2026-2027学年高二化学人教版上学期期中真题重组卷(浙江专用)
2026-10-28
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内容正文:
2026-2027学年高二上学期期中真题重组卷(浙江专用)
化 学
(满分100分,考试用时90分钟,测试范围:人教版选择性必修第一册第1~2章)
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Cl-35.5
第Ⅰ卷(选择题 共48分)
一、选择题:本题共16个小题,每小题3分,共48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.下列说法中有明显错误的是( )
A.升高温度,一般可使活化分子的百分数增大,因而反应速率增大
B.发生化学反应的碰撞都是有效碰撞
C.干冰升华这一过程中,ΔS>0
D. , ;
【答案】D
【解析】A项,升高温度,分子能量增加,可以提高活化分子的百分数和单位体积内活化分子数,因而反应速率增大,A正确;B项,发生碰撞不一定是有效碰撞,但只要是发生了化学反应的碰撞都是有效碰撞,B正确;C项,干冰升华这一过程中发生CO2(s)CO2(g) ,体系的熵增加,则ΔS>0,C 正确;D项,S(g)的能量高于S(s),因此S(g)燃烧放出的热量更多,放热反应的ΔH为负值,放出热量越多,ΔH越小,故ΔH1<ΔH2,D错误;故选D。
2.一种CO2资源化反应为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),该反应在一定条件下能自发进行。下列说法正确的是( )
A.反应的平衡常数表达式
B.其他条件一定,采用压缩容器体积的方式增大压强能提高CH4的产率
C.使用合适的催化剂可提高CO2的平衡转化率
D.该反应在高温条件下自发进行
【答案】B
【解析】A项,平衡常数表达式为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,该反应正确表达式为,A错误;B项,该反应正反应为气体分子数减小的反应,其他条件一定时,压缩容器体积增大压强,平衡向正反应方向移动,能提高CH4的产率,B正确;C项,催化剂只改变反应速率,不影响化学平衡状态,无法提高CO2的平衡转化率,C错误;D项,该反应反应后气体分子数减少,ΔS<0,反应能自发进行满足ΔG=ΔH-TΔS<0,可推知ΔH<0,则该反应在低温条件下自发进行,D错误;故选B。
3.下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是( )
A.含酚酞的氨水溶液,微热后红色变深
B.向新制氯水中加入适量硝酸银固体,溶液颜色变浅
C.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
D.H2(g)、Br2(g)和HBr(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
【答案】D
【解析】A项,氨水中存在电离平衡NH3·H2ONH4++OH-,电离过程吸热,微热使平衡正向移动,OH-浓度增大,红色变深,可用勒夏特列原理解释,A不符合题意;B项,新制氯水中存在平衡Cl2+H2OHCl+HClO,加入硝酸银后Ag+与Cl-反应生成AgCl沉淀,Cl-浓度降低,平衡正向移动,Cl2浓度减小,溶液颜色变浅,可用勒夏特列原理解释,B不符合题意;C项,体系中存在平衡2NO2(g)N2O4(g),正反应放热,受热后平衡向吸热的逆反应方向移动,NO2浓度增大,颜色加深,可用勒夏特列原理解释,C不符合题意;D项,该体系存在平衡H2(g)+Br2(g)2HBr(g),反应前后气体分子数相等,加压平衡不移动,颜色变深是因为体积减小导致Br2浓度增大,与平衡移动无关,不能用勒夏特列原理解释,D符合题意;故选D。
4.关于反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列说法正确的是( )
A.将生成物SO3及时分离出去,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
B.使用高效催化剂可降低活化能,提高SO2的平衡转化率
C.为了提高SO2利用率,可以向体系中加入O2,使得SO2和O2的平衡转化率都增大
D.反应达到平衡之后,增大体系压强(缩小体积),和均增大,但增大更明显
【答案】D
【解析】A项,及时分离出SO3时,反应物浓度不变,生成物浓度减小,正反应速率瞬间不变,逆反应速率瞬间减小,平衡正向移动,反应物浓度随后减小,随后正反应速率逐渐减小,正反应速率不会增大,A错误;B项,催化剂可降低反应活化能,同等程度加快正、逆反应速率,但不改变平衡状态,无法提高SO2的平衡转化率,B错误;C项,加入过量O2,平衡正向移动,SO2的平衡转化率增大,但O2的总物质的量增加更多,其平衡转化率减小,C错误;D项,该反应为气体分子数减小的反应,缩小体积增大压强时,反应物、生成物浓度均升高,故和均增大,由于平衡向正反应方向移动,故增大更明显,D正确;故选D。
5.某温度下,对可逆反应:2X(g)+Y(g)W(s) ΔH>0 ,下列叙述正确的是( )
A.加入少量W,逆反应速率增大
B.平衡后加入X,上述反应的平衡常数增大
C.升高温度时,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.压强不变,充入Ar,反应速率减小;体积不变,充入Ar,反应速率不变
【答案】D
【解析】A项,W是固体,固体浓度视为常数,增加固体用量不影响反应速率,加入少量W逆反应速率不变,A错误;B项,平衡常数仅与温度有关,加入X不改变温度,平衡常数不变,B错误;C项,升高温度会增大活化分子百分数,正、逆反应速率均增大,C错误;D项,压强不变时充入Ar,容器体积增大,参与反应的气体浓度降低,反应速率减小;体积不变时充入Ar,参与反应的气体浓度不变,反应速率不变,D正确;故选D。
6.已知: ,的摩尔燃烧焓ΔH=-283kJ·mol−1。下列说法正确的是( )
A.由反应热化学方程式可知,低温下CH4通入O2中会迅速燃烧
B.
