高中化学（人教版，选修4） 第二章化学反应速率和化学平衡 章末综合检测

高中化学（人教版，选修4） 第二章化学反应速率和化学平衡 章末综合检测

章末综合检测 ‎(时间：100分钟　满分：100分)‎ 一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分；每小题只有一个选项符合题意)‎ ‎1．下列各图所反映的措施中，目的是为了加快其化学反应速率的是(　　)‎ 答案　C ‎2．向某密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2O(g)，发生反应：CO＋H2O(g)催化剂 高温 CO2＋H2。当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是(　　)‎ A．0.5 mol CO＋2 mol H2O(g)＋1 mol CO2＋1 mol H2‎ B．1 mol CO＋1 mol H2O(g)＋1 mol CO2＋1 mol H2‎ C．0.5 mol CO＋1.5 mol H2O(g)＋0.4 mol CO2＋0.4 mol H2‎ D．0.5 mol CO＋1.5 mol H2O(g)＋0.5 mol CO2＋0.5 mol H2‎ 答案　B 解析　对于一个反应前后气体体积相等的可逆反应，在等温等体积的条件下发生反应时，只需投料比例相等便可保证两平衡等效。A项逆推后为1.5 mol CO＋3 mol H2O(g)，与原平衡等效；B项逆推后为2 mol CO＋2 mol H2O(g)，CO比例偏高，则平衡后CO体积分数也偏高；C项逆推后为0.9 mol CO＋1.9 mol H2O(g)，CO比例偏低；则平衡后CO体积分数也偏低；D项逆推后为1 mol CO＋2 mol H2O(g)，与原平衡等效。‎ ‎3．下列说法中正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A．非自发反应在任何条件下都不能实现 B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变 C．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 D．熵增加且放热的反应一定是自发反应 答案　D 解析　对于反应自发性的判断要综合利用焓判据和熵判据，仅靠单一判据不能对反应的自发性作出准确判断，B、C项错误；一定条件的非自发过程若改变条件也可能转变为自发过程，A项错误。‎ ‎4．在‎2 L的密闭容器中，发生以下反应：‎2A(g)＋B(g) ‎2C(g)＋D(g)。若最初加入的A和B都是4 mol，在前10秒钟A的平均反应速率为0.12 mol·L－1·s－1，则10秒钟时，容器中B的物质的量是(　　)‎ A．1.6 mol B．2.8 mol C．2.4 mol D．1.2 mol 答案　B 解析　前10秒钟，B的平均反应速率为0.06 mol·L－1·s－1，则消耗的B的物质的量为0.06 mol·L－1·s－1×10 s×‎2 L＝1.2 mol，B剩余的物质的量为4 mol－1.2 mol＝2.8 mol。‎ ‎5．对可逆反应4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述正确的是(　　)‎ A．达到化学平衡时，4v正(O2)＝5v逆(NO)‎ B．若单位时间内生成x mol NO的同时消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态 C．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大 D．化学反应速率关系是：2v正(NH3)＝3v正(H2O)‎ 答案　A 解析　达到化学平衡状态时，v正(O2)＝v逆(O2)＝v逆(NO)，v正(NH3)＝v正(H2O)；生成x mol NO的同时一定消耗x mol NH3，反应不一定达到平衡状态。C项减压后正、逆反应速率均减小。‎ ‎6．已知反应A2(g)＋2B2(g) 2AB2(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　)‎ A．升高温度，正向反应速率增加，逆向反应速率减小 B．升高温度有利于反应速率增加，从而缩短达到平衡的时间 C．