新教材适用高中化学专题2化学反应速率与化学平衡测评A苏教版选择性必修1

专题2测评(A)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。哈伯法合成氨须要在20MPa~50MPa的高压和500℃的高温,用铁作为催化剂。据报道,美国化学家运用了一种新型催化剂,在常温下用氮气和氢气合成出氨。下列说法正确的是()。A.哈伯法合成氨是吸热反应,新法合成氨是放热反应B.新法合成比哈伯法合成,能节约能源,具有很好的发展前景C.新法合成能在常温下进行是因为不须要断裂化学键D.加压不利于新法合成氨答案:B2.在肯定条件下,将A2和B2两种气体通入1L密闭容器中,发生反应:xA2(g)+yB2(g)2C(g)。2s内的反应速率:v(A2)=0.5mol·L-1·s-1,v(B2)=1.5mol·L-1·s-1,v(C)=1mol·L-1·s-1。则x和y的值分别为()。A.2和3 B.3和2C.3和1 D.1和3答案:D解析:同一反应中用不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比,由于v(A2)∶v(B2)∶v(C)=1∶3∶2,因此x∶y∶2=1∶3∶2,则x=1,y=3。3.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.自发反应的熵肯定增大,非自发反应的熵肯定减小C.常温下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0D.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确定的,若ΔH<0,ΔS>0,则肯定自发;若ΔH>0,ΔS<0,则肯定不能自发;若ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0,ΔS>0,则能否自发和温度有关,A、B项错误。C项中反应的ΔS>0,若ΔH<0,则肯定能自发,现常温下不能自发,说明ΔH>0,正确。D项中反应的ΔS<0,能自发,说明ΔH<0,错误。4.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-198kJ·mol-1,在V2O5存在时,该反应的机理为V2O5+SO22VO2+SO3(快),4VO2+O22V2O5(慢)。下列说法正确的是()。A.反应速率主要取决于V2O5的质量B.VO2是该反应的催化剂C.逆反应的活化能大于198kJ·mol-1D.增大SO2的浓度可显著提高反应速率答案:C解析:由反应机理可得,V2O5是该反应的催化剂,反应速率与催化剂V2O5的质量有肯定关系,但主要与催化剂V2O5的表面积有关,A、B项错误;ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能=-198kJ·mol-1,所以逆反应的活化能大于198kJ·mol-1,C项正确;运用催化剂可以显著提高反应速率,增大SO2的浓度可以提高反应速率,但不是显著提高,D项错误。5.某可逆反应的正反应是放热反应,则温度对此反应的正、逆反应速率影响的曲线(如图所示)中,正确的是()。答案:B解析:速率曲线交叉点对应的是平衡状态,由于这个可逆反应的正反应是放热反应,上升温度,逆反应速率加快的幅度大于正反应速率加快的幅度,故B项符合题意。6.合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,在反应过程中,正反应速率的变更如下图:下列说法正确的是()。A.t1时上升了温度B.t2时运用了催化剂C.t3时增大了压强D.t4时降低了温度答案:B解析:升温,正、逆反应速率同时上升,但由于合成氨反应的正反应是放热反应,逆反应速率增加的幅度更大一些,A项错误;加压,正、逆反应速率同时增加,C项错误;降温,正、逆反应速率瞬间降低,D项错误。7.氮气是制备含氮化合物的一种重要物质,而氮的化合物用途广泛。两个常见的固氮反应的平衡常数对数值(lgK)与温度的关系如图所示,两个反应为①N2+3H22NH3和②N2+O22NO。依据图中的数据推断下列说法正确的是()。A.反应①和②均为放热反应B.上升温度,反应①的反应速率减小C.在常温下,利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大D.在1000℃时,反应①和反应②体系中N2的浓度肯定相等答案:C解析:反应①的K值随温度上升而减小,反应①是放热反应,反应②的K值随温度上升而增大,反应②是吸热反应,A项错误;上升温度,两个反应的反应速率都增大,B项错误;在常温下,反应①的K=1010,反应②的K=10-30,相差很大,故利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大,C项正确;在1000℃时,反应①、反应②的K值相等,即c2(N8.工业上,利用CO与H2合成二甲醚:3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),为了找寻合适的反应温度,探讨者进行了多次试验,每次试验保持原料气组成(3molCO、3molH2)、容积(10L)、反应时间等因素不变,试验结果如图所示。下列说法正确的是()。A.X、Y两点对应的CO正反应速率相等B.合成二甲醚的正反应ΔH>0C.反应温度相宜限制在240~260℃之间D.选择合适的催化剂可以提高CO的转化率答案:C解析:X、Y两点对应的反应物浓度相同、温度不同,反应速率不同,A项错误;由题图可知,CO转化率达到最高点之后,上升温度,转化率降低,说明上升温度使平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0,B项错误;240~260℃之间CO的转化率最高,C项正确;催化剂不影响平衡移动,CO的转化率不变,D项错误。9.下列说法不正确的是()。A.图甲中曲线Ⅱ可以表示催化剂降低了反应的活化能B.图乙中HI分子发生了有效碰撞C.盐酸和氢氧化钠溶液反应的活化能接近于零D.增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增加答案:B解析:催化剂可降低反应的活化能,A项正确。能够发生化学反应的碰撞才是有效碰撞,由图乙可知碰撞后没有生成新物质,即没有发生化学反应,不是有效碰撞,B项错误。盐酸和氢氧化钠溶液反应的实质是氢离子与氢氧根离子反应生成水,在溶液中氢离子与氢氧根离子已经处于自由移动状态,因此盐酸和氢氧化钠溶液反应的活化能接近于零,C项正确。增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增加,D项正确。10.可逆反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在容积固定的密闭容器中,达到平衡状态的标记是()。