内容正文:
专题03 化学反应的速率与限度
内容概览
考向1 化学反应速率、化学平衡及影响因素
考向2 化学反应速率、化学平衡相关计算
考向1 化学反应速率、化学平衡及影响因素
1.(23-24高一下·贵州贵阳等2地·期末)工业制硫酸的重要反应之一是,该反应正反应放热。反应在密闭容器中进行,下列有关说法错误的是
A.使用催化剂是为了增大反应速率,提高生产效率
B.在上述条件下,不可能100%地转化为
C.提高反应时的温度,可以实现的完全转化
D.通过调控反应条件,可以提高该反应进行的程度
2.(23-24高一下·贵州安顺·期末)下列实验方案不能达到相应实验目的的是
A.将化学能转化为电能
B.制备乙酸乙酯
C.探究浓度对化学反应速率的影响
D.实验室制备氨气
A.A B.B C.C D.D
3.(23-24高一下·贵州贵阳等2地·期末)下列实验装置或操作不能够达到实验目的的是
A
B
C
D
验证吸热反应
探究反应物浓度对化学反应速率的影响
验证蛋白质变性
制备乙酸乙酯
A.A B.B C.C D.D
4.(23-24高一下·贵州遵义·期末)表中实验对应的操作、现象、结论均正确的是
实验操作
现象
结论
A
室温下,质量与表面积均相同的铝片分别投入足量的稀硝酸、浓硝酸中
浓硝酸中铝片先溶解完
反应物浓度越大,反应速率越快
B
用分液漏斗向盛有固体的锥形瓶中滴加盐酸溶液,将产生的气体通入盛有硅酸钠溶液的试管中
产生白色胶状沉淀
非金属性:
C
室温下,将装有干燥的集气瓶倒扣在装有干燥的集气瓶上,抽出玻璃片,置于光照条件下反应
集气瓶内出现大量白雾
证明和光照下发生取代反应
D
室温下,向盐酸中加入少量镁粉
产生大量气泡,测得溶液温度上升
镁与盐酸反应放热
A.A B.B C.C D.D
5.(23-24高一下·贵州黔西南州·期末)下列有关措施中,不能增大相关化学反应速率的是
A.与稀硫酸反应制取时:向溶液中滴加几滴溶液
B.实验室利用碳酸钙与稀盐酸反应制备:将稀盐酸换成同浓度的硫酸
C.实验室用分解的方法制备:添加少量粉末
D.和合成:常采用高温、高压和适宜催化剂的条件下进行
6.(23-24高一下·贵州麻江县第一中学·期末)已知可逆反应:,下列叙述正确的是
A.达到化学平衡时,
B.单位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH3,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.达到化学平衡时,若升高温度,则正反应速率增大,逆反应速率减小
7.(23-24高一下·贵州安龙县第一中学·期末)一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,可向盐酸中加入适量的
①水②KNO3溶液③NaOH固体④CH3COONa固体
A.①② B.①③ C.①④ D.②④
8.(23-24高一下·贵州安龙县第一中学·期末)将形状和大小相同的条分别打磨后,与相同体积的盐酸和盐酸完全反应,放出气体的体积随时间的变化如图所示。下列说法中正确的是
A.反应的离子方程式是:
B.可推断:
C.可推断:反应中镁过量
D.若用硫酸代替上述实验中盐酸,反应速率不变
9.(23-24高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)在某一恒容密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下列叙述不能说明该反应已达到化学平衡状态的是
A.容器内的总压强不随时间而变化
B.三种气体的浓度相等
C.NH3的分解速率与生成速率相等
D.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
考向2 化学反应速率、化学平衡相关计算
1.(23-24高一下·贵州麻江县第一中学·期末)常温下,往烧杯中同时加入和溶液,测得随时间的变化如图所示,不考虑溶液混合时的体积变化。下列说法正确的是
A.
B.内,的平均反应速率为
C.时,反应停止,溶液中阳离子仅有
D.烧杯中发生反应的离子方程式为
2.(23-24高一下·贵州麻江县第一中学·期末)密闭容器中,和足量在一定条件下发生反应。、的浓度随时间的变化如图。下列说法中,不正确的是
A.
B.2min时,反应达化学平衡状态
C.反应开始至5min末,以浓度的变化表示该反应的平均反应速率是0.8mol/(L·min)
D.若起始充入和足量,化学平衡状态时核素存在于、、中
3.(23-24高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)已知反应4CO+2NO2N2+4CO2在不同条件下化学反应速率如下,请判断出速率最快的是
A.v(N2)=0.4mol•L-1•min-1 B.v(NO2)=0.01mol•L-1•s-1
C.v(CO)=1.5mol•L-1•min-1 D.v(CO2)=1.1mol•L-1•min-1
4.(23-24高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)一定温度下,在2 L的恒容密闭容器中发生反应:A(g)+2B(g)3C(g)反应过程中的部分数据如下表所示:
时间(t/min)
物质的量(n/mol)
n(A)
n(B)
n(C)
0
2.0
2.4
0
5
0.9
10
1.6
15
1.6
下列说法正确的是
A.0~5 min用A表示的平均反应速率为0. 09 mol·L-1·min-1
B.该反应在10 min后才达到平衡
C.平衡状态时,c(C)=0.6 mol·L-1
D.物质B的平衡转化率为20%
5.(23-24高一下·贵州遵义·期末)某温度下,在恒容密闭容器中投入一定量的A、B,发生反应,时反应达到平衡,生成C的物质的量浓度为,反应物浓度随时间变化如图所示。下列说法错误的是
A.化学计量数
B.时,B的转化率为
C.,D的平均反应速率为
D.图中两曲线相交时,A的消耗速率大于A的生成速率
6.(23-24高一下·贵州六盘水·期末)在密闭容器中投入一定量A和B,发生反应,时达到平衡状态。反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图。
下列说法错误的是
A.时,正反应速率大于逆反应速率
B.,
C.M点时,A与B的物质的量相等
D.后,C的含量保持不变
7.(23-24高一下·贵州贵阳等2地·期末)反应在密闭容器中进行,半分钟后,的物质的量增加了,则此反应的速率可表示为
A. B.
C. D.
8.(23-24高一下·贵州贵阳·期末)某研究小组以反应为例,探究外界条件对化学反应速率的影响。实验时,分别量取无色溶液和酸性溶液,迅速混合并开始计时,通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢,下列说法错误的是
实验
编号
实验
温度
试管中所加试剂及其用量
溶液颜色褪至无色所需时间
溶液
溶液
稀硫酸
①
20
3.0
2.0
1.0
2.0
4.0
②
20
2.0
x
1.0
2.0
5.2
③
20
1.0
4.0
1.0
2.0
④
45
3.0
2.0
1.0
2.0
A.
B.
C.利用实验①④探究温度对化学反应速率的影响
D.由实验①的数据可知,
1.(23-24高一下·贵州安顺·期末)反应经历两步:①;②。反应体系中X、Y、Z的浓度随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.b为随的变化曲线
B.时,反应①、②均达到化学平衡
C.时,Y的消耗速率大于生成速率
D.后,反应体系中只存在Z
2.(23-24高一下·贵州铜仁·期末)某课外实验小组利用压强传感器、数据采集器和计算机等数字化实验设备,探究镁与不同浓度盐酸的反应速率两组实验所用试剂、设备和实验结果如下,下列说法不正确的是
序号
镁条的质量/g
盐酸
物质的量浓度/(mol/L)
体积/mL
1
0.01
1.00
2.00
2
0.01
0.50
a
A.表格中a=2.00
B.镁与盐酸的反应属于放热反应
C.X曲线表示的是镁与0.50mol/L盐酸反应
D.随着反应进行,盐酸浓度降低,反应速率都会降低
3.(23-24高一下·贵州铜仁·期末)下列有关实验的操作、现象和结论均正确的是
选项
操作
现象
结论
A
取少量待测液于试管中,先加足量HNO3酸化,再加入少量BaCl2溶液
生成白色沉淀
该待测液中含有
B
将湿润的蓝色石蕊试纸置于用来收集NH3的试管口附近
蓝色石磊试纸变红
NH3已收集满且NH3的水溶液呈碱性
C
向淀粉水解液中加入新制Cu(OH)2,并加热
生成砖红色沉淀
淀粉已完全水解
D
纯锌与稀硫酸反应时,向溶液中滴入几滴CuSO4溶液
产生气泡速率加快
铜与锌在稀硫酸中构成原电池,加快了反应速率
A.A B.B C.C D.D
4.(23-24高一下·贵州铜仁·期末)合成氨是目前人工固氮最重要的途径,工业上合成氨的反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),这是一个正反应为放热的可逆反应。合成氨反应过程片段的作用机理,可以用如下模拟示意图表示(其中、、、分别表示N2、H2、NH3和催化剂)。下列说法不正确的是
A.使用催化剂是为了增大反应速率,提高生产效率
B.通过调控反应条件,可使N2100%地转化为NH3
C.②③过程是N2、H2在催化剂上断键形成N原子和H原子
D.反应物旧键断裂吸收的能量小于生成物新键形成释放的能量
5.(23-24高一下·贵州毕节·期末)硫酸是重要的化工原料,工业上一般以硫黄或黄铁矿为原料制备硫酸,其原理示意图如下,下列说法错误的是
A.V2O5的作用是增大反应速率,提高生产效率
B.试剂A为98.3%的浓硫酸
C.尾气可选用稀氨水进行吸收
D.图中涉及的化学反应均为氧化还原反应
6.(23-24高一下·贵州毕节·期末)某同学用相同质量、相同形状的锌粒与同体积、不同物质的量浓度的盐酸反应,记录相关数据,得出如图所示的曲线。下列有关说法中正确的是
A.所用盐酸的浓度为:甲<乙
B.整个反应过程中,化学反应速率不断减小
C.两个实验中锌粒均完全反应
D.若用相同物质的量浓度的硫酸溶液代替盐酸,反应速率不变
7.(22-23高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)恒温恒容下发生2HI(g)H2(g)+I2(g),下列说法能够说明该反应已达到平衡状态的是
①单位时间内反应2molHI的同时生成1molH2
②1个H—H键断裂的同时有2个H—I键断裂
③反应速率v(H2)=v(I2)=0.5v(HI)
④v正(H2)=2v逆(HI)
⑤c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=2∶1∶1
⑥c(I2)的浓度保持不变
⑦容器内压强不再变化
⑧混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑨混合气体的颜色不再发生变化
⑩混合气体的密度不再发生变化
A.①②⑤⑨⑩ B.②⑥⑨ C.⑥⑦⑩ D.全部
8.(22-23高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)某小组利用硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应:,探究反应条件对速率的影响,下列有关说法正确的是
选项
反应温度/℃
溶液
稀
V/mL
c/(mol/L)
V/mL
c/(mol/L)
V/mL
①
25
10
0.1
10
0.1
0
②
25
5
0.1
10
0.1
x
③
50
10
0.1
5
0.2
5
④
50
10
0.1
10
0.1
0
A.可通过产生浑浊的时间或单位时间内产生气体的体积判断反应的快慢
B.①④探究温度对速率的影响,实验时将溶液混合后置于相应温度的水浴中
C.①③两组实验可探究硫酸浓度对反应速率的影响
D.x=5,①②两组实验可探究浓度对反应速率的影响
9.(23-24高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)回答下列问题。
I.在一定条件下,将4 mol NH3和4 mol O2混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生反应:4NH3(g)+5O2(g)4X(g)+6H2O(g)。2 min后该反应达到平衡,生成3 mol H2O。则:
(1)X的化学式为 。
(2)O2的转化率为 。
(3)0~2 min内,v(NH3)= mol/(L·min)。
(4)燃料电池是一种高效、环境友好型发电装置。一种燃料电池的电解质溶液为NaOH溶液,负极通入NH3,正极通入空气,产物对环境无污染,则负极的电极反应式为 ,电路中每通过1 mol电子,消耗标准状况下的氧气 L。
Ⅱ.工业制硫酸的反应之一为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)(放热反应),在2 L恒容绝热密闭容器中投入2.0 mol SO2和适当过量的O2,在一定条件下充分反应,如图是SO2和SO3的物质的量随时间的变化曲线。
(5)下列叙述不能判断该反应达到平衡状态的是 。
①容器中压强不再改变 ②容器中气体密度不再改变
③O2的物质的量浓度不再改变 ④SO3的质量不再改变
(6)根据图示计算达到平衡时SO2的转化率为 。
10.(23-24高一下·贵州贵阳·期末)减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容。合理应用和处理氮及其化合物,在生产生活中有重要意义。回答下列问题:
(1)某硝酸厂处理尾气中的方法:催化剂存在时用将还原为。已知:
则和反应生成和的过程中理论上 (填“吸收”或“放出”) 热量。
(2)氨气可作为脱硝剂,在恒温恒容密闭容器中充入一定量的和,在一定条件下发生反应:。
①能说明该反应一定达到平衡状态的是 。
a.
