学年选修4 第2章 化学反应速率和化学平衡 本章测试 8.docx
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学年选修4第2章化学反应速率和化学平衡本章测试8
第2章化学反应速率和化学平衡测试题
(时间:
90分钟 满分:
100分)
第Ⅰ卷(选择题,共45分)
一、选择题(本题包括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.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
答案 C
解析 反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的,若ΔH<0,ΔS>0,则一定自发进行,若ΔH>0,ΔS<0,则一定不能自发进行,若ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0,ΔS>0,则能否自发进行和温度有关,A、B错误;C项中反应的ΔS>0,若ΔH<0,则一定能自发进行,现常温下不能自发进行,说明ΔH>0,C正确;D项中反应的ΔS<0,能自发进行,说明ΔH<0,D错误。
2.只改变一个影响因素,平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是( )
A.K值不变,平衡可能移动B.K值变化,平衡一定移动
C.平衡移动,K值可能不变D.平衡移动,K值一定变化
答案 D
解析 K值不变,可以改变浓度或压强条件,浓度商Q改变,使平衡发生移动,A项正确;K值变化,温度一定改变,平衡一定发生移动,B项正确;平衡发生移动,温度不一定改变,所以K值不一定变化,C项正确,D项不正确。
3.在一定条件下,已达平衡的可逆反应:
2A(g)+B(g)2C(g),下列说法中正确的是( )
A.平衡时,此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系:
K=
B.改变条件后,该反应的平衡常数K一定不变
C.如果改变压强并加入催化剂,平衡常数随之变化
D.若平衡时增加A和B的浓度,则平衡常数会减小
答案 A
解析 对于确定的反应,K只与温度有关,改变除温度之外的条件都不会引起K的改变。
4.合成气用于合成氨气时需除去CO,发生反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,下列措施中能使
增大的是( )
A.升高温度
B.恒温恒容下充入He(g)
C.将H2从体系中分离
D.再通入一定量的水蒸气
答案 C
解析 升温,平衡向左移动,
减小,A项不正确;恒温恒容充入He(g),平衡不移动,
不变,B项不正确;分离出H2,平衡向右移动,
增大,C项正确;再通入水蒸气,平衡向右移动,但H2O(g)的转化率降低,
降低,D项不正确。
5.一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO:
MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0
该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是( )
选项
x
y
A
温度
容器内混合气体的密度
B
CO的物质的量
CO2与CO的物质的量之比
C
SO2的浓度
平衡常数K
D
MgSO4的质量(忽略体积)
CO的转化率
答案 A
解析 由于此反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,混合气体质量增加,密度增大,A正确;当增加CO的物质的量时,相当于增大体系的压强,平衡逆向移动,CO的转化率减小,CO2与CO的物质的量之比减小,B错误;平衡常数只与温度有关,与SO2的浓度无关,C错误;MgSO4为固体,增加其质量对平衡无影响,所以CO的转化率不变,D错误。
6.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( )
温度
平衡浓度(mol·L-1)
c(NH3)
c(CO2)
T1
0.1
T2
0.1
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)
答案 D
解析 无论反应是否达到平衡状态,NH3的体积分数都是
,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。
7.在300mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:
Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系如表:
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10-5
下列说法不正确的是( )
A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应
B.在25℃时,反应Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10-5
C.在80℃时,测得某时刻,Ni(CO)4、CO浓度均为0.5mol·L-1,则此时v正>v逆
D.在80℃达到平衡时,测得n(CO)=0.3mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为2mol·L-1
答案 C
解析 A项,升高温度,平衡常数减小,故该反应为放热反应,A项正确;B项,25℃时,逆反应的平衡常数K′=
=
=2×10-5,B项正确;C项,80℃时,若Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5mol·L-1,则Q=
