高二年级化学课时同步训练： 第2章 化学反应的方向、限度与速率(鲁科版选修4含解析)

第2章过关检测
(时间:60分钟满分:100分)
一、选择题(本题共7小题,每小题6分,共42分。

每小题只有一个选项符合题意)
1.对于可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反应,下列说法正确的是()
A.H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2∶1
B.v(H2)=v(I2)时表明反应已达平衡
C.正、逆反应速率的比值是恒定的
D.达到平衡时,正、逆反应速率相等
解析:在可逆反应中,化学反应速率之比等于各种物质的化学计量数之比,所以H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率比为1∶2,A项错误;未指明正、逆反应速率情况,若都表示v(正),二者任意时刻都相等,B项错误;正、逆反应速率随反应进行不断变化,平衡时相等,故C项错误;达到平衡时,正、逆反应速率相等,D项正确。

答案:D
2.对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),能增大正反应速率的措施是()
A.通入大量O2
B.增大容器容积
C.移去部分SO3
D.降低体系温度
解析:增大反应物O2的浓度,正反应速率加快。

增大容器容积、移去部分SO3、降低体系温度都会使正反应速率减慢。

答案:A
3.在一定温度不同压强(p1<p2)下,可逆反应2X(g)2Y(g)+Z(g)中,生成物Z在反应混合物中的体积分数(φ)与反应时间(t)的关系有以下图示,正确的是()
解析:本题考查化学平衡图像问题,由于正反应是气体分子数增大的反应,所以增大压强,平衡将逆向移动,从而导致生成物的体积分数减小;增大压强,对于有气体参与的化学反应其速率增大,所以压强越大,达到平衡时,所需要的时间越短。

答案:B
4.高温下,某反应达到平衡,平衡常数K=。

恒容时,温度升高,H2浓度减小。

下列说法正确的是()
A.该反应的焓变为正值
B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
D.该反应化学方程式为CO+H2O CO2+H2
解析:A中温度升高,反应物氢气浓度减小,平衡正向移动,说明正反应吸热,其焓变为正值,正确;B中由于反应前后气体体积不发生变化,因此,压强改变,平衡不发生移动,错误;C中温度升高,正、逆反应的速率都增大,错误;D中根据平衡常数表达式可以确定反应式应为CO2+H2CO+H2O,错误。

答案:A
5.无水氯化铝是一种重要的催化剂,工业上由Al2O3制备无水氯化铝的反应为2Al2O3(s)+6Cl2(g)4AlCl3(g)+3O2(g)ΔH>0。

下列分析错误的是()
A.增大反应体系的压强,反应速率增大
B.加入碳粉,平衡向右移动,原因是碳与O2反应,降低了生成物的浓度且放出热量
C.电解熔融的Al2O3和AlCl3均能得到单质铝
D.升高温度,反应的平衡常数将增大
解析:该反应有气体参加和生成,增大压强,反应速率增大,A项正确;加入的碳消耗了反应生成的氧气且放热,使平衡右移,B项正确;熔融的AlCl3不导电,因此不能通过电解熔融的AlCl3来冶炼金属铝,C项错误;正反应吸热,升温平衡正向移动,K增大,D项正确。

答案:C
6.可逆反应2A(g)+B(g)2C(g),根据下表中的数据判断下列图像错误的是()
A的转化率/%
p1p2
压强/MPa
解析:分析表中数据知,压强不变,升高温度,A的转化率降低,说明正反应是放热反应,即ΔH<0;当温度不变时,增大压强,平衡向正方向移动,即A的转化率增大,所以,p2>p1。

A项,降低温度,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,A项正确;B项,压强一定时升高温度,平衡向逆反应方向移动,φ(C)减小;温度一定时增大压强,平衡向正反应方向移动,φ(C)增大,B项正确;C项,达到化学平衡后,升高温度,逆反应速率的增大程度大于正反应速率的增大程度,平衡向逆反应方向移动,C项正确;D项,达到化学平衡后,增大压强,正反应速率的增大程度大于逆反应速率的增大程度,D项错误。

