内容正文:
宣城中学2025~2026学年度第一学期高二年级10月月考
化学试题
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 N-14 Al-27 S-32 Fe-56
一、单选题(本题共14小题,每小题3分,共42分)
1. 下列化学反应速率增大,对生产生活有利的是
A. 合成氨 B. 钢铁生锈 C. 食物腐败 D. 塑料老化
【答案】A
【解析】
【详解】A.合成氨是重要的化工生产反应,反应速率增大可以提高单位时间的氨产量,提升生产效率,对生产有利,A可选;
B.钢铁生锈会造成金属材料损耗、设备或建筑结构损坏,反应速率增大危害更大,对生产生活不利,B不选;
C.食物腐败会导致食物变质无法食用,反应速率增大缩短了食物保存期限,对生活不利,C不选;
D.塑料老化会降低塑料制品强度、缩短使用寿命,反应速率增大提升了使用成本,对生产生活不利,D不选;
故选A。
2. 下列能正确表示可燃物的燃烧热的热化学方程式的是
A. C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=−1238.3kJ⋅mol−1
B. C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=−110.5kJ⋅mol−1
C. 2S(s)+2O2(g)=2SO2(g) ΔH=-592kJ⋅mol−1
D. C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=−2800kJ⋅mol−1
【答案】D
【解析】
【详解】A.表示燃烧热的热化学方程式中,水应是液态,A错误;
B.碳完全燃烧的产物为CO2而不是CO,B错误;
C.表示燃烧热的热化学方程式中,可燃物的系数应为1,C错误;
D.该热化学方程式可知表示1mol C6H12O6(s)完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量,即燃烧热,D正确;
综上所述答案为D。
3. 1884年勒夏特列提出了平衡移动原理,下列现象或操作不能用该原理解释的是
A. 加热氯化铜溶液,溶液由蓝色变成绿色
B. 恒温条件下,H2(g)+I2(g)2HI(g),缩小容积,气体颜色变深
C. 实验室可用排饱和食盐水的方法收集Cl2气体
D. 工业上选择高压条件(10~30 MPa)合成氨以提高原料的平衡转化率
【答案】B
【解析】
【详解】A.氯化铜溶液中存在平衡 ,该反应吸热,加热使平衡正向移动,蓝色的转化为绿色的,可以用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.反应前后气体分子数相等,缩小容积增大压强时平衡不移动,气体颜色变深仅因浓度被压缩增大,与平衡移动无关,不能用勒夏特列原理解释,B符合题意;
C.氯气与水存在平衡,饱和食盐水中浓度高,使平衡逆向移动,减少氯气溶解,可以用勒夏特列原理解释,C不符合题意;
D.合成氨反应正反应为气体分子数减小的反应,高压使平衡正向移动,提高原料平衡转化率,可以用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
故选B。
4. 对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列描述不能说明该反应达到平衡的是
A. 恒温恒容容器,混合气体密度不再发生变化
B. 恒温恒容容器,c(SO3)不再发生变化
C. 恒温恒压容器,气体平均摩尔质量不再发生变化
D. 绝热恒容容器,容器内温度不再发生变化
【答案】A
【解析】
【详解】A.恒温恒容容器中,混合气体总质量始终不变、容器体积固定,根据,密度为恒定值,因此密度不变不能说明反应达到平衡,A符合题意;
B.恒温恒容容器中,不再变化,说明各组分浓度保持恒定,反应达到平衡状态,B不符合题意;
C.混合气体总质量不变,该反应前后气体分子数不等,反应过程中气体总物质的量会发生变化,根据,平均摩尔质量为变量,当其不变时说明反应达到平衡,C不符合题意;
D.该反应为放热反应,绝热恒容容器中反应进行时温度会随之变化,温度不变说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,D不符合题意;
故选A。
5. 恒温,3 L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2和2 mol H2,发生反应,达到平衡后测得c(CH3OH)=0.02 mol/L。则CO2和H2的转化率之比为
A. 1:3 B. 2:3 C. 3:4 D. 4:5
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意,列三段式
转化率公式为,二者起始物质的量均为,故转化率之比为,故选A。
6. 已知反应:X(g)+nY(?)Q(g)+3Z(g)达到平衡时,c(X)=0.2 mol/L。若其他条件不变,将容器体积缩小一半,重新平衡后c(X)=0.3 mol/L。下列说法正确的是
A. Q的体积分数减小 B. Y可能是液体
C. n>3 D. 平衡向逆方向移动
【答案】C
【解析】
【详解】A.容器体积缩小一半时,瞬间c(X)应为,重新平衡后c(X)=0.3mol/L<0.4mol/L,说明平衡正向移动,生成物Q的物质的量增大,Q的体积分数增大,A错误;