b.的含量保持不变
c.混合气体中各物质的浓度相等
d.各物质的物质的量之比为
②某次实验中测得容器内及的物质的量随时间变化如图所示,图中a点对应的速率关系是v(正) v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
③,则 ,该实验中的平衡转化率为 。
④为加快该反应的反应速率,可采取的措施有 (任写一条)。
11.(23-24高一下·贵州贵阳等2地·期末)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就,在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题,是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。
(1)液氨汽化时吸收大量热,可用作 。常用如下图装置验证氨气极易溶于水且水溶液显碱性,该实验名称是 。
(2)为了模拟工业合成氨,某温度时,在一个的密闭容器中,充入一定量的和,实验测得三种气体物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①工业合成氨的化学方程式为 。
②X是 的物质的量随时间的变化曲线。
③反应开始至时,的体积分数为 。时,达到平衡,的平衡转化率为 。
④能说明上述反应达到平衡状态的是 。(填字母)
A. B.体积分数保持不变
C.混合气体的压强不随时间的变化而变化 D.混合气体的密度不随时间的变化而变化
(3)除传统方法外,近几年科学家在研究利用原电池原理进行常温常压下合成氨。一种通过原电池进行合成氨的装置如图,在该装置中,电极b为 极(填“正”或“负”),a电极的电极反应式为 。
12.(22-23高一下·贵州毕节·期末)在和条件下,将和充入含有催化剂的密闭容器中发生反应,用气体传感器测量各组分的浓度随时间的变化关系如下。
分析图中数据,回答下列问题:
(1)反应开始至,用的浓度变化表示反应的平均速率: 。
(2)保持其他条件不变,只改变一个反应条件时,生成的反应速率会如何变化?(在下表空格内填“增大”“减小”或“不变”)。
改变条件
升高温度
增大的浓度
增大容器体积
使用催化剂
恒容下充入
生成的速率
(3)时,反应是否达到化学平衡? (填“是”或“否”);时,正反应速率 逆反应速率(填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行,下列有关说法错误的是___________。
A.加压可以增大反应速率,提高生产效率
B.使用催化剂,可以提高反应物的平衡转化率
C.增大反应物浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.通过调控反应条件,可以提高该反应进行的程度
(5)化学平衡常数是指在一定温度下,可逆反应达平衡时,各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值,表达式为。时,反应的平衡常数为 。
13.(23-24高一下·贵州盘州第二中学·期末)利用合成气(主要成分为CO和)在催化剂作用下合成甲醇可以有效减少碳排放,反应的化学方程式为:。
回答下列问题:
(1)该反应中原子利用率为 。
(2)在某一时刻采取下列措施,能使该反应的速率减小的措施是___________。
A.分离 B.升高温度
C.恒温恒容下,向其中充入Ar D.恒温恒压下,向其中充入Ar
(3)一定温度下,在容积为的密闭容器中,充入和发生上述反应,经中反应达平衡,测得这段时间内。
①下列说法可以表明反应达到化学平衡状态的是 。
A.单位时间内消耗,同时生成的
B.
C.容器内气体密度不再改变
D.的分压强不再变化(某气体的分压=×该气体的物质的量分数)
②时, mol,达平衡后CO的转化率为 。
(4)还原CO电化学法制备甲醇的工作原理如图所示。
通入的一极是电池的 (填“正”或“负”)极,通入CO的一极发生的电极反应为 ,电池工作一段时间后,右室溶液的pH (填“增大”、“减小”或“几乎不变”)。
14.(23-24高一下·贵州麻江县第一中学·期末)煤的干馏获得的出炉煤气中,含有、、、等多种气体,均为重要的化工原料,可用于合成一系列化工产品。请回答下列问题:
(1)利用可以进行人工固氮,其反应原理为。已知键能为(键能:断开化学键所需吸收的能量或形成化学键放出的能量)。若形成,则需要 (填“吸收”或“放出”)的能量为 。
(2)可通过的反应制得富氢水煤气。一定温度下,在体积为的恒容密闭容器中,充入和,发生上述反应,测得的物质的再随时间变化如表所示:
时间
0
2
4
6
8
①内,用表示的化学反应速率 。
②时,的生成速率 的消耗速率(填“>”“<”或“=”)。
③反应达到平衡时,混合气体中的物质的量百分含量为 %。
④对于上述条件下的反应,下列说法不正确的是 (填字母)。
A.增大的量,反应速率加快
B.充入,压强增大,反应速率加快
C.,说明反应到达了平衡状态
D.容器内和的浓度比不变,说明反应到达了平衡状态
E.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化,说明反应到达了平衡状态
(3)与反应可制备,和可构成质子交换膜燃料电池,电池总反应为:,电池工作时,在负极发生反应的物质是 和水,若在标准状况下,电池消耗的体积为,则外电路中转移的电子数目为 。
15.(23-24高一下·贵州安龙县第一中学·期末)2020年11月24日,长征五号运载火箭搭载嫦娥五号成功发射,开启中国探月新篇章。火箭常用的推进剂燃料有偏二甲肼()、肼()煤油等。
(1)用偏二甲肼()作燃料,四氧化二氮作氧化剂,生成氮气和二氧化碳气体。
①写出该反应的化学方程式: 。
②反应物的总能量 (填“大于”、“小于”或“等于”)生成物的总能量。
(2)肼在碱性环境下可以形成肼一空气燃料电池,肼被氧化为,该电池负极的反应式为 ,每生成要转移电子的物质的量为 。
(3)肼类推进剂在使用过程中要注意进行环境监测以免造成环境污染。臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为,向甲、乙两个体积均为的恒容密闭容器中均充入和,分别在、温度下,经过一段时间后达到平衡。反应过程中随时间变化情况见下表:
0
3
6
12
24
36
甲容器()
0
0.36
0.60
0.80
0.80
0.80
乙容器()
0
0.30
0.50
0.70
0.85
0.85
①根据表格数据分析,该反应温度T1 T2。(填“”、“”或“”,下同)
②甲容器中,内的平均反应速率 。
③乙容器中平衡转化率为 。
④下列叙述能说明该反应达到化学平衡状态的是 。
a.混合气体的平均相对分子质量不变b.
c. 与的转化率之比不变d. 混合气体密度不变
e. 容器内气体的总压强保持不变
(4)航天煤油是石油经过 炼制的。
16.(23-24高一下·贵州遵义·期末)中科院李灿院士引领的“液态阳光”项目中,为实现碳中和,将转化为甲醇,方程式如下所示:。
回答下列问题:
(1)与反应生成和的历程中,反应物的总能量和生成物的总能量如图1所示,则该反应为 (填“吸热反应”或“放热反应”)。
(2)一定温度下,的恒容密闭容器中,反应物不同的物质的量之比对应平衡转化率如下表所示。
实验序号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
平衡转化率
①实验Ⅰ中初始物质的量为,达到平衡时所用时间为,则的平均反应速率为 。
②由四个实验可得出的规律是 。
(3)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入和,下列能说明反应达到平衡状态的是___________。
A. B.的浓度不再变化
C.容器压强不再变化 D.与物质的量之比不再变化
(4)恒温恒容下,加入一定量的和,得到的宏观净反应速率与时间的变化如图2所示,数据模拟分析得到微观与随时间的变化如图3所示。已知净反应速率。
①时刻的 (填“”,“”或“”)。
②时刻的净反应速率 0(填“”或“”), 0(填“”或“”)。
③比较图1中阴影面积与图2中阴影面积的大小关系: (填“”,“”或“”)。
17.(23-24高一下·贵州六盘水·期末)Ⅰ.芬顿法是在调节好pH和浓度的废水中加入,产生羟基自由基能氧化降解污染物p—CP。运用该法控制p—CP的初始浓度相同进行对比实验,数据如下表:
实验
编号
溶液
溶液
蒸馏水
pH
温度
时间
实验目的
①
1.50
3.50
10.00
3
298
200
参照实验
②
1.50
3.50
3
313
60
探究温度对降解速率的影响
③
3.50
3.50
8.00
3
298
140
④
1.50
9.00
3
298
170
探究对降解速率的影响
注:表中时间是p—CP浓度降低所需时间。
根据上表信息回答下列问题:
(1) ; ;实验②的p—CP降解速率为 。
(2)实验①③的目的是 ;由实验①④得出的结论是 。
(3)实验①②表明,温度升高,该降解速率增大。但温度过高反而导致降解速率减小,原因是 (从性质角度分析)。
Ⅱ.还原CO电化学法制备甲醇的工作原理如图:
(4)电池工作过程中通过质子膜向多孔碳棒 (填“a”或者“b”)移动;多孔碳棒b上发生的电极反应式为 。
18.(23-24高一下·贵州安顺·期末)氨是一种良好的低碳储氢载体,“氨能”的开发利用有利于我国新能源发展。回答下列问题:
(1)已知工业合成氨反应为放热反应。下图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号)。
(2)时,向体积为的刚性容器中充入一定量的和,实验测得随时间的变化如表所示:
时间/min
5
10
15
20
25
30
0.08
0.14
0.18
0.20
0.20
0.20
①5~10min内的平均反应速率 。
②下列情况不能说明反应已达到化学平衡的是 (填标号)。
a.