达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动 D．达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动 答案　B 解析　升高温度，正、逆反应速率均增大，但v逆增大的倍数多，故平衡逆向移动，且缩短了达到平衡的时间。‎ ‎7．在一定温度不同压强(p1p1，则反应速率较大，达到平衡所需的时间要短，且平衡向逆向移动，Z的体积分数比p1的要低。‎ ‎8．体积相同的甲、乙两个容器中，分别充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)并达到平衡。在这个过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率为(　　)‎ A．等于p% B．大于p% C．小于p% D．无法判断 答案　B 解析　根据题意，甲、乙两容器可设为如图所示的装置。‎ ‎2SO2＋O2 2SO3的正反应是气体体积减小的反应。甲容器保持体积不变，压强变小；乙容器保持压强不变，体积减小，达到平衡状态时转化为状态丙。假设乙中的活塞不移动，由于甲、乙两个容器的体积、温度相同，达到平衡时甲、乙两容器中存在的平衡是等效平衡，其中SO2的转化率也相等。对于乙和丙两个状态，乙中压强小于丙中压强，因此丙中SO2的转化率大于乙中SO2的转化率。由此可以判断出丙中SO2的转化率也大于甲中SO2的转化率。‎ ‎9．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．该反应的化学方程式为CO＋H2O催化剂 高温 CO2＋H2‎ 答案　A 解析　由平衡常数K＝，温度升高时H2浓度减小，说明在恒容时平衡正向移动，ΔH>0，A正确；该反应的化学方程式CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，在增大压强时H2的浓度不变，升高温度，v正和v逆都增大。‎ ‎10．下列能用勒夏特列原理解释的是(　　)‎ A．高温及加入催化剂都能使合成氨的反应速率加快 B．红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅 C．SO2催化氧化成SO3的反应，往往需要使用催化剂 D．H2、I2、HI平衡时的混合气体加压后颜色变深 答案　B 解析　勒夏特列原理即化学平衡移动原理。引起化学平衡移动的因素主要是浓度、压强、温度等，这些因素对化学平衡的影响都可用勒夏特列原理来解释。催化剂不能引起化学平衡移动，勒夏特列原理不包括反应速率的变化规律。‎ ‎11．反应：L(s)＋aG(g) bR(g)达到平衡时，温度和压强对该反应的影响如图所示：图中压强p1>p2，x轴表示温度，y轴表示平衡时混合气体中G的体积分数。据此可判断(　　)‎ ‎ ‎ ‎①上述反应是放热反应 ②上述反应是吸热反应 ③a>b ④a0，ΔH－TΔS<0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS>0‎ C．ΔH>0，ΔH－TΔS>0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0‎ 答案　A 解析　某温度下，反应自发向右进行说明ΔH－TΔS<0，即ΔH－TΔS＝－17 kJ·mol－1，若ΔH＝－17 kJ·mol－1，则ΔS＝0，不符合事实，故ΔH＝17 kJ·mol－1，所以选A。‎ ‎14．已知反应mX(g)＋nY(g) qZ(g)的ΔH<0，m＋n>q，在恒容密闭容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是(　　)‎ A．通入稀有气体使压强增大，平衡将正向移动 B．X的正反应速率是Y的逆反应速率的m/n倍 C．降低温度，混合气体的平均相对分子质量变小 D．增加X的物质的量，Y的转化率降低 答案　B 解析　本题主要考查学生对化学反应速率及化学平衡移动的影响因素的理解，着重考查学生的分析、理解、判断能力。该反应的特点是反应物的计量数之和大于生成物的计量数之和，且正反应是放热的纯气体反应，容器为恒容，因此，通入稀有气体，反应物与生成物浓度不变，平衡不移动，A错；降温时平衡正向移动，因混合气体的总质量不变，而总物质的量减小，故平均摩尔质量应变大，平均相对分子质量应变大，C错；增加X的物质的量，Y的转化率应增大，D错。