2024-2025学年新教材高中化学第2章化学反应的方向限度与速率测评含解析鲁科版选择性必修1

PAGE17-第2章测评(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)1.金属锡素有“盛水水清甜,盛酒酒香醇,储茶味不变,插花花许久”的美称。金属锡的冶炼常用焦炭作还原剂:SnO2+2CSn+2CO↑,反应过程中能量的变更如图所示。下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是()A.ΔH<0ΔS<0 B.ΔH>0ΔS<0C.ΔH<0ΔS>0 D.ΔH>0ΔS>0答案D解析由于反应产物所具有的能量大于反应物所具有的能量,故该反应为吸热反应,即ΔH>0;该反应为气态物质系数增大的反应,故ΔS>0。2.在容积不变的密闭容器中,确定条件下进行如下反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-373.2kJ·mol-1。如图曲线a表示该反应过程中NO的转化率与反应时间的关系。若变更起始条件,使反应过程依据曲线b进行,可实行的措施是()A.降低温度 B.向密闭容器中通入氩气C.加催化剂 D.增大反应物中NO的浓度答案D解析由图像可知,要使反应按曲线b进行,须要缩短反应达到平衡的时间,同时降低NO的转化率。降低温度,反应速率减慢,平衡时NO的转化率增大,A项错误;B、C项,平衡不移动;增大反应物中NO的浓度,反应速率加快,达到平衡时NO的转化率下降,D项正确。3.在淀粉KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)。测得不同温度时该反应的平衡常数KT/℃515253550K/(mol-1·L)1100841689533409下列说法正确的是()A.反应I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)的ΔHB.其他条件不变,上升温度,溶液中c平(I3C.该反应的平衡常数表达式为K=cD.25℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡常数K小于689答案B解析依据表格供应的数据知上升温度,平衡常数减小,则平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,故正反应为放热反应,ΔH<0,A项错误;其他条件不变,上升温度,平衡向逆反应方向移动,溶液中c平(I3-)减小,B项正确;该反应的平衡常数表达式为K=c平4.反应2X(g)+Y(g)2Z(g)在不同温度(T1和T2)下进行时反应产物Z的物质的量n(Z)与反应时间t的关系如下图。下列推断正确的是()A.T1<T2,正反应为放热反应B.T1>T2,正反应为吸热反应C.T1>T2,逆反应为吸热反应D.T1<T2,逆反应为放热反应答案C解析图中T1温度下达到平衡所需时间短于T2,说明T1>T2,A、D项错误;对比两种温度下的平衡可知,温度上升,Z的体积分数减小,平衡向逆反应方向移动,则逆反应为吸热反应,C项正确,B项错误。5.反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0达到平衡时,只变更下列一个条件,平衡不发生移动的是()A.上升温度B.恒温恒容条件下充入氧气C.恒温恒容条件下充入SO3(g)D.加入催化剂V2O5答案D解析上升温度,平衡向逆反应方向移动,A项错误;恒温恒容条件下充入氧气,氧气浓度增大,平衡向正反应方向移动,B项错误;恒温恒容条件下充入SO3,SO3浓度增大,平衡向逆反应方向移动,C项错误;催化剂能同等程度地变更正、逆反应速率,不影响平衡移动,D项正确。6.在容积确定的密闭容器中,放入确定量的NO(g)和足量C(s),发生反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡状态时NO(g)的物质的量浓度与温度T的关系如图所示。则下列说法中正确的是()A.该反应的ΔH>0B.若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2C.在T2时,若反应体系处于状态D,则此时确定有v(正)<v(逆)D.在T3时,若混合气体的密度不再变更,则可以推断反应达到平衡状态C答案D解析由图像可知,T1<T2,上升温度c平(NO)增大,平衡左移(吸热方向),所以ΔH<0,且K1>K2,A、B错误;T2时D点表示c(NO)>c平(NO),由D→B点需降低c(NO),即平衡向右移动,因此D点对应体系中v(正)>v(逆),C错误;由于反应物C为固体,故容积不变时,反应后气体质量增大,混合气体的密度增大,当密度不再变更时,可以推断反应达到平衡状态,D正确。7.对于可逆反应mA(s)+nB(g)eC(g)+fD(g),当其他条件不变时,C的体积分数在不同温度(T)和不同压强(p)下随时间(t)的变更关系如图所示。下列叙述正确的是()A.达到平衡后,若运用催化剂,C的体积分数将增大B.正反应的ΔH<0C.化学方程式中,n>e+fD.达到平衡后,增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动答案B解析催化剂不能使平衡发生移动,所以不能使C的体积分数增大,故A项错误;达到平衡所用时间越短,反应速率越快,由图可知T2>T1,p2>p1,则温度由T1上升到T2,平衡时C的体积分数减小,说明上升温度平衡逆向移动,所以正反应为放热反应,B项正确;压强由p1增大到p2,平衡时C的体积分数减小,说明增大压强平衡逆向移动,所以该反应的正反应为气体分子数目增大的反应,即n<e+f,C项错误;A为固体,增大A的量不能使平衡发生移动,D项错误。