化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

1、高二寒假作業(yè)（9）(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。每小題只有一個(gè)正確選項(xiàng))1.下列說法不正確的是()A.H<0、S>0的反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行B.NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)H=+185.57 kJ·mol-1能自發(fā)進(jìn)行,原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向C.因?yàn)殪首兒挽刈兌寂c反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān),因此焓變或熵變均可以單獨(dú)作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)D.在其他外界條件不變的情況下,使用催化劑,可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的速率解析:H<0、S>0,則H-TS<0,任何溫度下反應(yīng)

2、都能自發(fā)進(jìn)行,A正確,B正確;用焓變和熵變判斷反應(yīng)的自發(fā)性,都有例外,故都不能單獨(dú)作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù),而應(yīng)用復(fù)合判據(jù),C錯(cuò)誤;使用催化劑能改變反應(yīng)的活化能,因此能改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的速率,D正確。答案:C2.反應(yīng)2SO2+O22SO3經(jīng)一段時(shí)間后,SO3的濃度增加了0.8 mol·L-1,在這段時(shí)間內(nèi)用O2表示的反應(yīng)速率為0.04 mol·L-1·s-1,則這段時(shí)間為()A.0.1 sB.2.5 sC.5 sD.10 s解析:因?yàn)镾O3的濃度增加了0.8 mol·L-1,所以O(shè)2的濃度減少了0.4 mol·L-1,因?yàn)樵谶@段時(shí)間內(nèi)用O2表示的反

3、應(yīng)速率為0.04 mol·L-1·s-1,所以反應(yīng)所需時(shí)間為10 s。答案:D3.等物質(zhì)的量的X(g)與Y(g)在密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng):X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s),該反應(yīng)的H<0,下列敘述正確的是()A.平衡常數(shù)K值越大,X的轉(zhuǎn)化率越大B.達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)速率v正(X)=2v逆(Z)C.達(dá)到平衡后,降低溫度,正向反應(yīng)速率減小的倍數(shù)大于逆向反應(yīng)速率減小的倍數(shù)D.達(dá)到平衡后,升高溫度或增大壓強(qiáng)都有利于該反應(yīng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)解析:平衡常數(shù)K值越大,反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,X的轉(zhuǎn)化率越大,A項(xiàng)正確。達(dá)平衡時(shí)2v正(X)=v逆(Z),B項(xiàng)錯(cuò)誤。達(dá)平衡后降低

4、溫度,正、逆反應(yīng)速率均減小,又因平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),所以正反應(yīng)速率減小的倍數(shù)小于逆反應(yīng)速率減小的倍數(shù),C項(xiàng)錯(cuò)誤。增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:A4.已知反應(yīng):2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3,分別在0 和20 下,測(cè)得其轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線(Yt)如下圖所示。下列說法正確的是()A.b代表0 下CH3COCH3的Yt曲線B.反應(yīng)進(jìn)行到20 min末,CH3COCH3的>1C.升高溫度可縮短反應(yīng)達(dá)平衡的時(shí)間并能提高平衡轉(zhuǎn)化率D.從Y=0到Y(jié)=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的=1解析

5、:A項(xiàng),反應(yīng)速率越快,達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間越短,所以b代表20 下CH3COCH3的Yt曲線。B項(xiàng),由題圖可知,20 min時(shí)a曲線對(duì)應(yīng)點(diǎn)的斜率小于b曲線,所以CH3COCH3的<1。C項(xiàng),由題圖可知,20 時(shí)CH3COCH3的平衡轉(zhuǎn)化率一定小于0 時(shí)的平衡轉(zhuǎn)化率。D項(xiàng),當(dāng)Y=0.113時(shí),a曲線與b曲線相交,故產(chǎn)物量相同。答案:D5.N2O5是一種新型硝化劑,其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注。一定溫度下,在2 L固定容積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)H>0。反應(yīng)物和部分生成物的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化的曲線如圖所示。下列說法中,正確的是()A.020

6、 s內(nèi)平均反應(yīng)速率v(N2O5)=0.1 mol·(L·s)-1B.10 s時(shí),正、逆反應(yīng)速率相等,達(dá)到平衡C.20 s時(shí),正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率D.曲線a表示NO2的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間的變化解析:020 s內(nèi),v(N2O5)=0.05 mol·(L·s)-1;10 s時(shí),反應(yīng)仍在向正反應(yīng)方向進(jìn)行,v(正)>v(逆);20 s時(shí),v(正)=v(逆),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。答案:D6.(2012·福建理綜,12)一定條件下,溶液的酸堿性對(duì)TiO2光催化染料R降解反應(yīng)的影響如圖所示。下列判斷正確的是()A.在050 min之間,pH=2和pH=

