2022-2023学年重庆市南川中学高二上学期第一学月考试化学试题含解析
展开重庆市南川中学2022-2023学年高二上学期第一学月考试
化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.化学在工农业生产和日常生活中都有重要作用,下列说法正确的是
A.将肉类食品进行低温冷藏,能使其永远不会腐败变质
B.反应2Mg(s)+CO2(g) = C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔH>0
C.夏天面粉的发酵速率与冬天面粉的发酵速率相差不大
D.茶叶等包装中加入还原性铁粉,能显著延长茶叶的储存时间
【答案】D
【详解】A.降低温度,反应速率减小,则将肉类等食品进行低温冷藏,但不能使其永远不变质,A错误;
B.反应2Mg(s)+CO2(g) = C(s)+2MgO(s),反应的△S<0,能自发进行,应满足,故△H<0,B错误;
C.升高温度可加快反应速率,则夏天面粉发酵速度比冬天面粉发酵速度快很多,C错误;
D.茶叶等包装中加入的还原性铁粉,铁粉能消耗氧气,能显著延长茶叶储存时间,D正确;
故本题选D。
2.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.打开可乐瓶盖会产生大量的气泡
B.理论上,合成氨采用高压以提高氨的产量
C.配制硫酸亚铁溶液时,往往要加入一定量铁粉防止其氧化
D.实验室用软锰矿制备氯气,可将产生的气体通过饱和食盐水以除去氯气中的氯化氢杂质
【答案】C
【详解】A.水瓶内存在平衡CO2 + H2O H2CO3,打开汽水瓶,瓶内压强减小,平衡逆向移动,有气体冒出,能用勒夏特列原理解释,A不选;
B.合成氨为气体体积缩小的反应,增大压强平衡正向移动,所以高压以提高氨的产量,能够用勒夏特列原理解释,B不选;
C.在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入一定量铁粉,防止亚铁离子被氧化,与平衡无关,不能用勒夏特列原理解释,故选C;
D.氯气和水的反应方程式为:Cl2 + H2OHCl + HClO,该反应是可逆反应,食盐水中有大量氯离子,使平衡逆向移动,减少氯气溶解,可用勒夏特列原理解释,D不选;
故本题选D。
3.下图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率而采取的措施是
A.①②③ B.①③⑤ C.②④⑤ D.②③④
【答案】C
【详解】①净化干燥,不能提高原料的利用率,①错误;
②加压,体积减小,平衡正向移动,原料利用率提高,②正确;
③催化剂对平衡无影响,不能提高原料利用率,③错误;
④液化分离,减小氨气的浓度,平衡正向移动,原料利用率提高,④正确;
⑤剩余的氢气与氮气再循环,可提高原料利用率,⑤正确;
答案为C。
4.下列有关有效碰撞理论和活化能的认识,不正确的是
A.增大压强(对于气体反应),单位体积活化分子数增大,增加了碰撞频率,故反应速率增大
B.温度升高,分子动能增加,活化分子百分数增大,增加了碰撞频率,故反应速率增大
C.选用适当的催化剂,降低活化能,活化分子百分数增加,故反应速率增大
D.增大反应物浓度,使活化分子的百分数增大,碰撞频率增加,故反应速率增大
【答案】D
【详解】A.增大压强,体积减小,活化分子总数不变,但单位体积内活化分子总数增大,增加了碰撞频率,故反应速率增大,故A正确;
B.温度升高,更多分子吸收能量成为活化分子,活化分子百分数增大,增加了碰撞频率,反应速率增大,故B正确;
C.使用催化剂,降低活化能,使更多分子成为活化分子,活化分子百分数增加,反应速率增大,故C正确;
D.增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增加,但活化分子百分数不变,故D错误;
故答案选D。
5.NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.常温下,46 g C2H5OH分子中共价键的数目为8NA
B.0.1 mol·L-1 HClO4溶液中含有的H+数为0.1NA
C.2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NA
D.1 L pH=4的0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中Cr2O离子数为0.1NA
【答案】A
【详解】A.46 g C2H5OH 为1mol,1个C2H5OH 中有8个共价键,故46 g C2H5OH分子中共价键的数目为8NA,A正确;
B.题目未给溶液体积,无法计算粒子数目,B错误;
C.2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后生成2molNO2,但二氧化氮气体中存在2NO2 N2O4的反应平衡,故密闭容器中充分反应后的分子数小于2NA,C错误;
D.K2Cr2O7溶液中存在Cr2O+ H2O= +2H+,1 L pH=4的0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中Cr2O离子数小于0.1NA,D错误;
故本题选A。
6.下列方案设计、现象和结论都正确的是
目的
方案设计
现象和结论
A
探究浓度对化学反应速率的影响
若A组褪色快,则浓度越高,化学反应速率越快
B
探究温度对化学反应速率的影响
取5 mL 0.1 mol/L Na2S2O3溶液和5 mL 0.1 mol/L H2SO4溶液混合后,分别放入冷水和热水中
若热水中先出现浑浊,则温度越高,化学反应速率越快
C
探究温度对化学平衡的影响
加热CuCl2溶液,观察颜色变化
