内容正文:
聊城一中老校区、新校区高二上学期第一次阶段性测试
化学试题
时间:90分钟 分值:100分
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 P-31
一、选择题:本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 下列诗词描述的变化中,放热反应和吸热反应都有发生的是
A. 南宋·辛弃疾《青玉案》中“东风夜放花千树,更吹落,星如雨”描述元宵夜焰火
B. 明·于谦《石灰吟》中“粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间”用石灰石比拟报国志士
C. 北宋·苏轼《石炭》中“投泥泼水愈光明,烁玉流金见精悍”描写了煤炭的性质
D. 北宋·王安石《元日》中“爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏”描述了春节的习俗
2. 下列说法正确的是
A. C(石墨,s)=C(金刚石,s)ΔH=+1.9kJ·mol-1,则:由石墨制取金刚石的反应是吸热反应,金刚石比石墨稳定
B. 已知C2H5OH(1)的燃烧热是1366.8kJ·mol-1,则C2H5OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)反应的ΔH=-1366.8kJ·mol-1
C. 一定条件下2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH1,2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(l) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D. 在一定温度和压强下,将0.5molN2和1.5molH2充分反应生成NH3(g),放出热量19.3kJ,则其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH=-38.6kJ·mol-1
3. 下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A. 氯水在光照下颜色变浅,最终变为无色
B. 夏天打开啤酒瓶,有很多气泡冒出
C. 由NO2(g)、N2O4(g)组成的平衡体系通过缩小体积加压后颜色变深
D. 实验室用排饱和食盐水的方法收集Cl2
4. 三甲胺是重要的化工原料。我国科学家实现了使用铜催化剂将,二甲基甲酰胺[,简称]转化为三甲胺的合成路线。结合实验与计算机模拟结果,研究单个分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*装示物质吸附在铜催化剂上)。下列说法错误的是
A. 该历程中发生极性键和非极性键的断裂
B. 该历程中的最大能量差值为
C. 铜催化剂的作用之一是吸附反应物形成更稳定的反应中间体
D. 若完全转化为三甲胺,则会释放出的能量
5. 下列装置及设计不能达到实验目的的是
A. 图A测定中和反应的反应热
B. 图B探究反应物浓度对反应速率的影响
C. 图C测定锌与稀硫酸反应生成氢气的速率
D. 图D探究温度对化学平衡的影响
6. 下列有关合成氨条件的选择和解释不合理的是
A. 使用催化剂,可加快N2和H2合成氨的速率
B. 高压比常压条件更有利于合成氨
C. 采用500℃左右主要考虑反应速率问题
D. 采用高温高压合成氨有利于提高反应速率和平衡产率
7. 为探究外界条件对反应: 的影响,以和的物质的量之比为开始反应,通过实验得到不同条件下反应达到平衡时的物质的量分数与压强及温度的关系,实验结果如图所示。下列判断正确的是
A.
B.
C. 升高温度,、都增大,平衡常数减小
D. 恒温恒压时,向已达到平衡的体系中加入少量,再次达到平衡后的物质的量分数增大
8. 为早日实现“碳中和碳达峰”目标,钌()是极好的催化剂,常用于氢化、异构化、氧化等重要反应。用钌()基催化剂催化和的反应时,每生成液态放出的热量,反应机理如图,下列说法正确的是
A. 图示中物质I、II均为该反应的催化剂,III为该反应的中间产物
B. 图示中参与循环的物质只有和
C. 由题意知:
D. 反应的活化能为
9. 在容积一定的密闭容器中,置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应:,平衡时与温度T的关系如图所示,则下列说法不正确的是
A. 该反应的
B. 若该反应在T1、时的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2
C. 在时,若反应体系处于状态D,则此时
D. 若状态B、C、D的压强分别为、、,则
10. 在如图所示的三个容积相同的容器①②③中进行如下反应:3A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0,若起始温度相同,分别向三个容器中通入3 mol A和1 mol B,则达到平衡时各容器中C物质的体积分数由大到小的顺序为( )
A. ③②① B. ③①② C. ①②③ D. ②①③
二、选择题(每小题有1-2个选项符合题意,每题4分,共20分)
11. 在标准状态下,由最稳定的单质合成1mol某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓,用表示,最稳定单质的标准摩尔生成焓为0,有关物质的如图所示。下列说法正确的是
A. 标准状态下,比稳定
B. 的
C. 的摩尔燃烧焓为-1411.1
D. 1mol的键能小于2mol与3mol的键能之和
12. 利用传感技术可探究压强对化学平衡的影响。往注射器中充入适量气体保持活塞位置不变达到平衡(图甲);恒定温度下,分别在时快速移动注射器活塞后保持活塞位置不变,测得注射器内气体总压强随时间变化如图乙。下列说法错误的是
A. 图中B点处的转化率为6%
B. 图中B、E两点对应的反应速率:
C. 图中B、H两点的气体平均相对分子质量大小为
D. 图中C点到D点平衡逆向移动,针筒内气体颜色D点比B点浅
13. 某实验小组用0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/LH2SO4溶液为反应物,探究外界条件对化学反应速率的影响,实验记录如下表。已知反应:
实验序号
温度/℃
Na2S2O3/mL
H2SO4/mL
H2O/mL
出现沉淀所需的时间/s
Ⅰ
0
5
5
10
12
Ⅱ
0
5
10
5
t1
Ⅲ
0
5
7
a
10
Ⅳ
30
5
5
10
t2
下列说法正确的是
A. 实验Ⅱ中
B. 实验Ⅲ中a=5
C. 对比实验Ⅰ、Ⅱ可得:温度相同时,增大反应物浓度,化学反应速率减慢
D. 可以预测实验Ⅳ:
14. 利用CO2合成甲醇的反应为 。恒压条件下,向密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2,反应一段时间,已知分子筛膜能选择性分离出H2O,则在有分子筛膜和催化剂及无分子筛膜和无催化剂时,甲醇的产率随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.