8.已知:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-25kJ·mol-1。某温度下的平衡常数为400。此温度下,在1L体积不变的密闭容器中加入CH3OH,某时刻测得各组分的物质的量浓度如下表,下列说法中不正确的是()物质CH3OHCH3OCH3H2Oc/(mol·L-1)0.081.61.6A.此时刻反应达到平衡状态B.容器内压强不变时,说明反应达平衡状态C.平衡时,再加入与起始时等量的CH3OH,达新平衡后CH3OH转化率不变D.平衡时,反应混合物的总能量降低40kJ答案B解析依据表格中数据可知,此时刻的浓度商为Q=(1.6mol·L-1)2(0.08mol·L-9.对于气相反应,用某组分(B)的平衡分压代替物质的量浓度也可表示平衡常数(记作Kp)。已知反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g),在t℃时的平衡常数Kp=a,则下列说法正确的是()A.Kp=pB.上升温度,若Kp增大,则该反应为吸热反应C.该反应达到平衡状态后,增大压强,平衡向左移动,Kp减小D.t℃时,反应12CH4(g)+H2O(g)12CO2(g)+2H2(g)的平衡常数Kp=1答案B解析由平衡常数表达式知,Kp应为生成物分压幂之积与反应物分压幂之积的比值,A项错误;上升温度,若Kp增大,则平衡正向移动,故该反应为吸热反应,B项正确;Kp只与温度有关,则反应达到平衡状态后,增大压强,平衡向左移动,Kp不变,C项错误;t℃时,反应12CH4(g)+H2O(g)12CO2(g)+2H2(g)的平衡常数Kp=[p10.向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和确定量的B三种气体,在确定条件下发生反应,各物质的物质的量浓度随时间变更的状况如图1所示。图2为t2时刻后变更反应条件,平衡体系中化学反应速率随时间变更的状况,四个阶段都各变更一种条件,且所变更的条件均不相同。已知t3~t4阶段为运用催化剂。下列说法错误的是()A.若t1=15,生成物C在t0~t1时间段的平均反应速率为0.004mol·L-1·s-1B.t4~t5阶段变更的条件为减小压强,t5~t6阶段变更的条件是上升温度C.B的起始物质的量为0.02molD.该反应的化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g)答案C解析若t1=15,生成物C在t0~t1时间段的平均反应速率v(C)=Δc(C)Δt=0.11mol·L-1-0.05mol·L-115s=0.004mol·L-1·s-1,故A选项正确;t3~t4阶段为运用催化剂,t4~t5阶段,正、逆反应速率都减小,且化学平衡不移动,所以变更的条件只能为减小压强,且反应前后气态物质系数之和不变,反应中A的物质的量浓度变更为0.15mol·L-1-0.06mol·L-1=0.09mol·L-1,C的物质的量浓度变更为0.11mol·L-1-0.05mol·L-1=0.06mol·L-1,所以化学方程式中A与C的系数之比为0.09∶0.06=3∶2,则该反应的化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g),t5~t6阶段,正、逆反应速率都增大,变更的条件应为11.在一密闭容器中加入等物质的量的A、B,发生如下反应:2A(g)+2B(g)3C(s)+4D(g),平衡常数随温度和压强的变更如表所示:温度/℃平衡常数p=1.0MPap=1.5MPap=2.0MPa300ab16516c64e800160fg下列推断正确的是()A.g>fB.ΔH<0C.2.0MPa、800℃时,A的转化率最小D.1.5MPa、300℃时,B的转化率为50%答案D解析平衡常数只与温度相关,温度不变,K不变,所以g=f,A项错误;由表格中的数据可知,平衡常数随温度上升而增大,故正反应为吸热反应,ΔH>0,B项错误;该反应为吸热反应,温度越高,平衡常数越大,A的转化率越大,C项错误;该反应为反应前后气体分子数不变的反应,即压强确定时,气体体积不变。设起先加入A、B的物质的量为amol,转化量为xmol,容器容积为VL,则达平衡时,A、B为(a-x)mol,D为2xmol,则有(2xV12.(2024山东临沂罗庄高二上学期期末)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯水合法生产,反应的化学方程式如下:C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)。下图为乙烯的平衡转化率与温度(T)、压强(p)的关系[起始n(C2H4)∶n(H2O)=1∶1]。下列有关叙述正确的是()A.Y对应的乙醇的质量分数为1B.X、Y、Z三点对应的反应速率:v(X)>v(Y)>v(Z)C.X、Y、Z三点对应的平衡常数数值:KX>KY>KZD.