2.2 化学反应的限度 同步练习题 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）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．下列变化不能用勒夏特列原理释解的是 A．工业生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的转化率 B．反应达到平衡后，加压使混合气体颜色变深 C．实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出 D．实验室用饱和食盐水除去氯气中混有的少量氯化氢 2．根据下列图示所得出的结论错误的是 A．图甲是恒温密闭容器中发生CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g)反应时，c(CO2)随反应时间变化曲线，t1时刻改变的条件可能是缩小容器的体积 B．图乙是密闭容器中发生aA(g)+bB(g)⇌cC(g)反应，C的平衡物质的量与温度的关系，则该反应焓变∆H＜0 C．图丙是恒温密闭容器中发生N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)反应，达到平衡时NH3的体积分数随N2的起始物质的量的变化曲线，则H2的转化率：b＞a＞c D．图丁是HI(g)分解反应能量与反应进程关系曲线，a、b中I2的状态分别为气态、固态 3．恒压下，在容器中加入等物质的量的NO和O2，发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，测得不同温度下从反应开始至t时段NO的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是 A．NO的转化率是O2的两倍 B．该反应的△H＜0 C．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率 D．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率 4．偏二甲肼(C2H8N2)/ N2O4发动机中使用的N2O4存在着平衡，下列说法不正确的是 A．恒温恒容条件下，若混合气体的颜色保持不变，则该反应达到平衡状态 B．当v(N2O4)正=2v(NO2)正时，该反应达到平衡状态 C．恒温恒容条件下，达平衡状态后，再充入一定量的N2O4，N2O4转化率将减小 D．该反应在一定条件下能自发进行的原因是△H>0，△S>0 5．一定条件下，在一个容积为的密闭容器中加入气体和气体，反应达到平衡时生成气体并释放出能量：反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．图中a的值为 B．该反应的平衡常数 C．平衡时物质的量为 D．平衡时的转化率为 6．下列说法正确的是 A．，平衡后减压，平衡不移动，气体颜色不变 B．，平衡后加压，平衡不移动，气体颜色不变 C．，平衡后加压，平衡正向移动，气体颜色变浅 D．，平衡后加压，平衡正向移动，气体颜色先变深后变浅 7．在一定条件下，恒容密闭容器中反应达到平衡后，能使A的浓度增大的措施是 A．降温 B．增加C的物质的量 C．使用催化剂 D．减少B的物质的量 8．下列不能用勒夏特列原理解释的是 A．溶液中加入固体后颜色变深 B．石灰石与稀盐酸在密闭瓶中反应结束后，打开瓶塞，溶液中有气泡产生 C．、平衡混合气加压后颜色先变深后变浅 D．在密闭容器中进行的反应，增大压强，混合气颜色加深 二、填空题 9．对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。 (1)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 再充入PCl5(g)，平衡向 方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率 ，PCl5(g)的百分含量 。 (2)2HI(g)I2(g)+H2(g) 再充入HI(g)，平衡向 方向移动，达到平衡后，HI的分解率 ，HI的百分含量 。 (3)2NO2(g)N2O4(g) 再充入NO2(g)，平衡向 方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率 ，NO2(g)的百分含量 。 10．在5L的恒温恒容密闭容器中充入1moLCO和4molH2，加入催化剂发生反应，测得CO及CH3OH的物质的量随时间变化如图所示。 图中前4分钟内氢气的平均反应速率为 ，第 min(填数字)反应达到平衡，达到平衡时氢气的浓度为 。 11．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： t℃ 700 800 850 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”、“放热”)。 (3)能判断该反应是否已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正(H2 )=v逆(H2O) d．c(CO2)=c(CO) (4)某温度下，平衡浓度符合下式：[CO2][H2]=[CO][H2O]，试判断此时的温度为 ℃。 该温度时，可逆反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，在该容器内各物质的浓度变化如下： 时间/min CO2(mol/L) H2(mol/L) CO(mol/L) H2O(mol/L) 0 0.200 0.300 0 0 2 0.138 0.238 0.062 0.062 3 c1 c2 c3 c3 4 c1 c2 c3 c3 计算：3～4min时CO的浓度c3 ，CO2(g)的转化率 ，(c3精确到小数点后面三位数)。 12．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用或来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示： 化学反应 平衡常数 温度/ 500 800 ① 2.5 0.15 ② 1.0 2.50 ③ (1)据反应①与②可推导出与之间的关系，则 (用表示)。 (2)反应③的 0(填“>”或“<”)。 (3)时测得反应③在某时刻的浓度分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时 (填“>”“=”或“<”)。 13．在一定温度下，将2molA和2molB两种气体相混合于体积为2L的某密闭容器中(容积不变)，发生如下反应：3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g)，ΔH<0，2min末反应达到平衡状态(温度不变)，生成了0.8molD，并测得C的浓度为0.4mol·L-1，请填写下列空白： (1)x的值等于 。 (2)该反应的化学平衡常数K= ，升高温度时K值将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)A物质的转化率为 。 (4)若维持温度不变，在原平衡混合物的容器中再充入4molC和4molD，欲使达到新的平衡时，各物质的物质的量分数与原平衡相同，则至少应再充入B的物质的量为 mol。达到新平衡时A的物质的量为n(A)= mol 14．甲醇是一种基本的有机化工原料，用途十分广泛。应用催化加氢规模化生产甲醇是综合利用，实现“碳达峰”的有效措施之一。我国科学家研究发现二氧化碳电催化还原制甲醇的反应，需通过以下两步实现： Ⅰ. Ⅱ. (1)反应过程中各物质的相对能量变化情况如图所示。 。 (2)若，下列温度下反应能自发进行的是_______(填序号)。 A． B．10℃ C． D． (3)恒压下，分别向无分子筛膜和有分子筛膜(能选择性分离出)的两个同体积容器中通入和，甲醇的产率随温度的变化如图所示。温度相同时，有分子筛膜的容器中甲醇的产率大于无分子监膜的原因为 。 (4)按照投料，在恒容密闭容器中进行反应，的平衡转化率随温度和压强变化如图所示。 ①压强、、由大到小的顺序是 。 ②压强为时，温度高于之后，随着温度升高平衡转化率增大的原因是 ； ③同时增大的平衡转化率和的产率可采取的措施是 。 ④一种应用双极膜(由阳离子和阴离子交换膜构成)通过电化学还原制备甲醇的电解原理如图所示。催化电极的电极反应式为 ，双极膜内每消耗水，理论上石墨电极产生标准状况下 。 【参考答案】 一、选择题 1．B 解析：A．由可知，增加氧气的量可使平衡正向移动，可提高二氧化硫的转化率，符合勒夏特列原理，故A不选； B．该反应为等体积反应，平衡后增大压强平衡不会发生移动，故不符合勒夏特列原理，故选B； C．实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出，减小生成物浓度，平衡正向移动，符合勒夏特列原理，故C不选； D．实验室用饱和食盐水除去氯气中混有的少量氯化氢，可以减少氯气在水中的溶解，符合勒夏特列原理，故D不选。 答案选B 2．C 解析：A．根据图示可知在t1时刻c(CO2)突然增大，说明改变的外界条件可能是缩小容器的体积。由于该反应的化学平衡常数K=c(CO2)，温度不变，化学平衡常数就不变，所以最终达到平衡时浓度与原来相同，A正确； B．温度升高，生成物C的物质的量减小，说明化学平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应是放热反应，该反应焓变∆H＜0，B正确； C．在其他条件不变时，反应开始时加入的N2的物质的量越多，则反应达到平衡时H2的平衡转化率就越大。由于开始时加入的N2的物质的量：a＜b＜c，所以H2的平衡转化率：c＞b＞a，C错误； D．等质量的同一种物质在气态时含有的能量比固态时高。根据图象可知：生成物中H2在a、b时的状态相同都是气体，则I2在a时为气态，在b时为固态，D正确； 故合理选项是C。 3．