第2章 化学反应的方向、限度与速率 测试题 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第2章 化学反应的方向、限度与速率 测试题 一、选择题 1．在恒温恒容的密团容器中，发生如下反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。下列叙述中，能说明该反应达到化学平衡状态的是 A．容器内气体压强不变 B．容器内气体的密度不变 C．混合气体的总物质的量不变 D．CO2的生成速率与H2的消耗速率相等 2．2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) △H的反应机理如下： 反应I：V2O5(s)+SO2(g)⇌V2O4(s)+SO3(g) △H1=+24kJ/mol 反应II：2V2O4(s)+O2(g)⇌2V2O5(s) △H2=-246kJ/mol 反应中的能量变化如图，下列说法错误的是 A．V2O5(s)是反应的催化剂 B．总反应速率由反应I决定 C．△H=-198kJ/mol D．加入催化剂改变了反应的历程 3．臭氧层中O3分解过程如图所示，E、E1、E2、E3表示能量变化量，均为正值。下列说法正确的是 A．催化反应①②均为放热反应 B．决定O3分解反应速率的是催化反应② C．E1是催化反应①对应的正反应的活化能，(E2+E3)是催化反应②对应的逆反应的活化能 D．总反应的焓变△H=E3 4．在一定条件下，实际的化学过程往往有若干种平衡状态存在一种物质，同时参与几种平衡。如气态的、、NO、及，在一个反应器中共存时，存在以下平衡①；②；③(为用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，如，则的值为 A． B． C． D． 5．科学研究人员结合实验与计算机模拟结果，研究了在催化剂表面上与的反应历程，前三步历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用“●”标注，表示过渡态。 下列有关叙述正确的是 A．上述反应历程中每一步均存在氢氢键的断裂 B．上述反应历程中的速率由第1步反应决定 C．·HOCO转化为·CO和·OH需要吸热 D．催化剂通过参与化学反应，降低反应的活化能，提高反应物的平衡转化率 6．在2 L密闭恒容容器内，500℃时发生反应：，体系中n(NO)随时间的变化如表： 时间/s 0 1 2 3 4 n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 下列说法正确的是 A．2 s内消耗氧气的平均速率为3.0×10-3 mol/(L·s) B．反应达到平衡时，2v(NO)=v(O2) C．当容器内气体的密度或气体颜色不再发生变化时，该反应达到平衡状态 D．若K500℃＞K550℃，第4 s后升温至达到新平衡过程中逆反应速率先增大后减小(K表示平衡常数) 7．某温度下，化学反应 A = B + C中反应物A的浓度在5s内从2.0 mol•L-1减少到1.0 mol•L—1。在这段时间内，用A的浓度变化表示的平均反应速率为 A．0.4 mol•L-1 B．0.2 mol•L-1 C．0.4 mol•L-1•s-1 D．0.2 mol•L-1•s-1 8．已知某一化学反应的速率常数单位为mol-2·L2·s-1，则该反应为反应 A．0级 B．2级 C．3级 D．不确定 9．下列说法中正确的是 A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化 B．生成物全部化学键形成时所释放的能量大于破坏反应物全部化学键所吸收的能量时，反应为吸热反应 C．体系中加入KCl固体，平衡向逆反应方向移动 D．合成氨反应：，为提高氮气的平衡转化率，理论上应采取低温高压的措施 10．向体积均为1L的两恒容密闭容器中分别充入2molX和1molY发生反应：2X(g)+Y(g)Z(g) △H，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两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．