内容正文:
蒲城中学2024-2025学年上学期高二第一次月考
化学
注意事项:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
3.本试卷命题范围:选择性必修1第一、二章。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32
一、选择题:本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 被称为人体冷冻学之父的罗伯特·埃廷格在1962年写出《不朽的前景》一书。他在书中列举了大量事实,证明了冷冻复活的可能。比如,许多昆虫和低等生物冬天都冻僵起来,春天又自动复活。下列结论中与上述信息相关的是( )
A. 化学反应前后质量守恒 B. 低温下分子无法运动
C. 温度降低,化学反应停止 D. 温度越低,化学反应越慢
2. 在进行中和热的测定中,下列操作错误的是( )
A. 反应前酸、碱溶液的温度要相同
B. 测量溶液的温度计要一直插在溶液中
C. 为了使反应均匀进行,可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)
D. 为了使反应更完全,可以使酸或碱适当过量
3. 下列反应的反应热的是
A. 与稀盐酸的反应 B. 与稀硫酸的反应
C. 焦炭在高温下与水蒸气的反应 D. 硫单质在氧气中燃烧
4. 在2L密闭容器内,某气体反应物在2s内由8mol变为7.2mol,则用该气体表示该反应的平均反应速率为
A. 0.4 mol·L−1·s−1 B. 0.3 mol·L−1·s−1 C. 0.2 mol·L−1·s−1 D. 0.1 mol·L−1·s−1
5. ,在存在时,该反应的机理为:
ⅰ.(快)
ⅱ.(慢)
下列说法正确的是
A. 反应速率主要取决于的质量 B. 是该反应的催化剂
C. 逆反应的活化能大于198kJ/mol D. 反应ⅰ是决速步骤
6. 已知在下,(辛烷)完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出热量。表示燃烧热的热化学方程式正确的是
