高优指导2021版高三化学一轮复习第7单元化学反应的方向限度与速率单元质检卷鲁科版.doc

化学反应的方向、限度与速率
(时间:45分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共7小题,每小题8分,共56分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2015贵州贵阳期末)下列说法正确的是(　　)

A.固体溶解是熵减的过程
B.可以只根据焓变来判断反应进行的方向
C.放热且熵减小的反应一定能自发进行
D.判断一个反应能否自发进行,应综合考虑该反应的焓变和熵变
答案:D
解析:A项,固体溶解,熵增,错误;B项,反应进行的方向应该依据综合判据进行分析,不能只看焓变,错误;C项,熵减的反应在温度较高时不一定有自发性,错误。
2.一定温度下,在某密闭容器中发生反应:2HI(g)H2(g)+I2(s)　ΔH>0,若0~15 s内c(HI)由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1,则下列说法正确的是(　　)
A.0~15 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)=0.001 mol·L-1·s-1
B.c(HI)由0.07 mol·L-1降到0.05 mol·L-1所需的反应时间小于10 s
C.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢
D.减小反应体系的体积,化学反应速率加快
答案:D
解析:I2为固态,故不能用它表示化学反应速率,A项错误;v(HI)==0.002 mol·L-1·s-1,若反应仍以该速率进行,则t==10 s,但随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢,所用时间应大于10 s,B项错误;升高温度,正、逆反应速率均加快,C项错误;减小反应体系的体积,从而增大了压强,化学反应速率将加快,D项正确。
3.已知:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH=-25 kJ·mol-1某温度下的平衡常数为400。此温度下,在1 L的密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
c/(mol·L-1)
0.8
1.24
1.24

下列说法中正确的是(　　)
①平衡后升高温度,平衡常数>400
②平衡时,[CH3OCH3]=1.6 mol·L-1
③平衡时,反应混合物的总能量减少20 kJ
④平衡时,再加入与起始等量的CH3OH,达新平衡后CH3OH转化率增大
⑤此时刻反应达到平衡状态
⑥平衡时CH3OH的浓度为0.08 mol·L-1
A.①②④⑤ B.②⑥ C.②③④⑥ D.④⑥
答案:B
解析:因为正反应为放热反应,升高温度平衡常数减小,①错;根据表格数据可知,反应转化生成的CH3OCH3、H2O浓度均为1.24 mol·L-1,此时CH3OH的浓度为0.8 mol·L-1,根据Q=,将各物质的浓度代入可得,Q≈2.4<400,所以此时没有达到平衡,此时反应向正反应方向进行,⑤错;由化学平衡常数计算可知平衡时[CH3OCH3]=1.6 mol·L-1,②对;生成CH3OCH3的物质的量为1.6 mol,根据化学方程式可知,生成1.6 mol CH3OCH3放出的热量为1.6 mol×25 kJ·mol-1=40 kJ,③错;平衡时,再加入与起始等量的CH3OH,相当于增大压强,平衡不移动,CH3OH的转化率不变,④错;根据②可知,达到平衡时CH3OH的浓度为0.08 mol·L-1,⑥对。
4.(2015江西联考)在一个恒容绝热的密闭容器中,发生可逆反应:M(?)+2N(g)P(g)+Q(g)　ΔH>0,M的状态未知,则下列描述一定达到平衡的标志是(　　)
①当物质M、N、P的体积分数比为1∶1∶1时　②混合气体的密度不变时　③体系的温度不变时　④反应速率2v正(N)=v逆(Q)时　⑤体系的压强不变时　⑥气体的平均相对分子质量不变时
A.①③④ B.③⑥ C.②③⑥ D.③④⑤
答案:B
解析:①M、N、P的体积分数保持不变可以说明达平衡,但比值为1∶1∶1,不能说明达平衡,错误;②若M为气体,混合气体的密度始终不变,则不能说明达平衡,错误;③体系的温度不变,说明能量变化不变,可以说明达平衡,正确;④v正(N)=2v逆(Q)时,正逆反应速率相等,才能说明达平衡,错误;⑤若M为固体,则体系压强始终不变,不能说明达平衡,错误;⑥M为气体时,反应前后气体分子数不等,气体的平均相对分子质量始终变化,M为非气体,尽管反应前后气体分子数相等,但气体质量始终变化,气体的平均相对分子质量始终变化,因此气体的平均相对分子质量不变可以说明达平衡,正确。
5.(2015四川成都检测)已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
ΔH=Q kJ·mol-1;在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2,恒温恒容,测得平衡时CO的转化率如下表。下列说法正确的是(　　)

