【臻品卷】同步单元2 化学反应的方向、限度与速率 2022-2023学年鲁科版(2019)选择性必修1 化学（解析版）

【臻品卷】第2章化学反应的方向、限度与速率一、选择题:本题共16小题,每小题3分,共48分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.某化学学习小组的同学查阅资料知:N2(g)+2O2(g)2NO2(g)ΔH=+67kJ·mol-1,他们对上述反应的自发性进行讨论,下列结论合理的是(D)A.任何温度下都能自发进行B.较高温度下能自发进行C.较低温度下能自发进行D.任何温度下都不能自发进行解析:N2(g)+2O2(g)2NO2(g)ΔH=+67kJ·mol-1,该反应ΔH>0,ΔS<0,无论温度高低都有ΔH-TΔS>0,任何温度下都不能自发进行,故选D。2.下列产生氢气速率最快的是(D)选项温度物质酸(足量)A25℃1g锌粒1mol·L-1盐酸B60℃1g锌粉2.5mol·L-1硝酸C60℃1g锌粒2mol·L-1盐酸D60℃1g锌粉1mol·L-1硫酸解析:反应物浓度越大,温度越高,反应速率越快;反应物间接触面积越大,反应速率越快;硝酸和锌反应生成的是氮的氧化物;选项D中温度最高,氢离子浓度最大,反应物之间的接触面积较大,反应速率最快;故选D。3.反应Ⅰ:H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1;反应Ⅱ:HI(g)12H2(g)+12I2(g)的平衡常数为K2,上述反应的平衡常数为同温度下的测定值,则K1、K2的关系为(D)A.K1=K22 B.K1=1C.K1=K2 D.K1=1解析:根据平衡常数的定义可知,K1=c2(HI)c(H2)·c(I24.某研究团队在催化合成氨的研究过程中,开发了过渡金属—氢化锂复合催化剂,实现了氨的低温催化合成。下列说法正确的是(C)A.优良的催化剂能使正、逆反应速率显著增大,能提高氨气的平衡产率B.催化剂主要的功能是降低了反应所需的活化能,改变了反应的焓变C.合成气中含有的杂质可能影响过渡金属—氢化锂复合催化剂的催化效果,引起催化剂中毒D.合成氨时,使用过渡金属—氢化锂复合催化剂不能起到节能的效果解析:催化剂降低反应的活化能,改变反应速率,但不能提高氨气的平衡产率,故A错误;催化剂降低了反应所需的活化能,不改变化学平衡,不会改变反应的焓变,故B错误;合成气中含有的杂质可能会与过渡金属—氢化锂复合催化剂活性中心的化学成分作用,形成没有活性的物质,而影响催化效果,故C正确;催化剂能降低反应的活化能,可以起到节能的效果,故D错误。5.可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡状态后,保持温度﹑容器容积不变,向容器中充入一定量的O2,下列说法正确的是(K为平衡常数,Q为浓度商)(B)A.Q不变,K变大,O2的转化率增大B.Q减小,K不变,O2的转化率减小C.平衡常数越大,表示该反应速率越快D.系数变为两倍,则ΔH值和K值也变为原来的两倍解析:当可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡状态后,保持恒温恒容向容器中充入一定量的O2,氧气的浓度增大,平衡正向移动,其余反应物的转化率增大,O2自身的转化率减小,Q变小,平衡常数是温度的函数,温度不变,平衡常数不发生改变,A错误,B正确;平衡常数越大,说明反应正向进行的限度越大,与该反应速率无关,C错误;系数变为两倍,则ΔH值变为原来的两倍,但是K值变为原来的平方,D错误。6.已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),该反应是一个可逆反应,正反应是放热反应。若反应物的起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是(C)解析:正反应是放热反应,升高温度,反应速率加快,到达平衡时间缩短,化学平衡向逆反应方向移动,平衡时NO含量降低,A正确,C不正确;正反应是气体体积增大的反应,增大压强,反应速率加快,到达平衡时间缩短,化学平衡向逆反应方向移动,平衡时NO含量降低,图像与实际符合,B正确;催化剂能加快化学反应速率,缩短反应到达平衡的时间,但不影响化学平衡移动,图像与实际符合,D正确。7.