2.4化学反应的调控 同步练习题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

2.4化学反应的调控同步练习题 一、选择题 1．向甲、乙两个体积均为2L的恒容密闭容器中分别充入20mol的M，发生反应： ，维持容器的温度分别为℃和℃不变，反应过程中M的转化率随时间的变化如图所示。下列说法错误的是 A． B．维持温度不变，向平衡后的甲容器中充入一定量的M，平衡不移动 C．℃时，反应的平衡常数： D． ℃时，向平衡后的乙容器再充入16mol M和2mol N，反应正向进行 2．两个容积相同的带活塞的容器，分别盛有一定质量的和，都为一样的红棕色，迅速将两容器同时压缩到原容积的一半(如图)，假设气体不液化，则下列说法正确的是 A．a→aˊ过程中，颜色突然加深，然后逐渐变浅，最终颜色比原来的深 B．aˊ、bˊ的颜色一样深 C．aˊ、bˊ的压强分别为a、b的压强的2倍 D．aˊ中的一定比bˊ中的大 3．碳酸氢钠的分解反应如下：2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) △H＞0，一定温度下，在密闭容器中放入NaHCO3固体，反应达平衡时容器中压强为4×103Pa。下列说法正确的是 A．该反应的平衡常数为4×106Pa2 B．升高温度，正反应速率增加，逆反应速率减小 C．当容器中的气体平均摩尔质量不变时，反应达到平衡 D．缩小体积，再次达到平衡后CO2浓度变大 4．已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，进程的变化示意图。下列说法正确的是 A．加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率 B．a表示的催化剂效率高于b表示的催化剂效率 C．改变催化剂，既能改变反应热，也能改变活化能 D．该反应可自发进行 5．羰基硫(COS)能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中，将CO和混合后在催化剂作用下，加热发生反应并达到平衡。若反应前CO的物质的量为10 mol，达到平衡时CO的物质的量为8 mol，且化学平衡常数为0.1.下列说法正确的是 A．反应前的物质的量为7 mol B．增大压强，化学平衡正向移动 C．增大CO浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小 D．增大的比值，可以减小CO的转化率 6．工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯(HCOOCH3)：，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH3OH和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如图实线所示(图中虚线表示相同条件下CO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不合理的是 A．适当增大压强可增大甲醇的平衡转化率 B．c点反应速率 C．反应速率，平衡常数 D．生产时反应温度控制在80~85℃为宜 7．两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。 反应1：NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104Pa 反应2：2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103Pa 该温度下，刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体，平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是 A．反应2的平衡常数为4×106Pa2 B．通入NH3，再次平衡后，总压强增大 C．平衡后总压强为4.36×105Pa D．缩小体积，再次平衡后总压强不变 8．在457.6℃时，反应的平衡常数的值为48.5，下列说法正确的是 A．反应的 B．升高温度，反应的 C．使用催化剂，反应的 D．此温度下，逆反应的 二、填空题 9．五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂，可以由三氯化磷(PCl3)氯化得到：PCl3(g)＋Cl2(g)⇌PCl5(g) ΔH = -93.0 kJ/mol。某温度下，在2.0 L密闭容器中充入1.0 mol PCl3和0.5 mol Cl2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如下表所示： t/s 0 50 150 250 350 n(PCl5)/mol 0 0.21 0.36 0.40 0.40 请回答 (1)0～150 s内，υ(PCl3)=_______mol/(L·s)。 (2)升高温度，平衡向_______(填“正”或“逆”)反应方向移动。 (3)平衡时，PCl3的转化率是_______。 (4)该温度下，此反应的化学平衡常数数值为_______ 10．汽车尾气里含有的NO气体是由内燃机燃烧时产生的高温引起氮气和氧气反应所致：N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH＞0。已知该反应在2404℃时，平衡常数K=6.4×10−3。请回答下列问题。 (1)该反应的平衡常数表达式为__，升高温度N2的转化率__(填“变大”、“变小”或“不变”)。 (2)该温度下，向2L密闭容器中充入N2和O2各1mol，平衡时，N2的转化率是___%(保留整数)。 (3)该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10−1 mol∙L−1、4.0×10−2 mol∙L−1和3.0×10−3 mol∙L−1，此时反应___(填“处于化学平衡状态”、“向正方向进行”或“向逆方向进行”)，理由是__。 (4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数___(填“变大”、“变小”或“不变”)。 11．对于已达平衡的下列反应 2HI(g)⇌H2(g)+I2(g) ① 2NO2⇌N2O4 ② 2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g) ③ (1)保持容器容积不变，再通入一定量的反应物，反应①反应物的转化率_______反应②的转化率_______(填增大、减小、不变，下同)。 (2)保持压强不变，通入一定量的N2O4，反应②生成物的百分含量_______ (3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，则达到平衡时反应②NO2转化率_______ (4)保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则达到平衡时反应③NH3百分含量_____。 12．I将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(g)，经5 min后，测得D的浓度为0.5 mol/L，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率为0.1 mol/(L·min)。求： (1)反应开始前容器中的A、B的物质的量：n(A)＝n(B)＝__________mol； (2)前5 min内用B表示的平均反应速率v(B)＝_____________； (3)化学反应方程式中x的值为________。 II 一定条件下，反应室(容积恒定为2 L)中有反应：A(g)＋2B(g)C(g)。 (4)能说明上述反应达到平衡状态的是__________(填字母，下同)。 A 反应中A与B的物质的量浓度之比为1∶2 B 混合气体总物质的量不再变化 C 混合气体的密度不随时间的变化而变化 D 2v正(A)＝v逆(B) (5)1 mol A(g)与2 mol B(g)在催化剂作用下在反应室反应生成C(g)，A的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示： ①p1__________(填“<”、“>”或“＝”，下同)p2，正反应的ΔH__________0。 ②下列措施中一定能使c(C)/c(A)增大的是__________。 A 升高温度 B 恒温恒容再充入A C 恒温恒容再充入B D 恒温恒容再充入1 mol C (6)100 ℃时将1 mol A和2 mol B通入反应室，保持温度不变，10 min末C(g)的浓度为0.05 mol·L－1，则10 min末B的转化率为__________，此时v正__________(填“<”、“>”或“＝”)v逆。 13．某学习小组为了研究外界条件对溶液的分解速率的影响，设计了如下实验。 10%H2O2 蒸馏水 2mol/LFeCl3 初始温度 实验1 10mL 0mL 0滴 20℃ 实验2 10mL 0mL 3滴 20℃ 实验3 10mL 0mL 0滴 40℃ 实验4 8mL VmL 3滴 20℃ 学习小组的同学在实验中发现实验1无明显现象，实验2~4均有气泡冒出，反应速率各不相同。根据表中数据回答相关问题： (1)实验2中发生反应的化学方程式为___。 (2)实验1、3可得出的结论是___。 (3)实验___和___探究浓度对H2O2溶液分解速率的影响。 (4)实验4中的V=___。 【参考答案】 一、选择题 1．B 解析：A．升高温度，化学反应速率会增大，达到平衡的时间会缩短，图中可看出T1＞T2，A说法正确； B．维持温度不变，向平衡后的甲容器中充入一定量的M，浓度增大，此时反应向正反应方向进行，B说法错误； C．从图中信息可以看出，T2℃时达到平衡M的转化率为20%，则： 则平衡常数K==，C说法正确； D．℃时，向平衡后的乙容器再充入16mol M和2mol N，Qc=，反应正向移动，D说法正确； 答案为B。 2．