△H＞0 B．气体的总物质的量：na＜nc C．平衡时容器的压强：p甲＜p乙 D．反应速率：va正＜vb逆 11．下列叙述一定能判断某化学平衡发生移动的是（ ） A．混合物中各组分的浓度改变 B．正、逆反应速率改变 C．混合物中各组分的体积分数改变 D．混合体系的压强发生改变 12．钒的配合物催化某可逆反应的一种反应机理如下图所示。下列说法错误的是 A．该反应的离子方程式为： B．产物可用于杀菌消毒 C．该催化循环中V的成键数目发生变化 D．钒的配合物通过参与反应，降低反应的活化能，提高的平衡转化率 13．如图所示，在甲、乙两支试管中分别加入碳酸氢铵和铝，然后将两支试管放入装有纯醋酸的烧杯中。先向甲试管中加入盐酸，随着反应的进行，烧杯中的醋酸逐渐凝固；然后再向乙试管中加入盐酸，随着反应的进行，凝固的醋酸逐渐熔化。下列说法正确的是（ ） A．碳酸氢铵与盐酸反应的焓变为负值 B．甲试管中的反应能自发进行的原因是该反应为熵增反应 C．甲试管中反应吸收的能量等于乙试管中反应放出的能量 D．乙试管中的反应速率先减小后增大 14．实验室模拟脱硝反应： 。关于此反应，下列说法错误的是 A．焓变，熵变 B．可以将该反应设计成原电池，实现常温下能量的转化 C．此反应在恒容条件下比恒压条件下，更有利于提高的转化率 D．选用合适的催化剂，有可能使反应在低温下以较快的速率进行 15．下列过程属于熵增加的是。 A．一定条件下水由气态变为液态 B．高温高压条件下使石墨转化为金刚石 C．散落的火柴的无序排列 D．CO点燃时生成CO2 二、填空题 16．将CH4和CO2重整转化为合成气一直是减少温室气体排放的研究方向之一，涉及如下反应： 主反应：CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) 积碳反应：CH4(g)⇌C(s)+2H2(g) =+75 kJ/mol (1)恒温恒容密闭容器中仅发生主反应，能说明反应达到平衡状态的是_______．(填标号) A．容器内的压强不再变化 B．c (CH4):c(CO2): c (CO): c (H2)=1:1:2:2 C．混合气体的密度不再变化 D．断开4molC-H键同时断开2molH-H键 (2)在体积为5L恒容密闭容器中充入2.0mol CH4和4.0molCO2，500℃下仅发生主反应，CH4、CO2的物质的量随时间变化如下表所示： 时间/min 反应物 0 15 30 45 60 75 n(CH4)/mol 2.0 1.3 0.8 0.4 0.2 0.2 n(CO2)/mol 4.0 3.3 2.8 2.4 2.2 2.2 ①CO2在 0~30 min 内的平均反应速率v(CO2)= 。 ②主反应的平衡常数表达式为 。 ③若在60min 时再充入2.0 mol CH4，达到新平衡后CH4的转化率减小，此时平衡常数K (填“增大”、“减小”或“不变”) ④ 若相同条件下改为充入4.0 mol CH4和 8.0 mol CO2反应，平衡后CH4的转化率 90%(填“<”、“=”或“>”)。 17．在密闭容器中发生如下反应C (s)+H2O(g )CO(g)+H2(g)△H>0；达到平衡后，改变下列条件，判断平衡移动的方向(正反应方向、逆反应方向、不移动) (1)升高温度，平衡 移动； (2)增大压强，平衡 移动； (3)增大H2(g)浓度，平衡 移动；加入C，平衡 移动； (4)加入催化剂，平衡 移动。 (5)若要提高H2O(g)的转化率和化学反应速率可采取的措施 。 18．在一密闭的2L容器中装有2mol和1mol，在一定条件下开始反应。2min末测得容器中有1.6mol，请计算： (1)2min末的浓度 ； (2)2min内的平均反应速率 ； (3)2min末的转化率() 。(提示：需写出计算过程) 19．如图所示，在常况下容器A中盛有500mL热水，在容器B中盛有500ml的冷水，在烧瓶C和D中充满二氧化氮气体，并用导管将它们连通。烧瓶C和D中气体的颜色变化是 A B ①不变 ②烧瓶C中颜色变深，D中变浅 ③烧瓶D中变深，C中变浅 ④两个烧瓶中的颜色都变深 20．