C.能表示CO摩尔燃烧焓的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)=2CO2 (g) ΔH=-283kJ·mol−1
D.CH4燃烧生成CO的反应中反应物的总键能小于生成物的总键能
【答案】D
【解析】A项,热化学方程式的ΔH仅表示反应的焓变,与反应条件无关,CH4燃烧需要点燃条件,低温下通入O2不会迅速燃烧,A错误;B项,H2O(g)的能量高于H2O(l),生成气态水时放出的热量更少,焓变更大,故该反应的,B错误;C项,摩尔燃烧焓是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时的焓变,题给方程式中CO的物质的量为2mol,对应ΔH应为-566kJ·mol−1,不能表示CO的摩尔燃烧焓,C错误;D项,反应的焓变ΔH=反应物总键能生成物总键能,该反应ΔH<0,说明反应物的总键能小于生成物的总键能,D正确;故选D。
7.分别取50mL0.50mol·L-1盐酸和50mL0.50mol·L-1NaOH溶液进行中和反应反应热的测定实验,下列说法正确的是( )
A.实验时,用环形玻璃搅拌棒左右搅拌,使反应充分
B.在实验过程中,测量酸溶液后的温度计可以直接用于测量碱溶液的温度
C.测定使用的装置如图所示,a仪器若使用铜丝代替,测得的ΔH偏大
D.若用同浓度同体积的稀硝酸代替稀盐酸,测得的反应热ΔH偏小
【答案】C
【解析】A项,环形玻璃搅拌棒应上下移动搅拌使反应充分,左右搅拌易碰损温度计、混合不充分,A错误;B项,测量酸溶液后的温度计直接测量碱液温度,表面残留的酸会与碱反应放热,导致碱液初始温度测量值偏高,实验误差大,B错误;C项,铜的导热性好,用铜丝代替环形玻璃搅拌棒会造成更多热量散失,测得的反应放出热量偏小,放热反应的ΔH为负值,因此测得的ΔH偏大,C正确;D项,稀硝酸和稀盐酸均为强酸,与NaOH反应的本质均为 H++OH-=H2O,无额外热效应,测得的ΔH相同,D错误;故选C。
8.下列有关可逆反应2A(g)+B(g)2C(g) ΔH <0的图象正确的是( )
A.B.C. D.
【答案】A
【解析】A项,温度越高反应速率越快,500℃比100℃先达到平衡;该反应ΔH<0,正反应放热,升高温度平衡逆向移动,平衡时C的质量分数减小,与图像一致,A正确;B项,升高温度,正、逆反应速率均应增大,图像中速率随温度升高而减小,不符合反应速率变化规律,B错误;C项,该反应正反应为气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,压强高于平衡点时v正应大于v逆,图像中v逆大于v正,与平衡移动规律不符,C错误;D项,该反应正反应放热,相同压强下升高温度平衡逆向移动,A的转化率减小,500℃时A的转化率应小于100℃,图像与之不符,D错误;故选A。
9.氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。下列反应是目前大规模制取氢气的方法之一。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2kJ·mol−1 ,下列说法正确的是( )
A.在生产中,欲使CO的转化率提高,可不断减少水蒸气含量
B.恒温恒压的密闭容器中发生上述反应达平衡后,不断鼓入Ar气体,再达到平衡时CO所占的分压不变
C.其他条件不变,向上述体系中分别投入等量的微米CaO和纳米CaO,在相同时间内,H2的产率相等
D.恒容绝热时,当体系中压强不再变化时上述反应达到了平衡状态
【答案】D
【解析】A项,减少水蒸气含量,反应物浓度降低,平衡逆向移动,CO转化率降低,A错误;B项,恒温恒压下鼓入Ar,容器体积增大,各气体分压均减小,该反应前后气体系数和相等,平衡虽不移动,但CO分压减小,B错误;C项,纳米CaO比表面积更大,吸收CO2速率更快,相同时间内平衡正向移动程度更大,H2产率更高,二者产率不相等,C错误;D项,该反应前后气体总物质的量不变,恒容绝热条件下,若反应未达平衡,体系温度会发生变化,由PV=nRT=Nrt可知压强会随温度变化,当压强不变时说明温度不变,反应达到平衡,D正确;故选D。
10.二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的化工原料,如图是反应2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-283.6kJ·mol−1的能量变化图。下列说法正确的是( )
A.Q1+Q2 =283.6kJ/mol
B.该反应为放热反应故一定不需要加热
C.若产物为H2O(l),相应的焓变为ΔH2,则ΔH2<ΔH
D.与曲线b相比,曲线a是使用了催化剂的能量变化曲线
【答案】C
【解析】A项,由图可知,该反应是反应物总能量大于生成物总能量的放热反应,反应的焓变为:ΔH=-Q2 =-283.6 kJ/mol,则Q2 =283.6kJ/mol,Q1为正反应活化能,二者不存在Q1+Q2 =283.6kJ/mol的关系,A错误;B项,由图可知,该反应是反应物总能量大于生成物总能量的放热反应,但反应是否需要加热与反应的吸放热类型无关,B错误;C项,液态水的能量低于气态水,所以反应生成液态水时反应放出的热量大于气态水,反应的焓变ΔH2小于ΔH,C正确;D项,催化剂能降低反应的活化能,由图可知,曲线b的活化能低于曲线a,所以曲线b是使用了催化剂的能量变化曲线,D错误;故选C。
11.催化剂a和b均能催化反应M(g)N(g)。反应进程(如图)中,Q为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是( )
A.无论使用a或b,总反应都包括4个基元反应
B.反应达平衡时,降低温度,M的浓度减小
C.使用a时,反应过程中Q所能达到的最高浓度更大
D.使用b时,反应达到平衡时所需时间更短
【答案】D
【解析】A项,由图可知,催化剂a和b均出现四个峰,因此使用催化剂a和b,总反应都包括4个基元反应,故A说法正确;B项,根据图像可知,该反应为放热反应,反应达到平衡时,降低温度,平衡正向移动,M的浓度减小,故B说法正确;C项,活化能大的反应速率慢,活化能小的反应速率快,根据图像可知,使用催化剂a时,前两步反应速率较快,第三步反应速率较慢,反应过程中更容易积累到Q物质,Q所能达到的最高浓度更大,故C说法正确;D项,根据图像可知,使用催化剂a时,决速步骤的活化能小于使用催化剂b时,决速步骤活化能,因此使用a时,反应速率较快,达到平衡时所需时间更短,故D说法错误;答案为D。
12.MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):
已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是( )
A.ΔH1(CaCO3)>0
B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0
C.对于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3
D.ΔH1(CaCO3)−ΔH1(MgCO3)>ΔH3(CaO)−ΔH3(MgO)
【答案】D