A 【分析】a→a′过程中2NO2⇌N2O4平衡正向移动．增大压强，不论平衡怎样移动，新平衡时各物质（气体）的浓度均比旧平衡的大；a在压缩中有一定NO2转化成N2O4，a′颜色应比b′中的浅；a′中物质的量比a中要少，b和b′中物质的量相等；两者颜色一样深，并不意味着c(NO2)和c(Br2)相等。 解析：A． a→a′过程中2NO2⇌N2O4平衡正向移动。增大压强，不论平衡怎样移动，新平衡时各物质(气体)的浓度均比旧平衡的大，最终颜色比原来深，故A正确； B．a在压缩中有一定NO2转化成N2O4，a′颜色应比b′中的浅，故B错误； C．a′中物质的量比a中要少，a′的压强比a的压强2倍要小，b和b′中物质的量相等，b′的压强为b的压强的2倍，故C错误； D．两者颜色一样深，并不意味着c(NO2)和c(Br2)相等，a′中的c(NO2)不一定比b′中的c(Br2 )大，故D错误。 答案选A。 3．A 解析：A．反应的平衡常数为，A正确； B．升高温度正逆反应速率都会增大，B错误； C．反应过程中，生成，则气体平均摩尔质量，一直不变，C错误； D．温度不变，平衡常数不变，再次达到平衡时总压强不变，根据理想气体方程，，浓度不变，D错误； 答案选A。 4．D 解析：A．加入催化剂，可以加快反应速率，但平衡不移动，不能提高H2O2的平衡转化率，故A错误； B．催化剂能够降低反应的活化能，根据图象，b表示的催化剂效率高于a表示的催化剂效率，故B错误； C．催化剂不能改变反应热，故C错误； D．该反应是放热反应，且属于熵增加的反应，ΔG=ΔH-TΔS<0，该反应可自发进行，故D正确； 故选D。 5．A 解析：A．，，解得x=7，则反应前的物质的量为7 mol，故A正确； B．该反应是等体积反应，增大压强，化学平衡不移动，故B错误； C．增大CO浓度，正反应速率增大，逆反应速率增大，故C错误； D．增大的比值，相当于不断加入硫化氢，平衡正向移动，增大CO的转化率，故D错误。 综上所述，答案为A。 6．C 【分析】从图像中可以看出，当CO的转化率达到最高点后，再升高温度，CO的转化率降低，则表明平衡逆向移动，从而得出正反应为放热反应。 解析：A．因为反应物气体分子数大于生成物气体分子数，所以适当增大压强可使平衡正向移动，从而增大甲醇的平衡转化率，A合理； B．c点时，CO的转化率小于该温度下的平衡转化率，则平衡正向移动，反应速率，B合理； C．因为e点时温度高于b点时温度，所以e点反应速率比b点快，即反应速率，但正反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，所以平衡常数，C不合理； D．80~85℃时，CO的转化率已经达到95.5%以上，且反应速率较快，所以生产时反应温度宜控制在80~85℃，D合理； 故选C。 7．B 解析：A．反应2的平衡常数为，A正确； B．刚性密闭容器，温度不变平衡常数不变，再次达平衡后，容器内各气体分压不变，总压强不变，B错误； C．， ，，，所以总压强为：，C正确； D．达平衡后，缩小体积，平衡逆向移动，温度不变，平衡常数不变，再次平衡后总压强不变，D正确； 故选B。 8．A 解析：A．由方程式可知，该反应的K，故A正确； B．反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，K值减小，，故B错误； C．催化剂不改变平衡状态，K值不变，故C错误； D．此温度下，逆反应的=，故D错误； 故选A。 二、填空题 9．(1)0.0012 (2)逆 (3)40% (4)40/3 解析：（1）由表格可知，0～150 s内，n(PCl5)=0.36mol，则n(PCl3)=0.36mol，v(PCl3)= ，故答案为：0.0012； （2）根据题意，该反应的正反应为吸热反应，则升高温度，平衡向逆反应方向移动，故答案为：逆； （3）由表可知，平衡时，n(PCl5)=0.40mol，列三段式计算如下： 则$PCl3的转化率是，故答案为：40\%； （4）根据三段式可知平衡常数为： 10． 变大 4 向正方向进行 不变 解析：(1)该反应的平衡常数表达式为，该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，因此N2的转化率变大；故答案为：；变大。 (2)该温度下，向2L密闭容器中充入N2和O2各1mol，，平衡时，，a=0.04mol，N2的转化率是；故答案为：4。 (3)该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10−1 mol∙L−1、4.0×10−2 mol∙L−1和3.0×10−3 mol∙L−1，，因此反应向正方向进行；故答案为：向正方向进行；。 (4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态，可以理解为先向另外一个容器中充入一定量NO，达到平衡，两者NO的体积分数相等，将另外一个容器压入到开始容器中，加压，由于反应是等体积反应，平衡不移动，因此平衡混合气中NO的体积分数不变；故答案为：不变。 11． 