章末强化练2 第2章 化学反应的方向、限度与速率（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

章末强化练(二)　化学反应的方向、限度与速率 一、选择题(本题包括4小题，每小题只有1个选项最符合题意) 1．在固定容积的密闭容器中，A和B发生下列反应：A(s)＋2B(g)2C(g)　ΔH＞0，在一定条件下达到平衡，若升高温度且重新达到平衡后(　　) A．气体的分子数减少 B．A的物质的量浓度减小 C．气体的密度减小 D．气体的平均相对分子质量增大 D　[升高温度，平衡正向移动，混合气体总质量增大，由于容积固定，则气体的密度增大，C错误；平衡正向移动，气体总分子数不变，则气体的平均相对分子质量增大，A错误，D正确；A是固体，其物质的量浓度不变，B错误。] 2．已知反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 025 kJ·mol－1。若起始时两种反应物的物质的量相同，则下列关于该反应的示意图不正确的是(　　) C　[温度一定时，增大压强，平衡逆向移动，混合气体的平均相对分子质量增大；压强一定时，降低温度，平衡正向移动，气体总物质的量增大，气体的平均相对分子质量减小，与图不符，C错误。] 3．在20℃、5.05×105Pa条件下，密闭容器中进行反应2A(g)＋xB(g)4C(g)(x为正整数)，达到平衡时c(A)＝1.00 mol·L－1，现将压强减小到1.01×105Pa，建立平衡后，c(A)＝0.18 mol·L－1，则下列说法正确的是(　　) A．x＞2 B．若增大该体系的压强，平衡向左移动，化学平衡常数变小 C．若增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数不变 D．该反应的化学平衡常数表达式是K＝ D　[压强减小到原来的，若平衡不移动，c(A)应为0.20 mol/L，实际c(A)＝0.18 mol/L，说明减小压强，平衡正向移动，则有2＋x<4，x应为1，A错误；增大压强，平衡向左移动，由于温度不变，则平衡常数不变，B、C均错误；根据平衡常数的书写要求，该反应的平衡常数表达式为K＝，D正确。] 4．在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应：aX(g)bY(g)　ΔH。该反应达到平衡时，X的物质的量浓度与温度、容器体积的关系如下表所示。 容器体积/L c(X)/mol·L－1 温度/℃ 1 2 100 1.00 0.75 200 1.20 0.90 下列说法不正确的是(　　) A．a＞b B．ΔH＜0 C．若温度不变，压缩容器体积，则Y的体积分数增大 D．若体积不变，升高温度，则该反应的化学平衡常数增大 D　[容器体积由1 L变为2 L，若平衡不移动，c(X)应为0.50 mol·L－1，而实际上为0.75 mol·L－1，说明增大容积，平衡逆向移动；温度不变，增大容积，减小压强，平衡向气体总分子数增加的方向移动，则有a>b，A正确。容积不变，温度由100℃升高到200℃，c(X)增大，说明升高温度，平衡逆向移动，则有ΔH<0，B正确。温度不变，压缩容器体积，平衡正向移动，Y的体积分数增大，C正确。体积不变，升高温度，平衡逆向移动，则该反应的化学平衡常数减小，D错误。] 二、选择题(本题包括3小题，每小题有1个或2个选项符合题意) 5．臭氧是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。臭氧可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下： 反应①：O3O2＋[O]　ΔH＞0平衡常数为Ka　 反应②：[O]＋O32O2　ΔH<0平衡常数为Kb 总反应：2O33O2　ΔH<0平衡常数为K 下列说法错误的是(　　) A．降低温度，K减小 B．K＝Ka·Kb C．适当升温，可提高消毒效率 D．压强增大，Kb不变 A　[总反应的ΔH<0，降低温度，平衡正向移动，平衡常数K增大，A错误；反应①＋②可得总反应，则有K＝Ka·Kb，B正确；适当升高温度，反应①正向移动，反应②逆向移动，[O]浓度增大，可提高消毒效率，C正确；增大压强，由于温度不变，Kb不变，D正确。] 6．在一定体积的密闭容器中，进行化学反应： CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表： t/ °C 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 根据以上信息推断以下说法正确的是(　　) A．升高温度，该反应平衡向正反应方向移动 B．此反应只有达到平衡时，密闭容器中的压强才不会变化 C．该反应在1 000°C时的反应速率比700°C时大 D．该反应的反应物的转化率越大，化学平衡常数越大 AC　[平衡常数K随温度升高而增大，说明升高温度，平衡正向移动，A正确；该反应前后气体总体积不变，反应过程中气体总物质的量不变，恒容时压强始终不变，B错误；温度升高，反应速率加快，故1 000℃时反应速率比700℃时反应速率大，C正确；若减小生成物浓度，平衡正向移动，反应物的转化率增大，由于温度不变，则化学平衡常数不变，D错误。] 