化学反应的限度 同步练习题 高二上学期鲁科版（2019）化学选择性必修1

2.2化学反应的限度同步练习题一、选择题1．如图中，表示2A(g)+B(g)2C(g)ΔH＜0这个可逆反应的正确图象为A． B．C． D．2．将CO2转化为燃料甲醇是实现碳中和的途径之一、在恒温恒容密闭容器中进行反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)∆H，下列有关说法正确的是A．若升高温度，反应逆向进行，则∆H<0B．正反应为熵增过程，∆S>0C．若混合气体的密度不随时间变化，可说明反应达到平衡D．加入催化剂，可提高CO2的平衡转化率3．已知反应：CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一定压强下，按W=向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度T、W的关系，图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是A．图甲中W2＞1B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数C．温度为T1，W=2时，Cl2的转化率为50%D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强增大4．化学与社会、生产、生活密切相关下列说法不正确的是A．化学反应在物质变化的同时，伴随着能量变化B．可以用勒夏特列原理解释夏天打开啤酒盖，喷出大量泡沫的现象C．将煤气化，有利于提供更多的能量，而且有效地减少温室气体的产生D．食品放入冰箱中，因为温度低，变质速率降低，所以食品能够保存较长时间5．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是A．钢铁在潮湿的空气中容易生锈B．红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅C．实验室常用排饱和食盐水法收集Cl2D．光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小6．在一容积不变密闭容器中发生可逆反应：，以下说法正确的是A．温度升高，平衡向右移动B．温度降低，平衡常数K增大C．若混合气体的密度不变，则反应达到平衡状态D．在容器中充入少量Y，逆反应速率增大，正反应速率减小7．在一定条件下，对于反应mA(g)＋nB(g)cC(g)＋dD(g)，C物质的体积分数(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是（）A．△H＜0△V(g)>0 B．△H>0△V(g)＜0C．△H>0△V(g)>0 D．△H＜0△V(g)＜08．T℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应A(g)+B(g)C(s)ΔH＞0，按照不同配比充入A、B，达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示，下列判断正确的是（）A．T℃时，该反应的平衡常数值为4B．c点没有达到平衡，此时反应向正反应方向进行C．若c点为平衡点，则此时容器内的温度高于T℃D．T℃时，直线cd上的点均为平衡状态9．在300℃时，改变起始反应物中n(H2)对反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH（ΔH<0）的影响如图所示。下列说法正确的是（）A．反应在b点达到平衡B．b点H2的转化率最高C．c点N2的转化率最高D．a、b、c三点的平衡常数Kb>Ka>Kc10．下列说法错误的是A．第五形态的碳单质“碳纳米泡沫”。与石墨烯互为同素异形体B．港珠澳大桥用到的铝合金材料，具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能C．我国西周时期发明的“酒曲”酿酒工艺，是利用了催化剂使平衡正向移动的原理D．著名诗人杜牧在《泊秦淮>中写道：“烟笼寒水月笼沙，夜泊秦淮近酒家。”文中的烟能产生丁达尔效应二、填空题11．甲醇(CH3OH)工业上由CO和H2合成，化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。如图是在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。①T1T2(填“＞”“＜”或“＝”)。T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1(填“＞”“＜”或“=”)K2。②若容器容积不变，下列措施不能增加CO转化率的是(填字母)。A．降低温度B．充入He，使体系总压强增大C．将CH3OH(g)从体系中分离D．使用合适的催化剂③生成甲醇的化学反应速率(v)与时间(t)的关系如图所示。则图中t2时采取的措施可能是；t3时采取的措施可能是。