B. 曲线m表示反应使用了分子筛膜和催化剂
C. 相同条件下,若起始时投入2 mol CO2和6 mol H2,则甲醇的平衡产率不变
D. 起始时若不使用催化剂,反应物的平衡转化率会降低
15. 催化加氢可合成二甲醚,发生的主要反应有:
反应I:
反应II:
在恒压、时,若仅考虑上述反应,平衡时和的选择性及的转化率随温度的变化如图中实线所示。下列说法错误的是
已知:的选择性
A.
B. 图中曲线②表示平衡时转化率随温度的变化
C. 平衡时转化率随温度的变化可能如图中虚线所示
D. 200℃时,使用对反应I选择性高的催化剂可提高的生产效率
三、非选择题(每空2分,共60分)
16. 某实验小组用0.50mol·L-1NaOH溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液进行中和反应反应热的测定。取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验,实验数据如表。
(1)请填写下表中四组应用于计算的温度差平均值为:___________℃。
组
起始温度/℃
终止温度/℃
温度差平均值/℃
溶液
NaOH溶液
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
(2)近似认为0.50mol·L-1NaOH溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液的密度都是1g·cm-3,中和后生成溶液的比热容J·g-1·℃-1,生成1mol水的反应热___________(取小数点后一位)。
(3)上述实验数值结果与-57.3 kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是___________(填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的内筒中
c.用温度计测定NaOH溶液的起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
d.用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数
(4)实验中改用30 mL 0.50 mol·L-1 的硫酸溶液和60 mL 0.50mol·L-1 的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成1 mol 水的反应热___________(填“相等”或“不相等”)。
17. 实现“碳中和、碳达峰”是中国对国际社会的庄严承诺。二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。结合下列有关图示和所学知识回答:
(1)用催化加氢可以制取乙烯: kJ·mol-1.又知:相关化学键的键能如下表所示。
化学键
注:乙烯的结构式如图:
键能kJ/mol
803
436
x
414
464
①表中的x=___________。
②有利于提高平衡体系中乙烯体积分数的措施有___________(填标号)。
A.适当降温 B.适当升温 C.适当减压 D.分离出
(2)14g完全燃烧生成和液态水时,放出705kJ的热量。其燃烧热的热化学方程式为___________。
(3)已知:①2P(s,红磷) kJ/mol
②2P(s,红磷) kJ/mol
将1.86g红磷在2.24L(已换算成标准状况)中引燃,生成了大量的白色烟雾,完全反应后,若红磷和均无剩余,且生成的每种产物均只有一种状态,此时放出的热量为___________kJ。
(4)二甲醚()是重要的化工原料,也可用CO和制得,反应的热化学方程式如下: kJ/mol该条件下,起始时向容器中,投入2molCO和4mol,测得某时刻该反应中放出的热量为123.6kJ,此时CO的转化率为___________。
18. 实验小组探究酸对平衡的影响。将0.005mol·L-1溶液(接近无色)和0.01mol·L-1KSCN溶液等体积混合,得到红色溶液。
已知:溶液呈酸性的原因是水解:。
(1)甲同学认为加入酸后,会使体系中___________增大,导致该平衡正向移动,溶液颜色加深。
【设计并实施实验】取两等份红色溶液,进行如下操作并记录现象。
[查阅资料]和、均能发生络合反应:(黄色);(无色)。
实验Ⅰ.探究现象a中溶液颜色变化的原因
编号
操作
现象
①
向2mL红色溶液中滴加5滴水
溶液颜色无明显变化
②
向2mL红色溶液中滴加5滴3mol·L-1KCl溶液
溶液颜色变浅,呈橙色
(2)实验①的目的是___________。
(3)根据实验①和实验②的结果,从平衡移动角度解释现象a:___________。
实验Ⅱ.探究现象b中溶液呈浅黄色的原因
编号
操作
现象
③
取1mL0.0025mol·L-1溶液(无色),加入1mL0.01mol·L-1KSCN溶液,再加入5滴1.5mol·L-1溶液。
溶液先变红,加硫酸后变为浅黄色
④
取1mL0.005mol·L-1溶液,___________
得到无色溶液
(4)结合实验③可推测现象b中使溶液呈浅黄色的微粒可能有两种,分别是___________。
(5)乙同学进一步补充了实验④,确证了现象b中使溶液呈浅黄色的微粒只是(4)中的一种,请将实验④的操作及现象补充完整:___________。
19. 化学反应原理研究碳、氮的化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
Ⅰ.汽车尾气脱硝脱碳主要原理为 。
(1)该反应的___________0(填“>”“<”或“=”)。
(2)在2L密闭容器中,充入5molCO和4molNO,发生上述反应,如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。
①温度___________(填“>”“<”或“=”)
②压强为10MPa、温度为条件下,达到平衡状态,NO的平衡转化率为___________,该温度下平衡常数___________L·mol-1(保留两位有效数字)。
Ⅱ.
