第2章 化学反应速率与化学平衡 单元检测-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评word（人教版2019）

化学　选择性必修1　[人教版]作业与测评 第二章　单元检测 时间：75分钟　满分：100分 一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。每小题只有一个选项符合题意) 1．反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)在10 L的密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45 mol，则此反应的平均速率可表示为(　　) A．v(NH3)＝0.010 mol·L－1·s－1 B．v(O2)＝0.001 mol·L－1·s－1 C．v(NO)＝0.001 mol·L－1·s－1 D．v(H2O)＝0.045 mol·L－1·s－1 答案　C 解析　由题意知v(H2O)＝＝0.0015 mol·L－1·s－1，再根据各物质的化学反应速率数值之比等于化学计量数之比，可求出v(NH3)、v(O2)和v(NO)。 2．已知反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是(　　) A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率 B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大 C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间 D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则在t1～t2内，SO3(g)的平均生成速率为 答案　D 解析　催化剂能同时、同等程度地增大(或减小)正、逆反应速率，A错误；增大压强时若能增大反应体系中物质的浓度，化学反应速率才会增大，如果反应体系中物质的浓度没有增大(如增加了不参与反应的气体)，反应速率不会增大，B错误；降低温度，化学反应速率减小，会延长达到化学平衡的时间，C错误。 3．水－碳催化制氢的反应为C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)，可应用于汽车尾气的净化，下列关于该反应的说法正确的是(　　) A．增大C(s)的质量可以加快反应速率 B．合适的催化剂能加快反应速率 C．增大水蒸气的浓度能加快正反应速率而减慢逆反应速率 D．达到化学平衡时，H2O能全部转化为H2 答案　B 解析　增大C(s)的质量对反应速率无影响，故A错误；催化剂通过降低活化能提高反应速率，则合适的催化剂能加快反应速率，故B正确；增大水蒸气的浓度，逆反应速率瞬间不变随后增大，故C错误；可逆反应不可能反应到底，所以达到化学平衡时，H2O不可能全部转化为H2，故D错误。 4．一烧瓶中，在25 ℃时存在着平衡：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0。把烧瓶置于80 ℃的水中，则下列不会改变的是(　　) ①颜色　②平均相对分子质量　③质量　④压强　⑤密度 A．①和③ B．②和④ C．④和⑤ D．③和⑤ 答案　D 解析　由于反应2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0的正反应为气体分子数减小的放热反应，所以升高温度，平衡向逆反应方向移动，①颜色加深；②平均相对分子质量减小；③质量不变；④压强增大；⑤密度不变。 5．某温度下，向恒容密闭容器中投入足量CaC2O4，发生反应：CaC2O4(s)CaO(s)＋CO2(g)＋CO(g)，达到平衡时测得CO的浓度为a mol·L－1。保持温度不变，将容器体积压缩至原来的一半，则达到新平衡时测得CO2的浓度为(　　) A．0.5a mol·L－1 B．a mol·L－1 C．1.5a mol·L－1 D．2a mol·L－1 答案　B 解析　该反应中生成的CO、CO2的浓度相等，题述温度下反应的K＝c(CO2)·c(CO)＝c2(CO)＝a2，通常情况下温度不变，平衡常数不变，保持温度不变，将容器体积压缩至原来的一半，K不变，则达到新平衡时CO和CO2的浓度均不变，即达到新平衡时c(CO2)＝c(CO)＝a mol·L－1。 6．甲醇通过催化氧化制取甲醛时，在无催化剂(图中实线)和加入特定催化剂(图中虚线)时均会产生甲醛，其反应中相关物质的相对能量如图所示。下列说法错误的是(　　) A．无催化剂时，温度升高，生成甲醛的正反应速率增大的程度比逆反应速率增大的程度小 B．