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- 2021-07-05 发布
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化学反应速率和化学平衡
一、单选题
1.对于可逆反应 2AB3(g)A2(g)+3B2(g) ΔH>0下列图像正确的是( )
A. B. C. D.
2.100 mL 6 mol•L﹣1的H2SO4跟过量的锌反应,在一定温度下,为减缓反应速率,但又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量的( )
A. 硫酸钠固体 B. 水
C. 2 mol•L﹣1硫酸溶液 D. 硝酸钾溶液
3.在密闭容器中发生如下反应:xA(g)+yB(g)zC(g),达到平衡后测得A的浓度为0.20 mol·L-1。在恒温下增大压强使容器容积缩小为原来的一半,再次达到平衡时,测得A的浓度为0.35 mol·L-1。下列说法不正确的是( )
A.x+y>z B. 平衡向右移动
C. B的转化率提高 D. C的体积分数降低
4.对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),能增大正反应速率的措施是( )
A. 通入大量O2 B. 增大容器容积
C. 移去部分SO3 D. 降低体系温度
5.将1 mol X、3 mol Y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)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0。当改变某个条件并达到新平衡后,叙述正确的是( )
A. 升高温度,X的体积分数减小
B. 缩小体积,Y的物质的量浓度不变
C. 保持容器体积不变,充入一定量的稀有气体,Z的浓度不变
D. 保持容器体积不变,充入一定量的Z,X的体积分数增大
6.下列反应属于可逆反应的是( )
A. Cl2溶于水的反应
B. 氢气和氧气的反应
C. 电解水生成H2和O2,点燃H2和O2的混合物生成H2O
D. 实验室加热二氧化锰和浓盐酸的混合物制取氯气的反应
7.可逆反应N2+3H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )
A. 2v(H2)正=3v(NH3)逆 B.v(N2)正=v(NH3)逆
C. 3v(N2)正=v(H2)正 D.v(N2)正=3v(H2)逆
8.有关碰撞理论,下列说法中正确的是( )
A. 具有足够能量的分子(活化分子)相互碰撞就一定能发生化学反应
B. 增大反应物浓度,可增大活化分子的百分数,从而使有效碰撞次数增大
C. 升温能使化学反应速率增大,主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数
D. 催化剂不影响反应活化能,从而只影响反应速率不影响化学平衡
9.一定条件下发生化学反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-1。现有容积均为1 L的甲、乙、丙、丁四个容器,在上述条件下分别充入气体,到达平衡时,反应放出的热量(Q)及平衡时的转化率(X)如下表所示:
下列叙述正确的是( )
A.Q1=78.8 B.Q1=Q4>Q2=Q3
C.X1>X3=40% D.X1=X4>X2=X3
10.能用焓判据判断下列过程方向的是( )
A. 湿的衣服经过晾晒变干
B. 硝酸铵溶于水
C. 100℃时的水蒸气凝结成水
D. 25℃、101 kPa时2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)ΔH=+56.7 kJ·mol-1能自发进行
11.下列判断正确的是( )
A. 0.1 mol·L-1盐酸和0.1 mol·L-1硫酸分别与0.2 mol·L-1NaOH溶液反应的速率相同
B. 0.1 mol·L-1HCl和0.1 mol·L-1HNO3分别与大小相同的大理石反应的速率不同
C. Al和Fe分别与0.1 mol·L-1H2SO4反应的速率相同
D. 大理石块与大理石粉分别与0.1 mol·L-1HCl反应的速率不同
12.在新制的氯水中存在平衡:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,若向氯水中投入少量碳酸钙粉末,溶液中发生的变化是( )
A. H+浓度减小,HClO浓度减小 B. H+浓度增大,HClO浓度增大
C. H+浓度减小,HClO浓度增大 D. H+浓度增大,HClO浓度减小
13.已知含Cr(Ⅵ)的盐溶液存在如下平衡:(黄色)+2H+(橙色)+H2O,改变溶液中、的离子浓度比,可使溶液颜色发生变化。现向显黄色的试液中加入哪种物质,能使溶液变为橙色( )
A. H2O B. 硫酸 C. NaOH(s) D. Na2SO4(s)
14.从下列实验事实所引起的相应结论不正确的是( )
A. 答案A B. 答案B C. 答案C D. 答案D
15.下列说法不正确的是( )
A. 具有较高能量的反应物分子称为活化分子
B. 升高温度增大了活化分子百分数
C. 催化剂能够改变化学反应途径
D. 增大压强能提高活化分子的浓度
二、填空题
16.在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应:A(g)+2B(g)3C(g)+nD(g),开始时A为4 mol,B为6 mol;5 min后达到化学平衡,此时C的物质的量为3 mol,用D表示的化学反应速率v(D)为0.2 mol·L-1• min-1。
(1)5 min末B的物质的量浓度为 。
(2)前5 min内化学反应速率v(A)为 。
(3)化学方程式中n值为 。
(4)该反应在此温度下的平衡常数K= (填数值)。
17.在下列事实中,什么因素影响了化学反应的速率?
