第二章 化学反应速率与化学平衡 单元复习题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章《化学反应速率与化学平衡》单元复习题 一、单选题 1．消除天然气中是能源领域的热点，利用表面吸附时，研究表明有两种机理途径，如图所示。 下列说法错误的是 A．途径1历程中最大能垒为 B．使用催化剂该吸附过程释放能量减少 C．的速率：途径1<途径2 D．在吸附过程中提供了原子 2．我国科研团队研究发现使用双金属氧化物可形成氧空位，具有催化性能，实现加氢制甲醇，其反应机理如图所示。下列说法正确的是 A．催化过程中的杂化方式未改变 B．氧空位用于吸附，有利于提高平衡转化率 C．吸附过程中均伴随着极性键和非极性键的断裂和形成 D．总反应为 3．改变某条件对反应的化学平衡的影响，得到如下图象(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，表示平衡转化率，表示体积分数)。根据图象，下列判断正确的是 反应I 反应Ⅱ 反应Ⅲ 反应Ⅳ A．反应I：若，则此反应可以在任何温度下均自发进行 B．反应Ⅱ：此反应的，且 C．反应Ⅲ：且或且 D．反应Ⅳ：在恒压条件下，若起始时充入反应物的物质的量相等且该反应为放热反应，则平衡时体积 4．催化加氢过程中主要发生下列反应： 反应：   反应：   向恒压的容器中充入1mol 和3mol ，若仅考虑上述反应，平衡时和CO的选择性及的转化率随温度的变化如图中实线所示。 下列说法正确的是 A． B．平衡时的转化率随温度的变化可用图中虚线④表示 C．反应状态达A点时，只有使用对反应催化活性更高的催化剂才能提高的选择性 D．反应状态达B点时，容器中为1/32mol 5．1，3-丁二烯与HBr发生加成反应机理如图。反应Ⅰ和反应Ⅱ都经过同一中间体，进一步发生基元反应②和基元反应③得到两种不同的加成产物。下列说法错误的是 A．基元反应①△H>0，基元反应②△H<0 B．基元反应③相对于基元反应②为慢反应 C．同一条件下，反应Ⅱ的倾向性比反应Ⅰ的倾向性大 D．反应过程中，升高温度，1，2-加成产物的产率明显增加 6．250℃时，将一定量的固体置于真空容器中分解，其化学方程式是，一段时间后，反应达到平衡。下列说法正确的是 A．当体系内时，反应达到平衡状态 B．若，则该反应达到平衡状态 C．升高温度，该反应的正逆反应速率均加快 D．平衡后，继续添加，化学反应速率增大 7．一定温度下，在1L恒容密闭容器中，发生“甲烷重整”反应：，其原理如下所示。 已知“甲烷重整”反应在不同温度下的化学平衡常数如下表所示： 温度/℃ 850 1000 1200 1400 K 0.5 2 275 1772 下列说法错误的是 A．物质a可能是FeO B．该反应在任何温度下均可自发进行 C．若减小的值，则的平衡转化率增大 D．1000℃，若容器中、，则反应处于平衡状态 8．氨基甲铵（）是化学工业中尿素生产过程的中间产物。向刚性密闭容器中加入一定量，在不同温度下发生反应  ，反应的压强平衡常数（用平衡时气体的分压代替平衡浓度表示的平衡常数）与反应热间存在关系式：（已知：R、C为常数，为热力学温度）。与关系的图像及相关数据如下图所示，判断下列说法正确的是 A．当容器内气体平均相对分子质量不再变化时，说明反应已经达到平衡状态 B．当温度一定时，向平衡后的容器内再加入，再次达到平衡时和的浓度增大 C． D．若实验室利用与合成，则应选择低温环境进行 9．在不同温度下向容积为的密闭容器中充入一定量，发生反应  。若在时，通入，时达到平衡状态；时，通入，时达到平衡状态。已知反应过程中有关物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 下列说法错误的是 A． B．时，的平均反应速率为 C．时，的平衡转化率约为 D．时，该反应的平衡常数 10．向某恒容密闭容器中充入一定量的Xe和，发生反应。 