高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡本单元综合与测试一课一练

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡本单元综合与测试一课一练，共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

(时间：90分钟，满分：100分)


一、选择题：本题共10小题，每题2分，共20分，每题只有一个选项符合题意)


1．控制变量是科学研究的重要方法。向2 mL H2O2溶液中滴入2滴1 ml·L－1 FeCl3溶液，下列条件下分解速率最快的是( )


D [在使用同一浓度的催化剂情况下，H2O2浓度越大，反应的温度越高，反应的速率越快。]


2．达到化学平衡的条件是( )


A．逆反应停止进行


B．反应物与生成物的浓度相等


C．正反应与逆反应停止进行


D．正反应和逆反应的速率相等


D [可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，但反应没有停止，为动态平衡，达到平衡时，各物质的浓度不变，但不一定相等。]


3．某化学反应其ΔH＝－125 kJ·ml－1，ΔS＝－8 kJ·ml－1·K－1则此反应在下列哪种情况下可自发进行( )


A．在任何温度下都能自发进行


B．在任何温度下都不能自发进行


C．仅在高温下自发进行


D．仅在低温下自发进行


D [反应自发进行需要满足ΔH－TΔS＜0，ΔH－TΔS＝－125 kJ·ml－1＋T×8 kJ·ml－1·K－1＜0，解得T＜15.625 K，所以仅在低温下自发进行。]


4．下列说法正确的是( )


A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的


B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小


C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0


D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH＞0


C [反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，若ΔH＜0，ΔS＞0，则一定自发，若ΔH＞0，ΔS＜0，则一定不能自发，若ΔH＜0，ΔS＜0或ΔH＞0，ΔS＞0，则能否自发和温度有关，A、B错误。C项中反应的ΔS＞0，若ΔH＜0，则一定能自发，现常温下不能自发，说明ΔH＞0，正确。D项中反应的ΔS＜0，能自发，说明ΔH＜0，错误。]


5．反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)在10 L 密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45 ml，则此反应的速率可表示为( )


A．v(NH3)＝0.01 ml·L－1·s－1


B．v(O2)＝0.001 ml·L－1·s－1


C．v(NO)＝0.001 ml·L－1·s－1


D．v(H2O)＝0.045 ml·L－1·s－1


C [根据v＝eq \f(Δc,Δt)计算v(H2O)，再利用速率之比等于化学计量数之比计算各物质表示的反应速率，进行判断。]


6．反应CO＋H2O(g)CO2＋H2在800 ℃达到平衡时，分别改变下列条件，K值发生变化的是( )


A．将压强减小至原来的一半


B．将反应温度升高100 ℃


C．添加催化剂


D．增大水蒸气的浓度


B [化学平衡常数K只受温度影响。]


7．某可逆反应的正反应是放热反应，则温度对此反应的正、逆反应速率影响的曲线(如图所示)中，正确的是( )





A B C D


B [本题考查的是外界条件的改变对可逆反应正、逆反应速率的影响。速率曲线交叉点即平衡状态，由于这个可逆反应的正反应是放热反应，升高温度，逆反应速率加快的幅度大于正反应速率加快的幅度，故正确答案为B项。]


8．已知t ℃时，1 L恒容密闭容器中发生如下反应：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)，该反应的平衡常数K＝0.5，下列说法正确的是( )


A．加入炭粉对该平衡无影响


B．将FeO(s)粉碎，不能缩短到达平衡所需的时间


C．t℃时，反应达到平衡后再充入CO，达新平衡后n(CO)∶n(CO2)比值增大


D．若向该容器中加入1 ml FeO(s)，并通入1.8 ml CO，t ℃时反应达到平衡，此时FeO(s)转化率为60%


D [C能和FeO、CO2反应，从而对该反应平衡有影响，A错误；将FeO粉碎，增大反应物接触面积，加快化学反应速率，缩短反应达到平衡时间，B错误；温度不变化学平衡常数不变，t ℃时，反应达到平衡后再充入CO，达新平衡后eq \f(nCO,nCO2)＝eq \f(cCO,cCO2)＝eq \f(1,K)不变，C错误；若向该容器中加入1 ml FeO(s)，并通入1.8 ml CO，t ℃时反应达到平衡，设CO的转化率为x，则达到平衡状态时c(CO)＝eq \f(1.8 ml×1－x,1 L)＝1.8(1－x)ml·L－1，生成的c(CO2)＝1.8 x ml·L－1，化学平衡常数K＝eq \f(cCO2,cCO)＝eq \f(1.8x,1.81－x)＝0.5，x＝eq \f(1,3)，则消耗的n(CO)＝n(FeO)＝1.8 ml×eq \f(1,3)＝0.6 ml，FeO的转化率＝eq \f(0.6 ml,1 ml)×100%＝60%。]