A. C8H18(l)
B. C8H18(l)
C. C8H18(l)
D. C8H18(l)
7. 已知某中和反应的反应热可表示为,则该反应的其中一种反应物可以为
A. 浓硫酸 B. 稀硝酸 C. 稀氨水 D. 冰醋酸
8. 对于反应 △H>0,正反应速率变化如图所示,则时刻所改变的条件可能为
A. 升高温度 B. 增大压强
C. 增大,同时减小 D. 增加C的量
9. 已知在密闭容器中发生反应,若反应速率分别用、、、表示,则下列关系正确的是
A. B. C. D.
10. 已知:。碳不完全燃烧所得产物中,与的体积比为,则与碳完全燃烧相比,损失的热量为
A. B. C. D.
11. 在下,反应达到平衡。恒容时,温度升高,浓度减小。下列说法正确的是
A. 该反应的焓变为正值 B. 恒温下增大压强,反应体系的颜色加深
C. 升高温度,逆反应速率减小 D. 该反应平衡常数为
12. 乙醇的燃烧热为,甲醇的燃烧热为,且,若乙醇和甲醇的混合物1mol完全燃烧,反应热为,则乙醇和甲醇的物质的量之比为
A. B. C. D.
13. 关节炎首次发作一般在寒冷季节,原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr),易诱发关节疼痛,其化学机理是:
①
② △H
下列叙述错误的是
A. 降低温度,反应②平衡正向移动
B. 降低关节滑液中HUr及含量是治疗关节炎的方法之一
C. 反应②正方向是吸热反应
D. 关节保暖可以缓解疼痛,原理是平衡②逆向移动
14. 在密闭容器发生下列反应aA(g)⇌cC(g)+dD(g),反应达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡的1.8倍,下列叙述正确的是
A. a<c+d B. 平衡向正反应方向移动
C. D的体积分数变大 D. A的转化率变大
15. 工业上以为原料制备的原理为,在一定条件下向a、b两个恒温恒容密闭容器中均通入1.1mol (g)和1.1mol (g),测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b(如图所示)。已知容器a、b的体积均为10L,容器a的温度为,容器b的温度为,下列说法不正确的是
A. 容器a中从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025
B. a、b两容器的温度可能相同
C. 在达到平衡前,容器a的压强逐渐增大
D. 该反应在温度下的平衡常数为27
二、非选择题:本题包括4小题,共55分。
16. 氢能是理想的清洁能源,人类研究氢能源从未间断过。热化学循环分解水制是在水反应体系中加入一种中间物,经历不同的反应阶段,最终将水分解为和,这是一种节约能源、节省反应物料的技术,如图是热化学循环制氢气的流程:
(1)实验测得,燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为___________。
已知:键能为键能为,计算键能为___________。
(2)整个流程参与循环的物质是___________和___________。(填化学式)
(3)汞虽然有毒,但用途广泛。用汞和溴化钙作催化剂,可以在较低温度下经过下列反应使水分解制氢气和氧气:
①;
②……
③;
④。
反应②的化学方程式为___________。
(4)也可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示,则与反应生成和的热化学方程式为___________。
17. 在密闭容器中发生反应,其平衡常数和温度的关系如表所示。
700
800
830
1000
1200
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(1)该反应的平衡常数表达式为_______;由上表可知该反应的正反应为_______反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)830℃时,向容器中充入2mol 、8mol ,保持温度不变,反应达到平衡后,其平衡常数_______1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)下列有利于提高平衡时转化率的措施有_______(填字母)。
a.使用催化剂 b.升温 c.增大和的投料比
(4)若1200℃时,在某时刻反应混合物中、、CO、的浓度分别为2mol/L、2mol/L。4mol/L、4mol/L,则此时平衡_______(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
(5)实验发现,其他条件不变,在相同时间内,向上述反应体系中投入一定量的CaO,的体积分数增大,实验结果如图所示。已知:1微米=米,1纳米=米。
投入纳米CaO与投入微米CaO相比,的体积分数更高的原因是_______。
18. CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题,工业上有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0kJ•mol-1。将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得的物质的量随时间变化如图所示(实线)。
