高中化学人教版（2019）选择性必修一册第二章化学反应速率与化学平衡单元测评卷（Word版附解析）

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第二章　化学反应速率与化学平衡注意事项1.全卷满分100分。考试用时75分钟。2.可能用到的相对原子质量:H-1　C-12　N-14　O-16　Na-23　Al-27　Si-28　S-32　Fe-56。一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45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.调控化学反应速率在工农业生产和日常生活中有重要意义。下列说法正确的是 (　　)A.将肉类食品进行低温冷藏,能使其永远不会腐败变质B.在化学工业中,使用催化剂一定能提高反应物的转化率C.夏天面团的发酵速率与冬天面团的发酵速率相差不大D.茶叶等包装袋中加入还原性铁粉,能显著延长茶叶的储存时间2.下列说法正确的是 (　　)A.一定温度下,反应2NaCl(s) 2Na(s)+Cl2(g)的ΔH<0,ΔS>0B.反应2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH>0,则该反应在低温下能自发进行C.常温下反应2Na2SO3(s)+O2(g) 2Na2SO4(s)能自发进行,则ΔH<0D.2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)在一定条件下能自发进行,则该反应的ΔH>03.NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g),现向一容积为2 L的恒容密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min时,测得H2O(g)的体积分数为40%,则下列表示此段时间内该反应的平均速率错误的是 (　　)A.v(O2)=0.187 5 mol/(L·min)　　　　B.v(H2O)=0.375 mol/(L·s)C.v(N2)=0.125 mol/(L·min)　　　　D.v(NH3)=0.250 mol/(L·min)4.某化学小组查阅资料后,得知NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)的反应历程分两步:①2NO2(g) NO3(g)+NO(g)(慢反应)　②NO3(g)+CO(g) NO2(g)+CO2(g)(快反应)k正、k逆均为速率常数,两步反应的正、逆反应速率方程分别为:①v正=k正 1·c2(NO2),v逆=k逆 1·c(NO3)·c(NO);②v正=k正 2·c(NO3)·c(CO),v逆=k逆 2·c(NO2)·c(CO2)。下列说法正确的是 (　　)A.总反应速率取决于反应②B.反应①的活化能小于反应②的活化能C.NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)的平衡常数K=k正 1·k正 2k逆 1·k逆 2D.若反应①为吸热反应,则升高温度,k正 1增大,k逆 1减小5.探究浓度对化学平衡的影响,某同学进行如图实验。下列说法不正确的是(　　)A.该实验通过观察溶液颜色变化来判断生成物浓度的变化B.向Ⅱ中溶液中加3滴KSCN溶液后溶液颜色变深,说明平衡常数变大C.观察到Ⅱ中溶液比Ⅲ中溶液红色更深,即可证明增加反应物浓度,平衡正向移动D.向Ⅲ中溶液中加3滴水的目的是保证溶液体积与Ⅱ中一致,做对照实验6.一定温度下,在2 L恒容密闭容器中发生反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),反应过程中的部分数据如表所示:下列说法错误的是 (　　)A.升高温度、增大N2的浓度均可加快反应速率B.0~5 min内用NH3表示的平均反应速率为0.12 mol·L-1·min-1C.10 min时,反应处于平衡状态D.当混合气体的平均相对分子质量不变时,反应达到平衡7.工业上生产硝酸涉及氨的催化氧化,反应的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-904 kJ·mol-1。下列有关说法正确的是 (　　)A.该反应的ΔS<0B.加入催化剂可降低逆反应的活化能,从而加快逆反应速率C.恒温恒容时,增大压强,一定能使反应物中活化分子百分数增大,反应速率加快D.达到平衡时,升高温度,正反应速率减小、逆反应速率增大8.铁的配离子(用[L—Fe—H]+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示:下列说法错误的是 (　　)A.该反应中CO2(g)和H2(g)的总能量比HCOOH(l)低B.H+是参与该反应过程的循环物质C.反应过程中决速步骤的反应方程式为Ⅳ H2+ⅠD.该反应的催化剂是物质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ9.相同条件下,向体积相同的甲、乙两容器中充入等量的NO2,发生反应:2NO2(g) N2O4(g)。已知甲保持压强不变,乙保持体积不变,一段时间后均达到平衡状态。下列说法中正确的是 (　　)A.达到平衡所需时间:甲=乙B.平衡时NO2的体积分数:甲<乙C.达到平衡后转化率:甲<乙D.若两容器内气体的压强保持不变,均说明反应已达到平衡状态10.已知C3H8制烯烃的反应为C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)。固定C3H8浓度不变,提高CO2浓度,测定出口处C3H6、H2、CO浓度,实验结果如图所示。