7．某化学小组研究在其他条件不变时，改变密闭容器中某一条件对X2(g)＋3Y2(g)2XY3(g)化学平衡状态的影响，得到如图所示的曲线(图中T表示温度，n表示物质的量)。下列判断正确的是(　　) A．若T2＞T1，则正反应一定是放热反应 B．T2和n(X2)不变，达到平衡时， XY3的物质的量：c＞b＞a C．T2和n(X2)不变，达到平衡时，X2的转化率b＞a＞c D．若T2＞T1，达到平衡时b、d点的正反应速率：v(d)＞v(b) B　[若T2＞T1，温度升高，XY3的体积分数增大，说明升高温度，平衡正向移动，正反应是吸热反应，A错误；T2和n(X2)不变，增大起始时Y2的物质的量，平衡正向移动。X2的转化率增大，XY3的物质的量增大 ，故XY3的物质的量：c＞b＞a，X2的转化率：c＞b＞a，B正确，C错误；温度越高，反应速率越快，故正反应速率：v(d)＜v(b)，D错误。] 三、非选择题(本题包括3小题) 8．工业合成氨技术反应原理为：N2 (g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 (1)t ℃ 时，在有催化剂、体积为1.0 L的恒容密闭容器中充入3 mol H2、1 mol N2,10 min时反应达到平衡，测得c(NH3)＝1.2 mol·L－1。 ① 前10 min的平均反应速率v(H2)＝________ mol·L－1·min －1。 ② 化学平衡常数K＝________(L/mol)2。 (2) t℃时，在有催化剂的恒容密闭容器中充入N2和H2。图1为不同投料比[n(H2)/n(N2)]时某反应物X的平衡转化率变化曲线。 ① 反应物X是________(填“N2”或“H2”)。 ② 判断依据是___________________________________________。 (3)在其他条件相同时，图2为分别测定不同压强、不同温度下，N2的平衡转化率。 L表示______，其中X1______ X2(填“>”或“<”)。 图1　　　　　　　　　　　图2 解析　(1)①10 min时反应达到平衡，测得c(NH3)＝1.2 mol·L－1，则有v(NH3)＝(1.2 mol·L－1)/10 min＝0.12 mol/(L·min)，从而可得v(H2)＝v(NH3)＝×0.12 mol/(L·min)＝0.18 mol/(L·min)。 ②达到平衡时，H2、N2和NH3的平衡浓度分别为1.2 mol/L、0.4 mol/L和1.2 mol/L，则t ℃ 时，该反应的平衡常数为K＝＝(L/mol)2。 (2)由图可知，随着投料比[n(H2)/n(N2)]的增大，X的转化率增大，增大H2的浓度，可以提高N2的转化率，但不能提高自身的转化率，则X应为N2。 (3)在其他条件相同时，压强一定时，升高温度，平衡逆向移动，N2平衡转化率降低；温度一定时，增大压强，平衡正向移动，N2平衡转化率增大，故图中L代表压强，且温度：X1<X2。 答案　(1)① 0.18　②　 (2)① N2　 ② 增大H2的浓度可以提高N2的转化率，但不能提高自身的转化率 (3) 压强　＜ 9．水煤气变换：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题： (1)将一定量的CO(g)和H2O(g)充入到某恒容密闭容器中，测得在不同催化剂作用下，相同时间内CO的转化率与温度的变化如图1所示：点1～3中，达到平衡状态的点是________；降低水煤气变换反应活化能效果最差的催化剂是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。 图1 (2)对于反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，采用催化剂Ⅰ，在1 073 K和973 K时，在恒容密闭容器中充入等物质的量的CO(g)、H2O(g)，CO的转化率随时间变化的结果如图2所示。 图2 ①下列能表示该反应达到化学平衡状态的是 ________(填字母)。 A．容器内压强不再变化 B．容器内气体的密度不再变化 C．混合气体的平均摩尔质量不再变化 D．v正(CO)＝v逆(CO2) ②973 K时CO的平衡转化率α＝________%。1 073 K时该反应的平衡常数K＝________(写成分数形式，下同)。 ③已知反应速率v＝v正－v逆＝k正x(CO)·x(H2O)－k逆x(CO2)·x(H2)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算点a处的v正/v逆＝________。 解析　(1)从图中可知，同等条件下，在催化剂Ⅰ的作用下，相同时间内CO的转化率是最高的，所以催化剂Ⅰ的催化效果是最好的，催化剂Ⅲ效果最差，速率最慢，所以降低活化能的效果最差；该反应在点3达到平衡状态。 (2)①该反应为气体分子数不变的反应，故反应过程中，容器内压强始终不变，A项错误；恒容则容器体积不变，容器内气体的质量不变，故混合气体的密度始终不变，B项错误；气体的质量不变，气体的物质的量也不变，混合气体的平均摩尔质量也一直保持不变，C项错误；该反应过程中始终存在v正(CO)＝v正(CO2)，所以v正(CO2)＝v逆(CO2)时，同一种物质的反应速率v正＝v逆，反应达到平衡状态，故v正(CO)＝v逆(CO2)可以作为反应达到平衡的标志，D项正确。