内容正文:
1.下列关于物质“反应程度”的说法正确的是( )
A.一定条件下,2 mol SO2与足量O2反应可得到2 mol SO3
B.1 mol Cl2与足量H2O反应可生成1 mol HClO
C.1 mol H2与1 mol I2反应可制备2 mol HI
D.一定条件下,1 mol N2与3 mol H2反应可制备1 mol NH3
解析:选D。SO2与O2的反应是可逆反应,反应物不可能完全转化为生成物,一定条件下,2 mol SO2与足量O2反应得不到2 mol SO3,A错误;氯气和水的反应是可逆反应,反应物不可能完全转化为生成物,1 mol Cl2与足量H2O反应不会生成1 mol HClO,B错误;H2与I2的反应是可逆反应,反应物不可能完全转化为生成物,1 mol H2与1 mol I2反应不能制备2 mol HI,C错误;N2与H2的反应是可逆反应,化学方程式为N2+3H22NH3,一定条件下,1 mol N2与3 mol H2反应可制备1 mol NH3,D正确。
2.在一定条件下,向某密闭容器中充入SO2和18O2合成SO3,下列叙述不正确的是( )
A.开始反应时,正反应速率最大,逆反应速率为零
B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后减小为零
C.平衡时,正反应速率与逆反应速率相等且不为零
D.达到平衡时,SO2、O2、SO3三者中均存在18O
解析:选B。开始反应时,反应物浓度最大,所以正反应速率最大;生成物浓度为零,所以逆反应速率为零,故A正确。随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后不可能减小为零,故B错误。平衡时反应没有停止,正反应速率与逆反应速率相等且不为零,故C正确。可逆反应同时向正、逆两个方向进行,达到平衡时,SO2、O2、SO3三者中均存在18O,故D正确。
3.一定条件下,向某密闭容器中充入一定量的X和Z,发生反应X(g)+3Y(g)⥫⥬2Z(g)。下列反应过程中正、逆反应速率v随时间t的变化情况正确的是( )
解析:选C。向某密闭容器中充入一定量的X和Z,由于没有Y,所以初始时刻v正为0,v逆最大,随着反应的进行,v逆逐渐减小,v正逐渐增大,直至二者相等且不再改变,达到平衡状态。综上所述,C符合题意。
4.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭容器中(假设容器容积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下达到分解平衡:NH2COONH4(s)⥫⥬2NH3(g)+CO2(g)。下列可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是( )
A.2v(NH3)=v(CO2)
B.密闭容器中NH3与CO2的物质的量之比不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨的体积分数不变
解析:选C。未指明NH3和CO2的速率是正反应速率还是逆反应速率且倍数关系也不正确,A项不符合题意;由于得到的气体中NH3与CO2的体积之比恒为2∶1且体系中只有这两种气体,故NH3的体积分数始终不变,B、D项不符合题意;该反应中NH2COONH4为固体,当气体密度不变时,说明反应达到平衡状态,C项符合题意。
5.已知FeCl3溶液和KI溶液能发生反应2Fe3++2I-⥫⥬2Fe2++I2。下列关于该反应的说法正确的是( )
A.升高温度,反应速率减小
B.增大Fe3+和I-的浓度,反应速率增大
C.当上述可逆反应达到平衡时,溶液中c(Fe3+)与c(Fe2+)一定相等
D.当上述可逆反应达到平衡时,I-的转化率为100%
解析:选B。升高温度,反应速率增大,故A错误;增大Fe3+和I-的浓度,反应速率增大,故B正确;当可逆反应达到平衡时,溶液中c(Fe3+)与c(Fe2+)不变,但不一定相等,故C错误;该反应是可逆反应,反应物的转化率不可能达到100%,故D错误。
6.一定温度下,已知反应N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )
A.①③ B.②③
C.①④ D.②④
解析:选C。①恒压条件下,反应前后气体体积增大,气体的总质量不变,密度逐渐减小,密度不变时,说明反应达到平衡状态;②恒压条件下,压强是恒量,不能说明反应达到平衡状态;③充入1 mol N2O4,题给反应的正反应速率应逐渐减小直到不变,不符合题意;④随着反应的进行,N2O4的转化率逐渐增大,转化率不变时,说明反应达到平衡状态。
7.下图为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是( )
A.①中“净化”可以防止催化剂中毒,③选择高效催化剂可以使原料完全转化成氨
B.②中“加压”可以增大反应速率,因为在该压强下催化剂的活性最大
C.③一般选择控制反应温度为700 ℃左右
D.④⑤有利于提高原料的利用率,节约生产成本
解析:选D。③选择高效催化剂只能增大反应速率,并不能使原料完全转化为氨,故A错误;②中“加压”是为了增大反应速率和氨的产率,并不是在该压强下催化剂的活性最大,故B错误;工业合成氨反应一般采用400~500 ℃,因为该温度范围内反应速率较大,氨的产率也较大,故C错误;合成氨反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,④⑤通过液化将未反应完全的氢气和氮气与氨分离,并循环使用,有利于提高原料的利用率,节约生产成本,故D正确。
