第2章化学键化学反应规律第3节化学反应的快慢和限度第2课时化学反应的限度课时作业含解析鲁科版第二册2 8页

化学反应的限度 学习·理解 ‎1．下列对于可逆反应的理解不正确的是(　　)‎ A．可逆反应是指既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应 B．可逆反应的反应物与生成物之间只能用可逆号，而不能用等号 C．可逆反应的正反应和逆反应条件完全相同 D．可逆反应中，反应物不能全部转化为生成物 答案　A 解析　可逆反应向正反应方向和逆反应方向进行时，必须在相同的条件下，A错误，C正确；可逆反应方程式的典型特征是有可逆号，B正确；可逆反应中同时存在反应物和生成物，D正确。‎ ‎2．下列反应不属于可逆反应的是(　　)‎ A．Cl2溶解于水 B．氨气溶解于水 C．工业合成氨 D．水电解生成H2和O2与H2在O2中燃烧生成H2O 答案　D 解析　在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应称为可逆反应，因此选项A、B、C都是可逆反应。D项中氢气与氧气反应需要点燃，水分解需要通电，反应条件不同，不是可逆反应。‎ ‎3．反应2SO2＋O22SO3达到平衡后，再向反应容器中充入含18O的氧气，经过一段时间后，18O原子存在于(　　)‎ A．O2中 B．SO2中 C．O2和SO2中 D．O2、SO2和SO3中 答案　D 解析　可逆反应在相同条件下，可以同时向两个反应方向进行，反应体系中各物质同时存在，由于三种物质均含有氧元素，故18O原子存在于O2、SO2、SO3中。‎ ‎4．某温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)(正反应吸热)在密闭容器中达到平衡，下列说法不正确的是(　　)‎ A．加压时(体积变小)，正反应速率增大 B．保持体积不变，加入少许N2O4，将使正反应速率减小 C．保持体积不变，加入少许N2O4，再达到平衡时，颜色变深 D．保持体积不变，升高温度，再达平衡时颜色变深 答案　B 解析　加压时(体积变小)，正、逆反应速率都增大，平衡逆向移动；保持体积不变，加入N2O4，正反应速率增大，平衡正向移动，NO2浓度增大，平衡时颜色变深；体积不变，升高温度，平衡正向移动，NO2浓度增大，平衡时颜色变深。‎ ‎5．在容积为‎1.0 L的恒容密闭容器中进行可逆反应：X(g)＋2Y(s)Z(g)。判断该可逆反应达到平衡状态的依据有(　　)‎ - 8 -‎ A．单位时间内消耗X和Y的物质的量之比为1∶2‎ B．容器内气体的压强不再随时间改变 C．容器内气体的物质的量不再随时间改变 D．气体Z的物质的量不再随时间变化 答案　D 解析　X、Y均为反应物，A错误；由于该可逆反应为反应前后气体体积(或物质的量)不变的反应，故容器内压强(或物质的量)不变不能作为反应达到平衡状态的标志，B、C错误；反应物或生成物的物质的量不变是判断反应达到平衡状态的标志，D正确。‎ ‎6．在一定温度下，容积不变的密闭容器中发生反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，下列不能说明该可逆反应已经达到平衡状态的是(　　)‎ A．混合气体压强不再发生变化 B．混合气体质量不再发生变化 C．反应中CO与H2的物质的量之比为1∶1‎ D．生成n mol CO的同时生成n mol H2O(g)‎ 答案　C 解析　反应前后气体的物质的量发生变化，容器中压强不变，说明反应达到平衡状态，A不符合题意；该反应中有固体参加，混合气体质量不再发生变化，说明反应达到平衡状态，B不符合题意；反应中物质的物质的量之比等于对应的化学计量数之比不能说明反应达到平衡状态，C符合题意；生成n mol CO的同时生成n mol H2O(g)，正逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，D不符合题意。‎ ‎7．在一定温度下，将一定量的气体通入体积为‎2 L的密闭容器中发生反应，有关物质X、Y、Z的物质的量的变化如图所示。则下列有关推断正确的是(　　)‎ A．该反应的化学方程式为3Z===3X＋2Y B．t0时，X、Y、Z的质量不再改变 C．t0时，Z的浓度为1.2 mol/L D．t0时，反应停止，反应速率为零 答案　B 解析　由图可知，X、Y的物质的量增大，为生成物，Z的物质的量减小，为反应物，达到平衡时，生成X 1.8 mol，生成Y 1.2 mol，消耗Z 1.8 mol，X、Y、Z的化学计量数之比为1.8∶1.2∶1.8＝3∶2∶3，则反应的化学方程式为3Z3X＋2Y，该反应是可逆反应，A错误；达到化学平衡时各组分的浓度不再随时间变化，故X、Y、Z的质量也不再改变，B正确；根据图像可知t0时Z的浓度为＝0.6 mol/L，C错误；根据可逆反应平衡的特征可知，反应处于平衡状态时正逆反应速率相等，但不等于零，D错误。‎ - 8 -‎ 应用·实践 ‎8．