《学霸笔记 同步精讲》第二章 化学反应速率与化学平衡(含答案) 人教版化学选择性必修1(共11份打包)

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《学霸笔记 同步精讲》第二章 化学反应速率与化学平衡(含答案) 人教版化学选择性必修1(共11份打包)

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第3课时 浓度、压强对化学平衡的影响
题组一 化学平衡的移动
1.(2025·天津静海一中高二月考)对已经建立化学平衡的某可逆反应,改变条件使化学平衡向正反应方向移动,下列叙述一定正确的是(  )
A.平衡移动过程中,v正一定大于v逆
B.反应物的转化率一定增大
C.平衡常数一定增大
D.再次建立平衡时,生成物的浓度一定增加
2.在一定条件下,反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡,改变某一条件,发生下述变化,其中可确定该平衡一定发生移动的是(  )
A.v(SO2)增大
B.v(SO3)减小
C.O2的百分含量发生变化
D.SO3的质量不变
题组二 浓度对化学平衡的影响
3.(2025·长春外国语学校高二月考)反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)在某温度下达到平衡,下列各种情况不会使平衡发生移动的是(  )
A.温度、容积不变时,通入SO2气体
B.移走一部分NH4HS固体
C.容器容积不变,充入HCl气体
D.保持压强不变,充入氮气
4.在恒温恒容条件下,能使A(g)+B(g)C(g)+D(g)逆反应速率增大且平衡向右移动的措施是(  )
A.减小C的浓度 B.增大D的浓度
C.减小B的浓度 D.增大A的浓度
5.在K2Cr2O7溶液中存在平衡:2Cr(黄色)+2H+Cr2(橙色)+H2O,溶液颜色介于黄色和橙色之间。现欲使溶液橙色变浅,可以在溶液中加入(  )
①H+ ②OH- ③K+ ④H2O
A.①③ B.②④
C.①④ D.②③
6.某化学兴趣小组为探究FeCl3溶液与KI溶液之间的反应,进行如下实验:
下列说法正确的是(  )
A.实验①溶液变色,证明Fe3+与I-的反应为可逆反应
B.实验②③中氧化还原反应的平衡移动方向相反
C.取实验②所得溶液加入KCl(s),溶液红色变浅
D.黄褐色溶液经实验③后水溶液中的c(Fe3+)增大
题组三 压强对化学平衡的影响
7.(教材改编题)在密闭容器中,一定量混合气体发生反应:mX(g)+nY(g)pZ(g),平衡时测得X的浓度为0.50 mol·L-1,保持温度不变,将容器的容积压缩到原来的一半,再达平衡时,测得X的浓度为0.90 mol·L-1。下列有关判断正确的是(  )
A.m+n<p
B.Z的体积分数下降
C.Y的转化率降低
D.平衡向正反应方向移动
8.如图为某化学反应的速率与时间的关系示意图。在t1时刻增大压强,速率的变化都符合示意图的反应是(  )
A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
B.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
C.H2(g)+I2(g)2HI(g)
D.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
9.(教材改编题)一定条件下,密闭容器中发生反应:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH>0。达到平衡后,下列措施不能提高乙烷平衡转化率的是(  )
A.及时分离出部分H2(g)
B.增大容器的容积
C.恒容下通入氦气
D.分离出部分乙烯
10.一定温度下,向某容积可变的密闭容器中加入足量碳酸钙,发生反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),并达到平衡。下列说法正确的是(  )
A.保持容器容积不变,充入He,平衡向逆反应方向移动
B.将容器容积增大为原来的2倍,当体系再次达到平衡时,气体密度不变
C.增加CaCO3(s)的物质的量,平衡向正反应方向移动,CO2的浓度增大
D.将容器容积缩小为原来的,当体系再次达到平衡时,CO2的浓度为原来的2倍
11.在某密闭容器中,反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)达到平衡时,B的浓度为0.6 mol·L-1,若保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的3倍,达到新平衡时B的浓度降为0.3 mol·L-1。下列判断错误的是(  )
A.a+b>c+d
B.容积扩大到原来的3倍后,平衡向逆反应方向移动
C.D的体积分数减小
D.达到新平衡时,A、B的浓度减小,C、D的浓度增大
12.Ⅰ.一定条件下,某可逆反应在密闭容器中建立化学平衡,在t1时刻改变某一个条件,建立新的平衡,其v-t图像如下:
(1)对于反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),t1时刻缩小容器容积,其图像为    (填字母,下同),平衡    (填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”,下同)移动。
(2)对于反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g),t1时刻增大容器容积,其图像为    ,平衡   移动。
(3)对于反应H2(g)+I2(g)2HI(g),t1时刻缩小容器容积,其图像为    ,平衡   移动。
Ⅱ.(4)在相同温度、压强分别为p1和p2条件下发生可逆反应:A(g)+2B(g)nC(g),C的质量分数与时间的关系如图,则p1    (填“>”“<”或“=”,下同)p2,n    3。
13.(2025·北京第十四中学高二期中)某小组设计实验研究单一组分浓度对化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2的影响。
【实验过程】
(1)待试管a中溶液的颜色不变后再进行后续实验,其目的是                       。
(2)实验Ⅰ:研究增大反应物Fe3+浓度对平衡的影响,实验方案如下:
取少量试管a中棕黄色溶液于试管中,加入1~2滴饱和Fe2(SO4)3溶液,溶液颜色加深,原因是                      
                       。
(3)实验Ⅱ:研究增大生成物Fe2+浓度对平衡的影响,实验方案如下图所示:
①请在图中将方案补充完整。
②能够证明增大生成物Fe2+浓度导致平衡移动的实验现象为            。
【实验反思】
(4)实验Ⅰ、Ⅱ从不同的角度佐证了2Fe3++2I-2Fe2++I2是一个可逆反应。
角度1:证明反应物不能完全被消耗,存在限度。相应的实验为     (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
角度2:                       。
4 / 4第四节 化学反应的调控
题组一 合成氨反应适宜条件的选择
1.(2025·深圳高二期中)工业上用N2和H2合成NH3:N2+3H22NH3,下列有关说法错误的是(  )
A.使用催化剂是为了增大反应速率,提高生产效率
B.在上述条件下,H2不可能100%地转化为NH3
C.通过调控反应条件,可以提高该反应进行的程度
D.达到平衡时,N2的浓度和H2的浓度之比一定为1∶3
2.(2025·青岛九中高二月考)一种合成氨的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*表示)。下列说法错误的是(  )
A.N2生成NH3过程中包含多步还原反应
B.过程Ⅰ和过程Ⅲ中能量的变化值相同
C.增大N2浓度,有利于提高H2的转化率
D.有大量氨分子吸附在催化剂表面会降低化学反应速率
题组二 工业合成氨
3.在合成氨时,既要使氨的产率增大,又要使化学反应速率增大,可以采取的措施有(  )
①减小压强 ②增大压强 ③升高温度 ④降低温度 ⑤恒温恒容下,再充入等量的N2和H2 ⑥恒温恒压下,再充入等量的N2和H2 ⑦及时分离产生的NH3 ⑧使用铁触媒
A.①④⑤⑦ B.②③④⑤⑦⑧
C.②⑤ D.②③⑤⑥⑧
4.(2025·吉林重点高中高二期末)氨对发展农业有着重要意义,也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意图如下。
下列有关合成氨说法正确的是(  )
A.从合成氨平衡体系中分离出NH3,可提高正反应速率,减小逆反应速率,使平衡正移
B.热交换的目的是预热原料气,同时对合成的氨气进行降温利于液化分离
C.合成氨一般选择400~500 ℃进行,铁触媒的活性最大,原料气的平衡转化率高
D.步骤④⑤均有利于提高原料的平衡转化率
题组三 化学反应的调控
5.(教材改编题)在合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量的CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用乙酸二氨合铜溶液来吸收原料气中CO,其反应为[Cu(NH3)2]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+ ΔH<0。下列说法错误的是(  )
A.必须除去原料气中CO的原因是防止催化剂中毒
B.吸收CO的生产适宜条件应选择适当温度、加压,压强越大越好
C.吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,再生的适宜条件高温、降压
D.合成氨工业中,使用热交换器可节约能源,降低成本
6.(2025·湖北部分名校高二联考)硫酸是重要化工原料,工业生产制取硫酸的原理示意图如下。
下列说法错误的是(  )
A.反应Ⅰ,粉碎黄铁矿,增大接触面积,使反应充分、反应快
B.反应Ⅱ选择常压下进行的原因是常压下SO2的转化率已较高,加压对提高转化率有限,但显著增加工业成本
C.反应Ⅲ,将98.3%的浓硫酸从吸收塔顶喷淋而下,快速、充分吸收SO3
D.反应Ⅱ,为提高SO2的平衡转化率,鼓入过量空气,越多越好
7.(2025·华中师大附中高二期中)哈伯在1908年申请循环法合成氨的专利,合成氨实验所用装置如下。下列说法错误的是(  )
A.进口a通入的是经过压缩的N2和H2
B.出口b的气体可以直接通入含催化剂的反应器
C.出口c是液态NH3出口,可用于冷却离开催化剂的气体
D.冷却水从A口进,B口出,用来给合成氨反应降温防止温度过热
8.(2025·许昌高级中学高二月考)一定条件下,用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收,使SO2转化成S。催化剂不同,其他条件相同(浓度、温度、压强)情况下,相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如图所示。下列说法错误的是(  )
A.不考虑催化剂价格因素,选择Fe2O3作催化剂可以节约能源
B.选择Fe2O3作催化剂,最适宜温度为340 ℃左右
C.a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低了
D.其他条件相同的情况下,选择Cr2O3作催化剂,SO2的平衡转化率最小
9.(教材改编题)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。下列反应是目前大规模制取氢气的方法之一:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1。
(1)将2.0 mol CO(g)和8.0 mol H2O(g)通入恒容的密闭容器中,控制反应温度为830 ℃。
①下列可以作为反应达到平衡的判据是   (填字母)。
A.气体的压强不变
B.v正(CO)=v逆(CO2)
C.K不变
D.容器内气体的密度不变
E.反应体系中各物质的浓度不变
②生产过程中,为了提高反应的速率,下列措施中不合适的是    (填字母)。
A.反应温度越高越好 B.适当提高反应物压强
C.选择合适的催化剂 D.通入一定量的氮气
(2)以固体催化剂M催化上述反应,水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离,然后活性表面的原子在CO作用下被脱去。反应的能量—反应过程如图所示。催化剂的作用是                      
                       。
10.(2025·汕头高二期中)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,反应原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。一种工业合成氨的简易流程图如下:
(1)步骤Ⅲ,773 K时,各步反应的能量变化如图所示,其中吸附在催化剂表面上的粒子用“*”标注。
图中决速步骤的反应方程式为                                ,
该步反应的活化能Ea=    kJ·mol-1。
(2)已知相同质量的同种催化剂在载体上的分散度越高,催化剂表面吸附NH3的量越多,催化作用越强。某次实验中,NH3在一定质量某催化剂作用下分解的实验数据如下表:
反应时间/min 0 10 20 30 40 50
c(NH3)/(mol·L-1) c0 0.9c0 0.8c0 0.7c0 0.6c0 0.5c0
分析表中数据可知,随着反应进行,c(NH3)减小,平均反应速率    (填“增大”“减小”或“不变”),对该分析结果的合理解释是               。
4 / 4第3课时 活化能
题组一 基元反应与反应历程
1.(2025·山东名校联盟高二期中联考)已知某基元反应为2HIH2+2I·,根据碰撞理论分析,下列示意图中能表示该反应发生有效碰撞的是(  )
2.(2025·抚顺一中高二期中)反应2HI(g)I2(g)+H2(g)实际上是经过了两步反应完成的:①2HIH2+2I·(慢);②2I·I2(快)。下列说法错误的是(  )
A.I·的寿命较短
B.步骤②需要吸收能量
C.HI分解过程包含两个基元反应
D.该反应属于分解反应
3.(2025·玉溪高二检测)某反应由两步反应A→B→C构成,它的反应能量曲线如图所示。下列叙述正确的是 (  )
A.反应B→C决定总反应速率
B.B为反应的催化剂
C.反应A→B为放热反应
D.图示总反应的焓变为E4-E1
题组二 反应速率理论与活化能
4.(2025·天津三校高二联考)下列有关碰撞理论的说法错误的是(  )
A.能发生有效碰撞的分子一定是活化分子
B.升高温度,可增加单位体积内活化分子数
C.使用催化剂可降低活化能,提高单位体积内活化分子百分数
D.其他条件不变,增大压强,能增大活化分子百分数,从而增大有效碰撞次数
5.下列说法正确的是(  )
A.图甲中曲线(Ⅱ)可以表示催化剂降低了反应的活化能
B.图乙中HI分子发生了有效碰撞
C.升高温度和增大压强都是通过增大活化分子百分数来加快化学反应速率的
D.活化能的大小不仅意味着一般分子成为活化分子的难易,也会对化学反应前后的能量变化产生影响
6.(2025·湖北新高考协作体高二联考)过渡态理论认为化学反应不是通过反应物分子的简单碰撞完成的。在反应物分子生成产物分子的过程中,首先生成一种高能量的活化配合物,高能量的活化配合物再进一步转化为产物分子。按照过渡态理论,NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)的反应历程如下。下列有关说法中正确的是(  )
A.第一步反应需要放出能量
B.活化配合物的能量越高,第一步的反应速率越快
C.第二步活化配合物之间的碰撞一定是有效碰撞
D.该反应的反应速率主要取决于第一步反应
题组三 碰撞理论与外界因素对反应速率的影响
7.对于反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),下列说法错误的是(  )
A.升高温度,活化分子百分数增大,化学反应速率增大
B.降低CO的浓度,单位体积内活化分子数目减少,化学反应速率减小
C.使用催化剂,反应活化能降低,化学反应速率增大
D.适当增大压强,活化分子百分数增大,化学反应速率增大
8.(2025·广东部分名校高二联合检测)改变化学反应的外界条件可以调控生产效率。对于合成氨反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g),下列措施不能改变反应体系内活化分子百分数的是(  )
A.降低体系的温度 B.增大反应物浓度
C.升高体系的温度 D.使用催化剂
9.(教材改编题)已知A转化为D和E分步进行:①A(g)C(g)+2D(g),②C(g)D(g)+3E(g),其反应过程能量变化如图所示。下列说法错误的是(  )
A.升高温度,Ea1、Ea3均减小,反应速率加快
B.两步反应均为吸热反应
C.使用合适的催化剂可以降低反应的活化能,缩短反应达到平衡所需要的时间
D.第一步是反应的决速步
10.(2025·南京师大附中高二期中)平流层中氯氟烃的光解产物会对臭氧层产生破坏,反应过程如图。下列说法错误的是(  )
A.ΔH<0
B.反应①是决速步
C.催化剂降低了反应活化能,改变了反应过程
D.总反应为O3+O·2O2,Cl·和ClO·均为催化剂
11.(1)反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
ΔH=-41 kJ·mol-1,使用固体催化剂M,若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离,能量—反应过程如图所示。
用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理):
步骤Ⅰ:                       ;
步骤Ⅱ:                       。
(2)以NH3、CO2为原料生产尿素[CO(NH2)2]的反应历程与能量变化示意图如图:
根据上述反应历程与能量变化示意图,过程     (填“第一步反应”或“第二步反应”)为决速步。
(3)NaClO溶液加热时转化为NaCl和NaClO3,研究表明反应分两步进行:
Ⅰ.2ClO-Cl+Cl-
Ⅱ.Cl+ClO-Cl+Cl-
常温下,反应Ⅱ能快速进行,但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3,试用碰撞理论解释其原因:                       。
12.水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程。我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。回答下列问题:
(1)水煤气变换反应的ΔH    (填“>”“<”或“=”)0。
(2)过渡态1和过渡态2中,相对较稳定的是    ;历经过渡态1和过渡态2的两步反应,反应速率较快的是    (填“前者”或“后者”)。
(3)该历程中历经过渡态1的反应的化学方程式是                       ,
该步骤的逆反应的活化能E逆=    。
(4)该历程中最大能垒(活化能)E正=    。
4 / 4阶段重点练(一)
一、选择题(每小题只有一个正确答案)
1.(2025·苏州大学附属中学高二月考)已知反应:2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O,在室温下迅速混合反应液,2 min内测得c(Mn)从0.1 mol·L-1减少到0.02 mol·L-1(反应过程中忽略溶液体积的变化)。下列说法正确的是(  )
A.v(Mn)=0.04 mol·L-1·s-1
B.v(Mn2+)=0.02 mol·L-1·min-1
C.v(H2C2O4)=0.1 mol·L-1·min-1
D.2 min内产生的CO2在标准状况下体积为8.96 L
2.(2025·广雅中学高二期中)在298 K时,实验测得溶液中的反应:H2O2+2HI2H2O+I2在不同浓度时的化学反应速率(v)见下表。由此可推出当c=0.500 mol·L-1,c=0.400 mol·L-1时的反应速率为(  )
实验编号 1 2 3 4 5
c/(mol·L-1) 0.100 0.200 0.300 0.100 0.100
c/(mol·L-1) 0.100 0.100 0.100 0.200 0.300
v/(mol·L-1·s-1) 0.007 60 0.015 2 0.022 8 0.015 2 0.022 8
A.0.152 mol·L-1·s-1
B.0.038 0 mol·L-1·s-1
C.0.60 8 mol·L-1·s-1
D.0.030 4 mol·L-1·s-1
3.(2025·广东八校联盟高二检测)一定量的铁粉和水蒸气在一个容积可变的密闭容器中进行反应:3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)。下列条件能使该反应的化学反应速率增大的是(  )
A.增加铁粉的质量
B.保持容积不变,充入N2,使体系压强增大
C.将容器的容积缩小一半
D.保持压强不变,充入N2,使容器的容积增大
4.煤炭燃烧过程中产生的CO会与CaSO4发生化学反应,相关反应的热化学方程式如下:
CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH1=+218.4 kJ·mol-1(Ⅰ)
CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g) ΔH2=-175.6 kJ·mol-1(Ⅱ)
下列措施能使反应Ⅰ、Ⅱ速率均加快的是(  )
A.再加入少量的CaSO4(s)
B.缩小容器的容积
C.降低温度
D.抽出CO2
5.(2025·清华大学附属中学高二月考)室温下,用0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液、0.1 mol·L-1 H2SO4溶液和蒸馏水进行如下表所示的5个实验,分别测量浑浊度随时间的变化。下列说法错误的是(  )
编号 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 蒸馏水 浑浊度随时间变化的曲线
V/mL V/mL V/mL
① 1.5 3.5 10
② 2.5 3.5 9
③ 3.5 3.5 x
④ 3.5 2.5 9
⑤ 3.5 1.5 10
A.实验③中x=8
B.实验①②③或③④⑤均可说明其他条件相同时,增大反应物浓度可增大该反应速率
C.降低Na2S2O3溶液浓度比降低H2SO4溶液浓度对该反应化学反应速率影响程度更大
D.将装有实验②的试剂的试管浸泡在热水中一段时间后再混合,其浑浊度曲线应为a
6.活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示:
下列说法正确的是(  )
A.该反应为吸热反应
B.产物的稳定性:P1>P2
C.该历程中最大正反应的活化能E正=186.19 kJ·mol-1
D.相同条件下,由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)<v(P2)
7.(2025·河南高中创新联盟高二调研)科学家用计算机模拟钼基催化下CH4被氧化的部分反应历程,如图所示:
下列说法正确的是(  )
A.上述历程包括3个基元反应且都放出热量
B.第一个基元反应的速率最快
C.上述反应有非极性键的断裂和形成
D.上述历程生成2 mol CH3OH(g)时放出的热量为193.00 kJ
二、非选择题
8.800 ℃时在2 L密闭容器内发生反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g),体系中n(NO)随时间的变化如表:
时间/s 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007
(1)反应进行到第5 s时NO的转化率为    。
(2)图中表示NO2变化的曲线是    ,用O2表示0~2 s内该反应的平均反应速率:v(O2)=    。
(3)以下能增大正反应速率的是    (填字母)。
a.及时分离出NO2气体
b.适当升高温度
c.增大O2的浓度
d.选择高效催化剂
9.(鲁科版习题)某小组同学查到一份研究过氧化氢溶液与氢碘酸(HI)反应的实验资料,具体如下。
资料1:室温下,过氧化氢溶液可与氢碘酸反应:H2O2+2HII2+2H2O
资料2:碘单质溶于水后,溶液为棕黄色。
资料3:实验数据如表所示。
实验编号 1 2 3 4 5
c(H2O2)/(mol·L-1) 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3
c(HI)/(mol·L-1) 0.1 0.2 0.3 0.1 0.1
从混合到出现棕黄色时间/s 13 6.5 4.3 6.6 4.4
(1)通过资料中的数据,可以得出的结论是                         。
(2)资料3中编号为1的实验继续反应,20 s后测得过氧化氢浓度为0.08 mol·L-1,则v(HI)=    。
(3)该小组同学欲用碘化钾替代氢碘酸验证上述实验。在实验过程中,未观察到溶液变为棕黄色,却观察到有无色气体产生。于是,该小组同学提出假设:KI可能是过氧化氢分解反应的催化剂。
①小组同学提出上述假设的依据是                              。
②请设计实验方案验证假设:KI可能是过氧化氢分解反应的催化剂。(仪器和试剂可自选)
实验方案:                                       。
(4)某研究人员通过研究得到以下两组数据(Ea为反应的活化能)。
第1组:
反应 Ea/(kJ·mol-1) T1/K→T2/K v(318 K)/v(298 K)
A 100 298→318 14.0
第2组:
反应 Ea/(kJ·mol-1) v(A)/v(B)
A 100 3 205
B 120
结合第1组和第2组数据,你认为他所研究的问题是                       。
2 / 3课时跟踪检测部分
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第1课时 反应热 焓变
1.D 环境是与体系相互影响的其他部分,如盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。
2.B 根据反应热的计算公式ΔH=-=-可知,酸碱反应的中和热计算时,至少需要的数据有:比热容(c)、酸的浓度和体积、碱的浓度和体积、反应前后溶液温度,根据酸的浓度和体积、碱的浓度和体积获得反应后溶液的质量和生成水的物质的量,根据反应前后的温度获得反应前后温度变化Δt。
3.C 铁质搅拌器会使热量散失,同时与酸反应,导致实验结果不准确,A项错误;为防止热量的损失,实验过程中,将量筒中的NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的量热计内筒中,B项错误;把酸、碱溶液混合后,用搅拌器匀速搅拌,并记录体系的最高温度,C项正确;用弱酸代替时,由于弱酸的电离会吸热,从而使放出的热量偏小,D项错误。
4.B “尽发炎火”说明为放热的反应;燃烧、铝热反应、酸碱中和为放热反应,碳酸钙高温分解为吸热反应。
5.C 甲烷燃烧发生的是放热反应,反应过程中破坏反应物中化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所释放的能量,反应放出热量,选C。
6.A ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和,可得ΔH=[(414×4+155×4)-(489×4+565×4)]kJ·mol-1=-1 940 kJ·mol-1。
7.D 由题图可知,1 mol H2O2的总能量比1 mol H2O和 mol O2的能量之和高,能量越高越不稳定,故H2O2的稳定性比H2O小,H2O2分解属于放热反应;有无催化剂,反应物和生成物的总能量都相同,所以加入催化剂不改变反应所放出或吸收的热量。
8.D M+ZQ(ΔH<0)是放热反应,M和Z的能量之和大于Q;由①M+ZX(ΔH>0)可知这步反应是吸热反应,则M和Z的能量之和小于X;由②XQ(ΔH<0)是放热反应,故X的能量大于Q,只有D符合题意。
9.A 根据图示,反应物的总能量比生成物的总能量高13 kJ,A正确,B错误;反应放热,反应物的总能量比生成物的总能量高,C、D错误。
10.C ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2×632 kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1,反应是吸热反应,A错误;原子结合形成分子的过程是化学键的形成过程,是放热过程, 2 mol O原子结合生成O2(g)时需要放出498 kJ能量,B错误;形成2 mol NO放热2×632 kJ能量,所以1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632 kJ能量,C正确;不能判断2 mol N(g)和2 mol O(g)的总能量,D错误。
11.(1)玻璃搅拌器 温度计 (2)BD (3)53.5 (4)更多 相等
解析:(1)仪器A的名称为玻璃搅拌器,装置中还缺少温度计。(2)量取盐酸时仰视量筒,量取的盐酸的体积增大,测得的数值偏大,A错误;用温度计测量盐酸初始温度后未洗直接测碱溶液的温度,残留的酸会与碱反应放热,碱的起始温度高,温度差偏小,测得中和反应反应热的数值偏小,B正确;用50 mL 0.25 mol·L-1的硫酸代替稀盐酸进行实验,不影响实验数据,C错误;将NaOH溶液小心缓慢地倒入装盐酸的小烧杯中,会造成热量损失,测量中和反应反应热的数值偏小,D正确。 (3)50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠与50 mL 0.50 mol·L-1盐酸进行中和反应,生成水的物质的量为0.05 L×0.50 mol·L-1=0.025 mol,溶液的质量为100 mL×1 g·cm-3=100 g,温度差分别为3.2 ℃、3.6 ℃、3.2 ℃,第2组数据相差较大,舍去,两次温度差平均值为Δt==3.2 ℃,则生成0.025 mol水放出的热量为Q=m·c·Δt=100 g×4.18 J·g-1·℃-1×3.2 ℃=1 337.6 J,即1.337 6 kJ,所以实验测得的中和反应反应热ΔH=-≈-53.5 kJ·mol-1。(4)放出的热量和生成水的物质的量成正比,60 mL 0.25 mol·L-1的稀硫酸和60 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的物质的量增多,所放出的热量更多;但中和反应反应热数值相等。
12.(1)①放热反应 < ②< (2)(2d-a-e)kJ·mol-1
(3)+120 kJ·mol-1
解析:(1)①该反应过程中,反应物的总能量大于生成物的总能量,为放热反应,ΔH<0;②该反应为放热反应,故断裂旧键吸收的热量小于形成新键放出的热量。(2)设S8中硫硫键的键能为x kJ·mol-1,则-a kJ·mol-1=×8×x kJ·mol-1+e kJ·mol-1-2d kJ·mol-1,x=2d-a-e。(3)反应CH3—CH3(g)CH2CH2(g)+H2(g)的ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=344 kJ·mol-1+6×413 kJ·mol-1-4×413 kJ·mol-1-614 kJ·mol-1 -436 kJ·mol-1=+120 kJ·mol-1。
第2课时 热化学方程式  燃烧热
1.C H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ·mol-1表示在25 ℃、101 kPa时,1 mol气态H2和1 mol气态Cl2完全反应生成2 mol HCl气体,放出的热量为184.6 kJ,C正确,A、B、D错误。
2.B 已知H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ·mol-1,则2HCl(g)H2(g)+Cl2(g) ΔH= +184.6 kJ·mol-1,反应热的数值与方程式化学计量数成正比,故HCl(g)H2(g)+Cl2(g)的ΔH为+92.3 kJ·mol-1,B符合题意。
3.C 1 g氢气(0.5 mol)燃烧生成液态水,放出142.9 kJ热量,则1 mol H2燃烧生成液态水放出的热量为2×142.9 kJ=285.8 kJ,所以热化学方程式为H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,选C。
4.B 没有配平热化学方程式且ΔH计算错误,A项错误;根据ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,可知ΔH=(436.0+151.0-299.0×2)kJ·mol-1=-11.0 kJ·mol-1,B项正确,D项错误;化学计量数变为原来的,ΔH的数值也应减半,C项错误。
5.(1)C(石墨,s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=+131.3 kJ·mol-1
(2)C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l)ΔH=-1 299.6 kJ·mol-1
(3)Cu(s)+O2(g)CuO(s)ΔH=-157.3 kJ·mol-1
解析:(1)1 mol C(石墨,s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3 kJ热量,热化学方程式为C(石墨,s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1。(2)1 mol C2H2(g)在O2中完全燃烧生成CO2和液态水,放出1 299.6 kJ的热量,热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 299.6 kJ·mol-1。(3)1 mol Cu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s),放出157.3 kJ的热量,热化学方程式为Cu(s)+O2(g)CuO(s) ΔH=-157.3 kJ·mol-1。
6.D A项中H2的物质的量是2 mol,B项是在Cl2中燃烧,C项中SO3(g)不是硫元素的指定产物,A、B、C三项中的反应热均不是燃烧热。
7.A 根据图示可知,2 mol H2(g)+1 mol O2(g)比2 mol H2O(l)的能量多(b+c-a)kJ,燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧生成特定产物时放出的热量,反应热与反应的物质多少相对应,可得表示H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-(b+c-a)kJ·mol-1,A正确。
8.A 同温同压下,在光照和点燃条件下的ΔH相同,ΔH与反应条件无关,与反应物总能量和生成物总能量有关,A正确;热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,可以是分数,B错误;0.5 mol H2SO4与0.5 mol Ba(OH)2反应生成1 mol H2O,同时还有BaSO4沉淀生成,放出的热量大于57.3 kJ,C错误;1 mol H2与0.5 mol O2反应,生成液态水时放出的热量才是H2的燃烧热,D错误。
9.C 醋酸是弱酸,在溶液中电离时吸热,反应的反应热ΔH大于-57.3 kJ·mol-1,A错误;甲醇完全燃烧应生成液态水且甲醇的物质的量应是1 mol,B错误;反应为放热反应,形成化学键时释放的总能量大于断裂化学键时吸收的总能量,C正确;可逆反应不可能完全反应,1 mol N2和3 mol H2在密闭容器中不能完全反应,反应的焓变ΔH小于-38.6 kJ·mol-1,D错误。
10.D 反应②是生成氢气而不是液态的水,故CH3OH的燃烧热不是192.9 kJ·mol-1,A错误;反应①是吸热反应,而题中能量变化图表示放热反应,B错误;CH3OH转变成H2的过程可以是通过反应①,也可以是通过反应②,反应①是吸热反应,反应②是放热反应,C错误;1 mol CH3OH(l)的能量低于1 mol CH3OH(g),根据②可推知反应CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)的ΔH>-192.9 kJ·mol-1,D正确。
11.(1)-1 560 (2)少 (3)CH3OCH3(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 455 kJ·mol-1或CH3OCH3(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l) ΔH=-485 kJ·mol-1 (4)乙烷
解析:以产物1 mol H2O(l)作基准,确定a=,b=,c=1,d=,得:①C2H6(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l) ΔH=-520 kJ·mol-1,②CH3OCH3(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l) ΔH=-485 kJ·mol-1。
所以乙烷的燃烧热ΔH=-520 kJ·mol-1×3=-1 560 kJ·mol-1。由于液态乙烷所具有的能量低于气态乙烷具有的能量,故生成指定产物时放出的热量少。由热化学方程式知,放出相同热量时,乙烷产生的CO2较少。
12.(1)同素异形体 C(s,石墨)C(s,金刚石)ΔH=+1.5 kJ·mol-1
(2)C(s,石墨)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
(3)2∶1
解析:(1)金刚石和石墨互为同素异形体;石墨转化为金刚石的反应热为+(395.0-283.0-110.5)kJ·mol-1=+1.5 kJ·mol-1,因此石墨转化为金刚石的热化学方程式为C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=+1.5 kJ·mol-1。
(2)1 mol石墨完全燃烧生成CO2气体放出的热量即燃烧热,ΔH=ΔH3+ΔH2=-110.5 kJ·mol-1-283.0 kJ·mol-1=-393.5 kJ·mol-1,表示石墨燃烧热的热化学方程式为C(s,石墨)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1。
(3)由题图可知,1 mol金刚石完全燃烧放出395.0 kJ的热量,设1 mol混合物中含有金刚石的物质的量为x mol,石墨的物质的量为(1-x)mol,则有:395.0x+393.5(1-x)=394.5,解得x=,1-x=,所以金刚石与石墨的物质的量之比为2∶1。
第二节 反应热的计算
第1课时 盖斯定律
1.D 热化学方程式按一定系数比加和时,其反应热也按该系数比加和,D错误。
2.A 根据盖斯定律分析,反应的能量变化取决于反应物和生成物,与反应过程无关,所以根据图示分析,有ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4,可以计算ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH3,选A。
3.C 反应①中Ce元素的化合价从+4价变为0价,氧元素的化合价从-2价变为0价,所以CeO2既作氧化剂又作还原剂,A正确;该过程中利用太阳能实现物质转化,实现了太阳能向化学能的转化,B正确;根据盖斯定律,由图中关系可得ΔH1+ΔH2+ΔH3=0,故ΔH1=-(ΔH2+ΔH3),C错误;由液态水到气态水需要吸收热量,所以ΔH2>0,D正确。
4.B 将已知反应从上到下依次编号为①、②,根据盖斯定律:×(②-①)可得Cu2O(s)CuO(s)+Cu(s) ΔH=+11 kJ·mol-1,B正确。
5.D 由H2O(g)到H2O(l)是放热过程,故ΔH5<0,A项错误;由题图可知,ΔH1=-ΔH3-ΔH2-ΔH4-ΔH5,故ΔH1+ΔH2=-ΔH3-ΔH4-ΔH5≠0,且ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0,B项错误,D项正确;ΔH3=-(ΔH1+ΔH2+ΔH4+ΔH5),C项错误。
6.A 根据盖斯定律,方程式-③×2+①×6-②×3可得4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g),故ΔH=x kJ·mol-1=(6a-3b-2c)kJ·mol-1。
7.(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1 (2)ΔH=+226.7 kJ·mol-1
解析:(1)根据盖斯定律,由②-①可得:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),则ΔH=ΔH2-ΔH1=[-110.5-(-241.8)]kJ·mol-1=+131.3 kJ·mol-1。(2)①C(s,石墨)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
③2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2 599 kJ·mol-1
根据盖斯定律,由①×2+②×-③×得C(s,石墨)和H2(g)生成C2H2(g)的热化学方程式为2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1×2-571.6 kJ·mol-1×+2 599 kJ·mol-1×=+226.7 kJ·mol-1。
8.A ①的热化学方程式为C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1,由盖斯定律可得总反应=3×①+②-③,故ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3。
9.C A项,ΔH3<0,相同质量的NO2(g)和N2O4(g),前者具有的能量较高,正确;B项,由盖斯定律可知,ΔH5=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4,正确;C项,反应物水应为液态,错误;D项,N2H4(l)+NO2(g)N2(g)+2H2O(l) ΔH=ΔH4+ΔH3,ΔH3<0,则ΔH<ΔH4,正确。
10.(1)CO(g)+PbO(s)Pb(s)+CO2(g) ΔH=-64 kJ·mol-1 (2)-44 (3)2a-b
解析:(1)结合盖斯定律,由得CO(g)+PbO(s)Pb(s)+CO2(g),其ΔH=-64 kJ·mol-1。
