专题2达标检测-2022版化学选择性必修1 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析）

这是一份专题2达标检测-2022版化学选择性必修1 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析），共26页。


本专题达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分)
1.(2020安徽宿州十三校高二上期中)下列过程属于非自发的是 (　　)
A.气体从高密度处向低密度处扩散
B.水由高处向低处流
C.煤气的燃烧
D.室温下水结成冰
2.(2021河北邢台巨鹿中学高二上月考)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物方面具有广泛用途。H2(g)+I2(g) 2HI(g)在1 L的恒温密闭容器中进行,反应过程中部分数据见下表。
反应时间t/min
H2(g)/mol
I2(g)/mol
HI(g)/mol
0
4
4
0
5


2.5
10
2


若在起始时总压为p0 kPa,反应速率若用单位时间内分压的变化表示,而气态物质分压=总压×气态物质的物质的量分数,则10 min内H2(g)的反应速率为(　　)
A.0.25p0 kPa·min-1　　　　　　　　B.0.025p0 kPa·min-1
C.0.005p0 kPa·min-1　　　　　　　　D.0.016p0 kPa·min-1
3.(2020江苏盐城中学高二下期中)工业上通常将水蒸气喷入灼热的炭层以生产水煤气,反应为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH>0。下列有关说法正确的是 (　　)
A.该反应平衡常数K=c(CO)·c(H2)
B.高压条件有利于工业生产水煤气
C.在较高温度时该反应可以自发进行
D.该反应的正反应为熵增反应,故任何温度下都能自发进行
4.(2020北京101学校高二下期末)对于反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g),下列措施能使反应速率加快的是 (　　)
A.恒容条件下通入He　　　　　　　　　B.减小容器容积
C.增加Fe的质量　　　　　　　　　D.降低体系温度
5.(2021河南豫南九校高二上联考)H2与ICl的反应分①②两步进行,其能量变化曲线如图所示,下列有关说法错误的是 (　　)

A.反应①、反应②均为放热反应
B.反应①、反应②均为氧化还原反应
C.反应①比反应②的速率慢,与相应正反应的活化能无关
D.反应①、反应②的焓变之和为ΔH=-218 kJ·mol-1
6.(2021河南郑州八校高二上期中)下列装置或操作能达到目的的是 (　　)




A.仅由装置①可测定生成氢气的速率
B.装置②依据单位时间内颜色变化来比较浓度对反应速率的影响
C.用装置③进行中和反应反应热的测定实验
D.装置④依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响
7.(2021河南重点高中高二上阶段性测试)NO2是一种常见的大气污染物,碘蒸气可促进NO2分解为无毒气体,反应历程为:
第一步:I2(g) 2I(g)(快反应)
第二步:I(g)+NO2(g) N2O(g)+IO(g)(慢反应)
第三步:IO(g)+N2O(g) N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反应)
下列关于以上反应历程的判断错误的是 (　　)
A.IO(g)为反应的催化剂
B.第二步反应的活化能最大
C.第一步一定要吸收能量
D.总反应为2NO2(g) N2(g)+2O2(g)
8.(2020江苏启东中学高二上期末)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是 (　易错　)
A.冰镇的啤酒打开后泛起泡沫
B.对于反应N2+3H2 2NH3,使用铁触媒可加快合成氨反应的速率
C.工业制金属钾的反应原理为Na(l)+KCl(l) NaCl(l)+K(g),选取适宜的温度,使K成蒸气从反应混合物中分离出来
D.工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率
9.[2021福建福州八县(市)一中高二上期中]在一绝热的恒容密闭容器中,发生反应:2A(g)+B(s) C(g)+D(g)　ΔH,下列描述中不能表明该反应已达到平衡状态的是 (　　)
A.单位时间内生成n mol D,同时生成n mol A
B.混合气体的密度不再改变
C.容器中的温度不再变化
D.C(g)的物质的量浓度不再改变
