化学反应速率与化学平衡

1、高二寒假作业（9）(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。每小题只有一个正确选项)1.下列说法不正确的是()A.H<0、S>0的反应在任何温度下都能自发进行B.NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)H=+185.57 kJ·mol-1能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的速率解析:H<0、S>0,则H-TS<0,任何温度下反应

2、都能自发进行,A正确,B正确;用焓变和熵变判断反应的自发性,都有例外,故都不能单独作为反应自发性的判据,而应用复合判据,C错误;使用催化剂能改变反应的活化能,因此能改变化学反应进行的速率,D正确。答案:C2.反应2SO2+O22SO3经一段时间后,SO3的浓度增加了0.8 mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·L-1·s-1,则这段时间为()A.0.1 sB.2.5 sC.5 sD.10 s解析:因为SO3的浓度增加了0.8 mol·L-1,所以O2的浓度减少了0.4 mol·L-1,因为在这段时间内用O2表示的反

3、应速率为0.04 mol·L-1·s-1,所以反应所需时间为10 s。答案:D3.等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行可逆反应:X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s),该反应的H<0,下列叙述正确的是()A.平衡常数K值越大,X的转化率越大B.达到平衡时,反应速率v正(X)=2v逆(Z)C.达到平衡后,降低温度,正向反应速率减小的倍数大于逆向反应速率减小的倍数D.达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡向逆反应方向移动解析:平衡常数K值越大,反应向正反应进行的程度越大,X的转化率越大,A项正确。达平衡时2v正(X)=v逆(Z),B项错误。达平衡后降低

4、温度,正、逆反应速率均减小,又因平衡向正反应方向移动,所以正反应速率减小的倍数小于逆反应速率减小的倍数,C项错误。增大压强平衡不移动,升高温度平衡逆向移动,D项错误。答案:A4.已知反应:2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3,分别在0 和20 下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Yt)如下图所示。下列说法正确的是()A.b代表0 下CH3COCH3的Yt曲线B.反应进行到20 min末,CH3COCH3的>1C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的=1解析

5、:A项,反应速率越快,达到化学平衡所需的时间越短,所以b代表20 下CH3COCH3的Yt曲线。B项,由题图可知,20 min时a曲线对应点的斜率小于b曲线,所以CH3COCH3的<1。C项,由题图可知,20 时CH3COCH3的平衡转化率一定小于0 时的平衡转化率。D项,当Y=0.113时,a曲线与b曲线相交,故产物量相同。答案:D5.N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注。一定温度下,在2 L固定容积的密闭容器中发生反应:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)H>0。反应物和部分生成物的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列说法中,正确的是()A.020

6、 s内平均反应速率v(N2O5)=0.1 mol·(L·s)-1B.10 s时,正、逆反应速率相等,达到平衡C.20 s时,正反应速率大于逆反应速率D.曲线a表示NO2的物质的量随反应时间的变化解析:020 s内,v(N2O5)=0.05 mol·(L·s)-1;10 s时,反应仍在向正反应方向进行,v(正)>v(逆);20 s时,v(正)=v(逆),反应达到平衡状态。答案:D6.(2012·福建理综,12)一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是()A.在050 min之间,pH=2和pH=

7、7时R的降解百分率相等B.溶液酸性越强,R的降解速率越小C.R的起始浓度越小,降解速率越大D.在2025 min之间,pH=10时R的平均降解速率为 0.04 mol·L-1·min-1解析:在050 min之间,pH=2和pH=7时反应物R都能完全反应,降解率都是100%,故A正确;由斜率可知pH越小降解速率越大,即溶液的酸性越强,R的降解速率越大,故B错误;浓度越大化学反应速率越大,所以起始浓度越小降解速率越小,故C错误;2025 min之间,pH=10时R的平均降解速率为,故D错误。答案:A 7.根据反应Br+H2HBr+H的能量对反应历程的示意图甲进行判断,下列叙述

8、中不正确的是()A.正反应吸热B.加入催化剂,该化学反应的反应热不变C.加入催化剂后,该反应的能量对反应历程的示意图可用图乙表示D.加入催化剂可增大正反应速率,降低逆反应速率解析:加入催化剂能同等程度地加快正、逆反应速率。答案:D8.已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)H=-1 025 kJ·mol-1,该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是()解析:由于该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,NO含量减小,故A项对,C项错;压强增大,平衡逆向移动,NO含量降低,B项对;使用催化剂,使反应速率加快,缩短到达平衡所用

9、时间,但平衡不移动,故D项正确。答案:C二、非选择题(本题共4小题,共52分)9.(12分)氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。德国人哈伯在1905年发明了合成氨的方法,其合成原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJ·mol-1,他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。在密闭容器中,使2 mol N2和6 mol H2混合发生下列反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)(1)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是;N2和H2的转化率比是。 (2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量,密度。(填“