④若在T1℃时，往一密闭容器通入等物质的量CO和H2测得容器内总压强1MPa，40min达平衡时测得容器内总压强为0.8MPa，计算生成甲醇的压强平衡常数Kp=(MPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。12．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为：；据此回答以下问题：(1)根据温度对化学平衡的影响规律可知，对于该反应温度越高，其化学平衡常数的值。(填“越大”、“越小”或“不变”)(2)某温度下，若把与置于体积为的密闭容器内，反应达到平衡状态时，测得混合气体的压强变为开始时的，则平衡时氢气的转化率=(用百分数表示。能说明该反应达到化学平衡状态的是填字母。a．容器内的密度保持不变b．容器内压强保持不变c．v正(N2)=2v逆(NH3)d．混合气体中c(NH3)不变(3)某2L恒容密闭容器中充入2molX(g)和1molY(g)发生反应：2X(g)+Y(g)⇌3Z(g)△H，反应过程中持续升高温度，测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示，△H013．2021年11月初，世界气候峰会在英国举行，为减少环境污染，减少化石能源的使用，开发新型、清洁、可再生能源迫在眉睫。(1)甲醇、乙醇来源丰富、燃烧热值高，可作为能源使用。其中一种可减少空气中CO2的甲醇合成方法为：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。①若将一定量的CO2和H2投入1.0L恒容密闭容器中合成甲醇，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变化如图所示。则该反应的正反应为(填“放热”或“吸热”)反应，在p2及512K时，图中N点处平衡向(填“正向”或“逆向”)移动；②若将物质的量之比为1：3的CO2和H2充入体积为1.0L的恒容密闭容器中反应，不同压强下CO2转化率随温度的变化关系如下图所示。a.A、B两条曲线的压强分别为、，则(填“>”“<”或“=”)；b.若A曲线条件下，起始充入CO2和H2的物质的量分别为lmol、3mol，且a点时的K=300(L2/mol2)，则a点对应CO2转化率为。(2)在工业生产中也用反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2kJ·mol-1制取H2，从而获得氢能源，该反应需要加入催化剂，若用[M]表示催化剂，则反应历程可表示为：第一步：[M]+H2O(g)=[M]O+H2(g)第二步：[M]O+CO(g)=[M]+CO2(g)①第二步比第一步反应慢，则第二步反应的活化能比第一步(填“大”或“小”)。反应过程中，中间产物[M]O的能量比产物的能量(填“高”或“低”)；②研究表明，此反应的速率方程为，式中)、分别表示相应的物质的量分数，Kp为平衡常数，k为反应的速率常数，温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时，该反应的Kp(填“增大”或“减小”)。根据速率方程分析，T>Tm时v逐渐减小的原因是。(3)以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。阳极的电极反应式为，若装置中消耗标准状态下O244.8L，理论上能制得碳酸二甲酯的质量g。14．合成氨工艺是人工固氮最重要的途径。2018年是合成氨工业先驱哈珀(F·Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为：N2(g)+H2(g)NH3(g)ΔH(298K)=-46.2kJ·mol-1。请回答：(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有。A．高温B．低温C．低压D．高压E．催化剂(2)实际生产中常用工艺条件：Fe作催化剂。控制温度773K，压强3.0×107Pa，原料气中N2和H2物质的量之比为1:2.8。①分析说明原料气中N2过量的理由。②关于合成氨工艺的下列理解，正确的是。A．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零B．分离空气可得到N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生C．控制温度(773K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率D．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液态氨移去，有利于反应正向进行E．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率(3)在一容积固定的密闭容器中注入N2和H2两种气体，发生上述反应。