【解析】根据盖斯定律,碳酸盐分解的总反应焓变满足:ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。A项,ΔH1是固态碳酸盐断裂离子键,生成气态阳离子和气态碳酸根离子的过程,断键吸热,因此ΔH1(CaCO3)>0,A表述正确;B项,ΔH2是气态CO32-分解为气态O2−和气态CO2的过程,该过程和阳离子种类无关,因此ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3),且该过程为化学键断裂的吸热过程,焓变大于0,B表述正确;C项,ΔH3 是气态M2+和气态O2−结合生成固态MO的离子键形成过程,成键放热,因此ΔH3<0;而ΔH1>0、ΔH2>0,显然两个正值相加必然大于负值,即ΔH1+ΔH2>ΔH3,C表述正确;D项,根据已知条件“离子电荷相同时,半径越小,离子键越强”:Mg2+半径小于Ca2+,因此MgCO3的离子键强于CaCO3,故断裂离子键的吸热过程满足ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3),即ΔH1(CaCO3)−ΔH1(MgCO3)<0;同时MgO的离子键远强于CaO,气态离子结合成固态MO的放热过程满足∣ΔH3(MgO)∣>∣ΔH3(CaO)∣,即ΔH3(MgO)<ΔH3(CaO),因此ΔH3(CaO)−ΔH3(MgO)>0。显然负数不可能大于正数,该不等式不成立,D表述错误;故选D。
13.在一体积可变的恒温密闭容器中发生反应2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH<0,每次达到平衡后仅改变其中一个反应条件,正反应速率随时间的变化如图所示,下列说法错误的是( )
A.t0时可能是升高温度 B.t1时可能是扩大容器体积
C.t2时可能是充入了部分Z(g) D.t3时可能是加入了高效催化剂
【答案】A
【解析】A项,根据图像,t0时V正跳跃性增大,平衡正向移动;2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s)正反应放热,升高温度,反应速率加快,平衡逆向移动,所以不可能是升高温度,故A错误;B项,根据图像,t1时V正跳跃性减小,平衡逆向移动;2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s)正反应气体系数和减小,扩大容器体积,压强减小,反应速率减慢,平衡逆向移动,故B正确;C项,根据图像,t2时V正逐渐增大,平衡逆向移动;充入了部分Z(g),Z浓度增大,反应速率增大,平衡逆向移动,故C正确; D项,根据图像,t3时正逆反应速率同等程度增大,平衡不移动,可能是加入了高效催化剂,故D正确;选A。
14.某温度时,在5 L体积不变的密闭容器中X、Y、Z三种气体物质的量随时间的变化关系如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.该反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)
B.该反应的平衡常数
C.5 min时,容器中混合气体的密度等于反应前的
D.5 min后,三种气体的物质的量不再变化的原因是反应达到了平衡状态
【答案】B
【解析】A项,由图像可知,X、Y物质的量随时间减少(反应物),Z增加(生成物)。初始时;5 min 平衡时。变化量,变化量之比=1:1:2即化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),A正确;B项,平衡常数,B错误;C项,密闭容器体积不变,气体总质量守恒(质量守恒定律),密度始终不变,5 min时密度等于反应前,C正确;D项,平衡状态特征为各物质的量不再变化,5 min 后物质的量不变说明达到平衡,D正确;故选B。
15.一定条件下,向1L恒容密闭容器中充入2molX和1molY发生反应2X(g)+Y(g)2Z(g),测得不同温度下,平衡时Y的体积分数和催化效率的影响如图。下列说法错误的是( )
A.温度大于500℃,催化剂的催化效率降低
B.Y的消耗速率:M点N点
C.500℃时,平衡体系中Z的体积分数为40%
D.500℃反应达到平衡时,容器内压强为起始时的
【答案】D
【解析】A项,由催化效率曲线可知,500℃时催化效率达到最大值,温度大于500℃催化效率降低,A正确;B项,温度越高反应速率越快,M点温度高于N点,故Y的消耗速率M点>N点,B正确;C项,设500℃平衡时Y转化xmol,列三段式:起始X为2mol、Y为1mol、Z为0,转化量X为2xmol、Y为xmol、Z为2xmol,平衡时总物质的量为(3-x)mol。根据Y体积分数为20%得,解得x=0.5,Z的体积分数为,C正确;D项,恒容同温下压强比等于气体物质的量之比,平衡总物质的量为2.5mol,起始总物质的量为3mol,平衡压强为起始的,D错误;故选D。
16.下列生产或实验事实得出的相应结论错误的是( )
生产或实验事实
结论
A
压缩封装有NO2和N2O4混合气体的注射器,气体颜色先变深后略变浅
其他条件不变,增大压强,会使化学平衡向气体减少的方向移动
B
在容积可变的密闭容器中发生反应:2NH3(g)N2H4(l)+H2(g),把容器的容积缩小
平衡不移动
C
Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黄色)+2H+向2mL0.1mol·L-1K2Cr2O7溶液中滴入5~10滴6mol·L-1NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色
Cr2O72-在碱性条件下转化为Cr2O72-
D
Na2S2O3 溶液和H2SO4溶液反应,其他条件相同,升高溶液的温度,析出硫单质所需时间缩短
其他条件不变时,升温可以加快化学反应速率
【答案】B
【解析】A项,压缩注射器瞬间,NO2浓度增大导致颜色变深,随后平衡2NO2(g)N2O4(g)向气体分子数减少的方向移动,NO2浓度略有下降,颜色略变浅,可得出增大压强平衡向气体减少方向移动的结论,A正确;B项,该反应中反应物气体总计量数为2,生成物气体总计量数为1,缩小容器容积即增大压强,平衡会向气体体积减小的正反应方向移动,结论说平衡不移动,B错误;C项,滴加NaOH溶液时,OH-与H+反应使c(H+)减小,平衡Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+ 正向移动,溶液由橙色变为黄色,说明碱性条件下Cr2O72-转化为Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+ ,C正确;D项,其他条件相同,升高温度后析出硫单质的时间缩短,说明反应速率加快,可得出升温能加快化学反应速率的结论,D正确;故选B。
第II卷(非选择题 共42分)
二、非选择题:共4题,共52分。
17.(13分)已知在高温、高压、催化剂作用下,1 mol石墨转化为金刚石吸收1.9 kJ的热量。
(1)该反应的ΔH___________________(填“>”或“<”)0。
(2)石墨和金刚石中,_______更稳定。
(3)已知常温时红磷比白磷稳定,有下列反应: ; 。若a、b均大于零,则a和b的关系为_______(填字母)。
A. B. C. D.无法确定
(4)下图是和反应生成和过程的能量变化示意图。
①请写出该反应的热化学方程式___________________________________。
②若在该反应体系中加入催化剂,则对反应热___________________(填“有”或“没有”)影响。
(5)0.3 mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中反应生成固态三氧化二硼和液态水时放出649.5 kJ热量,其表示气态高能燃料乙硼烷(B2H6)燃烧热的热化学方程式为_______________________。
