1、化学反应速率与化学平衡(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题包括12小题,每小题5分,共60分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.下列反应在任何温度下均能自发进行的是()A.2N2(g)+O2(g)2N2O(g)H=+163 kJ mol-1B.Ag(s)+Cl2(g)AgCl(s)H=-127 kJ mol-1C.HgO(s)Hg(l)+O2(g)H=+91 kJ mol-1D.H2O2(l)O2(g)+H2O(l)H=-98 kJ mol-12.已建立化学平衡的某可逆反应,当条件改变使化学平衡向正反应方向移动,下列叙述正确的是()生成物的质量分数一定增加生成物的物质的量一定增加
2、反应物的转化率一定增大平衡时反应物的浓度一定降低正反应速率一定大于逆反应速率一定使用了催化剂A.B.C.D.3.对于平衡体系mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)H0。下列结论中正确的是()A.达到平衡时,增加A的物质的量,A的转化率增大B.其他条件不变,降低温度,平衡向逆反应方向移动C.加入催化剂,平衡向正反应方向移动D.若温度不变,将容器的体积缩小,A的浓度变为原来的2.17倍,则m+np+q4.二氧化硫的催化氧化原理为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应混合体系在平衡状态时SO3的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是()A.在D点时v(正)v(逆)B.反应2SO
3、2(g)+O2(g)2SO3(g)的HKCD.恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,平衡向左移动5.t 时,某平衡体系中含有X、Y、Z、W四种物质,此温度下发生反应的平衡常数表达式为K=。有关该平衡体系的说法正确的是()A.当混合气体的平均相对分子质量保持不变时,反应达平衡B.增大压强,各物质的浓度不变C.升高温度,平衡常数K增大D.增加X的量,平衡既可能正向移动,也可能逆向移动6.在容积可变的密闭容器中,2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于()A.5%B.10%C.15%D.20%7.将NO2装入带活塞的密闭容器中,
4、当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后,改变下列一个条件,其中叙述正确的是()A.升高温度,气体颜色加深,则此反应为吸热反应B.慢慢压缩气体体积,平衡向右移动,混合气体颜色变浅C.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,但小于原来的两倍D.恒温恒容时,充入惰性气体,压强增大,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅8.对于达到平衡的可逆反应:X+YW+Z,其他条件不变时,增大压强,正、逆反应速率变化的情况如图所示。下列对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的是()A.W、Z均为气体,X、Y中只有一种为气体B.X、Y均为气体,W、Z中只有一种为气体C.X、Y或W、Z中均只有一种为气体D.X、Y
5、均为气体,W、Z均为液体或固体9.对于平衡体系:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(s)H0,下列判断中正确的是()A.若(a+b)(c+d),则反应一定能自发向右进行B.若从正反应开始,起始时A、B的物质的量之比为ab,则平衡时A、B的转化率之比也为abC.若a+b=c+d,在平衡体系中共有气体m mol,再向其中充入n mol B,则达到平衡时气体总物质的量小于(m+n)molD.若a+b=c,则对于体积不变的容器,升高温度,平衡向左移动,容器中气体的压强不变10.在恒温恒压下,向密闭容器中充入4 mol SO2和2 mol O2,发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
6、H0。2 min后,反应达到平衡,生成SO3为1.4 mol,同时放出热量Q kJ。则下列分析正确的是()A.在该条件下,反应前后的压强之比为65.3B.若反应开始时容器体积为2 L,则v(SO3)=0.35 molL-1min-1C.若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”反应,平衡后n(SO3)0,测得容器中CO2的物质的量随时间t的变化关系如图所示。(1)该反应的S(填“”“”或“=”)0,在(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。(2)上述温度下此反应的平衡常数K为。(结果保留一位小数)(3)向上述平衡体系中再通入CO2,则CO2的转化率(填“增大”“减小”“不变”或“无法
