第二章 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创新导学案课件PPT（人教版2019，不定项版）

第二章　单元检测 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．(2023·浙江A9协作体高二期中联考)对于化学反应方向的确定，下列说法不正确的是(　　) A．在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 B．温度、压强一定时，放热的熵增反应一定能自发进行 C．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 D．固体的溶解过程与熵变有关 答案 解析　ΔG＝ΔH－TΔS是一定条件下化学反应能否自发进行的复合判据，即在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向，C错误。 解析 时间：75分钟　　　满分：100分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 4 答案 解析　 M、N点时反应还在向正反应方向进行，故正反应速率大于逆反应速率，B错误。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 6 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 7 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 8 答案 解析　在相同温度、相同容积下，甲、乙容器中反应达平衡时各量完全相同；甲、乙提高相同温度时，平衡均向逆反应方向移动，且达到平衡时二者仍等效，HI浓度仍相等；加入稀有气体时，由于各物质浓度不变，平衡不移动，二者HI浓度仍相等；甲降低温度，平衡向着正反应方向移动，达到平衡时HI浓度增大，而乙中HI浓度不变；根据反应的特点，甲中增加0.1 mol H2，乙中增加0.1 mol I2，平衡都正向移动，达到平衡时HI浓度仍相等。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 9 7．H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快 B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快 C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快 D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大 答案 解析　 A项，浓度对反应速率的影响是浓度越大，反应速率越快，错误；B项，NaOH浓度越大，即pH越大，H2O2分解速率越快，错误；C项，由图丙可知，Mn2＋存在时，1.0 mol·L－1 NaOH溶液中H2O2的分解速率比10 mol·L－1 NaOH溶液中的快，错误。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10 答案 解析　从题图中看出，t时刻，正、逆反应速率迅速增大，所以是加压或升温，但是正反应速率快于逆反应速率，即平衡正向移动，所以改变的条件是升高温度。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 11 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 14 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 17 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 19 答案 增大 增大 减小 c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 20 (3)一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示： ①从反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为________________，X的物质的量浓度减少了__________，Y的转化率为________。 ②该反应的化学方程式为____________________________________________。 答案 0.079 mol·L－1·s－1 0.395 mol·L－1 79% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 21 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 22 答案 －121.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 23 答案 BD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 24 答案 0.05 mol·L－1·min－1 1 mol·L－1 催化剂的活性降低(或温度为T1时，反应达到平衡；温度高于T1时，平衡逆向移动) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 25 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 26 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 27 答案 50% 660.2(或660.1 或660.3) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 28 答案 5.4 相同催化剂，400 ℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 29 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 30 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 31 　　　　　　　　　　　　　 R 2．对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp)。