第2章 化学反应的方向、限度与速率 自我评价-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1创新导学案word（鲁科版2019）

新教材·化学 选择性必修1［L］ 第2章　自我评价 时间：70分钟　满分：100分 一、选择题（每小题只有一个选项符合题意） 1.在图Ⅰ中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开，如图Ⅱ，两种气体分子立即都占有了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是（　　） A.此过程是从混乱程度小向混乱程度大变化，即熵增大的过程 B.此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出 C.此过程是自发可逆的 D.此过程从有序到无序，混乱度增大 答案　C 解析　气体混合后，不可能再自发分开，所以此过程不可逆，C错误。 2.反应SiCl4（g）＋2H2（g）Si（s）＋4HCl（g）可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是（　　） A.该反应ΔH>0、ΔS<0 B.该反应的平衡常数K＝ C.高温下反应每生成1 mol Si需消耗2×22.4 L H2 D.用E表示键能，该反应ΔH＝4E（Si—Cl）＋2E（H—H）－4E（H—Cl） 答案　B 解析　该反应气体反应物系数之和小于气体生成物系数之和，因此该反应为熵增反应，即ΔS>0，故A错误；题中说的是高温，不是标准状况下，因此不能直接用22.4 L·mol－1计算，故C错误；ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，即ΔH＝4E（Si—Cl）＋2E（H—H）－4E（H—Cl）－2E（Si—Si），故D错误。 3.在一定条件下，对于密闭容器中的反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），下列说法正确的是（　　） A.增加氮气的量，可以加快反应速率 B.当氮气和氢气全部转化为氨气时，反应才达到最大限度 C.反应达到平衡时，氢气和氨气的浓度之比一定为3∶2 D.分别用氮气和氨气来表示该反应的速率时，数值大小相同 答案　A 解析　在一定条件下，增加氮气的量，反应物浓度增大，反应速率加快，故A正确；可逆反应的反应物不可能完全转化为反应产物，反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）中氮气和氢气浓度不再改变时，即反应达到最大限度，故B错误；可逆反应达到平衡时，各物质的浓度不变，氢气和氨气的浓度之比不一定等于其系数之比，故C错误；分别用氮气和氨气来表示该反应的速率时，数值比等于1∶2，故D错误。 4.在两个恒容密闭容器中进行下列两个可逆反应：（甲）C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）；（乙）CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）。现有下列状态，其中能表明甲、乙容器中的反应都达到平衡状态的是（　　） A.混合气体平均相对分子质量不再改变 B.恒温时，气体压强不再改变 C.混合气体的密度保持不变 D.同一时间内，水蒸气消耗的物质的量等于氢气消耗的物质的量 答案　D 解析　甲容器中，碳为固态，该可逆反应属于反应前后气态物质系数不相等的反应；乙容器中，该可逆反应属于反应前后气态物质系数相等的反应，故乙容器中混合气体平均相对分子质量、密度、压强都始终保持不变，A、B、C三项不能。同一时间内，消耗氢气的物质的量等于消耗水蒸气的物质的量，即消耗氢气的物质的量等于生成氢气的物质的量，D可以。 5.已知反应①CO（g）＋CuO（s）CO2（g）＋Cu（s），反应②H2（g）＋CuO（s）Cu（s）＋H2O（g），二者在温度T下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）的平衡常数为K。则下列说法正确的是（　　） A.反应①的平衡常数K1＝ B.反应③的平衡常数K＝K1·K2 C.对于反应③，恒容时升高温度，K值减小，则正反应ΔH<0 D.对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小 答案　C 解析　Cu、CuO为固体，不能列入平衡常数表达式中，故A错误；在题述反应中存在①－②＝③，所以K＝，故B错误；对于反应③，恒容时升高温度，K值减小，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应ΔH<0，故C正确；对于反应③，恒温恒容下，增大压强，可以是充入反应物气体，可以是充入产物气体，也可以是充入与反应无关的气体，故D错误。 6.