Question

高中化学反应速率和化学平衡检测题和答案

Answer 1

　　高中化学反应速率和化学平衡检测题

　　一、选择题(每小题3分，共45分)

　　1.(2011•天津高考)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，在一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)??SO3(g)+NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是(　　)

　　A.反应在c点达到平衡状态

　　B.反应物浓度：a点小于b点

　　C.反应物的总能量低于生成物的总能量

　　D.Δt1=Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段

　　解析：这是一个反应前后体积不变的可逆反应，由于容器恒容，因此压强不影响反应速率，所以在本题中只考虑温度和浓度的影响。由图可以看出随着反应的进行正反应速率逐渐增大，因为只要开始反应，反应物浓度就要降低，反应速率应该降低，但此时正反应却是升高的，这说明此时温度影响是主要的，由于容器是绝热的，因此只能是放热反应，从而导致容器内温度升高反应速率加快，所以选项C不正确;但当到达c点后正反应反而降低，这么说此时反应物浓度的影响是主要的，因此反应物浓度越来越小了。但反应不一定达到平衡状态，所以选项A、B均不正确;正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，因此选项D是正确的。

　　答案：D

　　2.将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的密闭容器中混合并在一定条件下发生如下反应2A(g)+B(g)??2C(g)ΔH<0.4 s后反应达到平衡状态，此时测得C的浓度为0.6mol/L，下列说法中正确的是(　　)

　　A.反应过程中，当A、B、C的物质的量浓度之比为2∶1∶2时，反应即达到平衡状态

　　B.4 s内用物质B表示的反应速率为0.075 mol/(L•s)

　　C.达平衡后若增大压强，A的转化率降低

　　D.达平衡后若升高温度，C的浓度将增大

　　解析：v(C)=0.15 mol/(L•s)，vCvB=21，B正确。A项，达平衡状态时A、B、C的物质的量不再变化，此时，A、B、C的物质的量浓度之比不是化学计量系数之比。C项，增大压强，平衡正向移动，A的转化率增大。D项，升高温度，平衡逆向移动，C的浓度将变小。

　　答案：B

　　3.在相同条件下，做H2O2分解对比实验，其中(1)加入MnO2催化，(2)不加MnO2催化。下图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图，其中正确的是(　　)

　　A.　　 B.　　 C.　 D.

　　解析：使用催化剂缩短平衡所需时间，但不影响平衡的移动。

　　答案：A

　　4.在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：

　　物质 X Y Z

　　初始浓度/mol/L 0.1 0.2 0

　　平衡浓度/mol/L 0.05 0.05 0.1

　　下列说法错误的是(　　)

　　A.反应达到平衡时，X的转化率为50%

　　B.反应可表示为X+3Y===2Z，其平衡常数为1 600

　　C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大

　　D.改变温度可以改变此反应的平衡常数

　　解析：题中有一明显的错误，就是C选项中平衡常数增大，增大压强不可能使K增大。其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识，关键是根据表中数据(0.1-0.05)∶(0.2-0.05)∶(0.1-0)=1∶3∶2可推出X+3Y??2Z.

　　答案：C

　　5.已知4NH3+5O2??4NO+6H2O(g)，若化学反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)[单位：mol/(L•s)]表示，则正确关系是(　　)

　　A.45v(NH3)=v(O2)　　　　　 B.56v(O2)=v(H2O)

　　C.23v(NH3)=v(H2O) D.45v(O2)=v(NO)

　　解析：v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)=4∶5∶4∶6。

　　答案：D

　　6.升高温度时，化学反应速率加快，主要原因是(　　)

　　A.分子运动速率加快，使该反应物分子的碰撞机会增多

　　B.反应物分子的能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多

　　C.该化学反应的过程是吸热的

　　D.该化学反应的过程是放热的

　　解析：升高温度，相当于向反应体系中补充能量，反应物分子能量增加，使部分非活化分子变成活化分子，提高了活化分子百分数，有效碰撞次数增多，加快了反应速率，这是主要原因，故A错误，B正确;温度升高，反应速率加快，与反应的热效应无关，C、D错误。

