内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡(章末检测卷)
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
第I卷(选择题 共48分)
一、选择题:本题共16个小题,每小题3分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.如图所示是298K时,与反应过程中能量变化的曲线图,下列叙述正确的是
A.催化剂不参与化学反应,故反应前后的质量和性质不变
B.该反应的热化学方程式为
C.的总能量低于2molAB
D.断裂1molA—A和1molB—B键,放出akJ能量
2.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是
A.将NO2球浸泡在热水中颜色加深
B.新制的氯水在光照条件下颜色变浅
C.合成氨工业中,加压更有利于氨气的生成
D.H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色变深
3.可逆反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)+2D(g),在不同条件下的反应速率如下,其中反应速率最快的是
A.v(B)=0.6mol/(L·s) B.v(A)=0.5mol/(L·s)
C.v(C)=0.4mol/(L·s) D.v(D)=0.45mol/(L·s)
4.下列叙述与图对应的是
A.对于达到平衡状态的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),图①表示在to时刻充入了一定量的NH3,平衡逆向移动
B.由图②可知,满足反应:2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0
C.图③表示的反应方程式为:2A+B3C
D.对于反应2X(g)+3Y(g)3Z(g)ΔH<0图④y轴可以表示Y的百分含量
5.对于放热反应,下列说法正确的是
A.反应物的总能量小于生成物的总能量 B.该反应的逆反应是吸热反应
C.升高温度可以使反应速率减小 D.增大的浓度能使完全转化
6.某同学在如图所示装置中用50mL 盐酸与50mL NaOH溶液进行中和反应从而求的,下列说法正确的是
A.在测定中和反应反应热的实验中,只需要测定并记录2次温度
B.若简易量热计不盖杯盖,生成1mol 时所测得中和反应反热将偏大
C.为了实验的严谨性,与必须相同
D.为了保证实验反应充分,氢氧化钠溶液应该缓慢倒入量热计内筒的盐酸中
7.下列说法正确的是
A. ,则完全破坏等质量的和中的化学键,需要的能量大
B.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s),则金刚石比石墨稳定
C.在一定条件下,将和置于密闭容器中充分反应生成,放出热量79.2kJ,则该反应的热化学方程式
D.已知 ,中和热测定实验中将稀盐酸换成稀醋酸,生成1mol水时放出的热量小于57.3kJ
8.在一定温度下的密闭容器中发生反应:,平衡时测得X的浓度为,保持温度不变,将容器的容积扩大为原来的3倍,再次达平衡时,测得X的浓度为,下列有关判断正确的是
A. B.平衡向正反应方向移动
C.Y的转化率升高 D.Z的体积分数增大
9.下列关于合成氨工业说法不正确的是
A.根据勒夏特列原理,500℃左右比室温更有利于合成氨的反应
B.合成氨厂一般采用10MPa~30MPa,综合考虑了反应速率、转化率和成本等因素
C.将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
D.将原料气进行净化处理,是为了防止其中混有的杂质使催化剂“中毒”
10.某同学利用控制变量法探究影响硫代硫酸钠与稀硫酸反应速率的因素时,设计了如下系列实验:
实验序号
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀硫酸
H2O
V/mL
c(mol∙L−1)
V/mL
c(mol∙L−1)
V/mL
①
20
10.0
0.10
10.0
0.50
0
②
40
V1
0.10
V2
0.50
V3
③
20
V4
0.10
4.0
0.50
V5
据此判断下列说法错误的是
A.通过比较溶液浑浊现象所需时间的长短,判断反应进行的快慢
B.实验①、③可探究硫酸浓度对反应速率的影响
C.V3=0,V5=6
D.上述实验说明了可以通过改变反应条件可调控化学反应的限度
11.某温度下,反应CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡,下列说法正确的是
A.恒容下,再充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动,v正加快、v逆减慢
B.缩小容器的体积,v正>v逆
