人教版 化学 选修四 第二章 化学反应速率和化学平衡过关检测含答案.docx
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人教版化学选修四第二章化学反应速率和化学平衡过关检测含答案
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人教版化学选修四第二章化学反应速率和化学平衡过关检测
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.在一定条件下,某密闭容器中发生可逆反应2X(g)+2Y(g)
3Z(g)+2W(g),X、Y的初始浓度分别为2.5mol·L-1和2.0mol·L-1,达平衡后,下列各生成物的浓度数据中肯定错误的是( )
A.c(Z)=1.5mol·L-1
B.c(Z)=2.4mol·L-1
C.c(W)=1.6mol·L-1
D.c(W)=2.0mol·L-1
2.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:
①NH4I(s)
NH3(g)+HI(g);②2HI(g)
H2(g)+I2(g)达到平衡时,
c(H2)=0.5mol•L-1,c(HI)=3mol•L-1,则此温度下反应①的平衡常数为
A.12
B.16
C.20
D.25
3.在一密闭的容器中,将一定量的NH3加热使其发生分解反应:
2NH3(g)
N2(g)+3H2(g),当达到平衡时,测得25%的NH3分解,此时容器内的压强是原来的( )
A.1.125倍
B.1.25倍
C.1.375倍
D.1.5倍
4.对于可逆反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),若其他条件都不变,只是在反应前是否加入催化剂,可得到如下两种v-t图象。
下列判断正确的是( )
A.b1>b2 t1>t2
B.b1 C.两图中阴影部分面积相等 D.图Ⅱ中阴影部分面积更大 5.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 D.Δt1=Δt2时,SO2的转化率: a~b段小于b~c段 6.可逆反应: 3A(g) 3B(? )+C(? ) ΔH>0,随着温度升高,气体平均相对分子质量有减小趋势,则下列判断正确的是( ) A.B和C可能都是固体 B.B和C一定都是气体 C.若C为固体,则B一定是气体 D.B和C一定都不是气体 7.下列有关反应速率的说法正确的是( ) A.相同条件下,Mg、Al分别与同浓度的盐酸反应的速率相同 B.用铁片与稀硫酸反应制取H2时,改用98%的浓H2SO4可以加快反应速率 C.100mL1mol·L-1的稀盐酸与锌片反应,加入适量的NaCl溶液,反应速率减小 D.在一定条件下固定容积的容器中,发生合成NH3的反应,充入He,反应速率增大 8.下列现象的发生,你认为是自发过程的是( ) A.水由低处流到高处 B.气温升高冰雪融化 C.室温下水自动结成冰 D.生锈的铁变光亮 9.工业上利用可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)合成氨,下列叙述正确的是( ) A.合成氨的适宜条件是高温、高压、催化剂,其中催化剂不改变该反应的逆反应速率 B.恒容通入氩气,使反应体系的压强增大,反应速率一定增大 C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间 D.在t1、t2时刻,NH3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1~t2内,NH3(g)生成的平均速率为v= 10.对于反应: M+N→P,如果温度每升高10℃,化学反应速率提高到原来的3倍,在10℃时完成反应的10%需要81min,将温度提高到40℃时,完成反应的10%需要的时间为( ) A.9min B.27min C.13.5min D.3min 二、双选题(共5小题,每小题6.0分,共30分) 11.(双选)保持温度为423K相同压强时,同时向一开始体积相同的A、B两密闭容器中分别加入amol、bmolHI,待反应2HI(g)===H2(g)+I2(g)达到平衡后,下列说法正确的是( ) A.从反应开始到达到平衡所需时间tA>tB B.平衡时I2浓度c(I2)A=c(I2)B C.平衡时I2蒸气在混合气体中体积分数A%>B% D.HI的平衡分解率相等 12.(双选)在一定条件下,将3molN2和3molH2充入一个容积固定的密闭容器中,发生反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),当反应达到平衡时NH3为nmol。 在与上述完全相同的容器中,保持温度不变,若平衡时NH3仍为nmol,则下列组合中不正确的是( ) 13.(双选)在恒温、恒容的条件下,有反应2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g),现从两条途径分别建立平衡: 途径Ⅰ: A、B的起始浓度为2mol·L-1。 途径Ⅱ: C、D的起始浓度分别为2mol·L-和6mol·L-1。 则以下叙述正确的是( ) A.两途径最终达到平衡时,体系内混合气的百分组成相同 B.两途径最终达到平衡时,体系内混合气的百分组成不同 C.达平衡时,途径I的反应速率v(A)等于途径Ⅱ的反应速率v(A) D.