9．钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下，碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图所示。下列说法不正确的是( )





A．盐酸的浓度越大，腐蚀速率越快


B．钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度相等时，腐蚀速率最小


C．碳素钢的腐蚀速率不随硫酸的浓度增大而增大，说明反应速率不与c(H＋)成正比


D．对比盐酸和硫酸两条曲线，可知Cl－也可能会影响碳素钢的腐蚀速率


C [由酸的浓度对腐蚀速率的影响图可知，盐酸的浓度越大，腐蚀速率越快，A正确；由图可知，曲线的最低点速率最小，则钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度相等时，腐蚀速率最小，B正确；浓硫酸有强氧化性，能使金属表面形成致密的氧化膜保护层，则硫酸浓度较大时不能说明速率与氢离子的关系，C错误；碳素钢在盐酸和硫酸中腐蚀速率随酸的浓度变化有明显差异，可知Cl－有利于碳钢的腐蚀，SOeq \\al(2－,4)不利于碳钢的腐蚀，D正确。]


10．高温下，某反应达到平衡，平衡常数K＝eq \f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是( )


A．该反应的焓变为正值


B．恒温缩小体积，H2浓度不变


C．升高温度，逆反应速率减小


D．该反应化学方程式为CO＋H2OCO2＋H2


A [由K表达式可推断出该反应方程式为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，D项不正确；恒容升温，c(H2)减小，说明平衡向右移动，所以ΔH>0，A项正确；恒温缩小体积，平衡不移动，但c(H2)增大，所以B项不正确；升温，v正和v逆都增大，C项不正确。]


二、选择题：(本题共5小题，每题4分，共20分，每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得1分，有选错的得0分)


11．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，下列研究目的和示意图相符的是( )


C [因压强越大，化学反应速率越快，因此A项中对应压强为p2时达到平衡所需的时间应短一些，故A错误；随温度的升高平衡将逆向移动，反应物氮气的转化率应减小，故B错误；使用催化剂后化学反应速率应加快，因此有催化剂时达到平衡所需要的时间应短一些，D错误。]


12．已知：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－14.9 kJ·ml－1。某温度下在甲、乙两个恒容密闭容器中充入反应物，其起始浓度如下表所示。甲中反应达到平衡时，测得c(H2)＝0.008 ml·L－1。下列判断正确的是( )


A.平衡时，乙中H2的转化率与甲中的相等


B．平衡时，甲中混合物的颜色比乙中深


C．平衡时，甲、乙中热量的变化值相等


D．该温度下，反应的平衡常数K＝0.25


AD [该反应前后气体的体积不变，乙中的浓度为甲中的2倍，乙中压强为甲中2倍，压强不影响平衡移动，二者为等效平衡，平衡时对应各组分的转化率相同，A正确；二者为等效平衡，平衡时乙中c(I2)是甲中的2倍，平衡时乙中颜色更深，B错误；二者为等效平衡，反应物转化率相同，乙中参加反应I2的是甲中的2倍，乙中的热量变化是甲中的2倍，C错误；平衡时氢气的浓度为0.008 ml·L－1，则：


H2(g)＋I2(g)2HI(g)


开始浓度/(ml·L－1) 0.01 0.01 0


变化浓度/(ml·L－1) 0.002 0.002 0.004


平衡浓度/(ml·L－1) 0.008 0.008 0.004


故该温度下该反应的平衡常数K＝eq \f(0.0042,0.008×0.008)＝0.25，D正确。]


13．将一定量的氨基甲酸铵固体置于某容积恒定的真空容器中，发生反应：H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，在不同温度下，该反应达到平衡状态时的部分数据如表所示。下列说法正确的是( )


A.若T2＞T1，则该反应的ΔH＜0


B．向容器中充入N2，H2NCOONH4质量增加


C．NH3体积分数不变时，说明该反应达到平衡


D．T1、T2时，转化的H2NCOONH4的物质的量Δn(T2)＝2Δn(T1)


