山东省济南市届高三化学寒假作业《化学反应速率与化学平衡》含答案.docx
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山东省济南市届高三化学寒假作业《化学反应速率与化学平衡》含答案
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山东省济南市2020届高三化学寒假作业《化学反应速率与化学平衡》
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.一定温度下,10mL0.40mol·L-1H2O2溶液发生催化分解。
不同时刻测定生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A.0~6min的平均反应速率:
v(H2O2)≈3.3×10-2mol·L-1·min-1
B.6~10min的平均反应速率:
v(H2O2)<3.3×10-2mol·L-1·min-1
C.反应至6min时,c(H2O2)=0.3mol·L-1
D.反应至6min时,H2O2分解了50%
2.对于反应:
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑,下列说法正确的是( )
A.用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同,但所表示的意义相同
B.不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率,但可用水来表示
C.用H2O和CO2表示的化学反应速率相同
D.用CaCl2浓度的减小表示其反应速率
3.氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的热化学方程式为
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1
当该反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率随时间的变化关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.图中t1时刻引起平衡移动的条件可能是升高温度
B.表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t5~t6
C.温度为T℃时,将2amolH2和amolN2充入0.5L密闭容器中,充分反应后N2的转化率为50%,则该温度时反应的平衡常数为16/a2
D.在t2~t3时间段,保持容器容积不变,充入一定量的惰性气体,N2的浓度不变
4.0.1mol·L-1Na2S2O3溶液和0.1mol·L-1H2SO4溶液各5mL,与10mL水混合,反应速率为v1mol·L-1·s-1;0.2mol·L-1Na2S2O3溶液和0.2mol·L-1H2SO4溶液各5mL,与20mL水混合,反应速率为v2mol·L-1·s-1。
则v1和v2的关系是( )
A.v1>v2
B.v1 C.v1=v2 D.不能肯定 5.对可逆反应: 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是( ) A.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO) B.若单位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH3,则反应达到平衡状态 C.达到化学平衡时,若增大容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大 D.化学反应速率的关系是2v正(NH3)=3v正(H2O) 6.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0,反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是( ) A.增加压强 B.降低温度 C.增大CO的浓度 D.更换催化剂 7.在恒容密闭容器中通入X并发生反应: 2X(g) Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( ) A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量 B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)= mol·L-1·min-1 C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆 D.M点时再加入一定量的X,平衡后X的转化率减小 8.以下可逆反应在给定的条件下一定达到了化学平衡状态的是( ) A.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)[在混合气体中φ(NH3)=33.3%] B.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)(在恒容容器中,容器内压强不再改变) C.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)(在恒压条件下,总质量不再改变) D.2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)(在恒容条件下,气体颜色不再改变) 9.可逆反应2NO2 2NO+O2在体积不变的密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是( ) ①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO ②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2 ③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 A.