(6)在化学反应中,只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应,这些分子称为活化分子,使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其单位通常用kJ/mol表示。请认真观察下图,图中所示反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应,该反应的ΔH=_______________(用E1、E2表示);下列4个反应中,不符合示意图描述的反应是_______。
A.铝热反应 B.灼热的碳与CO2反应 C.盐酸与NaOH反应 D.Na与H2O反应生成H2
【答案】(1)>(1分) (2)石墨(1分) (3)C(2分)
(4)NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) ΔH=-234kJ·mol−1(2分) 没有(1分)
(5)B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2165kJ·mol−1 (2分)
(6) 放热(1分) E2-E1(1分) B(2分)
【解析】(1)根据题意,1 mol石墨转化为金刚石需要吸收1.9 kJ的热量,该反应为吸热反应,因此焓变 ΔH>0;
(2)石墨转化为金刚石是吸热过程,说明金刚石的总能量高于石墨的总能量,物质的能量越低越稳定,因此石墨比金刚石更稳定;
(3)常温时红磷比白磷稳定,说明白磷的能量高于红磷,等量的白磷和红磷完全燃烧生成相同状态的产物P2O5(s) 时,能量更高的白磷放出的热量更多,因放热反应的 ΔH<0,且放出的热量a 和 b 均大于零,所以白磷放出的热量a大于红磷放出的热量b,即 ,故选C;
(4)①由图1可知,正反应的活化能 ,逆反应的活化能 ,该反应的焓变 ΔH=正反应活化能-逆反应活化能,,因此该反应的热化学方程式为:NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) ΔH=-234kJ·mol−1 ;②催化剂只能降低反应所需的活化能,改变反应速率,但不能改变反应物和生成物的总能量,因此对反应热(ΔH)没有影响;
(5)燃烧热是指 1 mol 纯物质完全燃烧生成指定化合物所放出的热量,已知0.3mol气态B2H6完全燃烧放出热量,则 1 mol B2H6完全燃烧放出的热量为 ,因此其燃烧热的热化学方程式为B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2165kJ·mol−1 ;
(6)观察图2可知,反应物的总能量(E1)高于生成物的总能量(E2),因此该反应为放热反应;
反应的焓变 ΔH=生成物总能量-反应物总能量,因此ΔH=E2-E1;A项,铝热反应是典型的放热反应,A符合图示; B项,灼热的碳与CO2的反应是吸热反应,B不符合图示;C项,盐酸与 NaOH 的酸碱中和反应是放热反应,C符合图示; D项,Na 与H2O的反应是剧烈的放热反应,D符合图示;故选B。
18.(12分)化学固定、催化活化循环利用CO2的研究,备受重视。铜基催化剂上CO2加氢合成甲醇是重要的利用途径。该工艺主要发生合成甲醇的反应Ⅰ和逆水煤气变换反应Ⅱ。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4kJ·mol−1 K1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol−1 K2
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3<0
已知甲醇的选择性
请回答:
(1)ΔH3=________,反应Ⅲ自发进行的条件是________。
(2)工业上将一定量的CO和H2混合气体充入恒温恒容密闭容器中只进行上述反应Ⅲ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),下列事实能说明此反应已达到平衡状态的是________。
A.容器内气体密度保持不变
B.每生成1 mol H-O键,同时断开2 mol H-H键
C.生成CH3OH的速率与生成H2的速率相等
D.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)恒温恒容条件下,原料气CO2(g)、H2(g)以物质的量浓度投料时,控制合适条件(不考虑反应Ⅲ),甲醇的选择性为50%。已知初始c(CO2)=1.0mol·L-1,CO2平衡转化率为50%,则该条件下K1=________。
(4)以50Cu/45Zn/5Al为催化剂,催化剂表面金属能吸附CO2、CO、H2分子,反应Ⅰ和Ⅱ发生在催化剂表面的不同活性位点。在240℃、2 MPa条件下,将原料气按照a、b、c、d四种方式以相同流速(该流速下反应未达到平衡)通过催化剂,测得各组分转化率(X)和选择性(S)如表1所示。另测得CO2转化率、甲醇选择性与温度、原料气组成关系如图2、3所示。
表1催化剂性能与原料气组成的关系
原料气体积分数/
(a)
18
0
43
56
(b)
12
0
61
38
(c)
11
0
89
11
(d)
9
6.0
99
0
①分析表1数据,推测随着原料气中掺杂CO体积分数的增大,CO2转化率迅速降低、甲醇选择性急剧增大的原因________。
②结合表1、图2、图3等有关知识,下列说法正确的是________。
A.其他条件一定时,原料气中CO体积分数越大,生成甲醇越多
B.一定范围内升高温度利于CO2与催化剂活性位点结合,可以提高CO2的转化率
C.根据图2、图3中的a线,推测原因可能为温度对反应Ⅱ的速率影响比反应Ⅰ大
D.增大流速,原料气与催化剂碰撞的机会多,甲醇产率一定增加
【答案】(1)-90.6kJ·mol−1(2分) 低温(较低温度下自发)(2分)
(2)D(2分)
(3)(2分)
(4)CO占据催化剂表面的活性位点,抑制CO2的吸附以及反应Ⅱ的发生,使CO2转化率降低;同时CO与H2在催化剂表面经反应Ⅲ生成CH3OH,并抑制CO2向CO转化,使甲醇选择性增大(2分) BC(2分)
【解析】(1)由盖斯定律,反应Ⅲ=反应Ⅰ−反应Ⅱ,因此;反应Ⅲ中ΔH<0,并且该反应为气体分子数减小的反应,ΔS<0,反应要自发进行需要满足ΔG=ΔH-TΔS<0,因此需要低温条件下才能自发进行;
(2)A项,恒温恒容的条件下,气体的质量和体积均保持不变,气体的密度也保持不变,因此不能说明反应达到平衡,A错误;B项,生成H-O键和断开H-H键都是正反应方向的描述,无法判断正逆反应速率相等,因此不能说明反应达到平衡,B错误;C项,生成CH3OH的速率与生成H2的速率相等,不符合反应计量数的正逆速率关系,平衡时生成H2的速率等于生成CH3OH的速率的二倍,因此不能说明反应达到平衡,C错误;D项,混合气体的质量不变,该反应为气体分子数减小的反应,气体的总物质的量不断变化,混合气体的平均相对分子质量不断变化,因此可以说明反应达到平衡,D正确;故选D;
(3)初始c(CO2)=1.0mol·L-1,假设容器的体积为1L,原料气CO2、H2以物质的量浓度1:3投料,初始n(H2)=3.0 mol,n(CO2)=1.0 mol,CO2平衡转化率为50%,CH3OH的选择性为50%,生成的CH3OH物质的量为0.25mol,根据反应Ⅰ的方程式可知,反应Ⅰ消耗的CO2的物质的量为0.25mol,消耗的H2物质的量为,生成的H2O的物质的量为0.25mol;生成的CO物质的量为0.25mol,根据反应Ⅱ的方程式可知,反应Ⅱ消耗的CO2的物质的量为0.25mol,消耗的H2物质的量为0.25mol,生成的H2O的物质的量为0.25mol;平衡时,,,,,,因此;