10.(2021河南豫南九校高二上联考)O3是一种很好的消毒剂,具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水,在水中易分解,产生的[O]为游离氧原子,有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生反应如下。
反应①　O3(aq) O2(aq)+[O](aq)　ΔH>0,平衡常数为K1
反应②　[O](aq)+O3(aq) 2O2(aq)　ΔH<0,平衡常数为K2
总反应　2O3(aq) 3O2(aq)　ΔH<0,平衡常数为K
下列叙述正确的是 (　　)
A.降低温度,K减小
B.K=K1+K2
C.适当升温,可提高消毒效率
D.压强增大,K2减小
11.某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0,图甲表示反应速率(v)与温度(T)的关系,图乙表示T1时平衡体系中SO2的体积分数与压强(p)的关系。下列说法正确的是 (　　)

A.图甲中,曲线1表示正反应速率与温度的关系
B.图乙中,a、b两点的反应速率:v(a)>v(b)
C.图甲中,d点时,混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.图乙中,c点的正、逆反应速率:v逆 12.(双选)(2021湖北随州高二上联考)向某密闭容器中通入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应:3A(g) B(g)+2C(g),各物质的浓度随时间变化如图所示[t0~t1阶段的c(B)变化未画出]。下列说法正确的是 (　　)

A.若t0~t1历时15 s,则用A的浓度变化表示t0~t1阶段的平均反应速率为0.006 mol·L-1·s-1
B.t1时该反应达到平衡状态,A的转化率为60%
C.该容器的容积为2 L,B的起始的物质的量为0.02 mol
D.t0~t1阶段,此过程中放出热量a kJ,该反应的热化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g)　ΔH=-50a kJ·mol-1
13.(2021重庆第一中学高二上月考)用CO和H2合成CH3OH的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH<0,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是 (　　)

A.温度:T1>T2>T3
B.正反应速率:v(a)>v(c),v(b)>v(d)
C.平衡常数:K(a)>K(c),K(b)=K(d)
D.平均摩尔质量:M(a) 14.(双选)(2020江苏扬州高二下期中)80 ℃时,1 L密闭容器中充入0.20 mol N2O4,发生反应N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH=Q kJ·mol-1(Q>0),获得如下数据。
时间/s
0
20
40
60
80
100
c(NO2)/mol·L-1
0
0.12
0.20
0.26
0.30
0.30
下列判断正确的是 (　　)
A.升高温度该反应的平衡常数K增大
B.20~40 s内,v(N2O4)=0.004 mol·L-1·s-1
C.100 s时再通入0.40 mol N2O4,达新平衡时N2O4的转化率增大
D.反应达平衡时,吸收的热量为0.15Q kJ
15.(双选)(2021江苏苏北三校高三上联考)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应。
CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g)　ΔH=+247.1 kJ·mol-1
H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1
在恒压、反应物起始物质的量比为n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法不正确的是 (　　)

A.曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化
B.反应:3CO2(g)+CH4(g) 2H2O(g)+4CO(g)　ΔH=+329.5 kJ·mol-1
C.升高温度、减小压强均有利于提高CH4的平衡转化率
D.恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,反应至CH4转化率达到X点的值,可通过改变CO2的量或使用高效催化剂等特定条件继续反应,使CH4转化率达到Y点的值