①④ B.②④ C.①③④ D.①②③④⑤ 10.某温度下,在固定容积的密闭容器中,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡时,各物质的物质的量之比为n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶2∶1。 保持温度不变,以2∶2∶1的物质的量之比再充入A、B、C,则( ) A.平衡不移动 B.再达平衡时,n(A)∶n(B)∶n(C)仍为2∶2∶1 C.再达平衡时,C的体积分数增大 D.再达平衡时,正反应速率增大,逆反应速率减小 二、双选题(共5小题,每小题6.0分,共30分) 11.(双选)一定条件下的密闭容器中,可逆反应2A(g) B(g)+3C(g)在下列四种状态中处于平衡状态的是( ) 12.(双选)在恒温恒容条件下,能使A(g)+B(g) C(g)+D(g)正反应速率增大的措施是( ) A.减小C或D的浓度 B.增大D的浓度 C.减小B的浓度 D.增大A或B的浓度 13.温度为T1时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应: 2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)(正反应吸热)。 实验测得v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。 下列说法正确的是( ) A.达平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5 B.达平衡时,容器Ⅱ中 比容器Ⅰ中的大 C.达平衡时,容器Ⅲ中NO的体积分数小于50% D.当温度改变为T2时,若k正=k逆,则T2>T1 14.(双选)下列说法不正确的是( ) A.体系有序性越高,熵值就越低 B.自发过程将导致体系的熵增大 C.吸热反应不可以自发进行 D.同种物质气态时熵值最大 15.(双选)在体积均为1.0L的恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉,再分别加入0.1molCO2和0.2molCO2,在不同温度下反应CO2(g)+C(s) 2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。 下列说法正确的是( ) A.反应CO2(g)+C(s) 2CO(g) ΔS>0 ΔH<0 B.体系的总压强P总: P总(状态Ⅱ)>2P总(状态Ⅰ) C.体系中c(CO): c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ) D.逆反应速率v逆: v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ) 第Ⅱ卷 三、非选择题(共3小题,每小题10.0分,共30分) 16.反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)在恒温恒容条件下进行,下列情况中,反应正向进行的是________(填字母,下同);反应逆向进行的是__________;处于平衡状态的是__________;无法判断是否达到平衡的是__________。 A.单位时间内消耗2molN2,同时生成4molNH3 B.单位时间内消耗3molH2,同时生成2molNH3 C.单位时间内生成2molN2,同时生成6molN—H键 D.混合气的密度不再随时间而改变 E.容器中气体的压强不再随时间而改变 F.单位时间内生成2molNH3,同时又生成2molH—H键 17.在一定条件下,反应A(g)+B(g) C(g)(正反应为放热反应)达到平衡后,根据下列图像判断: (1)升温,达到新平衡的是__________(填字母,下同),新平衡中C的体积分数__________(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。 (2)降压,达到新平衡的是__________,A的转化率__________。 (3)减少C的量,达到新平衡的是__________。 (4)增加A的量,达到新平衡的是__________,此时B的转化率__________,A的转化率__________。 (5)使用催化剂,达到平衡的是__________,A的转化率__________,C的质量分数__________。 18.目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇,某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究。 已知在不同温度下的化学反应。 平衡常数(K1、K2、K3)如下所示: 请回答下列问题: (1)反应②是__________(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=__________(用K1、K2表示)。 (3)要使反应③在一定条件下建立的平衡逆向移动,可采取的措施有________(填字母)。 A.缩小反应容器的容积B.扩大反应容器的容积 C.升高温度D.使用合适的催化剂 E.从平衡体系中及时分离出CH3OH (4)500℃时,测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时v正__________(填“>”“=”或“<”)v逆。 (5)300℃时,在一定的压强下,5molCO与足量的H2在催化剂的作用下恰好完全反应,变化的热量为454kJ。 在该温度时,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下: 下列说法正确的是______(填字母)。 