(1)已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ•mol-1。依据题中信息计算反应:2CH3OH(g)+3O2=2CO2(g)+4H2O(g) △H=__kJ•mol-1。
(2)a点正反应速率___(填大于、等于或小于)逆反应速率,前4min内,用CO2表示的平均反应速率为___mol•L-1•min-1。
(3)平衡时氢气的转化率a=___,该条件下反应的平衡常数K=___。
(4)仅改变某一实验条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,对应的实验条件改变的是___。
(5)二氧化碳催化加氢也可以合成乙烯,该反应是综合利用CO2的热点研究领域。CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C2H4):n(H2O)=___。当反应达到平衡时,若增大压强,则n(C2H4)___(填“变大”“变小”或“不变”)。
19. Ⅰ.在一定温度下,将2 mol A和2 mol B两种气体相混合后于容积为2 L的某密闭容器中,发生如下反应,2 min末反应达到平衡状态,生成了0.8 mol D,并测得C的浓度为0.4 mol/L,请填写下列空白:
(1)x值等于_______。
(2)A的转化率为_______。
(3)生成D的反应速率为_______。
(4)如果增大反应体系的压强,则平衡体系中C的质量分数_______。
Ⅱ.恒温下,将a mol 与b mol 的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:。
(5)若反应进行到某时刻时,,,则a=_______。
(6)反应达平衡时,混合气体的体积为716.8 L(标准状况下),其中的体积分数为25%。则平衡时的物质的量为_______。
(7)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同),_______。
(8)达到平衡时,和的转化率之比,_______。
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蒲城中学2024-2025学年上学期高二第一次月考
化学
注意事项:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
3.本试卷命题范围:选择性必修1第一、二章。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32
一、选择题:本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 被称为人体冷冻学之父的罗伯特·埃廷格在1962年写出《不朽的前景》一书。他在书中列举了大量事实,证明了冷冻复活的可能。比如,许多昆虫和低等生物冬天都冻僵起来,春天又自动复活。下列结论中与上述信息相关的是( )
A. 化学反应前后质量守恒 B. 低温下分子无法运动
C. 温度降低,化学反应停止 D. 温度越低,化学反应越慢
【答案】D
【解析】
【分析】由题给信息可知,冷冻复活与反应速率有关,一般来说,温度越低,反应速率越小,温度越高,反应速率越大。
【详解】温度的高低影响化学反应速率的快慢,温度越低,反应速率越慢,但反应不会停止,分子运动不会停止,与反应前后质量守恒无关。
故合理选项是D。
2. 在进行中和热的测定中,下列操作错误的是( )
A. 反应前酸、碱溶液的温度要相同
B. 测量溶液的温度计要一直插在溶液中
C. 为了使反应均匀进行,可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)
D. 为了使反应更完全,可以使酸或碱适当过量
【答案】C
【解析】
【详解】A、如果反应前酸、碱溶液的温度不同,无法计算反应初始温度,从而增大误差,所以反应前酸碱溶液的温度相同,误差较小,故A正确;
B、温度计要一直插在溶液中,观察最高温度,故B正确;
C、分次加入混合时,容易造成热量损失,使测试结果不准确,故C错误;
D、为了使反应进行更完全,可以使酸(碱)适当过量,故D正确。
故选C。
3. 下列反应的反应热的是
A. 与稀盐酸的反应 B. 与稀硫酸的反应
C. 焦炭在高温下与水蒸气的反应 D. 硫单质在氧气中燃烧
【答案】C
【解析】
【详解】A.与稀盐酸的反应是放热反应,,故A不符合题意;
B.与稀硫酸的反应是放热反应,,故B不符合题意;
C.焦炭在高温下与水蒸气的反应是吸热反应,,故C符合题意;
D.硫单质在氧气中燃烧是放热反应,,故D不符合题意。
答案选C。
4. 在2L密闭容器内,某气体反应物在2s内由8mol变为7.2mol,则用该气体表示该反应的平均反应速率为
A. 0.4 mol·L−1·s−1 B. 0.3 mol·L−1·s−1 C. 0.2 mol·L−1·s−1 D. 0.1 mol·L−1·s−1
【答案】C
【解析】
【详解】v=∆c/∆t=(8-7.2)/2/2=0.2mol/(L∙s),答案为C。