某温度下达到平衡时各物质的浓度分别为c(H2)=9.00mol·L-1，c(N2)=3.00mol·L-1，c(NH3)=4.00mol·L-1，此温度下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数(结果保留三位有效数字)。15．某实验小组想探究实验室用MnO2与盐酸反应制取氯气的反应条件，实验装置及药品如下。(1)写出实验室制氯气的离子方程式。(2)结合平衡移动原理，解释饱和食盐水的作用是。(3)已知：不同温度下MnO2与盐酸反应的平衡常数温度t/℃5080110平衡常数K3.104×10-42.347×10-31.293×10-2MnO2与盐酸的反应是反应(填“放热”或“吸热”)。(4)为探究条件对该反应的影响，小组同学设计并完成以下实验：序号试剂实验操作现象实验14mol/L盐酸、MnO2加热无明显现象实验27mol/L浓盐酸、MnO2不加热无明显现象实验37mol/L浓盐酸、MnO2加热产生黄绿色气体①根据上述实验可知MnO2与盐酸产生氯气的反应条件为。②针对实验1和实验3的现象，小组同学从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。写出实验中制氯气反应的电极反应式：i．还原反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2Oii．氧化反应：。提出假设：ⅰ．增大c(H+)，可以。ⅱ．增大c(Cl-)，可以增大Cl-的还原性。③补充实验，实验II、III分别证实了②中的分析。实验序号实验操作试剂产物I没有添加新的试剂无氯气生成II较浓a溶液有氯气生成III固体b有氯气生成(固液混合物A为一定浓度的盐酸和MnO2混合物；加热装置已略去)较浓a溶液是，固体b是。【参考答案】一、选择题1．A解析：A．2A(g)+B(g)2C(g)正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，C的百分含量减小，故A正确；B．增大压强，正逆反应速率均增大，故B错误；C．催化剂能加快反应速率，但不能使平衡发生移动，平衡时C的浓度应相同，故C错误；D．2A(g)+B(g)2C(g)正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，A的转化率减小，故D错误；选A。2．A解析：A．若升高温度，反应向逆反应方向进行，说明该反应为放热反应，反应∆H<0，故A正确；B．由方程式可知，该反应是一个气体体积减小的反应，反应∆S<0，故B错误；C．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒温恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故C错误；D．加入催化剂，降低反应的活化能，反应速率加快，但化学平衡不移动，二氧化碳的平衡转化率不变，故D错误；故选A。3．C解析：A．在其它条件不变时，增大反应物Cl2的浓度，化学平衡正向移动，可以使更多丙烯反应变为生成物，最终达到平衡时丙烯的体积分数减小，由于丙烯的含量：W2＜W1，W1=1，所以W2＞1，A正确；B．根据图甲可知：在W不变时，升高温度，丙烯的平衡含量增大，说明升高温度，化学平衡逆向移动，正反应的化学平衡常数减小，则正反应为放热反应，△H＜0。化学平衡常数只与温度有关。升高温度，化学平衡逆向移动，正反应平衡常数减小，正反应平衡常数与逆反应平衡常数互为倒数，则逆反应化学平衡常数随温度的升高而增大，所以在图乙中A线表示逆反应的平衡常数，B线表示正反应的平衡常数，B正确；C．当温度为T1，W=2时，K=1，在反应开始时n(丙烯)=1mol，n(Cl2)=2mol，假设反应过程中丙烯反应消耗量为x，则平衡时：n(丙烯)=(1-x)mol，n(Cl2)=(2-x)mol，n(CH2=CH-CH2Cl)=n(HCl)=xmol，假设容器的容积为V，则K=，解得x=mol，所以氯气的转化率为，C错误；D．在恒容绝热装置中进行上述反应，容器温度升高，反应前后气体的物质的量不变，则压强增大，D正确；4．C解析：A．化学反应在物质变化的同时，伴随着能量变化，如化学能可通过化学反应转化为热能、光能、电能等能量，A正确；B．打开啤酒盖，喷出大量泡沫，是压强对其影响导致的，可以用勒夏特列原理解释，B正确；C．将煤气化，使燃料燃烧更充分，节约资源，同时能减少二氧化硫的排放，但不能减少温室气体的产生，C错误；D．温度降低会减小食物腐败的速率，放在冰箱中的食品保质期较长，这与温度对反应速率的影响有关，D正确；故答案选C。5．A解析：A．钢铁在潮湿的空气中容易生锈，是由于钢铁在潮湿的空气中能够形成微小的原电池而发生电化学腐蚀，与化学平衡无关，A符合题意；B．红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅，是由于2NO2(g)N2O4(g)，增大压强，体积缩小，NO2的浓度增大，颜色加深，但平衡正向移动，故颜色又变浅了，能用勒夏特列原理解释，B不合题意；C．由于Cl2+H2OH++Cl-+HClO，故实验室常用排饱和食盐水法收集Cl2，是增大Cl-浓度使上述平衡逆向移动，减小Cl2的溶解度，能用勒夏特列原理解释，C不合题意；D．