第二章 化学反应速率与化学平衡 单元训练题 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》单元训练题 一、单选题 1．合成氨的热化学方程式为  。最近，吉林大学与韩国、加拿大科研人员合作研究，提出基于机械化学(“暴力”干扰使铁活化)在较温和的条件下由氮气合成氨的新方案(过程如图所示)，利用这种方案所得氨的体积分数平衡时可高达。下列说法正确的是 A．该方案所得氨的含量高，主要是因为使用了铁做催化剂 B．采用该方案生产氨气，活化能和均减小 C．该方案氨的含量高，与反应温度较低有关 D．为了提高氨气的产率，应尽量采取较高温度提高化学反应速率 2．在气体反应中改变条件，能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增大的是 ①增大反应物的浓度②移去生成物③增大压强④升高温度⑤加入催化剂 A．①⑤ B．①③ C．④⑤ D．③⑤ 3．下列关于化学反应速率或化学平衡图象的说法正确的是 A．图①曲线表示在时扩大容器体积 B．由图②可知：该反应在高温下可自发进行 C．图③中两点的转化率： D．图④中三点的化学平衡常数： 4．某反应分两步进行，其能量变化如图所示。下列说法错误的是 A．反应②的活化能 B．该反应过程中，反应速率主要由反应②决定 C．反应①中C2H6(g)为氧化剂，CO2(g)为还原剂 D．反应①的焓变 5．某同学用相同质量、相同形状的锌粒与同体积、不同物质的量浓度的盐酸反应，记录相关数据，得出如图所示的曲线。下列有关说法中正确的是 A．所用盐酸的浓度为：甲<乙 B．整个反应过程中，化学反应速率不断减小 C．两个实验中锌粒均完全反应 D．若用相同物质的量浓度的硫酸溶液代替盐酸，反应速率不变 6．工业生产硫酸涉及反应 。下列说法正确的是 A．反应的平衡常数 B．该反应 C．其他条件相同，增大，的转化率提高 D．通入2mol气体和1mol气体，达到平衡时放出196kJ的热量 7．化学与生活、生产、社会密切相关。下列说法错误的是 A．加热食品时加热剂(生石灰和水)发生了能量变化，也伴随有物质变化 B．水凝结成冰的过程中，△H<0，△S>0 C．古人使用草木灰浸取液洗衣服与盐类水解原理有关 D．航母上的钛合金铆钉可抗海水腐蚀 8．AgCN与可发生取代反应，反应过程中的C原子和N原子均可进攻，分别生成腈和异腈两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如图(TS为过渡态，Ⅰ、Ⅱ为后续物)。 由图示信息，下列说法错误的是 A．从生成和的反应都是放热反应 B．过渡态TS1是由的C原子进攻的而形成的 C．Ⅰ中“”之间的作用力比Ⅱ中“”之间的作用力弱 D．生成放热更多，低温时是主要产物 9．中国化学家研究的一种新型复合光催化剂[碳纳米点(CQDs)/氮化碳()纳米复合物]可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示，下列说法不正确的是 A．中C的化合价为-4 B．阶段Ⅰ和总反应均为吸热过程 C．阶段Ⅱ中，既是氧化剂，又是还原剂 D．通过该反应，实现了太阳能向化学能的转化 10．在一体积为1L的容器中加入CaCO3，发生反应，且处于平衡状态，此时c(CO2)=0.1mol/L。保持温度和容器体积不变，在t1时刻充入0.1molCO2气体，再次达到平衡，下列c(CO2)随时间变化的图像正确的是 A． B． C． D． 11．反应物(X)转化为产物(Y)时的能量变化与反应过程的关系如图所示，下列说法正确的是 A．对于反应①，升高温度，Y的平衡产率将增大 B．增加M的量，X的平衡转化率不变 C．反应②中活化能比反应①中的活化能大，所以反应速度快 D．单位时间内，反应物分子在单位体积内发生有效碰撞的次数：①>② 12．氮及其化合物在催化剂作用下转化过程中的能量变化及机理如图，下列分析不正确的是 A．由图可知，过程Ⅰ发生的反应为放热反应 B．过程Ⅰ、Ⅱ中，只有过程Ⅰ属于氮的固定 C．过程Ⅱ，催化剂b表面发生氧化反应 D．催化剂a、b均可降低过程Ⅰ、Ⅱ的 13．目前，丁烷脱氢制丁烯的研究已取得重大突破，利用计算机技术测得在催化剂表面的反应历程如图所示，其中催化剂表面上的物质用*标注，TS表示过渡态物质。下列说法错误的是 A．该历程中决速步骤为C4H9*+H*=C4H8*+2H* B．催化剂可降低反应活化能 C．