1、章末检测卷(七)化学反应的方向、限度与速率(时间:60分钟分值:100分)一、选择题:本题共7小题,每小题6分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.用如图所示的装置提纯难挥发的TaS2晶体,发生的反应为TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g)H0,将不纯的TaS2粉末装入石英管一端,抽真空后引入适量碘并封管,置于加热炉中,下列说法不正确的是()A.温度:T10,若010 s内消耗了2 mol C,下列说法正确的是()A.010 s内用C表示的平均反应速率为v(C)=0.1 molL-1s-1B.当v正(N2O3)=v逆(CO2)时,反应达到平衡状态C
2、.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢D.该反应达平衡后,减小反应体系的容积,平衡向逆反应方向移动4.(2021河北石家庄二模)根据下列图示所得出的结论不正确的是()A.图甲表示2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0D.图丁是一定条件下发生反应:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g),此过程H0。反应过程中的部分数据如下表所示:t/minn(M)/moln(N)/mol06.03.054.0101.0下列说法正确的是()A.T2时,该反应的平衡常数为0.64 molL-1,则T1T2B.05 min内,用M表示的平均反应速率为0.04 molL-1s-1C
3、.该反应在第8 min时,v(正)v(逆)D.当M、N的转化率之比保持不变时,可判断该反应达到平衡状态二、非选择题:本题共4小题,共58分。8.(14分)(2021湖南考前押题)一碳化学的研究对象是分子中只含一个碳原子的化合物,如CO2、CO、CH4等。CO2的综合治理有助于减缓温室效应。已知热化学方程式:.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)H1=-122.6 kJmol-1.CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)H2=+23.4 kJmol-1.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H3.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H
4、2(g)H4=+206.4 kJmol-1.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H5=-41 kJmol-1。回答下列问题:(1)H3=。(2)一定条件下,向某密闭容器中投料,发生反应,反应达到平衡时,容器中H2的平衡转化率与压强、温度的关系如图所示,则温度T1、T2、T3由大到小的顺序为。(3)向催化剂Cu-ZnO-ZrO2中加入Mn助剂能够提高二甲醚(CH3OCH3)的产率,通过研究Mn助剂所占百分比对反应的影响,得到数据如表:Mn助剂所占百分比/%CO2的转化率/%选择性产率CH3OCH3CH3OHCOCH3OCH3028.955.112.932.015.90.530.356
5、.013.330.717.0133.457.512.629.919.2228.950.112.837.114.5由上表数据可知,为获得更多二甲醚,合适的Mn助剂所占百分比为。(4)将等物质的量的CH4(g)和H2O(g)加入恒温恒容密闭容器(压强为100 kPa)中,发生反应和,容器内气体的压强随时间的变化关系如表所示。时间/min060120180240300360压强/kPa100118132144154162162300 min时,体系(填“处于”或“不处于”)平衡状态;反应前180 min内平均反应速率v(CH4)=(保留小数点后2位)kPamin-1。9.(15分)(2021福建泉州
6、高中毕业班质量监测)研究甲醇的合成方法和用途具有重要的价值。.利用合成气(CO和H2)合成甲醇,发生如下反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H(1)由元素最稳定的单质生成1 mol纯化合物时的反应热称为该化合物的标准摩尔生成焓(Hf)。几种物质的标准摩尔生成焓如下表,则H= kJmol-1。物质H2(g)CO(g)CH3OH(g)Hf/(kJmol-1)0-110.53-201.17(2)800 时,该反应平衡常数K=0.15 (molL-1)-2。若某时刻c(CO)=0.1 molL-1、c(H2)=0.2 molL-1、c(CH3OH)=0.4 molL-1,则此时v(正)v(逆
7、)(填“”“”或“=”)。(3)T时,在密闭的刚性容器中,按物质的量之比11充入CO和H2,若平衡时容器内总压为p Pa,H2的转化率为50%。则T时,上述反应的平衡常数Kp=Pa-2(用含p的代数式表示,Kp为用分压表示的平衡常数)。.甲醇也可以通过微生物电催化反应合成,装置如图所示。(4)石墨电极上的电极反应式为,当体系的温度升高到一定程度,电极反应的速率反而迅速下降,主要原因是。.甲醇催化脱水制二甲醚日益受到关注,反应方程式为2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H0,某催化反应的机理如下:历程:CH3OH(g)CH3OH历程:CH3OH+CH3OHCH3OCH3+H2O历
