第2章化学反应的方向、限度与速率单元质..

第2章化学反应的方向、限度与速率单元质检（附答案鲁科版选修4）
(90分钟  100分)
一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)
1.已知反应2A(g)+B(g) C(g)+3D(g)的逆反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为(   )
A.ΔH＜0，ΔS＞0   B.ΔH＜0，ΔS＜0
C.ΔH＞0，ΔS＞0   D.ΔH＞0，ΔS＜0
2.下列措施对增大反应速率明显有效的是(   )
A.Al在氧气中燃烧生成Al2O3，将铝片改成铝粉
B.Fe与稀硫酸反应制取H2时，改用浓硫酸
C.在K2SO4与BaCl2两溶液反应时，增大压强
D.Na与水反应时增大水的用量
3.下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是(   )
A．溴水中有下列平衡Br2+H2O HBr+HBrO，当加入硝酸银溶液后，溶液颜色变浅
B．合成氨反应为提高氨的产率，理论上应采取降低温度的措施
C．反应CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)(正反应为放热反应)，达平衡后，升高温度体系颜色变深
D．对于2HI(g) H2(g)+I2(g)，达平衡后缩小容器体积可使体系颜色变深
4.将2 mol X和2 mol Y充入2 L的密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g)  2Z(g)+aQ(g)，2 min达到平衡时生成0.8 mol Z，测得Q的浓度为
0.4 molL-1，下列叙述错误的是(   )
A.a的值为2
B.平衡时X的浓度为0.2  molL-1
C.Y的转化率为60%
D.反应速率v(Y)=0.3 mol(L洠椀渀)-1
5.(2012褠徽高考)一定条件下，通过下列反应可实 现燃煤烟气中硫的回收：
SO2(g)+2CO(g) 2CO2(g)+S(l)   ΔH<0
若反应在恒容的密闭容器中 进行，下列有关说法正确的是(   )
A.平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变
B.平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快
C.平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率
D.其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变
6.高温下，某反应达到平衡，平衡常数 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
7.下列各组反应(表中物质均为反应物)中，反应刚开始时，放出氢气的速率最大的是(   )

8.据报道，在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。
2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
下列叙述错误的是(   )
A.使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率
B.反应需在300 ℃进行可推测该反应是吸热反应
C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
9.如图所示，一定条件下，某密闭容器中的可逆反应R(s)+X(g) Y(g)+Z(g)ΔH＞0，达到平衡态Ⅰ后，在t1时刻改变影响平衡的一个条件，平衡发生移动，达到平 衡态Ⅱ。则t1时刻的条件改变可能是(   )

A.升高温度    B.减小体积
C.增大Y的浓度   D.加入一定量的R
10.一定条件下，在体积为3 L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，以下说法正确的是(   )

A.E点的平衡常数大于D点的平衡常数，且该反应的ΔH＞0
B.容器中气体的总物质的量E点大于D点
C.F点的正反应速率大于逆反应速率
D.v(甲醇)表示500 ℃时以上反应在D点的速率
11.一定温度下测得在2 L的容器中，M、N、P三种气体物质的量的变化如图所示，则有关该反应的说法正确的是(   )

A.该温度下的平衡常数为3.75
B.若升高温度，测得M的转化率增大，则该反应的正反应为吸热反应
C.t3时，正反应速率大于逆反应速率
D.若测得 该反应在一段时间内压强不变，说明反应达到平衡
12.某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对A2(g)+3B2(g)  2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律(图中T表示温度，n表示物质的量)，据此得出的结论不正确的是(   )

A.达到平衡时A2的转化率大小为b＞a
B.a、b、c三点的平衡常数相同
C.若T2＞T1，则正反应一定是吸热反应
D.b点时，平衡体系中A、B原子数之比一定是1∶1
13.某温度下，在固定容积的密闭容器中，反应A(g)+3B(g) 2C (g)达到平衡，测得平衡时A、B、C物质的量之比为1∶1∶2,若保持温度不变，以1∶1∶2的物质的量之比再充入A、B和C，下列判断正确的是(   )
A.平衡不移动
B.平衡向逆反应方向移动
C.再次达到平衡时各物质的浓度都比原平衡时大
D.C的质量分数减小

