精品解析:河南省漯河实验高级中学2025-2026学年高二上学期第一次月考化学试卷
2025-10-30
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内容正文:
漯河实验高级中学2024级高二上学期第一次月考
化学试题
时间:75分钟 分值:100分
一、选择题:本题共14个小题,每小题3分,共42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. 以下变化属于吸热反应的是
①液态水汽化②将胆矾加热变为白色粉末③浓硫酸稀释④氯酸钾分解制氧气⑤生石灰与水反应生成熟石灰
A. ①④ B. ①②④ C. ③⑤ D. ②④
2. 下列热化学方程式(数值均正确)能表示可燃物燃烧热的是
A.
B.
C.
D.
3. 在298 K、101 kPa时,已知:;;,则与和间的关系正确的是
A. B.
C. D.
4. 贮氢技术是氢气作燃料的一大难题。有报道称镧(La)—镍(Ni)合金材料有较大贮氢容量,其原理为 。下列条件有利于该合金贮氢的是
A. 高温、低压 B. 低温、高压 C. 高温、高压 D. 低温、低压
5. 在一定条件下,反应:X(g)+2Y(g) 2Z(g) △H=-a kJ·mol-1,达到化学平衡时,则下列说法中不正确的是:
A. 该反应可能放出a kJ热量 B. 各物质浓度c(X) : c(Y) : c(Z)肯定不变
C. X与Y的物质的量肯定之比为1 : 2 D. 容器中肯定同时存在X、Y、Z三种物质
6. 在密闭容器中,一定量混合气体发生反应,达到平衡时,测得的浓度为,在温度不变的条件下,将容器的体积压缩到原来的一半,再次平衡,测得的浓度为,下列有关判断正确的是
A. 压缩体积,平衡向正反应方向移动 B.
C. B的转化率降低 D. 的体积分数下降
7. 一定条件下,某反应达到平衡,其平衡常数为。恒容时,升高温度,混合气体的颜色加深,下列说法正确的是
A. 该反应的化学方程式为:NO2+CO = CO2+NO B. 该反应的焓变为负值
C. 升高温度,正反应速率减小 D. 恒温时,增大压强,颜色加深,因平衡左移
8. 在Pt2O+表面发生反应:,利用该反应能够处理汽车尾气中的污染物.物质变化过程如图1所示,能量变化过程如图2所示,下列说法错误的是
A.
B. 使用 Pt2O+催化剂,N2O的转化率增大
C. 反应物总键能小于生成物总键能
D. 对于该反应,升高温度,活化分子百分数增加,反应速率加快
9. 下列实验不能达到实验目的的是
A. 验证非金属性:S>C>Si
B. 对比Fe3+和Cu2+的催化效率
C. 用50mL0.50盐酸和50mL0.55NaOH溶液反应测定中和热
D. 证明平衡的存在
10. 下列现象不能用勒夏特列原理解释的是
A. 拧开汽水瓶盖,有大量气泡冒出
B. 实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气
C. 浓氨水中加入氢氧化钠固体产生刺激性气味的气体
D. 合成氨时,选定温度为400℃-500℃,而不是常温
11. 已知反应 ,下列叙述与图对应的是
A. 图①表示,对达到平衡状态的反应,在时刻充入了一定量的C,平衡逆向移动
B. 由图②可知,、
C. 图③随着压强变化K值的变化
D. 图④y轴可以表示B的百分含量,则小于
12. 在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应:X(g)+Y(g)2Z(g)△H<0。一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如下表:
t/min
2
4
7
9
n(Y)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
下列说法正确的是( )
A. 其他条件不变,向平衡体系中再充入0.16mol气体X,与原平衡相比,达到新平衡时,气体Y的转化率增大,X的体积分数减小
B. 其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前:v(逆)>v(正)
C. 其他条件不变,起始时向容器中充入0.32mol气体X和0.32mol气体Y,到达平衡时,c(Z)=0.24mol•L-l
D. 该温度下此反应的平衡常数:K=1.44
13. 向一恒容密闭容器中加入和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.
