2021秋（新教材）人教版化学选择性必修1作业：第二章 化学反应速率与化学平衡（B） WORD版含解析.docx

1、章末质量评估化学反应速率与化学平衡(B)(时间:75分钟满分:100分)一、选择题:本题共16小题,共44分。第110小题,每小题2分;第1116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.汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一,治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器,它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,其反应原理是2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。由此可知,下列说法中正确的是()A.该反应是熵增大的反应B.该反应不能自发进行,因此需要合适的催化剂C.该反应常温下能自发进行,催化剂只是增大反应的速率D.

2、该反应常温下能自发进行,因为正反应是吸热反应解析:只使用催化剂便可使尾气发生转化,故此反应能自发进行。因该反应是气体物质的量减小的反应,故是熵减小的反应。因熵减小不利于反应自发进行,故自发进行的原因是反应放热。答案: C2. 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量不变C.氧气压强增大 D.BaO2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

3、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: D3.H2NCOONH4是工业上由氨合成尿素的中间产物。在一定温度下、容积不变的密闭容器中发生反应H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),能说明该反应达到平衡状态的是()每生成34 g NH3的同时消耗44 gCO2混合气体的平均相对分子质量不变NH3的体积分数保持不变混合气体的密度保持不变c(NH3)c(CO2)=21A.B.C.D.解析:每生成34 g NH3的同时必然生成44 g CO2,同时消耗44 g CO2,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态;因反应物H2NCOONH4为固体,则混合气体的平均

4、相对分子质量为217+443=26恒定不变,所以混合气体的平均相对分子质量不变,不能说明反应达到平衡状态;由化学方程式可知,NH3的体积分数恒定不变,所以NH3的体积分数保持不变,不能说明反应达到平衡状态;由于反应物H2NCOONH4是固体,没有达到平衡状态前,气体质量会变化,容器容积不变,则混合气体的密度也会发生变化,所以密度不变,说明反应达到了平衡状态;因氨和二氧化碳均为生成物,所以c(NH3)c(CO2)=21,不能说明反应达到平衡状态。答案:D4.对于可逆反应A(g)+2B(g)2C(g)H0,下列图像中正确的是() A B C D解析:增大压强,平衡正向移动,正反应速率大于逆反应速率

5、,A、B项错误;升高温度,反应速率增大,达到平衡所用的时间较少,图像不符合,C项错误;升高温度,反应速率增大,达到平衡所用的时间较少,平衡正向移动,A的含量减少,D项正确。答案:D5.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是()A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B.CH4CH3COOH过程中,有CH发生断裂C.放出能量并形成了CCD.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率解析:由图示可知,CO2和CH4完全转化为CH3COOH,总反应的原子利用率为100%,A项正确;化学反应实质是旧化学键断裂、新化学键

6、形成,故CH4CH3COOH过程中,有CH发生断裂,B项正确;由图示可知,状态的能量高于状态,故放出能量并形成了CC,C项正确;催化剂能改变反应速率,但是无法使平衡发生移动,故平衡转化率不变,D项错误。答案:D6.在一定温度下,4 mol A在2 L的密闭容器里分解,反应为A(g)2B(g)+C(g),达到平衡时,测得已有50%的A分解成B和C。此温度时,该反应的平衡常数的数值为()A.4 B.3 C.2 D.1解析:在一定温度时,4 mol A在2 L的密闭容器里分解,达到平衡时,测得已有50%的A分解成B和C,则A的平衡物质的量浓度是c(A)=1 mol/L,A改变的浓度是1 mol/L,

7、则平衡时B的浓度是c(B)=2 mol/L,C的浓度是c(C)=1 mol/L,因此该反应的化学平衡常数K=c2(B)c(C)c(A)=4, A项正确。答案:A7.某温度下,容积一定的密闭容器中进行以下反应:2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s)H0,下列叙述中正确的是()A.在容器中加入氩气,反应速率不变B.加入少量W,逆反应速率增大C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小D.将容器的容积缩小,可增大活化分子的百分数,有效碰撞次数增多解析:在容器中加入氩气,压强增大,但物质的浓度不变,所以反应速率不变,A项正确;W是固体,所以加入少量W,正、逆反应速率均不变,B项不正确;升高温度,正、逆