一定条件下，反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） ΔH<0已达平衡，其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生的影响与图像不相符的是（　　） A.增大氧气的浓度 B.增大压强 C.升高温度 D.加入催化剂 答案　C 解析　分析时要注意改变条件的瞬间v正、v逆的变化，增大氧气的浓度，v正瞬间增大，v逆逐渐增大，A正确；增大压强，v正、v逆都瞬间增大，v正增大的倍数大于v逆增大的倍数，B正确；升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C错误；加入催化剂，v正、v逆同时同倍数地增大，D正确。 7.CO（g）和H2O（g）以1∶2体积比分别通入到体积为2 L的三个恒容密闭容器中进行反应：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），得到如下三组数据： 实验 温度/℃ 起始时H2O 的量/mol 平衡时CO2 的量/mol 达到平衡所需时间/min A 650 4.00 1.30 50 B 900 2.00 0.40 10 C 650 2.00 0.65 10 下列说法不正确的是（　　） A.从实验数据分析，该反应的正反应是吸热反应 B.实验A中，在0～10 min内，以c（H2）表示的反应速率大于0.013 mol/（L·min） C.从生产效益分析，实验C的条件最佳 D.比较实验B、C，说明实验C使用了高效的催化剂 答案　A 解析　根据实验B和C，升高温度，CO2的物质的量减少，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，即正反应是放热反应，故A错误；实验A中达到平衡时，v（CO2）＝ mol/（L·min）＝0.013 mol/（L·min），根据反应速率之比等于化学计量数之比，即v（H2）＝v（CO2）＝0.013 mol/（L·min），随着反应的进行，反应物的浓度减小，化学反应速率降低，0～10 min内，v（H2）>0.013 mol/（L·min），故B正确；根据表格数据，实验C温度低，达到平衡所需时间短，且平衡时反应物的转化率较大，因此从生产效益分析，实验C的条件最佳，故C正确；实验B的温度高于实验C的温度，但达到平衡所需的时间相同，说明实验C使用了高效的催化剂，故D正确。 8.某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对3A2（g）＋B2（g）2BA3（g）化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律（图中T表示温度，n表示物质的量），则下列说法正确的是（　　） A.a、b、c三点平衡常数：Kb>Kc>Ka B.达到平衡时B2的转化率：αb>αa>αc C.增大压强有利于BA3的生成，因此在实际生产中压强越大越好 D.若起始量＝，则在T2温度下，平衡时BA3的体积分数接近b点 答案　D 解析　由图可知，a、b、c三点所处的温度相同，所以平衡常数Kb＝Ka＝Kc，故A错误；对于反应3A2（g）＋B2（g）2BA3（g），随n（B2）的增加，反应向正反应方向移动，但B2的转化率降低，即B2的转化率αb>αa>αc，故B错误；增大压强平衡向正反应方向移动，有利于BA3的生成，但在实际生产中需要考虑生产条件和成本，所以并不是压强越大越好，故C错误；由反应3A2（g）＋B2（g）2BA3（g）可知，当＝时BA3的体积分数最大，所以，在T2温度下，当起始量＝，平衡时BA3的体积分数接近b点，故D正确。 9.对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下，M的物质的量浓度（mol·L－1）随时间（min）变化的有关实验数据见下表。 下列说法不正确的是（　　） A.在0～20 min内，Ⅰ中M的分解速率为0.015 mol·L－1·min－1 B.水样酸性越强，M的分解速率越快 C.在0～25 min内，Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大 D.由于Cu2＋存在，Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快 答案　D 解析　0～20 min内，水样Ⅰ中vM＝（0.40－0.10） mol·L－1÷20 min＝0.015 mol·L－1·min－1，A正确；比较水样Ⅰ和Ⅱ可知，水样酸性越强，M的分解速率越快，B正确；在0～25 min内，水样Ⅲ中M的分解百分率为75%，而水样Ⅱ中M的分解百分率为60%，C正确；虽然水样Ⅳ中有Cu2＋存在，但是在相同时间内，水样Ⅰ中M的分解速率仍比水样Ⅳ的快，D错误。 10.已知反应：CH2===CHCH3（g）＋Cl2（g）CH2===CHCH2Cl（g）＋HCl（g）。