C.恒容下,再充入一定量的Ar气,平衡向正反应方向移动
D.恒容下,再充入一定量的CH2=CH2(g),CH2=CH2(g)的平衡转化率增大
12.已知 CH4(g) +2NO2(g)CO2(g) +N2(g) +2H2O(l) ΔH < 0,NO2的平衡转化率随温度、压强的变化如图所示,下列说法正确的是
A.X和Y分别代表压强和温度
B.Y1>Y2
C.平衡常数:Ka < Kb < Kc
D.适当降低温度,NO2的平衡转化率增大
13.下列对化学反应速率增大原因的分析错误的是
A.对于反应,增大压强使容器容积减小,单位体积内活化分子数增多
B.合成氨反应中加入适宜的催化剂,使反应物分子中活化分子百分数增大
C.高炉炼铁发生反应,升高温度,使反应物活化分子百分数增大
D.向反应体系中加入相同浓度的反应物,使活化分子百分数增大
14.在一密闭容器中发生反应,3min达到平衡状态,增加了0.6mol∙L-1,下列说法正确的是
A.0~3min,
B.在2min末,
C.第4min时,和表示的反应速率的值相等
D.若相同时间内,,则这两段时间内反应速率相等
15.已知反应低温时不反应,高温时自发进行,则该反应的、为
A., B.,
C., D.,
16.已知某化学反应的平衡常数表达式为 在不同温度下该反应的平衡常数如下表。下列有关叙述正确的是
T/℃
700
800
830
1000
1200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
A.该反应的化学方程式为
B.上述反应的逆反应是吸热反应
C.若平衡浓度符合下列关系式: 则此时的温度为700℃
D.若在一定容积的密闭容器中通入 和各 1mol,5min 后温度升高到830℃,此时得 CO为0.4mol时,该反应达到平衡状态
第II卷(非选择题 共52分)
二、非选择题:本题共4个小题,共52分。
17.(10分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、和)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
①
②
③
回答下列问题:
(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键
436
343
1076
465
413
由此计算 ;已知,则 。
(2)已知在298K时的热化学方程式:,,。根据上面的热化学方程式完成下列问题:
①通过计算说明等质量的、C、完全燃烧时放出热量最多的是 。
②根据以上反应,则的焓变 。
③已知,试写出甲烷燃烧生成二氧化碳和水蒸气的热化学方程式: 。
18.(15分)125℃时,在体积为2L的密闭容器中,A、B、C发生反应:A(g) + 2B(g)2C(g),A、B和C物质的量n(mol)随时间t的变化如图所示。已知达到平衡后,降低温度,A的转化率增大。
(1)此反应的平衡常数表达式K= ,从反应开始到第一次平衡时的平均速率v(A)为 。
以下图表表示此反应的反应速率v和时间t的关系图及各阶段的平衡常数:
t2~t3
t4~t5
t5~t6
t7~t8
K1
K2
K3
K4
(2)根据上图判断,在t3时刻改变的外界条件是 。
(3)K1、K2、K3、K4之间的关系为 (用“>”、“<”或“=”连接)。
(4)以上各段时间中,C的百分含量最高的时间段是 。
19.(14分)实验室利用如图装置进行中和热的测定,请回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的玻璃用品是 ,装置中还存在的错误为 ,这种错误会造成最高温度读数 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(2)把温度为13℃,浓度为1.0 mol·L-1的酸溶液和1.1 mol·L-1的碱溶液各50 mL混合[溶液密度均为1 g·cm-3,生成溶液的比热容c=4.184 L·g-1·℃-1],轻轻搅动,测得酸碱混合液的温度变化数据如表:
反应物
起始温度t1/℃
终了温度t2/℃
中和热
HCl+NaOH
13
∆H1
HCl+NH3·H2O
13
∆H2
①计算上述两组实验测出的中和热:提示。∆H=-kJ·mol-1;∆H1= kJ·mol-1;∆H2= kJ·mol-1。
②两组实验结果差异的原因是 。
③若加碱液时,分两次且缓慢加入,则测得的中和热∆H (填“>”、“<”)-57.3 kJ·mol-1。
④根据实验结果写出氢氧化钠溶液与盐酸反应的热化学方程式: 。
20.(13分)在容积为的密闭容器中,进行如下反应:,最初加入和,在不同温度下,D的物质的量和时间t的关系如图。
试回答下列问题:
(1)时,内,以B表示的平均反应速率为 。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据有 。
a.容器中压强不变 b.混合气体中不变 c. d.