(2)结合盖斯定律,由得H2O(g)H2O(l),其ΔH=-44 kJ·mol-1。
(3)结合盖斯定律,由①×2-②得到2CaO(s)+CaC2(s)3Ca(g)+2CO(g),其ΔH3=(2a-b) kJ·mol-1。
11.(1)2ΔH1+ΔH2 (2)-442.38 H2S(g)+2O2(g)S(aq)+2H+(aq) ΔH3=-806.39 kJ·mol-1
解析:(1)由盖斯定律可知,该反应可由2×①+②得到,则ΔH=2ΔH1+ΔH2。
(2)由左图可得,Ⅰ:H2S(g)+O2(g)S(s)+H2O(g) ΔH1=-221.19 kJ·mol-1;则2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(g) ΔH=-442.38 kJ·mol-1;
由右图可得,Ⅱ:S(s)+O2(g)+H2O(g)S(aq)+2H+(aq) ΔH2=-585.20 kJ·mol-1;
根据盖斯定律,Ⅰ+Ⅱ可得:H2S(g)+2O2(g)S(aq)+2H+(aq) ΔH3,ΔH3=ΔH1+ΔH2=(-221.19 kJ·mol-1)+(-585.20 kJ·mol-1)=-806.39 kJ·mol-1;1 mol H2S(g)全部被氧化为S(aq)的热化学方程式为H2S(g)+2O2(g)S(aq)+2H+(aq) ΔH3=-806.39 kJ·mol-1。
第2课时 反应热的计算
1.A 该反应的ΔH=[(-110×4+0)-(-84-393×2)]kJ·mol-1=+430 kJ·mol-1,选A。
2.D 已知C2H2、C2H4、C2H6的燃烧热分别为1 300 kJ·mol-1、1 400 kJ·mol-1、1 560 kJ·mol-1。0.5 mol混合物完全燃烧,放出热量700 kJ。设C2H2、C2H4、C2H6的物质的量分别为x mol、y mol、z mol,可得方程①x+y+z=0.5,②1 300x+1 400y+1 560z=700,反应①×1 400-反应②得100x-160z=0,解得=,根据选项,只有D项符合=。
3.A n(C4H10)== mol,则1 mol丁烷完全燃烧放出热量Q==2 900 kJ·mol-1。
4.+132
解析:反应为2H2O(g)2H2(g)+O2(g),过程Ⅲ为H2O2(g)O2(g)+H2(g) ΔH=2E(O—H)+E(O—O)-E(OO)-E(H-H)=2×463 kJ·mol-1+138 kJ·mol-1-496 kJ·mol-1-436 kJ·mol-1=+132 kJ·mol-1,根据计量关系,分解了2 mol H2O,过程Ⅲ的ΔH=+132 kJ·mol-1。
5.A 由×可得反应③,根据盖斯定律得ΔH3=[-260-(-566)]kJ·mol-1×=+153 kJ·mol-1,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为ΔH3>ΔH2>ΔH1,选A。
6.B 强酸与强碱在稀溶液中反应生成1 mol H2O时放出的热量为中和反应反应热,醋酸的电离吸热,放出的热量Q1的绝对值偏小,浓硫酸稀释放热,放出的热量Q2的绝对值偏大,而稀硝酸为稀的强酸,中和反应反应热不变,由于酸和碱的中和反应是放热反应,ΔH<0,放出的热量越多,ΔH越小,所以:Q1>Q3>Q2。
7.A 反应②的化学计量数是反应①的2倍,所以反应②的反应热为反应①的2倍,即2a=b,燃烧反应为放热反应,ΔH<0,所以2a=b<0,A正确;反应④的化学计量数是反应③的2倍,所以反应④的反应热为反应③的2倍,即2c=d,燃烧反应为放热反应,ΔH<0,所以2c=d<0,B错误;等物质的量的氢气,反应生成液态水比生成气态水放热多,a、c、b、d均为负值,所以0>a>c,d<b<0,C、D错误。
8.(1)Q1>Q2>Q3 (2)c
解析:(1)已知①2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q1 kJ·mol-1,
②2H2S(g)+O2(g)2S(g)+2H2O(l)ΔH=-Q2 kJ·mol-1,
③2H2S(g)+O2(g)2S(g)+2H2O(g)ΔH=-Q3 kJ·mol-1,
①与②相比较,由于S→SO2放热,则Q1>Q2,
②与③相比较,由于H2O(l)→H2O(g)吸热,则Q2>Q3,故Q1>Q2>Q3。
(2)①与②相比,生成液态水比生成气态水放出的热量多,所以b>a,④中各物质的量均为①中的一半,所以d=a,③与②相比,2 mol C3H8燃烧生成 4 mol CO2和2 mol CO,相当于此反应中的2 mol C3H8有1 mol 完全燃烧,1 mol不完全燃烧,故放出的热量c大于b,所以c最大。
9.B 从转化过程可知,反应②+反应③=反应⑤,则ΔH3=ΔH5-ΔH2,A错误;反应①生成气态水,反应⑤生成液态水,生成液态水放出的热量更多,即ΔH1>ΔH5,B正确;根据转化过程可知,反应④=反应①-反应②-反应③,ΔH4=ΔH1-ΔH2-ΔH3,C错误;反应④实质为液态水转化为气态水,液态水转化为气态水吸热,ΔH4>0,D错误。
10.C ①CuSO4·5H2O(s)溶于水时,溶液温度降低,反应为CuSO4·5H2O(s)Cu2++S+5H2O ΔH1>0;②固体硫酸铜溶于水,溶液温度升高,则:CuSO4(s)Cu2++S ΔH2<0;③CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH3。结合盖斯定律可知①-②得到③,ΔH3=ΔH1-ΔH2,由于ΔH2<0,ΔH1>0,则ΔH3>0。根据以上分析可知,ΔH1>0,而ΔH2<0,则ΔH1>ΔH2,A错误;ΔH3=ΔH1-ΔH2,则ΔH2=ΔH1-ΔH3,B错误;ΔH3=ΔH1-ΔH2>0,ΔH2<0,ΔH1>0,则ΔH1<ΔH3,C正确;ΔH3=ΔH1-ΔH2,即ΔH1=ΔH3+ΔH2,ΔH2<0,ΔH1>0,则ΔH1+ΔH2<ΔH3,D错误。
11.(1)N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g) ΔH=-642 kJ·mol-1 321 kJ (2)946 kJ·mol-1 632 kJ·mol-1 (3)N2H4(g)+NO2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-578 kJ·mol-1
解析:(1)每生成1 mol N2,放出642 kJ热量,则热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g) ΔH=-642 kJ·mol-1,1 mol液态肼为32 g,放热642 kJ,则16 g液态肼反应放热321 kJ。
(2)设氮氮三键的键能为x,则193 kJ·mol-1+4×391 kJ·mol-1+497 kJ·mol-1-x-4×463 kJ·mol-1=-544 kJ·mol-1,解得x=946 kJ·mol-1;N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-544 kJ·mol-1①,H2O(l)H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1②,①-②×2可得:N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) ΔH=-632 kJ·mol-1,即N2H4(g)的燃烧热是632 kJ·mol-1。
(3)N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH=+68 kJ·mol-1③,根据盖斯定律,①-×③可得:N2H4(g)+NO2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-578 kJ·mol-1。
12.(1)①>  ②ΔH1-Δ-ΔH3 (2)① 1∶1 ②C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2 044.0 kJ·mol-1 (3)585
解析:(1)①由题图可知,1 mol C3H8(g)和5 mol O2(g)的总能量低于3 mol C(石墨,s)、4 mol H2(g)和5 mol O2(g)的总能量,故C3H8(g)3C(石墨,s)+4H2(g)为吸热反应,ΔH>0。
②由题图可写出下列热化学方程式:
①C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH1
②3C(石墨,s)+3O2(g)3CO2(g) ΔH2
③4H2(g)+2O2(g)4H2O(l) ΔH3
根据盖斯定律,由①-②-③可得:C3H8(g)3C(石墨,s)+ 4H2(g)  ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3。
(2)①设H2的物质的量为x mol,则C3H8的物质的量为(1-x)mol,由热化学方程式:2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-570 kJ·mol-1 C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 220.0 kJ·mol-1和题意可得,285x+2 220(1-x)=1 252.5,解得x=0.5,1-x=0.5,相同条件下体积之比等于物质的量之比,所以混合气体中H2和C3H8的体积比是1∶1;②C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 220.0 kJ·mol-1和H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律可知,C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2 044.0 kJ·mol-1。
(3)白磷燃烧的化学方程式为P4(g)+5O2(g)P4O10(g),由P4、P4O10的结构可以看出,1 mol P4完全燃烧需拆开6 mol P—P、5 mol OO,形成12 mol P—O、4 mol PO,共放出2 982 kJ热量,由于断裂化学键需要吸收能量,形成化学键放出能量,所以12 mol×360 kJ·mol-1+4 mol×x kJ·mol-1-(6 mol×198 kJ·mol-1+5 mol×498 kJ·mol-1)=2 982 kJ,解得x=585。
第二章 化学反应速率与化学平衡
第一节 化学反应速率
第1课时 化学反应速率
1.B 反应速率快的反应可能无明显现象,如中和反应,A错误;化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢,B正确;v=0.5 mol·L-1·s-1是指1 s内某物质的物质的量浓度的变化为0.5 mol·L-1,C错误;不能用固体或纯液体表示反应速率,D错误。
2.D 2~4 s内,氨的平均反应速率为=0.2 mol·L-1·s-1,A正确;前4 s内氨的平均反应速率为=0.3 mol·L-1·s-1,B正确;前2 s内氨的平均反应速率为=0.4 mol·L-1·s-1,C正确;2 s内氨的平均反应速率为0.4 mol·L-1·s-1,不是瞬时速率,D错误。
3.D 由题化学方程式可知,若某次发酵过程中C6H12O6的反应速率是0.23 mol·L-1·h-1,则用C2H5OH表示该反应的化学反应速率是v(C2H5OH)=2v(C6H12O6)=0.46 mol·L-1·h-1。
4.A 利用条件可得:v(W)==0.02 mol·L-1·min-1,利用反应速率之比等于化学计量数之比的关系可得n=1。
5.B 合成氨的反应为N2+3H22NH3,容器a中氢气的反应速率为3 mol·L-1·min-1,转化为氮气的反应速率为1 mol·L-1·min-1;容器c中氨气的反应速率为0.2 mol·L-1·s-1,转化为氮气的反应速率为6 mol·L-1·min-1,则三个容器中合成氨的反应速率由大到小的顺序为v(c)>v(b)>v(a)。
6.C 锌和稀硫酸反应的离子方程式能表示反应实质:Zn+2H+Zn2++H2↑,用单位时间内固体质量变化可以测定反应速率,A不符合题意;单位时间内氢离子浓度变化可以表示反应速率,B不符合题意;反应前后硫酸根离子浓度基本不变,不能表示反应速率,C符合题意;单位时间内H2体积变化可以测定反应速率,D不符合题意。
7.D D项中,恒温恒容条件下,反应前后气体的压强始终不变,不能通过测量单位时间内压强的变化来测定反应速率。
8.C 碳酸钙为固体,可以用单位时间内固体质量的变化量表示反应速率,A正确;斜率越大其反应速率越大,根据图像知,斜率最大的是t1~t2时间段,B正确;由于HCl、CaCl2与CO2属于不同的聚集状态,因此对应反应速率无法直接建立比值关系,C错误;t1~t4时间段的平均反应速率可以表示为 mL·min-1,D正确。
9.D 由图像可知,反应中X、Y的物质的量减少,为反应物,Z的物质的量增多,为生成物,当反应进行到2 min时,Δn(X)=0.3 mol,Δn(Y)=0.1 mol,Δn(Z)=0.2 mol,则Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=3∶1∶2,参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比,则该反应的化学方程式为3X+Y2Z;反应开始至2 min末,Z的平均反应速率v(Z)==0.05 mol·L-1·min-1,D项正确。
10.B 因为Y的化学计量数是1,将A、C两项都折算为Y的反应速率,依据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知A为=0.18 mol·L-1·s-1,C为=1.5 mol·L-1·min-1,即0.025 mol·L-1·s-1,W是固体,不能用单位时间内浓度的变化衡量反应速率,排除D项;故反应速率最快的是B项。
11.B X呈固态,不能用X的浓度变化表示平均反应速率,A项错误;10 s内生成0.5 mol Z,根据反应X(s)+3Y(g)Z(g) ΔH=-a kJ·mol-1可知,反应放出的热量为0.5a kJ,B项正确;由题给数据,不能求Y的瞬时反应速率,只能计算10 s内Y的平均反应速率v(Y)=3v(Z)=3×=0.075 mol·L-1·s-1,C项错误;10 s内生成0.5 mol Z,则10 s内消耗0.5 mol X和1.5 mol Y,10 s时X的物质的量为2 mol-0.5 mol=1.5 mol,Y的物质的量浓度为=0.25 mol·L-1,D项错误。
12.(1)2X(g)3Y(g)+Z(g) (2)0.2 mol·L-1·min-1 (3)甲
解析:由题图可知,物质X的量减少,物质Y、Z的量增加,则X为反应物,Y、Z为生成物,且最终X、Y、Z的物质的量均不再变化,说明该反应为可逆反应,0~t min内,Δn=2.4 mol-1.6 mol=0.8 mol,Δn(Y)=1.2 mol、Δn(Z)=0.4 mol,则Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=0.8 mol∶1.2 mol∶0.4 mol=2∶3∶1,该反应的化学方程式为2X(g)3Y(g)+Z(g)。(1)由以上分析知,该可逆反应的化学方程式为2X(g)3Y(g)+Z(g)。(2)反应开始至t=2 min,气体X的物质的量变化了0.8 mol,根据v=,得v(X)==0.2 mol·L-1·min-1。(3)甲中v(Y)=v(X)=×0.9 mol·L-1·min-1=1.35 mol·L-1·min-1,比乙中v(Y)=0.6 mol·L-1·min-1大,所以甲中反应速率更快。
13.(1)a~b 1 mol·L-1·min-1 (2)33.3% 7∶5
解析:(1)a~b段氢气的平均反应速率为=1 mol·L-1·min-1,b~c段氢气的平均反应速率为=0.75 mol·L-1·min-1,c~d段氢气的平均反应速率为=0.1 mol·L-1·min-1,所以平均反应速率最大的时间段是a~b,该时间段内H2的平均反应速率是1 mol·L-1·min-1。
(2)由图可知,平衡时氢气的物质的量为2 mol,列三段式:
    3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol 8 6 0 0
转化/mol 6 2 2 2
平衡/mol 2 4 2 2
所以平衡时CO2的转化率为×100%≈33.3%;恒温、恒容时,气体压强之比等于气体的物质的量之比,所以反应前后容器内的压强比是(6+8)∶(4+2+2+2)=7∶5。
第2课时 影响化学反应速率的因素
1.D 水为纯液体,水的多少不影响反应速率,所以Na与水反应时增大水的用量不影响反应速率,A错误;浓硫酸和Al发生钝化现象,且不生成H2,加热时反应生成SO2,B错误;AgNO3和BaCl2在溶液中反应,没有气体参加反应,则增大压强,反应速率不变,C错误。
2.B ①C为固体,增加C的量,反应速率不变,①符合题意;②将容器的容积缩小一半,气体压强增大,反应速率加快,②不符合题意;③保持容积不变,充入不参与反应的氮气使体系压强增大,参与反应的体系中气体的浓度不变,反应速率不变,③符合题意;④保持压强不变,充入不参与反应的氮气使容器容积变大,相当于减小气体压强,反应速率减慢,④不符合题意;①③符合题意,选B。
3.(1)B 反应放热,使反应速率增大 (2)AC
解析:(1)曲线的斜率为该反应的化学反应速率,斜率越大,反应速率越大,根据图像知,斜率最大的是t1~t2;该反应是放热反应,放出的热量使溶液温度升高,反应速率加快。(2)降低反应速率,可以通过减小溶液中氢离子浓度来实现,加水稀释或加入氯化钠溶液都能使氢离子浓度降低,通入氯化氢使溶液中氢离子浓度增大,反应速率加快。
4.A 由图像可知,①和②的反应温度和溶液的pH均不相同,不能判断溶液的pH和Fe2+氧化速率的关系,A错误;由图像可知,一定时间内,Fe2+的氧化率随时间延长而逐渐增大,B正确;由图像可知,①和③的溶液的pH相同,温度越高,Fe2+的氧化速率越大,C正确;氧化过程发生的反应为酸性条件下,亚铁离子与氧气反应生成铁离子和水,反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,D正确。
5.D 本题要探究的是硫酸铜的浓度对稀硫酸与锌反应生成氢气速率的影响,应控制c(Cu2+)为唯一变量,保证其他条件[如锌粒的质量和颗粒大小、c(H2SO4)等]相同。因此,4 mol·L-1 H2SO4溶液的体积应相同,即V1~V5均为30,同时控制溶液的总体积相同,由第6组数据可知,溶液的总体积为50 mL,则V6+10=20,V6=10;2.5+V9=20,V9=17.5,A、B正确;反应一段时间后,实验1中无铜生成,反应后锌粒呈灰黑色,实验6中生成较多的铜,呈红色,C正确;当加入少量硫酸铜时,生成氢气的速率会大大提高,但是当加入的硫酸铜超过一定量时,生成氢气的速率反而下降,这是因为有较多的铜生成,其覆盖在锌粒表面,降低了锌粒与稀硫酸的接触面积,D错误。
6.B Mg、Al两种不同的金属与同浓度的盐酸反应,反应速率不同,说明金属活动性不同,即参加反应的物质本身的性质影响化学反应速率,B结论不合理。
7.A B中HNO3溶液与Zn反应不生成H2;其他3支试管所处温度相同,A、D中锌均为粉末状,与酸溶液接触面积大,且A中酸电离出的c(H+)较大,反应速率最快。
8.D 由表中信息可知,在相同温度下,反应速率与蔗糖的浓度成正比,328.2 K时,速率的数值是浓度数值的15倍,因此推出a=6.00,A正确;温度越高,反应速率越快,在相同的浓度下,b的反应速率小于318.2 K下的反应速率,说明b的温度低于318.2 K,B正确;根据题表可知,在相同浓度下,不同温度时,蔗糖的瞬时速率不同,故蔗糖浓度减小一半所需的时间不同,C正确;升高温度v增大,降低反应物浓度v减小,故同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变,D错误。
9.D Mg与稀硝酸反应不产生H2,排除A项;Fe不如Mg活泼,排除C项;3 mol·L-1稀盐酸中的c(H+)小于3 mol·L-1稀硫酸中的c(H+),因此,D项反应刚开始时放出H2的速率最大。
10.(1)温度或锌粒大小 锥形瓶 关闭分液漏斗的活塞,轻轻向外拉动或向里推动注射器的活塞,一段时间后,若活塞能回到原来的位置,证明装置不漏气 (2)①催化剂 溶液的酸碱性 ②控制变量,排除干扰离子的影响
解析:(1)为了探究浓度对反应速率的影响,控制单一变量法,需保证温度、锌粒大小相同,则实验需要控制的变量有温度或锌粒大小,图中装锌粒的仪器是锥形瓶,检查该装置的气密性时,关闭分液漏斗的活塞,轻轻向外拉动或向里推动注射器的活塞,一段时间后,若活塞能回到原来的位置,证明装置不漏气。(2)①利用实验方案①、②可以探究浓度对反应速率的影响,实验方案②、③探究催化剂对反应速率的影响,实验方案④、⑤探究溶液的酸碱性对反应速率的影响;②对比实验②和实验③,目的是探究催化剂对反应速率的影响,则应控制阳离子不同这一单一变量,需保持阴离子种类和浓度相同,避免干扰实验,故将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理,其理由是控制变量,排除干扰离子的影响。
11.(1)S2+2S22S+S4 催化剂
(2)2.0 0.002 mol·L-1·s-1 (3)<