10、变大”“变小”或“不变”)。 (3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将(填“正向”“逆向”或“不”)移动。 (4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度(填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。 解析:(1)对N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H<0,在密闭容器中,开始时n(N2)n(H2)=26=13,反应时消耗n(N2)n(H2)=13,故平衡时n(N2):n(H2)=13,所以c(N2)c(H2)=13,转化率之比为11。(2)升高温度,平衡向逆

11、反应方向移动,气体的总物质的量增大,总质量不变,故平均相对分子质量变小,由于=,知密度不变。(3)达平衡后,保持压强不变,充入氩气,使体系体积增大,浓度减小,相当于减小反应物压强,使平衡逆向移动。(4)恒容时升高温度至原来的2倍,平衡向吸热反应的方向移动,即向左移动,根据勒夏特列原理,达新平衡后,容器内温度大于原来的温度,小于原来温度的2倍。答案:(1)1311(2)变小不变(3)逆向(4)向左移动小于10.(12分)高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:温度/1 0001 1501 300平衡常数4.03.73

12、.5请回答下列问题:(1)该反应的平衡常数表达式K=,H(填“>”“<”或“=”)0。 (2)在一个容积为10 L的密闭容器中,1 000 时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=、CO的平衡转化率=。 (3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是。 A.减少Fe的量B.增加Fe2O3的量C.移出部分CO2D.提高反应温度E.减小容器的容积F.加入合适的催化剂解析:(1)平衡常数表达式中不能用固体或纯液体表示,故K=;由表中数据可知,随着温度升高,平衡常

13、数减小,表明平衡向逆反应方向移动,即正反应为放热反应,故H<0。(2)Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)起始/(mol·L-1):0.10.1转化/(mol·L-1):xx平衡/(mol·L-1):0.1-x0.1+xK=,x=0.06,v(CO2)=0.006 mol·L-1·min-1,CO转化率=×100%=60%。(3)A、B项中,增加或减少固体的量不会影响化学平衡移动,故不可以; C项,移出部分CO2,可以增大CO转化率;D项,提高反应温度,平衡向逆反应方向移动,CO转化率减小;E项,减小容器的容积,

14、即加压,平衡不移动,CO的转化率不变;F项,催化剂不影响化学平衡移动,故不影响CO转化率。答案:(1)c(CO2)/c(CO)<(2)0.006 mol·L-1·min-160%(3)C11.(12分)(1)一定条件下的密闭容器中,反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(二甲醚)(g)+CO2(g)H<0达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是(填字母代号)。 a.升高温度b.加入催化剂c.减小CO2的浓度d.增加CO的浓度e.分离出二甲醚(2)已知反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数为400。此温度

15、下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度/(mol·L-1)0.440.60.6比较此时正、逆反应速率的大小:v(正)v(逆)(填“>”“<”或“=”)。 若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH)=; 该时间内反应速率v(CH3OH)=。 解析:(1)正反应是放热反应,升高温度平衡左移,CO转化率减小;加入催化剂,平衡不移动,转化率不变;减少CO2的浓度、分离出二甲醚,平衡右移,CO转化率增大;增大CO浓度,平衡右移,但CO转化率降低,故选c、e。(2)此时的浓

16、度熵Qc=1.86<400,反应未达到平衡状态,向正反应方向移动,故v(正)>v(逆);设平衡时生成物的浓度为(0.6 mol·L-1+x),则甲醇的浓度为(0.44 mol·L-1-2x),根据平衡常数表达式400=,解得x=0.2 mol·L-1,故0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1。由表可知,甲醇的起始浓度为(0.44+1.2) mol·L-1=1.64 mol·L-1,其平衡浓度为0.04 mol·L-1,10 min变化的浓度为1.6 mol·L-1,故v(CH

17、3OH)=0.16 mol·(L·min)-1。答案:(1)c、e(2)>0.04 mol·L-10.16 mol·L-1·min-112.(16分)反应:aA(g)+bB(g)cC(g)(H<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在、阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:回答问题:(1)反应的化学方程式中,abc为; (2)A的平均反应速率v(A)、v(A)、v(A)从大到小排列次序为; (3)B的平衡转化率(B)、(B)、(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

18、动的方向是,采取的措施是; (5)比较第阶段反应温度(T2)和第阶段反应温度(T3)的高低:T2T3(填“>”“<”或“=”),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第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)阶段,20 min内,c(A)=2.0 mol·L-1-1.00 mol·L-1=1.00 mol·L-1,c(B)=6.0 mol·L-1-3.00 mol·L-1=3.00 mol·L-1,c(C)=2.00 mol·L-1,则abc=c(A)c(B)c(C)=132。(2)v(A)=0.05 mol·L-1·min-1,v(A)=0.025 mol·L-1·min-1,v(A)=0.012 mol·L