(1)黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒________;
(2)熔化的KClO3放出气泡很慢,撒入少量MnO2则很快产生气体________;
(3)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块,产生气体有快有慢____________;
(4)同样大小的石灰石分别在0.1 mol·L-1的盐酸和1 mol·L-1的盐酸中反应速率不同________;
(5)夏天的食品易霉变,冬天就不易发生该现象______________________________;
(6)葡萄糖在空气中燃烧时需要较高的温度,可是在人体正常体温(37 ℃)时就可以被氧化________;
(7)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生爆炸:________。
18.将4 mol SO3气体和4 mol NO置于2 L容器中,一定条件下发生如下可逆反应(不考虑NO2和N2O4之间的相互转化):2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)、2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
(1)当上述系统达到平衡时,O2和NO2的物质的量分别为n(O2)=0.1 mol、n(NO2)=3.6
mol,则此时SO3气体的物质的量为________。
(2)当上述系统达到平衡时,欲求其混合气体的平衡组成,则至少还需要知道两种气体的平衡浓度,但这两种气体不能同时是SO3和________,或NO和________(填它们的分子式)。
(3)在其它条件不变的情况下,若改为起始时在1 L容器中充入2 mol NO2和2 mol SO2,则上述两反应达到平衡时,c(SO2)平=________mol·L-1。
三、实验题
19.已知在酸性溶液中,碘酸钾和亚硫酸钠会发生如下一些反应:
①++3H++ I-(慢)
②+5I-+6H+3I2+3H2O(慢)
③I2++ H2O2I-++3H+(快)
分别配制下面溶液:
溶液A:0.9 g碘酸钾溶于少量温水中,再稀释到500 mL。
溶液B:0.45 g亚硫酸钠配成溶液,稀释到500 mL。
溶液C:取5 g可溶性淀粉,放在小烧杯中,加入25 mL冷水,搅拌成悬浊液。另取200 mL水加热至沸腾,趁沸腾时倒入淀粉悬浊液并迅速搅拌,使淀粉糊化、溶解。到溶液冷却后边搅拌边慢慢加入12.5 mL浓硫酸,最后也稀释到500 mL。
溶液 D:200 mL水+50 mL A液+50 mL C液
溶液 E:225 mL水+25 mL A液+50 mL C液
试回答下列问题:
(1)根据实验原理,化学反应速率由哪步反应决定________。(填①、②、③)
(2)当哪种离子耗尽时才能见到溶液变蓝色________。(选填:I-、、H+、)
(3)在盛放D液和E液的两只烧杯里同时加入50 mL B液。D、E两烧杯哪个溶液先变蓝色________(填:D、E)
20.某同学设计以下4个实验考查过氧化氢分解速率的影响因素。各取5 mL的过氧化氢溶液完成下列实验。
(1)实验中FeCl3起________作用。
(2)预计实验4的现象是________。
(3)预计实验3、4的目的是考查________对过氧化氢分解速率的影响。
(4)从实验2、3可以得出的结论是___________________________________________。
21.(1)氯气在298 K、100 kPa时,在1 L水中可溶解0.09 mol,实验测得溶于水的Cl2约有与水反应.该反应的离子方程式为_______________________________,在上述平衡体系中加入少量NaOH固体,溶液中Cl-浓度________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)一定条件下,Fe3+和I-在水溶液中的反应是2I-+2Fe3+===I2+2Fe2+,当反应达到平衡后,加入CCl4充分振荡(温度不变),上述平衡向________(填“正”或“逆”)方向移动。请设计一种使该反应的化学平衡逆向移动的实验方案________。
四、计算题
22.现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),知CO和H2O的起始浓度均为2 mol·L-1经测定该反应在该温度下的平衡常数K=2.60,计算:
(1)当CO转化率为50%时,该反应是否达到平衡状态,若未达到,哪个方向进行?
(2)达平衡状态时,CO的转化率应为多少?