b.的体积分数不再变化
c.混合气体的密度保持不变
d.混合气体的总压强不再变化
(3)我国科学家提出了采用M-LiH(M表示金属)复合催化剂在低温、低压下合成氨的方案,测得反应速率如下图所示。
①无,催化效率最高的金属是 。
②有,反应速率明显增大。研究表明M-LiH的催化过程可能按以下3个步骤进行,写出步骤ⅱ的化学方程式。
ⅰ.的表面反应:。
ⅱ. 。
ⅲ.。
(4)氨氧燃料电池具有广阔的应用前景。其工作原理如下图所示。a电极的电极反应式为 。
(5)液氨储氢技术是一种将氢气以液氨的形式储存的技术,这种技术在氢能源领域具有广泛的应用前景。液氨储氢技术的优点是 。
19.(23-24高一下·贵州铜仁·期末)2024年中国空间站“天宫号”取得诸多重大突破。空间站一种处理CO2的重要方法是对CO2进行收集和再生处理,重新生成可供人体呼吸的氧气,部分技术路线如下图。
,
回答下列问题:
(1)电解水的反应属于 (选填“吸热”或“放热”)反应,下列措施可提高电解生成O2速率的是 (填字母)。
A.充入惰性气体Ar B.将电极材料换成Na
C.适当提高电解液的温度 D.提高电解时的电源电压
(2)在空间站舱内可用下图所示的原电池装置富集CO2,其中电极a是 (选填“正极”或“负极"),电极反应式为 。
(3)萨巴蒂尔反应方程式为:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g),将2molCO2和8molH2充人体积为2L的恒温密闭刚性容器中发生此反应,H2的物质的量随时间的变化如图所示。
①该反应在0~2min内CH4的平均反应速率为 ,平衡时生成H2O的质量为 g;
②其他条件不变,下列情况能说明该反应已达平衡状态的是 (填字母)。
A.体系的总压强不再改变
B.体系中H2的含量不再改变
C.V逆(CO2)=v正(CO2)
D.体系内每消耗4molH2的同时消耗1molCO2
20.(23-24高一下·贵州毕节·期末)金属铜和在工业上有着重要用途,其中铜广泛应用于电子电气、机械制造等领域,常用作催化剂和刻蚀剂等。现利用某矿渣(主要成分为和CuO,含少量和)制备和铜。工艺流程图如下:
(1)“碱浸”时,提高浸取速率的措施有 (填选项字母)。
A.搅拌 B.适当升高温度 C.加水稀释
(2)“滤渣1”的成分是 (填化学式)。
(3)“碱浸”过程中发生的化学方程式:和 。
(4)“还原”中与铁粉反应的主要离子有 。
(5)检验“滤渣2”已洗净的实验方法为 。
(6)“氧化”过程中生成的离子方程式为 ,实际的消耗量比理论值多的原因是 。
21.(23-24高一下·贵州毕节·期末)硫酸是无机工业的“血液”,广泛用于各个工业部门。回答下列问题:
(1)欲用密度为1.84g/cm3质量分数为98%的浓硫酸配制475mL物质的量浓度为0.7mol⋅L的稀硫酸。
①配制过程中,需用量筒量取 mL98%的浓硫酸进行配制。使用的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒,还需用到 。
②在配制过程中,未将洗涤烧杯和玻璃棒的洗涤液转移到容量瓶中,将导致所配制稀硫酸的物质的量浓度 (填“偏大”、“偏小”、“无影响”)。
(2)某学习小组利用下列装置制备并验证其性质。
①装置A中盛放70%溶液的仪器名称为 ,装置B的作用 。
②装置C验证具有还原性,发生反应的离子方程式为 。
③装置D验证具有 (填“氧化性”、“还原性”或“漂白性”)。
④装置E可以选用下列 (填选项字母)除去多余,防止污染环境。
a.溶液 b.NaOH溶液 c.溶液 d.溶液
(3)是一种硫的重要化合物,在中性和碱性溶液中很稳定,在强酸溶液中有沉淀析出,所以常利用与酸反应探究影响化学反应速率的因素。
①写出与稀硫酸反应的离子方程式为 。
②为探究影响化学反应速率的因素,设计如下表实验方案,下列叙述正确的是 。
实验序号
1
2
3
反应温度
20℃
40℃
20℃
浓度
V/mL
10.0
4.0
c/(mol·L)
0.10
0.10
0.10
盐酸
V/mL
10.0
c/(mol·L)
0.10
0.10
0.10
H₂O
V/mL
0
a.实验1和2可探究温度对反应速率的影响
b.实验2和3可探究盐酸浓度对反应速率的影响
c.若用实验1和3探究浓度对反应速率的影响,则,
22.(23-24高一下·贵州毕节·期末)合成氨是目前人工固氮最重要的途径,研究合成氨的反应和氨气的用途具有重要意义。工业上合成氨的反应为:。请回答下列问题:
(1)下图是合成氨反应能量变化示意图,反应中生成2 mol时 (填“吸收”或“放出”)的热量是 kJ。
(2)某实验小组模拟工业合成氨。一定条件下,在2L密闭容器中按物质的量之比为1∶3比例通入和发生反应,的物质的量浓度随时间变化如图所示:
①反应开始至2min时,用的浓度变化表示反应的平均速率为 mol·L·min,H₂的转化率为 。
②下列情况能说明该反应一定达到化学平衡状态的是 (填标号)。
A.
B.断裂1 mol 的同时断裂2 mol
C.的含量保持不变
D.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)氨气燃料电池在实现能源转型和减少碳排放方面具有巨大的发展潜力。其中一种液氨—液氧燃料电池工作原理如图所示(已知:a、b均为惰性电极,其中电池的总反应为:)。
①C口进入的物质为 。
②溶液中向 (填“a”或“b”)电极迁移。
③a电极上发生的电极反应式为 。
(4)侯氏制碱工业中向饱和食盐水中先通入的原因是 。
23.(22-23高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)NO和NO2都是有毒气体,氨气可作为脱硝剂,如NO和,在一定条件下发生反应:6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)。
(1)在恒温恒容的条件下,下列能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。
a.反应速率
b.容器内压强不再随时间而发生变化
c.容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化
d.容器内n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O)=6∶4∶5∶6
e.有12molN-H键断裂的同时生成5molN≡N键
f.混合气体的密度不随时间的变化而变化
(2)利用该原理,设计如下原电池,除掉NO的同时,还可以提供电能。
N电极上发生的电极反应为 。
(3)已知拆开1molH-H键、1molN≡N键、1molN-H键需要的能量依次为436kJ、946kJ、391kJ,在该温度下,制备所需NH3时,取1molN2和3molH2放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量总小于92kJ(理论消耗1molN2放出92kJ的热量),其原因是 。
(4)一定条件下,在2L密闭容器内,反应2NO2(g)N2O4(g),n(NO2)随时间变化如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO2)/mol
0.040
0.0140
0.008
0.005
0.005
0.005
①用N2O4表示0~2s内该反应的平均速率v(N2O4)= ,在第5s时,NO2的转化率为 。(转化率是指某一反应物转化量占及其总量的百分比)
②根据上表可以看出,随着反应的进行,反应速率逐渐减小,其原因是 。
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专题03 化学反应的速率与限度
内容概览
考向1 化学反应速率、化学平衡及影响因素
考向2 化学反应速率、化学平衡相关计算
考向1 化学反应速率、化学平衡及影响因素
1.(23-24高一下·贵州贵阳等2地·期末)工业制硫酸的重要反应之一是,该反应正反应放热。反应在密闭容器中进行,下列有关说法错误的是
A.使用催化剂是为了增大反应速率,提高生产效率
B.在上述条件下,不可能100%地转化为
C.提高反应时的温度,可以实现的完全转化
D.通过调控反应条件,可以提高该反应进行的程度
【答案】C
【详解】A.使用催化剂能增大反应速率,提高生产效率,故A正确;
B.是可逆反应,不可能100%地转化为,故B正确;
C.是可逆反应,不可能100%地转化为,故C错误;
D.改变反应条件,化学平衡可以移动,可以提高该反应进行的程度,故D正确;
选C。
2.(23-24高一下·贵州安顺·期末)下列实验方案不能达到相应实验目的的是
A.将化学能转化为电能
B.制备乙酸乙酯
C.探究浓度对化学反应速率的影响
D.实验室制备氨气
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.该装置构成了铜锌原电池,可以实现化学能向电能的转化,A正确;
B.乙醇、醋酸在浓硫酸作用下加热生成乙酸乙酯,乙酸乙酯难溶于饱和碳酸钠溶液,用饱和碳酸钠吸收挥发的乙酸、乙醇,且能收集乙酸乙酯,B正确;
C.实验中变量为过氧化氢浓度,故能探究浓度对化学反应速率的影响,C正确;
D.右侧导管应该伸入试管底部且试管应该用棉花而不是塞子,D错误;
故选D。
3.(23-24高一下·贵州贵阳等2地·期末)下列实验装置或操作不能够达到实验目的的是
A
B
C
D
验证吸热反应
探究反应物浓度对化学反应速率的影响
验证蛋白质变性
制备乙酸乙酯
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.通过烧杯壁变量以及烧杯底部与玻璃片因结冰而粘在一起,可验证与反应为吸热反应,A正确;
B.通过观察溶液变浑浊所需的时间可探究浓度对化学反应速率的影响,B正确 ;
C.醋酸铅为重金属盐,可使蛋白质变性,C正确;
D.乙酸乙酯会在NaOH溶液中水解,无法得到乙酸乙酯,D错误;
故选D。
4.(23-24高一下·贵州遵义·期末)表中实验对应的操作、现象、结论均正确的是
实验操作
现象
结论
A
室温下,质量与表面积均相同的铝片分别投入足量的稀硝酸、浓硝酸中
浓硝酸中铝片先溶解完
反应物浓度越大,反应速率越快
B
用分液漏斗向盛有固体的锥形瓶中滴加盐酸溶液,将产生的气体通入盛有硅酸钠溶液的试管中
产生白色胶状沉淀
非金属性:
C
室温下,将装有干燥的集气瓶倒扣在装有干燥的集气瓶上,抽出玻璃片,置于光照条件下反应
集气瓶内出现大量白雾
证明和光照下发生取代反应
D
室温下,向盐酸中加入少量镁粉
产生大量气泡,测得溶液温度上升
镁与盐酸反应放热
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.常温下,铝片与浓硝酸发生钝化,不会溶解,故错误;
B.用分液漏斗向盛有固体的锥形瓶中滴加盐酸溶液,产生气体,说明酸性:盐酸碳酸,气体通入盛有硅酸钠溶液的试管中,发现产生白色胶状沉淀为硅酸,挥发的盐酸与碳酸均能产生硅酸,且盐酸不是氯最高价氧化物的水化物,故不能说明非金属性:,故错误;
C.与在光照条件下发生取代反应生成氯代烃和,在干燥条件下不能观察到大量白雾,故C错误;
D.室温下,向盐酸中加入少量镁粉,发生置换反应:,有气体逸出,因此产生气泡;该反应是放热反应,导致溶液温度升高,故D正确;
答案选D。
5.(23-24高一下·贵州黔西南州·期末)下列有关措施中,不能增大相关化学反应速率的是
A.与稀硫酸反应制取时:向溶液中滴加几滴溶液
B.实验室利用碳酸钙与稀盐酸反应制备:将稀盐酸换成同浓度的硫酸
C.实验室用分解的方法制备:添加少量粉末
D.和合成:常采用高温、高压和适宜催化剂的条件下进行
【答案】B
【详解】A.与稀硫酸反应制取时:向溶液中滴加几滴溶液,能形成原电池,加快反应速率,A不符合题意;
B.实验室利用碳酸钙与稀盐酸反应制备:将稀盐酸换成同浓度的硫酸,在碳酸钙表面会形成硫酸钙沉淀,减慢反应速率,B符合题意;
C.实验室用分解的方法制备:添加少量粉末,为催化剂,加快化学反应速率,C不符合题意;
D.和合成:常采用高温、高压和适宜催化剂的条件下进行,加快化学反应速率,D不符合题意;
故选B。
6.(23-24高一下·贵州麻江县第一中学·期末)已知可逆反应:,下列叙述正确的是
A.达到化学平衡时,
B.单位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH3,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.达到化学平衡时,若升高温度,则正反应速率增大,逆反应速率减小
【答案】A
【详解】A.化学平衡的特征之一为正、逆反应速率相等,根据反应速率之比等于化学计量系数之比可知,达到化学平衡时,,即,A正确;
B.化学平衡的特征之一为正、逆反应速率相等,而消耗NH3和生成NO均表示正反应,单位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH3,不能说明反应达到平衡状态,B错误;
C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则反应物、生成物的浓度均减小,则正反应速率减小,逆反应速率减小,C错误;
D.达到化学平衡时,若升高温度,则正反应速率增大,逆反应速率增大,D错误;
故答案为:A。
7.(23-24高一下·贵州安龙县第一中学·期末)一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,可向盐酸中加入适量的
①水②KNO3溶液③NaOH固体④CH3COONa固体
A.①② B.①③ C.①④ D.②④
【答案】C
【详解】①加水,氢离子浓度减小,与铁反应的速率减慢,但氢离子的物质的量不变,则不影响生成氢气的总量,①符合题意;
②加KNO3溶液,铁与H+、反应消耗了H+但不生成氢气,导致生成氢气的总量减少,②不符合题意;
③加入NaOH固体,与盐酸反应,酸减少导致生成氢气减少,③不符合题意;
④加入CH3COONa固体,与盐酸反应生成醋酸,溶液中已电离出的氢离子浓度减小,但物质的量不变,则减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,④符合题意;
故选C。
8.(23-24高一下·贵州安龙县第一中学·期末)将形状和大小相同的条分别打磨后,与相同体积的盐酸和盐酸完全反应,放出气体的体积随时间的变化如图所示。下列说法中正确的是
A.反应的离子方程式是:
B.可推断:
C.可推断:反应中镁过量
D.若用硫酸代替上述实验中盐酸,反应速率不变
【答案】B
【详解】A.镁和盐酸反应的离子方程式为:Mg+2H+=Mg2++H2↑,故A错误;
B.由图可知,形状和大小相同的Mg条分别与相同体积的1mol/L盐酸和amol/L盐酸完全反应,产生的氢气一样多,且与amol/L盐酸反应快,所以a>1,故B正确;
C.由图可知,二者产生的氢气一样多,所以镁反应完,故C错误;
D.1mol/L硫酸溶液氢离子浓度为2mol/L,若用1mol/L硫酸代替上述实验中1mol/L盐酸,反应速率加快,故D错误;
故选:B。
9.(23-24高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)在某一恒容密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下列叙述不能说明该反应已达到化学平衡状态的是
A.容器内的总压强不随时间而变化
B.三种气体的浓度相等
C.NH3的分解速率与生成速率相等
D.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
【答案】B
【详解】A.反应前后气体物质的量变化,容器体积不变,容器内总压强是变量,容器内的总压强不随时间而变化,说明反应达到平衡状态,A错误;
B.三种气体的浓度保持不变是平衡的标志,但浓度相同不能说明,B正确;
C.NH3的分解速率与生成速率相等证明氨气的正逆反应速率相同,说明反应达到平衡状态,C错误;
D.反应前后气体质量不变,但反应前后气体物质的量、混合气体的平均相对分子质量会变化,当混合气体的平均相对分子质量不再发生变化,说明反应达到平衡,D错误;
故选B。
考向2 化学反应速率、化学平衡相关计算
1.(23-24高一下·贵州麻江县第一中学·期末)常温下,往烧杯中同时加入和溶液,测得随时间的变化如图所示,不考虑溶液混合时的体积变化。下列说法正确的是
A.