B.增大压强平衡正向移动,说明气态反应物系数之和大于气态生成物系数之和,若Y是液体,气态反应物系数仅为1,小于气态生成物总系数4,平衡会逆向移动,不符合题意,Y一定是气体,B错误;
C.Y为气体,需满足气态反应物系数和,解得,C正确;
D.容器体积缩小一半时,瞬间c(X)应为,重新平衡后c(X)=0.3mol/L<0.4mol/L,说明平衡正向移动,D错误;
故答案选C。
7. 在一个恒温恒容的密闭容器中充入10 mol N2和10 mol H2,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),得到X与时间的关系如下图所示。X不能代表的是
A. N2的体积分数 B. K值 C. D. 混合气体密度
【答案】C
【解析】
【详解】A.反应过程中消耗时,,总气体物质的量,的体积分数为,始终不变,A不符合题意;
B.平衡常数只与温度有关,恒温条件下始终不变,B不符合题意;
C.该式为反应的浓度商,反应初始时浓度为0,,随反应正向进行逐渐增大至等于,过程中发生变化,不能用图中恒定曲线表示,C符合题意;
D.混合气体总质量遵循质量守恒始终不变,容器恒容体积不变,由可知密度始终不变,D不符合题意;
故选C。
8. 钌(Ru)基催化剂可催化反应:CO2+H2=HCOOH,其机理如下图所示。下列说法正确的是
A. 物质Ⅰ为该反应的催化剂,物质Ⅱ和物质Ⅲ为该反应的中间产物
B. 涉及的反应中属于氧化还原反应的有3个
C. 反应中既有极性键也有非极性键的断裂和生成
D. 理论上,过程中每转移1 mol e-生成46 g HCOOH
【答案】A
【解析】
【详解】A.物质Ⅰ在反应初始参与反应,反应结束后又重新生成,符合催化剂反应前后质量和化学性质不变的特征;物质Ⅱ、Ⅲ均为反应过程中生成、后续又被消耗的物质,属于中间产物,A正确;
B.机理涉及的3个反应中,仅Ⅰ转化为Ⅱ、Ⅱ转化为Ⅲ两步存在元素化合价变化,属于氧化还原反应,共2个,B错误;
C.反应中断裂了中的非极性键、中的极性键等,但生成的化学键均为极性键,没有非极性键生成,C错误;
D.生成1mol HCOOH时,C元素从+4价降低为+2价,转移2 mol ,因此转移1 mol 生成0.5 mol HCOOH,质量为,D错误;
故答案为A。
9. 下列各实验装置、目的或结论全都正确的是
A. ①可用于测定锌与稀硫酸反应生成氢气的速率
B. ②可用于验证气体自发扩散过程
C. ③可通过出现浑浊的快慢比较温度对化学反应速率的影响
D. ④中密封注射器活塞从Ⅱ处推到Ⅰ处,颜色变深,所以平衡向生成NO2方向移动
【答案】B
【解析】
【详解】A.装置①使用长颈漏斗,锌与稀硫酸反应生成的氢气会从长颈漏斗口逸出,无法准确测定生成氢气的体积,且缺少计时工具,不能计算反应速率,A错误;
B.装置②中密度大于,抽掉玻璃片后,上方盛的集气瓶最终也显浅黄绿色,可验证气体自发扩散过程,B正确;
C.比较温度对反应速率的影响需要控制反应物浓度等其他变量一致,装置③中两组实验的和浓度、温度都不同,存在两个变量,无法比较温度的影响,C错误;
D.体系存在平衡,活塞从Ⅱ处推到Ⅰ处时体积减小,压强增大,瞬间浓度增大导致颜色变深,随后平衡向生成的方向移动,结论错误,D错误;
故选B。
10. 已知化学反应,下列有关外界条件改变对该反应的速率和平衡的影响图像正确的是
A. 由图a可知该反应的正反应为吸热反应
B. 由图b可知:
C. 若反应在绝热条件下正向发生,由图C可知该反应为吸热反应
D. 由图d可知:a曲线一定是加入了催化剂
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知,T1条件下反应先达到平衡,说明温度T1高于T2,反应达到平衡时T1条件下生成物C的百分含量小于T2,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,则该反应的正反应为放热反应,A错误;
B.由图可知,温度一定时,增大压强,生成物C的百分含量增大,说明增大压强平衡向正反应方向移动,则该反应为气体分子数减小的反应,所以化学计量数的大小关系为:m+n>p,B正确;
C.由图可知,绝热条件下,反应速率先增大后减小,反应速率增大是因为该反应为放热反应,反应放出的热量使反应温度升高,温度升高对反应速率的影响大于浓度减小影响所致,C错误;
D.由图可知,a条件下反应先达到平衡,说明平衡a条件的反应速率快于b条件,a条件反应物B的百分含量与b条件反应物B的百分含量相等,说明改变条件,化学平衡不移动,则改变条件可能是加入催化剂,也可能是该反应是气体体积相等的反应,增大压强,D错误;
故选B。
11. 恒温恒容的密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.6 kJ·mol-1 ,下列结论正确的是
容器编号
起始各物质的物质的量/mol
达平衡时体系能量的变化
N2
H2
NH3
①
1
3
0
放出热量:Q1kJ
②
0.5
1.5
1
放出热量:Q2kJ
③
0
0
4
吸收热量:Q3kJ
A. 平衡时容器中的压强:③>①>② B. Q1+Q3<92.6
C. ②号实验投料后,反应正向进行 D. 平衡时NH3的体积分数:①=②>③
【答案】C
【解析】
【详解】A.①和②投料“一边倒”后完全相等,恒温恒容下为全等平衡,平衡时压强相等;③投料等效为①的2倍,压强更大,故压强关系为,A错误;
B.若存在容器投入2mol,其与①为等效平衡,二者热量和;③投入4mol,等效于加压,平衡正向移动,分解量减少,吸收热量,可得,但可大于92.6,B错误;
