精品解析:山西怀仁市第一中学校2026-2027学年高二上学期定时训练一 化学试题
2026-09-09
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内容正文:
高二化学定时训练一
(时间:75分钟 满分:100)
2026.9.2
一、单选题(14小题,每小题3分,共42分)
1. 中国古代诗词中蕴含着许多科学知识,下列叙述正确的是
A. 苏轼《石炭并引》“投泥泼水愈光明”,涉及了碳与水蒸气的反应为吸热反应
B. 于谦《石灰吟》“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲”,描述的煅烧石灰石是放热反应
C. 曹植《七步诗》“煮豆燃豆萁,豆在釜中泣”,这里的能量变化只有化学能转化为热能
D. “冰,水为之,而寒于水”说明等质量的水和冰相比,水的能量更低
【答案】A
【解析】
【详解】A.碳与水蒸气在高温下生成CO和H2的反应是吸热反应,A正确;
B.煅烧石灰石(CaCO3分解为CaO和CO2)是吸热反应,B错误;
C.燃烧伴随着剧烈的发光发热现象,化学能转化为热能和光能,并非只有热能,C错误;
D.冰转化为水吸热,说明等质量的水和冰相比,水的能量更高,D错误;
故选A。
2. 25℃、101 kPa时,强酸与强碱的稀溶液反应生成1 mol液态水,石墨的燃烧热,乙醇的燃烧热。下列热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.该反应除生成2 mol液态水外,还有沉淀生成,沉淀生成过程也会放热,因此反应放出的热量大于114.6 kJ,,A错误;
B.强酸和强碱的稀溶液反应生成1 mol液态水,符合中和热的定义,,B正确;
C.石墨的燃烧热要求1 mol石墨完全燃烧生成稳定氧化物,该反应生成物为,不是完全燃烧的稳定产物,,C错误;
D.乙醇的燃烧热要求生成物中为液态,该反应中为气态,气态水转化为液态水吸热,,D错误;
故选B。
3. 某温度下,将等物质的量的气体A、B混合于1L的密闭容器中,发生如下反应:A(g)+3B(g)⇌2C(g)+xD(g)。经2min后测得C的浓度为0.5mol/L,B的物质的量分数为25%,以D表示2min内的平均反应速率v(D)=0.25mol/L·min),下列说法正确的是
A. 2min时,v(A)=0.125mol/L·min
B. 2min时,B的物质的量为0.75mol
C. x=1
D. 反应前后容器内气体的压强之比为1:2
【答案】B
【解析】
【详解】2min内的平均速率v(D) = 0.25 mol/(L·min),则c(D) = 0.25 ×2= 0.5 mol/L,根据“三段式”可得:,反应后B的物质的量分数== 25%,则a= 1.5 mol/L;
A.同一时间段内反应速率之比等于化学计量数之比,此2 min内的平均速率v(A) = 0.125 mo/(L·min),随着反应进行,浓度逐渐减小,化学反应速率减小,2 min时,v(A)<0.125 mol/(L·min),A错误;
B.2 min后容器内B的物质的量浓度为1.5-0.75=0.75 mol/L,容器体积为1L, B的物质的量为0.75 mol, B正确;
C.同一时间内变化的浓度与化学计量数成正比,则x=2,C错误;
D.x=2,则该反应是一个反应前后前后气体的分子数不变的反应,所有反应前后压强之比为1: 1, D错误;
故选:B。
4. 已知化合物A+H2OⅠⅡB+HCOO-,其反应历程如图所示,其中TS1、TS2、TS3表示不同的过渡态,Ⅰ、Ⅱ表示中间体。下列说法正确的是
A. 反应③、⑤为决速步骤
B. 该历程中的最大能垒(活化能)E正=16.87 eV
C. 该反应历程分三步进行
D. 使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能和反应热
【答案】C
【解析】
【详解】A.反应③的活化能最大,反应速率最小,由于化学反应由最慢的一步决定,所以反应③为决速步骤,A错误;
B.由图可知,该历程中的最大能垒(活化能)E正=16.87kJ•mol-1-(-1.99kJ•mol-1)=18.86kJ•mol-1,B错误;
C.由图可知,该历程中存在3种过渡态,则该反应历程分三步进行,C正确;
D.催化剂可降低反应所需的活化能,改变反应速率,但不能改变反应的始态和终态,不能改变反应始态和终态的总能量,即不能改变反应热,D错误;
故选C。
5. 下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
①向内推动盛有气体的针筒,气体红棕色加深
②实验室可以用排饱和食盐水的方法收集氯气
③使用催化剂可加快转化为的速率
④硫酸工业中,增大的浓度有利于提高的转化率