8.氮氧化物是大气污染物之一,用活性炭还原氮氧化物,可防止空气污染。向容积为2 L的真空密闭容器中加入固体活性炭(无杂质,足量)和NO,在三种不同条件下发生反应C(s)+2NO(g)⥫⥬N2(g)+CO2(g),NO的物质的量随时间的变化见下表。
实验
序号
温度
/℃
n(NO)/mol
0 min
10 min
20 min
30 min
40 min
50 min
1
T1
2.00
1.60
1.30
1.10
1.00
1.00
2
T1
2.00
1.40
1.00
1.00
1.00
1.00
3
T2
2.00
1.58
1.26
1.04
1.04
1.04
请回答下列问题:
(1)与实验1相比,实验2使用了效率更高的 ________________。
(2)若实验1与实验3控制的条件仅仅是温度不同,则T1________(填“>”或“<”)T2。
(3)实验1中在0~10 min内,以NO的浓度变化表示的反应速率v(NO)=________mol·L-1·min-1。
(4)下列描述中能说明反应C(s)+2NO(g)⥫⥬N2(g)+CO2(g)已达平衡的是________(填字母)。
A.v正(N2)=v正(CO2)
B.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
C.容器中气体的密度不随时间而变化
D.容器中气体的压强不随时间而变化
解析:(1)由题表可知,与实验1相比,实验2反应速率更大,建立平衡所需的时间更短,但最终达到的是同一个平衡状态,因此实验2使用了效率更高的催化剂。(2)若实验1与实验3控制的条件仅仅是温度不同,温度不同导致最终建立的平衡不同,反应速率也不同,从数据看,实验3的反应速率更大,温度越高,反应速率越大,因此T1<T2。(3)实验1中在0~10 min内,以NO的浓度变化表示的反应速率v(NO)==0.02 mol·L-1·min-1。(4)化学反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,v正(N2)=v正(CO2)不能说明反应已达平衡,A不符合题意;该反应中,气体的平均相对分子质量会随着反应进行发生变化,因此容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化,能说明反应已达平衡,B符合题意;该反应中,由于碳单质是固体,气体的密度会随着反应进行发生变化,因此容器中气体的密度不随时间而变化,能说明反应已达平衡,C符合题意;该反应中,由于碳单质是固体,气体的总物质的量、气体压强始终不变,因此容器中气体压强不随时间而变化,不能说明反应已达平衡,D不符合题意。
答案:(1)催化剂 (2)< (3)0.02 (4)BC
9.对于密闭容器中的反应N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g),在673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间的变化如下图所示。请回答下列问题:
(1)a点时正反应速率________(填“>”“<”或“=”)逆反应速率。
(2)d点处n(N2)________(填“>”“<”或“=”)e点处n(N2),原因是_______________________________________________________。
(3)起始时加入氢气的物质的量为_______mol。
(4)若温度、压强不变,反应在加入催化剂的条件下进行,在上图的基础上用虚线画出n(NH3)和n(H2)随时间的变化曲线。
解析:(1)a、b、c三点反应都没有达到平衡状态,故正反应速率大于逆反应速率。(2)d、e两点反应都处于平衡状态,正、逆反应速率相等,各组分的物质的量保持不变。(3)平衡时生成了0.6 mol氨,即消耗0.9 mol氢气,故起始时加入氢气的物质的量为0.4 mol+0.9 mol=1.3 mol。(4)加入催化剂,反应达到平衡的时间缩短,但平衡时各组分的物质的量不变。
答案:(1)> (2)= 当反应处于平衡状态时,反应体系中各组分的物质的量保持不变 (3)1.3 (4)
10~12题每小题有一个或两个选项符合题意。
10.在1 L固定容积的密闭容器中充入一定量a、b两种气体,反应过程中a、b两种气体的物质的量的变化如下图所示。下列说法错误的是( )
A.该反应的化学方程式为2b⥫⥬3a
B.达到平衡时,b的转化率为60%
C.反应进行到t1、t2和t3时刻,反应程度最小的是t1时刻
D.A、B、C三点均为平衡点
解析:选AD。由题图可知,b的物质的量逐渐减少,a的物质的量逐渐增加,故b为反应物,a为生成物;达到平衡时,b的物质的量的变化量为6 mol,a的物质的量的变化量为4 mol,根据a、b的物质的量的变化量之比等于化学方程式中化学计量数之比可知,该反应的化学方程式为3b⥫⥬2a,A错误;由题图可知,达到平衡时n(b)=4 mol,b的转化率为×100%=60%,B正确;反应正向进行,t3时刻达到平衡,t1、t2时刻未达到平衡,且t2> t1,故反应程度最小的是t1时刻,C正确;A点之后a、b的物质的量还在变化,不是平衡点,B、C两点之后a、b的物质的量不再变化,为平衡点,D错误。
11.一定条件下,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。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<c1<0.14 mol·L-1
