第二章 化学反应速率和化学平衡 章末单元测试题2022-2023学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

第二章化学反应速率和化学平衡章末单元测试题榆次一中李金虎一、选择题（本题共有15小题，每小题3分，共45分，每小题只有一个正确选项）1．实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化：下列关于该反应的说法中，正确的是()A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞02．理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A．HCN比HNC稳定B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1C．正反应的活化能大于逆反应的活化能D．使用催化剂，可以改变反应的反应热3．汽车尾气处理时存在反应：NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)，该反应过程及能量变化如图所示。下列说法正确的是()A．使用催化剂活化分子百分数不变B．使用催化剂，反应物分子的能量变高C．使用催化剂可以有效减少反应放出的热量D．无论是反应物还是生成物，转化为活化络合物都要吸收能量4．某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程，该历程如图所示(图中只画出了HAP的部分结构，用18O标记羟基磷灰石中的羟基氧原子)。下列说法正确的是()A．反应物的键能之和大于生成物的键能之和B．HAP改变了该反应的历程和焓变，加快了反应速率C．经过该催化氧化过程后18O仍然在HAP中D．HAP降低了反应的活化能，提高活化分子百分数5．某反应由两步反应A→B→C构成，它的反应能量曲线如图所示，下列叙述正确的是()A．两步反应均为吸热反应B．三种化合物中C最稳定C．第二步反应决定了总反应的速率D．升高温度，活化能E1、E2均减小，反应速率加快6．在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳在恒容密闭容器中发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)，不可用上述反应中某种物理量来说明该反应已达到平衡状态的是()A．CO的生成速率与CO2的生成速率相等B．气体密度不再变化C．CO的质量不变D．体系的压强不再发生变化7．密闭容器中进行的可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)，在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是()A．T1<T2，p1<p2，a＋b>c，正反应为吸热反应B．T1>T2，p1<p2，a＋b<c，正反应为吸热反应C．T1<T2，p1>p2，a＋b<c，正反应为吸热反应D．T1>T2，p1>p2，a＋b>c，正反应为放热反应8．可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(s)ΔH=QkJ·mol-1，反应过程中，当其他条件不变时，物质C在混合物中的百分含量(C%)与温度(T)、反应速率(v)与压强(p)的关系如图所示。据图分析,以下说法正确的是()A．T1<T2，Q>0B．增大压强，B的转化率减小C．当反应达平衡时，混合气体的密度不再变化D．a+b>c+d9．有一反应：2A＋B2C，其中A、B、C均为气体，如图所示的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c三点，则下列描述正确的是()A．该反应是放热反应B．b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化C．T1温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法D．c点：v正＜v逆10．在一恒容的密闭容器中充入0.1mol·L－1CO2、0.1mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是()A．上述反应的ΔH<0B．压强：p4>p3>p2>p1C．1100℃时该反应的平衡常数为1.64D．压强为p4时，在y点：v正>v逆11．某温度下，将2molA和3molB充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5min后达到平衡，已知该温度下其平衡常数K＝1，若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则()A．a＝3 B．a＝2C．B的转化率为40% D．B的转化率为60%12．向一容积为2L的恒容密闭容器中充入1molN2和4molH2，在一定温度下发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。10秒时达到平衡，c(NH3)为0.4mol·L－1。下列说法正确的是()A．该反应达到平衡时H2的转化率为40%B．降低温度能使混合气体的密度增大C．向该容器中充入N2，平衡正向移动D．研发高效催化剂可大大提高NH3的产率13．处于平衡状态的反应：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)ΔH>0，不改变其他条件的情况下合理的说法是()A．加入催化剂，反应途径将发生改变，ΔH也将随之改变B．升高温度，正、逆反应速率都增大，H2S分解率也增大C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低D．若体系恒容，注入一些H2后达新平衡，H2浓度将减小14．工业合成氨反应包含多个基元反应，其反应机理如图所示，已知各物种在催化剂表面吸附放出能量。下列说法错误的是()A．从充入反应物到A处，物质的能量降低，表示N2、H2在催化剂表面吸附过程放热，物质由气态转化为液态，该过程ΔS>0B．B→C过程决定了总反应的速率C．工业合成氨选择温度为700K左右，主要考虑催化剂在此温度下活性较高D．