①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再变更的状态⑤混合气体的密度不再变更的状态⑥混合气体的压强不再变更的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再变更的状态A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦C.①③④⑤ D.①②③④⑤⑥⑦答案:A二、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共计20分。每小题只有一个或两个选项符合题意。若正确答案只包括一个选项,多选时,该小题得0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的得2分,选两个且都正确的得4分,但只要选错一个,该小题就得0分)11.已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-197.8kJ·mol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率随温度和压强的变更如下表,下列说法不正确的是()。温度压强/(×105Pa)1.015.0710.125.350.767399.2%99.6%99.7%99.8%99.9%72397.5%98.9%99.2%99.5%99.6%77393.5%96.9%97.8%98.6%99.0%A.肯定压强下上升温度,SO2的转化率增大B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所须要的时间相等C.运用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间D.工业生产通常不实行加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高答案:AB解析:由表格数据及勒夏特列原理知,对于放热反应,肯定压强下上升温度,平衡逆向移动,故反应物SO2的转化率减小,A项错误。由于在不同温度、压强下,化学反应速率不肯定相等,故转化相同物质的量的SO2所须要的时间不肯定相等,B项错误。催化剂对化学平衡移动无影响,但可以缩短到达平衡所需的时间,C项正确。由图中数据可知,在1.01×105Pa(常压)下,673K、723K、773K时SO2的转化率分别为99.2%、97.5%、93.5%,已经相当高了,且加压后转化率上升并不明显,所以没有必要通过加压提高转化率,D项正确。12.已知X(g)和Y(g)可以相互转化:2X(g)Y(g)ΔH<0。现将肯定量X(g)和Y(g)的混合气体通入一容积为1L的恒温密闭容器中,反应物及生成物的浓度随时间变更的关系如图所示。则下列说法不正确的是 ()。A.若混合气体的压强不变,则说明反应已达化学平衡状态B.M、N、P、Q四个点表示的反应体系中,表示化学反应处于平衡状态的只有N点C.25~30min内用X表示的平均化学反应速率是0.08mol·L-1·min-1D.反应进行至25min时,曲线发生变更的缘由是增加Y的浓度答案:D解析:A项,正反应是气体分子数减小的反应,所以当压强不再发生变更时,可以说明反应已经达到平衡状态,A项正确。B项,依据图像可知,只有N点表示的反应体系中,各物质的浓度不再发生变更,所以只有N点表示反应处于平衡状态,B项正确。C项,25~30min内X的浓度变更量是0.4mol·L-1,所以用X表示的平均化学反应速率是0.4mol·L-15min=0.08mol13.已知化合物A与H2O在肯定条件下反应生成化合物B与HCOO-,其反应历程如图所示,其中TS表示过渡态,Ⅰ表示中间体。下列说法正确的是()。A.化合物A与H2O之间的碰撞均为有效碰撞B.该历程中的最大能垒(活化能)E正=16.87kJ·mol-1C.运用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能和反应热D.平衡状态时,升温使反应逆向移动答案:D解析:化合物A与H2O之间的碰撞不肯定都发生反应,即化合物A与H2O之间的碰撞不均为有效碰撞,A项错误。由图可知,该历程中的最大能垒(活化能)E正=16.87kJ·mol-1-(-1.99kJ·mol-1)=18.86kJ·mol-1,B项错误。催化剂可降低反应所需的活化能,变更反应速率,但不能变更反应的始态和终态,不能变更反应始态和终态的总能量,即不能变更反应热,C项错误。由图可知,反应物具有的能量大于生成物具有的能量,则该反应是放热反应。上升温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,D项正确。14.钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下,碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率试验结果如图所示。下列说法不正确的是()。A.盐酸的浓度越大,腐蚀速率越快B.钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度相等时,腐蚀速率最小C.碳素钢的腐蚀速率不随硫酸的浓度增大而增大,说明反应速率不与c(H+)成正比D.对比盐酸和硫酸两条曲线,可知Cl-也可能会影响碳素钢的腐蚀速率答案:C解析:由酸的浓度对腐蚀速率的影响图可知,盐酸的浓度越大,腐蚀速率越快,A项正确。由图可知,曲线的最低点速率最小,则钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度相等时,腐蚀速率最小,B项正确。碳素钢的腐蚀速率不随硫酸的浓度增大而增大,可能是因为硫酸浓度过大时,导致反应实质发生变更,浓硫酸有强氧化性,能使金属表面形成致密的氧化膜爱护层,则硫酸浓度较大时不能说明速率与氢离子的关系,C项错误。碳素钢在盐酸和硫酸中腐蚀速率随酸的浓度变更有明显差异,可知Cl-有利于碳素钢的腐蚀,SO415.肯定条件下,向一密闭容器中充入肯定量的NH3,反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是 ()。A.压强:p1>p2B.F、G两点对应的平衡常数:KF<KGC.E点:3v正(NH3)=2v逆(H2)D.E点:NH3的转化率为1答案:BC解析:相同温度下,压强越大,N2的体积分数越小,所以p2>p1,A项错误;由图像可知该反应为吸热反应,所以温度越高,K越大,B项正确;E点为平衡点,应为3v正(NH3)=2v逆(H2),C项正确;假设E点反应后气体总体积为1L,则N2为0.1L、H2为0.3L,未反应的NH3为0.6L,参与反应的NH3为0.2L,所以氨气的转化率为0.2三、非选择题(本题包括5小题,共60分)16.(12分)高炉炼铁过程中发生的主要反应为13Fe2O3(s)+CO(g)23Fe(s)+CO2温度/℃100011501300平衡常数4.03.73.5请回答下列问题。(1)该反应的平衡常数表达式K=,ΔH(填“>”“<”或“=”)0。