(3)利用图中数据计算:时A物质的平衡转化率为 ,时的平衡常数 ,该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
(4)时,某时刻测得体系中各物质的量为:,,,,则此时该反应 (填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”),判断的理由是 。
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第二章 化学反应速率与化学平衡(章末检测卷)
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
第I卷(选择题 共48分)
一、选择题:本题共16个小题,每小题3分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.如图所示是298K时,与反应过程中能量变化的曲线图,下列叙述正确的是
A.催化剂不参与化学反应,故反应前后的质量和性质不变
B.该反应的热化学方程式为
C.的总能量低于2molAB
D.断裂1molA—A和1molB—B键,放出akJ能量
【答案】B
【分析】由图可知,该反应为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应,反应的热化学方程式为A2(g)+B2(g)=2AB(g) =+(a-b)kJ•mol-1。
【详解】A.催化剂能改变反应途径、降低反应的活化能,所以催化剂参与化学反应,A错误;
B.由分析可知,反应的热化学方程式为A2(g)+B2(g)=2AB(g) =+(a-b)kJ•mol-1,B正确;
C.的总能量低于2molAB(g)的总能量,C错误;
D.破坏化学键时,需要吸收能量,则断裂1molA—A和1molB—B键,吸收akJ能量,D错误;
故选B。
2.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是
A.将NO2球浸泡在热水中颜色加深
B.新制的氯水在光照条件下颜色变浅
C.合成氨工业中,加压更有利于氨气的生成
D.H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色变深
【答案】D
【详解】A.△H<0,二氧化氮红棕色,四氧化二氮无色,升温时平衡逆向移动,气体颜色变深,可以用勒夏特列原理解释,故A项正确;
B.氯水中存在,光照时HClO分解,促进平衡向正方向移动,颜色变浅,可以用勒夏特列原理解释,故B项正确;
C.合成氨反应为,增大压强或降低温度,平衡均向正方向移动,可用勒夏特列原理解释,故C项正确;
D.该反应前后气体分子数不变,增大压强平衡不移动,增大压强,体积变小,浓度增大,颜色加深与勒夏特列原理无关,故D项错误;
故本题选D。
3.可逆反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)+2D(g),在不同条件下的反应速率如下,其中反应速率最快的是
A.v(B)=0.6mol/(L·s) B.v(A)=0.5mol/(L·s)
C.v(C)=0.4mol/(L·s) D.v(D)=0.45mol/(L·s)
【答案】B
【详解】根据反应速率除以对应各物质的化学计量数为:
A、
B、
C、
D、
反应快慢的顺序为:>>=,所以用A物质表示的反应速率最快,故本题选B。
4.下列叙述与图对应的是
A.对于达到平衡状态的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),图①表示在to时刻充入了一定量的NH3,平衡逆向移动
B.由图②可知,满足反应:2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0
C.图③表示的反应方程式为:2A+B3C
D.对于反应2X(g)+3Y(g)3Z(g)ΔH<0图④y轴可以表示Y的百分含量
【答案】B
【详解】A. 对于达到平衡状态的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),图①表示在t0时刻ν正、ν逆 都增大,ν逆 增大的多,化学平衡逆向移动,应该是升高温度使平衡逆向移动导致,若是充入了一定量的NH3,则ν逆增大,ν正 瞬间不变,这与图像不吻合,故A错误;
