-新教材高中化學(xué)能力練習(xí)3化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像含解析新人教版選擇性必修

PAGEPAGE4能力課時(shí)落實(shí)(三)化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像(建議用時(shí)：25分鐘)1．氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，人類?duì)氫能應(yīng)用自200年前就產(chǎn)生了興趣。從20世紀(jì)70年代以來，世界上許多國家和地區(qū)就廣泛開展了氫能研究。科學(xué)家研究以太陽能為熱源分解Fe3O4，最終循環(huán)分解水制H2，其中一步重要反應(yīng)為2Fe3O4(s)6FeO(s)＋O2(g)ΔH＝akJ·mol－1。在一定壓強(qiáng)下，F(xiàn)e3O4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的α(Fe3O4)-T曲線如圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是()A．a(chǎn)>0B．壓強(qiáng)p1>p2C．升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大D．將體系中O2分離出去，能提高Fe3O4的轉(zhuǎn)化率B[根據(jù)題圖分析，壓強(qiáng)一定，溫度升高，F(xiàn)e3O4的平衡轉(zhuǎn)化率升高，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH>0，即a>0，A項(xiàng)正確；溫度一定時(shí)，壓強(qiáng)增大，平衡逆向移動(dòng)，F(xiàn)e3O4的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故p1<p2，B項(xiàng)不正確；升高溫度，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)的平衡常數(shù)增大，C項(xiàng)正確；將體系中O2分離出去，平衡正向移動(dòng)，能提高Fe3O4的轉(zhuǎn)化率，D項(xiàng)正確。]2．向一容積不變的密閉容器中充入H2和I2，發(fā)生反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)ΔH<0，當(dāng)達(dá)平衡后，t0時(shí)若保持混合氣體總物質(zhì)的量不變而改變某一反應(yīng)條件，使平衡移動(dòng)(如圖所示)，下列說法正確的是()A．容器內(nèi)氣體顏色變深，平均相對(duì)分子質(zhì)量不變B．平衡不移動(dòng)，混合氣體密度增大C．H2轉(zhuǎn)化率增大，HI平衡濃度減小D．t0時(shí)改變的條件為減小體積或升高體系溫度A[條件改變后，正、逆反應(yīng)速率均增大，但是逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，平衡逆向移動(dòng)，改變的條件應(yīng)為升高溫度，A項(xiàng)正確。]3．已知反應(yīng)X(g)＋Y(g)nZ(g)ΔH>0，將X和Y以一定比例混合通入密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間的改變?nèi)鐖D所示。下列說法不正確的是()A．反應(yīng)方程式中n＝1B．10min時(shí)，曲線發(fā)生變化的原因是升高溫度C．10min時(shí)，曲線發(fā)生變化的原因是增大壓強(qiáng)D．前5min內(nèi)，用X表示的反應(yīng)速率為v(X)＝0.08mol·L－1·min－1B[A項(xiàng)，根據(jù)圖像可知，反應(yīng)進(jìn)行到5min時(shí)，X、Y和Z的濃度不再變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)X的濃度減少了0.4mol·L－1，Z的濃度增加了0.4mol·L－1，根據(jù)濃度的變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可知，n＝1；B項(xiàng)，10min時(shí)，X、Y、Z的濃度瞬間增大，因此改變的條件一定不是溫度；D項(xiàng)，前5min內(nèi)，用X表示的反應(yīng)速率為v(X)＝0.4mol·L－1÷5min＝0.08mol·L－1·min－1。]4．反應(yīng)mX(g)nY(g)＋pZ(g)ΔH，在不同溫度下的平衡體系中物質(zhì)Y的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化的曲線如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．該反應(yīng)的ΔH＞0B．m＜n＋pC．B、C兩點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)：KB＞KCD．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率v(A)＜v(C)C[由圖可知溫度升高，Y的體積分?jǐn)?shù)增大，說明平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；增大壓強(qiáng)，Y的體積分?jǐn)?shù)減小，說明平衡逆向移動(dòng)，則m＜n＋p；對(duì)吸熱反應(yīng)來說，溫度升高，K增大，KB＜KC;A、C兩點(diǎn)溫度相同，C點(diǎn)壓強(qiáng)大，則C點(diǎn)的速率大于A點(diǎn)。]5．對(duì)于H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)，ΔH＜0，根據(jù)如圖，下列說法錯(cuò)誤的是()A．t2時(shí)可能使用了催化劑B．t3時(shí)可能采取減小反應(yīng)體系壓強(qiáng)的措施C．t5時(shí)采取升溫的措施D．