1、章末综合测评(一)化学反应与能量 化学反应速率和化学平衡(时间 90 分钟，满分 100 分)一、选择题(每小题只有一个正确答案，每小题 3 分，共 48 分)1下列变化一定为放热的化学反应的是()AH2O(g)H2O(l)放出 44 kJ 热量BH0 的化学反应C形成化学键时共放出能量 862 kJ 的化学反应D能量变化如图所示的化学反应D H2O(g)H2O(l)为物理变化；H0 的化学反应为吸热反应；形成化学键时共放出能量 862 kJ 的化学反应的 H 不能确定是大于零还是小于零；当 H(反应物)H(反应产物)时，H0，反应放热。2甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应
2、原理是CH3OH(g)H2O(g)=CO23H2(g)H49.0 kJmol1CH3OH(g)12O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1下列说法正确的是()ACH3OH 的燃烧热为 192.9 kJmol1B反应中的能量变化如图所示CCH3OH 转变成 H2 的过程一定要吸收能量D根据推知反应：CH3OH(l)12O2(g)=CO2(g)2H2(g)的 H192.9 kJmol1D A 项，据盖斯定律得两式合并得不到生成 H2O(l)的热化学方程式，故无法确定 CH3OH 的燃烧热；B 项，反应为吸热反应，1 mol CH3OH(g)和 1 mol H2O(g)的总能量
3、应小于 1 mol CO2(g)和 3 mol H2(g)的总能量；C 项，由题意知反应CH3OH(g)H2(g)放出能量；D 项，由 CH3OH(l)CH3OH(g)H0，故CH3OH(l)H2(g)比 CH3OH(g)H2(g)放出热量少，CH3OH(l)H2(g)H 更大。3已知 25、101 kPa 条件下：4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)H2 834.9 kJ/mol4Al(s)2O3(g)=2Al2O3(s)H3 119.1 kJ/mol由此得出的正确结论是()A等质量的 O2 比 O3 能量低，由 O2 变 O3 为吸热反应B等质量的 O2 比 O3 能量低，由 O2
4、 变 O3 为放热反应CO3 比 O2 稳定，由 O2 变 O3 为吸热反应DO2 比 O3 稳定，由 O2 变 O3 为放热反应A 由可得 3O2(g)=2O3(g)H284.2 kJ/mol，可知等质量的 O2比 O3 能量低，由 O2 变为 O3 为吸热反应。4下列说法或表示方法正确的是()A等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多B氢气的燃烧热为 285.8 kJmol1，则氢气燃烧的热化学方程式为 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285.8 kJmol1CBa(OH)28H2O(s)2NH4Cl(s)=BaCl2(s)2NH3(g)10H2O(l)H0BX3Y2Z
5、 H0CX2Y3Z H0D5X3Y4Z H0B 由图 1 知反应为 X3Y2Z，由图 2 知 H0。9一定温度下，向容积固定为 a L 的密闭容器中充入 1 mol X 气体和 2 mol Y气体，发生反应 X(g)2Y(g)2Z(g)，此反应达到平衡状态的标志是()A容器内气体密度不随时间变化B容器内各物质的浓度不随时间变化C容器内 X、Y、Z 的浓度之比为 122D单位时间内消耗 0.1 mol X，同时生成 0.2 mol ZB A 项，反应物、生成物都是气体，反应容器的体积不变，故反应过程中，密度始终不变，不能用密度判断反应是否达到平衡状态；B 项，各组分的物质的量浓度不变时，可说明平
6、衡已建立；C 项，平衡时，X、Y、Z 的浓度之比不一定是 122，不能说明反应达到平衡状态；D 项，单位时间内消耗 X 和生成 Z，描述的是同一反应方向，不存在 v 正和 v 逆的关系，不能判断该反应是否达到平衡状态。10在一密闭容器中发生反应：2A(g)2B(g)C(s)3D(g)H0，达到平衡时采取下列措施，可以使正反应速率 v 正增大、D 的物质的量浓度 c(D)增大的是()A移走少量 C B扩大容积，减小压强C缩小容积，增大压强D容积不变，充入“惰”气C C 为固体，改变其量，对反应速率无影响，A 错；扩大容积，v 正减小，c(D)也减小，B 错；缩小容积，浓度增大，反应速率也增大，平
7、衡右移，c(D)也增大，C 对；容积不变，充入“惰”气，反应物浓度不变，速率不变，平衡不移动，D 错。11一定条件下，体积为 2 L 的密闭容器中，1 mol X 和 3 mol Y 进行反应：X(g)3Y(g)2Z(g)，经 12 s 达到平衡，生成 0.6 mol Z。下列说法正确的是()A以 X 浓度变化表示的反应速率为18 mol/(Ls)B12 s 后将容器体积扩大为 10 L，Z 的平衡浓度变为原来的15C若增大 X 的浓度，则物质 Y 的转化率减小D若该反应的 H0，升高温度，平衡常数 K 减小D X(g)3Y(g)2Z(g)起始量(mol)1 3 0 转化量(mol)0.3 0