若溶液由蓝色变为黄绿色,则[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl- [CuCl4]2-(黄色)+4H2O是吸热反应
D
探究压强对化学平衡的影响
用注射器中抽取20 mLNO2和N2O4的混合气体,压缩至10 mL
若颜色变浅,则增大压强,平衡2NO2N2O4正向移动
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】A.酸性高锰酸钾溶液的浓度不同其颜色也不同,应控制酸性高锰酸钾溶液的浓度相同,且不足量,通过改变草酸的浓度,探究浓度对反应速率的影响,故A错误;
B.应先同时放在热水、冷水中,再混合发生反应,操作不合理,故B错误;
C.加热该溶液,溶液由蓝色变为黄绿色,可知加热使Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl- [CuCl4]2-(黄色)+4H2O正向移动,则正反应为吸热反应,故C正确;
D.压缩气体可以使体积减小、浓度增大,颜色加深,不能探究出压强对平衡移动的影响,故D错误;
故答案选C。
7.下列图象分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。
据此判断下列说法中正确的是( )
A.由图1知,石墨转变为金刚石是吸热反应
B.由图2知,S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1,S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2,则ΔH1>ΔH2
C.由图3知,白磷比红磷稳定
D.由图4知,CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH>0
【答案】A
【详解】A.根据图1知,石墨能量低,因此石墨转变为金刚石是吸热反应,故A正确;
B.根据图2知,1mol S(g)具有的能量比1mol S(s)具有的能量高,S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1, S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH2 ,1mol S(g)燃烧放出的热量多,由于放热焓变为负,放出热量越多,焓变反而越小,因此则ΔH1<ΔH2,故B错误;
C.根据图3知,根据能量越低越稳定,得出红磷比白磷稳定,故C错误;
D.根据图4知,CO2(g)+H2(g) = CO(g)+H2O(g) ΔH>0,则CO(g)+H2O(g) = CO2(g)+H2(g) ΔH<0,故D错误。
综上所述,答案为A。
8.C和H2在生产、生活、科技中是非常重要的燃料。已知:
①2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221 kJ·mol-1
②
下列推断正确的是
A.C(s)的燃烧热为110.5 kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=+484 kJ·mol-1
C.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.5 kJ·mol-1
D.将2 mol H2O(g)分解成H2(g)和O2(g),至少需要提供4×463 kJ的热量
【答案】C
【详解】A.1mol C(s)完全燃烧生成稳定的氧化物即CO2时所放出的热量为燃烧热,A项错误;
B.2molH2断开化学键需要吸收的热量为2mol×436 kJ·mol-1,1mol O2断开化学键需要吸收的热量为1mol×496 kJ·mol-1,4molH原子和2molO原子形成2molH2O(g)是时放出的热量为4mol×463 kJ·mol-1,根据△H=反应物的总键能-生成物的总键能,可得△H=2mol×436 kJ·mol-1+1mol×496 kJ·mol-1-4mol×463 kJ·mol-1=-484 kJ·mol-1,因此热化学方程式为:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-484kJ·mol-1,B项错误;
C.反应①2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ·mol-1和反应②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-484kJ·mol-1,根据盖斯定律,反应①-②得C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),△H=+131.5 kJ·mol-1,即热化学方程式为:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.5kJ·mol-1,C项正确;
D.根据2H2O(g) =2H2(g)+O2(g) △H=+484kJ·mol-1可知,2 mol H2O(g)分解成H2(g)和O2(g),提供的热量为484kJ,D项错误;
答案选C。
9.已知化合物A与H2O在一定条件下反应生成化合物B与HCOO-,其反应历程如图所示,其中TS表示过渡态,I1、I2表示中间产物。下列说法正确的是
A.化合物A与H2O之间的碰撞均为有效碰撞
B.该历程中的最大能垒(活化能)E正=16.87 kJ·mol-1
C.改用高活性催化剂,其反应历程一定与上图相同
D.该反应的速率快慢取决于步骤③
【答案】D
【详解】A.由图可知,化合物A与H2O的反应历程经历了3个阶段,说明该反应的反应速率不快,化合物A与H2O之间的碰撞并没有都发生反应,即化合物A与H2O之间的碰撞不均为有效碰撞,A错误;
