高二化学第一次月考卷(上海专用,沪科版2020选择性必修1第1~2章)-学易金卷:2024-2025学年高中上学期第一次月考
2024-09-11
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6份
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34页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学沪科版选择性必修1 化学反应原理 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第1章 化学反应的热效应,第2章 化学反应的方向、限度和速率 |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 上海市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.97 MB |
| 发布时间 | 2024-09-11 |
| 更新时间 | 2024-09-11 |
| 作者 | 沪上matrix |
| 品牌系列 | 学易金卷·第一次学情自测卷 |
| 审核时间 | 2024-09-09 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/47236452.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
2024-2025学年高二化学上学期第一次月考卷
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.选出选择题每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.测试范围:1-2章(沪科版2020选择性必修1)。
4.难度系数:0.60
5.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H 1 Na 11 C 12 N 14 O 16 S 32
一、氢气与一氧化碳合成甲醇(15分)
1.综合利用CO2、CO对实现“零排放”有重要意义。H2和CO合成甲醇反应为:。回答下列问题:
(1)决定化学反应速率的主要因素是_______。
A.温度和压强 B.反应物浓度 C.反应物自身的性质 D.催化剂
(2)以下四种情况反应速率最快的是_______。
A. B.
C. D.
(3)若要加快CH3OH的生成速率并提高CO的转化率,可采取的措施是_______。
A.增大CO浓度 B.不断移出CH3OH C.减小压强 D.增大H2浓度
(4)下图为CO的转化率与温度、压强的相关实验数据:
5.05×105Pa
1.01×106Pa
3.03×106Pa
230℃
0.7961
0.8972
0.8974
330℃
0.6675
0.7767
0.7770
430℃
0.5520
0.6897
0.6906
根据表中信息回答下列问题:
①合成甲醇最合适的温度和压强分别是 、 ,理由是 。
②能正确表示合成甲醇反应中能量变化的图像是 。
二.环境保护与绿色能源(14分)
2.环境保护、绿色能源的使用是当今社会的热点问题
(1)对烟道气中的进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。CO还原法:一定条件下,由和CO反应生成S和的能量变化如图所示,每生成64g S(s),该反应 (填“放出”或“吸收”)的热量为 kJ。
(2)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
反应Ⅰ的热化学方程式为 。
(3)为消除汽车尾气中含有NO、、CO等气体,可采取:NO和CO在催化转换器中发生如下反应: ;
已知: ;CO的燃烧热为;
与CO发生反应的热化学方程式: (用、、表示)。
(4)工业上接触法生产硫酸的主要反应之一是:在一定的温度、压强和钒催化剂存在的条件下,被空气中的氧化为。是钒催化剂的活性成分,在对反应Ⅰ的催化循环过程中,经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段,反应Ⅱ为决速步,如下图所示:
化学键
能量/kJ
a
b
c
①根据气体分子中1mol化学键断裂时需要吸收的能量数据,计算反应Ⅰ的 kJ/mol。
②反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中正反应活化能最小的是 。
三、测定中和反应(17分)
3.Ⅰ.用如图所示的装置测定中和反应反应热。实验药品:盐酸、溶液、氨水。
已知:弱碱电离时吸热。
回答下列问题。
(1)从实验装置上看,还缺少 。
(2)装置中隔热层的作用是 。
(3)将浓度为的酸溶液和的碱溶液各混合(溶液密度均为),生成的溶液的比热容为,忽略量热装置的比热容,测得温度如下:
反应物
起始温度℃
最高温度℃
甲组
20.0
23.3
乙组
20.0
23.1
①两组实验结果存在差异的原因是 。
②的 (保留一位小数)(已知)。
③某同学利用上述装置重新做甲组实验,测得反应热偏大,可能的原因是 (填序号)。
A.测完盐酸的温度直接测溶液温度
B.做该实验时室温较高
C.杯盖未盖严
D.溶液一次性迅速倒入
Ⅱ.如图1将打磨后的镁条放入锥形瓶中,再将注射器中某浓度的盐酸压入锥形瓶中,通过数字传感器测定实验中密闭容器(气密性良好)内压强与时间的关系如图2所示。
(4)镁条与盐酸的反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(5)图2中a、b、c、d四个点中,产生氢气最快的为 点。
(6)图中c点镁条已完全溶解,cd段容器内压强逐渐减小的原因可能是 。
四、多晶硅的简易制备过程(14分)
4.多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
I.硅粉与在300℃时反应生成1mol气体和,放出热量,
(1)该反应的热化学方程式为 。
Ⅱ.将氢化为有三种方法,对应的反应依次为:
①
②
③
(2)已知体系自由能变,时反应自发进行。三个氢化反应的与温度的关系如图1所示,可知:反应①能自发进行的最低温度是 。
(3)以上反应在不同温度下反应相同时间的某一时刻,反应②中转化率如图所示。下列叙述正确的是____________(填序号)。
A.点: B.v正:点>点 C.反应适宜温度:480-520℃
(4)反应③的= (用,表示)。温度升高,反应③的平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除、和外,还有 (填分子式)。
五.化学反应与能量变化(16分)
5.化学反应中均伴随着能量的变化,回答下列问题:
(1)某同学进行如下实验,图①和②中温度计示数降低的是 ;
(2)有机物M可转化成N,转化过程如下,则M、N相比,较稳定的是 ;
(3)已知在一定条件下可发生如图的一系列反应,下列说法正确的是_______;
