第二章《化学反应速率与化学平衡》同步训练 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章《化学反应速率与化学平衡》单元同步训练题 一、单选题 1．某多孔材料孔径大小和形状恰好将“固定”，利于工业废气中的高效转化为，其原理示意图如下。 已知：。下列说法正确的是 A．该过程属于氮的固定 B．“固定”过程体现超分子的识别功能 C．温度升高时有利于被固定 D．转化为反应的原子利用率约为82% 2．在含(过二硫酸根)和的溶液中，发生反应：，其分解机理及反应过程中的能量变化如图所示： 下列有关该反应的说法错误的是 A．步骤②决定总反应的速率 B．步骤①是吸热过程，步骤②是放热过程 C．由反应机理可以看出，是中间产物 D．反应中S元素不参与电子转移 3．对于同一体系内存在竞争反应：①，②；测得反应速率与时间t关系如图，依据图像信息，下列说法不正确的是 A．反应①的反应限度大于反应② B．加入催化剂定能有效降低反应活化能，加快反应速率 C．无催化剂时后反应①达到平衡 D．加入催化剂，可有效提高C的产率 4．在不同温度下向容积为的密闭容器中充入一定量，发生反应  。若在时，通入，时达到平衡状态；时，通入，时达到平衡状态。已知反应过程中有关物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 下列说法错误的是 A． B．时，的平均反应速率为 C．时，的平衡转化率约为 D．时，该反应的平衡常数 5．一种绿色甲醇的生产方法是：通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢制取甲醇。 主反应：     副反应：     将和按物质的量之比1∶3混合，以固定流速通过盛放Cu/Zn/Al/Zr(锆)催化剂的反应器，在相同时间内，不同温度下的实验数据如图所示。已知：的产率=。下列说法错误的是 A．由图可知，催化剂活性最好的温度大约在523K B．483K升温到523K，主反应的反应速率受温度影响更大 C．温度由523K升到543K，的实验产率快速降低的主要原因可能是：温度升高，催化剂的活性降低，导致主反应速率迅速减小 D．为了提高的平衡转化率和的平衡产率，可以选择低温、低压条件 6．向体积为的绝热恒容容器中，加入和发生反应：，反应体系的压强随时间变化曲线如图所示，下列说法中正确的是 A． B．气体密度不变说明反应达平衡状态 C．反应速率： D．a点平衡常数： 7．工业上用固体作固硫剂，氢气还原辉钼矿()获得钼(Mo)的反应原理为  。在恒容密闭容器中进行该反应，平衡时气体体积分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是 A．该反应的活化能：(正)>(逆) B．X、Y、Z分别代表、、CO C．图中a的值为40 D．升高温度，体系中气体的平均摩尔质量减小 8．对下列实验操作的相关现象预测和所得的结论均正确的是 选项 实验操作 现象预测 结论 A 向黄色溶液中滴5~10滴溶液 溶液颜色由黄色变为橙色 增大反应物浓度，平衡正向移动 B 取适量食品包装袋中的抗氧化“铁粉包”样品，滴加适量稀硝酸溶解，再滴加几滴溶液 溶液变红色 该铁粉已经完全被空气氧化 C 向溶液中滴加溶液 有白色沉淀生成 与发生了双水解 D 将3g铜片和适量稀混合 管口有红棕色气体 稀硝酸被Cu还原为 A．A B．B C．C D．D 9．我国科研人员研究发现原子活化乙烷的反应机理，一种机理如图所示。 下列说法不正确的是 A．决定反应速率的步骤是中间体过渡态2 B．键的形成与断裂使得氢原子发生了迁移 C．该过程涉及非极性键的断裂与形成 D．总反应为 10．苯乙烯是合成树脂及合成橡胶等的重要单体，在催化剂作用下，可由乙苯直接脱氢制备：。在反应条件下，向甲、乙、丙三个容器中分别通入n(乙苯)：为的混合气体，发生上述反应，测得乙苯转化率随时间变化如图所示。下列说法不正确的是 A．时，该反应的 B．时，容器乙中的反应未达到平衡状态 C．保持其他条件不变，将甲变为恒容容器，则平衡转化率变小 D．内，乙苯的平均反应速率最大的容器是丙 11．PtNiFe—LDHGO催化甲醛氧化的反应机理如图： 下列说法不正确的是 A．步骤Ⅰ中甲醛通过氢键吸附在催化剂表面的上 B．上述反应机理涉及极性键和非极性键的形成 C．该反应每生成1 mol，转移电子的数目约为 D．PtNiFe—LDHGO降低了该反应的活化能 12．