专题2 第二单元 化学反应的方向与限度 单元综合训练-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（苏教版2019）

专题2　化学反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向与限度 单元综合训练 (建议用时：40分钟) 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．已知298 K下反应2Al2O3(s)＋3C(s)===4Al(s)＋3CO2(g)　ΔH＝2171 kJ/mol，ΔS＝635．5 J/(mol·K)，则下列说法正确的是(　　) A．由题给ΔH值可知，该反应是一个放热反应 B．ΔS>0表明该反应是一个熵增加的反应 C．该反应能自发进行 D．不能确定该反应能否自发进行 解析　因ΔH>0，故该反应为吸热反应，A错误；ΔH－TΔS＝2171 kJ/mol－298 K×0．6355 kJ/(mol·K)＝1981．621 kJ/mol>0，故该反应在298 K时不能自发进行，C、D错误。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 解析 解析　反应过程中分离出水蒸气，生成物的浓度减小，逆反应速率减小，正反应速率随之减小，故C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析　题图中横坐标为起始时SO2的物质的量，纵坐标为平衡时SO3的体积分数，曲线上的点对应的状态均为平衡状态，A错误；改变的只有起始时n(SO2)，n(O2)不变，当起始n(SO2)越小时，SO2的转化率越大，故a点SO2的转化率最大，B正确，C错误；温度不变，则平衡常数不变，D错误。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 > AB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 解析　(1)根据题图可知，T1 ℃时反应达到平衡所用的时间小于T2 ℃时反应达到平衡所用的时间，则T1 ℃时反应速率大于T2 ℃时反应速率，温度越高，反应速率越大，则T1>T2，B点时反应达到平衡状态，vB(正)＝vB(逆)，且A、B两点CH4(g)的浓度相等，则vA(正)>vB(正)＝vB(逆)。 (2)A项，一定温度下，恒容密闭容器中按物质的量之比2∶1通入CH4(g)和CO2(g)，因二者化学计量数之比为1∶1，则二者转化的物质的量之比为1∶1，CH4(g)和CO2(g)的转化率之比恒为1∶2，不能说明反应已达到平衡状态；B项，每断裂2 mol C—H的同时形成1 mol H—H，说明消耗0．5 mol CH4的同时生成1 mol H2，二者均表示正反应速率，不能说明反应已达到平衡状态。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 －181 kJ·mol－1 CD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (3)在某温度下，将1 mol CO与2 mol H2充入体积为 2 L的钢瓶中，发生反应①， 在第5 min时达到化学平衡状态，此时甲醇的物质 的量分数为0．1。已知甲醇的浓度随时间的变化情况如 图所示。 ①0～5 min内，用甲醇表示的平均反应速率为_______________________。 ②H2的平衡转化率α＝________，化学平衡常数K＝________(保留两位有效数字)。 ③1 min时，v正____v逆(填“>”“<”或“＝”，下同)。 ④1 min时v正____4 min时v逆。 答案 0．025 mol·L－1·min－1 25% 0．59 > > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 时间(s) c(mol/L) 0 20 40 60 80 100 c(N2O4) 0．20 a 0．10 c d e c(NO2) 0．00 0．12 b 0．22 0．22 0．22 13．在80 ℃时，将0．4 mol的四氧化二氮气体充入2 L已抽空的固定容积的密闭容器中，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据： 反应进行至100 s后将反应混合物的温度降低，发现气体的颜色变浅。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (1)该反应的化学方程式为________________，表中b_____c(填“<”“＝”或“>”)。 (2)20 s时，N2O4的浓度为____________mol/L，0～20 s内N2O4的平均反应速率为______________________。 (3)该反应的平衡常数表达式K＝_______________，在80 ℃时该反应的平衡常数K值为________(保留两位小数)。 (4)在其他条件相同时，该反应的K值越大，表明建立平衡时________(填字母)。 A．N2O4的转化率越高 B．NO2的产量越大 C．N2O4与NO2的浓度之比越大 D．正反应进行的程度越大 答案 >　 0．