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

2.4化学反应的调控同步练习题 一、选择题 1．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表： 物质 X Y Z 初始浓度/mol·L-1 0.1 0.2 0 平衡浓度/mol·L-1 0.05 0.05 0.1 下列说法错误的是 A．反应达到平衡时，X的转化率为50% B．反应可表示为X+3Y2Z，其平衡常数为1600 C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大 D．改变温度可以改变此反应的平衡常数 2．工业生产氨气的适宜条件中不包括 A．用浓硫酸吸收产物 B．用铁触煤作催化剂 C．温度500℃左右 D．压强为20~50MPa 3．温度为时，向容积为10L的恒容密闭容器中充入一定量和发生反应 ，其中速率方程为，(其中k为速率常数，只与温度有关)，测得A、B物质的量与时间的关系如图所示，下列说法正确的是 A．0~5min内，C的平均反应速率为0.8 B．时该反应的化学平衡常数为0.64，则 C．若6min时再充入3、1、4，则平衡逆向移动 D．达到平衡后，升高温度，增大的倍数等于增大的倍数 4．某固定容积的密闭容器中发生反应。现向该容器内充入的，反应过程中气体体积分数随时间的变化情况如图所示。下列说法错误的是 A．时，的转化率为25.0% B．时，该反应体系未处于平衡状态 C．时，向该容器中再充入和各，平衡正向移动 D．时，该反应的[气体分压()=气体总压()×体积分数] 5．在一定条件下和可发生反应：。图1表示在一定温度下反应过程中的能量变化，图2表示在固定容积为2L的密闭容器中反应时的物质的量随时间变化的关系，图3表示在其他条件不变的情况下，改变反应物的起始物质的量对此反应平衡的影响。下列说法正确的是 A．升高温度，该反应的平衡常数增大 B．10min内该反应的平均速率 C．11min时，其他条件不变，压缩容器容积至1L，的变化趋势如图2中曲线d所示 D．图3中T1<T2，a、b、c三点对应的体积分数大小关系为： 6．Ti12O18}团簇是比较罕见的一个穴醚无机类似物，我国科学家通过将Rb@Ti12O18}和Cs+反应，测定笼内Cs+的浓度，计算Cs+取代Rb+反应的平衡常数(Keq)，反应示意图和所测数据如图。有关说法不正确的是 (图中表示平衡时铯离子浓度和铷离子浓度之比，其它类似) A．Keq≈10 B．Rb@Ti12O18}团簇属于超分子 C．预测该团簇对K+的亲和力比对Rb+大 D．已知冠醚18−冠−6能识别Rb+而不能识别Cs+，则往体系中加18−冠−6时，上述平衡会正向移动 7．下列各反应达到化学平衡后，增大压强或降低温度，都能使化学平衡向正反应方向移动的是（ ） A．C(s) + CO2(g)2CO(g) (正反应为吸热反应) B．3O2(g)2O3(g)(正反应为吸热反应) C．CO(g) + NO2(g)CO2(g)+NO(g) (正反应为放热反应) D．N2 (g) + 3H2(g)2NH3(g) (正反应为放热反应) 8．为实现碳达峰、碳中和，CO2综合利用的技术不断创新。某实验小组研究CO2和CH4反应得到合成气的原理为CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)；向2L的恒容密闭容器中充入1mol CH4和1 mol CO2，反应过程中CO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列有关说法正确的是 A．该反应的ΔH<0 B．压强：p2>p1 C．1100 ℃时，该反应的平衡常数为12.96 D．维持X点温度不变，向容器内再充入0.1mol CH4、0.1mol CO2、0.2 molCO和0.2mol H2，此时，v正 < v逆 二、填空题 9．温度为T1时，向1L的恒容反应器中充入2molCH4，只发生2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g) ΔH＞0，上述反应过程中0～15minCH4的物质的量随时间变化如图1，测得10～15min时H2的浓度为1.6mol/L。 (1)0～10min内CH4表示的反应速率为___________mol/(L·min)。 (2)下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是(填序号)___________。 A．容器内混合气体密度不再变化 B．容器内气体压强不再变化 C．2v(CH4)正=v(C2H4)逆 D．单位时间内消耗1molCH4同时消耗1molH2 (3)若图1中曲线a、曲线b分别表示在温度T1时，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n(CH4)变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是___________(填“a”或“b”)。 (4)15min时，若改变外界反应条件，导致n(CH4)发生图1中所示变化，则改变的条件可能是___________ A．升高温度 B．改用高效催化剂 C．扩大容器的体积 D．增加CH4的浓度 (5)实验测得v正=k正c2(CH4)，v逆=k逆c(C2H4)·c2(H2)其中k正、k逆为速率常数仅与温度有关，T1温度时k正与k逆的比值为___________(填数值)。若将温度由T1升高到T2，则反应速率增大的倍数v正___________v逆(填“>”“=”或“<”)，判断的理由是___________。 10．回答下列问题： (1)已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；△H=-483.6 kJ／mol； H2(g)+O2(g)=H2O(1)； △H=-285.8 kJ／mol， 由此可知，在等温下蒸发45 g液态水需吸收___________ kJ的热量。 (2)在一定条件下，1 mol某气体若被O2完全氧化放热98.0 kJ。现有2 mol该气体与1 mol O2在此条件下发生反应，达到平衡时放出的热量是176.4 kJ，则该气体的转化率为：___________(注：某反应物的转化率=该反应物转化(消耗)的物质的量÷该反应物起始的物质的量×100%) (3)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。 已知：N≡N键的键能是948.9kJ·mol-1，H-H键的键能是436.0 kJ·mol-1，由N2和H2合成1molNH3时可放出46.2kJ的热量。 N-H键的键能是___________ kJ·mol-1 11．丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径，其热化学方程式为：C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)。请回答下列相关问题。 (1)一定温度下，向2 L的密闭容器中充入2 mol C3H8发生脱氢反应，经过10min达到平衡状态，测得平衡时气体压强是开始的1.4倍。 ①0～10 min内氢气的生成速率υ(H2)= _________，C3H8的平衡转化率为_________。 ②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是___________。 A．混合气体的平均分子量保持不变 B．C3H6与H2的物质的量之比保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．C3H8的分解速率与C3H6的消耗速率相等 (2)脱氢反应分别在压强为p1和p2时发生，丙烷及丙烯的平衡物质的量分数随温度变化如图所示。 ①压强：p1______p2(填“>”或“<”)。 ②为了同时提高反应速率和反应物的平衡转化率，可采取的措施是_________。 ③若p1=0.1 MPa，起始时充入丙烷发生反应，则Q点对应温度下，反应的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 ④在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始n(氩气)/n(丙烷)越大，丙烷的平衡转化率越大，其原因是_________。 