第二章 化学反应速率与化学平衡 习题
一、单选题
1．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2L密闭容器中充入8molN2O5，加热到t℃，达到平衡状态后O2为9mol，N2O3为3.4mol，则t℃时反应②的平衡常数约为
A．3.7mol/L B．8.5mol/L C．9.6mol/L D．10.2mol/L
2．反应，700℃时，；900℃时，。下列说法正确的是。
A．该反应为放热反应
B．该反应的化学平衡常数表达式为
C．700℃时通入，平衡向正反应方向移动，K增大
D．当混合气体的平均相对分子质量不再变化时，反应达到化学平衡状态
3．在恒温恒容的2L密闭容器中，充入6mol气体A和4mol气体B发生反应：3A(g)+2B(g) 4C(？)+2D(？)，5min后反应达到平衡，测得生成2molD，反应前后体系压强之比为10:9。则下列说法正确的是
A．气体A的平衡转化率等于气体B的平衡转化率
B．物质C的聚集状态可能是固体
C．平衡后加入少量B，平衡常数会增大
D．从反应开始到平衡时，用D表示的平均反应速率为0.2mol·L-1·min-1
4．反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)在某一温度下达到平衡时，下列各种情况中，不能使平衡发生移动的是
A．移走一部分NH4HS固体 B．其他条件不变时，通SO2气体
C．容器体积不变时，充入氨气 D．保持压强不变时，充入氦气
5．下列关于化学反应的方向叙述中不正确的是
A．在低温下能自发进行，则该反应的
B．室温下不能自发进行，说明该反应的
C．若，，化学反应在任何温度下都能自发进行
D．加入合适的催化剂能降低反应活化能，从而改变反应的自发性
6．在不同情况下测得A(g)＋3B(g)2C(g)＋2D(s)的下列反应速率，其中反应速率最大的是
A．v(D)=0.8mol L-1 s-1 B．v(C)=0.010 mol L-1 s-1
C．v(B)=0.6 mol L-1 min-1 D．v(A)=0.2mol L-1 min-1
7．下列有关化学与生活、工业的叙述中正确的是
A．实验室制取时，用浓硫酸代替稀硫酸可加快反应速率
B．关节滑液由于形成尿酸钠晶体：(尿酸钠) 而引发关节炎，治疗的做法是采用冷敷
C．硫酸工业中，使用过量的空气不利于提高的平衡转化率
D．CO与血红蛋白结合使人中毒，反应为，可将中毒病人放入高压氧舱中解毒
8．下列有关热化学方程式说法正确的是
A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H<0
B．已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) △H=akJ·mol-1，2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=bkJ·mol-1，则a>b
C．已知Ba2+与SO结合生成BaSO4时放热，中和反应的中和热△H=-57.3kJ·mol-1，则含1molH2SO4的稀溶液和含1molBa(OH)2的稀溶液反应的反应热△H<-114.6kJ·mol-1
D．甲烷的燃烧热△H=-890.3kJ·mol-1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-890.3kJ·mol-1
9．已知 2A(g) 3B(g)+C(g) ΔH＞0，假设ΔH和ΔS不随温度而改变，下列说法中正确的是
A．低温下能自发进行 B．高温下能自发进行
C．任何温度下都能自发进行 D．任何温度下都不能自发进行
10．氮化硅是一种新型陶瓷材料，它可由二氧化硅与焦炭在氮气流中通过以下反应制得： 。根据勒夏特列原理，该反应的合适条件应为
A．高温低压 B．低温低压 C．高温高压 D．低温高压
11．二甲醚()是一种极具发展潜力的有机化工产品和洁净燃料。加氢制二甲醚的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
在2MPa，起始投料时，的平衡转化率及CO、、的平衡体积分数随温度变化如图所示。下列有关说法正确的是
A．反应的
B．图中X表示CO
C．为提高二甲醚的产率，需要研发在低温区的高效催化剂
D．温度从553K上升至573K时，反应Ⅰ消耗的少于反应Ⅱ生成的
二、填空题
12．基元反应得活化能是指____。活化能得存在是化学反应____才能发生得原因。不同反应活化能大小不同，因此____不同，活化能越高，反应越____发生。
13．工业上合成氨的化学反应，在容积为10L的密闭容器中，通入40molN2和120mol H2在一定条件下进行反应，4s后达到平衡状态，此时N2的浓度为2mol/L。通过计算回答下列问题：
(1)用N2 表示的4s内化学反应的平均速率是________ 。
(2)若生成17g氨气，放出46.2kJ热量，写出合成生成2摩尔氨反应的热化学方程式________。