7、7時(shí)R的降解百分率相等B.溶液酸性越強(qiáng),R的降解速率越小C.R的起始濃度越小,降解速率越大D.在2025 min之間,pH=10時(shí)R的平均降解速率為 0.04 mol·L-1·min-1解析:在050 min之間,pH=2和pH=7時(shí)反應(yīng)物R都能完全反應(yīng),降解率都是100%,故A正確;由斜率可知pH越小降解速率越大,即溶液的酸性越強(qiáng),R的降解速率越大,故B錯(cuò)誤;濃度越大化學(xué)反應(yīng)速率越大,所以起始濃度越小降解速率越小,故C錯(cuò)誤;2025 min之間,pH=10時(shí)R的平均降解速率為,故D錯(cuò)誤。答案:A 7.根據(jù)反應(yīng)Br+H2HBr+H的能量對(duì)反應(yīng)歷程的示意圖甲進(jìn)行判斷,下列敘述

8、中不正確的是()A.正反應(yīng)吸熱B.加入催化劑,該化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱不變C.加入催化劑后,該反應(yīng)的能量對(duì)反應(yīng)歷程的示意圖可用圖乙表示D.加入催化劑可增大正反應(yīng)速率,降低逆反應(yīng)速率解析:加入催化劑能同等程度地加快正、逆反應(yīng)速率。答案:D8.已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)H=-1 025 kJ·mol-1,該反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量相同,下列關(guān)于該反應(yīng)的示意圖不正確的是()解析:由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng),NO含量減小,故A項(xiàng)對(duì),C項(xiàng)錯(cuò);壓強(qiáng)增大,平衡逆向移動(dòng),NO含量降低,B項(xiàng)對(duì);使用催化劑,使反應(yīng)速率加快,縮短到達(dá)平衡所用

9、時(shí)間,但平衡不移動(dòng),故D項(xiàng)正確。答案:C二、非選擇題(本題共4小題,共52分)9.(12分)氨是最重要的氮肥,是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一。德國人哈伯在1905年發(fā)明了合成氨的方法,其合成原理為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJ·mol-1,他因此獲得了1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在密閉容器中,使2 mol N2和6 mol H2混合發(fā)生下列反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))(1)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),N2和H2的濃度比是;N2和H2的轉(zhuǎn)化率比是。 (2)升高平衡體系的溫度(保持體積不變),混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量,密度。(填“

10、變大”“變小”或“不變”)。 (3)當(dāng)達(dá)到平衡時(shí),充入氬氣,并保持壓強(qiáng)不變,平衡將(填“正向”“逆向”或“不”)移動(dòng)。 (4)若容器恒容、絕熱,加熱使容器內(nèi)溫度迅速升至原來的2倍,平衡將(填“向左移動(dòng)”“向右移動(dòng)”或“不移動(dòng)”)。達(dá)到新平衡后,容器內(nèi)溫度(填“大于”“小于”或“等于”)原來的2倍。 解析:(1)對(duì)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H<0,在密閉容器中,開始時(shí)n(N2)n(H2)=26=13,反應(yīng)時(shí)消耗n(N2)n(H2)=13,故平衡時(shí)n(N2):n(H2)=13,所以c(N2)c(H2)=13,轉(zhuǎn)化率之比為11。(2)升高溫度,平衡向逆

11、反應(yīng)方向移動(dòng),氣體的總物質(zhì)的量增大,總質(zhì)量不變,故平均相對(duì)分子質(zhì)量變小,由于=,知密度不變。(3)達(dá)平衡后,保持壓強(qiáng)不變,充入氬氣,使體系體積增大,濃度減小,相當(dāng)于減小反應(yīng)物壓強(qiáng),使平衡逆向移動(dòng)。(4)恒容時(shí)升高溫度至原來的2倍,平衡向吸熱反應(yīng)的方向移動(dòng),即向左移動(dòng),根據(jù)勒夏特列原理,達(dá)新平衡后,容器內(nèi)溫度大于原來的溫度,小于原來溫度的2倍。答案:(1)1311(2)變小不變(3)逆向(4)向左移動(dòng)小于10.(12分)高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下:溫度/1 0001 1501 300平衡常數(shù)4.03.73

12、.5請(qǐng)回答下列問題:(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=,H(填“>”“<”或“=”)0。 (2)在一個(gè)容積為10 L的密閉容器中,1 000 時(shí)加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反應(yīng)經(jīng)過10 min后達(dá)到平衡。求該時(shí)間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CO2)=、CO的平衡轉(zhuǎn)化率=。 (3)欲提高(2)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是。 A.減少Fe的量B.增加Fe2O3的量C.移出部分CO2D.提高反應(yīng)溫度E.減小容器的容積F.加入合適的催化劑解析:(1)平衡常數(shù)表達(dá)式中不能用固體或純液體表示,故K=;由表中數(shù)據(jù)可知,隨著溫度升高,平衡常

