2020化学新学案人教必修二增分练第二章第三节第2课时化学反应的限度解析

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C．D的浓度不随时间变化而改变D．单位时间内生成2nmolA的同时，生成nmolB解析：根据M＝mn，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：A3．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：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；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2molNH3，放出92.4kJ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1L的容器中通入2mol氮气和8mol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%。①N2的转化率为________。②反应达到平衡时，放出热量为________(填序号)。A．小于92.4kJB．等于92.4kJC．大于92.4kJD．可能大于或小于或等于92.4kJ(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C．N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2D．v正(N2)＝13v正(H2)解析：(1)v正＝v逆时，表明反应处于化学平衡状态，故t2～t3，t4～t5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(2mol＋8mol)×20%＝2mol。N2＋3H22NH3132Δn＝2Δn：1mol3mol2mol2mol因此反应中有1molN2和3molH2反应生成2molNH3，则反应放出热量为92.4kJ，N2转化率为1mol2mol×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)t2～t3、t4～t5(2)①50%②B(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D．SO3、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()A．A2＋3B22AB3B．2AB2＋B22AB3C．2A2B＋5B2===4AB3D．2AB2＋B2===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2AB2＋B22AB3。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0.2mol·L－1、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．SO2、SO3均为0.15mol·L－1D．SO3为0.4mol·L－1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·L－1)000.4D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·L－1)0.40.20A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：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5L的密闭容器中，加入0.2molCO和0.2molH2O(g)，在催化剂存在的条件下高温加热，发生反应：CO(g)＋H2O(g)催化剂△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B．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等C．CO、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10min时反应达到平衡状态，则v(CO)＝v(CO2)＝0.03mol·L－110min＝0.003mol·L－1·min－1；消耗的n(H2O)＝n(CO2)＝0.03mol·L－1×5L＝0.15mol，则H2O(g)的转化率为0.15mol÷0.2mol×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)0.003mol·L－1·min－10.03mol·L－175%(2)AC7．一定温度下，在容积为VL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ab＝________。(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1∶1B．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amolN，同时生成bmolME．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a∶b＝(8mol－2mol)∶(5mol－2mol)＝2∶1，该反应的化学方程式为2N(g)M(g)。(2)v(M)＝4mol－3mol（t2－t1）min×VL＝1（t2－t1）×Vmol·L－1·min－1。(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amolN和生成bmolM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)1（t2－t1）×Vmol·L－1·min－1(3)CE8．(1)拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键分别需要吸收的能量为436kJ、391kJ、946kJ。则理论上1molN2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2L的密闭容器中充入4molN2O5发生如下反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)。反应至5min时，测得N2O5转化了20%，则v(NO2)为________；5min时，N2O5在混合气体中的体积分数是________。(3)某温度时，在一个2L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：①该反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________________________________________。②若X、Y、Z均为气体，2min时反应达到平衡，此时体系内压强与开始时的压强之比为________。③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N2＋3H22NH3知，1molN2完全反应生成NH3时，断键需要吸收的总能量为436kJ×3＋946kJ＝2254kJ，成键放出的总能量为391kJ×6＝2346kJ，故理论上放出的热量为2346kJ－2254kJ＝92kJ。(2)由三段式可知转化的N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为0.4mol·L－1、0.8mol·L－1、0.2mol·L－1，5min时N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为1.6mol·L－1、0.8mol·L－