温度 250 400 不同温度下平衡常数如表，平衡时的分布分数如随温度的变化如图。下列说法不正确的是 A．反应ⅲ低温自发 B．当与的投料比为1：1时，平衡转化率：大于Xe C．升高温度，平衡正向移动 D．在后减小的原因是反应ⅱ逆向移动的程度较大 11．硫酸甲酯()是制造染料的甲基化试剂，在有存在的条件下，和的反应历程如图所示(分子间的作用力用“…”表示)。下列说法正确的是 A．与反应的 B．a、b、c三种中间产物中，b最稳定 C．该反应的决速步骤为d→f D．反应过程中，有非极性键的断裂和生成 12．工业上用固体作固硫剂，氢气还原辉钼矿()获得钼(Mo)的反应原理为  。在恒容密闭容器中进行该反应，平衡时气体的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是 A．该反应的正反应活化能大于逆反应活化能 B．X、Y、Z分别代表、、CO C．升高温度，该反应中气体的总物质的量将减小 D．图中a的值为40 13．下列说法正确的是 A．如图1表示10 mL0.01 mol·L-1 KMnO4 酸性溶液与过量的0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液混合时，n(Mn2+) 随时间的变化 B．HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1 C．硫酸铁和二氧化锰均可作为过氧化氢分解的催化剂 D．如图2中a、b曲线分别表示反应CH2=CH2(g) + H2(g)→ CH3CH3(g)  ΔH< 0使用和未使用催化剂时，反应过程中的能量变化 14．脱出汽车尾气中的NO和CO包括以下两个反应： Ⅰ.   Ⅱ.   将恒定组成的NO和CO混合气体通入不同温度的反应器，相同时间内检测物质的浓度，结果如图所示。 已知：NO的脱除率。 下列说法正确的是 A．使用合适的催化剂，可以提高CO的平衡转化率 B．450℃，该时间段内NO的脱除率约为88% C．其他条件不变，增大压强，能使NO的平衡转化率减小 D．420℃，该时间段内几乎不发生反应Ⅰ，主要发生反应Ⅱ 二、非选择题 15．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应：①CH4(g)→C(s)+2H2(g)；②2CH4(g)→C2H2(g)+3H2(g)某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆中查到了如下热力学数据： 反应①的ΔH(298K)=+74.848kJ·mol-1，ΔS(298K)=+80.674J·mol-1·K-1。 反应②的ΔH(298K)=+376.426kJ·mol-1，ΔS(298K)=+220.211J·mol-1·K-1。 已知焓变和熵变随温度变化很小。请参考上述信息，回答下列问题： (1)这两个反应在 (填“高温”或“低温”)下自发进行。 (2)反应①在常温下 (填“能”或“不能”)自发进行。 (3)制取炭黑的允许温度范围为 。 (4)为了提高甲烷的炭化程度，下面四个温度中最合适的是___________(填字母) A．905.2K B．927K C．1273K D．2000K 16．汽车尾气里含有的 NO 气体是由于内燃机燃烧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 T ℃时，平衡常数 K=9.0。请回答： (1)该反应的平衡常数表达式为：K= ； (2)某温度下，向 2 L 的密闭容器中充入 N2和 O2各 1 mol，5s 后 O2的物质的量为 0.4 mol， 则 0～5s 内 NO 的反应速率 mol·L-1·min-1； (3)下列为 4 种不同情况下测得的反应速率中，表明该反应进行最快的是____； A．v(N2)=0.4 mol·L-1·min-1 B．v(NO)=0.6 mol·L-1·min-1 C．