14.在固定密闭容器中，可逆反应2X(g)+2Y(s) 3Z(g)，达到平衡后，若将容器中X、Y、Z的物质的量均减少一半，对该反应产生的影响是(   )
A．正、逆反应速率都减小，平衡不移动
B．正、逆反应速率都减小，平衡向正反应方向移动
C．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动
D．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动
15.用来表示可逆反应2A(g)+B(g)  2C(g)(正反应为放热反应)的正确图像为(   )

16.(2012张苏高考)温度为T时,向2.0 L 恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,反应PCl5(g)====PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:

下列说法正确的是(   )
A.反应在前50 s的平均速率
v(PCl3)=0.003 2 molL-1猠-1
B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11 molL-1,则反应的ΔH<0
C.相同温度下,起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol  PCl3 和0.20 mol Cl2,反应达到平衡前v(正)>v(逆)
D.相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3 的转化率小于80%
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
17.(6分)在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行以下反应：A(g)+2B(g)  3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B且达到平衡后，生成了a mol C。
(1)达到平衡时，C在反应混合气中的体积分数是__________(用含字母a的代数式表示)。
(2)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A和6 mol B，达到平衡后，C的物质的量为_______mol(用含字母a的代数式表示)，此时C在反应混合气中的体积分数与原平衡相比___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
18.(12分)(2012焠东高考改编)偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：
(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)====2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)                 (Ⅰ)
(1)反应(Ⅰ)中氧化剂是_________。
(2)火箭残骸中常出现红棕色气体，是因为：N2O4(g)  2NO2(g)    (Ⅱ)
当温度升高时，气体颜色变深，则反应(Ⅱ)为____________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)一定温度下，反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下 列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是__________。

若在相同温度下，上述反应改在体积为1 L的恒容密闭容器中进行，平衡常数________(填“增大”“不变”或“减小”)，反应3 s后NO2的物质的量为0.6 mol，则0～3 s内的平均反应速率v(N2O4)= ______molL-1猠-1。
19.(10分)(2011阜阳高二检测)在某一容积为2 L的密闭容器内，加入0.8 mol的H2和0.6 mol的I2，在一定条件下发生如下反应：H2(g)+ I2(g) 2HI(g)
ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1：

(1)该反应的化学平衡常数表达式为__________。
(2)根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均反应速率v(HI)为_______。
(3)反应达到平衡后，第8分钟时：
①若升高温度，化学平衡常数K_________(填“增大”“减小”或“不变”)，HI浓度的变化正确的是___________(用图2中a～c的编号回答)。
②若加入I2，H2浓度的变化正确的是_______(用图2中d～f的编号回答)。
20.(10分)(2012新课标全国卷改编)光气(COCl2)在塑料、制革、制药 等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。
(1)实验室中常用来制备氯|气的化学方程式为____________________________；
(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为-890.3 kJ洠漀氀-1、-285.8 kJ洠漀氀-1和
-283.0 kJ洠漀氀-1，则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为______________；
(3)COCl2的分解反应为COCl2(g)====Cl2(g)+CO(g)   ΔH=+108 kJ洠漀氀-1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未表示出)：

①计算反应在第8 min时的平衡常数K=__________；
②比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低：T(2)_____
T(8)(填“<”“>”或“=”)；
③若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl2)=________
___ molL-1；
④比较反应物COCl2在5 min～6 min和15 min～16 min时平均反应速率的大小:v(5～6)_____v(15～16)(填“<”“>”或“=”)，原因是______________
_________________________________________________________________。
21.(14分)(2012揭阳高二检测)(1)二氧化硫的催化氧化的过程如图所示:

其中a、c二步的化学方程式可表示为____________
SO2+V2O5 SO3+V2O4
4VOSO4+O2 2V2O5+4SO3
该反应的催化剂是__________(写化学式)。
(2)550 ℃时，SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关 系如图所示：

将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 MPa。试计算反应2SO3 2SO2+O2 在550 ℃时的平衡常数K=_________。
(3)550 ℃时，将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 L密闭容器中，反应达平衡后，下列措施中能使n(SO3)/n(SO2)增大的是_____________。
A.升高温度
B.充入He(g)，使体系总压强增大
C.再充入2.0 mol SO2和1.0 mol O2
(4)维持温度不变条件下使之发生如下反应：
2SO2+O2 2SO3，有两只密闭容器A和B。A容器有一个可以移动的活塞能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等物质的量的体积比为2∶1的SO2和O2的混合气体，并使A和B容积相等,如图所示：