无催化剂时，生成CO比生成甲醛的活化能小 C．该条件下CO2比CO的稳定性强 D．加入该催化剂可提高图中各反应速率，但不能改变反应的焓变 答案　D 解析　由题图可知，该催化剂能增大甲醇生成CO的活化能，降低甲醇催化氧化生成甲醛的活化能，所以该催化剂降低了甲醇生成CO的反应速率，增大了甲醇催化氧化生成甲醛的反应速率，故D错误。 7．(2023·哈尔滨市高三质量监测)密闭容器中，一定量的混合气体发生反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)，平衡时测得A的浓度为0.8 mol·L－1。保持温度不变，将容器的容积扩大为原来的两倍，再次达到平衡时，测得A的浓度降低为0.5 mol·L－1。下列有关判断正确的是(　　) A．a＋b<c B．该反应的ΔS>0 C．B的转化率增大 D．C的体积分数下降 答案　D 解析　第一次平衡时测得A的浓度为0.8 mol·L－1，保持温度不变，将容器的容积扩大为原来的两倍，若平衡不移动，则A的浓度为0.4 mol·L－1，而再次达到平衡时，测得A的浓度为0.5 mol·L－1，说明体积增大(压强减小)，化学平衡逆向移动，则该反应为气体分子数减小的反应，故A、B错误；平衡逆向移动，B的转化率降低，C的体积分数减小，C错误，D正确。 8．乙酸乙酯的水解反应：CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH。已知该反应的速率随c(H＋)的增大而加快。如图所示为CH3COOC2H5的水解速率随时间的变化曲线。下列说法正确的是(　　) A．图中A、B两点表示的c(CH3COOC2H5)相等 B．反应开始时水解速率增大可能是溶液中c(H＋)逐渐增大所致 C．图中t0时说明反应达到平衡状态 D．图中tB时CH3COOC2H5的转化率等于tA时的转化率 答案　B 解析　乙酸乙酯不断水解，浓度逐渐降低，则A、B两点表示的c(CH3COOC2H5)不相等，故A错误；反应开始时，乙酸乙酯水解产生醋酸，醋酸电离出的氢离子不断增加，反应速率不断加快，故B正确；图中t0时表示乙酸乙酯水解速率最大，但没有达到平衡状态，故C错误；乙酸乙酯作为反应物不断减少，则tB时CH3COOC2H5的转化率高于tA时CH3COOC2H5的转化率，故D错误。 9．在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1 CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是(　　) A．上述反应的ΔH<0 B．压强：p4>p3>p2>p1 C．压强为p4，温度为1100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64 D．压强为p4时，在y点：v(正)>v(逆) 答案　A 解析　p1、p2、p3、p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强p4>p3>p2>p1，B正确；压强为p4、温度为1100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝c(H2)＝0.16 mol·L－1，即平衡常数K＝≈1.64，C正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v(正)>v(逆)，D正确。 10．某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡： ①2X(g)＋Y(g)Z(s)＋2Q(g)　ΔH1＜0 ②M(g)＋N(g)R(g)＋Q(g)　ΔH2＞0 下列叙述错误的是(　　) A．加入适量Z，①和②平衡均不移动 B．通入稀有气体Ar，①平衡正向移动 C．降温时无法判断Q浓度的增减 D．通入Y，则N的浓度增大 答案　B 解析　Z为固体，加入适量Z不影响反应①的平衡移动，而反应②与Z无关，故加入Z也不影响反应②的平衡移动，A正确；通入稀有气体Ar，由于容器体积不变，故气体浓度不发生改变，反应①的平衡不移动，B错误；温度降低，反应①正向移动，反应②逆向移动，但两个反应中反应物的起始浓度未知，故无法判断Q浓度的增减，C正确；通入气体Y，反应①平衡正向移动，Q的浓度增大，导致反应②平衡逆向移动，则N的浓度增大，D正确。 11．由γ­羟基丁酸(HOCH2CH2CH2COOH)生成γ­丁内酯()的反应如下： HOCH2CH2CH2COOH＋H2O。在25 ℃时，溶液中γ­羟基丁酸初始浓度为0.180 mol·L－1，随着反应的进行，测得γ­丁内酯的浓度随时间的变化如表所示。