B.内,的平均反应速率为
C.时,反应停止,溶液中阳离子仅有
D.烧杯中发生反应的离子方程式为
【答案】D
【分析】反应未开始时,c(I-)=,根据图像可知I-最终共消耗了0.2×20×10-3mol=4×10-3mol,I-有剩余,且Fe3+剩余(1×10×10-3-4×10-3)mol=6×10-3 mol >0,说明该反应为可逆反应:。
【详解】A.根据分析,c0为1,A错误;
B.3~8 min内,Fe3+的平均反应速率等于I-的平均反应速率=,B错误;
C.该反应为可逆反应,溶液中阳离子有,C错误;
D.根据分析,该反应为可逆反应,离子方程式正确,D正确;
故选D。
2.(23-24高一下·贵州麻江县第一中学·期末)密闭容器中,和足量在一定条件下发生反应。、的浓度随时间的变化如图。下列说法中,不正确的是
A.
B.2min时,反应达化学平衡状态
C.反应开始至5min末,以浓度的变化表示该反应的平均反应速率是0.8mol/(L·min)
D.若起始充入和足量,化学平衡状态时核素存在于、、中
【答案】B
【详解】A.从图中可以看出,与的反应为可逆反应,该反应的化学方程式为,故A正确;
B.2min时,的浓度逐渐减少,的浓度逐渐升高,该反应未达化学平衡状态,故B错误;
C.反应开始至5min末,以浓度的变化表示该反应的平均反应速率是,故C正确;
D.该反应为可逆反应,若起始充入和足量,化学平衡状态时核素存在于、、中,故D正确;
故选B。
3.(23-24高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)已知反应4CO+2NO2N2+4CO2在不同条件下化学反应速率如下,请判断出速率最快的是
A.v(N2)=0.4mol•L-1•min-1 B.v(NO2)=0.01mol•L-1•s-1
C.v(CO)=1.5mol•L-1•min-1 D.v(CO2)=1.1mol•L-1•min-1
【答案】A
【分析】采用转化法,转到同一种物质来表示反应速率,借助速率之比等于化学计量数之比,注意单位换算,据此解答。
【详解】A.v(N2)=0.4mol•L-1•min-1,反应速率最快,故A符合题意;
B.v(NO2)=0.01mol•L-1•s-1,速率之比等于化学计量数之比,得v(N2)= 0.3mol•L-1•min-1,故B不符合题意;
C.v(CO)=1.5mol•L-1•min-1,速率之比等于化学计量数之比,得v(N2)=0.375mol•L-1•min-1,故C不符合题意;
D.v(CO2)=1.1mol•L-1•min-1,速率之比等于化学计量数之比,得v(N2)= mol•L-1•min-1,故D不符合题意;
答案选A。
4.(23-24高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)一定温度下,在2 L的恒容密闭容器中发生反应:A(g)+2B(g)3C(g)反应过程中的部分数据如下表所示:
时间(t/min)
物质的量(n/mol)
n(A)
n(B)
n(C)
0
2.0
2.4
0
5
0.9
10
1.6
15
1.6
下列说法正确的是
A.0~5 min用A表示的平均反应速率为0. 09 mol·L-1·min-1
B.该反应在10 min后才达到平衡
C.平衡状态时,c(C)=0.6 mol·L-1
D.物质B的平衡转化率为20%
【答案】C
【详解】A.0~5 min内C的物质的量增加了0.9 mol,由于容器的容积是2 L,则用C物质浓度变化表示的反应速率v(C)=,A错误;
B.反应进行到10 min时,A物质的物质的量减少0.4 mol,根据物质反应转化关系可知B物质的物质的量减少0.8 mol,B的物质的量为2.4 mol-0.8 mol=1.6 mol,B的物质的量等于15 min时B的物质的量,说明该反应在10 min时已经达到平衡状态,而不是在10 min后才达到平衡,B错误;
C.根据选项B分析可知:反应在进行到10 min时,A物质的物质的量减少0.4 mol,根据物质反应转化关系可知B物质的物质的量减少0.8 mol,则此时B的物质的量为2.4 mol-0.8 mol=1.6 mol,B的物质的量等于15 min时B的物质的量,说明该反应在10 min时已经达到平衡状态,此时反应产生C的物质的量是1.2 mol,由于容器的容积是2 L,则 平衡状态时,c(C)==0.6 mol·L-1,C正确;
D.反应开始时n(B)=2.4 mol,反应达到平衡时△n(B)=0.8 mol,则B物质的平衡转化率为:,D错误;
故合理选项是C。
5.(23-24高一下·贵州遵义·期末)某温度下,在恒容密闭容器中投入一定量的A、B,发生反应,时反应达到平衡,生成C的物质的量浓度为,反应物浓度随时间变化如图所示。下列说法错误的是
A.化学计量数
B.时,B的转化率为
C.,D的平均反应速率为
D.图中两曲线相交时,A的消耗速率大于A的生成速率
【答案】C
【详解】A.时生成C的物质的量为,C的浓度增加,B的物质的量浓度减小,A的物质的量浓度减小,,浓度的变化量之比等于系数之比,所以化学计量系数,故正确;
B.时,的转化率=,故正确;
C.D是固体,反应过程中D浓度不变,不能用D的浓度变化表示反应速率,故C错误;
D.图中两曲线相交时,A、B的浓度继续减小,反应正向进行,A的消耗速率大于A的生成速率,故D正确;
故选C。
6.(23-24高一下·贵州六盘水·期末)在密闭容器中投入一定量A和B,发生反应,时达到平衡状态。反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图。
下列说法错误的是
A.时,正反应速率大于逆反应速率
B.,
C.M点时,A与B的物质的量相等
D.后,C的含量保持不变
【答案】B
【详解】A.由图像可知,2s时未达到平衡状态,反应正向移动,则此时正反应速率大于逆反应速率,A正确;
B.,由速率公式计算,B错误;
C.由图像可知,M点,A、B的浓度相同,在同一容器内,体积相同,故物质的量相同,C正确;
D.由图像可知,12s后A、B的浓度保持不变,反应已达平衡,故12s后,C的含量保持不变,D正确;
故选B。
7.(23-24高一下·贵州贵阳等2地·期末)反应在密闭容器中进行,半分钟后,的物质的量增加了,则此反应的速率可表示为
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】在密闭容器中进行,半分钟后,的物质的量增加了,则;
【详解】A.化学反应速率之比=化学计量数之比,= = ,A错误;
B.化学反应速率之比=化学计量数之比,==,B正确;
C.,C错误;
D.化学反应速率之比=化学计量数之比,==,D错误
故选B。
8.(23-24高一下·贵州贵阳·期末)某研究小组以反应为例,探究外界条件对化学反应速率的影响。实验时,分别量取无色溶液和酸性溶液,迅速混合并开始计时,通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢,下列说法错误的是
实验
编号
实验
温度
试管中所加试剂及其用量
溶液颜色褪至无色所需时间
溶液
溶液
稀硫酸
①
20
3.0
2.0
1.0
2.0
4.0
②
20
2.0
x
1.0
2.0
5.2
③
20
1.0
4.0
1.0
2.0
④
45
3.0
2.0
1.0
2.0
A.
B.