下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确，且有关联的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 硫酸工业中使用催化剂调控反应 催化剂能提高的平衡转化率 B 可用pH试纸测量新制氯水的pH 新制氯水中含有 C 明矾可用于自来水消毒 水解生成的胶体具有吸附性 D 加适量石膏可降低盐碱地(含较多的)土壤的碱性 可与反应生成更难溶的 A．A B．B C．C D．D 13．科学家研究利用反应处理污染气体，向两个体积相同的恒容密闭容器中分别通入和发生反应，反应体系的总压强随时间变化如图所示。下列说法正确的是 A．b中反应温度比a中反应温度更高 B．向平衡后的b中加入和，平衡向逆向移动 C．a中，内的平均反应速率约为 D．若开始时将b容积压缩到一半，则b平衡时总压大于 14．在含、、的溶液中，滴加氨水，存在平衡关系：、、，平衡常数分别为、、，且。与的关系如图所示，其中x表示或或，下列叙述正确的是 A．直线b代表与的关系 B．根据图像可计算平衡常数 C．向含相同浓度的和的混合溶液中滴加少量氨水，的浓度大于 D．的平衡常数 二、非选择题 15．某含硫酸的酸性工业废水中含有。光照下，草酸(化学式为，是二元弱酸)能将其中的转化为。某课题组研究发现，少量铁明矾即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：在下，控制光照强度、废水样品、初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始和一定浓度草酸溶液用量，作对比实验，完成了以下实验设计表。 实验编号 初始pH 废水样品体积/mL 草酸溶液体积/mL 蒸馏水体积/mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 30 ③ 5 20 测得实验①和②溶液中的浓度随时间变化关系如图所示。    (1)写出草酸与重铬酸钾反应的离子方程式： 。 (2) ， ， 。 (3)实验①和②的结果表明 。 (4)实验①中时段反应速率 (用代数式表示)。 16．复合催化是工业合成甲醇()的重要反应，其原理为。在2 L密闭容器中，充入和，在催化剂、的条件下发生反应。部分反应物和产物随时间变化如图所示：    (1)写出分子的电子式为 。分子的空间构型是 (填选项编号) A．三角锥形    B．直线形    C．平面形    D．正四面体 (2)反应开始至2 min末，以的浓度变化表示该反应的平均速率是 。 (3)已知：某反应物A的平衡转化率，当反应达到平衡时，的转化率是___________(填选项编号) A．20% B．40% C．60% D．80% (4)下列情况不能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填选项编号)。 A．单位时间内消耗，同时生成 B．的物质的量保持不变 C．密闭容器中不发生变化时 D．密闭容器内气体压强不发生变化时 (5)选择工业生产的适宜条件时需考虑既“快”又“多”地生成产物。 ①在不改变上述反应条件(催化剂、温度、容积)前提下，要增大反应速率，还可以采取的措施是 (任写一种)。 ②该合成甲醇的反应为放热反应，则有利于提高甲醇平衡转化率的条件是 (填选项编号)。 A．高温高压    B．低温高压    C．高温低压    D．低温低压 17．一定温度下，在恒容的密闭容器内，将2 mol 和1 mol 混合发生反应：  。回答下列问题：    (1)升高温度，混合气体的密度 (填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)若反应达到平衡后，再充入，平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动，的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)若反应达到平衡后，将、、同时增大1倍，平衡将 移动。 (4)如图表示合成反应在某段时间中反应速率与时间的曲线图，、时刻分别改变某一外界条件，它们依次为 、 ；的体积分数最小的平衡时间段是 (填序号)。 18．高炉炼铁是重要的工业过程，冶炼过程中涉及如下反应： ①FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH1 =-11kJ/mol ②FeO(s)+C(s) Fe(s)+CO(g) ΔH2=+161.5kJ/mol ③C(s)+CO2(g) 2CO(g) (1)反应③的ΔH= kJ/mol。 (2)在恒温恒容密闭容器中投入足量石墨与CO2进行反应③，可判定其达到平衡的条件有___________(填序号)。 A．容器总压保持不变 B．石墨断开3mol碳碳σ键的同时，CO断开2mol碳氧三键 C．