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化学反应速率和化学平衡 选择题
化学反应速率和化学平衡
【选择题】
1.[2014·重庆卷] 在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g)Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)=mol·L-1·min-1
C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小
1.C [解析] 根据图像可知,T1<T2,ΔH<0,因此该反应是放热反应,故c(X)变化越大,放出热量越多,故M点放出的热量小于W点放出的热量,A项错误;T2温度下,在0~t1时间内,v(Y)=v(X)= mol·L-1·min-1,B项错误;因T1>T2,vM正=vM逆>vW逆,又因vN逆<vW逆,所以vN逆<vW正,C正确;由于反应前后均只有一种物质,因此M点时再增加一定量的X,则相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,X的转化率升高,D项错误。
2.[2014·新课标全国卷Ⅰ] 已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为 H2O2+I-―→H2O+IO- 慢
H2O2+IO-―→H2O+O2+I- 快
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.反应速率与I-浓度有关
B.IO-也是该反应的催化剂
C.反应活化能等于98 kJ·mol-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
2.A [解析] H2O2的分解反应主要由慢反应决定,且I-浓度越大反应速率越快,A项正确;合并题中两反应,可知I-为催化剂,而IO-为中间产物,B项错误;1 mol H2O2分解时反应热为-98 kJ·mol-1,并不是活化能,C项错误;根据化学计量数关系可确定v(H2O2)= v(H2O)= 2v(O2),D项错误。
3.[2014·安徽卷] 臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g) N2O5(g)+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是( )
A
B
升高温度,平衡常数减小
0~3 s内,反应速率为
v(NO2)=0.2 mol·L-1
C
D
t1时仅加入催化剂,平衡正向移动
达平衡时,仅改变x,则x为c(O2)
3.A [解析] 由反应过程的能量变化图可知正反应为放热反应,因此升高温度,反应逆向进行,平衡常数减小,A项正确;0~3 s内,v(NO2)=(1.0 mol/L-0.4 mol/L)÷3 s=0.2 mol·L-1·s-1,B项错误;加入催化剂,正、逆反应速率同等程度加快,平衡不移动,C项错误;达到平衡时,增加c(O2)平衡逆向移动,NO2的转化率减小,D项错误。
4.[2014·北京卷] 一定温度下,10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol·L-1·min-1
B.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10-2mol·L-1·min-1
C.反应至6 min时,c(H2O2)=0.30 mol/L
D.反应至6 min时,H2O2分解了50%
4.C [解析] H2O2的催化分解反应为2H2O22H2O+O2↑,根据生成氧气的体积确定过氧化氢的物质的量,0~6 min,n(O2)=1×10-3mol,n(H2O2)=2×10-3mol,Δc(H2O2)=0.2 mol/L,v(H2O2)=0.2 mol/L÷6 min=33.3×10-2mol·L-1·min-1,A正确;随着反应进行,过氧化氢浓度减小,反应速率在减小,故B正确;开始n(H2O2)=4×10-3mol,0~6 min消耗了2×10-3mol,故6 min时,c(H2O2)=0.2 mol/L,C错误;开始n(H2O2)=4×10-3mol,0~6 min消耗了2×10-3mol,分解率为50%,D正确。
5.[2014·四川卷] 在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g) M(g)+N(g),所得实验数据如下表:
实验
编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是( )
A.实验①中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,则0至5 min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2 mol·L-1·min-1
B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0
C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%
D.实验④中,达到平衡时,b>0.060
5.C [解析] 根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比, v(N)=v(M)==1.0×10-3mol·L-1·min-1,A项错误;
实验②中 X(g)+Y(g)M(g)+ N(g)
c起始(mol·L-1) 0.01 0.04 0 0
c转化(mol·L-1) 0.008 0.008 0.008 0.008
c平衡(mol·L-1) 0.002 0.032 0.008 0.008
求得:K===1.0,B项错误;
根据温度相同,则K相等,
X(g)+ Y(g) M(g)+ N(g)
c起始(mol·L-1) 0.02 0.03 0 0
c转化(mol·L-1) a a a a
c平衡(mol·L-1) 0.02-a 0.03-a a a
K= ==1.0,求得a=0.012,则X的转化率=×100%=60%,C项正确;根据上述三段式求得,在700 ℃,K≈2.6,则温度升高,K减小,该反应为放热反应,若④的温度为800 ℃,此时与③为等效平衡,b=0.060,但④的温度为900 ℃,则平衡逆向移动,b<0.060,则D项错误。
6.[2014·浙江卷] 氯在饮用水处理中常用作杀菌剂,且HClO的杀菌能力比ClO-强。25 ℃时氯气氯水体系中存在以下平衡关系:
Cl2(g)Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+H2OHClO+H++Cl- K2=10-3.4
HClOH++ClO- Ka=?
