高中化学第2章化学反应速率和化学平衡章末复习课后提能层级练新人教版选修4 2

高中化学第2章化学反应速率和化学平衡章末复习课后提能层级练新人教版选修4 2

‎　第二章　化学反应速率和化学平衡 章末提能 拔高练 ‎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．反应进行的净速率是正、逆反应速率之差 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：选B　由各物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比，则有2v消耗(H2)＝v生成(HI)，A错误；随着反应的进行，v正不断减小，v逆不断增大，二者的比值也不断变化，C错误；达到平衡，对于某一物质来说，其正、逆反应速率相等，但对于不同物质则不一定，如平衡时v逆(HI)＝2v正(H2)，D错误，故选B。‎ ‎2．在恒容密闭容器中，可以作为2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)达到平衡状态的标志是①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2；②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO；③混合气体的颜色不再改变；④混合气体的密度不再改变的状态；⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态；⑥混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定；⑦混合气体中NO与NO2的物质的量之比保持恒定(　　)‎ A．①③⑤⑦　　　　　　 B．②④⑤‎ C．①③④ D．①②③④⑤‎ 解析：选A　①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2证明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故正确；②未体现正逆反应速率的关系，故错误；③混合气体的颜色不再改变，证明二氧化氮的浓度不随着时间的变化而变化，反应达到了平衡状态，故正确；④化学反应前后质量是守恒的，体积是不变的，混合气体的密度不变，故错误；⑤化学反应前后气体的物质的量变化，质量守恒，所以混合气体的平均相对分子质量变化，当达到了平衡状态，不再变化，故正确；⑥如果反应开始只加入NO2，混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定不能作为平衡状态的判断标志，故错误；⑦NO与NO2的物质的量之比保持恒定，即它们的浓度保持恒定，证明化学反应的正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故正确。故选A。‎ ‎3．对于X＋YZ的平衡，若增大压强，Y的转化率增大，则X和Z可能的状态是(　　)‎ A．X为液态，Z为气态 B．X为固态，Z为气态 C．X为气态，Z为气态 D．无法确定 解析：选C　增大压强，Y的转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应应为气体分子数减小的反应，只有C符合题意。‎ 9‎ ‎4．从植物花汁中提取的一种有机物，可简化表示为HIn，在水溶液中因存在下列平衡，故可用作酸、碱指示剂：‎ H＋(溶液)＋ 在上述溶液中加入下列物质，最终能使指示剂显黄色的是(　　)‎ A．盐酸 B．NaHCO3溶液 C．NaHSO4溶液 D．Na2O2(固体)‎ 解析：选B　B项中NaHCO3可以与H＋反应，消耗H＋而使平衡右移；D项中Na2O2的氧化性对有色物质的影响是主要的，即加Na2O2会使溶液漂白而褪色。‎ ‎5．‎25 ℃‎时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb2＋(aq)Sn2＋(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋)变化关系如图所示。下列判断正确的是(　　)‎ A．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2＋)增大 B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2＋)变小 C．升高温度，平衡体系中c(Pb2＋)增大，说明该反应ΔH>0‎ D．‎25 ℃‎时，该反应的平衡常数K＝2.2‎ 解析：选D　金属铅为固体，加入后对平衡无影响，A错误；加入少量Sn(NO3)2固体，c(Sn2＋)增大，平衡逆向移动，c(Pb2＋)增大，B错误；升温使c(Pb2＋)增大，说明平衡逆向移动，ΔH<0，正反应为放热反应，C错误；由化学方程式和图中数据得平衡常数K＝＝＝2.2，D正确。‎ ‎6．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是(　　)‎ A．反应在c点达到平衡状态 B．反应物浓度：a点小于b点 C．