CO的体积分数保持不变 D．保持不变 (3)反应②的压力平衡常数表达式Kp2= 。 (4)恒容密闭容器中加入足量C、FeO，进行上述反应。改变温度，测得平衡时容器总压的对数lg(p总/kPa)、各气体的物质的量分数x(CO)、x(CO2)的变化如图所示：    ①x( CO)对应的曲线是 (填序号)，判断依据是 。 ②在1200℃下进行上述反应，平衡时CO2分压为 kPa，反应①在此温度下的压力平衡常数Kp1 = 。 (5)高炉炼铁过程中会生成“渗碳体”Fe3C (相对分子质量为M)，晶胞为长方体 (如图)，晶胞参数为a pm， b pm， c pm，阿伏加德罗常数为NA，则其密度为 g/cm3(用含M、a、b、c、NA的式子表示)。    试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．B 【详解】A．氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮，该过程不属于氮的固定，A错误； B．根据原理示意图知，“固定”过程体现超分子的识别功能，B正确； C．，温度升高，平衡逆向移动，不利于被固定，C错误； D．转化为的反应是，其原子利用率为100%，D错误； 故选B。 2．A 【详解】A．图中可见步骤①的活化能更大，则步骤①是决速步骤，故A错误； B．步骤①反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应；步骤②反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故B正确； C．由反应机理可以看出，Fe3+是该反应的催化剂，Fe2+是该反应的中间产物，故C正确； D．中S元素为+6价，8个O中有6个O为-2价，2个O为-1价，参加反应时-1价的O降价，故S元素并没有变价，不参与电子的转移，故D正确； 故选A。 3．B 【详解】A．反应①和反应②相互竞争，未加入催化剂时，B的速率更大，浓度更大，说明反应①的反应限度大于反应②，加入催化剂后虽然C速率更大，是因为催化剂导致的速率增大，不是浓度因素导致的速率更大，故A正确； B．加入催化剂C的速率明显增大，B的速率略有减小，说明加入催化剂加快了生成C的反应速率，不一定加快了生成B的反应速率，选项没有指明对于哪个反应，故B错误； C．反应速率不变时浓度不反应到达平衡，无催化剂时t2后反应①达到平衡，C正确； D．加入催化剂，C的速率明显增大，能更快产生C，提高了C的产率，D正确； 本题选B。 4．D 【分析】时，通入，时达到平衡状态，根据曲线b速率为，产物的物质的量为，则典线c为时的产物曲线；在时，通入，时达到平衡状态，根据曲线c速率为，据此分析； 【详解】A．时的速率比时大，温度越高速率越大，所以，A正确； B．时，的平均反应速率为，B正确； C．时，的平衡转化率约为，C正确； D．时，该反应的平衡常数 ，D错误； 故选D。 5．D 【详解】A．当温度为523K时，的实验转化率和的实验产率最高，说明此温度下催化剂活性最好，A正确； B．483K升温到523K，的实验转化率和的的实验产率均明显增大，说明此过程中主反应在正向进行，则主反应的反应速率受温度影响更大，B正确； C．温度由523K升到543K，的实验产率快速降低的主要原因可能是：温度升高，催化剂的活性降低，导致主反应速率迅速减小，C正确； D．主反应为气体分子数减小的放热反应，则选择低温、高压条件，有利于主反应平衡正向移动，可提高的平衡转化率和的平衡产率，D错误； 故答案选D。 6．D 【详解】A．由图象可知，恒容绝热容器中，压强增大，说明反应温度升高，故反应为放热反应，所以，A错误； B．反应过程中气体质量不变，容器体积不变，故密度已知未变，气体密度不变不能说明反应达平衡状态，B错误； C．由图知，在绝热容器中，b点的压强高于a点，压强增大，说明反应温度升高，故b点的温度和压强都高于a点，故反应速率，C错误； D．由图知，a点以达到平衡，设平衡时Z的物质的量为x mol，则由三段式，恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，则，x=0.75mol，根据，但由于该容器是绝热容器，随着反应的进行，温度升高，压强增大，则气体的总物质的量，故x>0.75mol，故a点平衡常数：,D正确； 故选D。 7．D 【分析】由图知，随着温度升高，X体积分数降低，Y、Z体积分数增大，故X为反应物，Y、Z为生成物且Y体积分数大于Z，故X、Y、Z分别代表、、CO。 【详解】A．升高温度，、CO的含量增大，则该反应是吸热反应，正反应活化能大于逆反应活化能，A正确； B．