B. 点和点平衡产率不同
C. 点、、对应的平衡常数:
D. 反应温度为,增大压强,平衡转化率可由点提高到b点
14. 在金催化剂表面上进行某反应历程如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用•标注。下列说法正确的是
A. 该历程中最大能垒(活化能)步骤的反应式为H2O•=H•+OH•
B. 该反应的热效应ΔH>0
C. 反应过程中发生非极性键的断裂与生成
D. 其他条件不变,使用另一高效催化剂可使CO的平衡转化率增大
二、非选择题:本题共4个小题,每小题2分,共58分。
15. 请回答下列问题。
(1)实验室用30%左右的硫酸溶液(约3.7 mol/L)与锌粒反应制取氢气。下列措施中能加快反应速率的是__________。
A. 降低反应温度 B. 将锌粒改为锌粉
C. 将所用硫酸加水稀释 D. 加入少量的硫酸铜溶液
(2)油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并利用。已知下列反应的热化学方程式:
①(平衡常数)
②(平衡常数)
③(平衡常数)
则__________(用含和的代数式表示);__________(用含和的代数式表示)。
(3)可转化为在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃,101 kPa时:①.;
②.
③.
则__________。
(4)用钌的配合物作催化剂,一定条件下可直接光催化分解CO2,发生反应:,该反应的__________(填“>”或“<”,下同)0,________0,在低温下,该反应__________(填“能”或“不能”)自发进行。
16. 工业上有一种“降碳”方法是用CO2生产燃料甲醇:。保持温度不变,在容积为2 L密闭容器中,充1 mol CO2和3 mol H2在一定条件下发生反应,测得CO2、和的物质的量随时间的变化如图所示:
(1)计算3 min内用氢气表示的该反应的反应速率_________;3 min时,该反应的正反应速率_________逆反应速率(填:“>”“=”或“<”)。
(2)10 min反应达平衡,氢气的转化率为_________。当反应达平衡后,维持温度和压强不变,改变其它条件使反应速率增大,采取的措施_________(写一条即可)。
(3)下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是__________。
A. 混合气体的平均相对分子质量保持不变
B. CO2的消耗速率等于CH3OH的消耗速率
C. CH3OH和H2O的浓度之比保持不变
D. 不再改变
(4)下列措施可以增大CO2平衡转化率的是_________。
A.在原容器中再充入1 mol CO2
B.在原容器中再充入1 mol H2
C.在原容器中充入1 mol氦气
D.使用更有效的催化剂
E.扩大容器的容积
F.将水蒸气从体系中分离
(5)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。温度为470 K时,图中P点_________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。490 K之后,甲醇产率下降的原因是_________。
17. Ⅰ.一定条件下,在容积为5 L的密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量n随时间t的变化如图甲所示。已知达到平衡后,降低温度,A的体积分数减小。
(1)该反应的化学方程式为_________。
(2)该反应的反应速率v随时间t的关系如图乙所示。
①根据图乙判断,在t3时刻改变的外界条件是_________。
②a、b、c对应的平衡状态中,物质C的体积分数最大的是状态_________。
③各阶段的平衡常数如下表所示:
t2~t3
t4~t5
t5~t6
K1
K2
K3
K1、K2、K3之间的大小关系为_________(用“>”“<”或“=”连接)。
Ⅱ.在密闭容器中充入一定量的H2S,发生反应:,如图丙所示为H2S气体分解生成和的平衡转化率与温度、压强的关系。
(3)__________(填“>”“<”或“=”)0。
(4)图丙中压强(P1、P2、P3)由大到小的顺序为_________。
(5)图丙中M点对应的平衡常数K=__________(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。
18. 亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂,可通过以下反应制得:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)。按投料比[n(NO):n(Cl2)]=2:1把NO和Cl2加入到恒压的密闭容器中发生反应,平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图所示:
(1)该反应的△H_______(填“>”“<”或“=”)0。
(2)M点和N点时的KM_______KN,ClNO的百分含量ωM%_______ωN%。
(3)在压强为p条件下,M点时容器内NO的体积分数为_______。
(4)若反应一直保持在p=bPa压强条件下进行,则M点的分压平衡常数Kp=_______(用含b的表达式表示)。
(5)实验测得,v正=k正c2(NO)·c(Cl2),v逆=k逆c2(ClNO)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数_______(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。
②若在2L的密闭刚性容器中充入1molCl2和1molNO,在一定温度下达到平衡时,NO的转化率为40%,则k正:k逆=_______(保留一位小数)。
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漯河实验高级中学2024级高二上学期第一次月考
化学试题
时间:75分钟 分值:100分
一、选择题:本题共14个小题,每小题3分,共42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. 以下变化属于吸热反应的是
①液态水汽化②将胆矾加热变为白色粉末③浓硫酸稀释④氯酸钾分解制氧气⑤生石灰与水反应生成熟石灰
A. ①④ B. ①②④ C. ③⑤ D. ②④
【答案】D
【解析】
【详解】①液态水汽化,是物理变化,吸热,不属于化学变化;
②将胆矾加热变为白色粉末,发生:反应,为分解反应,属于吸热反应;
③浓硫酸稀释,物理变化,放热,不属于化学变化;
④氯酸钾分解制氧气,发生反应,为分解反应,属于吸热反应;
⑤生石灰与水反应生成熟石灰,发生反应,为化合反应,属于放热反应;
综上所述,属于吸热反应得为②④,故选D。
2. 下列热化学方程式(数值均正确)能表示可燃物燃烧热的是
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
【详解】A.CO的燃烧热是1 mol CO完全燃烧生成CO2(g)的焓变,方程式符合1 mol可燃物且产物为稳定氧化物,ΔH为负值,A正确;
B.CH4燃烧生成H2O(g),但燃烧热要求H2O为液态,B错误;
C.方程式表示2 mol H2燃烧的焓变,而燃烧热需对应1 mol可燃物,C错误;
D.可燃物为 mol葡萄糖,而燃烧热需对应1 mol可燃物,且H2O为气态,不符合燃烧热的定义,D错误;
故答案选A。
3. 在298 K、101 kPa时,已知:;;,则与和间的关系正确的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】①;②;③
【详解】A.①2+②可以得到,,A错误;
B.①-②可以得到,,B错误;
C.①-2②可以得到,,C错误;
D.①+2②可以得到,,D正确;
故选D。
4. 贮氢技术是氢气作燃料的一大难题。有报道称镧(La)—镍(Ni)合金材料有较大贮氢容量,其原理为 。下列条件有利于该合金贮氢的是
A. 高温、低压 B. 低温、高压 C. 高温、高压 D. 低温、低压
【答案】B
【解析】
【详解】反应放热,故降低温度利于平衡正向移动;该反应为气体体积减少的可逆反应,故增大压强平衡正向移动。
故选B。
5. 在一定条件下,反应:X(g)+2Y(g) 2Z(g) △H=-a kJ·mol-1,达到化学平衡时,则下列说法中不正确的是:
A. 该反应可能放出a kJ热量 B. 各物质浓度c(X) : c(Y) : c(Z)肯定不变
C. X与Y的物质的量肯定之比为1 : 2 D. 容器中肯定同时存在X、Y、Z三种物质
【答案】C
【解析】
【详解】A.若达到化学平衡时恰好有1molX(g)和2molY(g)完全转化生成2molZ(g)时,即可放出akJ的热量,A项正确;
B.达到化学平衡时各组分的浓度保持不变,所以各物质浓度c(X) : c(Y) : c(Z)肯定不变,B项正确;
C.因为反应物平衡物质的量=初始物质的量-转化物质的量,而X、Y初始物质的量之比不一定是1:2,所以平衡物质的量也不一定等于1:2,C项错误;
D.该反应为可逆反应,可逆反应不能进行到底,所以容器中肯定同时存在X、Y、Z三种物质,D项正确;答案选C。
6. 在密闭容器中,一定量混合气体发生反应,达到平衡时,测得的浓度为,在温度不变的条件下,将容器的体积压缩到原来的一半,再次平衡,测得的浓度为,下列有关判断正确的是