由图像可知氨气分解为吸热反应15．一定条件下，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0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·L－1，则下列判断正确的是()A．c1∶c2＝3∶1B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．X、Y的转化率不相等D．c1的取值范围为0<c1<0.14mol·L－1二、填空题（本题包括5个小题，共55分）16．(7分)300℃时，将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)ΔH,2min末达到平衡，生成0.8molD。(1)300℃时，该反应的平衡常数表达式为K＝____________，已知K300℃<K350℃，则ΔH________0(填“>”或“<”)。(2)在2min末时，B的平衡浓度为________，D的平均反应速率为________。(3)若温度不变，缩小容器容积，则A的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。17．(10分)工业上通常采用CO(g)和H2(g)催化合成甲醇CH3OH(g)。(1)在—定温度和压强下，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝－128.8kJ/mol。若将10amolCO和20amolH2放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为60%，则该反应的平衡常数为________(用含a的代数式表示)。若此时再向该容器中投入10amolCO、20amolH2和10amolCH3OH(g)，判断平衡移动的方向是(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)；与原平衡相比，CO的物质的量浓度________(填“增大”、“不变”或“减小”)。(2)判断该反应达到平衡状态的依据是________(填字母序号)。A．混合气体的密度不变B．混合气体的平均相对分子质量不变C．2v逆(H2)＝v正(CO)D．容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1E．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化(3)一定条件下，在容积相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：容器甲乙丙反应物投入量1molCO、2molH21molCH3OH2molCH3OH平衡时数据反应能量变化的绝对值(kJ)abc反应物转化率α1α1α3体系压强(Pa)p1p2p3则a＋b＝________；a1＋a3________1(填“<”、“>”或“＝”，下同)；2p2________p3。18．(12分)在100℃时，将0.40mol二氧化氮气体充入一个2L抽空的密闭容器中，发生反应：2NO2N2O4。每隔一段时间就对该容器内的物质进行分析，得到下表数据：时间/s020406080n(NO2)/mol0.40n10.26n3n4n(N2O4)/mol0.000.05n20.080.08(1)在上述条件下，从反应开始至20s时，用NO2表示的平均反应速率为__________mol·L−1·s−1。(2)n3_______(填“>”“<”或“=”)n4；该反应的平衡常数K的数值为_________(精确到0.1)。(3)若在相同条件下最初向该容器中充入N2O4，要达到上述平衡状态，N2O4的起始浓度是______mol·L−1。(4)上述(3)达到平衡后N2O4的转化率为_______，混合气体的平均摩尔质量为____________。(5)达到平衡后，如果升高温度，气体颜色会变深，则升高温度后，反应2NO2N2O4的平衡常数将________(填“增大”“减小”或“不变”)。（6）达到平衡后，如果向该密闭容器中再充入0.32molHe，并把容器体积扩大为4L，则平衡将_____（填“向左移动”“向右移动”或“不移动”）。19．(12分)在一定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝_____________。(2)该反应的正反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合关系式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________。(4)若830℃时，向容器中充入1molCO、5molH2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。(5)830℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的容积，平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。(6)若1200℃时，在某时刻反应体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol·L-1、2mol·L-1、4mol·L-1、4mol·L-1，则此时上述反应__________________(填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。20．(12分)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3回答下列问题：(1)ΔH3＝________kJ·mol－1。(2)一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为amol，CO为bmol，此时H2O(g)的浓度为________mol·L－1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为________。(3)不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。