温度(℃)
容器体积
CO转化率
平衡压强(p)
①
200
V1
50%
p1
②
200
V2
70%
p2
③
350
V3
50%
p2

A.反应速率:③>①>②
B.平衡时体系压强:p1∶p2=5∶4
C.若容器体积:V1>V3,则Q<0
D.若实验②中CO和H2用量均加倍,则CO转化率<70%〚导学号95380323〛
答案:C
解析:根据表中所给数据可知,容器①和容器②温度相同,但是容器②中CO转化率大,说明p2>p1,容器②与容器③中压强相等,且容器③中温度高于容器②中温度,则反应速率:③>②>①,A选项错误;容器①和容器②的温度相同,但容器①和容器②的体积不同,不能确定压强之比,B选项错误;若容器①和容器③的温度相同,且V1>V3,则实验③与实验①相比,平衡正向移动,平衡时CO的转化率大,而实际上实验③和实验①中CO的转化率相同,故升高温度时,平衡逆向移动,所以正反应一定为放热反应,即Q<0,C选项正确;若实验②中CO和H2用量均加倍,则相当于增大压强,平衡正向移动,CO的转化率大于70%,D选项错误。
6.(2015江苏化学改编)在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉,再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2,在不同温度下反应CO2(g)+ C(s)2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是(　　)

①反应CO2(g)+C(s)2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0
②体系的总压强p总:p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ)
③体系中c(CO):c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ)
④逆反应速率v逆:v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ)
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
答案:B
解析:从图中可以看出,升高温度,c(CO2)减小,即平衡正向移动,所以该反应为吸热反应,①错误;图中Ⅱ点所在的曲线的初始c(CO2)大,所以该曲线为0.2 mol CO2参加反应的c(CO2)~T曲线,在反应前体系的压强由CO2的量决定,设在上面的曲线为a,下面的曲线为b,则p开始(a)=2p开始(b),随着反应的进行,Ⅰ和Ⅱ的c(CO2)相等,则Ⅱ对应的参加反应的CO2的量是Ⅰ中参加反应的CO2的量的两倍多,且该反应为气体体积增大的反应,所以当c(CO2)相等时,p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ),②正确;Ⅱ中CO2的投入量为Ⅲ的两倍,Ⅱ可以理解成两个Ⅲ加压,则平衡逆向移动,c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ),③正确;Ⅲ比Ⅰ的温度高,所以Ⅲ的反应速率大,④错误。
7.(2015四川理综)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:

已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是(　　)
A.550 ℃时,若充入惰性气体,v(正)、v(逆)均减小,平衡不移动
B.650 ℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C.T ℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动
D.925 ℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总〚导学号95380324〛
答案:B
解析:550 ℃时,若充入惰性气体,由于是恒压反应,因此相当于扩大了体积,v(正)、v(逆)均减小,平衡正向移动,A选项错误;根据图示可知,在650 ℃时,CO的体积分数为40%,根据反应方程式:C(s)+CO2(g)2CO(g)。设开始加入1 mol CO2,反应掉了x mol,则有:
　　　C(s)+　CO2(g)　　2CO(g)
始态: 1 mol 0
变化: x mol 2x mol
平衡: (1-x) mol 2x mol
因此有:×100%=40%,解得x=0.25,故B项正确;
由图可知T ℃达到平衡时CO和CO2的体积分数相等,则T ℃时充入等体积的CO2和CO时平衡不移动,C项错误;925 ℃时,CO的体积分数为96%,故Kp===23.04p总,D项错误。
二、非选择题(本题共3个小题,共44分)
8.(2015河北唐山模拟)(14分)肼(N2H4)通常用作火箭的高能燃料,N2O4作氧化剂。请回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+2O2(g)2NO2(g)　ΔH=+a kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-b kJ·mol-1
2NO2(g)N2O4(g)　ΔH=-c kJ·mol-1
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式: 
　。 
(2)工业上常用次氯酸钠与过量的氨气反应制备肼,该反应的化学方程式为 
　。 
(3)N2、H2合成氨气为放热反应。800 K时向下列起始体积相同的密闭容器中充入2 mol N2、3 mol H2,甲容器在反应过程中保持压强不变,乙容器保持体积不变,丙是绝热容器,三容器各自建立化学平衡。