5. ,在存在时,该反应的机理为:
ⅰ.(快)
ⅱ.(慢)
下列说法正确的是
A. 反应速率主要取决于的质量 B. 是该反应的催化剂
C. 逆反应的活化能大于198kJ/mol D. 反应ⅰ是决速步骤
【答案】C
【解析】
【详解】A.由反应机理可知,V2O5是该反应的催化剂,反应速率与催化剂V2O5的质量有一定关系,但V2O5的质量不是决定性因素,故A错误;
B.根据A选项分析,V2O5是该反应的催化剂,VO2是该反应中间产物,故B错误;
C.正反应的活化能-逆反应的活化能,所以逆反应的活化能大于198kJ/mol,故C正确;
D.慢反应是决速步骤,即反应ⅱ为决速步骤,故D错误;
答案为C。
6. 已知在下,(辛烷)完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出热量。表示燃烧热的热化学方程式正确的是
A. C8H18(l)
B. C8H18(l)
C. C8H18(l)
D. C8H18(l)
【答案】B
【解析】
【分析】在下,(即辛烷)完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出热量,则完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出热量。
【详解】A.表示燃烧热的热化学方程式中应该生成液态水,且-5517.6kJ/mol,故A错误;
B.根据分析知,表示燃烧热的热化学方程式为C8H18(l),故B正确;
C.据分析可知,-5517.6kJ/mol,故C错误;
D.据分析可知,-5517.6kJ/mol,故D错误;
故选B。
7. 已知某中和反应的反应热可表示为,则该反应的其中一种反应物可以为
A. 浓硫酸 B. 稀硝酸 C. 稀氨水 D. 冰醋酸
【答案】B
【解析】
【详解】A.浓硫酸在稀释时要放出热量,导致放热增多,,故A不符合;
B.稀硝酸已经完全电离出了氢离子,与可溶性强碱反应,反应热可表示为,故B符合题意;
C.稀氨水电离吸热,导致放出的热量变少,,故C不符合;
D.冰醋酸电离吸热,导致放出的热量变少,,故D不符合。
答案选B。
8. 对于反应 △H>0,正反应速率变化如图所示,则时刻所改变的条件可能为
A. 升高温度 B. 增大压强
C. 增大,同时减小 D. 增加C的量
【答案】C
【解析】
【详解】A.反应的,升高温度,正反应速率增大,平衡正向移动,正反应速率逐渐减小,但升温后达到平衡时反应速率也会比升温前的平衡时的反应速率大,与图像不符,故A错误;
B.反应,反应物气体系数和小于生成物气体系数和,故增大压强,平衡逆向移动,正反应速率应逐渐增大,与图像不符,故B错误;
C.增大c(CO2),同时减小c(CO),平衡正向移动,改变瞬间正反应速率会突增,然后随着平衡正向移动,正反应速率逐渐减小,达到新平衡时如果各气体浓度之和比原平衡时各气体浓度之和小,则新平衡时的反应速率也会比原平衡时的反应速率小,故C正确;
D.C以固体形式参与反应,增加 C的量,对反应速率没有影响,故D错误;
故本题选C。
9. 已知在密闭容器中发生反应,若反应速率分别用、、、表示,则下列关系正确的是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】同一化学反应中,各物质的反应速率之比等于化学方程式中对应的化学计量数之比。 该反应中各物质化学计量数比为 ,因此反应速率满足 。据此分析。
【详解】A.由 ,得 ,A错误;
B.由,得,B错误;
C.由,得,C错误;
D.由,得,D正确;
故选D。
10. 已知:。碳不完全燃烧所得产物中,与的体积比为,则与碳完全燃烧相比,损失的热量为
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】碳不完全燃烧的产物为,根据盖斯定律可知,碳不完全燃烧损失的热量为产物中燃烧生成时放出的热量。碳的物质的量,不完全燃烧所得气体中,与的体积比为,根据碳原子守恒,求得的物质的量为,根据可知,燃烧生成时放出的热量为,所以碳不完全燃烧,损失的热量为,A正确。答案选A。
11. 在下,反应达到平衡。恒容时,温度升高,浓度减小。下列说法正确的是
A. 该反应的焓变为正值 B. 恒温下增大压强,反应体系的颜色加深
C. 升高温度,逆反应速率减小 D. 该反应平衡常数为
【答案】B
【解析】
【详解】A.恒容时升高温度c(NO)减小,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,焓变为负值,故A错误;
B.恒温下增大压强,缩小容器体积,导致c(NO2)增大,则气体颜色加深,故B正确;
C.升高温度,升高温度增大活化分子百分数,则正逆反应速率都增大,故C错误;
D.根据化学方程式,则K=,故D错误。
答案选B。
12. 乙醇的燃烧热为,甲醇的燃烧热为,且,若乙醇和甲醇的混合物1mol完全燃烧,反应热为,则乙醇和甲醇的物质的量之比为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设乙醇的物质的量为,由于混合物总物质的量为,因此甲醇的物质的量为;根据总反应热等于各组分燃烧热之和,可列方程: ,整理方程求解: ,故,所以甲醇的物质的量为;因此乙醇与甲醇的物质的量之比为 。故选B。
