第十单元 化学反应速率与化学平衡 B卷Word文件下载.docx
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体积不变,充入氩气,H2、H2O(g)的浓度不变,反应速率不变,C项正确;
压强不变,充入氖气,体积增大,H2、H2O(g)的浓度减小,反应速率减慢,D项正确。
4.在某一恒温、体积可变的密闭容器中发生如下反应:
A(g)+B(g)
2C(g) ΔH<
0,t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如图所示。
下列说法正确的是
A.0~t2时,v(正)>
v(逆)
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,A的体积分数Ⅰ>
Ⅱ
C.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加C
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数Ⅰ<
【答案】C
【解析】在t1~t2时,v(正)=v(逆),A项错误;
由图像可知第二次平衡后,反应速率与第一次平衡时相同,这说明反应物、生成物的浓度不变,所以A物质的体积分数相同,B项错误;
加入物质C,物质C的浓度增大,逆反应速率瞬间增大,但容器体积增大,物质A、B的浓度降低,正反应速率瞬间减小,平衡左移,物质C的浓度逐渐减小,逆反应速率也逐渐减小,物质A、B的浓度逐渐增大,正反应速率也逐渐增大,最终又达到原来的平衡状态,C项正确;
平衡常数只随温度的改变而改变,D项错误。
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,该反应在某密闭容器中达到平衡。
下列分析正确的是
A.恒温恒容时,充入CO气体,达到新平衡时
增大
B.容积不变时,升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小
C.恒温恒容时,分离出部分SO2气体可提高MgSO4的转化率
D.恒温时,增大压强,平衡逆向移动,平衡常数减小
【解析】恒温恒容时,充入CO气体,由于反应物中只有CO为气体,相当于加压,平衡向逆反应方向移动,达到新平衡时
减小,故A错误;
正反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向进行,CO2和SO2的相对分子质量均比CO大,因此混合气体的平均相对分子质量增大,故B错误;
分离出SO2,减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动,MgSO4消耗量增大,即转化率增大,故C正确;
化学平衡常数只受温度的影响,温度不变,化学平衡常数不变,故D错误。
6.反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)在一定容积的密闭容器中进行,则下列说法或结论中,能够成立的是
A.其他条件不变仅将容器的体积缩小一半,反应速率减小
B.保持体积不变,充入少量He气体使体系压强增大,反应速率一定增大
C.反应达平衡状态时:
v(CO)正=v(H2O)逆
D.其他条件不变,适当增加C(s)的质量会使反应速率增大
【解析】A.其他条件不变仅将容器的体积缩小一半,物质的浓度增大,反应速率加快,A错误;
B.保持体积不变,充入少量He气体使体系压强增大,由于反应体系的物质浓度不变,所以反应速率不变,B错误;
C.反应达平衡状态时任何物质的浓度不变,用同一物质表示的反应速率相同,v(H2O)正=v(CO)正=v(H2O)逆,则v(H2O)正=v(H2O)逆,C正确;
D.其他条件不变,适当增加C(s)的质量,由于C是固体,物质的浓度不变,所以反应速率不变,D错误;
故合理选项是C。
7.下列关于化学反应方向及其判据的说法错误的是
A.1molH2O在不同状态时的熵值:
S[H2O(s)]<S[H2O(g)]
B.放热反应都可以自发进行,而吸热反应不能自发进行
C.2KClO3(s)=2KCl(s)+3CO2(g)ΔH>0能否自发进行与温度有关
D.常温下,反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0
【答案】B
【解析】A.物质聚集状态不同熵值不同,气体S>液体S>固体S,1molH2O在不同状态时的熵值:
S[H2O(s)]<S[H2O(g)],故A说法正确;
B.反应的自发性由焓变和熵变共同决定,当ΔG=ΔH﹣TΔS<0时反应能自发进行,ΔG>0时反应不能自发进行。
焓变小于零的反应为放热反应,ΔH<0,若ΔS<0,高温下可以使ΔG>0,反应不能自发进行;
焓变大于零的反应为吸热反应,ΔH>0,若ΔS>0,高温下可以使ΔG<0,反应可自发进行,故B说法错误;
C.ΔH>0、ΔS>0,则在高温下ΔH﹣TΔS<0可以成立,反应可自发进行,故反应能否自发进行与温度有关,故C说法正确;
D.常温下,反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)反应不能自发进行,则ΔH﹣TΔS>0,因为ΔS>0的反应,则ΔH>0,故D说法正确。
8.一定温度下,在三个体积均为0.5L的恒容密闭容器中发生反应:
CO(g)+Cl2(g)