增大压强、上升温度均可提高乙烯的平衡转化率答案C解析据图像可知,Y点对应乙烯的平衡转化率为20%,起始n(C2H4)∶n(H2O)=1∶1,设C2H4和H2O的起始物质的量均为1mol,依据“三段式”分析:C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)起始/mol 1 1 0转化/mol 0.2 0.2 0.2平衡/mol 0.8 0.8 0.2则平衡时乙醇的质量分数为:0.2mol×46g·mol-11mol×28g·mol-1+1mol×18g·mol-1=15,A错误;因该反应是气体体积减小的可逆反应,所以温度相同时,压强越大,乙烯的平衡转化率越大,则结合图像可得:p1<p2<p3,且X、Y、Z三点对应的温度越来越高,所以X、Y、Z三点对应的反应速13.某温度下,将2molSO2和1molO2置于10L密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示。则下列说法正确的是()A.由图甲推断,B点SO2的平衡浓度为0.02mol·L-1B.由图甲推断,A点对应温度下该反应的平衡常数为800L·mol-1C.压强为0.50MPa时不同温度下SO2转化率与温度关系如乙图,则T2>T1D.达平衡后,若增大容器容积,则反应速率变更图像可以用图丙表示答案B解析A项,设B点平衡时SO2的转化量为xmol,依据“三段式”法可知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始/mol 2 1 0转化/mol x x2 平衡/mol 2-x 1-x2 由题意可知x2=0.85,则x平衡时SO2的平衡浓度为2mol-1.设A点O2的转化量为ymol·L-1,依据“三段式”法分析可知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始/(mol·L-1) 0.2 0.1 0转化/(mol·L-1) 2y y 2y平衡/(mol·L-1) 0.2-2y 0.1-y 2y由题意可得2y0.平衡常数K=c平2(SO3)c平2(SO14.(2024福建福州八县一中高二期末)利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇,发生的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在体积确定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变更如图所示。下列说法正确的是()A.该反应的ΔH>0,且p1>p2B.反应速率:v逆(状态A)>v逆(状态B)C.在C点时,CO转化率为75%D.在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,达平衡时CH3OH的体积分数不同答案C解析由图像可知,上升温度,CH3OH的体积分数减小,平衡逆向移动,则该反应的ΔH<0,300℃时,增大压强,平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,所以p1>p2,故A错误;B点对应的温度和压强均大于A点,温度上升、增大压强均使该反应的化学反应速率加快,因此v逆(状态A)<v逆(状态B),故B错误;设向密闭容器充入了1molCO和2molH2,CO的转化率为x,则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始/mol 1 2 0变更/mol x 2x x平衡/mol 1-x 2-2x x在C点时,CH3OH的体积分数=x1-x由等效平衡可知,在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,达平衡时CH3OH的体积分数都相同,故D错误。15.(2024山东德州高二上学期期末)某温度下,在一个2L的密闭容器中加入4molA和2molB进行如下反应:2A(g)+B(g)C(s)+3D(g),反应2min后达到平衡,测得生成1.6molC,下列说法不正确的是()A.前2minD的平均反应速率为1.2mol·L-1·min-1B.此时B的平衡转化率是80%C.缩小容器容积增大该体系的压强,平衡不移动D.该温度下平衡常数K=462答案D解析2L的密闭容器中,加入4molA和2molB进行如下反应:2A(g)+B(g)C(s)+3D(g),反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molC,则依据“三段式”法分析:2A(g)+B(g)C(s)+3D(g)起先/mol 4 2 0 0转化/mol 3.2 1.6 1.6 4.8平衡/mol 0.8 0.4 1.6 4.8v(D)=ΔcΔt=4.8mol2L2min=1.2mol·L-1·min-1二、非选择题(本题包括5小题,共55分)16.(9分)某探讨性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反应探究“外界条件的变更对化学反应速率的影响”,进行了如下试验:实验序号试验温度/K有关物质溶液颜色褪至无色所需时间/s酸性KMnO4溶液H2C2O4溶液H2OV/mLcV/mLcV/mLA29320.0240.10t1BT120.0230.1V18C31320.02V20.11t2(1)通过试验A、B,可探究出(填外部因素)的变更对化学反应速率的影响,其中V1=、T1=;通过试验(填试验序号)可探究出温度变更对化学反应速率的影响,其中V2=。

