内容正文:
高二年级月考化学试卷
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在试卷、答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H 1 Na23 Li 7 C 12 O 16 Al 27
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42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.下列有关自发反应的说法错误的是( )
A.自发反应可能放热也可能吸热 B.熵增的反应不一定为自发反应
C.自发反应可能需要一定条件引发才能发生 D.焓增的同时熵减的反应一定是自发反应
2.以下自发反应(或过程)可用焓判据来解释的是( )
A.硝酸铵溶于水
B.集气瓶中的氢气和氯气可以自发地混合均匀
C.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(g)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
3.对于反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)的平衡常数,下列说法正确的是( )
A.增大H2O(g)的浓度或减小H2的浓度,会使平衡常数减小
B.改变反应的温度,平衡常数不一定变化
C.K=
D.K=
4.工业合成甲醇的原理为 H<0,其工艺流程如图所示。下列叙述正确的是
A.“干燥净化”的目的是防止催化剂失活
B.合成甲醇时压强越大越好
C.“冷却装置”能提高原料平衡转化率和反应速率
D.采用“高温”有利于提高甲醇的平衡产率
5.多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。我国学者发现CH3OH在铜基催化剂上的反应机理如图(该反应为可逆反应)。下列说法正确的是
A.反应Ⅰ为,且反应物总键能小于生成物总键能
B.优良的催化剂降低了反应的活化能和反应热,节约能源
C.CH3OH在铜基催化剂上的总反应在高温条件下能自发进行
D.中间产物CO是非极性分子
6.已知①②,③(a、b、c均>0)。若使酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为(单位:)
A. B. C. D.
7.下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
下列判断正确的是( )
A.H2S的燃烧热ΔH为-266 kJ·mol-1 B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-572 kJ·mol-1
C.制得等量H2所需能量较多的是系统(Ⅰ) D.H2S(g)===H2(g)+S(g) ΔH=+20 kJ·mol-1
8.某温度下,在一固定容积的密闭容器中进行反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列情况一定能说明反应已达到平衡状态的是( )
①容器内压强不随时间而变化
②单位时间内,有3 mol H2反应,同时有2 mol NH3生成
③气体的密度不随时间而变化
④单位时间内,有1 mol N2生成,同时有2 mol NH3生成
⑤用N2、H2、NH3表示的反应速率之比为1∶3∶2
⑥气体的平均摩尔质量不随时间而变化
A.①④⑥ B.①②③ C.②③⑤ D.①②⑥
9.如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是( )
A.步骤①中“净化”可以防止催化剂“中毒”
B.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率,又可以加快反应速率
C.步骤③、④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率
D.为保持足够高的反应速率,应在反应达到一定转化率时及时将氨从混合气中分离出去
10.在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应:2X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s),已知将2 mol X和1 mol Y充入该容器中,反应在某温度下达到平衡时,Z的物质的量为p mol。下列说法正确的是( )
A.若把2 mol X和1 mol Y充入该容器时,处于状态Ⅰ,反应到某一时刻时处于状态Ⅱ(如图甲所示),则该反应的正反应是吸热反应
B.若维持该题条件不变,仅从生成物开始配比,要求达到平衡时,Z的物质的量仍为p mol,则W的起始物质的量n(W)应满足的条件是n(W)>(1-0.5p)mol
C.反应达到平衡后,再将2 mol X和1 mol Y充入该容器中,则反应速率v与时间t的关系如图乙所示
D.若降低原平衡体系温度,当再次达到平衡后,测得两次平衡条件下混合气体的密度未发生改变