恒温恒容下，将2mol A气体和2mol B气体通入体积为2L的密闭容器中发生如下反应：2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)，2min时反应达到平衡状态。此时剩余1.2mol B，并测得C的浓度为1.2mol·L-1，计算： (1)x的数值 (2)此反应在该温度时的化学平衡常数为是多少 ？ (3)反应前容器内的压强与平衡后容器内的压强之比 ？ (4)保持温度和容积不变，向平衡体系中再充入2mol A和2mol B气体，达到新平衡时B的物质的量为 。 21．2.0molCO和2.0molH2O充入体积为2L的密闭容器中，在一定条件下发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，达平衡时CO2为1mol， (1)该条件下该反应的平衡常数是 。 (2)如果此时再加入1molCO，则再次平衡时H2的浓度为 。 22．硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。 高温热分解法： 在总压强为100kPa恒压条件下，投料比的混合气在不同温度下反应相同时间，测得的体积分数及在不同温度下的平衡体积分数如下图所示： (1) 0(填“>”或“＜”)，图中表示平衡状态的曲线为 (填“a”或“b”)。 (2)下列关于高温热分解法的说法正确的有_______(填标号)。 A．恒温恒压条件下，混合气体的密度不再变化说明反应已达到平衡 B．该反应平衡常数K随投料比增大而增大 C．恒温恒压下，增加Ar的体积分数，的平衡转化率减小 D．图中M点正反应速率大于逆反应速率 (3)某温度下，平衡时的体积分数为20%，则此时Ar的分压是 kPa；该反应的平衡常数 kPa。 (4)随温度升高，图中a、b两条曲线逐渐靠近的原因是 。 23．某学习小组用酸性KMnO4溶液和H2C2O4(草酸)溶液之间的反应来研究“影响反应速率的因素”，设计实验方案如下：(假设溶液混合时体积可以加和) 实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 溶液褪色至无色所需时间/min 0.6mol/L 溶液 0.1mol/L 溶液 3mol/L 溶液 1 3.0 13.0 2.0 2.0 10.0 2 1.0 2.0 12.8 (1)该实验探究的是 因素对化学反应速率的影响，上述实验设计表： ， 。 (2)利用实验1中数据计算，平均反应速率： 。 (3)该小组同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中Mn2+对反应有催化作用，并继续进行实验探究。请你帮助该小组同学完成实验方案。所加试剂X最好选用___________ 实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 少量 溶液褪色至无色所需时间/min 0.6mol/L 溶液 0.1mol/L 溶液 3mol/L 溶液 3 3.0 13.0 2.0 2.0 X t A．0.1mol/L B．0.1mo1/L C．粉末 D．粉末 【参考答案】 一、选择题 1．D 【分析】CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)为气体体积不变的可逆反应，该反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再变化，据此判断。 解析：A．反应前后体积不变，压强始终不变，容器内气体压强不变，不能说明该反应达到化学平衡状态，故A错误； B．该反应中气体总质量、容器容积为定值，则混合气体密度始终不变，不能根据混合气体密度判断平衡状态，故B错误； C．反应前后体积不变，气体物质的量始终不变，混合气体的总物质的量不变，不能说明该反应达到化学平衡状态，故C错误； D．CO2的生成速率与H2的消耗速率相等，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确； 故选D。 2．B 解析：A．反应I 中V2O5参与反应，反应II又生成该物质，V2O5(s)是反应的催化剂，故A正确； B．