在一定压强下，按ω＝向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数（φ）与温度（T）、ω的关系，图乙表示反应的平衡常数（K）与温度（T）的关系。则下列说法正确的是（　　） A.图甲中ω1>1 B.若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强将不变 C.温度T1、ω＝2，Cl2的平衡转化率约为33.3% D.图乙中，线A表示正反应的平衡常数 答案　C 11.不同温度下，三个体积均为1 L的密闭容器中发生反应3H2（g）＋N2（g）2NH3（g） ΔH＝－92.6 kJ·mol－1。实验测得起始、平衡时的有关数据如表所示。下列说法正确的是（　　） 容器 编号 温度/K 起始物质的量/mol 平衡物质的量/mol H2 N2 NH3 H2 Ⅰ T1 3 1 0 2.4 Ⅱ T2 1.2 0.4 0.2 1.2 Ⅲ T1 2 0.2 0.2 A.T1<T2 B.平衡时，容器Ⅰ中反应放出的热量为92.6 kJ C.容器Ⅰ和容器Ⅱ中反应的化学平衡常数相同 D.容器Ⅲ中的反应起始时向逆反应方向进行 答案　D 解析　容器Ⅱ相当于起始投料1.5 mol H2、0.5 mol N2，恰好为容器Ⅰ中H2、N2的量的一半，若容器Ⅱ的体积为0.5 L，则T1温度下容器Ⅰ、Ⅱ中化学平衡等效，平衡时容器Ⅱ中H2的物质的量应为容器Ⅰ中的一半，即1.2 mol；现容器Ⅱ的体积为1 L，温度为T2，平衡时H2的物质的量为1.2 mol，即体积从0.5 L增大到1 L，温度从T1改变到T2，容器Ⅱ中的平衡没有移动；因为减压（增大体积）使平衡逆向移动，该反应的正反应为放热反应，所以只有降温（T1>T2）使平衡正向移动，才能抵消减压的影响，使容器Ⅱ中的化学平衡不移动，A错误。热化学方程式中的ΔH为反应完全时的数据，因为反应可逆，容器Ⅰ中3 mol H2、1 mol N2不可能完全反应，故平衡时放出的热量小于92.6 kJ，B错误。化学平衡常数与温度有关，容器Ⅰ和容器Ⅱ的温度不同，化学平衡常数也不同，C错误。容器Ⅰ、Ⅲ的温度相同，平衡常数相同，容器Ⅰ中平衡时H2、N2、NH3的物质的量浓度分别为2.4 mol·L－1、0.8 mol·L－1、0.4 mol·L－1，则平衡常数K＝≈0.0145 mol－2·L2，容器Ⅲ起始时浓度商Q＝＝0.025 mol－2·L2>K，故起始时反应向逆反应方向进行，D正确。 12.如图所示，隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器中均发生反应X（g）＋3Y（g）2Z（g）ΔH＝－192 kJ·mol－1。向M、N中都通入a mol X和b mol Y的混合气体，起初时M、N两容器的容积相同，保持两容器的温度相同且恒定不变。下列说法一定正确的是（　　） A.平衡时X的体积分数：M<N B.若向N中再充入a mol X和b mol Y，则平衡时X的转化率：M>N C.若a∶b＝1∶3，当M中放出172.8 kJ热量时，X的平衡转化率为90% D.若a＝1.2，b＝1，并且N中达到平衡时体积为2 L，此时含有0.4 mol Z，则再通入0.36 mol X时，v正<v逆 答案　D 解析　N中为恒压，M中随反应进行压强减小，反应过程中N中压强大于M中压强，增大压强，平衡向正反应方向移动，故平衡时X的体积分数M>N，A错误；向N中再充入a mol X和b mol Y后达到平衡时的状态与未充入X、Y前相同，即互为等效平衡，根据A项的分析可知，平衡时X的转化率M<N，B错误；反应初始时X的物质的量未知，故X的平衡转化率未知，C错误；若a＝1.2，b＝1，并且N中达到平衡时体积为2 L，此时含有0.4 mol Z，则： 　　　　　　　X（g）＋3Y（g）2Z（g） n0/mol 1.2 1 0 Δn/mol 0.2 0.6 0.4 n（平衡）/mol 1.0 0.4 0.4 则平衡常数 K＝ ＝10 mol－2·L2，反应温度不变，故通入X前后平衡常数不变，未通入X前，平衡时气体总物质的量为1.8 mol，通入0.36 mol X后，气体总物质的量为2.16 mol，由同温同压下气体体积与物质的量成正比可知，＝，则通入0.36 mol X之后N的体积为2.4 L，浓度商 Q＝ ≈10.59 mol－2·L2>K，故平衡向逆反应方向移动，则v正<v逆，D正确。 二、非选择题（本题共4小题） 13.某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题： （1）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是__________________ _______________________________________________。 （2）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。 