由分析可知，X、Y、Z分别代表、、CO，B正确； C．和的含量相同、的含量是CO的2倍，则a的值为，C项正确； D．混合气体中一氧化碳和水蒸气的物质的量之比恒1:2，这二者的平均摩尔质量为21.3g/mol，平衡混合气体可看作摩尔质量为21.3g/mol的气体和氢气的混合气体，升高温度，平衡向右移动，氢气的体积分数下降，则该反应中气体的平均摩尔质量增大，D项错误； 故选D。 8．A 【详解】A．K2CrO4溶液中存在平衡：，滴加硫酸溶液颜色由黄色变为橙色，是因为增大氢离子浓度，平衡逆向移动，故A正确； B．硝酸可将铁氧化为+3价，先加硝酸后加硫氰化钾溶液，无法确定样品是否被空气完全氧化，故B错误； C．偏铝酸根离子和碳酸氢根离子水解时，都需要结合水电离的氢离子，而两者发生的反应为，即不是双水解，故C错误； D．管口红棕色气体的产生是生成的NO在试管口遇到空气中的氧气转化为的，故D错误； 故答案为：A。 9．C 【详解】A．中间体过渡态2的正反应活化能最大，反应速率最慢，是决定反应速率的步骤，故A正确； B．Co可活化C2H6放出CH4，Co-H键的形成使H原子发生了迁移，故B正确； C．根据反应历程可知，涉及到C-C键的断裂和C-H键形成，没有涉及非极性键的形成，故C错误； D．由起点和终点物质可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应，总反应为Co(s)+C2H6(g)→CoCH2(s)+CH4(g)∆H>0，故D正确； 答案为C。 10．D 【分析】在总压不变时，乙苯占比越小，对应的分压越小，平衡正向进行的程度越大，达到平衡时的转化率越大。 【详解】A．曲线甲在40min时达到平衡。设投入的乙苯和氩气分别为1mol，则可列三段式 此时体系内气体总物质的量=1+0.4+0.6+0.6=2.6mol，各物质分压，，，则，A正确； B．由图可知，时，容器乙中乙苯转化率仍在变化，即反应未达到平衡状态，B正确； C．若保持其他条件不变，将甲变为恒容容器，则随着反应的进行，体系内压强增大，会导致反应的正向进行程度减弱，平衡转化率变小，C正确； D．该反应的反应速率与反应物分压有关。甲、乙、丙装置中乙苯分压分别为：50kPa、20kPa、，因此反应速率由快到慢是甲、乙、丙，D错误。 因此，本题选D。 11．B 【详解】A．根据图分析步骤Ⅰ中甲醛的氧与催化剂表面的氢通过氢键吸附在催化剂表面的上，故A正确； B．上述反应机理涉及氧氢极性键、碳氧极性键的形成，没有涉及非极性键的形成，故B错误； C．该反应有甲醛变为，一个碳原子由0价变为+4价，则每生成1 mol，转移电子的数目约为，故C正确； D．PtNiFe—LDHGO催化甲醛氧化，加快反应速率，降低了该反应的活化能，故D正确。 综上所述，答案为B。 12．D 【详解】A．使用催化剂不会改变平衡转化率，A不符合题意； B．新制氯水具有漂白性，不能用pH试纸测量新制氯水的pH，应该用pH计，B不符合题意； C．明矾能用于净水的原因是A13+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性，能够吸附水中杂质，但是不能用于消毒，C不符合题意； D．盐碱地含有较多的Na2CO3，水解使其显碱性，加入CaSO4后，CaSO4与Na2CO3反应生成难溶的CaCO3，降低土壤碱性，D符合题意； 故选D。 13．D 【详解】A．根据反应特点和变化图像分析，a、b的温度相同，故A错误； B．向平衡后的b中加入1mol CO(g)和3mol S(l)，S是液体，不影响平衡移动，而CO浓度增大，平衡正向移动，B错误； C．列三段式有： 则有120-2x+60-x+2x=140，解得x=40，v(SO2)=40/60 kPa/min=0.67 kPa/min，C错误； D．若体积减小一半，则有以下转化：      达平衡时总压为360-y，y大于40小于120，故总压大于180kPa，D正确； 故选D。 14．D 【分析】[，，；同理，、；已知，再结合图像斜率可知，a、b、c分别代表、、与的关系。 【详解】A．由分析可知，b代表的关系，A错误； B．由点可知，，，B错误； C．，更容易生成，则向含相同浓度的和的混合溶液中滴加少量氨水，的浓度小于，C错误； D．由点可知，，，的平衡常数，D正确； 故选D。 15．