由图可知，反应I的活化能小于反应II，反应的活化能越大，反应速率越慢，则反应II是慢反应，决定该反应速率，故B错误； C．反应I：V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g)ΔH1=+24kJ•mol-1，反应II：2V2O4(s)+O2(g)=2V2O5(s)ΔH2=-246kJ•mol-1，根据盖斯定律：反应I×2+II计算2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)的焓变ΔH=(+24kJ•mol-1)×2+(-246kJ•mol-1)=-198kJ•mol-1，故C正确； D．V2O5是该反应的催化剂，能降低反应活化能，改变反应的历程，故D正确； 故选：B。 3．C 【分析】过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，峰值越小则活化能越小，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应 解析：A．由图可知，催化反应①的生成物的能量大于反应物，为吸热反应，A错误； B．由图可知，催化反应①的活化能更大，是决速步，B错误； C．由图可知，E1是催化反应①对应的正反应的活化能，(E2+E3)是催化反应②对应的逆反应的活化能，C正确； D．反应为放热反应，焓变为负值，总反应的焓变△H=-E3，D错误； 故选C。 4．A 解析：根据为用平衡分压代替平衡浓度计算，，结合、表达式可知，故选A。 5．B 解析：A．反应∙CO2生成∙HOCO的过程中不存在氢氢键的断裂，A错误； B．过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，图中峰值越小则活化能越小，决定总反应速率的是慢反应，活化能越大反应越慢；上述反应历程中第1步的活化能最大，故速率由第1步反应决定，B正确； C．由图可知·HOCO的能量高于·CO和·OH的能量，反应放出热，C错误； D．催化剂通过参与化学反应，降低反应的活化能，提高反应速率，但是不改变反应物的平衡转化率，D错误； 故选B。 6．D 解析：A．2 s内消耗NO的平均速率为v(NO)=，则根据物质反应速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比，则可知消耗氧气的平均速率为v(O2)=1.5×10-3 mol/(L·s)，A错误； B．反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，且NO与O2的反应速率之比等于化学计量数之比，且选项中未指明反应速率的正、逆，不能据此判断反应是否达到平衡状态，B错误； C．反应在恒容容器中，气体的体积不变；反应混合物都是气体，气体的质量不变，则体系中反应气体密度始终不变，故不能据此判断反应是否达到平衡状态，C错误； D．若化学平衡常数K500℃＞K550℃，说明该反应的正反应为放热反应，升高温度，逆反应速率突增，平衡逆向移动，逆反应速率先突然增大后再逐渐减小，D正确； 故合理选项是D。 7．D 解析：化学反应速率为单位时间内的浓度改变值。因此v(A)=Δc/Δt=1mol/L÷5s=0.2mol/(L∙s)，故选项是D。 8．C 解析：略 9．D 解析：A．在化学反应过程中，一定伴随旧键断、新键生，所以一定发生能量变化，故A错误； B．生成物全部化学键形成时所释放的能量小于破坏反应物全部化学键所吸收的能量时，反应为吸热反应，故B错误； C．反应的实质是Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3，加入KCl固体，平衡不移动，故C错误； D．合成氨反应：，降低温度、增大压强，平衡正向移动，氮的平衡转化率增大，故D正确； 选D。 10．B 解析：A．随反应进行，气体物质的量减少，开始反应时，甲容器内压强增大，可知温度升高，所以△H<0，故A错误； B．a、c两点压强相等，a点温度大于c，可知气体的总物质的量：na＜nc，故B正确； C．由图像可知，a、b为平衡点，平衡时容器的压强：p甲>p乙，故C错误； D．a、b点达到平衡，a点温度较高、压强较大，所以va正>vb逆，故D错误； 选B。 