7、确定”)。(4)相同温度下,2 L的恒容容器丙中加入4 mol碳、4 mol CO2和4 mol CO。开始反应时v(正)(填“”或“=”)v(逆)。14.(15分)二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:反应:2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s)H1=a kJmol-1反应:NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)H2=+72.49 kJmol-1总反应:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)H3=-86.98 kJmol-1请回答下列问题:(1
8、)反应的H1= kJmol-1(用具体数据表示)。(2)反应的S(填“”或“”)0,一般在情况下有利于该反应的进行。(3)反应中影响CO2平衡转化率的因素很多,下图为某特定条件下,不同水碳比n(H2O)/n(CO2)和温度影响CO2平衡转化率变化的趋势曲线。其他条件相同时,为提高CO2的平衡转化率,生产中可以采取的措施是(填“提高”或“降低”)水碳比。当温度高于190 后,CO2平衡转化率出现如图所示的变化趋势,其原因是。(4)反应的平衡常数表达式K1=;如果起始温度相同,反应由在恒温容器进行改为在绝热(与外界没有热量交换)容器中进行,平衡常数K1将(填“增大”“减小”或“不变”)。15.(1
9、5分)在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g),在一定温度进行如下反应:A(g)B(g)+C(g)H=+85.1 kJmol-1反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:时间t/h0124816202530总压强p/100 kPa4.915.586.327.318.549.509.529.539.53回答下列问题:(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为。(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率(A)的表达式为,平衡时A的转化率为,列式并计算反应的平衡常数K。(3)由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n总= mol
10、,n(A)= mol。下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算:a=。反应时间t/h04816c(A)/(molL-1)0.10a0.0260.006 5分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(t)的规律,得出的结论是,由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为 molL-1。参考答案1.D解析:反应自发进行的前提条件是反应的H-TS0,S0,反应都不能自发进行;对于B项,H0,S0,在较低温度下,H-TS0,S0,若使反应自发进行,即H-TS0,必须提高温度,即反应只有在较高温度时才能自发进行;对于D项,H0,在任何温度下,H-TS0,即在任何温度下反应均能自发进行。2.C3
11、.D解析:达到平衡时,增加A的物质的量,可提高B的转化率,A的转化率降低,故A项错。其他条件不变,降低温度,平衡向正反应(放热)方向移动,B项错。加入催化剂,平衡不发生移动,C项错。温度不变,容器容积缩小,A的浓度变为原来的2.17倍,证明反应逆向移动了,根据增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动可推知m+nv(逆);随温度升高,平衡时SO3的体积分数减小,则说明升温平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应;因反应为放热反应,故升温平衡常数减小;充入氦气,因体系保持恒温恒压,则容器体积变大,相当于减压,故平衡向逆反应方向移动。5.A解析:首先根据平衡常数的定义推知,反应前后气体的体积保持不变,
12、即平衡体系中Y是生成物且是气体,Z和W是反应物且也是气体,X未计入平衡常数表达式中,说明X是固体或液体,但不确定是反应物还是生成物,故A正确;增大压强虽然平衡不移动,但由于体积变小,因此各物质的浓度均增大,故B错;由于反应的热效应未知,故C错;由于X未计入平衡常数表达式中,X量的多少不影响平衡状态,故D错。6.C解析:N2+3H22NH3起始物质的量/mol280转化物质的量/mol2平衡物质的量/mol6平衡时氮气的体积分数为100%15%。7.C解析:升高温度,颜色加深,平衡向左移动,说明正反应为放热反应,A项错误;B项,首先假设平衡不移动,加压颜色加深,但平衡向右移动,使混合气体颜色在加