(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe2O3、CO各1.0mol,反应经过10min后达到平衡。求该时间范围内CO的平衡转化率=。

(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可实行的措施是。

A.削减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.加入合适的催化剂答案:(1)c((2)80%(3)C解析:(1)该反应的平衡常数K=c(CO2(2)1000℃下化学平衡常数K=4.0,设CO的平衡转化率为x,则反应消耗的c(CO)=0.1xmol·L-1CO(g)+13Fe2O3(s)23Fe(s)+CO2开始(mol·反应(mol·L-1) 0平衡(mol·L-1) 0化学平衡常数K=0.1x0.(3)削减Fe的量,平衡不移动,A项不能实现目的。增加Fe2O3的量,平衡不移动,B项不能实现目的。移出部分CO2,平衡正向移动,CO转化率增大,C项符合题意。提高反应温度,平衡逆向移动,CO转化率减小,D项不符合题意。减小容器的容积,相当于增大压强,平衡不移动,CO转化率不变,E项不符合题意。加入合适的催化剂,平衡不移动,CO转化率不变,F项不符合题意。17.(12分)工业上合成氨的化学反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1。在容积为10L的密闭容器中,通入40molN2和120molH2在肯定条件下进行反应,4s后达到平衡状态,此时N2的浓度为2mol·L-1。通过计算回答下列问题:(1)该反应的ΔS0。

(2)4s内,用N2表示的平均反应速率是。

(3)在该条件下N2的最大转化率是;此时平衡常数为(结果保留两位有效数字,下同),混合气体中NH3的物质的量分数是。

(4)为了提高氨气的平衡产率,可以选择的方法是(填序号)。

①上升温度②增大压强③运用催化剂④刚好分别出NH3答案:(1)<(2)0.5mol·L-1·s-1(3)50%0.03733%(4)②④解析:(1)因为该反应为气体分子数目减小的反应,所以ΔS<0。(2)平衡时c(N2)=2mol·L-1,则4s内v(N2)=4mol·L-1-2mol·L-1(3)N2+3H22NH3起始 40mol 120mol 0转化 20mol 60mol 40mol平衡 20mol 60mol 40molN2的最大转化率为20mol40mol×100%=50%。K=422NH3的物质的量分数为40mol20mol+60mol+40mol×(4)提高NH3的产率即使平衡向右移动,由于合成氨的反应是气体分子数目减小的放热反应,可实行的措施有增大压强或刚好分别出NH3。18.(12分)镍具有优良的物理和化学特性,是很多领域尤其是高技术产业的重要原料。羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为:①Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)ΔH<0;②Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)。请回答下列问题。(1)在温度不变的状况下,要提高反应①中Ni(CO)4的产率,可实行的措施有、。