由于Cl2+H2OH++Cl-+HClO，2HClO2HCl+O2↑，故光照新制的氯水时，反应平衡正向移动，使溶液的pH逐渐减小，能用勒夏特列原理解释，D不合题意；故答案为：A。6．A解析：A．由△H＞0可知，该反应的正反应是一个吸热反应，升高温度，平衡向吸热方向移动，即平衡向右移动，故A正确；B．由△H＞0可知，该反应的正反应是一个吸热反应，降低温度，平衡向放热方向移动，即平衡向左移动，平衡常数减小，故B错误；C．由△H＞0可知，该反应各组分都为气体，混合气体的总质量(m)始终不娈，容积(V)不变，由密度ρ=得，混合气体的密度始终不变，所以若混合气体的密度不变，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；D．由△H＞0可知，在容器中充入少量Y，瞬间逆反应速率增大，正反应速率不变，随着反应进行，逆反应速率减小，正反应速率增大，当正逆反应速率相等时，可逆反应重新达到平衡，故D错误；答案为A。7．A解析：由题干C物质的体积分数(C%)与温度、压强的关系图可知，压强相同时，温度升高，C物质的体积分数减小，即平衡逆向移动，说明正反应是放热反应，故△H＜0，温度相同时，增大压强，C物质的体积分数减小，即平衡逆向移动，说明正反应是气体体积增大的方向，即△V(g)>0，综上所述，该反应正反应为△H＜0，△V(g)>0，故答案为：A。8．B解析：A．平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，固体和纯液体不写入表达式，A(g)+B(g)C(s)，平衡常数K===0.25，A错误；B．依据图象分析可知，c点时c(A)·c(B)＞4，故浓度商Q=＜K，反应正向进行，B正确；C．反应是吸热反应，若c点为平衡状态，此时平衡常数小于T°C平衡常数，说明平衡逆向进行，是降温的结果，温度低于T°C，C错误；D．T°C时平衡常数不变，曲线上各点位平衡状态，其它点温度不同不是平衡状态，D错误；故答案为：B。9．C解析：A．图象分析可知，图象曲线上的每一点均为一定量的氢气对应平衡时氨气的百分含量，b点是加入氢气一定量，氨气平衡含量最大，但不能说明反应仅在改点达到平衡，A错误；B．图象分析，增大氢气量，氮气的转化率增大，但氢气转化率却是减小，故b点仅仅是氨气平衡含量最大，并不是氢气转化率最大，B错误；C．图象分析，增大氢气量，氮气的转化率增大，c点氮气的转化率最大，C正确；D．平衡常数随温度变化，不随浓度改变，所以abc点平衡常数相同，D错误；故答案为：C。10．C解析：A．同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质；第五形态的碳单质“碳纳米泡沫”石墨烯均为碳单质，属于同素异形体，故A不选；B．合金材料具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能，故B不选；C．催化剂只能改变化学反应速率，不能改变转化率，C错误符合题意，故选C；D．烟为固体小颗粒分散到空气中所形成的，属于胶体，能产生丁达尔效应，故D不选。答案选C二、填空题11．＜＞BD增大压强加催化剂2.78解析：①在其它条件不变时，升高温度，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短。根据图象可知反应在温度为T2时比在温度为T1时先达到平衡，说明温度：T1＜T2；在其它条件不变时，升高温度CO转化率降低，说明升高温度，化学平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应是放热反应。升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，使化学平衡常数减小，故化学平衡常数关系是K1＞K2；②A．根据①分析可知：该反应的正反应是放热反应，降低温度，化学平衡正向移动，CO转化率增大，A不符合题意；B．充入He，使体系总压强增大，由于不能改变反应体系的任何一种物质的浓度，因此化学平衡不移动，CO转化率不变，B符合题意；C．将CH3OH(g)从体系中分离，减小生成物浓度，化学平衡正向移动，CO转化率增大，C不符合题意；D．使用合适的催化剂，只能改变反应速率但不能使平衡发生移动，因此CO转化率不变，D符合题意；故合理选项是BD；③根据图象可知：在t2时，改变条件，使v正、v逆都增大，且v正＞v逆，化学平衡正向移动，则由于该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，改变的条件是增大压强；在t3时刻改变条件使v正、v逆都增大，且v正=v逆，化学平衡不发生移动，则改变的条件是使用合适的催化剂；④假设反应容器的容积是VL，向其中充分的CO、H2的物质的量是amol，开始时容器内气体总物质的量是2amol，在40min反应达到平衡时，生成甲醇的物质的量是xmol，则此时n(CO)=(a-x)mol，n(H2)=(a-2x)mol，此时容器中气体总物质的量为n(总)=(a-x)mol+(a-2x)mol+xmol=(2a-2x)mol，在恒容密闭容器中气体物质的量的比等于压强之比，则，解得x=0.2amol，所以平衡时n(CO)=0.8amol，n(H2)=0.6amol，n(CH3OH)=0.2amol，n(总)=1.6amol，则生成甲醇的压强平衡常数Kp=。