D [无论反应是否达到平衡状态，NH3的体积分数都是eq \f(2,3)，故C错误。T2时c(NH3)、c(CO2)都是T1时的2倍，容器的容积又恒定不变，所以T2时转化的H2NCOONH4是T1时的2倍，D正确。若T2＞T1，则该反应的ΔH＞0，若T2＜T1，则该反应的ΔH＜0，A错误；N2和该反应的生成物与反应物都不反应，反应容器又固定，故向容器中充入N2，H2NCOONH4的量不发生变化，B错误。]


14．在相同容积的4个密闭容器中进行同一可逆反应2A(g)＋B(g)3C(g)＋2D(g)，起始时4个容器所盛A、B的量如下表所示：


在相同温度下，建立平衡时，4个容器中A或B的转化率的大小关系是( )


A．A的转化率为：甲＜丙＜乙＜丁


B．A的转化率为：甲＜乙＜丙＜丁


C．B的转化率为：甲＞丙＞乙＞丁


D．B的转化率为：丁＞乙＞丙＞甲


A [以乙为标准，甲相当于又加入1 ml A，平衡右移，所以A的转化率，甲＜乙，B的转化率，甲＞乙，丙相当于压缩体积，平衡左移，A、B转化率均小于乙中A、B转化率。甲、丁比较A转化率，甲＜丁，B转化率甲＞丁，乙、丁比较A转化率乙＜丁，B转化率，乙＞丁。甲、丙比较，A转化率，甲＜丙，B转化率，甲＞丙。丙、丁比较B的转化率，丙＞丁。综上所述，A转化率，甲＜丙＜乙＜丁，B转化率，甲＞乙＞丙＞丁。]


15．用CO合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系曲线如图所示。下列说法正确的是( )





A．温度：T3＞T2＞T1


B．正反应速率：v(a)＞v(c)，v(b)＞v(d)


C．平衡常数：K(a)＞K(c)，K(b)＝K(d)


D．平均摩尔质量：M(a)＜M(c)，M(b)＞M(d)


AC [选项A，该反应的正反应为放热反应，温度越高，CO的平衡转化率越小，故T3＞T2＞T1。选项B，温度越高，化学反应速率越大，故v(c)＞v(a)；压强越大，化学反应速率越大，故v(b)＞v(d)。选项C，降低温度，化学平衡向正反应方向移动，化学平衡常数K增大，故有K(a)＞K(c)；温度不变，K不变，故K(b)＝K(d)。选项D，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，即向气体总物质的量增大的方向移动，则M(a)＞M(c)；增大压强，化学平衡向气体总物质的量减小的方向移动，则M(b)＞M(d)。]


三、非选择题：(本题共5小题，共60分)


16．(10分)可逆反应3A(g)3B(？)＋C(？) ΔH>0。达到化学平衡后，按要求回答下列问题：


(1)升高温度，用“变大”、“变小”、“不变”或“无法确定”填空。


①若B、C都是气体，气体的平均相对分子质量________；


②若B、C都不是气体，气体的平均相对分子质量________；


③若B是气体，C不是气体，气体的平均相对分子质量________；


(2)如果平衡后保持温度不变，将容器体积增加一倍，新平衡时A的浓度是原来的60%，则B是________态，C是________态。


[解析] (1)升高温度，平衡正向移动。①若B、C都是气体，n(气)增大，m(气)不变，M＝eq \f(m气,n气)减小；②若B、C都不是气体，只有A是气体，M(A)不变；③若B是气体，C不是气体，m(气)减小，n(气)不变，M＝eq \f(m气,n气)减小。


(2)说明平衡逆向移动，即逆向是气体计量数增大的反应，故B不是气体。


[答案] (1)①变小 ②不变 ③变小 (2)固或液 气


17．(10分)运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。


(1)生成氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)


ΔH＝＋131.3 kJ·ml－1，ΔS＝＋133.7 J·ml－1·K－1，该反应在低温下________(“能”或“不能”)自发进行。


(2)已知在400 ℃时，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的K＝0.5。


①在400 ℃时，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的K′＝________(填数值)。


②400 ℃时，在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 ml、1 ml、2 ml，则此时反应v(N2)正________v(N2)逆(填“>”、“<”“＝”或“不能确定”)。