(3)以上化学反应平衡常数的表达式为____，若外界条件改变为升高温度，平衡常数将____(填“增大、减小、不变”)
(4)上述反应达到平衡后，在其它条件不变的情况下，通过减小容器体积增大压强，则化学平衡向_____移动的是(填“正向”或“逆向”)。
14．在密闭容器中投入1 mol CO（g）和1 mol H2S（g）发生反应：CO（g）+H2S（g）COS（g）+H2（g）。测得体系中H2的物貭的量与时间的变化关系如图所示。
回答下列问题：
(1)COS的结构与CO2的相似，它的结构式为______。
(2)C、O、S的简单氢化物中，沸点最高的是_______。
(3)M点正反应速率_______逆反应速率（填“大于”“小于”或“等于”，下同）。N点正反应速率______M点逆反应速率。
(4)上述反应在0~5 min内CO的平均反应速率为_____mol·min-1。
(5)上述反应达到平衡时，H2S的转化率为________%。混合物中COS的物质的量分数为_______%。
15．无色气体N2O4是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4（g）2NO2（g） ΔH＝＋24.4 kJ/ mol。
（1）将一定量N2O4投入固定容积的真空容器中，下述现象能说明反应达到平衡的是____
a v正（N2O4）＝2v逆（NO2） b 体系颜色不变
c 气体平均相对分子质量不变 d 气体密度不变
（2）平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示，即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数[例如：p（NO2）＝p总×x（NO2）]。写出上述反应平衡常数Kp表达式_________（用p总、各气体物质的量分数用x表示）；
（3）上述反应中，正反应速率v正＝k正·p（N2O4），逆反应速率v逆＝k逆·p2（NO2），其中k正、k逆为速率常数，则Kp为_______（以k正、k逆表示）。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解（温度298K、压强100kPa），已知该条件下k正＝4.8×104s－1，当N2O4分解10%时，v正＝_______kPa·s－1。（结果保留两位有效数字）
（4）真空密闭容器中放入一定量N2O4，维持总压强p0恒定，在温度为T时，平衡时N2O4分解百分率为α。保持温度不变，向密闭容器中充入等量N2O4，维持总压强在2p0条件下分解，则N2O4的平衡分解率的表达式为________。
16．Cu2O是重要的催化剂和化工原料，工业上制备Cu2O的主要反应如下：
Ⅰ.C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH=+172.5kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO2(g) ΔH=-138.0 kJ·mol-1
请回答：
（1）一定温度下，向5L恒容密闭容器中加入1molCO和2molCuO，发生反应Ⅱ，2min时达到平衡，测得容器中CuO的物质的量为0.5mol。
①0-2min内，用CO表示的反应速率v(CO)=___。
②CO2的平衡体积分数φ=___。
（2）向5L密闭容器中加入1molC和1molCO2，发生反应Ⅰ。CO2、CO的平衡分压(p)与温度(T)的关系如图所示（平衡分压=物质的量分数×总压强）。
①能表示CO2的平衡分压与温度关系的曲线为___(填"p1”或“p2”)，理由是___。
②温度为T1时，该反应的平衡常数K=___；温度升高，K___（填“变小”、“变大”或“不变”）
③实验测得，v正=v(CO2)消耗=k正c(CO2)，v逆=v(CO)消耗=k逆c2 (CO)，k正、k逆为速率常数，受温度影响，则温度为T1时，k正/k逆=___。
17．接触法制硫酸的关键步骤是将催化氧化为：
(1)催化和反应时，反应机理如下：
反应I：
反应II：
①反应I的_______0(填写“>”或“<”或“=”)。
②_______。
(2)当和起始的物质的量分数分别为和时，在和压强下，平衡转化率随温度的变化如图所示。
①能判断该反应是否达到平衡状态的是_______。
A．混合气体的密度不变 B．体系中
C． D．混合气体中的物质的量分数不变
②反应在时经过达到平衡，此时测得。之间_______。
③反应在时的_______，判断的依据是_______。
④实际工业生产中无须在高压下进行的原因是_______。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】在反应①中N2O3与O2按物质的量之比1∶1生成，如果不发生反应②，则两者一样多。发生反应②，平衡后，O2比N2O3多(9-3.4)=5.6mol；反应②中每减少1molN2O3，O2会增加1mol，即O2会比N2O3多2mol；O2比N2O3多(9-3.4)=5.6mol，则共分解了2.8molN2O3；所以反应①中N2O5分解生成N2O3(3.4+2.8)=6.2mol，有6.2molN2O5发生分解，所以平衡后N2O5为(8-6.2)=1.8mol。容器体积为2L，则反应②的平衡常数为=3.7mol/L；