(3)当CO的起始浓度仍为2 mol·L-1,H2O的起始浓度为6 mol·L-1时,平衡时CO的转化率为多少?
23.已知可逆反应:M(g)+N(g)P(g)+Q(g),ΔH>0,请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为:c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1;达到平衡后,M的转化率为60%,计算该反应的平衡常数。
(2)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为:c(M)=4 mol·L-1,c(N)=amol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,试求a的值。
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度为:c(M)=c(N)=bmol·L-1,达到平衡后,试求M的转化率。
24.甲酸甲酯水解反应方程式为:HCOOCH3(l)+H2O(l)HCOOH(l)+CH3OH(l)
ΔH>0。
某小组通过实验研究该反应(反应过程中体积变化忽略不计)。反应体系中各组分的起始量如表:
甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化如图:
根据上述条件,计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率,结果见表:
请计算:
(1)15 min~20 min范围内甲酸甲酯的减少的物质的量为多少?
(2)15 min~20 min范围内甲酸甲酯的平均反应速率为多少(要求写出计算过程)?
答案解析
1.【答案】B
【解析】正逆反应速率相等时该反应达到平衡状态,增大物质浓度,正逆反应速率都增大,图像不符合,故A错误;该反应的正反应是吸热反应,升高温度平衡正向移动,则AB3的含量减小,符合图像,故B正确;相同浓度条件下,该反应前后气体体积减小,增大压强平衡逆向移动,则AB3的含量增大,不符合图像,故C错误;压强相同的条件下,升高温度平衡正向移动,则AB3的含量减小,不符合图像,故D错误;故选B。
2.【答案】B
【解析】锌与硫酸反应,本质是锌与氢离子的反应。硫酸钠固体的加入,对氢离子浓度无影响,反应速率不变,故A不选;加水稀释,氢离子浓度减小,则反应速率减小;但氢离子物质的量不变,则不影响生成氢气总量,故B选;加2 mol•L﹣1硫酸溶液,氢离子浓度减小但物质的量增加,反应速率减小,生成氢气的量增多,故C不选;加入硝酸钾,硝酸根离子与氢离子、Zn发生氧化还原反应不生成氢气,故D不选;故选B。
3.【答案】D
【解析】c(B)=,n(B)与平衡移动方向有关,V和压强增减有关,在压强改变时,不能由c(B)变化直接判断平衡移动方向,可转化由n(B)推理平衡移动方向。设原容积为1 L,则A原有0.20 mol·L-1×1 L=0.2 mol,增压后变为0.35 mol·L-1×0.5 L=0.175 mol,可见平衡向右移动。增大压强,化学平衡向气体分子数减小方向移动;因此正反应气体分子数减小,即x+y>z;平衡向右移动,反应物的转化率提高,生成物的体积分数增大,A、B、C正确,D错误。
4.【答案】A
【解析】对于该可逆反应,欲增大正反应速率,可采取的措施:①升高温度;②增大压强;③使用催化剂;④通入反应物(容器体积不变)。B减压,D降温,C移走生成物,均减小正反应速率,A项正确。
5.【答案】C
【解析】A项,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则X的体积分数增大,故A错误;
B项,缩小体积,虽然平衡向正方向移动,但Y的浓度反而增大,故B错误;
C
项,保持容器体积不变,充入一定量的稀有气体,参加反应物质的浓度不变,则平衡不移动,故C正确;
D项,保持容器体积不变,充入一定量的Z,平衡向逆方向移动,但气体的总物质的量增大,转化的较少,X的体积分数反而减小,故D错误。
故选C。
6.【答案】A
【解析】在相同条件下,既能正向进行又能反向进行的化学反应称为可逆反应,条件是判断的关键。Cl2跟H2O的反应为可逆反应,A正确;氢气和氧气反应、实验室中制取氯气的反应均是不可逆的,B、D不符合题意;C中两个反应的反应条件不同,不能互为可逆反应,C不符合题意。
7.【答案】A
【解析】只有既表达v(正)方向,又表达v(逆)方向,且二者速率之比等于计量数之比,才可作为判断平衡的标志。2v(N2)正=v(NH3)逆,反应速率之比等于化学计量数之比,A正确;v(H2)正=v(NH3)逆,反应速率之比与化学计量数之比不等,B错误;只表达正反应速率,C错误;v(N2)正=3v(H2)逆,反应速率之比与化学计量数之比不等,D错误。