14 0．003 mol/(L•s) 0．54 ABD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 　　　　　　　　　　　　　 R 2．(2023·南京六校高三联合调研)随着人们环保意识的增强，燃油汽车都已经装上了尾气处理装置。汽车尾气在催化剂作用下可发生如下反应：2NO(g)＋2CO(g)eq \o(,\s\up17(催化剂))2CO2(g)＋N2(g)，下列说法不正确的是(　　) A．该反应能自发进行，ΔH<0 B．反应的平衡常数表达式为K＝eq \f(c（N2）·c2（CO2）,c2（NO）·c2（CO）) C．反应中每消耗1 mol NO，转移电子的数目约为4×6．02×1023 D．实际应用中加入高效催化剂，燃油汽车排放的尾气对空气污染程度减小 解析　该反应的气体分子数减少，ΔS<0，能自发进行，说明ΔH－TΔS<0，则ΔH<0，A正确；该反应的平衡常数表达式为K＝eq \f(c（N2）·c2（CO2）,c2（NO）·c2（CO）)，B正确；该反应转移4e－，则每消耗1 mol NO，转移电子的数目约为2×6．02×1023，C错误；加入高效催化剂，有利于燃油汽车排放的尾气快速转化为无毒的CO2和N2，从而减少对空气的污染，D正确。 3．在特制的密闭真空容器中加入一定量纯净的氨基甲酸铵固体(假设容器体积不变，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)　ΔH>0。下列说法正确的是(　　) A．密闭容器中气体的平均相对分子质量不变，则该反应达到平衡状态 B．该反应在任何条件下都能自发进行 C．再加入一定量的氨基甲酸铵固体，可加快反应速率 D．NH3的浓度不变时，反应达到了平衡状态 解析　对于反应NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，生成的NH3、CO2的物质的量之比始终是2∶1，所以气体的平均相对分子质量始终不变，故不能作为平衡状态的判断依据，A错误；该反应的ΔH>0，ΔS>0，需满足ΔH－TΔS<0，即高温下该反应才能自发进行，B错误；增加固体物质的量对化学反应速率没有影响，C错误；NH3的浓度不变时，说明NH3的物质的量不变，反应达到平衡状态，D正确。 4．某温度下，①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)；②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。当达平衡时，c(H2)＝1．9 mol·L－1，c(CO)＝0．1 mol·L－1，则平衡时c(CO2)等于(　　) A．0．1 mol·L－1 B．0．9 mol·L－1 C．1．8 mol·L－1 D．1．9 mol·L－1 解析　设平衡时c(CO2)＝x mol·L－1，反应①转化生成的H2浓度为y mol·L－1，则反应②生成的CO2浓度为x mol·L－1，有： C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) 转化浓度/（mol·L－1） y y CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 转化浓度/（mol·L－1） x x x 平衡时，c(H2)＝1．9 mol·L－1，c(CO)＝0．1 mol·L－1，则可列式：eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y－x＝0.1,x＋y＝1.9))，解得：x＝0．9，y＝1，B正确。 5．(2023·河南省豫北名校高三测评)在T ℃时，向一个3 L的密闭容器中通入4 mol NH3、a mol O2，发生反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)。此时NH3的平衡转化率为60%。下列说法错误的是(　　) A．当混合气体的平均摩尔质量不变时，反应达到平衡 B．当v正(NO)∶v逆(H2O)＝4∶6时，反应达到平衡 C．反应过程中分离出H2O(g)，正反应速率增大 D．平衡时，若O2的转化率为60%，则a＝5 6．在一定温度下，改变起始时n(SO2)对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0的影响如图所示，下列说法正确的是(　　) A．b、c点均为平衡点，a点未达平衡且向正反应方向进行 B．a、b、c三点中，a点时SO2的转化率最大 C．a、b、c点均为平衡点，b点时SO2的转化率最大 D．a、b、c三点的平衡常数：Kb>Kc>Ka 7．一定条件下，2 L密闭容器中投入少量的粗镍和CO气体(假设固体杂质不和CO反应)模拟羰基化法精炼镍的实验：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)　ΔH＜0。反应时间和容器中气体总物质的量关系如图所示。下列分析正确的是(　　) A．升温，该反应逆反应速率增大，正反应速率减小 B．0～t1时刻平均反应速率：v(CO)＝eq \f(0.4,t1) mol·L－1·min－1 C．t1时刻到达平衡，且剩余固体均为杂质 D．