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(8分)某探究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究外界条件改变对化学反应速率的影响。实验如下。
实
验
序
号
实验
温度/
K
KMnO4溶液
(含硫酸)
H2C2O4溶液
H2O
溶液颜
色褪至
无色时
所需时
间/s
V/mL
c/mol·
L-1
V/mL
c/mol·
L-1
V/mL
A
293
2
0.02
5
0.1
3
t1
B
T1
2
0.02
3
0.1
V1
8
C
313
2
0.02
V2
0.1
5
t2
(1)通过实验A、B,可探究　　　　　(填外部因素)的改变对反应速率的影响,其中V1=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　, 
T1=　　　　　;通过实验　　　　　可探究温度变化对化学反应速率的影响。 
(2)若t1<8,则由此实验可以得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;利用实验B中数据计算,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为　　　　　。 
17.(10分)(2020贵州铜仁第一中学高二上期中)甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示。
化学反应
平衡
常数
温度/℃
500
800
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)
K2
1.0
2.5
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
K3


(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=　　　　(用K1、K2表示)。 
(2)反应③的ΔH　　　　0(填“>”或“<”)。 
(3)500 ℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度相等,且均为0.1 mol/L,则此时v正　　　　v逆(填“>”“=”或“<”)。 
(4)某温度下在2 L恒容密闭容器中加入CH3OH(g)发生反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),测得有关数据如下。
反应时间/min
0
1
2
3
4
n(CH3OH)/mol
1.02
0.42
0.22
0.02
0.02
①反应在2 min内以CH3OCH3(g)表示的化学反应速率为　　　　。 
②该温度下的反应的平衡常数为　　　　。 
18.(12分)(2021江苏如皋中学高二上阶段性检测)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下。

(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l) 2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)　ΔH1=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g) SO2(g)　ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式为　　　　　　　　　　　,每有6.72 L(标准状况)的SO2发生反应,释放的能量为　　　　kJ。 
(2)经实验发现反应Ⅱ为可逆反应,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。

p2　　　　p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。
ⅰ.SO2+4H++4I- S↓+2I2+2H2O
ⅱ.I2+2H2O+SO2 4H++4I-+SO42-
探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。
序号
A
B
C
试剂
组成
0.4 mol·L-1 KI溶液
0.2 mol·L-1 H2SO4溶液
a mol·L-1 KI溶液,0.2 mol·L-1 H2SO4溶液
实验
现象
溶液变黄,一段时间后出现浑浊
无明显现象
溶液变黄,出现浑浊较A快
①C是A的对比实验,则a=　　　　。 
②设计实验B、C的目的:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
19.(12分)(2020湖北“荆、荆、襄、宜”四地七校高二上联考)科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。