反应物的总能量低于生成物的总能量 9‎ D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段 解析：选D　反应在c点时v正达最大值，随后v正逐渐减小，并非保持不变，故c点时反应未达平衡状态，A错误；由正反应速率变化曲线可知，a点的速率小于b点，但开始时通入SO2和NO2，反应由正反应方向开始，故a点反应物的浓度大于b点，B错误；在c点之前，反应物的浓度逐渐减小，容器的容积保持不变，v正逐渐增大说明反应的温度逐渐升高，该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；由v正变化曲线可知，a～b段的正反应速率小于b～c段的正反应速率，Δt1＝Δt2时，a～b段消耗SO2的物质的量小于b～c段，故a～b段SO2的转化率小于b～c段，D正确。‎ ‎7．汽车净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH<0。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(　　)‎ 解析：选B　由于是绝热、恒容密闭体系，随着反应的进行，体系的温度升高，K不断减小，当K不变时，即温度保持不变，该反应达到平衡状态。‎ ‎8．‎700 ℃‎时，向容积为‎2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。‎ 反应过程中测定的部分数据如表(表中t2＞t1)：‎ 反应时间/min n(CO)/mol n(H2O)/mol ‎0‎ ‎1.20‎ ‎0.60‎ t1‎ ‎0.80‎ t2‎ ‎0.20‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．反应在t1 min内的平均速率为v(H2)＝ mol·L－1·min－1‎ B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O，达到平衡时n(CO2)＝0.40 mol C．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2‎ 9‎ O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率不变，H2O的体积分数不变 D．温度升高至‎800 ℃‎，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应 解析：选B　由于在t1 min内v(CO)＝ mol·L－1·min－1，根据各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比可知，A错误；根据温度不变，平衡常数不变，再结合反应方程式可知，B正确；增大反应物的浓度，平衡向右移动，自身的转化率减小，而另一种反应物的转化率增大，C错误；根据表中数据求得‎700 ℃‎时该反应的平衡常数为‎1,800 ℃‎时该反应的平衡常数为0.64，说明升高温度使平衡左移，因此该正反应是放热反应，D错误。‎ ‎9．(2018·福建南安一中高二检测)相同温度下，体积均为‎0.25 L 的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.6 kJ/mol。实验测得起始、平衡时的有关数据如表：‎ 容器编号 起始时各物质物质的量/mol 达平衡时体系能量的变化 N2‎ H2‎ NH3‎ ‎①‎ ‎1‎ ‎3‎ ‎0‎ 放出热量：23.15 kJ ‎②‎ ‎0.9‎ ‎2.7‎ ‎0.2‎ 放出热量：Q 下列叙述错误的是(　　)‎ A．容器①②中反应的平衡常数相等 B．平衡时，两个容器中NH3的体积分数相等 C．容器②中达平衡时放出的热量Q＝23.15 kJ D．若容器①体积为‎0.5 L，则平衡时放出的热量小于23.15 kJ 解析：选C　化学平衡常数只与温度有关，A正确；两个容器为恒温恒容下的等效平衡，B正确；两容器参加反应的起始物的量不同，反应热不同，C错误；若容器①体积为‎0.5 L，相当于对平衡后的体积增加一倍，则平衡左移，放出的热量小于23.15 kJ，D正确。‎ ‎10．恒温下，容积均为‎2 L的密闭容器M、N中，分别有以下两种起始投料建立的可逆反应‎3A(g)＋2B(g)‎2C(g)＋xD(s)的化学平衡状态，相关数据如下：‎ M：3 mol A、2 mol B,2 min达到平衡，生成D 1.2 mol，测得从反应开始到平衡C的反应速率为0.3 mol·L－1·min－1；N：2 mol C、y mol D，达到平衡时c(A)＝0.6 mol·L－1。下列结论中不正确的是(　　)‎ A．x＝2‎ B．平衡时M中c(A)＝0.6 mol·L－1‎ C．y<0.8‎ D．M中B的转化率与N中C的转化率之和为1‎ 解析：选C　M中n(D)＝1.2 mol，‎ 9‎ n(C)＝0.3 mol·L－1·min－1×2 min×‎2 L＝1.2 mol，‎ 所以x＝2。‎ ‎　　　　 ‎3A(g)＋2B(g)‎2C(g)＋2D(s)‎ 起始/mol　3　　　　2　　　　0　　　0‎ 转化/mol　1.8　　　1.2　　　1.2　　1.2‎ 平衡/mol　1.2　　　0.8　　　1.2　　1.2‎ N中，平衡时n(A)＝1.2 mol。