‎ ‎15．在一定温度下，下列叙述不是可逆反应A(g)＋3B(g) ‎2C(g)达到平衡状态标志的是(　　)‎ ‎①C生成的速率与C分解的速率相等 ‎②单位时间内生成a mol A，同时生成‎3a mol B ‎③A、B、C的浓度不再变化 ‎④A、B、C的压强不再变化 ‎⑤混合气体的总压强不再变化 ‎⑥混合气体的物质的量不再变化 ‎⑦单位时间内消耗a mol A，同时生成‎3a mol B ‎⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2‎ A．②⑧ B．①⑥ C．②④ D．③⑧‎ 答案　A 解析　②中生成A和B均为逆反应的表现，所以②不能作为化学平衡的标志；平衡时各组成成分的含量不再改变，但不一定等于化学式前的系数之比，所以⑧不能作为化学平衡的标志。‎ ‎16．根据下列有关图象，说法正确的是(　　)‎ A．由图Ⅰ知，反应在T1、T3处达到平衡，且该反应的ΔH<0‎ B．由图Ⅱ知，反应在t6时刻，NH3体积分数最大 C．由图Ⅱ知，t3时采取增大反应体系压强的措施 D．若图Ⅲ表示在‎10 L容器、‎850℃‎时的反应，由图知，到4 min时，反应放出51.6 kJ的热量 答案　D 解析　A项，T1、T3处未达到平衡，T2处于平衡状态；由图Ⅱ得：t1～t2应该是NH3的质量分数最大的时候，因t3、t5时刻平衡都向逆反应方向移动，NH3的体积分数减小；t3时v逆、v正都减小，且v逆>v正，则采取的措施是减小压强；由图Ⅲ可知：反应1 mol CO放热43 kJ，容积为‎10 L，平衡时消耗n(CO)＝n(H2O)＝1.2 mol⇒放热为51.6 kJ。‎ 二、非选择题(本题包括6小题，共52分)‎ ‎17．(7分)(1)估计下列各变化过程是熵增还是熵减。‎ ‎①NH4NO3爆炸：2NH4NO3(s)===2N2(g)＋4H2O(g)＋O2(g)‎ ‎②水煤气转化：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)‎ ‎③臭氧的生成：3O2(g)===2O3(g)‎ ‎(2)可逆反应A(g)＋B(g) ‎2C(g)在不同温度下经过一定时间，混合物中C的体积分数与温度的关系如图所示。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎①由T1向T2变化时，正反应速率______逆反应速率(填“>”、“<”或“＝”)。‎ ‎②由T3向T4变化时，正反应速率______逆反应速率(填“>”、“<”或“＝”)。‎ ‎③反应在________温度下达到平衡。‎ ‎④此反应的正反应为______热反应。‎ 答案　(1)①熵增　②熵变很小　③熵减 ‎(2)①>　②<　③T3　④放 解析　(1)对于有气体参与的化学反应(有气体参与反应时气体既可以是反应物也可以是生成物)，气体的物质的量增大的化学反应，其熵变通常是正值，即是熵增大的反应；反之，气体的物质的量减小的化学反应，其熵变通常是负值，即是熵减小的反应。若反应物中气体的物质的量与产物中气体的物质的量相等，其熵变通常都是很小的值，正负由具体的化学反应体系来决定。NH4NO3的爆炸反应是气态物质的物质的量增大的化学反应，(2＋4＋1)－0>0，因此该过程是熵增的过程。水煤气转化反应，气态物质的物质的量反应前后未发生变化，即(1＋1)－(1＋1)＝0，估计该过程的熵变很小。生成臭氧后，气态物质的物质的量减小，即2－3<0，因此该过程是熵减的过程。‎ ‎(2)①由T1向T2变化时即温度由T‎1升高到T2时，C%逐渐增大，说明此时反应未达到平衡，温度升高，使得反应速率加快，而且正反应的反应速率大于逆反应的反应速率，即v正>v逆。‎ ‎②由T3向T4变化时，C%逐渐减小，说明在温度由T‎3升高到T4时，反应速率虽然提高，但是正反应的反应速率小于逆反应的反应速率，即v正K‎350℃‎，则该反应是______热反应。‎ ‎(2)下图表示NO2的变化的曲线是__________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________________________________________________________________________。‎ ‎(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________。‎ a．