A. ②③ B. ②④ C. ①③ D. ①④
【答案】C
【解析】
【详解】①向内推针筒时,体积压缩使浓度升高导致红棕色加深,平衡正向移动仅减弱浓度升高的幅度,该颜色加深的事实不能用勒夏特列原理解释,①符合题意;
②排饱和食盐水收集利用平衡逆向移动减少溶解,可用勒夏特列原理解释,②不符合题意;
③催化剂只改变反应速率,不影响化学平衡,不能用勒夏特列原理解释,③符合题意;
④增大浓度使平衡正向移动提高转化率,可用勒夏特列原理解释,④不符合题意;
故答案选C。
6. 一定条件下,向10L恒温恒容密闭容器中充入X(g)、Y(g)和Z(g),这三种物质的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示,下列说法正确的是
A. 容器内发生反应的化学方程式为
B. 当反应达到平衡状态时,X的转化率为60%
C. 0-4min内,Y的平均反应速率为0.02 mol/(L·min)
D. 4~5min内,容器中混合气体的总质量保持不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据图像,X、Y物质的量减少为反应物,Z物质的量增加为生成物,三者变化量之比为:,反应为可逆反应,故方程式为:,A错误;
B.当反应达到平衡状态时,X的转化率=,B错误;
C.0-4 min内,Y的平均反应速率为:,C错误;
D.4~5 min内反应达到平衡状态,反应前后所有物质均为气体,根据质量守恒,容器中混合气体的总质量始终保持不变,D正确;
故选D。
7. 下列关于化学反应速率的说法正确的是
A. 升高温度可降低化学反应的活化能,提高了活化分子百分数,加快化学反应速率
B. 反应物浓度增大,单位体积活化分子数增多,有效碰撞的几率增加,反应速率增大
C. 在相同温度下,两个相同的容器中分别充入相同物质的量的F2和Cl2,让它们与等量的氢气反应,反应速率相同
D. 有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的容积),可增加活化分子的百分数,从而使反应速率加快
【答案】B
【解析】
【详解】A.升高温度使分子的内能增加、原来能量比较低的普通分子也能变为活化分子,提高了活化分子百分数,可加快化学反应速率,但不能降低化学反应的活化能,A不正确;
B.反应物浓度增大,单位体积活化分子数增多,有效碰撞的几率增加,单位时间内单位体积的空间内有效碰撞的次数增加,故反应速率增大,B正确;
C.在相同温度下,两个相同的容器中分别充入相同物质的量的F2和Cl2,由于两者的氧化性不同,氧化性强的化学反应速率快,因此,它们与等量的氢气反应的化学反应速率不相同,C不正确;
D.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的容积),可增加单位体积空间内活化分子的数目,单位时间内单位体积的空间内有效碰撞的次数增加,从而使反应速率加快,但活化分子的百分数不变, D不正确;
本题选B。
8. CO2甲烷化是生产清洁燃料的重要途径之一。一定温度下,向体积为1 L的密闭容器中通入1 molCO2和4 molH2发生反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),30 s后达到平衡且体系温度升高,平衡后的压强为起始时压强的80%,下列说法错误的是
A. 该反应<0
B. 0~30 s内,v(CO2)=1 mol/(L·min)
C. 若起始时通入2 molCO2和8 molH2,CO2的平衡转化率会大于50%
D. 当c(CH4): c(H2O)的比值不再随时间变化时,说明反应达到了平衡状态
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题干体系温度升高知CO2甲烷化反应为放热反应,<0,A正确;
B.30 s为0.5 min,平衡时总物质的量为(1+4)×80%=4 mol ,设CO2变化量为x mol,由此列三段式:,所以平衡时总物质的量=(1-x)+(4-4x)+x+2x=4 mol,解得x=0.5 mol,v(CO2)===1 mol/(L·min),B正确;
C.起始通入2 mol CO2和8 mol H2,相当于对原平衡体系加压,该反应正反应气体分子数减少,加压平衡正向移动,CO2平衡转化率大于原平衡的50%,C正确;
D.反应过程中生成的CH4和H2O的物质的量之比始终为1:2,c(CH4): c(H2O)始终为固定值,该比值不变不能说明反应达到平衡,D错误;
故答案选D。
9. 在一密闭容器中,反应 3A(g)+B(s) 2C(g)+D(g)达到平衡后,改变以下条件,下列说法正确的是
A. 增加A的浓度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