C.正反应放热,②达平衡时放出热量,说明反应正向进行,C正确;
D.③等效于将两份①的平衡压缩,增大压强平衡正向移动,体积分数增大,故体积分数关系为,D错误;
故选C。
12. 甲烷和二氧化碳是两种引发温室效应的气体。处理CH4和CO2涉及以下反应。
i.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1 平衡常数为K1
ii .CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2 平衡常数为K2
iii.CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH3 平衡常数为K3
三个反应的平衡常数K与温度T存在函数关系:lnK1=m-,lnK2=n+,lnK3=p-,其中m、n、p为常数,则的数值范围是
A. B. C. >2 D. <-2
【答案】D
【解析】
【详解】反应iii=反应i-2反应ii,,lnK3=p-,温度升高,K3增大,说明反应iii为吸热反应,;对应lnK2=n+,温度升高,K2减小,说明反应ii为放热反应,;,,;
故选D。
13. “天朗气清,惠风和畅。”研究表明,利用Ir+可催化消除N2O和CO,简化中间反应进程后,相对能量变化如图甲所示,反应机理如图乙所示。已知CO(g)的燃烧热 ΔH =-283 kJ·mol-1,则下列说法正确的是
A. ΔH1=+207 kJ·mol-1 B. ΔH4=-77 kJ·mol-1
C. ΔH1+ ΔH2+ΔH3=ΔH4 D. 消除污染的总反应为:N2O+CO=N2+CO2
【答案】D
【解析】
【分析】根据甲和乙的能量变化可知,反应①,,反应②,,反应③,,据此分析。
【详解】A.由分析可知:,A错误;
B.反应④为,由盖斯定律:反应④=反应①+反应②-反应③,则,B错误;
C.根据盖斯定律,,C错误;
D.将反应①和反应②相加:,消去中间产物和,得到总反应:,D正确;
故选D。
14. 恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率v=kx,k为反应速率常数)。下列说法错误的是
A. 该条件下,反应M(g)N(g)的平衡常数
B. 0→t1时刻,生成M和N的平均反应速率相等
C. 若加入催化剂,k1增大,k2不变,则x1增大、xM(平衡)保持不变
D. 该条件下,体系达到平衡后,xA(平衡)<
【答案】B
【解析】
【详解】A.①的,②的,②①得到,则,A正确;
B.时刻,由可知,M、N均由A生成,,由图像可知,时刻>,且生成、的速率常数不同,因此生成和的平均反应速率不相等,B错误;
C.加入催化剂,若增大,不变,会加快生成的速率,A生成N的速率不变,故时刻M的物质的量分数增大即增大,但催化剂只改变反应速率,不改变平衡,故保持不变;C正确;
D.因M、N均由A生成,则,结合图像,则实际,D正确;
故选B。
二、填空题(共58分)
15. 实验探究是学习化学原理的重要方法。
I.某小组为探究外界条件对化学反应速率的影响,进行如下实验:
实验序号
温度/℃
试管中所加试剂及其用量/mL
溶液紫色褪至无色时所需时间/min
0.04 mol/L KMnO4溶液
0.36 mol/L稀硫酸
0.2 mol/L H2C2O4溶液
H2O
①
20
1.0
1.0
2.0
2.0
4.0
②
20
1.0
1.0
3.0
Vx
3.6
③
40
1.0
1.0
2.0
2.0
0.92
(1)实验中酸性KMnO4与H2C2O4反应离子方程式___________。
(2)实验①、②探究的是___________对反应速率的影响,表中Vx=___________。
(3)由实验①、③可得出的结论是___________。
II.某小组用0.55 mol/L NaOH溶液和0.25 mol/L硫酸进行中和反应反应热的测定。
(4)测定中和反应反应热的实验装置如下图所示。取50 mL NaOH溶液和50 mL硫酸进行实验,从实验装置上看,图中缺少的重要仪器为___________。
(5)某学生实验记录数据如下:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
硫酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.2
23.3
2
20.2
20.4
23.5
3
20.3
20.5
25.8
假设硫酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g/cm3,中和反应后生成溶液比热容c = 4.18 J·g-1·℃-1。依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=_______(结果保留一位小数)。
(6)上述实验结果的数值与-57.3 kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是____(填字母)。
a.记录反应中最高温度为终止温度 b.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
c.配制0.25 mol/L硫酸,定容时俯视 d.测量硫酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度
【答案】(1)
(2) ①.