A. 压缩体积,平衡向正反应方向移动 B.
C. B的转化率降低 D. 的体积分数下降
【答案】A
【解析】
【详解】A.容器的体积压缩到原来的一半,再次平衡,测得的浓度为,说明平衡正向移动,故A正确;
B.压缩容器,气体体积减小,压强增大,平衡正向移动,说明,故B错误;
C.根据A分析可知,平衡正向移动,则B的转化率增大,故C错误;
D.根据A分析可知,平衡正向移动,则C的体积分数应该升高,故D错误;
答案选A。
7. 一定条件下,某反应达到平衡,其平衡常数为。恒容时,升高温度,混合气体的颜色加深,下列说法正确的是
A. 该反应的化学方程式为:NO2+CO = CO2+NO B. 该反应的焓变为负值
C. 升高温度,正反应速率减小 D. 恒温时,增大压强,颜色加深,因平衡左移
【答案】B
【解析】
【详解】A.该反应为可逆反应,反应的化学方程式为:NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g),故A错误;
B.恒容时,升高温度,混合气体的颜色加深,平衡逆向移动,反应是放热反应,焓变小于0,故B正确;
C.正向反应是放热反应,升温平衡向吸热反应方向进行,正逆反应的反应速率增大,故C错误;
D.恒温时,增大压强,平衡向气体体积减小的方向进行,反应是气体体积不变的反应,由于体积的减小颜色加深,但平衡不移动,故D错误;
故选B。
8. 在Pt2O+表面发生反应:,利用该反应能够处理汽车尾气中的污染物.物质变化过程如图1所示,能量变化过程如图2所示,下列说法错误的是
A.
B. 使用 Pt2O+催化剂,N2O的转化率增大
C. 反应物总键能小于生成物总键能
D. 对于该反应,升高温度,活化分子百分数增加,反应速率加快
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据盖斯定律,对于多步反应,反应的总能量等于各步化学反应的反应热的和;反应热等于反应物活化能与生成物活化能的差,则,A正确;
B.催化剂只能改变反应途径,降低反应的活化能,但不能改变反应的始态与终态,因此化学平衡发生移动,故使用 Pt2O+催化剂,N2O的转化率不变,B错误;
C.断裂化学键吸收能量,形成化学键会释放能量,该反应是放热反应,说明断裂反应物化学键吸收的总能量小于形成生成物化学键释放的总能量,即反应物总键能小于生成物总键能,C正确;
D.对于该反应,升高温度,分子运动速率加快,物质分子内能增加,更多普通分子变为活化分子,活化分子百分数增加,分子之间的有效碰撞次数增加,化学反应速率加快,D正确;
故合理选项是B。
9. 下列实验不能达到实验目的的是
A. 验证非金属性:S>C>Si
B. 对比Fe3+和Cu2+的催化效率
C. 用50mL0.50盐酸和50mL0.55NaOH溶液反应测定中和热
D. 证明平衡的存在
【答案】B
【解析】
【详解】A.稀硫酸与Na2CO3反应生成CO2,说明硫酸酸性强于碳酸,根据元素非金属性与最高价氧化物对应水化物酸性的关系,可知非金属性S > C;CO2通入Na2SiO3溶液中生成硅酸沉淀,说明碳酸酸性强于硅酸,进而可知非金属性C > Si。所以该实验能验证非金属性S > C > Si,A正确;
B.要对比Fe3+和Cu2+的催化效率,需要控制其他变量相同,如阴离子种类、浓度等。实验中Fe2(SO4)3溶液和CuSO4溶液中的阴离子都是,阴离子相同,仅阳离子不同,但Fe3+的浓度是0.2mol/L,Cu2+的浓度是0.1mol/L,不能对比Fe3+和Cu2+的催化效率,B错误;
C.测定中和热时,为保证酸(或碱)完全反应,需要让碱(或酸)稍过量。用50盐酸和50NaOH溶液反应,NaOH稍过量,能保证盐酸完全反应,可用于测定中和热,C正确;
D.向K2CrO7溶液中分别加入水和稀硫酸,加入水时,溶液体积增大,各离子浓度均减小,导致Q<K,平衡正向移动, 颜色发生变化,加入稀硫酸,c(H+)增大,平衡逆向移动,溶液颜色变化不同,可证明平衡存在,D正确;
故选B。
10. 下列现象不能用勒夏特列原理解释的是
A. 拧开汽水瓶盖,有大量气泡冒出
B. 实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气
C. 浓氨水中加入氢氧化钠固体产生刺激性气味的气体