=
=8>K,C项错误;D项,80℃达平衡时若n(CO)=0.3mol,c(CO)=1mol·L-1,故c[Ni(CO)4]=K·c4(CO)=2×14=2(mol·L-1),D项正确。
8.一定条件下的密闭容器中:
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.9kJ·mol-1,下列叙述正确的是( )
A.4molNH3和5molO2反应,达到平衡时放出热量为905.9kJ
B.平衡时v正(O2)=
v逆(NO)
C.平衡后降低压强,混合气体平均摩尔质量增大
D.平衡后升高温度,混合气体中NO含量降低
答案 D
解析 因为可逆反应不能进行彻底,所以4molNH3和5molO2反应平衡时放出热量小于905.9kJ,A项不正确;平衡时,v正(O2)=
v逆(NO),B项不正确;平衡后降低压强,平衡正向移动,n(混)增大,m(混)不变,故M(混)减小,C项不正确;平衡后升高温度平衡逆向移动,n(NO)降低,D项正确。
9.高温下,某反应达平衡,平衡常数K=
。
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+H2O
CO2+H2
答案 A
解析 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。
10.某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)的速率和平衡的影响图像如下,下列判断正确的是( )
A.由图1可知,T1 B.由图2可知,该反应m+n C.图3中,表示反应速率v正>v逆的是点3 D.图4中,若m+n=p,则a曲线一定使用了催化剂 答案 C 解析 图1中,反应在T2条件下先到达平衡状态,故T2>T1,因为升高温度(T1→T2),平衡体系中C%降低,平衡向左移动,所以ΔH<0(放热反应),A项不正确;图2中,增大压强,C%增大,故知平衡向右移动,m+n>p,B项不正确;图3中,点2、4对应v正=v逆,点1对应αB>αB(平衡),故v正 11.在容积一定的密闭容器中,置入一定量的NO(g)和足量C(s),发生反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡状态时NO(g)的物质的量浓度c(NO)与温度T的关系如图所示。 则下列说法中正确的是( ) A.该反应的ΔH>0 B.若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1 C.在T2时,若反应体系处于状态D,则此时一定有v正 D.在T3时,若混合气体的密度不再变化,则可以判断反应达到平衡状态C 答案 D 解析 由图像可知,T1 12.在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0,一段时间后达到平衡。 反应过程中测定的数据如下表,下列说法中正确的是( ) t/min 2 4 7 9 n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 A.反应前2min的平均速率v(Z)=2.0×10-3mol·L-1·min-1 B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v逆>v正 C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44 D.其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡时X的体积分数增大 答案 C 解析 A项,反应前2min的平均反应速率v(Y)= =2.0×10-3mol·L-1·min-1。 故v(Z)=2v(Y)=4.0×10-3mol·L-1·min-1;B项,该反应ΔH<0,即放热反应,其他条件不变,降低温度时平衡向正反应方向移动,达到新平衡前,v正>v逆;C项,该温度下7min时反应已达平衡,若设在此过程中Y消耗的物质的量为Δn,则 X(g) + Y(g)2Z(g) 起始0.16mol0.16mol0 转化ΔnΔn2Δn 平衡0.10mol0.10mol2Δn Δn=0.16mol-0.10mol=0.06mol 平衡常数K= =1.44;D项,其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡与原平衡等效,X的体积分数不变。 13.已知: 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-25kJ·mol-1。 某温度下的平衡常数为400。 此温度下,在1L体积不变的密闭容器中加入CH3OH,某时刻测得各组分的物质的量浓度如下表。 下列说法中不正确的是( ) 物质 CH3OH CH3OCH3 H2O c/mol·L-1 0.08 1.6 1.6 A.此时刻反应达到平衡状态 B.容器内压强不变时,说明反应达平衡状态 C.平衡时,再加入与起始等量的CH3OH,达新平衡后CH3OH转化率不变 D.平衡时,反应混合物的总能量降低40kJ 答案 B 解析 A项,此时刻的浓度商Q= =400=K,反应达平衡状态,故A项正确;B项,该反应前后气体的总物质的量不变,恒温恒容时气体压强不变,故B项不正确;C项,平衡时,再充入与起始等量的CH3OH,新平衡与原平衡等效,α(CH3OH)不变,故C项正确;D项,平衡时,参加反应的CH3OH为1.6mol×2=3.2mol,反应混合物的总能量减少3.2mol× =40kJ,D项正确。 14.已知: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·mol-1。 相同温度下,在容积相同的两个恒温密闭容器中,加入一定量的反应物发生反应。 