2022-2023学年黑龙江省哈尔滨市第三中学高二上学期第二次验收化学试题含解析

这是一份2022-2023学年黑龙江省哈尔滨市第三中学高二上学期第二次验收化学试题含解析，共29页。试卷主要包含了单选题，实验题，原理综合题等内容，欢迎下载使用。
黑龙江省哈尔滨市第三中学2022-2023学年高二上学期第二次验收化学试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题
1．下列叙述不正确的是
A．混乱度增大的放热反应能自发进行
B．碳酸氢钠加热可以分解，因为升高温度利于熵增方向的反应自发进行
C．在温度、压强一定条件卜，自发反应总是向的方向进行
D．水结冰的过程不能自发进行的原因是此过程熵减，改变条件也不可能自发进行
【答案】D
【详解】A．混乱度增大的放热反应即△S >0，△H 0，所以升高温度利于熵增的方向自发进行，故B正确；
C．自发反应有向△G 0.8=K，反应向着逆反应方向进行，结合总反应可知：每消耗2 mol NO，气体总物质的量减小1 mol ，NO的物质的量变化幅度大于总物质的量的变化幅度，所以达到平衡时，容器III中NO的体积分数小于50%，C正确；
D．v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2)，v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)×c(O2)，当反应达到平衡时v正=v逆，k正c2(NO2)=k逆c2(NO)×c(O2)，K= ，当温度改变为T2时，若k正=k逆，此温度下K=1>0.8，由于该反应的正反应为吸热反应，温度升高K增大，则温度：T2>T1，D错误；
故选D。

二、实验题
21．某实验探究小组用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应过程中溶液紫色消失快慢的方法，研究影响反应速率的因素。实验条件如下：所用酸性KMnO4溶液的浓度可选择，催化剂的用量可选择0.5g、0g，实验温度可选择。每次实验酸性KMnO4溶液的用量均为4mL，H2C2O4溶液的用量均为2mL。
(1)写出反应的离子方程式：_______。
(2)请完成实验设计表：
编号
T/K
催化剂的
用量/g
酸性KMnO4溶液的浓度
/()
实验目的
①
298
0.5
0.010
a.实验①和②探究酸性KMnO4溶液的浓度对该反应速率的影响；
b.实验①和③探究_____对该反应速率的影响；
c.实验①和④探究催化剂对该反应速率的影响
②
298
0.5
0.001
③
323
0.5
0.010
④
__
0
____

(3)该反应的催化剂应选择还是？_______。
(4)某同学对实验①和②分别进行了三次实验，测得以下数据(从混合振荡均匀开始计时)：
实验编号
溶液褪色所需时间
第1次
第2次
第3次
①
12.8
13.0
11.0
②
4.9
5.1
5.0

实验②中用KMnO4的浓度变化表示的平均反应速率为_______(忽略混合前后溶液的体积变化，结果保留3位有效数字)。该同学分析上述数据后得出“当其他条件相同的情况下，酸性KMnO4溶液的浓度越小，所需要的时间就越短，即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确_______(填“是”或“否)。他认为不用经过计算，直接根据表中褪色所需时间的长短就可以判断浓度大小与反应速率的关系，你认为是否可行_______(填“是”或“否)。
【答案】(1)
(2)     温度     298     0.010
(3)
(4)          否     否

【解析】（1）
在酸性条件下，KMnO4具有强氧化性，把H2C2O4中的C从+3价氧化为+4价，Mn元素从+7价.被还原为+2价，故反应的离子方程式为。
（2）
实验①和③中仅有温度不同，探究的是温度对反应速率的影响；实验①和④探究催化剂对反应速率的影响，所以实验①和④中除了催化剂的用量不同以外，其余实验条件均相同，实验条件为298K，酸性KMnO4溶液的浓度0.010。
（3）
如果选.择MnCl2，则酸性KMnO4溶液会和Cl-反应，而且引入Cl-，无法证明是Mn2+起了催化作用，因此需要选择MnSO4。
（4）
实验②中溶液褪色需要时间的平均值为5.0 min，则用KMnO4溶液的浓度变化表示的平均反应速率为；表中数据可知，实验①中酸性KMnO4溶液的浓度是实验②中酸性KMnO4溶液浓度的10倍，但反应时间却是实验②反应时间的2倍左右，由反应速率计算公式可得出，此实验条件下，酸性KMnO4溶液的浓度越大，反应速率越快，因此题给结论错误。要直接根据表中褪色所需时间的长短来判断浓度大小与反应速率的关系，需满足KMnO4的物质的量相同，H2C2O4溶液的浓度不同，所以实验方案为在其他条件相同的情况下，取过量的体积相同、浓度不同的H2C2O4溶液，分别与体积相同、浓度相同的酸性KMnO4溶液反应，故不用经过计算，直接根据表中褪色所需时间的长短就可以判断浓度大小与反应速率的关系不可行。

三、原理综合题
22．I.我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。
(1)利用反应：，可减少排放，并合成清洁能源。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
总反应的_______；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______(填标号)。