12．（1）反应mA＋nBpC在某温度下达到平衡。 ①若A、B、C都是气体，加压后正反应速率小于逆反应速率，则m、n、p的关系___。 ②若A、B、C都是气体，且m+ n>p，而加压或升温平衡移动方向相同，则△H___0。 （2）一定条件下，将2molSO2和1molO2充入容积为2L的密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，2分钟后反应达平衡，此时SO2的浓度为0.2mol/L，完成： ①SO2的转化率为___。 ②用O2表示的化学反应速率为__。 ③平衡常数为__。 13．无水碘化钠是一种白色粉末被广泛地应用于石油探测、安检、环境监测等领域。其制备方法如下： Ⅰ.称取碘、碳酸氢钠，将其混合后置于高纯水中，充分搅拌得到混合溶液一； Ⅱ.在混合溶液一中加入水合肼()，混合均匀后得到混合溶液二； Ⅲ.将混合溶液二在50℃温度下反应1h，得到pH为6.5的粗NaI溶液； Ⅳ.在制得的粗NaI溶液中加入活性炭，混合均匀后静置24h后过滤除杂，并将滤液经减压蒸馏后得到浓缩溶液； Ⅴ.将浓缩溶液经离心分离除去液体，将固体干燥后得到碘化钠粉体； Ⅵ.将干燥后的碘化钠粉体置于无水酒精中进行重结晶提纯，干燥后制得99.9%的高纯无水碘化钠粉体。 实验室制取高纯NaI晶体(无色)可按上述步骤进行：按化学计量称取各原料，在三颈烧瓶中(如图)先加入适量的高纯水，然后按、和水合肼的投料顺序分批加入。 已知： ① ② ③水合肼()具有强还原性，可分别将、和还原为，自身被氧化为(放热反应)；减压可在80℃左右分解为氮气和氨气等。 回答下列问题： (1)①写出与反应生成的离子方程式：_________。 ②加入稍过量水合肼与反应的离子方程式为_________。 ③常温常压时，与溶液反应慢，下列措施不能够加快反应速率的是_________(填字母)。 a.将碘块研成粉末 b.起始时加少量NaI c.将溶液适当加热 d.加大高纯水的用量 (2)与溶液反应适宜温度为50~60℃，温度不宜低于50℃原因是_________，不宜高于60℃原因可能是_________，整个实验过程中都需要开动搅拌器，其目的是_________。 (3)所得溶液(含)进行提纯并结晶，可制得高纯NaI晶体。实验方案为：在溶液中加入_________[实验中须使用的试剂：活性炭、HI溶液、溶液、溶液、无水乙醇；除常用仪器外须使用的仪器：pH计]。 【参考答案】 一、选择题 1．C 【分析】根据表格中的数据可知反应物为X和Y，Z为生成物，X、Y、Z的浓度变化量分别为0.05mol•L-1，0.15mol•L-1，0.10mol•L-1，变化的浓度之比等于参与反应的各物质对应的化学计量数之比，因此方程式为X(g)+3Y(g) 2Z(g)，由三段法有： ，据此进行分析判断。 解析：A．根据上述分析可知，反应达到平衡时X的转化率为×100%=50%，故A正确； B．根据上述分析可知，即该反应可表示为X+3Y2Z，其平衡常数为1600，故B正确； C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，但平衡常数只与温度有关，增大压强平衡常数不变，故C错误； D．平衡常数受温度影响，则改变温度可以改变此反应的平衡常数，故D正确； 故选C。 2．A 【分析】分析工业生产氨气整个反应。催化剂不能改变化学平衡，但可以加快反应速率。升高温度可以加快反应速率，考虑反应平衡，温度不宜太高。增大压强可以加快反应速率，也可以促进化学平衡正向移动，但生产时的条件会限制压强。从反应速率和化学平衡两方面看，合成氨的适宜条件一般为压强：20MPa-50MPa，温度：500℃左右，催化剂：铁触媒。 解析：从反应速率和化学平衡两方面看，合成氨的适宜条件一般为压强：20MPa-50MPa，温度：500℃左右，催化剂：铁触媒。用浓硫酸吸收氨气会生成硫酸铵，不适合吸收产物。答案为A。 【点睛】本题主要考查工业制氨气的反应中反应条件的选择，综合反应速率、反应平衡考虑。 3．C 解析：A．