13. 关节炎首次发作一般在寒冷季节,原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr),易诱发关节疼痛,其化学机理是:
①
② △H
下列叙述错误的是
A. 降低温度,反应②平衡正向移动
B. 降低关节滑液中HUr及含量是治疗关节炎的方法之一
C. 反应②正方向是吸热反应
D. 关节保暖可以缓解疼痛,原理是平衡②逆向移动
【答案】C
【解析】
【详解】A.关节炎首次发作一般在寒冷季节,原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr),即低温有利于尿酸钠晶体(NaUr)形成,因此降低温度,反应②平衡正向移动,故A正确;
B.治疗关节炎需要减少尿酸钠晶体(NaUr)的量,即反应②平衡逆向移动,降低关节滑液中HUr、含量,反应②平衡逆向移动,可以减少尿酸钠晶体(NaUr)的量,是治疗关节炎的方法之一,故B正确;
C.低温有利于尿酸钠晶体(NaUr)形成,因此降低温度,反应②平衡正向移动,反应②正方向是放热反应,故C错误;
D.关节保暖即升高温度,反应②平衡逆向移动,NaUr的量减少,可以缓解疼痛,原理是平衡②逆向移动,故D正确;
故答案为C。
14. 在密闭容器发生下列反应aA(g)⇌cC(g)+dD(g),反应达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡的1.8倍,下列叙述正确的是
A. a<c+d B. 平衡向正反应方向移动
C. D的体积分数变大 D. A的转化率变大
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】反应aA(g)⇌cC(g)+dD(g),达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,若平衡不移动,D的浓度变为原来的2倍,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡的1.8倍,说明平衡逆向移动;平衡逆向移动,D的体积分数减小;平衡逆向移动,A的转化率减小;增大压强,平衡逆向移动,则a<c+d;故选A。
15. 工业上以为原料制备的原理为,在一定条件下向a、b两个恒温恒容密闭容器中均通入1.1mol (g)和1.1mol (g),测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b(如图所示)。已知容器a、b的体积均为10L,容器a的温度为,容器b的温度为,下列说法不正确的是
A. 容器a中从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025
B. a、b两容器的温度可能相同
C. 在达到平衡前,容器a的压强逐渐增大
D. 该反应在温度下的平衡常数为27
【答案】B
【解析】
【详解】A.容器a中平衡时生成1 mol CO,可知消耗的物质的量为1 mol,浓度变化为,平均反应速率,A正确;
B.a容器达到平衡时间更短,反应速率更快,说明,B错误;
C.该反应正反应为气体分子数增大的反应,恒温恒容条件下,达到平衡前气体总物质的量逐渐增大,因此容器a的压强逐渐增大,C正确;
D.下平衡时,各物质的物质的量: ,,,体积为,故平衡时各物质的浓度为:,,,所以平衡常数,D正确;
故选B。
二、非选择题:本题包括4小题,共55分。
16. 氢能是理想的清洁能源,人类研究氢能源从未间断过。热化学循环分解水制是在水反应体系中加入一种中间物,经历不同的反应阶段,最终将水分解为和,这是一种节约能源、节省反应物料的技术,如图是热化学循环制氢气的流程:
(1)实验测得,燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为___________。
已知:键能为键能为,计算键能为___________。
(2)整个流程参与循环的物质是___________和___________。(填化学式)
(3)汞虽然有毒,但用途广泛。用汞和溴化钙作催化剂,可以在较低温度下经过下列反应使水分解制氢气和氧气:
①;
②……
③;
④。
反应②的化学方程式为___________。
(4)也可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示,则与反应生成和的热化学方程式为___________。
【答案】(1) ①. ②. 435.2
(2) ①. SO2 ②. I2
(3)Hg+2HBr=HgBr2+H2↑
(4)
【解析】
【分析】根据图示,反应①为A、B与H2O反应生成H2SO4和HI,反应②为H2SO4分解成A、H2O和O2,反应③为HI分解成H2和I2,根据原子守恒和得失电子守恒,A为SO2,B为I2。
【小问1详解】
1g氢气燃烧生成液态水放出142.9kJ热量,则2g氢气即1mol氢气燃烧生成液态水放出285.8kJ的热量,表示氢气燃烧热的热化学方程式为;利用盖斯定律,将减去可得;设H—H键能为xkJ/mol,则有,解得x=435.2,故H—H键能为。
【小问2详解】