v(O2)=0.3 mol·L-1·s-1 D．v(NO)=0.4 mol·L-1·s-1 (4)将N2、O2混合充入恒温恒容密闭容器中，下列变化趋势正确的是 (填字母序号)； A．          B．          C．   (5)T ℃时，某时刻测得容器内 N2、O2、NO 的浓度分别为 0.20 mol/L、0.20mol/L 和 0.50mol/L， 此时反应 v正(N2) v逆(N2)(填“>”、“=”或“<”)。 17．如图，甲、乙、丙分别表示在不同条件下可逆反应A(g)＋B(g)xC(g)的生成物C在反应混合物中的百分含量w(C)和反应时间(t)的关系。    (1)若甲图中两条曲线分别表示有催化剂和无催化剂的情况，则 曲线表示无催化剂时的情况，原因是 。 (2)若乙图表示反应达到平衡后分别在恒温恒压条件下和恒温恒容条件下充入氦气后的情况，则 曲线表示恒温恒容的情况，原因是 。 (3)根据丙图可以判断该可逆反应的正反应是 (填“吸”或“放”)热反应，化学计量数x的值 。 18．科学家开发高效多功能催化剂，高选择性利用和制备，实现废旧物资循环利用。反应原理是。 (1)已知和的总能量高和的总能量，则该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。 (2)在恒温恒容条件下充入和发生上述反应。 ①下列情况表明该反应已达到平衡状态的是 (填标号)。 A．的体积分数保持不变                   B． C．混合气体的平均摩尔质量不随时间变化       D．和的浓度之比不随时间变化 ②其他条件相同，只改变下列一个条件，能提高生成速率的是 (填标号)。 A．降低温度     B．再充入    C．保持容器体积不变，充入    D．及时移走部分 (3)在恒温条件下，向一容积为的恒容密闭容器中充入和，反应进行至时测得气体，总压强由起始的降低到。则内， ；内 (填“大于”、“小于”或“等于”)内)。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．B 【详解】A．由图示可知，途径1历程中最大能垒为(-362.6kJ/mol)-(-567.1 kJ/mol)=，故A正确； B．催化剂只能改变化学反应速率，不能影响吸附过程中释放的能量，故B错误； C．活化能越大、反应速率越小，则的速率：途径1<途径2，故C正确； D．吸附过程中有氧原子参加，而H2S中不含氧原子，所以在吸附过程中提供了原子，故D正确； 故答案为：B。 2．D 【详解】A．由图中转化可知，过程中Ga的成键数目发生改变，杂化方式改变，故A错误； B．氧空位用于吸附，可以提高反应速率，但对转化率无影响，故B错误； C．吸附氢气的过程中有极性键、非极性键的断裂，同时有极性键形成；吸附二氧化碳的过程中只存在极性键的断裂和形成，故C错误； D．该转化实现二氧化碳与氢气反应生成甲醇和水，反应方程式为：，故D正确； 故选：D。 3．A 【详解】A．由题干图像可知，压强相同时，随着温度的升高，反应物A的转化率减小，即平衡逆向移动，说明该反应正反应＜0，若，说明等温条件下，压强越大反应物A的转化率越小，即增大压强平衡逆向移动，即＞0，则此反应可以在任何温度下均自发进行，A正确； B．由题干图像可知，T2条件下反应先达到平衡，则T2＞T1，且温度越高，生成物C的物质的量越小，说明升高温度平衡逆向移动，故此反应的，B错误； C．由题干图像可知，反应物B的物质的量相同时，T1条件下生成物C的体积分数越大，若，说明升高温度，生成物C的体积分数减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，即，同理可知，且，C错误； D．该反应为放热反应，说明升高温度平衡逆向移动，反应物A的转化率减小，即T2＞T1，且相同温度下随着压强增大，反应物A的转化率不变，说明反应前后气体的物质的量不变，则在恒压条件下，若起始时充入反应物的物质的量相等，则平衡时两温度下容器中物质的量相等，故有平衡时体积，D错误； 故答案为：A。 