B. 增大压强反应速率加快,达到平衡所需时间缩短;升高温度反应速率加快,达到平衡所需时间缩短;则根据图像可知:压强:P2>P1;温度:T1>T2;增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,C含量增大,说明正反应是气体体积减小的反应;升高温度,C含量减小,说明平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,故该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,故满足反应:2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0,故B正确;
C.图③中A的浓度减小说明A是反应物,B和C浓度增大,说明是生成物,根据反应的化学计量数与变化的浓度成正比,∆n(A):∆n(B):∆n(C)=(2-1.2):(0.4-0):(1.2-0)=2:1:3,表示的反应方程式为:2AB+3C,故C错误;
D. 在压强不变时,升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,表示Y的含量应该增大,但图像显示y轴数值减小,因此图④y轴不可以表示Y的百分含量,故D错误;
故选B。
5.对于放热反应,下列说法正确的是
A.反应物的总能量小于生成物的总能量 B.该反应的逆反应是吸热反应
C.升高温度可以使反应速率减小 D.增大的浓度能使完全转化
【答案】B
【详解】A.反应为放热反应,因此反应物的总能量大于生成物的总能量,A错误;
B.反应为放热反应,因此该反应的逆反应是吸热反应,B正确;
C.温度越高,反应速率越快,因此升高温度可以使反应速率加快,C错误;
D.反应为可逆反应,因此增大的浓度,平衡正向移动,可以提高SO2的转化率,但不能使完全转化,D错误;
答案选B。
6.某同学在如图所示装置中用50mL 盐酸与50mL NaOH溶液进行中和反应从而求的,下列说法正确的是
A.在测定中和反应反应热的实验中,只需要测定并记录2次温度
B.若简易量热计不盖杯盖,生成1mol 时所测得中和反应反热将偏大
C.为了实验的严谨性,与必须相同
D.为了保证实验反应充分,氢氧化钠溶液应该缓慢倒入量热计内筒的盐酸中
【答案】B
【详解】A.在测定中和热的实验中,实验需要进行2~3次,每次实验要记录3次温度,所以至少需要测定并记录6次温度,故A错误;
B.若简易量热计不盖杯盖,生成1molH2O时,会有热量散失,所测得中和反应所放出的热量偏小,则ΔH将偏大,故B正确;
C.为了保证盐酸完全反应,需要使氢氧化钠溶液的浓度稍大,故C错误;
D.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中NaOH溶液迅速一次倒入装有盐酸的量热计内筒中,并立即盖上杯盖,以减少热量的损失,故D错误;
故选B。
7.下列说法正确的是
A. ,则完全破坏等质量的和中的化学键,需要的能量大
B.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s),则金刚石比石墨稳定
C.在一定条件下,将和置于密闭容器中充分反应生成,放出热量79.2kJ,则该反应的热化学方程式
D.已知 ,中和热测定实验中将稀盐酸换成稀醋酸,生成1mol水时放出的热量小于57.3kJ
【答案】D
【详解】A.该反应为吸热反应,则O3的能量更高,O3断键需要的能量更少,故A错误;
B.已知C(石墨,s)⇌C(金刚石,s)△H>0,则石墨能量低于金刚石,根据能量越低越稳定,则石墨比金刚石稳定,故B错误;
C.反应为可逆反应,1mol SO2和0.5mol O2反应生成的SO3小于1mol,故2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)ΔH<-158.4kJ•mol-1,故C错误;
D.醋酸是弱酸,电离吸收热量,则将稀盐酸换成稀醋酸,生成1mol水时放出的热量小于57.3kJ,故D正确;
故选D。
8.在一定温度下的密闭容器中发生反应:,平衡时测得X的浓度为,保持温度不变,将容器的容积扩大为原来的3倍,再次达平衡时,测得X的浓度为,下列有关判断正确的是
A. B.平衡向正反应方向移动
C.Y的转化率升高 D.Z的体积分数增大
【答案】A
【详解】A.保持温度不变,将容器的容积扩大为原来的3倍,瞬时X的浓度变为0.40mol/L<0.50mol/L,因此扩大容器体积(减小压强)平衡向逆反应方向移动,即a+b>c,故A正确;