试填写下列空格：
A容器达到平衡时所需的时间比B容器___________(填“短”或“长”)；平衡时A容器中SO2的转化率 比B容器_________(填“大”或“小”)；达到所述平衡后，若向两容器中通入等物质的量的原反应气体，达到平衡时，A容器的混合气体中SO3的体积分数__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；B容器的混合气体中SO3的体积分数__________。

答案解析
1.【解析】选C。逆反应在低温下能自发进行，说明逆反应的ΔH ＜0，ΔS＜0，则该反应的ΔH ＞0，ΔS＞0。
2.【解析】选A。B中浓硫酸将Fe钝化，得不到H2；C项中，无气体参与反应或生成，所以增大压强不会改变反应速率；D项中H2O为纯液体，其浓度为常数。
3.【解析】选D。向溴水中加硝酸银溶液，银离子与溴离子结合生成溴化银沉淀，减小了产物之一溴离子的浓度，平衡正向移动，溴水浓度减小，颜色变浅，符合勒夏特列原理；合成氨放热，降温可提高NH3的产率，符合勒夏特列原理；升温使CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)   ΔH<0的平衡逆向移动，NO2浓度增大，体系颜色变深，符合勒夏特列原理；2HI(g) H2(g)+I2(g)由于Δν(g)=0，缩小体积(相当于加压)平衡不移动，但I2浓度增大，体系颜色变深，不能用勒夏特列原理解释。
4.【解析】选B。解这种类型的题时常用以下形式：
X(g)  +  3Y(g)     2Z(g)  +  aQ(g)
初始浓度
(molL-1)        1        1             0        0
转化浓度
(molL-1)       0.2      0.6            0.4      0.4
平衡浓度
(molL-1)       0.8      0.4            0.4      0.4
由以上数据可求出其他未知量。

5.【解析】选D。因为反应在恒容容器中进行，平衡前，随着反应的进行，容器内气体的物质的量不断减小，压强不断减小，故A项错误。平衡时，其他条件不变，分离出硫，由于硫是液态，浓度不改变，对反应无影响，正反应速率不变，B项错误。正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，C项错误。催化剂只改变反应历程，不影响平衡，不能改变平衡常数，故D项正确。
6.【解析】选A。A对，该反应为CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，温度升高，H2浓度减小，说明平衡右移，那么该反应的焓变为正值；B错，该反应前后气体分子数不变，恒温恒容下增大压强，只能是另外充入气体，则H2浓度可能不变也可能增大，也可能减小；C错，升高温度，正、逆反应速率都会瞬时增大，不受移动方向的干扰；D错，根据平衡常数表达式，逆向推得该反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。
7.【解析】选D。决定反应速率的因素有内因和外因。硝酸有强氧化性，和金属反应不放出氢气，排除A选项；Mg的活泼性大于Fe的，排除C选项；硫酸是二元强酸，综合考虑，D选项的金属较活泼，H+浓度较大，所以答案为D。
8.【解析】选B。催化剂能提高化学反应速率，缩短反应时间，也就是提高了生产效率，A正确；反应需在300  ℃进行是为了获得较快的反应速率及达到反应所需的温度，不能说明反应是吸热还是放热，B错误；充入大量CO2气体，能使平衡正向移动，提高H2的转化率，C正确；从平衡混合物中及时分离出产物，使平衡正向移动，可提高CO2和H2的利用率，D正确。
9.【解析】选B。本题考查影响速率和平衡的因素。由平衡态Ⅰ到平衡发生移动，正、逆反应速率都增大了，A、B符合，排除了C、D。达到平衡态Ⅱ时，反应向逆反应方向移动，A条件的改变导致反应向正反应方向移动，B符合条件。
10.【解析】选C。根据平衡常数的公式可得：E点甲醇的浓度比D点要大，所以E点平衡常数比D点平衡常数要大，温度从E点转换为D点，温度升高，但是甲醇的浓度变小，所以该反应为放热反应，ΔH＜0，选项A错误；该反应的反应前后物质的量为减小趋势，所以生成甲醇越多，总物质的量越小，则D点的总物质的量大于E点，选项B 错误；F→D点是到达平衡的过程，F点还没到达平衡点，所以正反应速率大于逆反应速率，选项C正确；在D点，已经到达平衡状态，只要温度不变，反应速率不会变，所以它跟时间没有关系，选项D错误。
11.【解析】选A。平衡时各物质的浓度为［M］=2.5 molL-1，［P］=1.5 molL-1，［N］=1 molL-1，结合反应过程中三种物质的物质的量的变化值，可求出此反应的方程式为2N(g) M(g)+P(g)，求得平衡常数为3.75，A项对；升温后M的转化率增大，表明平衡向左移动，正反应放热，B项错；t3时，反应处于平衡状态，正逆反应速率相等，C项错；因该反应是反应前后气体分子数目不变的反应，故压强不变，不能说明反应达到平衡状态，D项错。
12.【解析】选D。由于b点AB3的平衡体积分数大于a点AB3的平衡体积分数，因此b点A2的转化率大于a点A2的转化率，A对；平衡常数只与温度有关，a、b、c三点温度相同，平衡常数相同，B对；T2时AB3的平衡体积分数大于T1时AB3的平衡体积分数，若T2＞T1，则温度升高时平衡向正反应方向移动，因此正反应为吸热反应，C对；由于起始时A2、B2的浓度不确定，因此b点时A、B的原子数不能确定，D错。