(3)如图,P是可自由平行滑动的活塞,在相同温度时,容器中进行反应,向A中充入2mol和6mol,关闭K,向B中充入1mol和1mol。已知:起始时容器A和B的体积均为aL,达到平衡时,B的体积为1.25aL。此时,容器B中的物质的量浓度为___________,若打开K,一段时间后重新达到平衡时,B的体积为___________L(连通管中气体体积忽略不计)。
(4)已知某温度时,反应的平衡常数,在该温度下的2L密闭容器中投入足量的活性炭和2.0molNO发生反应,时刻达到平衡。
①请在图中画出反应过程中随时间t的变化曲线___________。
②若反应开始到平衡所用时间为4min,则0~4min内用表示的反应速率为___________。
③能说明该反应达到平衡状态的是___________(填序号)
A.NO的浓度保持不变 B.断开1mol的同时生成1mol键
C.容器内气体压强不变 D.混合气体的平均摩尔质量不变
20. 油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
① kJ·mol-1
② kJ·mol-1
③ kJ·mol-1.
计算热分解反应④的___________kJ·mol-1.
(2)在1470K、100kPa反应条件下,将的混合气进行热分解反应。平衡时混合气中与的分压相等,平衡转化率为___________,压强平衡常数___________kPa(保留两位小数)。
(3)在1373K、100kPa反应条件下,对于分别为4:1、1:1、1:4、1:9、1:19的混合气,热分解反应过程中转化率随时间的变化如下图所示。
①越小,平衡转化率___________(填“越大”“越小”或“无影响”)。理由是___________。
②对应图中曲线___________,计算其在0-0.1s之间,分压的平均变化率为___________。
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聊城一中老校区、新校区高二上学期第一次阶段性测试
化学试题
时间:90分钟 分值:100分
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 P-31
一、选择题:本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 下列诗词描述的变化中,放热反应和吸热反应都有发生的是
A. 南宋·辛弃疾《青玉案》中“东风夜放花千树,更吹落,星如雨”描述元宵夜焰火
B. 明·于谦《石灰吟》中“粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间”用石灰石比拟报国志士
C. 北宋·苏轼《石炭》中“投泥泼水愈光明,烁玉流金见精悍”描写了煤炭的性质
D. 北宋·王安石《元日》中“爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏”描述了春节的习俗
【答案】C
【解析】
【详解】A.焰火利用了金属元素的焰色试验,是电子由较高激发态到较低激发态或基态跃迁时释放能量而产生的,是物理变化,过程中无吸热反应,故A错误;
B.“粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间”其中CaO+H2O=Ca(OH)2、Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O均为放热反应,故B错误;
C.“投泥泼水愈光明,烁玉流金见精悍”涉及碳和H2O反应生成CO和氢气,属于吸热反应,CO和氢气燃烧是放热反应,即放热反应和吸热反应都有发生,故C正确;
D.“爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏”中燃放烟花的过程中涉及物质的燃烧,燃烧过程发光发热,无吸热反应,故D错误;
故答案为:C。
2. 下列说法正确的是
A. C(石墨,s)=C(金刚石,s)ΔH=+1.9kJ·mol-1,则:由石墨制取金刚石的反应是吸热反应,金刚石比石墨稳定
B. 已知C2H5OH(1)的燃烧热是1366.8kJ·mol-1,则C2H5OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)反应的ΔH=-1366.8kJ·mol-1
C. 一定条件下2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH1,2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(l) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D. 在一定温度和压强下,将0.5molN2和1.5molH2充分反应生成NH3(g),放出热量19.3kJ,则其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH=-38.6kJ·mol-1
【答案】C
【解析】
【详解】A.C(石墨,s)=C(金刚石,s)ΔH=+1.9kJ·mol-1,则:由石墨制取金刚石的反应是吸热反应,能量越低越稳定,石墨比稳定金刚石,A错误;
B.燃烧热指1mol可燃物完全燃烧生成指定产物放出的热量,水应该为液态,B错误;
C.因为同种物质由气态变为液态会放热,所以生成2molSO3(g)比生成2molSO3(l)放出的热量少,即0>△H1>△H2,C正确;
D.合成氨的反应为可逆反应,不能进行完全,D错误;
故选C。
3. 下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A. 氯水在光照下颜色变浅,最终变为无色
B. 夏天打开啤酒瓶,有很多气泡冒出
C. 由NO2(g)、N2O4(g)组成的平衡体系通过缩小体积加压后颜色变深
D. 实验室用排饱和食盐水的方法收集Cl2
【答案】C
【解析】
【详解】A.氯水中存在,光照下发生反应,随反应进行HClO浓度减小,平衡正向移动,氯气浓度逐渐减小至消失,最终颜色变浅至无色,可用平衡移动原理解释,故A不符合题意;
B.夏天打开啤酒瓶,是压强减小,平衡逆向移动,有很多气泡冒出,可用平衡移动原理解释,故B不符合题意;