②该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，973 K时反应的平衡转化率是27%。设CO(g)、H2O(g)的浓度均为1 mol·L－1，由图知，1 073 K时CO的平衡转化率为25%。由三段式可知： 　　　　　 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始/(mol·L－1)　　　　1　　　　1　　　　0　　　0 转化/(mol·L－1)　　　　0.25　　0.25　　　0.25　　0.25 平衡/(mol·L－1)　　　　0.75　　0.75　　　0.25　　0.25 K＝＝ ③由v＝v正－v逆＝k正x(CO)·x(H2O)－k逆x(CO2)·x(H2)可知：v正＝k正x(CO)·x(H2O)；v逆＝k逆x(CO2)·x(H2)。平衡时有v正＝v逆，即k正/k逆 ＝[x(CO2)·x(H2)]/[x(CO)·x(H2O)]＝K＝，点a处CO的转化率为20%。由三段式可知： 　　　　 　CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始/(mol·L－1)　　　　1　　　　1　　　 0　　　0 转化/(mol·L－1)　　　　0.20　　0.20　　 0.20　 0.20 a点/(mol·L－1)　　　　0.80　　0.80　　　0.20　　0.20 点a处的v正/v逆＝(K×0.40×0.40)/(0.10×0.10) ＝(1/9×0.40×0.40)/(0.10×0.10)＝ 答案　(1)3　Ⅲ　(2)①D　②27　　③ 10．2018年，美国退出了《巴黎协定》实行再工业化战略，而中国却加大了环保力度，生动诠释了我国负责任的大国形象。近年我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。 (1)已知：Ⅰ.CO2(g)＋H2(g)H2O(g)＋CO(g)　ΔH1＝＋41.1 kJ·mol－1； Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2＝－90.0 kJ·mol－1 写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式：_______________________________。 (2)为提高CH3OH的产率，理论上应采用的条件是________(填选项字母)。 a．高温高压　　　　 b．低温低压 c．高温低压　　　　 d．低温高压 (3)250℃时，在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g)，不同投料比[n(H2)/n(CO2)]时某反应物X的平衡转化率变化曲线如图所示。反应物X是______(填“CO2”或“H2”)，判断依据是________________。 (4)250℃时，在体积为2.0 L的恒容密闭容器中加入6 mol H2、2 mol CO2和催化剂发生CO2催化氢化合成甲醇的反应，10 min时反应达到平衡，测得c(CH3OH)＝0.75 mol·L－1。 ①前10 min内的平均反应速率v(H2)＝________ mol·L－1·min－1。 ②该温度下，该反应的化学平衡常数K＝________。(L/mol)2 解析　(1)根据盖斯定律，Ⅰ＋Ⅱ得，3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－48.9 kJ/mol。 (2)根据热化学方程式可知，该反应是气体体积减小的放热反应，故要提高CH3OH的产率，理论上应采用的条件是低温高压。 (3)恒容密闭容器中，其他条件相同时，增大n(H2)/n(CO2)，相当于c(CO2)不变时，增大c(H2)，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，而H2的平衡转化率减小，则X为CO2。 (4)①前10 min内，v(H2)＝3v(CH3OH)＝3×＝0.225 mol/(L·min)。 ②　　　　　 　3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 起始/(mol·L－1)　　　　3　　　　1　　　　0　　　　0 转化/(mol·L－1)　　　　2.25　　0.75　　　0.75　　　0.75 平衡/(mol·L－1)　　　　0.75　　0.25　　　0.75　　　0.75 K＝＝(L/mol)2。 答案　(1)3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－48.9 kJ/mol (2)d　(3)CO2　恒容密闭容器中，其他条件相同时，增大n(H2)/n(CO2)，相当于c(CO2)不变时，增大c(H2)，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，而H2的平衡转化率减小 (4)①0.225　②5.33 学科网（北京）股份有限公司 $$