研究发现,Cl2与CO合成COCl2的反应机理如下:①Cl2(g)2Cl·(g)快;②CO(g)+Cl·(g)COCl·(g)快;③COCl·(g)+Cl2(g)COCl2(g)+Cl·(g)慢。其中反应②存在v正=k正·c(CO)·c(Cl·)、v逆=k逆·c(COCl·)。下列说法正确的是(C)A.反应②的平衡常数K=kB.选择合适的催化剂能加快该反应的速率,并提高COCl2的平衡产率C.要提高合成COCl2的速率,关键是提高反应③的速率D.反应①的活化能大于反应③的活化能解析:反应②存在v正=k正·c(CO)·c(Cl·)、v逆=k逆·c(COCl·),平衡时正、逆反应速率相等,k正·c(CO)·c(Cl·)=k逆·c(COCl·),即得K=k正k逆8.完成下列实验目的对应的实验操作不正确的是(A)实验目的实验操作A验证化学反应中的能量变化将NO2球浸泡在冰水、热水中观察颜色变化B探究相同条件下,溶液温度对反应速率的影响在两支试管中各加入5mL0.1mol·L-1的Na2S2O3和5mL0.1mol·L-1的H2SO4溶液,再分别放入冷水、热水中,记录出现浑浊所需时间C探究相同条件下,溶液浓度对反应速率的影响在两支试管中各加入4mL0.01mol·L-1的KMnO4酸性溶液,再分别加入0.1mol·L-1H2C2O4溶液2mL、0.2mol·L-1H2C2O4溶液2mL,分别记录溶液褪色所需时间D探究相同条件下,溶液浓度对化学平衡移动的影响在两支试管中各加入5mL0.1mol·L-1的K2Cr2O7溶液,再分别加入3～10滴浓硫酸和10～20滴6mol·L-1的NaOH溶液(忽略溶液体积的变化),观察溶液颜色变化解析:2NO2N2O4的平衡移动受温度影响,且二氧化氮为红棕色气体,则将NO2球浸泡在冰水、热水中观察颜色变化,可判定温度对平衡移动的影响,不能判断化学反应中能量变化,故选A。9.已知反应2X(?)+2Y(?)3Z(g),如图是温度和压强对反应的影响,下列说法正确的是(C)A.该反应正反应方向是放热反应B.该反应逆反应方向的ΔH>0C.X、Y、Z均是气体D.X、Y中只有一种是气体解析:由图像可知,升高温度,Z的体积分数增大,则正反应为吸热反应,ΔH>0,逆反应是放热反应,ΔH<0,A、B错误;由图像可知,相同温度下,1000kPa比10kPa时Z的体积分数大,则增大压强,Z的体积分数增大,平衡正向移动,即正反应是气体体积减小的反应,因此X、Y、Z均是气体,C正确,D错误。10.一定条件下,CH4分解生成C的反应历程如图所示。下列有关说法不正确的是(D)A.该反应为吸热反应B.该反应历程共分4步进行C.第3步的正反应活化能最小D.第2步反应的ΔH2小于第3步反应的ΔH3解析:该反应物的总能量小于生成物的总能量,故为吸热反应,故A正确;该反应4个H原子逐步失去,故共分4步进行,故B正确;第3步的正反应活化能最小,故C正确;由图像可知,第2步反应的ΔH2大于0,第3步反应的ΔH3小于0,故ΔH2大于ΔH3,故D不正确。11.回收利用CO是工业生产的一项新课题,新技术研究成果甲醇与CO反应可制备乙酸,其反应为CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(l),测得甲醇的转化率随温度变化如图所示。下列有关说法正确的是(C)A.温度升高,平衡常数K增大B.T1K时,该反应的正反应速率:B点>A点C.缩小容器容积,既能加快反应速率又能提高甲醇的转化率D.选择合适的催化剂可以降低反应活化能并提高平衡产率解析:根据图像,随着温度升高甲醇的平衡转化率降低,平衡向逆反应方向移动,平衡常数K减小,A错误;根据图像,T1K时,A点未达到平衡,反应向正方向进行,该反应的正反应速率A点>B点,B错误;缩小容器的体积,相当于增大体系压强,反应速率加快且平衡正向移动,甲醇的转化率提高,C正确;催化剂可以降低反应活化能但不能提高平衡产率,D错误。12.在容积为2L的密闭容器中进行如下反应:A(s)+2B(g)3C(g)+nD(g),开始时A为4mol,B为6mol;5min末时测得C的物质的量为3mol,用D表示的化学反应速率v(D)为0.1mol·L-1·min-1。下列说法错误的是(A)A.前5min内用A表示的化学反应速率v(A)为0.1mol·L-1·min-1B.化学方程式中n值为1C.