1、单元质检卷七化学反应速率和化学平衡(时间:60分钟分值:100分)一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分。每小题只有一个选项符合题意)1.(2020辽宁丹东五校联考)在恒温下体积恒定的密闭容器中有可逆反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)(正反应为放热反应),不能说明反应已达到平衡状态的是()A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等B.反应器中压强不随时间变化而变化C.混合气体颜色保持不变D.混合气体平均相对分子质量保持不变2.(2020山东潍坊三模)“接触法制硫酸”的主要反应是2SO2+O22SO3,该反应在催化剂表面的反应历程如下:下列说法正确的是()A.使用催化
2、剂只能加快正反应速率B.反应的活化能比反应大C.该反应的催化剂是V2O4D.过程中既有化学键VO的断裂,又有VO的形成3.(2020山东枣庄三中质检)在2 L的恒容密闭容器中,充入1 mol A和3 mol B,并在一定条件下发生反应A(s)+3B(g)2C(g)。若经3 s后测得C的浓度为0.6 molL-1,下列选项说法正确的组合是()用A表示的反应速率为0.1 molL-1s-1用B表示的反应速率为0.4 molL-1s-13 s时生成C的物质的量为1.2 mol3 s时B的浓度为0.6 molL-1A.B.C.仅D.4.(2020河北衡水调研)某温度下,反应2A(g)B(g)H0在密闭
3、容器中达到平衡,平衡后c(A)c(B)=a,若改变某一条件,反应足够时间后再次达到平衡状态,此时c(A)c(B)=b,下列叙述正确的是()A.在该温度下,保持容器容积固定不变,向容器内补充了B气体,则abB.在温度、压强不变的条件下再充入少量B气体,则a=bC.若其他条件不变,升高温度,则ab5.在恒容密闭容器中进行反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)H。在某压强下起始时按不同氢碳比n(H2)n(CO2)投料(如图中曲线),测得CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示,下列有关说法正确的是()A.该反应的H0B.氢碳比:0B.在T2时,若反应体系处于状态D,则此时
4、v(正)v(逆)C.若状态B、C、D的压强分别为pB、pC、pD,则有pC=pDpBD.若该反应为T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1K28.(2020山东潍坊三模)某温度下,在起始压强为80 kPa的刚性容器中,发生NO的氧化反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)H,该反应的反应历程分两步进行,其速率方程和反应过程中的能量变化如下:2NO(g)N2O2(g)v1正=k1正c2(NO)v1逆=k1逆c(N2O2)N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)v2正=k2正c(N2O2)c(O2)v2逆=k2逆c2(NO2)下列说法正确的是()A.NO氧化反应速率快慢的决定步骤的活化能
5、是E5-E3B.一定温度下,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)平衡常数表达式K=k1正k2正k1逆k2逆C.升高温度,NO氧化反应的化学平衡向正反应方向移动D.该温度下,将等物质的量的NO和O2混合反应(忽略2NO2N2O4),NO的平衡转化率为40%时,该反应的平衡常数Kp=180 kPa-19.(2020江苏南通第二次调研)温度为T,向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1 mol NO2,发生化学反应:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。反应相同时间后,测得各容器中NO2的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是()A.T时,该反应的化学平衡常数为4
6、45B.图中c点所示条件下,v(正)67二、非选择题(本题共4小题,共46分)10.(10分)(2020山东菏泽一中月考)将一定量的纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其分解达到平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:温度/15.020.025.030.035.0平衡总压强/kPa5.78.312.017.124.0平衡气体总浓度(10-3molL-1)2.43.44.86.89.4(1)该反应的焓变H(填“”“”“”或“=”)。(2)已知2N2H4(l)+N2O4(l)3N
