内容正文:
2024—2025学年高中化学鲁科版选择性必修一2.2 化学反应的限度
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.向密闭容器中充入一定量和混合气体,在一定条件下,发生反应: 。测得在不同温度下的平衡时产率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A.平衡常数: B.逆反应速率:
C.反应温度: D.混合气体平均摩尔质量:
2.对于放热反应,下列说法正确的是
A.反应物的总能量小于生成物的总能量 B.该反应的逆反应是吸热反应
C.升高温度可以使反应速率减小 D.增大的浓度能使完全转化
3.在一密闭容器中通入A、B、C三种气体,保持一定温度,在、、t3、t4时测得各物质的浓度数据如下表,则下列判断正确的是( )
测定时刻/s浓度/(mol/L)
t1
t2
t3
t4
c(A)
6
3
2
2
c(B)
5
3.5
3
3
c(C)
1
2.5
3
3
A.在t3时反应已经停止 B. t3~t4s内正、逆反应速率不相等
C.在容器中发生的反应为A+B⇌C D.在t3s时,反应已达到平衡状态
4.化学反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),在下列四个选项中是不同的情况下测得的不同物质的反应速率,其中表示该化学反应的反应速率最慢的是( )
A.v(A)=0.20 mol·(L·min)-1 B.v(B)=0.45 mol·(L·s)-1
C.v(C)=0.30 mol·(L·min)-1 D.v(D)=0.35 mol·(L·min)-1
5.在某密闭容器中发生:,反应混合体系在平衡状态时的百分含量与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.在D点时
B.反应的
C.若B、C点的平衡常数分别为、,则
D.恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,平衡向左移动
6.可逆反应:在恒容密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是
①单位时间内生成的同时生成
②单位时间内生成的同时生成
③用表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦ C.①③④⑤ D.全部
7.一定条件下N2在催化剂表面与水发生反应, △H<0,如果反应的平衡常数K值变大,该反应
A.在平衡移动时正反应速率先减小后增大
B.一定向正反应方向移动
C.在平衡移动时逆反应速率先增大后减小
D.一定向逆反应方向移动
8.已知反应:2NO2(g)N2O4(g),把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用夹子夹住橡皮管,把烧瓶A放入热水里,把烧瓶B放入冰水里,如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现,A烧瓶内气体颜色变深,B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是
A.反应2NO2(g)N2O4(g)的正反应为吸热反应
B.上述过程中,A烧瓶内正、逆反应速率均加快
C.上述过程中,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大
D.上述过程中,A,B烧瓶内气体密度均保持不变
9.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是
A.c1:c2=3:1
B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2:3
C.X、Y的转化率不相等
D.c1的取值范围为0 mol·L-1<c1<0.14 mol·L-1
10.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.新制的氯水放置一段时间,溶液的pH会减小
B.在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入少量铁粉
C.恒容容器中反应 达到平衡后,升高温度,气体颜色变深
D.增大压强,有利于与反应生成
11.下列不能用勒夏特列原理解释的事实是
A.红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B.氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深
C.黄绿色的氯水光照后颜色变浅
D.向含有[Fe(SCN)]2+的红色溶液中加铁粉,振荡,溶液红色变浅或褪去
12.向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和压强甲1molY发生反应: ,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A. B.气体的总物质的量:
C.b点平衡常数:K>12 D.反应速率:
13.在一定温度下的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知c始(SO2)=0.4mol•L-1,c始(O2)=1mol•L-1,经测定该反应在该温度下的平衡常数K=19,则此反应中SO2的转化量为
A.0.24mol•L-1 B.0.28mol•L-1 C.0.32mol•L-1 D.0.26mol•L-1
14.在2L恒容密闭容器分别投入2mol CO和1mol 进行反应:,在相同的时间段(5min)下,测得CO的转化率与温度的关系如图所示,下列说法正确的是
A.50℃时,该反应的化学平衡常数K=160 B.a点,
C.d点等于a点 D.d点时体积分数最大
15.在2L的恒容密闭容器中同时进行下列两个可逆反应:①;②。下列叙述不能说明容器内的反应达到平衡状态的是
A.容器内压强不再发生变化
B.容器内气体的密度不再发生变化
C.CH3OH的体积分数不再发生变化
D.单位时间内,消耗的CO与生成的O2的物质的量之比为1∶1
二、填空题
16.利用浓度商判断平衡移动的方向
在一定温度下、任意时刻,比较浓度商与平衡常数的相对大小,可以判断反应体系平衡移动情况。
Qc<K,平衡向 方向移动;
Qc=K,体系 ;
Qc>K,平衡向 方向移动。
17.化学平衡状态
(1)定义:
(2)特征:
逆:
等:
动:
定:
变:
18.某温度时,在2L密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析:
(1)该反应的化学方程式: 。
(2)反应开始至2min末,X的反应速率为 。
(3)该反应是由 开始反应的。(填“正反应”、“逆反应”或“正、逆反应同时”)
19.光气(COCl2)常温下为无色气体,可用作有机合成、农药、药物、染料及其他化工制品的中间体。其发生的可逆反应在体积为5L的密闭容器中进行,在0~4min内各物质(均为气体)的物质的量变化情况如图所示:
(1)反应至2min时,Cl2的平均反应速率为 。
(2)该反应的化学反应式为 。
(3)不能说明该反应已达到平衡状态的是 。
a.容器里的压强不变
b.X的浓度不再变化
c.容器里的混合气体的密度保持不变
(4)平衡时COCl2的转化率为 。
三、计算题
20.在一定条件下,反应的平衡常数为0.5,在体积为1L的容器中,已知CO(g)、的起始浓度分别为、,反应达到平衡后再改变下列条件,通过计算判断平衡移动的方向。
(1)保持体积不变,通入;
(2)保持体积不变,通入CO(g)和各0.0400 mol;
(3)保持温度不变,将容器体积扩大为原来的2倍。
21.CH4和CO2一样是主要的温室气体,且性质稳定,但CH4的温室效应约为相同质量CO2的120倍,在1000℃以上CH4会完全分解为炭黑。研究如何转化CO2和CH4对减少温室气体的排放,改善大气环境具有重要的意义。
(1)某化学实验小组将1molCH4与1molCO2充入1L的恒容密闭容器中,使其发生反应CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g)、CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g),测得CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的关系如图所示。
①1200K之前CO2的平衡转化率大于CH4可能的原因是 。
②923K时,该反应在10min达到平衡,则0~10min内CH4的平均反应速率为 mol·L-1·min-1。
(2)2014年我国科学家成功实现甲烷在无氧条件下选择活化,一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。某化学研究室将2molCH4充入1L的密闭容器中,在单中心铁的催化作用下,CH4主要转化为C2H4,同时还有C6H6(g)、H2生成,反应达到平衡时测得n(C2H4)=0.6mol、n(C6H6)(g)=0.05mol,则反应2CH4(g) ⇌C2H4(g)+2H2(g)的平衡常数K= (计算结果保留一位小数)。
试卷第1页,共3页
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《2025年3月31日高中化学作业》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
B
D
C
D
A
B
A
D
B
题号
11
12
13
14
15
答案
B
D
C
A
D
1.D
【分析】ΔH<0,则同一压强下,升高温度,平衡逆向移动,氨气的平衡产率降低,平衡常数K减小,故T1>T2,K(A)>K(B),据此解答。
【详解】A.平衡常数只与温度有关,则K(A)>K(B)=K(C),A错误;
B.平衡时,正、逆反应速率相等,相同压强,温度高反应速率大,则v(B)>v(A),相同温度时,压强大反应速率快,则v(B)>v(C),B错误;
C.由分析可知,反应温度:T1>T2,C错误;
