高中化学单元质量检测二含解析 人教版选修4
单元质量检测(二) 化学反应速率和化学平衡综合检测
一、选择题(本题包括16小题，每题3分，共48分；每小题只有一个选项符合题目要求。)
1．下列有关有效碰撞理论和活化能的认识，正确的是 ( )
A．增大压强(对于气体反应)，活化分子总数增大，故反应速率增大
B．温度升高，分子动能增加，反应所需活化能减小，故反应速率增大
C．选用适当的催化剂，分子运动加快，增加了碰撞频率，故反应速率增大
D．H＋和OH－的反应活化能接近于零，反应几乎在瞬间完成
解析：增大压强，体积减小，活化分子总数不变，但单位体积内的活化分子数增多，反应速率增大，A不正确。温度升高，更多分子吸收能量成为活化分子，反应速率增大，但反应所需的活化能不变，B不正确。使用催化剂，可降低反应所需的活化能，使更多分子成为活化分子，反应速率增大，C不正确。
答案：D
2．运用相关化学知识进行判断，下列结论错误的是( )
A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
B．NH4F水溶液中含有HF，因此NH4F溶液不能存放于玻璃试制瓶中
C．可燃冰是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体，因此可存在于海底
D．增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能加快生成H2的速率
解析：反应能自发进行，则ΔH－TΔS<0，若反应是吸热反应，ΔH>0，则ΔS>0，故该反应一定是熵增反应，A正确；NH4F水解生成HF，HF可与玻璃中的成分SiO2反应，所以NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中，B正确；海底为低温高压环境，所以可燃冰可存在于海底，C正确；常温下，铁在浓硫酸中可发生钝化，不产生氢气，D错误。
答案：D
3．[2019·武汉外国语学校高二月考]下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 ( )
A．密闭容器中有一定量红棕色的NO2，加压(缩小体积)后颜色先变深后变浅
B．高压条件比常压条件有利于SO2和O2合成SO3
C．由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系加压(缩小体积)后颜色变深
D．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
解析：A项，2NO2(g)N2O4(g)，增大压强(缩小体积)，瞬间颜色变深，然后平衡向正反应方向移动，二氧化氮的浓度又降低，颜色变浅。B项，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，增大压强平衡向正反应方向移动，有利于合成SO3。C项，H2(g)＋I2(g)2HI(g)，增大压强(缩小体积)，各物质浓度增大，颜色加深，但平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释。D项，Cl2
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＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，饱和食盐水中，氯离子浓度较大，则平衡向逆反应方向移动，从而减小了氯气的溶解量。
答案：C
4．美国亚利桑那州大学和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶，原理为2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)。有关该反应的说法正确的是 ( )
A．ΔH<0 B．ΔS<0
C．化学能转变为电能 D．氢能是理想的绿色能源
解析：水生成氢气和氧气需要吸收能量，故ΔH>0；水蒸气生成氢气和氧气，气体的物质的量增加，熵值增大，故ΔS>0。
答案：D
5．可逆反应aX＋2Y(g)2Z(g)在一定条件下达到平衡后，tl和t2时各改变某一种外界条件，化学反应速率(v)—时间(t)图像如图。
则下列说法中正确的是( )
A．若X是固体，则t1时一定是增大了容器的压强
B．若X是气体，则t2时不可能是减小容器压强
C．若X是固体，则t1时可能是增大了X的质量
D．若t2时采用了降温措施，则该反应的正反应方向ΔH>0
解析：A项，若X为固体，增大压强，平衡不移动，若使用催化剂，平衡也不移动，错误；B项，若X为气体，t2时正、逆反应速率都减小，不可能是减小容器压强，因为减小压强，平衡逆向移动，而图像中是正向移动，正确；C项，若X为固体，t1时若增大了X的量，平衡不移动，反应速率不变，错误；D项，t2时若采用降温，正逆反应速率都减小，平衡正向移动，说明正反应为放热反应，ΔH小于0，错误。
答案：B
6．在373 K时，密闭容器中充入一定物质的量的NO2和SO2，发生反应：NO2＋SO2NO＋SO3，达到平衡时，下列叙述正确的是 ( )
A．SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等
B．NO2和SO2的物质的量一定相等
C．平衡体系中反应物的总物质的量一定等于生成物的总物质的量
D．NO和SO3的物质的量一定相等
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解析：容器中开始充入的是NO2和SO2又因为生成物NO和SO3的化学计量数之比为1∶1，故只有NO和SO3的物质的量一定相等，A错误，D正确；因为不知道两种气体的充入量，平衡时NO2和SO2的物质的量不一定相等，B项错误；该反应是反应前后气体分子数不变的可逆反应，反应过程中气体总物质的量保持不变，但平衡体系中反应物的总物质的量不一定等于生成物的总物质的量，C项错误。
答案：D
7．已知反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是 ( )
