苏教版 (2019)选择性必修1第一单元化学反应速率同步测试题

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这是一份苏教版 (2019)选择性必修1第一单元化学反应速率同步测试题，共14页。试卷主要包含了07 ml·L-1·min-1，已知可逆反应等内容，欢迎下载使用。

A.a点,v(O2)=0.07 ml·L-1·min-1
B.该反应ΔH<0
C.a点和d点CO转化率相等,d点v正(CO)等于a点v正(CO)
D.50 ℃时,该反应的化学平衡常数K=160
2.(2023河北武强中学期中)已知可逆反应:2A(g)+B(s) 3C(s)+2D(g) ΔH>0,如图所示为正、逆反应速率(v)与时间(t)的关系示意图,如果在t1时刻改变条件:①加入A;②加入催化剂;③加压;④升温;⑤减少C。符合图示的条件是( )
A.②③ B.①② C.③④ D.④⑤
3.(经典题)已知反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),如图表示在不同条件下生成物D的体积分数φ(D)随时间变化的关系,据此判断( )
A.a+bc+d,ΔH>0
C.a+b0 D.a+b>c+d,ΔH<0
4.(2024河北保定部分高中月考)甲、乙为两个容积均为1 L的恒容密闭容器,向甲中充入1 ml CH4和1 ml CO2,乙中充入1 ml CH4和n ml CO2,在催化剂存在下发生反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+ 2H2(g),测得CH4的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.该反应的正反应是吸热反应
B.H2的体积分数为φ(b)<φ(c)
C.873 K向甲的平衡体系中再充入CO2、CH4各0.4 ml,CO、H2各 1.2 ml,重新达到平衡前v正>v逆
D.773 K时,该反应的平衡常数小于12.96
5.向体积为10 L的恒容密闭容器中通入1.1 ml CH4(g)和1.1 ml H2O(g)制备H2,反应原理为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH= +206.2 kJ·ml-1。在不同温度(Ta、Tb)下测得容器中n(CO)随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.温度TaB.Ta时,0~4 min内v(CH4)=0.25 ml·L-1·min-1
C.Tb时,若改为恒温恒压容器,平衡时n(CO)>0.6 ml
D.Tb时,平衡时再充入1.1 ml CH4,平衡常数增大
6.(2024江苏连云港期中)利用CO2和H2合成甲醇,可以减少CO2的排放。涉及的主要反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1<0
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
在1 L密闭容器中通入1 ml CO2和2.44 ml H2,选择合适的催化剂反应,甲醇的选择性(生成甲醇的CO2量占CO2总转化量的比值)和CO2的平衡转化率随温度的变化趋势如图所示。下列说法不正确的是( )
A.曲线a表示甲醇的选择性
B.其他条件不变,增大压强可提高平衡时CH3OH的体积分数
C.553 K时,反应Ⅱ的平衡常数K=0.1
D.553 K时,反应Ⅰ和反应Ⅱ参加反应的氢气物质的量之比为9∶2
7.(2022江苏淮安期末)CO2催化加氢是碳中和的重要手段之一,以下是CO2加氢时发生的两个主要反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
在体积为1 L的两个恒容密闭容器中分别按表中所示充入一定量的CO2和H2,平衡体系中δ(CO)和δ(CH4)[δ=n(CO或CH4)n(CO)+n(CO2)+n(CH4)]随温度变化关系如图所示。
下列有关说法错误的是( )
A.ΔH1<0
B.曲线d表示乙容器中δ(CO)随温度的变化
C.590 ℃时反应10 min,某容器中c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)=2.4,反应Ⅱ的v(正)< v(逆)
D.M点对应H2的总转化率为66.7%
8.(2023湖南长沙实验中学期中)在起始温度为T ℃、容积均为10 L的密闭容器A(恒温)、B(绝热)中均加入1 ml N2O和4 ml CO,发生反应N2O(g)+CO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH<0。已知:k正、k逆分别是正、逆反应速率常数,v正=k正·c(N2O)·c(CO),v逆=k逆·c(N2)·c(CO2),A、B容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.Q点v正小于v逆
B.曲线N表示容器B中N2O的转化率随时间的变化