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中占分数(α)随pH变化的关系如图所示 。下列表述正确的是( )
A.Cl2(g)+H2O2H++ClO-+Cl- K=10-10.9
B.在氯处理水体系中,c(HClO)+c(ClO-)=c(H+)-c(OH-)
C.用氯处理饮用水时,pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时差
D.氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季好
6.C [解析] 由所给对应方程式知,K2=,Ka=,K=,故K=K2·Ka。由于Ka未知,故无法知道K的值,A项错误;在氯处理水体系中,由电荷守恒可知:c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(ClO-)。由Cl2(aq)+ H2OHClO + H++Cl-、HClOH++ClO- 可知c(HClO)< c(Cl-),故c(H+)>c(OH-)+c(HClO)+c(ClO- ),即c(HClO)+c(ClO-)<c(H+)-c(OH-),B项错误;由图表中的信息知,pH=7.5的体系中HClO所占的分数比pH=6.5的体系中HClO所占的分数小,由于HClO的杀菌能力比ClO-强,故pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时差,C项正确;HClO的电离是吸热过程,所以夏天有更多的HClO电离为ClO-和H+,故氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季差,D项错误。
7.[2014·临沂一模] 在密闭容器中充入一定量的NO2,发生反应2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-57 kJ·mol-1。在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.a、c两点的反应速率:a>c
B.a、b两点NO2的转化率:a<b
C.a、c两点气体的颜色:a深,c浅
D.由a点到b点,可以用加热的方法
7.B [解析] 该反应有气体参加和生成,增大压强反应速率增大,a<c,A项错误;NO2的体积分数越大,其转化率越小,B项正确;由a到c,压强增大容器体积减小,尽管平衡右移,但平衡时NO2浓度增大,气体颜色加深,C项错误;该反应是放热反应,由a点到b点,NO2的转化率增大,故降温可以实现由a点到b点的转化,D项错误。
8.[2014·湖北孝感期末] 在某一体积可变的恒温密闭容器中发生如下反应:A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0。t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如图K221所示。下列说法正确的是( )
图K221
A.0~t2时,v正>v逆
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,A的体积分数Ⅰ>Ⅱ
C.t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加C
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数Ⅰ<Ⅱ
8.C [解析] 反应方程式两边气体的化学计量数相等。t1~t2时间段,反应处于平衡状态,正逆反应速率相等,A项错误;从图看,逆反应速率瞬间增大,且反应速率逐渐变化,说明产物C的浓度瞬间增大,但因为温度不变,故平衡常数不会改变,达到相同的平衡状态,B、D项错误,C项正确。
9.[2014·安庆六校三联] N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生以下反应:
2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH>0
T1温度时,向密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:
t/s
0
c(N2O5)/(mol·L-1)
5.00
3.52
2.50
2.50
下列说法中不正确的是( )
A.500 s内N2O5分解速率为2.96×10-3mol·L-1·s-1
B.T1温度下的平衡常数K1=125,平衡时N2O5的转化率为50%
C.T1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1>T2,则K1<K2
D.达平衡后其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的,则再次平衡时c(N2O5)>5.00 mol·L-1
9.C [解析] 500 s内N2O4的分解速率为