(2)若t1<8,则由此试验可以得出的结论是;忽视溶液体积的变更,利用试验B中数据计算,0~8s内,用KMnO4的浓度变更表示的反应速率v(KMnO4)=。

(3)该小组的一位同学通过查阅资料发觉,上述试验过程中n(Mn2+)随时间的变更状况如图所示,并认为造成这种变更的缘由是反应体系中的某种粒子对KMnO4与草酸之间的反应有某种特殊作用,则该作用是,相应的粒子最可能是(填粒子符号)。

答案(1)浓度1293B、C3(2)其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大8.3×10-4mol·L-1·s-1(3)催化作用Mn2+解析(1)分析表中数据可知,本试验探究的是浓度、温度变更对化学反应速率的影响,试验中探究浓度(或温度)对反应速率的影响时要确保影响反应速率的其他因素相同。A、B两组试验中,c(H2C2O4)不同,故温度应相同,则T1=293;为使A、B两组试验中c(KMnO4)相同,则溶液总体积均为6mL,则V1=1;C组试验中温度与另外两组不同,加水量与B组相同,故通过B、C组试验可探究温度对化学反应速率的影响,因此V2=3。(2)若t1<8,则试验A中反应速率比试验B中快,说明其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大。利用试验B中数据可知,0~8s内,v(KMnO4)=0.02mol·L-1×(3)由图像可知,反应过程中出现了反应速率突然快速增加的现象,这表明反应中生成的某种粒子对该反应有催化作用,结合反应前后溶液中粒子的变更状况可知,该粒子最可能是Mn2+。17.(10分)随着科学技术的发展和环保要求的不断提高,CO2的捕集利用技术成为探讨的重点。完成下列填空:(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的反应方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),已知H2的体积分数随温度的上升而增加。若温度从300℃升至400℃,重新达到平衡,推断下列表格中各物理量的变更(填“增大”“减小”或“不变”)。v(正)v(逆)平衡常数K转化率α(2)相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡时各物质的平衡浓度如下表:平衡状态ccccⅠabcdⅡmnxya、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为。