4．D 【分析】反应Ⅱ为放热反应，温度升高，平衡往逆向移动，的选择性下降，则CO的选择性上升，CO的选择性对应曲线①，的选择性对应曲线②，的平衡转化率对应曲线③。据此作答。 【详解】A．随着温度升高，的选择性下降，CO的选择性上升，300℃前，CO2的平衡转化率下降，则以反应Ⅱ为主，300℃后，CO2的平衡转化率上升，则以反应I为主，说明反应I为吸热反应，A错误； B．向恒压的容器中充入1mol 和3mol ，投料比恰好与反应Ⅱ中的系数比相等，所以，300℃前，转化率应该是相同的，故应该与CO2的平衡转化率重叠，B错误； C．反应状态达A点时，想提高的选择性，应使平衡向生成更多的方向移动，温度不能改变，只能改变压强或者反应物浓度，若增大H2的浓度，反应I也会正向移动，那么的选择性不一定会被提高；若增大压强，反应I不会移动，反应Ⅱ往正向移动，生成更多的，可以提高的选择性；同时也可以通过改变催化剂来控制反应Ⅱ，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂也能提高的选择性，C错误； D．反应状态达B点时，CO2的平衡转化率25%、的选择性也是25%，根据，则25%=，，D正确； 故选D。 5．D 【详解】A．根据反应机理图可知，基元反应①为吸热反应△H>0，基元反应②为放热反应△H<0，A正确； B．基元反应③活化能较大，反应速率较慢，所以基元反应③相对于基元反应②为慢反应，B正确； C．根据，反应可自发进行，两反应均为熵减反应，反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，反应Ⅱ的倾向性比反应Ⅰ的倾向性大，C正确； D．根据反应机理图可知，1，2-加成反应活化能较小，升高温度，对于1，2-加成反应产率影响较小，D错误； 答案选D。 6．C 【详解】A．反应生成的和的浓度始终相等，不能说明反应达到平衡状态，A项错误； B．都是逆反应速率，不能判断反应达到平衡状态，B项错误； C．升高温度，正逆反应速率均加快，C项正确； D．碳酸氢钠是固体，添加固体，不能影响化学反应速率，D项错误； 答案选C。 7．B 【详解】A．由反应①可知，氢元素被还原，则铁元素被氧化，所以物质a可能是FeO，A正确； B．该反应的，根据表中数据，升高温度，化学平衡常数增大，则正反应为吸热反应，，根据反应可自发进行，可知该反应在高温下可能自发进行，B错误； C．若减小的值，即相当于增加水蒸气的浓度，化学平衡正向移动，则的平衡转化率增大，C正确； D．1000℃，若容器中，，则，则此时反应处于平衡状态，D正确； 故选B。 8．D 【详解】A．容器内与两种气体物质的量始终保持2：1，则气体平均摩尔质量始终不变，因此不能用容器内气体平均相对分子质量不再变化说明反应已经达到平衡状态，A错误； B．反应的，因为温度一定，则保持不变，和的浓度均保持不变，B错误； C．利用图像中的任意两组数据代入关系式：，如将、点数据分别带入得①：，②：，①－②：，C错误； D．根据图像直线斜率判断，氨基甲酸铵分解反应为吸热反应，则合成氨基甲酸铵为放热反应，所以在低温环境有利于合成氮基甲酸铵，D正确； 故选D。 9．D 【分析】时，通入，时达到平衡状态，根据曲线b速率为，产物的物质的量为，则典线c为时的产物曲线；在时，通入，时达到平衡状态，根据曲线c速率为，据此分析； 【详解】A．时的速率比时大，温度越高速率越大，所以，A正确； B．时，的平均反应速率为，B正确； C．时，的平衡转化率约为，C正确； D．时，该反应的平衡常数 ，D错误； 故选D。 10．C 【详解】A．反应iii为气体分子数减小的放热反应，熵减、焓减，所以在低温下可以自发，A正确； B．反应当与的投料比为1：1时，的平衡转化率等于的平衡转化率，反应ⅱ和ⅲ中，当与的投料比为1：1时，的平衡转化率大于的平衡转化率，故三个反应同时发生时，平衡转化率：F2大于Xe，B正确； C．