化學反應速率與化學平衡

1、高二寒假作業(yè)（9）(時間: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。每小題只有一個正確選項)1.下列說法不正確的是()A.H<0、S>0的反應在任何溫度下都能自發(fā)進行B.NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)H=+185.57 kJ·mol-1能自發(fā)進行,原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉變的傾向C.因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關,因此焓變或熵變均可以單獨作為反應自發(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,可以改變化學反應進行的速率解析:H<0、S>0,則H-TS<0,任何溫度下反應

2、都能自發(fā)進行,A正確,B正確;用焓變和熵變判斷反應的自發(fā)性,都有例外,故都不能單獨作為反應自發(fā)性的判據(jù),而應用復合判據(jù),C錯誤;使用催化劑能改變反應的活化能,因此能改變化學反應進行的速率,D正確。答案:C2.反應2SO2+O22SO3經(jīng)一段時間后,SO3的濃度增加了0.8 mol·L-1,在這段時間內(nèi)用O2表示的反應速率為0.04 mol·L-1·s-1,則這段時間為()A.0.1 sB.2.5 sC.5 sD.10 s解析:因為SO3的濃度增加了0.8 mol·L-1,所以O2的濃度減少了0.4 mol·L-1,因為在這段時間內(nèi)用O2表示的反

3、應速率為0.04 mol·L-1·s-1,所以反應所需時間為10 s。答案:D3.等物質的量的X(g)與Y(g)在密閉容器中進行可逆反應:X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s),該反應的H<0,下列敘述正確的是()A.平衡常數(shù)K值越大,X的轉化率越大B.達到平衡時,反應速率v正(X)=2v逆(Z)C.達到平衡后,降低溫度,正向反應速率減小的倍數(shù)大于逆向反應速率減小的倍數(shù)D.達到平衡后,升高溫度或增大壓強都有利于該反應平衡向逆反應方向移動解析:平衡常數(shù)K值越大,反應向正反應進行的程度越大,X的轉化率越大,A項正確。達平衡時2v正(X)=v逆(Z),B項錯誤。達平衡后降低

4、溫度,正、逆反應速率均減小,又因平衡向正反應方向移動,所以正反應速率減小的倍數(shù)小于逆反應速率減小的倍數(shù),C項錯誤。增大壓強平衡不移動,升高溫度平衡逆向移動,D項錯誤。答案:A4.已知反應:2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3,分別在0 和20 下,測得其轉化分數(shù)隨時間變化的關系曲線(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.反應進行到20 min末,CH3COCH3的>1C.升高溫度可縮短反應達平衡的時間并能提高平衡轉化率D.從Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的=1解析

5、:A項,反應速率越快,達到化學平衡所需的時間越短,所以b代表20 下CH3COCH3的Yt曲線。B項,由題圖可知,20 min時a曲線對應點的斜率小于b曲線,所以CH3COCH3的<1。C項,由題圖可知,20 時CH3COCH3的平衡轉化率一定小于0 時的平衡轉化率。D項,當Y=0.113時,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,其性質和制備受到人們的關注。一定溫度下,在2 L固定容積的密閉容器中發(fā)生反應:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)H>0。反應物和部分生成物的物質的量隨反應時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)平均反應速率v(N2O5)=0.1 mol·(L·s)-1B.10 s時,正、逆反應速率相等,達到平衡C.20 s時,正反應速率大于逆反應速率D.曲線a表示NO2的物質的量隨反應時間的變化解析:020 s內(nèi),v(N2O5)=0.05 mol·(L·s)-1;10 s時,反應仍在向正反應方向進行,v(正)>v(逆);20 s時,v(正)=v(逆),反應達到平衡狀態(tài)。答案:D6.(2012·福建理綜,12)一定條件下,溶液的酸堿性對TiO2光催化染料R降解反應的影響如圖所示。下列判斷正確的是()A.在050 min之間,pH=2和pH=

7、7時R的降解百分率相等B.溶液酸性越強,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時反應物R都能完全反應,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,R的降解速率越大,故B錯誤;濃度越大化學反應速率越大,所以起始濃度越小降解速率越小,故C錯誤;2025 min之間,pH=10時R的平均降解速率為,故D錯誤。答案:A 7.根據(jù)反應Br+H2HBr+H的能量對反應歷程的示意圖甲進行判斷,下列敘述