COCl2(g),其中容器Ⅰ中反应在5min时达到平衡状态。
容器编号
温度/℃
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
CO
Cl2
COCl2
Ⅰ
500
1.0
0.8
a
0.5
Ⅲ
600
0.7
下列说法中正确的是
A.容器Ⅰ中前5min的平均反应速率v(CO)=0.16mol·
L-1·
min-1
B.该反应正反应为吸热反应
C.容器Ⅱ中起始时Cl2的物质的量为0.55mol
D.若起始时向容器Ⅰ加入CO0.8mol、Cl20.8mol,达到平衡时CO转化率大于80%
【解析】A.容器I中前5min的平均反应速率v(COCl2)=
=0.32mol·
(L·
min)−1,依据速率之比等于计量系数之比,则V(CO)=V(COCl2)=0.32mol·
min)−1,故A错误;
B.依据图中数据可知:
Ⅰ和Ⅲ为等效平衡,升高温度,COCl2物质的量减小,说明平衡向逆向移动,则逆向为吸热反应,正向为放热反应,故B错误;
C.依据方程式:
CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g),可知:
CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g)
起始浓度(mol/L)
2
0
转化浓度(mol/L)
1.6
1.6
1.6
平衡浓度(mol/L)
0.4
0.4
反应平衡常数K=
=10,平衡时CO转化率:
×
100%=80%;
依据Ⅱ中数据,结合方程式可知:
2
2a
0
转化浓度
(mol/L)
1
1
1
平衡浓度
2a-1
Ⅰ和Ⅱ温度相同则平衡常数相同则:
K=
=10,解得:
a=0.55mol,故C正确;
D.CO(g)+
Cl2(g)⇌COCl2(g)为气体体积减小的反应,若起始时向容器I加入CO0.8mol,Cl20.8mol,相当于给体现减压,减压平衡向系数大的方向移动,平衡转化率降低,小于80%,故D错误;
故答案为C。
9.某温度下,在2L恒容密闭容器中投入一定量的A、B发生反应:
3A(g)+bB(g)
cC(g),12s时生成C的物质的量为0.8mol(过程如图)。
A.2s时,A的反应速率为0.15mol·
s-1
B.图中交点时A的消耗速率等于A的生成速率
C.化学计量数之比b∶c=1∶4
D.12s时容器内的压强为起始的9/13倍
【解析】A.从反应开始到2s时,A的浓度变化量△c=0.8mol/L-0.5mol/L=0.3mol/L,时间为2s,故v(A)=∆c/∆t=0.15mol/(L·
s),选项A正确;
B.图中交点时A反应末达平衡状态,反应还在向正反应方向进行,正反应速率大于逆反应速率,故A的消耗速率大于A的生成速率,选项B错误;
C.根据化学反应速率之比等于计量数之比,12s时B减少了0.2mol/L,C增大了0.4mol/L,故化学计量数之比b∶c=0.2∶0.4=1∶2,选项C错误;
D.12s时A的浓度变化为0.6mol/L,B减少了0.2mol/L,C增大了0.4mol/L,故b=1,c=2,反应中气体体积不变,容器内的压强保持不变,选项D错误。
答案选A。
10.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,
B.若单位时间内生成nmolNO的同时,消耗nmolNH3,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.化学反应速率关系是:
【解析】A.4v正(O2)=5v逆(NO),不同物质表示正逆反应速率之比等于化学计量数之比,表示反应达到平衡状态,A项正确;
B.若单位时间内生成nmolNO的同时,消耗nmolNH3,都表示反应向正向进行,反应自始至终都是1∶1,不能说明到达平衡,B项错误;
C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则反应混合物的浓度减小,正、逆反应速率均减小,平衡向正反应移动,C项错误;
D.不同物质表示正逆反应速率之比等于化学计量数之比,应为3v正(NH3)=2v逆(H2O),D项错误;
11.已知反应CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH=QkJ·
mol-1,在三个不同容积的容器中分别充入1molCO与2molH2,恒温恒容,测得平衡时CO的转化率如下表。
序号
容器体积
CO转化率
平衡压强/Pa
①
200
V1
50%
p1
②
V2
70%
p2
③
350
V3
p3
A.反应速率:
③>
①>
B.平衡时体系压强:
p1∶p2=5∶4
C.若容器体积V1>
V3,则Q<
D.若实验②中CO和H2用量均加倍,则CO转化率<
【解析】①、②的温度相同,而转化率②>
①,则②可看作在①的基础上加压,即V1>
V2,因此反应速率:
②>
①,A错误;
①与②比较,到达平衡时,平衡混合物的物质的量之比为5∶4,但V1与V2不等,因此平衡时体系压强:
p1∶p2不等于5∶4,B错误;
若容器体积V1>
V3,温度相同,则①与③比较,CO的转化率③>
①,而现在CO的转化率相同,则可看作在这个基础上③平衡逆向移动,而升温平衡向吸热反应方向移动,即逆向是吸热反应,C正确;