C.用CO的浓度变化表示曲线N在0~100 s内的反应速率为4× 10-4 ml·L-1·s-1
D.T ℃时,k正k逆=145
9.用CO2制备CH3OH可实现CO2的能源化利用,反应原理为CO2(g)+ 3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。
(1)测得上述反应中生成8.0 g CH3OH(g)放出的热量为12.3 kJ。该反应的热化学方程式为。
(2)在实验室模拟上述反应。一定温度下(各物质均为气态),向体积为1 L的恒容密闭容器中充入3 ml CO2和6 ml H2,加入合适的催化剂进行反应。已知该温度下该反应的化学平衡常数的值为140。某时刻测得c(CH3OH)=1 ml/L,此时反应 (填“已经达到”或“未达到”)化学平衡状态。
(3)工业上用CO2制备CH3OH的过程中存在副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ/ml。
将反应物混合气按进料比n(CO2)∶n(H2)=1∶3通入反应装置,选择合适的催化剂,发生反应。
①不同温度和压强下,CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2。
ⅰ.图1中,压强p1 p2(填“>”“=”或“<”),推断的依据是。
ⅱ.图2中,压强为p2,温度高于503 K后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是。
②实际生产中,测得压强为p3时,相同时间内不同温度下的CH3OH产率如图3。图3中523 K时的CH3OH产率最大,可能的原因是 (填字母)。
a.此条件下主反应限度最大
b.此条件下主反应速率最快
c.523 K时催化剂的活性最高
答案与分层梯度式解析
专题强化练3 化学反应速率和平衡理论及其相关图像
1.C a点CO的转化率为0.7,发生反应的CO的物质的量为2 ml× 0.7=1.4 ml,根据化学方程式可知反应的O2的物质的量为0.7 ml, v(O2)=Δn(O2)V·Δt=0.7ml2 L×5min=0.07 ml·L-1·min-1,A正确;起始时,2 L恒容密闭容器中通入2 ml CO和1 ml O2,反应正向进行,b点之前温度低反应速率慢,反应未达平衡,b点反应达平衡,温度继续升高CO的转化率降低,说明平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,即该反应ΔH< 0,B正确;a点和d点温度不同,d点温度高,d点v正(CO)大于a点 v正(CO),C错误;50 ℃时,CO的转化率为0.8,则发生反应的CO的物质的量为2 ml×0.8=1.6 ml,利用三段式分析:
2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)
初始量/ml 2 1 0
转化量/ml 1.6 0.8 1.6
平衡量/ml 0.4 0.2 1.6
该反应的化学平衡常数K=c2(CO2)c2(CO)·c(O2)=(1.62)2(0.42)2×0.22=160,D正确。
2.A 加入A,改变条件瞬间,正反应速率增大,逆反应速率不变,平衡向正反应方向移动,①不符合;加入催化剂,同等程度增大正、逆反应速率,平衡不移动,②符合;该反应为反应前后气体体积不变的反应,加压,同等程度增大正、逆反应速率,平衡不移动,③符合;正反应为吸热反应,升温,平衡向正反应方向移动,④不符合;C为固体,减少C,正、逆反应速率不变,平衡不移动,⑤不符合;选A。
3.D 比较曲线T1、p2与曲线T2、p2,压强相等,温度高的曲线先到达平衡破题关键,所以T1>T2,温度越高,平衡时D的体积分数越小,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,正反应是放热反应,即ΔH<0;比较曲线T1、p1与曲线T1、p2,温度相等,压强大的曲线先到达平衡,所以p1c+d。
4.C CH4的平衡转化率随温度的升高而增大,升温平衡正向移动,该反应的正反应是吸热反应,A正确;由图像可知,相同温度下乙中甲烷的平衡转化率大于甲,说明n>1,b点、c点CH4的平衡转化率均为60%,两容器中甲烷的起始量相等,则平衡时CH4、H2和CO的物质的量分别相等,但b点CO2的物质的量大于c点CO2的物质的量,则H2的体积分数:φ(b)<φ(c),B正确;873 K时,甲中甲烷的转化率为60%,恒温时向甲的平衡体系中再充入CO2、CH4各0.4 ml,CO、H2各1.2 ml,相当于体系内所有组分浓度均变为两倍,可视为加压,则平衡逆向移动,重新达平衡前v正5.C 根据“先拐先平数值大”原则可知Tb0.6 ml, C项正确;温度不变,平衡常数也不变,D项错误。
6.C 升高温度,反应Ⅰ平衡逆向移动,反应Ⅱ平衡正向移动,甲醇的选择性降低,曲线a表示甲醇的选择性,曲线b表示CO2的平衡转化率破题关键,A正确;其他条件不变,增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,反应Ⅰ平衡正向移动,可提高平衡时CH3OH的体积分数,B正确; 553 K时CO2的平衡转化率是20%,甲醇的物质的量是1 ml×20%× 60%=0.12 ml,则CO的物质的量为1 ml×20%-0.12 ml=0.08 ml,列式如下:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