D. 合成氨时,选定温度为400℃-500℃,而不是常温
【答案】D
【解析】
【分析】勒夏特列原理是指当一个处于平衡状态的可逆反应体系受到外界条件(如浓度、压强或温度)改变时,平衡会向减弱这种改变的方向移动。
【详解】A.因溶液中存在二氧化碳的溶解平衡,打开汽水瓶后,压强减小,平衡向生成二氧化碳的方向移动,能用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.饱和食盐水中Cl⁻浓度高,使平衡逆向移动,减少溶解,符合勒夏特列原理,B不符合题意;
C.加入固体,增大了OH-浓度,使平衡正向移动,促使逸出,符合勒夏特列原理,C不符合题意;
D.合成氨是放热反应,升高温度会使平衡逆向移动,不利于氨气的产生,这里之所以选定温度为400℃-500℃,是因为高温可以提高反应速率,同时在此温度下催化剂活性最好,不是基于勒夏特列原理,D符合题意;
故选D。
11. 已知反应 ,下列叙述与图对应的是
A. 图①表示,对达到平衡状态的反应,在时刻充入了一定量的C,平衡逆向移动
B. 由图②可知,、
C. 图③随着压强变化K值的变化
D. 图④y轴可以表示B的百分含量,则小于
【答案】C
【解析】
【详解】A.对达到平衡状态的反应,在时刻充入了一定量的C,则逆反应速率瞬间增大,正反应速率此刻不变,然后随之增大,与图像不符,A错误;
B.当温度为T1时,压强P2比P1先达到平衡状态,则P1<P2,对于该反应,加压平衡正向移动,C的百分含量增大,符合图像;当压强为P2时,温度T1比T2先达到平衡状态,则T1>T2,对于该反应,升温平衡逆向移动,C的百分含量减小,符合图像,则由图②可知,p2> p1,T1> T2,B错误;
C.平衡常数K只受温度影响,增大压强,平衡常数K不变,则图③符合随着压强变化K值的变化图,C正确;
D.该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,升高温度、平衡逆向移动,B的百分含量增大,故y轴不能表示B的百分含量,D错误;
故选C。
12. 在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应:X(g)+Y(g)2Z(g)△H<0。一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如下表:
t/min
2
4
7
9
n(Y)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
下列说法正确的是( )
A. 其他条件不变,向平衡体系中再充入0.16mol气体X,与原平衡相比,达到新平衡时,气体Y的转化率增大,X的体积分数减小
B. 其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前:v(逆)>v(正)
C. 其他条件不变,起始时向容器中充入0.32mol气体X和0.32mol气体Y,到达平衡时,c(Z)=0.24mol•L-l
D. 该温度下此反应的平衡常数:K=1.44
【答案】D
【解析】
【详解】A.其他条件不变,向平衡体系中再充入0.16mol气体X,与原平衡相比,达到新平衡时,气体Y的转化率增大,X的体积分数增大,A错误;
B.X(g)+Y(g)2Z(g)△H<0,正反应为放热反应,其他条件不变,降低温度,平衡正向移动,故反应达到新平衡前:v(逆)<v(正),B错误;
C.X(g)+Y(g)2Z(g)△H<0反应前后气体的体积不变,故其他条件不变,起始时向容器中充入0.32mol气体X和0.32mol气体Y,反应物的转化率不变,故到达平衡时,c(Z)=0.024mol•L-l,C错误;
D.由表中数据可知7min时,反应到达平衡,Y的物质的量为0.10mol,此时X的物质的量也为0.10mol,Z的物质的量也为0.12mol,X、Y、Z的物质的量浓度分别为:0.01mol•L-1、0.01mol•L-1、0.012mol•L-1,故平衡常数K== =1.44,D正确;
故答案为:D。
13. 向一恒容密闭容器中加入和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.