反应①为二氧化硫与碘单质和水反应:SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI,反应②为硫酸分解生成二氧化硫、水、氧气:2H2SO4=2SO2↑+O2↑+2H2O,反应③为碘化氢分解2HI=H2+I2,整个流程参与循环的物质是SO2、I2。
【小问3详解】
根据反应③知反应②有HgBr2生成,根据HgBr2知反应①的产物HBr参与反应②,所以反应②为Hg+2HBr=HgBr2+H2↑。
【小问4详解】
由三个图可写出相应的热化学方程式:CO(g)+O2(g)=CO2(g) ∆H=-282kJ/mol①,H2(g)+O2(g)=H2O(g) ∆H=-241.8kJ/mol②,CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ∆H=-846.3kJ/mol③,由盖斯定律,将③-(①+②×3)得CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ∆H=-846.3kJ/mol-[-282kJ/mol+(-241.8kJ/mol)×3]=+161.1kJ/mol,则与反应生成和的热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ∆H=+161.1kJ/mol。
17. 在密闭容器中发生反应,其平衡常数和温度的关系如表所示。
700
800
830
1000
1200
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(1)该反应的平衡常数表达式为_______;由上表可知该反应的正反应为_______反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)830℃时,向容器中充入2mol 、8mol ,保持温度不变,反应达到平衡后,其平衡常数_______1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)下列有利于提高平衡时转化率的措施有_______(填字母)。
a.使用催化剂 b.升温 c.增大和的投料比
(4)若1200℃时,在某时刻反应混合物中、、CO、的浓度分别为2mol/L、2mol/L。4mol/L、4mol/L,则此时平衡_______(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
(5)实验发现,其他条件不变,在相同时间内,向上述反应体系中投入一定量的CaO,的体积分数增大,实验结果如图所示。已知:1微米=米,1纳米=米。
投入纳米CaO与投入微米CaO相比,的体积分数更高的原因是_______。
【答案】(1) ①.
②.
吸热 (2)
等于 (3)b (4)
逆向移动 (5)
纳米比微米的表面积更大,吸收的速率更快,相同时间内消耗的更多,使平衡逆向移动的程度更大
【解析】
【小问1详解】
化学平衡常数是指在一定温度下,可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,故该反应的平衡常数表达式为 。由表格数据可知,随着温度的升高,平衡常数 逐渐增大,说明升高温度使平衡向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,正反应为吸热反应。
【小问2详解】
化学平衡常数仅是温度的函数,与反应物的浓度、压强或投料量无关。由于温度保持在830℃不变,故反应达到平衡后,其平衡常数仍等于1.0。
【小问3详解】
a.使用催化剂只能改变反应速率,不影响化学平衡的移动,转化率不变,a不符合题意;
b.该反应正向为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,转化率提高,b符合题意;
c.增大和的投料比(即增加的相对量),虽然能促使平衡正向移动,但自身的转化率会降低,c不符合题意;
故选b。
【小问4详解】
1200℃时,由表格可知该反应的平衡常数 ;此时的浓度商 ;因为 ,说明平衡将向逆反应方向移动。
【小问5详解】
反应体系中加入会吸收反应物,导致体系中浓度降低,促使平衡逆向移动,从而使的体积分数增加;与微米相比,相同质量的纳米颗粒更小,比表面积更大,与的接触面积更大,因此吸收的速率更快;在相同时间内,纳米消耗的更多,导致体系中浓度下降得更多,促使平衡逆向移动的程度更大,所以的体积分数更高。
18. CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题,工业上有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0kJ•mol-1。将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得的物质的量随时间变化如图所示(实线)。
(1)已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ•mol-1。依据题中信息计算反应:2CH3OH(g)+3O2=2CO2(g)+4H2O(g) △H=__kJ•mol-1。
(2)a点正反应速率___(填大于、等于或小于)逆反应速率,前4min内,用CO2表示的平均反应速率为___mol•L-1•min-1。