(2)已知在肯定条件下的2L密闭容器中制备Ni(CO)4,粗镍(纯度98.5%,所含杂质不与CO反应)剩余质量和反应时间的关系如图所示。Ni(CO)4在0~10min的平均反应速率为。

(3)若反应②达到平衡后,保持其他条件不变,降低温度,重新达到平衡时。

A.平衡常数K增大B.CO的浓度减小C.Ni的质量减小D.v逆[Ni(CO)4]增大(4)简述羰基法提纯粗镍的操作过程:

。

答案:(1)分别出Ni(CO)4增大压强或增大CO浓度(任写两个即可)(2)0.05mol·L-1·min-1(3)BC(4)把粗镍与CO放在水平放置的玻璃容器中,在50℃时反应生成Ni(CO)4,一段时间后在容器的另一端升温至230℃使Ni(CO)4受热分解解析:(1)要提高反应①中Ni(CO)4的产率,应使平衡正向移动,可采纳分别出Ni(CO)4、增大压强、增大CO浓度等方法。(2)依据图像,0~10min反应消耗的Ni的质量为100g-41g=59g,即消耗1molNi,则生成1molNi(CO)4,v[Ni(CO)4]=1mol2L10min=0.05mol·L-1·min(3)反应①为放热反应,则反应②:Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)为吸热反应,降低温度,平衡逆向移动,则平衡常数K减小,CO的浓度减小,Ni的质量减小,A项错误,B、C项正确;降低温度,正、逆反应速率均减小,D项错误。(4)把粗镍与CO放在水平放置的玻璃容器中,在50℃时反应生成Ni(CO)4,一段时间后在容器的另一端升温至230℃使Ni(CO)4受热分解。19.(12分)某试验小组以H2O2分解为例,探讨浓度、催化剂、溶液的酸碱性对反应速率的影响。在常温下依据如下方案完成试验。(假设液体混合后体积为混合前体积之和)编号反应物催化剂Ⅰ10mL2%H2O2溶液+1mL水无Ⅱ10mL5%H2O2溶液+1mL水无Ⅲ10mL5%H2O2溶液1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液Ⅳ10mL5%H2O2溶液+少量HCl溶液1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液Ⅴ10mL5%H2O2溶液+少量NaOH溶液1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液(1)试验Ⅰ和试验Ⅱ的目的是。

(2)写出试验Ⅲ中发生反应的化学方程式:。

(3)试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的起始反应速率由大到小的依次为(用试验编号表示)。

(4)试验Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ中,测得生成氧气的体积(折算成标准状况)随时间变更的关系如图所示。①分析图示能够得出的结论是

。

②试验Ⅲ在t1~t2时间内,以H2O2表示的反应速率为。

答案:(1)探究反应物浓度对反应速率的影响(2)2H2O22H2O+O2↑(3)Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ(4)①碱性环境能加快H2O2分解的速率,酸性环境能减慢H2O2分解的速率②b-a123.2(t解析:(1)试验Ⅰ和Ⅱ均未运用催化剂,混合液的总体积均为11mL,c(H2O2)不同,则试验目的是探究反应物浓度对反应速率的影响。(2)试验Ⅲ为H2O2在FeCl3催化作用下分解生成H2O和O2的反应,据此写出化学方程式。(3)试验Ⅰ中,c(H2O2)最小且未运用催化剂,则试验Ⅰ中起始反应速率最小;试验Ⅱ和Ⅲ中c(H2O2)相同,试验Ⅲ中加入FeCl3溶液,则试验Ⅲ的起始反应速率大于试验Ⅱ,故反应速率的大小依次为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ。(4)①与试验Ⅲ相比,试验Ⅳ加入少量HCl溶液,试验Ⅴ加入少量NaOH溶液,其他试验条件均相同,由题图可知,反应速率Ⅴ>Ⅲ>Ⅳ,据此得出碱性环境能加快H2O2分解的速率,酸性环境能减慢H2O2分解的速率。②试验Ⅲ在t1~t2时间内,生成标准状况下O2的体积为(b-a)mL,则有n(O2)=(b-a)×10-322.4mol,反应中消耗H2O2的物质的量n(H2O2)=2n(O2)=(b-a)×10-311.2mol,溶液的总体积为11mL,故以H2O2表示的反应速率20.(12分)二氧化硫和氮的氧化物是大气的主要污染物,防止和治理其对环境的污染是环保工作的探讨内容之一。(1)肯定条件下,发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),向2L密闭容器中通入2