C.利用实验①④探究温度对化学反应速率的影响
D.由实验①的数据可知,
【答案】D
【详解】A.由表格数据可知,实验①②探究草酸浓度对化学反应速率的影响,由探究实验变量唯一化原则可知,实验时溶液总体积应保持不变,则x=8.0—5.0=3.0,故A正确;
B.由表格数据可知,实验②③探究草酸浓度对化学反应速率的影响,草酸溶液的浓度越大,反应速率越快,实验③中草酸溶液浓度小于实验②,所以溶液颜色褪至无色所需时间大于实验②;实验①④探究温度对化学反应速率的影响,反应温度越高,反应速率越快,实验①的反应温度小于实验④,所以溶液颜色褪至无色所需时间大于实验④,则溶液颜色褪至无色所需时间的关系为,故B正确;
C.由表格数据可知,实验①④探究温度对化学反应速率的影响,故C正确;
D.由表格数据可知,实验①中高锰酸钾的反应速率为=0.000625 mol/(L·s),故D错误;
故选D。
1.(23-24高一下·贵州安顺·期末)反应经历两步:①;②。反应体系中X、Y、Z的浓度随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.b为随的变化曲线
B.时,反应①、②均达到化学平衡
C.时,Y的消耗速率大于生成速率
D.后,反应体系中只存在Z
【答案】C
【详解】A.Y为过渡产物,浓度应该是先增大后减小,故c为随的变化曲线,Z为生成物,其浓度一直增大,故b为随的变化曲线,A错误;
B.t1时,三条曲线交于一点,浓度相等,但不是各组分浓度保持不变,未达到平衡,B错误;
C.时,Y的浓度减小,则Y的消耗速率大于生成速率,C正确;
D.由图可知,后,反应体系中存在Y、Z,D错误;
故选C。
2.(23-24高一下·贵州铜仁·期末)某课外实验小组利用压强传感器、数据采集器和计算机等数字化实验设备,探究镁与不同浓度盐酸的反应速率两组实验所用试剂、设备和实验结果如下,下列说法不正确的是
序号
镁条的质量/g
盐酸
物质的量浓度/(mol/L)
体积/mL
1
0.01
1.00
2.00
2
0.01
0.50
a
A.表格中a=2.00
B.镁与盐酸的反应属于放热反应
C.X曲线表示的是镁与0.50mol/L盐酸反应
D.随着反应进行,盐酸浓度降低,反应速率都会降低
【答案】C
【详解】A.由题意可知,该实验的实验目的是探究盐酸浓度对反应速率的影响,由探究实验变量唯一化的原则可知,实验时盐酸的浓度不同,但盐酸的体积必须相同,所以a=2.00,故A正确;
B.镁与盐酸的反应是放出热量的放热反应,故B正确;
C.其他条件不变,盐酸浓度越大,化学反应速率越快,根据图像可知,曲线a化学反应速率快,盐酸浓度大,即曲线a表示1.0mol/L盐酸与镁的反应,故C错误;
D.镁与盐酸的反应是放热反应,反应放出的热量使反应温度升高,反应速率加快,随着反应进行,盐酸浓度都会降低,当温度对反应速率的影响小于浓度对反应速率影响时,反应速率都会降低,故D正确;
故选C。
3.(23-24高一下·贵州铜仁·期末)下列有关实验的操作、现象和结论均正确的是
选项
操作
现象
结论
A
取少量待测液于试管中,先加足量HNO3酸化,再加入少量BaCl2溶液
生成白色沉淀
该待测液中含有
B
将湿润的蓝色石蕊试纸置于用来收集NH3的试管口附近
蓝色石磊试纸变红
NH3已收集满且NH3的水溶液呈碱性
C
向淀粉水解液中加入新制Cu(OH)2,并加热
生成砖红色沉淀
淀粉已完全水解
D
纯锌与稀硫酸反应时,向溶液中滴入几滴CuSO4溶液
产生气泡速率加快
铜与锌在稀硫酸中构成原电池,加快了反应速率
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.待测液中含有也可以被HNO3氧化生成,再加入少量BaCl2溶液,也可以生成生成白色沉淀,A错误;
B.将湿润的蓝色石蕊试纸置于用来收集NH3的试管口附近,红色石蕊试纸变蓝,NH3已收集满且NH3的水溶液呈碱性,B错误;
C.向淀粉水解液中加入新制Cu(OH)2,并加热,加入氢氧化钠使溶液呈碱性,再加入几滴新制Cu(OH)2悬浊液,加热生成砖红色沉淀,淀粉已完全水解,C错误;
D.纯锌与稀硫酸反应时,向溶液中滴入几滴CuSO4溶液,铜与锌在稀硫酸中构成原电池,加快了反应速率,D正确;
故选D。
4.(23-24高一下·贵州铜仁·期末)合成氨是目前人工固氮最重要的途径,工业上合成氨的反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),这是一个正反应为放热的可逆反应。合成氨反应过程片段的作用机理,可以用如下模拟示意图表示(其中、、、分别表示N2、H2、NH3和催化剂)。下列说法不正确的是
A.使用催化剂是为了增大反应速率,提高生产效率
B.通过调控反应条件,可使N2100%地转化为NH3
C.②③过程是N2、H2在催化剂上断键形成N原子和H原子
D.反应物旧键断裂吸收的能量小于生成物新键形成释放的能量
【答案】B
【详解】A.使用催化剂能增大反应速率,提高生产效率,故A正确;
B.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)是可逆反应,不可能使N2100%转化为NH3,故B错误;
C.根据图示,②③过程是N2、H2在催化剂上断键形成N原子和H原子,故C正确;
D.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),正反应放热,反应物旧键断裂吸收的能量小于生成物新键形成释放的能量,故D正确;
选B。
5.(23-24高一下·贵州毕节·期末)硫酸是重要的化工原料,工业上一般以硫黄或黄铁矿为原料制备硫酸,其原理示意图如下,下列说法错误的是
A.V2O5的作用是增大反应速率,提高生产效率
B.试剂A为98.3%的浓硫酸
C.尾气可选用稀氨水进行吸收
D.图中涉及的化学反应均为氧化还原反应
【答案】D
【分析】制硫酸涉及到下列反应:硫磺或黄铁矿在空气中燃烧生成二氧化硫,反应的化学方程式:S+O2SO2或4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,二氧化硫催化剂作用下加热反应生成三氧化硫,反应的化学方程式:2SO2+O22SO3,SO3+H2O═H2SO4,生产中用浓硫酸代替水吸收SO3,制得发烟硫酸(H2SO4•xSO3),将发烟硫酸稀释后可制得浓硫酸,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,V2O5的作用是催化剂,可以增大反应速率,提高生产效率,A正确;
B.由分析可知,试剂A为98.3%的浓硫酸,而不用水吸收防止产生酸雾,腐蚀设备,B正确;
C.由分析可知,尾气中主要含有SO2、SO3等酸性气体,故可选用稀氨水进行吸收,反应原理为:2NH3•H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O, 2NH3•H2O+SO3=(NH4)2SO4+H2O,C正确;
D.由分析可知,图中涉及的化学反应中SO3+H2O=H2SO4未有元素化合价发生改变,不属于氧化还原反应,其余均为氧化还原反应,D错误;
故答案为:D。
6.(23-24高一下·贵州毕节·期末)某同学用相同质量、相同形状的锌粒与同体积、不同物质的量浓度的盐酸反应,记录相关数据,得出如图所示的曲线。下列有关说法中正确的是
A.所用盐酸的浓度为:甲<乙
B.整个反应过程中,化学反应速率不断减小
C.两个实验中锌粒均完全反应
D.若用相同物质的量浓度的硫酸溶液代替盐酸,反应速率不变
【答案】C
【详解】A.由题干可知,相同质量、相同形状的锌粒与同体积、不同物质的量浓度的盐酸反应,产生氢气一样多,所以锌的物质的量少,再看图像在t1时刻甲的气体体积多,所以浓度为:甲>乙,故A错误;
B.整个反应过程中,化学反应速率先增大后减小,故B错误;
C.相同质量、相同形状的锌粒与同体积、不同物质的量浓度的盐酸反应,产生氢气一样多,所以锌的物质的量少,实验中锌粒均完全反应,故C正确;
D.硫酸和盐酸都是强酸,若用相同物质的量浓度的硫酸溶液代替盐酸,氢离子浓度增大,反应速率增大,故D错误;
答案选C。
7.(22-23高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)恒温恒容下发生2HI(g)H2(g)+I2(g),下列说法能够说明该反应已达到平衡状态的是
①单位时间内反应2molHI的同时生成1molH2
②1个H—H键断裂的同时有2个H—I键断裂
③反应速率v(H2)=v(I2)=0.5v(HI)
④v正(H2)=2v逆(HI)
⑤c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=2∶1∶1
⑥c(I2)的浓度保持不变
⑦容器内压强不再变化
⑧混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑨混合气体的颜色不再发生变化
⑩混合气体的密度不再发生变化
A.①②⑤⑨⑩ B.②⑥⑨ C.⑥⑦⑩ D.全部
【答案】B
【详解】①单位时间内反应2molHI的同时生成1molH2,均表示正反应速率,不能判断反应达到平衡,错误;
②1个H—H键断裂的同时有2个H—I键断裂,正逆反应速率相等,反应达到平衡,正确;
③反应速率v(H2)=v(I2)=0.5v(HI),不能判断正逆反应速率,不能判断反应达到平衡,错误;
④v正(H2)=2v逆(HI) 正逆反应速率不相等,反应未达到平衡,错误;
⑤浓度成比例,不能作为判断达到平衡的标志,错误;
⑥c(I2)的浓度保持不变,反应达到平衡,正确;
⑦该反应为压强不变的反应,容器内压强不再变化,不能判断反应达到平衡,错误;
⑧该反应为体积不变的反应,混合气体的平均相对分子质量不再变化,不能判断反应达到平衡,错误;
⑨混合气体的颜色不再发生变化,说明碘的浓度不变,反应达到平衡,正确;
⑩混合气体的密度为定值,密度不变,不能判断反应达到平衡,错误;
故选B。
8.(22-23高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)某小组利用硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应:,探究反应条件对速率的影响,下列有关说法正确的是
选项
反应温度/℃
溶液
稀
V/mL
c/(mol/L)
V/mL
c/(mol/L)
V/mL
①
25
10
0.1
10
0.1
0
②
25
5
0.1
10
0.1
x
③
50
10
0.1
5
0.2
5
④
50
10
0.1
10
0.1
0
A.可通过产生浑浊的时间或单位时间内产生气体的体积判断反应的快慢
B.①④探究温度对速率的影响,实验时将溶液混合后置于相应温度的水浴中
C.①③两组实验可探究硫酸浓度对反应速率的影响
D.x=5,①②两组实验可探究浓度对反应速率的影响
【答案】D
【详解】A.由于溶于水,且在不同温度下溶解度不同,故不能通过单位时间内产生气体的体积判断反应快慢,A错误;
B.实验时应将量取的硫代硫酸钠置于相应温度的热水中,然后迅速倒入硫酸中记录每组反应所需要的时间,故B错误;
C.实验和实验温度不同,浓度相同,不可探究硫酸浓度对反应速率的影响,故C错误;
D.实验①和实验②温度相同,探究的浓度对反应速率的影响,为了保证混合后硫酸的浓度相等,需保证混合后溶液的体积相等,即为总体积为,则,即,故D正确;
故答案为D。
9.(23-24高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)回答下列问题。
I.在一定条件下,将4 mol NH3和4 mol O2混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生反应:4NH3(g)+5O2(g)4X(g)+6H2O(g)。2 min后该反应达到平衡,生成3 mol H2O。则:
(1)X的化学式为 。
(2)O2的转化率为 。
(3)0~2 min内,v(NH3)= mol/(L·min)。
(4)燃料电池是一种高效、环境友好型发电装置。一种燃料电池的电解质溶液为NaOH溶液,负极通入NH3,正极通入空气,产物对环境无污染,则负极的电极反应式为 ,电路中每通过1 mol电子,消耗标准状况下的氧气 L。
Ⅱ.工业制硫酸的反应之一为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)(放热反应),在2 L恒容绝热密闭容器中投入2.0 mol SO2和适当过量的O2,在一定条件下充分反应,如图是SO2和SO3的物质的量随时间的变化曲线。
(5)下列叙述不能判断该反应达到平衡状态的是 。
①容器中压强不再改变 ②容器中气体密度不再改变
③O2的物质的量浓度不再改变 ④SO3的质量不再改变
(6)根据图示计算达到平衡时SO2的转化率为 。
【答案】(1)NO
(2)62.5%
(3)0.5
(4) 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 5.6
(5)②
(6)70%
【详解】(1)根据原子守恒和元素守恒,推出X为NO;故答案为NO;
(2)生成3molH2O的同时,消耗氧气物质的量为=2.5mol,则氧气的转化率为=62.5%;故答案为62.5%;
(3)该时间段内,消耗NH3物质的量为=2mol,用氨气表示的反应速率v(NH3)==0.5mol/(L·min);故答案0.5;
(4)负极通入氨气,且产物对环境无污染,推出氨气转化成氮气,即电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O;正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-,每通过1mol电子时,消耗标准状况下氧气的体积为=5.6L;故答案为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O;5.6;
(5)①相同条件下,压强之比等于其物质的量之比,该反应为物质的量减少的反应,因此当压强不再改变,说明反应达到平衡,故①不符合题意;
②组分都是气体,混合气体总质量不变,容器为恒容,混合气体总体积不变,任何时刻,混合气体密度不变,即混合气体密度不变,不能说明该反应达到平衡,故②符合题意;
③根据化学平衡状态的定义,当氧气物质的量浓度不再改变,说明反应达到平衡,故③不符合题意;
④根据化学平衡状态的定义,当三氧化硫质量不再改变,说明反应达到平衡,故④不符合题意;
答案为②;
(6)起始时,投入SO2和O2,随着反应进行,SO2物质的量减少,SO3物质的量增大,达到平衡时,消耗SO2物质的量为(2.0-0.6)mol=1.4mol,SO2的转化率为=70%;故答案为70%。
10.(23-24高一下·贵州贵阳·期末)减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容。合理应用和处理氮及其化合物,在生产生活中有重要意义。回答下列问题:
(1)某硝酸厂处理尾气中的方法:催化剂存在时用将还原为。已知:
则和反应生成和的过程中理论上 (填“吸收”或“放出”) 热量。
(2)氨气可作为脱硝剂,在恒温恒容密闭容器中充入一定量的和,在一定条件下发生反应:。
①能说明该反应一定达到平衡状态的是 。
a.