浓度(或草酸浓度) ②.
1.0 (3)
其他条件相同时,温度升高,化学反应速率加快
(4)
环形玻璃搅拌棒(或环形玻璃搅拌器)
(5)
(6)bd
【解析】
【小问1详解】
酸性高锰酸钾与草酸发生氧化还原反应,高锰酸根被还原为,草酸被氧化为,根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒,反应的离子方程式为:;
【小问2详解】
实验①、②中,温度相同,草酸溶液的体积不同,即草酸的浓度不同,探究的是草酸浓度对反应速率的影响;为了保证其他反应物的浓度不变,溶液的总体积必须相等,实验①总体积为 ,则实验②中 ,解得 ;
【小问3详解】
实验①、③中,除温度不同外,其他试剂的用量均相同,实验③温度高,褪色时间短,说明反应速率快,由此可得出结论:其他条件相同时,温度升高,化学反应速率加快;
【小问4详解】
测定中和热时,为了使反应物充分混合并减少热量散失,需要使用环形玻璃搅拌棒(或环形玻璃搅拌器)进行上下搅拌,图中缺少该仪器;
【小问5详解】
实验1的温差为 ;实验2的温差为 ;实验3的温差为 。实验3的数据误差较大,应舍去。平均温差 。反应混合液的总质量 ,反应放出的热量 。反应生成水的物质的量 (过量,按硫酸计算)。则该实验测得的中和热 ;
【小问6详解】
本实验测得的中和热数值为,小于,说明实验过程中有热量散失或测得的温差偏小。
a.记录反应中最高温度为终止温度是正确操作,不会造成偏差,a不选;
b.分多次把溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,会导致热量散失,测得温差偏小,中和热数值偏小,b可选;
c.配制硫酸定容时俯视,会导致硫酸浓度偏大,反应放出的热量偏多,测得中和热数值偏大,c不选;
d.测量硫酸的温度计直接测定溶液的温度,温度计上的硫酸与反应放热,导致的初始温度偏高,计算出的温差偏小,中和热数值偏小,d可选;
故选bd。
16. 研究发现很熟悉的反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-15kJ/mol,反应机理如下:
反应i:I2(g)2I(g) ΔH1 反应ii:H2(g)+2I(g)2HI(g) ΔH2
其能量与反应过程的关系如下图所示:
已知:对于基元反应mA+nB=pC+qD,其速率方程为v=kcm(A)·cn(B),k为速率常数,结合上图回答下列问题:
(1)ΔH1______0(填“>”或“<”)。
(2)反应i逆反应的活化能为___________kJ/mol(用含a、b、c的代数式表示)。
(3)决定总反应速率快慢的是________(填“反应i”或“反应ii”)。
(4)反应机理各步反应速率方程如下表,其中k1,k2,k3,k4分别为v1正、v1逆、v2正、v2逆的速率常数,且仅与温度有关。
反应i
反应ii
v1正=k1c(I2)
v1逆=k2c2(I)
v2正
v2逆=k4c2(HI)
①上表中v2正=_________。
②实验测得总反应速率v正=kc(I2)·c(H2),则k=______(用仅含k1,k2,k3的代数式表达)。
(5)将等物质的量的I2和H2置于预先抽真空的特制1L密闭容器中,加热到1500 K,起始总压强为400 kPa;体系达平衡,总压强为450 kPa。
已知反应i的压强平衡常数(用物质分压代替物质浓度表示的平衡常数) Kp1=100 kPa。
①1500 K时平衡体系中I(g)分压为______kPa,2HI(g)H2(g)+2I(g)的Kp=______。
②若升高温度至1550 K,再次平衡体系压强p总______450 kPa(填“>”、“=”或“<”)。
【答案】(1)> (2)a+b-c+15 (3)反应ii
(4) ①. ②.