已知反应CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)，在t ℃时的平衡常数Kp＝a，则下列说法正确的是(　　) A．Kp＝eq \f(p（CH4）·p2（H2O）,p（CO2）·p4（H2）) B．升高温度，若Kp增大，则该反应为放热反应 C．该反应达到平衡状态后，增大压强，平衡向左移动，Kp不变 D．t ℃时，反应eq \f(1,2)CH4(g)＋H2O(g) eq \f(1,2)CO2(g)＋2H2(g)的平衡常数Kp＝eq \f(a,2) 解析　根据已知方程式可知Kp＝eq \f(p（CO2）·p4（H2）,p（CH4）·p2（H2O）)，故A错误；升高温度，若Kp增大，则该反应为吸热反应，故B错误；t ℃时，反应eq \f(1,2)CH4(g)＋H2O(g)  eq \f(1,2)CO2(g)＋2H2(g)的平衡常数Kp＝eq \r(a)，故D错误。 3.(2023·广州市高三二模)汽车尾气中产生NO的反应为N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　ΔH。一定条件下，等物质的量N2和O2在恒容密闭容器中反应，曲线a表示该反应在温度T下c(N2)随时间(t)的变化，曲线b表示该反应在某一起始条件改变时c(N2)随时间(t)的变化。下列叙述不正确的是(　　) A．温度T下、0～40 s内v(N2)＝eq \f(c0－c1,40) mol·L－1·s－1 B．M点v正(N2)小于N点v逆(N2) C．曲线b对应的条件改变可能是充入氧气 D．若曲线b对应的条件改变是升高温度，则ΔH>0 4．2 mol A与2 mol B混合于2 L的密闭容器中，发生反应：2A(g)＋3B(g) 2C(g)＋zD(g)。若2 s后，A的转化率为50%，测得v(D)＝0.25 mol·L－1·s－1，下列推断正确的是(　　) A．v(C)＝v(D)＝0.25 mol·L－1·s－1 B．z＝3 C．B的转化率为25% D．C的体积分数为20% 解析　反应中A转化2 mol×50%＝1 mol，B转化1 mol×eq \f(3,2)＝1.5 mol，v(C)＝v(A)＝eq \f(1 mol,2 L×2 s)＝0.25 mol·L－1·s－1＝v(D)，则z＝2，A正确，B错误；B的转化率为eq \f(1.5 mol,2 mol)×100%＝75%，C错误；反应中A剩余1 mol，B剩余0.5 mol，生成1 mol C和1 mol D，C的体积分数也就是物质的量分数为eq \f(1 mol,3.5 mol)×100%≈28.6%，D错误。 5．一定温度下，恒容容器中下列叙述不能作为可逆反应A(g)＋3B(g) 2C(g)达到平衡标志的是(　　) ①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B ③A、B、C的浓度不再变化 ④C的物质的量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的总物质的量不再变化 ⑦单位时间消耗a mol A，同时生成3a mol B ⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2 A．⑤⑥ B．④⑦ C．①③ D．②⑧ 6．已知H2(g)＋I2(g) 2HI(g)　ΔH<0，有相同容积的定容密封容器甲和乙，甲中加入H2和I2(g)各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是(　　) A．甲、乙提高相同温度 B．甲中加入0.1 mol He，乙不改变 C．甲降低温度，乙不变 D．甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2 8.制取水煤气的反应为C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0； 在一定条件下达到化学平衡后，在时间为t时突然改变条件，反应速 率的变化如图所示，在t时所改变的条件是(　　) A．加压 B．升温 C．增大水蒸气浓度 D．增大碳的物质的量 二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意) 9．在催化剂作用下，向容积为1 L的容器中加入1 mol X和3 mol Y，发生反应：X(g)＋2Y(s) 2Z(s)，平衡时和反应10 min时X的转化率α(X)随温度的变化分别如曲线Ⅰ、Ⅱ所示。下列说法错误的是(　　) A．该反应ΔH>0 B．200 ℃时，前10 min的平均反应速率v(X)＝0.02 mol·L－1·min－1 C．400 ℃时，反应的平衡常数K＝2 D．bc段变化可能是催化剂在温度高于400 ℃时活性降低导致 解析　400 ℃时，X的平衡转化率为60%，反应的平衡常数K＝eq \f(1,\f(1×40%,1))＝2.5，C错误。 10．室温下，某溶液初始时仅溶有M，同时发生以下两个反应：①MX＋Y；②MX＋Z。反应①的速率可表示为v1＝k1c(M)，反应②的速率可表示为v2＝k2c(M)(k1、k2为速率常数)。体系中生成物浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(　　) A．0～10 s内，M的平均反应速率v(M)＝0.7 mol·L－1·s－1 B．温度不变，反应过程中eq \f(c（Y）,c（Z）)变小 C．反应①的活化能比反应②的活化能大 D．温度升高，体系中eq \f(c（Y）,c（Z）)减小 解析　反应①与反应②相加，得2M2X＋Y＋Z，则0～10 s内v(M)＝v(X)＝eq \f(7 mol·L－1,10 s)＝0.7 mol·L－1·s－1，A正确；eq \f(c（Y）,c（Z）)＝eq \f(k1c（M）,k2c（M）)＝eq \f(k1,k2)，k1、k2与温度有关，温度不变则eq \f(c（Y）,c（Z）)不变，B错误；对比题图中Z、Y的浓度变化可知，反应②的反应速率比反应①的快，则反应②的活化能小，C正确；不能确定温度升高对反应①和反应②的影响，故不能确定体系中eq \f(c（Y）,c（Z）)的变化情况，D错误。 11．一定温度下，在两个容积均为1 L的密闭容器中，充入一定量的反应物，发生反应：2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0。相关反应数据如表所示： 容器编号 温度/℃ 起始物质的量/mol 10 s时物质的量/mol NO CO N2 Ⅰ T1 0.2 0.2 0.05 Ⅱ T2(T2>T1) 0.2 0.2 0.05 下列说法正确的是(　　) A．