第二章 化学反应速率与化学平衡 单元同步训练题 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．通过煤的气化、液化和干馏可以实现煤的综合利用，其中煤的气化发生的反应为，反应过程中能量变化如图所示。下列有关该反应的、的说法中正确的是 A．   B．   C．   D．   2．一定温度下，在容积恒为1L的容器中通入一定量N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0，体系中各组分浓度随时间(t)的变化如下表。 t/s 0 20 40 60 80 c(N2O4)/(mol/L) 0.100 0.062 0.048 0.040 0.040 c(NO2)/(mol/L) 0 0.076 0.104 0.120 0.120 下列说法不正确的是 A．0~60s，N2O4的平均反应速率为v=0.06mol/(L·min) B．升高温度，反应的化学平衡常数值增大 C．80s时，再充入NO2、N2O4各0.12mol，平衡不移动 D．若压缩容器使压强增大，达新平衡后混合气颜色比原平衡时浅 3．氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法正确的是 A．固氮菌能把空气中的转化为或铵态氮肥作为自身的养料 B．升高温度、增大压强，并使用合适催化剂，可使合成氨反应完全进行 C．“雷雨发庄稼”涉及的物质转化：硝酸盐 D．用稀处理做过银镜反应的试管： 4．某温度下，在恒容密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：，时生成C的物质的量为（过程如图所示），下列说法中正确的是 A．时，用A表示反应的速率为 B． C．时容器内的压强为起始压强的 D．图中m点达到了反应进行的限度 5．对于反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，下列说法正确的是 A．该反应的ΔS>0 B．升温、加压或使用催化剂能增大SO3的生成速率 C．使用高效催化剂能降低反应的焓变 D．该反应的平衡常数可表示为K= 6．研究发现燃煤脱硫过程中生成的与在密闭体系中将发生如下反应： Ⅰ.   Ⅱ.   已知图为反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数()与温度()的变化关系。现维持温度为，往某2L刚性密闭反应器中投入足量的和，经小时反应体系达到平衡，此时体系压强为原来的1.4倍。下列说法正确的是 A．若用生石灰固硫的反应为  ，则 B．提高反应体系的温度能降低反应体系中的生成量 C．反应体系中CO的消耗速率为 D． 7．一定条件下N2在催化剂表面与水发生反应，  △H<0，如果反应的平衡常数K值变大，该反应 A．在平衡移动时正反应速率先减小后增大 B．一定向正反应方向移动 C．在平衡移动时逆反应速率先增大后减小 D．一定向逆反应方向移动 8．某反应历程的能量变化如图。下列说法正确的是 A．催化反应第二步为放热反应 B．催化剂没有参与反应 C．非催化反应速率大于催化反应速率 D．催化剂能改变反应的路径，增大反应的活化能 9．以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，其流程图如下： 相关反应的热化学方程式为： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 下列说法正确的是 A．该过程使水分解制氢分为三步反应，与一步反应相比该过程的更大 B．和对总反应起到了催化剂的作用 C．该过程实现了太阳能→电能→化学能的转化 D．总反应的热化学方程式为： 10．T℃时，向恒容绝热密闭容器中分别充入2molX(g)和1molY(g)发生反应：，体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应在高温下可自发进行 B．点a时，该反应的平衡常数 C．当容器内气体密度不变时，说明反应达到了平衡状态 D．保持其他条件不变，若该反应在恒温恒容密闭容器中进行，平衡时容器内压强小于4p 11．化学家证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如图所示： 下列关于合成氨反应的叙述不正确的是 A．该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成 B．在催化剂的作用下，反应物的化学键变得容易断裂 C．过程②需吸收能量，过程③则放出能量 D．常温下该反应难以进行，是因为常温下生成物的化学键难以形成 12．甲、乙、丙三个容器中起始物质及其物质的量如图所示，三个容器最初的容积、温度相同，反应中甲、丙的容积不变，乙中的压强不变，在一定温度下反应达到平衡。