C4H10→C4H8+H2，该反应有非极性键形成 D．若一个C4H10气体分子具有的相对能量为0eV，则该反应的热化学方程为：C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)　ΔH=+0.06NAeV 14．工业上能用焦炭消除污染，其反应原理为。一定温度下，在恒容密闭容器中发生该反应，若内的物质的量浓度变化为，下列说法正确的是 A．反应达到平衡时： B．若起始时增大的用量，内的物质的量浓度变化大于 C．在末时，的物质的量浓度等于 D．在建立平衡的过程中，混合气体的平均摩尔质量呈减小趋势 二、非选择题 15．三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。高温汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物在通过净化装置时活性增强，发生氧化还原反应变成无害气体而得以净化。 (1)汽车尾气中的CO是由于汽油在气缸内不均匀、不充分燃烧导致的，而生成NO的化学方程式为 。 (2)在某温度下，向恒温恒容密闭容器中充入等物质的量浓度的NO2和CO气体，在催化剂作用下发生反应。相关数据如下： 0min 5min 10min 15min 20min c(NO2)/(mol·L-1) 2.00 1.70 1.56 1.50 1.50 c(N2)/(mol·L-1) 0 0.15 0.22 0.25 0.25 ①上述反应 自发进行(填“高温”“低温”或“永不”)。 ②在0～10min内，以CO2的浓度变化表示的反应速率为 ，在15min时，CO的转化率为 。此温度下，该反应的化学平衡常数 (保留两位有效数字)。 ③该反应的正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图所示，其中表示正反应化学平衡常数的是 (选“A”或“B”)，理由是 。 ④在该温度下，向该容器中通入含CO、NO2、N2和CO2的混合物，容器中各组分浓度均为2mol/L，则此时上述反应向 进行(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不能确定”)。 16．氮的氧化物和碳的氧化物在化工生产生活中应用广泛。 (1)CO和N2分别与氧气反应的热化学方程式如下。已知某反应的平衡常数表达式为K=，写出此反应的热化学方程式： 。 ①    ② (2)一定温度下的恒容容器中，反应2 N2O(g)=2N2 (g)+O2 (g)的部分实验数据如下： 反应时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(N2O)/mol·L-1 0.10 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 a 0.03 0.02 ①根据表格中的数据推测a= ②0.1mol/L N2O完全分解所需时间为 。 ③不同温度(T)下，N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示(图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间)，则T1 (填“>”“=”或“<”)T2，当温度为T1、起始压强为p0时，反应至t1min时，体系压强P= (用p0表示)。 (3)实验发现生产硝酸过程中，升高温度，NO和O2的反应(2NO+O2=2NO2)速率减慢，该反应分两步进行： Ⅰ.(快平衡)     Ⅱ.(慢反应) 升温该反应(2NO+O2=2NO2)速率减慢的原因是 。 (4)中国科学院大学以Bi为电极材料，利用电化学催化还原CO2制备HCOOH。用计算机模拟CO2在电极材料表面发生还原反应的历程如图(*表示微粒与Bi的接触位点)： 依据反应历程图中数据，你认为电催化还原CO2生成HCOOH的选择性 (填“高于”或“低于”)生成CO的选择性，原因是 。 17．工业上用C还原NO2来减少它对空气的污染，在密闭容器中1molNO2和足量C发生。相同时间内测得NO2的生成速率与N2的生成速率随温度变化如图1所示；维持温度不变，相同时间内测得NO2转化率随压强变化如图2所示。回答问题。 (1)图1和图2所示A、B、C、E、F、G六点中，反应处于平衡状态的点有 。 (2)下列说法错误的是______。 