高中化学人教版化学反应原理第二章化学反应速率和化学平衡 第二章过关检测

第一、二章过关检测(90分钟，100分)一、选择题(该题共7小题，每题只有一个正确选项，每小题7分)1．下列图示变化为吸热反应的是eq\x(导学号68732839)(A)解析：：A．由图知反应物的能量小于生成物的能量为吸热反应，故A正确；B．反应物的能量大于生成物的能量为放热反应，故B错误；C．浓硫酸稀释放热，但不是化学反应，故C错误；D．活泼金属与酸的反应是放热反应，故D错误。2．下列热化学方程式书写正确的是eq\x(导学号68732840)(D)A．甲烷的燃烧热为－890kJ/mol，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890kJ/molB．在一定条件下将1molSO2和O2置于密闭容器中充分反应，放出热量kJ，则反应的热化学方程式为：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－kJ·mol－1C．NaOH(s)＋eq\f(1,2)H2SO4(浓)=eq\f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－1D．2.00gC2H2气体完全燃烧生成液态水和二氧化碳气体放出kJ的热量，该反应的热化学方程式为：2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－解析：A项燃烧热指的是生成液态H2O，错误；B项，SO2与O2反应为可逆反应。1molSO2和molO2置于容器不可能充分反应，错误；C项浓H2SO4溶于水放热，NaOH固体溶于水也放热，该反应放出的热量大于kJ；D项正确。3．反应A＋B→C分两步进行：①A＋B→X，②X→C，反应过程中能量变化如图所示，E1表示反应A＋B→X的活化能。下列有关叙述正确的是eq\x(导学号68732841)(C)A．E2表示反应X→C的活化能B．X是反应A＋B→C的催化剂C．反应A＋B→C的ΔH<0D．加入催化剂可改变反应A＋B→C的焓变解析：A项中E2表示反应X→C中活化分子变成生成物时放出的能量，不是活化能，错误；B项中X是反应A＋B→C的中间产物，不是催化剂，错误；C项中A和B的总能量高于C的能量，因此反应A＋B→C的ΔH＜0，正确；D项中催化剂只能改变活化能，不能改变焓变，错误。故选C。4．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为mol/L、mol/L、mol/L，则下列判断正确的是eq\x(导学号68732842)(C)A．c1∶c2＝3∶1B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．X、Y的转化率相等D．c1的取值范围为mol/L＜c1＜mol/L解析：A．设X转化的浓度为a，X(g)＋3Y(g)2Z(g)初始：c1c2c3转化：a3a平衡：moL/Lmol/Lmol/L则：c1∶c2＝(a＋moL/L)∶(3a＋mol/L)＝1∶3，故A错误；B．平衡时，正逆反应速率相等，则Y和Z的生成速率之比为3：2，故B错误；C．反应前后X、Y气体的浓度比相同符合反应系数之比，所以达到平衡状态时，转化率相同，故C正确；D．该反应开始时，无法判断反应进行的方向，需要讨论，如反应向正反应方向进行，则＜c1＜mol·L－1，如反应向逆反应方向进行，则0＜c1＜mol·L－1，如反应开始时处于平衡状态，则c1＝L，故有0＜c1＜mol·L－15．如图所示，隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器中均发生反应：A(g)＋2B(g)xC(g)ΔH＝－192kJ·mol－1，向M、N中都通入1molA和2molB的混合气体，初始M、N容积相同，保持温度不变。下列说法正确的是eq\x(导学号68732843)(D)A．若x＝3，达到平衡后A的体积分数关系为：φ(M)＞φ(N)B．若x＞3，达到平衡后B的转化率关系为：α(M)＞α(N)C．若x＜3，C的平衡浓度关系为：c(M)＞c(N)D．x不论为何值，起始时向N容器中充入任意值的C，平衡后N容器中A的浓度均相等解析：M容器是恒温恒容下建立的平衡，N容器是恒温恒压下建立的平衡。A．若x＝3，由于反应前后气体体积不变，N容器建立的平衡与恒温恒容下建立的平衡等效，所以达到平衡后A的体积分数关系为：φ(M)＝φ(N)，故A错误；B．若x＞3，由于反应后气体体积增大，N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立的平衡扩大容器体积，压强减小，平衡正向移动，B的转化率增大，所以达到平衡后B的转化率关系为：α(M)＜α(N)，故B错误；C．若x＜3，由于反应后气体体积减小，N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立的平衡缩小容器体积，压强增大，平衡正向移动，C的平衡浓度增大，所以C的平衡浓度关系为：c(M)＜c(N)，故C错误；D．