①达到平衡时,平衡常数K甲　　　　K乙　　　　K丙(填“>”“<”或“=”)。 
②达到平衡时N2的浓度c甲(N2)　　　　　c乙(N2),c乙(N2)　　　　　c丙(N2)(填“>”“<”或“=”)。 
③对甲、乙、丙三容器的描述,以下说法正确的是　　　　　　　　。 
A.乙容器气体密度不再变化时,说明此反应已达到平衡状态
B.在甲中充入稀有气体He,化学反应速率加快
C.向甲容器中充入氨气,正向速率减小,逆向速率增大
D.丙容器温度不再变化时说明已达平衡状态
(4)氨气通入如图电解装置可以辅助生产NH4NO3,该电解池的阴极反应式为 
　。 

答案:(1)2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-(a-c+2b) kJ·mol-1
(2)NaClO+2NH3N2H4+NaCl+H2O
(3)①=　>　②>　<　③CD
(4)NO+6H++5e-N+H2O
解析:(1)将三个已知的热化学方程式依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,由2×②-①-③可得:2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-(a-c+2b) kJ·mol-1。(2)次氯酸钠具有氧化性,可将氨气氧化为肼,根据得失电子守恒配平方程式即可。(3)①合成氨为放热反应,升温时平衡逆向移动,且平衡常数只与温度有关,温度越高其对应的平衡常数越小,故K甲=K乙>K丙。②甲容器中的反应相当于在乙容器中反应的基础上增大压强,增大压强的瞬间所造成的结果是反应物及生成物的浓度均增大,而该反应为气体分子数减小的反应,增大压强时虽然平衡右移,但根据勒夏特列原理可知,平衡时c甲(参与反应的各物质)>c乙(参与反应的各物质),故c甲(N2)>c乙(N2)。丙为绝热容器,平衡时丙容器中温度高于乙容器中温度,则丙容器中反应的限度小于乙容器中反应的限度,故c乙(N2)<c丙(N2)。③乙容器反应过程中气体总质量和体积均不变,密度为恒量,A项错误;甲中充入气体He,容器体积增大,反应体系中各物质的浓度减小,反应速率减小,B项错误;向甲中充入氨气,即增大生成物浓度,则逆向速率增大,正向速率减小,C项正确;丙为绝热容器,其温度不再变化时,说明反应不再放出热量,反应达到平衡状态,D项正确。(4)由装置图看出NO在阴极得电子生成N。
9.(2015河南洛阳期末)(14分)甲醇可作为燃料电池的原料。通过下列反应可以制备甲醇:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH=-90.8 kJ·mol-1

在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO和20 mol H2,CO的平衡转化率随温度(T)、压强(p)的变化如图所示,当达到平衡状态A时,容器的体积为20 L。
(1)该反应的化学平衡常数表达式为 
　。  
(2)图中p1　　　　　(填“>”“<”或“=”)p2。  
(3)如反应开始时仍充入10 mol CO和20 mol H2,则在平衡状态B时容器的体积V(B)=　　　　　 L。 
(4)关于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化学平衡状态时的描述正确的是　　　　(填字母,下同)。  
A.CO的质量分数保持不变
B.容器中CH3OH浓度与CO浓度相等
C.v正(CH3OH)=2v正(H2)
D.容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
(5)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是　　　　　　。  