解析:(1)总反应=反应A+反应B,则总反应为S2+2S22S+S4。I-在反应A中被消耗,在反应B中又重新生成,I-的作用为催化剂。(2)要探究反应物浓度对化学反应速率的影响,则溶液的总体积要相同,根据其他三个实验可知,溶液的总体积为20 mL,则Vx=2.0;实验①中Na2S2O8的物质的量为0.001 mol,KI物质的量为0.002 mol,两者恰好完全反应生成0.001 mol I2,有0.000 4 mol Na2S2O3,则Na2S2O3的量不足,被反应完全,实验①中溶液变蓝时间为10 s,说明10 s内0.000 4 mol Na2S2O3完全消耗,则其反应速率为=0.002 mol·L-1·s-1。(3)实验④Na2S2O3溶液浓度大,Na2S2O8溶液浓度小,由实验①②③溶液变蓝,实验④溶液未变蓝的现象可知,该“碘钟实验”的速率由速率最慢的步骤反应A来决定,根据S2~I2~2S2可知,为确保能观察到蓝色,碘需有剩余,需满足的条件为n∶n<2。
第3课时 活化能
1.D 根据碰撞理论,能够发生化学反应的碰撞称为有效碰撞,四个选项中只有D选项发生了有效碰撞,生成了H2、I·,即发生了基元反应2HIH2+2I·,选D。
2.B 第一步为慢反应,第二步为快反应,则I·的消耗速率大于生成速率,因此I·的寿命较短,A正确;步骤②形成化学键,需要释放能量,B错误;反应①②都是基元反应,C正确;该反应属于分解反应,D正确。
3.A 反应B→C的正反应活化能最大,反应速率慢,决定总反应的速率,A正确;B先生成后消耗,为中间产物,不是催化剂,B错误;由图可知,反应A→B为吸热反应,C错误;总反应的焓变为正反应的活化能减去逆反应的活化能,ΔH=-,D错误。
4.D 活化分子有合适取向的碰撞才是有效碰撞,故能发生有效碰撞的分子一定是活化分子,A正确;升高温度,单位体积内分子总数不变,活化分子百分数增大,单位体积内活化分子数增大,B正确;使用催化剂可降低活化能,单位体积内分子总数不变,活化分子百分数增大,C正确;其他条件不变,增大压强,单位体积内分子总数增大,活化分子百分数不变,D错误。
5.A 曲线(Ⅱ)可以表示催化剂降低了反应的活化能,A正确;图乙中HI分子发生碰撞后并未生成新的物质,即碰撞后并未发生化学变化,图乙发生的不是有效碰撞,B错误;升高温度能够使活化分子百分数增大,而增大压强只改变单位体积内活化分子数目,不改变活化分子百分数,C错误;活化能的大小对化学反应前后的能量变化不产生影响,能量变化只与反应物和生成物总能量的相对大小有关,D错误。
6.D 第一步反应为慢反应,活化配合物具有高能量,表明反应的活化能大,且第一步反应需要吸收能量,A错误;活化配合物的能量越高,反应的活化能越大,第一步的反应速率越慢,B错误;发生有效碰撞的分子一方面要具有活化分子所具有的最低能量,另一方面发生碰撞需具有一定的方向,所以第二步活化配合物之间的碰撞不一定是有效碰撞,C错误;一个化学反应分多步完成时,该反应的反应速率主要取决于慢反应,即取决于第一步反应,D正确。
7.D 适当增大压强,单位体积内活化分子数目增多,化学反应速率增大,但活化分子百分数不变,D项错误。
8.B 降低体系的温度,体系内分子能量减少,活化分子百分数减小,A不符合题意;增大反应物浓度,增大了单位体积内活化分子的数目,但是活化分子百分数不变,B符合题意;升高体系的温度,体系内分子能量增加,活化分子百分数增大,C不符合题意;使用催化剂能降低反应的活化能,活化分子百分数增大,D不符合题意。
9.A 升高温度,反应速率加快,但活化能不变,A项错误;慢反应是反应的决速步,第一步反应的活化能大、反应速率小,是决速步,D项正确。
10.D 由题图知,生成物的总能量低于反应物的总能量,反应放热,ΔH<0,A正确;反应①的活化能是两步中较大的,是决速步,B正确;催化剂降低了反应的活化能,改变了反应历程,加快了反应速率,C正确;由题图知,总反应为O3+O·2O2,Cl·为催化剂,而ClO·为中间产物,D错误。
11.(1)M+H2OMO+H2 MO+COM+CO2 (2)第二步反应 (3)反应Ⅰ的活化能大,活化分子百分数小,有效碰撞次数少,使得总反应速率慢,ClO-很难转化为Cl
解析:(1)根据题意,催化剂先与水蒸气反应,H2O失氧原子转化为H2,所以催化剂M得氧原子转化为中间体MO:M+H2OMO+H2;中间体MO与另一反应物CO反应,MO失氧原子复原为催化剂M,CO得氧原子生成CO2:MO+COM+CO2。(2)反应速率主要取决于最慢的反应即活化能大的反应,第二步反应的活化能大,第二步反应为决速步。(3)常温下,反应Ⅱ能快速进行,但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3,说明总反应速率决定于反应Ⅰ,可以推知反应Ⅰ的活化能大,活化分子百分数小。
12.(1)< (2)过渡态1 前者 (3)CO*+H2O*+H2O(g)CO*+OH*+H*+H2O(g)(或H2O*OH*+H*) 0.34 eV (4)2.02 eV
解析:(1)生成物总能量低于反应物总能量,总反应是放热反应。(2)~(4):过渡态1的能量低,相对较稳定;历经过渡态1和过渡态2的两步反应的活化能分别为1.59 eV-(-0.32 eV)=1.91 eV和1.86 eV-(-0.16 eV)=2.02 eV,所以前者反应速率比后者快。2.02 eV也是该历程中最大的正反应活化能,而历经过渡态1的反应——“CO*+H2O*+H2O(g)CO*+OH*+H*+H2O(g)”的逆反应的活化能为1.59 eV-1.25 eV=0.34 eV。
阶段重点练(一)
1.C 2 min内测得c(Mn)从0.1 mol·L-1减少到0.02 mol·L-1,则v(Mn)==0.04 mol·L-1·min-1= mol·L-1·s-1,A错误;根据速率之比等于化学计量数之比,v(Mn2+)=v(Mn)=0.04 mol·L-1·min-1,B错误;v(H2C2O4)=2.5v(Mn)=0.1 mol·L-1·min-1,C正确;2 min内测得c(Mn)从0.1 mol·L-1减少到0.02 mol·L-1,溶液体积未知,不能计算产生CO2的物质的量,D错误。
2.A 由表可知,当碘化氢的浓度成倍变化,而过氧化氢的浓度不发生变化时(实验1、2、3),反应速率与1号中反应速率相比,也成倍变化;当过氧化氢的浓度成倍变化,而碘化氢的浓度不发生变化时(实验1、4、5),该反应速率与1号中反应速率相比,也成倍变化,故当碘化氢浓度变为1号中的5倍,且过氧化氢浓度变为1号中的4倍时,则反应速率变为1号中的20倍,即为0.007 6 mol·L-1·s-1×4×5=0.152 mol·L-1·s-1,A正确。
3.C 铁粉为固态,增加铁粉的量不影响化学反应速率;容积不变充入N2,体系压强增大,但N2不参加反应,体系内H2、H2O(g)的浓度不变,化学反应速率不变;将容器的容积缩小一半,体系内H2、H2O(g)的浓度增大,反应速率增大,C符合题意;压强不变充入N2,容器的容积增大,体系内H2、H2O(g)的浓度减小,反应速率减小。
4.B CaSO4为固体,增加固体的量,浓度不变,不影响反应速率,A错误;缩小容器的容积,反应物浓度增大,反应速率增大,B正确;降低温度,反应速率减小,C错误;抽出CO2,生成物浓度减小,平衡右移,导致反应物浓度减小,反应速率减小,D错误。
5.D 本实验探究需控制单一变量,则2.5+3.5+9=3.5+3.5+x,解得:x=8,A正确;实验①②③的变量为Na2S2O3溶液浓度,③④⑤的变量为H2SO4溶液浓度,两个分组均可说明其他条件相同时,增大反应物浓度可增大该反应速率,B正确;Na2S2O3溶液浓度的改变对速率影响更大,该推断的证据是达到相同浑浊度时,实验①②③所需时间的改变量大于实验③④⑤所需时间的改变量,C正确;将装有实验②的试剂的试管浸泡在热水中一段时间后再混合,反应速率加快,达到相同浑浊度时所需要时间更短,D错误。
6.C 由题图可知,反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高,即该反应为放热反应,A错误;产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低,所以产物P2比产物P1要稳定,B错误;由题图可知中间产物Z到过渡态Ⅳ所需的活化能最大,则E正=186.19 kJ·mol-1,C正确;由题图可知,由Z到产物P1所需的活化能低于由Z到产物P2所需的活化能,则由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)>v(P2),D错误。
7.D 由题图可知,反应历程中包括2个过渡态,2个基元反应,A错误;反应的活化能越大,反应速率越慢,第1个基元反应的活化能大于第2个基元反应,所以第2个基元反应的速率最快,B错误;反应中没有非极性键的断裂和形成,C错误;反应的热化学方程式为OMoO(s)+CH4(g)CH3OH(g)+OMo(s) ΔH=-96.50 kJ·mol-1,则反应生成2 mol甲醇时放出的热量为96.50 kJ·mol-1×2 mol=193.00 kJ,D正确。
8.(1)65% (2)b 1.5×10-3 mol·L-1·s-1 (3)bcd
解析:(1)观察图表可知,反应进行到第5 s时,NO转化的物质的量为0.020 mol-0.007 mol=0.013 mol,起始物质的量为0.020 mol,转化率=×100%=65%。(2)NO2是生成物,随反应进行浓度增大,平衡时NO浓度的变化量Δc(NO)==0.006 5 mol·L-1,由于NO和NO2的化学计量数之比为1∶1,故达到平衡时NO2浓度的变化量为0.006 5 mol·L-1,所以图中表示NO2变化的曲线是b。0~2 s内用NO表示的平均反应速率v(NO)===3.0×10-3 mol·L-1·s-1,速率之比等于化学计量数之比,所以v(O2)=v(NO)=×3.0×10-3 mol·L-1·s-1=1.5×10-3 mol·L-1·s-1。(3)及时分离出NO2气体,随反应进行,NO、O2浓度减小,正反应速率降低,a错误;适当升高温度,反应速率加快,b正确;增大O2的浓度,正反应速率加快,c正确;选择高效催化剂,化学反应速率加快,d正确。
9.(1)其他条件相同时,浓度越大,反应速率越快
(2)0.002 mol·L-1·s-1
(3)①未观察到棕黄色,说明没有碘单质生成,过氧化氢没有与碘化钾发生氧化还原反应;有无色气体产生,说明过氧化氢发生了分解反应,而没有加入碘化钾前,没有观察到无色气体产生
②取两支试管,向试管1中加入2 mL 0.1 mol·L-1 H2O2溶液、1 mL KI溶液,向试管2中加入2 mL 0.1 mol·L-1 H2O2溶液,1 mL H2O
(4)影响反应速率的因素是温度还是活化能
解析:(1)根据五组数据分析,反应物浓度越大,出现棕黄色的时间越短,即浓度越大,反应速率越快。(2)v(H2O2)==0.001 mol·L-1·s-1;v(HI)=2v(H2O2)=0.002 mol·L-1·s-1。(3)根据实验现象,无色气体为氧气,是在碘化钾的作用下,过氧化氢发生分解反应产生的;实验方案应该设计对照实验。(4)第1组数据中,活化能保持不变,变量为温度;第2组数据中,温度保持不变,变量是活化能,所以可以得出结论是他研究的问题是影响反应速率的因素是温度还是活化能。
第二节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
1.A 由题图知,a、b、c的正反应速率均大于逆反应速率,均未达到平衡状态;只有d的正、逆反应速率相等,故处于化学平衡状态的是d,A符合题意。
2.D 该反应为可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,所以达到平衡时,生成的CO2小于2 mol,A错误;该反应存在限度,2 mol CO和1 mol SO2不能完全转化为生成物,所以达到平衡时,放出的热量小于a kJ,B错误;正、逆反应速率相等,反应达到化学平衡状态,SO2、CO(g)、CO2(g)的浓度不再变化,但SO2、CO(g)、CO2(g)的浓度之比不一定为1∶2∶2,C错误,D正确。
3.A FeCl3溶液与KI溶液反应的离子方程式为2Fe3++2I-2Fe2++I2,要验证该反应是否为可逆反应,则需要证明反应物、生成物均存在,无论反应是否为可逆反应,碘单质均可以生成,而检验碘单质可以使用淀粉,观察到溶液颜色变蓝,说明产生了碘单质,而要确定反应为可逆反应,还需要验证反应后是否存在Fe3+,需要用KSCN溶液检验,而且反应物Fe3+要少量,I-要过量,若反应后检验出Fe3+,才能说明该反应为可逆反应,因此所使用的是少量FeCl3溶液与足量的KI溶液反应。
4.A 2v正(O2)=v正(SO3)=v逆(SO3),则正、逆反应速率相等,反应达到平衡,A正确;单位时间内生成x mol SO3与消耗x mol SO2均为正反应方向,不能说明反应达到平衡,B错误;无论反应是否达到平衡,恒容容器中气体密度始终保持不变,即容器中气体密度不变不能说明该反应达到平衡状态,C错误;由化学反应速率跟化学计量数成正比可知,v正(SO2)=2v正(O2),D错误。
5.B 消耗1 mol SO2的同时产生1 mol NO,表示的都是正反应速率,不能判断正、逆反应速率是否相等,A错误;混合气体的颜色(透光率)不再改变,表明NO2的浓度不再变化,该反应达到平衡状态,B正确;容器内温度、容积一定,且题给反应反应前后气体体积不变,所以不能通过压强不变判断平衡状态,C错误;混合气体的密度始终不变,不能根据混合气体密度判断平衡状态,D错误。
6.B 溶液中c(OH-)不再改变,反应达到平衡状态;根据图示,达到平衡状态时c(I-)=b mol·L-1,根据方程式,平衡时,c(As)=0.5b mol·L-1,c(As)=0.25b mol·L-1,说明反应没有达到平衡状态,B项符合题意;v正(I-)=2v逆(As),正、逆反应速率之比等于化学计量数之比,反应达到平衡状态;c(I-)不再变化,反应达到平衡状态。
7.D 该反应是反应前后气体分子数不变的反应,混合气体的压强不再发生变化时,不能表明该反应达到化学平衡状态;反应速率方向相同,不能表明该反应达到化学平衡状态;达到平衡时,2v正(B)=3v逆(C),所以3v正(B)=2v逆(C)不能表明该反应达到化学平衡状态;A是固体,则混合气体的质量是“变量”,根据M=可知,混合气体的平均相对分子质量是“变量”,当“变量”不变时,反应达到化学平衡状态,D符合题意。
8.B 根据题图可知,随反应的进行,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,t1时刻正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态。a、b、c三点都未达到平衡状态,正反应速率均大于逆反应速率,A正确;c点未达到平衡状态,反应仍正向进行,CO的浓度减小,B错误;d点时正、逆反应速率相等,处于化学平衡状态,C正确;d点处于化学平衡状态,此时体系中各组分的质量或浓度均保持恒定,D正确。
9.C 随反应的进行,正反应速率越来越小,平衡时达到最小值,则a点的正反应速率大于b点的正反应速率,A错误;可逆反应从b点开始达到平衡,化学平衡为动态平衡,即v正=v逆≠0,B错误;从反应开始到平衡,参加反应的Y的物质的量为0.5 mol,根据反应可知,生成Z的物质的量为1.5 mol,由于容器的容积是2 L,因此t0 min时,c(Z)==0.75 mol·L-1,C正确;该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应,体系的压强始终不变,因此不能根据压强不变判断反应是否达到平衡状态,D错误。
10.A N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0为吸热反应,将1 mol N2O4充入一恒压绝热密闭容器中,体系温度降低,当温度不变时,反应达到平衡状态,A正确;恒压容器中,压强保持恒定不变,B错误;将1 mol N2O4充入一恒压绝热密闭容器中,随反应的进行,N2O4的浓度减小,v正(N2O4)减小,C错误;题给反应是气体分子数增大的反应,恒压条件下气体体积增大,气体质量不变,故气体密度减小,D错误。
11.A a点、b点时反应物的物质的量逐渐减小,生成物的物质的量逐渐增大,反应正向进行,则a、b两点的正反应速率比逆反应速率大,A正确;c点氨气与氢气的物质的量相等,但没有达到平衡状态,则c点时每断裂3 mol H—H,断裂的N—H的物质的量小于6 mol,B错误;d点(t1时刻)和e点(t2时刻)均处于相同的平衡状态,则两点的n(N2)相等,C错误;v(N2)∶v(NH3)=1∶2时,未指明正、逆反应速率,则不能说明反应达到平衡状态,D错误。
12.A 混合气体的平均摩尔质量M=,气体质量不变,但气体的总物质的量随反应进行而减小,M为“变量”,当M不变时,反应达到平衡,A正确;对于一个给定的反应,ΔH为一个恒定值,不能用来判断反应是否达到平衡,B错误;恒容密闭容器中,充入0.2 mol CH4(g)和0.1 mol O2(g),投料比等于化学方程式中物质的化学计量数之比,混合气体中始终等于,不能用来判断反应是否达到平衡,C错误;恒容密闭容器中,混合气体的质量为不变值,则密度为不变值,密度不变不能用来判断反应是否达到平衡,D错误。
13.(1)2SO2+O22SO3 (2)①③④ (3)① ② ①②
解析:(1)反应的化学方程式为2SO2+O22SO3。(2)根据反应的化学方程式知,①体系压强不变,说明反应已达平衡状态;②容器的容积不变,混合气体的质量不变,则反应过程中密度始终不变,所以密度不变不能说明反应已达平衡状态;③混合气体的总质量不变,但反应过程中混合气体的总物质的量改变,平均相对分子质量不变,说明反应已达平衡状态;④v正(SO3)=2v逆(O2),说明反应已达平衡状态;⑤三者的物质的量之比等于化学计量数之比,不能说明反应已达平衡状态。(3)事实①一定条件下向密闭容器中充入SO2和18O2,反应一段时间后,18O存在于SO2、O2、SO3中,说明SO2与O2反应生成SO3的同时,SO3分解生成SO2与O2,不是只有部分SO2与O2反应,即观点一不正确;事实②可以看到SO3的物质的量增加到一定程度后不再变化,说明观点三不正确,而两个事实都证明了观点二。
14.(1)> (2) mol·L-1·min-1 80% (3)CD
解析:(1)随反应的进行,反应物浓度降低,正反应速率减小,a处v正>b处v正;b处反应达到平衡,b处v正=b处v逆,所以a处v正>b处v逆。(2)设N2的改变量为a mol,列三段式:
      2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)
起始/mol 3 3 0 0
改变/mol 2a 2a 2a a
平衡/mol 3-2a 3-2a 2a a
CO2的体积分数为×100%=50%,a=1.2;平衡时v=== mol·L-1·min-1;NO的转化率为×100%=80%。(3)未指明正、逆反应速率,不能说明反应达到平衡状态,A错误;ρ=,反应前后的物质均为气体,根据质量守恒定律,m不变,在恒容下,密度始终不变,则密度不变不能代表平衡状态,B错误;该反应为气体分子数改变的反应,则压强不变,说明达到平衡状态,C正确;M=,反应前后的物质均为气体,根据质量守恒定律,m不变,该反应为气体系数改变的反应,则平均相对分子质量不变时说明达到平衡状态,D正确。
第2课时 化学平衡常数
1.A 反应CaCO3(s)+CH4(g)CaO(s)+2CO(g)+2H2(g)的平衡常数表达式为K=。
2.B 平衡常数只受温度影响,同一反应温度不同,平衡常数不同,A、C、D项错误;平衡常数越大,说明可逆反应的正反应进行的程度越大,B项正确。
3.C =,K只与温度有关,温度不变,则K不变。
4.B NO分解反应2NO(g)N2(g)+O2(g)的平衡常数表达式应该为K1=,A错误;根据2H2(g)+O2(g)2H2O(g) K2=2×1081可知,2H2O(g)2H2(g)+O2(g)的平衡常数K4===5.0×10-82,平衡常数越大,则在相同条件下反应正向进行的程度就越大,故根据NO、H2O、CO2分解的平衡常数,可判断放出O2的进行程度大小顺序为NO>H2O>CO2,B正确;由B项分析可知,H2O分解产生O2的平衡常数K4===5.0×10-82,C错误。
5.D N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应热为ΔH,相同温度时反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的反应热为-ΔH,而4NH3(g)2N2(g)+6H2(g)的反应热为-2ΔH;N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K,相同温度时反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数为,则相同温度时反应4NH3(g)2N2(g)+6H2(g)的平衡常数为。
6.A 根据盖斯定律,③式-2×①式=②式,故K2=,A项正确。
7.(1)ΔH1+ΔH2 (2)K1·K2
解析:热化学方程式如果相加(或相减),则总热化学方程式的焓变应为两热化学方程式的焓变之和(或差),而平衡常数则为两化学方程式平衡常数的乘积(或商)。
8.D 
此温度下,该反应的平衡常数K==。
9.C 据表中数据,平衡时,c(NO)=0.10×10-3 mol·L-1、c(CO)=2.70×10-3 mol·L-1,根据化学方程式2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g),平衡时,c(N2)=0.45×10-3 mol·L-1,c(CO2)=0.90×10-3 mol·L-1,则平衡常数K===5 000。
10.D 设反应过程中氧气消耗x mol,列三段式:
      2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始/mol 0.4 0.2 0
转化/mol 2x x 2x
平衡/mol 0.4-2x 0.2-x 2x