A. B.
C. D.
(4)金属Ni可活化放出,其反应历程如图所示:
下列关于活化历程的说法正确的是_______。
A.中间体1→中间体2的过程是放热过程
B.加入催化剂可降低该反应的反应热,加快反应速率
C.1molNi和的总能量小于和的总能量
D.中间体2→中间体3的过程是决速步骤
(5)与经催化重整,制得合成气:已知上述反应中相关的化学键键能数据如下,则该反应的 kJ/mol。
化学键
键能/(kJ/mol)
413
745
436
1075
(6)在25℃、101kPa下,1g乙烷气体燃烧生成和液态水时放热Q kJ,则表示乙烷燃烧热的热化学方程式为 。
(7)中和热的测定实验中,取溶液与50mL0.5mol/L NaOH溶液进行中和反应,三次实验温度平均升高4℃,已知溶液的比热容近似为,溶液的密度均近似为。通过计算可得稀硫酸和稀NaOH溶液的中和热 kJ/mol。
六、工业合成氨气(24分)
6.Ⅰ.1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氧气反应合成氨,实现了人工固氮。
(1)一定条件下,氨的平衡含量如下表,哈伯选用的条件是550℃、10MPa,而非200℃、10MPa,主要原因是
温度/℃
压强
氨的平衡含量
200
10
550
10
Ⅱ.在其它条件不变时,不同温度(200℃、400℃、600℃)、压强下,平衡混合物中的物质的量分数的变化情况如下图所示:
(2)曲线a对应的温度是 ;M、N、Q点平衡常数K的大小关系是 。
Ⅲ.最新“人工固氮”的研究报道:常温常压、光照条件下,在催化剂表面与某物质发生反应,相应的平衡常数表达式为。
(3)写出上述反应的化学方程式 。
(4)已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图,则此反应的正反应 。(填“吸热“放热”或“不能确定”)
(5)常温下,如果上述反应在体积不变的密闭容器发生,当反应达到平衡时,下列描述正确的是___________。
A.容器中气体的平均分子量不随时间而变化
B.
C.容器中气体的密度不随时间而变化
D.再次通入稀有气体,平衡逆向移动
Ⅳ.工业上,在催化剂条件下,用作为还原剂将烟气中的还原成无害的氮气和水,反应方程式可表示为:。
(6)一定条件下,在容积为的密闭容器内反应,时达到平衡,生成,则平均反应速率 。
(7)的平衡转化率与反应温度和压强的关系如下图所示,根据图像判断: (填“>”、“<”或“=”)。
(8)温度不变,将容器体积压缩至原来的一半,再次达到新平衡,的浓度为原来的1.6倍,此时的体积分数相比原平衡状态下 。(填“增大”、“减小”或“保持不变”)
(9)体系的颜色变化能否作为判断上述反应达到平衡的依据,并说明其理由是 。
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不密封
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… 学校:
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姓名:
_____________
班级:
_______________
考号:
______________________
)
2024-2025学年高二化学上学期第一次月考卷
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.选出选择题每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.测试范围:1-2章(沪科版2020选择性必修1)。
4.难度系数:0.60
5.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H 1 Na 11 C 12 N 14 O 16 S 32
一、氢气与一氧化碳合成甲醇(15分)
1.综合利用CO2、CO对实现“零排放”有重要意义。H2和CO合成甲醇反应为:。回答下列问题:
(1)决定化学反应速率的主要因素是_______。
A.温度和压强 B.反应物浓度 C.反应物自身的性质 D.催化剂
(2)以下四种情况反应速率最快的是_______。
A. B.
C. D.
(3)若要加快CH3OH的生成速率并提高CO的转化率,可采取的措施是_______。
A.增大CO浓度 B.不断移出CH3OH C.减小压强 D.增大H2浓度
(4)下图为CO的转化率与温度、压强的相关实验数据:
5.05×105Pa
1.01×106Pa
3.03×106Pa
230℃
0.7961
0.8972
0.8974
330℃
0.6675
0.7767
0.7770
430℃
0.5520
0.6897
0.6906
根据表中信息回答下列问题:
①合成甲醇最合适的温度和压强分别是 、 ,理由是 。
②能正确表示合成甲醇反应中能量变化的图像是 。
二、环境保护与绿色能源(14分)
2.环境保护、绿色能源的使用是当今社会的热点问题
(1)对烟道气中的进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。CO还原法:一定条件下,由和CO反应生成S和的能量变化如图所示,每生成64g S(s),该反应 (填“放出”或“吸收”)的热量为 kJ。
(2)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
反应Ⅰ的热化学方程式为 。
(3)为消除汽车尾气中含有NO、、CO等气体,可采取:NO和CO在催化转换器中发生如下反应: ;
已知: ;CO的燃烧热为;
与CO发生反应的热化学方程式: (用、、表示)。
(4)工业上接触法生产硫酸的主要反应之一是:在一定的温度、压强和钒催化剂存在的条件下,被空气中的氧化为。是钒催化剂的活性成分,在对反应Ⅰ的催化循环过程中,经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段,反应Ⅱ为决速步,如下图所示:
化学键
能量/kJ
a
b
c
①根据气体分子中1mol化学键断裂时需要吸收的能量数据,计算反应Ⅰ的 kJ/mol。
②反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中正反应活化能最小的是 。
三、测定中和反应(17分)
3.Ⅰ.用如图所示的装置测定中和反应反应热。实验药品:盐酸、溶液、氨水。
已知:弱碱电离时吸热。
回答下列问题。
(1)从实验装置上看,还缺少 。
(2)装置中隔热层的作用是 。
(3)将浓度为的酸溶液和的碱溶液各混合(溶液密度均为),生成的溶液的比热容为,忽略量热装置的比热容,测得温度如下:
反应物
起始温度℃
最高温度℃
甲组
20.0
23.3
乙组
20.0
23.1
①两组实验结果存在差异的原因是 。
②的 (保留一位小数)(已知)。
③某同学利用上述装置重新做甲组实验,测得反应热偏大,可能的原因是 (填序号)。
A.测完盐酸的温度直接测溶液温度
B.做该实验时室温较高
C.杯盖未盖严
D.溶液一次性迅速倒入
Ⅱ.如图1将打磨后的镁条放入锥形瓶中,再将注射器中某浓度的盐酸压入锥形瓶中,通过数字传感器测定实验中密闭容器(气密性良好)内压强与时间的关系如图2所示。
(4)镁条与盐酸的反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(5)图2中a、b、c、d四个点中,产生氢气最快的为 点。
(6)图中c点镁条已完全溶解,cd段容器内压强逐渐减小的原因可能是 。
四、多晶硅的简易制备过程(14分)
4.多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
I.硅粉与在300℃时反应生成1mol气体和,放出热量,
(1)该反应的热化学方程式为 。
Ⅱ.将氢化为有三种方法,对应的反应依次为:
①
②
③
(2)已知体系自由能变,时反应自发进行。三个氢化反应的与温度的关系如图1所示,可知:反应①能自发进行的最低温度是 。
(3)以上反应在不同温度下反应相同时间的某一时刻,反应②中转化率如图所示。下列叙述正确的是____________(填序号)。
A.点: B.v正:点>点 C.反应适宜温度:480-520℃
(4)反应③的= (用,表示)。温度升高,反应③的平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除、和外,还有 (填分子式)。
五.化学反应与能量变化(16分)
5.化学反应中均伴随着能量的变化,回答下列问题:
(1)某同学进行如下实验,图①和②中温度计示数降低的是 ;
(2)有机物M可转化成N,转化过程如下,则M、N相比,较稳定的是 ;
(3)已知在一定条件下可发生如图的一系列反应,下列说法正确的是_______;
