2.2 化学反应的限度 同步练习题2023-2024学年高二上学期鲁科版（2019）化学选择性必修1

2.2 化学反应的限度 同步练习题 一、选择题 1．已知，将一定量的NO2充入注射器中后封口，如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。下列说法正确的是 A．b点与a点相比，c(NO2)增大，c(N2O4)减小 B．c点的状态操作是拉伸注射器 C．d点：v(正)> v (逆) D．a、b、c、d对应的状态都是平衡状态 2．实验室将I2溶于KI溶液中，配制浓度较大的碘水，主要是因为发生了反应：I2(aq)+I—(aq)I (aq)，上述平衡体系中，I的物质的量浓度c(I)与温度T的关系如图所示(曲线上的任何一点都表示平衡状态，温度对速率的影响比浓度大得多)，下列说法不正确的是 A．该反应的正反应是放热反应 B．A点与C点的化学反应速率v(A)<v(C) C．在反应进行到D点时，v(正)<v(逆) D．A点与B点相比，B点的c(I2)大 3．利用下列装置完成对应的实验，能达到实验目的的是 A．比较碳酸钠与碳酸氢钠的热稳定性 B．检查装置的气密性 C．制备氢氧化铁胶体 D．判断的热效应 A．A B．B C．C D．D 4．向体积为1L的容器中充入4molA，发生反应：，不同温度下的平衡常数与达到平衡时B的物质的量如下： 温度 K 4 1 /mol x y 下列说法正确的是 A．容器中气体的平均摩尔质量不变时，该反应达到平衡 B．时，若平衡时剩余2molA，则C必为气体 C．时，当反应达到平衡后，容器内剩余A的物质的量为3mol D．时，若容器的体积变为2L，则平衡时mol 5．某温度下，在体积恒定的密闭容器中，对于可逆反应A(s)＋3B(g)2C(g)，下列说法不能说明达到化学平衡状态的是（ ） A．B的质量不再变化 B．混合气体的平均相对分子质量不变 C．气体密度不再变化 D．A、B、C的物质的量之比为1∶3∶2 6．向盛有溶液的试管中加入的KSCN溶液，充分混匀，至溶液的颜色不再变化后达到化学平衡：。下列叙述不正确的是（ ） A．加入少量铁粉，溶液红色变浅，但化学平衡不移动 B．滴加少量的KSCN溶液，溶液红色变深，化学平衡右移 C．滴加少量的NaOH溶液，会有红褐色沉淀产生，溶液红色变浅，化学平衡左移 D．滴加少量溶液，溶液红色变深，化学平衡右移 7．在一密闭容器中发生反应： ，达到平衡时采取下列措施，可以使正反应速率增大、D的物质的量浓度增大的是 A．移走少量C B．升高温度 C．缩小容器容积，增大压强 D．压强不变，充入稀有气体 8．某温度下某气体反应达到化学平衡，平衡常数。恒容时，若温度适当降低，F的浓度增加。下列说法正确的是 A．正反应为放热反应 B．增大、，平衡向正反应方向移动 C．恒容时，向容器中充入稀有气体，反应速率不变 D．增大压强、及时分离出产物均有利于提高反应物的平衡转化率 二、填空题 9．按要求完成下列问题。 (1)①NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和氢气，在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放热21.6kJ，该反应的热化学方程式是 。 ②用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。 已知： 在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2+(aq)和H2O(l)的反应热等于 (2)NOx可“变废为宝”，由NO电解可制备NH4NO3，其工作原理如图所示(M、N为多孔电极)。为使电解产物全部转化为NH4NO3，需向电解产物中补充适量NH3.电解时M和电源 极(填“正”或“负”相连，书写N极发生的电极反应式 。 (3)将CO2转化为甲醚的反应原理为，在80℃时，向体积为0.5L的密闭容器中加入2molCO2和6molH2，20min后反应达到平衡，此时CH3OCH3的物质的量为0.5mol，则该反应的平均反应速率v(CO2)= ，H2的转化率 ，在80℃时该反应的化学平衡常数为 (列出计算式即可)。 10．一定条件下，反应FeO(s)＋CO(g) ⇌ Fe(s)＋CO2(g) 在恒容密闭容器中进行。在1273K条件下达到平衡时，反应的平衡常数K＝0.5。若起始浓度c(CO)＝0.05 mol·L-1，c(CO2)＝0.01 mol·L-1，请回答： (1)反应开始时，化学反应向 (填“正”或“逆”)反应方向进行； (2)计算生成物的平衡浓度及平衡时CO的转化率？ (写出计算过程) 11．在N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH＜0中，在一定条件下达到化学平衡状态，则改变下列条件对化学平衡产生什么影响？