A．图1中A点NO2的生成速率与N2的生成速率相等，则反应处于平衡状态 B．图2中 C．图2中平衡常数K(E)=K(G) D．在恒温恒容下，向图2中G点体系中充入一定量NO2，达平衡后，与原平衡相比，NO2的平衡转化率减小 18．，工业合成的K=0.5，回答问题。 (1)恒温恒容下，能说明该反应达到化学平衡状态的是______(填字母)。 A．容器内的密度保持不变 B．容器内压强保持不变 C． D．混合气体的平均摩尔质量保持不变 (2)该温度下，容器为0.5L的密闭容器中模拟合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应 (填“>”、“<”、“=”或“不能确定”)。 (3)下列有关合成氨反应的图像一定正确的是(选填序号)______。 A． B． C． D． 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： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C B C C C B D A C 题号 11 12 13 14 答案 B D A D 1．C 【详解】A．由循环图看出，铁是合成氨的催化剂，但催化剂不影响平衡移动，A错误； B．使用催化剂能降低活化能，但不改变反应的，B错误； C．合成氨是放热反应，较低的反应温度有利于提高氮气的转化率及氨气的产率，C正确； D．合成氨是放热反应，温度过高会影响氨气的产率，D错误； 故选C。 2．C 【详解】增大反应物的浓度，只能增大活化分子数，不能增大活化分子百分数，而升高温度和加入催化剂既能增大活化分子数，又能增大活化分子百分数，移去生成物，浓度降低，活化分子数减少，增大压强，单位体积内活化分子数增多，活化分子数不变，活化分子百分数不变，故选C。 3．B 【详解】A．图①曲线在时v逆瞬间减小，之后v逆减少至反应达到平衡，说明平衡逆向移动，该反应是气体体积增大的反应，扩大容器体积，压强减小，平衡正向移动，A错误； B．由图②可知，增大压强，Z的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则m+n<p，，另外升高温度，Z的体积分数增大，说明平衡正向移动，该反应为吸热反应，，时，反应能自发进行，则该反应在高温下可自发进行，B正确； C．起始增大，相当于增大N2的浓度，平衡正向移动，H2的转化率增大，则图③中两点的转化率：，C错误； D．由图可知，升高温度，NO的平衡转化率下降，说明平衡逆向移动，该反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，则平衡常数：，D错误； 故选B。 4．C 【详解】A．由图可知，活化能，A正确； B．慢反应控制总反应速率，活化能E2>E1，故反应速率由反应②决定，B正确； C．由化合价变化可知，反应①中C2H6(g)既是氧化剂，又是还原剂，CO2不是还原剂，C错误； D．反应①的，D正确； 故答案：C。 5．C 【详解】A．由题干可知，相同质量、相同形状的锌粒与同体积、不同物质的量浓度的盐酸反应，产生氢气一样多，所以锌的物质的量少，再看图像在t1时刻甲的气体体积多，所以浓度为：甲＞乙，故A错误； B．整个反应过程中，化学反应速率先增大后减小，故B错误； C．相同质量、相同形状的锌粒与同体积、不同物质的量浓度的盐酸反应，产生氢气一样多，所以锌的物质的量少，实验中锌粒均完全反应，故C正确； D．硫酸和盐酸都是强酸，若用相同物质的量浓度的硫酸溶液代替盐酸，氢离子浓度增大，反应速率增大，故D错误； 答案选C。 6．C 【详解】A．K为生成物浓度的幂之积，与反应物浓度的幂之积之比，该反应的平衡常数，故A错误； B．该反应的正反应气体总物质的量减小，则，故B错误； C．增大氧气的量，可以促进二氧化硫的转化，则增大，的转化率提高，故C正确； D．该反应为可逆反应，可逆反应不能进行到底，则通入2mol气体和1mol气体，达到平衡时放出热量小于196kJ，故D错误； 故选C。 7．B 【详解】A．加热食品时发生的反应为CaO+H2O=Ca(OH)2，该反应放热，并生成新物质Ca(OH)2，A正确； B．水凝结成冰的过程中△H<0，△S<0，B错误； C．草木灰浸取液是K2CO3溶液，水解使溶液呈碱性，油污在碱性条件下易被除去，故与盐类水解有关，C正确； D．