t1时刻后，恒温压缩容器体积，平衡常数增大 解析　升温，正反应速率和逆反应速率均增大，A错误；设t1时刻CO气体反应了4x mol，列式计算如下： 　　　　　　　Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g) 起始量(mol) 1 0 变化量(mol) 4x x 平衡量(mol) 1－4x x 则1－4x＋x＝0．4，解得x＝0．2。所以v(CO)＝eq \f(0.2×4,2t1) mol·L－1·min－1＝eq \f(0.4,t1) mol·L－1·min－1，B正确；该反应为可逆反应，粗镍中镍单质不能完全反应，剩余固体为镍和杂质，C错误；温度不变，平衡常数不变，D错误。 8．工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH>0。在一定条件下向a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1．1 mol CH4(g)和1．1 mol H2O(g)，测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b。已知容器a、b的体积均为10 L，容器a的温度为Ta，容器b的温度为Tb，下列说法不正确的是(　　) A．容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0．025 mol·L－1·min－1 B．a、b两容器的温度可能相同 C．在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大 D．该反应在Ta温度下的平衡常数为27 解析　A项，容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率v(CH4)＝eq \f(Δc（CH4）,Δt)＝eq \f(0.1 mol·L－1,4 min)＝0．025 mol·L－1·min－1，正确；B项，由题图可知，Ta>Tb，错误；C项，因为该反应条件为恒温恒容，反应后气体的物质的量增大，所以在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大，正确；D项，该反应在Ta温度下的平衡常数＝eq \f(c（CO）·c3（H2）,c（CH4）·c（H2O）)＝eq \f(0.1×0.33,0.01×0.01)＝27，正确。 9．一定温度下，向一容积为5 L的恒容密闭容器中充入0．4 mol SO2和0．2 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196 kJ·mol－1。当反应达到平衡时，容器内压强变为起始时的eq \f(7,10)，下列说法错误的是(　　) A．当容器内气体的压强不变时说明该反应达到化学平衡状态 B．SO2的转化率为90% C．达到平衡时反应放出的热量为196 kJ D．此温度下该反应的平衡常数K＝20250 解析　该反应是一个恒容条件下的化学反应，反应前后气体物质的量不相等，故压强不变，说明气体总物质的量不变，反应达到了化学平衡状态，A正确；设反应的SO2的物质的量为2x mol，列三段式： 2SO2(g)＋ O2(g) 2SO3(g) 起始/mol 0．4 0．2 0 转化/mol 2x x 2x 平衡/mol 0．4－2x 0．2－x 2x 则eq \f(0.4－2x＋0.2－x＋2x,0.4＋0.2)＝eq \f(7,10)，解得x＝0．18，所以SO2的转化率为90%，B正确；参与反应的SO2为0．36 mol，根据热化学方程式可求得放出的热量为35．28 kJ，C错误；此温度下，该反应的平衡常数K＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.36,5)))\s\up12(2),\f(0.02,5)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.04,5)))\s\up12(2))＝20250，D正确。 10．某温度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝eq \f(9,4)。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是(　　) 起始浓度 甲 乙 丙 c(H2)/(mol/L) 0．010 0．020 0．020 c(CO2)/(mol/L) 0．010 0．010 0．020 A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60% B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60% C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0．012 mol/L D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢 解析　恒温、恒容条件下，体系甲中 H2(g)　＋　CO2(g) H2O(g)＋CO(g) 初始浓度(mol/L) 0．010 0．010 0 0 转化浓度(mol/L) x x x x 平衡浓度(mol/L) 0．