13.【解析】选C。本题考查学生对勒夏特列原理的运用。根据温度不变时，化学平衡常数不变，再投料相当于加压，可以判断平衡向正反应方向移动，C的质量分数增大。
14.【解析】选B。假设在容器中X、Y、Z的物质的量均减少一半的同时，将容器的体积缩小为原来的1/2，则平衡不发生移动，正、逆反应速率不变；然后再将容器体积恢复到原体积，在体积增大的过程中，相当于减小压强，正、逆反应速率均减小，平衡向气体体积增大的方向，即向正反应方向移动，所以B对。
【方法技巧】 当外界条件发生改变时，化学平衡是否移动、平衡移动的方向等问题分析的一般思路为：
K变：引起K变化的外界条件一定是温度的改变，K变，平衡一定发生移动;
K不变：分析浓度商Q的变化，如果Q≠K，则平衡发生移动，再根据Q与K的相对大小判断平衡移动的方向。
需注意的几个问题：
(1)浓度和压强的改变不一定会使平衡发生移动，但温度改变平衡一定发生移动。
(2)压强对平衡的影响实质是相同倍数地改变反应物及生成物的浓度，故恒压容器中充入不参加反应的气体可按减小压强处理。
(3)压强的改变如果没有引起浓度的改变则平衡不移动，如恒容容器中充入不参加反应的气体。
15.【解析】选A。此反应的特点是气体总体积减小且放热的可逆反应。A中，温度越高，达到平衡所需的时间越短，但温度升高平衡左移，C的质量分数降低，所以A正确。B中，表示温度与v的关系，随着温度的升高，v(正)与v(逆)的
总体趋势应升高，所以B错误。C中，随着压强增大，v(正)、v(逆)都增大，但对正反应速率影响更大，所以C错误。D中随着温度的升高，A的转化率应当降低，所以D错误。
16.【思路点拨】解答本题时应看清题目所给数据，运用等效平衡的思想分析具体的平衡问题，结合外界条件的改变和有关数据分析平衡移动的方向。
【解析】选C。A项，前50 s，v(PCl3)=0.001 6 molL-1猠-1(注意体积), A项错误；B项，化学平衡时PCl3的物质的量浓度为0.10 molL-1，升高温度，化学平衡时PCl3的物质的量浓度为0.11 molL-1，说明温度升高，平衡正向移动，正反应吸热，ΔH>0，B项错误；原条件下平衡时，c(PCl5)=0.4 molL-1,
c(PCl3)=c( Cl2)=0.1 molL-1,所以当加入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3、0.20 mol Cl2后，  K>Qc，平衡正移，C项正确；D项相当于在题干所给条件下，用2.0 mol PCl5进行实验，相对于1.0 mol PCl5平衡将向生成PCl5的方向移动，所以PCl3转化率将大于80%，D项错误。
17.【解析】(1)根据反应方程式，由生成了a mol C，可知A反应了a/3 mol，B反应了 2a/3 mol，平衡时A为(1-a/3) mol，B为(3-2a/3) mol，C为a mol，可计算出C的体积分数为25a%。
(2)本题达平衡时与(1)小题达平衡时，互为等效平衡。则相同组分的体积分数相同，C的物质的量为2a mol。
答案：(1)25a%  (2)2a  不变
18.【思路点拨】解答本题时应注意判断化学平衡状态的标志，原则是从“变量”到“不变量”，不能原来是“不变量”又到了“不变量”。
【解析】(1)分析元素的化合价可知，氮元素的化合价由N2O4中的+4价，变成了生成物N2中的0价，故可知N2O4为氧化剂。
(2)由温度升高时，出现红棕色，说明升温平衡向生成NO2的方向移动，即该反应的正反应为吸热反应。
(3)作为化学平衡状态的标志，须由原来的“变量”变到“不变量”，方可说明，在恒压条件下，随着反应的进行生成NO2，气体的总的物质的量不断增加，容器的体积增大，故密度变小，当密度不变时，可说明化学反应达到平衡状态，a正确；b图，作为反应热，ΔH只与这个化学方程式有关，是一个不变量，它不会随着反应“量”的变化而变化，b错误；c图，用化学反应速率判断可逆反应是否达到平衡状态时，一定是“异向”，且它们的反应速率之比等于化学计量数之比，故c错误。d图，当N2O4的转化率不变时，说明v(正)=v(逆)，反应达到了平衡状态，d正确。平衡常数是温度的函数，只受温度的影响，故温度不变，化学平衡常数不变。由题意可知，NO2的化学反应速率，v(NO2)=0.2 molL-1猠-1，由化学反应速率之比等于化学计量数之比，得出v(N2O4)=0.1 molL-1猠-1。
答案：(1)N2O4  (2)吸热  (3)a、d  不变  0.1
19.【解析】(1)由化学平衡常数概念直接写出其表达式
(2)由图1知在3 min时反应达平衡状态，故v(HI)=Δc(HI)/Δt=
0.5 molL-1/3 min≈0.167 molL-1洠椀渀-1。
(3)①因正反应放热，故升温平衡左移，K值变小，c(HI)减小，图2中c曲线符合这一事实；②当加入I2时平衡右移，c(H2)减小，图2中f曲线符合这一事实。
答案：(1)
(2)0.167 m olL-1洠椀渀-1
(3)①减小  c  ②f
20.【解析】(1)实验室一般用浓盐酸和二氧化锰反应制取氯|气；
(2)CH4(g)+CO2(g)====2CO(g)+2H2(g)  ΔH=反应物的燃烧热-2×产物的燃烧热=+247.3 kJ洠漀氀-1，也就是生成2 mol CO需要吸热247.3 kJ，那么要得到1 m3的CO，吸热为(1 000 L/22.4 L洠漀氀-1)×247.3 kJ洠漀氀-1/2≈5.52×103 kJ。
(3)①根据平衡常数K计算公式代入即可求出。
②由图可看出，由T(2)平衡到T(8)平衡，反应物COCl2的浓度减小，产物浓度增大，且4 min时物质的浓度连续增大或减小，说明是升高温度使平衡正向移动，T(2)<T(8)。
③8 min和12 min时的平衡温度相同，平衡常数相同，所以