下列说法不正确的是(　　)A.在制烯烃的反应中,随着CO2浓度的增大,平衡会向正反应方向移动B.C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势的差异可能是因为发生了反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)C.相同条件下,增大n(C3H8)n(CO2),可以提高C3H8的转化率D.如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2,那么入口处各气体的浓度和出口处各气体的浓度符合3c0(C3H8)+c0(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2)11.工业上利用甲醇与CO反应制取乙酸,反应为CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(l)　ΔH=x kJ·mol-1。在恒压密闭容器中通入0.20 mol CH3OH(g)和0.22 mol CO(g),测得CH3OH的转化率随温度变化的关系如图所示:下列说法错误的是 (　　)A.x<0B.a点的v正>v逆C.c点CO在混合气体中的体积分数约为33.3%D.缩小容器的容积,增大压强,可提高乙酸的平衡产率12.如图所示,隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动,M、N两个容器中均发生反应:A(g)+3B(g) 2C(g)　ΔH=-192 kJ· mol-1。向M、N中,分别通入x mol A和y mol B的混合气体,初始M、N容积相同,保持温度不变。下列说法正确的是 (　　)A.若平衡时A气体在两容器中的体积分数相等,则x一定等于yB.若x∶y=1∶2,则平衡时M中的转化率:A>BC.若x∶y=1∶3,当M中放出热量172.8 kJ时,A的转化率为90%D.若x=1.4,y=1,N中达到平衡时容积为2 L,C为0.4 mol,则反应起始时N的容积为2.6 L13.工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH>0。在一定条件下向a、b两个恒温恒容密闭容器中均通入1.1 mol CH4(g)和1.1 mol H2O(g),测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b(如图所示)。已知容器a、b的容积均为10 L,容器a的温度为Ta,容器b的温度为Tb,下列说法不正确的是(　　)A.容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025 mol·L-1·min-1B.a、b两容器的温度可能相同C.在达到平衡前,容器a的压强逐渐增大D.该反应在Ta温度下的平衡常数为2714.t ℃时,某一气态平衡体系中含有X、Y、Z、W四种气体,此温度下发生反应的平衡常数的表达式为K=c(X)·c2(Y)c2(Z)·c2(W),有关该平衡体系的说法正确的是 (　　)A.升高温度,若平衡常数K增大,则正反应为吸热反应B.增大压强,W的质量分数增加C.增大X的浓度,平衡向正反应方向移动D.升高温度,若混合气体的平均相对分子质量变大,则正反应是放热反应15.工业上利用碳热还原BaSO4制得BaS,进而生产各种含钡化合物。温度对反应后组分的影响如图。已知:碳热还原BaSO4过程中可能发生下列反应:ⅰ.BaSO4(s)+2C(s) 2CO2(g)+BaS(s)　ΔH1ⅱ.BaSO4(s)+4C(s) 4CO(g)+BaS(s) 　ΔH2=+571.2 kJ·mol-1ⅲ.BaSO4(s)+4CO(g) 4CO2(g)+BaS(s)　ΔH3=-118.8 kJ·mol-1下列关于碳热还原BaSO4过程的说法正确的是 (　　)A.ΔH1=+113.1 kJ·mol-1B.温度高于400 ℃,反应后组分的变化是由C(s)+CO2(g) 2CO(g)的移动导致的C.温度升高,C(s)+CO2(g) 2CO(g)的平衡常数K减小D.反应过程中,生成的CO2和CO的物质的量之和始终等于投入C的物质的量二、非选择题(本题共4小题,共55分)16.(12分)影响化学反应速率的因素有很多,某课外兴趣小组用实验的方法对其进行探究。(1)实验一:取3 mol·L-1的H2O2溶液各10 mL分别按下表进行实验。①实验1、2研究的是　　　　对H2O2分解速率的影响。 ②表中a为　　　　;实验2、3研究的是　　　　对H2O2分解速率的影响。 ③如果实验3中30 s时共收集到气体的体积为11.2 mL(已折算成标准状况下),则用过氧化氢表示的0~30 s的平均反应速率为　　　　mol·L-1·min-1。 (2)实验二:取等量的氯酸钾分别加入A、B两试管中,直接加热A试管中的氯酸钾,产生气体的量很少;向B试管中再加入少量高锰酸钾,生成的气体体积与时间的关系如图。不考虑温度的影响,图中t1 min前,B试管中产生气体的速率较慢且量少的原因可能为　　　　　　　　　　,t1 min后,B试管中产生气体的速率较快且量多的原因可能为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。 17.(15分 )Ⅰ.如图为在某催化剂表面合成氨的反应机理。(1)图中决速步骤(即反应速率最慢的步骤)为　　　　　　　　。 (2)反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。 Ⅱ.元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4-(绿色)、Cr2O72-(橙红色)、CrO42-(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。