‎ ‎　　　　 ‎3A(g)＋2B(g)‎2C(g)＋2D(s)‎ 起始/mol　0　　　　0　　　　2　　　y 转化/mol　1.2　　　0.8　　　0.8　　0.8‎ 平衡/mol　1.2　　　0.8　　　1.2　　y－0.8‎ C项，因平衡时D不能完全转化，所以其物质的量一定大于0.8 mol，即y>0.8；D项，M中α(B)＝60%，N中α(C)＝40%，之和为1。‎ ‎11．(2018·黄埔区高二检测)某化学反应‎2AB＋D在四种不同条件下进行，B、D起始浓度(mol/L)为0，反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如表：‎ 实验序号 时间 浓度 温度 ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎60‎ ‎1‎ ‎800 ℃‎ ‎1.0‎ ‎0.80‎ ‎0.67‎ ‎0.57‎ ‎0.50‎ ‎0.50‎ ‎0.50‎ ‎2‎ ‎800 ℃‎ c2‎ ‎0.60‎ ‎0.50‎ ‎0.50‎ ‎0.50‎ ‎0.50‎ ‎0.50‎ ‎3‎ ‎800 ℃‎ c3‎ ‎0.92‎ ‎0.75‎ ‎0.63‎ ‎0.60‎ ‎0.60‎ ‎0.60‎ ‎4‎ ‎820 ℃‎ ‎1.0‎ ‎0.40‎ ‎0.25‎ ‎0.20‎ ‎0.20‎ ‎0.20‎ ‎0.20‎ 根据上述数据，完成下列填空：‎ ‎(1)在实验1中，反应在10至20分钟时间内平均速率为________ mol/(L·min)。‎ ‎(2)在实验2中，A的初始浓度c2＝________ mol/L，反应经20 min 就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是________。‎ ‎(3)设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为v1，则v3________(填“＞”“＝”或“＜”)v1，且c3________(填“＞”“＝”或“＜”)1.0 mol/L。‎ ‎(4)比较实验4和实验1，可推测该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。理由是____________________________。‎ 解析：(1)在实验1中，反应在10至20分钟时间内平均速率为(0.80 mol/L－0.67 mol/L)÷(20－10)min＝0.013 mol/(L·min)。‎ ‎(2)在实验2中，因为与实验1达到相同的平衡状态，所以与实验1的起始浓度相同。A为1.0‎ 9‎ ‎ mol/L，但达到平衡所需时间减少，即反应速率增大，可推测发生这种变化的外界条件为使用催化剂。‎ ‎(3)在实验3中，反应在10至20分钟时间内平均速率为(0.92 mol/L－0.75 mol/L)÷(20－10)min＝0.017 mol/(L·min)，A的起始浓度大于1.0 mol/L，所以v3＞v1，c3＞1.0 mol/L。‎ ‎(4)比较实验4和实验1，可知升高温度后，反应物A的平衡浓度减小，平衡向右移动，正反应是吸热反应。‎ 答案：(1)0.013(2)1.0　使用催化剂(3)＞　＞‎ ‎(4)吸热　温度升高时，平衡向右移动 ‎12．(2019·深圳六校高二联考)科学研究发现纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂。用Cu2O进行催化分解水的实验。‎ ‎(1)一定温度下，在‎2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10 mol水蒸气，发生反应：2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋484 kJ/mol，不同时段产生O2的量见表：‎ 时间/min ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ n(O2)/mol ‎0.001 0‎ ‎0.001 6‎ ‎0.002 0‎ ‎0.002 0‎ 计算：‎ 前20 min的反应速率v(H2O)＝________；该反应的平衡常数表达式K＝________。‎ ‎(2)用Cu2O在某相同条件下分别对水催化分解，产生氢气的速率v随时间t变化如图所示。下列叙述正确的是________。‎ A．c、d方法中的Cu2O催化效率相对较高 B．d方法中的Cu2O作催化剂时，水的平衡转化率最高 C．催化效果与Cu2O颗粒的粗细、表面活性等有关 D．Cu2O催化水分解时，需要适宜的温度 答案：(1)5.0×10－5 mol/(L·min)　 ‎(2)ACD ‎13．某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。