0~5min内，用C表示的平均反应速率，选项A错误； B．根据图示信息，可列三段式： 故温度为时该反应的平衡常数，由于该反应，升高温度平衡逆向移动，化学平衡常数减小，若温度为时该反应的化学平衡常数为0.64，则，选项B错误； C．5min时，该反应已达平衡，若6min时再充入3、1、4，则，平衡逆向移动，选项C正确； D．平衡时，，温度升高平衡常数减小，则的增大倍数小于的增大倍数，选项D错误； 答案选C。 4．D 解析：A．设容器体积为VL，则反应初期n(CO2)=Vmol，t1min时参加反应的CO2为nmol，根据反应方程式可知生成的CO为2nmol，CO2体积分数60%，则解得n=0.25V，则CO2的转化率为，A正确； B．平衡时各组分的体积分数保持不变，故t2min时，该反应体系未处于平衡状态，B正确； C． t3min时参加反应的CO2为bmol/L，根据反应方程式可知生成的CO为2bmol/L，CO体积分数96%，则解得b0.9mol/L，则c(CO2)=0.1mol/L，c(CO)=1.8mol/L,平衡常数K==，加入CO2和CO各1.0mol⋅L−1，Q=<K，平衡向正反应方向进行，C正确； D．t3min时，该反应的Kp=P总，D错误； 故答案为：D。 5．C 【分析】生成物能量低于反应物能量，则反应为放热反应，焓变小于零； 解析：A．根据图示可知，该反应为放热反应，△H<0，升高温度反应逆向进行，平衡常数减小，A错误； B．10min内该反应的平均速率v(A2)=mol/(L·min)，根据方程式可知v(B2)=3v(A2)=0.045mol/(L·min)，B错误； C．11min时，其他条件不变，压缩容器容积至1L，由于物质的浓度增大，化学平衡正向移动，不断消耗A2，所以n(A2)的物质的量会进一步减少，n(A2)变化趋势如图2中曲线d所示，C正确； D．在温度不变时，增大某种反应物的浓度，化学平衡正向移动，可以使其它反应物的转化率提高，abc三点均为T1温度，且n(B2)为c>b>a，则其对应状态下A2的转化率c>b>a，，D错误； 故选C。 6．C 解析：A．，根据右边图像的意义看，Keq=直线的斜率，故A正确； B．Ti12O18}团簇是比较罕见的一个穴醚无机类似物，说明Rb@Ti12O18}团簇属于超分子，故B正确； C．根据Cs+取代Rb+反应的平衡常数Keq≈10，Ti12O18}团簇对Cs+的亲和力比对Rb+大，则Ti12O18}团簇对K+的亲和力比对Rb+小，故C错误； D．已知冠醚18－冠－6能识别Rb+而不能识别Cs+，则往体系中加18－冠－6时，则识别出Rb+，平衡正向移动，故D正确。 综上所述，答案为C。 7．D 解析：A．C(s) + CO2(g)2CO(g) (正反应为吸热反应)，增大压强，平衡逆向移动，降低温度，平衡逆向移动，A不符合题意； B．3O2(g)2O3(g)(正反应为吸热反应)，增大压强，平衡正向移动，降低温度，平衡逆向移动，B不符合题意； C．CO(g) + NO2(g)CO2(g)+NO(g) (正反应为放热反应)，增大压强，平衡不移动，降低温度，平衡正向移动，C不符合题意； D．N2 (g) + 3H2(g)2NH3(g) (正反应为放热反应)，增大压强，平衡正向移动，降低温度，平衡正向移动，D符合题意。 答案选D。 8．D 解析：A．根据图像，其他条件不变时，升高温度，的转化率增大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，A错误； B．根据反应前后气体分子数增大，其他条件不变时，增大压强，平衡逆向移动，的转化率减小，，B错误； C．根据三段式： ，，C错误； D．X点温度不变，向容器内再充入，，反应逆向进行，，D正确； 故选D。 二、填空题 9．(1)0.16 (2)BD (3)b (4)AC (5) 12.8 ＞ 温度升高，v正、v逆都增大，k正增大倍数大于k逆 解析：（1）10～15min时H2的浓度为1.6mol/L，则0～10min内，生成H2的物质的量为1.6mol，消耗CH4的物质的量为1.6mol，则用CH4表示的反应速率为=0.16mol/(L·min)。答案为：0.16； （2）A．