反应平衡常数，时，，时，，升高温度平衡常数减小，平衡逆向移动，C错误； D．前，反应ⅱ逆向移动的程度较小，因此分布分数增大；后，反应ⅱ逆向移动的程度较大，因此分布分数减小，D正确； 故选C。 11．C 【详解】A．根据图示可知：反应物的能量比生成物的高，因此发生反应放出热量，所以反应为放热反应，反应的ΔH＜0，A错误； B．物质含有的能量越低，该物质的稳定性就越强，根据图示可知a、b、c三种中间产物中，a物质的能量最低，则a的稳定性最强，故a最稳定，B错误； C．过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；结合图历程可知，d→f反应的活化能最高，为，该反应的决速步骤为d→f，C正确； D．结合图示中的粒子间的结合方式可是在转化过程中甲醇、水、三氧化硫中的化合键均有断裂，存在极性键的断裂和生成，未涉及非极性键的断裂与生成，D错误； 故选C。 12．C 【分析】由图知，随着温度升高，X体积分数降低，Y、Z体积分数增大，故X为反应物，Y、Z为生成物且Y体积分数大于Z，故X、Y、Z分别代表H2、H2O、CO。 【详解】A．升高温度，H2O、CO的含量增大，则该反应是吸热反应，正反应活化能大于逆反应活化能，A正确； B．由分析可知，X、Y、Z分别代表H2、H2O、CO，B正确； C．升高温度，平衡向右移动，气体分子数增加，故该反应中气体的总物质的量将增大，C错误； D．H2和H2O的含量相同、H2O的含量是CO的2倍，则a的值为，D正确； 故选C。 13．C 【详解】 A．KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液发生氧化还原反应生成Mn2+，Mn2+对该反应有催化作用，所以反应开始后产生的Mn2+使反应速率迅速增大，一段时间后反应物浓度减小，且浓度的减小成为影响反应速率的主要因素，反应速率又减慢，其正确的图像应为，故A错误； B．中和热是指稀溶液中，强酸、强碱发生中和反应生成1mol H2O时放出的热量，HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1，BaSO4为难溶物，则H2SO4和Ba(OH)2反应时的反应热ΔH＜2×(-57.3)kJ·mol-1，故B错误； C．过氧化氢分解的催化剂有多种，如硫酸铁和二氧化锰均可作为过氧化氢分解的催化剂，故C正确； D．图2中CH2=CH2(g)和H2(g)能量之和小于 CH3CH3(g)的能量，即CH2=CH2(g) + H2(g)→ CH3CH3(g) ΔH＞0，故D错误； 故答案为：C。 14．B 【详解】A．使用合适的催化剂，不能改变平衡，故不可以提高CO的平衡转化率，A错误； B．450℃，NO的初始浓度是(200+125×2+1625×2)=3700×10−6mol·L−1，转化为N2的NO浓度为1625×2=3250×10−6mol·L−1，故该时间段内NO的脱除率约为≈88%，B正确； C．将两个方程式相加得总方程式：2NO(g)+2CO(g)=2CO2(g) +N2(g) ，故加压平衡正向移动，故转化率增大，C错误； D．420℃，N2O是反应Ⅰ的生成物，N2O是反应Ⅱ的反应物，N2是反应Ⅱ的产物，容器中有较高浓度的N2，说明该时间段一定发生了反应Ⅰ，D错误； 故选B。 15．