(4)①CO和CO2在催化剂表面竞争吸附,随着CO增多,CO占据催化剂表面的活性位点,抑制CO2的吸附以及反应Ⅱ的发生,使CO2转化率降低;同时CO与H2在催化剂表面经反应Ⅲ生成CH3OH,并抑制CO2向CO转化,使甲醇选择性增大;②A项,其他条件不变,虽然原料气中CO体积分数越大,甲醇的选择性越高,但是CO2的转化率降低,生成甲醇的量并不一定增加,例如表1中b中CO体积分数大于a,假设CO2初始物质的量均为1mol,a中生成的CH3OH物质的量为,b中生成的CH3OH物质的量为,CO体积分数增加,生成甲醇的量反而下降,A错误;B项,从图2可知,在一定范围内,随着温度升高,CO2的转化率逐渐提高,说明升高温度有利于CO2与催化剂的活性位点结合,B正确;C项,根据图3中的a线可知,随着温度升高,甲醇的选择性 逐渐降低,根据图2中的a线可知,随着温度升高,CO2的转化率逐渐提高,说明温度升高,反应Ⅱ速率增大幅度大于反应Ⅰ,因此温度对反应Ⅱ的速率影响比反应Ⅰ大,C正确;D项,增大流速,虽然原料气与催化剂的接触机会变多,但是一些原料气没有来得及反应,或者与催化剂接触的时间不足可能导致甲醇的产率降低,因此甲醇的产率不一定增加,D错误;故选BC。
19.(12分)某学习小组欲利用FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl平衡体系探究影响平衡的因素,将220mL0.005mol·L-1FeCl3 溶液和20mL0.015mol·L-1KSCN溶液混合,得血红色溶液X,进行下列实验。
实验Ⅰ:改变Fe3+、SCN-、Cl-、K+等离子浓度对平衡的影响。
(1)取2 mL溶液X,加入5滴0.01mol·L-1KSCN溶液,得到溶液A:另取2mL溶液X,插入经砂纸打磨过的铁丝得到溶液B,A、B两溶液颜色更深的是_______(填“A”或“B”)。
(2)取2 mL溶液X,加入5滴0.03mol·L-1KCl溶液,观察到溶液红色变浅,产生该现象的原因可能是:
①_______对平衡产生了影响;
②不直接参与平衡体系的K+或Cl-对平衡产生了影响。
实验Ⅱ:为了探究KCl对FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl平衡体系的影响,某学习小组同学进行如下探究:各取2 mL溶液X放入3支比色皿中,分别滴加5滴不同浓度的KCl溶液,并测定各溶液的透射率随时间的变化(已知溶液颜色越深,透射率越小),结果如图1所示。
(3)上述实验可以得到以下结论:KCl对FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl平衡有影响,且KCl浓度增大,平衡_______移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
实验Ⅲ:探究盐对Fe3+和SCN-平衡体系产生的影响。
资料信息:a.溶液中的SCN-离子会受到周围带有异性电荷离子的屏蔽,使该离子的有效浓度降低,这种影响称为盐效应。
b.在FeCl3 溶液中存在反应Fe3+ +4Cl-[FeCl4]-。
(4)根据上述信息,学习小组同学各取2 mL溶液X,分别加入5滴①去离子水、②0.3mol·L-1KCl溶液、③0.3mol·L-1NaCl溶液、④0.3mol·L-1KNO3溶液、⑤3mol·L-1HCl溶液进行实验,测得各溶液的透射率随时间的变化如图2所示。
上述实验能证明阳离子盐效应影响FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl平衡体系的实验组是_______。盐效应影响较大的阳离子是_______。
A.实验①②③ B.实验①②④ C.实验①③④
(5)已知H+对平衡没有明显的影响,解释出现实验⑤现象的原因:_______。
【答案】(1)A(2分)
(2)溶液被稀释(2分)
(3)逆向(2分)
(4) A (2分) Na+(2分)
(5)加入盐酸导致氯离子浓度增大,促使Fe3+ +4Cl-[FeCl4]-正向移动,铁离子浓度降低,FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl反应逆向移动,故Fe(SCN)3浓度减小,溶液透射率增大(2分)
【解析】(1)根据反应FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl,可知最初反应时铁离子过量,溶液A中加入KSCN溶液,可使反应正向进行,溶液颜色加深;而插入铁丝会导致铁离子浓度降低,反应逆向进行,溶液颜色变浅;
(2)向溶液X中加入KCl溶液,溶液被稀释,其中的Fe3+、SCN-浓度减小,使FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl反应逆向进行;
(3)由图中信息可知,加入的KCl浓度越大,溶液透射率越大,即Fe(SCN)3浓度减小,故反应逆向移动;
(4)①要证明阳离子盐效应的影响,应控制阴离子种类相同,并设置去离子水组进行对照,故应选实验组①②③;
②由图中数据可知,NaCl组较KCl组,对溶液的透射率影响更大,故盐效应影响较大的阳离子是Na+;
(5)加入H+的同时也加入了大量Cl-,氯离子浓度增大,促使Fe3+ +4Cl-[FeCl4]-正向移动,铁离子浓度降低,FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl反应逆向移动,故Fe(SCN)3浓度减小,溶液透射率增大。
20.(15分)合成氨N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0是制备氮肥的重要反应。
(1)下列关于合成氨反应说法正确的是___________。
A.反应过程中存在极性键的断裂和非极性键的形成
B.合成氨是目前自然固氮最重要的途径
C.合成氨反应具有很高的活化能,因此反应的平衡常数很小
D.合成氨反应为放热、熵减的反应,因此低温自发
合成氨工厂制氨的流程如下图所示。
(2)有关该生产流程说法正确的是___________。(不定项)
A.利用压缩机进行加压有利于更快更多的生产氨气,因此压强越大越好
B.热交换器的主要作用是冷却进入的原料气,防止催化剂过热
C.冷凝器的作用是将脱附后的氨气液化,使其与氮气和氢气分离
D.通过使用催化剂、升高温度和增大压强等措施,可以提高氨的平衡产率
(3)若想进一步提升单位时间内氨气的产率,可以进行的措施是___________。
A.增大催化剂的表面积 B.将温度从500℃升温至1000℃
C.适当减压 D.将温度从500℃降温至常温
(4)合成氨的原料气中含少量CO,需用亚铜氨溶液处理除去后才能进入压缩机加压,其原因是___________。
(5)亚铜氨溶液去除CO的反应为:,已知反应的ΔH<0。亚铜氨溶液吸收CO的适宜条件为___________。
A.低温低压 B.低温高压 C.高温低压 D.高温高压
下图为在铁催化剂下合成氨反应的催化机理和能量图。
(6)反应的决速步是___________。
A.表面反应Ⅰ B.表面反应Ⅱ C.表面反应Ⅲ D.表面反应Ⅳ
(7)已知:N≡N的键能为946kJ·mol−1,N-H的键能为394kJ·mol−1,则H-H的键能为___________kJ·mol−1。
T℃时在容积为2L的恒容密闭容器中充入0.8molN2(g)和1.6molH2(g),5min后达到平衡,测得N2的浓度为0.3mol·L-1。
(8)计算此段时间内的平均反应速率v(2)=___________mol·L-1·min-1。
(9)反应达到平衡时,体系放热___________kJ。(提示:从能量图中可读出反应的焓变)
(10)T℃下,在2L的恒容密闭容器中分别充入2molN2、1molH2和2molNH3,则此时该反应的2v正(N2)___________v逆(NH3)。
A.> B.< C.= D.无法确定
【答案】(1)D(2分) (2)C(2分) (3)A(2分)
(4)防止铁催化剂中毒(1分) (5)B(1分) (6)B(1分)