Ⅰ.目前合成氨技术原理为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
(1)某温度下,在一定容积的容器中发生上述反应,下列描述中能说明该反应已达平衡状态的是　　　　(填字母)。 
A.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B.2v正(NH3)=v逆(N2)
C.容器中气体的压强保持不变
D.N2、H2、NH3的物质的量之比为1∶2∶3
(2)673 K、30 MPa下,向容积为2.0 L的恒容密闭容器中充入0.80 mol N2和1.60 mol H2,反应3分钟达到平衡状态时,NH3的体积分数为0.2。
①该条件下反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数K=　　　　。一定条件下该反应的K越大,表明反应达到平衡时　　　　(填字母)。 
A.H2的转化率一定越高
B.NH3的产率一定越大
C.正反应进行得越完全
D.化学反应速率越大
②若达平衡后再向该容器中充入0.40 mol N2和0.40 mol NH3,该平衡将　　　　　　　　(填“向正反应方向移动”“向逆反应方向移动”或“不移动”)。 
Ⅱ.根据“人工固氮”的最新研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应:2N2(g)+6H2O(l) 4NH3(g)+3O2(g)　ΔH=a kJ·mol-1。进一步研究NH3生成量与温度的关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如表。
T/K
303
313
323
NH3的生成量/(10-6 mol)
4.8
5.9
6.0
(1)此合成反应的a　　　　0;ΔS　　　　0(填“>”“<”或“=”)。 
(2)已知(K为平衡常数):
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　K1
2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　K2
则N2(g)+3H2O(l) 2NH3(g)+32O2(g)的K=　　　　(用K1、K2表示)。 
20.(13分)(2020安徽蚌埠第二中学高二上期中)(1)严重雾霾天气的产生与汽车排放的NO2(N2O4)、CO、NO等气体有关。回答下列问题。
用活性炭处理尾气时还可发生反应:C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)　ΔH=-34.0 kJ·mol-1,在恒容密闭容器中进行上述反应,借助传感器在T1 ℃时测得不同时间NO和N2的浓度如下。
　　时间/min
浓度/mol·L-1　 　　　
0
5
10
15
20
25
NO
1.20
0.74
0.56
0.56
0.63
0.63
N2
0
0.23
0.32
0.32
0.36
0.36
15 min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡;根据上表数据判断改变的条件可能是　　　　(填字母)。 
a.适当缩小容器的体积　　　　　　　　　b.加入适量的活性炭
c.通入适量的NO　　　　　　　　　d.适当升高温度
(2)750 K下,在恒容密闭容器中,充入一定量的甲醇,发生反应CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g),若起始压强为101 kPa,达到平衡时转化率为50.0%,则反应的平衡常数Kp=　　　　kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,忽略其他反应)。 
(3)某温度时,将2 mol CO与5 mol H2的混合气体充入容积为2 L的密闭容器中,在催化剂的作用下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。经过5 min后,反应达到平衡状态,此时转移电子6 mol。
①若保持体积不变,再充入2 mol CO和1.5 mol CH3OH,此时v正　　　　v逆(填“>”“<”或“=”)。 
在其他条件不变的情况下,再增加2 mol CO与5 mol H2,达到新平衡时,CO的转化率　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 
②下列不能说明该反应已达到平衡状态的是　　　　。 
a.CH3OH的质量不再改变
b.混合气体的平均相对分子质量不再改变
c.v逆(CO)=2v正(H2)
d.混合气体的密度不再发生改变