8、.9 0.6 平衡量(mol)0.7 2.1 0.6 v(X)0.3 mol2 L12 s 180 mol/(Ls)，所以 A 错误；12 s 后将容器体积扩大为 10 L，平衡逆向移动，Z 的浓度小于原来的15，所以 B 错误；若增大 X 的浓度，Y 的转化率增大，X 的转化率减小，所以 C 错误；若 H0，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数 K 减小。12将等物质的量的 X、Y 气体充入一个密闭容器中，在一定条件下发生如下反应并达到平衡：X(g)Y(g)2Z(g)H甲B平衡时 O2 的浓度：乙甲C平衡时 SO2 的转化率：乙甲D平衡时 SO2 的体积分数：乙甲D 对于 2SO
9、2O22SO3 反应，等比加料，压强越大，反应程度越大，SO2 的体积分数越小。14在某密闭容器中，可逆反应：A(g)B(g)xC(g)符合图中()所示关系，(C)表示 C 气体在混合气体中的体积分数。由此判断，对图像()说法不正确的是()Ap3p4，Y 轴表示 A 的转化率Bp3p4，Y 轴表示 B 的质量分数Cp3p4，Y 轴表示 B 的转化率Dp3p4，Y 轴表示混合气体的平均相对分子质量B 据图像()知，在压强不变时，曲线 b 的斜率比 c 的大，故 T1T2。降温(T1T2)时，(C)增大，即平衡正向移动，说明正反应为放热反应。当温度不变时，曲线 b 的斜率比 a 的大，故压强 p2
10、p1，增大压强(p1p2)时，(C)增大，即平衡正向移动，故 x2，即 x1。由图像()知，保持体系压强不变，升高温度，平衡逆向移动，A、B 的转化率、(C)、混合气体的平均相对分子质量均减小，而A、B 的质量分数要增大。故正确答案为 B。15一定压强下，向容积为 10 L 的密闭容器中充入 1 mol S2Cl2 和 1 mol Cl2，发生反应 S2Cl2(g)Cl2(g)2SCl2(g)。Cl2 与 SCl2 的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示，以下说法中不正确的是()A正反应的活化能大于逆反应的活化能B达到平衡后再加热，平衡向逆反应方向移动CA、B、C、D 四点对应状态下，达到
11、平衡状态的为 B、DD一定温度下，该反应在一密闭容器中达到平衡，后缩小容器容积，重新达到平衡后，Cl2 的平衡转化率不变A 本题以图像分析为载体考查外界条件对化学平衡移动的影响。根据反应的化学方程式：S2Cl2(g)Cl2(g)2SCl2(g)可知，用 Cl2 的消耗速率表示正反应速率、SCl2 的消耗速率表示逆反应速率，二者之比为 12 时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，由题中图像可知 B、D 点时二者的反应速率之比为 12，为平衡状态，B、D 点为平衡点；随着温度的升高，SCl2 的消耗速率大于 Cl2 的消耗速率的 2 倍，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，H正反应活化能逆反
12、应活化能0，则正反应的活化能小于逆反应的活化能，A 项错误；H0，加热后平衡向逆反应方向移动，B 项正确；根据上述分析可知，B、D 点为平衡点，C 项正确；反应物和生成物都是气体，且反应物和生成物的分子总数相等，改变压强平衡不移动，缩小容器容积，重新达到平衡后，Cl2 的平衡转化率不变，D 项正确。16T 下，向体积为2 L的恒容密闭容器中通入NO2和O2，发生反应：4NO2(g)O2(g)2N2O5(g)H0，在不同温度下乙酸的生成速率变化如图甲所示。当温度在 250300 C 范围时，乙酸的生成速率减慢的主要原因是_。欲使乙酸的平衡产率提高，应采取的措施是_(任写一条措施即可)。甲 乙(3
13、)一定条件下，在密闭容器中发生反应：2CO(g)C(s)CO2(g)向某恒容容器中通入一定量的 CO 发生上述反应，CO2 的物质的量浓度c(CO2)随温度 T 的变化如图乙所示，则该反应为_(填“放热”或“吸热”)反应。向容积可变的某恒压容器中通入 a mol CO，T 时反应经过 10 min达平衡，CO 的体积分数为 75%，CO 的平衡转化率为_。在容积改变的条件下，反应速率可用单位时间内反应物或生成物的物质的量变化来表示，则 010 min 内平均反应速率 v(CO2)_。解析：(1)将两个反应由前到后依次编号为、，根据盖斯定律，将32得：CH3OH(l)32O2(g)=2H2O(l