下列说法正确的是 A．平衡时各容器内c(NO2)的大小顺序为乙>甲>丙 B．平衡时N2O4的百分含量：乙>甲=丙 C．平衡时甲中NO2与丙中N2O4的转化率一定相同 D．其它条件不变，向平衡后的丙容器中再加入少量N2O4，新平衡后的值变大 13．是常见的环境污染性气体。一定温度下，向三个容积不等的恒容密闭容器中分别投入1 mol ，用足量活性炭还原的反应为。反应相同时间后，三个容器中的物质的量（n）如图中A、B、C三点所示。下列叙述不正确的是 A．A点达到平衡， B、C点均未达到平衡 B．若B点达到平衡时，在该温度下的平衡常数 C．若C点使用催化剂，能提高的转化率 D．C点时，瞬间压缩容器体积至1 L后，的物质的量增大 14．某小组利用硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应：，探究反应条件对速率的影响。下列有关说法正确的是 选项 反应温度/℃ 溶液 稀 ① 25 10 0.1 10 0.1 0 ② 25 5 0.1 10 0.1 X ③ 50 10 0.1 5 0.2 5 ④ 50 10 0.1 10 0.1 0 A．①③可探究硫酸浓度对反应速率的影响 B．①④可探究温度对速率的影响，实验时将溶液混合后置于相应温度的水浴中 C．实验结束后，有少量S附着在试管上，可用水冲洗干净 D．，①②两组实验可探究浓度对反应速率的影响 二、非选择题 15．填空 (1)一步完成的反应称为基元反应，只由基元反应构成的化学反应称为简单反应，两个及以上基元反应构成的化学反应称为复杂反应，复杂反应的速率取决(等)于慢的基元反应速率。基元反应aA+bB=cC+dD的速率方程为v=k·ca(A)·cb(B)，其中k为速率常数。已知反应NO2+CO=NO+CO2，在不同温度下反应机理不同。 ①温度高于490K时，上述反应为简单反应，请写出其速率方程 。 ②温度高于520K时，该反应是由两个基元反应构成的复杂反应，其速率方程v=k·c2(NO2)，已知慢的基元反应的反应物和产物为NO、NO2、NO3，用方程式表示反应历程。 第一步： (慢反应)。 第二步： (快反应)。 (2)N2O4(g)2NO2(g)　ΔH=+57kJ·mol-1该反应是高中和大学化学学习的经典素材。 ②T1K时，向1L真空容器中加入1molN2O4，达到平衡时NO2的平衡产率为20%，则该温度下的平衡常数K= ，达到平衡时吸收的热量为 kJ。某温度下，该反应达到平衡，NO2与N2O4的混合气体总压强为100KPa，密度为同状态下氢气密度的34.5倍，平衡常数KP= KPa(用平衡分压代替平衡浓度计算)。 ③若v(N2O4)=k1·c(N2O4)v(NO2)=k2·c(NO2)，T2温度下，若k1=k2，则T2 T1(填“高于”或“低于”)。 (3)复杂反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)由两个基元反应构成，2NO(g)=N2O2(g)(快速平衡)N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)(慢反应)，已知快反应为放热反应，其正、逆反应速率常数分别为k1和k2，慢反应正、逆反应速率常数分别为k3和k4。若v正=k·c2(NO)·c(O2)则k= (用k1、k2、k3表示)； 16．升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小，某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步： i：2NO(g)N2O2(g)(快)，v1正=k1正c2(NO)　v1逆=k1逆c(N2O2)　ΔH1<0 ii：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢)，v2正=k2正c(N2O2)c(O2)　v2逆=k2逆c2(NO2)　ΔH2<0 请回答下列问题： (1)一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K= 。 (2)由实验数据得到v2正～c(O2)的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为 (填字母)。 17．氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为，另一种为。(物质i的摩尔分数：) (1)图中压强由小到大的顺序为 ，判断的依据是 。 (2)进料组成中含有惰性气体的图是 。 (3)图3中，当、时，氮气的转化率 。该温度时，反应N2(g)+H2(g)⇌NH3(g)的平衡常数 (化为最简式)。 18．