2020高中化学第二章化学反应与能量第三节第2课时化学反应的限度增分练含解析新人教必修2.doc

第2课时 化学反应的限度1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：升温，正、逆反应速率均增大，A项错误；催化剂可同等程度地提高v正、v逆，B项正确；平衡状态的标志之一是“等”正逆反应速率相等且保持不变，C项正确；单位时间内消耗CO代表v正和CO2代表v逆的物质的量相等，再根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，v正v逆，说明反应达到平衡，D项正确。答案：A2某恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2A(g)B(g) 3C(g)D(s)，下列说法能表明该反应已达到平衡状态的是()A混合气体的平均相对分子质量不再改变B容器内气体的总物质的量不随时间而变化CD的浓度不随时间变化而改变D单位时间内生成2n mol A的同时，生成n mol B解析：根据M，D是固体，反应前后气体的物质的量不变，但质量是改变的，因此当平均相对分子质量不再改变，说明达到平衡，故A项正确；D是固体，反应前后气体的化学计量数之和相等，即物质的量始终不变，故B项不能作为达到平衡的标志；D是固体，浓度视为常数，故C项不能作为达到平衡状态的标志；反应进行的方向都是逆反应，故D项不能作为达到平衡状态的标志。答案：A3CO和H2在一定条件下可以合成乙醇：2CO(g)4H2(g) CH3CH2OH(g)H2O(g)，下列叙述能说明上述反应在一定条件下已达到最大限度的是()ACO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CCO和H2以12的物质的量之比反应生成乙醇D反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化解析：可逆反应的最大限度即达到化学平衡状态，对于可逆反应，反应不能进行到底，A错；化学平衡为动态平衡，正、逆反应速率相等且不为零，B错；CO和H2以12的物质的量之比反应，不能说明正、逆反应速率相等，C错；反应达到最大限度时，各反应物、生成物的物质的量浓度不再变化，D正确。答案：D4.(1)氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的化学方程式为N2(g)3H2(g)2NH3(g) 。该反应为放热反应且每生成2 mol NH3，放出92.4 kJ的热量。当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量)，反应速率与时间的关系如图所示。图中表示反应处于化学平衡状态的时间段(t1时刻后)为_。(2)在一定温度下，向一个容积为1 L的容器中通入2 mol氮气和8 mol氢气及固体催化剂，使之反应。已知平衡时容器内气体的压强为起始时的80%。N2的转化率为_。反应达到平衡时，放出热量为_(填序号)。A小于92.4 kJB等于92.4 kJC大于92.4 kJD可能大于或小于或等于92.4 kJ(3)下列能证明反应已达化学平衡的标志为_(填序号)。A压强不变B体系的温度不变CN2、H2、NH3的分子数之比为132Dv正(N2)v正(H2)解析：(1)v正v逆时，表明反应处于化学平衡状态，故t2t3，t4t5段符合。(2)气体的压强为起始的80%，则气体的物质的量也为起始时的80%，则减少量为20%，因此，反应后气体的总物质的量减少(2 mol8 mol)×20%2 mol。N23H22NH3 1 3 2n2n： 1 mol 3 mol 2 mol 2 mol因此反应中有1 mol N2和3 mol H2反应生成2 mol NH3，则反应放出热量为92.4 kJ，N2转化率为×100%50%。(3)因该反应是气体分子数减少且正反应为放热的反应，故压强、温度不变能证明反应达到化学平衡；反应达平衡时，N2、H2、NH3的浓度不再变化，与化学计量数之比无关，C错误；D项v正(N2)、v正(H2)同方向，不能说明反应到达平衡状态。答案：(1)t2t3、t4t5(2)50%B(3)AB(时间：40分钟)A级基础巩固1可逆反应在一定条件下达到化学平衡时，下列说法错误的是()A正反应速率等于逆反应速率B反应物和生成物浓度不再发生变化C反应体系中混合物的组分保持不变D正、逆反应速率都为零答案：D2在容器中充入SO2和只由18O原子组成的氧气(18O2)。在一定条件下达到平衡时，18O存在于()A只存在于O2中B只存在于O2和SO3中C只存在于SO2和SO3中DSO3、SO2和O2中都有可能存在解析：该反应是可逆反应，生成SO3的同时，SO3还会分解，则平衡时，容器中三种物质中都含有18O，D正确。答案：D3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()AA23B22AB3B2AB2B22AB3C2A2B5B2=4AB3 D2AB2B2=2AB3解析：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为2AB2B22AB3。答案：B4在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L1、0.1 mol·L1、0.2 mol·L1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是()ASO2为0.4 mol·L1，O2为0.2 mol·L1BSO2为0.25 mol·L1CSO2、SO3均为0.15 mol·L1DSO3为0.4 mol·L1解析：若该反应向右进行到底，则有： 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)物质的量浓度/(mol·L1) 0 0 0.4D项不可能。若该反应向左进行到底，则有 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)物质的量浓度/(mol·L1) 0.4 0.2 0A项不可能。