恒温恒压下，x不论为何值，起始时向N容器中充入任意值的C，一边倒后，A与B的物质的量之比都是1∶2，为等效平衡，反应物的浓度相同，即平衡后N容器中A的浓度均相等，故D正确。6．(2023·四川卷)一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。设起始eq\f(nH2O,nCH4)＝Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是eq\x(导学号68732844)(A)A．该反应的焓变ΔH>0B．图中Z的大小为a>3>bC．图中X点对应的平衡混合物中eq\f(nH2O,nCH4)＝3D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小解析：由题中图象看出，随温度升高，甲烷的平衡体积分数减小，说明温度升高，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH>0，A项正确；Z越大，甲烷的平衡体积分数越小，故b>3>a，B项错误；起始时eq\f(nH2O,nCH4)＝3，反应一旦开始，则消耗等物质的量的H2O和CH4，即eq\f(nH2O,nCH4)分子、分母同时减小相同的数值，故图中X点对应的平衡混合物中eq\f(nH2O,nCH4)的值一定不等于3，C项错误；温度不变，加压时平衡逆向移动，图中X点对应的平衡混合物中甲烷的体积分数增大，D项错误。7．在密闭容器中投入一定量反应物发生储氢反应：LaNi5(s)＋3H2(g)LaNi5H6(s)ΔH＝－301kJ·mol－1在某温度下，达到平衡状态，测得氢气压强为2MPa；若温度不变，缩小体积至原来的一半，重新达到平衡。下列说法不正确的是eq\x(导学号68732845)(A)A．当LaNi5的浓度不再变化时，表明达到平衡状态B．重新达到新平衡时H2的压强仍然为2MPaC．扩大容器体积，重新达到平衡时n(H2)增多D．增大压强、降低温度，有利于储氢解析：A项中在固气反应时，固体的浓度始终不变，不能根据固体浓度判断是否达到平衡状态，错误；B项中平衡常数Kp＝eq\f(1,pH2)，温度不变，平衡常数不变，故H2的平衡压强不变，正确；C项中扩大容积相当于减压，平衡向左移动，H2的物质的量增多，正确；D项中正反应是放热反应，正反应是气体分子数减小的反应，增大压强、降低温度有利于平衡向右移动，有利于提高储氢百分率，正确。二、填空题(共51分)8．(26分)金属钛(Ti)被称为21世纪金属，在航海、航空、记忆和涂料方面应用广泛，TiO2是一种优良的光催化剂。20世纪科学家尝试用多种方法将金红石(TiO2)还原，发现金红石直接氯化是冶炼钛的关键步骤：eq\x(导学号68732846)TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)ΔH＝＋1493kJ·mol－1，ΔS1＝＋61J·K－1·mol－1该反应发生温度高达2170℃，能耗大，对设备和生产要求几乎达到苛刻程度。目前科学家采用金红石加碳氯化方法，在较温和条件下成功制取TiCl4，为人类快速迈进钛合金时代做出了巨大贡献。金红石加碳氯化的主要反应如下反应Ⅰ：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋C(s)eq\o(,\s\up7(高温))TiCl4(g)＋CO2(g)ΔH1，ΔS1＝＋64J·K－1·mol－1反应Ⅱ：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)eq\o(,\s\up7(高温))TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH2，ΔS2已知：①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－·mol－1②2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－·mol－1请回答：(1)反应Ⅰ的ΔH1＝__＋·mol－1。(2)对于气体参加的反应，表示平衡常数KP时，用气体组分B的平衡压强P(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应Ⅰ的KP＝__eq\f(pCO2pTiCl4,p2Cl2)__(用表达式表示)。(3)将金红石加碳氯化反应与金红石直接氯化反应比较，从焓变熵变的角度分析金红石加碳氯化能在较温和条件下成功制取TiCl4的原因__焓变减小，熵变增大，有利于反应正向进行__。(4)在常温常压、光照条件下，N2在催化剂TiO2表面与H2O发生反应，2N2(g)＋6H2O(l)=4NH3(g)＋3O2(g)ΔH＝＋·mol－1进一步研究相同条件下NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表：实验组别1234T/K303313323353NH3生成量/(10－6mol)O2生成量/(10－6mol)反应时间/h3333容器体积/L2222①请在图中画出上述反应在“有催化剂”与“无催化剂”两种情况下反应过程中体系能量随反应过程的变化趋势示意图(图中标明必要的文字说明)。