前10 s，容器Ⅰ中的化学反应速率v(CO2)＝0.005 mol·L－1·s－1 B．该反应在任何温度下均能自发进行 C．10 s时，容器Ⅰ中的反应一定处于平衡状态 D．若向容器Ⅱ中再充入0.08 mol NO和0.04 mol N2，反应将向正反应方向进行 解析　根据反应方程式，该时间段内，生成二氧化碳物质的量为2×0.05 mol＝0.1 mol，v(CO2)＝eq \f(\f(0.1 mol,1 L),10 s)＝0.01 mol·L－1·s－1，A正确；该反应为气体物质的量减少的放热反应，即ΔH＜0，ΔS＜0，ΔG＝ΔH－TΔS＜0时反应自发进行，即低温下能自发进行，故B错误；假设容器Ⅰ达到平衡，因为容器Ⅱ的温度高于容器Ⅰ的，因此升高温度，平衡向逆反应方向进行，氮气物质的量应小于0.05 mol，现在等于0.05 mol，说明容器Ⅰ没有达到平衡，容器Ⅱ达到平衡状态，C错误；容器Ⅱ达到平衡状态时，存在三段式： 2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) eq \a\vs4\al(起始量（mol·L－1）) 0.2 0.2 0 0 eq \a\vs4\al(变化量（mol·L－1）) 0.1 0.1 0.05 0.1 eq \a\vs4\al(平衡量（mol·L－1）) 0.1 0.1 0.05 0.1 则平衡常数K＝eq \f(c（N2）·c2（CO2）,c2（NO）·c2（CO）)＝eq \f(0.05×0.12,0.12×0.12)＝5，若向容器Ⅱ中再充入0.08 mol NO和0.04 mol N2，则Q＝eq \f(0.09×0.12,0.182×0.12)≈2.8<5，所以反应将向正反应方向移动，故D正确。 12．向Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容积均为1 L的恒容密闭容器中均投入1 mol CO2和3 mol H2，在不同温度下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。反应10 min，测得各容器内CO2的物质的量分别如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该正反应ΔH>0 B．T1时，该反应的平衡常数为eq \f(4,27) C．10 min内，容器Ⅱ中的平均速率：v(H2)＝0.07 mol· L－1·min－1 D．10 min后，向容器Ⅲ中再加入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，此时v逆>v正 解析　比较容器Ⅱ、Ⅲ可知，升高温度，CO2的物质的量增大，平衡逆向移动，证明该正反应ΔH<0，Ⅰ中反应未达到平衡，A错误；T1时，反应未达到平衡状态，无法计算反应的平衡常数，B错误；10 min内，容器Ⅱ中的平均速率：v(H2)＝3v(CO2)＝3×eq \f(\f(1 mol－0.3 mol,1 L),10 min)＝0.21 mol·L－1·min－1，C错误；10 min时，n(CO2)＝0.7 mol，则n(H2)＝2.1 mol、n(CH3OH)＝n(H2O)＝0.3 mol，平衡常数K＝eq \f(0.3×0.3,0.7×2.13)≈0.0139，向容器Ⅲ中再加入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，此时Q＝eq \f(0.3×1.3,1.7×2.13)≈0.0248＞K，反应逆向移动，v逆>v正，D正确。 三、非选择题 13．(1)一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)===2NO(g)在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响(填“增大”“减小”或“不变”)。 ①缩小体积使压强增大：________；②恒容充入N2：________；③恒压充入He：________。 (2)在恒温恒容条件下，可逆反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)。判断该反应达到平衡的依据为________(填字母)。 a．压强不随时间改变 b．气体的密度不随时间改变 c．c(A)不随时间改变 d．单位时间里生成C和D的物质的量相等 X(g)＋Y(g)2Z(g) 解析　(3)①从反应开始到10 s时，Z物质增加了 1.58 mol，因此v(Z)＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(\f(1.58 mol,2 L),10 s)＝0.079 mol·L－1·s－1；由图像可知，Δc(X)＝eq \f(Δn（X）,V)＝eq \f(（1.2－0.41） mol,2 L)＝0.395 mol·L－1；α(Y)＝eq \f(Δn（Y）,n（起始）)＝eq \f(（1－0.21） mol,1 mol)×100%＝79%。 14．(2023·福建省百校联盟高三三模)二氧化碳加氢可转化为二甲醚(CH3OCH3)，既可以降低二氧化碳排放量，也可以得到性能优良的汽车燃料。回答下列问题： (1)CO2加氢合成甲醇以及甲醇脱水生成二甲醚的热化学方程式如下： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.0 kJ·mol－1 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－23.5 kJ·mol－1 则2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。 (2)向一容积为2 L的恒容密闭容器中通入2 moL CO2和6 mol H2，一定温度下发生反应2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。起始总压为p Pa，20 min时达到化学平衡状态，测得CH3OCH3的物质的量分数为12.5%。 ①平衡时总压为________Pa。 ②达到化学平衡状态时，下列有关叙述正确的是________(填标号)。 A．2v正(CO2)＝v逆(CH3OCH3) B．容器内气体压强不再发生改变 C．向容器内通入少量氦气，则平衡向正反应方向移动 D．向容器内再通入1 mol CO2和3 mol H2，重新达到平衡后，CH3OCH3的体积分数增大 eq \f(2,3)p ③0～20 min内，用H2O表示的平均反应速率v(H2O)＝______________，H2的平衡浓度c(H2)＝________。