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课时跟踪检测(十) 2.3.2 化学反应的限度
(时间:45分钟 分值:100分)
一、选择题(本题包括13小题,每小题5分,共65分)
1.下列事实能说明氯气与水的反应是可逆反应的是( )
A.氯水的漂白作用
B.氯水呈黄绿色
C.氯水与NaOH反应
D.氯水与锌反应产生H2
解析:选B。可逆反应就是生成物和反应物共存,反应不能进行到底。要证明氯气与水的反应是可逆反应,就是要证明有Cl2、H2O、HCl、HClO同时存在或者证明反应物没有反应完全。氯水呈黄绿色说明氯水中有Cl2,可以说明氯气与水的反应是可逆反应。酸性说明氯水中有HCl,漂白性说明氯水中有HClO,都不足以说明反应是可逆反应。
2.假设某化学反应的反应过程如图所示,观察分析,符合图中变化的化学反应为( )
A.A2+3B22AB3
B.2AB2+B22AB3
C.2A2B+5B2===4AB3
D.2AB2+B2===2AB3
解析:选B。由图可知反应物用AB2、B2表示,生成物用AB3表示,反应后反应物与生成物共存,说明反应不能进行到底,为可逆反应,结合反应前后原子守恒可知反应方程式为2AB2+B22AB3。
3.下列反应体系中,不属于可逆反应的是( )
A.Cl2溶解于水
B.氨气溶解于水
C.工业合成氨
D.Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3和2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
解析:选D。A项,Cl2溶于水存在反应:Cl2+H2OHCl+HClO;B项,NH3
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溶于水存在反应:NH3+H2ONH3·H2O;C项,N2+3H22NH3;D项,两反应的条件不同,不是可逆反应。
4.下列对于一定条件下的某可逆反应的说法中错误的是( )
A.反应开始时,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大
B.达到平衡时,同一物质的正、逆反应速率相等
C.达到平衡时,各组分的物质的量浓度保持不变
D.达到平衡时,各组分的物质的量浓度都相等
解析:选D。对于一定条件下的可逆反应达到平衡的过程中,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大;达到平衡时,v正=v逆,各组分的物质的量浓度不再改变,但不一定都相等。
5.可以充分说明可逆反应P(g)+Q(g)R(g)+S(g)在恒温条件下达到平衡状态的事实是( )
A.反应器内的压强不随时间的变化而变化
B.反应器内P、Q、R、S四种气体共存
C.生成P的速率与生成S的速率相等
D.生成1 mol P必有1 mol Q生成
解析:选C。对于该反应,反应前后气体的物质的量不变,无论是否达平衡,压强一直保持不变,而且生成1 mol P必有1 mol Q生成,并保持P、Q、R、S四种气体共存。
6.一定条件下,可逆反应2AB+3C在下列四种状态中处于平衡状态的是( )
正反应速率
逆反应速率
A
vA=2 mol/(L·min)
vB=2 mol/(L·min)
B
vA=2 mol/(L·min)
vC=2 mol/(L·min)
C
vA=1 mol/(L·min)
vB=2 mol/(L·min)
D
vA=1 mol/(L·min)
vC=1.5 mol/(L·min)
解析:选D。正反应速率和逆反应速率相等时,化学反应达到平衡状态。通过化学方程式中的化学计量数进行变换比较,A项,vA=2 mol/(L·min),则vB=1 mol/(L·min);B项,vA=2 mol/(L·min),则vC=3 mol/(L·min);C项,vA=1 mol/(L·min),则vB=0.5 mol/(L·min)。
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7.CO和H2在一定条件下可以合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),下列叙述中能说明上述反应在一定条件下一定达到最大限度的是( )
A.CO全部转化为乙醇
B.正反应和逆反应的化学反应速率均为零
C.CO和H2以1∶2的物质的量之比反应生成甲醇
D.反应体系中甲醇的物质的量浓度不再变化
解析:选D。可逆反应不可能完全转化,故A错误;正、逆反应速率相等,都大于0,是动态平衡,故B错误;只要反应发生,CO和H2就以1∶2的物质的量之比反应生成甲醇,故C错误;反应体系中甲醇的物质的量浓度不再变化,说明正、逆反应速率相等,故D正确。
8.下列关于可逆反应的说法中正确的是( )
A.可逆反应就是既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的化学反应
B.在催化剂的作用下,二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫的同时,三氧化硫又分解生成二氧化硫和氧气,因此该反应是可逆反应
C.对于合成氨的反应,如果调控好反应条件,可使一种反应物的转化率达到100%
D.碳酸钙在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳,氧化钙和二氧化碳在常温下生成碳酸钙,因此这两个反应是可逆反应