D.由可知,混合气体质量不变,物质的量越大,平均摩尔质量越小,氨气的平衡产率越低,混合气体物质的量越大,即n(A)<n(B)<n(C),则M(A)>M(B)>M(C),D正确;
故选D。
2.B
【详解】A.反应为放热反应,因此反应物的总能量大于生成物的总能量,A错误;
B.反应为放热反应,因此该反应的逆反应是吸热反应,B正确;
C.温度越高,反应速率越快,因此升高温度可以使反应速率加快,C错误;
D.反应为可逆反应,因此增大的浓度,平衡正向移动,可以提高SO2的转化率,但不能使完全转化,D错误;
答案选B。
3.D
【分析】根据表中数据,A、B的浓度减小,而C的浓度增大,且该变量之比为3:1.5:1.5,则化学计量数之比为2:1:1;t3、t4时数据相同,则反应在t3时达到平衡状态。
【详解】A.分析可知,在t3时反应达到平衡状态,反应没有停止,反应速率不等于0,A错误;
B.t3~t4内反应达到平衡状态,正、逆反应速率相等,B错误;
C.分析可知,化学计量数之比为2:1:1在容器中发生的反应为2A+B⇌C,C错误;
D.在t3后浓度不再改变,所以在t3时,反应已达到平衡状态,D正确;
答案为D。
4.C
【详解】不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比,故不同物质表示的速率与其化学计量数的比值越大,表示的反应速率越快。
A.v(A)=0.2 mol/(L•min),=0.2mol/(L•min);
B.v(B)=0.45 mol/(L•s)=27 mol/(L•min),=9 mol/(L•min);
C.v(C)=0.30 mol/(L·min),=0.15 mol/(L•min);
D.v(D)=0.35 mol/(L·min),=0.175 mol/(L•min);
反应速率v(B)>v(A)>v(D)>v(C),反应速率最慢的是C,故选C。
5.D
【详解】A.曲线上的点都是平衡点,D点SO3的百分含量低于相同温度平衡点的含量,说明D点未到达平衡状态,反应向正反应移动,则v正>v逆,故A错误;
B.曲线上的点都是平衡点,由图可知,温度越高,SO3的百分含量越低,说明升高温度平衡向逆反应移动,故该反应正反应是放热反应,则△H<0,故B错误;
C.升高温度,平衡向逆反应移动,故温度越高平衡常数越小,B点的温度低于C的温度,故平衡常数,KB>KC,故C错误;
D.恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,体积增大,参与反应气体压强降低,平衡向体积增大的方向移动,即向平衡向左移动,故D正确;
故答案选D。
【点睛】本题考查化学平衡图像、化学平衡移动的影响因素等,难度中等,注意根据SO3的含量判断平衡移动的方向。
6.A
【详解】①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmol NO2,能说明正逆反应速率的相等关系,①正确;
②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO只能说明单方向关系,不能说明正逆反应速率的关系,②错误;
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2:2:1的状态是反应进行到任何时刻都成立的关系,不能说明达到了平衡,③错误;
④混合气体的颜色不变化说明二氧化氮的浓度不变化,达到平衡状态,④正确;
⑤该反应是一个反应前后气体的质量不会改变的化学反应,混合气体的质量是守恒的,容器的体积不变,导致混合气体的密度不再变化,所以该反应不一定达到平衡状态,⑤错误;
⑥因该反应是物质的量在增大的化学反应,物质的量与压强成正比,则混合气体的压强不随时间的变化而变化,达到平衡状态,⑥正确;
⑦混合气体的平均相对分子质量=平均摩尔质量=,质量是守恒的,物质的量只有达到平衡时才不变,当混合气体的平均摩尔质量不再变化,证明达到了平衡状态,⑦正确;
故选A。
7.B
【分析】平衡常数K是温度的函数,只受温度的影响,对于正反应放热的反应,降低温度,平衡常数K值变大,由此可知上述反应改变的条件为降低温度,据此分析解答;
【详解】A.降低温度,正逆反应瞬间都减小,随后正反应速率继续减小,达到平衡时保持不变,故A错误;
B.由上述分析可知,平衡常数增大,则平衡一定正向移动,故B正确;
C.降低温度,逆反应速率先减小后增大,故C错误;
D.由上述分析可知,平衡正向移动,故D错误;
故选:B。
8.A
【详解】A.放在热水中的A烧瓶内气体颜色变深,放在冰水中的B烧瓶内气体颜色变浅,说明升高温度平衡向生成NO2,降低温度平衡向生成N2O4方向移动,故反应2NO2(g)⇌N2O4(g)的正反应为放热反应,A错误;
B.升高温度,正、逆反应速率都加快,B正确;
C.B烧瓶内气体颜色变浅,说明平衡向生成N2O4方向移动,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大,C正确;
D.容器的容积不变,混合气体的质量不变,故A烧瓶、B烧瓶内气体密度都不变,D正确;
故选A。
9.D
【详解】A.根据物质反应消耗的浓度比等于化学方程式中化学计量数的比,反应消耗X的浓度是x mol/L,则会消耗Y浓度为3x mol/L,故c1、c2=(0.1+x) mol/L:(0.3+3x) mol/L=1:3,A错误;