A.温度:T1<T2<T3
B.正反应速率:v(a)>v(c);v(b)>v(d)
C.平衡常数:K(a)=K(c);K(b)>K(d)
D.平均摩尔质量:M(a)<M(c);M(b)>M(d)
答案:(1)　(2)<　(3)4　(4)AD　(5)A
解析:(1)根据平衡常数的定义可得到该反应的化学平衡常数的表达式为K=。(2)从图中可知,相同温度下,p2时转化率较大,根据化学方程式的化学计量数关系,加压有利于平衡正向移动,所以p2较大。(3)若密闭容器中充入10 mol CO和20 mol H2,当达到平衡状态A时,CO的转化率为0.5,此时各物质的物质的量为5 mol CO、10 mol H2、5 mol CH3OH,n(气体)=20 mol,容器的体积为20 L;如反应开始时仍充入10 mol CO和20 mol H2,在达到平衡状态B时,CO的转化率为0.8,则此时各物质的物质的量CO为2 mol,H2为4 mol,CH3OH为8 mol,n(气体)=14 mol。由于A、B是在相同温度下的反应,所以化学平衡常数不变,设第二次达到平衡时容器的体积为V L,则=,解得V=4。(4)A项,CO的质量分数保持不变,则各组分的物质的量、总物质的量不变,可逆反应达到平衡状态;B项,容器中CH3OH浓度与CO浓度相等,这时反应可能达到平衡,也可能未达到平衡状态;C项,在任何时刻,2v正(CH3OH)=v正(H2);D项,由于该反应是反应前后气体体积不等的反应,如果反应未达到平衡状态,则气体的物质的量就会发生改变,混合气体的平均相对分子质量也就会随着改变。若容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变,则气体的物质的量不变,故反应达到平衡状态。(5)A项,由于该反应的正反应是放热反应,所以在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,也就是向逆反应方向移动,这时反应物的转化率降低,因为CO的平衡转化率:a>b>c,所以温度:T1<T2<T3;B项,在其他条件不变时,升高温度,化学反应速率加快,由于温度:T1<T2<T3,所以速率:v(c)>v(a);在其他条件相同时,增大压强,化学反应速率加快。由于压强b>d,所以速率:v(b)>v(d);C项,化学平衡常数只与温度有关,与其他条件无关,由于温度:T1<T2<T3,升高温度,平衡向逆反应方向移动,K减小,则K(a)>K(c)、K(b)=K(d);D项,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡时气体的物质的量增大,气体的平均摩尔质量减小,由于温度T1<T3,所以平衡时n总(c)>n总(a),M(a)>M(c);在相同的温度下,增大压强,平衡正向移动,气体的物质的量减小,所以平衡时n总(d)>n总(b),M(b)>M(d)。
10.(2015全国Ⅱ)(16分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3
回答下列问题:
(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键
H—H
C—O
C≡O
H—O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1 076
465
413

由此计算ΔH1=　　　　　　 kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,则ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。 
(2)反应①的化学平衡常数K表达式为　　　　　　　　　　;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为　　　　　　　　(填曲线标记字母),其判断理由是　 

　。 

图1

图2
(3)合成气组成=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示,α(CO)值随温度升高而　　　　　　　　　(填“增大”或“减小”),其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;图2中的压强由大到小为　　　　　　　　　　　　,其判断理由是　 

　。 
〚导学号95380325〛
答案:(1)-99　+41
(2)K=[或Kp=]
a　反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小
(3)减小　升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低
p3>p2>p1　相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高
解析:(1)由反应①ΔH1=∑(反应物键能)-∑(产物键能)
代入求得ΔH1=(1 076+2×436-3×413-343-465) kJ·mol-1=-99 kJ·mol-1。
由盖斯定律,ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58 kJ·mol-1+99 kJ·mol-1=+41 kJ·mol-1。
(2)反应①的K表达式为。
因反应①为放热反应,所以平衡常数应随温度升高而变小,所以选a。
(3)升高温度,反应①平衡向左移动,使体系中n(CO)增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生n(CO)增大;总结果是随温度升高,CO的转化率降低。
因为相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于增大CO的转化率;反应③为气体分子数不变的反应,压强改变对平衡不产生影响。所以压强增大,CO转化率升高,在图2中,同一温度下,CO转化率高的对应压强大,则p3>p2>p1。

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