当反应达到平衡时,容器内压强变为起始时的,即=,解得x=0.18。对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),为气体分子数减少的反应,当容器内气体的压强不变时,说明该反应达到化学平衡状态,A正确;根据以上分析可知,SO2消耗物质的量为0.36 mol,则其转化率:×100%=90%,B正确;参与反应的SO2为0.36 mol,根据热化学方程式可求得放出的热量为35.28 kJ,C正确;此温度下平衡常数K===20 250,D错误。
11.A 平衡常数只受温度影响,增加氯气浓度,K3不变,A错误;K1>K2,平衡常数可以表示反应进行的程度,则相同条件下,Cl2与H2反应进行程度较Br2与H2的大,B正确;由化学方程式可知K1=、K2=、K3=,则K3=,C正确;K3=≈1.35×1014>105,则Cl2+2HBr2HCl+Br2可视为反应完全,Cl2为氧化剂,Br2为氧化产物,Cl2的氧化性大于Br2,D正确。
12.A 根据已知条件列出“三段式”:
      N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)
起始/mol 7.6 0 0
转化/mol x x x
平衡/mol 7.6-x x x
      N2O3(g)N2O(g)+O2(g)
起始/mol x 0 x
转化/mol y y y
平衡/mol x-y y x+y
达到平衡状态后n为8 mol,n为3.6 mol,则x+y=8,x-y=3.6,解得x=5.8,y=2.2,则t ℃时反应①的平衡常数K==8.0。
13.(1)N2O4(g)2NO2(g) (2)0.20 =
(3) 0.54 (4)ABDF
解析:(1)将0.4 mol的N2O4气体充入2 L已抽空的固定容积的密闭容器中,反应的化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)。(2)40 s时N2O4的变化浓度为0.10 mol·L-1,则NO2的变化浓度为0.20 mol·L-1,则b的值为0.20;60 s后反应达到平衡状态,反应物或生成物的量不再随时间的变化而变化,即c=d。(3)N2O4(g)2NO2(g),平衡常数K=;80 ℃时的平衡状态就是反应达到60 s时的状态,平衡浓度c(NO2)=0.22 mol·L-1,c(N2O4)=0.09 mol·L-1;平衡常数K==≈0.54。(4)反应正向进行,K值越大,N2O4的转化率越高,A正确;反应正向进行,K值越大,NO2的产量越大,B正确;K值越大,生成物浓度越大,反应物浓度越小,N2O4与NO2的浓度之比越小,C错误;K值越大,生成物浓度越大,反应物浓度越小,则反应正向进行的程度越大,D正确;平衡常数与达到平衡所消耗的时间无必然联系,E错误;恒温恒容条件下,容器内气体压强越大,说明生成的NO2的产量越大,则K值越大,F正确。
14.Ⅰ.(1)> Ⅱ.(2)12.5 (3)否 正反应
解析:Ⅰ.(1)根据表格数据可知,在800 ℃时平衡常数K=0.9,800 ℃时在恒容密闭容器中放入混合物,各物质浓度为c(CO)=0.01 mol·L-1,c(H2O)=0.03 mol·L-1,c(CO2)=0.01 mol·L-1,c(H2)=0.05 mol·L-1,此时的浓度商Q==0.6<0.9,说明反应正向进行,故反应速率v正>v逆。Ⅱ.(2)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0在2 L密闭容器中进行,若充入1 mol N2和1 mol H2,反应达到平衡时H2的物质的量为0.4 mol,则根据反应可知,平衡时三种气体的物质的量分别是n(N2)=1 mol-0.2 mol=0.8 mol,n(H2)=0.4 mol,n(NH3)=0.4 mol,容器的容积是2 L,所以平衡时各物质的浓度分别是c(N2)=0.4 mol·L-1,c(H2)=0.2 mol·L-1,c(NH3)=0.2 mol·L-1,则该温度下平衡常数K===12.5。(3)在此温度下,向另一容积为1 L的恒容容器B中按物质的量分别为2 mol、1 mol、1 mol充入N2、H2、NH3,则此时Q===0.5<12.5=K,说明反应未达到平衡状态,反应向着正反应方向进行。
第3课时 浓度、压强对化学平衡的影响
1.A 平衡向正反应方向移动,正反应速率一定大于逆反应速率,A正确;降低生成物的浓度,平衡正向移动,反应物的转化率一定增大,但增大某一反应物的浓度,平衡正向移动,其他反应物的转化率增大,自身转化率降低,B错误;平衡常数只受温度影响,C错误;减小生成物浓度,平衡正向移动,生成物浓度减小,D错误。
2.C 正、逆反应速率同等倍数的增大或减小,平衡不移动;O2的百分含量发生变化,化学平衡一定发生移动;SO3的质量不变,平衡不移动。
3.B 恒温恒容,通入的二氧化硫会和硫化氢反应,导致硫化氢浓度减小,平衡正向移动,A不符合题意;因固体对压强无影响且浓度不变,所以移走一部分NH4HS固体时平衡不移动,B符合题意;容器容积不变,充入氯化氢气体,氯化氢会与氨气发生反应,导致氨气浓度减小,平衡正向移动,C不符合题意;保持压强不变,充入氮气,氨气和硫化氢的浓度减小,平衡正向移动,D不符合题意。
4.D A.减小C的浓度,正、逆反应速率均减小,平衡向右移动;B.增大D的浓度,正、逆反应速率均增大,平衡向左移动;C.减小B的浓度,正、逆反应速率均减小,平衡向左移动;D.增大A的浓度,正、逆反应速率均增大,平衡向右移动。
5.B 加入OH-,c(H+)减小,平衡逆向移动,橙色变浅;加入水,溶液体积增大,离子浓度减小,溶液颜色变浅;c(K+)不影响化学平衡。
6.B 实验①向KI溶液中滴加FeCl3溶液,Fe3+与I-反应生成I2,溶液呈黄褐色,但不能说明Fe3+与I-的反应为可逆反应,A错误;实验②中加入KSCN溶液,Fe3+与SCN-反应生成Fe(SCN)3使Fe3+浓度减小,导致2Fe3++2I-2Fe2++I2平衡逆向移动,实验③中加入CCl4,CCl4萃取溶液中的I2使其浓度减小,导致2Fe3++2I-2Fe2++I2平衡向右移动,B正确;实验②所得溶液中含有Fe3+,加入KCl(s),对反应无影响,溶液颜色不变,C错误;实验③中加入CCl4,平衡向生成Fe2+的方向移动,水溶液中的c(Fe3+)减小,D错误。
7.D 将容器的容积压缩到原来的一半,X的浓度瞬间变为1.00 mol·L-1,再达到平衡时,测得X的浓度变为0.90 mol·L-1,X的浓度减小,平衡正向移动,则增大压强,平衡向气体计量数之和减小的方向移动,即m+n>p。由以上分析可知,m+n>p,A错误;平衡正向移动,Z的体积分数增大,B错误;平衡正向移动,Y的转化率增大,C错误;平衡向正反应方向移动,D正确。
8.B 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)和N2(g)+3H2(g)2NH3(g),正反应是气体体积减小的反应,增大压强,v(正)>v(逆),平衡正向移动,A、D错误;4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),正反应是气体体积增大的反应,增大压强,v(逆)>v(正),平衡逆向移动,B正确;H2(g)+I2(g)2HI(g),该反应是气体体积不变的反应,增大压强,v(逆)=v(正),平衡不移动,C错误。
9.C 及时分离出部分H2(g),生成物浓度减小,平衡正向移动,能提高乙烷平衡转化率,A不符合题意;增大容器的容积,压强减小,平衡向气体体积增大的方向即正向移动,转化率增大,B不符合题意;恒容下通入氦气,压强增大,但浓度未变,平衡不移动,转化率不变,C符合题意;分离出部分乙烯,乙烯浓度减小,平衡向减弱乙烯的改变量移动即正向移动,转化率增大,D不符合题意。
10.B 保持容器容积不变,充入He,由于参与反应的气体的浓度不变,因此平衡不移动,A错误;将容器容积增大为原来的2倍,压强减小,平衡向正反应方向移动,达到平衡时温度不变,K=c(CO2)不变,即c(CO2)不变,容器内气体的密度不变,B正确;CaCO3(s)为固体,增加其物质的量,平衡不移动,CO2的浓度不变,C错误;将容器容积缩小为原来的,压强增大,平衡向逆反应方向移动,由于K不变,因此平衡时c(CO2)不变,D错误。
11.D 反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)达到平衡时,B的浓度为0.6 mol·L-1,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的3倍,若平衡不移动,B的浓度为0.2 mol·L-1,而达到新平衡时,B的浓度为0.3 mol·L-1,说明容器容积增大,压强减小,平衡向逆反应方向移动,D的体积分数减小,B、C正确;压强减小,平衡向气体体积增大的方向移动,则说明逆反应方向为气体体积增大的方向,即a+b>c+d,A正确;因容器的容积增大,则达到新平衡时,A、B、C、D的浓度都比原平衡时的浓度小,D错误。
12.(1)D 向正反应方向 (2)C 向正反应方向
(3)A 不 (4)> >
解析:(1)反应为气体分子数减小的反应,t1时刻缩小容器容积,物质浓度均变大,正、逆反应速率均变大,平衡正向移动,则正反应速率更大,故其图像为D,平衡向正反应方向移动。(2)反应为气体分子数增加的反应,t1时刻增大容器容积,物质浓度均变小,正、逆反应速率均变小,平衡正向移动,则正反应速率较逆反应速率要大,故其图像为C,平衡向正反应方向移动。(3)反应为气体分子数不变的反应,t1时刻缩小容器容积,物质浓度均变大,正、逆反应速率均变大,平衡不移动,则正、逆反应速率相等,故其图像为A。(4)p1条件下首先达到平衡状态,说明压强:p1>p2,增大压强,C的质量分数降低,说明平衡逆向移动,正反应为气体体积增大的反应,则n>3。
13.(1)确保反应达到平衡状态 (2)该反应浓度商Q=,增大Fe3+浓度,导致Q减小,此时Q<K,平衡向正反应方向移动 (3)①加入1 mL蒸馏水 ②溶液颜色变浅 (4)Ⅰ 证明生成物不能完全被消耗,存在限度
解析:(1)试管a中溶液的颜色不变说明反应达到平衡状态,待试管a中溶液的颜色不变后再进行后续实验,目的是使反应达到平衡状态。(2)该反应浓度商Q=,增大Fe3+浓度,导致Q减小,此时Q<K,平衡向正反应方向移动。(3)①根据变量控制法,研究增大生成物Fe2+浓度对平衡的影响,应保证除Fe2+之外的其他离子浓度不变,所以c试管中加入1 mL蒸馏水;②增大Fe2+浓度,导致平衡逆向移动,I2的浓度降低,溶液颜色变浅。(4)角度1:加入某种反应物,平衡正向移动,能证明反应物不能完全被消耗,所以相应的实验为Ⅰ;角度2:相应的实验为Ⅱ,溶液不能完全褪色,证明生成物不能完全被消耗,存在限度。
第4课时 温度对化学平衡的影响
1.B 实验①、②温度不同,其他条件都相同,即研究温度对反应速率的影响,A正确;实验②无催化剂,实验③有催化剂,但二者过氧化氢浓度不同且反应温度也不同,即无法得出催化剂对反应速率的影响,B错误;实验③、⑤除了催化剂种类不同,其他条件均相同,即可研究不同催化剂的催化效果,C正确;实验①②中,其他条件相同,但②温度高,所以反应时间:t1>t2;实验②④中,温度相同,但④中过氧化氢浓度大且有催化剂,所以反应时间:t2>t4,综上,反应时间:t1>t2>t4,D正确。
2.B 氧化钙与水反应放热,氯化铵溶于水吸收热量,①中红棕色变深,③中红棕色变浅,说明升高温度,平衡逆向移动,则该反应为放热反应,①烧瓶中平衡时混合气体的平均相对分子质量减小,A、D错误,B正确;③烧杯温度下降,平衡正向移动,气体物质的量减小,气体的压强减小,C错误。
3.B 该反应为气体分子数增加的反应,增大压强,该平衡逆向移动,A不符合题意;该反应为吸热反应,升高温度,该平衡正向移动,即向着生成C的方向移动,B符合题意;使用催化剂只改变反应速率,不能使平衡发生移动,C不符合题意;增大A的物质的量,A的浓度不变,反应速率不变,该平衡不移动,D不符合题意。
4.D 测定二氧化氮的相对分子质量,要使测定结果误差最小,应该使混合气体中NO2的含量越多越好,为了实现该目的,应该改变条件使平衡尽可能逆向移动。该反应是一个反应前后气体分子数减小的放热反应,可以通过减小压强、升高温度使平衡逆向移动,则选项中,温度高的为130 ℃,压强低的为50 kPa,结合二者选D。
5.D 加入催化剂,平衡不移动,氢气的物质的量不变,A错误;升高温度,平衡向逆反应方向移动,氢气的物质的量增大,B错误;向恒容容器中通入不参与反应的N2,平衡不移动,H2的物质的量不变,C错误;增大反应物CO2的浓度,平衡向正反应方向移动,H2的物质的量减小,D正确。
6.D 由某可逆反应平衡常数K=可知,该反应的化学方程式为NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g),A错误;c(NO)减小,说明升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,B错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,C错误;缩小容器容积,使体系压强增大,化学平衡不发生移动,但由于物质的浓度增大,因此混合气体颜色加深,D正确。
7.C A项,扩大容器容积,NO2浓度减小,容器中气体颜色先变浅,平衡逆向移动,NO2浓度增大,颜色又变深,错误;B项,KMnO4是氧化剂,不是催化剂,错误;C项,玻璃球中红棕色加深,说明升高温度,平衡逆向移动,该反应为放热反应,ΔH<0,正确;D项,反应实质为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,加入KCl固体,对该平衡没有影响,错误。
8.C 新制氯水中存在平衡:Cl2+H2OHClO+HCl,光照条件下HClO分解,化学平衡向右移动;将乙酸乙酯不断蒸出,减小生成物浓度导致平衡向正反应方向移动,从而提高乙酸乙酯产率;将黄铁矿粉碎后加入沸腾炉,可增大反应物的接触面积,从而增大化学反应速率,与平衡移动原理无关,C符合题意;加入氢氧化钠固体,溶解放热,使一水合氨分解生成氨气,并且增大了OH-浓度,化学平衡NH3+H2ONH3·H2ON+OH-逆向移动,D不符合题意。
9.B 将钾蒸气从混合物中分离出来,生成物浓度减小,平衡正向移动,有利于提高反应物的转化率;缩小容积,平衡不移动,混合气体颜色变深,是因为体积减小而使二氧化氮浓度增大,和化学平衡移动无关,B符合题意;NO2转化为N2O4是放热反应,升高温度平衡逆向移动,NO2浓度增大,混合气体颜色加深;降低温度,平衡正向移动,有利于增大反应物的平衡转化率。
10.A 可逆反应M+N(s)R达到平衡后,降温,M的转化率增大,说明平衡正向移动,正反应放热;加压,M的转化率增大,说明平衡正向移动,正方向气体分子数减小,则M一定为气体,R一定为非气体,A符合题意。
11.D 容器Ⅰ是绝热容器,反应过程中温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常数不相同,A错误;容器Ⅱ是恒容容器,反应过程中压强增大,容器Ⅲ是恒压容器,反应过程中压强不变,两容器的投料相同,故容器Ⅱ、Ⅲ中正反应速率不相同,B错误;容器Ⅱ是恒温恒容,容器Ⅲ是恒温恒压,随着反应的进行,容器Ⅱ中压强大于容器Ⅲ,平衡正向移动,NO2含量增大,NO2的体积分数:Ⅱ>Ⅲ,C错误;若容器Ⅱ恒温恒容,容器Ⅰ也是恒温恒容时,达到相同平衡状态,容器Ⅰ中NO转化率和容器Ⅱ中NO2转化率之和为1,但实际容器Ⅰ是绝热恒容,随反应进行温度升高,平衡逆向移动,NO的转化率减小,因此容器Ⅰ中NO的转化率与容器Ⅱ中NO2的转化率之和小于1,D正确。
12.(1)放 > (2)增大 (3)减小 (4)减小 (5)不变
(6)变深 变浅
解析:(1)当升高温度时,B的转化率变大,说明温度升高平衡向正反应方向移动,则正反应吸热,逆反应放热,当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,说明压强减小平衡向逆反应方向移动,m+n>p。(2)当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,说明压强减小平衡向逆反应方向移动,所以A的质量分数增大。(3)若保持容器容积不变,加入B,平衡正向移动,A的转化率增大,B的转化率减小。(4)若升高温度,平衡向正反应方向移动,则平衡时B、C的浓度之比将减小。(5)若加入催化剂,平衡不移动,平衡时气体混合物的总物质的量不变。(6)加入C(容积不变)时,平衡向逆反应方向移动,B的浓度增大,颜色加深;维持容器内压强不变,充入氖气时,容器容积增大,相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,但B的浓度减小,颜色变浅。
13.(1)逆向 (2)25% (3)移出γ-丁内酯(或减小γ-丁内酯的浓度) (4)1.94 一定
解析:(1)该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动。(2)根据物质反应转化关系可知,在50 min内γ-羟基丁酸浓度变化为0.050 mol·L-1,则其转化率为×100%=25%。(3)为提高平衡时γ-羟基丁酸的转化率,除适当控制反应温度外,还可采取的措施是移出γ-丁内酯(或减小γ-丁内酯的浓度)。(4)在25 ℃时,该反应达到平衡状态时,c(γ-丁内酯)=0.132 mol·L-1,此时c(γ-羟基丁酸)=0.200 mol·L-1-0.132 mol·L-1=0.068 mol·L-1,则该温度下该反应的化学平衡常数为K==≈1.94;γ-丁内酯是生成物,γ-羟基丁酸是反应物,在反应过程中其物质的量浓度之比是一个变量,则当γ-丁内酯与γ-羟基丁酸的物质的量浓度之比保持不变时,反应一定达到平衡。
阶段重点练(二)
1.A ①体系的密度一直不变,错误;②体系的温度不再改变,说明正、逆反应速率相等,达平衡状态,正确;③A的转化率不再改变,说明消耗与生成速率相等,达平衡状态,正确;④各组分的百分含量不再改变,说明正、逆反应速率相等,达平衡状态,正确;⑤只要反应发生就有反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,错误。
2.B 该反应为吸热反应,体系温度降低,当体系的温度不变,说明达到平衡状态,A不符合题意;正、逆反应速率之比与化学计量数之比不等,故不能说明达到平衡状态,B符合题意;若M为非气体时,气体质量增加,容积不变,密度改变,当混合气体的密度不变时达到平衡状态,C不符合题意;若M为气体,总质量不变,总物质的量会变,平均相对分子质量改变,故气体的平均相对分子质量不变时可作为判断达到化学平衡状态的依据,D不符合题意。
3.D 当增大压强时,平衡向逆反应方向移动,则该反应的正反应是气体体积增大的反应,由于B是气态,所以根据化学方程式可知,A是固体或液体,而C一定是气体,D正确。
4.C 温度升高,正、逆反应速率均增大,A错误;压缩容器容积,压强增大,平衡向气体分子数减小的方向即逆反应方向移动,B错误;增加CH4的量使平衡向正反应方向移动,有利于消耗更多NO2,C正确;催化剂只改变化学反应速率,不影响平衡产率,D错误。
5.B 根据平衡常数表达式可知,该反应的化学方程式是C(g)+D(g)A(g)+B(g)。恒容时,若温度适当降低,D的浓度增加,说明降低温度,化学平衡逆向移动,逆反应是放热反应,则该反应的正反应是吸热反应,ΔH>0。降低温度,正反应、逆反应速率都减小,A错误;该反应的正反应是吸热反应,ΔH>0,B正确;平衡常数K只与温度有关,而与物质的浓度无关,C错误。
6.D 根据已知,列三段式:
      CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始/mol 0.2 1 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 0.2-x 1-x x x
0.2-x=x,解得x=0.1。前10 min的平均反应速率v(H2)===0.005 mol·L-1·min-1,A正确;H2O的平衡转化率为×100%=10%,B正确;平衡时CO2的体积分数为=,C正确;该温度下平衡常数K===,D错误。
7.D 随着温度的升高,平衡转化率逐渐降低,说明平衡逆向移动,该反应为放热反应,ΔH<0,A正确;反应为气体分子数减小的反应,相同条件下,增大压强,平衡正向移动,SO2的平衡转化率增大,即p1>p2>p3,B正确;催化剂可降低反应活化能,加快反应速率,C正确;平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变,D错误。
8.B 由题图可知,升高温度,H2S的平衡转化率降低,该反应是放热反应,ΔH<0,A正确;300 ℃时,K=0.1,H2S的平衡转化率为20%,列三段式如下:
     CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)
起始/mol a 10 0 0
转化/mol 2 2 2 2
平衡/mol a-2 8 2 2
由于化学方程式中各成分化学计量数均为1,则K==0.1,解得a=7,平均相对分子质量Mr=≈31.53,气体的平均摩尔质量为31.53 g·mol-1,B错误;增大CO的浓度平衡正向移动,H2S的转化率增大,C正确;由B中分析可知反应前CO的物质的量为7 mol,D正确。
9.(1)> < < (2)< b>a>c c>b>a (3)< >
解析:(1)由图乙可知,增大压强使正反应速率变化更大,说明增大压强平衡正向移动,可知a+b>c+d;先拐先平数值大,由图甲可知T1<T2;温度由T1升高至T2,平衡时生成物浓度降低,说明升高温度平衡逆向移动,而升高温度平衡向吸热反应方向移动,即逆向为吸热反应,故ΔH<0。(2)若反应正向吸热,则升高温度平衡将正向移动,生成物AB3的平衡体积分数将增大,因此T1<T2;由图丙可知,AB3的平衡体积分数由大到小为b>a>c;增大其中某一组分的浓度,平衡将正向移动,使得其余反应物的转化率增大,自身的转化率将减小,因此A2的平衡转化率由大到小为c>b>a。(3)由图丁可知,增大压强,反应物A的百分含量增大,说明增大压强使平衡逆向移动,即m+n<p+q;E点A的百分含量高于平衡点,则平衡将正向移动,因此v正>v逆。