解析:选D。X、Y的平衡浓度之比为1∶3,转化浓度之比亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,X、Y的转化率相等,A、C错误;平衡时Y的生成速率表示逆反应速率,Z的生成速率表示正反应速率,且v生成(Y)∶v生成(Z)=3∶2,B错误;由可逆反应的特点可知,0<c1<0.14 mol·L-1,D正确。
12.一定条件下,将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生反应3A(g)+B(g)⥫⥬4C(g)+2D(s)。2 min末该反应达到平衡,生成D的物质的量随时间的变化情况如下图所示。下列判断正确的是( )
A.达到平衡时C的物质的量浓度为0.8 mol·L-1
B.反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
C.平衡时与开始时体系的压强之比为1∶1
D.从开始到平衡,用D的浓度变化表示的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1
解析:选AC。由题图可知,2 min后D的物质的量为0.8 mol且不再改变,反应达到平衡状态,可列“三段式”:
3A(g)+B(g)⥫⥬4C(g)+2D(s)
起始量/mol 3 1 0 0
转化量/mol 1.2 0.4 1.6 0.8
平衡量/mol 1.8 0.6 1.6 0.8
达到平衡时C的物质的量浓度为=0.8 mol·L-1,A正确;反应过程中A的转化率为×100%=40%,B的转化率为×100%=40%,二者转化率之比为1∶1,B错误;平衡时与开始时体系的压强之比为(1.8+0.6+1.6)∶(3+1)=1∶1,C正确;D为固体,不能用单位时间内D的浓度变化来表示反应速率,D错误。
13.(2025·朝阳高一质检)在容积为2 L的密闭容器中,800 ℃时,反应2NO(g)+O2(g)⥫⥬2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化见下表,各物质的浓度随时间变化的曲线如下图所示。
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
回答下列问题:
(1)0~2 s内,用O2的浓度变化表示的化学反应速率v(O2)=________________。从表中看出,该反应的速率逐渐减小,原因是 ____________________________________________。
(2)图中A点处反应________(填“已达到”或“未达到”)平衡状态,v(正)________(填“>”或“<”)v(逆)。
(3)若要增大该反应速率,可以采取的措施是_______________________________________(任写两点)。
(4)下列能说明反应已达到平衡状态的是 ________(填字母)。
A.混合气体的颜色不再变化
B.v正(O2)=2v逆(NO2)
C.混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.1 mol NO发生反应同时生成1 mol NO2
(5)已知该反应为放热反应,若生成2 mol NO2(g)放出的热量为Q,则通入2 mol NO(g)与足量O2(g)充分反应生成NO2(g)放出的热量______(填“>”“<”或“=”)Q。
解析:(1)NO和O2为反应物,随着反应的进行,NO和O2的物质的量逐渐减小,Δc(NO)∶Δc(O2)=2∶1,因此c表示NO浓度变化的曲线,d表示O2浓度变化的曲线。0~2 s内,用O2的浓度变化表示的化学反应速率v(O2)=v(NO)=×=1.5×10-3 mol·L-1·s-1。从题表中可以看出,该反应的速率逐渐减小,原因是随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小。
(2)A点之后NO浓度还在减小,说明反应还未达到平衡状态,反应仍在正向进行,v(正)>v(逆)。
(3)若要增大该反应速率,可以采取的措施是升温、加压、使用催化剂或增大反应物浓度等。
(4)混合气体的颜色保持不变,说明NO2的浓度保持不变,能说明该反应已达到平衡状态,A符合题意;v正(O2)=2v逆(NO2)不能说明正、逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡状态,B不符合题意;该反应过程中气体的总物质的量减小,总质量不变,混合气体的平均摩尔质量增大,当混合气体的平均摩尔质量保持不变时,能说明该反应已达到平衡状态,C符合题意;1 mol NO发生反应同时生成1 mol NO2,不能说明正、逆反应速率相等,不能说明该反应已达到平衡状态,D不符合题意。
(5)已知该反应为放热反应,若生成2 mol NO2(g)放出的热量为Q,因为该反应为可逆反应,所以2 mol NO(g)与足量O2(g)充分反应生成NO2(g)的物质的量小于2 mol,放出的热量<Q。
答案:(1)1.5×10-3 mol·L-1·s-1 随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小 (2)未达到 >
(3)升温、加压(使用催化剂、增大反应物浓度等,合理即可) (4)AC (5)<
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