C. 由NO2(g)、N2O4(g)组成的平衡体系,缩小体积增大压强体系物质浓度增大,颜色变深,而且平衡正向移动,在变深基础上变浅,最终颜色仍然变深,所以颜色变深不能用平衡移动原理解释,故C符合题意;
D.饱和食盐水中氯离子浓度大,平衡逆向移动,抑制氯气和水反应,所以可用排饱和食盐水的方法收集Cl2可用平衡移动原理解释,故D不符合题意;
故答案为:C
4. 三甲胺是重要的化工原料。我国科学家实现了使用铜催化剂将,二甲基甲酰胺[,简称]转化为三甲胺的合成路线。结合实验与计算机模拟结果,研究单个分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*装示物质吸附在铜催化剂上)。下列说法错误的是
A. 该历程中发生极性键和非极性键的断裂
B. 该历程中的最大能量差值为
C. 铜催化剂的作用之一是吸附反应物形成更稳定的反应中间体
D. 若完全转化为三甲胺,则会释放出的能量
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.(CH3)2NCHO(g)与H2(g)反应最终生成N(CH3)3(g)过程中N-C与H-H键一定会断裂,故有极性键和非极性键断裂,A项正确;
B.看历程最后一步中出现了最大能量-1.02-(-2.21)eV=1.19eV,B项正确;
C.铜催化剂的作用之一是吸附反应物形成更稳定的反应中间体,图中可见反应中间体能量低,稳定,C项正确;
D.该反应的总反应由(CH3)2NCHO(g)转化为N(CH3)3(g),但1.02eV为单个(CH3)2NCHO(g)反应时放出的热量,故,D项错误;
答案选D。
5. 下列装置及设计不能达到实验目的的是
A. 图A测定中和反应的反应热
B. 图B探究反应物浓度对反应速率的影响
C. 图C测定锌与稀硫酸反应生成氢气的速率
D. 图D探究温度对化学平衡的影响
【答案】B
【解析】
【详解】A.装置配有隔热层减少热量散失,同时配备温度计、环形玻璃搅拌器,可准确测定中和反应反应热,A不符合题意;
B.与不反应,不影响的分解速率,改变的浓度无法探究反应物浓度对反应速率的影响,B符合题意;
C.可通过测定相同时间内生成氢气的体积,或生成相同体积氢气所用的时间,计算锌与稀硫酸反应生成氢气的速率,装置可达到实验目的,C不符合题意;
D.反应,为红棕色,为无色,通过对比冷水和热水中烧瓶内气体的颜色深浅,可判断温度对化学平衡的影响,D不符合题意;
故答案选B。
6. 下列有关合成氨条件的选择和解释不合理的是
A. 使用催化剂,可加快N2和H2合成氨的速率
B. 高压比常压条件更有利于合成氨
C. 采用500℃左右主要考虑反应速率问题
D. 采用高温高压合成氨有利于提高反应速率和平衡产率
【答案】D
【解析】
【详解】A.催化剂能够加快反应速率,选项A合理;
B.合成氨反应的化学方程式为N2 + 3H22NH3,该反应为气体体积减小的反应,加压有利于平衡正向移动,因此高压比常压条件更有利于合成氨,选项B合理;
C.温度越高,反应速率越快,且在时500℃催化剂活性最大,因此采用500℃左右主要考虑反应速率问题,选项C合理;
D.采用高温有利于提高反应速率,由于合成氨反应为气体体积减小的放热反应,因此低温、高压有利于提高平衡产率,选项D不合理;
答案选D。
7. 为探究外界条件对反应: 的影响,以和的物质的量之比为开始反应,通过实验得到不同条件下反应达到平衡时的物质的量分数与压强及温度的关系,实验结果如图所示。下列判断正确的是
A.
B.
C. 升高温度,、都增大,平衡常数减小
D. 恒温恒压时,向已达到平衡的体系中加入少量,再次达到平衡后的物质的量分数增大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.由图象可知,降低温度,的物质的量分数增大,说明降低温度平衡向正反应方向移动,正反应是放热反应,,选项A错误;
B.降低压强,的物质的量分数减小,说明平衡向逆反应方向移动,减小压强,化学反应向气体分子数增加的方向进行,所以,选项B错误;
C.升高温度,正、逆反应速率都加快,但因正反应是放热反应,所以平衡常数减小,选项C正确;
D.恒温恒压,向已达到平衡的体系中加入少量,与原平衡等效,再次达到平衡后的物质的量分数不变,选项D错误。
答案选C。
8. 为早日实现“碳中和碳达峰”目标,钌()是极好的催化剂,常用于氢化、异构化、氧化等重要反应。用钌()基催化剂催化和的反应时,每生成液态放出的热量,反应机理如图,下列说法正确的是
A. 图示中物质I、II均为该反应的催化剂,III为该反应的中间产物
B. 图示中参与循环的物质只有和
C. 由题意知:
D. 反应的活化能为
【答案】C
【解析】
【详解】A.物质I先与H2反应得到II,反应结束最终生成I,I为该反应的催化剂,物质II、III为该反应的中间产物,A错误;
B.图示中参与循环的物质有CO2、H2和水,B错误;
C.根据题意,生成92g液态HCOOH,即2molHCOOH,放出62.4kJ的热量,反应反向放热变吸热,则热化学方程式HCOOH(1)=CO2(g)+H2(g) ΔH=+31.2kJ⋅mol−1正确,C正确;
D.62.4kJ的热量是生成92g液态HCOOH时反应物与生成物的能量差值,不是反应的活化能, D错误;
故本题选C。
9. 在容积一定的密闭容器中,置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应:,平衡时与温度T的关系如图所示,则下列说法不正确的是
A. 该反应的
B. 若该反应在T1、时的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2
C. 在时,若反应体系处于状态D,则此时
D. 若状态B、C、D的压强分别为、、,则
【答案】D
【解析】
【详解】A. 由图可知,温度越高,平衡时c(NO)越大,即升高温度平衡逆向移动,所以正反应为放热反应,即,故A正确;
B. 该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,所以升温化学平衡常数减小,故K1>K2,故B正确;
C. 时反应进行到状态D,c(NO)高于平衡浓度,故反应向正反应方向进行,则一定有,故C正确;
D. 因反应前后气体物质的量不变,则达到平衡状态时,压强和温度成正比例关系,则,故D错误。
故选D。