11.在两个容积相同的密闭容器内,保持温度为423 K,同时向A、B两容器中分别加入a mol、b mol HI,待反应2HI(g)===H2(g)+I2(g)达到平衡状态后,下列说法正确的是( )
A.从反应开始到达到平衡状态时所需时间tA>tB B.平衡时I2浓度c(I2)A=c(I2)B
C.平衡时I2蒸气在混合气体中体积分数A%>B% D.HI的平衡分解率相等
12.臭氧层中臭氧的分解历程如图所示,下列说法正确的是( )
A.催化反应①、②均为放热反应 B.催化剂不能改变总反应的焓变
C.ClO是总反应的催化剂 D.在总反应过程中没有化学键的断裂与形成
13.一定温度、某催化剂条件下,物质A在某有机溶剂中同时发生以下两个反应:
①A(g)+B(g)===X(g)+Y(g);②A(g)+B(g)===X(g)+Z(g)。反应①的速率可表示为v1=k1c2(A),反应②的速率可表示为v2=k2c2(A)(k1、k2为速率常数)。已知反应过程中有关物质在该有机溶剂中的相对能量如图所示,下列说法错误的是( )
A.Z比Y稳定 B.k1大于k2
C.选择相对较长的反应时间,可提高产物Z的选择性 D.适当升高温度,可以使的比值增大
14.某化学小组查阅资料后,得知NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)的反应历程分两步:
①2NO2(g) NO3(g)+NO(g)(慢反应) ②NO3(g)+CO(g) NO2(g)+CO2(g)(快反应)
k正、k逆均为速率常数,两步反应的正、逆反应速率方程分别为:
①v正=·c2(NO2),v逆=·c(NO3)·c(NO);
②v正=·c(NO3)·c(CO),v逆=·c(NO2)·c(CO2)。
下列说法正确的是 ( )
A.总反应速率取决于反应②
B.反应①的活化能小于反应②的活化能
C.NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)的平衡常数K=
D.若反应①为吸热反应,则升高温度,增大,减小
二、非选择题:本题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。
I.(1)下列反应中,属于吸热反应的是 (填字母)。
A.钠与水反应 B.甲烷的燃烧反应
C.与氯化铵反应 D.二氧化碳与焦炭反应
II.获取能量变化的途径
(2)通过化学键的键能计算。
已知:
下表列出了3种化学键的键能:
化学键
H—H
I—I
H—I
键能/()
436
151
299
①
②该反应经历了如下反应历程:第一步 第二步
若第一步为快反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号)。
A. B.
C. D.
③下列可证明反应已达平衡状态的是 (填标号)。
A.一个I—I键断裂的同时有两个H—I键断裂
B.反应速率
C.温度和体积一定时,混合气体颜色不再变化
D.条件一定时,混合气体的平均相对分子质量不再变化
(3)通过盖斯定律可计算。
甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、和)在催化剂作用下可合成甲醇,发生的主要反应如下
i.
ii.
iii.
。
(4)将2.0 mol 和3.0 mol 通入容积为3 L的恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应ii,测得的平衡转化率与温度的关系如图所示。
①100 ℃时反应ii达到平衡所需的时间为5 min,则反应从起始至5 min内,用表示该反应的平均反应速率为 。
②100℃时,反应ii的平衡常数K= 。
③已知:反应ii的瞬时速率表达式为,(k为速率常数,只与温度有关)]。温度由100℃升高到300℃,活化分子百分数 (填“增大”“减小”或“不变”)。300℃时, (填“大于”“小于”或“等于”)K(100℃)。
16.合成氨工业的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(1)用氮气、碳化钙(CaC2)与水蒸气反应制备氨:
ⅰ.碳化钙和氮气在1 000 ℃的高温下产生CaCN2;
ⅱ.CaCN2与水蒸气反应生成氨气。
写出反应ⅱ的化学方程式: 。
(2)以N2和H2为原料直接合成氨。其反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
①N2的化学性质稳定,即使在高温、高压下,N2和H2的反应仍然进行得十分缓慢。从分子结构角度解释原因: (已知:一般,键能越大,物质的稳定性越强)。
②压强对合成氨反应有较大影响。不同压强下,以物质的量分数x(H2)=0.75、x(N2)=0.25进料(组成1),反应达平衡时,氨气的物质的量分数x(NH3)与温度的关系如图。
ⅰ.判断压强:p1 p2(填“>”或“<”),简述理由: 。
ⅱ.在p1、x(NH3)=0.20时,氮气的转化率为 。
ⅲ.合成氨原料气中存在不参与反应的Ar时会影响NH3的平衡含量。在p1时,以物质的量分数x(H2)=0.675、x(N2)=0.225、x(Ar)=0.10进料(组成2),反应达平衡时x(NH3)与温度的关系与组成1相比有一定变化,在上图中用虚线画出相应曲线。