(7)436(1分) (8)0.06(1分) (9)18.4(2分) (10)B(2分)
【解析】(1)A项,反应物N2和H2中存在非极性键的断裂,生成物NH3中存在极性键的形成,A错误;B项,合成氨是人工固氮的重要途径,自然固氮主要通过雷电或豆科植物根瘤菌完成,B错误;C项,活化能大小只影响反应速率,不影响平衡常数大小,C错误;D项,该反应ΔH<0,ΔS<0,根据ΔG=ΔH-TΔS<0时反应自发,可知该反应在低温下自发进行,D正确;故选D。
(2)A项,压强越大对设备材料的要求越高,动力消耗越大,并非越大越好,需综合考虑成本,A错误;B项,热交换器的作用是利用催化转换器中反应放出的热量预热进入催化转换器的原料气,同时回收反应余热,并非冷却原料气,B错误;C项,冷凝器通过降温使沸点较高的氨气液化,从而将其与未反应的N2和H2分离,C正确;D项,催化剂只能改变反应速率,不能改变平衡产率;且该反应为放热反应,升高温度会使平衡逆向移动,降低氨的平衡产率,D错误;故选C;
(3)A项,增大催化剂的表面积可以增加反应物与催化剂的接触面积,从而加快反应速率,提升单位时间内氨气的产率,A正确;B项,升温至虽能加快速率,但会导致催化剂失去活性,且平衡严重逆向移动,实际产率反而下降,B错误;C项,适当减压会降低反应物浓度,减慢反应速率,C错误;D项,降温至常温会大幅减慢反应速率,D错误;故选A;
(4)合成氨使用的铁催化剂容易被CO等杂质气体毒化而失去催化活性,因此必须在进入合成塔前用亚铜氨溶液除去CO,防止催化剂中毒。
(5)该吸收反应的正反应是一个气体分子数减少的放热反应(ΔH<0)。为了使平衡正向移动以提高CO的吸收效率,应采取低温(有利于放热方向)和高压(有利于气体体积减小的方向)的条件,故选B。
(6)在多步反应中,活化能最大(即过渡态能量最高)的一步决定了整个反应的速率。从能量图中可以看出,表面反应II的活化能最大,因此表面反应II是该反应的决速步,故选B。
(7)由能量图可知, 的焓变ΔH=-46kJ·mol−1。则对于反应,其ΔH=-92kJ·mol−1 。根据公式:,;;解得。
(8)初始时=0.4 mol/L。5min后,则。根据速率之比等于化学计量数之比,。=0.06mol·L-1·min-1;
(9)由[7]可知,每消耗1 mol N2放出92 kJ的热量。达到平衡时,消耗的N2的物质的量为。因此体系放出的热量为。
(10)首先计算时的平衡常数K:平衡时c(N2)=0.3 mol/L,c(H2) ,。。新条件下各物质的浓度为:c(N2)=1mol/L,c(H2)=0.5mol/L,。此时的浓度商 。因为 ,所以反应逆向进行,即 v正<v逆。根据速率关系,2v正(N2)=v正(NH3)。因为v正(NH3)<v逆(NH3) ,所以 2v正(N2)<v逆(NH3),故选B。
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一、选择题:本题共16个小题,每小题3分,共48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
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
D
B
D
D
D
D
C
A
D
C
D
D
A
B
D
B
二、非选择题:共4题,共52分。
17.(13分)
(1)>(1分) (2)石墨(1分) (3)C(2分)
(4)NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) ΔH=-234kJ·mol−1(2分) 没有(1分)
(5)B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2165kJ·mol−1 (2分)
(6) 放热(1分) E2-E1(1分) B(2分)
18.(12分)
(1)-90.6kJ·mol−1(2分) 低温(较低温度下自发)(2分)
(2)D(2分)
(3)(2分)
(4)CO占据催化剂表面的活性位点,抑制CO2的吸附以及反应Ⅱ的发生,使CO2转化率降低;同时CO与H2在催化剂表面经反应Ⅲ生成CH3OH,并抑制CO2向CO转化,使甲醇选择性增大(2分) BC(2分)
19.(12分)
(1)A(2分)
(2)溶液被稀释(2分)
(3)逆向(2分)
(4) A (2分) Na+(2分)
(5)加入盐酸导致氯离子浓度增大,促使Fe3+ +4Cl-[FeCl4]-正向移动,铁离子浓度降低,FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl反应逆向移动,故Fe(SCN)3浓度减小,溶液透射率增大(2分)
20. (15分)
(1)D(2分) (2)C(2分) (3)A(2分)
(4)防止铁催化剂中毒(1分) (5)B(1分) (6)B(1分)
(7)436(1分) (8)0.06(1分) (9)18.4(2分) (10)B(2分)
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(满分100分,考试用时90分钟,测试范围:人教版选择性必修第一册第1~2章)
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Cl-35.5
第Ⅰ卷(选择题 共48分)
一、选择题:本题共16个小题,每小题3分,共48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.下列说法中有明显错误的是( )
A.升高温度,一般可使活化分子的百分数增大,因而反应速率增大
B.发生化学反应的碰撞都是有效碰撞
C.干冰升华这一过程中,ΔS>0
D. , ;
2.一种CO2资源化反应为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),该反应在一定条件下能自发进行。下列说法正确的是( )
A.反应的平衡常数表达式
B.其他条件一定,采用压缩容器体积的方式增大压强能提高CH4的产率
C.使用合适的催化剂可提高CO2的平衡转化率
D.该反应在高温条件下自发进行
3.下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是( )
A.含酚酞的氨水溶液,微热后红色变深
B.向新制氯水中加入适量硝酸银固体,溶液颜色变浅
C.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
D.H2(g)、Br2(g)和HBr(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
4.关于反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列说法正确的是( )
A.将生成物SO3及时分离出去,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
B.使用高效催化剂可降低活化能,提高SO2的平衡转化率
C.为了提高SO2利用率,可以向体系中加入O2,使得SO2和O2的平衡转化率都增大
D.反应达到平衡之后,增大体系压强(缩小体积),和均增大,但增大更明显
5.某温度下,对可逆反应:2X(g)+Y(g)W(s) ΔH>0 ,下列叙述正确的是( )
A.加入少量W,逆反应速率增大
B.平衡后加入X,上述反应的平衡常数增大
C.升高温度时,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.压强不变,充入Ar,反应速率减小;体积不变,充入Ar,反应速率不变
6.已知: ,的摩尔燃烧焓ΔH=-283kJ·mol−1。下列说法正确的是( )
A.由反应热化学方程式可知,低温下CH4通入O2中会迅速燃烧
B.