B. 点和点平衡产率不同
C. 点、、对应的平衡常数:
D. 反应温度为,增大压强,平衡转化率可由点提高到b点
【答案】B
【解析】
【分析】由题图可知,投料比不变时,随温度的升高CH4的平衡转化率增大,所以该反应为吸热反应;在相同的温度下,投料比减小,相当于在CH4的投料量不变的情况下增大H2O的投料量,当反应物不止一种时,其他条件不变,增大其中一种气态反应物的投料量会增大其他反应物的平衡转化率,同时降低自身平衡转化率,故投料比x越小,CH4的平衡转化率越大。
【详解】A.由题图可知,点b对应CH4的平衡转化率大于点c,结合分析可知,点b对应投料比小于点c,故,A错误;
B.由图可知,升高温度,的平衡转化率增大,平衡正向移动,平衡产率增大,则点平衡产率小于b点,B正确;
C.由图可知,升高温度,的平衡转化率增大,平衡正向移动,该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,平衡常数增大,则点、、对应的平衡常数:,C错误;
D.该反应是气体体积增大的反应,反应温度为,增大压强,平衡逆向移动,平衡转化率减小,D错误;
故选B。
14. 在金催化剂表面上进行某反应历程如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用•标注。下列说法正确的是
A. 该历程中最大能垒(活化能)步骤的反应式为H2O•=H•+OH•
B. 该反应的热效应ΔH>0
C. 反应过程中发生非极性键的断裂与生成
D. 其他条件不变,使用另一高效催化剂可使CO的平衡转化率增大
【答案】A
【解析】
【详解】A.由图可知,该历程中最大能垒(活化能)步骤的化学方程式为H2O•=H•+OH•,故A正确;
B.由图可知,反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应,ΔH<0,故B错误;
C.由图可知,反应过程中发生非极性键H−H键形成,无非极性键的断裂,故C错误;
D.催化剂不改变化学平衡状态,则催化剂不改变CO的平衡转化率,故D错误;
故答案选选A。
【点睛】本题考查反应热与焓变,为高频考点,把握反应中能量变化、活化能为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,题目难度不大。
二、非选择题:本题共4个小题,每小题2分,共58分。
15. 请回答下列问题。
(1)实验室用30%左右的硫酸溶液(约3.7 mol/L)与锌粒反应制取氢气。下列措施中能加快反应速率的是__________。
A. 降低反应温度 B. 将锌粒改为锌粉
C. 将所用硫酸加水稀释 D. 加入少量的硫酸铜溶液
(2)油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并利用。已知下列反应的热化学方程式:
①(平衡常数)
②(平衡常数)
③(平衡常数)
则__________(用含和的代数式表示);__________(用含和的代数式表示)。
(3)可转化为在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃,101 kPa时:①.;
②.
③.
则__________。
(4)用钌的配合物作催化剂,一定条件下可直接光催化分解CO2,发生反应:,该反应的__________(填“>”或“<”,下同)0,________0,在低温下,该反应__________(填“能”或“不能”)自发进行。
【答案】(1)BD (2) ①. ②.
(3)
(4) ①. > ②. > ③. 不能
【解析】
【详解】(1)条件改变对反应速率的影响有如下几条:升温、增压、增浓、加有效催化剂、增加固体表面积,均能提高反应速率,由此,本问应选填“BD”;
(2)根据盖斯定律①-③得②,该反应;
(3)已知:①;
②;
③;根据盖斯定律,①-③×2+②×4可得,故;故;
(4)的燃烧属于放热反应,故其逆反应的分解属于吸热反应,,该反应过程气体分子数增多,故,根据时反应自发进行,该反应只能在高温下自发进行,低温下不能自发进行。
16. 工业上有一种“降碳”方法是用CO2生产燃料甲醇:。保持温度不变,在容积为2 L密闭容器中,充1 mol CO2和3 mol H2在一定条件下发生反应,测得CO2、和的物质的量随时间的变化如图所示:
(1)计算3 min内用氢气表示的该反应的反应速率_________;3 min时,该反应的正反应速率_________逆反应速率(填:“>”“=”或“<”)。
(2)10 min反应达平衡,氢气的转化率为_________。当反应达平衡后,维持温度和压强不变,改变其它条件使反应速率增大,采取的措施_________(写一条即可)。