B.平衡时,正、逆反应速率相等,则Y和Z的生成速率之比为3:2,B错误;
C.反应前后X、Y气体的浓度比相同符合反应系数之比,所以达到平衡状态时,转化率相同,C错误;
D.若反应向正反应进行到达平衡,X、Y的浓度最大,Z的浓度最小,假定完全反应,Z浓度为0,则反应开始时c1(X)=(0.1+0.04) mol/L=0.14 mol/L;若反应从逆反应方向开始,Z的浓度最大,X、Y浓度最小,由于X、Y反应消耗关系是1:3,剩余浓度比是1:3,则X的起始浓度为0 mol/L。但由于X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),所以c1的取值范围为0 mol·L-1<c1<0.14 mol·L-1,D正确;
故合理选项是D。
10.B
【详解】A.新制的氯水放置一段时间,次氯酸分解,平衡正向移动,氢离子浓度增大,溶液的pH会减小,能用勒夏特列原理解释,故A不符合题意;
B.在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入少量铁粉,加铁粉是防止亚铁离子被氧化,不能用勒夏特列原理解释,故B符合题意;
C.恒容容器中反应 达到平衡后,升高温度,平衡向吸热反应方向移动即逆向移动,NO2浓度增加,气体颜色变深,能用勒夏特列原理解释,故C不符合题意;
D.SO2与O2反应生成SO3是体积减小的反应,增大压强,平衡向体积减小的反应即正向移动,有利于SO2与O2反应生成SO3,能用勒夏特列原理解释,故D不符合题意
故选B。
11.B
【详解】A.对2NO2N2O4平衡体系增加压强,体积变小,颜色变深,平衡正向移动,颜色变浅,能用勒夏特列原理解释,A不符合;
B.氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压,体积变小,颜色变深,平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,B符合;
C.Cl2+H2OHCl+HClO,次氯酸见光分解,平衡正向移动,氯气浓度减小,颜色变浅,能用勒夏特列原理解释,C不符合;
D.Fe3++SCN-[Fe(SCN)]2+,向溶液中加入Fe粉,发生反应Fe+2Fe3+=3Fe2+,平衡向逆反应方向移动,导致溶液颜色变浅或褪去,可以用勒夏特列原理解释,D不符合;
故选B。
12.D
【详解】A.由图象可知,反应时间相同,绝热下压强大于恒温,说明反应温度升高,故反应为放热反应,所以ΔH<0,故A正确;
B.根据克拉伯龙方程pV=nRT,其他条件相同时,温度越高则n越小,甲为绝热过程,乙为恒温过程,a点温度大于c点温度,故气体的总物质的量:na<nc,故B正确;
C.设c点时Z的物质的量为n,根据三段式可知:
因为c点的压强是初始一半,故×(2mol+1mol)=3-2n,解得n=0.75mol,根据Q==12,由于c点反应仍然正向进行,故b点平衡常数:K>12,故C正确;
D.温度越高,反应速率越大,因为甲是在绝热条件下,故a的温度大于b的温度,故反应速率:va正>vb正,故D错误;
故选D。
13.C
【详解】
由平衡常数的定义 ,解得x=0.32;
故选C。
14.A
【分析】由图可知,b点时一氧化碳的转化率最大,说明反应达到化学平衡状态,则b点前为平衡的形成过程,b点后为平衡的移动过程,升高温度,一氧化碳的转化率减小,平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应。
【详解】A.由图可知,50℃时,一氧化碳的转化率为0.8,则平衡时一氧化碳、氧气、二氧化碳的浓度分别为=0.2mol/L、=0.1mol/L、=0.8mol/L,反应的平衡常数K==160,故A正确;
B.由图可知,a点一氧化碳的转化率为0.7,由方程式可知,5min内氧气的反应速率为=0.07 mol/(L·min),故B错误;
C.由图可知,a点反应温度低于d点,温度越高,反应速率越快,所以d点一氧化碳的正反应速率大于a点,故C错误;
D.由分析可知,该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,二氧化碳的体积分数减小,则b点时二氧化碳的体积分数最大,故D错误;
故选A。
15.D
【详解】A.反应①是气体分子数增多的反应,反应②是气体分子数减少的反应,则压强是变量,容器内压强不再发生变化,能证明反应达到平衡状态,A不选;
B.反应①有固体参与反应,故容器内气体的质量是变量,体积不变,则容器内气体密度是变量,不变时,能证明达到平衡状态,B不选;
C.CH3OH的体积分数是变量,不变时,能证明达到平衡状态,C不选;
D.单位时间内,消耗的CO与生成的O2的物质的量为同一方向,不能证明达到平衡状态,D选;
故选D。
16. 正反应 处于平衡状态 逆反应
【详解】Qc<K,浓度商小于平衡常数,则平衡向正反应方向移动;
Qc=K,浓度商等于平衡常数,体系处于平衡状态;
Qc>K,浓度商大于平衡常数,平衡向逆反应方向移动。