D 【分析】由图可知，反应温度280℃左右时，一氧化氮的转化率最高说明反应达到平衡，低于280℃时，反应未达到平衡，为平衡的形成过程，升高温度，反应速率加快，一氧化氮的转化率增大，高于280℃时，反应达到平衡，为平衡的移动过程，升高温度，一氧化氮的转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应。 解析：A．设一氧化氮和氧气的物质的量都为1mol，设氧气的转化率为a，由方程式可知一氧化氮的转化率为=2a，故A正确； B．由分析可知，该反应为放热反应，反应的△H＜0，故B正确； C．由图可知，X点时反应还未到达平衡状态，反应向正反应方向进行，所以延长反应时间能提高一氧化氮的转化率，故C正确； D．由图可知，Y点时反应已经达到平衡状态，增加氧气的浓度，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，一氧化氮的转化率增大，故D错误； 故选D。 4．B 解析：A．二氧化氮是红棕色气体，恒温恒容条件下，若混合气体的颜色保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故A正确； B．v(N2O4)正=2v(NO2)正不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故B错误； C．该反应是气体体积减小的反应，恒温恒容条件下，达平衡状态后，再充入一定量的四氧化二氮相当于增大压强，平衡向逆反应方向移动，四氧化二氮转化率的减小，故C正确； D．该反应是熵增的吸热反应，高温条件下反应ΔH-TΔS＜0，反应能自发进行，故D正确； 故选B。 5．B 解析：A．由图象知该反应为，， ，A项正确； B．反应达到平衡时，该反应的平衡常数，B项错误； C．平衡时B的物质的量为，C项正确； D．平衡时的转化率为，D项正确。 故选B。 6．D 解析：A．反应为反应前后气体体积不变的可逆反应，平衡后减压，平衡不移动，但体积增大，浓度减小，气体颜色变浅，故A错误； B．反应为反应前后气体体积不变的可逆反应，平衡后加压，平衡不移动，但体积减小，浓度增大，气体颜色变深，故B错误； C．反应为反应前后气体体积减小的可逆反应，平衡后加压，容器容积减小，反应物生成物浓度均增大，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡正向移动，故气体颜色先变深后变浅，故C错误； D．反应为反应前后气体体积减小的可逆反应，平衡后加压，容器容积减小，反应物生成物浓度均增大，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡正向移动，故气体颜色先变深后变浅，故D正确； 答案选D。 7．A 解析：A．由题干信息可知，该反应正反应是一个吸热反应，故降温化学平衡逆向移动，则A的浓度增大，A符合题意； B．由题干信息可知，物质C是固体，故增加C的物质的量而C的浓度不变，化学平衡不移动，A的浓度不变，B不合题意； C．使用催化剂只能改变化学平衡所需要的时间，不能使平衡移动，A的浓度不变，C不合题意； D．减少B的物质的量即减小生成物的浓度，化学平衡正向移动，A的浓度减小，D不合题意； 故答案为：A。 8．D 解析：A．硫氰化铁溶液中存在如下平衡：Fe(SCN)3Fe3++3SCN—，向溶液中加入硫氰化钾固体，溶液中硫氰酸根离子浓度增大，平衡向逆反应方向移动，溶液颜色变深，则颜色变深能用勒夏特列原理解释，故A不符合题意； B．石灰石与稀盐酸在密闭瓶中反应结束后，溶液中存在如下平衡：CO2(g)CO2(aq)，打开瓶塞后，瓶内的气体压强减小，平衡向左移动，溶液中会有二氧化碳气体逸出，则溶液中有气泡产生能用勒夏特列原理解释，故B不符合题意； C．二氧化氮和四氧化二氮的混合气体中存在如下平衡：2NO2N2O4，增大压强，平衡向正反应方向移动，气体颜色先变深后变浅，则加压后颜色先变深后变浅能用勒夏特列原理解释，故C不符合题意； D．氢气与碘蒸气生成碘化氢的反应为气体体积不变的反应，化学平衡不移动，则增大压强，混合气颜色加深不能用勒夏特列原理解释，故D符合题意； 故选D。 二、填空题 9．(1) 正反应 减小 增大 (2)正反应 不变 不变 (3)正反应 增大 减小 解析：(1)对于化学反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，当达到平衡时再充入PCl5(g)，化学平衡向正反应方向移动，但平衡移动的趋势是微弱的，平衡移动消耗量小于加入量的增加，该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以平衡时PCl5(g)的转化率减小，PCl5(g)的百分含量增大； (2)对于可逆反应2HI(g)⇌I2(g)+H2(g)，当反应达到平衡时，再充入HI(g)，化学平衡向正反应方向移动，由于该反应是反应前后气体物质的量不变的反应，所以达到平衡后HI的分解率不变，HI的百分含量也不变； (3)对于可逆反应：2NO2(g)N2O4(g)，当反应达到平衡后再充入NO2(g)，化学平衡向正反应方向移动，由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以达到平衡后，NO2(g)的转化率增大，NO2(g)的百分含量会减小。 