在一定体积的密闭容器中，有如下化学反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其化学平衡常数K和温度的关系如表： t/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 (1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。 (2)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)向上述平衡体系中加入CO2，达新平衡后H2的转化率 (填“增大”“不变”或“减小”)。 (4)反应达平衡后，向容器中通入与平衡混合气组成、比例相同的气体，达到新平衡时与原平衡相比，有关说法正确的是___________(填字母)。 A．反应物转化率增大 B．逆反应速率增大 C．各物质的比例不变 D．c(CO2)增大、c(CO)减小 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．D 【详解】由于生成物所具有的能量大于反应物所具有的能量，因此该反应为吸热反应，即△H>0，该反应为气态物质系数增大的反应，故△S>0，故选D。 2．D 【详解】A．0～60s，的浓度变化量为(0.100-0.040)mol/L=0.060mol/L，根据，得，A正确； B．该反应正反应吸热，升高温度平衡常数增大，B正确； C．该温度下，平衡常数，再充入、各0.12mol，，K=Qc，平衡不移动，C正确； D．该反应为气体分子数增大的反应，压缩体积压强增大，平衡逆向进行，但是各组分浓度增加，故颜色加深，D错误； 故选D。 3．A 【详解】A．生物固氮是固氮菌把空气中的N2转化为NH3或铵态氮肥作为自身的养料，A正确； B．N2和H2合成NH3的反应是可逆反应，改变反应条件能一定程度提高反应物的转化率，但是可逆反应不能完全反应，B错误； C．“雷雨发庄稼”涉及的物质转化中，N2与O2在放电的条件下生成NO，但是NO和H2O不能反应，故C错误； D．用稀HNO3处理做过银镜反应的试管，通过硝酸和银的反应将银除去，稀硝酸被还原为NO，正确的离子方程式为：3Ag+4H++=3Ag++NO↑+2H2O，D错误； 故选A。 4．C 【详解】A．内，用A表示反应的速率为，但反应物的浓度在减小，故时，用A表示反应的速率小于，A错误； B．12s时，B的物质的量的浓度的变化量为0.2mol/L，B的物质的量的变化量为0.4mol， C的物质的量的变化量为1.2mol，根据物质的量的变化量之比等于化学计量系数之比，可知b∶c＝1∶3，B错误； C．恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，起始时体系内总的气体的物质的量，12s时容器内气体总的物质的量，故12s时容器内的压强为起始压强的，C正确； D．图中m点时A和B的物质的量还在减小，故未达到限度，D错误； 故选C。 5．B 【详解】A．2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)正反应放热，ΔS<0，故A错误； B．升温、加压或使用催化剂能加快反应速率，增大SO3的生成速率，故B正确； C．催化剂不能改变反应的焓变，故C错误； D．该反应的平衡常数可表示为K=，故D错误； 选B。 6．D 【详解】A．根据盖斯定律Ⅰ-4Ⅱ可得，，A错误； B．二氧化硫在反应Ⅱ中生成，反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反应正向进行，会增大二氧化硫的生成量，B错误； C．设反应Ⅰ中消耗CO的物质的量为xmol，则生成CO2的物质的量为xmol，设反应Ⅱ中消耗CO的物质的量为ymol，则生成SO2、CO2都为ymol，相同条件下，气体压强之比等于其物质的量之比，因此有，解得y=0.4，在T1温度下，由图可知反应Ⅰ的平衡常数，解得，，C错误； D．反应Ⅱ的平衡常数，由图可知，D正确； 故选D。 7．B 【分析】平衡常数K是温度的函数，只受温度的影响，对于正反应放热的反应，降低温度，平衡常数K值变大，由此可知上述反应改变的条件为降低温度，据此分析解答； 【详解】A．降低温度，正逆反应瞬间都减小，随后正反应速率继续减小，达到平衡时保持不变，故A错误； B．由上述分析可知，平衡常数增大，则平衡一定正向移动，故B正确； C．降低温度，逆反应速率先减小后增大，故C错误； D．由上述分析可知，平衡正向移动，故D错误； 故选：B。 8．A 【详解】A．由图可知，催化反应第二步能量由高到低的过程，为放热反应，A正确； B．催化剂能降低反应的活化能，反应II活化能比I的低，说明有催化剂参与反应，B错误； C．非催化反应活化能大于催化反应的活化能，非催化反应速率小于催化反应速率，C错误； D．催化剂能改变反应的路径，降低了反应的活化能，从而加快了反应的速率，D错误； 答案选A。 