反应达到平衡时3v正(B)=2v逆(C)②v(D)=4.5mol·L-1·min-1,其中反应速率快的是②解析:A为固体,不能用浓度变化表示化学反应速率,A错误;列三段式,A(s)+2B(g)3C(g)+nD(g)起始/mol 4 6 0 0转化/mol 1 2 3 0.1×2×55min/mol3 4 3 1n(C)∶n(D)=3∶1,为化学方程式系数之比,B正确;平衡时正反应速率等于逆反应速率,不同物质表示速率等于系数之比,v正(B)v逆(C)=v(B)=4.5mol·L-1·min-1×2=9mol·L-1·min-1,D正确。13.在密闭容器内加入一定量A和B,发生如下反应:2A(s)+3B(g)C(g)+2D(g),下列说法不能判断达到反应限度(平衡状态)的是(C)A.混合气体的密度不再发生改变B.混合气体的平均摩尔质量不再发生改变C.c(C)∶c(D)的值不再发生改变D.如果C有颜色,A、B、D无色,容器内颜色不再改变解析:反应的气体混合物的质量发生改变,气体的体积不变,则当混合气体的密度不再发生改变时,反应达到平衡状态,A不符合题意;气体的质量发生改变,而气体的物质的量不变,当混合气体的平均摩尔质量不再发生改变时,反应达到平衡状态,B不符合题意;C、D都是生成物,反应产生的C、D的物质的量之比始终是1∶2,由于容器的容积不变,则c(C)∶c(D)的值始终不改变,因此不能据此判断反应是否达到平衡状态,C符合题意;如果C有颜色,A、B、D无色,若反应正向进行,则气体的颜色会加深,若反应逆向进行,则气体的颜色会变浅,因此当容器内气体颜色不再改变时,反应达到平衡状态,D不符合题意。14.向容积为1L的恒容密闭容器中充入0.2molCH3OH(g)、0.1molNH3(g),在一定条件下发生反应:2CH3OH(g)+NH3(g)CH3NHCH3(g)+2H2O(g),测得CH3OH(g)转化率与温度、时间的关系如图所示。下列有关说法错误的是(D)A.T1>T2B.上述反应的ΔH>0C.T1时该反应的平衡常数为3.375D.X点时,气体的平均摩尔质量为25.5g·mol-1解析:参与该反应的物质全部是气体且反应前后气体的物质的量不变,27g·mol-1,故D错误。15.一定条件下,等物质的量的X(g)和Y(g)在一恒容密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)2Z(g)。曲线a、b表示该反应在不同条件下X的物质的量浓度随时间的变化。下列说法错误的是(B)A.曲线a对应的X的平衡转化率为c0-B.曲线b对应的条件改变可能是增大压强C.其他条件均相同,则反应达到平衡后,该反应的平衡常数Ka<KbD.该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和解析:曲线a对应的X的平衡浓度为c1mol·L-1,转化量为(c0-c1)mol·L-1,则X的平衡转化率为c0-c1c016.已知2NO(g)+2H2(g)2H2O(g)+N2(g)的速率方程为v正=k正·cα(NO)·cβ(H2),在800℃下测定了不同初始浓度及正反应速率的关系,数据如下表,则下列说法中不正确的是(D)实验c0(NO)/(mol·L-1)c0(H2)/(mol·L-1)v正111v2214v3122v42x16vA.α、β的值分别为2、1B.表中的x为4C.降低温度,k正减小D.若v逆=k逆·c2(H2O)·c(N2),则Kc=k解析:比较表中1、2两组的数据可知,NO浓度变为原来的2倍,反应速率变为原来的4倍,故α=2,由1、3两组的数据可知,H2的浓度变为原来的2倍,反应速率变为原来的2倍,故β=1,A正确;根据A的分析可知,α=2,β=1,结合v正=k正·cα(NO)·cβ(H2)和表中数据可知,表中的x为4,B正确;降低温度,反应速率减慢,故k正减小,C正确;若v逆=k逆·c2(H2O)·c(N2),平衡时v正=v逆,即k正·c2(NO)·c(H2)=k逆·c2(H2O)·c(N2),则Kc=c(N2二、非选择题:本题共4小题,共52分。17.(12分)氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一,其合成原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1。在密闭容器中,投入1molN2和3molH2在催化剂作用下发生反应,如图是某一时间段反应速率与反应进程的关系曲线图。(1)测得反应放出的热量(填“小于”“大于”或“等于”)92.4kJ。(2)降低平衡体系的温度(保持体积不变),平衡混合气体的平均相对分子质量将(填“变大”“变小”或“不变”)。