(3)下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是__________。
A. 混合气体的平均相对分子质量保持不变
B. CO2的消耗速率等于CH3OH的消耗速率
C. CH3OH和H2O的浓度之比保持不变
D. 不再改变
(4)下列措施可以增大CO2平衡转化率的是_________。
A.在原容器中再充入1 mol CO2
B.在原容器中再充入1 mol H2
C.在原容器中充入1 mol氦气
D.使用更有效的催化剂
E.扩大容器的容积
F.将水蒸气从体系中分离
(5)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。温度为470 K时,图中P点_________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。490 K之后,甲醇产率下降的原因是_________。
【答案】(1) ①. ②. >
(2) ①. 75% ②. 使用催化剂或增加反应物浓度(其它答案合理均可) (3)ABD
(4)BF (5) ①. 不是 ②. 该反应放热,升高温度,平衡逆向移动或催化剂活性降低
【解析】
【小问1详解】
3 min内用二氧化碳表示的该反应的反应速率,则3。3 min时,反应正向进行,故该反应的正反应速率大于逆反应速率。
【小问2详解】
根据题中所给数据,列出三段式:
所以平衡时氢气的转化率;
使用催化剂或增加反应物浓度都可以加快反应速率。
【小问3详解】
A.该反应是一个只有气体参与的不等体积反应,质量守恒反应任何阶段混合气体的总质量不变,混合气体的物质的量之和一直在变,混合气体的平均相对分子质量保持不变时,反应达到平衡状态,A正确;
B.CO2的消耗速率等于CH3OH的消耗速率描述的是正逆两个方向的速率相等,可以作为平衡状态的标志,B正确;
C.平衡状态要求的是各物质含量保持不变而非浓度之比不变,而且根据化学方程式可知CH3OH和H2O的浓度之比始终保持不变,C错误;
D.在反应历程中,,反应过程中是一直在变的,当该值不变时,能说明此反应达到平衡状态,D正确;
故选ABD。
【小问4详解】
A.在原容器中再充入1 mol CO2,平衡正向移动,但二氧化碳本身的平衡转化率降低,A错误;B.在原容器中再充入1 mol H2,平衡正向移动,二氧化碳的平衡转化率增大,B正确;C.在原容器中充入1 mol氦气,该气体不参与反应且容器体积不变,故平衡不移动,C错误;D.使用更有效的催化剂,但催化剂只是加快反应速率不影响平衡,D错误;E.扩大容器的容积,压强减小,平衡逆向移动,二氧化碳平衡转化率降低,E错误;F.将水蒸气从体系中分离,平衡正向移动,二氧化碳的平衡转化率增大,F正确;故选BF。
【小问5详解】
温度为470 K时,图中P点甲醇产率不是最大,所以反应还没有达到平衡,P点不是处于平衡状态;在490 K以前,反应还没有达到平衡,甲醇的产率随着温度的升高而增大;490 K以后,甲醇产率下降的原因是:该反应是放热反应,达到平衡后升高温度,平衡逆向移动,且催化剂活性降低。
17. Ⅰ.一定条件下,在容积为5 L的密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量n随时间t的变化如图甲所示。已知达到平衡后,降低温度,A的体积分数减小。
(1)该反应的化学方程式为_________。
(2)该反应的反应速率v随时间t的关系如图乙所示。
①根据图乙判断,在t3时刻改变的外界条件是_________。
②a、b、c对应的平衡状态中,物质C的体积分数最大的是状态_________。
③各阶段的平衡常数如下表所示:
t2~t3
t4~t5
t5~t6
K1
K2
K3
K1、K2、K3之间的大小关系为_________(用“>”“<”或“=”连接)。
Ⅱ.在密闭容器中充入一定量的H2S,发生反应:,如图丙所示为H2S气体分解生成和的平衡转化率与温度、压强的关系。
(3)__________(填“>”“<”或“=”)0。
(4)图丙中压强(P1、P2、P3)由大到小的顺序为_________。
(5)图丙中M点对应的平衡常数K=__________(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。
【答案】(1)
(2) ①. 升高温度 ②. a ③. K1>K2=K3
(3)> (4)p3>p2>p1
(5)0.2
【解析】
【小问1详解】