(3)我国科学家研制出Fe-TiO2-xHy双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495 ℃时,纳米Fe的温度为547 ℃,而TiO2-xHy的温度为415 ℃),解决了温度对合成氨工业反应速率和平衡转化率影响矛盾的问题,其催化合成氨机理如图所示。
分析解释:与传统的合成氨(铁触媒、400~500 ℃)相比,Fe-TiO2-xHy双催化剂双温催化合成氨具备优势的原因是 。
17.CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,对碳循环经济技术的发展具有重要意义。
I.利用CO2和CH4制备合成气(CO、H2),反应分两步进行:[其中C(ads)为吸附性活性炭]
反应① CH4(g)C(ads)+2H2(g) >0
反应② C(ads)+CO2(g)2CO(g) >0
(1)研究表明,总反应速率由反应①决定,在图a上画出有关物质的相对能量与反应历程的变化(起始已给出) :
(2)判断总反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)自发进行的条件并说明理由 。
II.工业上可利用CO2生产燃料甲醇。该过程发生下列反应:
反应③ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O =-49.5kJ·mol-1
反应④ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) =+41.2kJ·mol-l
在4MPa的恒压反应器中,按照n(CO2):n(H2)=1∶3投料,测得体系中平衡时CH3OH和CO的选择性[S(CO)=,S(CH3OH)= ]及CO2的平衡转化率随温度的变化如图b所示。
(3)研究表明,增大压强可降低CO的选择性,说明其可能的原因: 。
(4)下列说法正确的是 。
A.曲线II代表S(CO)随温度变化
B.温度越低,越有利于工业生产CH3OH
C.上述反应条件下,CO2的平衡转化率始终高于H2的平衡转化率
D.若向体系中充入惰性气体,将减慢CH3OH的生成速率并降低CH3OH的平衡产率
(5)反应④在545 K时的平衡常数K= 。
18.将转化为CO、等燃料,可以有效的缓解能源危机,同时可以减少温室气体,实现“双碳目标”。
(1)t℃时,还原的热化学方程式如下:
Ⅰ. ⋅mol-1
Ⅱ. kJ⋅mol-1
已知反应I、Ⅱ的平衡常数分别为、。由盖斯定律可知,与2 mol反应生成的热化学方程式为 , (用、表示)。
(2)若反应Ⅰ的正反应活化能表示为E kJ⋅mol-1,则E 41(填“>”“<”或“=”)。
(3)t℃,向10 L密闭容器中充入1 mol和2.5 mol,发生反应Ⅰ,5 min达到平衡时,测得CO的物质的量为0.5 mol。
①平衡时CO的体积分数= 。
②下列措施既能加快反应速率又能提高的平衡转化率的是 。
A.升高反应温度 B.增大的浓度 C.分离出CO D.缩小容器容积
③t℃,向10 L密闭容器中充入2 mol和一定量的,发生反应Ⅰ,两种气体的平衡转化率(a),与起始反应物的物质的量之比的关系如图所示:
能表示平衡转化率曲线的是 (填或);
④在t℃,压强为P时, (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
答案
一、选择题
1.D
2.D
3.D【解析】化学平衡常数只与温度有关,与物质的浓度无关,因此增大H2O(g)的浓度或减小H2的浓度,平衡常数不变,A错误;任何化学反应都有化学键的断裂与形成,因此化学反应都有能量变化,故改变反应的温度,化学平衡常数一定会发生变化,B错误;化学平衡常数是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,固体物质浓度不变,因此该反应的化学平衡常数K=,C错误;根据选项C分析可知化学平衡常数K=,D正确;故合理选项是D。
4.A【解析】步骤①中“干燥净化”的目的为除去能使铁触媒中毒的杂质,确保工业生产效率和产品质量,A正确;该反应正向分子数减小,增大压强平衡正向移动,反应物的转化率增大,但压强过大会增加对设备材料和制造的要求,得不偿失,故实际生产中,应需要综合考虑多个因素,B错误;该反应为放热反应,“冷却装置”能提高原料平衡转化率,但反应速率降低,C错误;该反应为放热反应,故“高温”条件不利于甲醇的生成,D错。
答案选A
5.C【解析】据能量图可知,反应Ⅰ为,其反应物总键能应大于生成物总键能,A错误;催化剂能降低了反应的活化能,加快反应速率,但催化剂不能改变反应物、生成物的总能量,故不变,B错误;据题意可知,甲醇水蒸气重整制氢的总反应方程式为 ,如反应自发,即,则该反应高温下能自发进行,C正确;中间产物CO分子中正负电荷中心不重合,属于极性分子,D错误。答案选C。
6.A【解析】根据盖斯定律,①×3-②+③得,C2H5OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(3a-b+c)kJ•mol-1,故选:A。