A.2c1>c3B.a+b<90.8 C.2p2 答案 1.【答案】C 【解析】10mL溶液中含有H2O2的物质的量为0.01L×0.4mol·L-1=0.004mol, 6min时,氧气的物质的量为 =0.001mol, 根据三段法解题: 2H2O2 2H2O+O2↑ 初始物质的量(mol)0.0040 变化的物质的量(mol)0.0020.001 6min时物质的量(mol)0.0020.001 则0~6min时间内,Δc(H2O2)= =0.2mol·L-1, 所以v(H2O2)= ≈3.3×10-2mol·L-1·min-1,A正确; 6min时,c(H2O2)= =0.2mol·L-1,C错误; 6min时,H2O2分解率为 ×100%=50%,D正确; 随着反应的进行,H2O2的浓度逐渐减小,又由于反应物的浓度越小,反应速率越慢,所以6~10min的平均反应速率<3.3×10-2mol·L-1·min-1,B正确。 2.【答案】A 3.【答案】D 【解析】该反应的正反应是气体体积减小的放热反应。 t1时v正和v逆同时增大,且v正>v逆,说明平衡正向移动,故引起平衡移动的条件应为增大压强,NH3的含量升高,t2~t3处于平衡状态,t3时v正、v逆同时增大,且v正<v逆,说明平衡逆向移动,故改变的条件应为升高温度,NH3的含量降低,t4~t5处于平衡状态。 t5时v正、v逆同时增大,且v正=v逆,说明平衡不移动,故改变的条件应为加入催化剂,NH3的含量不变。 由上述分析可知t2~t3时间段内NH3的含量最高,A、B项错误;温度为T℃时,利用“三段式”法可得,平衡时c(N2)= =amol·L-1,c(H2)= =amol·L-1,c(NH3)=2amol·L-1,故K= = ,C项错误;保持容器容积不变,充入一定量的惰性气体,平衡不移动,N2的浓度不变,D项正确。 4.【答案】B 【解析】比较混合后Na2S2O3和H2SO4浓度的大小,浓度越大,速度越快。 5.【答案】A 【解析】根据不同物质表示同一反应速率时的关系可知,v逆(O2)∶v逆(NO)=5∶4,v逆(NO)= v逆(O2),代入A中表达式知v正(O2)=v逆(O2),A正确;NO的生成与NH3的消耗都表示正反应速率,B不正确;达到平衡时,增大容器体积,反应物、生成物浓度同时减小,正、逆反应速率同时减小,C不正确;在反应的任意状态总有v正(NH3)∶v正(H2O)=4∶6,即3v正(NH3)=2v正(H2O),D不正确。 6.【答案】B 【解析】提高CO的转化率可以让平衡正向进行即可。 A项,增加压强,该平衡不会发生移动,错误;B项,降低温度,化学平衡向着放热方向即正向进行,正确;C项,增大CO的浓度,化学平衡向着正方向进行,但是一氧化碳的转化率降低,错误;D项,催化剂不会引起化学平衡的移动,错误。 7.【答案】C 【解析】根据图像可知W点消耗的X的物质的量大于M点消耗X的物质的量,因此根据热化学方程式可知W点放出的热量多,A不正确;T2下,在0~t1时间内X的浓度减少了(a-b)mol·L-1,则根据方程式可知Y的浓度增加了 mol·L-1。 反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,所以Y表示的反应速率为 mol·L-1·min-1,B不正确;根据图像可知,温度为T1时反应首先达到平衡状态。 温度高反应速率快,到达平衡的时间短,则温度T1>T2。 M点温度高于N点温度,且N点反应没有达到平衡状态,此时反应向正反应方向进行,即N点的逆反应速率小于N点的正反应速率,因此M点的正反应速率大于N点的逆反应速率,C正确;由于反应前后均是一种物质,因此M点时再加入一定量的X,则相当于增大压强,正反应方向应是体积减小的可逆反应,因此平衡向正反应方向移动,所以X的转化率升高,D不正确。 8.【答案】D 【解析】A项,φ(NH3)=33.3%,未说明后续是否变化,不能说明达到平衡状态;B项,对于反应前后气体物质的量不变的反应,p总始终为恒量;C项,总质量始终为恒量,不能作为判断是否达到平衡状态的依据。 9.【答案】B 【解析】①NO、O2都是生成物,所以反应的任何阶段都有单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO,不能作为达到平衡状态的标志,错误;②NO2、O2分别是反应物、生成物,单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2,说明正、逆反应速率相等,正确;③可逆反应中各物质的物质的量浓度变化即反应速率始终等于化学计量数的比值,不能作为达到平衡状态的标志,错误;④在体积不变的密闭容器中,随着反应的进行,气体的颜色一直变化,达平衡时不再变化,正确;⑤容器体积不变,气体质量不变,所以气体的密度始终不变,不能作为达到平衡状态的标志,错误,B项正确。 10.【答案】C 【解析】A项,由于反应前后气体的化学计量数之和不等,则增大压强平衡发生移动,错误;B项,由于反应前后气体的化学计量数之和减小,则增大压强平衡向正反应方向移动,导致再次达到平衡时,A、B和C的物质的量之比减小,错误;C项,由于反应前后气体的化学计量数之和减小,则增大压强平衡向正反应方向移动,导致再次达到平衡时,C的体积分数增大,正确;D项,由于反应物和生成物的浓度都增大,所以再达到平衡时,正、逆反应速率都增大,错误。 11.【答案】CD 【解析】C项,v正(A)∶v逆(C)=2∶3,与化学计量数之比相等,说明v(正)=v(逆);D项,v正(A)=v逆(A)(用同一物质表示),必然v正=v逆。 12.【答案】BD 【解析】减小物质的浓度,速率应减小(包括正反应速率和逆反应速率),而增大D的浓度的瞬间是逆反应速率增大,正反应速率在这一瞬间不变,而后才增大,所以B正确,增大A或B的浓度,正反应速率增大,逆反应速率开始不变,D正确。 13.【答案】CD 【解析】由Ⅰ中数据可计算温度T1时反应的平衡常数。 