C.能表示CO摩尔燃烧焓的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)=2CO2 (g) ΔH=-283kJ·mol−1
D.CH4燃烧生成CO的反应中反应物的总键能小于生成物的总键能
7.分别取50mL0.50mol·L-1盐酸和50mL0.50mol·L-1NaOH溶液进行中和反应反应热的测定实验,下列说法正确的是( )
A.实验时,用环形玻璃搅拌棒左右搅拌,使反应充分
B.在实验过程中,测量酸溶液后的温度计可以直接用于测量碱溶液的温度
C.测定使用的装置如图所示,a仪器若使用铜丝代替,测得的ΔH偏大
D.若用同浓度同体积的稀硝酸代替稀盐酸,测得的反应热ΔH偏小
8.下列有关可逆反应2A(g)+B(g)2C(g) ΔH <0的图象正确的是( )
A.B.C. D.
9.氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。下列反应是目前大规模制取氢气的方法之一。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2kJ·mol−1 ,下列说法正确的是( )
A.在生产中,欲使CO的转化率提高,可不断减少水蒸气含量
B.恒温恒压的密闭容器中发生上述反应达平衡后,不断鼓入Ar气体,再达到平衡时CO所占的分压不变
C.其他条件不变,向上述体系中分别投入等量的微米CaO和纳米CaO,在相同时间内,H2的产率相等
D.恒容绝热时,当体系中压强不再变化时上述反应达到了平衡状态
10.二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的化工原料,如图是反应2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-283.6kJ·mol−1的能量变化图。下列说法正确的是( )
A.Q1+Q2 =283.6kJ/mol
B.该反应为放热反应故一定不需要加热
C.若产物为H2O(l),相应的焓变为ΔH2,则ΔH2<ΔH
D.与曲线b相比,曲线a是使用了催化剂的能量变化曲线
11.催化剂a和b均能催化反应M(g)N(g)。反应进程(如图)中,Q为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是( )
A.无论使用a或b,总反应都包括4个基元反应
B.反应达平衡时,降低温度,M的浓度减小
C.使用a时,反应过程中Q所能达到的最高浓度更大
D.使用b时,反应达到平衡时所需时间更短
12.MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):
已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是( )
A.ΔH1(CaCO3)>0
B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0
C.对于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3
D.ΔH1(CaCO3)−ΔH1(MgCO3)>ΔH3(CaO)−ΔH3(MgO)
13.在一体积可变的恒温密闭容器中发生反应2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH<0,每次达到平衡后仅改变其中一个反应条件,正反应速率随时间的变化如图所示,下列说法错误的是( )
A.t0时可能是升高温度 B.t1时可能是扩大容器体积
C.t2时可能是充入了部分Z(g) D.t3时可能是加入了高效催化剂
14.某温度时,在5 L体积不变的密闭容器中X、Y、Z三种气体物质的量随时间的变化关系如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.该反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)
B.该反应的平衡常数
C.5 min时,容器中混合气体的密度等于反应前的
D.5 min后,三种气体的物质的量不再变化的原因是反应达到了平衡状态
15.一定条件下,向1L恒容密闭容器中充入2molX和1molY发生反应2X(g)+Y(g)2Z(g),测得不同温度下,平衡时Y的体积分数和催化效率的影响如图。下列说法错误的是( )
A.温度大于500℃,催化剂的催化效率降低
B.Y的消耗速率:M点N点
C.500℃时,平衡体系中Z的体积分数为40%
D.500℃反应达到平衡时,容器内压强为起始时的
16.下列生产或实验事实得出的相应结论错误的是( )
生产或实验事实
结论
A
压缩封装有NO2和N2O4混合气体的注射器,气体颜色先变深后略变浅
其他条件不变,增大压强,会使化学平衡向气体减少的方向移动
B
在容积可变的密闭容器中发生反应:2NH3(g)N2H4(l)+H2(g),把容器的容积缩小
平衡不移动
C
Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黄色)+2H+向2mL0.1mol·L-1K2Cr2O7溶液中滴入5~10滴6mol·L-1NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色
Cr2O72-在碱性条件下转化为Cr2O72-
D
Na2S2O3 溶液和H2SO4溶液反应,其他条件相同,升高溶液的温度,析出硫单质所需时间缩短
其他条件不变时,升温可以加快化学反应速率
第II卷(非选择题 共42分)
二、非选择题:共4题,共52分。
17.(13分)已知在高温、高压、催化剂作用下,1 mol石墨转化为金刚石吸收1.9 kJ的热量。
(1)该反应的ΔH___________________(填“>”或“<”)0。
(2)石墨和金刚石中,_______更稳定。
(3)已知常温时红磷比白磷稳定,有下列反应: ; 。若a、b均大于零,则a和b的关系为_______(填字母)。
A. B. C. D.无法确定
(4)下图是和反应生成和过程的能量变化示意图。
①请写出该反应的热化学方程式___________________________________。
②若在该反应体系中加入催化剂,则对反应热___________________(填“有”或“没有”)影响。
(5)0.3 mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中反应生成固态三氧化二硼和液态水时放出649.5 kJ热量,其表示气态高能燃料乙硼烷(B2H6)燃烧热的热化学方程式为_______________________。
(6)在化学反应中,只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应,这些分子称为活化分子,使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其单位通常用kJ/mol表示。请认真观察下图,图中所示反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应,该反应的ΔH=_______________(用E1、E2表示);下列4个反应中,不符合示意图描述的反应是_______。
A.铝热反应 B.灼热的碳与CO2反应 C.盐酸与NaOH反应 D.Na与H2O反应生成H2