答案(1)v(正)v(逆)平衡常数K转化率α增大增大减小减小(2)c解析(1)H2的体积分数随温度的上升而增加,这说明上升温度平衡向逆反应方向移动,即正反应是放热反应。上升温度正、逆反应速率均增大,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,反应物的转化率减小。(2)相同温度时平衡常数不变,则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为cd18.(2024山东潍坊高二期末)(12分)二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的“清洁能源”。协同催化剂可以使CO、H2合成甲醇的反应及甲醇脱水生成二甲醚的反应一步完成,大大提高转化率。已知:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1=-90kJ·mol-1②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=-23kJ·mol-1回答下列问题:(1)用CO(g)和H2(g)合成CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学反应方程式为。

(2)合成二甲醚的过程中,欲提高二甲醚的平衡产率,应实行的措施是(填序号)。

a.适当升温b.增大压强c.更换催化剂d.刚好移走二甲醚(3)酸性条件下,甲醇合成二甲醚反应历程中每一步基元反应相对能量变更如图所示,该历程中最小的能垒(基元反应活化能)为kJ·mol-1。写出制约反应速率关键步骤的基元反应方程式:

。

(4)确定温度下,在2L恒容密闭容器中充入物质的量之比为1∶2的CO(g)、H2(g),体系压强随时间变更如下表所示。时间/min0102030405060压强/kPa60.051.244.338.633.830.030.0①用单位时间内气体分压的变更来表示反应速率,即v=ΔpΔt,则前50min内H2的平均反应速率v(H2)=②合成二甲醚总反应的平衡常数Kp=(kPa)-4(Kp为以分压表示的平衡常数)。

答案(1)2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-203kJ·mol-1(2)bd(3)131CH3OCH3+H+(4)①0.6②2.25×10-4解析(1)已知①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1=-90kJ·mol-1,②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=-23kJ·mol-1,依据盖斯定律①×2+②:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-203kJ·mol-1(2)反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)是物质的量减小的反应,增大压强能提高二甲醚的平衡产率;由于CH3OCH3与H2O的沸点不同,刚好移走二甲醚,平衡右移,也可以提高二甲醚的平衡产率,故选择bd。(3)依据图示,该历程中最小的能垒(基元反应活化能)为(-0.86+2.17)×102kJ·mol-1=131kJ·mol-1。制约反应速率关键步骤是活化能最大即最慢的反应,由图可知反应最慢的基元反应的方程式为CH3OCH3+H+。(4)由图表数据可知,50min时反应到达平衡,平衡时压强之比等于物质的量之比,设起始时CO、H2的物质的量分别为2mol、4mol,平衡时生成甲醚的物质的量为xmol,则:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)起先/mol 2 4 0 0转化/mol 2x 4x x x平衡/mol 2-2x 4-4x x x依据题意和阿伏加德罗定律,66-4x=60.030.2,x=34,50min内H2的平均反应速率v(H2)=4×19.(12分)CO可用于合成甲醇,化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。(1)图1是CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反应在不同温度下CO的转化率随时间变更的曲线。①该反应的焓变ΔH(填“>”“<”或“=”)0。

②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K(T1)(填“>”“<”或“=”)K(T2)。在T1温度下,往容积为1L的密闭容器中,充入1molCO和2molH2,测得CO和CH3OH(g)的浓度随时间变更如图2所示。则该反应的平衡常数为。

③若容器容积不变,下列措施可增加CO转化率的是(填字母)。

a.上升温度b.将CH3OH(g)从体系中分别c.运用合适的催化剂d.充入He,使体系总压强增大(2)在容积为1L的恒容容器中,分别探讨在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律。如图3是上述三种温度下H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系,则曲线z对应的温度是℃;该温度下上述反应的化学平衡常数为。曲线上a、b、c三点对应的化学平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3的大小关系为。

答案(1)①<②>12mol-2·L2③b(2)2704mol-2·L2K1=K2<K3解析(1)①T2温度下反应先达到平衡,所以温度T2>T1,由T1→T2上升温度时CO的转化率降低,平衡向左移动,所以正反应为放热反应,ΔH<0。②ΔH<0,T1<T2,则平衡常数K(T1)>K(T2)。平衡常数K=c平0.75mol·L-10.25mol·L-1×(2)题给反应的ΔH<0,n(H2)n(CO)相同时,上升温度