8、反应速率均增大,C项不正确;将容器的容积缩小,可增大单位体积内活化分子数,有效碰撞次数增大,反应速率增大,但活化分子的百分数不变,D项不正确。答案:A8.在2 L恒容密闭容器中充入2 mol X与1 mol Y发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g)H0),其反应机理如下:NO(g)+Br2(g)NOBr2(g)快;NO(g)+NOBr2(g)2NOBr(g)慢。下列有关该反应的说法中正确的是()A.该反应的速率主要取决于的快慢B.NOBr2是该反应的催化剂C.正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ/molD.增大Br2(g)浓度能增大活化分子百分数,增大反应速率解析:反应速率主要取决于慢的

9、一步,所以该反应的速率主要取决于的快慢,A项错误;NOBr2是反应过程的中间产物,不是该反应的催化剂,B项错误;由于该反应为放热反应,说明反应物总能量高于生成物总能量,所以正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ/mol,C项正确;增大Br2(g)浓度,活化分子百分数不变,但单位体积内的活化分子数目增多,所以能增大反应速率,D项错误。答案:C11.汽车尾气净化中的一个反应如下:NO(g)+CO(g)12N2(g)+CO2(g)H=-373.4 kJ/mol。在恒容密闭容器中,反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图中正确的是() A B C D解析:该反应为气体体积减小的放热反应,升高温度,平

10、衡逆向移动,生成物浓度减小,反应物浓度增大,平衡常数减小,A项错误;同理,升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率减小,B项错误;平衡常数只与温度有关,与反应物的物质的量无关,C项正确;增加N2的物质的量,平衡逆向移动,NO的转化率减小,D项错误。答案:C12.在密闭容器中,加热一氧化碳与水蒸气的气体混合物,在催化剂存在下发生反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。在500 时,平衡常数K=9。若反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 mol/L,则在此条件下CO的转化率为()A.25% B.50% C.75% D.80%解析:依据化学平衡,设CO的转化浓度为x mol/L

11、,列三段式:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)起始浓度(mol/L) 0.020.020 0 变化浓度(mol/L) xx xx平衡浓度(mol/L) 0.02-x 0.02-x xx平衡常数K=c(H2)c(CO2)c(CO)c(H2O)=x2(0.02-x)2=9,解得x=0.015,则CO的转化率为0.015mol/L0.02mol/L100%=75%,故选C项。答案:C13.下列说法中正确的是()A.H2(g)+I2(g) 2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器容积,正逆反应速率不变B.C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达到平衡

12、C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g)2C(?)已达到平衡,则A、C不能同时是气体D.1 mol N2与3 mol H2反应达到平衡时H2的转化率为10%,放出热量为Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收热量为Q2,Q2不等于Q1解析:该可逆反应的反应前后气体分子数不发生变化,当缩小反应容器容积时,相当于加压,正逆反应速率同等程度增大,A项错误;在建立平衡前,碳的质量不断改变,达到平衡时,质量不变,因而碳的质量不再改变说明反应已达到平衡,B项正确;若压强不再改变说明反应达到平衡,表明反应前后气体的分子数不相等,A、C可以同时为气体

13、,C项错误;合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H,实际参与反应n(H2)=310%=0.3 mol,因而Q1=0.33|H|=0.1|H|,分解氨时实际消耗的n(NH3)=210%=0.2 mol,Q2=0.22|H|=0.1|H|,则Q1=Q2,D项错误。答案:B14.甲烷重整时涉及以下两个反应:CH4 (g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)K1CO(g) +H2O(g)CO2(g) +H2(g)K2它们的平衡常数随温度的变化如图所示,下列说法正确的是()A.反应、都是放热反应B.两曲线交点表示此时、两反应速率相等C.相同温度下,CH4 (g)+2H2O(g)CO2(g