(3)Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)CrO42-和Cr2O72-在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 mol·L-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72-)随c(H+)的变化如图所示。①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应:　　　　　　　　　　　　　　。 ②由图可知,溶液酸性增大,CrO42-的转化率　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。在c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1时,反应在A点达到平衡状态,根据A点数据,计算该反应的平衡常数为　　　　。 ③升高温度,溶液中CrO42-的平衡转化率减小,则Na2CrO4溶液中的转化反应的ΔH　　0(填“大于”“小于”或“等于”)。 18.(16分)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41.2 kJ/mol是目前大规模制取氢气的重要方法之一。(1)欲提高CO的平衡转化率,理论上可以采取的措施为　　　　(填字母)。 A.增大压强　　B.升高温度　　C.加入催化剂　　D.通入过量水蒸气(2)800 ℃时,该反应的平衡常数K=1.1,在容积为1 L的密闭容器中进行反应,测得某一时刻混合物中CO、H2O(g)、CO2、H2的物质的量分别为1 mol、3 mol、1 mol、1 mol。①写出该反应的平衡常数表达式K=　　　　。 ②该时刻反应　　　　(填“正向进行”“逆向进行”或“达平衡”)。 (3)830 ℃时,该反应的平衡常数K=1,在容积为1 L的密闭容器中,将2 mol CO与2 mol H2O(g)混合加热到830 ℃。反应达平衡时CO的转化率为　　　　。 (4)图1表示不同温度条件下,CO平衡转化率随n(H2O)/n(CO)的变化趋势。判断T1、T2和T3的大小关系:　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 图1图2(5)实验发现,其他条件不变,在相同时间内,向反应体系中投入一定量的CaO可以增大H2的体积分数,实验结果如图2所示。(已知:1微米=10-6米,1纳米=10-9米)。投入纳米CaO比微米CaO得到H2的体积分数更高的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 19.(12分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。(1)已知:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2 kJ/molCH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4 kJ/mol以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)工业上可用H2和CO2制备甲醇,其反应的化学方程式为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。某恒温条件下,将1 mol CO2和3 mol H2充入体积不变的2 L密闭容器中,发生上述反应,测得不同时刻反应前后的压强关系如表所示:①用H2表示的前2 h的平均反应速率v(H2)=　　　　。 ②该温度下,CO2的平衡转化率为　　　　。 (3)在300 ℃、8 MPa下,将CO2和H2按物质的量之比1∶3通入一恒压密闭容器中发生(2)中反应,达到平衡时,测得CO2的平衡转化率为50%,则该反应条件下的平衡常数Kp=　　　　(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 (4)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。在0.1 MPa时,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,如图所示为平衡时四种气态物质的物质的量(n)与温度的关系。①该反应的ΔH　　　　0(填“>”或“<”)。 ②曲线c表示的物质为　　　　(填化学式)。 答案与分层梯度式解析1.D　将肉类食品进行低温冷藏,只能减慢腐败变质的速率,A错误;在化学工业中,使用合适的催化剂能加快化学反应速率,但不能提高反应物的转化率,B错误;夏天温度高,面团的发酵速率比冬天发酵速率快,C错误;还原性铁粉能与茶叶包装袋中的氧气反应,降低氧气的浓度,延长茶叶的储存时间,D正确。2.C　2NaCl(s) 2Na(s)+Cl2(g)是分解反应,ΔH>0,A错误;2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)的ΔS>0、ΔH>0,其在高温下能自发进行,B错误;2Na2SO3(s)+O2(g) 2Na2SO4(s)的ΔS<0,常温下该反应能自发进行,由ΔH-TΔS<0可知,ΔH<0,C正确;2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)的ΔS<0,其在一定条件下能自发进行,由ΔH-TΔS<0可知,ΔH<0,D错误。