下列反应中，不属于可逆反应的是(　　)‎ A．2NO2===N2O4与N2O4===2NO2‎ B．H2＋I22HI与2HIH2＋I2‎ C．CO2＋H2O===H2CO3与H2CO3===CO2↑＋H2O D．CaO＋CO2===CaCO3与CaCO3CaO＋CO2↑‎ 答案　D 解析　可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。CaO＋CO2===CaCO3与CaCO3CaO＋CO2↑在不同条件下进行，所以不属于可逆反应。‎ ‎9．一定条件下，将A、B、C三种气体各1 mol通入一个密闭容器中发生反应：‎2A＋B‎2C，达到化学反应限度时，B的物质的量可能是(　　)‎ A．0 B．0.5 mol C．1 mol D．1.5 mol 答案　C 解析　根据题意可知该反应为可逆反应。反应正向进行完全时，即A、B全部转化为C，消耗1 mol A和0.5 mol B。反应逆向进行完全时，C完全转化为1 mol A和0.5 mol B,0.5 mol B加上开始时充入的1 mol B总共得到1.5 mol B。由于该反应是可逆反应，所以B的物质的量的范围在0.5 mol到1.5 mol之间(不包括两个极端值)。四个选项中只有C符合。‎ ‎10．已知反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)(正反应为放热反应)，下列说法正确的是(　　)‎ A．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 B．升高温度有利于反应速率增大，从而缩短达到平衡的时间 C．达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡向正反应方向移动 D．达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡向正反应方向移动 答案　B 解析　A项，升温时正、逆反应速率均增大，错误；C项，升温平衡逆向移动，增大压强平衡正向移动，错误；D项，降温平衡正向移动，减小压强平衡逆向移动，错误。‎ ‎11．哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生。下列说法正确的是(　　)‎ A．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3‎ B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等 C．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为0‎ D．达到化学平衡时，3v正(N2)＝v逆(H2)‎ 答案　D 解析　可逆反应中反应物不可能完全转化，A错误；达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再改变，但不一定相等，B错误；化学平衡状态是动态平衡，达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率相等且不为0，C错误；达到化学平衡时，v逆(H2)＝v正(H2)＝3v正(N2‎ - 8 -‎ ‎)，D正确。‎ ‎12．关于一定温度下进行的反应A(g)＋3B(g)‎2C(g)，下列叙述不能表明该反应达到化学平衡状态的是(　　)‎ A．C的生成速率与C的分解速率相等 B．混合气体的总物质的量不再变化 C．A、B、C的浓度不再变化 D．单位时间内生成a mol A，同时分解‎2a mol C 答案　D 解析　一定温度下的反应A(g)＋3B(g)‎2C(g)中，各组分均为气体，该反应是一个气体分子数减小的反应。C的生成速率与C的分解速率相等时，正反应速率和逆反应速率相等，反应达到平衡状态；混合气体的总物质的量不再变化，说明各组分的浓度保持不变，反应达到平衡状态；A、B、C的浓度不再变化时，反应达到平衡状态；单位时间内生成a mol A，同时分解‎2a mol C都指逆反应方向，不能说明正反应速率和逆反应速率相等，故不能说明反应达到平衡状态。‎ ‎13．在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间的变化曲线如图，下列表述中正确的是(　　)‎ A．反应的化学方程式为‎2MN B．t2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡 C．t3时，正反应速率大于逆反应速率 D．t1时，N的浓度是M的浓度的2倍 答案　D 解析　由图像可知，反应中M的物质的量逐渐增多，N的物质的量逐渐减少，则在反应中N为反应物，M为生成物。在相等的时间内N和M的物质的量的变化量之比为2∶1，所以反应的化学方程式应为2NM，故A错误；t2时，反应没有达到平衡，此时反应继续向正方向进行，正反应速率大于逆反应速率，故B错误；t3时，反应达到平衡，正、逆反应速率相等，故C错误；t1时，N的物质的量为6 mol，M的物质的量为3 mol，N的浓度是M的浓度的2倍，故D正确。