v(NO2)＝2v(O2)‎ b．容器内压强保持不变 c．v逆(NO)＝2v正(O2)‎ d．容器内密度保持不变 ‎(4)为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是________。　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ a．及时分离出NO2气体 b．适当升高温度 c．增大O2的浓度 d．选择高效催化剂 答案　(1)　放 ‎(2)b　1.5×10－3 mol·L－1·s－1　(3)bc　(4)c 解析　(1)平衡常数为各生成物浓度幂之积与各反应物浓度幂之积的比值，因此本反应的K＝，由于K‎300℃‎>K‎350℃‎，即温度越高，K越小，因此正反应为放热反应。‎ ‎(2)根据反应方程式：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)知：消耗NO的物质的量与生成NO2的物质的量相等，因此n(NO2)＝0.020 mol－0.007 mol＝0.013 mol，故NO2的平衡浓度为c(NO2)＝＝0.006 5 mol·L－1，故曲线b表示NO2的变化曲线。‎ ‎0～2 s内，v(NO)＝＝0.003 mol·L－1·s－1，‎ 因此v(O2)＝v(NO)＝0.001 5 mol·L－1·s－1。‎ ‎(3)由于该反应为体积减小的反应，当容器的压强保持不变时，说明反应已达到平衡；v逆(NO)＝2v正(O2)＝v正(NO)，因此可以说明反应达到平衡；由于气体的质量不变，容器的体积不变，因此密度始终不变，故密度不变，不能说明反应已达到平衡。‎ ‎(4)及时分离出NO2气体，降低了生成物的浓度，因此反应速率降低；由于正反应为放热反应，因此升高温度平衡向左移动；而催化剂仅改变反应速率不能使平衡发生移动，因此A、B、D均不正确；只有C增大反应物O2的浓度，v正增大，v逆随之增大，平衡正向移动。‎ ‎20．(12分)将2 mol I2(g)和1 mol H2置于某‎2 L的密闭容器中，在一定温度下发生反应：I2(g)＋H2(g) 2HI(g)　ΔH<0，并达到平衡，HI的体积分数φ(HI)随时间的变化如图曲线(Ⅱ)所示。‎ ‎ ‎ ‎(1)达到平衡时，I2(g)的物质的量浓度为__________。‎ ‎(2)若改变反应条件，在甲条件下φ(HI)的变化如图曲线(Ⅰ)所示，在乙条件下φ(HI)的变化如图曲线(Ⅲ)所示。则甲条件可能是________(填入下列条件的序号，下同)，乙条件可能是__________。‎ ‎①恒温条件下，扩大反应容器体积　②恒容条件下，降低温度　③恒温条件下，缩小反应容器体积　④恒容条件下，升高温度　⑤恒温恒容条件下，加入适当催化剂 ‎(3)若保持温度不变，在另一相同的‎2 L的密闭容器中加入a mol I2(g)、b mol H2和c mol HI(a、b、c均大于0)，发生反应，达到平衡时，HI的体积分数仍为0.60，则a、b、c的关系是__________。‎ 答案　(1)0.55 mol·L－1　(2)③⑤　①‎ ‎(3)4b＋c＝‎‎2a 解析　(1)设I2的变化浓度为x mol·L－1，则：‎ ‎　　　　　　　　I2(g)＋H2(g) 2HI(g)‎ 起始量(mol·L－1) 1 0.5 0‎ 变化量(mol·L－1) x x 2x 平衡量(mol·L－1) 1－x 0.5－x 2x φ(HI)＝×100%＝60%‎ 解得x＝0.45　则1－x＝0.55‎ ‎(2)解本小题的关键点是平衡没有移动。‎ ‎(3)　 I2(g)＋H2(g) 2HI(g)‎ 起始量/mol a b c 极限转化量/mol a＋ b＋ 0‎ 因为(3)中达到的平衡状态与(1)中达到的平衡状态等效，‎ 故(a＋)∶(b＋)＝2∶1‎ 即4b＋c＝‎‎2a ‎21．(7分)A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的气球。关闭K2，将等量且少量的NO2通过K1、K3分别充入A、B中，反应起始时，A、B的体积相同。(已知：2NO2(g) N2O4(g)　ΔH＜0)‎ ‎(1)一段时间后，反应达到平衡，此时A、B中生成的N2O4的速率是vA______vB(填“＞”、“＜”或“＝”)；若打开活塞K2，气球B将______(填“变大”、“变小”或“不变”)。