钛合金具有耐高温、耐腐蚀等优良性能，D正确； 答案选B。 8．D 【详解】A．由反应历程及能量变化图可知，两种路径生成的产物的总能量均低于反应物，故从生成和的反应都是放热反应，A项正确； B．与Br原子相连的C原子为，由反应历程及能量变化图可知，过渡态TS1是由CN-的C原子进攻的，形成碳碳键，B项正确； C．由反应历程及能量变化图可知，后续物Ⅰ、Ⅱ转化为产物，分别断开的是和，且后者吸收更多的能量，故Ⅰ中“”之间的作用力比Ⅱ中“”之间的作用力弱，C项正确； D．由于生成所需要的活化能高，反应速率慢，故低温时更容易生成，为主要产物，D项错误； 故选D。 9．A 【详解】A．中氮元素的化合价为—3价，由化合价代数和为0可知，化合物中碳元素的化合价为+4价，故A错误； B．由图可知，阶段Ⅰ的反应为水发生分解反应生成氢气和过氧化氢，总反应均为水发生分解反应生成氢气和氧气，一般情况下，分解反应都是吸热反应，所以阶段Ⅰ和总反应均为吸热过程，故B正确； C．阶段Ⅱ的反应为过氧化氢发生分解反应生成氧气和水，反应中氧元素的化合价即升高被氧化，又降低被还原，过氧化氢既是氧化剂，又是还原剂，故C正确； D．利用太阳光实现高效分解水的反应，实现了太阳能向化学能的转化，故D正确； 故选A。 10．C 【详解】根据化学平衡常数K=c(CO2)=0.1mol/L和温度不变平衡常数不变可知，向平衡体系中加入0.1molCO2的瞬间CO2的浓度变为0.2mol/L，但上述平衡逆向移动，重新达到新的平衡，因为温度不变，新平衡下CO2的浓度保持不变，仍然为0.1mol/L，只有C图像符合； 故答案为：C。 11．B 【详解】A．对于反应①，根据图示可知为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，Y的平衡产率将减小，A错误； B．根据图示可知M为反应的催化剂，增加M的量，X的平衡转化率不变，B正确； C．使用催化剂，反应②中活化能比反应①中的活化能小，反应速率加快，C错误； D．反应②中使用催化剂，可以降低活化能，在单位体积内活化分子数增加，单位时间内反应物发生有效碰撞的次数增加，即②>①，D错误； 答案选B。 12．D 【详解】A．由图可知，过程Ⅰ中生成物总能量小于反应物总能量，总反应为放热反应，A正确； B．氮元素由游离态变为化合态为氮的固定，过程Ⅰ属于氮的固定，过程Ⅱ不是游离态变为化合态，不属于氮的固定，B正确； C．过程Ⅱ，催化剂b表面NH3转化为NO，发生氧化反应，C正确； D．催化剂a、b均可降低过程Ⅰ、Ⅱ的活化能，不改变焓变，D错误； 故选D。 13．A 【详解】A．反应的决速步骤为反应最慢的一步或者能垒最大的一步，由图可知能垒最大的决速步为：C4H10=C4H10*，A错误； B．催化剂可降低反应活化能，提高活化分子百分数，从而加快反应速率，B正确； C．C4H10→C4H8+H2，该反应有H-H非极性键形成，C正确； D．由题干反应流程图可知，若一个C4H10气体分子具有的相对能量为0eV，则该反应的热化学方程为：C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)　ΔH=+0.06NAeV，D正确； 故答案为：A。 14．D 【详解】A．反应速率之比等于化学计量数之比，的反应速率是速率的2倍，A错误； B．碳为固体，增加碳的量，不影响反应速率，B错误； C．的物质的量浓度变化为，，若反应匀速进行，则，故，但随着反应的进行，反应速率减小，故末时，的物质的量浓度大于，C错误； D．用极端假设法解题，当反应物只有二氧化氮时，气体摩尔质量为，当只有氮气和二氧化碳时，两者平均摩尔质量为，故建立平衡过程中，混合气体的平均摩尔质量呈减小趋势，故D正确。 故选D。 15．(1) (2) 低温 0.088 50% 0.11 B 反应为放热反应，升高温度平衡逆向进行，平衡常数减小 逆反应方向 【详解】（1）汽车尾气中的CO是由于汽油在气缸内不均匀、不充分燃烧导致的，而生成NO是因空气中的氮气与氧气在气缸中反应而得，反应的化学方程式为； （2）①反应为焓减熵减的反应，若要，则应在低温下进行，则反应低温自发进行； ②在0～10min内，以N2的浓度变化表示的反应速率为=0.022，根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，以CO2的浓度变化表示的反应速率为40.022=0.088； 根据三段式有： 在15min时，CO的转化率为=50%；此温度下，该反应的化学平衡常数=0.11； ③反应为放热反应，升高温度平衡逆向进行，平衡常数减小，所以其中表示正反应化学平衡常数的是A； ④在该温度下，向该容器中通入含CO、NO2、N2和CO2的混合物，容器中各组分浓度均为2mol/L，Qc==0.5>0.11=K，则此时上述反应向逆反应方向。 