③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则合成氨反应的平衡________(填“向左”、“向右”或“不”)移动；使用催化剂________(填“增大”、“减小”或“不改变”)反应的ΔH。


[解析] (1)该反应ΔH>0，ΔS>0，故若使ΔH－TΔS<0须在高温下实现。(2)①K′＝eq \f(1,K)＝eq \f(1,0.5)＝2；②Q＝eq \f(42,4×23)＝0.5＝K，故此时反应达到平衡状态；③恒温、恒压条件下通入Ar相当于扩大体积减小压强，平衡逆向移动。


[答案] (1)不能 (2)①2 ②＝ ③向左 不改变


18．(14分)300 ℃时，将2 ml A和2 ml B两种气体混合于2 L密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g) ΔH＝Q,2 min末达到平衡，生成0.8 ml D。


(1)300 ℃时，该反应的平衡常数表达式为：


K＝______________________。


已知K300 ℃”或“<”)。


(2)在2 min末时，B的平衡浓度为________，D的平均反应速率为________。


(3)若温度不变，缩小容器容积，则A的转化率______(填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是________________________________________。


(4)如果在相同的条件下，上述反应从逆反应方向进行，开始时加入C、D各eq \f(4,3) ml。若使平衡时各物质的物质的量浓度与原平衡相同，则还应该加入B______ml。


[解析] (1)温度越高，K越大，则说明升温平衡正向移动，即正反应为吸热反应，ΔH>0。(2)生成0.8 ml D，则反应掉0.4 ml B，剩余1.6 ml B，c(B)＝eq \f(1.6 ml,2 L)＝0.8 ml·L－1。v(B)＝eq \f(0.4 ml,2 L×2 min)＝0.1 ml·L－1·min－1，由化学计量数知，D的反应速率应为B的2倍，故v(D)＝2v(B)＝2×0.1 ml·L－1·min－1＝0.2 ml·L－1·min－1。(3)该反应为等体积变化，加压平衡不移动，故A的转化率不变。(4)将C、D的量折算成A、B的量，则相当于加入2 ml A和eq \f(2,3) ml B，容器体积固定，若浓度相同，则说明起始时物质的量相等，故B还应加入2 ml－eq \f(2,3) ml＝eq \f(4,3) ml。


[答案] (1)eq \f(c2C·c2D,c3A·cB) > (2)0.8 ml·L－1 0.2 ml·L－1·min－1 (3)不变 反应前后气体体积不变，压强对平衡无影响 (4)eq \f(4,3)


19．(12分)大气中CO2含量的增加会加剧温室效应，为减少其排放，需将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用。


(1)CO2与NH3反应可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]，反应2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)在合成塔中进行。如图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[n(CO2)/n(NH3)]和水碳比[n(CO2)/n(H2O)]投料时二氧化碳转化率的情况。


①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值范围分别为0.6～0.7、1～1.1和1.5～1.61，则生产中应选用水碳比的数值范围为________。


②请推测生产中氨碳比控制在4.0左右还是控制在4.5左右比较适宜，并简述你的理由_____________________________________________________


____________________________________________________。





图1 图2


(2)CO2与H2也可用于合成甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。在体积可变的恒压密闭容器中，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图2所示。


①该反应的化学平衡常数的表达式为______________________________。


②该反应的ΔS________0，ΔH________0(填“＞”或“＜”)。


③700 K投料比eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(nH2,nCO2)))＝2时，H2的平衡转化率为________。


[解析] (1)①氨碳比相同时曲线Ⅰ二氧化碳的转化率大，所以生产中选用水碳比的数值为0.6～0.7。②氨碳比在4.5时，需要氨气较多，但依据图象分析二氧化碳转化率增大不多，工业合成氨生成工艺较复杂，提高生产成本，所以氨碳比控制在4.0左右。(2)①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以平衡常数K＝eq \f(cCH3OH·cH2O,cCO2·c3H2)。②因为该反应为气体减小的反应，则ΔS＜0，因为温度越高，CO2转化率越小，则平衡逆移，所以该反应正方向为放热反应，即ΔH＜0。③由图可知，在700 K，投料比[n(H2)∶n(CO2)]＝2时，二氧化碳转化率为30%，令CO2、H2的起始物质的量分别为1 ml、2 ml，转化的二氧化碳为0.3 ml，根据方程式可知转化的氢气为0.9 ml，进而计算H2的转化率＝eq \f(0.9 ml,2 ml)×100%＝45%。