③在一定压强下,容积为V L的容器充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则p1　　　　p2(填“大于”“小于”或“等于”,下同),ΔH　　　　0。 


答案全解全析
1.D　水结成冰这个变化,虽然是放热的(ΔH<0),但是同时也是熵减的(ΔS<0),因此必须在某一温度(0 ℃)以下才能自发进行,要在室温下结成冰需借助外力,故为非自发过程,D项符合题意。
2.B　H2(g)+I2(g) 2HI(g)为反应前后气体体积不变的可逆反应,反应中的任意时刻总压均为p0 kPa,则:
　　　　　　　H2(g)　+　I2(g) 2HI(g)
n(t=0) 4 mol 4 mol 0
n(t=10 min) 2 mol 2 mol 4 mol
反应前H2(g)的分压为0.5×p0 kPa,10 min时H2(g)的分压为0.25×p0 kPa,则10 min内用H2(g)表示的反应速率为0.5×p0kPa-0.25×p0kPa10min=0.025p0 kPa·min-1,B项正确。
3.C　由题给化学方程式可知反应平衡常数K=c(CO)·c(H2)c(H2O),A项错误;该反应是一个气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,不利于工业生产水煤气,B项错误;由热化学方程式可知,反应的焓变ΔH>0,反应的熵变ΔS>0,在较高温度时ΔH-TΔS<0,反应可以自发进行,C项正确,D项错误。
4.B　恒容条件下通入He,各组分的浓度不变,反应速率不变,A项错误;减小容器容积,增大了反应物和生成物的浓度,加快了反应速率,B项正确;增加固体反应物的用量对反应速率无影响,C项错误;其他条件相同时,降低温度会减慢化学反应速率,D项错误。
5.C　由题图知反应①和反应②中反应物的总能量大于生成物的总能量,说明反应①和反应②均是放热反应,A项正确;反应①中H的化合价由0价→+1价,部分碘元素化合价降低,属于氧化还原反应,反应②中,I的化合价发生变化,属于氧化还原反应,B项正确;反应①中正反应的活化能较大,反应②中正反应的活化能较小,反应①比反应②的速率慢,与相应正反应的活化能有关,C项错误;根据盖斯定律,反应的焓变只与始态和终态有关,与反应的途径无关,ΔH=-218 kJ·mol-1,D项正确。
6.C　仅由装置①不能测定生成氢气的速率,A项错误;装置②两种高锰酸钾溶液的浓度不同,颜色不同,应保证高锰酸钾溶液的浓度、体积相同,用等体积的不同浓度的草酸溶液来做实验,B项错误;装置③可以减少热量损失,可以用来进行中和反应反应热的测定实验,C项正确;装置④两种硫代硫酸钠溶液的浓度不同,两种硫酸溶液的浓度也不同,D项错误。
7.A　由反应历程可知,总反应为在I2(g)作为催化剂条件下,二氧化氮分解生成氮气和氧气,A项错误;第二步反应为慢反应,则第二步反应的活化能最大,B项正确;第一步为碘分子发生化学键断裂转化为碘原子的过程,需要吸收能量,C项正确;由反应历程可知,总反应的化学方程式为2NO2(g) N2(g)+2O2(g),故D项正确。
8.B　因啤酒中存在二氧化碳的溶解平衡,开启啤酒瓶后,压强减小,二氧化碳逸出,能用勒夏特列原理解释,A项错误;催化剂能增大化学反应速率,但不引起平衡移动,所以不能用勒夏特列原理解释,B项正确;工业制金属钾的反应是可逆反应,让K成蒸气从反应混合物中分离出来,减小生成物的浓度能使平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,C项错误;工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气使平衡2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)向正反应方向移动,可以提高二氧化硫的利用率,能用勒夏特列原理解释,D项错误。
易错警示　勒夏特列原理是指如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,勒夏特列原理适用的对象应存在可逆过程,若与可逆过程的平衡移动无关,则不能用勒夏特列原理解释。
9.A　单位时间内生成n mol D,同时生成n mol A说明正、逆反应速率不相等,表明该反应未达到平衡状态,A项正确;B为固体,正向是气体质量增大的反应,在恒容密闭容器中进行该反应,则混合气体的密度不变说明正、逆反应速率相等,表明该反应已达到平衡状态,B项错误;在绝热恒容容器中,温度不再变化,说明正、逆反应速率相等,表明该反应已达到平衡状态,C项错误;生成物C(g)的物质的量浓度不变说明正、逆反应速率相等,表明该反应已达到平衡状态,D项错误。
10.C　由总反应2O3(aq) 3O2(aq)　ΔH<0可知,该反应的正反应为放热反应,则降低温度平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,A项错误;由盖斯定律可知反应①+②可得总反应,则K=K1×K2,B项错误;对于确定的反应,平衡常数只受温度的影响,温度不变,平衡常数不变,D项错误。