10.(1)-27 K3=(  (2)ad (3)①43 kJ ②23.04p总
解析:(1)已知ⅰ.Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g) ΔH=+489 kJ·mol-1,ⅲ.C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH=+172 kJ·mol-1,根据盖斯定律可知,ⅰ-ⅲ×3得Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-27 kJ·mol-1。由上述过程可知,=K2,即K3=( 。(2)T1 ℃时,向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe2O3和C,发生反应ⅰ,反应达到平衡后,在t1时刻,改变某条件,v(逆)突然增大,但重新达到平衡状态后与原平衡相同,说明温度不变,平衡常数K=c3(CO)不变,则t1时刻改变的条件可能是压缩容器的容积或增大CO的浓度,故答案为ad。(3)①由图2可知,650 ℃时,该反应达平衡后,CO的体积分数为40%,有以下关系:
     C(s)+CO2(g)2CO(g)
起始/mol 1 0
转化/mol x 2x
平衡/mol 1-x 2x
则×100%=40%,解得:x=0.25。由反应C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH=+172 kJ·mol-1可知该反应达平衡后吸收的热量是0.25 mol×172 kJ·mol-1=43 kJ。②925 ℃时,CO的体积分数为96%,则CO2的体积分数为4%,所以用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数Kp==23.04p总。
第三节 化学反应的方向
1.C 红墨水滴入清水中能使整杯水变红、冰在室温下融化成水、铁器在潮湿的空气中生锈等过程都是自发进行的,A、B、D项均属于自发进行的变化,而电解水生成氢气和氧气的反应必须通电电解才可以进行,不属于自发过程,C项符合题意。
2.C 气体扩散过程中,混乱度增大,此过程自发地从有序向无序进行,A、B错误;反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)可自发进行,其反应前后气体的分子数不变,不属于熵增反应,C正确,D错误。
3.B 蜡炬燃烧是放热反应,ΔH<0,有气体生成ΔS>0,A不符合题意;石灰石受热分解是吸热反应,ΔH>0,有气体生成ΔS>0,B符合题意;C、D中没有涉及化学变化,C、D不符合题意。
4.B CH4(g)含有的原子总数多,CH4(g)的摩尔质量大,所以熵值:1 mol CH4(g)>1 mol H2(g),A错误;相同状态的相同物质,物质的量越大,熵值越大,B正确;等量的同种物质,熵值关系为S(g)>S(l)>S(s),C错误;金刚石的微观结构更有序,熵值更低,D错误。
5.D 拉伸过程中放热,则从拉伸状态到收缩状态的焓变为正值,且混乱度增大,熵变为正值,该过程为自发过程。A项,CaCO3分解为吸热反应,熵变为正值,但25 ℃时该过程不能自发进行;B项,NaOH的溶解放热;C项为放热反应;D项为吸热反应,且熵值增大,为自发进行的过程。
6.D 水凝结成冰的过程中,体系的混乱度减小即熵变ΔS<0,A正确;发生离子反应的条件之一是生成气体,有气体生成时体系的混乱程度增大,ΔS>0,B正确;化学反应有向物质内能降低、体系混乱程度增大方向进行的趋势,C正确;NH4NO3溶于水吸热,但溶解过程是混乱度增大的物理过程,能够自发进行,D错误。
7.C 由题图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,正反应为放热反应,正反应为气体物质的量减小的反应,则为熵减的反应,即ΔH<0,ΔS<0。
8.A 步骤二的反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)为熵增的吸热反应,ΔH>0、ΔS>0,若要使ΔH-TΔS<0,则高温有利于自发进行,A正确;步骤一中反应为CaO和CO2化合生成CaCO3,该反应过程中气体的物质的量减小,为熵减的反应,ΔS<0,B错误;步骤一和步骤二的条件不同,不互为可逆反应,C错误;CaO和盐酸反应生成氯化钙和水,属于碱性氧化物,CO2为酸性氧化物,D错误。
9.B ΔG=ΔH-TΔS<0,反应能够自发进行,该反应ΔH>0,ΔS>0,在高温下反应能自发进行。
10.D 反应ΔS<0,要反应自发进行,据ΔG=ΔH-TΔS<0,则ΔH<0,A错误;反应的ΔS<0,在常温下能自发进行,据ΔG=ΔH-TΔS<0,则ΔH<0,B错误;反应的ΔH<0,ΔS<0,据ΔG=ΔH-TΔS<0,则需要低温的条件自发进行,C错误;反应ΔH>0,ΔS>0,据ΔG=ΔH-TΔS<0,则需要高温的条件自发进行,D正确。
11.A 在0 ℃、100 kPa条件下,白锡→灰锡,其ΔG=ΔH-TΔS=-2 180.9 J·mol-1-273 K×(-6.61 J·mol-1·K-1)=-376.37 J·mol-1<0,因此在该条件下白锡会变为灰锡。
12.C 由ΔG=ΔH-TΔS<0知,反应可自发进行,说明反应进行的自发性需综合考虑体系的焓变和熵变,而非自发反应在一定条件下可以实现,选C。
13.B 由题中热化学方程式可知,反应①②均为熵减反应,即ΔS<0,A错误;反应①ΔH>0,ΔS<0,则ΔH-TΔS>0,任何温度下反应都不能自发进行,B正确;由B项可知,反应①在任何温度下都不能自发进行;反应②的ΔH<0,ΔS<0,则在低温条件下,ΔH-TΔS<0,即反应②低温时可自发进行,C、D错误。
14.A 根据自由能判据,正反应自发进行的条件是ΔG=ΔH-TΔS<0,T< K≈276.4 K,故300 K时反应不能自发进行,A项符合题意。
15.(1)放热 减小 低温 (2)能自发进行
解析:(1)反应Ⅰ中,恒压下升高温度,α(A)减小,即升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0;由p1>p2知,恒温时增大压强,α(A)增大,说明此反应为气体分子数减小的反应,即为熵减反应,ΔS<0。放热、熵减反应只能在低温下自发进行。(2)反应Ⅱ中,恒温下压强对φ(A)没有影响,说明压强变化不影响反应平衡,此反应为气体分子数不变的反应,反应过程中熵变很小,ΔS≈0,若T1>T2,恒压下温度越高φ(A)越大,说明升高温度平衡向左移动,正反应为放热反应,ΔH<0,则ΔH-TΔS<0,反应能自发进行。
16.(1)任何温度 (2)否 该反应为吸热、熵减的化学反应,在任何温度下都不能自发进行 (3)ΔH-TΔS<0,则-176 kJ·mol-1+0.285 kJ·mol-1·K-1T<0,解得T<617.5 K=344.5 ℃,即低于344.5 ℃时反应③能自发进行
解析:(1)由表中数据可知,反应①2H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g)的ΔH<0,ΔS>0,反应①在任何温度下都能自发进行。(2)由表中数据可知,反应②CO2(g)C(s,石墨)+O2(g)的ΔH>0,ΔS<0,在任何温度下都有ΔH-TΔS>0,在任何温度下都不能自发进行。(3)反应③的ΔH=-176 kJ·mol-1,ΔS=-285 J·mol-1·K-1,ΔH-TΔS<0,则-176 kJ·mol-1+0.285 kJ·mol-1·K-1T<0,T<617.5 K=344.5 ℃,即低于344.5 ℃时反应③能自发进行。
第四节 化学反应的调控
1.D 未告知反应前加入的反应物的量,不能判断,D错误。
2.B 由题图可知,生成NH3的过程中氮元素化合价逐渐降低,是通过多步还原反应实现的,A正确;过程Ⅰ是断裂氮氮三键中的一个键且形成一个N—H键,而过程Ⅲ是断裂NN键中的一个键且形成一个N—H键,所以能量变化不同,B错误;增大N2的浓度,平衡正向移动,使H2转化量增加从而增大了H2的转化率,C正确;NH3的及时脱附可留下继续反应的空间而增加催化剂的活性,如果大量氨分子吸附在催化剂表面,将降低反应速率,D正确。
3.C 要使氨的产率增大,就要使平衡右移,增大压强、降低温度、增大N2和H2的浓度和及时分离产生的NH3均可达到目的;要使化学反应速率增大,增大压强、升高温度、增大N2和H2的浓度和使用铁触媒均可达到目的,②⑤符合题意。
4.B 分离出氨气,使平衡正向移动,但正反应速率和逆反应速率都减小,A错误;热交换的目的是预热原料气,同时对合成的氨气进行降温,利于液化分离,B正确;合成氨一般选择400~500 ℃进行,主要是让铁触媒的活性最大,但温度升高,原料气的平衡转化率降低,C错误;步骤⑤分离出氨气,有利于平衡正向移动,可以提高原料的平衡转化率,D错误。
5.B 应选择适当温度和加压,但不是压强越大越好,要考虑压强过大,设备要求高,且运行成本高,B错误。
6.D 反应Ⅰ中,粉碎黄铁矿,能增大反应物之间的接触面积,使反应更充分,反应速率更大,A正确;虽然加压能提高SO2的转化率,但是提高程度有限,且会显著增加工业成本,同时常压下SO2的转化率已经较高,可满足生产需要,因此反应Ⅱ选择常压下进行,B正确;反应Ⅲ,将98.3%的浓硫酸从吸收塔顶喷淋而下,SO3从下往上与浓硫酸充分接触,能快速、充分吸收SO3,C正确;反应Ⅱ中若鼓入太多空气,则会导致SO2的浓度太低,而且鼓入太多空气会使得反应温度降低,反应速率减小,不利于反应Ⅱ的进行,D错误。
7.B 由于合成氨的反应是一个可逆反应,故进口a通入压缩N2和H2,有助于提高反应速率,提高N2和H2的利用率,A正确;出口b为循环的氢气和氮气,需要净化,防止催化剂中毒,B错误;经过反应器反应,按下进上出的方式通入冷凝水(从A口进水,B口出水),混合气体进入冷却室,将NH3液化,出口c处为液态氨,将NH3分离有利于平衡正向移动,C、D正确。
8.D 由题图可知,当温度在大约280 ℃之后,在Fe2O3作催化剂条件下,SO2的平衡转化率最大,A正确;温度在340 ℃时,SO2的转化率已经比较高了,再升高温度转化率变化不大且成本升高,B正确;温度太高,催化剂活性可能会降低,C正确;其他条件相同时,选择Cr2O3作催化剂,不同温度下SO2的转化率不同,当温度在260 ℃时选择Cr2O3作催化剂,SO2的转化率相比之下最大,D错误。
9.(1)①BE ②AD
(2)改变反应历程(反应机理),降低反应的活化能
解析:(1)①该反应为等体积反应,气体的压强保持不变,不能作为反应达到平衡的判据,A不符合题意;K只与温度有关,不能作为反应达到平衡的判据,C不符合题意;恒容条件,全部为气体的反应,气体的密度保持不变,不能作为反应达到平衡的判据,D不符合题意;②该反应为放热反应,温度过高不利于产物生成,A符合题意;该反应为气体参与的等体积反应,压强不影响平衡,适当提高压强有利于提高反应速率,B不符合题意;选择合适的催化剂可以提高反应的速率,C不符合题意;恒容条件下通入非反应气体,反应速率不变,D符合题意。(2)催化剂的作用是改变反应历程(反应机理),降低反应的活化能,加快反应速率。
10.(1)+N*+3H* 62 (2)不变 反应中氨气浓度减小但吸附量不变,平均反应速率不变
解析:(1)决速步骤是速率最慢的基元反应,活化能最高的基元反应,因此反应的方程式为+N*+3H*;该步反应的活化能=(17+45)kJ·mol-1=62 kJ·mol-1。(2)由表中数据得知,每间隔10分钟,氨气浓度减少0.1c0,因此反应速率不变,原因是尽管反应物中氨气浓度减少,但是吸附量不变,平均反应速率不变。
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第一节 电离平衡
第1课时 弱电解质的电离平衡
1.B A项,SO2溶于水后生成亚硫酸,亚硫酸电离出离子能导电,SO2不能电离,属于非电解质,错误;B项,同温度、同浓度的盐酸与醋酸溶液进行导电性实验,醋酸导电性弱于盐酸,说明醋酸溶液中的离子浓度小,为部分电离,故醋酸为弱电解质,正确;C项,硫酸钡难溶于水,但是其溶于水的部分完全电离,属于强电解质,错误;D项,共价化合物不一定为非电解质,如HCl是电解质,错误。
2.A A项,硫酸为酸,纯净物;纯碱为碳酸钠,化合物;过氧化钠为金属氧化物,属于电解质;水为弱电解质,正确;B项,盐酸为混合物,错误;C项,HD为单质气体,错误;D项,BaSO4为强电解质,错误。
3.C A项,H2SO4是二元强酸,在水溶液中完全电离出H+和S,电离方程式为H2SO42H++S,正确;B项,NaHCO3在水溶液中完全电离出Na+和HC,电离方程式为NaHCO3Na++HC,正确;C项,CH3COOH是一元弱酸,部分电离,电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+,错误;D项,NH3·H2O是弱碱,部分电离出N和OH-,电离方程式为NH3·H2ON+OH-,正确。
4.A 加入少量NaOH固体,OH-和H+反应,导致溶液中c(H+)减小,平衡向正反应方向移动,A正确;加水稀释第1课时 化学平衡状态
题组一 可逆反应与平衡状态
1.(2025·深圳高二期中)一定条件下,向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO,发生反应:NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g),测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示,其中处于化学平衡状态的是(  )
A.d   B.b C.c   D.a
2.(原创题)在一定条件下,将2 mol CO和1 mol SO2充入一恒容密闭容器中,发生反应:
SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l) ΔH=-a kJ·mol-1。当达到平衡状态时,下列说法中正确的是(  )
A.此时生成2 mol CO2
B.此时放出a kJ热量
C.SO2、CO(g)、 CO2(g) 浓度之比为1∶2∶2
D.SO2、CO(g)、 CO2(g) 浓度不再变化
3.(2025·台州期中)为了验证化学反应的可逆性,现在选择FeCl3溶液与KI溶液进行实验探究,下列试剂选择及物质检验,能够合理证明的是(  )
①足量的FeCl3溶液 ②少量的FeCl3溶液 ③足量的KI溶液 ④少量的KI溶液 ⑤淀粉检验I2 ⑥KSCN溶液检验Fe3+
A.②③⑤⑥ B.①④⑥
C.②④⑤⑥ D.②③⑤
题组二 化学平衡状态的判断
4.(教材改编题)对于恒容密闭容器中进行的可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列说法正确的是(  )
A.达到化学平衡时,2v正(O2)=v逆(SO3)
B.若单位时间内生成x mol SO3 的同时消耗x mol SO2,则反应达到平衡状态
C.容器中气体密度不变时,说明该反应达到平衡状态
D.化学反应速率关系是:2v正(SO2)=v正(O2)
5.(教材改编题)一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应NO2(g) + SO2(g) NO(g)+SO3(g),下列说法能够判断该反应已达到平衡状态的是[不考虑NO2与N2O4(无色)间的转化](  )
A.消耗1 mol SO2的同时产生1 mol NO
B.混合气体的颜色(透光率)不再改变
C.混合气体的压强不再改变
D.混合气体的密度不再改变
6.(2025·汉中高二期中)常温时,将10 mL a mol·L-1 Na3AsO3溶液、10 mL a mol·L-1 I2溶液和10 mL NaOH溶液混合,发生反应:As(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)As(aq)+2I-(aq)+H2O(l),溶液中c(I-)与反应时间(t)的关系如图所示。下列不能说明反应达到平衡状态的是(  )
A.溶液中c(OH-)不再变化
B.c(As)=0.25b mol·L-1
C.v正(I-)=2v逆(As)
D.c(I-)不再变化
7.(2025·重庆名校联盟高二期中)在一定温度下的恒容密闭容器中,当下列各项不再发生变化时,表明反应A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已经达到化学平衡状态的是(  )
A.混合气体的压强
B.相同时间内生成n mol D的同时消耗3n mol B
C.3v正(B)=2v逆(C)
D.混合气体的平均相对分子质量
题组三 化学平衡状态图像分析
8.一定条件下,向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO,发生反应NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g),测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是(  )
A.a、b、c三点的正反应速率均大于逆反应速率
B.c点时CO的浓度在增大
C.d点时正、逆反应速率相等
D.d点时平衡体系中NO、CO、N2、CO2的浓度保持恒定
9.恒温时向2 L密闭容器中通入一定量的气体X和Y,发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g),Y的物质的量n(Y)随时间t变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(  )
A.正反应速率:a点比b点小
B.t0 min时该反应停止
C.t0 min时,c(Z)=0.75 mol·L-1
D.当密闭容器中的压强不再变化时,该可逆反应达到了化学平衡状态
10.(2025·北京陈经纶中学高二期中)已知:N2O4(g)(无色)2NO2(g) ΔH>0,现将1 mol N2O4充入一恒压绝热密闭容器中,下列示意图能说明反应达到平衡状态的是(  )
11.(2025·广西部分名校高二联考)对于容积不变的密闭容器中的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是(  )
A.a点、b点的正反应速率比逆反应速率大
B.c点时每断裂3 mol H—H则断裂6 mol N—H
C.d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不一样
D.v(N2)∶v(NH3)=1∶2时达到平衡
12.(2025·江西名校协作体高二联考)二甲醚(CH3OCH3)被誉为“21世纪的清洁燃料”。一定温度下,在某恒容密闭容器中,充入0.2 mol CH4(g)和0.1 mol O2(g),发生的反应为2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH。下列说法正确的是(  )
A.当混合气体的平均相对分子质量不再改变时,该反应达到平衡状态
B.当ΔH不再改变时,该反应达到平衡状态
C.当混合气体中不再改变时,该反应达到平衡状态
D.当混合气体的密度不再改变时,该反应达到平衡状态
13.在密闭容器中,SO2和O2在催化剂、500 ℃的条件下发生反应。
(1)该反应的化学方程式是                                。
(2)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡,下列还可以说明该反应已达平衡的是   (填序号)。
①体系内压强不再改变
②容器内气体的密度不再改变
③混合气体的平均相对分子质量不再改变
④v正(SO3)=2v逆(O2)
⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)=2∶1∶2
(3)对于SO2与O2生成SO3的反应,在O2过量时,SO2也不能完全转化为SO3。对此现象,某小组同学提出三个观点:
观点一:只有部分SO2与O2反应
观点二:SO2与O2反应生成SO3的同时,SO3分解生成SO2与O2
观点三:SO2全部转化为SO3后,部分SO3又转化为SO2
查阅资料得到以下两条事实:
事实① 事实②
一定条件下向密闭容器中充入SO2和18O2,反应一段时间后,18O存在于SO2、O2、SO3中 反应过程中,SO3的物质的量变化趋势如图所示
其中可以证明观点一不正确的事实是(填“①”或“②”,下同)    ,可以证明观点三不正确的事实是    ;符合观点二的事实是    。
14.(2025·兰州一中高二检测)在恒温恒容(2 L)的密闭容器中充入3 mol CO和3 mol NO混合气体,发生反应:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g),测得反应过程中CO2的体积分数与时间(min)的关系如图所示。
(1)a处v正    (填“>”“<”或“=”)b处v逆。
(2)反应达到平衡时CO2的反应速率为      ,NO的转化率为     。
(3)能说明上述反应已达化学平衡状态的是      (填字母)。
A.v(CO)=v(NO)
B.混合气体的密度保持不变
C.反应容器内压强保持不变
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
4 / 4第2课时 化学平衡常数
题组一 平衡常数的表达式及影响因素
1.(2025·广西地级市高二期中联考)一定条件下,某密闭容器中,发生反应CaCO3(s)+CH4(g)CaO(s)+2CO(g)+2H2(g),该反应的平衡常数表达式为(  )
A.