A．升高温度，K减小
B．减小压强，n(CO2)增加
C．更换高效催化剂，α(CO)增大
D．充入一定量的氮气，n(H2)变大
解析：此反应的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，即升高温度，K值减小，故A说法正确；此反应为反应前后体积不变的反应，因此减小压强，平衡不移动，即n(CO2)不变，故B说法错误；催化剂对化学平衡移动无影响，因此CO的转化率不变，故C说法错误；N2为惰性气体不参与反应，对平衡无影响，n(H2)不变，故D说法错误。
答案：A
8．可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(s) ΔH＝Q kJ·mol－1，反应过程中，当其他条件不变时，某物质在混合物中的含量与温度(T)、反应速率(v)与压强的关系如图所示。据图分析，以下说法正确的是( )
A．T1
0
B．增大压强，B的转化率减小
C．当反应达平衡时，混合气体的密度不再变化
D．a＋b>c＋d
解析：A项，由左图可知，T2时反应首先达到平衡，故T1c，B的转化率增大，B、D项错误；C项，反应达到平衡时，气体的总质量不再发生变化，在容器体积不变的情况下，气体的密度不再变化，正确。
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答案：C
9．硝酸生产中，500 ℃时，NH3和O2可能发生如下反应：
①4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)
ΔH＝－9 072 kJ·mol－1 K＝1.1×1026
②4NH3(g)＋4O2(g)2N2O(g)＋6H2O(g)
ΔH＝－1 104.9 kJ·mol－1 K＝4.4×1028
③4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)
△H＝－1 269.02 kJ·mol－1 K＝7.1×1034
其中，②、③是副反应。若要减少副反应，提高单位时间内NO的产率，最合理的措施是 ( )
A．增大O2浓度 B．使用合适的催化剂
C．减小压强 D．降低温度
解析：增大O2浓度，O2能与NO继续反应生成NO2，NO的产率减小，A错误；使用合适的催化剂，加快化学反应速率，可提高单位时间内NO的产率，B正确；减小压强，反应速率减小，单位时间内NO的产率减小，反应③平衡向右移动，副反应程度也增大，C错误；降低温度，反应速率减小，单位时间内NO的产率减小，反应②③平衡也向右移动，副反应程度也增大，D错误。
答案：B
10．[2019·湖北襄阳四中高二月考]在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0。其他条件一定，只改变某一条件时，下列分析不正确的是 ( )
A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大压强对反应速率的影响
B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅲ表示的是温度对化学平衡的影响，且甲的温度小于乙的温度
D．图Ⅲ表示的是催化剂对化学平衡的影响，乙使用了催化剂
解析：该反应为气体体积减小的反应，增大压强，正、逆反应速率均增大，且正反应速率大于逆反应速率，平衡正向移动，则图Ⅰ中t1时刻可以表示增大压强对反应速率的影响，A正确；催化剂对平衡移动无影响，同等程度增大正、逆反应速率，则图Ⅱ中t1时刻可以表示加入催化剂对反应速率的影响，B正确；图Ⅲ中乙先达到平衡，则乙的温度高，且温度高时SO2的转化率小，说明升高温度平衡逆向移动，而题述反应的正反应为放热反应，与图像一致，C正确；催化剂对平衡移动无影响，而题图Ⅲ中甲、乙两种条件下SO2
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的转化率不同，则不能表示催化剂对化学平衡的影响，D错误。
答案：D
11．在1.5 L的密闭容器中通入2 mol N2和3 mol H2的混合气体，在一定温度下发生反应。达到平衡时，容器内压强为反应开始时的0.8，则该反应的化学平衡常数为 ( )
A．0.34 B．0.64
C．0.44 D．0.54
解析：定T、V的情况下，压强之比等于物质的量之比，设N2转化x mol，则
N2 ＋ 3H22NH3
起始量(mol) 2 3 0
转化量(mol) x 3x 2x
平衡量(mol) 2－x 3－3x 2x
＝＝＝解得x＝0.5
则K＝＝＝＝0.44。
答案：C
12．一定量的CO2与足量的碳在容积可变的恒压密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：
已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。
下列说法正确的是 ( )
A．550℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动
B．650℃时，反应达平衡后，CO2的转化率为25.0%
C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动
D．925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝24.0 p总
解析：A项，550 ℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，由于压强不变，相当于扩大了体积，平衡正向移动，错误；B项，根据图示可知，在650 ℃时，CO的体积分数为40%，根据反应方程式：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，设开始加入1 mol CO2，反应掉了x mol CO2，则
C(s) ＋ CO2(g)2CO(g)