8、程:历程:H2OH2O(g)上述历程中,“”代表分子吸附在催化剂表面上。(5)为提高CH3OH的平衡转化率,可采用的措施是。A.容积不变,充入一定量HeB.及时分离出H2O(g)C.进一步改进催化剂D.降低反应温度(6)写出历程:。10.(14分)“绿水青山就是金山银山”,运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。(1)CO还原NO的反应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)H=-746 kJmol-1。部分化学键的键能数据如下表(设CO以CO键构成):化学键CO键NN键CO键E/(kJmol-1)1 076945745由以上数据
9、可求得NO的键能为 kJmol-1。写出两条有利于提高NO平衡转化率的措施:。(2)一定条件下,向某恒容密闭容器中充入x mol CO2和y mol H2,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H=-50 kJmol-1。如图中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系曲线为(填“a”或“b”),其判断依据是。若x=2、y=3,测得在相同时间内不同温度下H2的转化率如图所示,则在该时间段内,恰好达到化学平衡时,此时容器内的压强与反应开始时的压强之比为。11.(15分)(2021辽宁抚顺一模)随着氮氧化物对环境及人类活动影响的日趋严重,如何消除大气污染物中的氮氧化物
10、成为人们关注的主要问题之一。利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染,其中除去NO的主要反应如下:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)H0,因此温度T1小于T2,A正确;因反应由T2端向T1端进行,则在T1端得到纯净的TaS2晶体,B正确;I2在该过程中循环使用,且反应存在平衡,故I2的量不是不断减少的,C错误;平衡常数只与温度有关,与TaI4和S2的浓度乘积无关,D正确。2.B解析由题图可知反应的活化能小,反应的活化能大,则反应的速率小于反应,A错误;根据盖斯定律可知,总反应=2反应+反应,则H2=H-2H1=-198kJmol-1-224kJmol-1=-246kJmo
11、l-1,B正确;H0,C正确;图丁是一定条件下发生反应:4NH3+4NO+O24N2+6H2O,根据图像可知,T1T2,升高温度,NO的浓度增大,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,HvE,C错误;气体的质量不变,B、H两点气体的压强相等,气体的物质的量相等,则平均相对分子质量大小为MB=MH,D正确。6.B解析温度越高,反应速率越快,反应越先达到平衡状态,则T1T2,由题图可知,温度由T2升高到T1,异丁烯的转化率降低,说明升高温度,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,A错误;A、B、M三点中A、M点温度高于B点,A点反应产物浓度大于M、B点,所以A点的逆反应速率最大,B正确;设甲醇和异丁烯起始
12、物质的量均为1mol、容器容积为1L,T1条件下,反应达到平衡时,异丁烯的转化率为80%,可列出三段式:CH3OH(g)+IB(g)ETBE(g)起始量/(molL-1)110转化量/(molL-1)0.80.80.8平衡量/(molL-1)0.20.20.8平衡时混合气体总物质的量为0.2mol+0.2mol+0.8mol=1.2mol,恒温恒容条件下压强之比等于物质的量之比,则平衡时压强为0.6p0Pa,Kp=Pa-1=Pa-1,C错误;M点的异丁烯的转化率为60%,类比C选项分析,M点时总物质的量为0.4mol+0.4mol+0.6mol=1.4mol,压强之比等于物质的量之比,则M点压
13、强为0.7p0Pa,IB的分压为0.7p0Pa=0.2p0Pa,则M点时v(IB)=0.005p0Pamin-1,D错误。7.A解析由题意结合三段式进行分析05min:M(g)+N(g)2P(g)+Q(g)起始/(molL-1)0.60.300转化/(molL-1)0.20.20.40.25min/(molL-1)0.40.10.40.2010min:M(g)+N(g)2P(g)+Q(g)起始/(molL-1)0.60.300转化/(molL-1)0.20.20.40.210min/(molL-1)0.40.10.40.2由上述分析可知,该反应在5min时已达到平衡状态,则根据化学平衡的相关知
14、识分析可得,T1时该反应的平衡常数K=0.8molL-1,T2时,该反应的平衡常数为0.64molL-1T2,A正确;05min,v(M)=molL-1min-1=0.04molL-1min-1,故B错误;由三段式数据可知,10min时反应体系中各物质的量与5min时相同,说明该反应处于平衡状态,则8min时v(正)=v(逆),故C错误;某反应物的转化率保持不变时,可以说明体系处于平衡状态,而转化率之比保持不变,则不能说明反应是否处于平衡状态,故D错误。8.答案(1)-49.6 kJmol-1(2)T3T2T1(3)1%(4)处于0.12解析(1)根据盖斯定律,由(+)可得反应,则H3=(-1