下列说法错误的是(　　) t/min 21 50 80 100 c/(mol·L－1) 0.024 0.050 0.071 0.081 t/min 120 160 220 ∞ c/(mol·L－1) 0.090 0.104 0.116 0.132 A.在120 min时，γ­羟基丁酸的转化率为50% B．在50～80 min内，以γ­丁内酯的浓度变化表示的反应速率为0.07 mol·L－1·min－1 C．在25 ℃时，该反应的平衡常数K＝2.75 D．为提高平衡时γ­羟基丁酸的转化率，可采取的措施是移出γ­丁内酯 答案　B 解析　120 min时，反应产生0.090 mol·L－1的γ­丁内酯，则反应消耗γ­羟基丁酸的浓度为0.090 mol·L－1，γ­羟基丁酸的转化率为×100%＝50%，A正确；50～80 min内γ­丁内酯的浓度改变了0.021 mol·L－1，则用γ­丁内酯的浓度变化表示的反应速率为＝0.0007 mol·L－1·min－1，B错误；25 ℃时，该反应的平衡常数K＝＝＝2.75，C正确；若移走γ­丁内酯，则生成物浓度减小，平衡正向移动，从而可提高γ­羟基丁酸的转化率，D正确。 12．(2023·北京四中高三上学期期中)不同温度下，将1 mol CO2和3 mol H2充入体积为1 L的恒容密闭容器中发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH。平衡时CH3OH的物质的量分数随温度变化如图所示。 下列说法不正确的是(　　) A．该反应的ΔH＜0 B．240 ℃时，该反应的化学平衡常数K＝ C．240 ℃时，若充入2 mol CO2和6 mol H2，平衡时CH3OH的物质的量分数大于25% D．240 ℃时，若起始时充入0.5 mol CO2、2 mol H2、1 mol CH3OH、1 mol H2O，反应向正反应方向进行 答案　B 解析　240 ℃时，甲醇的物质的量分数为25%，设甲醇转化的物质的量为x mol，列三段式： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 起始量/mol 1 3 0 0 转化量/mol x 3x x x 平衡量/mol 1－x 3－3x x x 平衡时甲醇的物质的量分数为×100%＝25%，解得x＝，化学平衡常数K＝＝＝，故B错误。 二、非选择题(本题共4小题，共52分) 13．某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵 (NH2COONH4)分解反应的平衡常数的测定。将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器容积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据如表所示： 温度/℃ 15 20 25 30 35 平衡总压强/kPa 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 平衡时气体总浓度/ (mol·L－1) 2.4×10－3 3.4×10－3 4.8×10－3 6.8×10－3 9.4×10－3 (1)氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应的平衡常数K的表达式为________________。 (2)氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH________(填“＞”或“＜”)0，原因是______________。 (3)氨基甲酸铵分解反应的ΔS________(填“＞”或“＜”)0，该反应在________(填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。 (4)升高温度，化学平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；增大容器的压强，K值__________。 (5)根据表格中的数据，25 ℃时氨基甲酸铵的分解平衡常数为______________(结果保留两位有效数字)。 答案　(1)K＝c2(NH3)·c(CO2)　 (2)＞　升高温度，平衡向正反应方向移动 (3)＞　高温　(4)增大　不变　 (5)1.6×10－8 14．砷(As)是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。 298 K时，将20 mL 3x mol·L－1Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。 (1)下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。 