10. 在如图所示的三个容积相同的容器①②③中进行如下反应:3A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0,若起始温度相同,分别向三个容器中通入3 mol A和1 mol B,则达到平衡时各容器中C物质的体积分数由大到小的顺序为( )
A. ③②① B. ③①② C. ①②③ D. ②①③
【答案】A
【解析】
【详解】3A(g)+B(g) 2C(g)是体积减小的、放热的可逆反应。①容器反应过程中,体积不变,温度升高,与容器②相比,相当于升温,不利于反应正向移动,C物质的体积分数②>①;③容器体积可变、压强不变,正反应体积减小,所以③中的压强始终高于②,有利于反应正向移动,C物质的体积分数③>②,达到平衡时各容器中C物质的体积分数由大到小的顺序为③②①,故选A。
【点睛】本题考查温度、压强对化学平衡移动的影响,能正确分析①②容器温度变化、②③压强变化是解题的关键。
二、选择题(每小题有1-2个选项符合题意,每题4分,共20分)
11. 在标准状态下,由最稳定的单质合成1mol某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓,用表示,最稳定单质的标准摩尔生成焓为0,有关物质的如图所示。下列说法正确的是
A. 标准状态下,比稳定
B. 的
C. 的摩尔燃烧焓为-1411.1
D. 1mol的键能小于2mol与3mol的键能之和
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由图可知,的=+52.5kJ/mol,的=-83.9kJ/mol,可知的能量比低,故比稳定,A正确;
B.的=-285.8,如果生成,则放出的热量更少,则的>-285.8,B错误;
C.由图有如下热化学方程式:①;② ;③;根据盖斯定律,方程式①×2+②×2-③可得,即的摩尔燃烧焓为-1411.1,C正确;
D.由图可知,的=-83.9,即2C(s)+3H2(g)=C2H6(g),故1mol的键能大于2mol与3mol的键能之和,D错误;
故选AC。
12. 利用传感技术可探究压强对化学平衡的影响。往注射器中充入适量气体保持活塞位置不变达到平衡(图甲);恒定温度下,分别在时快速移动注射器活塞后保持活塞位置不变,测得注射器内气体总压强随时间变化如图乙。下列说法错误的是
A. 图中B点处的转化率为6%
B. 图中B、E两点对应的反应速率:
C. 图中B、H两点的气体平均相对分子质量大小为
D. 图中C点到D点平衡逆向移动,针筒内气体颜色D点比B点浅
【答案】C
【解析】
【分析】由图可知,时快速拉动注射器活塞,针筒内气体体积增大,压强迅速减小,平衡逆向移动,时推动注射器活塞,针筒内气体体积减小,压强迅速增大,平衡正向移动,据此解答。
【详解】A.反应开始时总压强是100 ,B点处压强是97 ,减少3 ,根据物质反应转化关系可知:反应消耗6,由于在恒温恒容时气体的物质的量的比等于压强之比,故的转化率:,A正确;
B.压强越大、反应速率越快,则B、E两点对应的正反应速率:,B正确;
C.B、H两点气体压强相同,但容器体积不同,由于F点压强大于B点,说明F点容器体积小于B点,而F→H是正向建立平衡的过程,因此,H点相对于B点是加压,平衡正向移动,气体物质的量,因两点的气体质量相等,所以B、H两点的气体平均相对分子质量大小为,C错误;
D.时快速拉动注射器活塞,针筒内气体体积增大,压强迅速减小,C点到D点平衡逆向移动,但是平衡移动的影响小于浓度减小的影响,所以针筒内气体颜色D比B点浅,D正确;
故答案选C。
13. 某实验小组用0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/LH2SO4溶液为反应物,探究外界条件对化学反应速率的影响,实验记录如下表。已知反应:
实验序号
温度/℃
Na2S2O3/mL
H2SO4/mL
H2O/mL
出现沉淀所需的时间/s
Ⅰ
0
5
5
10
12
Ⅱ
0
5
10
5
t1
Ⅲ
0
5
7
a
10
Ⅳ
30
5
5
10
t2
下列说法正确的是
A. 实验Ⅱ中
B. 实验Ⅲ中a=5
C. 对比实验Ⅰ、Ⅱ可得:温度相同时,增大反应物浓度,化学反应速率减慢
D. 可以预测实验Ⅳ:
【答案】D
【解析】
【详解】A.实验Ⅱ硫酸的浓度大于实验Ⅲ,浓度越大反应速率越快,所以t1<10,A错误;
B.根据控制变量法,需混合后溶液总体积相等,其它几组实验液体的总体积均为20mL,因此实验Ⅲ中a=8,B错误;
C.实验Ⅰ用时12s,实验Ⅱ用时<10s,因此温度相同时,增大反应物浓度,化学反应速率加快,C错误;
D.温度越高,反应速率越快,实验Ⅰ与实验Ⅳ浓度相同,实验Ⅳ的温度高,因此可以预测实验Ⅳ:t2<12,D正确;
答案选D。
14. 利用CO2合成甲醇的反应为 。恒压条件下,向密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2,反应一段时间,已知分子筛膜能选择性分离出H2O,则在有分子筛膜和催化剂及无分子筛膜和无催化剂时,甲醇的产率随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.
B. 曲线m表示反应使用了分子筛膜和催化剂
C. 相同条件下,若起始时投入2 mol CO2和6 mol H2,则甲醇的平衡产率不变
D. 起始时若不使用催化剂,反应物的平衡转化率会降低
【答案】AC
【解析】
【分析】由图象可知,在相同温度下,n的产率高于m,说明n的反应物转化率更大,已知分子筛能分离出H2O,有利于平衡正向移动,故n表示使用了分子筛;由n知,当温度高于一定值后,升高温度,甲醇的产率下降,说明平衡逆向移动,则正反应为放热反应,由此解答。
【详解】A.由分析可知,该反应为放热反应,,A正确;
B.由上述分析可知,n线表示使用了分子筛和催化剂,B错误;
C.该反应在恒压条件下进行,若起始时投入2 mol CO2和6 mol H2,和容器中通入1 mol CO2和3 mol H2为等效平衡,转化率相同,C正确;
D.催化剂不能使平衡发生移动,故若不使用催化剂,反应物的平衡转化率会不变,D错误;
故选AC。
15. 催化加氢可合成二甲醚,发生的主要反应有:
反应I:
反应II:
在恒压、时,若仅考虑上述反应,平衡时和的选择性及的转化率随温度的变化如图中实线所示。下列说法错误的是
已知:的选择性
A.