(3)当达到平衡时,充入氩气并保持压强不变,平衡将(填“正向”“逆向”或“不”)移动。

(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度(填“小于”“大于”或“等于”)原来的2倍。

(5)t1、t4时刻,体系中分别是什么条件发生了变化?t1,t4。解析:(1)根据N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,在密闭容器中,投入1molN2和3molH2不可能完全反应,故测得反应放出的热量小于92.4kJ。(2)该反应是正向放热过程,降低平衡体系的温度(保持体积不变),平衡正向移动,气体总物质的量减少,而该体系物质均为气态,气体的总质量不变,则平均摩尔质量Mr=m(总)(3)在密闭容器中,该反应达到平衡时,充入氩气并保持压强不变,则容器体积增大,各反应物质的分压减小,平衡向气体物质系数增大的方向移动,即平衡将逆向移动。(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将向吸热方向移动,即向左移动;平衡向左移动吸收部分热量,达到新平衡后,容器内温度小于原来的2倍。(5)从图像分析,t1时刻,正、逆反应速率均瞬间增大,且逆反应速率增大更多,平衡向逆反应方向移动,该反应是正向放热过程,故t1时刻升高了温度;t4时刻,正、逆反应速率均瞬间减小,且正反应速率下降更多,平衡向逆反应方向移动,该反应是逆向气体物质系数增大的反应,故t4时刻减小了压强。答案:(1)小于(2)变大(3)逆向(4)向左移动小于(5)升高温度减小压强18.(16分)当今,世界各国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发CO2利用技术、降低CO2含量成为研究热点。某化学实验小组釆用CO2催化加氢制甲醇来减少CO2对环境造成的影响。在容积为4L的恒容密闭容器中,充入2.4molH2和1.2molCO2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49kJ·mol-1。回答下列问题。(1)每消耗0.3molH2,该反应放出的热量为kJ。

(2)下列能用来判断该反应达到平衡状态的标志是(填字母)。A.混合气体的密度不再随时间改变B.混合气体的平均相对分子质量不再随时间改变C.c(CH3OH)不再随时间改变D.混合气体的质量不再随时间改变(3)3min后,反应达到平衡状态,此时测得反应前后的总压强之比为5∶4。①c(CO2)=mol·L-1,H2的转化率为%。

②v(H2O)=mol·L-1·min-1。

③该反应达到平衡时的平衡常数K=(列出计算式即可)mol-2·L2。

(4)在一定条件下,体系中的CO2的平衡转化率(α)与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。则T1(填“>”或“<”)T2,判断的理由是