B. 升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
C. 恒温恒容充入Ne,容器内压强增大,V(正)、V(逆)均增大
D. 增加B的用量,正、逆反应速率不变,平衡不移动
【答案】D
【解析】
【详解】A.平衡常数是温度的函数,温度不变,平衡常数不变,故A项错误;
B.升高温度,正逆反应速率都增大,平衡向吸热方向移动,即平衡向正反应方向移动,故B项错误;
C.恒温恒容充入Ne,参与反应的各物质浓度都不变,V(正)、V(逆)均不变,故C项错误;
D.B是固体,在气体反应中,增加固体对反应速率以及平衡都不影响,故D项正确;
故选D。
10. 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。
11. 计算机模拟催化剂表面水煤气产氢反应反应过程与能量变化如图所示,初始时反应物均为气体,忽略催化剂吸附时的能量变化。下列说法错误的是
A. 过程Ⅰ、Ⅱ均表示断键的吸收能量过程
B. 由图可知,比稳定
C. 过程Ⅲ既有共价键断裂,又有共价键形成
D. 该反应为放热反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.过程Ⅰ、Ⅱ的能量均升高,对应化学键断裂的过程,断键需要吸收能量,A正确;
B.能量越低物质越稳定,由图可知该反应为放热反应,的能量低于,无法直接得出比稳定的结论,B错误;
C.由图可知过程Ⅲ存在O-H键的断裂,C-O键、O-H键、H-H键的形成,C正确;
D.初始反应物均为气体,由图可知反应物总能量高于生成物总能量,因此该反应为放热反应,D正确;
故答案选B。
12. 一定温度下,在2L的恒容密闭容器中,“甲烷重整”反应()原理如下。
已知“甲烷重整”反应在不同温度下的化学平衡常数:
温度/℃
850
1000
1200
1400
K
0.5
2
275
1772
下列说法不正确的是
A. 物质a可能是Fe3O4
B. 若增大的值,则CH4的平衡转化率降低
C.
D. 1000℃,若容器中、,则反应处于平衡状态
【答案】D
【解析】
【详解】A.由反应①可知,氢元素被还原,则铁元素被氧化,所以物质a可能是Fe3O4,故A正确;
B.若增大的值,即相当于增加CH4的浓度,则CH4的平衡转化率降低,故B正确;
C.升高温度,化学平衡常数增大,则正反应为吸热反应,故C正确;
D.1000℃,若容器中、,则,则此时反应未处于平衡状态,故D错误;
故选D。
13. 在恒温恒容的密闭容器中发生 ,时,平衡常数为K,下列说法正确的是
A. 增大的浓度,平衡常数改变
B. 时,若时,则
C. 若容器内气体压强保持不变,该可逆反应达到化学平衡状态
D. 选择高效催化剂可以提高活化分子百分数,提高平衡产率
【答案】C
【解析】
【详解】A.平衡常数仅与温度有关,恒温条件下,增大的浓度,平衡常数不变,A错误;
B.T∘C时,浓度商,反应正向进行,故,B错误;
C.该反应前后气体分子数不相等,恒温恒容下气体压强与气体总物质的量成正比,压强为变化量,若容器内气体压强保持不变,说明反应达到化学平衡状态,C正确;
D.催化剂可提高活化分子百分数,加快反应速率,但不影响平衡移动,不能提高平衡产率,D错误;
故选C。
14. 某密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0。如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系,t2、t3、t5时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是
A. t2时加入催化剂 B. t3时降低了温度
C. t5时增大了压强 D. t4~t5时间内转化率一定最低
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.由图可知,t2时刻,改变条件,正、逆反应速率同等程度增大,平衡不移动,该反应正反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应移动,不可能是改变压强,故改变条件为使用催化剂,故A正确;
B.t3时刻,改变条件,正、逆反应速率降低,且正反应速率降低更多,平衡向逆反应移动,该反应正反应是放热反应,温度降低,平衡向正反应移动,故不可能为降低温度,故B错误;
C.t5时刻,改变条件,正、逆反应速率都增大,且逆反应速率增大更多,平衡向逆反应移动,该反应正反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应移动,不可能是改变压强,该反应正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应移动,故改变条件为升高温度,故C错误;