若实验②中CO和H2用量均加倍,则可看作在②的基础上压缩,CO转化率增大,D错误。
12.乙烯气相直接水合反应制备乙醇:
C2H4(g)+H2O(g)
C2H5OH(g)。
乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下(起始时,n(H2O)=n(C2H4)=1mol,容器体积为1L)。
下列分析不正确的是
A.乙烯气相直接水合反应的∆H<0
B.图中压强的大小关系为:
p1>p2>p3
C.图中a点对应的平衡常数K=
D.达到平衡状态a、b所需要的时间:
a>b
【解析】A.根据上述分析可知,乙烯气相直接水合反应为放热反应,即∆H<0,A项正确;
B.由方程式C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)可知该反应的正反应是气体分子数减小的反应,所以增大压强,平衡正向移动,乙烯的转化率提高,因此压强关系是:
p1<
p2<
p3,B项错误;
C.根据图示可知,起始时,n(H2O)=n(C2H4)=1mol,容器体积为1L,a点乙烯的平衡转化率为20%,则转化的乙烯的物质的量浓度为0.2mol/L,则:
C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)
开始(mol/L)110
转化(mol/L)0.20.20.2
平衡(mol/L)0.80.80.2
所以K=
=
,C项正确;
D.增大压强,化学反应速率会加快,则反应达到平衡的时间会缩短,由上述分析可知,p2<
p3,因此达到平衡状态a、b所需要的时间:
a>b,D项正确;
答案选B。
13.已知:
(HF)2(g)
2HF(g) ΔH>
0,平衡体系的总质量m(总)与总物质的量n(总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。
下列说法正确的是
A.温度:
T1<
T2
B.平衡常数:
K(a)=K(b)<
K(c)
C.反应速率:
v(b)>
v(a)
D.当
=30g·
mol-1时,n(HF)∶n[(HF)2]=2∶1
【解析】平衡体系的总质量m(总)与总物质的量n(总)之比即为混合气体的平均摩尔质量,压强一定时,升高温度,(HF)2(g)
2HF(g)正向移动,n(总)增大,由于m(总)不变,则
减小,由图可知,温度:
T1>
T2,A错误;
平衡常数K随温度变化而发生变化,与压强大小无关,升高温度,平衡正向移动,平衡常数K增大,故平衡常数关系为K(a)=K(c)<
K(b),B错误;
由A项分析可知T1>
T2,温度升高,反应速率加快,故反应速率:
v(a),C正确;
n(HF)∶n[(HF)2]=2∶1时,混合气体中
≈26.7g·
mol-1,D错误。
14.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。
在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:
CO(g)+H2S(g)
COS(g)+H2(g) K=0.1,反应前CO物质的量为10mol,平衡后CO物质的量为8mol。
A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应
B.通入CO后,正反应速率逐渐增大
C.反应前H2S物质的量为7mol
D.CO的平衡转化率为80%
【解析】升高温度,H2S浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,则该反应的正反应为放热反应,故A错误;
通入CO后,正反应速率瞬间增大,之后平衡发生移动,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,当正反应速率和逆反应速率相等时,反应达到新的化学平衡状态,故B错误;
设反应前H2S的物质的量为amol,容器的容积为1L,列“三段式”进行解题:
CO(g)+H2S(g)
COS(g)+H2(g)
10a00
2222
8a-222
平衡常数K=
=0.1,解得a=7,故C正确;
CO的平衡转化率为
100%=20%,故D错误。
15.在容积为
2.0L的密闭容器内,物质
在
℃时发生反应,其反应物和生成物的物质的量随时间
的变化关系如图,下列叙述不正确的是
A.若在第7分钟时增加
的物质的量,则表示
的物质的量变化正确的是a曲线
B.该反应的化学方程式为2D(s)
2A(g)
B(g),该反应的平衡常数表达式为
C.已知反应的
,则第5分钟时图象呈现上述变化的原因可能是升高体系的温度
D.从反应开始到第一次达到平衡时,
物质的平均反应速率为
【解析】A.因为D是固体,D的物质的量的改变不影响化学平衡,所以A的物质的量不变,则表示A的物质的量变化正确的是b曲线,故A错误;
B.根据图在第一次达到平衡时A的物质的量增加了0.4mol,B的物质的量增加了0.2mol,所以A、B为生成物,D的物质的量减少了0.4mol,所以D为反应物,D、A、B的变化量之比为0.4∶0.4∶0.2=2∶2∶1,反应中各物质计量数之比等于各物质的物质的量的变化量之比,化学方程式为:
2D(s)
2A(g)+B(g),该反应的平衡常数表达式:
K=c2(A)·
c(B),故B正确;