v(N2O5)=(5.00 mol·L-1-3.52 mol·L-1)÷500 s=2.96×10-3mol·L-1·s-1,A项正确;
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)
起始浓度(mol·L-1):5.00 0 0
转化浓度(mol·L-1):2.50 5.00 1.25
平衡浓度(mol·L-1):2.50 5.00 1.25
N2O5的转化率为×100%=50%,平衡常数K==125,B项正确;由于该反应是吸热反应,故温度升高平衡常数增大,C项错误;缩小体积,平衡逆向移动,N2O5浓度将大于原平衡的二倍,D项正确。
10.(2013年安徽理综,11,6分)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO:MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0
该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是( )
选项
x
y
A
温度
容器内混合气体的密度
B
CO的物质的量
CO2与CO的物质的量之比
C
SO2的浓度
平衡常数K
D
MgSO4的质量(忽略体积)
CO的转化率
解析:温度升高,平衡正向移动,气体总质量增加,容器体积不变,故混合气体的密度增大,A项合理;增大CO的物质的量,平衡正向移动,但CO的转化率降低,所以CO2与CO的物质的量之比减小,B项不合理;增大SO2的浓度,平衡逆向移动,但平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数K不变,C项不合理;因MgSO4为固体,增大MgSO4的质量,平衡不移动,CO的转化率不变,D项不合理。
答案:A
11.(2013年北京理综,11,6分)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.
B.
t ℃
25
50
100
KW/10-14
1.01
5.47
55.0
C.
D.
c(氨水)/(mol·L-1)
0.1
0.01
pH
11.1
10.6
解析:NO2球浸在冷水中颜色变浅,热水中颜色加深,说明2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0,温度改变,平衡发生移动的结果,A正确;B表中数据表明,温度升高,KW增大,即水的电离程度增大,说明水的电离是吸热过程,升高温度,促进水电离,B正确;C中加催化剂MnO2可加快H2O2的分解速率,催化剂不影响平衡移动,C错误;D中0.01 mol·L-1氨水相当于0.1 mol·L-1氨水稀释10倍,但c(OH-)关系是:10-3.4>10-2.9×,说明加水稀释,促进NH3·H2O电离,D正确。
答案:C
12.(2013年重庆理综,7,6分)将E和F加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:E(g)+F(s)2G(g)。忽略固体体积,平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示:
压强/Mpa
体积分数/%
温度/℃
1.0
2.0
3.0
810
54.0
a
b
915
c
75.0
d
1 000
e
f
83.0
①b<f ②915 ℃、2.0 MPa时E的转化率为60%
③该反应的ΔS>0 ④K(1 000 ℃)>K(810 ℃)
上述①~④中正确的有( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
解析:E(g)+F(s)2G(g)为气体分子数增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,b<a<54.0,因a<75.0,故升高温度,平衡向正反应方向移动,因此有:f>a>b,K(1000 ℃)>K(810 ℃),①④正确;设开始时E为1 mol,E的转化量为x mol则有
E(g)+F(s)2G(g)
反应前(mol) 1 0
转化量(mol) x 2x
平衡后(mol) 1-x 2x
在915 ℃时,×100%=75%,x=0.6
则E的转化率为60%,②正确;E(g)+F(s)2G(g)为熵增反应,ΔS>0,③正确。
答案:A
13.(双选题)(2013年江苏化学)一定条件下存在反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其正反应放热。现有三个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换) 密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,在Ⅰ中充入1 mol CO和1 mol H2O,在Ⅱ中充入1 mol CO2 和1 mol H2,在Ⅲ中充入2 mol CO 和2 mol H2O,700 ℃条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是( )