故答案为A。
2．D
【详解】A．700℃时，；900℃时，，温度升高K增大，说明升温平衡正向移动，则正向为吸热反应，故A错误；
B．由反应可得平衡常数的的表达式为：，纯固体不写入平衡常数中，故B错误；
C．K只受温度影响，温度不变，K不变，因此通入二氧化碳气体，K不变，故C错误；
D．由反应可知，随反应的正向进行，混合气体中二氧化碳含量减小，CO的含量增加，混合气体的平均相对分子质量减小，当平均相对分子质量不再变化时，反应达到化学平衡状态，故D正确；
故选：D。
3．A
【分析】依据题给数据，可建立如下三段式：
反应前后体系压强之比为10:9，反应前混合气的物质的量为10mol，则反应后混合气的物质的量为9mol，从而得出C为气体，D为非气体。
【详解】A．因为A与B的起始投入量之比等于化学计量数之比，所以投入气体A的平衡转化率等于气体B的平衡转化率，A正确；
B．由分析可知，物质C的聚集状态为气体，B不正确；
C．平衡后加入少量B，虽然平衡正向移动，但由于温度不变，所以平衡常数不变，C不正确；
D．由分析可知，D为非气态，不能用来表示反应的平均反应速率，D不正确；
故选A。
4．A
【详解】A．移走一部分NH4HS固体，反应物、生成物浓度不变，平衡不移动，故选A；
B．其他条件不变时，通SO2气体，SO2和H2S反应生成S单质，H2S的浓度降低，平衡正向移动，故不选B；
C．容器体积不变时，充入氨气，生成物浓度增大，平衡逆向移动，故不选C；
D．保持压强不变时，充入氦气，容器体积增大，相当于加压，平衡正向移动，故不选D；
选A。
5．D
【详解】A．2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)＝2CaSO4(s)+ 2CO2(g)，△S<0，在低温下能自发进行，则该反应的△H<0，，A正确；
B．NH4Cl(s)＝NH3(g)+HCl(g) ，△S>0，室温下不能自发进行，说明该反应的△H >0，B正确；
C．反应能自发进行，若△H<0，△S>0，化学反应在任何温度下都能自发进行，C正确；
D．加入合适的催化剂能降低反应活化能，催化剂不能改变反应的焓变，则不能改变反应的自发性，D错误；
故选D。
6．B
【详解】A选项，D为固体，不能用来表示化学反应速率，故A错误；
B选项，v(C)=0.010 mol L-1 s-1×60s/min = 6 mol L-1 min -1，利用速率之比等于计量系数之比，转化为B的速率，即v(B)= 1.5×v(C) = 9 mol L-1 min -1，
C选项，v(B)=0.6 mol L-1 min-1
D选项，v(A)=0.2mol L-1 min-1，利用速率之比等于计量系数之比，转化为B的速率，即v(B)= 3×v(A) = 0.6 mol L-1 min -1，因此，速率最大的是B选项，
综上所述，答案为B。
【点睛】A选项为易错点，注意固体和纯液体不能用来表示化学反应速率。
7．D
【详解】A．浓硫酸具有强氧化性，不会生成氢气，则实验室制取H2时，用浓硫酸代替稀硫酸不可加快反应速率，故A错误；
B．Ur-+Na+ NaUr（尿酸钠）△H＜0，关节滑液由于形成尿酸钠晶体有疼痛感，升高温度逆向移动，减小疼痛感，治疗的做法是采用热敷，故B错误；
C．硫酸工业中，增大空气的用量，有利于平衡正向移动，故使用过量的空气以提高的平衡转化率，故C错误；
D．CO中毒反应CO+HbO2 O2+HbCO，中毒的病人放入高压氧舱中，使氧气浓度增大，化学平衡逆向移动，使CO从血红蛋白中脱离出来，可将中毒病人放入高压氧舱中解毒，故D正确；
故选：D。
8．C
【详解】A．CaCO3(s)═CaO(s)+CO2(g)气体的量增大，△S＞0，因为室温下不能自发进行，说明该反应的△H＞0，故A错误；
B．两个反应均为放热反应，△H均小于0，反应①是碳的完全燃烧，放出的热量多，故a值越小；反应②碳的不完全燃烧，放出的热量少，故b值越大，故a＜b，故B错误；
C．钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡时放热，并且含1molH2SO4的稀硫酸与1mol氢氧化钡反应生成2molH2O(1)，所以含1molH2SO4的稀硫酸与1mol氢氧化钡溶液反应放出的热量大于2×57.3kJ=114.6kJ，放热反应焓变为负值，则△H<-114.6kJ·mol-1，故C正确；
D．燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，甲烷的燃烧热为890.3 kJ mol-1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3 kJ mol-1，故D错误；
故选：C。
9．B
