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化学反应的限度化学反应条件的控制(40分钟70分)一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)1.下列关于化学反应限度的说法中正确的是()A.Cl2溶于水发生了可逆反应B.当一个可逆反应达到平衡状态时,正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零C.平衡状态时,各物质的浓度保持相等D.化学反应的限度不可以通过改变条件而改变【解析】选A。A项,发生了可逆反应:Cl2+H2OHCl+HClO,正确;B项,达到平衡状态,v正=v逆≠0,错误;C项,达到平衡状态,各物质的浓度保持不变,不一定相等,错误;D项,一定条件下化学反应达到限度,改变浓度、温度或压强,平衡可能改变,错误。【补偿训练】下列反应中可判断为可逆反应的是()A.氢气在氯气中燃烧生成氯化氢,氯化氢受热分解生成氢气和氯气B.氮气与氢气在高温、高压、催化剂作用下可以生成氨气,同时氨气又分解为氮气和氢气C.单质溴可以置换出碘,氯气又可以置换出溴D.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸在光照条件下可分解为盐酸和氧气【解析】选B。正、逆两方向的反应条件相同且同时进行时属于可逆反应。A条件不一样,错误;CD反应物、生成物不一样,错误。2.(2019·长沙高一检测)下列措施可以提高燃料燃烧效率的是()①提高燃料的着火点②降低燃料的着火点③将固体燃料粉碎④将液体燃料雾化处理⑤将煤进行气化处理⑥通入适当过量的空气A.①③④⑤B.②③⑤⑥C.③④⑤⑥D.①②③④【解析】选C。着火点是固有性质,不能改变,①②错误;③④⑤⑥都可以使燃料与氧气充分接触,正确。3.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0.2mol·、0.1mol·L-1、0.2mol·L-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是()A.SO2为0.4mol·L-1,O2为0.2mol·L-1B.SO2为0.25mol·L-1C.SO3为0.4mol·L-1D.SO2、SO3均为0.15mol·L-1【解析】选B。化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的,所以平衡时各物质的浓度范围为0c(SO2)0.4mol·L-1,0c(O2)0.2mol·L-1,0c(SO3)0.4mol·L-1,因此A、C错误;对于D项,若SO2为0.15mol·L-1,则转化的SO2的浓度为(0.2-0.15)mol·L-1=0.05mol·L-1,此时SO3的浓度为(0.2+0.05)mol·L-1=0.25mol·L-1,故D错误。4.某可逆反应达到平衡状态时,下列说法正确的是()①正反应和逆反应同时进行,两者的速率完全相等②反应物和生成物同时存在,两者的浓度相同③混合物的组成比例不会因时间而改变A.①B.①③C.②D.①②③【解析】选B。可逆反应达到平衡状态时,v(正)=v(逆)≠0,且各组分的含量保持不变,故①③正确;而反应物和生成物浓度相同,只是反应达到的某一特殊状态,并不一定达到平衡。5.(2019·聊城高一检测)CO和H2在一定条件下可以合成乙醇:2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g),下列叙述中能说明上述反应在一定条件下已达到最大限度的是()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乙醇D.反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化【解析】选D。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1∶2的物质的量之比反应,不能说明正、逆反应速率相等,C错。【补偿训练】一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)+Z(s),下列叙述不能说明该反应达到化学平衡状态的是()A.混合气体的密度不再变化B.反应容器中Y的质量分数不变C.X的分解速率与Y的消耗速率相等D.单位时间内生成1molY的同时生成2molX【解析】选C。因Z为固体,若未达到平衡,混合气体的密度会发生变化,A项可作平衡标志;C项中X的分解速率与Y的消耗速率之比等于2∶1时才符合要求。6.(2019·韶山高一检测)一定条件下,体积为10L的密闭容器中,1molX和1molY进行反应:2X(g)+Y(g)Z(g)正反应为放热反应,经60s达到平衡,生成0.3molZ。下列说法正确的是()A.以X浓度变化表示的反应速率为0.001mol·L-1·s-1B.反应经过60s时一定能达到化学平衡C.反应放出的热量可用于提高反应速率D.反应达到平衡时,n(X)∶n(Y)=1∶1【解析】选C。生成0.3molZ,则消耗0.6molX,则60s内以X浓度变化表示的反应速率为0.001mol·L-1·s-1,但A没有说明时间段,A错误;在该条件下,60s达到平衡,其他条件下时间可能改变,B错误;反应放出的热量使反应温度升高,可用于提高反应速率,C正确;反应达到平衡时,n(X)∶n(Y)=0.4mol∶0.7mol=4∶7,D错误。7.X、Y、Z为三种气体,把amolX和bmolY充入一密闭容器中,发生反应X+2Y2Z。达到平衡时,若它们的物质的量满足:n(X)+n(Y)=n(Z),则Y的转化率为()A.×100%B.×100%C.×100%D.×100%【解析】选B。设反应达平衡时消耗Y的物质的量为x。则:X+2Y2Z起始量/molab0转化量/molxx平衡量/mola-b-xx依题意可得:(a-)+(b-x)=x,解得x=molY的转化率为×100%=×100%。8.