7.C【解析】将方程式从上到下依次编号为①、②、③、④,H2S完全燃烧生成SO2和H2O,而选项中的数据为反应④-①的数据,生成的是S单质,A错误;2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)为(①+②+③)×(-2),ΔH=(327-151+110)×(-2) kJ·mol-1=-572 kJ·mol-1,生成物为液态水,但是选项中为H2O(g),B错误;制取等量的氢气,利用系统(Ⅰ),反应①+②+③得到H2O(l)===H2(g)+O2(g),ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=(327-151+110) kJ·mol-1=+286 kJ·mol-1,利用系统(Ⅱ),反应②+③+④,H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH=ΔH2+ΔH3+ΔH4=(-151+110+61) kJ·mol-1=+20 kJ·mol-1,可知需要能量较多的为系统(Ⅰ),C正确;由反应②+③+④得,H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH=(-151+110+61) kJ·mol-1=+20 kJ·mol-1,得到的是固态的S,而不是气态的S,D错误。
8.A【解析】随着反应不断进行,气体分子数减少,容器内压强减小,直至压强不变达到平衡状态,①正确;②说明反应是向正反应方向进行的,不能判断是否达到平衡状态,②错误;容器体积不变,密度不变,故密度不变不能作为判断是否达到平衡状态的依据,③错误;④生成2 mol NH3时消耗1 mol N2,且生成1 mol N2,即N2的正反应速率与逆反应速率相等,达到平衡状态,④正确;根据化学计量数可知用N2、H2、NH3表示的反应速率之比为1∶3∶2,但不能由此确定是否达到平衡状态,⑤错误;气体的平均摩尔质量不随时间而变化,说明气体总的物质的量不变,可以说明反应达到平衡状态,⑥正确。综上分析,A项正确。
9.C【解析】步骤①中“净化”是除去杂质,以防止催化剂中毒,A正确;合成氨的反应为气体分子数减小的反应,加压有利于平衡正向移动,提高原料的转化率,加压也可以加快反应速率,B正确;催化剂只能提高反应速率,不能提高平衡转化率,合成氨反应为放热反应,高温不利于平衡正向移动,而液化分离出NH3,N2和H2的循环再利用均可以使平衡正向移动,所以步骤④、⑤有利于提高原料的平衡转化率,步骤③不能,C错误;在反应达到一定转化率时及时将氨从混合气中分离出去,氮气和氢气的分压增大,相当于N2和H2的浓度增大,从而能保持足够高的反应速率,D正确。
10.B【解析】正反应是反应前后气体物质的量减小的反应,反应到某一时刻时,压强增大,表明正反应是放热反应,温度升高,故A错误;题给条件下达到平衡时,Z的物质的量为p mol,消耗0.5p mol Y,剩余(1-0.5p)mol Y,根据等效平衡原理,固体W的起始物质的量n(W)应满足的条件是n(W)>(1-0.5p)mol,故B正确;反应达到平衡后,再将2 mol X和1 mol Y充入该容器中,则正反应速率瞬间增大后逐渐减小,逆反应速率在条件改变的瞬间不变后逐渐增大,故C错误;正反应放热,若降低原平衡体系温度,平衡右移,当再次达到平衡后,由于气体体积不变,气体质量减小,所以混合气体的密度减小,故D错误。
11.D
12.B
13.C【解析】根据图中信息,Z的能量比Y的能量低,根据能量越低越稳定,则Z比Y稳定,A正确;根据图中信息反应①的活化能小于反应②的活化能,说明反应①速率快,则k1大于k2,B正确;达到平衡后,选择反应时间较长,生成Z的量都不会改变,因此不可提高产物Z的选择性,C错误;适当升高温度,分子吸收热量,活化分子数增多,活化分子百分数增多,则Z的生成量会增大,因此可以使的比值增大,D正确。
14.C【解析】总反应速率取决于慢反应,即反应①,A错误;反应的活化能越大反应越慢,反应①的活化能大于反应②的活化能,B错误;由反应①、②得K1==,K2==,平衡常数K=K1·K2=,C正确;升高温度,正、逆反应速率均变大,故增大,也增大,D错误。
二、非选择题
15.
(1)CD
(2)-11 C AC
(3)
(4) 3 增大 大于
【解析】(1)钠与水反应为放热反应,A错误;甲烷的燃烧反应为放热反应,B错误;与氯化铵反应为吸热反应,C正确;二氧化碳与焦炭反应为吸热反应,D正确。答案选CD
(2)①根=反应物的总键能-生成物的总键能,可得(+436+151-2×299)=-11 ;
②总反应为放热反应,第一步 ,则第二步则为放热反应,若第一步为快反应,则活化能较低,再结合总反应是放热反应,符合的图示为C项。
③一个I—I键断裂的同时有两个H—I键断裂,说明正逆反应速率相等,说明反应达到平衡状态,A正确;速率,未指明正反应速率和逆反应速率,不能说明反应达到平衡状态,B错误;温度和体积一定时,混合气体颜色不变,说明I2(g)的浓度不变,反应达到平衡状态,C正确;反应前后气体的物质的量不变,混合气体总也不变,则气体的平均相对分子质量也不变,故混合气体平均相对分子质量不变不能说明反应达到平衡,D错误。答案选AC
(3)据盖斯定律:i+ii=iii,故;
16.
