 kJ·mol－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)
ΔH2＝－121 kJ·mol－1
则4HCl(g)＋O2(g)⇌2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝______kJ·mol－1。
(3)生产中反应温度通常控制在420 ℃左右，原因是
__________________________________________________________。
在一定温度下，进一步提高HCl平衡转化率的方法是
_________________________________________________。(写出2种)
(4)420 ℃时，将一定量的O2和HCl通入4 L的恒容密闭容器中，反应过程中氧气的变化量如图所示，则0～20 min平均反应速率v(HCl)
为________mol·L－1·min－1。

【解析】(1)反应的平衡常数表达式K＝
＝；
(2)CuCl2(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)
ΔH1＝＋63 kJ·mol－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)
ΔH2＝－121 kJ·mol－1
则4HCl(g)＋O2(g)⇌2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝2(ΔH1＋ΔH2)＝2(－121 kJ·mol－1＋63 kJ·mol－1)＝－116 kJ·mol－1；
(3)生产中反应温度通常控制在420 ℃左右，原因是温度太低，反应速率太慢；温度太高，平衡逆向移动，产率降低；4HCl(g)＋O2(g)⇌2Cl2(g)＋2H2O(g)为气体体积缩小的放热反应，若要提高HCl的转化率，需要使平衡向着正向移动，可增加反应体系的压强或及时分离出产物，减少产物浓度，使平衡正向移动，均可提高HCl的转化率；
(4)v(O2)＝＝0.01 mol·L－1·min－1，v(HCl)＝4v(O2)＝0.04 mol·L－1·min－1。
答案：(1)　(2)－116
(3)温度太低，反应速率太慢；温度太高，平衡逆向移动，产率降低　增加反应体系的压强、及时分离出产物　(4)0.04
20．(15分)(2020·全国Ⅰ卷)硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋O2(g)SO3(g)
ΔH＝－98 kJ·mol－1。回答下列问题：
(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为：______________________。

(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0 MPa、550 °C时的α＝__________，判断的依据是____________________。影响α的因素有____________________。
(3)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m% O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为________，平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：
v＝k(－1)0.8(1－nα′)
式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图(c)所示。

曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。ttm后，v逐渐下降。原因是__________________。
【解析】(1)由题中信息可知：①SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　
ΔH＝－98 kJ·mol－1
②V2O4(s)＋ SO3(g)V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH2＝－24 kJ·mol－1　③V2O4(s)＋ 2SO3(g)2VOSO4(s)　ΔH1＝－399　kJ·mol－1；根据盖斯定律可知，③－②×2得2V2O5(s)＋ 2SO2(g)2VOSO4(s)＋V2O4(s)，则ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399 kJ·mol－1)－(－24 kJ·mol－1)×2＝－351 kJ·mol－1，所以该反应的热化学方程式为2V2O5(s)＋ 2SO2(g)2VOSO4(s)＋ V2O4(s)　ΔH＝－351 kJ·mol－1；(2) SO2(g)＋O2(g)SO3(g)，该反应是一个气体分子数减少的放热反应，故增大压强可以使化学平衡向正反应方向移动。因此，在相同温度下，压强越大，SO2的平衡转化率越大，所以，该反应在550 ℃、压强为5.0 MPa条件下，SO2的平衡转化率一定高于相同温度下、压强为2.5 MPa的，因此，p1＝5.0 MPa，由图中数据可知，α＝0.975。影响α的因素就是影响化学平衡移动的因素，主要有反应物(SO2和O2)的浓度、温度、压强等。(3)假设原气体的物质的量为100 mol，则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m mol、m mol和q mol，2m＋m＋q＝3m＋q＝100，SO2的平衡转化率为α，则有下列关系：
　　　　　 SO2＋O2SO3
起始量(mol) 2m m 0
变化量(mol) 2mα mα 2mα
平衡量(mol)2m(1－α) m(1－α) 2mα
平衡时气体的总物质的量为n(总)＝2m(1－α) mol＋m(1－α) mol＋2mα mol＋q mol，则SO3的物质的量分数为×100%＝
×
100%＝×100%。该反应在恒压容器中进行，因此，SO3的分压p(SO3)＝，p(SO2)＝，p(O2)＝，在该条件下，SO2(g)＋O2(g)SO3(g)的Kp＝＝＝
。(4) 由于该反应是放热反应，温度升高后α降低。由题中信息可知，v＝k(－1)0.8(1－nα′)，升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降
低使v逐渐下降。当t＜tm，k增大对v的提高大于α引起的降低；当t＞tm，k增大对v的提高小于α引起的降低。
答案：(1)2V2O5(s)＋2SO2(g)2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝－351 kJ·mol－1
(2)0.975　该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。5.0 MPa＞2.5 MPa＝p2，所以p1＝5.0 MPa　反应物(SO2和O2)的起始浓度(组成)、温度、压强
(3)　
(4)升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。当t＜tm，k增大对v的提高大于α引起的降低；当t＞tm，k增大对v的提高小于α引起的降低