解析:选B。可逆反应是指在相同条件下,能同时向正、逆反应方向进行的反应。可逆反应强调两点:相同条件和同时双向进行,B正确;A项中没有说明相同条件和同时进行;C项,由于是可逆反应,所以其反应物的转化率不可能达到100%;D项中的两个反应,由于反应条件不同,不能称为可逆反应。
9.在一定条件下,使NO和O2在一密闭容器中进行反应2NO+O22NO2,下列说法中不正确的是( )
A.反应开始时,正反应速率最大,逆反应速率为零
B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零
C.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大
D.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后与正反应速率相等
解析:选B。反应开始时,反应物浓度最大,正反应速率最大,生成物浓度为零,逆反应速率为零,A正确;随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,正反应速率逐渐减小,生成物的浓度逐渐增大,逆反应速率逐渐增大,最终正、逆反应速率相等,但不能为零,B错误,
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C正确,D正确。
10.一定温度下,在某恒容的密闭容器中,建立化学平衡:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是( )
A.体系的压强不再发生变化
B.v正(CO)=v逆(H2O)
C.生成n mol CO的同时生成n mol H2
D.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
解析:选C。A项,由于该反应是一个反应前后气体体积改变的反应,当体系的压强不再发生变化时,说明反应已达到化学平衡状态。B项,CO的正反应速率等于其逆反应速率,说明反应已达到化学平衡状态。C项,生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行,没有表示出正、逆反应速率的关系,不能说明反应已达到化学平衡状态。D项,H—H键断裂和H—O键断裂是两个相反的反应方向,1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键,即消耗1 mol H2的同时消耗了1 mol H2O,可知H2的消耗量等于其生成量,说明反应已达到化学平衡状态。
11.已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。下列说法不正确的是( )
A.升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B.使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C.反应达到平衡后,NO的反应速率保持恒定
D.单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时,反应达到平衡
解析:选A。升温,无论是正反应,还是逆反应,反应速率均加快,A项错误;催化剂可以加快化学反应速率,B项正确;达到平衡后,各物质的反应速率保持不变,C项正确;由于CO和CO2的化学计量数相等,故当两者单位时间内消耗的物质的量相等时,反应即达到平衡,D项正确。
12.在一定条件下,向1 L密闭容器中充入3 mol X气体和1 mol Y气体,发生反应2X(g)+2Y(g)3Z(g)+2W(g),达到反应最大限度时,下列各生成物浓度的数据中错误的是( )
A.c(Z)=0.75 mol/L B.c(Z)=1.2 mol/L
C.c(W)=0.8 mol/L D.c(W)=1 mol/L
解析:选D。可逆反应不能进行到底,即反应物均有剩余,所以消耗Y的物质的量必小于1 mol,而生成Z的物质的量必小于1.5 mol,生成W的物质的量必小于1 mol,所以D错。
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13.在4 L密闭容器中充入6 mol A气体和5 mol B气体,在一定条件下发生反应:3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g),达到平衡时,生成了2 mol C,经测定D的浓度为0.5 mol·L-1,下列判断正确的是( )
A.x=1
B.B的转化率为20%
C.平衡时A的浓度为1.50 mol·L-1
D.达到平衡时,在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的85%
解析:选B。由题意,平衡时n(D)=0.5 mol·L-1×4 L= 2 mol,生成2 mol C的同时生成2 mol D,所以x=2。
由 3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)
起始/mol 6 5 0 0
变化/mol 3 1 2 2
平衡/mol 3 4 2 2
可知,B的转化率α(B)=×100%=20%,平衡时c(A)==0.75 mol·L-1。由x=2可知反应前后气体的物质的量不变,容器内气体的压强不变。
二、非选择题(本题包括3小题,共35分)