010－x 0．010－x x x K＝eq \f(c（CO）·c（H2O）,c（H2）·c（CO2）)＝eq \f(x·x,（0.010－x）·（0.010－x）)＝eq \f(9,4)，解得：x＝0．006，故甲中H2的转化率是eq \f(0.006,0.010)×100%＝60%，体系丙中，利用“三段式”可计算出H2的转化浓度为0．012 mol/L，故丙中H2的转化率是eq \f(0.012,0.02)×100%＝60%，B正确；乙的投料可以看成是在甲的基础上又加了0．010 mol/L的H2，H2浓度增大，CO2转化率升高，A正确；反应开始时，丙中H2、CO2的浓度最大，反应速率最快，甲中H2、CO2的浓度最小，反应速率最慢，D正确；平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，甲中是0．004 mol/L，丙中应是0．008 mol/L，C错误。 二、非选择题 11．(2024·福建南平测试)向两个相同刚性密闭容器中充入CH4(g)和CO2(g)发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，加入催化剂Ni/α­Al2O3，分别在T1 ℃和T2 ℃下进行反应，测得CH4的转化率随时间的变化如图所示。 (1)vA(正)________vB(逆)(填“>”“<”或“＝”)。 (2)下列说法不能表明该反应已达到平衡状态的是________(填标号)。 A．一定温度下，恒容密闭容器中按物质的量之比2∶1通入CH4(g)和CO2(g)，二者转化率之比保持不变 B．每断裂2 mol C—H的同时形成1 mol H—H C．恒温恒压密闭容器中，混合气体的密度保持不变 D．恒温恒容密闭容器中，混合气体的平均相对分子质量保持不变 12．甲醇是重要的化工原料，利用煤化工生产中的CO、CO2和H2可制取甲醇等有机物，发生的反应有：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1＝－99 kJ·mol－1　②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2。 相关物质的化学键键能数据如表所示： 化学键 C===O H—H C—O H—O C—H E/ (kJ·mol－1) 745 436 351 463 413 (1)ΔH2＝________________。 (2)关于反应①，下列说法正确的是________(填序号)。 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 C．使用催化剂，不能提高CO的平衡转化率 D．增大压强，该反应的化学平衡常数不变 解析　(1)对于反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2＝2×745 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－(3×413＋351＋463) kJ·mol－1－2×463 kJ·mol－1＝－181 kJ·mol－1。 (2)反应①的ΔH<0，ΔS<0，该反应在低温下能自发进行，A错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，B错误；使用催化剂，不改变化学平衡状态，不能提高CO的平衡转化率，C正确；平衡常数只与温度有关，与压强无关，增大压强，该反应的化学平衡常数不变，D正确。 (3)设5 min时生成甲醇的浓度为x mol·L－1，列“三段式”得： CO(g)＋ 2H2(g)CH3OH(g) 起始浓度/（mol·L－1） 0．5 1 0 变化浓度/（mol·L－1） x 2x x 平衡浓度/（mol·L－1） 0．5－x 1－2x x 甲醇的物质的量分数为eq \f(x,0.5－x＋1－2x＋x)＝0．1，所以x＝0．125。 ①0～5 min内，用甲醇表示的平均反应速率为0．125 mol·L－1÷5 min＝0．025 mol·L－1·min－1。 ②由上述计算知，参与反应的H2为2×0．125 mol·L－1＝0．25 mol·L－1，H2的转化率为eq \f(0.25,1)×100%＝25%。达到平衡时CO、H2和CH3OH的物质的量浓度分别为0．375 mol·L－1、0．75 mol·L－1和0．125 mol·L－1，所以平衡常数K＝eq \f(c（CH3OH）,c（CO）·c2（H2）)＝eq \f(0.125,0.375×0.752)≈0．59。 ③1 min时，反应未达到平衡，反应向正反应方向进行，v正大于v逆。 ④在达到平衡前任意点的正反应速率大于任意点的逆反应速率，即1 min时v正大于4 min时v逆。 N2O42NO2 eq \f(c2（NO2）,c（N2O4）) 解析　(1)N2O42NO2，由方程式结合表中数据可知a＝0．14，b＝0．2，c＝d＝e＝0．09。 (2)20 s时，N2O4浓度为0．14 mol/L，v(N2O4)＝eq \f(0.2－0.14,20) mol/(L·s)＝0．003 mol/(L·s)。 (3)平衡常数K＝eq \f(c2（NO2）,c（N2O4）)，代入平衡时数据可得K≈0．54。 $$