A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C.容器Ⅰ中CO 的物质的量比容器Ⅱ中的多
D.容器Ⅰ中CO 的转化率与容器Ⅱ中CO2 的转化率之和小于1
解析:因反应是在恒容绝热密闭容器中进行的,容器Ⅰ中反应正向进行,放出热量,容器Ⅱ中反应逆向进行,吸收热量,平衡时两个容器中反应温度不同,则Ⅰ、Ⅱ中正反应速率不相同,A错。容器Ⅲ中加入反应物的量比容器Ⅰ中多,由于该反应为放热反应,Ⅲ中放出热量比Ⅰ多,Ⅲ中反应正向进行的程度比Ⅰ小,因此容器Ⅲ中反应的化学平衡常数比Ⅰ小,B错。Ⅰ中反应正向进行,放出热量,Ⅱ中反应逆向进行,吸收热量,由于容器均为绝热容器,结合化学平衡移动原理,温度对化学平衡的影响可知Ⅰ和Ⅱ中反应进行的程度均较小,则C、D均正确。
答案:CD
14.(2012年重庆理综,13,6分)在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:
a(g)+b(g)2c(g) ΔH1<0
x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所作的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入惰性气体,c的物质的量不变
B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高
C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变
D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
解析:A.等压条件下,通入惰性气体,反应体系的压强减小,第②个反应平衡逆向移动,放出热量,温度升高,导致第①个反应逆向移动,c的物质的量减少。B.等压时,通入z气体,第②个反应逆向移动,使温度升高。C.等容时,通入惰性气体,反应体系中各物质浓度不变,反应速率不变。D.等容时,通入z气体,平衡逆向移动,y的浓度增大。
答案:A
15.(2011年安徽理综,9,6分)电镀废液中Cr2可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):
Cr2(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)2PbCrO4(s)+2H+(aq) ΔH<0
该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是( )
解析:ΔH<0,正反应放热温度升高,平衡左移,故K减小,A对;pH增大,c(H+)减小,平衡右移,Cr2转化率增大,B错;温度升高,正、逆反应速率都增大,C错;Pb2+物质的量浓度增大,平衡右移,Cr2物质的量减小,
D错。
答案:A
16.(2011年重庆理综,10,6分)一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图的是( )
A.CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH<0
B.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0
C.CH3CH2OH(g)CH2CH2(g)+H2O(g) ΔH>0
D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g)2C6H5CHCH2(g)+2H2O(g) ΔH<0
解析:从温度(T)的影响示意图上可知,T2>T1(T2时的反应速率快),而平衡时T2水蒸气含量低,表明正反应为放热反应,ΔH<0;从压强(p)的影响示意图可知,p1>p2(p1时的反应速率快),且平衡时p1条件下水蒸气含量高,表明正反应是一个气体体积减小的反应,综合以上,选项A符合。
答案:A
17.(2011年北京理综,12,6分)已知反应:2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l),取等量CH3COCH3,分别在0 ℃和20 ℃下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Yt)如图所示。下列说法正确的是( )
A.b代表0 ℃下CH3COCH3的Y-t曲线
B.反应进行到20 min末,CH3COCH3的>1
C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率
D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的=1
解析:对仅有温度发生变化的条件下,b先达到平衡,则b代表20 ℃下CH3COCH3的Y-t曲线,a代表0 ℃时的曲线,A错;因为温度越高反应速率越快,可知v(0 ℃)<v(20 ℃),B错;由图知,升高温度转化率降低,C错;当Y=0.113时,a曲线与b曲线相交,故产物量相同, =1,D正确。