(5) ①. 150 ②. 1.5 ③. >
【解析】
【小问1详解】
从图中可以看出,1 mol(g)的能量低于2molI(g)的能量,所以(g)=2I(g) 是吸热过程,ΔH1>0。
【小问2详解】
设反应i逆反应的活化能为x ,根据图象可知,(g)=2I(g)的ΔH1=(a-x) ,反应ii:(g)+2I(g)=2HI(g)的ΔH2=(b-c) ,总反应(g)+(g)=2HI(g)的ΔH=ΔH1+ΔH2=(a-x) +(b-c) = -15 ,所以x= (a+b-c+15) 。
【小问3详解】
决定总反应速率快慢的是反应速率最慢的一步反应。从图象可以看出,反应ii的活化能大于反应i的活化能,所以反应ii的速率慢,决定总反应速率快慢的是反应ii。
【小问4详解】
从表中各步反应速率方程可知,反应速率等于速率常数乘以相应物质的物质的量浓度的幂之积,所以=。该反应的决速步骤是反应ii的正反应,即。反应i达到平衡时,正逆反应速率相等,,所以,代入=,即=,和比较可知,。
【小问5详解】
①将等物质的量的和置于预先抽真空的特制1L密闭容器中,加热到1500K,起始总压强为400kPa,则和的分压均为200 kPa;平衡后,总压强为450 kPa。压强增大了50 kPa,压强增大只和反应(g)2I(g)有关,增大的分压就等于变化的(g)的分压,可列三段式:,根据(g)2I(g)的Kp1=100 kPa,Kp1=,可求出平衡时。反应起始时,p()=150 kPa,p()=200 kPa,p(HI)=0 kPa,平衡时p()=100 kPa,可列三段式:,所以Kp2=。反应为与加起来后形成的反应,故。
②总反应为放热反应,反应i为吸热反应,若升高温度至1550 K,反应i平衡正移,气体分子数增多导致压强增大,同时温度升高也使压强增大,故再次平衡体系压强p总大于450 kPa。
17. 二氧化碳催化加氢有利于减少温室气体二氧化碳。
(1)将二氧化碳转化为甲醇仅发生反应i
反应i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
①25℃时,向恒压容器中充入0.1 mol CO2(g)和0.3 mol H2(g),利用高效催化剂发生反应i,达平衡时,放出2 kJ能量;若向相同容器中充入0.1 mol CH3OH(g)和0.1 mol H2O(g),达平衡时,吸收2.95 kJ能量,则∆H1=_______kJ/mol。
②更换催化剂,恒压容器中充入 CO2和H2发生反应i,“一定时间内甲醇的产率”和“催化剂的催化活性”与温度的关系如图所示。当温度为470 K时,图中P点_________(填“是”或“不是”)处于平衡状态,原因是_______;490 K之后,甲醇产率下降,请分析其原因_______。
(2)将二氧化碳转化为二甲醚时发生反应i和下列两个反应
反应ii:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2<0
反应iii:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3>0
①在压强一定的条件下,将CO2和H2按一定比例、流速通过装有催化剂的反应管,测得平衡时“CO2的转化率”、“CH3OCH3(g)选择性”和“CO、CH3OH选择性的和”分别与温度的关系如下图所示(T5>T1),则表示“CO2的转化率”的是曲线_____(填“A”、“B”或“C”),T1~T5之间,升高温度,比值将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②向某恒温恒容容器中通入3 mol CO2和9 mol H2,测得压强为1.2p。达平衡后测得压强为p,n(CO2)=n(CO)=1 mol,n(CH3OCH3)=2n(CH3OH),则反应iii的Kx=______(用气体物质的量分数代替物质浓度表示的平衡常数)。
【答案】(1) ①. -49.5 ②. 不是 ③. 若P点达到平衡,升温平衡会逆向移动,平衡产率应随温度升高而降低,与曲线中产率趋势相反,故P点不是平衡点 ④. 反应ⅰ是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,平衡时甲醇产率降低,或490 K后催化剂催化活性显著下降,反应速率变慢,相同时间内反应物转化量减少
(2) ①. B ②. 增大 ③.