a．溶液的pH不再变化 b．v(I－)＝2v(AsO) c．不再变化 d．c(I－)＝y mol·L－1 (2)tm时，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”，下同)。 (3)tm时v逆________tn时v逆，理由是__________________________。 (4)若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为____________________。 答案　(1)ac　(2)大于　(3)小于　tm时生成物浓度较低　(4) 解析　(1)a对：溶液pH不变时，则c(OH－)保持不变，反应处于平衡状态。b错：根据反应方程式，始终存在速率关系：v(I－)＝2v(AsO)，反应不一定处于平衡状态。c对：由于Na3AsO3总量一定，当不再变化时，c(AsO)、c(AsO)也保持不变，反应达到平衡状态。d错：由图可知，达到平衡时c(I－)＝2c(AsO)＝2y mol·L－1，因此c(I－)＝y mol·L－1时，反应没有达到平衡。 (4)反应前，三种溶液混合后，c(Na3AsO3)＝3x× mol·L－1＝x mol·L－1，同理，c(I2)＝x mol·L－1，反应情况如下： AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l) x x 0 0 x－y x－y 1 y 2y K＝＝。 15．(1)在2 L的密闭容器中发生反应：CO2(g)＋2H2(g)HCHO(g)＋H2O(g)。T1 ℃时，将体积比为1∶2的CO2和H2混合气体充入容器中，每隔一定时间测得容器内气体压强如下表所示： 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 压强/kPa 1.08 0.96 0.88 0.82 0.80 0.80 0.80 ①已知：vp(B)＝，则反应开始10 min内，用H2的压强变化表示该反应的平均反应速率为________kPa·min－1。 ②T1 ℃时，反应的平衡常数Kp的代数式为Kp＝________________(kPa)－1(Kp为用各气体分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。 (2)T2 ℃时，向体积为2 L的恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2的混合气体，容器内气体压强为1.2 kPa，反应达到平衡时，HCHO的分压与起始的关系如图所示： ①当＝2时，反应达到平衡后，若再向容器中加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分压均增大0.05 kPa，则达到新平衡时，H2的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②当＝2.5时，达到平衡状态后，HCHO的分压可能是图中的________点(填“D”“E”或“F”)。 答案　(1)①0.024　②　 (2)①增大　②F 解析　(1)①T1 ℃时，起始总压强为1.08 kPa，由CO2和H2的体积比为1∶2可得，CO2和H2的分压分别为1.08 kPa×＝0.36 kPa和1.08 kPa×＝0.72 kPa，容器容积不变，根据pV＝nRT，分压与物质的量成正比，设转化的分压为x kPa，则有 CO2(g)＋2H2(g) HCHO(g)＋ H2O(g) 起始量/kPa 0.36 0.72 0 0 转化量/kPa x 2x x x 某时刻量/kPa 0.36－x 0.72－2x x x 10 min时，0.36－x＋0.72－2x＋x＋x＝0.96，则x＝0.12，用H2的压强变化表示该反应的平均反应速率为＝0.024 kPa·min－1。②平衡时，0.36－x＋0.72－2x＋x＋x＝0.80，则x＝0.28，平衡常数Kp＝＝ (kPa)－1。 (2)①当＝2，反应达到平衡后，若再向容器中加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分压均增大0.05 kPa，此时Q<K，平衡正向移动，则H2的转化率增大。②当反应物按化学计量数之比投料，达到平衡时生成物的百分含量最大，当＝2.5时，达到平衡后HCHO的体积分数应小于C点，故可能是题图中的F点。 16．(2023·河南省重点高中高三联考)TiN具有良好的导电和导热性，可用于高温结构材料和超导材料。可利用化学气相沉积技术来制备氮化钛。