实验 混合溶液　　　　 A B C D E F 4 mol·L－1 H2SO4 溶液/ mL 30 V1 V2 V3 V4 V5 饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0 ①请完成此实验设计，其中：V1＝　　　　，V6＝　　　　，V9＝　　　　。 ②该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因：___________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________。 答案　（1）CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu­Zn原电池，加快了氢气产生的速率 （2）①30　10　17.5　②当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，减小了Zn与稀硫酸的接触面积 解析　（2）①因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据F中加入的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得V6＝10，V9＝17.5。 14.已知2A2（g）＋B2（g）2C3（g）　ΔH＝－Q1 kJ·mol－1（Q1>0），在一个有催化剂、容积不变的密闭容器中加入2 mol A2和1 mol B2，在500 ℃时充分反应，达到平衡时C3的浓度为w mol·L－1，放出热量为Q2 kJ。 （1）达到平衡时，A2的转化率为　　　　。 （2）达到平衡后，若向原容器中通入少量的氩气，A2的转化率将　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。 （3）若在原来的容器中，只加入2 mol C3，500 ℃时充分反应达到平衡后，吸收热量Q3 kJ，C3的浓度　　　　（填“>”“＝”或“<”）w mol·L－1，Q1、Q2、Q3之间满足何种关系：Q3＝　　　　。 （4）改变某一条件，得到如图的变化规律（图中T表示温度，n表示物质的量），则下列结论正确的是　　　　（填序号）。 A.反应速率：c>b>a B.达到平衡时A2的转化率：b>a>c C.T2>T1 D.b点对应的状态，A2和B2的起始物质的量之比为2∶1 答案　（1）　（2）不变　（3）＝　Q1－Q2　 （4）AD　 解析　（1）已知2A2（g）＋B2（g）2C3（g）　ΔH＝－Q1 kJ·mol－1 （Q1>0），达到平衡后C3的浓度为w mol·L－1，放出热量为Q2 kJ，则A2的平衡转化率为。 （2）达到平衡后，若向原恒容容器中通入少量的氩气，氩气不参与反应，反应物浓度不变，平衡不移动，A2的平衡转化率不变。 （3）在同一容器中投入2 mol A2和1 mol B2与投入2 mol C3是等效的，达到的平衡状态相同，所以反应达到平衡后，C3的浓度等于w mol·L－1；根据等效平衡原理可知，Q1＝Q2＋Q3。 （4）增大反应体系中B2的物质的量，反应物的浓度变大，反应速率：c>b>a，故A正确；增大一种反应物的量，则另一种反应物的平衡转化率增大，则达到平衡时A2的转化率大小为c>b>a，B错误；正反应是放热反应，所以降低温度，平衡正向移动，C3的平衡体积分数增大，故T2<T1，C错误；当投料比为化学计量数之比时，平衡时产物的体积分数最大，则b点对应的状态，A2和B2的起始物质的量之比为2∶1，D正确。 15.甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。利用CO和H2可以合成甲醇，反应原理为CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。一定条件下，在容积为V L的密闭容器中充入a mol CO与2a mol H2合成甲醇，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 （1）p1　　　　p2（填“>”“<”或“＝”），理由是__________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________。 （2）该甲醇合成反应在A点的平衡常数K＝　　　　　　　　　（用a和V表示）。 （3）该反应达到平衡时，反应物的转化率：CO　　　　H2（填“>”“<”或“＝”）。 （4）下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高CO转化率的是_____________（填序号）。 A.使用高效催化剂 B.降低反应温度 C.增大体系压强 D.不断将CH3OH从反应混合物中分离出来 E.加入等物质的量的CO和H2 答案　（1）<　甲醇的合成反应是气体分子数减少的反应，相同温度下，增大压强，CO的平衡转化率提高 （2）　（3）＝　（4）C 解析　（1）由图像可知，相同温度下，p2压强下CO的平衡转化率大于p1压强下CO的平衡转化率，正反应是气体体积减小的反应，压强增大，平衡正向移动，所以p1<p2。 （2）向V L恒容密闭容器中充入a mol CO与2a mol H2，A点时CO的平衡转化率为75%，故CO的变化量为0.75a mol，则根据CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g），H2的变化量为0.75a mol×2＝1.5a mol，CH3OH的变化量为0.75a mol，平衡时CO的浓度为 mol·L－1、H2的浓度为 mol·L－1、CH3OH的浓度为 mol·L－1，平衡常数K＝，代入数据得K＝。 （3）CO和H2的初始加入量之比为1∶2，等于其化学计量数之比，故CO和H2的平衡转化率相等。 （4）使用高效催化剂可以加快反应速率，但不影响平衡的移动，故A错误；降低反应温度，反应速率减慢，故B错误；增大体系压强，反应速率加快，平衡正向移动，CO的转化率增大，故C正确；不断将CH3OH从反应混合物中分离出来，降低浓度，反应速率减慢，故D错误；加入等物质的量的CO和H2，反应速率增大，但CO的转化率降低，故E错误。 16.采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题： F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5（g）分解反应： 2N2O5（g）―→4NO2（g）＋O2（g） 　 2N2O4（g） 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t＝∞时，N2O5（g）完全分解]： t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞ p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 （1）已知：2N2O5（g）===2N2O4（g）＋O2（g）      ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1 2NO2（g）===N2O4（g）　 ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1 则反应N2O5（g）===2NO2（g）＋O2（g）的ΔH＝　　　　kJ·mol－1。 （2）研究表明，N2O5（g）分解的反应速率v＝2×10－3×（kPa·min－1）。t＝62 min时，测得体系中＝2.9 kPa，则此时的＝　　　kPa，v＝　　　kPa·min－1。 （3）若提高反应温度至35 ℃，则N2O5（g）完全分解后体系压强p∞（35 ℃）　　　　63.1 kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是_____________________________ ___________________________________________　　　　　　　　　。 （4）25 ℃时，N2O4（g）2NO2（g）反应的平衡常数Kp＝　　　　kPa（Kp为以分压代替浓度表示的平衡常数，计算结果保留一位小数）。 答案　（1）＋53.1　（2）30.0　6.0×10－2 （3）大于　温度提高，体积不变，总压强提高；NO2生成N2O4为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高　（4）13.4 解析　（2）根据方程式可知生成氧气与消耗N2O5的物质的量之比是1∶2，又因为压强之比等于物质的量之比，所以消耗N2O5的压强是2.9 kPa×2＝5.8 kPa，则此时N2O5的压强是35.8 kPa－5.8 kPa＝30.0 kPa，因此此时反应速率v＝2.0×10－3×30（kPa·min－1）＝6.0×10－2（kPa·min－1）。 （3）由于温度升高，容器体积不变，总压强提高，且NO2生成N2O4为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高，所以若提高反应温度至35 ℃，则N2O5（g）完全分解后体系压强p∞（35 ℃）大于63.1 kPa。 （4）根据表中数据可知N2O5完全分解时的压强是63.1 kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的NO2的压强是35.8 kPa×2＝71.6 kPa，O2是35.8 kPa÷2＝17.9 kPa，总压强应该是71.6 kPa＋17.9 kPa＝89.5 kPa，平衡后压强减少了89.5 kPa－63.1 kPa＝26.4 kPa，所以根据方程式2NO2（g）N2O4（g）可知平衡时N2O4对应的压强是26.4 kPa，NO2对应的压强是71.6 kPa－26.4 kPa×2＝18.8 kPa，则反应的平衡常数Kp＝ kPa≈13.4 kPa。 16 学科网（北京）股份有限公司 $$