已知：CO2的平衡转化率＝eq\f(n（CO2）初始－n（CO2）平衡,n（CO2）初始)×100%CH3OH的平衡产率＝eq\f(n（CH3OH）平衡,n（CO2）初始)×100%其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图________(填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为________；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是________________________________________________。(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为________(填字母)。A．低温、高压 B．高温、低压C．低温、低压 D．高温、高压1．答案：C解析：根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，ΔH＜0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS＜0。2．答案：D解析：HNC的能量比HCN的高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；使用催化剂只能改变反应的历程，但是不影响反应的反应热，D项错误。3．答案：D解析：使用催化剂，反应物活化能降低，活化分子百分数增多，但反应物分子能量不变，也不改变反应热，A、B、C错误。4．答案：D解析：根据甲醛的燃烧反应可知甲醛与氧气生成CO2和H2O的反应为放热反应，则反应物的键能之和小于生成物的键能之和，A项错误；催化剂能够改变反应的历程，但是不能改变反应的焓变，B项错误；从题图可知，反应结束后18O在H2O中，C项错误。5．答案：B解析：由图可知A→B的反应为吸热反应，B→C的反应为放热反应，故A错误；物质的总能量越低，越稳定，由图可知C的能量最低，则C最稳定，故B正确；多步反应的总反应速率是由最慢的一步反应决定的，E1>E2，可知第一步比第二步反应慢，则第一步反应决定了该反应的总反应速率，故C错误；升高温度，不能改变反应的活化能，但升高温度能增加体系活化分子的百分数，使反应速率加快，故D错误。6．答案：D解析：A项，CO的生成速率为逆反应速率，CO2的生成速率为正反应速率，且CO、CO2的化学计量数相等，则当v正(CO2)＝v逆(CO)时，达到化学平衡；B项，ρ＝eq\f(m,V)，当m(气体)不变时，反应即达到平衡；C项，m(CO)不变，则n(CO)不变，反应达到平衡；D项，该反应是气体体积不变的反应，反应任意时刻，体系的压强均相同，所以压强不变不能作为反应达到平衡的标志。7．答案：B解析：当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，这种方法叫做“定一议二”法。解答该题要综合运用“定一议二”和“先拐先平”的判断方法。由(T1，p1)和(T1，p2)两条曲线可以看出：①温度相同(T1)，但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2>p1；②压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则a＋b<c。由(T1，p2)和(T2，p2)两条曲线可以看出：①压强相同(p2)，但温度为T1时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以T1>T2；②温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。8．答案：C解析：根据“先拐先平，数值大”可知，T2>T1，温度越高，平衡时物质C的百分含量(C%)越小，故此反应的正反应为放热反应，Q<0，A项错误；由题图分析压强和反应速率的关系可知，增大压强，正反应速率比逆反应速率变化大，则该反应的正反应为气体物质的量减小的反应，增大压强，平衡右移，B的转化率增大，B项错误；由于D是固体，所以反应后气体质量减小，混合气体的密度不再变化即达到平衡状态，C项正确；正反应为气体物质的量减小的反应，则a+b>c，但a+b与c+d的大小无法判断，D项错误。9．答案：B解析：由于温度升高，B的转化率增大，说明平衡正向移动，推知该反应是吸热反应，A错；在T1温度下，由a点达到平衡时，B的转化率不断减小，若采取加压措施，结合化学方程式可知B的转化率会不断增大，C错；在T2温度下，c点未达到平衡状态，B的转化率小于平衡转化率，说明反应正向进行，v正＞v逆，D错。10．答案：A解析：p1、p2、p3、p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，甲烷的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强：p4>p3>p2>p1，B项正确；压强为p4、温度为1100℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02mol·L－1，c(CO2)＝0.02mol·L－1，c(CO)＝0.16mol·L－1，c(H2)＝0.16mol·L－1，即平衡常数K＝eq\f(（0.16）2×（0.16）2,0.02×0.02)≈1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正>v逆，D项正确。11．答案：C解析：温度不变，扩大容器容积(相当于减小压强)时，A的转化率不变，说明反应前后气体的体积不变，即a＝1，A、B错误；设达到平衡时，B的转化量为xmol，则A、B、C、D的平衡量分别为(2－x)mol、(3－x)mol、xmol、xmol，设容器容积为1L，则平衡常数K＝1＝eq\f(x2,（2－x）（3－x）)，解得x＝1.2，B的转化率＝eq\f(1.2mol,3mol)×100%＝40%，C正确，D错误。12．答案：C解析：A项，根据题中数据可知，NH3的生成量为0.8mol，则H2的减少量为1.2mol，α(H2)＝eq\f(1.2mol,4mol)×100%＝30%；B项，降温，平衡正向移动，但气体总质量不变，容器容积不变，则密度不变；C项，容积不变，充入N2，c(N2)增大，平衡正向移动；D项，催化剂不能使平衡发生移动，因此各物质的转化率不变、产率不变。