(选填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”) ①恒容，充入氢气， 。 ②恒容，充入HCl气体， 。 ③恒容，充入氖气， 。 ④恒压，充入氖气， 。 ⑤其它条件不变，升高温度， 。 ⑥其它条件不变，缩小容器的体积， 。 ⑦其它条件不变，加入催化剂， 。 12．一定温度下，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的NO2气体，发生反应：2NO2(g)⇌N2O4(g)，测得各物质的物质的量随时间的变化如图所示。 (1)曲线 (填“X”或“Y”)表示NO2的物质的量随时间的变化曲线，0到3min中内N2O4表示的反应速率为 。 (2)若降低温度，则v(正) ，v(逆) (填“加快”或“减慢”或“不变”)。 (3)若上述反应分别在甲、乙两个相同容器内同时进行，相同时间内分别测得甲中v(NO2)= 0.3mol/(L•s)，乙中v(N2O4)= 6mol/(L•min)，则 中反应更快。 (4)下列表示该反应已达到化学平衡状态的是 (填标号)。 A．v(NO2)= 2v(N2O4) B．容器内压强不再发生变化 C．容器内气体分子总数不再发生变化 D．容器内N2O4与NO2物质的量相等 13．(Ⅰ)已知在448℃时，反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K1为49，则该温度下反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为 ；反应H2(g)+I2(g)HI(g)的平衡常数K3为 。 (Ⅱ)在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示： t/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： (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)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。 A．容器中压强不变 B．混合气体中c(CO)不变 C．v(H2)正=v(H2O)逆 D．c(CO2)=c(CO) (4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c (H2O)，试判断此时的温度为 ℃。 14．氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。 (1)时，燃烧生成)放热，蒸发吸热，表示燃烧热的热化学方程式为 。 (2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。 I. II. ①下列操作中，能提高平衡转化率的是 (填标号)。 A．增加用量 B．恒温恒压下通入惰性气体 C．移除 D．加入催化剂 ②恒温恒压条件下，和反应达平衡时，的转化率为，的物质的量为，则反应I的平衡常数 (写出含有a、b的计算式；对于反应，，x为物质的量分数)。其他条件不变，起始量增加到，达平衡时，平衡体系中氢气的物质的量分数为 (结果保留两位有效数字)。 (3)氢氧燃料电池中氢气在 (填“正”或“负”)极发生反应。 (4)在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中，CnH2n+2放电的电极反应式为 。 【参考答案】 一、选择题 1．B 【分析】该反应是正反应气体体积减小的反应，压强增大平衡虽正向移动，但二氧化氮浓度增大，混合气体颜色变深，压强减小平衡逆向移动，但二氧化氮浓度减小，混合气体颜色变浅。 解析：A．由图可知，a点到b点的状态操作是压缩注射器，增大压强，平衡向正反应方向移动，所以b点与a点相比，二氧化氮和四氧化二氮的浓度都增大，故A错误； B．由图可知，c点的状态操作是拉伸注射器的过程，气体颜色变浅，透光率增大，故B正确； C．由图可知，d点是平衡向气体体积增大的逆反应方向移动过程，反应速率v（逆）＞v（正），故C错误； D．由图可知，d点是平衡向气体体积增大的逆反应方向移动过程，反应未达到平衡，故D错误； 故选B。 2．C 解析：A．由图可知，温度升高，I的物质的量浓度减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，故A正确； B．由图可知，A点反应温度低于C点，温度越高，反应速率越快，则A点反应速率小于C点，故B正确； C．由图可知，温度一定时，D点反应未达到平衡，I的物质的量浓度小于A点，反应应向正反应方向进行，则反应速率v(正)>v(逆)，故C错误； D．由图可知，温度升高，I的物质的量浓度减小，说明平衡向逆反应方向移动，c(I2)增大，则B点的c(I2)大，故D正确； 故选C。 