B. 图中曲线②表示平衡时转化率随温度的变化
C. 平衡时转化率随温度的变化可能如图中虚线所示
D. 200℃时,使用对反应I选择性高的催化剂可提高的生产效率
【答案】BC
【解析】
【分析】反应Ⅰ是焓变小于零的放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,二甲醚的选择性减小,则曲线②表示二甲醚的选择性随温度的变化;曲线①随温度升高而上升,说明反应Ⅱ为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,则曲线①表示一氧化碳的选择性随温度的变化、曲线③表示平衡时二氧化碳转化率随温度的变化。
【详解】A.由分析可知,反应Ⅱ为焓变大于0的吸热反应,则a大于0,故A正确;
B.由分析可知,曲线③表示平衡时二氧化碳转化率随温度的变化,故B错误;
C.由二氧化碳和氢气的起始物质的量比可知,若只发生反应Ⅰ,二氧化碳和氢气的平衡转化率之比为1:1,若只发生反应Ⅱ,二氧化碳转化率和氢气转化率之比为3:1,则平衡时1:1<二氧化碳转化率与氢气的转化率之比<3:1;升高温度,反应Ⅰ平衡向逆反应方向移动、反应Ⅱ平衡正向移动,则二氧化碳转化率和氢气转化率之比越来越远离1:1,所以图中虚线不可能表示氢气的平衡转化率,故C错误;
D.200℃时,使用对反应I选择性高的催化剂,可以加快生成二甲醚的反应速率,从而提高二甲醚的生产效率,故D正确;
故选BC。
三、非选择题(每空2分,共60分)
16. 某实验小组用0.50mol·L-1NaOH溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液进行中和反应反应热的测定。取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验,实验数据如表。
(1)请填写下表中四组应用于计算的温度差平均值为:___________℃。
组
起始温度/℃
终止温度/℃
温度差平均值/℃
溶液
NaOH溶液
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
(2)近似认为0.50mol·L-1NaOH溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液的密度都是1g·cm-3,中和后生成溶液的比热容J·g-1·℃-1,生成1mol水的反应热___________(取小数点后一位)。
(3)上述实验数值结果与-57.3 kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是___________(填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的内筒中
c.用温度计测定NaOH溶液的起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
d.用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数
(4)实验中改用30 mL 0.50 mol·L-1 的硫酸溶液和60 mL 0.50mol·L-1 的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成1 mol 水的反应热___________(填“相等”或“不相等”)。
【答案】(1)4.0 (2)
(3)abc (4)相等
【解析】
【小问1详解】
4次温度差分别为:4.0℃,6.1℃,3.9℃,4.1℃,第2组舍去,温度差平均值=℃,故答案为:4.0;
【小问2详解】
50mL 0.50mol•L-1氢氧化钠与30mL 0.50mol•L-1硫酸溶液进行中和反应,生成水的物质的量为,溶液的质量为:,温度变化的值为,则生成0.025 mol水放出的热量为:,即1.3376 kJ,所以实验测得的中和热,故答案为:;
【小问3详解】
本实验测定53.5 kJ/mol比57.3 kJ/mol小,说明有热量损失,
a.装置保温、隔热效果差,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,故a正确;
b.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的内筒中。会导致热量散失,放出热量偏少,所得数值偏小,故b正确;
c.温度计测定NaOH溶液起始温度后直接插入稀H2SO4测温度,硫酸的起始温度偏高,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,故c正确;
d.量取NaOH溶液的体积时仰视读数,会导致所量的氢氧化钠溶液体积偏大,放出的热量偏高,中和热的数值偏大,故d错误;
故答案为:abc;
【小问4详解】
反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,改用30 mL 0.50mol/L的硫酸跟60 mL 0.50mol·L-1的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量增多,所放出的热量偏大,但是中和热均是强酸和强碱反应生成1 mol 水时放出的热,与酸碱的用量无关,所以改用30 mL 0.50mol/L 的硫酸跟60 mL 0.50mol/L 的NaOH溶液进行反应,测得中和热数值相等,故答案为:相等。
17. 实现“碳中和、碳达峰”是中国对国际社会的庄严承诺。二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。结合下列有关图示和所学知识回答:
(1)用催化加氢可以制取乙烯: kJ·mol-1.又知:相关化学键的键能如下表所示。
化学键
注:乙烯的结构式如图:
键能kJ/mol
803
436
x
414
464
①表中的x=___________。
②有利于提高平衡体系中乙烯体积分数的措施有___________(填标号)。
A.适当降温 B.适当升温 C.适当减压 D.分离出
(2)14g完全燃烧生成和液态水时,放出705kJ的热量。其燃烧热的热化学方程式为___________。
(3)已知:①2P(s,红磷) kJ/mol
②2P(s,红磷) kJ/mol
将1.86g红磷在2.24L(已换算成标准状况)中引燃,生成了大量的白色烟雾,完全反应后,若红磷和均无剩余,且生成的每种产物均只有一种状态,此时放出的热量为___________kJ。