不变 增大 不变 不变 减小 解析：(1) 保持容器容积不变，再通入一定量的反应物，相当于增大压强，压强对2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)无影响，所以平衡不移动，转化率不变，压强对2NO2⇌N2O4有影响，平衡正向移动，转化率增大，故答案为：不变，增大； (2)保持压强不变，通入一定量的N2O4，浓度不变，因此反应②生成物的百分含量不变，故答案为：不变； (3) 保持容器容积不变，通入一定量氖气，反应混合物各组分的浓度不变，平衡不移动，则达到平衡时反应②NO2转化率不变，故答案为：不变； (4) 保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，降低了物质的浓度，相当于降低压强，平衡正向移动，因此达到平衡时反应③NH3百分含量减小，故答案为：减小。 12．0.05 mol/(L·min) 2 BD < < CD 10% > 【分析】有效提取已知条件、图象信息、运用三段式、结合定义计算反应速率、平衡常数、转化率等；运用浓度商和平衡常数的相对大小，判断是否处于平衡状态：当Qc<K，化学平衡正向移动，即v正>v逆，当Qc>K，化学平衡逆向移动，即v正<v逆，当Qc=K，化学平衡不发生移动，即v正=v逆，据此回答； 解析：I(1)将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(g)，经5 min后，测得D的浓度为0.5 mol/L，生成的D为2L×0.5mol/L=1mol，C的平均反应速率为0.1 mol/(L·min)，则△n(C)=0.1mol/(L⋅min)×2×5=1mol，则生成C、D的物质的量相等，所以x=2 ；则反应方程式为：3A(g)＋B(g) 2C(g)＋2D(g)，，已知c(A)∶c(B)＝3∶5，则 ，c=1.5 mol/L；故反应开始前容器中的A、B的物质的量：n(A)＝n(B)＝1.5 mol/L ×2L=3mol； (2)前5 min内用B表示的平均反应速率v(B)＝； (3)按前面分析，化学反应方程式中x的值为2。 II (4)一定条件下，反应室(容积恒定为2 L)，对反应：A(g)＋2B(g)C(g)，A.反应中A与B的物质的量浓度之比为1：2，由起始时各成分的物质的量控制，不一定达到化平衡状态，故A错误；B.反应前后气体系数和不相等，混合气体总物质的量不再变化，达到了平衡状态，故B正确；C.混合气体的密度，质量是守恒不变的，体积不变，密度始终不随时间的变化而变化，故C错误；D.2v正(A)=v逆(B)，证明正逆反应速率是相等的，故D正确；因此答案为BD； (5) ①1 mol A(g)与2 mol B(g)在催化剂作用下在反应室反应生成C(g)：A(g)＋2B(g)C(g) ，根据图中信息知道，温度升高，A的转化率是减小的，所以化学平衡逆向移动，所以反应是放热反应，焓变小于零，温度不变，压强越大，A的转化率越大，所以p1<p2，正反应的ΔH<0； ②A.升高温度，平衡逆向移动，所以比值减小，故A错误； B.恒温恒容再充入A，平衡正向移动，B的浓度减小，根据可知比值减小，故B错误； C.恒温恒容再充入B，平衡正向移动，所以比值增大，故C正确； D.恒温恒容再充入1molC，平衡逆向移动，B的浓度增大，根据可知比值增大，故D正确；故选CD； (6)100 ℃时将1 mol A和2 mol B通入反应室，已知反应室为2L，保持温度不变，10 min末C(g)的浓度为0.05 mol·L－1，，10 min末B的转化率为，此时 ，而由图知，A的平衡转化率为50%，则， ，则Qc<K，化学平衡正向移动，即v正>v逆。 13． 2H2O22H2O+O2↑ 温度升高(或加热)，H2O2的分解速率加快 2 4 2 【分析】实验是研究外界条件对溶液的分解速率的影响，需要应用控制变量法；实验4、实验2和实验1在相同的温度下，实验2和实验1在相同的浓度和温度下反应，实验2中加入了三氯化铁，探究的是催化剂对反应速率的影响；实验1、实验3 是其他条件相同，温度不同的实验，探究的是温度对化学反应速率的影响；图表数据分析可知实验2和实验4温度相同，滴加氯化铁，实验4加入蒸馏水稀释过氧化氢溶液，比较产生气体的速率来判断浓度变化对反应速率的影响；实验4是判断浓度变化对反应速率的影响，应在相同条件下进行，据此分析。 解析：(1)过氧化氢溶液中滴入氯化铁，分解反应生成氧气和水，氯化铁是催化剂，反应的化学方程式：2H2O22H2O+O2↑； (2)实验1、实验3 是其他条件相同，温度不同的实验，探究的是温度对化学反应速率的影响；实验1、3可得出的结论是：温度升高(或加热)，H2O2的分解速率加快； (3)探究浓度对H2O2溶液分解速率的影响，图表数据分析可知实验2和实验4温度相同，未滴加氯化铁，实验4加入蒸馏水稀释过氧化氢溶液，冒出气体速率减慢； (4)图表数据分析可知实验2和实验4温度相同，滴加氯化铁，实验4加入蒸馏水稀释过氧化氢溶液，比较产生气体的速率来判断浓度变化对反应速率的影响；实验4取用过氧化氢溶液体积8mL，加入2 mL蒸馏水稀释得到10 mL溶液，其他条件相同时，才能来探究浓度变化对反应速率的影响，故V=2。 学科网（北京）股份有限公司 $$