请回答下列问题： (1)已知1200 ℃下，三种制备氮化钛反应的热化学方程式： (ⅰ)TiCl4(g)＋N2(g)TiN(s)＋2Cl2(g)　ΔH1＝＋366.32 kJ·mol－1　Kp1＝0.82 (ⅱ)6TiCl4(g)＋8NH3(g)6TiN(s)＋24HCl(g)＋N2(g)　ΔH2＝＋386.88 kJ·mol－1　 Kp2＝1.6×106 (ⅲ)TiCl4(g)＋N2(g)＋2H2(g)TiN(s)＋4HCl(g)　ΔH3＝＋2.88 kJ·mol－1 利用反应ⅰ和ⅱ两种方式制备TiN时，反应ⅱ的反应趋势远大于ⅰ，其原因是____________________________________________________________________________________。 (2)在1200 ℃、130 kPa反应条件下，将TiCl4(g)、N2(g)、H2(g)以物质的量之比1∶1∶2加入反应容器进行反应ⅲ。20 min时反应达到平衡状态，平衡时混合气中N2(g)与H2(g)的分压相等，则TiCl4(g)平衡转化率为________(保留三位有效数字)，0～20 min之间，以分压表示TiCl4(g)的平均反应速率为________kPa·min－1。 (3)制备氮化钛的原料氨气的合成。将0.10 mol N2和0.26 mol H2投入某刚性反应容器中，测得反应过程中NH3的体积分数和反应体系的总压p随着温度的升高而变化的曲线如图： ①对于该可逆反应过程，下列有关说法正确的是________(填字母)。 A．a、b、c三点时，该反应均处于平衡状态 B．m→n过程中，该反应平衡逆向移动 C．混合气体的平均摩尔质量M(b)>M(c)>M(a) D．混合气体的密度ρ(b)>ρ(c)>ρ(a) ②x、y、m三点对应温度下的平衡常数由大到小的顺序为______________________。 ③当温度为T3，该反应达到平衡时，以气体分压表示的该反应的平衡常数Kp＝________(MPa)－2(列出计算式即可)。 答案　(1)反应ⅰ和ⅱ的焓变相近，但反应ⅱ气体分子数增大较多，熵增程度大，因此反应ⅱ的反应趋势远大于反应ⅰ (2)66.7%　1.125 (3)①BC　②K(x)>K(y)>K(m)　③ 解析　(2)设起始加入四氯化钛、氮气和氢气的物质的量分别为1 mol、1 mol和2 mol，四氯化钛的转化量为a mol，由方程式可知，20 min反应达到平衡时，四氯化钛、氮气、氢气、氯化氢的物质的量分别为(1－a) mol、(1－0.5a) mol、(2－2a) mol、4a mol，由平衡时混合气中氮气和氢气的分压相等可得：1－0.5a＝2－2a，解得a＝，则四氯化钛的转化率为66.7%，混合气体的总物质的量为 mol；由反应在1200 ℃、130 kPa反应条件下进行可知，平衡时四氯化钛的平均反应速率为 ＝1.125 kPa·min－1。 (3)①化学反应限度是一定条件下化学反应的最大限度，由图可知，b点氨气的体积分数最大，反应达到平衡，则a点反应未达到平衡状态，故A错误；由图可知，b点氨气的体积分数最大，反应达到平衡，b→c过程为化学平衡移动过程，升高温度，氨的体积分数降低，因为该反应的正反应为放热反应，m→n过程为化学平衡移动过程，升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，故B正确；由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，由图可知，b点氨气的体积分数最大，反应达到平衡，则a点为平衡的形成过程，c点为平衡移动过程，该反应是气体分子数减小的反应，NH3的体积分数越大，体系中气体的总物质的量越小，则b、c、a三点混合气体物质的量依次增大，混合气体的平均摩尔质量M(b)、M(c)、M(a)依次减小，故C正确；由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则b、c、a三点混合气体的密度相等，故D错误；②该反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，反应的平衡常数减小，由图可知，x、y、m三点对应温度依次增大，所以平衡常数依次减小；③由图可知，当温度为T3、反应达到平衡时，氨气的体积分数为20%、体系总压强为30 MPa，设氮气的转化率为x，平衡时氮气、氢气和氨气的物质的量分别为(0.1－0.1x) mol、(0.26－0.3x) mol和0.2x mol，由氨气的体积分数为20%，可得×100%＝20%，解得x＝0.3，则氮气、氢气和氨气的平衡分压分别为×30 MPa＝7 MPa、×30 MPa＝17 MPa和×30 MPa＝6 MPa，反应的平衡常数Kp＝ (MPa)－2。 10 学科网（北京）股份有限公司 $$