7、2(g)+4H2O(l)H=-1 225 kJmol-1化学键NHNNNNOH键能/(kJmol-1)390190946460则使1 mol N2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是。12.(12分)(2020安徽黄山八校联考)(1)一定条件下,将2 mol SO2与1 mol O2置于恒容密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列状态能说明该反应达到化学平衡的是。A.混合气体的密度保持不变B.SO2的转化率保持不变C.SO2和O2的物质的量之比保持不变D.O2的消耗速率和SO3的消耗速率相等(2)已知反应2NO(g)N2(g)+O2(g)H0,在不同条件时N
8、2的体积分数随时间(t)的变化如图所示。根据图像可以判断曲线R1、R2对应的下列反应条件中不同的是。A.压强B.温度C.催化剂(3)CO和H2在一定条件下可以合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H”或“0在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为。(2)上述反应中,正反应速率为v(正)=k正x2(HI),逆反应速率为v(逆)=k逆x(H2)
9、x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min时,v(正)=min-1。(3)由上述实验数据计算得到v(正)x(HI)和v(逆)x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为(填字母)。单元质检卷七化学反应速率和化学平衡1.A达到平衡状态时,正反应生成NO2的速率应是逆反应生成O2速率的2倍,A项符合题意。该反应前后气体分子总数不相等,反应未达到平衡时气体压强不断变化,若反应容器中压强不随时间变化而变化,则达到平衡状态,B项不符合题意。NO2是红棕色气体,其他气体均无色,若混合气体颜色
10、保持不变,则c(NO2)不变,该反应达到平衡状态,C项不符合题意。反应前后气体的质量不变,总物质的量不相等,则未达到平衡时平均相对分子质量不断变化,若混合气体平均相对分子质量保持不变,则该反应达到平衡状态,D项不符合题意。2.D催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,加快正反应速率的同时也加快逆反应速率,A错误;一般情况下,反应的活化能越小,反应速率越快,故反应的活化能比反应小,B错误;催化剂是反应前后质量和化学性质都没有发生变化的物质,从反应历程图中可知,本反应的催化剂为V2O5,C错误;由图可知反应有化学键VO键的断裂,反应有VO键的形成,D正确。3.CA为固体,不能用其浓度变化来表示反应速
11、率,错误;经3s后测得C的浓度为0.6molL-1,则有v(C)=0.6molL-13s=0.2molL-1s-1,v(B)=32v(C)=320.2molL-1s-1=0.3molL-1s-1,错误;3s时生成C的物质的量为0.6molL-12L=1.2mol,正确;由分析可知,v(B)=0.3molL-1s-1,故3s时B的浓度为c(B)=1.5molL-1-0.3molL-1s-13s=0.6molL-1,正确。4.BA项,充入B后平衡时压强变大,正向移动程度变大,c(A)c(B)变小,即ab;B项,充入B,新平衡状态与原平衡等效,c(A)c(B)不变,即a=b;C项,在其他条件不变的情
12、况下,升温时平衡右移,c(A)c(B)变小,即ab;D项,保持温度、压强不变,充入惰性气体相当于减压,平衡左移,c(A)c(B)变大,即ab。5.D根据图像可知,在氢碳比相等的条件下,随着温度的升高,CO2的转化率降低,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应,H,则氢碳比:,B项错误;正反应是气体体积减小的反应,因此其他条件不变的情况下,增大容器的体积,压强减小,平衡向逆反应方向移动,会使CO2的转化率减小,C项错误;根据图像可知,400K时曲线中CO2的转化率是50%,这说明消耗CO21molL-1,则消耗氢气3molL-1,生成乙醇和水蒸气分别是0.5molL-1、1.5