B.
C.
D.
2.下列关于平衡常数的说法正确的是(  )
A.在任何条件下,平衡常数都是一个定值
B.由平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的限度
C.平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强有关
D.当改变反应物的浓度时,平衡常数一定会发生改变
3.(2025·广安高二月考)反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡后,保持温度不变,再通入O2,重新达到平衡,则新平衡与旧平衡相比的值(  )
A.变小 B.变大
C.不变 D.无法确定
4.(2025·肇庆高二月考)平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志,在常温下,下列反应的平衡常数数值如下:
2NO(g)N2(g)+O2(g) K1=1×1030
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) K2=2×1081
2CO2(g)2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92
下列说法正确的是(  )
A.常温下,NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1=
B.常温下,NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的进行程度由大到小的顺序为NO>H2O>CO2
C.常温下,水分解产生O2,此时平衡常数的数值约为5×10-80
D.以上说法都不正确
题组二 平衡常数与化学方程式的关系
5.一定温度下,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应热和平衡常数分别为ΔH和K,则相同温度时反应4NH3(g)2N2(g)+6H2(g)的反应热和平衡常数为(  )
A.2ΔH和2K B.-2ΔH和K2
C.2ΔH和-2K D.-2ΔH和
6.(2025·福建达标高中高二期中)已知下列含硫物质间转化的化学方程式,得出的相关结论正确的是(  )
①S(s)+O2(g)SO2(g) K1
②2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(l) K2
③2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l) K3
A.K2= B.K1=K2+K3
C.K2=K3-2K1 D.K1=K3×K2
7.(2025·西安高二月考)已知在一定温度下,下列各反应的焓变和平衡常数如下:
①C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH1 K1
②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH2 K2
③C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH3 K3
(1)ΔH1、ΔH2、ΔH3三者关系为ΔH3=    。
(2)K1、K2、K3三者关系为K3=    。
题组三 平衡常数与平衡转化率的计算
8.(教材改编题)在一定温度下,向某恒容密闭容器中,充入一定量的M、N气体。5 min后,反应M(g)+3N(g)2P(g)达到平衡,若平衡时各物质的浓度分别为c(M)=2.0 mol·L-1、c(N)=2.0 mol· L-1、c(P)=1.0 mol·L-1,则K的值为(  )
A.1 B.16
C.160 D.
9.汽车排气装置中的三元催化装置,可以利用反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)实现气体的无害化排放。T ℃时,在恒容的密闭容器中通入一定量的CO和NO,能自发进行上述反应,测得不同时间的CO和NO的浓度如表:
时间/s 0 1 2 3 4 5
c(NO)/(10-3mol·L-1) 1.00 0.45 0.25 0.15 0.10 0.10
c(CO)/(10-3 mol·L-1) 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70
该温度下的反应的平衡常数K为(  )
A.500 B.1
C.5 000 D.100
10.(2025·福州一中高二期中)一定温度下,向容积为5 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196 kJ·mol-1。当反应达到平衡时,容器内压强变为起始时的。下列说法错误的是(  )
A.当容器内气体的压强不变时说明该反应达到化学平衡状态
B.SO2的转化率为90%
C.达到平衡时反应放出的热量为35.28 kJ
D.此温度下该反应的平衡常数K=4 050
11.(2025·福州福清高二联考)25 ℃时, Cl2+H22HCl K1=2.57×1033
Br2+H22HBr K2=1.91×1019
Cl2+2HBr2HCl+Br2 K3
下列有关说法错误的是(  )
A.增加氯气浓度, 可使K3增大
B.相同条件下,Cl2与H2反应进行程度较Br2与H2的大
C.反应平衡常数关系为K3=
D.Cl2的氧化性大于Br2
12.(2025·海南儋州高二月考)加热N2O5依次发生的分解反应为①N2O5(g)N2O3(g)+O2(g);②N2O3(g)N2O(g)+O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入7.6 mol N2O5,加热到t ℃,达到平衡状态后n为8 mol,n为3.6 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为(  )
A.8.0 B.8.5
C.9.6 D.10.2
13.80 ℃时,将0.4 mol的四氧化二氮气体充入2 L已抽空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
  时间/s c/(mol ·L-1)   0 20 40 60 80 100
c(N2O4) 0.20 a 0.10 c d e
c(NO2) 0.00 0.12 b 0.22 0.22 0.22
反应进行至100 s后将反应混合物的温度降低,发现气体的颜色变浅。
(1)该反应的化学方程式为                                。
(2)表中b=    ,c    (填“<”“=”或“>”)d。
(3)该反应的平衡常数表达式K=    ,在80 ℃时该反应的平衡常数K为    。
(4)在其他条件相同时,该反应的K值越大,表明建立平衡时    (填字母)。
A.N2O4的转化率越高
B.NO2的产量越大
C.N2O4与NO2的浓度之比越大
D.正反应进行的程度越大
E.所耗时间越少
F.容器内气体压强越大
14.Ⅰ.在一定容积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如表:
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
(1)800 ℃在恒容密闭容器中放入混合物,各物质浓度为c(CO)=0.01 mol·L-1,c(H2O)=0.03 mol·L-1,c(CO2)=0.01 mol·L-1,c(H2)=0.05 mol·L-1,此时v正    (填“=”“>”“<”或“不能确定”)v逆。
Ⅱ.恒温下,在容积为2 L的恒容密闭容器A中通入1 mol N2与1 mol H2的混合气体,发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,一段时间后,达到平衡,若平衡时氢气的物质的量为0.4 mol。
(2)此温度时该反应的化学平衡常数K为    。
(3)若在此温度下,向另一容积为1 L的恒容密闭容器B中按物质的量分别为2 mol、1 mol、1 mol充入N2、H2、NH3,此时,该反应是否处于平衡状态?    (填“是”或“否”);此时若没有达到平衡,反应应向    (填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
4 / 4阶段重点练(二)
一、选择题(每小题只有一个正确答案)
1.(2025·武汉四中高二月考)在一个绝热的、容积固定的密闭容器中,发生可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(m、n、p、q为任意正整数)。下列能说明该可逆反应达到平衡状态的是(  )
①混合气体的密度不再发生变化 ②体系的温度不再发生变化 ③A的转化率不再改变 ④各组分的百分含量不再改变 ⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(.
D)=m∶n∶p∶q
A.②③④ B.①③⑤
C.②④⑤ D.①②③④⑤
2.(2025·泉州高二期中)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,已知M的状态未知,则下列描述一定不能作为达到平衡的标志的是(  )
A.体系的温度不变时
B.反应速率2v正(N)=v逆(Q)时
C.混合气体的密度不变时
D.气体的平均相对分子质量不变时
3.(苏教版习题)已知化学反应2A(?)+B(g)2C(?)达到平衡,当增大压强时,平衡向逆反应移动,则该条件下A、C两种物质的聚集状态可能的是(  )
A.A是气体,C是固体 B.A、C均为气体
C.A、C均为固体 D.A是固体,C是气体
4.(2025·长沙长郡中学高二月考)NO2是一种大气中常见的污染气体,一种新型的催化剂可在某温度下催化CH4还原NO2,生成无污染气体,其化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+2H2O(g)+CO2(g)(已知该反应ΔH<0)。某实验室工作人员在密闭容器中进行模拟实验,下列说法正确的是(  )
A.保持容器容积不变,升高温度,正反应速率减小
B.在一定温度下压缩容器容积,平衡向正反应方向移动
C.实际应用中,适当增加CH4的量有利于消耗更多NO2
D.研发效率更高的催化剂,可以提高NO2的平衡转化率
5.(2025·东北师范大学附属中学高二检测)在一定条件下,某反应达到平衡时,平衡常数K=。恒容时,若温度适当降低,D的浓度增加。下列说法正确的是(  )
A.降低温度,逆反应速率增大
B.该反应的焓变为正值
C.若增大c(A)、c(B),K增大
D.该反应的化学方程式为A(g)+B(g)C(g)+D(g)
6.(2025·漯河高二联考)T ℃时向2 L恒容密闭容器中通入0.2 mol CO和1.0 mol H2O(g),发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),10 min时反应恰好达平衡,此时测得CO与H2的物质的量相等。下列叙述错误的是(  )
A.前10 min的平均反应速率v(H2)=0.005 mol·L-1·min-1
B.H2O的平衡转化率为10%
C.平衡时CO2的体积分数为
D.该温度下平衡常数K=0.05
7.(2025·清华大学附属中学高二月考)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH。当SO2(g)、O2(g)和N2(g)按一定比例混合时,SO2平衡转化率α随温度、压强的变化如下图所示。下列说法错误的是(  )
A.ΔH<0
B.p1>p2>p3
C.钒催化剂能降低反应的活化能,提高反应速率
D.增大压强平衡正向移动,反应平衡常数增大
8.(2025·重庆高二期末联合检测)羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害。在密闭容器中充入10 mol H2S和一定量CO发生反应:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) ΔH。H2S的平衡转化率随温度变化如下图所示,300 ℃时该反应的平衡常数K=0.1。下列说法错误的是(  )
A.该反应ΔH<0
B.反应达到平衡时,气体的平均摩尔质量为30 g·mol-1
C.增大CO的浓度可以提高H2S的平衡转化率
D.反应前CO的物质的量为7 mol
二、非选择题
9.(2025·牡丹江高二期中)化学平衡图像分析。
(1)可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH,同时符合下列两图中各曲线:
则a+b    c+d;T1    T2;ΔH    0。(填“>”“<”或“=”)
(2)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对反应A2(g)+3B2(g)2AB3(g)的化学平衡状态的影响,得到如图丙所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量)。
根据图像得出的结论,若正反应吸热,则T1   (填“>”“<”或“=”)T2,对于a、b、c三点,AB3的平衡体积分数由大到小为    ,A2的平衡转化率由大到小为    。
(3)对于化学反应mA(g)+nB(g)qC(g)+pD(g),L线上所有的点都是平衡点(见图丁)。
则m+n    p+q,E点v正    v逆。(填“>”“<”或“=”)
10.铁在生产生活中应用最广泛,炼铁技术和含铁新材料的应用备受关注。
(1)高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应有:
反应 ΔH/(kJ·mol-1) K
ⅰ.Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g) +489 K1
ⅱ.Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) X K2
ⅲ.C(s)+CO2(g)2CO(g) +172 K3
试计算,X=    ,K1、K2与K3之间的关系为        。
(2)T1 ℃时,向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe2O3和C,发生反应ⅰ,反应达到平衡后,在t1时刻,改变某条件,v(逆)随时间(t)的变化关系如图1所示,则t1时刻改变的条件可能是   (填字母)。
a.保持温度不变,压缩容器
b.保持容积不变,升高温度
c.保持容积不变,加少量碳粉
d.保持温度和容积不变,增大CO浓度
(3)在一定温度下,向某容积可变的恒压密闭容器(p总)加入1 mol CO2与足量的碳,发生反应ⅲ,平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图2所示。
①650 ℃时,该反应达平衡后吸收的热量是    。(计算时不考虑温度对ΔH的影响)
②925 ℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数Kp为    。[气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数,用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示平衡常数,记作Kp]
2 / 3第4课时 温度对化学平衡的影响
题组一 探究温度对化学平衡的影响
1.(2024·衡水高二月考)为了研究外界条件对H2O2分解反应速率的影响,某同学在5支试管中分别加入5 mL H2O2溶液,并测量收集V mL气体(相同状况)时所需的时间,实验记录如下:
实验序号 H2O2溶液浓度 反应温度 催化剂 反应时间
① 2% 20 ℃ 无 t1
② 2% 40 ℃ 无 t2
③ 5% 20 ℃ MnO2 t3
④ 5% 40 ℃ MnO2 t4
⑤ 5% 20 ℃ FeCl3 t5
下列说法中错误的是(  )
A.实验①、②研究温度对反应速率的影响
B.实验②、③研究催化剂对反应速率的影响
C.实验③、⑤研究不同催化剂的催化效果
D.获得相同体积的O2所需时间:t1>t2>t4
2.(2025·宜春高二月考)如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别装在盛有水的三个烧杯中,在①烧杯中加入CaO,在②烧杯中不加其他任何物质,在③烧杯中加入NH4Cl晶体,发现①中红棕色变深,③中红棕色变浅。已知:2NO2(红棕色)N2O4(无色),下列叙述正确的是(  )
A.2NO2N2O4是吸热反应
B.NH4Cl溶于水时吸收热量
C.③烧瓶中气体的压强增大
D.①烧瓶中平衡时混合气体的平均相对分子质量增大
题组二 温度、催化剂对化学平衡的影响
3.(2025·白城一中高二期末)有一处于平衡状态的反应:3A(s)+2B(g)3C(g) ΔH>0。为了使平衡向生成C的方向移动,应选择的条件是(  )
A.增大压强 B.升高温度
C.使用催化剂 D.增大A的物质的量
4.(2025·北京中关村中学高二月考)一定条件下,2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0。在测定NO2的相对分子质量时,下列条件中,测定结果误差最小的是(  )
A.温度0 ℃、压强50 kPa
B.温度130 ℃、压强300 kPa
C.温度25 ℃、压强100 kPa
D.温度130 ℃、压强50 kPa
5.(教材改编题)将一定量的CO2和H2充入恒容密闭容器中,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49 kJ·mol-1,H2的物质的量随时间的变化如实线甲所示,若变为虚线乙,可能改变的条件是(  )
A.加催化剂 B.升高温度
C.充入N2 D.增大CO2的浓度
6.某可逆反应平衡常数表达式为K=。达到平衡状态时,如果升高温度(其他条件不变),则c(NO)减小。下列说法正确的是(  )
A.该反应的化学方程式为NO(g)+SO3(g)NO2(g)+SO2(g)
B.升高温度K增大
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.一定条件下达到平衡后,缩小容器容积,使体系压强增大,气体颜色加深
7.根据下列实验操作,判断其现象和结论均正确的是(  )
选项 实验操作 现象 结论
A 向一密闭容器充入NO2,保持温度不变,扩大容器容积 容器中气体颜色先变浅后变深 平衡2NO2(g)N2O4(g)先正向移动再逆向移动
B 向2 mL 5% H2O2溶液中分别滴加5滴等浓度的FeCl3和KMnO4溶液 加入 KMnO4溶液的反应更剧烈 KMnO4比FeCl3催化效果好
C 将充满NO2的密闭玻璃球浸泡在热水中 玻璃球中红棕色加深 反应2NO2(g)N2O4(g)的ΔH<0
D 在KSCN与FeCl3的混合液中再加入KCl固体 溶液红色变浅 增大生成物浓度,平衡逆向移动
题组三 勒夏特列原理的应用
8.(2025·南昌高二月考)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是(  )
A.新制氯水在光照下溶液颜色变浅
B.实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出以提高其产量
C.工业生产硫酸的过程中将黄铁矿粉碎后加入沸腾炉
D.实验室可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
9.(2025·邯郸高二期中)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是(  )
A.工业制取金属钾的反应为Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g),将钾蒸气从混合物中分离出来,有利于提高反应物的转化率
B.反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)达到平衡后,缩小容积,混合气体颜色变深
C.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
D.合成氨反应为放热反应,降低温度有利于增大反应物的平衡转化率
10.可逆反应M+N(s)R达到平衡后,无论加压或降温,M的转化率都增大,则下列结论正确的是(  )
A.M为气体,R为固体或液体,正反应为放热反应
B.M为固体或液体,R为气体,正反应为放热反应
C.M为气体,R为固体或液体,正反应为吸热反应
D.M、R均为气体,正反应为吸热反应
11.(2025·抚州高二期中)一定条件下存在反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0。现有三个容积相同的密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,按如图所示投料,在常温下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是(  )
A.容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常数相同
B.容器Ⅱ、Ⅲ中正反应速率相同
C.NO2的体积分数:Ⅱ<Ⅲ
D.容器Ⅰ中NO的转化率与容器Ⅱ中NO2的转化率之和小于1
12.(2025·聊城高二月考)现有反应:mA(g)+nB(g)pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,则:
(1)该反应的逆反应为    热反应,且m+n     (填“>”“=”或“<”) p。
(2)减压时,A的质量分数    (填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(3)若容积不变加入B,则B的转化率     。
(4)若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比将     。
(5)若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量     。
(6)若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(容积不变)时混合物颜色     ;而维持容器内压强不变,充入氖气时,混合物颜色    (填“变深”“变浅”或“不变”)。
13.由γ-羟基丁酸(HOCH2CH2CH2COOH)生成γ-丁内酯()的反应为HOCH2CH2CH2COOH+H2O ΔH<0。
在25 ℃时,溶液中γ-羟基丁酸的初始浓度为0.200 mol·L-1,随着反应的进行,测得γ-丁内酯浓度随时间的变化如表所示。
t/min 21 50 80 100
c/(mol·L-1) 0.024 0.050 0.071 0.081
t/min 120 160 220 ∞
c/(mol·L-1) 0.090 0.104 0.116 0.132
(1)该反应达到平衡后,升高温度,平衡    移动(填“正向”“不”或“逆向”)。
(2)在50 min时,γ-羟基丁酸的转化率为    。
(3)为提高平衡时γ-羟基丁酸的转化率,除适当控制反应温度外,还可采取的措施是    。
(4)25 ℃时,该反应的平衡常数K为    (结果保留两位小数),在25 ℃时,当γ-丁内酯与γ-羟基丁酸的物质的量浓度之比保持不变时,反应    达到平衡(填“一定”或“不一定”)。
4 / 4第2课时 影响化学反应速率的因素
题组一 外界因素对化学反应速率的影响
1.(教材改编题)采取下列措施对增大化学反应速率有明显效果的是(  )