B.该历程中的最大能垒(活化能)△E正=16.87 kJ/mol-(-1.99kJ/mol)=18.86 kJ/mol,B错误;
C.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,C错误;
D.由图可知:反应的速率快慢取决反应的活化能的高低,则取决于步骤③,D正确;
故合理选项是D。
10.取50 mL过氧化氢水溶液,在少量I-存在下分解:2H2O2 = 2H2O+O2↑。在一定温度下,测得O2的放出量,转换成H2O2浓度(c)如下表:
t/min
0
20
40
60
80
c/(mol·L-1)
0.80
0.40
0.20
0.10
0.050
下列说法不正确的是A.反应20 min时,测得O2体积为224 mL(标准状况)
B.第30 min时的瞬时速率小于第50 min时的瞬时速率
C.20~40 min,消耗H2O2的平均速率为0.010 mol·L-1·min-1
D.MnO2或Fe3+代替I-也可以催化H2O2分解
【答案】B
【详解】A.反应20min时,过氧化氢的浓度变为0.4mol/L,说明分解的过氧化氢的物质的量n(H2O2)=(0.80-0.40)mol/L×0.05L=0.02mol,过氧化氢分解生成的氧气的物质的量n(O2)=0.01mol,标况下的体积V=n·Vm=0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL,故A正确;
B.随着反应的不断进行,过氧化氢的浓度不断减小,某一时刻分解的过氧化氢的量也不断减小,故第30min时的瞬时速率大于第50min时的瞬时速率,故B错误;
C.20~40min,消耗过氧化氢的浓度为(0.40-0.20)mol/L=0.20mol/L,则这段时间内的平均速率,C正确;
D.I-在反应中起到催化的作用,故也可以利用MnO2和FeCl3代替,故D正确。
故答案为:B。
11.下列有关说法正确的是
A.Ag+(aq)+ Fe2+(aq) Ag(s)+Fe3+(aq),向平衡体系中加入水,平衡不移动
B.N2O4(g) 2NO2(g),恒温恒容下,充入N2O4,平衡正向移动, N2O4的转化率减小
C.CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g),一定温度下,压缩体积,达到新平衡后CO2浓度增大
D.NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g),恒温恒容下,气体平均相对分子质量不再变化,则平衡
【答案】B
【详解】A.加水稀释,Ag+(aq)+ Fe2+(aq) Ag(s)+Fe3+(aq)的平衡正向移动,故A错误;
B.恒温恒容下,充入N2O4,反应物浓度增大,平衡正向移动,充入N2O4相当于对原平衡加压,平衡正向移动,但N2O4的转化率减小,故B正确;
C.CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)的K=c(CO2),一定温度下,压缩体积,K不变,达到新平衡后CO2浓度不变,故C错误;
D.NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)中,气体平均相对分子质量始终不变,因此气体平均相对分子质量不再变化,无法判断反应是否达到平衡状态,故D错误;
故答案选B。
12.在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:
a(g)+b(g)⇌2c(g);△H1<0
x(g)+3y(g)⇌2z(g);△H2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所作的功),下列叙述错误的是
A.等压时,通入惰性气体,c的物质的量不变
B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高
C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变
D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
【答案】A
【详解】A、等压时,通入惰性气体,体积增大,平衡x(g)+3y(g)⇌2z(g)(△H2>0)向左移动,反应放热,反应体系的温度升高,由于该反应容器是一个不导热的容器,所以平衡a(g)+b(g)⇌2c(g)也向左(吸热方向)移动,c的物质的量减小,故A错误;
B、等压时,通入z气体,增大了生成物的浓度,平衡x(g)+3y(g)⇌2z(g)向左移动,由于该反应的逆反应是放热反应,容器内温度升高,虽然导致第一个反应向逆反应移动,但移动结果不会恢复到原温度,故平衡时温度升高,故B正确;
C、等容时,通入惰性气体,各反应物和生成物的物质的量没有变化,各组分的浓度没有发生变化,所以各反应速率不发生变化,故C正确;
D、等容时,通入z气体,增大了生成物z的浓度,平衡x(g)+3y(g)⇌2z(g)(△H2>0)逆向移动,所以y的物质的量浓度增大,故D正确;
故选A。
【点睛】本题考查外界条件对化学平衡的影响,难度中等,本题要特别注意题干中的信息“不导热的密闭反应器”,注意压强对第一个反应没有影响,根据第二个反应的移动热效应,判断第一个反应的移动。
13.某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)的速率和平衡的影响图象如图,下列判断正确的是
A.由图1可知,T1
D.图4中,若m+n=p,则a曲线一定使用了催化剂
【答案】C
【详解】A.根据“先拐先平数值大”,可知T1
C.图中点3的转化率小于同温下的平衡转化率,说明点3反应正向进行,反应速率:v正>v逆,选项C正确;