17.(1)在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,反应物和生成物浓度不再随时间的延长而发生变化(即保持不变),正反应和逆反应的速率相等,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。
(2) 研究对象为可逆反应 v(正)= v(逆) 动态平衡,v(正)= v(逆) ≠0 条件一定,平衡混合物中各物质的浓度一定(不是相等) 条件改变,原平衡被破坏,发生移动,在新的条件下建立新的化学平衡
【解析】略
18. Y+2Z3X 0.1 mol/(L·min) 正、逆反应同时
【详解】(1)由图可知,X的物质的量增加为生成物,Y、Z的物质的量减少为反应物,反应最后反应物的物质的量为定值不为0,是可逆反应。Y、Z、X的物质的量变化量之比为(1.2-1.0)mol:(2.0-1.6)mol:(1.0-0.4)mol=1:2:3,物质的量变化量之比等于化学计量数之比,所以反应方程式为Y+2Z3X,故答案为:Y+2Z3X;
(2)反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,则2min内,X的反应速率为v(X)==0.1 mol/(L·min),故答案为:0.1 mol/(L·min);
(3)由图可知,反应开始反应混合物Y、Z、X物质的量分别为1.2mol、2.0mol、0.4mol,所以反应从正逆反应同时开始,故答案为:正、逆反应同时。
19.(1)0.02 mol/L·min
(2)COCl2CO+Cl2
(3)c
(4)25℅
【详解】(1)由题干图示信息可知,0~2min内的反应速率(Cl2)==0.02mol·L-1·min-1;
(2)根据图像可得:,根据质量守恒可以推知X为一氧化碳气体。方程式为:
(3)A.反应前后,气体的物质的量有变化,则容器里的压强不变,可以确定是平衡状态,A正确;
b.各组分浓度不再变化,即达到平衡状态,X的浓度不再变化,可以确定是平衡状态,B正确;
c.容器里的混合气体的质量不变,体积不变,则密度保持恒定不变,不可确定是平衡状态,C错误;
故选C;
(4)COCl2的转化率为
20.(1),平衡逆向移动
(2),平衡逆向移动
(3),平衡不移动
【分析】在一定条件下的平衡常数,初始CO(g)、的起始浓度分别为、,此时,因此反应正向进行,设反应开始至达到平衡时CO消耗了xmol/L,则达到平衡时、,因此,解得x=0.01,即平衡时、。
【详解】(1)保持体积不变,通入,容器体积为1L,则瞬间、,此时浓度熵,因此平衡逆向移动。
(2)保持体积不变,通入CO(g)和各0.0400 mol;则瞬间、,此时浓度熵,因此平衡逆向移动。
(3)保持温度不变,将容器体积扩大为原来的2倍。则瞬间、,此时浓度熵,因此平衡不移动。
21. CO2会与生成的H2反应,所以转化率更高 0.06 6.5
【分析】1200K之前,CO2能与H2在催化剂下发生反应CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g),据此分析解答;根据v=计算解答;反应达到平衡时测得n(C2H4)=0.6mol、n(C6H6)(g)=0.05mol,根据原子守恒求出n(CH4)、n(H2),从而求出平衡时各物质的浓度,结合平衡常数K=计算解答。
【详解】(1)①1200K之前,CO2能与H2在催化剂下发生反应CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g),所以1molCH4与1molCO2充入1L的恒容密闭容器中,发生CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g)反应,达到平衡时CO2的平衡转化率大于CH4,故答案为:CO2会与生成的H2反应,所以转化率更高;
②由图可知923K时,CH4的转化率为60%,该反应CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g)在10min达到平衡,则0~10min内CH4的变化量=1mol×60%=0.6mol,所以0~10min内CH4的为平均反应速率==0.06mol·L-1·min-1,故答案为:0.06;
(2)2molCH4充入1L的密闭容器中,在铁的催化作用下,CH4主要转化为C2H4,同时还有C6H6(g)、H2生成,反应达到平衡时测得n(C2H4)=0.6mol、n(C6H6)(g)=0.05mol,根据原子守恒可知反应达到平衡时n(CH4)=2mol-0.6mol×2-0.05mol×6=0.5mol,n(H2)==1.65mol,容器的体积为1L,所以平衡时各物质的浓度为:c(C2H4)=0.6mol/L、c(CH4)=0.5mol/L、c(H2)=1.65mol/L,由反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g)可知,平衡常数K==≈6.5mol/L,故答案为:6.5mol/L。
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