达平衡时,途径I所得混合气的密度为途径Ⅱ所得混合气密度的1/2 14.(双选)某温度下,在容积不变的密闭容器中,反应2A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时,A、B、C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol,保持温度和容积不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,平衡正向移动的是( ) A.均加倍 B.加入1molC C.均增加1mol D.均减半 15.(双选)图中a曲线表示一定条件下的可逆反应: X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(s) ΔH<0的反应过程。 若使a曲线变为b曲线,可采取的措施是( ) A.增大Y的浓度 B.加入催化剂 C.降低温度 D.增大体系压强 第Ⅱ卷 三、非选择题(共3小题,每小题10.0分,共30分) 16. (1)对于反应: 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g),在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下温度变化的曲线(如图)。 ①比较p1、p2的大小关系: ________。 ②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是________(填“增大”或“减小”)。 (2)在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)鸠2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。 回答下列问题: ①反应的ΔH________(填“大于”或“小于”)0;100℃时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。 在0~60s时段,反应速率v(N2O4)为________mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为________。 ②100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。 a.T________(填“大于”或“小于”)100℃,判断理由是 ________________________________________________________________________。 b.列式计算温度T时反应的平衡常数K2: ______________________________________ __________________________________________________________________________________________________________。 ③温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________。 17.已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应: ①CH4(g)===C(s)+2H2(g),②2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g)。 某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度,在图书馆查到了如下热力学数据: ①的ΔH(298K)=74.848kJ·mol-1,ΔS(298K)=80.674J·mol-1·K-1 ②的ΔH(298K)=376.426kJ·mol-1,ΔS(298K)=220.211J·mol-1·K-1 已知焓变和熵变随温度变化很小。 请帮助这位同学考虑如下问题: (1)判断用天然气制取炭黑的反应高温自发还是低温自发: ________(填“高温”或“低温”)。 (2)判断用天然气制取炭黑的反应在常温下能否自发进行____________________________。 (3)求算制取炭黑的允许温度范围_________________________________________________。 (4)为了提高甲烷的炭化程度,你认为下面四个温度中最合适的是________(填字母)。 A.905.2KB.927K C.1273KD.2000K 18.氨气是一种重要的物质,可用于制取化肥和硝酸等。 已知H﹣H键、N﹣H键、N≡N键的键能分别是436kJ·mol-1、391kJ·mol-1、946kJ·mol-1。 (1)写出合成氨的热反应方程式: 。 生成1molNH3需要吸收或放出 kJ。 (2)当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示。 图中t1时引起平衡移动的条件可能是 。 其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是 。 (3)温度为T℃时,将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%。 则该反应的平衡常数为 。 (4)已知373K时,可逆反应平衡常数为K=0.12,若某时刻时,测得c(N2)=1mol·L-1, c(H2)=3mol·L-1,c(NH3)=2mol·L-1。 