15、22.6kJmol-1+23.4kJmol-1)=-49.6kJmol-1。(2)该反应的正反应为放热反应,其他条件不变时,升高温度平衡逆向移动,H2的平衡转化率逐渐降低,故T3T2T1。(3)应选择合适的Mn助剂所占百分比使CH3OCH3的选择性和产率都高,且CO2转化率又不会过低,由表中数据可知Mn助剂所占百分比为1%时,效果相对较好。(4)300min后压强保持不变,300min时,体系处于平衡状态;反应为气体体积不变的反应,则压强变化只与反应有关,设CH4的压强变化量为x,根据题意得:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)V11134-2=2x144kPa-100kPa=4
16、4kPa故,解得x=22kPa,v(CH4)=0.12kPamin-1。9.答案(1)-90.64(2)K=0.15(molL-1)-2,则平衡逆向移动,即v(正)v(逆)。(3)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始/molaa0转化/mol0.25a0.5a0.25a平衡/mol0.75a0.5a0.25aCO、H2和CH3OH的分压分别为0.5pPa、pPa、pPa,则Kp=pPa0.5pPa(pPa)2=Pa-2。(4)根据图像,两池通过质子交换膜传递氢离子,则溶液显酸性,石墨电极上CO2得电子,与氢离子反应生成CH3OH,电极反应式为CO2+6e-+6H+CH3OH+H2O;升
17、高温度,微生物的催化活性降低,导致反应速率下降。(5)容器容积不变,充入一定量的He,反应体系中各物质的浓度不变,则平衡不移动,A与题意不符;及时分离出H2O(g),导致平衡正向移动,CH3OH的平衡转化率增大,B符合题意;进一步改进催化剂,对平衡无影响,C与题意不符;该反应为放热反应,降低反应温度,平衡正向移动,CH3OH的平衡转化率增大,D符合题意。(6)根据盖斯定律,总反应为历程2+历程+历程+历程,则历程为CH3OCH3CH3OCH3(g)。10.答案(1)513.5增大压强、降低温度、增大CO与NO的投料比(任写两条,合理即可)(2)a该反应是放热反应,升高温度,平衡常数减小1725
18、解析(1)设NO的键能为akJmol-1,反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)H=(10762+2a)-(74522+945)=-746kJmol-1,解得a=513.5,则NO的键能为513.5kJmol-1。该反应为气体体积缩小的放热反应,若提高NO的平衡转化率,需要使平衡正向移动,可采取的措施有:增大压强、降低温度、增大CO与NO的投料比等。(2)该反应是放热反应,升高温度,使平衡常数减小,曲线a符合此特点。在相同时间内达到平衡状态前,温度越高反应速率越大,H2的转化率越高,但达到平衡状态后继续升温,平衡会向逆反应方向移动,导致H2的转化率降低,由题图知b点为平衡状态
19、,H2的转化率为80%,列三段式:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始量/mol2300转化量/mol0.82.40.80.8平衡量/mol1.20.60.80.8同温同体积时压强之比等于物质的量之比,b点时对应的压强与反应开始时的压强之比为(1.2+0.6+0.8+0.8)(2+3)=1725。11.答案(1)降低温度(合理即可)(2)BE(3)46(4)0.228 molL-1min-1该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,NO转化率降低解析(1)该反应为放热反应,所以降低温度可以使平衡正向移动,增大NO的转化率;该反应为气体分子数减小的反应,增大压强可以使平衡
20、正向移动,增大NO的转化率;分离出氮气、增大氨气浓度均可以使平衡正向移动,增大NO的转化率。(2)反应生成的H2O为液态,则混合气体的总质量和总物质的量一直发生变化,则平均摩尔质量一直在变,当其不变时,说明反应达到平衡,A不符合题意;根据质量守恒定律可知容器内物质的总质量始终不变,则其不变不能说明反应达到平衡,B符合题意;1molNH键断裂,即消耗mol氨气,1molOH键断裂,即消耗mol水,二者的消耗速率之比为23,等于系数之比,说明此时正逆反应速率相等,反应达到平衡,C不符合题意;初始投料n(NH3)n(NO)=13,二者按照23的比例反应,所以未平衡时n(NH3)n(NO)发生改变,当
21、其不变时说明反应达到平衡,D不符合题意;水为液体,浓度为常数,故c平(H2O)不变不能说明反应达到平衡,E符合题意。(3)当反应达到平衡时有v(正)=v(逆),即k(正)(NH3)(NO)=k(逆)(N2)(H2O),变换可得,该反应的平衡常数K=,所以x=4,y=6。(4)420K时NO的转化率为2%,此时消耗的n(NO)=6mol2%=0.12mol,580K时NO的转化率为59%,此时消耗的n(NO)=6mol59%=3.54mol,此时段内n(NO)=3.54mol-0.12mol=3.42mol,根据热化学方程式可知该时段内n(NH3)=3.42mol=2.28mol,容器的容积为2L,所以v(NH3)=0.228molL-1min-1;该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,一氧化氮的转化率降低。