(4)二甲醚()是重要的化工原料,也可用CO和制得,反应的热化学方程式如下: kJ/mol该条件下,起始时向容器中,投入2molCO和4mol,测得某时刻该反应中放出的热量为123.6kJ,此时CO的转化率为___________。
【答案】(1) ①. 766 ②. AD
(2)
(3)19.35 (4)60%
【解析】
【小问1详解】
①根据反应物的总键能-生成物的总键能进行计算,即803×2+436×3-(x+4×414)-4×464=,解得x=766;
②A.该反应为放热反应,适当降低温蒂,平衡正向移动,乙烯体积分数提高,A正确;
B.该反应为放热反应,适当升高温蒂,平衡逆向移动,乙烯体积分数降低,B错误;
C.该反应为气体分子数减小的反应,减压平衡逆向移动,乙烯体积分数降低,C错误;
D.分离出,水蒸气的浓度降低,平衡正向移动,乙烯体积分数提高,D正确;
故选AD;
【小问2详解】
C2H4燃烧的反应,根据题意可知14g C2H4物质的量为0.5mol,放出 705kJ的热量,则1mol C2H4放出的热量为705kJ×2=1410kJ,C2H4燃烧热的热化学方程式为;
【小问3详解】
设氯气与红磷反应生成三氯化磷的物质的量为xmol、生成五氯化磷的物质的量为ymol,由题意可得:①x+y=,②3x+5y=,解得x=0.05mol、y=0.01mol,则反应放出的热量为(850.0kJ/mol×0.01mol+604.0kJ/mol×0.05mol)×=19.35kJ,故答案为:19.35;
【小问4详解】
由题意可知,反应放出123.6 kJ热量时,消耗一氧化碳的物质的量为×2=1.2mol,则此时一氧化碳的转化率为×100%=60%。
18. 实验小组探究酸对平衡的影响。将0.005mol·L-1溶液(接近无色)和0.01mol·L-1KSCN溶液等体积混合,得到红色溶液。
已知:溶液呈酸性的原因是水解:。
(1)甲同学认为加入酸后,会使体系中___________增大,导致该平衡正向移动,溶液颜色加深。
【设计并实施实验】取两等份红色溶液,进行如下操作并记录现象。
[查阅资料]和、均能发生络合反应:(黄色);(无色)。
实验Ⅰ.探究现象a中溶液颜色变化的原因
编号
操作
现象
①
向2mL红色溶液中滴加5滴水
溶液颜色无明显变化
②
向2mL红色溶液中滴加5滴3mol·L-1KCl溶液
溶液颜色变浅,呈橙色
(2)实验①的目的是___________。
(3)根据实验①和实验②的结果,从平衡移动角度解释现象a:___________。
实验Ⅱ.探究现象b中溶液呈浅黄色的原因
编号
操作
现象
③
取1mL0.0025mol·L-1溶液(无色),加入1mL0.01mol·L-1KSCN溶液,再加入5滴1.5mol·L-1溶液。
溶液先变红,加硫酸后变为浅黄色
④
取1mL0.005mol·L-1溶液,___________
得到无色溶液
(4)结合实验③可推测现象b中使溶液呈浅黄色的微粒可能有两种,分别是___________。
(5)乙同学进一步补充了实验④,确证了现象b中使溶液呈浅黄色的微粒只是(4)中的一种,请将实验④的操作及现象补充完整:___________。
【答案】(1)c(Fe3+)
(2)排除稀释使溶液颜色变化的干扰(证明溶液颜色变化是否与稀释有关)
(3)在Fe3++3SCN-Fe(SCN)3平衡体系中加入盐酸,Fe3+和Cl-发生络合反应使得c(Fe3+)减小,平衡逆向移动,c[Fe(SCN)3]减小,使溶液颜色变浅呈橙色
(4)FeCl和Fe(SCN)3
(5)加入1mL蒸馏水,再加入5滴1.5mol∙L−1H2SO4溶液;无明显现象。
【解析】
【分析】本实验首先是将0.005mol/L 溶液(接近无色) FeCl3和0.01mol/L KSCN溶液等体积混合,得到红色溶液。然后取两等份红色溶液,一份滴加盐酸,发现溶液颜色变浅,呈橙色,经过实验Ⅰ探究发现原因是因为三价铁和氯离子发生了络合反应使得c(Fe3+)减小,平衡逆向移动,c[Fe(SCN)3]减小,使溶液颜色变浅呈橙色;另一份加入硫酸溶液发现溶液变为浅黄色,经过实验Ⅱ证明变黄色的原因是Fe(SCN)3造成的;
【小问1详解】
加入酸后,会抑制铁离子水解,铁离子的浓度增大,会使Fe3++3SCN-Fe(SCN)3平衡正向移动,导致溶液颜色加深;
【小问2详解】
滴入KCl溶液时,溶液会被稀释,实验①滴入相同体积的水,可以排除稀释使溶液颜色变化的干扰;
【小问3详解】
结合资料中Fe3+、Cl-能够发生络合反应的信息以及实验①②的现象,可知a中:在平衡体系中加入盐酸,Fe3+、Cl-发生络合反应使得c(Fe3+)减小,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3平衡逆向移动,c[Fe(SCN)3]减小,使溶液颜色变浅呈橙色;
【小问4详解】
根据题中信息,FeCl3中加入KSCN溶液,得到红色,再加入稀硫酸,由于信息中[Fe(SO4)2]-是无色,根据实验③可推测现象b中使溶液呈浅黄色的微粒可能有两种,为[FeCl4]-和Fe(SCN)3;
【小问5详解】
补充了实验④,确证了现象b中使溶液呈浅黄色的微粒只是(5)中的一种,则可以将1mL0.01mol∙L−1KSCN溶液更换后为等体积的水,进行对照实验,观察氯离子对溶液现象的影响,故实验为:取1mL 0.005 mol/L FeC13溶液,加入1mL蒸馏水,再加入5滴1.5 mol/LH2SO4溶液,若最后得得到无色溶液,说明实验③中溶液呈浅黄色是Fe(SCN)3,则答案为:加入1mL蒸馏水,再加入5滴1.5mol∙L−1H2SO4溶液;无明显现象。
19. 化学反应原理研究碳、氮的化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
Ⅰ.汽车尾气脱硝脱碳主要原理为 。
(1)该反应的___________0(填“>”“<”或“=”)。
(2)在2L密闭容器中,充入5molCO和4molNO,发生上述反应,如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。
①温度___________(填“>”“<”或“=”)
②压强为10MPa、温度为条件下,达到平衡状态,NO的平衡转化率为___________,该温度下平衡常数___________L·mol-1(保留两位有效数字)。
Ⅱ.