9．B 【详解】A．焓变与反应物的始态和终态有关，与反应途径无关，总反应的ΔH不变，故A错误； B．由图可知总反应为水分解生成氧气、氢气，则SO2和对总反应起到了催化剂的作用，故B正确； C．由图可知，该反应在太阳能作用发生，则太阳能转化为化学能，故C错误； D．由盖斯定律可知，I+Ⅱ+Ⅲ得到H2O(l)=H2 (g)+O2(g)ΔH=-213kJ•mol-1+(+327kJ•mol-1)+(+172kJ•mol-1)=+286 kJ•mol-1，故D错误； 故选：B。 10．D 【详解】A．由反应可知，随反应进行，压强应该是减小的，甲为绝热过程，甲中压强增大的原因是反应放热，即，该反应是熵减的反应，，要使<0，则需要低温条件；故A错误； B．容器的体积未知，该反应又是气体体积不等的反应，故无法计算各物质的浓度，无法计算K； C．容器是恒容的，且所有物质均为气体，即气体总质量不变，故气体密度始终是定值，不能说明达到平衡，故C错误； D．该反应是放热反应，若在恒温恒容密闭容器中进行，则温度会低于原容器，则与原容器比较，平衡会正向移动，导致压强减小，故压强小于原平衡的压强，即小于4p，故D正确； 答案选D。 11．D 【详解】A．化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成，故A说法正确； B．使用催化剂，降低活化能，使反应物的化学键容易断裂，故B说法正确； C．过程②中化学键断裂，断裂化学键，吸收能量，过程③是形成化学键，形成化学键，释放能量，故C说法正确； D．化学键的形成过程放出能量，因此温度较低时有利于化学键的形成，常温下该反应难易进行，是因为反应物中化学键的键能高，难易断裂，故D说法错误； 故答案为D。 12．B 【分析】甲、乙存在平衡2NO2⇋N2O4，该反应为气体分子数减少的反应，故甲中压强减小，乙中压强不变，乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强，丙中存在平衡N2O4⇋2NO2，相当于开始加入0.2molNO2，与甲为完全相同的等效平衡，据此分析。 【详解】A．甲与丙为完全等效平衡，平衡时NO2浓度的相等，乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强，增大压强尽管平衡向正反应移动，根据勒夏特列原理平衡移动的结果是NO2浓度还是增大了，故平衡时容器内c(NO2)的大小顺序为：乙＞甲=丙，故A错误； B．甲与丙为完全等效平衡，平衡时N2O4的百分含量相等，乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强，增大压强平衡向正反应移动，平衡时N2O4的百分含量增大，故平衡时N2O4的百分含量：乙＞甲=丙，故B正确； C．甲与丙为完全等效平衡，平衡时甲、丙中N2O4的物质的量相等，但甲从正反应方向开始，丙从逆反应方向开始，只有转化率刚好为50%时，平衡时甲中NO2与丙中N2O4的转化率才会相同，故C错误； D．即平衡常数K，K只与温度有关，温度不变，K值不变，故D错误； 答案选B。 13．D 【分析】该反应正向气体分子数增大，恒温恒容条件下，A点的容器体积最小，压强最大，A点的反应速率最大；C点的容器体积最大，压强最小，C点的反应速率最小。根据A、C点NO₂的物质的量可知A点已经达到平衡状态，C点未达平衡。根据“三段式”计算平衡常数K： mol/L． 计算B点浓度商Q： 。 【详解】A．根据分析可知，B点浓度商，B点未达平衡，A正确； B．A、B、C点在同一温度下，该反应的平衡常数不变，，B正确； C．C点未达平衡，使用催化剂可以加快反应速率，提高反应物的转化率，C正确； D．C点时，瞬间压缩容器体积至1 L，与A点形成等效平衡，的物质的量为0.5mol、保持不变，D错误； 答案选D。 14．B 【详解】A．①③温度不一样，所以不能探究硫酸浓度对反应速率的影响，故A错误； B．①④组只有温度不一样，即可探究温度对速率的影响，实验时将溶液混合后置于相应温度的水浴中，故B正确； C．S难溶于水，易溶于二硫化碳，所以实验结束后，S附着在试管上，不可用水冲洗干净，可用二硫化碳清洗，故C错误； D．由控制单一变量可知，①②两组实验探究浓度对反应速率的影响时，，故D错误； 答案选B。 15．