对于反应2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g) ΔH＞0，容器内混合气体的质量不变，体积不变，则密度始终不变，所以当密度不再变化时，反应不一定达平衡状态，A不符合题意； B．因为反应前后气体的分子数不等，随着反应的进行，气体的物质的量不断发生改变，气体的压强不断发生改变，当容器内气体压强不再变化时，反应达平衡状态，B符合题意； C．2v(CH4)正=v(C2H4)逆表示反应进行的方向相反，但速率之比不等于化学计量数之比，所以反应未达平衡状态，C不符合题意； D．单位时间内消耗1molCH4同时消耗1molH2，反应进行的方向相反，且物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，则反应达平衡状态，D符合题意； 故选BD。 （3）从图中可以看出，单位时间内b曲线比a曲线CH4的物质的量的变化量大，则表明b曲线反应速率快，催化剂的表面积大，所以表示催化剂表面积较大的曲线是b。答案为：b； （4）A．升高温度，平衡正向移动，CH4的物质的量减小，A符合题意； B．改用高效催化剂，平衡不发生移动，CH4的物质的量不会减小，B不符合题意； C．扩大容器的体积，混合气的压强减小，平衡正向移动，CH4的物质的量减小，C符合题意； D．增加CH4的浓度，与图中“15min时，改变条件但CH4的物质的量不变”曲线不符，D不符合题意； 故选AC。 （5）T1温度反应达平衡时，c(H2)=1.6mol/L，则c(C2H4)=c(H2)=0.8mol/L，c(CH4)=2mol/L-1.6mol/L=0.4mol/L，则平衡常数K==12.8。达平衡时，v正=v逆，则K=，即T1温度时k正与k逆的比值为K=12.8。因为正反应为吸热反应，所以若将温度由T1升高到T2，则平衡正向移动，v正＞v逆，反应速率增大的倍数v正＞v逆，判断的理由是：温度升高，v正、v逆都增大，k正增大倍数大于k逆。答案为：12.8；＞；温度升高，v正、v逆都增大，k正增大倍数大于k逆。 10．(1)110(2)90%(3)391.6 解析：（1）已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；△H=-483.6 kJ／mol； ②H2(g)+O2(g)=H2O(1)； △H=-285.8 kJ／mol， 由盖斯定律可知，①-②得H2O(1)=H2O(g)；则△H=（-483.6 kJ／mol）-（-285.8 kJ／mol）=+44 kJ／mol，45 g液态水的物质的量为2.5mol，则在等温下蒸发45 g液态水需吸收44 kJ／mol×2.5mol=110 kJ的热量。 （2）2 mol该气体与1 mol O2在此条件下发生反应，达到平衡时放出的热量是176.4 kJ，则该气体的转化率为：； （3）由N2和H2合成1molNH3时可放出46.2kJ的热量，则反应为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)；△H=-92.4 kJ／mol；焓变等于反应物的总键能和减生成物的总键能，设N-H键的键能是a，则948.9kJ·mol-1+436.0 kJ·mol-1×3-6a=-92.4kJ·mol-1，a=391.6 kJ·mol-1。 11． 40% AD ＞ 升高温度 0.0125MPa 该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大 解析：(1)①根据题意建立三段式，根据压强之比等于物质的量之比，因此，a＝0.8，则0～10 min内氢气的生成速率，C3H8的平衡转化率为；故答案为：；40%。 ②A．平均摩尔质量等于气体质量除以气体物质的量，气体质量不变，气体物质的量减小，气体摩尔质增大，因此当混合气体的平均分子量保持不变，则可以作为判断平衡标志，故A符合题意；B．C3H6与H2的物质的量之比始终按照1:1增加，因此两者比值始终保持不变，因此不能作为判断平衡的标志，故B不符合题意；C．气体密度等于气体质量除以容器体积，气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变，因此当混合气体的密度保持不变，不能作为判断平衡的标志，故C不符合题意；D．