3．D 解析：A．加热时碳酸氢钠分解生成碳酸钠，小试管中温度低，为对比二者的稳定性，小试管中应为碳酸氢钠，A错误； B．捂热集气瓶，气体从长颈漏斗逸出，不能检验装置的气密性，B错误； C．氯化铁与NaOH溶液反应生成沉淀，应向沸水中滴加饱和氯化铁溶液可制备胶体，C错误； D．只有温度不同，可判断温度对化学平衡的影响，则能判断2NO2(g)N2O4(g)的热效应，D正确； 故答案为：D。 4．D 解析：A．如果C不是气体，则容器内的气体只有B，气体的平均摩尔质量始终为B的摩尔质量，如果C为气体，由于B、C均为生成物，且物质的量之比始终为2∶1，则容器中气体的平均摩尔质量为，始终为定值，因此容器内气体的平均摩尔质量不变时，无法判断该反应是否达到平衡，A错误； B．时，若平衡时剩余2 mol A，则生成了2 mol B和1 mol C，容器内B的浓度为2 mol·L，若C为气体，则C的浓度为1 mol·L，平衡常数，符合题目条件，若C不是气体，则，也符合题目条件，故C不一定是气体，B错误； C．T₂时，反应达到平衡后容器内剩余3 mol A，则生成了1 mol B和0.5 mol C，若C不是气体，则，符合题目条件，若C为气体，则，与题目条件不符，C错误； D．时，容器体积变为2 L，由于平衡常数只与温度有关，所以平衡常数保持不变，又因为或，所以需要保持不变，则平衡时 mol，D正确； 故答案选D。 5．D 解析：A．B的质量不再变化，说明反应达到平衡状态，A不合题意； B．混合气体的平均相对分子质量，反应过程中气体的质量再变，气体的物质的量也在变，现在不变了，即为达到平衡状态了，B不合题意； C．气体密度，反应中气体的质量一直在变，现在不再变化了，即达到平衡了，C不合题意； D．化学平衡的特征是各物质的浓度、百分含量、物质的量保持不变，而不是相等或成比例，A、B、C的物质的量之比与通入的量有关，1∶3∶2，故D不能说明反应达到化学平衡，D符合题意； 故答案为：D。 6．A 解析：在溶液中，存在平衡： A．加入少量铁粉，发生反应=，浓度减小，化学平衡向左移动，溶液红色变浅，A项不正确； B．加入平衡向右移动，溶液红色变深，B项正确； C．加入NaOH溶液，与反应生成红褐色沉淀，使减小，平衡向左移动，溶液红色变浅，C项正确； D．加入，平衡向右移动，溶液红色变深，D项正确； 答案选A。 7．C 解析：A．C是固体，移走少量C，C的浓度不变，正反应速率不变，平衡不移动，D的物质的量浓度不变，故不选A； B．正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，D的物质的量浓度减小，故不选B； C．正反应气体系数和减小，缩小容器容积，增大压强，平衡正向移动，反应物浓度增大，反应速率加快，故选C； D．压强不变，充入稀有气体，容器体积增大，相当于减压，正反应速率减小，平衡逆向移动，D的物质的量浓度减小，故不选D； 选C。 8．C 【分析】由平衡常数知该反应化学方程式为：2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)。 解析：A．降低温度，F浓度增大，说明平衡逆向移动，逆向是放热反应，正反应为吸热反应，A错误； B．A、B为生成物，增大生成物浓度，平衡逆向移动，B错误； C．向容器中充入稀有气体，虽然压强增大，但反应物和生成物的浓度不变，反应速率不变，C正确； D．该反应前后气体分子数不变，故改变压强对其平衡无影响，D错误； 故答案选C。 二、填空题 9．(1) (2)负 (3)0.1 50% 解析：(1)①3.8g NaBH4(s)物质的量为=0.1mol，在25℃101kPa下，每消耗0.1moNaBH4(s)放热21.6kJ，则消耗1molNaBH4(s)放热216kJ，则热化学方程式为：NaBH4(s)+2H2O(l) =NaBO2(s) +4H2 (g)ΔH=-216k/mol； ②由Ⅰ．Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g)ΔH=+64.39kJ⋅mol-1，Ⅱ．2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)ΔH=-196.46kJ⋅mol-1， Ⅲ．H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.84kJ⋅mol-1，则反应Cu(s)+H2O2(1)+2H+(aq)=Cu2+ (aq)+2H2O(1)可由反应Ⅰ+Ⅱ×+Ⅲ得到，由盖斯定律可知该反应的反应热ΔH=(+64.39kJ⋅mol-1)+(-196.46kJ⋅mol-1)×+(-285.84kJ⋅mol-1)=−319.68kJ⋅mol−1； (2)电解NO制NHNO3，M极发生还原反应为电解池的阴极，连接电源的负极，而N极上发生氧化反应，其电极反应式为NO−3e−+2H2O=NO+4H+； (3)根据题意可知， 反应速率v (CO2) ===0.1 mol⋅L−1⋅min−1，H2的转化率a(H2) =×100%=×100%=50%，该反应的化学平衡常数K===； 10．