(2019·洛阳高一检测)一定条件下,发生可逆反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述中,不能作为此可逆反应已经达到化学平衡状态的标志的是()A.NH3的消耗速率等于NO的生成速率B.NH3的消耗速率等于NO的消耗速率C.NH3的浓度和NO的浓度都不发生改变D.密闭容器内的压强不发生改变【解析】选A。当v正=v逆时,为平衡状态,A项叙述均表示正反应速率,且反应过程中二者恒相等,故不能判断可逆反应达到平衡状态;B项叙述前者表示正反应速率,后者表示逆反应速率,当二者相等时,可逆反应达到平衡状态;该反应为气体体积增大的反应,在反应过程中体系压强增大,当压强不再改变时,则达到平衡状态。9.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673K、30MPa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】选D。由图可知,a点时n(H2)比b点大,即反应物浓度大,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。【互动探究】(1)上图中逆反应速率最大的点是哪个?提示:d、e。随着反应的进行逆反应速率逐渐增大,达到平衡时速率不再改变,故逆反应速率d=ecba。(2)合成氨反应采用“673K、30MPa”的原因是什么?提示:该温度下速率较快且氨气的产率较高,温度低反应速率低,生产成本高;该压强下氨气产率已经很高,如果再增大压强对设备的要求就高,生产成本提高。10.(2019·济宁高一检测)一定温度下,在容积恒定的密闭容器中进行反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是()①混合气体的密度不变②容器内气体的压强不变③混合气体的总物质的量不变④B的物质的量浓度不变⑤v正(C)=v逆(D)⑥v正(B)=2v逆(C)A.①④⑤⑥B.②③⑥C.②④⑤⑥D.只有④【解析】选A。①容积恒定的密闭容器中,混合气体密度不变,也就是质量不变,对于有固体参加或者有固体生成的反应来说,质量不变说明已经达到平衡。②这是一个反应前后压强不变的反应,压强不变不能说明反应达到平衡。③该反应是反应前后气体的化学计量数不变的反应,也就是气体物质的量不变的反应,不能用物质的量是否变化衡量反应是否达到平衡。④B的物质的量浓度不变说明生成B的量与消耗B的量相等,也就是正逆反应速率相等,此时反应达到平衡。⑤v正(C)=v逆(D),说明正逆反应速率相等,此时反应达到平衡。⑥v正(B)=2v逆(C),说明正逆反应速率相等,此时反应达到平衡。二、非选择题(本题包括2小题,共20分)11.(10分)(2017·南平高一检测)Ⅰ.对于4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,试回答有关的问题:(1)常选用哪些物质浓度的变化来表示该反应的速率______;(2)为了提高生成SO2的速率,可以采用的措施是________。A.增加FeS2的量B.增大O2的浓度C.升高温度D.减小压强Ⅱ.某可逆反应在某体积为5L的密闭容器中进行,在从0～3分钟各物质的量的变化情况如图所示(A,B,C均为气体)(3)该反应的化学方程式为______________;(4)在一定温度下,体积不变的密闭容器中,上述反应达到平衡的标志是________(填字母)。A.气体总质量保持不变B.A、B、C的浓度都相等C.A、B、C的浓度不再发生变化D.A、B、C的分子数之比为2∶1∶2E.正反应和逆反应都已停止F.容器内气体密度不再发生变化【解析】Ⅰ.(1)FeS2与Fe2O3为固体,不能用来表示反应速率,O2与SO2为气体,可用O2与SO2浓度的变化来表示该反应的速率。(2)A.FeS2为固体,增加FeS2的量,不影响化学反应速率,错误;B.增大O2的浓度,反应物浓度变大,反应速率加快,正确;C.升高温度,化学反应速率加快,正确;D.减小压强,反应速率减小,错误。Ⅱ.(3)根据图象可知A、B物质的量减少,为反应物,C物质的量增大为生成物,2分钟时达到平衡,该反应为可逆反应,0～2分钟A、B、C物质的量改变量分别为2mol、1mol、2mol,所以该反应的化学方程式为2A(g)+B(g)2C(g)(4)A.根据质量守恒,不论反应是否平衡,气体总质量保持不变,所以气体总质量保持不变不能判断反应达到平衡,错误;B.A、B、C的浓度是否相等与反应是否平衡无关,错误;C.A、B、C的浓度不再发生变化,说明正反应速率等于逆反应速率,说明反应达到平衡,正确;D.A、B、C的分子数之比与反应是否平衡无关,错误;E.反应平衡时正反应速率等于逆反应速率,不是0,错误;F.根据质量守恒定律,气体质量不变,容器的体积固定,则不论是否平衡,密度保持不变,所以容器内气体密度不再发生变化,不能判断反应达到平衡,错误。答案:Ⅰ.(1)O2、SO2(2)BCⅡ.(3)2A(g)+B(g)2C(g)(4)C12.(10分)在一定条件下,A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中,反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线如图。回答下列问题:(1)该反应的化学方程式为____________。(2)0～t1s内A的反应速率为________。(3)反应后与反应前的压强之比为________。(4)(t1+10)s时,A气体的体积分数为________,此时v正(A)________(填“”“”或“=”)v逆(B)。(5)关于该反应的说法正确的是________(填字母)。a.到达t1s时反应已停止b.在t1s之前B气体的消耗速率大于它的生成速率c.在t1s时C气体的正反应速率等于逆反应速率【解析】(1)从0到t1s时,Δc(A)=0.8mol·L-1-0.2mol·L-1=0.6mol·L-1,Δc(B)=0.5mol·L-1-0.3mol·L-1=0.2mol·L-1,Δc(C)=0.4mol·L-1,三者之比为Δc(A)∶Δc(B)∶Δc