(1) (2) 10 60 20 (3)其他条件相同时，溶液的初始值越小，反应速率越快或溶液的对反应速率有影响 (4) 【详解】（1）草酸中碳元素化合价为+3价，氧化产物为CO2，被氧化为+4价，化合价共升高2价，Cr2O转化为Cr3+，化合价共降低了6价，根据电子守恒，参加反应的Cr2O与草酸的物质的量之比为是1∶3；再结合元素守恒、电荷守恒可得离子方程式为Cr2O+3H2C2O4+8H+=6CO2+2Cr3++7H2O； （2）①②中pH不同，是探究pH对速率的影响，根据实验①可知溶液的总体积是100mL，V1=10；②③中初始pH相同，则应是探究不同浓度时草酸对速率的影响，通过控制溶液的总体积相同，草酸的用量不同来达到目的，根据实验①可知溶液的总体积是100mL，则实验③中V2=60，V3应是(100-60-20)mL=20mL； （3）实验①②中初始pH不同，据图可知实验①中反应速率更快，所以结果表明溶液pH越小，反应的速率越快，即溶液pH对该反应的速率有影响； （4）根据方程式可知v(Cr3+)=2v(Cr2O)=mol/(L·min)。 16．(1)    B (2)3.75 (3)C (4)AC (5) 加入适量或 B 【详解】（1）二氧化碳中C原子和O原子之间以双键结合，其电子式为；其结构式为O=C=O，空间构型为直线型，故选B； （2）由图可知，反应开始至2min末，甲醇的生成量为5mol，则氢气的反应量为15mol，以H2的浓度变化表示该反应的平均速率为 （3）5min后反应达到平衡，消耗8mol则消耗24mol，的转化率是，故选C； （4）A．单位时间内消耗1molCO2，同时生成1molCH3OH，均表示正反应速率，不能判断反应是否达到平衡状态，故A错误； B．H2的物质的量保持不变，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B正确； C．密闭容器中n（CO2）：n（H2O）不发生变化时，无法判断正逆反应速率是否相等，不能判断反应是否达到平衡状态，故C错误； D．密闭容器内气体压强不发生变化时，容器内混合气体的总物质的量不变，反应达到平衡状态，故D正确； 故答案为：AC； （5）①在不改变上述反应条件(催化剂、温度、容积)前提下，要增大反应速率，还可以适当增大反应物的浓度，可采取的措施是加入适量或； ②该合成甲醇的反应为放热反应，降低温度能使平衡正向移动，且该正反应是气体分子数减小的反应，增大压强能使平衡正移，则有利于提高甲醇平衡转化率的条件是低温高压，故选B。 17．(1)不变 (2) 正向 增大 (3)正向 (4) 升高温度 降低压强 t5-t6 【详解】（1）由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则升高温度，混合气体的密度不变，故答案为：不变； （2）反应达到平衡后，再充入氧气，生成物的浓度增大，平衡向正反应方向移动，二氧化硫的转化率增大，故答案为：正向；增大； （3）反应达到平衡后，将二氧化硫、氧气和三氧化硫的浓度均增大一倍，反应的浓度熵Qc==，浓度熵小于平衡常数，则平衡向正反应方向移动，故答案为：正向； （4）由图可知，t1时刻条件改变的瞬间正、逆反应速率同时增大，且逆反应速率增大幅度大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，则改变的条件为升高温度；t3时刻条件改变的瞬间正、逆反应速率相等，且同等幅度增大，化学平衡不移动，则改变的条件为使用催化剂；t4时刻条件改变的瞬间正、逆反应速率同时减小，且正反应速率减小幅度大于逆反应速率，平衡向逆反应方向移动，则改变的条件为降低压强，所以三氧化硫体积分数最小的平衡时间段为t5-t6，故答案为：升高温度；降低压强；t5-t6。 18．(1)+172.5 (2)ACD (3)p(CO) (4) b b、c两条曲线的右坐标之和恒为1，对应体系中的两种气体；反应①为放热反应，其平衡常数K=(或)=随温度升高而降低，因此x(CO)随着温度升高而升高，对应曲线b 500 1 (5) 【详解】（1）由3个方程式可知，反应③的ΔH=ΔH2-ΔH1，所以； （2）A．该反应是气体物质的量前后不等的反应，所以当压强不变时，可以说反应达到了平衡，A正确； B．1mol石墨参与反应是断开2mol碳碳σ键，B错误； C．CO的体积分数不变，说明各物质的物质的量都不变，可以说明达到了平衡，C正确； D．保持不变，说明温度不变，说明反应达到了平衡，D正确； 故选ACD； （3）反应②中氧化亚铁、碳、铁都是固体，只有一氧化碳是气体，因此压力平衡常数表达式Kp2=p(CO)； （4）①b、c两条曲线的右坐标之和恒为1，对应体系中的两种气体，反应①为放热反应，其平衡常数K=(或)=随温度升高而降低，因此x(CO)随着温度升高而升高，所以对应曲线b； ②温度为1200℃时，由于总压为1000 kPa，所以二氧化碳的分压为500 kPa；温度为1200℃时，由于 ； （5）。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$