相关数据如下: 容器编号 起始时各物质物质的量/mol 达平衡过程体系能量的变化 CO H2O CO2 H2 ① 1 4 0 0 放出热量: 32.8kJ ② 0 0 1 4 热量变化: QkJ 下列说法中,不正确的是( ) A.容器①中反应达平衡时,CO的转化率为80% B.容器①中CO的转化率等于容器②中CO2的转化率 C.平衡时,两容器中CO2的浓度相等 D.容器①时CO的反应速率等于H2O的反应速率 答案 C 解析 A项,1molCO完全反应时放出热量为41kJ,容器①中放出的热量为32.8kJ,所以实际反应的CO的物质的量为0.8mol,①中反应到达平衡时,α(CO)=80%;B项,由①可计算出化学平衡常数为1,根据化学平衡常数为1,可计算出容器②中CO2的平衡浓度,从而计算出CO2的转化率为80%;D项,v(CO)=v(H2O);C项,平衡时两容器中的CO2浓度不相等,①>②。 15.等物质的量的X(g)与Y(g)的密闭容器中进行可逆反应: X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s) ΔH<0,下列叙述正确的是( ) A.达到平衡时,X、Y的平衡转化率不同 B.升高温度,平衡常数K值增大 C.平衡常数K值越大,X的转化率越大 D.达到平衡时,反应速率v正(X)=2v逆(Z) 答案 C 解析 A项,X与Y起始物质的量相等,转化物质的量之比=方程式化学计量数之比,故平衡时α(X)=α(Y),A项不正确;B项,该反应ΔH<0,即放热反应,升高温度K值降低,B项不正确;C项,K值越大,反应进行程度即X的转化率越大,C项正确;D项,平衡时,v正(X)= v逆(Z),D项不正确。 第Ⅱ卷(非选择题,共55分) 二、非选择题(本题包括5小题,共55分) 16.(10分)在一固定容积的密闭容器中,充入2molCO2和1molH2发生如下化学反应: CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数与温度(T)的关系如下表: T/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题: (1)该反应的化学平衡常数表达式为K=______________________________________。 (2)若反应在830℃下达到平衡,则CO2气体的转化率为________。 (3)若绝热时(容器内外没有热量交换),平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大,则容器内气体温度________(填“升高”、“降低”或“不能确定”)。 (4)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是______________________(填字母)。 A.容器内压强不变 B.混合气体中c(CO)不变 C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO) E.c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O) 答案 (1) (2)33.3% (3)降低 (4)BC 解析 (1)由K的定义,利用方程式可直接写出化学平衡常数的表达式为K= 。 (2)利用“三段式”法,结合化学平衡常数的表达式可以求出反应在830℃下达到平衡时CO2气体的物质的量,进而求出CO2气体的转化率为33.3%。 (3)利用表中数据: 升温,K值增大,说明反应是吸热反应,若在绝热条件下,平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大,则平衡正向移动,吸收热量,故容器内气体温度降低。 (4)因该反应反应前后气体物质的量不变,故压强不能作为判断是否达到平衡状态的标志,由平衡状态特征及本质可知选项B、C可作为判断反应达到化学平衡状态的依据,选项D、E与平衡状态无直接关系。 17.(10分)CO可用于合成甲醇,化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。 (1)图1是反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。 ①该反应的焓变ΔH________(填“>”、“<”或“=”)0。 ②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1________(填“>”、“<”或“=”)K2。 在T1温度下,往体积为1L的密闭容器中,充入1molCO和2molH2,经测得CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示。 则该反应的平衡常数为__________________________。 ③若容器容积不变,下列措施可增加CO转化率的是________(填字母)。 a.升高温度 b.将CH3OH(g)从体系中分离 c.使用合适的催化剂 d.充入He,使体系总压强增大 (2)在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律。 如图3是上述三种温度下H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系,则曲线z对应的温度是________℃;该温度下上述反应的化学平衡常数为________。 曲线上a、b、c点对应的化学平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3的大小关系为________。 答案 (1)①< ②> 12 ③b (2)270 4 K1=K2 解析 (1)①T2温度下先达到平衡,所以温度T2>T1,由T1→T2升高温度时CO的转化率降低,平衡向左移动,所以正反应为放热反应,ΔH<0。 ②K= = =12。 ③升高温度,平衡向左移动;分离出CH3OH,平衡向右移动;使用催化剂,平衡不移动;充入He,反应混合物各物质浓度不变,平衡不移动,故选b。 (2)该反应的ΔH<0,n(H2)/n(CO)相同时,升高温度,平衡向左移动,K减小,由图像可知曲线Z表示的温度为270℃。 a点: 起始浓度c(CO)=1mol·L-1,c(H2)=1.5mol·L-1;平衡浓度c(CO)=0.5mol·L-1,c(CH3OH)=0.5mol·L-1,c(H2)=1.5mol·L-1-1mol·L-1=0.5mol·L-1,所以K= = =4。 温度相同K不变,该反应ΔH<0,温度越高K越小,所以K1=K2 18.(12分)一定条件下,反应室(容积恒定为2L)中有反应: A(g)+2B(g)C(g)。 (1)能说明上述反应达到平衡状态的是________(填字母,下同)。 A.反应中A与B的物质的量浓度之比为1∶2 B.混合气体总物质的量不再变化 C.混合气体的密度不随时间的变化而变化 D.2v正(A)=v逆(B) (2)1molA(g)与2molB(g)在催化剂作用下在反应室反应生成C(g),A的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示: ①p1________(填“<”、“>”或“=”,下同)p2,正反应的ΔH________0。 ②下列措施中一定能使c(C)/c(A)增大的是________。 A.升高温度 B.恒温恒容再充入A C.恒温恒容再充入B D.恒温恒容再充入1molC (3)100℃时将1molA和2molB通入反应室,保持温度不变,10min末C(g)的浓度为0.05mol·L-1,则10min末B的转化率为_____,此时v正_____(填“<”、“>”或“=”)v逆。 答案 (1)BD (2)①< < ②CD (3)10% > 解析 (1)建立平衡后,各组分的物质的量浓度不变,但不一定满足物质的量浓度之比等于化学计量数之比,A项错误;因该反应是气体物质的量减少的化学反应,若混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化,则达到平衡状态,B项正确;混合气体的质量、体积一直不变,则密度始终不变,此项不能作为判断平衡的依据,C项错误;由化学反应中反应速率之比等于化学计量数之比,2v正(A)=v正(B),当2v正(A)=v逆(B)时,则v正(B)=v逆(B),反应达到平衡状态,D项正确。 (2)①A(g)+2B(g)C(g)是气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大,由图可知,相同温度下p2时A的转化率大,故p1 ②A项,温度升高,A的转化率降低,平衡逆向移动,c(C)/c(A)减小;B项,恒温恒容再充入A,平衡正向移动,c(B)减小,由K= 不变知c(C)/c(A)减小;C项,恒温恒容再充入B,平衡正向移动,c(C)增大,c(A)减小,c(C)/c(A)增大;D项,恒温恒容再充入1molC,c(C)/c(A)增大。 (3) A(g)+2B(g)C(g) 初始量/mol·L-1 0.5 1 0 转化量/mol·L-10.050.10.05 终态量/mol·L-10.450.90.05 B转化率= ×100%=10%, 由图知,100℃时A的转化率为50%时,则A、B、C各物质的平衡浓度分别为0.25mol·L-1、0.5mol·L-1、0.25mol·L-1,K= = =4,Q= 19.(10分)某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。 在常温下按照以下方案完成实验。 实验编号 反应物 催化剂 ① 10mL2%H2O2溶液 无 ② 10mL5%H2O2溶液 无 ③ 10mL5%H2O2溶液 1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液 ④ 10mL5%H2O2溶液+少量HCl溶液 1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液 ⑤ 10mL5%H2O2溶液+少量NaOH溶液 1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液 (1)实验①和②的目的是______________________。 (2)实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图1。 分析图1能够得出的实验结论是____________________。 (3)加入0.1gMnO2粉末于50mLH2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图2所示。 反应速率变化的原因是________________。 答案 (1)探究H2O2溶液浓度的变化对分解速率的影响 (2)FeCl3对H2O2的分解有催化作用,碱性条件比酸性条件催化效果好 (3)H2O2的浓度逐渐减小 20.(13分)硝基苯甲酸乙酯在OH-存在下发生水解反应: O2NC6H4COOC2H5+OH-O2NC6H4COO-+C2H5OH 两种反应物的初始浓度均为0.050mol·L-1,15℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示,回答下列问题: t/s 0 120 180 240 330 530 600 700 800 α/% 0 33.0 41.8 48.8 58.0 69.0 70.4 71.0 71.0 (1)列式计算该反应在12
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