13、molL-1,剩余CO2和氢气分别是1molL-1、1molL-1,则该温度下平衡常数K=0.51.5312161.7,D正确。6.BN2O5分解得到N2O4,然后N2O4又部分转化为NO2(g),平衡时c(O2)=0.2molL-1,c(NO2)=0.6molL-1,则平衡时c(N2O4)=2c(O2)-12c(NO2)=0.2molL-12-120.6molL-1=0.1molL-1,平衡时c(N2O5)=1mol2L-2c(O2)=0.5molL-1-0.2molL-12=0.1molL-1,故反应的平衡常数K=c2(N2O4)c(O2)c2(N2O5)=0.120.20.12=0.2。
14、7.B由图可知,温度越高,平衡时c(NO)越大,说明升高温度,平衡逆向移动,则有Hv(逆),B正确;该反应前后气体体积不变,压强和温度成正比例关系,B和D点的温度均为T2,则有pD=pB,C点温度高于D点,则有pCpD,综上可得压强pCpD=pB,C错误;该反应的H0,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,由于T1K2,D错误。8.B整体的反应速率取决于慢反应,活化能越大,反应速率越慢,据图可知活化能大的步骤为第二步反应,活化能为E4E2,A错误;2NO(g)+O2(g)2NO2(g)平衡常数表达式K=c2(NO2)c2(NO)c(O2)=c(N2O2)c2(NO)c2(NO2)c(N2O2)
15、c(O2)=K1K2,而对于反应平衡时正逆反应速率相等,即k1正c2(NO)=k1逆c(N2O2),所以K1=c(N2O2)c2(NO)=k1正k1逆,同理可得反应的平衡常数K2=c2(NO2)c(N2O2)c(O2)=k2正k2逆,所以K=K1K2=k1正k2正k1逆k2逆,B正确;据图可知该反应的反应物能量高于生成物能量,所以为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,C错误;设等物质的量的NO和O2分别为40mol,NO的平衡转化率为40%,列三段式有:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)起始/mol40400转化/mol16816平衡/mol243216刚性容器中气体的压强之比等于物质的量之
16、比,起始气体的总物质的量为80mol,压强为80kPa,则平衡时p(NO)=24kPa,p(O2)=32kPa,p(NO2)=16kPa,Kp=p2(NO2)p(O2)p2(NO)=16232242=172kPa-1,D错误。9.D由图可知,b点NO2的转化率最高,则温度为T时,b点恰好达到平衡状态,而ab曲线上对应容器的体积均小于V2L,起始投料相同,则NO2的起始浓度均大于b点,ab曲线上物质的反应速率大于b点,所以ab曲线上反应先于b点已达到平衡状态,同理,c未达到平衡。a点时反应达到平衡,NO2转化率为40%,则:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)开始/mol100反
17、应/mol0.40.20.4平衡/mol0.60.20.4T时,该反应的化学平衡常数为K=c2(CO2)c(N2)c2(NO2)=(0.4molV1)20.2molV1(0.6molV1)2=445V1,A错误;图中c点还未达到平衡,反应往正方向进行,v(正)v(逆),B错误;向a点平衡体系中充入一定量的NO2,等效于加压,平衡逆移,NO2的转化率降低,C错误;由A选项的分析可知a点时容器内气体物质的量为1.2mol;b点时反应“三段式”为:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)开始/mol100反应/mol0.80.40.8平衡/mol0.20.40.8则b点容器内气体物质的量
18、为1.4mol,由于V167,D正确。10.答案(1)(2)BC(3)6.1107(4)增大解析: (1)分析表中数据可知,温度升高,平衡气体总浓度增大,说明平衡正向移动,该反应为吸热反应,则有H0;该反应是气体体积增大的反应,则有S0。(2)达到平衡时,正、逆反应速率相等,则有v正(NH3)=2v逆(CO2),A项不符合题意;因为反应前后气体分子数不相等,未达到平衡前压强一直在变,所以总压强不变时,说明反应达到平衡,B项符合题意;反应未达到平衡前,气体质量一直在变,而容器容积不变,依=mV可知,混合气体的密度也在变,所以混合气体的密度不变时,说明反应达到平衡,C项符合题意;反应产物中NH3和
19、CO2的物质的量之比始终为21,密闭容器中氨气的体积分数始终不变,D项不符合题意。(3)由表中数据可知,在25.0时,平衡气体的总浓度为4.810-3molL-1,则有c(NH3)=3.210-3molL-1,c(CO2)=1.610-3molL-1,则反应2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常数K=1(3.210-3)21.610-36.1107。(4)在恒温条件下压缩容器体积,平衡逆向移动,氨基甲酸铵固体的质量增大。11.答案(1)NO20.9向容器中加入0.8 mol NO2bAD(2)1 793 kJ解析: (1)X、Y的起始浓度分别为0.2molL-1、0.6m