C3H8的分解，正向进行，C3H6的消耗，逆向进行，两者速率比等于计量系数比，因此能作为判断平衡标志，故D符合题意；综上所述，答案为AD。 (2)①以Q点纵看，从下到上看，丙烯物质的量增加，说明平衡正向移动，正向是体积增大的反应，即减小压强，因此压强：p1＞p2；故答案为：＞。 ②根据图象，升高温度，平衡正向移动，即正向是吸热反应；提高反应速率，可以是加压、升温、加催化剂、增加浓度，但要提高反应物的平衡转化率，只能是升高温度；故答案为：升高温度。 ③若p1=0.1 MPa，起始时充入丙烷发生反应，假设丙烷加入了1mol，则Q点对应温度下建立三段式，，则，反应的平衡常数；故答案为：0.0125MPa。 ④在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始n(氩气)/n(丙烷)越大，丙烷的平衡转化率越大，其原因是该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大；故答案为：该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大。 12． m+n<p △H>0 80% 0.2mol/(L·min) 160 【分析】（1）根据影响平衡的因素及平衡移动方向进行判断 （2）根据三行式求解，并分析解答。 解析：（1）①若A、B、C都是气体，加压后正反应速率小于逆反应速率，即增大压强时平衡向逆反应方向移动，逆反应是气体分子总数减小的方向，正反应是气体分子总数增大的方向，所以m+n<p； ②若A、B、C都是气体，且m+ n>p，正反应是气体分子总数减小的方向，增大压强时平衡向正反应方向移动，由题意知，升高温度时平衡也是向正反应方向移动，因此，正反应是吸热反应，所以△H>0。 （2）. 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)， 初起量：1mol/L 0.5mol /L 0 变化量：0.8mol/L 0.4mol/L 0.8mol/L 平衡量：0.2mol/L 0.1mol/L 0.8mol/L ①平衡时SO2的转化率：0.8mol/L/1mol/L×100%=80%，平衡时SO2的转化率为80%； ②2min内用O2表示该反应的平均反应速率为：0.4mol/L/2min=0.2mol/(L·min) ③平衡常数K=，故答案为：160。 13．(1) d (2) 温度过低，反应速率过慢 易升华 使物质混合均匀，散热、让气体逸出 (3)活性炭过滤，向滤液中依次加入过量的溶液、溶液并过滤，在滤液中加入HI溶液并用pH计测定大约为6.5，滤液经减压蒸馏后得到浓缩溶液，将浓缩溶液经离心分离除去液体，将干燥后的碘化钠粉体置于无水酒精中进行重结晶提纯 解析：（1）①由已知①②可得，故为： ； ②由已知③可得，故为：； ③a.增大固体表面积，可以提高反应速率，a 可以加快反应； b. I-(aq)与I2（S）反应形成I(aq)，使固体I2溶解性增加，导致浓度增加，使与NaHCO3溶液反应的反应速率加，b可以加快反应； c.升高温度反应速率加快，c可以加快反应； d.加大高纯水的用量会降低离子的浓度，导致反应速率降低，d不可以加快反应； 故为：d。 （2）①温度过低，反应速率过慢； ②温度高于60℃碘单质会升华，故为：易升华； ③整个实验过程中都需要开动搅拌器可以使混合物混合均匀充分接触、由已知可知两个反应均为放热反应，搅拌有助于散热、且使生成的气体逸出，故为：使物质混合均匀，散热、让气体逸出； （3）溶液先经过活性炭过滤，向滤液中依次加入过量的溶液来除去硫酸根离子、溶液除去过量的并过滤，在滤液中加入HI溶液并用pH计测定大约为6.5，滤液经减压蒸馏后得到浓缩溶液，将浓缩溶液经离心分离除去液体，将干燥后的碘化钠粉体置于无水酒精中进行重结晶提纯，故为：活性炭过滤，向滤液中依次加入过量的溶液、溶液并过滤，在滤液中加入HI溶液并用pH计测定大约为6.5，滤液经减压蒸馏后得到浓缩溶液，将浓缩溶液经离心分离除去液体，将干燥后的碘化钠粉体置于无水酒精中进行重结晶提纯。 学科网（北京）股份有限公司 $$