A.少量钠与水反应时,增加水的量
B.铝与稀硫酸反应制H2时,改用浓硫酸
C.AgNO3与BaCl2溶液反应时,增大压强
D.锌片与盐酸反应制氢气时,改为用锌粉
2.(2025·汕头高二期中)反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一个容积可变的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(  )
①增加C(s)的量 ②将容器的容积缩小一半 ③保持容积不变,充入N2使体系压强增大
④保持压强不变,充入N2使容器容积变大
A.①②  B.①③ C.①④  D.②④
3.为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率,某同学通过如图实验装置测定反应中生成的CO2气体体积,并绘制出如图所示的曲线。请分析讨论以下问题。
(1)化学反应速率最快的时间段是     (填字母),影响此时间段反应速率的主要因素是                       
                       。
A.0~t1  B.t1~t2 C.t2~t3  D.t3~t4
(2)为了减缓上述反应速率,欲向盐酸中加入下列物质,你认为可行的有    (填字母)。
A.蒸馏水 B.NaCl固体
C.NaCl溶液 D.通入HCl
题组二 变量控制法研究化学反应速率的影响因素
4.(2025·苏州高二月考)不同条件下,用O2氧化一定浓度的FeCl2溶液过程中所测的实验数据如图所示。下列分析或推测不合理的是[已知pH越小,c(H+)越大](  )
A.由①和②可知,pH越大,Fe2+的氧化速率越大
B.一定时间内,Fe2+的氧化率随时间延长而逐渐增大
C.由①和③可知,温度越高,Fe2+的氧化速率越大
D.氧化过程的离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O
5.某兴趣小组将下表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量锌粒的反应瓶中,以探究硫酸铜的浓度对稀硫酸与锌反应生成氢气速率的影响。下列判断错误的是(  )
混合溶液 实验组别
1 2 3 4 5 6
4 mol·L-1硫酸/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
A.V1=30,V6=10,V9=17.5
B.本实验采用了变量控制法,变量为铜离子浓度
C.反应一段时间后,实验1中的金属呈灰黑色,实验6生成的金属呈红色
D.该小组的实验结论是硫酸铜的浓度越大,生成氢气的速率越大
题组三 影响反应速率的因素综合分析
6.(鲁科版习题)为了说明影响化学反应速率的因素,甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验,你认为结论错误的是(  )
A.在相同条件下,等质量的大理石块和大理石粉分别与相同浓度的盐酸反应时,大理石粉的反应快
B.将相同大小、相同形状的镁条和铝条分别与相同浓度的盐酸反应时,二者的化学反应速率相等
C.将相同浓度、相同体积的浓硝酸分别放在暗处和强光处,会发现光照可以加快浓硝酸的分解
D.室温下,向两支试管中分别加入相同浓度、相同体积的双氧水,再向其中一支试管中加入少量二氧化锰粉末,二者产生氧气的快慢不同
7.下列四支试管中,分别盛有等质量的锌、等体积的酸溶液,其中生成H2的反应速率最快的是(  )
试管 酸及浓度 温度 锌的状态
A 2 mol·L-1 H2SO4溶液 20 ℃ 粉末状
B 4 mol·L-1 HNO3溶液 40 ℃ 粉末状
C 2 mol·L-1 H2SO4溶液 20 ℃ 块状
D 3 mol·L-1 HCl溶液 20 ℃ 粉末状
8.在不同浓度、温度条件下,蔗糖水解的瞬时速率如下表。下列判断错误的是(  )
       c/(mol·L-1) v/(mol·L-1·min-1)    T/K  0.600 0.500 0.400 0.300
318.2 3.60 3.00 2.40 1.80
328.2 9.00 7.50 a 4.50
b 2.16 1.80 1.44 1.08
A.a=6.00
B.b<318.2
C.不同温度时,蔗糖浓度减小一半所需的时间不同
D.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,蔗糖水解的瞬时速率一定改变
9.下列各组反应中(表中物质均为反应物,且金属的物质的量均为0.1 mol),反应刚开始时放出H2的速率最大的是(  )
选项 金属(粉末状) 体积/mL 酸浓度/(mol·L-1) 酸 反应温度/℃
A Mg 10 6 稀硝酸 60
B Mg 10 3 稀盐酸 60
C Fe 10 3 稀盐酸 60
D Mg 10 3 稀硫酸 60
10.(2025·泸州高二期中)某兴趣小组欲探究外界条件对化学反应速率的影响,设计了如下实验。
回答下列问题:
(1)利用图1实验探究锌分别与0.1 mol·L-1硫酸和2 mol·L-1硫酸反应速率的快慢。本实验可以通过测定收集一定体积氢气所用的时间进行比较。实验需要控制的变量有(写出1项):    。图中装锌粒的仪器是     。对该装置进行气密性检查的方法是                       
                       。
(2)图2实验是H2O2在不同条件下的反应,兴趣小组设计了在常温下如下实验方案。
编号 试剂组成 催化剂
① 2 mL 1% H2O2溶液 5滴0.1 mol·L-1 CuSO4溶液
② 2 mL 5% H2O2溶液 5滴0.1 mol·L-1 CuSO4溶液
③ 2 mL 5% H2O2溶液 5滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液
④ 2 mL 5% H2O2溶液+少量HCl溶液 5滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液
⑤ 2 mL 5% H2O2溶液+少量NaOH溶液 5滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液
① 本实验方案可以探究浓度、     、        对反应速率的影响。
② 对比实验②和实验③,有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理,其理由是                      
                       。
11.(2025·深圳高二期中)碘在科研与生活中有重要应用,科研小组用0.50 mol·L-1 KI溶液、0.2%淀粉溶液、0.10 mol·L-1 Na2S2O8溶液及0.10 mol·L-1 Na2S2O3溶液等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知:某碘钟实验分为以下两个反应进行:
反应A:S2+2I-2S+I2(慢反应)
反应B:2S2+I2S4+2I-(快反应)
为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表。
实验序号 体积V/mL 溶液变蓝时间t/s
Na2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液
① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0 10
② 5.0 5.0 4.0 4.0 2.0 20
③ 10.0 Vx 2.0 4.0 2.0 20
④ 4.0 0.0 4.0 10.0 2.0 溶液未变蓝
(1)总反应的离子方程式为                                。
I-在其中产生的作用为                       。
(2)表中Vx=     。实验①用Na2S2O3的浓度变化表示的反应速率为    。
(3)要使溶液变蓝,需满足的条件为n∶n    (填“>”“<”或“=”)2。
4 / 4第三节 化学反应的方向
题组一 自发过程和自发反应
1.下列不属于自发进行的变化是(  )
A.红墨水加到清水中使整杯水变红
B.冰在室温下融化成水
C.电解水生成氢气和氧气
D.铁器在潮湿的空气中生锈
2.如图甲中的两个集气瓶中分别盛有H2、Cl2,当抽出两集气瓶之间的玻璃片一段时间后,现象如图乙所示,可以观察到两个集气瓶中的颜色相同。下列判断正确的是(  )
A.甲中两个集气瓶中气体的混乱度比乙中的大
B.两个集气瓶中的气体扩散后变为有序排列
C.反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)可自发进行
D.反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)属于熵增反应
题组二 焓变、熵变与化学反应的方向
3.(教材改编题)中国诗词博大精深,下列诗句中包含ΔH>0、ΔS>0的化学变化的是(  )
A.春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干
B.千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲
C.少年易老学难成,一寸光阴不可轻
D.千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金
4.(2025·杭州二中高二检测)相同温度和压强下,关于物质熵的大小比较,合理的是(  )
A.1 mol CH4(g)<1 mol H2(g)
B.1 mol H2O(g)<2 mol H2O(g)
C.1 mol H2O(s)>1 mol H2O(l)
D.1 mol C(s,金刚石)>1 mol C(s,石墨)
5.(2024·无锡高二期中)橡皮筋在拉伸和收缩状态时结构如图,在其拉伸过程中放热。25 ℃、101 kPa时,下列过程的焓变、熵变和自发性与橡皮筋从拉伸状态到收缩状态一致的是(  )
A.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
B.NaOH的溶解
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)
D.Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)
6.(2025·北京汇文中学高二期中)下列说法错误的是(  )
A.水凝结成冰的过程中,体系的ΔS<0
B.发生离子反应的条件之一是生成气体,此过程是一个ΔS>0的过程
C.化学反应自发进行的方向,与反应的ΔH和ΔS都有关
D.NH4NO3溶于水吸热,说明其溶于水不是自发过程
7.实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。下列关于该反应的说法,正确的是(  )
A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS<0 D.ΔH<0,ΔS>0
8.(2025·宝鸡中学高二月考)二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一,也是未来实现低碳经济转型的重要环节。一些科学家利用太阳能加热反应器来“捕捉”空气中的CO2(如图所示)。下列说法正确的是(  )
A.步骤二的反应能否自发进行,与温度有关
B.步骤一中反应的ΔS>0
C.步骤一与步骤二中的反应互为可逆反应
D.CaO、CO2均为酸性氧化物
题组三 相关联的量与反应进行的方向
9.(2025·阜阳高二期中)反应CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)的ΔH>0,下列判断正确的是(  )
A.在常温下能自发进行
B.在高温下能自发进行
C.在任何条件下都能自发进行
D.T>0 K时,能自发进行
10.(2025·江西名校高二期中联考)综合考虑体系的焓变和熵变可以判断反应自发进行的方向。下列说法正确的是(  )
A.已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的正向反应能自发进行,则ΔH>0
B.已知反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则ΔH>0
C.已知反应2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s) ΔH<0,则该反应在任意条件下均不能自发进行
D.已知反应C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH>0,则该反应在高温下能自发进行
11.灰锡结构松散,不能用于制造器皿,而白锡结构坚固,可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放,它会不会变成灰锡而不能再继续使用(已知:在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH=-2 180.9 J·mol-1,ΔS=-6.61 J·mol-1·K-1)(  )
A.会变成灰锡
B.不会变成灰锡
C.不能确定
D.升高温度才会变成灰锡
12.(教材改编题)下列说法中,正确的是(  )
A.能够自发进行的反应一定是放热反应
B.凡是熵增大的反应都是自发反应
C.要判断反应进行的方向,必须综合考虑体系的焓变和熵变
D.非自发反应在任何条件下都不能实现
13.(2025·抚州高二期中)现有以下两个热化学方程式:
(l)+H2(g)(l) ΔH>0 ①
(l)+2H2(g)(l) ΔH<0 ②
下列说法正确的是(  )
A.反应①②中都存在:ΔS>0
B.反应①一定不能自发进行
C.在通常情况下,①②都能自发进行
D.反应②高温时,可自发进行
14.(2025·安徽名校高二期中联考)工业上利用CO2制备CH3OH的原理是CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-48.97 kJ·mol-1 ΔS=-177.16 J·mol-1·K-1。该正反应在下列温度下不能自发进行的是(  )
A.300 K B.270 K
C.250 K D.200 K
15.(2025·长沙雅礼中学高二月考改编)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对反应aA(g)+bB(g)cC(g)表示的化学平衡的影响,得到如下图像(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量,α表示转化率,φ表示体积分数)。
分析图像,回答下列问题:
(1)在图像反应Ⅰ中,若p1>p2,则此正反应为    (填“放热”或“吸热”)反应,也是一个气体分子数    (填“减小”或“增大”)的反应,由此判断,此反应若能自发进行,必须满足的条件是    。
(2)在图像反应Ⅱ中,若T1>T2,则该反应能否自发进行?    。
16.化学反应方向的综合判据是判断反应能否自发进行的关键。由于反应的焓变、熵变随温度的变化较小,假设它们不随温度变化,根据下表数据回答问题。
化学反应 ΔH/(kJ·mol-1) ΔS/(J·mol-1·K-1)
①2H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g) -98 +57.2
②CO2(g)C(s,石墨)+O2(g) +393.5 -2.86
③HCl(g)+NH3(g)NH4Cl(s) -176 -285
(1)根据表中数据可知:反应①在    (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)有人提出采用适当的催化剂,用热分解法分解CO2,以减少CO2的排放,你认为是否可行?    (填“是”或“否”)。阐述判断的理由                              。
(3)利用综合判据,计算反应③能自发进行的温度范围:                      
                       (写出过程)。
4 / 4第1课时 化学反应速率
题组一 化学反应速率
1.下列有关化学反应速率的说法正确的是(  )
A.对任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显
B.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量
C.若一段时间内某化学反应的反应速率为0.5 mol·L-1·s-1,就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol·L-1·s-1
D.化学反应速率通常用单位时间内任何一种反应物浓度的减小或任何一种生成物浓度的增大来表示
2.已知某条件下,合成氨的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的数据如表所示:
N2 H2 NH3
起始浓度/(mol·L-1) 1.0 3.0 0.2
2 s末浓度/(mol·L-1) 0.6 1.8 1.0
4 s末浓度/(mol·L-1) 0.4 1.2 1.4
当用氨的浓度变化表示该反应的化学反应速率时,下列说法错误的是(  )
A.2~4 s内的平均反应速率为0.2 mol·L-1·s-1
B.前4 s内的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1
C.前2 s内的平均反应速率为0.4 mol·L-1·s-1
D.2 s末的反应速率为0.4 mol·L-1·s-1
题组二 化学反应速率的计算与大小比较
3.(苏教版改编题)乙醇是酒精饮料的主要成分,由葡萄糖发酵生成。反应的化学方程式为C6H12O6(aq)2C2H5OH(aq)+2CO2(g)。若某次发酵过程中C6H12O6的反应速率是0.23 mol·L-1·h-1,则用C2H5OH表示的该反应的化学反应速率是(  )
A.0.46 mol·L-1·min-1
B.0.23 mol·L-1·h-1
C.0.23 mol·L-1·min-1
D.0.46 mol·L-1·h-1
4.(2025·北京陈经纶中学高二期中)把0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于2 L容器中,发生反应:3X(g)+Y(g)nZ(g)+2W(g),5 min末生成0.2 mol W,若测得以Z浓度变化来表示的平均速率为0.01 mol·L-1·min-1,则上述反应中Z气体的化学计量数n的值是(  )
A.1 B.2
C.3 D.4
5.(2024·广州三校高二联考)a、b、c三个容器,分别发生合成氨反应,经过相同的一段时间后,测得数据如表:
容器 a b c
反应速率 v(H2)=3 mol·L-1·min-1 v(N2)=3 mol·L-1·min-1 v(NH3)=0.2 mol·L-1·s-1
则三个容器中合成氨的反应速率由大到小的顺序为(  )
A.v(a)>v(b)>v(c) B.v(c)>v(b)>v(a)
C.v(c)>v(a)>v(b) D.v(b)>v(a)>v(c)
题组三 化学反应速率的测量
6.为测定一定时间内锌和稀硫酸反应的速率,下列测量依据不可行的是(  )
A.m(Zn)的变化 B.c(H+)的变化
C.c(S)的变化 D.V(H2)的变化
7.化学反应速率可以通过实验测定。下列说法错误的是(  )
A.酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液反应,可以通过记录溶液褪色的时间来测定反应速率
B.锌与稀硫酸反应,可以通过测量一定时间内产生的H2体积来计算反应速率
C.可以依靠科学仪器测量光的吸收、光的发射、导电能力等来测定反应速率
D.恒温恒容条件下发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),可以通过测量单位时间内压强的变化来测定反应速率
题组四 化学反应速率图像
8.(2025·辽宁名校联盟高二期中)为研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率(CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O),某同学通过测定相同条件下不同时间反应中生成CO2气体的体积,绘制出如图所示的曲线。下列说法错误的是(  )
A.可用CaCO3某些物理量的变化来表示该反应的反应速率
B.化学反应速率最快的时间段是t1~t2
C.v∶v∶v=2∶1∶1
D.t1~t4时间段的平均反应速率可以表示为 mL·min-1
9.(2025·清华大学附属中学高二月考)某温度时,在2 L容器中三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析,该反应的化学方程式和反应开始至2 min末Z的平均反应速率分别为(  )
A.X+3Y2Z 0.1 mol·L-1·min-1
B.2X+Y2Z 0.1 mol·L-1·min-1
C.X+2YZ 0.05 mol·L-1·min-1
D.3X+Y2Z 0.05 mol·L-1·min-1
10.(2025·广东部分学校高二联考)反应3X(g)+Y(g)2Z(g)+2W(s)在四个密闭容器中进行,化学反应速率分别如下。速率最快的是(  )
A.v=0.54 mol·L-1·s-1
B.v=0.24 mol·L-1·s-1
C.v=3.0 mol·L-1·min-1
D.v=0.60 mol·L-1·s-1
11.(2025·苏州高二月考)X(s)+3Y(g)Z(g) ΔH=-a kJ·mol-1。一定条件下,将2 mol X和2 mol Y通入体积为2 L的恒容密闭容器中,反应10 s,测得生成0.5 mol Z。下列说法正确的是(  )
A.10 s内,X的平均反应速率为0.025 mol·L-1·s-1
B.10 s内,X和Y反应放出的热量为0.5a kJ
C.第10 s时,Y的反应速率为0.075 mol·L-1·s-1
D.第10 s时,X的物质的量为1.5 mol,Y的物质的量浓度为0.5 mol·L-1
12.某温度时,在一个2 L密闭容器中,X、Y、Z三种气体物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
根据图中数据填空:
(1)该反应的化学方程式为                                。
(2)反应开始至t=2 min,以气体X表示的平均反应速率为     。
(3)若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行,分别测得甲中v(X)=0.9 mol·L-1·min-1,乙中v(Y)=0.6 mol·L-1·min-1,则     (填“甲”或“乙”)中反应速率更快。
13.(2024·淮安高二检测)固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。某科学实验将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间的变化如图所示。a、b、c、d、e括号内数据表示坐标。
(1)a~b、b~c、c~d、d~e四段中,平均反应速率最大的时间段是    ,该时间段内H2的平均反应速率是    。
(2)H2的物质的量不再改变时,CO2的转化率是    (保留3位有效数字);反应前后容器内的压强比是    。
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