(3)如图,P是可自由平行滑动的活塞,在相同温度时,容器中进行反应,向A中充入2mol和6mol,关闭K,向B中充入1mol和1mol。已知:起始时容器A和B的体积均为aL,达到平衡时,B的体积为1.25aL。此时,容器B中的物质的量浓度为___________,若打开K,一段时间后重新达到平衡时,B的体积为___________L(连通管中气体体积忽略不计)。
(4)已知某温度时,反应的平衡常数,在该温度下的2L密闭容器中投入足量的活性炭和2.0molNO发生反应,时刻达到平衡。
①请在图中画出反应过程中随时间t的变化曲线___________。
②若反应开始到平衡所用时间为4min,则0~4min内用表示的反应速率为___________。
③能说明该反应达到平衡状态的是___________(填序号)
A.NO的浓度保持不变 B.断开1mol的同时生成1mol键
C.容器内气体压强不变 D.混合气体的平均摩尔质量不变
【答案】(1)< (2) ①. < ②. 50% ③. 0.22
(3) ①. mol/L ②. 2.75a
(4) ①. ②. 0.075mol/(min·L) ③. AD
【解析】
【小问1详解】
该反应为气体减少的反应,;
【小问2详解】
①该反应,升高温度平衡逆向移动,NO体积分数增大,则温度:;
②压强为10MPa、温度为条件下,达到平衡状态,的体积分数为25%,设NO转化量为xmol,,同温同压条件下体积比等于物质的量之比,则,解得:,即NO转化量为2mol,转化率为:,平衡常数:;
【小问3详解】
①反应达到平衡时容器B的体积为1.5aL,
根据在恒温恒压条件下,体积比等于物质的量比分析,有,
解x=0.25,平衡时的物质的量为,其浓度为 mol/L;
②若打开K,一段时间后重新达到平衡,反应在恒压条件下达到平衡,根据恒温恒压条件下,起始加入物质的量比相同即可等效分析,设该反应到平衡时的体积为VL,则有,v=3.75aL,则容器B的体积为2.75a。
【小问4详解】
①设参与反应的NO物质的量为xmol,列三段式:,,解得,则平衡时,起始浓度:,图像如下:。
②0~4min内用表示的反应速率为=0.075mol/(min·L)。
③ A.NO的浓度保持不变可以说明反应达到了平衡,正确;
B.断开1mol的同时生成2mol键才能说明反应达到了平衡,错误;
C.反应前后压强不变,故容器内气体压强不变不能说明反应达到了平衡,错误;
D.混合气体的平均摩尔质量为变量,故平均摩尔质量不变可以说明反应达到了平衡,正确;
故选AD。
20. 油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
① kJ·mol-1
② kJ·mol-1
③ kJ·mol-1.
计算热分解反应④的___________kJ·mol-1.
(2)在1470K、100kPa反应条件下,将的混合气进行热分解反应。平衡时混合气中与的分压相等,平衡转化率为___________,压强平衡常数___________kPa(保留两位小数)。
(3)在1373K、100kPa反应条件下,对于分别为4:1、1:1、1:4、1:9、1:19的混合气,热分解反应过程中转化率随时间的变化如下图所示。
①越小,平衡转化率___________(填“越大”“越小”或“无影响”)。理由是___________。
②对应图中曲线___________,计算其在0-0.1s之间,分压的平均变化率为___________。
【答案】(1)+170
(2) ①. ②. 4.76
(3) ①. 越大 ②. 正反应是气体体积增大的可逆反应,越小,H2S的分压越小,相当于降低压强,平衡向正反应方向移动,因此H2S平衡转化率越大 ③. d ④. 24.9
【解析】
【小问1详解】
(反应①+反应②)×-反应③可得反应④,根据盖斯定律计算,==+170 kJ·mol-1,故答案为+170。
【小问2详解】
假设在该条件下,硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol,根据三段式可知:
平衡时混合气中与的分压相等,则二者的物质的量相等,即,,平衡转化率为=,平衡时总的物质的量为0.5 mol+0.25 mol+0.5 mol+4 mol=5.25 mol,=4.76,故答案为;4.76。
【小问3详解】
①由于正反应是气体体积增大的可逆反应,越小,H2S的分压越小,相当于降低压强,平衡向正反应方向移动,因此H2S平衡转化率越大,故答案为越大;正反应是气体体积增大的可逆反应,越小,H2S的分压越小,相当于降低压强,平衡向正反应方向移动,因此H2S平衡转化率越大。
②相同条件下,越小,H2S平衡转化率越高,所以对应的曲线是d;根据图像可知反应进行到0.1 s时H2S转化率为0.24,假设在该条件下,硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1 mol和9 mol,则根据三段式可知:
此时H2S的压强为,H2S的起始压强为,分压的平均变化率为=24.9,故答案为d;24.9。
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