14、)+4H2(g)的平衡常数为K1+K2D.相同条件下,增大反应中水蒸气的浓度,CH4的转化率增大解析:反应随着温度的升高,平衡常数增大,说明正反应是吸热反应,A项错误;交点代表两个反应的平衡常数相同,不能说明反应速率相等,B项错误;K1=c(CO)c3(H2)c(CH4)c(H2O),K2=c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O),K3=c(CO2)c4(H2)c(CH4)c2(H2O),所以K3=K1K2,C项错误;增大一种反应物浓度,则另一种反应物的转化率增大,D项正确。答案:D15.在、三个容积不等的恒容密闭容器中,均充入0.1 mol CO与0.2 mol H2,在催化剂的作用下发

15、生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。测得三个容器中平衡混合物中CH3OH的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法中正确的是()A.该反应的正反应为吸热反应B.三个容器的容积:C.P点时,CO的转化率为75%D.P点时,向容器中再充入CO、H2及CH3OH各0.025 mol,此时v正(CO)v逆(CO)解析:由题图可知,容积一定时,温度升高,CH3OH的体积分数减小,说明升高温度,平衡逆向移动,故该反应的H0,正反应为放热反应,A项错误。三个容器中起始加入CO和H2的量分别相等,温度一定时,容器的容积越小,体系的压强越大,反应向正反应方向进行的程度越大,反应物的转化率越大,CH3

16、OH的体积分数越大,故容器的容积:,B项错误。P点时CH3OH的体积分数为50%,根据同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比,设P点时CO转化的物质的量为x mol。CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)起始量/mol 0.1 0.2 0变化量/mol x 2x x平衡量/mol 0.1-x 0.2-2xx则CH3OH的体积分数为x0.1-x+0.2-2x+x100%=50%,解得x=0.075,故P点时CO的转化率为0.075mol0.1mol100%=75%,C项正确。P点时,向容器中再充入CO、H2及CH3OH各0.025 mol,此时,容器中n(CO)=0.05 mol、n

17、(H2)=0.075 mol、n(CH3OH)=0.1 mol,设容器的容积为V L,则达到平衡时K=0.075V0.025V(0.05V)2=1 200V2,充入气体后Q=0.1V0.05V(0.075V)2355.6V2v逆(CO),D项错误。答案:C16.一定条件下存在反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0。现有三个体积相同的密闭容器 、,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、中平衡常数相同B.容器、中正反应速率相同C.平衡时SO3的体积分数:()(),C项错误;若容器恒温恒容,容器也恒温恒容时,达到相同的平衡状态,容器中SO2的转

18、化率与容器中SO3的转化率之和为1,但实际上容器是绝热恒容容器,随着反应的进行,温度升高,平衡逆向移动,SO2的转化率减小,因此容器中SO2的转化率与容器中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)CuBr2分解的热化学方程式为2CuBr2(s)2CuBr(s)+Br2(g)H=+105.4 kJ/mol。在密闭容器中将过量CuBr2于487 K下加热分解,平衡时p(Br2)为4.66103 Pa。(1)如果反应体系的容积不变,提高反应温度,则p(Br2)将会(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,

19、发生以下反应:TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g)H0。反应的平衡常数表达式K=。若K=1,向某恒容密闭容器中加入1 mol I2(g)与足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化率为(结果精确到0.1%)。如图所示,上述反应在石英真空管中进行,先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末与少量I2(g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体,则温度T1(填“”“”或“=”)T2。上述反应体系中循环使用的物质是。解析: (1)CuBr2的分解反应是吸热反应,升高温度,平衡向右移动,n(Br2)增大,同时由于容积不变,温度升高,所以p(Br2)增大。(2)K=c