3.B　设转化的NH3的物质的量为x mol,则4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)初始/mol 4 3 0 0反应/mol x 0.75x 0.5x 1.5x4 min时/mol 4-x 3-0.75x 0.5x 1.5x根据题意有1.5x4-x+3-0.75x+0.5x+1.5x×100%=40%,解得x=2,v(NH3)=2mol2 L×4min=0.250 mol/(L·min),根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,得v(O2)=0.250 mol/(L·min) ×34=0.187 5 mol/(L·min),v(H2O)=0.250 mol/(L·min)×64=0.375 mol/(L·min),v(N2)=0.250 mol/(L·min)×24=0.125 mol/(L·min);故选B。4.C　总反应速率取决于慢反应,即反应①,A错误;反应的活化能越大反应越慢,反应①的活化能大于反应②的活化能,B错误;由反应①、②得K1=c(NO3)·c(NO)c2(NO2)=k正 1k逆 1,K2=c(NO2)·c(CO2)c(NO3)·c(CO)=k正 2k逆 2,平衡常数K=K1·K2=k正 1·k正 2k逆 1·k逆 2,C正确;升高温度,正、逆反应速率均变大,故k正 1增大,k逆 1也增大,D错误。5.B　加入3滴1 mol/L KSCN溶液后,混合液的颜色加深,表明Fe(SCN)3的浓度增大,该实验可通过观察溶液的颜色变化来判断生成物浓度的变化,A正确;Ⅱ中溶液中加3滴KSCN溶液后溶液颜色变深,可说明平衡正向移动,平衡常数与温度有关,与反应物浓度无关,所以不能说明平衡常数变大,B错误;Ⅱ中溶液比Ⅲ中溶液红色更深,说明生成物的浓度增大,证明增大反应物的浓度,平衡正向移动,C正确;Ⅲ是做对照实验,所以要保证溶液的体积与Ⅱ中一致,D正确。思路点拨　通常情况下,平衡常数只受温度的影响,温度不变,平衡常数不变,由此可判断B错误。6.B　升高温度、增大反应物浓度均可加快反应速率,A项正确;v(NH3)=0.6mol2 L5min=0.06 mol·L-1·min-1,B项错误;15 min时n(H2)=1.2 mol,0~15 min内消耗氢气的物质的量为2.4 mol-1.2 mol=1.2 mol,则0~15 min内消耗N2的物质的量为0.4 mol,所以15 min时,n(N2)=2.0 mol-0.4 mol=1.6 mol,与10 min时N2的物质的量相同,说明10 min时反应处于平衡状态,C项正确;题述反应的正反应是气体分子数减小的反应,气体的总质量不变,所以当混合气体的平均相对分子质量不变时,反应达到平衡,D项正确。7.B　该反应的ΔS>0,A错误。加入催化剂可降低正、逆反应的活化能,从而加快正、逆反应速率,B正确。恒温恒容时,若充入反应物来增大压强,单位体积内活化分子数目增大,活化分子百分数不变,反应速率加快;若充入不参与反应的气体来增大压强,单位体积内活化分子数目不变,活化分子百分数不变,反应速率不变,C错误。达到平衡时,升高温度,正、逆反应速率均增大,D错误。8.D　该反应为放热反应,CO2(g)和H2(g)的总能量比HCOOH(l)低,A正确;图中参与循环使用的物质有H+,B正确;在反应过程中,决速步骤是能垒最大、反应最慢的一步,结合题图可知反应方程式为Ⅳ H2+Ⅰ,C正确;根据题图可看出物质Ⅰ参与反应过程,最后又生成,所以物质Ⅰ为该反应的催化剂,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为中间产物,D错误。9.B　该反应为反应前后气体体积减小的反应,恒压的甲容器相当于恒容的乙容器增大压强,增大压强,化学反应速率增大,平衡正向移动,甲达到平衡所需时间小于乙,平衡时甲容器中NO2的体积分数小于乙,甲容器中NO2的平衡转化率大于乙,A、C错误,B正确;甲容器中压强始终不变,则甲容器内气体的压强保持不变不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡状态,D错误。10.C　据图可知,随着c(CO2)的增大,c(C3H6)增大,说明C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)的平衡正向移动,A正确;据图可知,可能发生反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),导致C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势出现差异,B正确;相同条件下,增大n(C3H8)n(CO2),C3H8的转化率降低,C错误;如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2,根据碳原子守恒,可得入口处各气体的浓度和出口处各气体的浓度符合3c0(C3H8)+c0(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2),D正确。11.C　随着温度的升高,CH3OH的平衡转化率降低,则该反应为放热反应,x<0,A项正确;a点CH3OH的转化率低于该温度下的平衡转化率,未达到平衡状态,反应正向进行,则v正>v逆,B项正确;c点CH3OH的平衡转化率为60%,c点平衡体系中含有0.08 mol CH3OH和0.10 mol CO,产物CH3COOH是液态,则c点CO在混合气体中的体积分数约为55.6%,C项错误;缩小容器容积,增大压强,平衡正向移动,乙酸的平衡产率提高,D项正确。12.A　设平衡时M中消耗了a mol A,N中消耗了b mol A,有x-ax+y-2a=x-bx+y-2b,0