内容正文:
2024级高二年级上学期暑假作业验收考试
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 K-39 I-127
一、选择题:本题共12小题,共60分。在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求,每小题5分。
1. 对处于化学平衡的体系,关于化学平衡与化学反应速率的关系正确的是( )
A. 化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动
B. 只有在催化剂存在下,才会发生化学反应速率变化,而化学平衡不移动的情况
C. 正反应进行的程度大,正反应速率一定大
D. 化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化
2. 已知反应,下列说法中正确的是
A. 升高温度,正反应速率增加,逆反应速率减小
B. 升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的时间
C. 达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该平衡正向移动
D. 达到平衡后,增加A2的物质的量有利于该平衡正向移动
3. 反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在一定温度下达到平衡,下列各种情况不能使平衡发生移动的是
A. 保持温度和压强不变,充入氮气
B. 保持温度和容积不变,充入氮气
C. 温度、容积不变,通入SO2气体
D. 保持温度和容积不变,充入少量H2S气体
4. 在一恒温、恒容密闭容器中,发生反应:,下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是
①混合气体的密度不变
②单位时间内生成1molD,同时消耗了2molA
③混合气体的平均相对分子质量不变
④C的物质的量浓度不变
⑤混合气体的压强不变
A. ①②③ B. ①③④ C. ②③④ D. ①②⑤
5. 已知反应2NO(g)+Br2(g)=2NOBr(g)的速率方程[v=kc2(NO)•c(Br2),k为速率常数],该反应机理可分为两步:
(1)NO(g)+Br2(g)=NOBr2(g) 快 [Kc=]
(2)NOBr2(g)+NO(g)=2NOBr(g) 慢[速率方程v=k1•c(NO)•c(NOBr2),k1为速率常数,该反应速率近似认为是总反应的速率]
将2mol的NO与1mol的Br2放入1L的容器中混合反应。下列说法错误的是
A. k=k1Kc
B. 反应消耗一半时的反应速率与反应起始速率的比值是1:8
C. 10s时反应达平衡,平衡时n(NO)=n(NOBr),则0~10s时间内,NO的平均速率为0.10mol•L-1•s-1
D. 到达平衡后,压强增大,平衡移动的方向与温度升高平衡移动的方向相反,则△H>0
6. 如图所示,等温时,a、b容器开始体积相等,各充入等量,则平衡时SO3的分解率大小关系是
A. a>b B. a<b C. a=b D. 无法确定
7. 已知某密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)2W(g)+Z(g) ΔH<0(Z物质易被液化)。下列有关说法中一定正确的是
A. 若W为有颜色的物质,达平衡后,增大压强,体系颜色变浅
B. 改变压强,平衡一定发生移动
C. 平衡时,其他条件不变,升高温度,正反应速率增大程度比逆反应速率增大程度小
D. 平衡时,其他条件不变,分离出Z,正反应速率加快
8. 在3种不同条件下,分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(g)+B(g)2D(g)相关条件和数据见表:
实验编号
实验I
实验II
实验III
反应温度/℃
700
700
750
达平衡时间/min
40
5
30
n(D)平衡/mol
1.5
1.5
1
化学平衡常数
K1
K2
K3
下列说法正确的是
A. 实验II可能压缩体积
B. 正反应为吸热反应
C. 实验I达平衡后容器内的压强是实验III的
D. K3<K2=K1
9. 在固定容积的密闭容器中,发生反应:2X(g)+Y(s) Z(g)+W(g),其化学平衡常数与温度的关系如表:
T/℃
700
800
900
1000
1200
K
0.6
0.9
1.3
1.8
2.7
对该反应而言,下列说法正确的是
A. 增大压强,平衡向正反应方向移动
B. 温度不变,增加X的量,K增大
C. 达平衡后,加入催化剂,反应物转化率增大
D. 该反应的正反应为吸热反应