②根据表中数据，在303K时，在3h内用氮气表示其平均反应速率为__4×10－7__mol·L－1·h－1.判断组别4中反应是否达到平衡状态__否__(填“是”或“否”)，并说明理由__反应正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，则n(NH3)应大于×10－6mol__。解析：(1)依据热化学方程式：①TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)ΔH＝＋1493kJ·mol－1，ΔS＝＋61J·K－1·mol－1，②C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－·mol－1，由盖斯定律计算①＋②得到：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋C(s)eq\o(=,\s\up7(高温))TiCl4(g)＋CO2(g)ΔH1＝＋mol；(2)对于气体参加的反应，表示平衡常数KP时，用气体组分B的平衡压强P(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，反应Ⅰ的Kp＝eq\f(pCO2pTiCl4,p2Cl2)；(3)TiO2(s)＋2Cl2(g)TiCl4(l)＋O2(g)ΔH＝＋151kJ/mol该反应中，ΔS＜0，又ΔH＞0，则ΔH－TΔS＞0，故反应不能自发进行，金红石加碳氯化能在较温和条件下成功制取TiCl4的原因是焓变减小，熵变增大，有利于反应正向进行；(4)①催化剂是通过降低反应的活化能来加快化学反应速率，使用催化剂后，活化能降低，图象需要符合：1.两条线的起点、终点分别相同。2.有催化剂曲线最高处能量要低。3.反应物的总能量要低于生成物的总能量，图象为：②在303K时，在3h内氧气的反应速率＝eq\f×10－6mol,\f(2L,3h))＝6×10－7mol·L－1·h－1，用氮气表示其平均反应速率v(N2)＝eq\f(2,3)v(O2)＝eq\f(2,3)×6×10－7mol·L－1·h－1＝4×10－7mol·L－1·h－1，组别4中反应正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，则n(NH3)应大于×10－6mol，则组别4中反应未达到平衡状态。9．(25分)二甲醚(CH3OCH3)是一种应用前景广阔的清洁燃料，以CO和H2为原料生产二甲醚主要发生以下三个反应：eq\x(导学号68732847)编号热化学方程式化学平衡常数①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1K1②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH2＝－24kJ·mol－1K③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH3＝－41kJ·mol－1K3回答下列问题：(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：化学键H—HC—OC≡OH—OC—HE/(kJ·mol－1)4363431076465413由上述数据计算ΔH1＝__－99_kJ·mol－1__；(2)该工艺的总反应为3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)__ΔH，该反应ΔH＝__－263_kJ·mol－1__，化学平衡常数K＝__Keq\o\al(2,1)·K2·K3__(用含K1、K2、K3的代数式表示)；(3)下列措施中，能提高CH3OCH3产率的有__AD__；A．分离出二甲醚 B．升高温度C．改用高效催化剂 D．增大压强(4)工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行，无反应③发生，该工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率，原因是__反应③消耗了反应②中的产物H2O，使反应②的化学平衡向正反应方向移动，从而提高CH3OCH3的产率__；(5)某温度下，将H2和CO充入容积为2L的密闭容器中，发生反应：4H2(g)＋2CO(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，反应达平衡后测得二甲醚的体积分数为25%，则该温度下反应的平衡常数K＝。解析：(1)由ΔH等于反应物的键能减去生成物的键能，可求得反应①的ΔH1＝1076＋2×436－343－465－3×413＝－99kJ·mol－1；(2)由盖斯定律可得，总反应3CO(g)＋3H2