13、數(shù)減小,表明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),即正反應(yīng)為放熱反應(yīng),故H<0。(2)Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)起始/(mol·L-1):0.10.1轉(zhuǎn)化/(mol·L-1):xx平衡/(mol·L-1):0.1-x0.1+xK=,x=0.06,v(CO2)=0.006 mol·L-1·min-1,CO轉(zhuǎn)化率=×100%=60%。(3)A、B項(xiàng)中,增加或減少固體的量不會(huì)影響化學(xué)平衡移動(dòng),故不可以; C項(xiàng),移出部分CO2,可以增大CO轉(zhuǎn)化率;D項(xiàng),提高反應(yīng)溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),CO轉(zhuǎn)化率減小;E項(xiàng),減小容器的容積,

14、即加壓,平衡不移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率不變;F項(xiàng),催化劑不影響化學(xué)平衡移動(dòng),故不影響CO轉(zhuǎn)化率。答案:(1)c(CO2)/c(CO)<(2)0.006 mol·L-1·min-160%(3)C11.(12分)(1)一定條件下的密閉容器中,反應(yīng)3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(二甲醚)(g)+CO2(g)H<0達(dá)到平衡,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是(填字母代號(hào))。 a.升高溫度b.加入催化劑c.減小CO2的濃度d.增加CO的濃度e.分離出二甲醚(2)已知反應(yīng)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)在某溫度下的平衡常數(shù)為400。此溫度

15、下,在密閉容器中加入CH3OH,反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如下:物質(zhì)CH3OHCH3OCH3H2O濃度/(mol·L-1)0.440.60.6比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小:v(正)v(逆)(填“>”“<”或“=”)。 若加入CH3OH后,經(jīng)10 min反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)c(CH3OH)=; 該時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH)=。 解析:(1)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡左移,CO轉(zhuǎn)化率減小;加入催化劑,平衡不移動(dòng),轉(zhuǎn)化率不變;減少CO2的濃度、分離出二甲醚,平衡右移,CO轉(zhuǎn)化率增大;增大CO濃度,平衡右移,但CO轉(zhuǎn)化率降低,故選c、e。(2)此時(shí)的濃

16、度熵Qc=1.86<400,反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài),向正反應(yīng)方向移動(dòng),故v(正)>v(逆);設(shè)平衡時(shí)生成物的濃度為(0.6 mol·L-1+x),則甲醇的濃度為(0.44 mol·L-1-2x),根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式400=,解得x=0.2 mol·L-1,故0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1。由表可知,甲醇的起始濃度為(0.44+1.2) mol·L-1=1.64 mol·L-1,其平衡濃度為0.04 mol·L-1,10 min變化的濃度為1.6 mol·L-1,故v(CH

17、3OH)=0.16 mol·(L·min)-1。答案:(1)c、e(2)>0.04 mol·L-10.16 mol·L-1·min-112.(16分)反應(yīng):aA(g)+bB(g)cC(g)(H<0)在等容條件下進(jìn)行。改變其他反應(yīng)條件,在、階段體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線如下圖所示:回答問題:(1)反應(yīng)的化學(xué)方程式中,abc為; (2)A的平均反應(yīng)速率v(A)、v(A)、v(A)從大到小排列次序?yàn)? (3)B的平衡轉(zhuǎn)化率(B)、(B)、(B)中最小的是,其值是; (4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移

18、動(dòng)的方向是,采取的措施是; (5)比較第階段反應(yīng)溫度(T2)和第階段反應(yīng)溫度(T3)的高低:T2T3(填“>”“<”或“=”),判斷的理由是; (6)達(dá)到第三次平衡后,將容器的體積擴(kuò)大一倍,假定10 min后達(dá)到新的平衡,請(qǐng)?jiān)谙聢D中用曲線表示第階段體系中各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)(曲線上必須標(biāo)出A、B、C)。解析:(1)階段,20 min內(nèi),c(A)=2.0 mol·L-1-1.00 mol·L-1=1.00 mol·L-1,c(B)=6.0 mol·L-1-3.00 mol·L-1=3.00 mol·L-1,c(C)=2.00 mol·L-1,則abc=c(A)c(B)c(C)=132。(2)v(A)=0.05 mol·L-1·min-1,v(A)=0.025 mol·L-1·min-1,v(A)=0.012 mol·L