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

9、時間,但平衡不移動,故D項正確。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年諾貝爾化學獎。在密閉容器中,使2 mol N2和6 mol H2混合發(fā)生下列反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反應為放熱反應)(1)當反應達到平衡時,N2和H2的濃度比是;N2和H2的轉化率比是。 (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分子質量,密度。(填“

10、變大”“變小”或“不變”)。 (3)當達到平衡時,充入氬氣,并保持壓強不變,平衡將(填“正向”“逆向”或“不”)移動。 (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”“向右移動”或“不移動”)。達到新平衡后,容器內(nèi)溫度(填“大于”“小于”或“等于”)原來的2倍。 解析:(1)對N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H<0,在密閉容器中,開始時n(N2)n(H2)=26=13,反應時消耗n(N2)n(H2)=13,故平衡時n(N2):n(H2)=13,所以c(N2)c(H2)=13,轉化率之比為11。(2)升高溫度,平衡向逆

11、反應方向移動,氣體的總物質的量增大,總質量不變,故平均相對分子質量變小,由于=,知密度不變。(3)達平衡后,保持壓強不變,充入氬氣,使體系體積增大,濃度減小,相當于減小反應物壓強,使平衡逆向移動。(4)恒容時升高溫度至原來的2倍,平衡向吸熱反應的方向移動,即向左移動,根據(jù)勒夏特列原理,達新平衡后,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)向左移動小于10.(12分)高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應為Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)已知該反應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請回答下列問題:(1)該反應的平衡常數(shù)表達式K=,H(填“>”“<”或“=”)0。 (2)在一個容積為10 L的密閉容器中,1 000 時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反應經(jīng)過10 min后達到平衡。求該時間范圍內(nèi)反應的平均反應速率v(CO2)=、CO的平衡轉化率=。 (3)欲提高(2)中CO的平衡轉化率,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,表明平衡向逆反應方向移動,即正反應為放熱反應,故H<0。(2)Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)起始/(mol·L-1):0.10.1轉化/(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轉化率=×100%=60%。(3)A、B項中,增加或減少固體的量不會影響化學平衡移動,故不可以; C項,移出部分CO2,可以增大CO轉化率;D項,提高反應溫度,平衡向逆反應方向移動,CO轉化率減小;E項,減小容器的容積,

14、即加壓,平衡不移動,CO的轉化率不變;F項,催化劑不影響化學平衡移動,故不影響CO轉化率。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3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(二甲醚)(g)+CO2(g)H<0達到平衡,要提高CO的轉化率,可以采取的措施是(填字母代號)。 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,反應到某時刻測得各組分的濃度如下:物質CH3OHCH3OCH3H2O濃度/(mol·L-1)0.440.60.6比較此時正、逆反應速率的大小:v(正)v(逆)(填“>”“<”或“=”)。 若加入CH3OH后,經(jīng)10 min反應達到平衡,此時c(CH3OH)=; 該時間內(nèi)反應速率v(CH3OH)=。 解析:(1)正反應是放熱反應,升高溫度平衡左移,CO轉化率減小;加入催化劑,平衡不移動,轉化率不變;減少CO2的濃度、分離出二甲醚,平衡右移,CO轉化率增大;增大CO濃度,平衡右移,但CO轉化率降低,故選c、e。(2)此時的濃

16、度熵Qc=1.86<400,反應未達到平衡狀態(tài),向正反應方向移動,故v(正)>v(逆);設平衡時生成物的濃度為(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:aA(g)+bB(g)cC(g)(H<0)在等容條件下進行。改變其他反應條件,在、階段體系中各物質濃度隨時間變化的曲線如下圖所示:回答問題:(1)反應的化學方程式中,abc為; (2)A的平均反應速率v(A)、v(A)、v(A)從大到小排列次序為; (3)B的平衡轉化率(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、動的方向是,采取的措施是; (5)比較第階段反應溫度(T2)和第階段反應溫度(T3)的高低:T2T3(填“>”“<”或“=”),判斷的理由是; (6)達到第三次平衡后,將容器的體積擴大一倍,假定10 min后達到新的平衡,請在下圖中用曲線表示第階段體系中各物質的濃度隨時間變化的趨勢(曲線上必須標出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