b.的含量保持不变
c.混合气体中各物质的浓度相等
d.各物质的物质的量之比为
②某次实验中测得容器内及的物质的量随时间变化如图所示,图中a点对应的速率关系是v(正) v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
③,则 ,该实验中的平衡转化率为 。
④为加快该反应的反应速率,可采取的措施有 (任写一条)。
【答案】(1) 放出 665
(2) > 增大反应物浓度、使用催化剂等
【详解】(1)1molN2和2mol水蒸气完全反应生成2molH2和2molNO的过程的反应热为(945kJ/mol+4×463kJ/mol-2×630kJ/mol-2×436kJ/mol)=+665kJ/mol,则和反应生成和的过程中理论上放出665热量。故答案为:放出;665;
(2)①a.,正逆反应速率相等,化学反应达到平衡状态,故a符合;
b.的含量保持不变,各组分成分不变,化学反应达到平衡状态,故b符合;
c.混合气体中各物质的浓度相等,不能判断反应是否达到平衡状态,故c错误;
d.各物质的物质的量之比为,不能判断反应是否达到平衡状态,故d错误;
故答案为:;
②某次实验中测得容器内及的物质的量随时间变化如图所示,a点NO在减少,反应正向进行,图中a点对应的速率关系是v(正)>v(逆)。故答案为:>;
③,则=,该实验中的平衡转化率为 =。故答案为:;;
④为加快该反应的反应速率,可采取的措施有增大反应物浓度、使用催化剂等。故答案为:增大反应物浓度、使用催化剂等。
11.(23-24高一下·贵州贵阳等2地·期末)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就,在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题,是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。
(1)液氨汽化时吸收大量热,可用作 。常用如下图装置验证氨气极易溶于水且水溶液显碱性,该实验名称是 。
(2)为了模拟工业合成氨,某温度时,在一个的密闭容器中,充入一定量的和,实验测得三种气体物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①工业合成氨的化学方程式为 。
②X是 的物质的量随时间的变化曲线。
③反应开始至时,的体积分数为 。时,达到平衡,的平衡转化率为 。
④能说明上述反应达到平衡状态的是 。(填字母)
A. B.体积分数保持不变
C.混合气体的压强不随时间的变化而变化 D.混合气体的密度不随时间的变化而变化
(3)除传统方法外,近几年科学家在研究利用原电池原理进行常温常压下合成氨。一种通过原电池进行合成氨的装置如图,在该装置中,电极b为 极(填“正”或“负”),a电极的电极反应式为 。
【答案】(1) 制冷剂 喷泉实验
(2) 50% 30% BC
(3) 负
【详解】(1)液氨汽化时吸收大量热,可用作制冷剂,该实验名称为喷泉实验,故答案为:制冷剂;喷泉实验;
(2)①工业合成氨的化学方程式为,故答案为:;
②如图可知X、Y为反应物,Z为生成物,且X的变化量大于Y,由合成氨的方程式可知X为,故答案为;
③当反应进行到1min时,的变化量为0.1mol,列三段式有,氮气的体积分数为,时,达到平衡,的变化量为0.2mol,则的变化量为0.3mol,的平衡转化率为,故答案为:50%;30%;
④A.才能说明正逆反应速率相等,故A不选;
B.体积分数保持不变,说明其浓度保持不变,故B选;
C.该反应是气体体积减小的反应,若混合气体的压强不随时间的变化而变化,说明浓度不变,则该反应达到平衡状态,故C选;
D.密闭容器,质量不变,体积不变,混合气体的密度始终不变,故D不选;
故选BC;
(3)由原电池的结构可知,氢离子向电极a移动,则a电极为正极,发生得电子的还原反应,电极方程式为,电极b为负极,电极反应为,故答案为:负;。
12.(22-23高一下·贵州毕节·期末)在和条件下,将和充入含有催化剂的密闭容器中发生反应,用气体传感器测量各组分的浓度随时间的变化关系如下。
分析图中数据,回答下列问题:
(1)反应开始至,用的浓度变化表示反应的平均速率: 。
(2)保持其他条件不变,只改变一个反应条件时,生成的反应速率会如何变化?(在下表空格内填“增大”“减小”或“不变”)。
改变条件
升高温度
增大的浓度
增大容器体积
使用催化剂
恒容下充入
生成的速率
(3)时,反应是否达到化学平衡? (填“是”或“否”);时,正反应速率 逆反应速率(填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行,下列有关说法错误的是___________。
A.加压可以增大反应速率,提高生产效率
B.使用催化剂,可以提高反应物的平衡转化率
C.增大反应物浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.通过调控反应条件,可以提高该反应进行的程度
(5)化学平衡常数是指在一定温度下,可逆反应达平衡时,各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值,表达式为。时,反应的平衡常数为 。
【答案】(1)
(2) 增大 增大 减小 增大 不变
(3) 否 等于
(4)BC
(5)162
【详解】(1)由各组分的浓度随时间的变化图数据,列三段式:
则反应开始至,用的浓度变化表示反应的平均速率为:。
(2)影响反应速率的因素有:温度、浓度、催化剂、压强、固体的表面积等,并且:温度越高,浓度越大,压强越大、使用催化剂均可以使反应速率加快。
升高温度,化学反应速率增大;
增大O2的浓度,可以使反应速率增大;
增大容器体积,会使浓度减小,反应速率减小;
使用催化剂,能使反应速率增大;
恒容下充入Ne,反应物和生成物浓度不变,反应速率不变;
(3)由各组分的浓度随时间的变化图可知,20s时,反应没有达到化学平衡; 70s时,反应达到化学平衡,正反应速率与逆反应速率相等。
(4)A.增加压强可以增大反应速率,提高生产效率,A正确;
B.使用催化剂,只能加快反应的速,不能提高反应物的平衡转化率,B错误;
C.增大反应物浓度,正逆反应速率都增大, C错误;
D.可以通过调控反应条件,提高该反应进行的程度,D正确;
故选BC。
(5)由各组分的浓度随时间的变化图可知:
反应的平衡常数为:。
13.(23-24高一下·贵州盘州第二中学·期末)利用合成气(主要成分为CO和)在催化剂作用下合成甲醇可以有效减少碳排放,反应的化学方程式为:。
回答下列问题:
(1)该反应中原子利用率为 。
(2)在某一时刻采取下列措施,能使该反应的速率减小的措施是___________。
A.分离 B.升高温度
C.恒温恒容下,向其中充入Ar D.恒温恒压下,向其中充入Ar
(3)一定温度下,在容积为的密闭容器中,充入和发生上述反应,经中反应达平衡,测得这段时间内。
①下列说法可以表明反应达到化学平衡状态的是 。
A.单位时间内消耗,同时生成的
B.
C.容器内气体密度不再改变
D.的分压强不再变化(某气体的分压=×该气体的物质的量分数)
②时, mol,达平衡后CO的转化率为 。
(4)还原CO电化学法制备甲醇的工作原理如图所示。
通入的一极是电池的 (填“正”或“负”)极,通入CO的一极发生的电极反应为 ,电池工作一段时间后,右室溶液的pH (填“增大”、“减小”或“几乎不变”)。
【答案】(1)100%
(2)AD
(3) D 2 50%
(4) 负 几乎不变
【详解】(1)为化合反应,该反应中原子利用率为100%;
(2)A.分离,反应物浓度降低,反应速率减小,故选A;
B.升高温度,反应速率加快,故不选B;
C.恒温恒容下,向其中充入Ar,反应物浓度不变,反应速率不变,故不选C;
D.恒温恒压下,向其中充入Ar,容器体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小,故选D;
选AD。
(3)A.单位时间内消耗,同时生成的,不能判断正逆反应速率是否相等,反应不一定平衡,故不选A;
B.,不能判断正逆反应速率是否相等,反应不一定平衡,故不选B;
C.反应前后气体总质量不变、容器体积不变,密度是恒量,容器内气体密度不再改变,反应不一定平衡,故不选C;
D.的分压强不再变化,说明甲醇浓度不变,反应达到平衡状态,故选D;
选D。
②经中反应达平衡,测得这段时间内,则反应消耗氢气的物质的量为,同时反应消耗0.5molCO,时,(3-1)=mol,达平衡后CO的转化率为。
(4)氢气失电子发生氧化反应,通入的一极是电池的负极,通入CO的一极是正极,正极一氧化碳得电子生成甲醇,发生的电极反应为;右室氢气失电子生成氢离子,氢离子通过离子交换膜进入左室,所以电池工作一段时间后右室溶液的pH几乎不变。
14.(23-24高一下·贵州麻江县第一中学·期末)煤的干馏获得的出炉煤气中,含有、、、等多种气体,均为重要的化工原料,可用于合成一系列化工产品。请回答下列问题:
(1)利用可以进行人工固氮,其反应原理为。已知键能为(键能:断开化学键所需吸收的能量或形成化学键放出的能量)。若形成,则需要 (填“吸收”或“放出”)的能量为 。
(2)可通过的反应制得富氢水煤气。一定温度下,在体积为的恒容密闭容器中,充入和,发生上述反应,测得的物质的再随时间变化如表所示:
时间
0
2
4
6
8
①内,用表示的化学反应速率 。
②时,的生成速率 的消耗速率(填“>”“<”或“=”)。
③反应达到平衡时,混合气体中的物质的量百分含量为 %。
④对于上述条件下的反应,下列说法不正确的是 (填字母)。
A.增大的量,反应速率加快
B.充入,压强增大,反应速率加快
C.,说明反应到达了平衡状态
D.容器内和的浓度比不变,说明反应到达了平衡状态
E.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化,说明反应到达了平衡状态
(3)与反应可制备,和可构成质子交换膜燃料电池,电池总反应为:,电池工作时,在负极发生反应的物质是 和水,若在标准状况下,电池消耗的体积为,则外电路中转移的电子数目为 。
【答案】(1) 放出 1173
(2)
(3)
【详解】(1)成键要放出能量,生成氨气放出的能量为;
故答案为:放出;1173;
(2)①内,用表示的化学反应速率,;
故答案为:0.6moL/(L⋅min);
②时,反应还未达到平衡,还在向正反应方向进行,故的生成速率小于的消耗速率;
故答案为:<;
③反应达到平衡时,甲烷的物质的量为,列出三列式;
反应达到平衡时,混合气体中的物质的量百分含量为;
故答案为:50.0;
④A.体积不变增大的量,的浓度增大,反应速率加快,A正确;
B.往容器中充入,压强增大,但由于体积不变,与反应有关的气体浓度没有改变,反应速率不变,B错误;
C.两个都是同一方向的反应速率,不能说明平衡,C错误;
D.容器内和的浓度比不变,说明它们的浓度不变,说明到达平衡,D正确;
E.该反应是气体体积缩小的反应,故气体的总的物质的量在反应未平衡时始终在变化,由质量守恒可知气体的总质量不变,故容器中气体的平均相对分子质量在未平衡时始终在变化,所以当容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化时可说明平衡,故E正确;
故答案为:BC;
(3)由电池的总反应可知,失去电子,故该电池的负极发生反应的物质,根据的关系,若上述燃料电池所消耗的在标准状况下的体积为则外电路中转移的电子数目为
故答案为:CH3OH;2NA。
15.(23-24高一下·贵州安龙县第一中学·期末)2020年11月24日,长征五号运载火箭搭载嫦娥五号成功发射,开启中国探月新篇章。火箭常用的推进剂燃料有偏二甲肼()、肼()煤油等。
(1)用偏二甲肼()作燃料,四氧化二氮作氧化剂,生成氮气和二氧化碳气体。
①写出该反应的化学方程式: 。
②反应物的总能量 (填“大于”、“小于”或“等于”)生成物的总能量。
(2)肼在碱性环境下可以形成肼一空气燃料电池,肼被氧化为,该电池负极的反应式为 ,每生成要转移电子的物质的量为 。
(3)肼类推进剂在使用过程中要注意进行环境监测以免造成环境污染。臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为,向甲、乙两个体积均为的恒容密闭容器中均充入和,分别在、温度下,经过一段时间后达到平衡。反应过程中随时间变化情况见下表:
0
3
6
12
24
36
甲容器()
0
0.36
0.60
0.80
0.80
0.80
乙容器()
0
0.30
0.50
0.70
0.85
0.85
①根据表格数据分析,该反应温度T1 T2。(填“”、“”或“”,下同)
②甲容器中,内的平均反应速率 。
③乙容器中平衡转化率为 。
④下列叙述能说明该反应达到化学平衡状态的是 。
a.混合气体的平均相对分子质量不变b.