13、深后的基础上变浅,但一定比原平衡时的颜色深,错误;C选项,首先假设平衡不移动,若体积减小一半,压强为原来的2倍,但平衡向右移动,使压强在原平衡2倍的基础上减小,正确;D选项,体积不变,反应物及生成物浓度不变,所以正、逆反应速率均不变,平衡不移动,颜色无变化,错误。8.B解析:由图像可知,增大压强,正、逆反应速率都增大,但正反应速率增大程度大于逆反应速率增大程度,可见化学平衡向正反应方向移动,即正反应是一个体积缩小的反应。A项,若W、Z均为气体,X、Y中只有一种为气体,不符合图像;B项,X、Y均为气体,W、Z中只有一种是气体,符合图像;C项,X、Y或W、Z中均只有一种为气体,则加压平衡不移动,不
14、符合图像;D项,若生成物均为液体或固体,则加压时逆反应速率不发生变化,不符合图像。9.C解析:因生成物D为固体,当(a+b)(c+d)时,不能说明a+bc,即不能确定正反应是否为熵增大的反应,A错;反应时A、B按计量数之比ab进行反应,因此若起始时A、B的物质的量之比为ab,则平衡时A、B的转化率之比为11,B错;若a+b=c+d,则正反应为气体体积减小的反应,充入反应物B,平衡右移,C对;若a+b=c,则反应前后气体体积不变,升高温度,气体压强增大,D错。10.C解析:由平衡时n(SO3)=1.4 mol可知此时n(SO2)=2.6 mol,n(O2)=1.3 mol。A选项,因是恒温恒压条
15、件,所以反应前后压强不变;B选项,因该反应是气体体积减小的反应,随着反应的进行,体积小于2 L,所以v(SO3)大于0.35 molL-1min-1;C选项,该反应为放热反应,在绝热条件下随着反应的进行要放热,达到平衡时与恒温恒压条件下的平衡比较,平衡要逆向移动,所以n(SO3)较高(2)4.0(3)减小(4)解析:(1)由于该反应是气体体积增大的反应,因此S0。而此反应H0,因此要使H-TS0,需温度T有较大的值,即此反应在较高温度下能自发进行。(2)由图像知此反应达到平衡时n(CO2)=0.76 mol,因此转化的CO2为2 mol-0.76 mol=1.24 mol,故生成的CO的物质的
16、量为1.24 mol2=2.48 mol。据此可知达到平衡时c(CO2)=0.38 molL-1,c(CO)=1.24 molL-1,代入平衡常数表达式K=4.0。(3)向平衡体系中再通入CO2,将使CO2的转化率降低。(4)在此条件下Q=2 molL-1v(逆)。14.答案:(1)-159.47(2)高温(3)降低温度高于190 时,因为反应是放热反应,温度升高平衡向逆方向进行,CO2的平衡转化率降低。(4)减小解析:(1)由盖斯定律总反应-反应,得到2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s)H1=-159.4 kJmol-1。(2)反应反应前后气体体积增大,S0,吸热反应,H0,
17、所以依据反应自发进行的判断依据H-TS0,需要在高温下反应自发进行。(3)依据图像中的水碳比数据分析判断,生产中可以采取的措施是降低水碳比,二氧化碳转化率增大。反应是放热反应,升温高于190 ,平衡逆向进行,二氧化碳转化率减小。(4)反应的平衡常数K=;放热反应随反应进行温度升高,平衡逆向进行,平衡常数减小。15.答案:(1)升高温度、降低压强(2)(-1)100%94.1%A(g)B(g)+C(g)0.10000.10(1-94.1%)0.1094.1%0.1094.1%K=1.5(3)0.100.10(2-)0.051达到平衡前每间隔4 h,c(A)减少约一半0.013解析:(2)压强之比
18、等于气体的物质的量之比,依据三段式进行求解:A(g)B(g)+C(g)始态:p000反应:p0(A)p0(A)p0(A)终态:p0-p0(A)p0(A)p0(A)p=p0-p0(A)+p0(A)+p0(A)=p0+p0(A)求得(A)=(-1)100%;25 h时反应已平衡,(A)= (-1)100%=94.1%;依据三段式进行求解:A(g) B(g)+C(g)始态/(molL-1):0.1000反应/(molL-1):0.094 10.094 10.094 1平衡态/(molL-1):0.10-0.094 10.094 10.094 1K=1.5;(3)依据可得n总=0.1 mol;n(A)=0.1 mol1-(A)=0.1 mol1-(-1)=0.1 mol(2-);n(A)=0.1 mol(2-)=0.1 mol(2-)=0.051 mol,体积为1 L,a=0.051;04 h浓度大约变为0 h时的,48 h浓度又变为4 h的,从816 h经过8个小时浓度变为8 h的,所以每经过4个小时浓度均降低为原来的。