A. B.
C. D.
(4)金属Ni可活化放出,其反应历程如图所示:
下列关于活化历程的说法正确的是_______。
A.中间体1→中间体2的过程是放热过程
B.加入催化剂可降低该反应的反应热,加快反应速率
C.1molNi和的总能量小于和的总能量
D.中间体2→中间体3的过程是决速步骤
(5)与经催化重整,制得合成气:已知上述反应中相关的化学键键能数据如下,则该反应的 kJ/mol。
化学键
键能/(kJ/mol)
413
745
436
1075
(6)在25℃、101kPa下,1g乙烷气体燃烧生成和液态水时放热QkJ,则表示乙烷燃烧热的热化学方程式为 。
(7)中和热的测定实验中,取溶液与50mL0.5mol/LNaOH溶液进行中和反应,三次实验温度平均升高4℃,已知溶液的比热容近似为,溶液的密度均近似为。通过计算可得稀硫酸和稀NaOH溶液的中和热 kJ/mol。
六、工业合成氨气(24分)
6.Ⅰ.1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氧气反应合成氨,实现了人工固氮。
(1)一定条件下,氨的平衡含量如下表,哈伯选用的条件是550℃、10MPa,而非200℃、10MPa,主要原因是
温度/℃
压强
氨的平衡含量
200
10
550
10
Ⅱ.在其它条件不变时,不同温度(200℃、400℃、600℃)、压强下,平衡混合物中的物质的量分数的变化情况如下图所示:
(2)曲线a对应的温度是 ;M、N、Q点平衡常数K的大小关系是 。
Ⅲ.最新“人工固氮”的研究报道:常温常压、光照条件下,在催化剂表面与某物质发生反应,相应的平衡常数表达式为。
(3)写出上述反应的化学方程式 。
(4)已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图,则此反应的正反应 。(填“吸热“放热”或“不能确定”)
(5)常温下,如果上述反应在体积不变的密闭容器发生,当反应达到平衡时,下列描述正确的是___________。
A.容器中气体的平均分子量不随时间而变化
B.
C.容器中气体的密度不随时间而变化
D.再次通入稀有气体,平衡逆向移动
Ⅳ.工业上,在催化剂条件下,用作为还原剂将烟气中的还原成无害的氮气和水,反应方程式可表示为:。
(6)一定条件下,在容积为的密闭容器内反应,时达到平衡,生成,则平均反应速率 。
(7)的平衡转化率与反应温度和压强的关系如下图所示,根据图像判断: (填“>”、“<”或“=”)。
(8)温度不变,将容器体积压缩至原来的一半,再次达到新平衡,的浓度为原来的1.6倍,此时的体积分数相比原平衡状态下 。(填“增大”、“减小”或“保持不变”)
(9)体系的颜色变化能否作为判断上述反应达到平衡的依据,并说明其理由是 。
试题 第7页(共8页) 试题 第8页(共8页)
试题 第1页(共8页) 试题 第2页(共8页)
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2024-2025学年高二化学上学期第一次月考卷
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.选出选择题每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.测试范围:1-2章(沪科版2020选择性必修1)。
4.难度系数:0.60
5.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、氢气与一氧化碳合成甲醇(15分)
【答案】(1)C(2分)
(2)D(2分)
(3)D(2分)
(4) (2分) 的转化率在下已经很高,无需使用高压增加生成成本,该反应正反应为放热反应,高温不利于生成 (3分) B(2分)
二.环境保护与绿色能源(14分)
【答案】(1) 放出(2分) 540(2分)
(2);(3分)
(3)(3分)
(4) (2分) 反应Ⅲ(2分)
三、测定中和反应(17分)
【答案】(1)环形玻璃搅拌器(2分)
(2)可减少热量散失(2分)
(3) 一水合氨是弱碱,电离吸收热量,导致乙组实验放出的热量少 (2分) (2分)AC(对一个1分,两个3分,错一个0分)
(4)放热(2分)
(5)a(2分)
(6)c点反应结束,反应放出热量逐渐散失,温度降低,导致气压逐渐减小(2分)
四、多晶硅的简易制备过程(14分)
【答案】(1) (3分)
(2)1000℃(2分)
(3)AC(对一个1分,两个3分,错一个0分分)
(4) (2分) 减小(2分)
(5)HCl、H2(2分)
五.化学反应与能量变化(16分)
【答案】(1)②(2分)
(2)M(2分)
(3)C(2分)
(4)AD(对一个1分,两个3分,错一个0分分)
(5)+120(2分)
(6)C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=-30QkJ/mol(3分)
(7)-53.76(2分)
六、工业合成氨气(24分)
【答案】(1)550℃、10Mpa的条件下,催化剂活性最好,可以提高合成氨的反应速率(3分)
(2) 200℃(2分) KQ=KM>KN(2分)
(3)2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) (3分)
(4)吸热(2分)
(5)ABC(3分,对一个1分,两个2分,错一个0分)
(6)0.0075 mol/(L·min) (2分)
(7)> (2分)
(8)增大(2分)
(9)能,混合气体中只有NO2为红棕色气体,混合气体颜色不变,说明NO2的浓度不变,反应达到平衡状态(3分)
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2024-2025学年高二化学上学期第一次月考卷
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.选出选择题每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.测试范围:1-2章(沪科版2020选择性必修1)。
4.难度系数:0.60
5.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、氢气与一氧化碳合成甲醇
1.综合利用CO2、CO对实现“零排放”有重要意义。H2和CO合成甲醇反应为:。回答下列问题:
(1)决定化学反应速率的主要因素是_______。
A.温度和压强 B.反应物浓度 C.反应物自身的性质 D.催化剂
(2)以下四种情况反应速率最快的是_______。
A. B.
C. D.
(3)若要加快CH3OH的生成速率并提高CO的转化率,可采取的措施是_______。
A.增大CO浓度 B.不断移出CH3OH C.减小压强 D.增大H2浓度
(4)下图为CO的转化率与温度、压强的相关实验数据:
5.05×105Pa
1.01×106Pa
3.03×106Pa
230℃
0.7961
0.8972
0.8974
330℃
0.6675
0.7767
0.7770
430℃
0.5520
0.6897
0.6906
根据表中信息回答下列问题:
①合成甲醇最合适的温度和压强分别是 、 ,理由是 。
②能正确表示合成甲醇反应中能量变化的图像是 。
【答案】(1)C
(2)D
(3)D
(4) 的转化率在下已经很高,无需使用高压增加生成成本,该反应正反应为放热反应,高温不利于生成 B
【解析】(1)决定化学反应速率的主要因素是内因:反应物自身的性质,选C,故答案为:C。
(2)比较反应速率,根据方程式的系数比=反应速率之比,需转化为用同一物质、同一单位表示:
A.;
B.转化为用CO表示的速率;
C.转化为用CO表示的速率;
D.转化为用CO表示的速率;
所以速率最快的是D。
(3)A.增大浓度,可以提高反应速率,但是CO转化率下降,A错误;
B.不断移出使反应速率下降,B错误;
C.减小压强使反应速率下降,C错误;
D.增大浓度,可以提高反应速率,同时使平衡往正向移动,提高CO的转化率,D正确;
故选D。
(4)①实际生产中,除了需要考虑反应速率和平衡移动因素外,还需要考虑压强越大,对设备的要求越高,温度越高,需要的能量也越多。的转化率在下已经很高,无需使用高压增加生成成本,该反应正反应为放热反应,高温不利于生成以合成甲醇,所以最合适的温度和压强分别是、,故答案为:;;的转化率在下已经很高,无需使用高压增加生成成本,该反应正反应为放热反应,高温不利于生成;
②合成甲醇反应为放热反应,反应物能量大于生成物能量,故选B。
二.环境保护与绿色能源
2.环境保护、绿色能源的使用是当今社会的热点问题
(1)对烟道气中的进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。CO还原法:一定条件下,由和CO反应生成S和的能量变化如图所示,每生成64g S(s),该反应 (填“放出”或“吸收”)的热量为 kJ。
(2)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
反应Ⅰ的热化学方程式为 。
(3)为消除汽车尾气中含有NO、、CO等气体,可采取:NO和CO在催化转换器中发生如下反应: ;
已知: ;CO的燃烧热为;
与CO发生反应的热化学方程式: (用、、表示)。
(4)工业上接触法生产硫酸的主要反应之一是:在一定的温度、压强和钒催化剂存在的条件下,被空气中的氧化为。是钒催化剂的活性成分,在对反应Ⅰ的催化循环过程中,经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段,反应Ⅱ为决速步,如下图所示:
化学键
能量/kJ
a
b
c
①根据气体分子中1mol化学键断裂时需要吸收的能量数据,计算反应Ⅰ的 kJ/mol。
②反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中正反应活化能最小的是 。
【答案】(1) 放出 540
(2);
(3)
(4) 反应Ⅲ
【解析】(1)从图中可知,该反应中反应物总能量大于生成物总能量,因此属于放热反应,每生成64gS,物质的量为2mol,放出热量为(679-409)kJ×2=540kJ。
(2)从图中可知,反应I是硫酸分解生成SO2、O2和水,反应Ⅰ=-(反应Ⅱ+反应Ⅲ),ΔH1=-(-254-297)kJ/mol=551kJ/mol,反应I的热化学方程式为
(3)CO燃烧的热化学方程式为CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH3,将小问中的三个反应依次标号为①、②、③,目标反应=反应①-反应②+反应③×2,ΔH=ΔH1-ΔH2+2ΔH3。
(4)①反应I的ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和=(2a+0.5b-3c)kJ/mol。
②反应Ⅰ=反应Ⅱ+反应Ⅲ,其中反应Ⅱ为决速步骤,因此反应Ⅱ的速率最慢,活化能最高,反应I为总反应,活化能与反应Ⅱ相同,反应Ⅲ反应速率最快,活化能最小。
三、测定中和反应
3.Ⅰ.用如图所示的装置测定中和反应反应热。实验药品:盐酸、溶液、氨水。
已知:弱碱电离时吸热。
回答下列问题。
(1)从实验装置上看,还缺少 。