11．C 解析：对于反应前后气体体积相等的可逆反应，如，改变体系压强会使各组分的浓度改变相同倍数，正、逆反应速率改变相同倍数，但平衡不发生移动，所以A、B、D项错误。 12．D 解析：A．由图示知，整个过程输入H2O2、Cl-、H+、H2O物质的量之比为1：1：1：1，生成H2O、HOCl物质的量之比为2：1，故该反应离子方程式为：H2O2+Cl-+H+= H2O+HOCl，A正确； B．产物HOCl，即次氯酸，具有强氧化性，可以杀菌消毒，B正确； C．该催化循环过程中，有V元素形成6根键，也有V元素形成5根键的情况，C正确； D．钒的配合物在过程中起到催化作用，即作催化剂，而催化剂对平衡移动没有影响，故不会影响H2O2平衡转化率，D错误； 故答案选D。 13．B 解析：A．向甲试管中加入盐酸，随着反应的进行，烧杯中的醋酸逐渐凝固，说明甲试管中碳酸氢铵与盐酸的反应为吸热反应，焓变为正值，A项错误； B．甲试管中反应的，而该反应能自发进行，则该反应只能为熵增反应，B项正确； C．不能确定两个试管中反应吸收的能量与放出的能量的大小，C项错误； D．向乙试管中加入盐酸，随着反应的进行，凝固的醋酸逐渐熔化，说明乙试管中的反应为放热反应，随着反应的进行，溶液温度逐渐升高，反应速率逐渐增大，当反应进行到一定程度时，随着溶液中浓度逐渐减小，反应速率逐渐减小，D项错误。 答案选B。 14．C 解析：A．正向反应气体的物质的量增大，则熵变ΔS>0，焓变ΔH<0 ，A正确； B．由A项分析知，该反应ΔS>0、ΔH<0，则ΔG=ΔH-TΔS<0恒成立，该反应属于可自发进行的氧化还原反应，因此可以将该反应设计成原电池，实现常温下能量的转化，B正确； C．正向反应为气体体积增大的反应，在恒压条件下进行反应，达平衡时容器体积大于同温下恒容时的体积，等效于在恒容条件下反应达平衡后再减压，平衡正向移动，NO2的转化率增大，因此恒压条件下更有利于提高 NO2 的转化率，C错误； D．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，因此选用合适的催化剂，有可能使反应在低温下以较快的速率进行，D正确； 故选C。 15．C 解析：A．水由气态变为液态，熵值减小，故A错误； B．使石墨转化为金刚石，都为固体，熵值基本不变，故B错误； C．散落的火柴的无序排列，混乱度增大，熵值增加，故C正确； D．CO点燃时生成CO2，都为气体，物质的量不变，熵值不变，故D错误； 答案选C。 二、填空题 16．(1)AD (2)0.008mol/（Lmin） 不变 < 解析：（1）A. 该反应前后气体分子数发生变化，则反应过程中压强随之改变，当容器内的压强不再变化时反应达到平衡，故正确； B. 各物质的浓度比等于化学计量数之比，不能说明各物质的浓度不再变化，因此不能判断平衡状态，故错误； C. 混合气体的总质量不变，容器体积恒定，则密度为恒定值，因此密度不变不能说明反应达到平衡状态，故错误； D. 断开4molC-H键为正向反应，断开2molH-H键为逆向反应，可知正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确； 故答案为：AD； （2）①0~30 min 内的平均反应速率v(CO2)= mol/（Lmin），故答案为：0.008mol/（Lmin）； ②主反应的平衡常数表达式为，故答案为：； ③平衡常数只受温度影响，温度不变K不变，故答案为：不变； ④由题意可知原平衡CH4的转化率为90%，若各反应物都提高到原来的2倍，等同于将容器压缩体积到原来的一半，则化学平衡向气体分子数减小的方向移动，即向逆向移动，甲烷的转化率降低，故答案为：<； 17．正反应方向 逆反应方向 逆反应方向 不移动 不移动 升高温度 解析：(1)该反应为吸热反应，所以升高温度，平衡正向移动； (2)正反应是气体体积增大的反应，所以增大压强，平衡逆向移动； (3)增大H2(g)浓度，平衡逆向移动，C为纯固体，加入C平衡不移动； (4)催化剂只影响反应速率不影响平衡，加入催化剂，平衡不移动； (5)要提高H2O(g)的转化率和化学反应速率，可以升高温度，使平衡正向移动。 18．