B.根据A选项分析,扩大容器体积,平衡逆向进行,故B错误;
C.因为扩大容器体积,平衡逆向进行,因此Y的转化率降低,故C错误;
D.因为扩大容器体积,平衡逆向进行,因此Z的体积分数减小,故D错误;
故选A。
9.下列关于合成氨工业说法不正确的是
A.根据勒夏特列原理,500℃左右比室温更有利于合成氨的反应
B.合成氨厂一般采用10MPa~30MPa,综合考虑了反应速率、转化率和成本等因素
C.将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
D.将原料气进行净化处理,是为了防止其中混有的杂质使催化剂“中毒”
【答案】A
【详解】A.合成氨反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,氨气的浓度减小,所以室温比500℃左右更有利于合成氨的反应,故A错误;
B.合成氨厂一般采用10MPa~30MPa,综合考虑了反应速率、转化率和成本等因素,因为压强大,反应速率快,有利于合成氨,但是压强太高,对仪器设备要求也高,压强过低,反应速率慢,不利于合成氨,故B正确;
C.将混合气体中的氨液化,减小了生成物的浓度,合成氨反应的化学平衡正向移动,有利于合成氨,故C正确;
D.将原料气进行净化处理,是为了防止其中混有的杂质,比如氧气,能和催化剂铁在高温下反应,使催化剂“中毒”,故D正确;
故选A。
10.某同学利用控制变量法探究影响硫代硫酸钠与稀硫酸反应速率的因素时,设计了如下系列实验:
实验序号
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀硫酸
H2O
V/mL
c(mol∙L−1)
V/mL
c(mol∙L−1)
V/mL
①
20
10.0
0.10
10.0
0.50
0
②
40
V1
0.10
V2
0.50
V3
③
20
V4
0.10
4.0
0.50
V5
据此判断下列说法错误的是
A.通过比较溶液浑浊现象所需时间的长短,判断反应进行的快慢
B.实验①、③可探究硫酸浓度对反应速率的影响
C.V3=0,V5=6
D.上述实验说明了可以通过改变反应条件可调控化学反应的限度
【答案】D
【分析】控制变量法,实验①、③温度一样,可探究硫酸浓度对反应速率的影响,则V4=10.0,V5=6.0;实验①、②可控制硫酸浓度一样,V1= V2=10.0,V3=0,可探究温度对反应速率的影响;
【详解】A.,可通过比较溶液浑浊现象所需时间的长短,判断反应进行的快慢,A正确;
B.控制变量法,实验①、③温度一样,可探究硫酸浓度对反应速率的影响,B正确;
C.由分析可知V3=0,V5=6.0,C正确;
D.上述实验说明了通过改变反应条件可调控化学反应的速率,限度是一定条件下的平衡,D错误;
故选D。
11.某温度下,反应CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡,下列说法正确的是
A.恒容下,再充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动,v正加快、v逆减慢
B.缩小容器的体积,v正>v逆
C.恒容下,再充入一定量的Ar气,平衡向正反应方向移动
D.恒容下,再充入一定量的CH2=CH2(g),CH2=CH2(g)的平衡转化率增大
【答案】B
【详解】A.恒容下,再充入一定量的水蒸气,反应物的浓度增大,平衡向正反应方向移动,正、逆反应速率均增大,故A错误;
B.该反应是气体体积减小的反应,缩小容器的体积,气体压强增大,平衡向正反应方向移动,正反应速率大于逆反应速率,故B正确;
C.恒容下,再充入一定量的不参与反应的氩气,反应体系中各物质浓度不变,反应速率不改变,化学平衡不移动,故C错误;
D.恒容下,再充入一定量的乙烯,反应物的浓度增大,平衡向正反应方向移动,但的转化率减小,故D错误;
故选B。
12.已知 CH4(g) +2NO2(g)CO2(g) +N2(g) +2H2O(l) ΔH < 0,NO2的平衡转化率随温度、压强的变化如图所示,下列说法正确的是
A.X和Y分别代表压强和温度
B.Y1>Y2
C.平衡常数:Ka < Kb < Kc
D.适当降低温度,NO2的平衡转化率增大
【答案】D
【详解】A.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向进行,NO2平衡转化率降低,该反应为气体物质的量减少反应,增大压强,平衡正向进行,NO2平衡转化率增大,根据图像可知,X代表温度,Y代表压强,故A错误;