‎ 将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)‎ 9‎ 实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：‎ 温度/℃‎ ‎15.0‎ ‎20.0‎ ‎25.0‎ ‎30.0‎ ‎35.0‎ 平衡总压强/kPa ‎5.7‎ ‎8.3‎ ‎12.0‎ ‎17.1‎ ‎24.0‎ 平衡气体总浓度/mol·L－1‎ ‎2.4×10－3‎ ‎3.4×10－3‎ ‎4.8×10－3‎ ‎6.8×10－3‎ ‎9.4×10－3‎ ‎(1)可以判断该分解反应已经达到平衡的是________(填字母序号)。‎ A．2v(NH3)＝v(CO2)‎ B．密闭容器中总压强不变 C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氨气的体积分数不变 ‎(2)根据表中数据，列式计算‎25.0 ℃‎时的分解平衡常数：________。‎ ‎(3)取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在‎25.0 ℃‎下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将________(填“增加”“减少”或“不变”)。‎ ‎(4)氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH________0(填“>”“＝”或“<”，下同)，熵变ΔS________0。‎ 解析：(1)根据化学平衡状态判断标志是v正＝v逆，各组分浓度不再发生变化，由NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)可见该反应为不等体积变化(即反应物和生成物气体分子数不相同)，可以得出恒容状态下压强不变或混合气体密度不变时，反应即达到平衡状态，但上述反应中反应物无气体参加，因此生成物中各组分体积分数恒定不变。‎ ‎(2)根据K＝c2(NH3)·c(CO2)＝2·≈1.6×10－8。‎ ‎(3)由NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)知正反应气体分子数增加，增大压强平衡向逆反应方向移动。‎ ‎(4)由表中数据可以得出，随着温度的升高，平衡向正反应方向移动，因此正反应是吸热反应，所以ΔH>0；根据NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，正反应是生成物气体分子数增多的反应，所以ΔS>0。‎ 答案：(1)BC(2)K＝c2(NH3)·c(CO2)＝2·＝×(4.8×10－3)3≈1.6×10－8‎ ‎(3)增加(4)>　>‎ ‎14．利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示。‎ 9‎ ‎(1)在0～30小时内，CH4的平均生成速率vⅠ、vⅡ、vⅢ从大到小的顺序为________；反应开始后的12小时内，在第________种催化剂作用下，收集的CH4最多。‎ ‎(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。该反应ΔH＝＋206 kJ·mol－1。‎ ‎①在下列坐标图中，画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。‎ ‎②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入‎1 L恒容密闭反应器，某温度下反应达平衡，平衡常数K＝27，此时测得CO的物质的量为0.10 mol，求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。‎ ‎(3)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802 kJ·mol－1‎ 写出由CO2生成CO的热化学方程式：_____________________________。‎ 解析：(1)由图知在30小时内CH4的产量Ⅲ最多、Ⅰ最少，故平均生成速率vⅢ>vⅡ>vⅠ；反应开始后的12小时内在第Ⅱ种催化剂作用下收集的CH4最多。‎ ‎(2)设CH4、H2O的物质的量浓度均为a，转化率为x。‎ ‎　　　　　CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)‎ 初始浓度　a　　　　a　　　　0　　 　0‎ 转化浓度　ax　　 　ax　　　 ax　　　3ax 平衡浓度　a－ax　　a－ax　　ax　　　3ax 则K＝＝27‎ 又有ax＝0.1 mol·L－1‎ 得a＝0.11 mol·L－1，x≈91%。‎ ‎(3)由盖斯定律得 CO2(g)＋3H2O(g)CO(g)＋2O2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋1 008 kJ·mol－1。‎ 答案：(1)vⅢ>vⅡ>vⅠ　Ⅱ ‎(2)①‎ 9‎ ‎②91%‎ ‎(3)CO2(g)＋3H2O(g)CO(g)＋2O2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋1 008 kJ·mol－1‎ 9‎