(2)装置中隔热层的作用是 。
(3)将浓度为的酸溶液和的碱溶液各混合(溶液密度均为),生成的溶液的比热容为,忽略量热装置的比热容,测得温度如下:
反应物
起始温度℃
最高温度℃
甲组
20.0
23.3
乙组
20.0
23.1
①两组实验结果存在差异的原因是 。
②的 (保留一位小数)(已知)。
③某同学利用上述装置重新做甲组实验,测得反应热偏大,可能的原因是 (填序号)。
A.测完盐酸的温度直接测溶液温度
B.做该实验时室温较高
C.杯盖未盖严
D.溶液一次性迅速倒入
Ⅱ.如图1将打磨后的镁条放入锥形瓶中,再将注射器中某浓度的盐酸压入锥形瓶中,通过数字传感器测定实验中密闭容器(气密性良好)内压强与时间的关系如图2所示。
(4)镁条与盐酸的反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(5)图2中a、b、c、d四个点中,产生氢气最快的为 点。
(6)图中c点镁条已完全溶解,cd段容器内压强逐渐减小的原因可能是 。
【答案】(1)环形玻璃搅拌器
(2)可减少热量散失
(3) 一水合氨是弱碱,电离吸收热量,导致乙组实验放出的热量少 AC
(4)放热
(5)a
(6)c点反应结束,反应放出热量逐渐散失,温度降低,导致气压逐渐减小
【解析】(1)结合实验装置可知,还缺少环形玻璃搅拌器。
(2)装置中隔热层可减少热量散失。
(3)①一水合氨是弱碱,电离吸收热量,导致乙组实验放出的热量少;
②将浓度为的酸溶液和的碱溶液各混合反应生成0.5mol/L×0.025L=0.0125molH2O,△t=23.1℃-20.0℃=3.1℃,放出的热量Q=cmt=×××3.1℃=647.9J,则该反应生成1molH2O时放出,的;
③A.测完盐酸的温度未清洗温度计,直接测NaOH溶液温度,会发生中和反应放热导致初始温度偏高,△t偏小,△H偏大,故A选;
B.做该实验时室温较高,装置保温隔热,对实验无明显影响,故B不选;
C.杯盖未盖严,实验过程中有热量散失,导致△H偏大,故C选;
D.NaOH溶液一次性迅速倒入,可减少实验的热量损失,操作正确,故D不选;
答案选AC。
(4)镁条与盐酸的反应属于活泼金属和酸的反应,为放热反应。
(5)镁条与盐酸的反应产生氢气导致容器内压强增大,曲线的斜率可以表示产生氢气的速率,根据图像可知a点曲线斜率最大,即产生氢气速率最快。
(6)镁条与盐酸的反应属于放热反应,容器内压强增大有温度升高的因素影响,c点反应结束,反应放出热量逐渐散失,温度降低,导致气压逐渐减小。
四、多晶硅的简易制备过程
4.多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
I.硅粉与在300℃时反应生成1mol气体和,放出热量,
(1)该反应的热化学方程式为 。
Ⅱ.将氢化为有三种方法,对应的反应依次为:
①
②
③
(2)已知体系自由能变,时反应自发进行。三个氢化反应的与温度的关系如图1所示,可知:反应①能自发进行的最低温度是 。
(3)以上反应在不同温度下反应相同时间的某一时刻,反应②中转化率如图所示。下列叙述正确的是____________(填序号)。
A.点: B.v正:点>点 C.反应适宜温度:480-520℃
(4)反应③的= (用,表示)。温度升高,反应③的平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除、和外,还有 (填分子式)。
【答案】(1)
(2)1000℃
(3)AC
(4) 减小
(5)HCl、H2
【解析】(1)硅粉与在300℃时反应生成 气体和,放出热量,根据反应热及反应物状态、反应条件书写该反应的热化学方程式为 ;
(2)由题目所给的图1可以看出,反应①(最上面那条线)当∆G=0时,对应的横坐标温度是1000℃,则反应①能自发进行的最低温度是1000℃;
(3)图2给的是不同温度下的转化率,注意依据控制变量法思想,此时所用的时间一定是相同的,所以图示中A、B、C点反应均正向进行,温度越高,反应速率越快,越先达到平衡,D点刚好达到平衡,D点到E点才涉及平衡的移动;
A.由分析可知,反应均正向进行,B点未达到平衡,则,A项正确;
B.温度越高,反应速率越快,则:A点<E点,B项错误;
C.C到D点,的转化率较高,故反应适宜温度:480~520℃,C项正确;
答案选A C;
(4)反应②-①得到反应③,根据盖斯定律可知,;
,,则,温度升高,反应③平衡向逆向移动,平衡常数K减小;
(5)由粗硅制备多晶硅的简易过程可知,反应过程中除、和Si外,还生成了HCl、H2,所以HCl、H2也可循环使用。
五.化学反应与能量变化
5.化学反应中均伴随着能量的变化,回答下列问题:
(1)某同学进行如下实验,图①和②中温度计示数降低的是 ;
(2)有机物M可转化成N,转化过程如下,则M、N相比,较稳定的是 ;
(3)已知在一定条件下可发生如图的一系列反应,下列说法正确的是_______;