答案:D
7.一定条件下,体积为10 L的密闭容器中,1 mol X和1 mol Y进行反应:2X(g)+Y(g)Z(g),经60 s达到平衡,生成0.3 mol Z。

下列说法正确的是()
A.以X浓度变化表示的反应速率为0.001 mol·L-1·s-1
B.将容器体积变为20 L,Z的平衡浓度变为原来的
C.若增大压强,则物质Y的转化率减小
D.若升高温度,X的体积分数增大,则该反应的ΔH>0
解析:根据题目的含义可以列出:
2X(g)+Y(g)Z(g)
c起始/(mol·L-1)0.10.10
c转化/(mol·L-1)0.06 0.030.03
c平衡/(mol·L-1)0.04 0.070.03
所以v==0.001 mol·L-1·s-1,故A选项正确;若将容器的体积变为20 L,各物质的浓度均减半,根据平衡移动原理,此平衡应向逆反应方向移动,所以Z的平衡浓度比原来的要小,故B选项错误;由于此反应的正反应是气体体积减小的反应,因此增大压强,此平衡向右移动,反应物X和Y的转化率均增大,故C选项错误;X的体积分数增大,说明平衡向逆反应方向移动,而升高温度平衡应向吸热反应方向移动,因此此反应的正反应应为放热反应,即ΔH<0,所以D选项错误。

答案:A
二、非选择题(本题共4小题,共58分)
8.[2015课标全国Ⅱ,27(2)(3)](12分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。

利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)反应①的化学平衡常数K表达式为;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为(填曲线标记字母),其判断理由是。

图1
图2
(2)合成气组成=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示,α(CO)值随温度升高而(填“增大”或“减小”),其原因是
;图2中的压强由大到小为,其判断理由是。

解析:(1)反应①的K表达式为。

因反应①为放热反应,所以平衡常数应随温度升高而变小,所以选a。

(2)升高温度,反应①平衡向左移动,使体系中n(CO)增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生n(CO)增大;总结果是随温度升高,CO的转化率降低。

因为相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于增大CO的转化率;反应③为气体分子数不变的反应,压强改变对平衡不产生影响。

所以压强增大,CO转化率升高,在图2中,同一温度下,CO转化率高的对应压强大,则p3>p2>p1。

答案:(1)K=[或K p=]
a反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小
(2)减小升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应
③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低
p3>p2>p1相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。

故增大压强时,有利于CO的转化率升高
9.(16分)大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。

将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研
究。

(1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成:
①I-(aq)+O3(g)IO-(aq)+O2(g) ΔH1
②IO-(aq)+H+(aq)HOI(aq) ΔH2
③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l) ΔH3
总反应的化学方程式为,其反应热ΔH=。

(aq)(aq),其平衡常数表达式为。

(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I-
(3)为探究Fe2+对O3氧化I-反应的影响(反应体系如图甲),某研究小组测定两组实验中浓度和体系pH,结果见图乙和下表。

甲
乙
①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是。

②图甲中的A为,由Fe3+生成A的过程能显著提高I-的转化率,原因是。

③第2组实验进行18 s后,浓度下降。

导致下降的直接原因有(双选)。

A.c(H+)减小
B.c(I-)减小
C.I2(g)不断生成
D.c(Fe3+)增加
(4)据图乙,计算3~18 s内第2组实验中生成的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。

解析:(1)根据题给信息可知,总反应是O3氧化I-生成I2,那么3步反应中的IO-、HOI应为中间产物,则三式直接相加即可得到总反应及其反应热,即O3(g)+2I-(aq)+2H+(aq)O2(g)+I2(aq)+H2O(l)
ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。