【解析】
【小问1详解】
①25℃恒压条件下,反应ⅰ按化学计量数之比投料,两种情况达到的平衡为等效平衡,已知向恒压容器中充入0.1 mol CO2(g)和0.3 mol H2(g),达平衡时放出2 kJ热量,向相同容器中充入0.1 mol CH3OH(g)和0.1 mol H2O(g),达平衡时吸收2.95 kJ热量,则反应ⅰ的。
②470 K时,催化剂活性还在持续升高,且甲醇产率曲线仍在上升,若P点达到平衡,升温平衡会逆向移动,平衡产率应随温度升高而降低,与曲线中产率趋势相反,故P点不是平衡点;490 K之后甲醇产率下降的原因可能为:反应ⅰ是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,平衡时甲醇产率降低,或490 K后催化剂催化活性显著下降,反应速率变慢,相同时间内反应物转化量减少。
【小问2详解】
①由图可知,曲线A、曲线C含量相加为定值,而“CH3OH(g)选择性”和“CO、CH3OH选择性的和”加和也为定值,则曲线B为“CO2转化率”;之间,反应ⅰ、ⅱ为放热反应,升高温度平衡逆向移动,减小,反应ⅲ为吸热反应,升高温度平衡正向移动,但、增加的量相等,故比值将增大。
②恒温恒容条件下,压强之比=气体总物质的量之比,起始时:总起始,压强为;平衡压强为,设平衡总物质的量为:,。平衡时已知,, 根据碳原子守恒有,代入数据计算得,。根据氢原子守恒有:,代入数据计算得;根据氧原子守恒有:,代入数据计算得,。综上,,,,,,反应ⅲ的。
18. 学习小组研究两种碳酸氢盐的分解情况。
反应i:2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) ΔH1>0 Kp1
反应ii:NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH2>0 Kp2
(1)两个反应均可发生的驱动力来自于_________(填“焓变”或“熵变”)。
(2)T℃,刚性密闭容器中仅放入NaHCO3固体,测得平衡时容器总压为4×103 Pa,则p(H2O)=____Pa,Kp1=____Pa2;若用潮湿空气[其中p(H2O)=8 kPa、p(CO2)=0.4 kPa]替换容器中的气体该温度下重新达到平衡。容器内,NaHCO3质量将_________(填“增加”、“不变”或“减少”)。
(3)已知:T℃,刚性密闭容器中仅放入NH4HCO3固体,测得平衡时容器总压为3.6×104 Pa。该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。
①此时容器气体总压强为__________Pa。
②若缩小容器体积,再次平衡后总压强_______(填“增加”、“不变”或“减少”,下同)。
③若通入H2O,再次平衡后总压强_______。
④若在刚性密闭容器中放入NH4HCO3和NaHCO3固体,则_______将不发生(填“反应i”或“反应ii”)。
【答案】(1)熵变 (2) ①. ②. ③. 减少
(3) ①. ②. 不变 ③. 增加 ④. 反应i
【解析】
【小问1详解】
根据吉布斯自由能判据,一个反应能否自发进行取决于焓变和熵变,根据可知放热、熵增有利于反应进行。上述两反应均为吸热反应,焓变不是发生的驱动力,两反应均为熵增的,故熵变是发生的驱动力。
【小问2详解】
T ℃,刚性密闭容器中仅放入固体,发生反应i:,测得平衡时容器总压为 Pa,则。
。
若用潮湿空气[其中p()=8 kPa、p()=0.4 kPa]替换容器中的气体则,平衡正移容器内的质量减少。
【小问3详解】
T℃,刚性密闭容器中仅放入固体,发生反应ii:,测得平衡时容器总压为Pa。
结合两个反应的平衡条件:,,且两反应均生成等物质的量的和故,计算得,,总压为。
②若缩小容器体积,压强增大,平衡逆向移动,因温度不变 故平衡常数不变,各组分分压不变,总压也不变。
③温度不变,平衡常数不变,为定值,为定值,通入H2O之前p(H2O)=p(CO2),通入H2O之后增大、减小,而增大,故总压强增加。
④若在刚性密闭容器中放入和固体,若容器中同时存在和固体,若反应ii能发生,生成的、、的分压相等,p(H2O)=p(CO2)=p(NH3)=1.2×104Pa,此时反应i的Q=p(CO2)×p(NH3)=1.2×104×1.2×104=1.44×108>Kp1=2×103×2×103,反应i不发生。
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宣城中学2025~2026学年度第一学期高二年级10月月考
化学试题
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 N-14 Al-27 S-32 Fe-56
一、单选题(本题共14小题,每小题3分,共42分)
1. 下列化学反应速率增大,对生产生活有利的是
A. 合成氨 B. 钢铁生锈 C. 食物腐败 D. 塑料老化
2. 下列能正确表示可燃物的燃烧热的热化学方程式的是
A. C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=−1238.3kJ⋅mol−1
B. C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=−110.5kJ⋅mol−1
C. 2S(s)+2O2(g)=2SO2(g) ΔH=-592kJ⋅mol−1
D. C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=−2800kJ⋅mol−1
3. 1884年勒夏特列提出了平衡移动原理,下列现象或操作不能用该原理解释的是
A. 加热氯化铜溶液,溶液由蓝色变成绿色
B. 恒温条件下,H2(g)+I2(g)2HI(g),缩小容积,气体颜色变深
C. 实验室可用排饱和食盐水的方法收集Cl2气体
D. 工业上选择高压条件(10~30 MPa)合成氨以提高原料的平衡转化率
4. 对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列描述不能说明该反应达到平衡的是