此刻可逆反应 。 A.向正方向进行B.向逆方向进行C.处于平衡状态 答案解析 1.【答案】D 【解析】可逆反应的基本特征是反应物不可能完全转化,达到反应限度时各物质不为0。 理论上Y的浓度不能支撑X完全反应,Y完全反应时,c(X)=0.5mol·L-1,c(Z)=3.0mol·L-1,c(W)=2.0mol·L-1;由可逆反应不为0可知,实际上0mol·L-1 0mol·L-1 2.【答案】A 【解析】平衡时c(HI)=3mol•L-1,HI分解生成的H2的浓度为0.5mol•L-1;NH4I分解生成的HI的浓度为3mol•L-1+2×0.5mol•L-1=4mol•L-1,所以NH4I分解生成的NH3的浓度为4mol•L-1,所以反应①的平衡常数K=c(NH3)•c(HI)=4mol•L-1×3mol•L-1=12mol2•L-2,即平衡常数为12;故选A。 3.【答案】D 【解析】 在恒温恒容时,气体压强之比等于气体物质的量之比: =1.5。 4.【答案】C 【解析】催化剂同等程度地加快正、逆反应速率,平衡不移动,但能缩短达到平衡所需时间,即a1<a2、b1<b2、t1>t2,A、B项错误;图中阴影部分面积为反应物浓度的变化,即v正Δt-v逆Δt=Δc,催化剂不能使平衡发生移动,反应物浓度的变化相等,即两图中阴影部分面积相等,C项正确,D项错误。 5.【答案】D 【解析】反应在c点时v正达最大,随后v正逐渐减小,并非保持不变,c点反应并未达平衡状态,A项错误;开始时通入SO2和NO2,由正反应方向开始,a点反应物的浓度大于b点,B项错误;在c点之前,反应物的浓度逐渐减小,容器的容积不变,v正逐渐增大说明反应体系的温度逐渐升高,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项错误;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项正确。 6.【答案】C 【解析】其他条件不变时,升高温度,正逆反应速率不同程度加快,平衡向吸热方向移动,尽可能削弱这种改变,反之亦然。 升高温度,平衡向正反应方向移动,气体的平均相对分子质量减小,有两种可能: (1)气体的质量不变,物质的量增加,即B和C均为气体; (2)气体的质量减少,物质的量不变,即B为气体,C为固体。 综合只有C项正确。 7.【答案】C 【解析】Mg比Al活泼,与同浓度的盐酸反应速率快,A项错误;常温下,铁遇浓H2SO4发生钝化,不会产生H2,B项错误;加入NaCl溶液,盐酸浓度减小,反应速率减小,C项正确;向体积固定的容器中充入稀有气体,反应体系中各溶液的浓度不变,反应速率不变,D项错误。 8.【答案】B 【解析】自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态,体系对外做功或释放热量。 自发过程是在一定条件下,不借助外力而自发进行的过程。 水由低处流到高处、室温下水结成冰、生锈的铁变光亮等都需要外力来完成,只有B正确。 9.【答案】D 【解析】催化剂在反应中同等程度地改变正、逆反应速率,A错;B项,通入氩气压强增大,但是各物质的浓度不变,所以速率不变;C项,降温会减小反应速率,将延长达到平衡的时间,错误;D项,由反应速率的表达式可知正确。 10.【答案】D 【解析】化学反应中,升高温度,反应速率增大,已知温度每升高10℃,化学反应速率增大到原来的3倍,那么10℃时,温度升高到40℃,温度变化为30℃,反应速率应是10℃的33=27倍,在10℃时完成该反应的10%需要81min,则若将温度升高到30℃,完成该反应的10%需要时间为 =3min,故选D。 11.【答案】BD 【解析】恒温恒压下,只要投料对应成比例,无论什么反应,平衡中各物质的量对应成比例,浓度、转化率、体积分数等相对量对应相等;气体分子数相等反应在恒温恒容时也有此规律。 该反应前后系数不变,投料对应成比例,A、B两容器中构成相对量等效平衡: 反应物的转化率相等,平衡时各物质体积分数相等,平衡时各物质浓度相等,C项错误,B、D项正确;由于反应物的起始浓度不同,反应速率不同,达到平衡所需时间不同,A项错误。 12.【答案】CD 【解析】气体分子数不等的可逆反应,在恒温恒容时,只有投料对应相等,才能形成什么量都对应相等的全等效平衡;当投料对应成比例时,什么都不相等,也不对应成比例。 每1mol氨气可转化为0.5molN2和1.5molH2,与各选项对应的全等效平衡起始投料分别为 可见A和B能与已知状态构成全等效平衡,C和D不能。 13.【答案】AD 【解析】如果反应中气体分子数相等时,投料对应成比例,恒温恒容下建立平衡中各物质的量对应成比例,浓度、转化率、体积分数等相对量对应相等。 利用“一边倒”方法,途径Ⅱ与4molA、4molB构成完全等效平衡,它与途径I投料对应成比例,构成相对量等效平衡,体系内混合气的百分组成相同,A项正确、B项错误;由于起始浓度不一样,达平衡时,途径Ⅰ的反应速率v(A)与途径Ⅱ的反应速率v(A)不等,C项错误;途径Ⅰ起始时物质的质量为途径Ⅱ的1/2,容器体积相同,因此途径Ⅰ所得混合气的密度为途径Ⅱ所得混合气密度的 ,D项正确。 14.【答案】AC 【解析】其他条件不变时,增加反应物浓度平衡正向移动;其他条件不变时,增加生成物浓度,平衡反向移动;同时增加反应物和生成物浓度时,不能依据平衡移动规律定性判断,需要借助平衡常数定量推断。 设容器体积为1L,则K= =0.5。 