8.【答案】C
【解析】具有较高能量的活化分子,若碰撞取向不当,就不会引起化学键断裂,不会发生化学反应,A项错误;增大反应物浓度,单位体积中活化分子数目增多,单位体积中有效碰撞次数增多,速率加快,但活化分子百分数不变,B项错误;升高温度,部分能量较低分子吸收能量后成为活化分子,增大活化分子百分数,单位体积中有效碰撞次数增大,化学反应速率增大,C项正确;催化剂一般能降低反应活化能,增加单位体积中活化分子数目,活化分子的百分数增加,反应速率增大,但不影响化学平衡,D项错误。
9.【答案】C
【解析】恒容容器中,增加氮气的量,对平衡无影响,乙和丙为完全等效平衡。
甲和丁投料对应相等,为完全等效平衡,只能得出Q1+Q4=197,X1+X4=1,无法判断它们的相互大小关系,B、D项错误。
假设乙或丙平衡在体积为1 L恒容容器中建立,甲投料相当于合并二个乙或丙平衡状态,在2 L容器中转化率相同,平衡时放出的热量Q1=78.8(常称“先同”);实际体积仍为1 L,需要将合并的二个状态压缩,此过程造成平衡正向移动(常称“后变”),会放出更多热量,Q1>78.8,A项错误,SO2转化率提高,X1>X3。不进一步计算也可推断C项正确。
根据乙容器中放出热量,可计算乙或丙中二氧化硫的转化率:
n(SO2)==0.4 mol,二氧化硫的转化率为:×100%=40%。
10.【答案】C
【解析】湿的衣服经过晾晒变干,该过程是一个吸收热量,熵值增加的过程,不能够用焓判据解释,故A错误;硝酸铵自发地溶于水,是熵增大的过程,与焓判据无关,不能用焓判据解释,故B错误;100℃时的水蒸气凝结成水,该过程熵值减小,放出热量,能够自发进行,可以用焓判据解释,故C正确;25℃、101 kPa时2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)ΔH=+56.7 kJ·mol-1,该反应为吸收热量,熵值增加的反应,不能用焓判据解释,故D错误;故选C。
11.【答案】D
【解析】酸中的c(H+)不同,反应速率不同, A项错误;酸中的c(H+)相同,反应速率相同, B项错误; Al比Fe活泼,与酸反应速率快,C项错误;接触面积不同,速率不同, D项正确。
12.【答案】C
【解析】碳酸酸性强于HClO,弱于HCl,少量CaCO3只能中和盐酸,不能中和HClO,平衡正移,H+浓度减小,次氯酸浓度增大,只有C正确。
13.【答案】B
【解析】加水稀释,除水分子外,其他各微粒浓度都减小,为削弱这种减小,平衡向粒子数目增多的方向移动,即平衡逆向移动,橙色变浅,A错误;加入稀硫酸,c(H+)增大,平衡正向移动,溶液橙色加深,B正确;加入烧碱固体,烧碱和H+反应使平衡逆向移动,橙色变浅,C错误;加Na2SO4(s),氢离子的浓度不变,平衡不动,D错误。
14.【答案】C
【解析】由催化剂在反应前后化学性质和质量都保持不变,不能得出催化剂一定不参与化学反应的结论,C项错误。体积越小,等量气体所形成的总压强越大,D中事实与结论一致。
15.【答案】A
【解析】能量高不一定是活化分子,只有能量较高且能发生有效碰撞的分子才是活化分子;温度升高,可使一部分分子变成活化分子,增大了活化分子百分数;催化剂能降低反应所需活化能,所以改变了化学反应途径;增大压强,体积缩小,所以提高了活化分子浓度但不改变活化分子百分数。
16.【答案】(1)2 mol·L-1 (2)0.1 mol·L-1• min-1 (3)2 (4)0.5625
【解析】5 min后达到化学平衡,此时C的物质的量为3 mol,v(C)==0.3 mol·
L-1• min-1,用D表示的化学反应速率v(D)为0.2 mol·L-1• min-1,由速率之比等于化学计量数之比可知,,解得n=2,则
(1)5 min末B的物质的量浓度为=2 mol·L-1,故答案为2 mol·L-1;
(2)前5 min内化学反应速率v(A)为=0.1 mol·L-1• min-1,故答案为
0.1 mol·L-1• min-1;
(3)由上述分析可知化学方程式中n值为2,故答案为2;
(4)A、B、C、D的平衡浓度分别为1.5 mol·L-1、2 mol·L-1、1.5 mol·L-1、1 mol·L-1,该反应在此温度下的平衡常数K==0.5625,故答案为0.5625。
17.【答案】(1)反应物的接触面积 (2)催化剂 (3)反应物本性 (4)反应物的浓度 (5)反应温度 (6) 催化剂 (7)光