c(SO2)与c(SO3)不可能都减小，C项不可能。答案：B5合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，在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点a的正反应速率比点b的小B点c处反应达到平衡C点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样D点e处反应达到平衡解析：由图可知，a点时n(H2)比b点大，即反物浓度大，所以a点的正反应速率大于b点，A项错误，虽然c点时n(H2)n(NH3)，但二者的物质的量仍在随时间发生变化，故c点并没达到平衡，B项错误；由于在t1、t2时，n(H2)、n(NH3)不再随时间发生变化，表明反应已达到平衡，故d、e两点处n(N2)相等，C项错误，D项正确。答案：DB级能力提升6在容积为5 L的密闭容器中，加入0.2 mol CO和0.2 mol H2O(g)，在催化剂存在的条件下高温加热，发生反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，并放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的曲线如图所示。(1)根据图中数据，从反应开始达到平衡时，CO的化学反应速率为_；反应达到平衡时c(H2)_。H2O(g)的转化率为_。(2)判断该反应达到平衡状态的依据是_(填序号)。A单位时间内CO消耗的物质的量和CO2消耗的物质的量相等BCO、H2O、CO2、H2的浓度都相等CCO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化D正、逆反应速率都为0解析：(1)由题图可知从第10 min时反应达到平衡状态，则v(CO)v(CO2)0.003 mol·L1·min1；消耗的n(H2O)n(CO2)0.03 mol·L1×5 L0.15 mol，则H2O(g)的转化率为0.15 mol÷0.2 mol×100%75%。(2)达到化学平衡状态的标志是各物质的百分含量保持一定，浓度保持不变，正、逆反应速率相等且不为0。答案：(1)0.003 mol·L1·min10.03 mol·L175%(2)AC7一定温度下，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下图所示：(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11B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 ME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ab(8 mol2 mol)(5 mol2 mol)21，该反应的化学方程式为2N(g)M(g)。(2)v(M) mol·L1·min1。(3)达到平衡状态时，各组分的浓度不再发生变化，物质的量之比不变，不能说明物质的量相等，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都表示的是正反应速率，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·L1·min1(3)CE8(1)拆开1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键分别需要吸收的能量为436 kJ、391 kJ、946 kJ。则理论上1 mol N2生成NH3时_(填“吸收”或“放出”)_kJ热量；事实上所求值即理论值总大于实际值，理由是_。(2)在2 L的密闭容器中充入4 mol N2O5发生如下反应：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)。反应至5 min时，测得N2O5转化了20%，则v(NO2)为_；5 min时，N2O5在混合气体中的体积分数是_。(3)某温度时，在一个2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种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：该反应的化学方程式为_。若X、Y、Z均为气体，2 min时反应达到平衡，此时体系内压强与开始时的压强之比为_。若X、Y、Z均为气体，则达平衡时，容器内混合气体的平均相对分子质量_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)由N23H22NH3知，1 mol N2完全反应生成NH3时，断键需要吸收的总能量为436 kJ×3946 kJ2 254 kJ，成键放出的总能量为391 kJ×62 346 kJ，故理论上放出的热量为2 346 kJ2 254 kJ92 kJ。(2)由三段式可知转化的N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为0.4 mol·L1、0.8 mol·L1、0.2 mol·L1，5 min时N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为1.6 mol·L1、0.8 mol·L1、0.2 mol·L1，故v(NO2)0.16 mol·L1·min1，N2O5在混合气体中的体积分数为×100%61.5%。(3)各物质物质的量的变化量之比等于化学计量数之比：(1.00.7)(1.00.9)(0.20)312，2 min后各物质的物质的量不再变化，此反应为可逆反应，故该反应的化学方程式为3XY2Z。压强之比等于气体物质的量之比，则(0.90.70.2)(1.01.0)910。达到平衡时，容器内气体的物质的量减小，但气体总质量不变，故混合气体的平均相对分子质量增大。答案：(1)放出92该反应是可逆反应，充分反应的最终结果是达到最大限度，因此放出的热量小于理论计算值(2)0.16 mol·L1·min161.5%(3)3XY2Z910增大- 7 -