14、)CO2(g)H572 kJmol132(130 kJmol1)728 kJmol1。(2)催化剂的活性与温度有关，当温度在 250300 C 范围时，乙酸的生成速率减慢的主要原因是催化剂活性降低。欲使乙酸的平衡产率提高，应该使平衡正向移动，正反应为气体分子数减小的吸热反应，升高温度或增大压强，平衡正向移动，乙酸的平衡产率提高。(3)向某恒容容器中通入一定量的 CO 发生反应：2CO(g)C(s)CO2(g)，平衡后升高温度，c(CO2)逐渐减小，平衡逆向移动，说明该反应是放热反应。设达到平衡状态时，生成 CO2 的物质的量为 x mol。2CO(g)C(s)CO2(g)起始量/mol a0
15、0 转化量/mol 2xxx 平衡量/mol a2xxx CO 的体积分数为 75%，即a2xax 75%，则 x0.2a，CO 的平衡转化率20.2aa100%40%。010 min 内平均反应速率 v(CO2)0.2a mol10 min 0.02amolmin1。答案：(1)728 kJmol1(2)催化剂活性降低升高温度(或增大压强等)(3)放热 40%0.02a molmin118(4 分)运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。(1)生成氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)H2O(g)H2(g)CO(g)H131.3 kJmol1，S133.7 Jmo
16、l1K1，该反应在低温下_(“能”或“不能”)自发进行。(2)已知在 400 时，N2(g)3H2(g)2NH3(g)的 K0.5。在 400 时，2NH3(g)N2(g)3H2(g)的 K_(填数值)。400 时，在 0.5 L 的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得 N2、H2、NH3 的物质的量分别为 2 mol、1 mol、2 mol，则此时反应 v 正(N2)_(填“”“0，S0，故若使 HTS0，CO2 的浓度与时间的关系如图所示。该条件下反应的平衡常数为_；若铁粉足量，CO2 的起始浓度为 2.0 molL1，则平衡时 CO2 的浓度为_molL1。下列措施中能使平衡时 c
17、COcCO2增大的是_(填字母)。A升高温度B增大压强C充入一定量的 CO2D再加入一定量铁粉解析(1)根据盖斯定律，可得 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)HH1H2，反应的平衡常数 K1c(CO)/c(CO2)，反应的平衡常数 K2c(H2)/c(H2O)，反 应 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)的 平 衡 常 数 K c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2)K1K2；计算可知，对于反应 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，温度升高 K 增大，说明平衡正向移动，该反应的 H0。该反应过程中压强为恒量，压强不变不一定平衡；混合气体中 c(CO)不变，一定
18、达到平衡状态；v(正)v(逆)，为平衡状态；c(CO)c(CO2)不一定平衡。(2)根据化学方程式，消耗二氧化碳的浓度为 1 molL1，达到平衡时，c(CO)1 molL1，该条件下反应的平衡常数 Kc(CO)/c(CO2)(1 molL1)/(0.5 molL1)2.0；Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)起始(molL1)2 0 转化(molL1)xx 平衡(molL1)2xx K2，则 x(2x)2 得 x4/3；所以 CO2 的浓度为(24/3)molL12/3 molL1。升高温度，平衡正向移动，cCOcCO2增大；增大压强，平衡不移动，cCOcCO2不变；充入一定量的 C
19、O2，由于 K 不变，所以 cCOcCO2不变；再加入一定量铁粉，平衡不移动，cCOcCO2不变。答案(1)H1H2 K1K2 吸热 BC(2)2.0 0.67(或 2/3)A20(8 分)一定量的 CO2 与足量的 C 在恒压密闭容器中发生反应：C(s)CO2(g)2CO(g)H173 kJmol1，若压强为 p kPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，回答下列问题：(1)650 时 CO2 的平衡转化率为_。(2)t1 时平衡常数 Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的 CO 和 CO2 气体，则平衡_(填“正向”“逆