D.t2时刻,使用催化剂,平衡不移动,X的转化率不变,t3时刻,平衡向逆反应移动,X的转化率减小,t5时刻,升高温度,平衡向逆反应移动,X的转化率降低,则t6之后转化率更低,故D错误;
本题答案选A。
二、填空题(4小题,共58分)
15. 化学反应伴随能量变化,获取反应能量变化有多种途径。
(1)下列反应中,属于吸热反应的是__________(填字母)。
A. 与水反应 B. 甲烷的燃烧反应
C. 受热分解 D. 锌与盐酸反应
(2)科学家结合实验与计算机模拟结果,研究出了均相催化的思维模型。总反应:。
① ② 则决速步骤为_____________(填“①”或“②”);该反应的催化剂为___________。
(3)已知:
化学键
键能()
436
498
463.4
则 ______________。
(4)已知在25℃、101 kPa时:
①
②
写出与反应生成的热化学方程式:_________________________。
(5)在简易量热计中(如图),将100 mL、 溶液与100 mL 溶液混合,温度从298.2 K升高到301.2 K。
①仪器A的名称_____________。
②有关中和热测定,下列说法不正确的是_____________。
A.两烧杯夹层间碎纸条填满,可以保证实验的准确性
B.用保温杯式量热计来代替烧杯做测定中和热的实验,能有效防止热量损失
C.沿着玻璃棒缓慢倒入氢氧化钠溶液
D.记录混合液的最高温度作为终止温度
E.测量溶液的温度计用水洗净擦干后才用来测溶液的温度
③将一定量的稀氢氧化钠溶液分别和稀盐酸、浓硫酸、稀醋酸溶液恰好完全反应,其反应热分别为、、,则、、的大小关系为__________________。
【答案】(1)C (2) ①. ① ②.
(3)
(4)
(5) ①. 玻璃搅拌器(或环形玻璃搅拌棒) ②. C ③.
【解析】
【小问1详解】
A.与水反应生成氢氧化钠,属于放热反应;
B.甲烷燃烧属于放热反应;
C.受热分解属于吸热反应;
D.锌与盐酸反应生成氢气,属于放热反应;
故本题选C;
【小问2详解】
多步反应中,活化能越大的步骤反应速率越慢,慢反应决定总反应速率。由图可知,步骤①的活化能大于步骤②的活化能,故决速步骤为①。在反应中,先作为反应物参与反应,后又作为生成物生成,且总反应中没有,故为催化剂;
【小问3详解】
反应热 。根据方程式 ,可得 ;
【小问4详解】
已知:① ② 根据盖斯定律,将 即可得到目标反应:。其反应热 。
【小问5详解】
① 仪器A的名称为玻璃搅拌器(或环形玻璃搅拌棒);
② A.两烧杯夹层间碎纸条填满可以起到保温隔热的作用,减少热量散失,保证实验准确性,A正确;
B.保温杯式量热计的保温效果更好,能有效防止热量损失,B正确;
C.为了减少热量散失,应将氢氧化钠溶液一次性迅速倒入,不能缓慢倒入,C错误;
D.反应放热,当温度达到最高时说明反应完全,故记录最高温度作为终止温度,D正确;
E.测量完酸的温度计若不洗净擦干直接测碱的温度,会发生酸碱中和反应放热,导致初始温度测量不准确,E正确;
故本题选C;
③ 稀盐酸与稀氢氧化钠反应生成水放出的热量为;浓硫酸溶于水会放出大量的热,故其与稀氢氧化钠反应生成等量水时放出的热量大于;稀醋酸是弱酸,电离时需要吸收热量,故其与稀氢氧化钠反应生成等量水时放出的热量小于。放热反应的,放出的热量越多,越小,故 。
16. 运用化学反应原理知识,回答下列问题。
(1)对于化学反应:,在密闭容器中,判断下列条件的改变引起该反应平衡移动的方向(用“正向”“逆向”或“不”表示)。
A.体积不变充入使压强增大,平衡____________移动。
B.压强不变充入氩气使体积增大,平衡____________移动。
C.增大体积使体系的压强减小,平衡____________移动。
(2)将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。。写出该反应的平衡常数表达式________________________。已知该反应的。
(3)已知在400℃时, 。400℃时,在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得、、的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol,则此时反应____________(填“>”、“<”“=”或“不能确定”)。
(4)在密闭真空容器中发生反应:达到平衡。保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,则平衡常数K_________(填“变大”“变小”或“不变”下同)浓度__________。
【答案】(1) ①.