A. 恒温恒容容器,混合气体密度不再发生变化
B. 恒温恒容容器,c(SO3)不再发生变化
C. 恒温恒压容器,气体平均摩尔质量不再发生变化
D. 绝热恒容容器,容器内温度不再发生变化
5. 恒温,3 L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2和2 mol H2,发生反应,达到平衡后测得c(CH3OH)=0.02 mol/L。则CO2和H2的转化率之比为
A. 1:3 B. 2:3 C. 3:4 D. 4:5
6. 已知反应:X(g)+nY(?)Q(g)+3Z(g)达到平衡时,c(X)=0.2 mol/L。若其他条件不变,将容器体积缩小一半,重新平衡后c(X)=0.3 mol/L。下列说法正确的是
A. Q的体积分数减小 B. Y可能是液体
C. n>3 D. 平衡向逆方向移动
7. 在一个恒温恒容的密闭容器中充入10 mol N2和10 mol H2,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),得到X与时间的关系如下图所示。X不能代表的是
A. N2的体积分数 B. K值 C. D. 混合气体密度
8. 钌(Ru)基催化剂可催化反应:CO2+H2=HCOOH,其机理如下图所示。下列说法正确的是
A. 物质Ⅰ为该反应的催化剂,物质Ⅱ和物质Ⅲ为该反应的中间产物
B. 涉及的反应中属于氧化还原反应的有3个
C. 反应中既有极性键也有非极性键的断裂和生成
D. 理论上,过程中每转移1 mol e-生成46 g HCOOH
9. 下列各实验装置、目的或结论全都正确的是
A. ①可用于测定锌与稀硫酸反应生成氢气的速率
B. ②可用于验证气体自发扩散过程
C. ③可通过出现浑浊的快慢比较温度对化学反应速率的影响
D. ④中密封注射器活塞从Ⅱ处推到Ⅰ处,颜色变深,所以平衡向生成NO2方向移动
10. 已知化学反应,下列有关外界条件改变对该反应的速率和平衡的影响图像正确的是
A. 由图a可知该反应的正反应为吸热反应
B. 由图b可知:
C. 若反应在绝热条件下正向发生,由图C可知该反应为吸热反应
D. 由图d可知:a曲线一定是加入了催化剂
11. 恒温恒容的密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.6 kJ·mol-1 ,下列结论正确的是
容器编号
起始各物质的物质的量/mol
达平衡时体系能量的变化
N2
H2
NH3
①
1
3
0
放出热量:Q1kJ
②
0.5
1.5
1
放出热量:Q2kJ
③
0
0
4
吸收热量:Q3kJ
A. 平衡时容器中的压强:③>①>② B. Q1+Q3<92.6
C. ②号实验投料后,反应正向进行 D. 平衡时NH3的体积分数:①=②>③
12. 甲烷和二氧化碳是两种引发温室效应的气体。处理CH4和CO2涉及以下反应。
i.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1 平衡常数为K1
ii .CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2 平衡常数为K2
iii.CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH3 平衡常数为K3
三个反应的平衡常数K与温度T存在函数关系:lnK1=m-,lnK2=n+,lnK3=p-,其中m、n、p为常数,则的数值范围是
A. B. C. >2 D. <-2
13. “天朗气清,惠风和畅。”研究表明,利用Ir+可催化消除N2O和CO,简化中间反应进程后,相对能量变化如图甲所示,反应机理如图乙所示。已知CO(g)的燃烧热 ΔH =-283 kJ·mol-1,则下列说法正确的是
A. ΔH1=+207 kJ·mol-1 B. ΔH4=-77 kJ·mol-1
C. ΔH1+ ΔH2+ΔH3=ΔH4 D. 消除污染的总反应为:N2O+CO=N2+CO2
14. 恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率v=kx,k为反应速率常数)。下列说法错误的是
A. 该条件下,反应M(g)N(g)的平衡常数
B. 0→t1时刻,生成M和N的平均反应速率相等
C. 若加入催化剂,k1增大,k2不变,则x1增大、xM(平衡)保持不变
D. 该条件下,体系达到平衡后,xA(平衡)<
二、填空题(共58分)
15. 实验探究是学习化学原理的重要方法。
I.某小组为探究外界条件对化学反应速率的影响,进行如下实验:
实验序号
温度/℃
试管中所加试剂及其用量/mL
溶液紫色褪至无色时所需时间/min
0.04 mol/L KMnO4溶液
0.36 mol/L稀硫酸
0.2 mol/L H2C2O4溶液
H2O
①
20
1.0
1.0
2.0
2.0
4.0
②
20
1.0
1.0
3.0
Vx
3.6
③
40
1.0
1.0
2.0
2.0
0.92
(1)实验中酸性KMnO4与H2C2O4反应离子方程式___________。
(2)实验①、②探究的是___________对反应速率的影响,表中Vx=___________。
(3)由实验①、③可得出的结论是___________。
II.某小组用0.55 mol/L NaOH溶液和0.25 mol/L硫酸进行中和反应反应热的测定。
(4)测定中和反应反应热的实验装置如下图所示。取50 mL NaOH溶液和50 mL硫酸进行实验,从实验装置上看,图中缺少的重要仪器为___________。
(5)某学生实验记录数据如下:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
硫酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.2
23.3
2
20.2
20.4
23.5
3
20.3
20.5
25.8