(1) v=k·c(NO2)·c(CO) 2NO2=NO+NO3 NO3+2CO=NO+2CO2 (2) 0.2 11.4 50 高于 (3) 【详解】（1）①基元反应aA+bB=cC+dD的速率方程为v=k·ca(A)·cb(B)，则温度高于490K时，简单反应NO2+CO=NO+CO2的速率方程为v=k·c(NO2)·c(CO)； ②温度高于520K时，该反应是由两个基元反应构成的复杂反应，根据速率方程v=k·c2(NO2)可知，慢反应的反应物为NO2，结合产物氮氧化物可知，其慢反应为：2NO2=NO+NO3，因总反应为NO2+CO=NO+CO2，则快反应为NO3+2CO=NO+2CO2； （2）②设转化的N2O4为xmol/L，则： 因达到平衡时NO2的平衡产率为20%，因理论上1mol/LN2O4产生NO22mol/L，若NO2平均产率为20%，则：，则x=，该温度下的平衡常数K=；达到平衡时吸收的热量为为标准焓变的20%，即57kJ·mol-1×20%=11.4kJ·mol-1；某温度下，该反应达到平衡，NO2与N2O4的混合气体总压强为100KPa，密度为同状态下氢气密度的34.5倍，则混合气体的摩尔质量为34.5×2g/mol=69g/mol，则： 根据十字相乘法可知平衡后两种气体的物质的量之比n(NO2)：n(N2O4)=23：23=1：1，因平衡NO2与N2O4的混合气体总压强为100KPa，平衡常数KP==50Kpa； ③若v(N2O4)=k1·c(N2O4)  v(NO2)=k2·c(NO2)，T2温度下，若k1=k2，，，，，，c(NO2)= 1，则平衡产率为>20%，与T1温度相比，平衡向正反应方向移动，则T2>T1； （3）由基元反应aA+bB=cC+dD的速率方程为v=k·ca(A)·cb(B)可知，快速平衡2NO(g)=N2O2(g)的正反应速率v快正=k1·c2(NO)①，逆反应速率v快逆=k2·c(N2O2)②，慢反应为N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)，则v慢正=k3·c(N2O2)·c(O2)，则反应速率v正=·c2(NO)c(O2)，所以K=。 16．(1) (2)a 【详解】（1）反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)达到平衡状态，即反应i、ii达到平衡状态，则、，即，，则  ； （2）2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的速率随温度的升高而减小，因为决定该反应速率的是反应②，则升高温度，v2正减小，且平衡逆向移动，氧气的浓度增大，所以当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为a。 17．(1) P1<P2<P3 合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大 (2)图4 (3) 33.33% 【详解】（1）合成氨的反应中，压强越大越有利于氨的合成，因此，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。由图中信息可知，在相同温度下，反应达平衡时氨的摩尔分数P1<P2<P3，因此，图中压强由小到大的顺序为P1<P2<P3，判断的依据是：合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。 （2）对比图3和图4中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图4中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下充入惰性气体Ar，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡要朝气体分子数增大的方向移动，因此，充入惰性气体Ar不利于合成氨，进料组成中含有惰性气体Ar的图是图4。 （3）图3中，进料组成为、两者物质的量之比为3：1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3mol和1mol，达到平衡时氮气的变化量为x mol，则有： 当、时，，解之得，则氮气的转化率，平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为、2mol、，其物质的量分数分别为、、，则该温度下因此，该温度时，反应的平衡常数。 18．(1) (2)吸热 (3)增大 (4)BC 【详解】（1）该反应的化学平衡常数表达式为  ； （2）由表中数据可知，升高温度，平衡常数增大，说明平衡正向移动，则该反应为吸热反应； （3）向上述平衡体系中加入CO2，CO2浓度增大，平衡正向移动，则达新平衡后H2的转化率增大； （4）反应达平衡后，向容器中通入与平衡混合气组成、比例相同的气体，其它条件不变时，此过程等效于原平衡体系的体积被压缩，压强增大，各物质浓度增大，正逆反应速率增大，但反应前后气体总物质的量不变，增大压强，平衡不移动，则反应物转化率不变，各物质的比例不变，所以达到新平衡时与原平衡相比，说法正确的是BC。 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 $$