10. 利用传感技术可以探究压强对2NO2(g)N2O4(g)化学平衡移动的影响。在室温、100 kPa 条件下,往针筒中充入一定体积的 NO2气体后密封并保持活塞位置不变。分别在t1、t2 时刻迅速移动活塞并保持活塞位置不变,测定针筒内气体压强变化如图所示。下列说法正确的是
A. B点处NO2的转化率为3%
B. E点到H点的过程中,NO2的物质的量先增大后减小
C. E、H两点对应的正反应速率大小为vH<vE
D. B、E两点气体的平均相对分子质量大小为MB>ME
11. 用合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为 ,按照相同的物质的量投料,测得在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A. 温度:
B. 正反应速率:、
C. 平衡常数:、
D. 平均摩尔质量:、
12. 下图是不同物质在密闭容器中反应的有关图像,下列对有关图像的叙述正确的是
A. 图1:对达到平衡后,在时刻充入了一定的HI,平衡逆向移动
B. 图2:该图像表示的方程式为3AB+2C
C. 图3:对,图中
D. 图4:对,φ可表示X的百分含量
二、非选择题(共40分)
13. 氮的化合物种类繁多,性质也各不相同。请回答下列问题:
(1)已知:
①SO3(g)+NO(g)=NO2(g)+SO2(g) ∆H1=+41.8kJ·mol-1
②2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ∆H2=-196.6kJ·mol-1
则2NO2(g)=2NO(g)+O2(g)的∆H=_______。
(2)NO作为主要空气污染物,其主要来源是汽车尾气,研究人员用活性炭对汽车尾气中的NO进行吸附,并发生反应:C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g) ∆H<0.在恒压密闭容器中加入足量活性炭和一定量NO气体,反应相同时间时,测得NO的转化率α(NO)随温度的变化如图所示:
图中a、b、c三点中,达到平衡的点是_______;温度为1100K时,N2的平衡体积分数为_______。
(3)现代技术用氨气将汽车尾气中的NOx还原为N2和H2O,反应原理是NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g) ∆H<0。
①实际生产中NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g)的反应温度不宜过高的原因是_______。
②500℃时,在2L恒容密闭容器中充入1molNO、1molNO2和2molNH3,8min时反应达到平衡,此时NH3的转化率为40%,体系压强为p0MPa,则0~8min内用N2表示的平均反应速率v(N2)=_______mol·L-1·min-1,500℃时该反应的平衡常数Kp=_______MPa(用含p0的代数式表示,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
14. 氧气是一种常见的氧化剂,用途广泛。回答下列问题:
(1)用H2O2制取O2时,分解的热化学方程式为: 2H2O2(aq)=2H2O(l) +O2(g) ΔH= a kJ·mol-1
①相同条件下,H2O2分解时,无论是否使用催化剂,均不会改变的是_______(填标号)。
A 反应速率 B 反应热 C 活化能 D 生成物
②以Fe3+作催化剂时,H2O2的分解反应分两步进行,第一步反应为: H2O2(aq) + 2Fe3+ (aq)=2Fe2+ (aq) +O2(g) +2H+ (aq)ΔH=b kJ·mol-1
第二步反应的热化学方程式为____________。
(2)工业上用Cl2生产某些含氯有机物时产生HCl副产物,可用O2将其转化为Cl2,实现循环利用[O2(g) + 4HCl(g) 2Cl2(g) + 2H2O(g)]。将1 molO2和4 molHCl充入某恒容密闭容器中,分别在T1和T2的温度下进行实验,测得容器内总压强(p)与反应时间(t)的变化关系如图所示。
①该反应的速率v = k ca(O2)·cb(HCl)(k为速率常数),下列说法正确的是____________(填标号)。
A 使用催化剂,k不变
B 温度升高,k增大
C 平衡后分离出水蒸气,k变小
D 平衡后再充入1molO2和4molHCl,反应物转化率都增大
②T1________T2(填“>”或“<”)。该反应的ΔH______0(填“>”或“<”),判断的依据是_________。
③T2时,HCl的平衡转化率=________,反应的Kx=_____(Kx为以物质的量分数表示的平衡常数)。
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2024级高二年级上学期暑假作业验收考试