平衡后气体总物质的量: n(气体)=(0.2mol·L-1+0.4mol·L-1+0.2mol·L-1)×1L=0.8mol。 K= = =0.8 A错: 此时容器Ⅱ中,Qc= = 由于反应正向进行,气体的物质的量增加,故建立平衡后n(气体)>(0.3mol·L-1+0.5mol·L-1+0.2mol·L-1)×1L=1.0mol。 则达到平衡后容器Ⅰ和容器Ⅱ中的总压强之比p(Ⅰ)∶p(Ⅱ)<0.8mol∶1.0mol=4∶5。 B错: 根据等效平衡特点可知,容器Ⅱ中平衡体系相当于在容器Ⅰ平衡体系中同时加入0.2mol·L-1NO和0.05mol·L-1O2,平衡左移的结果。 故容器Ⅱ的平衡体系中,0.2mol·L-1 达平衡时,容器Ⅰ中 = =1,容器Ⅱ中 < <1,即容器Ⅱ中 比容器Ⅰ中的小。 C对: 同理,根据等效平衡特点可知,容器Ⅲ中平衡体系相当于在容器Ⅰ平衡体系中同时减去0.1mol·L-1NO2、增加0.1mol·L-1O2,平衡左移,建立新平衡时,NO的体积分数减小,因容器Ⅰ中NO的体积分数为 ×100%=50%,故容器Ⅲ平衡体系中NO的体积分数小于50%。 D对: 由题中关系式v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2)可得,k正= ,k逆= ,当温度改变为T2时,k正=k逆,即 = 。 反应达到平衡时v(NO2)消耗=v(NO)消耗,则c2(NO2)=c2(NO)·c(O2)。 温度T2时,K= =1,平衡常数增大,因为该反应的正反应为吸热反应,所以T2>T1。 14.【答案】BC 【解析】体系无序性越高,熵值越大。 15.【答案】BC 【解析】A项,C和CO2反应是吸热反应,ΔH>0,错误;B项,Ⅰ是通入0.1molCO2,Ⅱ是通入0.2molCO2,状态Ⅱ可以看作先通0.1molCO2,此时的压强相等,再通入0.1molCO2,若平衡不移动,此时的压强等于2P总(状态Ⅰ),但加压使反应逆向移动,为使CO2的浓度相等,应加热使反应向正反应方向移动,气体物质的量增加,因此P总(状态Ⅱ)>2P总(状态Ⅰ),正确;C项,状态Ⅱ可以看作先通0.1molCO2,此时两者CO的浓度相等,在通入0.1molCO2,若平衡不移动,Ⅱ状态CO的浓度等于Ⅲ状态的2倍,但再充入CO2,相当于增大压强,平衡左移,消耗CO,因此c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ),正确;D项,温度越高,反应速率越快,v逆(状态Ⅰ)<v逆(状态Ⅲ),错误。 16.【答案】F C E ABD 【解析】本题考查了对可逆反应的方向性及平衡状态标志的判断。 A项,因为消耗2molN2的同时必生成4molNH3,无法判断是否达到平衡;B项,单位时间内不论反应是否平衡,消耗3molH2的同时均生成2molNH3,无法判断是否达到平衡;C项,生成6molN—H键即生成2molNH3,也即有1molN2被消耗,所以v(N2)消耗 ,气体的质量和体积不随平衡移动而改变,即ρ始终是一个定值,无法判断是否达到平衡;E项,若平衡正向移动,压强p会减小,而p不再改变,说明反应已达平衡状态;F项,生成2molNH3即消耗3molH2,而生成2molH—H键即生成2molH2,v(H2)消耗>v(H2)生成,所以反应正向进行。 17.【答案】 (1)B 减小 (2)C 减小 (3)E (4)A 增大减小 (5)D 不变 不变 【解析】改变压强、温度及使用催化剂,其反应速率均发生变化,改变压强,速率有“跳档”,而改变浓度常常使一个反应的反应速率逐渐变化,根据改变条件后,平衡向哪个方向移动,确定反应速率的相对大小,结合速率的变化特点进行判断。 18.【答案】 (1)吸热 (2)K1·K2 (3)BC (4)>(5)D 【解析】 (1)对于反应②,温度升高,平衡常数增大,说明升高温度对正反应有利,所以该反应是吸热反应。 (2)反应③3H2(g)+CO2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)是反应①+②得到的,可知平衡常数K3=K1·K2。 (3)根据平衡常数K3=K1·K2,计算不同温度下反应③的平衡常数,500℃时,K3=K1·K2=2.5×1.0=2.5;800℃时,K3=K1·K2=2.52×0.15=0.378,结合温度变化分析,随温度升高,平衡常数减小,平衡逆向进行,所以判断反应是放热反应;A项,缩小反应容器的容积,平衡向化学计量数减小的方向进行,向正方向进行,错误;B项,扩大反应容器的容积,平衡向向化学计量数增大的方向进行,向逆方向进行,正确;C项,升高温度,平衡向吸热方向移动,向逆方向进行,正确;D项,使用合适的催化剂,不改变平衡移动的方向,错误;E项,从平衡体系中及时分离出CH3OH,减少生成物,平衡向正方向移动,错误。 (4)500℃时,测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,此时Qc= = ≈0.88<2.5,此时反应正向进行,v正>v逆。 (5)A项,甲、丙相比较,把甲等效为开始加入1molCH3OH,丙中甲醇的物质的量为甲的2倍,压强增大,对于反应CH3OH(g) CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移动,故2c1<c3,错误;B项,由题目可知生成1molCH3OH的能量变化为454kJ/5=90.8kJ,甲、乙平衡状态相同,令平衡时甲醇为nmol,对于甲容器,a=90.8n,等于乙容器b=90.8(1-n),故a+b=90.8,错误;C项,比较乙、丙可知,丙中甲醇的物质的量为乙的2倍,压强增大,对于反应CH3OH(g) CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移动,故2p2>p3,错误;D项,甲、乙处于相同的平衡状态,则α1+α2=1,由C的分析可知α2>α3,所以α1+α3<1,正确。
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