20、(TaI4)c(S2)c2(I2),通过三段式法列出平衡浓度,代入K的表达式可以得出转化率为66.7%。由所给化学方程式可知,该反应为吸热反应,温度T2端利于反应正向进行,为高温,温度T1端利于反应逆向进行,为低温,所以T1T2。I2是可以循环使用的物质。答案: (1)增大(2)c(TaI4)c(S2)c2(I2) 66.7%”或“”)0。曲线c表示的物质为。为提高H2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是。解析: (1)恒温恒容时,气体的压强之比等于其物质的量之比,2 h时,p后p前=0.85,设此时消耗CO2的物质的量为x mol。CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(

21、g)V1 2x mol2x mol则有(4-2y)mol4mol=0.85,解得x=0.3,故前2 h的平均反应速率v(H2)=0.3mol32 L2 h=0.225 mol/(Lh)。该温度下,反应进行5 h时达到平衡状态,此时p后p前=0.80,设此时消耗CO2的物质的量为y mol,则有(4-2y)mol4mol=0.80,解得y=0.4,故CO2的平衡转化率为0.4mol1mol100%=40%。设开始时投入CO2与H2的物质的量分别为1 mol、3 mol,CO2的平衡转化率为50%,则有:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始量/mol 130 0变化量/mo

22、l0.5 1.50.50.5平衡量/mol0.5 1.50.50.5则平衡时p(CO2)=p(CH3OH)=p(H2O)=8 MPa0.5mol3mol=43 MPa,p(H2)=8 MPa1.5mol3mol=4 MPa,故该反应条件下的平衡常数为Kp=43434343=148。(2)由图可知,随着温度的升高,n(H2)逐渐增大,说明平衡逆向移动,则正反应为放热反应,故H0。随着温度的升高,n(H2)逐渐增大,由于H2是反应物,则另一条逐渐增大的曲线a代表CO2;C2H4(g)、H2O(g)都是生成物,随着平衡逆向移动,两者的物质的量逐渐减小,根据化学计量数的关系可知,曲线b代表H2O(g)

23、,曲线c代表C2H4(g)。该反应的正反应是气体总分子数减小的放热反应,欲提高H2的平衡转化率,除改变温度外,还可以增大压强或不断分离出产物H2O(g)。答案: (1)0.225 mol/(Lh)40%148(2)C2H4加压(或不断分离出水蒸气)20.(16分)在恒容密闭容器中通入CH4与CO2,使其物质的量浓度均为1.0 mol/L,在一定条件下发生反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。测得平衡时CH4的体积分数与温度及压强的关系如图所示。回答下列问题。 (1)该反应的H(填“”或“=”)0。(2)压强p1、p2、p3由大到小的顺序为;压强为p2时,Y点处v正(填“”

24、或“=”)v逆。(3)X点时CH4的转化率为。(4)为探究速率与浓度的关系,根据相关实验数据,粗略地绘制出了两条速率-浓度关系曲线:v正c(CH4)和v逆c(CO),如图所示。与曲线v正c(CH4)相对应的是图中曲线(填“甲”或“乙”)。降低温度,反应重新达到平衡时,v正、v逆相应的平衡点分别为(填字母)。解析: (1)由图可知,压强不变时,升高温度,CH4的体积分数减小,平衡右移,说明正反应为吸热反应,则H0。(2)经三条等压线作一条垂线,会有三个交点,如图:交点分别为M、N、K;由K点N点M点,甲烷的体积分数依次增大,根据反应体系特征,说明体系压强逐渐增大,则p1p2v逆。(3)设容器的容积为1 L,甲烷转化的物质的量为x mol。列“三段式”进行解题:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)n(起始)/mol: 11 00n(转化)/mol: x x2x2xn(平衡)/mol:1-x1-x 2x2xX点时CH4的体积分数为118,即 1-x1-x+1-x+2x+2x 100%=118,解得x=0.8,甲烷的转化率为0.8mol1mol100%=80%。答案: (1)(2)p3p2p1(3)80%(4)乙B、F