【详解】根据方程式可知：该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，体系的自由能ΔG＝ΔH-TΔS。
若在低温下ΔG＝ΔH-TΔS＞0，反应不能自发进行，若在高温下ΔG＝ΔH-TΔS＜0，反应就能自发进行，可见只有选项B正确，故合理选项是B。
10．A
【详解】该反应为气体体积增大的反应，压强低有利于该反应进行，又混乱度增加，，，要使得，则需要在较高温度下进行，综上适宜的条件为高温低压，故选A。
11．C
【详解】A． 由盖斯定律知：反应2×Ⅱ+Ⅲ得反应：，则，A错误；
B． 温度升高，反应Ⅰ向正向移动，则CO的平衡体积分数应增大，故Y表示CO，B错误；
C． 催化剂有选择性，高效催化剂能有效提高产率，为提高二甲醚的产率，需要研发在低温区的高效催化剂，C正确；
D． 由图可知，温度从553K上升至573K时，CO2的平衡转化率增大，则温度从553K上升至573K时，反应Ⅰ消耗的大于反应Ⅱ生成的，D错误；
答案选C。
12． 过渡态的能量与反应物的能量之差 通常需要获得一定能量 化学反应速率 难
【解析】略
13． 0.5mol/(L s) N2(g)+3H2(g)2NH3(g) =-92.4 kJ/mol K= 减小 正向
【详解】(1)达到平衡时N2的浓度为0.2mol/L，平衡时氮气的物质的量为：n(N2)=2mol/L×10L=20mol，达到平衡时消耗氮气的物质的量为：40mol 20mol=20mol，用N2表示的4s内化学反应的平均速率是=0.5mol/(L s)，故答案为：0.5mol/(L s)；
(2)17g氨气的物质的量为=1mol，生成1molNH3放出46.2kJ热量，则合成生成2摩尔氨反应的热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-2×46.2kJ/mol=-92.4 kJ/mol，故答案为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4 kJ/mol；
(3)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数表达式为K=，该反应是放热反应，升高温度，平衡常数将减小，故答案为：K=；减小；
(4)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是气体体积减小的反应，在其它条件不变的情况下，通过减小容器体积增大压强，则化学平衡正向移动，故答案为：正向。
14． O=C=S H2O 大于 大于 0.1 50 25
【详解】(1)CO2的结构为O=C=O，COS的结构与CO2的相似，COS的结构为O=C=S；
(2)C、O、S的简单氢化物分别为CH4、H2O、H2S，H2O分子间有氢键，而其它两种物质分子间只有范德华力，所以H2O的沸点最高；
(3)由图象可知，M点还未达到平衡状态，H2的含量是上升趋势，即反应在向正反向进行，故有v正＞v逆；由图象可知，N点已经处于化学平衡状态，此时v正=v逆，N点H2的浓度＞ M点H2的浓度，浓度越大，反应速率越快，故N点的v逆＞M点的v逆，所以N点的v正＞M点的v逆；
(4)由图象可知，0~5 min内H2的平均反应速率为，反应速率化学计量数成正比，故0~5 min内CO的平均反应速率也为0.1mol/min；
(5)根据题意可得
H2S的转化率为；混合物中COS的物质的量分数为；
【点睛】本题注意第（4）题，题目中没有给出容器的体积，故此处的反应速率用题目中的mol/min做单位。
15． bc 3.9×106
【分析】⑴a. N2O4是正向，NO2是逆向，两个不同方向，速率比不等于计量系数比；b. 体系颜色开始要变，后来不变；c. 气体平均相对分子质量等于质量除以物质的量，质量不变，物质的量增加，气体平均相对分子质量减少；d. 气体密度等于质量除以体积，气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变。
⑵根据反应得到平衡常数。
⑶根据v正 =v逆，得出Kp，再根据题知算 N2O4、 NO2物质的量进行计算正反应速率。
⑷温度相同，前后两次建立，因此前后两次的平衡常数相同建立关系计算。
【详解】⑴a. N2O4是正向，NO2是逆向，两个不同方向，速率比不等于计量系数比，不能说明达到平衡，故a不符合题意；b. 体系颜色开始要变，后来不变，能说明达到平衡，故b符合题意；c. 气体平均相对分子质量等于质量除以物质的量，质量不变，物质的量增加，气体平均相对分子质量减少，后来不变，则达到平衡，故c符合题意；d. 气体密度等于质量除以体积，气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变，不能说明达到平衡，故d不符合题意；综上所述，答案为：bc。
⑵上述反应平衡常数；故答案为：。