【解析】影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂外,光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等,也会对化学反应速率产生影响。人体里的生物酶起催化作用,可以降低葡萄糖氧化反应所需要的能量,在人体温度的范围内就可以反应。
18.【答案】(1)0.2 mol (2)SO2 NO2 (3)1.9
【解析】(1)设参加反应的SO3为xmol,参加反应的NO为ymol,
平衡时,n(O2)=0.1 mol、n(NO2)=3.6 mol,即y=3.6 mol,-=0.1 mol,即x=3.8 mol,所以平衡时SO3的物质的量为:4-3.8=0.2 mol。
(2)体系中有两个可逆反应,欲求其混合气体的平衡组成,则至少需要知道两种气体的平衡浓度,但这两种气体不能同时含有相同元素,即不能同时是SO3和SO2,或NO和NO2。
(3)2 mol NO2可完全转化为2 mol NO和1 mol O2,1 mol O2和2 mol SO2刚好生成2 mol SO3,在1 L容器中充入2 mol NO2和2 mol SO2,与2 mol NO和2 mol SO3构成完全等效平衡;它与在2L容器中投料4 mol SO3和4 mol NO相比,投料对应成比例,体积也对应成比例,可构成相同温度相同压强下的相对量等效平衡,各物质的浓度、体积分数等相同,(1)中
c(SO2)平==1.9 mol·L-1。
19.【答案】(1)①②
(2)
(3)D
【解析】(1)化学反应总速率总是由反应慢的一步决定,如木桶装水,水量多少总是由组装木桶的最短木板高度决定。
(2)溶液的蓝色,是因为存在I2,如果溶液中I2含量减少,蓝色变浅甚至消失;由反应知I2和强还原性的离子能反应,满足要求。
(3)溶液先变蓝色,说明反应速率快;对溶液来说,反应物浓度越高,反应速率越快,D中溶液先变蓝色。
20.【答案】 (1)催化 (2)气泡生成速率很快
(3)温度
(4)在其他条件一定时,浓度越大,反应速率越快
【解析】
21.【答案】(1)Cl2+H2OH++Cl-+HClO 增大 (2)正反应 加入少量铁粉或碘
【解析】改变物质的浓度,平衡向着减小这种改变的方向进行:增大反应物粒子浓度或减小生成物粒子浓度,都可以使平衡正移;反之,平衡逆移。
(1)氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,反应的离子方程式为:Cl2+H2OH++Cl-+HClO;加入少量NaOH固体,中和盐酸和次氯酸,c(H+)减小,平衡正移,c(Cl-)增大。
(2)CCl4萃取I2,减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动;增大生成物浓度或减小反应物浓度平衡逆向移动,加入少量铁粉或碘等,平衡均逆向移动。
22.【答案】(1)未到达平衡状态,反应向正反应进行。
(2)平衡时CO的转化率为61.7%。
(3)平衡时CO的转化率为86.5%。
【解析】CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K==2.60。
(1) CO转化率为50%时,CO浓度变化量为1 mol·L-1,则:
Qc==<K=2.6,未到达平衡状态,正向进行。
(2) 设平衡时CO的转化率为x,则:
K=2.6,x=61.7%。
(3) 设平衡时CO的转化率为a,则:
K=2.6,a=86.5%。
23.【答案】(1)0.5 (2)a值为6 (3)M的转化率为41%。
【解析】(1) M(g)+N(g)P(g)+Q(g) K=。
M(g)+N(g)P(g) + Q(g)
起始(mol·L-1) 1 2.4 0 0
变化(mol·L-1) 0.6 0.6 0.6 0.6
平衡(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 0.6
K==0.5。
(3) 温度不变K不变,K=。
K=,a=6。
(4)温度不变K不变,K=;设M的转化率为x,
K==0.5,x=0.41。
24.【答案】(1)0.045 mol (2)0.009 mol·L-1·min-1
【解析】aA+bB===cC+dD,v(A)=。
设溶液体积为v,由图和表中数据,可知10 min~15 min平均反应速率关系式:
7.4×10-3mol·L-1·min-1=,解得V=1 L。
从15 min到20 min,甲酸甲酯转化率由6.7%增加到11.2%,减少量为1.00 mol×(11.2%-6.7%)=0.045 mol,v(甲酸甲酯)==0.009 mol·L-1·min-1。