‎ ‎14．等物质的量的A、B于‎2 L的密闭容器中发生如下反应：‎3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，5 min后，测得D的浓度为0.5 mol·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率为0.1 mol·L－1·min－1。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)此时A的浓度为________。‎ ‎(2)反应开始前容器中A的物质的量为________。‎ - 8 -‎ ‎(3)B的平均反应速率为________。‎ ‎(4)x＝________。‎ 答案　(1)0.75 mol·L－1　(2)3 mol　‎ ‎(3)0.05 mol·L－1·min－1　(4)2‎ 解析　将等物质的量的A、B混合于‎2 L的密闭容器中反应，5 min后，测得D的浓度为0.5 mol·L－1，生成D的物质的量为‎2 L×0.5 mol·L－1＝1 mol，设A、B的起始物质的量均为n mol，‎ ‎　　　　　　‎3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)‎ 起始量/mol n n 0 0‎ 变化量/mol 1.5 0.5 0.5x 1‎ ‎5 min时量/mol n－1.5 n－0.5 0.5x 1‎ 由于5 min时c(A)∶c(B)＝3∶5，则(n－1.5)∶(n－0.5)＝3∶5，解得n＝3。‎ ‎(1)此时A的浓度c(A)＝＝0.75 mol·L－1。‎ ‎(2)反应开始前容器中的A的物质的量n(A)＝3 mol。‎ ‎(3)v(B)＝＝0.05 mol·L－1·min－1。‎ ‎(4)v(C)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，‎ 则x＝2。‎ 迁移·创新 ‎15．(1)一定温度下，在密闭容器内进行某化学反应，气体X、Y的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。‎ ‎①写出该反应的化学方程式：____________。‎ ‎②在t1和t2时正反应速率分别为v1和v2，则二者大小关系为v1________v2(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎③在t1、t2和t3三个时刻中，反应程度最大的是________(填“t‎1”‎“t‎2”‎或“t‎3”‎)。‎ ‎(2)一定温度下，将一定量的N2和H2充入固定体积的密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。‎ ‎①下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有________(填序号)。‎ A．容器内的压强不变 - 8 -‎ B．容器内气体的密度不变 C．相同时间内有3 mol H—H键断裂，有6 mol N—H键形成 D．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2‎ E．NH3的质量分数不再改变 ‎②若起始时向容器中充入10 mol·L－1的N2和15 mol·L－1的H2,10 min时测得容器内NH3的浓度为1.5 mol·L－1。10 min内用N2表示的反应速率为______________；此时H2的转化率为________。‎ 答案　(1)①3Y(g)2X(g)　②>　③t3‎ ‎(2)①AE　②0.075 mol·L－1·min－1　15%‎ 解析　(1)①随着时间变化，Y的物质的量减少、X的物质的量增加，即Y为反应物、X为生成物，依据物质的量变化量之比等于化学计量数之比，可得化学方程式为3Y(g)2X(g)。‎ ‎②随着反应的进行，反应物的浓度降低，正反应速率减慢，即v1>v2。‎ ‎③反应正向进行，t3时刻达到化学平衡，即t3时刻反应程度最大。‎ ‎(2)①反应前后气体计量数之和不相等，密闭容器体积固定，未平衡时随反应进行，气体总物质的量变化导致压强变化，因此容器内的压强不变时，说明反应达到平衡，故A正确；各组分都是气体，气体总质量始终保持不变，容器为恒容状态，密度保持恒定，因此密度不变不能说明反应达到平衡状态，故B错误；H—H键断裂和N—H键形成都说明反应向正反应方向进行，因此不能说明反应达到平衡，故C错误；开始时通入量未知，因此已知物质的量浓度之比，不能判断是否达到平衡，故D错误；根据化学平衡状态的定义，NH3的质量分数不变，说明反应达到平衡，故E正确。