(2)根据化学反应平衡常数表达式的书写方法可以直接写出K=。

(3)①根据总化学方程式可以看出,反应需要消耗H+,所以c(H+)逐渐减小,溶液的pH升高;②根据题干中的图可以看出,Fe2+→Fe3+→A应为Fe2+、Fe3+之间的转化且Fe3+→A,A应为Fe3+氧化I-后的产物,所以A应为Fe2+;③根据题图可以看出随着反应的进行,c(I-)逐渐减小,且存在着
(aq)I2(g)过程,I2(g)不断生成,促使I2(aq)+I-(aq)(aq),平衡向左移动,导致浓度下降,
I
2
因此选B、C;(4)根据v()=计算得v()==5.5×10-4 mol·L-1·s-1。

答案:(1)O3(g)+2I-(aq)+2H+(aq)O2(g)+I2(aq)+H2O(l)ΔH1+ΔH2+ΔH3
(2)K=
(3)①H+被消耗,其浓度降低②Fe2+Fe3+氧化I-生成I2,转化率增大③BC
(4) v()==5.5×10-4 mol·L-1·s-1
10.[2015山东理综,30(1)(2)](16分)合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能,在配合氢能的开发中起着重要作用。

(1)一定温度下,某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示,纵轴为平衡时氢气的压强(p),横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。

在OA段,氢溶解于M中形成固溶体MH x,随着氢气压强的增大,H/M逐渐增大;在AB段,MH x
与氢气发生氢化反应生成氢化物MH y,氢化反应方程式为:z MH x(s)+H2(g)z MH y(s)ΔH1(Ⅰ);在B点,氢化反应结束,进一步增大氢气压强,H/M几乎不变。

反应(Ⅰ)中z= (用含x和y的代数式表示)。

温度为T1时,2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL,吸氢速率v= mL·g-1·min-1。

反应(Ⅰ)的焓变ΔH1(填“>”“=”或“<”)0。

(2)η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例,则温度为T1、T2时,η(T1)(填“>”“=”或“<”)η(T2)。

当反应(Ⅰ)处于图中a点时,保持温度不变,向恒容体系中通入少量氢气,达平衡后反应(Ⅰ)可能处于图中的(填“b”“c”或“d”)点,该贮氢合金可通过或的方式释放氢气。

解析:(1)根据反应z MH x(s)+H2(g)z MH y(s),由氢原子守恒可得zx+2=zy,则z(y-x)=2,故z=。

根据吸氢速率的单位可知v==30 mL·g-1·min-1。

相同的H/M条件下,升高温度,平衡时氢气的压强增大,平衡向逆反应方向移动,故该反应为放热反应,即ΔH1<0。

(2)图中T1温度下,AB段长,说明最大吸氢量占总吸氢量的比例高,即η(T1)>η(T2);因为AB 段内,H/M逐渐增大的过程中,平衡时氢气的压强始终保持不变,当反应(Ⅰ)处于a点时,向恒容体系中通入H2,H/M增大,但平衡时氢气的压强不变,平衡向正反应方向移动,平衡后反应处于图中c点。

该合金可以通过减压或加热的方式,使其释放氢气。

答案:(1)30<
(2)>c加热减压
11.(14分)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。

在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如图所示。

据此判断:
(1)该反应的ΔH(填“>”或“<”)0。

(2)在T2温度下,0~2 s内的平均反应速率v(N2)=。

(3)当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。

若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。

(4)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是(填代号)。

解析:(1)由图中曲线可以看出,在催化剂表面积相同的情况下,T1温度时先达到平衡,则T1>T2,但温度高时CO2的浓度小,说明升高温度平衡逆向移动,该反应的正反应为放热反应,即ΔH<0。

(2)v(N2)=v(CO2)==0.025 mol·L-1·s-1。

(3)温度相同,质量相同的催化剂,表面积越小反应速率越慢。

(4)a项,只能说明t1时正反应速率最大,但不一定处于平衡状态;c项,t1时,只能说明n(NO)=n(CO2),不能说明正、逆反应速率相等,不是平衡状态。

答案:(1)<
(2)0.025 mol·L-1·s-1
(3)如图
(4)bd。