正 20% 解析：(1) 反应开始时，浓度熵Qc= c(CO2)/ c(CO)=0.01/0.5=0.2<K，反应正向进行，故答案为：正 (2)设平衡时消耗c(CO)为x mol/L，则： K== = 0.5 ，解得x=0.01mol/L，则CO转化率=×100% =20%，故答案为20%。 11．正向移动 正向移动 不移动 逆向移动 逆向移动 正向移动 不移动 解析：①增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，恒容时充入H2，增大H2浓度，平衡正向移动； ②减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，恒容时充入HCl，将与NH3反应使NH3浓度减小，平衡正向移动； ③恒容时充入氖气，气态反应物与气态生成物浓度均保持不变，平衡不移动； ④减小压强，平衡向气体体积增大方向移动，恒压时充入氖气，容器体积增大，反应体系分压减小，平衡逆向移动； ⑤升高温度，平衡向吸热方向移动，反应为放热反应，其他条件不变，升高温度，平衡逆向移动； ⑥增大压强，平衡向气体体积减小方向移动，其他条件不变，缩小容器体积，压强增大，平衡正向移动； ⑦催化剂只改变反应速率，不改变化学平衡状态，其他条件不变，加入催化剂，平衡不移动。 12．X 减慢 减慢 甲 BC 【分析】 (1)由图找到X和Y的变化量，按变化量之比为化学方程式中的计量数之比判断；结合图像数据和速率的计算公式进行计算； (2)降低温度，正逆反应速率均会减小； (3)统一用同一个物质的浓度变化、统一速率的单位，进行换算比较即可； (4)根据“变量不变”来判断反应是否达到平衡状态。 解析：(1)根据反应：2NO2(g)⇌N2O4(g)的化学计量数可看出NO2的变化量是N2O4的变化量的2倍，从图可知，X的物质的量从1mol降低到0.4mol变化了0.6mol，Y的物质的量从0.4mol增加到0.7mol变化了0.3mol，可知X表示的是NO2的物质的量随时间的变化曲线，Y表示的N2O4的物质的量随时间的变化曲线；0到3min中，N2O4减少0.3mol， X的反应速率为，故答案为：X；； (2)降低温度，减慢反应速率，则v(正) 减慢，v(逆)减慢，故答案为：减慢；减慢； (3)若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别测得甲中υ(NO2)=0.3mol/(L•s)，甲中速率υ(N2O4)=υ(NO2)= 0.3mol/(L•s)=9mol/（L•min），由于乙中υ(N2O4)=6mol/(L•min)，则甲中反应更快，故答案为：甲； (4)A．v(NO2)=2v(N2O4)，不知道其表示的是正反应速率，还是逆反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，则不能说明反应已达到平衡状态，A不符合题意； B．恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，该反应前后气体的物质的量发生改变，则压强发生改变，若压强不变时，则气体的物质的量不变，说明反应达到平衡状态，B符合题意； C．分子总数和总的物质的量成正比，分子总数不变，则总物质的量不变，该反应前后气体的物质的量发生变化，则当总物质的量不变时，反应达到平衡，C符合题意； D．达到平衡时，各物质的物质的量不变，但是不能确定NO2和N2O4的物质的量是否相等，D不符合题意； 综上答案为：BC。 【点睛】 解本题的关键是从图中获取信息、结合速率定义进行计算、比较，比较反应速率大小时，必须统一用同一个物质的浓度变化、统一速率的单位。 13．吸热 BC 830 解析：(Ⅰ) H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K1为49，则K1=；则该温度下反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K2=；反应H2(g)+I2(g)HI(g)的平衡常数K3=； (Ⅱ) (1)化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，则反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的化学平衡常数K=； (2)根据表格数据可知：升高温度，化学平衡常数增大，说明升高温度，化学平衡正向移动，因此该反应的正反应为吸热反应； (3) A．