根据图甲可知,达到平衡时A的物质的量减少1 mol-0.7 mol=0.3 mol,B的物质的量减少1 mol-0.4 mol=0.6 mol,C的物质的量增加0.6 mol,所以A、B、C的物质的量变化量之比为0.3 mol:0.6 mol:0.6 mol=1:2:2,且A和B未完全转化为C,该反应为可逆反应,所以该反应的化学方程式为。
【小问2详解】
①根据图乙可知:t3时刻正、逆反应速率同时增大,且逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向移动该反应反应前后气体分子数减小,若增大压强,平衡正向移动,与图象不符达到平衡后,降低温度,A的体积分数减小,则该反应为放热反应,升高温度,正、逆反应速率均增大,平衡逆向移动,与图象相符,所以t3时刻改变的条件是升高温度;
②根据图乙可知,在t1~t2,时反应正向进行,A的转化率逐渐增大,t2~t3时反应达到平衡状态,A的转化率达到最大;t3~t4时升高温度,平衡逆向移动,A的转化率逐渐减小,t4~t5时达到平衡状态;t5~t6时,正、逆反应速率同时增大且相等,说明平衡没有移动,A的转化率不变,与t4~t5时相等,所以A的转化率最大的时间段是t2~t3,A的转化率最大时,C的体积分数最大,对应a;
③反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,所以温度越高,化学平衡常数越小:t2~t3,t4~t5、t5~t6时间段的温度关系为(t4~t5)=(t5~t6)>(t2~t3),所以化学平衡常数大小关系为K1>K2=K3;
【小问3详解】
恒压条件下,温度升高,H2S的转化率增大,即升高温度平衡正向移动,则。
【小问4详解】
,该反应是气体分子数增大的反应,温度不变,增大压强平衡逆向移动,H2S的转化率减小,则压强由大到小的顺序为。
【小问5详解】
M点对应的H2S转化率为50%,设H2S起始量为2 mol,列三段式:
。
18. 亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂,可通过以下反应制得:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)。按投料比[n(NO):n(Cl2)]=2:1把NO和Cl2加入到恒压的密闭容器中发生反应,平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图所示:
(1)该反应的△H_______(填“>”“<”或“=”)0。
(2)M点和N点时的KM_______KN,ClNO的百分含量ωM%_______ωN%。
(3)在压强为p条件下,M点时容器内NO的体积分数为_______。
(4)若反应一直保持在p=bPa压强条件下进行,则M点的分压平衡常数Kp=_______(用含b的表达式表示)。
(5)实验测得,v正=k正c2(NO)·c(Cl2),v逆=k逆c2(ClNO)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数_______(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。
②若在2L的密闭刚性容器中充入1molCl2和1molNO,在一定温度下达到平衡时,NO的转化率为40%,则k正:k逆=_______(保留一位小数)。
【答案】(1)< (2) ①. < ②. =
(3)40% (4)Pa-1
(5) ①. < ②. 1.1
【解析】
【小问1详解】
根据图象,升高温度,NO的转化率减小,说明平衡逆向移动,说明该反应正反应为放热反应,△H<0;
【小问2详解】
正反应为放热反应,温度越高,K值越小,故KM< KN;由图可知,平衡时NO的转化率相等,百分含量相同,故ClNO的百分含量ωM%=ωN%;
【小问3详解】
根据图象,在压强为P条件下,M点时容器内NO的转化率为50%,设NO的物质的量为2mol,则Cl2的物质的量为1mol,列三段式如下:,因此NO的体积分数为=40%;
【小问4详解】
由以上三段式可知,平衡常数Kp==Pa-1;
【小问5详解】
①平衡时正逆反应速率相等,温度升高,正逆反应速率增大,即k正、k逆均增大,因为反应放热,平衡逆向移动,所以k逆比k正增大多;
②已知起始量1molCl2和1mol NO,NO的转化率为40%,则c(NO)= =0.5mol/L,c(Cl2)= =0.5mol/L,△c(NO)=0.5mol/L×40%=0.2mol/L,列三段式如下:,平衡常数K==1.1(mol/L)-1,平衡时v正=v逆,则k正•c2(NO)•c(Cl2)=k逆•c2(ClNO),则=K=1.1(mol/L)-1。
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