　　答案：B

　　7.某温度下，反应2N2O5??4NO2+O2开始进行时，c(N2O5)=0.040 8 mol/L。经1 min后，c(N2O5)=0.030 mol/L。则该反应的反应速率为(　　)

　　A.v(N2O5)=1.8×10-4 mol/(L•s)

　　B.v(N2O5)=1.08×10-2 mol/(L•s)

　　C.v(NO2)=1.8×104 mol/(L•s)

　　D.v(O2)=1.8×104 mol/(L•s)

　　解析：v(N2O5)=ΔcΔt=0.040 8 mol/L-0.030 mol/L1 min=1.08×10-2 mol/(L•min)=1.8×10-4 mol/(L•s)，由速率之比等于化学计量数之比，可求用其他物质表示的反应速率。

　　答案：A

　　8.在恒温时，一固定容积的容器内充入1 mol NO2(g)，发生如下反应：2NO2(g)??N2O4(g)，达平衡时，再向容器内通入1mol NO2(g)，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，容器内的压强(　　)

　　A.不变　　　　　　　　 B.增大不到原来2倍

　　C.增大到原来2倍 D.无法判断

　　解析：化学平衡的移动遵循勒夏特列原理。可以假设是两个相同的反应，如果把它压入一个容器中，则平衡向体积减小的方向移动，达到新平衡后压强小于原来的2倍。

　　答案：B

　　9.常温常压下，在带有相同质量的活塞且容积相等的甲、乙两容器里，分别充有二氧化氮和空气(如下图)，现分别进行两项实验：(N2O4??2NO2　ΔH>0)

　　(a)将两容器置于沸水中加热;

　　(b)在活塞上都加2 kg的砝码。

　　在以上两种情况下，甲和乙两容器的体积大小的比较，正确的是(　　)

　　A.(a)甲>乙，(b)甲>乙

　　B.(a)甲>乙，(b)甲=乙

　　C.(a)甲<乙，(b)甲>乙

　　D.(a)甲>乙，(b)甲<乙

　　解析：N2O4??2NO2　ΔH>0正反应是吸热反应，置于沸水中加热时，平衡右移，使气体的物质的量增多，所以(a)甲>乙;N2O4??2NO2　ΔH>0也是气体体积增大的反应，加压时平衡左移，使气体的物质的量减少，所以(b)甲<乙(因为乙气体体积的变化较小可忽略)。

　　答案：D

　　10.在密闭容器中进行如下反应：X2(g)+Y2(g)??2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(　　)

　　A.Z为0.3 mol/L B.Y2为0.4 mol/L

　　C.X2为0.2 mol/L D.Z为0.4 mol/L

　　解析：本题考查可逆反应的特点与根据化学方程式进行物质换算的能力。可逆反应不可能进行彻底，所以平衡时各物质的物质的量不可能为零，B、C项数据表明，它们增加的物质的量由Z完全反应才能生成，故错误;D项数据表明，它增加的物质的量应由X完全反应才能生成，故错误。

　　答案：A

　　11.下列变化不能用勒夏特列原理解释的是(　　)

　　A.工业生产硫酸的过程中使用过量的氧气，以提高二氧化硫的转化率

　　B.H2、I2(g)混合气体加压后颜色变深

　　C.红棕色的NO2加压后颜色先变深再变浅

　　D.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气

　　解析：H2、I2(g)、HI混合气体加压后平衡不移动，颜色变深是因为碘单质的浓度随压强增大而加深;其他选项都涉及平衡的移动，故都能用勒夏特列原理解释。

　　答案：B

　　12.在一密闭容器中有如下反应：aX(g)+bY(g)??nW(g)，某化学兴趣小组的同学根据此反应在不同条件下的实验数据，作出了如下曲线图：

　　其中，w(W)表示W在反应混合物中的体积分数，t表示反应时间。当其他条件不变时，下列分析正确的是(　　)