12．(1)越小(2)20%bd(3)＜解析：（1）合成氨为放热反应，升高温度，平衡逆移，平衡常数减小，故温度越高，其化学平衡常数的值越小。（2）把与置于体积为的密闭容器内，设反应达平衡时N2转化的物质的量为x，根据理想气体状态方程，可知恒温恒容条件下，反应前后的压强之比等于气体的总物质的量之比，则，解x=2，平衡时氢气的转化率=；反应体系中全部为气体，气体的总质量为定值，恒容条件下，气体的密度不变，不能作为达平衡的标志，a项错误；该反应为气体分子数减小的反应，恒容装置中，随着反应的进行，体系的压强减小，容器内压强不变说明反应已经达到平衡状态，b项正确；根据反应的方程式为，可知达平衡时2v正(N2)=v逆(NH3)，c项错误；c(NH3)会随着反应的进行而变化，混合气体中c(NH3)不变，说明反应已经达到平衡状态，d项正确；故选bd。（3）结合图象可知，Q点之前反应未达到平衡，随着反应正向进行，混合体系中X的体积分数逐渐减小，Q点之后反应已经达到平衡状态，升高温度，混合体系中X的体积分数增大，说明升温平衡逆移，则正反应为放热反应，故。13．(1)放热正向＞90%(2)大高减小温度为主要影响因素，Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高(3)360解析：（1）①分析图象可知温度升高，平衡时甲醇的物质的量在减小，由盖斯定律可知正反应为放热反应；在p2及512K时，N点在曲线下方未达到平衡，达到平衡后甲醇的物质的量为，平衡向正向移动才能增大甲醇的物质的量，故N点此时向正向移动；②由热化学方程式得，相同温度下，增大压强，平衡向正向移动，的转化率增大，＞；设a点对应CO2转化x：，解得x=0.9，则CO2的转化率为90%；（2）①活化能越大，反应就越慢，第二步反应比第一步反应慢，则第二步的活化能大于第一步；反应物断开化学键需要吸收能量，正反应为放热反应，总能量降低，则中间产物的能量比产物的能量高；②正反应为放热反应，温度升高，平衡向逆向移动，则减小；此反应的速率方程为，反应速率加快，k值增大，可得到Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高；T>Tm时温度为主要影响因素；（3）该电解池中从左往右移动，根据电解池阳离子向阴极移动，可知右侧为阴极与电源负极相连，阳极的电极反应式为：；消耗氧气的物质的量为，阴极的电极反应式为：，则整个电路中转移，产生碳酸二甲酯为，理论上制得碳酸二甲酯的质量为。14．BD原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率ABD7.32×10-3(mol/L)-2【分析】合成氨的正反应是反应前后气体体积减小的放热反应，降低温度、增大压强都使平衡正向移动；①分析过程可知空气中含大量氮气，增加氮气量可以提高氢气的转化率；②根据化学平衡的移动分析；根据平衡常数表达式计算，由此分析。解析：(1)合成氨的正反应是反应前后气体体积减小的放热反应，降低温度、增大压强都使平衡正向移动，催化剂只改变化学反应速率不影响平衡移动，所以有利于提高合成氨平衡产率的条件有低温高压；(2)①原料中N2和H2物质的量之比为1：2.8，原料气中N2过量的理由：原料气中N2来自于空气的分离，相对易得，并且适度过量有利于提高H2的转化率；②A．反应N2(g)+H2(g)NH3(g)ΔH(298K)=-46.2kJ·mol-1，是气体体积减小的放热反应，合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零，故A正确；B．合成氨的反应在合成塔中发生，原料气中的N2是从空气中分离得来，先将空气液化，再蒸馏得N2，甲烷与水在高温催化剂条件下生成CO和H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生，故B正确；C．合成氨正反应为放热反应，升高温度不利于平衡转化率的提高，但能提高催化剂的活性，加快反应速率，故C错误；D．NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行，故D正确；E．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，总压增大，分压不变，平衡不变，不能提高平衡转化率，故E错误；答案选ABD；(3)根据化学平衡表达式得到K==7.32×10-3(mol/L)-2。【点睛】当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，总压增大，分压不变，平衡不变，不能提高平衡转化率，为易错点。15．(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O(2)Cl2在水中存在化学平衡：Cl2+H2OH++Cl-