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 K-39 I-127
一、选择题:本题共12小题,共60分。在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求,每小题5分。
1. 对处于化学平衡的体系,关于化学平衡与化学反应速率的关系正确的是( )
A. 化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动
B. 只有在催化剂存在下,才会发生化学反应速率变化,而化学平衡不移动的情况
C. 正反应进行的程度大,正反应速率一定大
D. 化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化
【答案】D
【解析】
【详解】A.化学反应速率变化时,化学平衡不一定发生移动,如平衡体系中加入催化剂,A不正确;
B.对于反应前后气体分子数相等的反应,增大压强时,速率增大,平衡不发生移动,B不正确;
C.正反应进行的程度大,正反应速率不一定大,还需看转化所用的时间,C不正确;
D.化学平衡发生移动时,正、逆反应速率一定不相等,所以化学反应速率一定变化,D正确;
故选D。
2. 已知反应,下列说法中正确的是
A. 升高温度,正反应速率增加,逆反应速率减小
B. 升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的时间
C. 达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该平衡正向移动
D. 达到平衡后,增加A2的物质的量有利于该平衡正向移动
【答案】B
【解析】
【详解】A.升高温度时,正、逆反应速率均增大,但逆反应速率(吸热方向)增加更多,而非减小,A错误;
B.升高温度会加快正、逆反应速率,缩短达到平衡的时间,B正确;
C.该反应ΔH<0,升高温度使平衡逆向移动;反应前后气体物质的量相等(),增大压强不改变平衡,C错误;
D.为固体,其物质的量不影响平衡,增加不会使平衡移动,D错误;
故选B。
3. 反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在一定温度下达到平衡,下列各种情况不能使平衡发生移动的是
A. 保持温度和压强不变,充入氮气
B. 保持温度和容积不变,充入氮气
C. 温度、容积不变,通入SO2气体
D. 保持温度和容积不变,充入少量H2S气体
【答案】B
【解析】
【详解】A.恒温恒压下充入氮气,容器容积增大,各组分浓度同等倍数减小,相当于减压,平衡逆向移动,A项不符合题意;
B.恒温恒容下充入N2,对原平衡各组分的浓度无影响,平衡不移动,B项符合题意;
C.恒温恒容下通入SO2气体增大了SO2的浓度,平衡正向移动,C项不符合题意;
D.恒温恒容下通入H2S气体,SO2浓度减小,平衡逆向移动,D项不符合题意。
故答案选B。
4. 在一恒温、恒容密闭容器中,发生反应:,下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是
①混合气体的密度不变
②单位时间内生成1molD,同时消耗了2molA
③混合气体的平均相对分子质量不变
④C的物质的量浓度不变
⑤混合气体的压强不变
A. ①②③ B. ①③④ C. ②③④ D. ①②⑤
【答案】B
【解析】
【分析】当可逆反应达到平衡时,正逆反应速率相等,各物质的浓度,百分含量保持不变。
【详解】①总质量在变,体积不变,故密度会变,混合气体的密度不变能说明反应达到平衡状态,故①正确;
②生成1molD是正反应,消耗2molA也是正反应,不能说明正逆反应速率相等,故②错误;
③混合气体的平均相对分子质量等于质量和物质的量的比,m(总)是变值而n(总)是定量,则混合气体的平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡状态,故③正确;
④C (g)的物质的量浓度不变,说明反应达到平衡状态,故④正确;
⑤反应前后气体的体积不变,故混合气体的压强不变,不能作为判断依据,故⑤错误;
能表明反应已达到平衡状态的是①③④;
答案选B。
5. 已知反应2NO(g)+Br2(g)=2NOBr(g)的速率方程[v=kc2(NO)•c(Br2),k为速率常数],该反应机理可分为两步:
(1)NO(g)+Br2(g)=NOBr2(g) 快 [Kc=]
(2)NOBr2(g)+NO(g)=2NOBr(g) 慢[速率方程v=k1•c(NO)•c(NOBr2),k1为速率常数,该反应速率近似认为是总反应的速率]
将2mol的NO与1mol的Br2放入1L的容器中混合反应。下列说法错误的是
A. k=k1Kc
B. 反应消耗一半时的反应速率与反应起始速率的比值是1:8
C. 10s时反应达平衡,平衡时n(NO)=n(NOBr),则0~10s时间内,NO的平均速率为0.10mol•L-1•s-1