答案:D
18.(2010年四川理综,13,6分)反应aM(g)+bN(g)cP(g)+dQ(g)达到平衡时,M的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是( )
平衡时M的体积分数与反应条件的关系图
A.同温同压同z时,加入催化剂,平衡时Q的体积分数增加
B.同压同z时,升高温度,平衡时Q的体积分数增加
C.同温同z时,增加压强,平衡时Q的体积分数增加
D.同温同压时,增加z,平衡时Q的体积分数增加
解析:对于可逆反应,催化剂不影响平衡的移动,A项错误;同压同z时,根据图像(1)升高温度M的体积分数降低,说明温度升高,正反应吸热,平衡向正反应方向移动,则Q的体积分数增加,B项正确;C项,同温同z,比较(1)(2)中z相同的曲线,压强大,M的体积分数增大,则Q的体积分数降低,故C项错误;同温同压时,分析(1)或(2)中图像知,z越高,相当于增大N的量,平衡向正反应方向移动,但Q的体积分数不一定增大,D项错。
答案:B
19.(2013天津新华中学测试)在恒温下的密闭容器中,有可逆反应:2NO2N2O4,下列不能说明反应达到了平衡状态的是 ( )
A.N2O4生成速率与N2O4分解速率相等时
B.混合气体平均相对分子质量保持不变时
C.NO2的分子数与N2O4分子数比为2∶1时
D.体系颜色不再发生改变时
解析:判断反应是否达到平衡,最根本的方法是,证明正、逆反应速率相等,所用的标志一定随着反应的进行始终在改变,当变量不变了,就说明达到了平衡,C项不能用各物质的浓度比和分子个数比判断达平衡。
答案:C
20.(2013河南信阳模拟)用来表示可逆反应:2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0 的正确图像是下图中的( )
解析:A项,根据先拐先平者大的原则,应该500 ℃的先拐,所以错误;B项,升高温度正、逆反应速率均加快,所以错误;C项,随着压强增大,正、逆反应速率加快,平衡正向移动,所以正确;D项,温度升高平衡逆向移动,A的转化率降低,500 ℃ 应该在100 ℃线之下,所以错误。
答案:C
21.(2013浙江湖州菱湖中学模拟)在容积一定的密闭容器中发生可逆反应A(g)+2B(g)2C(g) ΔH>0;平衡移动关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.p1<p2,纵坐标指A的质量分数
B.p1>p2,纵坐标指C的质量分数
C.p1<p2,纵坐标指A的转化率
D.p1<p2,纵坐标指混合气体的平均摩尔质量
解析:因为正反应是吸热的、体积减小的可逆反应,根据图像可知,随着温度的升高,纵坐标表示的量是逐渐增大的,由于升高温度,平衡向正反应方向移动,所以A不正确。当温度相同时,压强越大,平衡越有利于向正反应方向移动,所以根据图像可知,B正确,C、D都是错误的,答案选B。
答案:B
22.(2013安徽合肥质检)在一定条件下,将PCl3(g)和Cl2(g)充入体积不变的2 L密闭容器中发生下述反应:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),5 min末达到平衡,有关数据如表。
PCl3(g)
Cl2(g)
PCl5(g)
初始浓度(mol·L-1)
2.0
1.0
0
平衡浓度(mol·L-1)
c1
c2
0.4
下列判断不正确的是( )
A.若升高温度,反应的平衡常数减小,则正反应为吸热
B.反应5 min内,v(PCl3)=0.08 mol·L-1·min-1
C.当容器中Cl2为1.2 mol时,可逆反应达到平衡状态
D.平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,在相同条件下再达平衡时,c(PCl5)<0.2 mol·L-1
解析:A项,升高温度,反应的平衡常数减小,则平衡逆向移动,所以正反应为放热反应,错误;B项,由三段式的计算可知:
PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)
初始浓度/mol·L-1 2.0 1.0 0
转化浓度/mol·L-1 0.4 0.4 0.4
平衡浓度/mol·L-1 1.6 0.6 0.4
v(PCl3)= 0.4 /5 mol·L-1·min-1=0.08 mol·L-1·min-1,正确;C项,由上述三段式计算可知,c(Cl2)= 0.6 mol·L-1,n(Cl2)=1.2 mol,正确;D项,首先求得化学平衡常数K==,平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,c(PCl3)=0.6 mol·L-1,c(Cl2)=0.1 mol·L-1,根据化学平衡常数不变,求得c(PCl5)=0.025 mol·L-1,正确。
答案:A
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