14.(9分)在某一容积为5 L的密闭容器内,加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O,在催化剂存在的条件下高温加热,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),反应中CO2的浓度随时间变化情况如图:
(1)根据图中数据,反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为________________,反应达平衡时,c(H2)=________________。
(2)判断该反应达到平衡的依据是________(填序号)。
①CO减少的速率和CO2减少的速率相等
②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
解析:(1)由图分析10 min达到平衡,CO2的浓度增加了0.03 mol/L,
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则CO的浓度减小0.03 mol/L,所以v(CO)==0.003 mol/(L·min),由于起始时H2浓度为0,所以达到平衡时c(H2)=0.03 mol/L。(2)化学平衡是动态平衡,只是正、逆反应速率相等,并不是停止反应。CO减少的速率是正反应速率,CO2减少的速率是逆反应速率,当二者相等时,v正(CO)=v逆(CO),可逆反应达到平衡。反应达到平衡时,各组分的浓度不再发生变化。
答案:(1)0.003 mol/(L·min) 0.03 mol/L (2)①③
15.(9分)一定温度下,在容积为V L的密闭容器中进行反应:aN(g)bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示:
(1)此反应的化学方程式中=________。
(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为________________。
(3)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是________。
A.反应中M与N的物质的量之比为1∶1
B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D.单位时间内每消耗a mol N,同时生成b mol M
E.混合气体的压强不随时间的变化而变化
解析:(1)化学计量数之比等于物质的量的变化量之比,所以a∶b=(8 mol-2 mol)∶(5 mol-2 mol)=2∶1,该反应的化学方程式为2N(g)M(g)。
(2)v(M)== mol/(L·min)。
(3)达到平衡状态时,各组分的浓度不再发生变化,物质的量之比为1∶1不能说明反应达到了平衡状态,A选项错误;该反应的反应物和生成物都是气体,根据质量守恒定律,反应前后,混合气体的质量始终不变,B选项错误;该反应为气体体积减小的反应,若反应没有达到平衡状态,反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小,当该量不再发生变化时,则说明反应达到了平衡状态,C和E选项正确;消耗a mol N和生成b mol M
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都表示的是正反应方向,没有体现逆反应速率的大小,不能说明反应达到了平衡状态,D选项错误。
答案:(1)2 (2) mol/(L·min) (3)CE
16.(17分)在2 L密闭容器内,800 ℃时NO(g)和O2(g)反应生成NO2(g)的体系中,n(NO)随时间的变化如下表所示:
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)上述反应________(填“是”或“不是”)可逆反应,在第5 s时,NO的转化率为________。
(2)下图中表示NO2变化曲线的是________,用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v=________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内气体密度保持不变
解析:(1)该反应是可逆反应,5 s时,NO转化率为×100%=65%。
(2)由平衡体系2NO(g)+O2(g)2NO2(g)知,NO2为生成物,初始状态时,c(NO2)=0,随反应的进行,c(NO2)逐渐增大,当达到平衡时,Δc(NO)=Δc(NO2)=-=0.006 5 mol/L,故表示NO2变化曲线的为b。
v(NO)====0.003 mol/(L·s),则v(O2)=v(NO)=0.001 5 mol/(L·s)。
(3)a项中未指明正、逆反应速率,
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故无法说明该反应是否达到平衡状态;由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应,当容器内压强保持不变时,说明该反应已达到平衡状态,故b项正确;c项中已说明正、逆反应速率相等,故说明该反应已达到平衡状态;由于气体总质量不变,气体总体积也不变,因此,无论该反应是否达到平衡,容器内气体密度总保持不变,故d项无法说明该反应是否达到平衡状态。
答案:(1)是 65% (2)b 0.001 5 mol/(L·s) (3)bc
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