II.乙苯催化脱氢制苯乙烯反应为：
(2)维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为a，则在该温度下用浓度表示的平衡常数K=_______(用a等符号表示)。
(3)工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9)，控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应，参入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实_______。
【答案】(1)     -49     C
(2)
(3)正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果

【解析】（1）
利用盖斯定律，将反应①+②得：(+41kJ∙mol-1)+( -90kJ∙mol-1)=-49kJ∙mol-1；
反应的活化能越大，反应速率越慢；从总反应看，反应物的总能量大于生成物的总能量，排除B、D，反应①为慢反应，则活化能大于反应②，故选C；
（2）
物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应，参加反应的乙苯为n αmol，则：
，维持体系总压强p恒定，在温度T时，由PV=nRT可知，混合气体总浓度不变，则反应后的体积为，则平衡常数K==；
（3）
正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动，提高乙苯的平衡转化率。
23．德国人哈伯在1905年发明了合成氨的方法：，他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。请回答下列问题：
(1)某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应。在容积固定为2L的密闭容器内充入和，加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在一定温度压强下开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下表：
反应时间/min
0
5
10
15
20
25
30
压强/
16.80
14.78
13.86
13.27
12.85
12.60
12.60

则从反应开始到25min时，以H2表示的平均反应速率=_______。
(2)随着温度升高，单位时间内NH3的产率增大，温度高于900℃以后，单位时间内NH3的产率开始下降的原因可能是：①升高温度催化剂活性降低；②_______。
(3)工业上利用氨气生产氢氰酸的反应为：，在其他条件一定，该反应达到平衡时NH3转化率随外界条件Y变化的关系如图所示，Y代表_______(填字母代号)。

A．原料中CH4与NH3的体积比 　　    B．温度   　　  C．压强
(4)500℃、压强为时，工业合成氨进料体积比时，平衡混合气体中NH3的物质的量分数为20%，求_______[为用平衡分压代替平衡浓度计算求得的平衡常数(分压=总压×物质的量分数)，用含的代数式表示]。
(5)我国科研人员发现在反应使用Pt单原子催化剂有着高达90%以上的甲醇选择性。反应历程如下图，其中TS表示过渡态，吸附在催化剂表面上的物种用*表示。

上述能垒为的反应为_______。
【答案】(1)
(2)合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向左移动，NH3产率下降
(3)C
(4)
(5)或

【分析】本题综合考查化学平衡原理及其相关计算
【详解】（1）由已知反应前后压强大小，利用同等条件下，体系内总压强与物质的量成正比建立等式关系。设反应氮气的物质的量为x，建立三段式如下：

，解得x=0.5mol；
从反应开始到25min时，以H2表示的平均反应速率=
（2）该反应是反应反应，温度升高，平衡向着逆反应方向移动，NH3产率下降；
（3）由图知，Y变量变大时，NH3转化率下降。若Y是原料中CH4与NH3的体积比，相当于增大CH4含量，NH3转化率增大，A项不符合；若Y是温度，该反应是吸热反应，温度升高，平衡向着正反应方向移动，NH3转化率增大，B项不符合题意；若Y是压强，该反应式气体体积系数变大的反应，压强增大，平衡逆向移动，NH3转化率减小，C项符合题意，故答案选C；
（4）同温同压下，物质的量与气体体积成正比，所以工业合成氨进料体积比，即n(NH3):n(H2)=1:3，可看成进料中NH3为1mol，H2为3mol，设反应氮气的物质的量为x，建立如下三段式：

平衡混合气体中NH3的物质的量分数=，解得x=；
；
（5）由图象分析可知，上述能垒为的反应为或。
24．运用化学反应原理研究化学反应有重要意义。
(1)将氯化氢转化为氯气的反应为。下图为刚性容器中，进料浓度比分别等于1∶1、4∶1、7∶1时平衡转化率随温度变化的关系，进料浓度比等于1∶1的曲线是_______

(2)硫酸生产中，涉及反应，不同压强下反应体系中平衡时的百分含量和温度(T)的关系如图所示。

①_______(填“>”或“”“”“         
B>A>D。
③a．升高温度，平衡向逆反应方向移动，降低SO2的平衡转化率，a项不符合题意；
b．增大氧气的浓度，平衡向正反应方向移动且能提高二氧化硫的平衡转化率，b项符合题意；
c．增大二氧化硫的浓度，平衡向正反应方向移动，但二氧化硫的平衡转化率会降低，c项不符合题意。
故选b；
（3）①容器1和容器2的温度相同，起始时反应物投入量不同，根据等量转化可知容器2相当于是4mol、2mol，所以平衡时；该反应为放热反应，起始时容器1和容器3中反应物投入量相同，升高温度平衡逆向移动，则，故由大到小的顺序为。
②容器1和容器2的温度相同，根据等量转化可知容器2中起始时反应物投入量恰好是容器1中的两倍，容器2中的平衡状态可看作容器1中的平衡向正反应方向移动后的状态，即容器2中的平衡可看作容器1中体系达到平衡后加压(由)，平衡向正反应方向移动后再次达到的平衡状态(压强为)，即；由上述分析可推出。