20、向”或“不”)移动，原因是_。解析(1)C(s)CO2(g)2CO(g)起始a mol 0 nx mol 2x mol 平衡(ax)mol2x mol 2xax2x100%40%xa4，故(CO2)a4a100%25%。(2)t1时 CO 与 CO2 的体积分数相等，均为 0.5，Kp0.5p20.5p 0.5p(kPa)。再充入等物质的量的 CO 和 CO2 时，二者的体积分数不变，平衡不移动。答案(1)25%(2)0.5p 不 再充入等物质的量的 CO 和 CO2，平衡体系中二者的体积分数仍相同，平衡不移动21(13 分)CH4-CO2 催化重整不仅可以得到合成气(CO 和 H2)，还对温
21、室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：(1)CH4-CO2 催化重整反应为 CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)。已知：C(s)2H2(g)=CH4(g)H75 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H394 kJmol1C(s)12O2(g)=CO(g)H111 kJmol1该催化重整反应的 H_kJmol1。有利于提高 CH4 平衡转化率的条件是_(填标号)。A高温低压 B低温高压C高温高压D低温低压某温度下，在体积为 2 L 的容器中加入 2 mol CH4、1 mol CO2 以及催化剂进行重整反应，达到平衡时 CO2 的转化率是 50%，其平衡常数为_。(2)反
22、应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：积碳反应 CH4(g)=C(s)2H2(g)消碳反应 CO2(g)C(s)=2CO(g)H/(kJmol1)75172 活化能/(kJmol1)催化剂 X3391催化剂 Y4372图 1 图 2由上表判断，催化剂 X_Y(填“优于”或“劣于”)，理由是_。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图 1 所示，升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是_(填标号)。AK 积、K 消均增加Bv 积减小、v 消增加CK 积减小、K 消增
23、加Dv 消增加的倍数比 v 积增加的倍数大 在 一 定 温 度 下，测 得 某 催 化 剂 上 沉 积 碳 的 生 成 速 率 方 程 为 v kp(CH4)p(CO2)0.5(k 为速率常数)。在 p(CH4)一定时，不同 p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图 2 所示，则 pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为_。解析(1)将已知中 3 个反应依次编号为、，根据盖斯定律，由2可得该催化重整反应的 H(111275394)kJmol1247 kJmol1。由于该反应为吸热且气体体积增大的反应，要提高 CH4 的平衡转化率，需在高温低压下有利于反应正向移动。根据平衡
24、时消耗的 CO2 为 1 mol50%0.5 mol，则消耗的 CH4 为 0.5 mol，生成的 CO 和 H2 均为 1 mol，根据三段式法可知平衡时 CH4、CO2、CO 和 H2 的平衡浓度分别为 0.75 molL1、0.25 molL1、0.5 molL1、0.5 molL1，则平衡常数 K c2COc2H2cCH4cCO2 0.520.520.750.2513。(2)从表格中数据可看出相对于催化剂 X，用催化剂 Y 催化时积碳反应的活化能大，则积碳反应的反应速率小，而消碳反应活化能相对小，则消碳反应的反应速率大，再根据题干信息“反应中催化剂活性会因积碳反应而降低”可知催化剂 X
25、 劣于催化剂 Y。由表格可知积炭反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移，K积、K 消均增加，温度升高，反应速率均增大。从图像上可知 600700 随温度升高，催化剂表面的积碳量减小，所以 v 消增加的倍数要比 v 积增加的倍数大，故 A、D 正确。由该图像可知在反应时间和 p(CH4)相同时，图像中速率关系 vavbvc，结合沉积碳的生成速率方程 vkp(CH4)p(CO2)0.5，在 p(CH4)相同时，随着p(CO2)增大，反应速率逐渐减慢，即可判断：pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。答案(1)247 A 13(2)劣于 相对于催化剂 X，催化剂 Y 积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大 AD pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)