(3)平衡时氢气的转化率a=___,该条件下反应的平衡常数K=___。
(4)仅改变某一实验条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,对应的实验条件改变的是___。
(5)二氧化碳催化加氢也可以合成乙烯,该反应是综合利用CO2的热点研究领域。CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C2H4):n(H2O)=___。当反应达到平衡时,若增大压强,则n(C2H4)___(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. -1352.8 ②. 大于 ③. 或0.167 ④. 75% ⑤. 0.5 ⑥. 增大二氧化碳的量 ⑦. 1:4 ⑧. 变大
【解析】
【详解】(1)由题干可知,反应①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.0kJ•mol-1,反应②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H2=-483.6kJ•mol-1,根据盖斯定律可知,反应③2CH3OH(g)+3O2=2CO2(g)+4H2O(g)可以由3②-2①得到,故△H=3×(-483.6kJ•mol-1)-2×(-49.0kJ•mol-1)=-1352.8kJ•mol-1,故答案为:-1352.8kJ•mol-1;
(2)由图中可知,a点以后H2的物质的量还在减小,反应还在向正向进行,故a点正反应速率大于逆反应速率,前4min内,用CO2表示的平均反应速率为=0.167 mol•L-1•min-1,故答案为:大于;0.167;
(3)有图中可知,平衡时氢气的物质的量为2mol,故转化率==75%,由三段式可知:,该条件下反应的平衡常数K===0.5,故答案为:75%,0.5;
(4)由图中可知,改变条件后H2的量减少,达到平衡所需要的时间更短,即反应速率加快,且H2的物质的量是逐渐减少的,故仅改变某一实验条件再进行实验,对应的实验条件改变的是增大二氧化碳的量,增大一种反应物的浓度平衡正向移动,另一种反应物的转化率增大,符合题意,故答案为:增大二氧化碳的量;
(5)二氧化碳催化加氢也可以合成乙烯,该反应是综合利用CO2的热点研究领域。CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,该反应方程式为:2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g),故产物的物质的量之比n(C2H4):n(H2O)= 1:4,该反应正向是一个气体体积减小的反应,故当反应达到平衡时,若增大压强,平衡正向移动,则n(C2H4)变大,故答案为:1:4;变大。
19. Ⅰ.在一定温度下,将2 mol A和2 mol B两种气体相混合后于容积为2 L的某密闭容器中,发生如下反应,2 min末反应达到平衡状态,生成了0.8 mol D,并测得C的浓度为0.4 mol/L,请填写下列空白:
(1)x值等于_______。
(2)A的转化率为_______。
(3)生成D的反应速率为_______。
(4)如果增大反应体系的压强,则平衡体系中C的质量分数_______。
Ⅱ.恒温下,将a mol 与b mol 的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:。
(5)若反应进行到某时刻时,,,则a=_______。
(6)反应达平衡时,混合气体的体积为716.8 L(标准状况下),其中的体积分数为25%。则平衡时的物质的量为_______。
(7)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同),_______。
(8)达到平衡时,和的转化率之比,_______。
【答案】(1)
2 (2)
60% (3)
(4)
不变 (5)
16 (6)
(7)
(8)
【解析】
【小问1详解】
平衡时C的浓度为,容器体积为,则生成C的物质的量为;根据化学方程式,生成物C和D的物质的量之比等于其化学计量数之比,即,解得。
【小问2详解】
平衡时生成了 D,根据方程式可知消耗A的物质的量为;则A的转化率为。
【小问3详解】
生成D的反应速率。
【小问4详解】
由(1)可知,该反应的化学方程式为,反应前后气体的化学计量数之和相等,即反应前后气体总分子数不变;增大压强,化学平衡不发生移动,因此平衡体系中C的质量分数不变。
【小问5详解】
根据化学方程式,生成需要消耗;因此初始的物质的量。
【小问6详解】
平衡时混合气体的总物质的量为;其中的体积分数为,则平衡时的物质的量为。
【小问7详解】
根据差量法,反应中,每生成,气体总物质的量减少;平衡时生成了,则气体总物质的量减少了;原混合气体的总物质的量;因此。
【小问8详解】
由(5)知初始为,由(7)知初始总物质的量为,则初始的物质的量;平衡时生成,消耗为,消耗为;的转化率,的转化率;两者之比。
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