10．05mol/(L·min) 10 0.5mol/L 解析：CO在0～4min内物质的量减少了1mol－0.5mol＝0.5mol，浓度是0.1mol/L，根据方程式CO+2H2CH3OH可知消耗氢气是0.2mol/L，则前4分钟内氢气的平均反应速率为0.2mol/L÷4min＝0.05mol/(L·min)；反应达到平衡状态物质的物质的量不变，图象中10min时反应达到平衡状态；平衡时生成甲醇是0.75mol，根据方程式可知消耗氢气是1.5mol，浓度是1.5mol÷5L＝0.3mol/L，氢气的起始浓度是4mol÷5L＝0.8mol/L，所以达到平衡时氢气的浓度=0.8mol/L－0.3mol/L＝0.5mol/L。 11．K= 吸热 bc 850 0.120 60.0% 【分析】由图中数据可知，随着温度的升高，K值变大，化学平衡常数的大小只与温度有关，化学平衡常数等于生成物的浓度幂之积与反应物的浓度幂之积的比值，进行分析和计算。 解析：(1)化学平衡常数等于生成物的浓度幂之积与反应物的浓度幂之积的比值，CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)，该反应的化学平衡常数表达式为K=； (2)化学平衡常数的大小只与温度有关，升高温度，平衡向吸热的方向移动；由表可知：升高温度，化学平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动，因此正反应方向为吸热反应； (3)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)，反应是前后体积不变的反应，且反应为吸热反应； a．反应是前后气体体积不变的反应，反应过程中压强不变，容器中压强不变不能判断该反应是否平衡，故a不符合题意； b．当反应中各物质的浓度不变时，达到平衡状态，故混合气体中c(CO)不变，可以判断该反应是否平衡，故b符合题意； c．v正(H2)=v逆(H2O)，说明反应的正逆反应速率相同，故能该反应是否平衡，故c符合题意； d．c(CO2)=c(CO)，不是浓度不变，不能判断该反应是否平衡，故d不符合题意； 答案选bc； (4)某温度下，平衡浓度符合下式：[CO2][H2]=[CO][H2O]，则K==1，当平衡常数为1时，温度为850℃； 设3~4min达到平衡时CO、H2O的浓度为c3，则CO2和H2的平衡浓度为(0.200-c3)mol/L和(0.300-c3)mol/L，列出三段式； 代入平衡常数表达式则有：，解得c3=0.120mol/L，CO2的转化率：。 12．(1) (2)< (3)> 解析：（1），； ； ； （2），500反应③的平衡常数为2.5×1=2.5；800反应③的平衡常数=0.15×2.5=0.375，升高温度，平衡常数减小，正反应放热，<0； （3）时测得反应③在某时刻的浓度分别为0.8、0.1、0.3、0.15，Q=，反应正向进行，则此时>。 13．减小 60% 4 3.2 解析：(1)C的浓度为0.4mol·L-1，因为容器体积是2L因此C为0.8mol，与D产量相同，故反应中的计量数相同，x是2。 (2)列式求算： 由平衡常数计算公式。因为该反应ΔH<0，是放热反应，故升高温度反应逆向进行，K值减小。 (3) A物质的转化率=。 (4)与原平衡等效，则A与B的物质的量之比为1：1，将4molC和4molD完全转化为A和B，得到6molA和2molB，加上原来的物质的量之后，A为8mol，B为4mol，要使A、B的物质的量相等，还需要加入4molB，达到新平衡后，A的物质的量分数与原来相同，为20%，新平衡时A的物质的量为16mol×20%=3.2mol。 14．(1) (2)A (3)分子筛膜能不断分离出，有利于反应正向进行 (4) ，，升高温度，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动。之后，反应Ⅰ起主导作用，的平衡转化率增大 增大压强 解析：（1）步骤Ⅱ的反应热生成物的总能量—反应物的总能量。 （2）若根据图示，，反应能自发进行，则，，温度低于时反应能自发进行，选A。 （3）分子筛膜能不断分离出，有利于反应正向进行，提高了甲醇的产率，所以温度相同时，有分子筛膜的容器中甲醇的产率大于无分子监膜。 （4）①合成甲醇的反应，增大压强，平衡正向移动，所以温度相同时，压强越大，的平衡转化率越大，所以。 ②，，升高温度，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动。之后，反应Ⅰ起主导作用，的平衡转化率增大，所以压强为时，温度高于之后，随着温度升高平衡转化率增大； ③增大压强，反应Ⅱ正向移动，的产率增大，CO的浓度降低，由于CO的浓度降低反应Ⅰ正向移动，的平衡转化率增大，同时增大的平衡转化率和的产率可采取的措施是增大压强。 ④据图示可知，在催化电极上得电子还原成，电极反应式为。石墨电极反应为，通过膜向石墨电极移动，双极膜内每消耗水，向石墨电极迁移并放电，同时通过膜向催化电极迁移，可见消耗同时生成，标准状况下的体积为。 学科网（北京）股份有限公司 $$