16．(1) (2) 0.04 100min > 1.25P0 (3)第一步快速平衡，温度升高，平衡逆向移动，C(NO2)减小，第二步为决速步，C(NO2)减小对反应速率的影响大于温度升高对反应速率的影响。 (4) 高于 生成CO的中间体(*COOH）的活化能高于生成HCOOH的中间体（*OCHO）的活化能。 【详解】（1）已知某反应的平衡常数表达式为K=，可以写出此反应的热化学方程式并且根据盖斯定律，此反应反应热=，故其热化学方程式为：。 （2）①由表格可分析，10min就分解0.01mol/L N2O，故根据表格中的数据推测a=40； ②0.1mol/L N2O完全分解所需时间为100min； ③压强一定时，温度越高，反应速率越快，半衰期越短，由图可知，压强一定时，T2温度时的半衰期大于T1温度时，则温度T1大于T2；设起始一氧化二氮的物质的量为2mol，由半衰期的定义可知，反应至t1min时，一氧化二氮、氮气和氧气的物质的量分别为1mol、1mol、0.5mol，由温度一定时，气体的压强之比等于物质的量之比可得；解得P=1.25P0，故答案为：>；1.25P0； （3）反应分为两步，第一步快速平衡，温度升高平衡逆向移动，C(NO2)减小，总反应速率由慢反应决定，则第二步决定总反应速率，而第二步C(NO2)减小对反应速率的影响大于温度升高对反应速率的影响，故温度升高该反应反应速率却减小。 （4）由图可知，电催化催化还原CO2制备CO的活化能高，电催化催化还原CO2制备HCOOH的活化能地，活化能越低，反应速率越快，选择性越好。 17．(1)C、F、G (2)AB 【详解】（1）图1中，由可知，NO2的生成速率(逆反应速率)应该是N2的生成速率(正反应速率)的二倍时才能使正、逆反应速率相等，即达到平衡，只有C点满足；图2中，是气体体积增大的反应，EF段，压强增大，NO2的转化率升高，说明反应在正向进行，F点刚好达到平衡，FG段，增大压强，NO2的转化率降低，说明平衡逆向移动，G点也为平衡状态，故C、F、G点为平衡状态的点； （2）A．由(1)小问的分析，A点未达到平衡状态，故A错误； B．该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，NO2的转化率减小，故图2中E到F段曲线还未达到平衡状态，v逆逐渐增大，F恰好达到平衡状态，此时v正=v逆，故，故B错误； C．平衡常数K只与温度有关，温度不变，K不变，E点和G点温度相同，故K(E)=K(G)，故C正确； D．在恒温恒容下，向图2中G点平衡体系中充入一定量的NO2，反应物浓度增大，平衡正向移动，但与原平衡相比，等效于加压，NO2的平衡转化率减小，故D正确。 答案为AB。 18．(1)BD (2)= (3)AB 【详解】（1）A．容器的体积、气体的质量始终不变，则容器内的密度保持不变，不能判断平衡，故A不符合； B．该反应为反应前后体积不等的反应，则容器内压强保持不变，能说明达到平衡，故B符合； C．，正逆反应速率不等，反应没有达到平衡，故C不符合； D．该反应为反应前后体积不等的反应，混合气体的平均摩尔质量保持不变，能说明达到平衡，故D符合。 答案为BD。 （2）c(N2)=c(NH3)==4mol/L，c(H2)==2mol/L，浓度商===0.5=K，反应达到平衡状态，则此时反应=； （3）A．加入催化剂反应速率加快，催化剂不能使平衡移动，所以氨气的转化率不变，故A正确； B．由图像可知，T2温度下反应速率快，则T2＞T1，正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，氨气的体积分数减小，故B正确； C．达到平衡状态，各物质浓度保持不变，而不是各物质浓度相等，故C错误； D．图示反应物能量低于生成物，为吸热反应，和合成氨反应为放热反应，图像错误，故D错误。 答案为AB。 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 $$