可计算c(COCl2)≈0.031 molL-1。
④从图中曲线变化的斜率可看出单位时间内5 min～6 min时浓度改变大于
15 min～16 min时浓度改变。
答案：(1)MnO2+4HCl(浓)  MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)5.52×103 kJ
(3)①0.234  ②<  ③0.031
④> 在相同温度时，该反应的反 应物浓度越高，反应速率越大
21.【解析】(1)催化剂的特点：参与反应，在反应前后质量和化学性质不改变。
(2)0.10 MPa时，SO2的平衡转化率为0.80，根据三段式法，即可求出平衡常数。
(3)选C。二氧化硫转化为三氧化硫的反应放热，温度升高，平衡逆向移动，n(SO3)/n(SO2)减小；充入He(g)，平衡不会移动，n(SO3)/n(SO2)不变；再充入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，相当于反应体系压强增大，平衡正向移动，n(SO3)/n(SO2)变大。
(4)反应达到平衡时，A的容积比B小，相当于压强大，反应速率快，达平衡时间短，平衡正向移动，SO2的转化率大，平衡时再充入等物质的量的原反应气体，A中反应物的转化率不变，SO3的体积分数不变，B中反应物的转化率增大，SO3的体积分数增大。
答案：(1)V2O5  (2)2.5×10-3(0.002 5)  (3)C
(4)短 大   不变  增大