正向 ②.
不 ③.
不 (2)
(3)
(4) ①.
不变 ②.
不变
【解析】
【小问1详解】
对于反应,反应前后气体分子数相等。
A.体积不变充入,反应物的浓度增大,平衡向正反应方向移动;
B.压强不变充入氩气,容器体积必然增大,导致反应体系中各气体的浓度等比例减小,由于该反应前后气体分子数相等,浓度商依然等于平衡常数,故平衡不移动;
C.增大体积,总压强减小,所有气体物质的浓度同等减小。 由于反应前后气体分子数相等,压强改变不会使平衡发生移动,平衡不移动。
【小问2详解】
在书写平衡常数表达式时,纯固体(如)的浓度视为常数,不代入表达式中,因此该反应的平衡常数。
【小问3详解】
在 的容器中,各物质的浓度分别为:,,。。因为,说明此时反应刚好处于化学平衡状态,因此正逆反应速率相等,即。
【小问4详解】
反应的平衡常数表达式为。化学平衡常数只受温度影响,由于温度保持不变,化学平衡常数不变。缩小容器容积后,体系重新达到平衡时,的浓度依然等于,因此浓度不变。
17. 二甲醚()是一种清洁液体燃料,利用加氢合成二甲醚是实现碳循环利用的关键路径。我国科研团队发现使用催化剂,可在同一界面位点同步催化以下两步反应。
反应i:
反应ii:
(1)总反应iii:
_____________。
(2)恒温恒容条件下,下列叙述能证明体系已达到化学平衡状态的是_________(填标号)。
a.容器内总压强不再发生变化
b.
c.消耗3 mol ,同时生成1 mol
d.体系中与浓度比为1∶3
(3)下,向1 L刚性密闭容器通入2 mol 、8 mol ,反应10 h达到平衡。平衡体系中,。
①0~10 h过程中的平均消耗速率_________________。
②下,反应iii的平衡常数_________(代入数据列式即可)。
(4)恒温恒容的该平衡体系中,再充入一定量,从平衡移动的角度解释转化率的变化:________________。
(5)结合下列图像中二甲醚()的产率和的转化率可知,使用该催化剂的最佳工艺条件为________℃和________MPa。
【答案】(1)
-255.6 (2)
a (3) ①.
0.112 ②.
(4)
充入,增大了反应物浓度,平衡正向移动,从而提高了的转化率
(5) ①.
240 ②.
