内容正文:
课时测评2 化学反应的限度
(时间:45分钟 满分:60分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(1-10题,每小题3分,共30分)
题点1 可逆反应的理解
1.下列关于可逆反应的说法不正确的是( )
A.正反应和逆反应的反应条件相同
B.反应物和生成物共存于同一体系
C.只要时间充分,反应物可完全转化为生成物
D.正反应和逆反应的反应方向相反
答案:C
解析:正反应和逆反应的反应条件相同,故A正确;可逆反应不能进行到底,故反应物、生成物共存于同一体系,反应物不能百分之百转化为生成物,故B正确、C错误。
2.在5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液中滴加5~6滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液后,再进行下列实验,其中可证明FeCl3溶液和KI溶液的反应是可逆反应的实验是( )
A.再滴加AgNO3溶液,观察是否有AgI沉淀产生
B.加入CCl4振荡后,观察下层液体颜色
C.加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加AgNO3溶液,观察是否有AgCl沉淀产生
D.加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加KSCN溶液,观察是否出现红色
答案:D
解析:FeCl3溶液与KI溶液反应的实质是2Fe3++2I-2Fe2++I2,由题意知,Fe3+不足,I-过量。若反应不是可逆反应,反应后的溶液中应无Fe3+;若反应是可逆反应,则反应后的溶液中含Fe3+,所以应滴加KSCN溶液,检验Fe3+是否存在。
3.一定条件下向一密闭容器中充入2 mol SO2和0.5 mol 18O2,发生反应:2SO2+O22SO3,该反应放热。反应一段时间后,核素18O存在于SO2、O2、SO3中。下列分析错误的是( )
A.18O2与O2的化学性质基本相同
B.充分反应后容器中存在18O2,说明反应存在可逆性
C.虽然该反应放热,但升高温度,正反应速率增大
D.平衡时,18O2初始浓度c0(18O2)与平衡时各组分浓度c之间一定存在:2c0(18O2)=2c(S18O2)+3c(S18O3)+2c(18O2)
答案:D
解析:16O与18O互为同位素,16O2与18O2的结构相同,化学性质基本相同,A正确;根据反应方程式特点,容器中通入2 mol SO2和0.5 mol 18O2,18O2不足,充分反应后容器中存在18O2,说明反应存在可逆性,B正确;由于反应一段时间后,核素18O存在于SO2、O2、SO3中,根据化学反应前后原子守恒可知,平衡时,18O2初始浓度c0(18O2)与平衡时各组分浓度c之间存在:2c0(18O2)=2c(S18O2)+c(S18OO)+3c(S18O3)+2c(S18O2O)+c(S18OO2)+2c(18O2)+c(18OO),D错误。
题点2 化学平衡状态的特征
4.(2025·广西阳朔中学等校联考)下列关于平衡状态的叙述错误的是( )
A.达到平衡时,正、逆反应速率均为零
B.达到平衡时,反应物和生成物的总质量不再发生变化
C.在给定条件下,达到平衡时可逆反应完成程度达到最大
D.化学平衡是所有可逆反应都存在的一种状态
答案:A
解析:化学平衡状态是动态平衡,同一物质的正逆反应速率相等,但不为0,A错误;达到平衡时,各物质的正逆反应速率相等,即同一物质的生成量和消耗量相等,所以反应物和生成物的总质量不再发生变化,B正确;在给定条件下,达到平衡状态时可逆反应的反应物转化程度最高,即可逆反应完成程度达到最大,C正确;可逆反应均有限度,均存在化学平衡状态,D正确;故选A。
5.向一密闭容器中放入1 mol X,进行可逆反应2X(g)3Y(g),反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A.t1时,只有正反应
B.t2~t3时,反应不再发生
C.t2时,容器内有1.5 mol Y
D.t2~t3时,X、Y的物质的量均没有发生变化
答案:D
解析:t1时,v正>v逆>0,正、逆反应都在发生,A项错误;t2~t3时,v正=v逆>0,反应并未停止,B项错误;该反应为可逆反应,1 mol X不能完全反应,所以当反应达到平衡时,容器内Y的物质的量小于1.5 mol,C项错误;t2~t3为化学平衡状态,X、Y的物质的量均不发生变化,D项正确。
6.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应:N2(g)+3H2(g)ひ2NH3(g)(正反应放热),673 K、30 MPa下,n(NH3)和n(H2)随时间t变化的关系如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.c点处正反应速率和逆反应速率相等
B.a点的正反应速率比b点的大
C.d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同
D.在t2时刻,正反应速率大于逆反应速率
答案:B
解析:c点反应物和生成物的物质的量仍在变化,没有达到平衡状态,所以正、逆反应速率不相等,A错误;从a点到b点,氢气的物质的量逐渐减小,即其物质的量浓度逐渐减小,所以正反应的反应速率逐渐减小,即a点的正反应速率比b点的大,B正确;d点和e点都处于平衡状态,n(N2)不变,即d点和e点处n(N2)相等,C错误;在t2时刻,该反应处于化学平衡状态,所以正、逆反应速率相等,D错误。
题点3 化学平衡状态的判断