D. 到达平衡后,压强增大,平衡移动的方向与温度升高平衡移动的方向相反,则△H>0
【答案】D
【解析】
【详解】A.反应可由反应(1)+(2)得到,由于(1)反应快,反应速率由(2)决定,由可得,将其代入,得出,即可得出,A正确;
B.根据,反应消耗一半时的浓度均为起始时的一半,,反应速率与反应起始速率的比值是1∶8,B正确;
C.利用三段式:
据题意,平衡时,即2-2x=2x,x=0.5,则0~10s时间内,NO的平均速率为υ=,C正确;
D.压强增大,平衡正向移动,则温度升高平衡逆向移动,正向为放热反应,△H<0,D错误;
故答案选D。
6. 如图所示,等温时,a、b容器开始体积相等,各充入等量,则平衡时SO3的分解率大小关系是
A. a>b B. a<b C. a=b D. 无法确定
【答案】B
【解析】
【分析】由图可知,a、b容器初始状态相同,a容器为等容、b容器为等压,分解反应()为气体分子数增多的反应,随着反应的进行,反应混合物的物质的量增大,到达平衡时a容器的压强比b容器大,相对于b容器相当于加压,平衡逆向移动,分解率降低。
【详解】由分析知,平衡时的分解率a<b,故答案选B。
7. 已知某密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)2W(g)+Z(g) ΔH<0(Z物质易被液化)。下列有关说法中一定正确的是
A. 若W为有颜色的物质,达平衡后,增大压强,体系颜色变浅
B. 改变压强,平衡一定发生移动
C. 平衡时,其他条件不变,升高温度,正反应速率增大程度比逆反应速率增大程度小
D. 平衡时,其他条件不变,分离出Z,正反应速率加快
【答案】C
【解析】
【详解】A. 增大压强时,容器的容积缩小,W浓度增大,体系颜色变深,故A错误;
B. Z物质易被液化,改变压强如果Z变化为液体,反应变成了一个体积不变的可逆反应,改变压强不发生移动,故B错误;
C. 升温时平衡逆向移动,正逆反应速率都会加快,但逆反应速率大于正反应速率,故C正确;
D. 分离出Z时,正反应速率开始不变但逐渐减慢,故D错误;
故选:C。
8. 在3种不同条件下,分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(g)+B(g)2D(g)相关条件和数据见表:
实验编号
实验I
实验II
实验III
反应温度/℃
700
700
750
达平衡时间/min
40
5
30
n(D)平衡/mol
1.5
1.5
1
化学平衡常数
K1
K2
K3
下列说法正确的是
A. 实验II可能压缩体积
B. 正反应为吸热反应
C. 实验I达平衡后容器内的压强是实验III的
D. K3<K2=K1
【答案】D
【解析】
【详解】A.实验Ⅰ和实验Ⅱ容器体积相同,因此不可能是压缩体积增大了压强,可能是加催化剂,故A错误;
B.由实验II和实验III可知,温度升高,平衡时D的物质的量减小,说明平衡逆向移动,则正反应是放热反应,故B错误;
C.实验III达平衡时n(D)=1mol,列三段式为,实验Ⅲ达平衡后容器内气体的物质的量为2.5mol,实验Ⅰ容器内反应:,实验Ⅰ达平衡后容器内气体的物质的量为2.25mol,若温度相同,实验Ⅲ和实验Ⅰ分别达平衡后容器内的压强之比为2.5mol:2.25mol=10:9,因实验Ⅲ温度较高,其压强越大,则实验Ⅲ和实验Ⅰ分别达平衡后容器内的压强之比大于10:9,实验I达平衡后容器内的压强小于实验III的,故C错误;
D.实验Ⅰ和实验Ⅲ,温度升高,D减少,说明平衡逆向移动,逆向是吸热反应,正向是放热反应,平衡常数减小,因此K 1>K 3 ,实验Ⅰ和实验Ⅱ,温度相同,平衡常数相等,因此K 2=K 1,所以K3<K2=K1,故D正确;
故选:D。
9. 在固定容积的密闭容器中,发生反应:2X(g)+Y(s) Z(g)+W(g),其化学平衡常数与温度的关系如表:
T/℃
700
800
900
1000
1200
K
0.6
0.9
1.3
1.8
2.7
对该反应而言,下列说法正确的是
A. 增大压强,平衡向正反应方向移动
B. 温度不变,增加X的量,K增大
C. 达平衡后,加入催化剂,反应物转化率增大
D. 该反应的正反应为吸热反应
【答案】D
【解析】
【详解】A. 反应2X(g)+Y(s) Z(g)+W(g)中,Y为固体,则反应前后气体总物质的量不变,则增大压强平衡不移动,故A错误;
B. K只受温度的影响,和物质的量的增加没关系,即温度不变,增加X的用量,K不变,故B错误;
C. 达平衡后,加入催化剂,但平衡不移动,反应物转化率不变,故C错误;
D. 根据表格数据知:温度越高,反应的K越大,说明正反应是吸热反应,故D正确;
答案为D。
10. 利用传感技术可以探究压强对2NO2(g)N2O4(g)化学平衡移动的影响。在室温、100 kPa 条件下,往针筒中充入一定体积的 NO2气体后密封并保持活塞位置不变。分别在t1、t2 时刻迅速移动活塞并保持活塞位置不变,测定针筒内气体压强变化如图所示。下列说法正确的是