11.C　2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0,正反应放热,达平衡后升高温度,平衡逆向移动,逆反应速率大于正反应速率,则曲线1表示逆反应速率与温度的关系,A项错误;温度恒定时,b点对应的压强较a点大,压强越大,反应速率越快,a、b两点对应的反应速率:v(a)v正,D项错误。
12.AB　t0~t1阶段,A的浓度变化为0.15 mol·L-1-0.06 mol·L-1=0.09 mol·L-1,t0~t1阶段的平均反应速率为0.09mol·L-115 s=0.006 mol·L-1·s-1,A项正确;t1时该反应达到平衡,A的转化率为0.09mol·L-10.15mol·L-1×100%=60%,B项正确;根据反应3A(g) B(g)+2C(g)可知,反应达平衡后,Δc(A)=0.09 mol·L-1,Δc(B)=0.03 mol·L-1,由图像可知反应达平衡后,c(B)=0.05 mol·L-1,所以B的起始浓度为0.02 mol·L-1,B的起始物质的量为0.02 mol·L-1×2 L=0.04 mol,C项错误;t0~t1阶段,Δc(A)=0.09 mol·L-1,Δn(A)=0.09 mol·L-1×2 L=0.18 mol,此时放热a kJ,如果有3 mol A完全反应,放热为50a3 kJ,即3A(g) B(g)+2C(g)　ΔH=-50a3 kJ·mol-1,D项错误。
13.C　该反应为放热反应,其他条件相同时温度越低,CO的平衡转化率越大,则T1v(d),B项错误。该反应ΔH<0,升温平衡逆向移动,K减小,又T1K(c),平衡常数只与温度有关,b、d两点所处温度相同,平衡常数相同,则K(b)=K(d),C项正确。CO的平衡转化率越大,由M=m总n总可知n总越小,M越大,则M(a)>M(c),M(b)>M(d),D项错误。
14.AD　对于确定的反应,平衡常数只与温度有关,根据题意ΔH>0,为吸热反应,升高温度平衡正向移动,则升高温度该反应的平衡常数K增大,A项正确;20~40 s内,化学反应速率与化学计量数成正比,则v(N2O4)=12v(NO2)=0.20mol·L-1-0.12 mol·L-120 s×12=0.002 mol·L-1·s-1,B项错误;100 s时再通入0.40 mol N2O4,可看成达到平衡时压缩容器容积,压强增大,平衡逆向移动,则达新平衡时N2O4的转化率减小,C项错误;由表格中信息可知,80 s时达到平衡状态,物质的量与热量成正比,则反应达平衡时,吸收的热量为0.30mol·L-1×1 L2×Q kJ·mol-1=0.15Q kJ,D项正确。
15.AD　由题给方程式可知,甲烷只参与一个反应,而二氧化碳参与两个反应,反应中二氧化碳的消耗量一定大于甲烷的消耗量,相同条件下二氧化碳的转化率一定大于甲烷的转化率,则曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化,A项错误;将已知反应依次编号为①②,由盖斯定律,①+②×2得反应3CO2(g)+CH4(g) 2H2O(g)+4CO(g)　ΔH=+247.1 kJ·mol-1+41.2 kJ·mol-1×2=+329.5 kJ·mol-1,B项正确;反应①是一个气体体积增大的吸热反应,升高温度或减小压强,平衡均向正反应方向移动,有利于提高CH4的平衡转化率,C项正确;使用高效催化剂,化学平衡不移动,CH4转化率不会改变,D项错误。
16.答案　(1)浓度　5　293　B、C
(2)其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大　0.000 5 mol·L-1·s-1
解析　(1)分析表中数据知,本实验是探究浓度、温度变化对反应速率产生的影响。实验中,探究浓度(温度)对反应速率的影响时,就要确保影响反应速率的其他因素相同。实验A、B中H2C2O4溶液的浓度不同,故温度应相同,则T1=293;A、B两组实验中KMnO4溶液浓度应相同,则溶液总体积均应为10 mL,V1=5。实验C的温度与实验A、B不相同,加水量与实验B相同,故实验B、C是探究温度变化对化学反应速率的影响,则V2=3。(2)对比实验A、B可知,若t1<8,则可以得出的结论:其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大;利用实验B中数据计算,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为0.02mol·L-1×2 mL10 mL8 s=0.000 5 mol·L-1·s-1。