(1) (2) (3)20% 【分析】 解析：（1）根据分析，2min末的浓度为； （2）根据分析，2min内的平均反应速率v=； （3）根据分析，2min末的转化率=×100%=20%。 19．② 解析：2NO2N2O4正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，c(NO2)增大，气体颜色加深，故烧瓶C中颜色加深；降低温度，平衡正向移动，c(NO2)减小，气体颜色变浅，故烧瓶D中气体颜色变浅，综上所述②符合题意。 20．72 1:1 2.4mol 解析：(1)由题意列出三段式： 由于转化物质的量之比等于化学计量数之比，0.8:2.4=1:x，解得x=3；故答案为：3； (2)由(1)中三段式可知，K===72，故答案为：72； (3)反应前容器内的压强与平衡后容器内的压强之比等于物质的量之比=1:1，故答案为：1:1； (4)保持温度和容积不变，向平衡体系中再充入2mol A和2mol B气体，等效于恒温恒容下，将2mol A气体和2mol B气体通入体积为2L的密闭容器中发生反应平衡后体积缩小一半，反应2A(g)＋B(g)3C(g)＋2D(s)是气体体积不变的反应，体积缩小增大压强平衡不移动，则B的新平衡物质的量是原来的两倍，为2.4mol，故答案为：2.4mol。 21．0.6mol/L 解析：(1) 设第一次平衡时CO反应了x mol，可建立如下三段式： 依题意可知：x=1，则平衡常数K==1。答案为：1； (2)第二次加入1molCO后平衡继续向右移动，设CO转化了ymol，可建立如下三段式： 由平衡常数可得：K= =1，y= 0.2mol，则平衡时H2的浓度为：c(H2)==0.6mol/L； 答案为：0.6mol/L。 22．(1) > b (2)AD (3)20 80 (4)曲线 a 未达平衡， 温度升高，反应速率加快， H2S的体积分数更接近平衡状态 解析：（1）随温度升高，H2S的平衡体积分数降低，说明升高温度平衡正向移动，则正反应吸热，>0；温度一定时，反应达到平衡时，H2S转化率最大，H2S的平衡体积分数最低，所以表示平衡状态的曲线为b。 （2）A．反应前后气体物质的量不同，恒温恒压条件下，体积是变量，混合气体的总质量不变，所以密度是变量，混合气体的密度不再变化说明反应已达到平衡，故A正确； B．平衡常数只与温度有关，该反应平衡常数K不随投料比改变而改变，故B错误； C．恒温恒压下，增加Ar的体积分数，相当于减压，平衡正向移动，的平衡转化率增大，故C错误； D．图中M点没有达到平衡，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，故D正确； 选AD。 （3）设H2S的投料为xmol、Ar的投料为mol； 某温度下，平衡时的体积分数为20%，，则x=3a，则此时Ar的分压是；该反应的平衡常数80。 （4）曲线 a 未达平衡， 温度升高，反应速率加快， H2S的体积分数更接近平衡状态，所以随温度升高，图中a、b两条曲线逐渐靠近。 23．(1) 浓度 15.0 2.0 (2)0.001mol/(L·min) (3)D 解析：（1）由题干表中实验数据可知，实验1、2所加H2C2O4溶液的体积不同，H2SO4溶液的体积相同，由于KMnO4溶液选紫红色，为了控制变量唯一，所加KMnO4溶液的体积必须一致，故该实验探究的是H2C2O4浓度(或者浓度)因素对化学反应速率的影响，为了控制变量唯一，最终混合溶液的体积需保持不变，即上述实验设计表：15.0，2.0，故答案为：浓度；15.0；2.0； （2）利用实验1中数据计算，混合后溶液中KMnO4的起始浓度为：=0.01mol/L，褪色需要的时间为10.0min，故平均反应速率：=0.001，故答案为：0.001； （3）A．加入少量的0.1mol/L MnCl2溶液将影响溶液的体积，且引入Cl-干扰实验，使变量不唯一，A不合题意； B．加入少量的0.1mo1/L MnSO4溶液将影响溶液的体积，使变量不唯一，干扰实验，B不合题意； C．加入MnCl2粉末，将引入Cl-干扰实验，使变量不唯一，C不合题意； D．MnSO4粉末则变量唯一，只有Mn2+不同，D符合题意； 故答案为：D。 学科网（北京）股份有限公司 $$