7.在一定条件下的密闭容器中,一定能说明反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)达到平衡状态的是( )
A.反应体系的总压强不变
B.2v正(B)=3v逆(C)
C.c(A)∶c(B)=1∶3
D.单位时间内生成2 mol C,同时生成2 mol D
答案:B
解析:该反应是反应前后气体体积相等的反应,所以无论反应是否达到平衡,体系的总压强都不变,A错误;任何时刻都有2v正(B)=3v正(C),若2v正(B)=3v逆(C),说明v正=v逆,反应达到平衡状态,B正确;c(A)∶c(B)=1∶3不能说明反应达到平衡状态,C错误;单位时间内生成2 mol C,同时一定生成2 mol D,且均表示正反应方向,无法说明反应达平衡状态,D错误。
8.某容积固定的密闭容器中发生可逆反应:A(g)+2B(g)C(s)+D(g),能说明反应已达到平衡状态的事实是( )
A.容器内A、B、C、D四者共存
B.v正(A)=2v逆(B)
C.容器内各种物质的浓度不再改变
D.v正(A)=v逆(C)
答案:C
解析:该反应为可逆反应,无论是否达到平衡状态,容器内都存在A、B、C、D四者共存的情况,不能作为判断达到平衡状态的依据,A项错误;达到平衡状态时,应存在2v正(A)=v逆(B),B项错误;容器内各种物质的浓度不再改变,是反应达到化学平衡的标志,C项正确;C为固体,不能用C的浓度变化来表示化学反应速率,D项错误。
9.(2025·鄂东南省级示范高中联考)在恒温恒容的容器中,当下列物理量不再发生变化时,能判断A(g)+2B(g)3C(g)+D(s)一定已经达到化学平衡的有( )
①2v逆(B)=3v正(C) ②混合气体的总质量 ③某种气体的百分含量 ④生成物D的质量 ⑤混合气体的密度 ⑥混合气体的压强 ⑦混合气体的颜色
⑧某种气体的分压 ⑨混合气体的平均相对分子质量 ⑩各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比
A.5个 B.6个
C.7个 D.8个
答案:B
解析:①2v逆(B)=3v正(C)不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡;②该反应过程中气体总质量减小,当混合气体的总质量不变时,说明反应达到平衡;③反应过程中某种气体的百分含量不变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡;④生成物D的质量不变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡;⑤该反应过程中气体总质量减小,混合气体总体积不变,混合气体的密度减小,当混合气体的密度不变时,说明反应达到平衡;⑥该反应是气体物质的量不变的反应,反应过程中混合气体的压强是定值,当混合气体的压强不变时,不能说明反应达到平衡;⑦未说明参与反应的气体是否有颜色,混合气体的颜色不变,不能说明反应达到平衡;⑧某种气体的分压不变,说明其物质的量不变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡;⑨该反应是气体物质的量不变的反应,反应过程中气体总质量减小,混合气体的平均相对分子质量减小,当混合气体的平均相对分子质量不变时,说明反应达到平衡;⑩各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比,不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡;综上分析,符合题意的有6个。
10.可逆反应A(s)+3B(g)2C(g)+xD(g)在一定温度下进行,下列说法正确的是( )
A.若x=1、保持容积不变、体系压强也不变时、说明反应已达平衡
B.若x=2、保持容积不变、体系压强也不变时、说明反应已达平衡
C.若x=1、反应在体积可变的恒压容器中进行、容器体积不变时,说明反应已达平衡
D.若x=2,反应在体积可变的恒压容器中进行、容器体积不再改变时,不能说明反应已达平衡
答案:B
解析:若x=1,反应前后气体的总物质的量保持不变,恒温恒容条件下,体系压强也保持不变,当体系压强不变时,不能说明反应已达平衡,A错误;若x=2,反应前后气体的总物质的量增大,恒温恒容条件下,体系压强是个变量,当其不变时,说明反应已达平衡,B正确;若x=1,反应前后混合气体的总物质的量保持不变,恒温恒压条件下,容器体积也始终保持不变,故容器体积不变,不能说明反应已达平衡,C错误;若x=2,反应前后气体的总物质的量增大,恒温恒压条件下,混合气体总的物质的量是个变量,容器体积在不断改变,当容器体积不再改变时,说明反应已达平衡,D错误。
11.(15分)在2 L密闭容器中,800 ℃时,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表所示:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)上图中,A点处v正 v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)图中表示NO2变化的曲线是 (填字母)。
用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v= 。
(3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是 (填字母,下同)。
a.v(NO2)=2v(O2) b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2) d.容器内的密度保持不变
(4)下列能使该反应的反应速率增大的是 。
a.及时分离出NO2气体
b.适当升高温度
c.增大O2的浓度