假设硫酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g/cm3,中和反应后生成溶液比热容c = 4.18 J·g-1·℃-1。依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=_______(结果保留一位小数)。
(6)上述实验结果的数值与-57.3 kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是____(填字母)。
a.记录反应中最高温度为终止温度 b.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
c.配制0.25 mol/L硫酸,定容时俯视 d.测量硫酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度
16. 研究发现很熟悉的反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-15kJ/mol,反应机理如下:
反应i:I2(g)2I(g) ΔH1 反应ii:H2(g)+2I(g)2HI(g) ΔH2
其能量与反应过程的关系如下图所示:
已知:对于基元反应mA+nB=pC+qD,其速率方程为v=kcm(A)·cn(B),k为速率常数,结合上图回答下列问题:
(1)ΔH1______0(填“>”或“<”)。
(2)反应i逆反应的活化能为___________kJ/mol(用含a、b、c的代数式表示)。
(3)决定总反应速率快慢的是________(填“反应i”或“反应ii”)。
(4)反应机理各步反应速率方程如下表,其中k1,k2,k3,k4分别为v1正、v1逆、v2正、v2逆的速率常数,且仅与温度有关。
反应i
反应ii
v1正=k1c(I2)
v1逆=k2c2(I)
v2正
v2逆=k4c2(HI)
①上表中v2正=_________。
②实验测得总反应速率v正=kc(I2)·c(H2),则k=______(用仅含k1,k2,k3的代数式表达)。
(5)将等物质的量的I2和H2置于预先抽真空的特制1L密闭容器中,加热到1500 K,起始总压强为400 kPa;体系达平衡,总压强为450 kPa。
已知反应i的压强平衡常数(用物质分压代替物质浓度表示的平衡常数) Kp1=100 kPa。
①1500 K时平衡体系中I(g)分压为______kPa,2HI(g)H2(g)+2I(g)的Kp=______。
②若升高温度至1550 K,再次平衡体系压强p总______450 kPa(填“>”、“=”或“<”)。
17. 二氧化碳催化加氢有利于减少温室气体二氧化碳。
(1)将二氧化碳转化为甲醇仅发生反应i
反应i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
①25℃时,向恒压容器中充入0.1 mol CO2(g)和0.3 mol H2(g),利用高效催化剂发生反应i,达平衡时,放出2 kJ能量;若向相同容器中充入0.1 mol CH3OH(g)和0.1 mol H2O(g),达平衡时,吸收2.95 kJ能量,则∆H1=_______kJ/mol。
②更换催化剂,恒压容器中充入 CO2和H2发生反应i,“一定时间内甲醇的产率”和“催化剂的催化活性”与温度的关系如图所示。当温度为470 K时,图中P点_________(填“是”或“不是”)处于平衡状态,原因是_______;490 K之后,甲醇产率下降,请分析其原因_______。
(2)将二氧化碳转化为二甲醚时发生反应i和下列两个反应
反应ii:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2<0
反应iii:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3>0
①在压强一定的条件下,将CO2和H2按一定比例、流速通过装有催化剂的反应管,测得平衡时“CO2的转化率”、“CH3OCH3(g)选择性”和“CO、CH3OH选择性的和”分别与温度的关系如下图所示(T5>T1),则表示“CO2的转化率”的是曲线_____(填“A”、“B”或“C”),T1~T5之间,升高温度,比值将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②向某恒温恒容容器中通入3 mol CO2和9 mol H2,测得压强为1.2p。达平衡后测得压强为p,n(CO2)=n(CO)=1 mol,n(CH3OCH3)=2n(CH3OH),则反应iii的Kx=______(用气体物质的量分数代替物质浓度表示的平衡常数)。
18. 学习小组研究两种碳酸氢盐的分解情况。
反应i:2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) ΔH1>0 Kp1
反应ii:NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH2>0 Kp2
(1)两个反应均可发生的驱动力来自于_________(填“焓变”或“熵变”)。
(2)T℃,刚性密闭容器中仅放入NaHCO3固体,测得平衡时容器总压为4×103 Pa,则p(H2O)=____Pa,Kp1=____Pa2;若用潮湿空气[其中p(H2O)=8 kPa、p(CO2)=0.4 kPa]替换容器中的气体该温度下重新达到平衡。容器内,NaHCO3质量将_________(填“增加”、“不变”或“减少”)。
(3)已知:T℃,刚性密闭容器中仅放入NH4HCO3固体,测得平衡时容器总压为3.6×104 Pa。该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。
①此时容器气体总压强为__________Pa。
②若缩小容器体积,再次平衡后总压强_______(填“增加”、“不变”或“减少”,下同)。
③若通入H2O,再次平衡后总压强_______。
④若在刚性密闭容器中放入NH4HCO3和NaHCO3固体,则_______将不发生(填“反应i”或“反应ii”)。
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