A. B点处NO2的转化率为3%
B. E点到H点的过程中,NO2的物质的量先增大后减小
C. E、H两点对应的正反应速率大小为vH<vE
D. B、E两点气体的平均相对分子质量大小为MB>ME
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据阿伏加德罗定律,温度、体积不变时,压强之比等于物质的量之比,设起始时NO2的物质的量为n,反应的物质的量为2x,列出三段式:,气体物质的量之比等于压强之比,则,,NO2的转化率为,故A错误;
B. t2时刻移动了活塞,压强迅速增大,说明针筒体积减小,保持活塞位置不变后,此时体系因体积减小而压强增大,平衡将向气体体积减小的方向移动,即向正反应方向移动,使得压强逐渐减小,直至达到平衡状态,F点后,压强减小,则平衡向逆反应方向移动,直至达到平衡状态,所以E点到H点是NO2的物质的量先减小后增大的过程,故B错误;
C.压强影响气体的化学反应速率,压强增大,化学反应速率加快,H点的压强大于E点的压强,则E、H两点对应的正反应速率大小为,故C错误;
D.t1时刻移动了活塞,压强迅速减小,说明针筒体积增大,保持活塞位置不变后,此时体系因体积增大而压强减小,平衡将向气体体积增大的方向移动,平衡逆向移动,混合气的物质的量逐渐增大,根据可知,混合气体的平均分子质量减小,则MB>ME,故D正确;
答案选D。
11. 用合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为 ,按照相同的物质的量投料,测得在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A. 温度:
B. 正反应速率:、
C. 平衡常数:、
D. 平均摩尔质量:、
【答案】C
【解析】
【详解】A.该反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,CO的转化率越大,则T1<T2<T3,A错误;
B.由图可知,a、c两点压强相同,平衡时a点CO转化率更高,该反应为放热反应,温度越低,CO的转化率越大,故温度T1<T3,温度越高,反应速率越快,故v(a)<v(c);b、d两点温度相同,压强越大,反应速率越大,b点大于d点压强,则v(b)>v(d),B错误;
C.由图可知,a、c两点压强相同,平衡时a点CO转化率更高,该反应为放热反应,故温度T1<T3,降低温度平衡向正反应方向移动,则K(a)>K(c),平衡常数只与温度有关,b、d两点温度相同,平衡常数相同,则K(b)=K(d),C正确;
D.CO转化率的越大,气体的物质的量越小,而气体的总质量不变,由可知,M越大;则可知M(a)>M(c),M(b)>M(d),D错误;
答案选C。
12. 下图是不同物质在密闭容器中反应的有关图像,下列对有关图像的叙述正确的是
A. 图1:对达到平衡后,在时刻充入了一定的HI,平衡逆向移动
B. 图2:该图像表示的方程式为3AB+2C
C. 图3:对,图中
D. 图4:对,φ可表示X的百分含量
【答案】C
【解析】
【详解】A.图1,如果在t0时刻充入了一定的HI,逆反应速率瞬间增大,正反应速率瞬间不变,v正应与平衡点相连,故A错误;
B.从图2可知,到t1时刻,A的浓度减少:2 mol/L-1.2 mol/L =0.8mol/L,B的浓度增加0.4mol/L,C的浓度增加1.2mol/L,达平衡时,反应物和生成物共存,反应为可逆反应,根据浓度变化之比等于化学计量数之比确定化学反应方程式为:,故B错误;
C.增大压强,反应速率增大,升高温度,反应速率增大,故先达到平衡,由先拐先平知p2>p1,T1>T2,压强越大平衡正向进行,C的百分含量增大,图像符合,温度越高,C%含量减小,升温平衡逆向进行,图像符合,故C正确;
D.由方程式看出,温度升高,平衡将逆向移动,X的百分含量将增大,图像不符合,故D错误;
答案C。
二、非选择题(共40分)
13. 氮的化合物种类繁多,性质也各不相同。请回答下列问题:
(1)已知:
①SO3(g)+NO(g)=NO2(g)+SO2(g) ∆H1=+41.8kJ·mol-1
②2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ∆H2=-196.6kJ·mol-1
则2NO2(g)=2NO(g)+O2(g)的∆H=_______。
(2)NO作为主要空气污染物,其主要来源是汽车尾气,研究人员用活性炭对汽车尾气中的NO进行吸附,并发生反应:C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g) ∆H<0.在恒压密闭容器中加入足量活性炭和一定量NO气体,反应相同时间时,测得NO的转化率α(NO)随温度的变化如图所示:
图中a、b、c三点中,达到平衡的点是_______;温度为1100K时,N2的平衡体积分数为_______。
(3)现代技术用氨气将汽车尾气中的NOx还原为N2和H2O,反应原理是NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g) ∆H<0。
①实际生产中NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g)的反应温度不宜过高的原因是_______。
②500℃时,在2L恒容密闭容器中充入1molNO、1molNO2和2molNH3,8min时反应达到平衡,此时NH3的转化率为40%,体系压强为p0MPa,则0~8min内用N2表示的平均反应速率v(N2)=_______mol·L-1·min-1,500℃时该反应的平衡常数Kp=_______MPa(用含p0的代数式表示,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】 ①. +113.0KJ/mol ②. b、c ③. 20% ④. 该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不利于反应物的转化,故反应温度不宜过高 ⑤. 0.05 ⑥.
【解析】
【详解】(1)根据盖斯定律,反应①×2-反应②得2NO2(g)=2NO(g)+O2(g) ∆H=-(2×∆H1+ ∆H2)= -(2×41.8-196.6)=+113.0kJ/mol,故答案为:+113.0kJ/mol。
(2) 温度低于1050K时,反应速率较慢,反应未达平衡状态,温度等于或高于1050K时达到平衡,1100K是NO的平衡转化率为40%,假设通入NO的物质的量为1mol,利用三段式则有: ,所以N2的平衡体积分数为,故答案为:b、c,20%。
(3) ①NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g),该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不利于反应物的转化,故反应温度不宜过高,故答案为:该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不利于反应物的转化,故反应温度不宜过高。
②500℃时,在2L恒容密闭容器中充入1molNO、1molNO2和2molNH3,8min时反应达到平衡,此时NH3的转化率为40%,体系压强为p0MPa,利用三段式则有: ,v(N2)= mol·L-1·min-1,根据阿伏伽德罗定律,恒温恒容时,压强与物质的量成正比,500℃时该反应的平衡常数Kp= MPa= Mpa,故答案为:0.05、。
14. 氧气是一种常见的氧化剂,用途广泛。回答下列问题:
(1)用H2O2制取O2时,分解的热化学方程式为: 2H2O2(aq)=2H2O(l) +O2(g) ΔH= a kJ·mol-1
①相同条件下,H2O2分解时,无论是否使用催化剂,均不会改变的是_______(填标号)。
A 反应速率 B 反应热 C 活化能 D 生成物
②以Fe3+作催化剂时,H2O2的分解反应分两步进行,第一步反应为: H2O2(aq) + 2Fe3+ (aq)=2Fe2+ (aq) +O2(g) +2H+ (aq)ΔH=b kJ·mol-1
第二步反应的热化学方程式为____________。
(2)工业上用Cl2生产某些含氯有机物时产生HCl副产物,可用O2将其转化为Cl2,实现循环利用[O2(g) + 4HCl(g) 2Cl2(g) + 2H2O(g)]。将1 molO2和4 molHCl充入某恒容密闭容器中,分别在T1和T2的温度下进行实验,测得容器内总压强(p)与反应时间(t)的变化关系如图所示。
①该反应的速率v = k ca(O2)·cb(HCl)(k为速率常数),下列说法正确的是____________(填标号)。
A 使用催化剂,k不变
B 温度升高,k增大
C 平衡后分离出水蒸气,k变小
D 平衡后再充入1molO2和4molHCl,反应物转化率都增大
②T1________T2(填“>”或“<”)。该反应的ΔH______0(填“>”或“<”),判断的依据是_________。
③T2时,HCl的平衡转化率=________,反应的Kx=_____(Kx为以物质的量分数表示的平衡常数)。
【答案】 ①. BD ②. H2O2(aq) +2Fe2+(aq) +2H+(aq)=2Fe3+(aq)+2H2O(l) ΔH= (a-b) kJ·mol-1 ③. BD ④. < ⑤. < ⑥. T1、T2的平衡体系中气体减少量分别为n(T1)==0.625mol; n(T2)= =0.5mol,所以T1平衡时转化率更大 ⑦. 50% ⑧.