该温度下，反应的平衡常数Kp＝________(用含p的式子表达，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 (3)工业上，以一定比例混合的CO2与H2的混合气体以一定 流速分别通过填充有催化剂Ⅰ、催化剂Ⅱ的反应器，发生反应： 2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。CO2转化率与温度的 关系如图所示。在催化剂Ⅱ作用下，温度高于T1时，CO2转化率下降的原因可能是____________________________________________________________________。 eq \f(768,p4) 解析　(2)①设生成CH3OCH3的物质的量为x mol，则列三段式： 2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g) 起始/mol 2 6 0 0 转化/mol 2x 6x x 3x 平衡/mol 2－2x 6－6x x 3x 平衡时混合气体的物质的量为(8－4x) mol，eq \f(x,8－4x)×100%＝12.5%，解得x＝eq \f(2,3)。 eq \f(8 mol,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8－4×\f(2,3))) mol)＝eq \f(p Pa,p平衡)，解得p平衡＝eq \f(2,3)p Pa。 ②达到化学平衡状态时，v正(CO2)＝2v逆(CH3OCH3)，A错误；该反应中，气体的物质的量或气体压强是一个变量，当变量不变时，反应达到化学平衡状态，B正确；平衡时通入稀有气体，反应体系中各反应物和生成物的浓度均不发生改变，则平衡不移动，C错误；平衡时向容器内再通入1 mol CO2和3 mol H2，相当于增大压强，则平衡向正反应方向移动，重新达到平衡后CH3OCH3的体积分数增大，D正确。 ③该温度下平衡时，CO2、H2、CH3OCH3、H2O的物质的量分别为eq \f(2,3) mol、2 mol、eq \f(2,3) mol、2 mol，混合气体的总物质的量为eq \f(16,3) mol，该温度下，反应的平衡常数Kp＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)p×\f(\f(2,3),\f(16,3))))×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)p×\f(2,\f(16,3))))\s\up12(3),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)p×\f(\f(2,3),\f(16,3))))\s\up12(2)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)p×\f(2,\f(16,3))))\s\up12(6))＝eq \f(768,p4)。 15．(2022·海南高考节选)(1)已知：CO2(g)＋4H2(g)eq \o(,\s\up15(催化剂))2H2O(g)＋CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。 ①若反应为基元反应，且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|＞Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。 ②某研究小组模拟该反应。温度t下，向容积为10 L的抽空的密闭容器中通入0.1 mol CO2和0.4 mol H2，反应平衡后测得容器中n(CH4)＝0.05 mol。则CO2的转化率为_____，反应温度t约为__________℃。 (2)在相同条件下，CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的副反应： CO2(g)＋3H2(g)eq \o(,\s\up15(催化剂))H2O(g)＋CH3OH(g)在反应器中按n(CO2)∶n(H2)＝1∶4通入反应物，在不同温度、不同催化剂条件下，反应进行到2 min时，测得反应器中CH3OH、CH4浓度(μmol·L－1)如下表所示。 催化剂 t＝350 ℃ t＝400 ℃ c(CH3OH) c(CH4) c(CH3OH) c(CH4) 催化剂Ⅰ 10.8 12722 345.2 42780 催化剂Ⅱ 9.2 10775 34 38932 在选择使用催化剂Ⅰ和350 ℃条件下反应，0～2 min生成CH3OH的平均反应速率为________μmol·L－1·min－1；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400 ℃的反应条件，原因是_______________________________________________________________。 解析　(1)①由CO2(g)＋4H2(g)eq \o(,\s\up15(催化剂))2H2O(g)＋CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系图可知，K随着温度升高而减小，故该反应为放热反应。若反应为基元反应，则反应为一步完成，由于反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|＞Ea，由图2信息可知Ea＝a kJ·mol－1，则|ΔH|＞a kJ·mol－1，该反应为放热反应，生成物的总能量小于反应物的，因此该反应过程的能量变化示意图为 ②温度t下，向容积为10 L的抽空的密闭容器中通入0.1 mol CO2和0.4 mol H2，反应平衡后测得容器中n(CH4)＝0.05 mol，则CO2的转化率为eq \f(0.05 mol,0.1 mol)×100%＝50%，根据C元素守恒可知，CO2的平衡量为0.05 mol，CO2和H2是按化学计量数之比投料的，则H2的平衡量为0.2 mol，H2O(g)的平衡量是CH4(g)的2倍，则n(H2O)＝0.1 mol，CO2(g)、H2(g)、H2O(g)、CH4(g)的平衡浓度分别为0.005 mol·L－1、0.02 mol·L－1、0.01 mol·L－1、0.005 mol·L－1，则该反应的平衡常数K＝eq \f(0.012×0.005,0.005×0.024)＝625，根据图1中的信息可知，反应温度t约为660.2 ℃。 $$