c. 与的转化率之比不变d. 混合气体密度不变
e. 容器内气体的总压强保持不变
(4)航天煤油是石油经过 炼制的。
【答案】 大于 a e 分馏
【详解】(1) ①偏二甲肼()与四氧化二氮发生氧化还原反应,生成氮气和二氧化碳气体。该反应的化学方程式:。
②该反应能提供飞船飞行所需的能量,故此反应为放热反应,则反应物的总能量大于生成物的总能量。
(2) 原电池中负极发生氧化反应,根据肼−空气燃料电池是一种碱性燃料电池,肼转化为氮气与水可知肼在负极发生氧化反应,该电池负极的反应式为,由电极方程式知,每生成1mol即28gN2转移4mol电子,则每生成要转移电子的物质的量为。
(3)①由表中数据可知,12s时甲容器已处于平衡、而乙还没有平衡,说明甲容器中温度高,即该反应温度T1T2。
②甲容器中,△n(O2)=0.36mol,根据方程式,△n(NO2)=0.72mol,则内的平均反应速率。
③从开始到平衡,乙容器中,△n(O2)=0.85mol,根据化学方程式,△n(O3)=0.85mol,平衡转化率为。
④a.反应前后气体的化学计量数之和不等,混合气体的总质量不变,若混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明混合气体的总物质的量不变,即反应达到化学平衡状态,故a选;
b.均指正反应速率,任何时候都正确,不能说明反应达到化学平衡状态,故b不选;
c.恒容密闭容器中充入和,等于化学计量数之比,则与的转化率之比始终不变,不能说明反应达到化学平衡状态,故c不选;
d.混合气体的总质量不变,恒容密闭容器则气体体积不变,所以密度始终不变,混合气体的密度不再改变无法判断反应是否达到化学平衡状态,故d不选,
e.反应中,气体的物质的量、压强会随着反应而变化,故容器内压强不随时间的变化,说明气体的物质的量不随时间变化,则说明反应已达平衡,故e选;
则答案为a e。
(4) 石油分馏得到汽油、煤油、柴油等产品,航天煤油是石油经过分馏炼制的。
16.(23-24高一下·贵州遵义·期末)中科院李灿院士引领的“液态阳光”项目中,为实现碳中和,将转化为甲醇,方程式如下所示:。
回答下列问题:
(1)与反应生成和的历程中,反应物的总能量和生成物的总能量如图1所示,则该反应为 (填“吸热反应”或“放热反应”)。
(2)一定温度下,的恒容密闭容器中,反应物不同的物质的量之比对应平衡转化率如下表所示。
实验序号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
平衡转化率
①实验Ⅰ中初始物质的量为,达到平衡时所用时间为,则的平均反应速率为 。
②由四个实验可得出的规律是 。
(3)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入和,下列能说明反应达到平衡状态的是___________。
A. B.的浓度不再变化
C.容器压强不再变化 D.与物质的量之比不再变化
(4)恒温恒容下,加入一定量的和,得到的宏观净反应速率与时间的变化如图2所示,数据模拟分析得到微观与随时间的变化如图3所示。已知净反应速率。
①时刻的 (填“”,“”或“”)。
②时刻的净反应速率 0(填“”或“”), 0(填“”或“”)。
③比较图1中阴影面积与图2中阴影面积的大小关系: (填“”,“”或“”)。
【答案】(1)放热反应
(2) 0.006 相同条件下,增大的物质的量,的平衡转化率增大
(3)BC
(4)
【详解】(1)由图可以知道反应物总能量大于生成物总能量,则该图表示的反应为放热反应;
(2)①的平均反应速率;
②实验通过控制变量,改变,由四个实验可得:相同条件下,增大的物质的量,的平衡转化率增大;
(3)A. 当时该反应达到平衡,所以反应未达到平衡,故A错误;
B. 不再变化,说明水的生成速率等于其消耗速率,反应达到平衡,故B正确;
C.该反应为气体体积减小的反应,恒温、恒容压强不变说明气体总物质的量不变,反应达到平衡,故C正确;
D. 与按物质的量之比1:3通入,也按1:3消耗,任意时刻与物质的量之比均为1:3,所以与物质的量之比不再变化不能说明反应达到平衡,故D错误;
故答案为:BC;
(4)已知净反应速率
①由图2可知t1时刻,所以,则;
②由图2可知t2时刻,反应达到平衡状态,但化学平衡为动态平衡,;
③图2净反应速率与时间轴所围成的面积S1表示的是平衡时CO2的转化量,图3正逆反应速率所围成的面积S2表示的也是平衡时CO2的转化量,因,故。
17.(23-24高一下·贵州六盘水·期末)Ⅰ.芬顿法是在调节好pH和浓度的废水中加入,产生羟基自由基能氧化降解污染物p—CP。运用该法控制p—CP的初始浓度相同进行对比实验,数据如下表:
实验
编号
溶液
溶液
蒸馏水
pH
温度
时间
实验目的
①
1.50
3.50
10.00
3
298
200
参照实验
②
1.50
3.50
3
313
60
探究温度对降解速率的影响
③
3.50
3.50
8.00
3
298
140
④
1.50
9.00
3
298
170
探究对降解速率的影响
注:表中时间是p—CP浓度降低所需时间。
根据上表信息回答下列问题:
(1) ; ;实验②的p—CP降解速率为 。
(2)实验①③的目的是 ;由实验①④得出的结论是 。
(3)实验①②表明,温度升高,该降解速率增大。但温度过高反而导致降解速率减小,原因是 (从性质角度分析)。
Ⅱ.还原CO电化学法制备甲醇的工作原理如图:
(4)电池工作过程中通过质子膜向多孔碳棒 (填“a”或者“b”)移动;多孔碳棒b上发生的电极反应式为 。
【答案】(1) 10.00 4.50 0.025
(2) 探究对降解速率的影响 其它条件不变,增大,降解速率加快
(3)双氧水受热分解
(4) a
【分析】由图可知多孔炭棒a上CO转化为CH3OH,碳元素化合价由+2价降低到-2价,发生还原反应,所以多孔炭棒a为正极、多孔炭棒b为负极。
【详解】(1)采用控制变量法时要使溶液总体积相等,参照实验的溶液总体积为(1.50+3.50+10.00)mL=15.00mL,所以(15.00-1.50-3.50)mL=10.00mL;(15.00-1.50-9.00)mL=4.50mL;实验②p—CP浓度降低所需时间为60s,则p—CP降解速率为;
(2)实验①③的温度相同,混合后亚铁离子的浓度相同,H2O2的浓度不同,所以实验①③的目的是探究对降解速率的影响;实验①④温度相同,混合后H2O2的浓度相同,Fe2+的浓度不同,实验④的更大,降解速率更快,所以由实验①④得出的结论是其它条件不变,增大,降解速率加快;
(3)实验①②表明,温度升高,该降解速率增大,但双氧水热稳定性较弱,温度过高受热分解,导致降解速率减小;
(4)由分析可知多孔炭棒a为正极、多孔炭棒b为负极,电池工作过程中阳离子通过质子膜向正极移动,即向多孔碳棒a移动;多孔碳棒b上氢气发生氧化反应,其电极反应式为。
18.(23-24高一下·贵州安顺·期末)氨是一种良好的低碳储氢载体,“氨能”的开发利用有利于我国新能源发展。回答下列问题:
(1)已知工业合成氨反应为放热反应。下图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号)。
(2)时,向体积为的刚性容器中充入一定量的和,实验测得随时间的变化如表所示:
时间/min
5
10
15
20
25
30
0.08
0.14
0.18
0.20
0.20
0.20
①5~10min内的平均反应速率 。
②下列情况不能说明反应已达到化学平衡的是 (填标号)。
a.
b.的体积分数不再变化
c.混合气体的密度保持不变
d.混合气体的总压强不再变化
(3)我国科学家提出了采用M-LiH(M表示金属)复合催化剂在低温、低压下合成氨的方案,测得反应速率如下图所示。
①无,催化效率最高的金属是 。
②有,反应速率明显增大。研究表明M-LiH的催化过程可能按以下3个步骤进行,写出步骤ⅱ的化学方程式。
ⅰ.的表面反应:。
ⅱ. 。
ⅲ.。
(4)氨氧燃料电池具有广阔的应用前景。其工作原理如下图所示。a电极的电极反应式为 。
(5)液氨储氢技术是一种将氢气以液氨的形式储存的技术,这种技术在氢能源领域具有广泛的应用前景。液氨储氢技术的优点是 。
【答案】(1)A
(2) 0.018 bd
(3) Fe
(4)
(5)环保方便、工艺简单
【详解】(1)反应放热,生成物能量低于反应物能量,故选A;
(2)①5~10min内的平均反应速率;
②a.速率之比等于对应物质的化学计量数之比,且没有标明正逆反应速率,则不能说明反应已达到平衡,a错误;
b.的体积分数不再变化,则其浓度不再改变,说明反应已达到平衡,b正确;
c.气体的总质量和容器容积为定值,则气体的密度为定值,故气体的密度保持不变,不能说明反应已达到平衡,c错误;
d.反应为气体分子数改变的反应,混合气体的总压强不再变化,说明平衡不再移动,达到平衡,d正确;
故选bd;
(3)①由图可知,无,催化效率最高的金属是Fe;
②总反应为:,结合反应ⅰ、ⅲ可知,ⅱ为:;
(4)由图可知,a极氨气失去电子发生氧化反应生成氮气,反应为:;
(5)液氨储氢技术的优点是环保方便、工艺简单。
19.(23-24高一下·贵州铜仁·期末)2024年中国空间站“天宫号”取得诸多重大突破。空间站一种处理CO2的重要方法是对CO2进行收集和再生处理,重新生成可供人体呼吸的氧气,部分技术路线如下图。
,
回答下列问题:
(1)电解水的反应属于 (选填“吸热”或“放热”)反应,下列措施可提高电解生成O2速率的是 (填字母)。
A.充入惰性气体Ar B.将电极材料换成Na
C.适当提高电解液的温度 D.提高电解时的电源电压
(2)在空间站舱内可用下图所示的原电池装置富集CO2,其中电极a是 (选填“正极”或“负极"),电极反应式为 。
(3)萨巴蒂尔反应方程式为:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g),将2molCO2和8molH2充人体积为2L的恒温密闭刚性容器中发生此反应,H2的物质的量随时间的变化如图所示。
①该反应在0~2min内CH4的平均反应速率为 ,平衡时生成H2O的质量为 g;
②其他条件不变,下列情况能说明该反应已达平衡状态的是 (填字母)。
A.体系的总压强不再改变
B.体系中H2的含量不再改变
C.V逆(CO2)=v正(CO2)
D.体系内每消耗4molH2的同时消耗1molCO2
【答案】(1) 吸热 CD
(2) 负极 H2-2e-+= H2O+CO2
(3) 54 ABC
【详解】(1)氢气燃烧是放热的,电解水产生氢气和氧气的反应属于吸热反应,要提高电解生成O2的速率可以适当提高电解液的温度或提高电解时的电源电压,该反应是溶液中的反应,充入惰性气体对反应速率没有影响,若将电极材料换成Na,Na会直接和水反应生成H2,会损耗电极,不能提高电解生成O2的速率,故选CD。
(2)由图可知,H2在电极a处失去电子生成CO2、H2O,电极a为负极,根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为:H2-2e-+= H2O+CO2。
(3)①该反应在0~2min内CH4的平均反应速率为v(CH4)= ,8min后H2的物质的量不再变化,反应达到平衡,转化量为8mol-2mol=6mol,由方程式系数关系可知,平衡时生成H2O的物质的量为3mol质量为3mol×18g/mol=54g;
②A.该反应是气体体积减小的反应,反应过程中体系压强减小,当体系的总压强不再改变时,说明反应达到平衡,A选;
B.体系中H2的含量不再改变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,B选;
C.V逆(CO2)=V正(CO2)时,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,C选;
D.体系内每消耗4molH2的同时消耗1molCO2,不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡,D不选;
故选ABC。
20.(23-24高一下·贵州毕节·期末)金属铜和在工业上有着重要用途,其中铜广泛应用于电子电气、机械制造等领域,常用作催化剂和刻蚀剂等。现利用某矿渣(主要成分为和CuO,含少量和)制备和铜。工艺流程图如下:
(1)“碱浸”时,提高浸取速率的措施有 (填选项字母)。
A.搅拌 B.适当升高温度 C.加水稀释
(2)“滤渣1”的成分是 (填化学式)。
(3)“碱浸”过程中发生的化学方程式:和 。
(4)“还原”中与铁粉反应的主要离子有 。
(5)检验“滤渣2”已洗净的实验方法为 。
(6)“氧化”过程中生成的离子方程式为 ,实际的消耗量比理论值多的原因是 。
【答案】(1)AB
(2)和CuO
(3)
(4)、、
(5)取最后一次洗涤液少许于洁净试管中,向其中滴加酸化的溶液,若无明显现象,则证明滤渣2已洗净
(6) 反应产生的能催化分解,从而导致实际的消耗量比理论值多