【解析】
【分析】(1)①催化剂参与了化学反应,改变了反应历程(生成不同的中间产物),降低了活化能,从而能使化学反应速率加快,但是催化剂的质量和性质不变,反应热不变(只与始终态有关);
②Fe3+作为催化剂,在反应前后质量和性质不变,根据盖斯定律总反应=第一步反应+第二步反应;
(2)①A.催化剂降低了反应的活化能,使反应的速率常数k增大;
B.温度改变瞬间,浓度没有影响,即通过增大k从而改变了速率;
C.从速率方程可知,平衡后分离出水蒸气,降低了c(H2O),使平衡正向移动,从而改变了c(O2)和c(HCl);
D.化学平衡的建立与途径无关,所以“平衡后再充入1molO2和4molHCl”,相当于增大反应体系的压强;
②从图象可知,T2温度下,容器中压强大,达到平衡所需要的时间短,所以温度T2>T1;T1、T2温度下,气体物质的量的减少量分别为n(T1)=5×=0.625mol、n(T2)=5×=0.5mol,即T1平衡时转化率更大,且因为T2>T1,所以△H<0;
③对于气相反应,经验平衡常数常见的有Kc、Kp、Kx等,三种平衡常数的表示式相似,只是Kc、Kp、Kx分别用平衡时物质的量浓度、分压、物质的量分数表示。
O2(g)+4HCl(g)2Cl2(g)+2H2O(g)
起始量
1
4
0
0
1
变化量
a
4a
2a
2a
0.5
平衡量
1-a
4(1-a)
2a
2a
既平衡量
0.5
2
1
1
以此计算HCl的平衡转化率及Kx。
【详解】(1)①根据过渡态理论,催化剂参与了化学反应,改变了反应历程(生成不同的中间产物),降低了活化能,从而能使化学反应速率加快,但是催化剂的质量和性质不变,反应热不变(只与始终态有关),B D正确,故答案为:BD;
②Fe3+作为催化剂,在反应前后质量和性质不变,根据盖斯定律总反应=第一步反应+第二步反应,故第二步反应为H2O2(aq)+2Fe2+(aq)+2H+(aq)=2Fe3+(aq)+2H2O(l) △H=(a−b)kJ⋅mol−1,
故答案为:H2O2(aq)+2Fe2+(aq)+2H+(aq)=2Fe3+(aq)+2H2O(l) △H=(a−b)kJ⋅mol−1;
(2)①A.催化剂降低了反应的活化能,使反应的速率常数k增大,根据速率方程v=kca(O2)⋅cb(HCl),反应速率随之增大,A错误;
B. 温度改变瞬间,浓度没有影响,即通过增大k从而改变了速率,使平衡发生移动,故B正确;
C. 从速率方程可知,平衡后分离出水蒸气,降低了c(H2O),使平衡正向移动,从而改变了c(O2)和c(HCl),但对k没有影响,故C错误;
D. 化学平衡的建立与途径无关,所以“平衡后再充入1molO2和4molHCl”,相当于增大反应体系的压强,反应有利于向气体分子数减小的方向进行,故D正确;故答案为:BD;
②从图象可知,T2温度下,容器中压强大,达到平衡所需要的时间短,所以温度T2>T1;T1、T2温度下,气体物质的量的减少量分别为n(T1)=5×=0.625mol、n(T2)=5×=0.5mol,即T1平衡时转化率更大,且因为T2>T1,所以△H<0,故答案为:<;<;T1、T2的平衡体系中气体减少量分别为n(T1)=5×=0.625mol、n(T2)=5×=0.5mol,所以T1平衡时转化率更大;
③对于气相反应,经验平衡常数常见的有Kc、Kp、Kx等,三种平衡常数的表示式相似,只是Kc、Kp、Kx分别用平衡时物质的量浓度、分压、物质的量分数表示。
O2(g)+4HCl(g)2Cl2(g)+2H2O(g)
起始量
1
4
0
0
1
变化量
a
4a
2a
2a
0.5
平衡量
1-a
4(1-a)
2a
2a
即平衡量
0.5
2
1
1
则HCl的平衡转化率为×100%=50%,=,故答案为:50%;。
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