起始(mol) 1 0
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变化(mol) x 2x
平衡(mol) (1－x) 2x
因此有：×100%＝40%，解得x＝0.25，则CO2的平衡转化率为×100%＝25%，正确；C项，由图可知，T ℃时，CO与CO2的体积分数相等，在等压下充入等体积的CO和CO2，对原平衡条件无影响，平衡不移动，错误；D项，925 ℃时，CO的体积分数为96%，故Kp＝＝＝23.04 p总，错误。
答案：B
13．以二氧化碳和氢气为原料制取乙醇的反应为：2CO2(g)＋6H2(g)CH33CH2OH(g)＋3H2O(g) ΔH<0。某压强下的密闭容器中，按CO2和H2的物质的量比为1∶3投料，不同温度下平衡体系中各物质的物质的量百分数(y%)随温度变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A．a点的平衡常数小于b点
B．b点，v正(CO2)＝v逆(H2O)
C．a点，H2和H2O物质的量相等
D．其他条件恒定，充入更多H2，v(CO2)不变
解析：从图像可知，温度越高氢气的含量越高，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，温度升高平衡常数减小，a>b，A错误：b点只能说明该温度下，CO2和H2O的浓度相等，不能说明v正(CO2)＝v逆(H2O)，B错误；从图像可知，a点H2和H2O的物质的量百分数相等，故物质的量相等，C正确；其他条件恒定，充入更多H2，反应物浓度增大，正反应速率增大，v(CO2)也增大，D错误。
答案：C
14．[2019·唐山一中高二月考]已知2NO2(g，红棕色)N2O4(g，无色) ΔH<0。将一定量的NO2充入注射器中并密封，改变某一条件，气体透光率随时间的变化如图所示(气体颜色越深，透光率越小)。下列说法不正确的是 ( )
A．b点反应处于平衡状态
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B．b点对应的时间改变的条件是将注射器的活塞向外拉
C．d点：v(正)KN
C．生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M)
D．当温度高于250 ℃，升高温度，催化剂的催化效率降低
解析：升高温度CO2的平衡转化率降低，则升温平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，故A正确；升高温度CO2的平衡转化率降低，则升温平衡逆向移动，所以M点化学平衡常数大于N点，故B正确；化学反应速率随温度的升高而加快，催化剂的催化效率降低，所以v(N)有可能小于v(M)，故C错误；根据图像，当温度高于250 ℃，升高温度催化荆的催化效率降低，故D正确。
答案：C
16．在①、②、③容积不等的恒容密闭容器中，均充入0.1 mol CO和0.2 mol H2，在催化剂的作用下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。测得三个容器中平衡混合物中CH3OH的体积分数随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是 ( )
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A．该反应的正反应为吸热反应
B．三个容器的容积：①>②>③
C．在P点，CO的转化率为75%
D．在P点，向容器②中再充入CO、H2及CH3OH各0.025 mol，此时v正(CO)v逆(CO)，D错误。
答案：C
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
17．(11分)习近平总书记十分重视生态环境保护，多次对生态文明建设作出重要指示。试回答下列与环境有关的问题：
(1)煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可消除氮氧化物的污染。
已知：①CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867.0 kJ·mol－1；
②2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH＝－112.2 kJ·mol－1；
③适量的N2和O2完全反应，每生成5.6 L(标准状况下)NO时，吸收22.5 kJ的热量。
则CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝________kJ·mol－1；反应①在高温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
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(2)在汽车排气系统中安装三元催化转化器，可发生下列反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。在某恒容密闭容器中通入等物质的量的CO和NO，在不同温度(T)下发生上述反应时，c(CO)随时间(t)的变化曲线如图所示：
①该反应的正反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
②温度为T2时，反应达到平衡时NO的转化率为________。
③温度为T1时，该反应的平衡常数K＝________。
(3)目前烟气脱硝采用的技术有选择性非催化还原法(SNCR)脱硝技术和选择性催化还原法(SCR)脱硝技术。若用NH3作还原剂，则主要反应可表示为4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O ΔH<0，其中体系温度对SNCR技术脱硝效率的影响如图所示：