反應(yīng)在t6時(shí)刻，HI體積分?jǐn)?shù)最大D[改變壓強(qiáng)、使用催化劑，平衡均不移動(dòng)，t2時(shí)可能增大壓強(qiáng)或使用催化劑，A正確；t3時(shí)正、逆反應(yīng)速率同等程度減小，可能為減小壓強(qiáng)，B正確；t5時(shí)正、逆反應(yīng)速率增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，改變條件為升高溫度，C正確；平衡逆向移動(dòng)，HI的體積分?jǐn)?shù)減小，t1時(shí)HI的體積分?jǐn)?shù)最大，D錯(cuò)誤。]6．CO和H2的混合氣體又稱“合成氣”，在合成有機(jī)物中應(yīng)用廣泛。工業(yè)上常采用天然氣與水蒸氣或二氧化碳反應(yīng)等方法來制取合成氣。請(qǐng)回答下列問題：(1)天然氣與CO2反應(yīng)也可制備合成氣，在10L密閉容器中通入1molCH4與1molCO2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示。圖1①1100℃、p2時(shí)，氣體混合后反應(yīng)經(jīng)過10min至x點(diǎn)的平衡，用CO的變化量表示反應(yīng)速率v(CO)＝________。②下列選項(xiàng)中能表示該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______________________________________________________________________________(填字母)。A．v(H2)逆＝3v(CO)正B．密閉容器中混合氣體的密度不變C．密閉容器中總壓強(qiáng)不變D．c(CH4)＝c(CO)③由圖1可知，壓強(qiáng)p1________p2(填“大于”或“小于”)；壓強(qiáng)為p2時(shí)，在y點(diǎn)：v(正)________v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。求y點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下的該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。(2)合成氣制甲醚的反應(yīng)方程式為2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝bkJ·mol－1。有研究者在催化劑、壓強(qiáng)為5.0MPa的條件下，由H2和CO直接制備甲醚，結(jié)果如圖2所示。圖2①290℃前，CO轉(zhuǎn)化率和甲醚產(chǎn)率的變化趨勢(shì)不一致的原因是_____________________________________________________________________。②b________0(填“>”“<”或“＝”)，理由是__________________________________________________________________________________。[解析](1)CH4和CO2反應(yīng)制備合成氣的反應(yīng)為CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)。①由圖像知1100℃、p2時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為80%，則轉(zhuǎn)化CH4的物質(zhì)的量為1mol×80%＝0.8mol，根據(jù)方程式知生成CO物質(zhì)的量為1.6mol，v(CO)＝1.6mol÷10L÷10min＝0.016mol·L－1·min－1。②A．v(H2)逆＝3v(CO)正表明逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)；B．該反應(yīng)中所有物質(zhì)都是氣態(tài)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，混合氣體的質(zhì)量始終不變，容器的容積不變，混合氣體的密度始終不變，密閉容器中混合氣體的密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；C．該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，建立平衡過程中氣體分子物質(zhì)的量增大，密閉容器中總壓強(qiáng)增大，平衡時(shí)氣體分子物質(zhì)的量不變，密閉容器中總壓強(qiáng)不變，密閉容器中總壓強(qiáng)不變能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；D．達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度保持不變，不一定相等，c(CH4)＝c(CO)不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是C項(xiàng)，答案選C。③該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CH4的轉(zhuǎn)化率減小，由圖知在相同溫度下p1時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率大于p2，則p1小于p2。由圖知，y點(diǎn)CH4轉(zhuǎn)化率小于平衡時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)正向進(jìn)行，v(正)大于v(逆)。y點(diǎn)的溫度與x點(diǎn)的溫度相同，y點(diǎn)平衡常數(shù)與x點(diǎn)相等，用三段式CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)eq\o(c起始/mol·L－1)0.10.100eq\o(c轉(zhuǎn)化/mol·L－1)0.1×0.8＝0.080.080.160.16eq\o(c平衡/mol·L－1)0.020.020.160.16K＝eq\f(c2CO·c2H2,cCH4·cCO2)＝eq\f(0.162×0.162,0.02×0.02)＝1.6384。(2)①290℃前，CO轉(zhuǎn)