3
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律,目标总反应iii可由 得到,因此。
【小问2详解】
a.该反应前后气体分子数不相等,在恒温恒容条件下,容器内总压强不变说明各物质的物质的量不再发生变化,说明体系已达到平衡状态,a正确;
b.若达到平衡,正逆反应速率应满足化学计量数关系,即,b错误;
c.消耗和生成均代表正反应方向的速率,不能说明正逆反应速率相等,c错误;
d.体系中与浓度比为1∶3 只是一个特定的数值比例,不能说明各物质的浓度不再改变,无法作为判断平衡状态的标志,d错误;
故选a。
【小问3详解】
① 根据碳原子守恒,消耗的转化为甲醇和二甲醚,则 ,因此0~10 h过程中的平均消耗速率。
② 平衡时,剩余,根据氧原子守恒,初始氧原子为,平衡时,解得,根据氢原子守恒,初始氢原子为,平衡时,解得,容器体积为,各物质的浓度数值等于其物质的量,反应iii的平衡常数。
【小问4详解】
恒温恒容下,再充入一定量,增加了反应物 的浓度,根据勒夏特列原理,平衡将向正反应方向移动,从而促使更多的 发生反应,提高了 的转化率。
【小问5详解】
由左侧温度影响图像可知,在 240∘C 时,二甲醚(DME)的产率达到最高,且 转化率也处于较高水平;由右侧压强影响图像可知,在3MPa时,二甲醚产率和CO2转化率均达到较高水平,继续增大压强对两者的提升均不明显,综合考虑转化效率与经济效益,最佳工艺条件为 240∘C 和 。
18. 二氧化碳加氢制备甲醇可以实现二氧化碳的转化利用,有利于二氧化碳的减排。
反应A: ΔH1=+41.1 kJ·mol-1;
反应B: ΔH2=-90.1 kJ·mol-1。
(1)CO2(g)与H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式为________________________。
(2)500℃时,在2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2,发生反应:,平衡时体系压强为p0 MPa,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间的变化关系如图1所示。
①0~4 min内平均反应速率v(CO2)=________。
②平衡时H2的转化率为________。
③下列能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
A.气体的密度不再变化 B.容器内气体的压强不再变化
C.v逆(H2)=3v正(CH3OH) D.CO2、H2、CH3OH和H2O的浓度之比为1:3:1:1
④该温度下平衡常数Kp=________MPa-2(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)。
(3)一定物质的量之比的CO2和H2在装有催化剂的反应器中反应12h。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2所示。温度为470 K时,图2中P点________(填“处于”或“不处于”)平衡状态。490 K之后,甲醇产率下降的原因是________________________________。
【答案】(1)
(2) ①.
②.
③. BC ④.
(3) ①.
不处于 ②.
该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动;且温度升高导致催化剂的催化活性降低
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律,将已知反应进行组合:反应A + 反应B,即可得到目标反应的热化学方程式。其焓变 。
【小问2详解】
①由图1可知,内,的浓度由 减小到 ,其浓度变化量 ,因此,平均反应速率 。
②反应达到平衡时,的浓度为 ,则 ,根据化学计量数之比等于浓度变化量之比,,的初始浓度为 ,故平衡时 的转化率为 。
③A.反应在恒容密闭容器中进行,气体总质量不变,容器体积不变,因此气体密度始终保持不变,不能作为判断平衡的标志,A错误;
B.该反应正向是气体分子数减小的反应,恒温恒容条件下,体系压强会随反应的进行而减小,当压强不再变化时,说明各物质的物质的量不再改变,反应达到平衡状态,B正确;
C.根据反应速率之比等于化学计量数之比,任何时刻均有 ,当 时,可得出 ,即正逆反应速率相等,说明反应达到平衡状态,C正确;
D.各物质的浓度之比等于特定值(如1:3:1:1)只是一种偶然状态,不能说明各组分浓度不再发生变化,不能作为平衡的标志,D错误;
故选BC。
④平衡时,各物质的浓度分别为:,,,。平衡时气体总浓度为 。
各气体的分压等于总压乘以物质的量分数(即浓度分数):,,,
该温度下的压强平衡常数
。
【小问3详解】
由图2可知,在 之前,随着温度升高,甲醇的产率不断增大,说明反应尚未达到平衡,仍在向正反应方向进行,因此 时的P点不处于平衡状态。
之后甲醇产率下降的原因有两个方面:一是该反应的 ,为放热反应,达到平衡后,继续升高温度会导致平衡逆向移动,使甲醇产率下降;二是由图2右侧曲线可知,温度过高会导致催化剂的催化活性降低,反应速率减慢。
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高二化学定时训练一