C.第5分钟时A、B的物质的量在原来的基础上增加,而D的物质的量在原来的基础上减小,说明平衡正向移动,因为反应的ΔH>0,所以此时是升高温度,故C正确;
D.根据v=
计算A物质表示的平均反应速率为
mol/(L·
min)≈0.0667mol/(L·
min),故D正确;
本题答案为A。
16.有Ⅰ~Ⅳ四个体积均为0.5L的恒容密闭容器,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl和O2(如下表),加入催化剂发生反应4HCl(g)+O2(g)
2Cl2(g)+2H2O(g);
ΔH,HCl的平衡转化率(α)与Z和温度(t)的关系如图所示。
下列说法不正确的是
容器
起始时
t/℃
n(HCl)/mol
Z
300
0.25
b
4
A.ΔH<
0,a<
4<
B.300℃该反应的平衡常数的值为640
C.容器Ⅲ某时刻处在R点,则R点的v正>
v逆,压强:
p(R)>
p(Q)
D.若起始时,在容器Ⅳ中充入0.25molCl2和0.25molH2O(g),300℃达平衡时容器中c(HCl)=0.1mol·
L-1
【答案】D
【解析】A.图像中HCl转化率随温度升高而减小,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应ΔH<0,增大氧气的物质的量,可促进HCl的转化,即投料比越小,HCl转化率越大,可知a<4<b,故A正确;
B.300℃时,Z=
=4,n(HCl)=0.25mol,n(O2)=0.0625mol,体积为0.5L,c(HCl)=0.5mol/L,n(O2)=0.125mol/L,HCl转化率80%,HCl的变化量为0.5mol/L×
80%=0.4mol/L,
4HCl(g)+O2(g)⇌2Cl2(g)+2H2O(g)
起始量(mol/L)
0.5
0.125
0
0
变化量(mol/L)0.4
0.1
0.2
0.2
平衡量(mol/L)
0.025
0.2
=640,故B正确;
C.容器III,Z为4,平衡转化率为80%,R点温度与Q点相同,但转化率不同,转化率小于平衡时转化率,可知R点未达到平衡状态,反应正向进行,则R点的v(正)>v(逆),此时压强大于平衡状态下的压强:
P(R)>P(Q),故C正确;
D.若起始时,在0.5L容器Ⅳ中只充入0.25molCl2和0.25moIH2O(g),
4HCl(g)+O2(g)
2Cl2(g)+2H2O(g)
0.5
0.5
转换量(mol/L)
0.25
0
=4,HCl转化率80%,则达平衡时容器中HCl的物质的量浓度=1mol/L-1mol/L×
80%=0.2mol/L,故D错误;
答案选D。
二、非选择题(共6小题,52分)
17.冬季是雾霾高发季节,其中汽车尾气和燃煤是造成雾霾的原因之一。
(1)工业上利用甲烷催化还原NOx,可减少氮氧化物的排放。
已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-574kJ·
mol-1
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-1160kJ·
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。
(2)将CO2转化为甲醇可以实现废物利用,达到节能减排的目的,反应原理可表示为:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2进行上述反应。
测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。
请回答
0~3min内氢气的平均反应速率为 mol·
min-1;
反应的平衡常数K= 。
第10min后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入1molCO2(g)和3molH2(g),则达到平衡时CH3OH的体积分数 (填“增大”“减小”或“不变”)。
图1
(3)二甲醚也是清洁能源,用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为:
2CO(g)+4H2(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH,已知一定条件下,反应中CO的平衡转化率α随温度、投料比
的变化曲线如图2所示。
图2
①a、b、c按由大到小的顺序排序为 ;
ΔH 0(填“>
”“<
”或“=”)。
②对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp),则该反应平衡常数的表达式Kp= 。
③在恒容密闭容器里按体积比为1∶2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。
当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是 。
A.逆反应速率先增大后减小B.混合气体的密度增大
C.化学平衡常数K值减小D.氢气的转化率减小
【答案】
(1)CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867kJ·
mol-
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