18.(12分)化学固定、催化活化循环利用CO2的研究,备受重视。铜基催化剂上CO2加氢合成甲醇是重要的利用途径。该工艺主要发生合成甲醇的反应Ⅰ和逆水煤气变换反应Ⅱ。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4kJ·mol−1 K1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol−1 K2
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3<0
已知甲醇的选择性
请回答:
(1)ΔH3=________,反应Ⅲ自发进行的条件是________。
(2)工业上将一定量的CO和H2混合气体充入恒温恒容密闭容器中只进行上述反应Ⅲ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),下列事实能说明此反应已达到平衡状态的是________。
A.容器内气体密度保持不变
B.每生成1 mol H-O键,同时断开2 mol H-H键
C.生成CH3OH的速率与生成H2的速率相等
D.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)恒温恒容条件下,原料气CO2(g)、H2(g)以物质的量浓度投料时,控制合适条件(不考虑反应Ⅲ),甲醇的选择性为50%。已知初始c(CO2)=1.0mol·L-1,CO2平衡转化率为50%,则该条件下K1=________。
(4)以50Cu/45Zn/5Al为催化剂,催化剂表面金属能吸附CO2、CO、H2分子,反应Ⅰ和Ⅱ发生在催化剂表面的不同活性位点。在240℃、2 MPa条件下,将原料气按照a、b、c、d四种方式以相同流速(该流速下反应未达到平衡)通过催化剂,测得各组分转化率(X)和选择性(S)如表1所示。另测得CO2转化率、甲醇选择性与温度、原料气组成关系如图2、3所示。
表1催化剂性能与原料气组成的关系
原料气体积分数/
(a)
18
0
43
56
(b)
12
0
61
38
(c)
11
0
89
11
(d)
9
6.0
99
0
①分析表1数据,推测随着原料气中掺杂CO体积分数的增大,CO2转化率迅速降低、甲醇选择性急剧增大的原因________。
②结合表1、图2、图3等有关知识,下列说法正确的是________。
A.其他条件一定时,原料气中CO体积分数越大,生成甲醇越多
B.一定范围内升高温度利于CO2与催化剂活性位点结合,可以提高CO2的转化率
C.根据图2、图3中的a线,推测原因可能为温度对反应Ⅱ的速率影响比反应Ⅰ大
D.增大流速,原料气与催化剂碰撞的机会多,甲醇产率一定增加
19.(12分)某学习小组欲利用FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl平衡体系探究影响平衡的因素,将220mL0.005mol·L-1FeCl3 溶液和20mL0.015mol·L-1KSCN溶液混合,得血红色溶液X,进行下列实验。
实验Ⅰ:改变Fe3+、SCN-、Cl-、K+等离子浓度对平衡的影响。
(1)取2 mL溶液X,加入5滴0.01mol·L-1KSCN溶液,得到溶液A:另取2mL溶液X,插入经砂纸打磨过的铁丝得到溶液B,A、B两溶液颜色更深的是_______(填“A”或“B”)。
(2)取2 mL溶液X,加入5滴0.03mol·L-1KCl溶液,观察到溶液红色变浅,产生该现象的原因可能是:
①_______对平衡产生了影响;
②不直接参与平衡体系的K+或Cl-对平衡产生了影响。
实验Ⅱ:为了探究KCl对FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl平衡体系的影响,某学习小组同学进行如下探究:各取2 mL溶液X放入3支比色皿中,分别滴加5滴不同浓度的KCl溶液,并测定各溶液的透射率随时间的变化(已知溶液颜色越深,透射率越小),结果如图1所示。
(3)上述实验可以得到以下结论:KCl对FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl平衡有影响,且KCl浓度增大,平衡_______移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
实验Ⅲ:探究盐对Fe3+和SCN-平衡体系产生的影响。
资料信息:a.溶液中的SCN-离子会受到周围带有异性电荷离子的屏蔽,使该离子的有效浓度降低,这种影响称为盐效应。
b.在FeCl3 溶液中存在反应Fe3+ +4Cl-[FeCl4]-。
(4)根据上述信息,学习小组同学各取2 mL溶液X,分别加入5滴①去离子水、②0.3mol·L-1KCl溶液、③0.3mol·L-1NaCl溶液、④0.3mol·L-1KNO3溶液、⑤3mol·L-1HCl溶液进行实验,测得各溶液的透射率随时间的变化如图2所示。
上述实验能证明阳离子盐效应影响FeCl3 +3KSCNFe(SCN)3+3KCl平衡体系的实验组是_______。盐效应影响较大的阳离子是_______。
A.实验①②③ B.实验①②④ C.实验①③④
(5)已知H+对平衡没有明显的影响,解释出现实验⑤现象的原因:_______。
20.(15分)合成氨N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0是制备氮肥的重要反应。
(1)下列关于合成氨反应说法正确的是___________。
A.反应过程中存在极性键的断裂和非极性键的形成
B.合成氨是目前自然固氮最重要的途径
C.合成氨反应具有很高的活化能,因此反应的平衡常数很小
D.合成氨反应为放热、熵减的反应,因此低温自发
合成氨工厂制氨的流程如下图所示。
(2)有关该生产流程说法正确的是___________。(不定项)
A.利用压缩机进行加压有利于更快更多的生产氨气,因此压强越大越好
B.热交换器的主要作用是冷却进入的原料气,防止催化剂过热
C.冷凝器的作用是将脱附后的氨气液化,使其与氮气和氢气分离
D.通过使用催化剂、升高温度和增大压强等措施,可以提高氨的平衡产率
(3)若想进一步提升单位时间内氨气的产率,可以进行的措施是___________。
A.增大催化剂的表面积 B.将温度从500℃升温至1000℃
C.适当减压 D.将温度从500℃降温至常温
(4)合成氨的原料气中含少量CO,需用亚铜氨溶液处理除去后才能进入压缩机加压,其原因是___________。
(5)亚铜氨溶液去除CO的反应为:,已知反应的ΔH<0。亚铜氨溶液吸收CO的适宜条件为___________。
A.低温低压 B.低温高压 C.高温低压 D.高温高压
下图为在铁催化剂下合成氨反应的催化机理和能量图。
(6)反应的决速步是___________。
A.表面反应Ⅰ B.表面反应Ⅱ C.表面反应Ⅲ D.表面反应Ⅳ
(7)已知:N≡N的键能为946kJ·mol−1,N-H的键能为394kJ·mol−1,则H-H的键能为___________kJ·mol−1。
T℃时在容积为2L的恒容密闭容器中充入0.8molN2(g)和1.6molH2(g),5min后达到平衡,测得N2的浓度为0.3mol·L-1。
(8)计算此段时间内的平均反应速率v(2)=___________mol·L-1·min-1。
(9)反应达到平衡时,体系放热___________kJ。(提示:从能量图中可读出反应的焓变)
(10)T℃下,在2L的恒容密闭容器中分别充入2molN2、1molH2和2molNH3,则此时该反应的2v正(N2)___________v逆(NH3)。
A.> B.< C.= D.无法确定
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