B.在温度相同时,增大压强,平衡正向进行,NO2平衡转化率增大,根据图像,推出Y2>Y1,故B错误;
C.利用“放热反应,升高温度,平衡常数减小”,该反应为放热反应,三点中,c温度最高,平衡常数最小,故C错误;
D.该反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,NO2平衡转化率增大,故D正确;
答案为D。
13.下列对化学反应速率增大原因的分析错误的是
A.对于反应,增大压强使容器容积减小,单位体积内活化分子数增多
B.合成氨反应中加入适宜的催化剂,使反应物分子中活化分子百分数增大
C.高炉炼铁发生反应,升高温度,使反应物活化分子百分数增大
D.向反应体系中加入相同浓度的反应物,使活化分子百分数增大
【答案】D
【详解】A.对有气体参加的反应,增大压强使容器容积减小,单位体积内分子总数增大,活化分子数增大,活化分子百分数不变,故A正确;
B.加入适宜的催化剂,降低反应所需活化能,原来不是活化分子变为活化分子,分子总数不变,活化分子数增大,活化分子百分数增大,故B正确;
C.升高温度,吸收能量,原来不是活化分子变为活化分子,活化分子数增大,分子总数不变,活化分子百分数增大,故C正确;
D.向反应体系中加入相同浓度的反应物,单位体积内分子总数增大,活化分子数增大,活化分子百分数不变,故D错误;
故选D。
14.在一密闭容器中发生反应,3min达到平衡状态,增加了0.6mol∙L-1,下列说法正确的是
A.0~3min,
B.在2min末,
C.第4min时,和表示的反应速率的值相等
D.若相同时间内,,则这两段时间内反应速率相等
【答案】C
【详解】A.由反应方程式可知,A呈固态,不能用A的浓度变化表示反应速率,A不正确;
B.反应进行3min时,达到平衡状态,增加了0.6mol∙L-1,则 ,此速率表示反应进行3min内的平均速率,不等于2min末的速率,B不正确;
C.3min达到平衡状态,此时==,第4min时反应仍保持平衡状态,所以和表示的反应速率的值相等,C正确;
D.由于B、D的化学计量数不等,所以表示反应进行到不同阶段时的反应速率,则这两段时间内反应速率不相等,D不正确;
故选C。
15.已知反应低温时不反应,高温时自发进行,则该反应的、为
A., B.,
C., D.,
【答案】A
【详解】反应是气体体积增大的反应,所以ΔS>0,当ΔH-TΔS<0时反应能够自发进行,而该反应低温时不反应,高温时自发进行,说明ΔH>0,故选A。
16.已知某化学反应的平衡常数表达式为 在不同温度下该反应的平衡常数如下表。下列有关叙述正确的是
T/℃
700
800
830
1000
1200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
A.该反应的化学方程式为
B.上述反应的逆反应是吸热反应
C.若平衡浓度符合下列关系式: 则此时的温度为700℃
D.若在一定容积的密闭容器中通入 和各 1mol,5min 后温度升高到830℃,此时得 CO为0.4mol时,该反应达到平衡状态
【答案】B
【详解】A.由平衡常数表达式可知,反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),故A错误;
B.由表格数据可知,升高温度,化学平衡常数减小,说明正反应为放热反应,逆反应是吸热反应,故B正确;
C.由反应的平衡常数可知,平衡浓度符合关系式时,平衡常数==0.60,则此时的温度为1000℃,故C错误;
D.由方程式可知,830℃条件下生成0.4mol一氧化碳时,二氧化碳和氢气的物质的量都为1mol-0.4mol=0.6mol,水蒸气的物质的量为0.4mol,假设容器体积为VL,则反应的浓度熵Qc==2.25>1.00,则反应未达到平衡,故D错误;
故选B。
第II卷(非选择题 共52分)
二、非选择题:本题共4个小题,共52分。
17.(10分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、和)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
①
②
③
回答下列问题:
(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键
436
343
1076
465
413
由此计算 ;已知,则 。
(2)已知在298K时的热化学方程式:,,。根据上面的热化学方程式完成下列问题:
①通过计算说明等质量的、C、完全燃烧时放出热量最多的是 。
②根据以上反应,则的焓变 。
③已知,试写出甲烷燃烧生成二氧化碳和水蒸气的热化学方程式: 。
【答案】(1) -99 +41
(2) H2 -74.8 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-802.3
【详解】(1)焓变ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,则ΔH1=E(C≡O)+2E(H-H)-3E(C-H)-E(C-O)-E(O-H)=1076kJ⋅mol-1+2×436kJ⋅mol-1-3×413kJ⋅mol-1-343kJ⋅mol-1-465kJ⋅mol-1=-99kJ⋅mol-1;由盖斯定律可知,反应③=反应②-反应①,ΔH3=ΔH2-ΔH1= -58kJ⋅mol-1-(-99kJ⋅mol-1)=+41kJ⋅mol-1。
(2)①设、C、的质量都为mg,根据热化学方程式可知质量均为mg的、C、完全燃烧时,放出热量分别是、、,由此可知放出热量最多的是H2;
②已知I.,II.,III.,由盖斯定律可知,I+III-II可得 =-74.8;
③已知:II.、IV.。根据盖斯定律, II+IV×2可得CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=△H2+2△H4=-802.3。
18.(15分)125℃时,在体积为2L的密闭容器中,A、B、C发生反应:A(g) + 2B(g)2C(g),A、B和C物质的量n(mol)随时间t的变化如图所示。已知达到平衡后,降低温度,A的转化率增大。
(1)此反应的平衡常数表达式K= ,从反应开始到第一次平衡时的平均速率v(A)为 。
以下图表表示此反应的反应速率v和时间t的关系图及各阶段的平衡常数:
t2~t3
t4~t5
t5~t6
t7~t8
K1
K2
K3
K4
(2)根据上图判断,在t3时刻改变的外界条件是 。
(3)K1、K2、K3、K4之间的关系为 (用“>”、“<”或“=”连接)。
(4)以上各段时间中,C的百分含量最高的时间段是 。
【答案】(1) 0.05mol·L-1·min-1
(2)升高温度
(3)K1>K2=K3=K4
(4)t2-t3
【详解】(1)该反应中反应物和产物都是气体,则该反应的平衡常数表达式K=。从反应开始到第一次平衡,共用时3min,消耗A的物质的量为0.3mol,则v(A)=0.3mol÷2L÷3min=0.05mol·L-1·min-1。
(2)t3时刻正逆反应速率同时增大,且逆反应增大的速率大于正反应速率,根据题干可知,降温A转化率增大,说明该反应正反应为放热反应,因此t3时刻改变的外界条件为升高温度。
(3)t3时刻为升高温度,化学平衡逆向移动,因此K1>K2,此后t5时刻正逆反应速率等幅增大,改变条件为使用了催化剂,t6时刻正逆反应速率都减小,且正反应速率减小幅度更大,t6时刻改变条件为增大体积减小压强,只有t3时刻改变了温度,K值变化,后续改变条件K值不变,因此K1>K2=K3=K4。
(4)根据(3)小问的分析可知,t1-t2时刻反应正向进行,C百分含量逐渐增大,随后t3时刻升温化学平衡逆向移动,t5时刻添加催化剂,不影响化学平衡,t6时刻减小压强化学平衡逆向移动,C的百分含量均减小,因此C百分含量最高的时间段为t2-t3。
19.(14分)实验室利用如图装置进行中和热的测定,请回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的玻璃用品是 ,装置中还存在的错误为 ,这种错误会造成最高温度读数 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(2)把温度为13℃,浓度为1.0 mol·L-1的酸溶液和1.1 mol·L-1的碱溶液各50 mL混合[溶液密度均为1 g·cm-3,生成溶液的比热容c=4.184 L·g-1·℃-1],轻轻搅动,测得酸碱混合液的温度变化数据如表:
反应物
起始温度t1/℃
终了温度t2/℃
中和热
HCl+NaOH
13
∆H1
HCl+NH3·H2O
13
∆H2
①计算上述两组实验测出的中和热:提示。∆H=-kJ·mol-1;∆H1= kJ·mol-1;∆H2= kJ·mol-1。
②两组实验结果差异的原因是 。
③若加碱液时,分两次且缓慢加入,则测得的中和热∆H (填“>”、“<”)-57.3 kJ·mol-1。