A. B.
C. D.
(4)金属Ni可活化放出,其反应历程如图所示:
下列关于活化历程的说法正确的是_______。
A.中间体1→中间体2的过程是放热过程
B.加入催化剂可降低该反应的反应热,加快反应速率
C.1molNi和的总能量小于和的总能量
D.中间体2→中间体3的过程是决速步骤
(5)与经催化重整,制得合成气:已知上述反应中相关的化学键键能数据如下,则该反应的 kJ/mol。
化学键
键能/(kJ/mol)
413
745
436
1075
(6)在25℃、101kPa下,1g乙烷气体燃烧生成和液态水时放热QkJ,则表示乙烷燃烧热的热化学方程式为 。
(7)中和热的测定实验中,取溶液与50mL0.5mol/LNaOH溶液进行中和反应,三次实验温度平均升高4℃,已知溶液的比热容近似为,溶液的密度均近似为。通过计算可得稀硫酸和稀NaOH溶液的中和热 kJ/mol。
【答案】(1)②
(2)M
(3)C
(4)AD
(5)+120
(6)C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=-30QkJ/mol
(7)-53.76
【解析】(1)图①Al和稀盐酸反应为放热反应,温度计读数升高,图②氯化铵和氢氧化钡晶体反应为吸热反应,温度计读数降低,答案为②;
(2)△H=+88.6kJ•mol-1是吸热反应,则M、N相比,M所具有的能量较低,较稳定的是M;
(3)A.由盖斯定律可知,CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(g) △H1=△H5+△H4,但H2O(l)→H2O(g) △H4>0,所以△H1>△H5,故A错误;
B.由盖斯定律可知,CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l) △H5=△H2+△H3,即△H3=△H5-△H2,故B错误;
C.由盖斯定律可知,CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(g) △H1=△H2+△H3+△H4,故C正确;
D.H2O(l)→H2O(g)吸热,所以CO2(g)+2H2O(l)→CO2(g)+2H2O(g)吸热,即△H4>0,故D错误。
答案为C。
(4)A.中间体1的相对能量为-56.21kJ,中间体2的相对能量为-154.82kJ,中间体1→中间体2的过程是放热过程,故A正确;
B.催化剂不能改变反应物和生成物的能量,加入催化剂,该反应的反应热不变,故B错误;
C.由图可知,Ni和C2H6的相对总能量为0,NiCH2和CH4的相对总能量为-6.57kJ,正反应放热,故C错误;
D.慢反应决定总反应速率,中间体2→中间体3的过程正反应活化能最大,反应速率最慢,所以中间体2→中间体3的过程是决定整个历程反应速率的关键步骤,故D正确;
答案为AD;
(5)焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,所以该反应△H=(4×413+2×745-2×1075-2×436)kJ/mol=+120kJ/mol;
(6)在25℃、101kPa下,1g乙烷燃烧生成CO2和液态水时放热QkJ,1mol乙烷(质量为30g)燃烧生成二氧化碳和液态水放热30QKJ热量,则表示乙烷燃烧热的热化学方程式为C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=-30QkJ/mol;
(7)中和热=-=-53.76 kJ/mol。
六、工业合成氨气
6.Ⅰ.1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氧气反应合成氨,实现了人工固氮。
(1)一定条件下,氨的平衡含量如下表,哈伯选用的条件是550℃、10MPa,而非200℃、10MPa,主要原因是
温度/℃
压强
氨的平衡含量
200
10
550
10
Ⅱ.在其它条件不变时,不同温度(200℃、400℃、600℃)、压强下,平衡混合物中的物质的量分数的变化情况如下图所示:
(2)曲线a对应的温度是 ;M、N、Q点平衡常数K的大小关系是 。
Ⅲ.最新“人工固氮”的研究报道:常温常压、光照条件下,在催化剂表面与某物质发生反应,相应的平衡常数表达式为。
(3)写出上述反应的化学方程式 。
(4)已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图,则此反应的正反应 。(填“吸热“放热”或“不能确定”)
(5)常温下,如果上述反应在体积不变的密闭容器发生,当反应达到平衡时,下列描述正确的是___________。
A.容器中气体的平均分子量不随时间而变化
B.