①SNCR技术脱硝的最佳温度为________，SNCR与SCR技术相比，SCR技术的反应温度不能太高，其原因是
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②由题给信息分析，当体系温度过高时，SNCR技术脱硝效率降低，其可能的原因是
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解析：(1)由条件③可写出热化学方程式：③N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180.0 kJ·mol－1；根据盖斯定律，由①－(③－②)可得新的热化学方程式：CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 159.2 kJ·mol－1。反应①的ΔH<0，ΔS>0，则ΔH－TΔS<0，故该反应在高温下能自发进行。(2)①根据“先拐先平温度高”可知T1>T2，反应达到平衡时，T1条件下CO的浓度大，即升高温度，平衡逆向移动，故正反应为放热反应。②由化学方程式可知，NO和CO对应的化学计量数相同，起始时加入的物质的量也相同，故二者的转化率相同，即转化率为(2－0.1)/2×100%＝95%。③列三段式计算：
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2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)
始态/(mol·L－1) 2.0 2.0 0 0
反应/(mol·L－1) 1.6 1.6 1.6 0.8
平衡/(mol·L－1) 0.4 0.4 1.6 0.8
该反应的平衡常数K＝＝80。(3)①由图象可知，925 ℃左右SNCR技术脱硝效率最高；SCR技术中使用催化剂，若温度太高，会降低催化剂活性。②SNCR脱硝技术的主要反应是放热反应，故温度过高时，使该反应的平衡逆向移动，导致脱硝效率降低。
答案：
(1)－1 159.2(2分) 能(1分)
(2)①放热(1分) ②95%(2分) ③80(2分)
(3)①925 ℃(920－930 ℃均正确，1分) 温度太高，降低催化剂活性(1分) ②温度过高，使SNCR脱硝技术的主要反应的平衡逆向移动(其他合理答案也可，1分)
18．(10分)一定温度下，向一容积为5 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196 kJ·mol－1。当反应达到平衡时，容器内压强变为起始时的。请回答下列问题：
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是________(填序号)。
a．SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2∶1∶2
b．容器内气体的压强不变
c．容器内混合气体的密度保持不变
d．SO3的物质的量不再变化
e．SO2的生成速率和SO3的生成速率相等
(2)①SO2的转化率为__________________；
②达到平衡时反应放出的热量为____________；
③此温度下该反应的平衡常数K＝____________。
(3)如图表示平衡时SO2的体积分数随压强和温度变化的曲线，则：
①温度关系：T1________T2(填“>”“<”或“＝”，下同)；
②平衡常数关系：KA________KB，KA________KD。
解析：(1)a项，SO2、O2、SO3
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三者的浓度之比为2∶1∶2，与它们的化学计量数之比相等，和反应是否达到平衡没关系，不能作为反应达到平衡状态的标志；b项，容器内气体的压强不变，这是一个恒容条件下的化学平衡，反应前后气体物质的量是有所改变的，现在压强不变，说明气体总量不变，化学反应达到了化学平衡状态；c项，容器内混合气体的密度保持不变，这是恒容务件下的化学平衡状态，反应物和生成物均为气体，则气体质量恒定，气体密度恒定，所以不能作为反应达到平衡状态的标志；d项，SO3的物质的量不再变化，说明化学反应达到了平衡状态；e项，SO2的生成速率和SO3的生成速率相等，即正、逆反应速率相等，化学反应达到了平衡状态。(2)向容积为5 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2，根据反应有：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始量/mol 0.4 0.2 0
改变量/mol 2x x 2x
平衡量/mol 0.4－2x 0.2－x 2x
当反应达到平衡时，容器内压强为起始时的，则有：＝0.7，解得x＝0.18。①SO2的转化率＝×100%＝90%；②达到平衡时反应放出的热量＝0.36×kJ＝35.28 kJ；③此温度下该反应的平衡常数K＝＝20 250。(3)①该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化硫的体积分数增大，则可得到温度关系：T1>T2；②化学平衡常数和温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，KA＝KB；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K值减小，KA(1分) ②＝(1分) <(1分)
19．(8分)已知化学反应①：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，其平衡常数为K1；化学反应②：Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)，其平衡常数为K2。在T1 K和T2 K下(T1
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