变化/ml0.120.36 0.12 0.12
CO2(g)+ H2(g) CO(g) + H2O(g)
变化/ml0.08 0.08 0.08 0.08
平衡/ml1-0.2=0.8 2.44-0.36-0.08=20.08 0.12+0.08=0.2
体积保持1 L不变,553 K时,反应Ⅱ的平衡常数K=0.2×0.080.8×2=0.01,C错误;由C项分析可知,反应Ⅰ参加反应的H2为0.36 ml,反应Ⅱ参加反应的H2为0.08 ml,所以反应Ⅰ和反应Ⅱ参加反应的H2的物质的量之比为9∶2,D正确。
7.C 反应Ⅱ,升高温度,平衡正向移动,因此b、d代表δ(CO)随温度的变化,则a、c代表δ(CH4)随温度的变化,升高温度,δ(CH4)减小,说明反应Ⅰ平衡逆向移动,逆向是吸热反应,正向是放热反应,即ΔH1<0,A正确;乙容器相对于甲容器来说,相当于在甲的基础上,又加入了二氧化碳和氢气,因此平衡时δ(CO):乙<甲,曲线d表示乙容器中δ(CO)随温度的变化,B正确;由分析可知,曲线b表示甲容器中δ(CO)随温度的变化,曲线c表示甲容器中δ(CH4)随温度的变化,590 ℃时,δ(CO)=δ(CH4)=0.4,起始时甲容器中加入CO2 0.1 ml,根据碳原子守恒,平衡时n(CO)=0.04 ml,n(CH4)=0.04 ml,n(CO2)= 0.02 ml,则n(H2O)=2n(CH4)+n(CO)=2×0.04 ml+0.04 ml= 0.12 ml,n(H2)=0.3 ml-4n(CH4)-n(CO)=0.3 ml-4×0.04 ml-0.04 ml=0.1 ml,故平衡时c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)=0.041××0.11=2.4,则此时反应Ⅱ达到平衡,即v(正)=v(逆),C错误;根据C中计算得M点对应H2的总转化率为0.04ml×4+×100%≈66.7%,D正确。
8.D Q点反应未达到平衡状态,反应正向进行,即v正>v逆,A错误;根据“先拐先平数值大解题技法”可知,温度:M>N,升高温度,平衡逆向移动,N2O的转化率降低,曲线M表示绝热条件下(容器B中)进行的反应,曲线N表示恒温条件下(容器A中)进行的反应,B错误;据曲线N可知0~100 s内N2O的转化率为10%,反应的N2O为0.1 ml,则反应的CO也为0.1 ml,可求得v(CO)=0.1ml10 L×100 s=1×10-4 ml·L-1·s-1,C错误;曲线N表示在恒温条件下进行的反应,平衡时N2O的转化率是25%,根据N2O(g)+CO(g) N2(g)+CO2(g),结合容器容积为10 L,可知平衡时c(N2O)=0.075 ml·L-1,c(CO)=0.375 ml·L-1,c(N2)=c(CO2)= 0.025 ml·L-1,反应达到平衡时v正=v逆,即k正k逆=c(N2)·c(CO2)c(N2O)·c(CO)= 0.025××0.375=145,D正确。
9.答案 (1)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.2 kJ/ml
(2)未达到
(3)①ⅰ.> CO2制备CH3OH的反应为气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,CH3OH平衡产率将增大,而相同温度下,p1时CH3OH平衡产率较p2时高,说明p1>p2 ⅱ.CO2平衡转化率为主反应和副反应的CO2平衡转化率之和,副反应为吸热反应,随温度升高CO2平衡转化率升高,主反应为放热反应,随温度升高,CO2平衡转化率降低,温度较高时,CO2平衡转化率主要取决于副反应
②bc
解析 (1)8.0 g CH3OH(g)的物质的量为8.0 g32 g/ml=0.25 ml,反应中生成0.25 ml CH3OH(g)放出的热量为12.3 kJ,则生成1 ml CH3OH(g)放出的热量为49.2 kJ,则反应的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.2 kJ/ml。(2)某时刻测得c(CH3OH)= 1 ml/L,则消耗n(CO2)=1 ml,n(H2)=3 ml,生成n(H2O)=1 ml,该时刻c(CO2)=2 ml/L,c(H2)=3 ml/L,c(CH3OH)=1 ml/L,c(H2O)= 1 ml/L,浓度商Qc=c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2)=1×12×33=154<140,则反应未达到平衡状态。(3)②主反应为放热反应,升高温度,其反应限度减小,a不符合题意;温度高于523 K CH3OH产率降低,其可能原因是523 K时催化剂的活性最高,此条件下主反应速率最快,b、c符合题意。
容器
起始物质的量/ml
CO2
H2
甲
0.1
0.3
乙
1
3