均加倍,Qc= =0.25<K=0.5,平衡正向移动,A正确;加入1molC,Qc= ≈0.78,Qc>K,平衡逆向移动,B错误;均增加1mol,Qc= = ,Qc<K,平衡正向移动,C正确;均减半,Qc= =1,Qc>K,平衡逆向移动,D错误。 15.【答案】BD 【解析】催化剂的使用可同等倍数改变化学反应速率,一般反应速率加快,达到平衡需要的时间减小,且X的转化率不变,可实现图中转化,B项正确;此反应前后气体分子数不变,压强的改变对平衡无影响,增大压强,反应速率增大,达到平衡所需时间变小,D项正确;增大Y的浓度,平衡正移,X的转化率升高,A项错误;降低温度,平衡向正反应移动,X的转化率升高,C项错误。 16.【答案】 (1)①p2>p1 ②减小 (2)①大于 0.0010 0.36 ②a.大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高 b.平衡时,c(NO2)=0.120mol·L-1+0.0020mol·L-1·s-1×10s×2=0.160mol·L-1,c(N2O4)=0.040mol·L-1-0.0020mol·L-1·s-1×10s=0.020mol·L-1,K2= =1.28 ③逆反应 将反应容器的体积减小一半,即增大压强,当其他条件不变时,增大压强,平衡向气体物质化学计量数减小的方向移动,即向逆反应方向移动 【解析】 (1)①该反应正反应方向是气体物质的量减小的反应,增大压强,平衡正向移动,即压强越大,NO的转化率越大,根据题图可知,相同的温度下,压强为p1时的NO转化率小于压强为p2时的转化率,故p1 (2)①由题意及图示知,在1.00L的容器中,通入0.100mol的N2O4,发生反应: N2O4(g) 2NO2(g),随温度升高混合气体的颜色变深,说明反应向生成NO2的方向移动,即向正反应方向移动,所以正反应为吸热反应,即ΔH>0;由图示知60s时该反应达到平衡,消耗N2O4为0.100mol·L-1-0.040mol·L-1=0.060mol·L-1,根据v= 可知: v(N2O4)= =0.0010mol·L-1·s-1;求平衡常数可利用三段式: K1= = =0.36。 ②100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)降低,说明平衡N2O4(g) 2NO2(g)向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,温度升高,向吸热的方向移动,即向正反应方向移动,故T>100℃;由c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡,可知此时消耗N2O4为0.0020mol·L-1·s-1×10s=0.020mol·L-1, 由三段式: K2= = =1.28。 ③温度T时反应达到平衡后,将反应容器的容积减小一半,压强增大,平衡会向气体体积减小的方向移动,该反应逆反应为气体体积减小的反应,故平衡向逆反应方向移动。 17.【答案】 (1)高温 (2)不能自发进行 (3)927.8~1709.4K (4)C 【解析】ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0时,反应能自发进行。 (1)ΔH>0,ΔS>0,ΔG<0需TΔS>ΔH,在较高温度下反应可自发。 (2)ΔG=ΔH-TΔS=74.848kJ·mol-1-80.674×10-3kJ·mol-1·K-1×298K= 50.807kJ·mol-1>0,该反应常温下不能自发进行。 (3)裂解为炭黑和H2时,ΔH-TΔS=74.848kJ·mol-1-80.674×10-3kJ·mol-1·K-1×T<0,得T>927.8K,即裂解为炭黑的最低温度为927.8K;裂解为乙炔时,ΔH-TΔS= 376.426kJ·mol-1-220.211×10-3kJ·mol-1·K-1×T<0,得T>1709.4K,即温度高于1709.4K自发裂解为乙炔和氢气。 要制取炭黑,温度需控制在927.8~1709.4K。 18.【答案】 (1)N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)ΔH=﹣92kJ·mol-1 46 (2)加压 t2~t3 (3) (4)B 【解析】 (1)反应热=生成物总键能﹣反应物总键能,则该反应的反应热=6×391kJ·mol-1﹣946kJ·mol-1﹣3×436kJ·mol-1=﹣92kJ·mol-1,该反应的热化学反应方程式为N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)ΔH=﹣92kJ·mol-1,生成2mol氨气放出92kJ热量,则生成1mol氨气放出46kJ热量; (2)该反应是反应前后气体体积减小的放热反应,改变条件时,正逆反应速率都增大,且正反应速率大于逆反应速率,平衡向正反应方向移动,则改变的条件是加压,t3时平衡向逆反应方向移动,t5时平衡不移动,所以平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t2~t3; (3)氮气的转化率为50%,则平衡时c(N2)= =amol·L-1,c(NH3)= =2amol·L-1、c(H2)= =amol·L-1,化学平衡常数K= = ;(4)浓度商= =0.1481>0.12,则平衡向逆反应方向移动,故选B。
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