【分析】通过碱浸的时候,二氧化硅和氧化铝都可以与之反应,分别生成可溶于水的和,所以滤液1含有硅酸钠和四羟基合铝酸钠,而和不溶于水也不与强碱反应,所以滤渣1含有以上两种金属氧化物。加入稀盐酸以后,生成和,加入铁粉,发生反应、,再加入盐酸,除去多余的铁粉,同时回收单质铜。最后将溶液中的亚铁离子氧化为三价铁离子,最终得到产品。
【详解】(1)碱浸时,提高浸取速率的措施有,搅拌和适当升高温度可以提高反应速率,而加水稀释导致碱溶液浓度降低,反应速率下降,答案选AB;
(2)根据上述分析,滤渣1是Fe2O3和CuO,答案为:Fe2O3和CuO;
(3)碱浸过程中发生的反应除了与二氧化硅反应外,还与氧化铝反应:;
(4)溶液在还原步骤中存在、和未消耗完的盐酸,所以与铁粉反应的主要离子有;
(5)因为滤渣2中,含有前面加入稀盐酸以后未消耗的,所以采取检验氯离子的方法:取最后一次洗涤液少许于洁净试管中,向其中滴加HNO3酸化的AgNO3溶液,若无明显现象,则证明滤渣2已洗净;
(6)根据氧化还原反应规律,过氧化氢作氧化剂,其还原产物是水,亚铁离子被氧化为三价铁离子,故离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;实际H2O2的消耗量比理论值多的原因是:反应产生的Fe3+能催化H2O2分解,从而导致实际H2O2的消耗量比理论值多。
21.(23-24高一下·贵州毕节·期末)硫酸是无机工业的“血液”,广泛用于各个工业部门。回答下列问题:
(1)欲用密度为1.84g/cm3质量分数为98%的浓硫酸配制475mL物质的量浓度为0.7mol⋅L的稀硫酸。
①配制过程中,需用量筒量取 mL98%的浓硫酸进行配制。使用的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒,还需用到 。
②在配制过程中,未将洗涤烧杯和玻璃棒的洗涤液转移到容量瓶中,将导致所配制稀硫酸的物质的量浓度 (填“偏大”、“偏小”、“无影响”)。
(2)某学习小组利用下列装置制备并验证其性质。
①装置A中盛放70%溶液的仪器名称为 ,装置B的作用 。
②装置C验证具有还原性,发生反应的离子方程式为 。
③装置D验证具有 (填“氧化性”、“还原性”或“漂白性”)。
④装置E可以选用下列 (填选项字母)除去多余,防止污染环境。
a.溶液 b.NaOH溶液 c.溶液 d.溶液
(3)是一种硫的重要化合物,在中性和碱性溶液中很稳定,在强酸溶液中有沉淀析出,所以常利用与酸反应探究影响化学反应速率的因素。
①写出与稀硫酸反应的离子方程式为 。
②为探究影响化学反应速率的因素,设计如下表实验方案,下列叙述正确的是 。
实验序号
1
2
3
反应温度
20℃
40℃
20℃
浓度
V/mL
10.0
4.0
c/(mol·L)
0.10
0.10
0.10
盐酸
V/mL
10.0
c/(mol·L)
0.10
0.10
0.10
H₂O
V/mL
0
a.实验1和2可探究温度对反应速率的影响
b.实验2和3可探究盐酸浓度对反应速率的影响
c.若用实验1和3探究浓度对反应速率的影响,则,
【答案】(1) 19.0 500mL容量瓶 偏小
(2) 分液漏斗 观察气体流速、储存多余的气体和平衡气压 氧化性 bd
(3) ac
【详解】(1)①若所用浓硫酸密度为1.84g/cm3,则该浓硫酸的物质的量浓度为=18.4mol/L,实验室需要475mL物质的量浓度为0.7mol⋅L的稀硫酸,应选择500mL容量瓶,需要浓硫酸体积为=0.0190L,即19.0mL,配制过程中,需用量筒量取19.0mL98%的浓硫酸进行配制。使用的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒,还需用到500mL容量瓶。故答案为:19.0;500mL容量瓶;
②在配制过程中,未将洗涤烧杯和玻璃棒的洗涤液转移到容量瓶中,导致部分溶质损耗,溶质的物质的量偏小,将导致所配制稀硫酸的物质的量浓度偏小。故答案为:偏小;
(2)①装置A中盛放70%溶液的仪器名称为分液漏斗,装置B的作用是观察气体流速、储存多余的气体和平衡气压。故答案为:分液漏斗;观察气体流速、储存多余的气体和平衡气压;
②装置C验证具有还原性,高锰酸钾将二氧化硫氧化为硫酸根离子,发生反应的离子方程式为。故答案为:;
③硫离子具有还原性,能与二氧化硫反应生成单质硫沉淀,装置D验证具有氧化性。故答案为:氧化性;
④a.溶液与二氧化硫不反应,故错误;
b.NaOH溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水,故正确;
c.盐酸的酸性强于亚硫酸,溶液不能与二氧化硫反应,故错误;
d.溶液与二氧化硫反应生成,故正确;
故答案为:bd;
(3)①与稀硫酸反应生成硫单质、二氧化硫和水,离子方程式为。故答案为:;
②a.实验1和2控制其它条件相同,只让温度变化,可探究温度对反应速率的影响,故正确;
b.实验2和3要控制温度相同,才可探究盐酸浓度对反应速率的影响,故错误;
c.若用实验1和3探究浓度对反应速率的影响,则=V(HCl),,故正确;
故答案为:ac。
22.(23-24高一下·贵州毕节·期末)合成氨是目前人工固氮最重要的途径,研究合成氨的反应和氨气的用途具有重要意义。工业上合成氨的反应为:。请回答下列问题:
(1)下图是合成氨反应能量变化示意图,反应中生成2 mol时 (填“吸收”或“放出”)的热量是 kJ。
(2)某实验小组模拟工业合成氨。一定条件下,在2L密闭容器中按物质的量之比为1∶3比例通入和发生反应,的物质的量浓度随时间变化如图所示:
①反应开始至2min时,用的浓度变化表示反应的平均速率为 mol·L·min,H₂的转化率为 。
②下列情况能说明该反应一定达到化学平衡状态的是 (填标号)。
A.
B.断裂1 mol 的同时断裂2 mol
C.的含量保持不变
D.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)氨气燃料电池在实现能源转型和减少碳排放方面具有巨大的发展潜力。其中一种液氨—液氧燃料电池工作原理如图所示(已知:a、b均为惰性电极,其中电池的总反应为:)。
①C口进入的物质为 。
②溶液中向 (填“a”或“b”)电极迁移。
③a电极上发生的电极反应式为 。
(4)侯氏制碱工业中向饱和食盐水中先通入的原因是 。
【答案】(1) 放出 92
(2) 0.3 60% CD
(3) 液氧 a
(4)NH₃极易溶于水,且与水反应使溶液呈碱性,增大的溶解,提高产量
【详解】(1)由图可知,生成2mol氨气时,反应物断裂共价键吸收的热量为946KJ+436kJ×3=2254kJ,生成物形成共价键放出的热量为391kJ×6=2346kJ,反应放出的热量为2346kJ—2254kJ=92kJ,故答案为:放出;92;
(2)①由图可知,2min时,氮气的浓度为0.2mol/L,则由方程式可知,反应开始至2min时,氨气的反应速率为=0.3 mol/(L·min),氢气的转化率为×100%=60%,故答案为:0.3;60%;
②A.由方程式可知,不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,故错误;
B.由方程式可知,断裂1 mol 的同时断裂2 mol不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,故错误;
C.氢气的含量保持不变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡,故正确;
D.由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,合成氨反应是气体体积减小的反应,混合气体的平均相对分子质量增大,则混合气体的平均相对分子质量不变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡,故正确;
故选CD;
(3)由电子移动方向可知,通入氨气的a电极为燃料电池的负极,碱性条件下氨气在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水,通入液氧的b电极是正极,水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子;
①由分析可知,通入液氧的b电极是正极,水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,则C口进入的物质为液氧,故答案为:液氧;
②由分析可知,通入氨气的a电极为燃料电池的负极,通入液氧的b电极是正极,则氢氧根离子形向电极a移动,故答案为:a;
③由分析可知,通入氨气的a电极为燃料电池的负极,碱性条件下氨气在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水,电极反应式为,故答案为:;
(4)NH₃极易溶于水,且与水反应使溶液呈碱性,增大的溶解,提高产量,所以侯氏制碱工业中向饱和食盐水中先通入,故答案为:NH₃极易溶于水,且与水反应使溶液呈碱性,增大的溶解,提高产量。
23.(22-23高一下·贵州黔西南州金成实验学校·期末)NO和NO2都是有毒气体,氨气可作为脱硝剂,如NO和,在一定条件下发生反应:6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)。
(1)在恒温恒容的条件下,下列能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。
a.反应速率
b.容器内压强不再随时间而发生变化
c.容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化
d.容器内n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O)=6∶4∶5∶6
e.有12molN-H键断裂的同时生成5molN≡N键
f.混合气体的密度不随时间的变化而变化
(2)利用该原理,设计如下原电池,除掉NO的同时,还可以提供电能。
N电极上发生的电极反应为 。
(3)已知拆开1molH-H键、1molN≡N键、1molN-H键需要的能量依次为436kJ、946kJ、391kJ,在该温度下,制备所需NH3时,取1molN2和3molH2放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量总小于92kJ(理论消耗1molN2放出92kJ的热量),其原因是 。
(4)一定条件下,在2L密闭容器内,反应2NO2(g)N2O4(g),n(NO2)随时间变化如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO2)/mol
0.040
0.0140
0.008
0.005
0.005
0.005
①用N2O4表示0~2s内该反应的平均速率v(N2O4)= ,在第5s时,NO2的转化率为 。(转化率是指某一反应物转化量占及其总量的百分比)
②根据上表可以看出,随着反应的进行,反应速率逐渐减小,其原因是 。
【答案】(1)bc
(2)2NO+4e-+2H2O=N2+4OH-
(3)N2和H2反应是可逆反应,转化率要低于100%,因此放出的热量要小于92kJ
(4) 0.004mol·L-1·s-1 87.5% 随着反应进行,反应物浓度逐渐减小
【详解】(1)a.反应速率,不能判断正逆反应进行方向,无法判断反应是否达到平衡,a错误;
b.该反应前后化学计量数不等,容器内压强不再随时间而发生变化,反应达到平衡,b正确;
c.容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化,说明其浓度不变,反应达到平衡,c正确;
d.容器内各物质的物质的量之比等于化学计量数之比,不能判断反应达到平衡,d错误;
e.有12molN-H键断裂的同时生成5molN≡N键,均表示正反应速率,不能判断反应达到平衡,e错误;
f.混合气体的密度为定值,密度不随时间的变化而变化,不能判断反应达到平衡,f错误;
故选bc。
(2)M电极氨气转化为氮气,氮元素化合价升高,失去电子,为负极,N电极NO转化为氮气,化合价降低,得到电子,为正极,N电极上发生的电极反应为2NO+4e-+2H2O=N2+4OH-。
(3)氮气和氢气反应生成氨气的反应为可逆反应,取1molN2和3molH2放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量总小于92kJ(理论消耗1molN2放出92kJ的热量),其原因是N2和H2反应是可逆反应,转化率要低于100%,因此放出的热量要小于92kJ。
(4)①用N2O4表示0~2s内该反应的平均速率v(N2O4)= ,在第5s时,NO2的转化率为。
②浓度减小,速率减慢,根据上表可以看出,随着反应的进行,反应速率逐渐减小,其原因是随着反应进行,反应物浓度逐渐减小。
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