　　A.图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且p2>p1，a+b

　　B.图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且p1>p2，n

　　C.图Ⅱ可能是在同温同压下催化剂对反应的影响，且1使用的催化剂效果好

　　D.图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T1>T2，ΔH<0

　　解析：若图Ⅱ为压强对反应的影响，则反应应为等体积反应;图Ⅲ若为温度对反应的影响，且T1>T2，升高温度平衡左移，n(W)应减小。

　　答案：AC

　　13.在密闭容器中，一定条件下进行如下反应NO(g)+CO(g) ??12N2(g)+CO2(g)　ΔH=-373.2 kJ/mol，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是(　　)

　　A.加催化剂同时升高温度　　 B.加催化剂同时增大压强

　　C.升高温度同时充入N2 D.降低温度同时增大压强

　　解析：本题考查的是外界条件的改变对反应速率以及平衡移动的影响。降低温度会减慢反应速率;上述反应的正反应是气体体积减小的放热反应，增大压强或降低温度均可使平衡向正反应方向移动，提高NO的转化率，所以选B。

　　答案：B

　　14.某温度下，C和H2O(g)在密闭容器中发生下列反应：

　　①C(s)+H2O(g)??CO(g)+H2(g)

　　②CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g)

　　当反应达到平衡时，测得c(H2)=1.9mol/L，c(CO)=0.1 mol/L，则CO2的浓度为(　　)

　　A.0.1 mol/L B.0.9 mol/L

　　C.1.8 mol/L D.1.8 mol/L

　　解析：设反应①中生成的H2浓度为x，反应②中生成的H2浓度为y，则

　　C(s)+H2O(g)??CO(g)+H2(g)

　　x　　　 x　　　 x　　　x

　　CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g)

　　y　　　　y　　　　y　　　 y

　　根据题意，有x+y=1.9 mol/LH2的平衡浓度x-y=0.1 mol/LCO的平衡浓度

　　解得y=0.9 mol/L。则CO2的浓度0.9 mol/L。

　　答案：B

　　15.已知一定温度下，2X(g)+Y(g)??mZ(g)　ΔH=-a kJ/mol(a>0)，现有甲、乙两容积相等且固定不变的密闭容器，在保持该温度下，向密闭容器中通入2 mol X和1 mol Y，达到平衡状态时，放出热量b kJ，向密闭容器乙中通入1 mol X和0.5 mol Y，达到平衡时，放出热量c kJ，且b>2c，则a、b、m的值或关系正确的是(　　)

　　A.m=4 B.a=b

　　C.a

　　解析：

　　由于b>2c，则表明加压向正方向移动，即正方向为气体体积缩小的反应，则m<3，m为正整数。则D中m≤2正确。

　　答案：D

　　第Ⅱ卷(非选择题，共55分)

　　二、非选择题

　　16.(6分)如下图所示，在容器A中装有20℃的水50 mL，容器B中装有1 mol/L的盐酸50 mL，试管C、D相连通，且其中装有红棕色NO2和无色N2O4的混合气体，并处于下列平衡：2NO2??N2O4　ΔH=-57 kJ/mol，

　　当向A中加入50 gNH4NO3晶体使之溶解;向B中加入2 g苛性钠时：

　　(1)C中的气体颜色__________;D中的气体颜色__________(填“变浅”或“变深”)。

　　(2)若25℃时，起始时仅有NO2气体，2NO2??N2O4达到平衡时，c(NO2)=0.012 5 mol/L，c(N2O4)=0.032 1 mol/L，则NO2的起始浓度为__________，NO2的转化率为__________。