(时间:75分钟 满分:100)
2026.9.2
一、单选题(14小题,每小题3分,共42分)
1. 中国古代诗词中蕴含着许多科学知识,下列叙述正确的是
A. 苏轼《石炭并引》“投泥泼水愈光明”,涉及了碳与水蒸气的反应为吸热反应
B. 于谦《石灰吟》“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲”,描述的煅烧石灰石是放热反应
C. 曹植《七步诗》“煮豆燃豆萁,豆在釜中泣”,这里的能量变化只有化学能转化为热能
D. “冰,水为之,而寒于水”说明等质量的水和冰相比,水的能量更低
2. 25℃、101 kPa时,强酸与强碱的稀溶液反应生成1 mol液态水,石墨的燃烧热,乙醇的燃烧热。下列热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
3. 某温度下,将等物质的量的气体A、B混合于1L的密闭容器中,发生如下反应:A(g)+3B(g)⇌2C(g)+xD(g)。经2min后测得C的浓度为0.5mol/L,B的物质的量分数为25%,以D表示2min内的平均反应速率v(D)=0.25mol/L·min),下列说法正确的是
A. 2min时,v(A)=0.125mol/L·min
B. 2min时,B的物质的量为0.75mol
C. x=1
D. 反应前后容器内气体的压强之比为1:2
4. 已知化合物A+H2OⅠⅡB+HCOO-,其反应历程如图所示,其中TS1、TS2、TS3表示不同的过渡态,Ⅰ、Ⅱ表示中间体。下列说法正确的是
A. 反应③、⑤为决速步骤
B. 该历程中的最大能垒(活化能)E正=16.87 eV
C. 该反应历程分三步进行
D. 使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能和反应热
5. 下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
①向内推动盛有气体的针筒,气体红棕色加深
②实验室可以用排饱和食盐水的方法收集氯气
③使用催化剂可加快转化为的速率
④硫酸工业中,增大的浓度有利于提高的转化率
A. ②③ B. ②④ C. ①③ D. ①④
6. 一定条件下,向10L恒温恒容密闭容器中充入X(g)、Y(g)和Z(g),这三种物质的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示,下列说法正确的是
A. 容器内发生反应的化学方程式为
B. 当反应达到平衡状态时,X的转化率为60%
C. 0-4min内,Y的平均反应速率为0.02 mol/(L·min)
D. 4~5min内,容器中混合气体的总质量保持不变
7. 下列关于化学反应速率的说法正确的是
A. 升高温度可降低化学反应的活化能,提高了活化分子百分数,加快化学反应速率
B. 反应物浓度增大,单位体积活化分子数增多,有效碰撞的几率增加,反应速率增大
C. 在相同温度下,两个相同的容器中分别充入相同物质的量的F2和Cl2,让它们与等量的氢气反应,反应速率相同
D. 有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的容积),可增加活化分子的百分数,从而使反应速率加快
8. CO2甲烷化是生产清洁燃料的重要途径之一。一定温度下,向体积为1 L的密闭容器中通入1 molCO2和4 molH2发生反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),30 s后达到平衡且体系温度升高,平衡后的压强为起始时压强的80%,下列说法错误的是
A. 该反应<0
B. 0~30 s内,v(CO2)=1 mol/(L·min)
C. 若起始时通入2 molCO2和8 molH2,CO2的平衡转化率会大于50%
D. 当c(CH4): c(H2O)的比值不再随时间变化时,说明反应达到了平衡状态
9. 在一密闭容器中,反应 3A(g)+B(s) 2C(g)+D(g)达到平衡后,改变以下条件,下列说法正确的是
A. 增加A的浓度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
B. 升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
C. 恒温恒容充入Ne,容器内压强增大,V(正)、V(逆)均增大
D. 增加B的用量,正、逆反应速率不变,平衡不移动
10. 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
11. 计算机模拟催化剂表面水煤气产氢反应反应过程与能量变化如图所示,初始时反应物均为气体,忽略催化剂吸附时的能量变化。下列说法错误的是
A. 过程Ⅰ、Ⅱ均表示断键的吸收能量过程
B. 由图可知,比稳定
C. 过程Ⅲ既有共价键断裂,又有共价键形成
D. 该反应为放热反应
12. 一定温度下,在2L的恒容密闭容器中,“甲烷重整”反应()原理如下。
已知“甲烷重整”反应在不同温度下的化学平衡常数:
温度/℃
850
1000
1200
1400
K
0.5
2
275
1772
下列说法不正确的是
A. 物质a可能是Fe3O4
B. 若增大的值,则CH4的平衡转化率降低
C.