‎ ‎(2)关闭活塞K2，若在A、B中再充入与初始量相等的NO2，则达到平衡时，NO2的转化率αA将________(填“增大”、“减小”或“不变”)；若分别通人等量的氖气，则达到平衡时，A中NO2的转化率将________，B中NO2的转化率将______(填“变大”、“变小”或“不变”)。‎ ‎(3)室温下，若A、B都保持体积不变，将A套上一个绝热层，B与外界可以进行热传递，则达到平衡时，______中的颜色较深。‎ ‎(4)若在容器A中充入‎4.6 g的NO2，达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5，则平衡时N2O4的物质的量为______。‎ 答案　(1)＜　变小　(2)增大　不变　变小 (3)A　(4)0.04 mol 解析　题给反应是气体体积减小的放热反应。‎ ‎(1)由于A为恒容体系，B为恒压体系，在平衡时pA＜pB，故v(A)＜v(B)，若打开K2，A、B形成一个新的恒压体系，气体体积将变小。‎ ‎(2)若再通入NO2，对于A相当于加压，原平衡向正反应方向移动，NO2的转化率增大。若再通入Ne，对于A，末改变体系中各物质的浓度，平衡不移动，转化率不变；对于B，其体积增大，相当于减小压强，平衡向逆反应方向移动，NO2的转化率减小。‎ ‎(3)此时A为绝热体系，随反应的进行，体系温度升高，即TA＞TB，A相对于B是升高温度，平衡向逆反应方向移动，A中颜色加深。‎ ‎(4)＝即n总＝＝0.08 mol，投入NO2的物质的量为＝0.1 mol，设转化的NO2的物质的量为x。‎ 则　　2NO2　 　N2O4‎ 起始： 0.1 mol 0‎ 转化： x　 平衡： 0.1 mol－x 即： 0.1 mol－x＋＝0.08 mol x＝0.04 mol ‎22．(8分)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(光照、N2、压强1.0×105 Pa、反应时间3 h)：‎ T/K ‎303‎ ‎313‎ ‎323‎ ‎353‎ NH3生成量 ‎/10－6 mol ‎4.8‎ ‎5.9‎ ‎6.0‎ ‎2.0‎ 相应的热化学方程式如下：‎ N2(g)＋3H2O(l)===2NH3(g)＋O2(g)‎ ΔH＝＋765.2 kJ·mol－1‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)请画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化的示意图，并进行必要标注。‎ ‎(2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)高温、高压 催化剂 2NH3(g)。设在容积为‎2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为。计算：‎ ‎①该条件下N2的平衡转化率；‎ ‎②该条件下反应2NH3(g)高温、高压 催化剂 N2(g)＋3H2(g)的平衡常数。‎ 答案　(1)‎ ‎(2)升温、增大N2浓度、不断移出生成物 ‎(3)①66.7%　②5.0×10－3‎ 解析　(1)催化剂能降低反应的活化能，改变反应的历程，使一个高能变过程变为几个能量相对低的过程，使反应易发生。要点是有催化剂时能量低而过程阶段多了。图见答案。‎ ‎(2)加快反应速率且增大NH3生成量的方法是升温、增大N2浓度、不断移出生成物。‎ ‎(3)①设反应过程中消耗了x mol N2(g)。‎ ‎　　　N2(g) ＋ 3H2(g)高温、高压 催化剂 2NH3(g)‎ 0.60 1.60 0‎ 0.60－x 1.60－3x 2x 平衡时反应体系中总物质的量＝[(0.60－x)＋(1.60－3x)＋2x] mol＝(2.20－2x) mol NH3(g)的物质的量分数＝＝ x＝0.40‎ N2的平衡转化率＝×100%＝66.7%‎ ① 设反应2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)的平衡常数为K。平衡时，c(NH3)＝2×0.40 mol÷2.0 ‎ L＝0.40 mol·L－1‎ c(N2)＝(0.60－0.40) mol÷‎2.0 L＝0.10 mol·L－1‎ c(H2)＝(1.60－3×0.40) mol÷‎2.0 L＝0.20 mol·L－1‎ K＝＝0.10×(0.20)3÷(0.40)2‎ ‎＝5.0×10－3‎