　　解析：在A中加入NH4NO3晶体时，温度降低，平衡向正反应方向移动，C中气体颜色变浅;在B中加入苛性钠时，温度升高，平衡向逆反应方向移动，D中气体颜色变深。

　　答案：(1)变浅　变深

　　(2)0.076 7 mol/L　83.7%

　　17.(12分)(2011•全国高考)反应aA(g)+bB(g)????催化剂　cC(g)(ΔH<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示：

　　Ⅰ　　　　　Ⅱ　　　　　Ⅲ

　　回答问题：

　　(1)反应的化学方程式中，a：b：c为__________;

　　(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为__________;

　　(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是______，其值是______;

　　(4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是__________ ____，采取的措施是________________________;

　　(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低：T2______T3(填“>”、“=”、“<”)，判断的理由是________ __________________________

　　(6)达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10 min后达到新的平衡，请在下图中用曲线表示Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。

　　解析：(1)任意的选Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ进行计算求比例可得1∶3∶2;

　　(2)vⅠ(A)=Δc(A)/Δt=2-1mol/L20 min=

　　0.05 mol•(L•min)-1;

　　vⅡ(A)=Δc(A)/Δt=1-0.62mol/L15 min≈

　　0.0253 mol•(L•min)-1

　　vⅢ(A)=Δc(A)/Δt=0.62-0.50mol/L10 min=

　　0.012 mol•(L•min)-1所以易知反应速率的大小;

　　(3)由图上数据可知，αⅢ(B)最小，经计算得αⅢ(B)=1.86-1.501.86× 100%≈19.35%;

　　(4)由图易知平衡向正反应方向移动，因为反应物的浓度在降低，生成物的浓度在增加，采取的措施是将生成物移走，降低了生成物的浓度;

　　(5)T2>T3，题干已给出正反应是放热的气体反应且为恒容容器，不可能缩小容积来增大压强，又由于生成物的浓度在增大，所以使平衡向正方向移动的措施只能是降低温度;

　　(6)容积加倍平衡向逆反应方向移动，具体作图见答案

　　答案：(1)1∶3∶2

　　(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)

　　(3)αⅢ(B)　19.35%

　　(4)向正反应方向移动　从反应体系中移出产物C

　　(5)>　此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动

　　(6)

　　(注：只要曲线能表示出平衡向逆反应方向移动

　　及各物质浓度的相对变化比例即可)

　　18.(12分)现有反应mA(g)+nB(g)??pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大;当减小压强时，混合体系中C的质量分数也减小，则

　　(1)该反应的逆反应是__________热反应，且m+n__________p (填“>”、“<”或“=”)。

　　(2)减压时，A的质量分数__________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，正反应速率__________。

　　(3)若加入B(体积不变)，则A的转化率__________，B的转化率__________。

　　(4)若升高温度，则平衡时，B、C的浓度之比cBcC将________。

　　(5)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量________。

　　(6)若B是有色物质，A、C均为无色物质，则加入C(体积不变)时混合物的颜色__________，而维持容器内气体的压强不变，充入氖气时，混合物的颜色__________(填“变浅”、“变深”、或“不变”)。

　　解析：升高温度，B的转化率变大，说明此反应的正反应为吸热反应;减小压强，混合体系中C的质量分数变小，说明减小压强时平衡向逆反应方向移动，则m+n>p;催化剂对化学平衡无影响;若B为有色物质，体积不变时加入C，平衡向逆反应方向移动，生成更多的B而使混合物的颜色加深。如维持容器内压强不变，充入氖气可使容器体积增大，虽然平衡向逆反应方向移动，B的物质的量增加，但B的浓度比原平衡时小，因而混合物的颜色变浅。

　　答案：(1)放　>　(2)增大　减小　(3)增大　减小　(4)减小　(5)不变　(6)变深　变浅

　　19.(6分)两种气态单质X和Y能直接化合生成Z(可逆反应)，如将X和Y按一定比例混合并压入密闭容器中，在不同温度下经过一段时间后，反应混合物中X的含量变化如下图所示，回答下列问题：