(1)高温 (2)不能 (3)927.8~1790.4 K (4)C 【详解】（1）该反应是吸热的熵增反应，在高温下自发进行； （2）ΔG=ΔH-TΔS=74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×298 K=50.807 kJ·mol-1>0，所以该反应在常温下不能自发进行； （3）甲烷裂解为炭黑和氢气时，ΔG=ΔH-TΔS=74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×T<0，解得T>927.8 K；裂解为乙炔时，ΔG=ΔH-TΔS=376.426 kJ·mol-1-220.211×10-3 kJ·mol-1·K-1×T<0，解得T>1709.4 K，即温度高于1709.4 K时自发裂解为乙炔和氢气，所以要制取炭黑，必须控制温度在927.8~1790.4 K； （4）要提高甲烷的炭化程度，应在927.8~1790.4 K的范围内尽可能提高温度； 16．(1) (2)7.2 (3)C (4)AC (5)> 【详解】（1）该反应的平衡常数表达式为：； （2）根据方程式N2(g)＋O2(g)2NO(g)可知，反应生成的NO的物质的量为(1mol-0.4mol)×2=1.2mol，因此v(NO)= mol·L-1·min-1； （3）比较反应速率需统一单位、统一物质，将四种条件下的反应均转化为NO的反应速率，且单位统一为mol·L-1·min-1； A对应的NO的速率为：v(NO)=2v(N2)=0.84 mol·L-1·min-1； B对应的NO的速率为：v(NO)=0.6 mol·L-1·min-1； C对应的NO的速率为：v(NO)=2v(O2)=36 mol·L-1·min-1； D对应的NO的速率为：v(NO)= 24mol·L-1·min-1； 则速率最快的为C； （4）正反应是吸热反应，温度升高，平衡常数增大，A正确； 使用催化剂，反应速率加快，但平衡时c(NO)不变，B错误； 温度越高，反应速率越快；升高温度，平衡向右移动，N2转化率增大，C正确； 故答案为：AC； （5）某时刻测得容器内 N2、O2、NO 的浓度分别为 0.20 mol/L、0.20mol/L 和 0.50mol/L，此时Qc=，则反应正向进行，v正(N2)> v逆(N2)。 17．(1) b b达到平衡所用时间长，说明b的反应速率小于a (2) a a中充入氦气，w(C)不变，平衡不移动 (3) 吸 大于2(>2)或大于等于3(≥3) 【详解】（1）催化剂能增大反应速率，缩短达到平衡的时间所以a曲线表示有催化剂的情况，b曲线表示无催化剂的情况。 （2）恒温恒容条件下，向平衡体系中充入氦气，平衡不移动；恒温恒压下充入氦气，相当于对原平衡减压，则平衡向体积增大的方向移动。 （3）由丙图可知，恒压下升温平衡正向移动，所以正反应为吸热反应；恒温下加压，平衡逆向移动，所以正反应为体积增大的反应，即x>2。 18．(1)放热 (2) AC B (3) 0.05 大于 【详解】（1）已知1mol CO2(g)和4mol H2(g)的总能量高于1mol CH4(g)和2mol H2O(g)的总能量，则该反应是放热反应；答案为：放热； （2）①A．该反应为非等体积反应，当的体积分数保持不变时达到平衡状态，A正确； B．达到平衡状态时，B错误； C．该反应中所有物质都呈气态，建立平衡的过程中混合气体的总质量始终不变、总物质的量增大，混合气体的平均摩尔质量减小，故混合气体的平均摩尔质量不随时间变化能说明反应达到平衡状态，C正确； D．CH4(g)和H2O(g)都是生成物，CH4(g)和H2O(g)的浓度之比始终为1∶2，故CH4(g)和H2O(g)的浓度之比不随时间变化不能说明反应达到平衡状态，D错误； 故选AC； ②A．降低温度，降低生成CH4(g)的速率，A不符合题意； B．再充入H2，增大H2的浓度，能提高CH4(g)生成速率，B符合题意； C．充入惰性气体N2，反应体系中各物质的浓度没有变化，生成CH4(g)的速率不变，C不符合题意； D．及时移走部分H2O，减小H2O的浓度，降低生成CH4(g)的速率，D不符合题意； 故选B； （3）恒温恒容条件下压强之比等于物质的量之比即，解得x=0.5，内，；随着反应的进行反应物浓度降低反应速率减慢，故内大于内)。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$