④根据实验结果写出氢氧化钠溶液与盐酸反应的热化学方程式: 。
【答案】(1) 环形玻璃搅拌棒 大小烧杯口未平齐 偏小
(2) -56.9 -52.7 一水合氨为弱碱,在中和过程中一水合氨发生电离,要吸收热量,因而总体放热较少 > NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ∆H=-56.9 kJ·mol-1
【分析】中和热的测定中,需要注意操作迅速、保温、NaOH稍过量、多次测定取平均值等保证减小实验误差,利用∆H=-kJ·mol-1计算实验结果。
【详解】(1)由量热计的构造可知,该装置的缺少仪器是环形玻璃搅拌棒;由题中图示可知,装置中还存在的错误为放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口不相平,会导致热量散失,保温效果不好,使最高温度读数偏小,所求中和热偏小;答案为环形玻璃搅拌棒;大小烧杯口未平齐;偏小。
(2)①浓度为1.0mol/L的HCl溶液和1.1mol/L的NaOH溶液各50mL混合,反应生成了0.05mol水,t1=13℃,t2=19.8℃,代入公式∆H=-kJ·mol-1,得H1=-kJ·mol-1=-56.9 kJ·mol-1;浓度为1.0 mol·L-1的HCl溶液和1.1 mol·L-1的NH3·H2O溶液各50 mL混合,反应生成了0.0 5mol水,t1=13℃,t2=19.3℃,代入公式∆H=-kJ·mol-1,得H2=-kJ·mol-1=-52.7 kJ·mol-1;
②两组实验结果差异的原因是一水合氨为弱碱,在中和过程中一水合氨发生电离,即,要吸收热量,因而总体放热较少;答案为一水合氨为弱碱,在中和过程中一水合氨发生电离,要吸收热量,因而总体放热较少;
③根据①中的计算结果有氢氧化钠溶液与盐酸反应的热化学方程式为NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ∆H=-56.9 kJ·mol-1。
20.(13分)在容积为的密闭容器中,进行如下反应:,最初加入和,在不同温度下,D的物质的量和时间t的关系如图。
试回答下列问题:
(1)时,内,以B表示的平均反应速率为 。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据有 。
a.容器中压强不变 b.混合气体中不变 c. d.
(3)利用图中数据计算:时A物质的平衡转化率为 ,时的平衡常数 ,该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
(4)时,某时刻测得体系中各物质的量为:,,,,则此时该反应 (填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”),判断的理由是 。
【答案】(1)
(2)ab
(3) 60%(或0.6) 1.8 吸热
(4)向正反应方向进行 根据已知可得:c(A)=0.45mol/L,c(B)=1.0mol/L,c(C)=0.45mol/L,c(D)=0.45mol/L,Qc==0.45<1.8,所以此时该反应向正反应方向进行。
【详解】(1))在800℃时,当5min 时D的物质的量是0.6mol,根据方程式中B与D的关系可知:消耗B的物质的量是1.2mol,所以0-5min内,以B表示的平均反应速率为v(B)= ;
(2)a.由于该反应是反应前后气体体积不等的反应,所以若容器中压强不变 ,则反应达到平衡,a项正确;
b.由于该反应是反应前后气体体积不等的反应,所以若反应未达到平衡,则任何物质的浓度就会发生变化,所以若混合气体中不变,反应达到平衡,b项正确;
c.B是反应物,D是生成物,若反应达到平衡,,c项错误;
d.不能根据来判断反应平衡,且根据三段式计算,平衡时两者浓度不相等,d项错误;
综上,正确的为ab,
(3)根据题给信息,列出三段式:
,
则A物质的平衡转化率为:,
K=1.8;由图像可知,随着温度的升高,D的含量增多,依据勒夏特列原理,温度升高有利于向吸热方向进行,则正反应为吸热反应;
(4)根据已知可得:c(A)=0.45mol/L,c(B)=1.0mol/L,c(C)=0.45mol/L,c(D)=0.45mol/L,Qc==0.45<1.8,所以此时该反应向正反应方向进行。
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