17.答案　(1)K1×K2　(2)<　(3)<　(4)①0.10 mol/(L·min)　②625
解析　(1)K1=c(CH3OH)c2(H2)c(CO),K2=c(H2O)c(CO)c(CO2)c(H2),K3=c(CH3OH)c(H2O)c(CO2)c3(H2),则有K3=K1×K2。(2)500 ℃时,K3=2.5,800 ℃时,K3=0.375,温度升高,平衡常数减小,可知反应③的正反应为放热反应,ΔH<0。(3)此时,Qc=0.1mol/L×0.1mol/L(0.1mol/L)3×0.1 mol/L=100>K3(500 ℃),反应逆向进行,即v正 ②根据题给信息列三段式:
　　　　　　　　　2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始浓度(mol/L) 0.51 0 0
转化浓度(mol/L) 0.5 0.25 0.25
平衡浓度(mol/L) 0.01 0.25 0.25
平衡常数K=c(CH3OCH3)c(H2O)c2(CH3OH)=0.25×0.25(0.01)2=625。
18.答案　(1)3SO2(g)+2H2O(g) 2H2SO4(l)+S(s)　ΔH=-254 kJ·mol-1　25.4
(2)>　反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使平衡正向移动,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大
(3)①0.4　②验证H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率
解析　(1)根据图示,反应Ⅱ为3SO2(g)+2H2O(g) 2H2SO4(l)+S(s);将-反应Ⅰ-反应Ⅲ得3SO2(g)+2H2O(g) 2H2SO4(l)+S(s),ΔH=-(+551 kJ·mol-1)-(-297 kJ·mol-1)=-254 kJ·mol-1,标准状况下6.72 L的SO2的物质的量为6.72 L22.4 L·mol-1=0.3 mol,因此0.3 mol SO2发生反应释放的能量为0.3mol3×254 kJ·mol-1=25.4 kJ。(2)相同温度下,增大压强,3SO2(g)+2H2O(g) 2H2SO4(l)+S(s)平衡正向移动,导致硫酸在平衡体系中物质的量分数增大,根据题图知,相同温度下,达到平衡状态时硫酸的物质的量分数:p1p1。(3)①C是A的对比实验,所用KI溶液浓度应该相等,否则无法得出正确结论,所以a=0.4;②比较A、B、C,反应快慢顺序是C>A>B,且B中没有明显现象,说明未发生反应,C中含有酸导致其反应速率加快,因此设计实验B、C的目的是验证H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率。
19.答案　Ⅰ.(1)AC
(2)①1.1　C　②向逆反应方向移动
Ⅱ.(1)>　>
(2)K1K232
解析　Ⅰ.(1)该反应中所有物质均为气体,故反应前后气体的质量不变,该反应反应前后气体物质的量发生变化,由M=m总(g)n总(g)可知,随着反应的进行,容器内气体的平均摩尔质量是变量,当容器内气体的平均摩尔质量不变时,可说明该反应达到了化学平衡状态,A正确;2v正(NH3)=v逆(N2)时反应未达到化学平衡状态,B错误;该反应在恒温恒容容器中进行,气体物质的量之比等于其压强之比,当容器内气体的压强保持不变时,可说明该反应达到了化学平衡状态,C正确;起始投料量未知,当容器内N2、H2、NH3的物质的量之比为1∶2∶3时,反应不一定达到了化学平衡状态,D错误。
(2)①设平衡时N2转化了x mol/L,由反应列三段式:
　　　　　　　　　N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
起始浓度(mol/L) 0.4 0.8 0
转化浓度(mol/L) x 3x 2x
平衡浓度(mol/L) 0.4-x 0.8-3x 2x
平衡时NH3的体积分数为2x0.4-x+0.8-3x+2x=0.2,解得x=0.1,平衡常数K=0.220.3×0.53≈1.1。氢气的转化率还与氮气、氢气的投入量等有关,K大,氢气转化率不一定高,A错误;氨气的产率与氮气、氢气的投入量等有关,K大,氨气的产率不一定大,B错误;K越大,表示反应进行程度越大,即正反应进行得越完全,C正确;K越大,表示反应进行程度越大,与化学反应速率无关,D错误。②向该容器中充入0.40 mol N2和0.40 mol NH3瞬间,c(N2)=0.5 mol/L,c(NH3)=0.4 mol/L,c(H2)=0.5 mol/L,Qc=0.420.5×0.53=2.56>K,故平衡将向逆反应方向移动。
Ⅱ.(1)由表格可知,升高温度,平衡正向移动,升高温度,平衡将向吸热方向移动,故该反应正向为吸热反应,a>0;因气体混乱程度大于液体,该反应正向为熵增反应,故ΔS>0。