该反应是反应前后气体体积不等的反应，该反应是在恒容密闭容器中进行的反应，则容器中压强始终不变，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，A不符合题意； B．若反应未达到平衡，则CO的物质的量就会发生变化，c(CO)也会发生变化，当混合气体中c(CO)不变时，反应达到平衡状态，B符合题意； C．在任何条件下都存在v(H2)正=v(H2O)正，若v(H2)正=v(H2O)逆，则v(H2O)正=v(H2O)逆，反应达到平衡状态，C符合题意； D．当容器中c(CO2)=c(CO)时，反应可能处于平衡状态，也可能未达到平衡状态，这与反应条件及加入的物质的多少有关，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，D不符合题意； 故合理选项是BC； (4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c (H2O)，则K==1.0，根据表格中温度与平衡常数的关系可知该反应的稳定是830℃。 14．(1)H2(g)+ O2 (g)=H2O(1) △H= -286 kJ•mol-1 (2)BC 0.43 (3)负 (4)CnH2n+2-(6n+2)e-+ (3n+1) O2-=n CO2+(n+1) H2O 解析：（1）298K时，1gH2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ，则①2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484 kJ•mol-1； 1 mol H2O(1)蒸发吸热44kJ，则②H2O(1)=H2O(g) △H=+44 kJ•mol-1； 氢气的燃烧热是1mol氢气燃烧生成液态水放出的能量，根据盖斯定律①-②得H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)+ O2 (g)=H2O(1) △H= -286 kJ•mol-1； （2）①A．增加CH4 (g)用量可以提高H2O(g)的转化率，但是CH4(g)平衡转化率减小，故不选A； B．恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，故选B； C．移除CO(g)，减小了反应混合物中CO(g)的浓度，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，故选C； D．加入催化剂不能改变平衡状态，所以CH4(g)平衡转化率不变，故不选D； 能提高CH4(g)平衡转化率的是BC； ②恒温恒压条件下，1 mol CH4 (g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时，CH4 (g)的转化率为α，CO2 (g)的物质的量为b mol，则转化的CH4 (g)为α mol，剩余的CH4 (g)为(1-α )mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为(α-b)mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(1-α-b )mol，H2(g)的物质的量为(3α+b )mol，则反应混合物的总物质的量为(2α+2 )mol，平衡混合物中，CH4(g)、H2O(g)、 CO(g) 、H2(g)的物质的量分数分别为(1-α )mol、(1-α-b )mol、(α-b)mol、(3α+b )mol，因此，反应I的平衡常数Kx=；其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5mol，达平衡时，a =0.90，b =0.65，则平衡时，CH4 (g)为0.1mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为0.25mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(5-0.90-0.65 )mol=3.45mol，H2(g)的物质的量为(3α+b )mol=3.35mol，平衡混合物的总物质的量为(2α+6 )mol=7.8mol，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为0.43； （3）燃料电池中的燃料在负极发生氧化反应，因此，氢氧燃料电池中氢气在负极发生反应； （4）在允许O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中，CnH2n+2在负极发生氧化反应生成CO2和H2O，电极反应式为CnH2n+2-(6n+2)e-+ (3n+1) O2-=nCO2+(n+1) H2O； 学科网（北京）股份有限公司 $$