C.容器中气体的密度不随时间而变化
D.再次通入稀有气体,平衡逆向移动
Ⅳ.工业上,在催化剂条件下,用作为还原剂将烟气中的还原成无害的氮气和水,反应方程式可表示为:。
(6)一定条件下,在容积为的密闭容器内反应,时达到平衡,生成,则平均反应速率 。
(7)的平衡转化率与反应温度和压强的关系如下图所示,根据图像判断: (填“>”、“<”或“=”)。
(8)温度不变,将容器体积压缩至原来的一半,再次达到新平衡,的浓度为原来的1.6倍,此时的体积分数相比原平衡状态下 。(填“增大”、“减小”或“保持不变”)
(9)体系的颜色变化能否作为判断上述反应达到平衡的依据,并说明其理由是 。
【答案】(1)550℃、10Mpa的条件下,催化剂活性最好,可以提高合成氨的反应速率
(2) 200℃ KQ=KM>KN
(3)2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)
(4)吸热
(5)ABC
(6)0.0075 mol/(L·min)
(7)>
(8)增大
(9)能,混合气体中只有NO2为红棕色气体,混合气体颜色不变,说明NO2的浓度不变,反应达到平衡状态
【解析】(1)合成氨反应我放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,氨气的产率减小,则哈伯选用的条件是550℃、10MPa,而非200℃、10MPa的主要原因是550℃、10Mpa的条件下,催化剂活性最好,可以提高合成氨的反应速率,故答案为:550℃、10Mpa的条件下,催化剂活性最好,可以提高合成氨的反应速率;
(2)合成氨反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,氨气的百分含量降低,平衡常数减小,所以曲线a对应的温度是200℃,由图可知温度的大小关系为Q=M<N,则平衡常数的大小关系为KQ=KM>KN,故答案为:200℃;KQ=KM>KN;
(3)由题给信息和平衡常数表达式可知,常温常压、光照条件下,氮气在催化剂表面发生的反应为催化剂作用下氮气与液态水光照条件下反应生成氨气和氧气,反应的化学方程式为2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g),故答案为:2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g);
(4)由图可知,温度升高,平衡常数K增大,说明平衡向正反应方向移动,该反应为吸热反应,故答案为:吸热;
(5)A.由方程式可知,若氮气和液态水完全反应生成氨气和氧气,反应得到混合气体的平均相对分子质量为≈25.3,由氮气的相对分子质量为28可知,反应中气体的平均分子量减小,反应达到平衡时,正逆反应速率相等,所以容器中气体的平均分子量不随时间而变化,故正确;
B.由物质的反应速率之比等于化学计量数之比可知,反应达到平衡时,氮气和氧气的反应速率之比为2:3,故正确;
C.由质量守恒定律可知,该反应是气体质量增大的反应,恒容条件下发生反应时,容器中气体的密度增大,反应达到平衡时,正逆反应速率相等,所以容器中气体的密度不随时间而变化,故正确;
D.反应达到平衡时,向恒容容器中通入稀有气体,反应体系中各物质的浓度不变,反应速率不变,平衡不移动,故错误;
故选ABC;
(6)由题意可知,20min反应达到平衡时,生成氮气的物质的量为0.6mol,由方程式可知,一氧化氮的反应速率为=0.0075 mol/(L·min),故答案为:0.0075 mol/(L·min);
(7)该反应是气体体积增大的反应,温度一定时,增大压强,平衡向逆反应方向移动,氨气的转化率减小,由图可知,温度相同时,P1条件下氨气的转化率小于P2条件下,所以压强P1大于P2,故答案为:>;
(8)温度不变,将容器体积压缩至原来的一半,再次达到新平衡,一氧化氮的浓度为原来的1.6倍,说明温度一定时,增大压强,水蒸气转化为液态水,平衡向正反应方向移动,所以氮气的体积分数增大,故答案为:增大;
(9)由方程式可知,混合气体中只有二氧化氮为红棕色气体,体系的颜色不变说明二氧化氮的浓度不变,正逆反应速率相等,反应已达到平衡,所以体系的颜色变化能作为判断上述反应达到平衡的依据,故答案为:能,混合气体中只有NO2为红棕色气体,混合气体颜色不变,说明NO2的浓度不变,反应达到平衡状态。
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色签字笔答题,不得用铅笔或圆珠笔答题;字体工整、笔迹清晰。
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三
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