。解析:(1)根据反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49kJ·mol-1,每消耗3molH2,反应放热49kJ,故每消耗0.3molH2,该反应放出的热量为4.9kJ。(2)A.恒容容器中,混合气体的质量不变,故混合气体的密度不变,故密度不再随时间改变,不一定达到了平衡状态;B.混合气体的质量不变,物质的量变化,故平均相对分子质量为一变化的值,平均相对分子质量不再随时间改变能说明达到了平衡状态;C.c(CH3OH)不变,则达到了平衡状态;D.混合气体的质量一直不变,故质量不变不一定达到了平衡状态。(3)设转化的CO2的物质的量为xmol,列出三段式,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)开始/mol 1.2 2.4 0 0转化/mol x 3x x x平衡/mol 1.2-x 2.4-3x x x反应达到平衡状态,此时测得反应前后的总压强之比为5∶4,可得(1.2+2.4)mol0.21mol·L-1。H2的转化率为1.08mol2.4mol×0.03mol·L-1·min-1。③该反应达到平衡状态时的平衡常数K=0.364×0.3640.844×(4)该反应为放热反应,降低温度,反应向正反应方向进行,CO2的转化率增大,故T1<T2。答案:(1)4.9(2)BC(3)①0.2145②0.03③0.09×0.19.(12分)在10L的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K与温度t的关系如下表:t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6请回答下列问题。(1)该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)该反应的化学平衡常数表达式为K=。保持温度和体积不变,充入一定量的CO2,则平衡常数(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)下列措施可以提高H2的平衡转化率的是(填字母,下同)。a.选择适当的催化剂b.增大压强c.及时分离出H2O(g)d.升高温度(4)某温度下,c(CO2)=2mol·L-1,c(H2)=3mol·L-1,开始反应,达到平衡时CO2的转化率为60%,则平衡常数K=。

(5)与(4)相同的温度下,某时刻测得c(CO2)=0.5mol·L-1,c(H2)=1.5mol·L-1,c(CO)=0.5mol·L-1,c(H2O)=0.5mol·L-1,则此时反应是否达到平衡状态(填“是”或“否”)。此时,v(正)(填“>”“<”或“=”)v(逆)。

(6)该反应的反应速率(v)随时间(t)变化的关系如图所示,若t2、t4时刻只改变一个条件,下列说法正确的是。

a.在t1～t2时,可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态b.在t2时,采取的措施可以是升高温度c.在t4时,采取的措施可以是增加CO2的浓度d.在t5时,容器内CO的体积分数是整个过程中的最大值解析:(1)由所给数据知,随着温度升高,平衡常数增大,说明温度升高,平衡正向移动,故该反应为吸热反应。(2)根据平衡常数定义知,该反应的平衡常数表达式为K=c((3)由于催化剂不影响平衡移动,故加入催化剂对H2的平衡转化率无影响,a不符合题意;由于该反应前后气体分子数不变,故改变压强对H2的平衡转化率无影响,b不符合题意;及时分离出H2O(g),可促进平衡正向移动,可以提高H2的平衡转化率,c符合题意;升高温度,平衡正向移动,可以提高H2的平衡转化率,d符合题意。(4)由题意列三段式如下,CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)起始/(mol·L-1) 2 3 0 0转化/(mol·L-1) 2×60%2×60% 2×60% 2×60%平衡/(mol·L-1) 0.8 1.8 1.2 1.2则平衡常数K=c((5)由所给数据可求得此时的浓度商Q=c(CO)·(6)由于该反应前后气体分子数不变,容器体积也不变,故压强始终不变,则压强不变不能说明反应达平衡状态,a错误;由图像知,t2时刻外界条件改变后,正、逆反应速率瞬间均增大,且平衡正向移动,故此时可能是升高温度导致,b正确;由图像知,t4时刻外界条件改变后,正反应速率瞬间不变,逆反应速率瞬间减小,且平衡正向移动,故此时可能是减小生成物浓度导致,c错误;由图像知,条件改变后,平衡均在向正向移动,故t5时刻CO的含量最多,其体积分数达最大值,d正确。答案:(1)吸热(2)c(20.(12分)氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应对于消除环境污染有重要意义。(1)NO在空气中存在如下反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g),该反应分两步完成,其反应历程如图所示:①写出反应Ⅰ的热化学方程式:

。②反应Ⅰ和反应Ⅱ中,一个是快反应,会快速建立平衡状态,而另一个是慢反应,慢反应决定总反应的速率,那么决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是反应(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T℃时各物质起始浓度及10min和20min各物质平衡浓度如下表所示:浓度/(mol·L-1)时间/minNON2CO200.10000100.0400.0300.030200.0320.0340.017①T℃时,该反应的平衡常数为