[答案] (1)①0.6～0.7 ②4.0比较适宜，氨碳比在4.5时，NH3的量增大较多，而CO2的转化率增加不大，提高了生产成本 (2)①K＝eq \f(cCH3OH·cH2O,cCO2·c3H2) ②＜ ＜ ③45%


20．(14分)硫及其化合物对人类的生产和生活有着重要的作用。


(1)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－198 kJ·ml－1是制备硫酸的一个重要反应。


在容积为V L的密闭容器中分别充入2 ml SO2和1 ml O2，在不同条件下进行反应，反应体系的总压强随时间的变化如图所示。与实验a相比，实验b改变的条件是________________，判断的依据是__________________________


____________________________________________________。





(2)二氧化硫在一定条件下还可以发生如下反应：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) ΔH＝－42 kJ·ml－1。在1 L的恒容密闭容器中充入SO2(g)和NO2(g)，所得实验数据如表所示：


①在实验甲中，若2 min时测得反应放出的热量是4.2 kJ，则0～2 min内，用SO2(g)表示的平均反应速率v(SO2)＝________。


②在实验丙中，达到平衡时，NO2的转化率为________。


③由表中数据可推知，T1________T2(填“>”“<”或“＝”)，判断的理由是_________________________________________________________________


____________________________________________________。


[解析] (1)分析图象可知，实验b首先达到平衡，则反应速率快，故与实验a相比，实验b改变的条件是升高温度。


(2)①在实验甲中，若2 min时测得反应放出的热量是4.2 kJ，则消耗二氧化硫0.1 ml，故0～2 min内v(SO2)＝eq \f(0.1 ml,1 L×2 min)＝0.05 ml·L－1·min－1。②实验乙中各物质的平衡浓度：c(SO2)＝(0.20－0.16)ml·L－1＝0.04 ml·L－1，c(NO2)＝(0.80－0.16)ml·L－1＝0.64 ml·L－1，c(NO)＝c(SO3)＝0.16 ml·L－1，则平衡常数为eq \f(0.16 ml·L－1×0.16 ml·L－1,0.04 ml·L－1×0.64 ml·L－1)＝1，由于实验丙的温度与实验乙相同，因此实验丙达到平衡时，其平衡常数也是1。


SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)


起始/ml 0.20 0.30 0 0


变化/ml a a a a


平衡/ml 0.20－a 0.30－a a a


K＝eq \f(a2,0.20－a0.30－a)＝1，解得a＝0.12，则NO2的转化率为eq \f(0.12,0.30)×100%＝40%。③实验甲的平衡常数为eq \f(0.18 ml·L－1×0.18 ml·L－1,0.80－0.18 ml·L－1×0.20－0.18 ml·L－1)≈2.613，比T2时的平衡常数大，而该反应的正反应是放热反应，故T1＜T2。


[答案] (1)升高温度 实验b与实验a相比，反应速率快(其他合理答案也可)


(2)①0.05 ml·L－1·min－1 ②40% ③＜ T1时，该反应的平衡常数K1≈2.613，T2时，该反应的平衡常数K2＝1，该反应的正反应为放热反应，所以T1＜T2(其他合理答案也可)选项
H2O2溶液的物质的量浓度/(ml·L－1)
反应的温度/℃
A
1
5
B
4
5
C
1
40
D
4
40
选项
A
B
研究目的
压强对反应的影响(p2>p1)
温度对反应的影响
图示
选项
C
D
研究目的
平衡体系增加N2对反应的影响
催化剂对反应的影响
图示
起始浓度
c(H2)/(ml·L－1)
c(I2)/(ml·L－1)
c(HI)/(ml·L－1)
甲
0.01
0.01
0
乙
0.02
0.02
0
温度
平衡浓度(ml·L－1)
c(NH3)
c(CO2)
T1
0.1
T2
0.1
容器
甲
乙
丙
丁
A
2 ml
1 ml
2 ml
1 ml
B
1 ml
1 ml
2 ml
2 ml
实验编号
温度
起始时物质的量/ml
平衡时物质的量/ml
n(SO2)
n(NO2)
n(NO)
甲
T1
0.80
0.20
0.18
乙
T2
0.20
0.80
0.16
丙
T2
0.20
0.30
a