(1)CaCN2+3H2O(g) CaCO3+2NH3
(2)①N2中含,键能大,难断裂 ②ⅰ.< 合成氨反应的正反应是气体分子数减小的反应,相同温度下,增大压强,平衡正向移动,氨的物质的量分数增大 ⅱ.33.3%
ⅲ.
(3)、H—H在“热Fe”表面易断裂,有利于提高合成氨反应的化学反应速率;“冷TiO2-xHy”低于体系温度,在“冷TiO2-xHy”表面生成氨气,有利于提高氨的平衡产率【解析】(1)CaCN2与水蒸气反应生成氨气和碳酸钙。
(2)①N2中含,键能大,难断裂,因此即使在高温、高压下,N2和H2的反应仍然进行得十分缓慢。②ⅰ.合成氨反应的正反应是气体分子数减小的反应,相同温度下,增大压强,平衡正向移动,氨的物质的量分数增大,所以p1<p2。ⅱ.题图中,进料组成为x(H2)=0.75、x(N2)=0.25,H2与N2物质的量之比为3∶1,假设进料气中氢气和氮气的物质的量分别为3 mol和1 mol,达到平衡时氮气的变化量为x mol,则有:
N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)
起始量/mol 1 3 0
变化量/mol x 3x 2x
平衡量/mol 1-x 3-3x 2x
在p1、x(NH3)=0.20时,x(NH3)==0.20,解得x=,N2的转化率为33.3%。
ⅲ.在相同温度和压强下,充入稀有气体Ar,参与反应的各组分的浓度减小,化学平衡要向着气体分子数增大的方向移动,即逆向移动,平衡时氨的物质的量分数减小。
17.
(1) (2)高温
(3)反应③前后气体分子数增多,反应④前后气体分子数不变,增大压强,反应③平衡正向移动,CH3OH的选择性增大,CO的选择性降低 (4)ACD (5)【解析】(1)两个反应均为吸热反应,总反应速率由反应①决定,说明反应①的活化能大于反应②的活化能,故反应历程图为:;
(2)根据图a,反应物总能量低,生成物总能量高,故总反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的,,若反应自发进行,则,该反应在高温条件下能自发进行;
(3)反应③前后气体分子数增多,反应④前后气体分子数不变,增大压强,反应③平衡正向移动,CH3OH的选择性增大,CO的选择性降低;
(4)A.反应④为吸热反应,随着温度升高,CO的选择性升高,曲线II代表S(CO)随温度变化,A正确;
B.温度过低,反应速率太慢,并不利于工业生成甲醇,B错误;
C.结合两个反应,反应④中二氧化碳和氢气的物质的量按1:1进行反应,氢气浓度的增大有利于增大二氧化碳的转化率,所以上述反应条件下,二氧化碳的平衡转化率始终高于氢气的平衡转化率,C正确;
D.恒压条件下,若向体系中充入惰性气体,相当于减压,各物质浓度降低,CH3OH的生成速率减慢,减压反应④逆向移动,CH3OH的平衡产率降低,D正确;
故选ACD。
(5)反应④在545 K时,可列出三段式:
,,S(CO)==,CO2的平衡转化率:,解得x=y=0.125,反应④在545K时的平衡常数为:K= 。
18.
(1) kJ·mol-1
(2)>
(3)或14.3% AB 0.25
【解析】(1)由盖斯定律可知与2 mol反应生成的热化学方程式可由Ⅱ-Ⅰ得到,则该反应,该反应热化学方程式为: kJ·mol-1;方程式相减,则平衡常数相除,因此;
(2),;
(3)结合已知列三段式:
①平衡时CO的体积分数==或14.3%;
②该反应为吸热反应,升高反应温度可加快反应速率,同时使平衡正向移动,提高的平衡转化率,A正确;增大的浓度,可加快反应速率,同时使平衡正向移动,提高的平衡转化率,B正确;分离出CO,降低浓度,反应速率减慢,C错误;缩小容器容积,可加快反应速率,但不影响平衡,不能提高的平衡转化率,D错误;
③增大时可视为不变时,增大,该过程中的转化量增大,转化率下降,则表示平衡转化率曲线;
④在t℃,压强为P时,结合上述三段式数据可得CO2、H2、CO、H2O的分压分别为、、、,则。
第1页 共1页
学科网(北京)股份有限公司
$