20、olL-1,10min时达到平衡,X浓度增大了0.4molL-1、Y的浓度减小0.2molL-1,由于NO2、N2O4按物质的量之比21反应,则X为NO2、Y为N2O4;平衡常数K=c2(NO2)c(N2O4)=0.620.4=0.9。20min时,Y(N2O4)的浓度不变,X(NO2)的浓度增大了0.4molL-1,改变的条件应是增大NO2的浓度,等效为增大压强,平衡向生成N2O4的反应方向移动,N2O4的转化率降低,故选b。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,所以混合气体的密度保持不变不能说明该反应处于平衡状态,A项符合题意;颜色深浅和浓度有关系,所以混
21、合气体的颜色不再变化说明反应处于平衡状态,B项不符合题意;反应前后气体物质的量不相等,所以混合气体的气体压强保持不变时可以说明反应处于平衡状态,C项不符合题意;N2O4与NO2的物质的量比之为103时反应不一定处于平衡状态,D项符合题意,故选AD项。若反应在t进行,某时刻测得n(NO2)=0.6mol、n(N2O4)=1.2mol,则此时浓度商Q=0.320.6=0.15v(逆)。(2)设1molN2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量为QkJ,则190kJmol-12+390kJmol-18+QkJmol-1-946kJmol-13-460kJmol-18=-1225kJmol-1
22、,解得Q=1793。12.答案(1)B(2)B(3)相同时间内,T2时CO的变化量大于T1时CO的变化量50%1.01.0不变解析: (1)SO2、O2和SO3都是气体,恒容反应时混合气体的密度始终不变,A项错误。反应正向进行,SO2的转化率增大,反应逆向进行,SO2的转化率减小,故SO2的转化率保持不变说明该反应达到平衡状态,B项正确。起始加入SO2和O2的物质的量之比为21,与其化学计量数之比相等,则二者的物质的量之比始终等于21,C项错误。O2的消耗速率与SO3的消耗速率之比为12时,该反应达到平衡状态,D项错误。(2)由图可知,曲线R2代表的反应比曲线R1代表的反应先达到平衡状态。A项
23、,若R表示压强,改变压强,平衡不移动,N2的体积分数不变,与图像不符合。B项,若R表示温度,该反应的H0,升高温度,平衡逆向移动,N2的体积分数减小,与图像符合。C项,若R表示催化剂,使用催化剂只能改变反应速率,但平衡不移动,N2的体积分数不变,与图像不符合。(3)由表中数据可知,未达到平衡之前,相同时间内,T2时CO的变化量大于T1时,则T2时化学反应速率快,根据温度越高反应速率越快可知,T1T2。T2时,第20min时容器内压强不再改变,说明反应达到平衡状态,此时n(CO)=0.5mol,根据“三段式”分析:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始浓度/(molL-1)120转化浓度/
24、(molL-1)0.510.5平衡浓度/(molL-1)0.510.5则20min时H2的转化率为1molL-11L2mol100%=50%,该温度下反应的化学平衡常数K=c(CH3OH)c(CO)c2(H2)=0.50.512=1.0。若将1molCO和2molH2通入原体积为1L的恒压密闭容器中,在T2下达到平衡,由于温度不变,化学平衡常数不变,则此时反应的平衡常数为1.0。若再向容器中通入1molCH3OH(g),由于是恒压条件,该平衡与之前的平衡等效,重新达到平衡后,CH3OH(g)在体系中的百分含量不变。13.答案(1)0.1080.1080.7842(2)k正K1.9510-3(3
25、)A、E解析: (1)2HI(g)H2(g)+I2(g)是反应前后气体物质的量不变的反应。反应后x(HI)=0.784,则x(H2)=x(I2)=0.108,K=c(H2)c(I2)c2(HI)=0.108V0.108V(0.784V)2=0.1080.1080.7842。(2)到达平衡时,v(正)=v(逆),即k正x2(HI)=k逆x(H2)x(I2),k逆=k正x2(HI)x(H2)x(I2)=k正K。在t=40min时,x(HI)=0.85,v(正)=k正x2(HI)=0.0027min-1(0.85)21.9510-3min-1。(3)原平衡时,x(HI)为0.784,x(H2)为0.108,二者在图中的纵坐标均约为1.6因为平衡时v(正)=v(逆),升高温度时正、逆反应速率均加快,对应两点在1.6上面,且升高温度时平衡向正反应方向移动,x(HI)减小(A点符合),x(H2)增大(E点符合)。