d.选择高效的催化剂
答案:(1)大于 (2)b 1.5×10-3 mol·L-1·s-1
(3)bc (4)bcd
解析:(1)题图中表明A点的反应时间小于1 s,表格中数据表明在0~1 s内n(NO)呈减小状态,则反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)正向进行,v正>v逆。(2)上述反应正向进行,则c(NO)由逐渐减小到保持不变。表格中数据表明上述反应从开始到平衡,n(NO)的减小量为0.020 mol-0.007 mol=0.013 mol,则n(NO2)的增加量为0.013 mol。上述反应容器的容积为2 L,则平衡时c(NO2)=0.006 5 mol·L-1,则表示NO2变化的曲线是b。表格中数据表明,在0~2 s内n(NO)减小量为0.020 mol-0.008 mol=0.012 mol,则n(O2)的减小量为0.006 mol,容器容积为2 L,则Δc(O2)=0.003 mol·L-1,反应时间为2 s,根据v=v(O2)=1.5×10-3 mol·L-1·s-1。(3)化学平衡状态时正、逆反应速率相等,v正(NO2)=2v逆(O2)体现了上述反应中正、逆反应速率相等,v(NO2)=2v(O2)则不可以,a错误、c正确。反应在恒容密闭容器中进行,由于反应前后气体的物质的量不相等,若容器内气体的压强保持不变,说明气体的物质的量不变,反应已经达到平衡,b正确。上述反应,在达到平衡前后气体质量守恒,由于容器容积不变,则容器内的密度不变,不能说明反应达到平衡,d错误。(4)其他条件一定,升高温度、增大反应物的浓度或使用催化剂,都能使化学反应速率增大。
12.(15分)硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:
Ⅰ.SO2+2H2O+I2H2SO4+2HI
Ⅱ.2HIH2+I2(g)
Ⅲ.2H2SO42SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是 (填字母,下同)。
a.反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
b.循环过程需补充H2O
c.循环过程产生1 mol O2的同时产生1 mol H2
(2)在一定条件下,体积不变的密闭容器中,能说明反应Ⅱ达到化学平衡状态的是 。
a.混合气体的颜色不再变化
b.混合气体的密度不再改变
c.反应混合物中各组分物质的量浓度相等
d.H2、HI、I2三种物质的反应速率之比为1∶2∶1
e.容器中气体压强不变
(3)一定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生反应Ⅱ,H2物质的量随时间的变化如图所示。
①0~2 min内的平均反应速率v(HI)= 。
②下列说法正确的是 。
a.对任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
b.化学反应速率常用单位时间内任何一种反应物物质的量的减小或生成物物质的量的增加来表示
c.在一定条件下,可逆反应达到化学平衡状态时,正、逆反应的速率不再改变
d.增大反应物的浓度、降低反应的温度都能增大反应速率
③A点的逆反应速率v逆(H2) B点的正反应速率v正(H2)(填“大于”“小于”或“等于”)。
答案:(1)b (2)a (3)①0.1 mol·L-1·min-1
②c ③小于
解析:(1)反应Ⅰ中二氧化硫表现还原性,作还原剂,还原剂的还原性强于还原产物的还原性,SO2还原性比HI强,碘单质氧化性大于二氧化硫,故a错误;1 mol SO2消耗2 mol H2O生成1 mol H2SO4,1 mol H2SO4分解生成1 mol SO2和1 mol H2O,循环中水的量减少,故应补充水,故b正确;
由反应Ⅲ可知产生1 mol O2的同时产生2 mol SO2,由反应Ⅰ可知2 mol SO2生成4 mol HI,由反应Ⅱ可知4 mol HI分解生成2 mol H2,即循环过程中产生1 mol O2的同时产生2 mol H2,故c错误。(2)混合气体的颜色不再变化,说明I2(g)浓度不变,反应达到平衡状态,故a正确;反应前后气体质量和体积不变,混合气体的密度始终不变,不能说明反应达到平衡状态,故b错误;物质浓度和起始量、变化量有关,反应混合物中各组分物质的浓度相等不能说明反应达到平衡状态,故c错误;H2、HI、H2三种物质的反应速率之比为1∶2∶1,未明确反应方向,不能判断平衡,故d错误;反应前后气体体积不变,压强始终不变,容器中气体压强不变不能说明反应达到平衡状态,故e错误。(3)①由题图可知2 min内氢气的物质的量增加了0.1 mol,=0.1 mol·L-1,=0.05 mol·L-1·min-1。由反应中的化学计量数之比可知v(HI)=0.05 mol·L-1·min-1×2=0.1 mol·L-1·min-1。②反应速率快的现象不一定明显,如NaOH与HCl的反应,反应速率慢的现象可能明显,如铁生锈,故a错误;化学反应速率常用单位时间内反应物物质的量浓度的减小或生成物物质的量浓度的增加来表示,一般不用固体或纯液体表示,故b错误;在一定条件下,可逆反应达到化学平衡状态时,正、逆反应的速率相等,不再改变,故c正确;增大浓度能使反应速率加快,降低温度能使反应速率减慢,故d错误。③B点反应向正反应方向进行,所以正反应速率v正(H2)在减小,则A点的正反应速率v正(H2)小于B点的正反应速率v正(H2),又A点为平衡点,v逆(H2)=v正(H2),即A点的逆反应速率v逆(H2)小于B点的正反应速率v正(H2)。
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