‎ ‎②根据化学反应速率的数学表达式，v(NH3)＝＝0.15 mol·L－1·min－1，化学反应速率之比等于化学计量数之比，即v(N2)＝＝0.075 mol·L－1·min－1，消耗H2的物质的量浓度为×1.5 mol·L－1＝2.25 mol·L－1，H2的转化率为×100%＝15%。‎ 微项目　研究车用燃料及安全气囊 ‎——利用化学反应解决实际问题 ‎1．了解汽车燃料，尝试选择、优化车用燃料，建立化学反应中物质变化与能量变化的关联，初步形成利用化学反应中的物质变化和能量变化指导生产实践的基本思路。‎ ‎2．通过设计安全气囊，初步形成从化学反应中的物质变化和能量变化及反应速率的视角解决问题的思路。‎ ‎【项目活动1】　选择车用燃料 ‎1．车用燃料的选择 从化学反应中能量变化的角度选择汽车燃料时，既要考虑燃料发生的化学反应所能释放能量的多少，也要考虑达到燃料燃点需要吸收能量的多少，还要考虑燃料的来源、价格以及生成物对环境的污染等因素，做到既经济实惠又趋利避害。‎ ‎2．汽车尾气的处理 - 8 -‎ 汽车排放的尾气中含有多种污染空气的有害气体，主要有烃的不完全氧化产物一氧化碳、电火花放电使进入汽缸中的氮气与氧气反应生成的氮氧化物，以及汽油中的硫氧化生成的二氧化硫等，它们对人体健康和植物生长都有严重的危害。‎ 解决汽车尾气对环境污染的办法之一就是在汽车的排气管上安装填充有催化剂的催化转化器。国外普遍采用铂等贵金属做催化剂，我国则用稀土元素代替部分贵金属做催化剂。催化剂的作用是加速有害气体的转化。例如，在催化剂作用下一氧化氮将一氧化碳氧化成二氧化碳，而本身被还原成氮气：2CO＋2NO2CO2＋N2。同时未燃烧的碳氢化合物和未反应的CO在催化剂作用下被氧化，生成CO2和H2O。但是，这些催化剂也会加速尾气中二氧化硫向三氧化硫的转化，使排出的废气的酸度升高，即这些催化剂无法消除硫的氧化物对环境的污染。‎ ‎【项目活动2】　设计安全气囊 安全气囊作为车身被动安全性辅助配置，越来越受到人们的重视。现代安全气囊系统由碰撞传感器、缓冲气囊、气体发生器及其控制系统等组成。‎ 汽车安全气囊系统中使用的作为气体发生剂的物质一般具有生成物清洁、低腐蚀、有毒组分含量低、产气量大、产气速度快等特点。目前使用的气体发生剂主要由叠氮化钠、三氧化二铁、硝酸铵等物质按一定比例混合而成。叠氮化钠受到撞击后放出的热量被硝酸铵吸收，发生分解反应，生成一氧化二氮气体和水蒸气。同时，金属钠会与铁的氧化物反应，生成铁和较为安全的氧化钠。‎ 由此可见，在选择安全气囊的气体发生剂时，不仅要考虑所选物质的性质，还需要关注所发生反应中的物质变化、能量变化和反应的化学反应速率，科学合理的利用化学反应。‎ ‎　汽车尾气(含有烃类、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂钯合金作催化剂)。它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。‎ ‎(1)下列说法错误的是(　　)‎ A．CO和NOx反应的化学方程式为2xCO＋2NOx2xCO2＋N2‎ B．上述方法的缺点是由于CO2增多，会大大提高空气的酸度 C．多植树造林，增大绿化面积，可有效控制城市空气各种污染源 D．汽车改用天然气为燃料或开发氢能源，都会减少对空气的污染 ‎(2)写出CO与NO反应的化学方程式：______________________。‎ ‎(3)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度，其原因是 ‎__________________________。‎ ‎(4)控制城市空气污染源的方法可以有________(填序号)。‎ A．开发氢能源 B．使用电动车 C．植树造林 D．戴上呼吸面具 ‎(5)汽车尾气可引起光化学烟雾，主要是________气体。形成酸雨主要是________气体，在尾气转化中，主要还会产生________气体，造成温室效应。‎ - 8 -‎ 答案　(1)B　(2)2CO＋2NON2＋2CO2‎ ‎(3)该催化器可促进SO2的转化，发生2SO2＋O22SO3，然后SO3＋H2O===H2SO4　(4)AB　(5)NO、NO2　SO2　CO2‎ 解析　酸雨主要是由于SO2的大量排放引起的，光化学烟雾主要是由碳氢化合物、氮的氧化物的排放引起的。题中信息有CO和NO反应，生成可参与大气循环的无毒气体，并促使SO2转化。反应后CO2有增加，自然界中的光合作用要消耗CO2，因此，从全球来看影响不大。由CO、NO的组成元素及有关物质的性质知，生成的无毒气体只能是CO2和N2，即2CO＋2NON2＋2CO2。根据接触法制硫酸的反应原理可知，SO2可催化氧化成SO3，所以SO2经“催化转化器”被转化(氧化)为SO3，最后形成硫酸酸雾。‎ ‎(4)要控制城市的污染源，采取的方法只能是使用不能产生污染的清洁能源，所以选A、B。‎ ‎(5)汽车尾气可引起光化学烟雾的是氮的氧化物，形成酸雨的主要气体是SO2，产生温室效应的是CO2。‎ - 8 -‎