　　(1)上述X与Y化合生成Z的反应是__________反应(填“放热”或“吸热”);

　　(2)温度低于T℃时，反应混合物中X的含量__________，原因是______________________________;温度高于T℃时，反应混合物中X的含量__________，原因是_____________________________。

　　解析：T℃时的状态恰好为平衡状态。

　　答案：(1)放热　(2)较高且逐渐减少　温度低，反应慢，生成物少　逐渐升高　升温，平衡向逆反应方向移动

　　20.(10分)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105 Pa、反应时间3 h)：

　　T/K 303 313 323 353

　　NH3生成量/10-6 mol 4.8 5.9 6.0 2.0

　　相应的热化学方程式如下：

　　N2(g)+3H2O(l)===2NH3(g)+32O2(g)

　　ΔH=+765.2 kJ/mol

　　回答下列问题：

　　(1)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：__________。

　　(2)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)??2NH3(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中的总的物质的量之比)为47。计算(写出计算过程)：

　　①该条件下N2的平衡转化率;

　　②该条件下反应2NH3(g)??N2(g)+3H2(g)的平衡常数。

　　解析：本题考查化学反应速率和化学平衡原理在合成氨中的应用及化学平衡的简单计算。(1)根据催化剂能降低反应的活化能这一原理即可画出相应能量变化曲线。

　　(2)根据影响化学反应速率的因素可分析出具体措施。

　　(3)①设反应过程中消耗x mol N2(g)。

　　N2(g)+3H2(g)??2NH3(g)

　　起始物质的量/mol　 0.60　　1.60　　　 0

　　平衡时物质的量/mol　0.60-x　1.60-3x　　2x

　　平衡时反应体系总物质的量=[(0.60-x)+(1.60-3x)+2x]mol=(2.20-2x) mol。

　　NH3(g)的物质的量分数=2x÷(2.20-2x)=47。

　　x=0.40

　　N2的平衡转化率=0.40 mol0.60 mol×100%=66.7%。

　　②设反应2NH3(g)??N2(g)+3H2(g)的平衡常数为K。

　　平衡时：c(NH3)=2×0.40 mol÷2.0 L=0.40 mol/L

　　c(N2)=(0.60-0.40) mol÷2.0 L=0.10 mol/L

　　c(H2)=(1.60-3×0.40) mol÷2.0 L=0.20 mol/L

　　K=cN2•[cH2]3[cNH3]2

　　=[(0.10 mol/L)×(0.20 mol/L)3]÷(0.40 mol/L)2

　　=5.0×10-3 mol2•L-2

　　答案：(1)升高温度或增大N2的浓度

　　(2)①66.7%;②0.005

　　21.(9分)高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：

　　FeO(s)+CO(g)??Fe(s)+CO2(g)(正反应为吸热反应)

　　其平衡常数可表达为K=cCO2cCO。已知1 100℃时K=0.263。

　　(1)温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值________，平衡常数K=__________(填“增大”“减小”或“不变”)。

　　(2)1 100℃时，测得高炉中c(CO2)=0.025 mol/L，c(CO)=0.1 mol/L，在这种情况下，该反应__________(填“已经”或“没有”)处于化学平衡状态，此时化学反应速率是v正__________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆，其原因是________________________ __________________。

　　解析：第(1)问，温度升高，化学平衡向吸热反应方向移动，即向正反应方向移动，高炉内cCO2cCO比值增大，结合平衡常数表达式，自然可以得到K值增大;第(2)问，温度不变，平衡常数自然不变，此时cCO2cCO=0.0250.1=0.25<0.263，说明未达到平衡，若要达到平衡，应增加CO2的浓度，减小CO的浓度，平衡向正反应方向移动，v正>v逆。

　　答案：(1)增大　增大　(2)没有　大于　cCO2cCO=0.25<0.263