⑶上述反应中，正反应速率v正＝k正·p（N2O4），逆反应速率v逆＝k逆·p2（NO2），其中k正、k逆为速率常数，v正 =v逆，则Kp=。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解（温度298K、压强100kPa），已知该条件下k正＝4.8×104s－1，当N2O4分解10%时，假设开始有1mol N2O4分解0.1mol，生成0.2mol NO2，，故答案为：3.9×106。
⑷温度相同，因此前后两次的平衡常数相同，保持温度不变，向密闭容器中充入等量N2O4，维持总压强在2p0条件下分解，则N2O4的平衡分解率为y，
，解得，故答案为：。
16． 0.075mol/(L·min) 75% p2 该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO2的平衡平衡体积分数减小，平衡分压减小 mol/L 变大 K=mol/L
【详解】（1）一定温度下，向5L恒容密闭容器中加入1molCO和2molCuO，发生反应Ⅱ，2min时达到平衡，测得容器中CuO的物质的量为0.5mol。
CO(g)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO2(g)
开始时的量（mol） 1 2 0
改变的量（mol） 0.75 1.5 0.75
平衡时的量（mol） 0.25 0.5 0.75
①0-2min内，用CO表示的反应速率v(CO)==0.075mol/(L·min)；
②CO2的平衡体积分数φ==75%；
（2）①该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO2的平衡平衡体积分数减小，平衡分压减小，故能表示CO2的平衡分压与温度关系的曲线为p2；
②温度为T1时，CO2、CO的平衡分压(p)相等，则物质的量相等；设CO2的转化率为x，则1-x=2x，解得x=mol，即CO2、CO的平衡浓度均为mol/L，该反应的平衡常数K==mol/L；
反应C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH=+172.5kJ·mol-1为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，K变大；
③实验测得，v正=v(CO2)消耗=k正c(CO2)，则k正=；v逆=v(CO)消耗=k逆c2 (CO)，则k逆=；平衡时v正= v逆，则温度为T1时，k正/k逆===K=mol/L。
【点睛】本题考查化学反应平衡移动及平衡常数的计算等知识点，注意三段式的应用在计算化学平衡中的重要地位，易错点为根据图中信息判断表示CO2的平衡体积分数与温度关系的曲线：该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO2的平衡体积分数减小，故能表示CO2的平衡分压与温度关系的曲线为p2。
17．(1) > -246
(2) CD 0.975 该气体分子数减少，增大压强，提高，，所以，由图可以判断出为0.975 常压下转化率已经很高，能满足工业生产需求
【分析】根据已知反应利用自发反应的判断依据判断反应的熵变，利用盖斯定律计算反应的焓变，根据平衡状态的特点判断反应平衡状态的标志，利用反应过程中物理量的变化判断是否达到平衡，利用三段式进行计算反应速率，利用反应平衡受压强的影响判断图象中的压强大小，利用控制变量法，控制温度不变，改变压强利用反应特点判断压强的大小。
【详解】（1）①根据反应I焓变大于零，根据反应是自发反应，则，故熵变是大于零，故答案为>。②根据盖斯定律利用反应与反应I：进行计算，总反应减去2×I，得反应II的焓变是-246，故答案为-246。
（2）①A．混合气体的密度等于气体的总质量除以容器的体积，根据容器的体积不变，气体的总质量根据质量守恒也不变判断，密度不变时不能说明达到平衡，故A不符合题意；
B．体系中时，不能确定浓度是否不变，故不符合题意；
C．根据，说明正逆反应速率相等，故能说明达到平衡，故C符合题意；
D．混合气体中的物质的量分数不变说明达到了平衡，故符合题意；
故选答案CD。
②根据压强增大平衡向气体体积减小的反应方向移动，根据该反应气体体积的变化判断，增大压强平衡向正反应方向移动，转化率增大，故P1>P2>P3,故反应在时经过达到平衡时，二氧化硫的转化率为0.925，根据和起始的物质的量分数分别为和，判断三氧化硫的物质的量分数为0.5％，根据三段式：则故答案为：；③反应在时的，根据图象中P2曲线判断为0.975，判断依据该气体分子数减少，增大压强，提高，，所以，由图可以判断出为0.975；
④实际工业生产中无须在高压下进行的原因是常压下转化率已经很高，能满足工业生产需求；故答案为: 常压下转化率已经很高，能满足工业生产需求。
【点睛】此题考查化学平衡的判断，根据图象利用控制变量法进行判断压强大小，注意反应速率的计算可以利用三段式，也可利用速率之比等于化学计量数之比进行计算。
答案第1页，共2页
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