D. 1000℃,若容器中、,则反应处于平衡状态
13. 在恒温恒容的密闭容器中发生 ,时,平衡常数为K,下列说法正确的是
A. 增大的浓度,平衡常数改变
B. 时,若时,则
C. 若容器内气体压强保持不变,该可逆反应达到化学平衡状态
D. 选择高效催化剂可以提高活化分子百分数,提高平衡产率
14. 某密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0。如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系,t2、t3、t5时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是
A. t2时加入催化剂 B. t3时降低了温度
C. t5时增大了压强 D. t4~t5时间内转化率一定最低
二、填空题(4小题,共58分)
15. 化学反应伴随能量变化,获取反应能量变化有多种途径。
(1)下列反应中,属于吸热反应的是__________(填字母)。
A. 与水反应 B. 甲烷的燃烧反应
C. 受热分解 D. 锌与盐酸反应
(2)科学家结合实验与计算机模拟结果,研究出了均相催化的思维模型。总反应:。
① ② 则决速步骤为_____________(填“①”或“②”);该反应的催化剂为___________。
(3)已知:
化学键
键能()
436
498
463.4
则 ______________。
(4)已知在25℃、101 kPa时:
①
②
写出与反应生成的热化学方程式:_________________________。
(5)在简易量热计中(如图),将100 mL、 溶液与100 mL 溶液混合,温度从298.2 K升高到301.2 K。
①仪器A的名称_____________。
②有关中和热测定,下列说法不正确的是_____________。
A.两烧杯夹层间碎纸条填满,可以保证实验的准确性
B.用保温杯式量热计来代替烧杯做测定中和热的实验,能有效防止热量损失
C.沿着玻璃棒缓慢倒入氢氧化钠溶液
D.记录混合液的最高温度作为终止温度
E.测量溶液的温度计用水洗净擦干后才用来测溶液的温度
③将一定量的稀氢氧化钠溶液分别和稀盐酸、浓硫酸、稀醋酸溶液恰好完全反应,其反应热分别为、、,则、、的大小关系为__________________。
16. 运用化学反应原理知识,回答下列问题。
(1)对于化学反应:,在密闭容器中,判断下列条件的改变引起该反应平衡移动的方向(用“正向”“逆向”或“不”表示)。
A.体积不变充入使压强增大,平衡____________移动。
B.压强不变充入氩气使体积增大,平衡____________移动。
C.增大体积使体系的压强减小,平衡____________移动。
(2)将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。。写出该反应的平衡常数表达式________________________。已知该反应的。
(3)已知在400℃时, 。400℃时,在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得、、的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol,则此时反应____________(填“>”、“<”“=”或“不能确定”)。
(4)在密闭真空容器中发生反应:达到平衡。保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,则平衡常数K_________(填“变大”“变小”或“不变”下同)浓度__________。
17. 二甲醚()是一种清洁液体燃料,利用加氢合成二甲醚是实现碳循环利用的关键路径。我国科研团队发现使用催化剂,可在同一界面位点同步催化以下两步反应。
反应i:
反应ii:
(1)总反应iii:
_____________。
(2)恒温恒容条件下,下列叙述能证明体系已达到化学平衡状态的是_________(填标号)。
a.容器内总压强不再发生变化
b.
c.消耗3 mol ,同时生成1 mol
d.体系中与浓度比为1∶3
(3)下,向1 L刚性密闭容器通入2 mol 、8 mol ,反应10 h达到平衡。平衡体系中,。
①0~10 h过程中的平均消耗速率_________________。
②下,反应iii的平衡常数_________(代入数据列式即可)。
(4)恒温恒容的该平衡体系中,再充入一定量,从平衡移动的角度解释转化率的变化:________________。
(5)结合下列图像中二甲醚()的产率和的转化率可知,使用该催化剂的最佳工艺条件为________℃和________MPa。
18. 二氧化碳加氢制备甲醇可以实现二氧化碳的转化利用,有利于二氧化碳的减排。
反应A: ΔH1=+41.1 kJ·mol-1;
反应B: ΔH2=-90.1 kJ·mol-1。
(1)CO2(g)与H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式为________________________。
(2)500℃时,在2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2,发生反应:,平衡时体系压强为p0 MPa,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间的变化关系如图1所示。
①0~4 min内平均反应速率v(CO2)=________。
②平衡时H2的转化率为________。
③下列能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
A.气体的密度不再变化 B.容器内气体的压强不再变化
C.v逆(H2)=3v正(CH3OH) D.CO2、H2、CH3OH和H2O的浓度之比为1:3:1:1
④该温度下平衡常数Kp=________MPa-2(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)。
(3)一定物质的量之比的CO2和H2在装有催化剂的反应器中反应12h。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2所示。温度为470 K时,图2中P点________(填“处于”或“不处于”)平衡状态。490 K之后,甲醇产率下降的原因是________________________________。
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