(2)①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　K1
②2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　K2
①-32×②可得N2(g)+3H2O(l) 2NH3(g)+32O2(g)　K=K1K232。
20.答案　(1)ac
(2)50.5
(3)①>　增大　②cd　③小于　小于
解析　(1)15 min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,由题表数据分析可知一氧化氮、氮气浓度都增大。该反应前后是气体体积不变的反应,适当缩小容器的容积,平衡不移动,但气体物质的浓度均增大,a项符合;加入适量的活性炭,对平衡无影响,b项不符合;通入适量的NO,平衡正向移动,重新达到平衡后,一氧化氮、氮气的浓度均增大,c项符合;适当升高温度,平衡逆向移动,一氧化氮浓度增大,氮气的浓度减小,d项不符合。(2)若起始压强为101 kPa,达到平衡时转化率为50.0%,设起始甲醇物质的量为1 mol,可列出三段式:
　　　　　　　CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g)
起始量(mol) 1 0 0
转化量(mol) 0.5 0.5 0.5
平衡量(mol) 0.5 0.5 0.5
根据恒温恒容时,压强之比等于物质的量之比,得到101 kPap平=1mol1.5mol,解得平衡时混合气体的总压强p平=151.5 kPa,则各气体的分压为p(CH3OH)=p(HCHO)=p(H2)=13p平=50.5 kPa,则Kp=p(HCHO)p(H2)p(CH3OH)=50.5 kPa×50.5 kPa50.5 kPa=50.5 kPa。(3)①某温度时,将2 mol CO与5 mol H2的混合气体充入容积为2 L的密闭容器中,经过5 min后,反应达到平衡状态,依据化学方程式可知转移电子4 mol,消耗CO物质的量为1 mol,此时转移电子6 mol,则消耗CO物质的量为1.5 mol,可列出三段式:
　　　　　　　　　CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
起始量(mol) 2 5 0
转化量(mol) 1.5 3 1.5
平衡量(mol) 0.5 2 1.5
即平衡时CO(g)、H2(g)和CH3OH(g)的浓度分别为0.25 mol/L、1 mol/L、0.75 mol/L,则平衡常数K=c(CH3OH)c2(H2)c(CO)=0.7512×0.25=3,若保持体积不变,再充入2 mol CO和1.5 mol CH3OH,此时c(CO)=1.25 mol/L,c(H2)=1 mol/L,c(CH3OH)=1.5 mol/L,此时Qc=c(CH3OH)c2(H2)c(CO)=1.512×1.25=1.2v逆。在其他条件不变的情况下,再增加2 mol CO与5 mol H2,同等程度改变反应物的用量,新平衡与原平衡相比,相当于增大压强,CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)平衡正向移动,一氧化碳的转化率增大。②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的正反应是气体体积减小的反应,反应达到平衡的标志是正、逆反应速率相等,各组分含量保持不变。CH3OH的质量不再改变,说明反应达到平衡状态,a项不符合;反应前后气体质量不变,反应前后气体物质的量变化,则平均相对分子质量会随着反应的进行变化,当混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明反应达到平衡状态,b项不符合;达到化学平衡时,正、逆反应速率相等,指的是用同种物质表示的正、逆反应速率相等,根据用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比可知,任意时刻均有2v正(CO)=v正(H2),当v正(CO)=v逆(CO)时,达到平衡状态,则应用2v逆(CO)=v正(H2)表示反应达到平衡状态,v逆(CO)=2v正(H2)时反应未达到平衡状态,c项符合;反应前后气体质量不变,容器容积不变,混合气体的密度始终不发生改变,混合气体密度不变不能说明反应达到平衡状态,d项符合。③相同温度下,同一容器中,增大压强,平衡向正反应方向移动,则CO的平衡转化率增大,根据图像知,p1小于p2,温度升高一氧化碳平衡转化率减小,说明升温平衡逆向移动,则逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,ΔH<0。