13．答案：B解析：焓变是一个状态函数，与反应发生的途径无关，A错误；温度升高，正、逆反应速率均增大，因该反应的正反应是吸热反应，故平衡正向移动，H2S分解率增大，B正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆反应是放热反应，会使体系温度升高，C错误；向体系中注入H2，平衡将向H2浓度减小的方向移动，但最终H2的浓度比原来大，D错误。14．答案：A解析：从充入反应物到A处,表示N2、H2在催化剂表面的吸附过程,该过程ΔS<0,A错误;在整个转化过程中,B→C过程的活化能最大,所以此过程决定了总反应的速率,B正确;合成氨反应为放热反应,之所以选择700K左右的温度,主要是因为催化剂在此温度下活性较高,C正确;由题图可知,合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ∙mol-1,则氨气分解为吸热反应,D正确。15．答案：D解析：由于X、Y的平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应，Z生成表示正反应，且vY(生成)∶vZ(生成)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0<c1<0.14mol·L－1，D正确。16．答案：(1)eq\f(c2C×c2D,c3A×cB)>(2)0.8mol/L0.2mol/(L·min)(3)不变解析：(1)温度越高，K越大，则说明升温平衡正向移动，即正反应为吸热反应，ΔH>0。(2)生成0.8molD，则反应掉0.4molB，剩余1.6molB，c(B)＝1.6mol/2L＝0.8mol/L，v(B)＝eq\f(0.4mol,2L×2min)＝0.1mol/(L·min)，由化学计量数知，D的反应速率应为B的2倍，故v(D)＝2v(B)＝2×0.1mol/(L·min)＝0.2mol/(L·min)。(3)该反应为等体积变化，加压平衡不移动，故A的转化率不变。17．答案：(1)eq\f(3,32a2)正向移动增大(2)BE(3)128.8<>解析：本题考查了化学平衡知识，意在考查考生对相关知识的掌握程度。(1)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)起始浓度(mol/L)5a10a0转化浓度(mol/L)3a6a3a平衡浓度(mol/L)2a4a3a所以平衡常数K＝eq\f(3a,2a×4a2)＝eq\f(3,32a2)。若达平衡后再向容器中投入10amolCO、20amolH2和10amolCH3OH(g)，则此时Qc<K，所以平衡向正反应方向移动。由于加入的CO不能完全转化为生成物，所以与原平衡相比，CO的物质的量浓度增大。(2)在反应过程中，气体总质量和容器体积始终不变，故密度也始终不变，A选项错误；反应中气体总物质的量是变化的，所以混合气体的平均相对分子质量不变可以判断该反应达到平衡，B选项正确；C中比值不正确；平衡时各物质的浓度不再变化，但各物质的浓度之间不一定满足某种比值关系，D选项错误、E选项正确。(3)由方程式可知，生成1mol甲醇的能量变化为128.8kJ，甲、乙平衡状态相同，令平衡时甲醇为nmol，对于甲容器，a＝128.8n，对于乙容器，b＝128.8(1－n)，故a＋b＝128.8；甲、乙平衡状态相同，则α1＋α2＝1，分析可知α2>α3，所以α1＋α3<1；比较乙、丙可知，丙中甲醇的物质的量为乙中的2倍，压强增大，对于反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，平衡向生成甲醇的方向移动，故2p2>p3。18．答案：（1）2.5×10−3 （2）=2.8（3）0.10 （4）60%57.5g·mol−1 （5）减小 （6）向左移动（2）根据氮原子守恒可知n3=n4。平衡时，N2O4的物质的量为0.08mol，则NO2的物质mol·L−1，故平衡常数K=≈2.8。（3）若在相同条件下最初向该容器中充入N2O4，要达到同样的平衡状态，N2O4的起始物质的量应该是0.20mol，其浓度为0.10mol·L−1。（4）平衡时，N2O4为0.08mol，故转（）=0.32mol，平均摩尔质量为g·mol−1=57.5g·mol−1。（5）气体颜色加深，说明平衡逆向移动，则平衡常数的值将减小。（6）He是惰性气体，不参与反应，但容器体积扩大，压强减小，平衡会向左移动。19．答案：(1)eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)(2)吸热(3)700℃(4)等于(5)不(6)向逆反应方向进行解析：(1)根据化学方程式：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)可知，该反应的平衡常数表达式为K＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）。)(2)根据题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明该反应的正反应为吸热反应。(3)某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，根据平衡常数表达式K＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)可知，K＝eq\f(3,5)＝0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为700℃。(4)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关，所以只要在830℃条件下，该反应平衡常数的数值都为1.0。(5)830℃达到平衡，扩大容器容积的瞬间，反应物和生成物的浓度都减小相同的倍数，根据平衡常数表达式K＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)可知，反应物和生成物同时改变相同的倍数，Q＝K，平衡不移动。(6)1200℃时，Q＝eq\f(c（