D.曲线a速率加快、平衡没移动,若m+n=p,曲线a可能使用了催化剂或加压,选项D错误;
答案选C。
14.相同温度下,体积相等的两个恒容密闭容器中发生如下反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.6 kJ/mol,实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示:
容器编号
起始时各物质物质的量/mol
到达平衡时能量的变化
N2
H2
NH3
①
1
3
0
放出热量:27.78 kJ
②
0
0
2
吸收热量:Q kJ
下列叙述错误的是A.平衡时,容器①中N2的转化率为30%
B.平衡后,向容器②再充入N2,氨气的体积分数一定增大
C.容器①达到平衡时,混合气体的密度是同温同压下H2密度的5倍
D.Q = 64.82
【答案】B
【详解】A.平衡时,容器①中N2的转化率为,A正确;
B.恒容密闭容器中,反应为气体分子数减小的反应,平衡后,向容器②再充入N2,相当于在原理平衡基础上正向移动,但是氮气的增加量过多时,物质的总量变大,也会导致氨气的体积分数减小,B错误;
C.由A分析可知,容器①达到平衡时,氮气、氢气、氨气分别为0.7mol、2.1mol、0.6mol,则平均摩尔质量为10g/mol,故根据阿伏伽德罗定律可知,混合气体的密度是同温同压下H2密度的10÷2=5倍,C正确;
D.相同温度下,体积相等的两个恒容密闭容器,比较①②投料可知,两者为等效平衡,则②达到平衡时吸热92.6kJ-27.78kJ=64.82kJ,D正确;
故选B。
二、实验题
15.I.中和热的测定:测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。
(1)仪器a的名称为_______,实验中还需要用到的玻璃仪器是_______。
(2)取50 mL0.50 mol/L NaOH溶液和30 mL0.50 mol/L稀硫酸进行实验,实验数据如表。
①请填写表中的空白:
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差平均值(t2-t1)/℃
稀硫酸
NaOH溶液
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
_______
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②近似认为0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L稀硫酸的密度都是1 g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。则中和热ΔH=_______kJ/mol(保留小数点后一位)。
③上述实验数值结果与57.3 kJ/mol有偏差,产生偏差的原因不可能是_______(填字母序号)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
c.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
d.用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数
II.某同学探究影响硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应速率的因素时,设计如下系列实验:
实验序号
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/(mol/L)
V/mL
c/(mol/L)
V/mL
①
20
10.0
0.10
10.0
0.50
0
②
40
10.0
0.10
10.0
0.50
V1
③
20
10.0
0.10
4.0
0.50
V2
(3)写出硫代硫酸钠与稀硫酸反应的化学方程式:_______。
(4)该实验①、②可探究_______对反应速率的影响,因此V1=_______;实验①、③可探究_______对反应速率的影响,因此V2=_______。
【答案】(1) 环形玻璃搅拌棒 量筒
(2) 4.0 -53.5 d
(3)Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O
(4) 温度 0 浓度 6.0
【分析】I.中和热的测定关键是做好保温工作,使用的玻璃仪器有环形玻璃搅拌棒\温度计,为了保证反应的NaOH完全反应,加入的硫酸要适当过程,反应产生的水的物质的量要以不足量的NaOH为标准计算,中和热根据△H=-计算,在进行误差分析时,若测定导致温度偏低、反应放出的热量减少,则中和热偏大;若测定导致反应产生的H2O的物质的量偏多,则中和热偏大。
II.在测定外界条件对化学反应速率的影响时,要采用控制变量方法进行研究,即只改变一个外界条件,通过分析速率和该条件的关系判断其对化学反应速率的影响。
【详解】(1)根据图示可知仪器a为环形玻璃搅拌棒;
进行中和热测定需使用量筒量取酸、碱溶液的体积,故还需要使用的玻璃仪器有温度计、环形玻璃搅拌棒;
(2)①4次温度差分别为:4.0℃、6.1℃、3.9℃、4.1℃,第2次数据误差大,舍去,温度差平均值为△t=;
②50 mL0.50 mol/LNaOH溶液与30 mL0.50 mol/ L硫酸溶液进行中和反应生成水的物质的量为n(H2O)=0.05 L×0.50 mol/L=0.025 mol,溶液的质量为m=80 mL×l g/mL=80 g,温度变化的值为△T=4.0℃,则生成0.025 mol水放出的热量为Q= c·m·△T=4.18 J/(g·℃)×80 g×4.0℃=1337.6 J=1.3376 kJ,所以实验测得的中和热△H=-=-53.5 kJ/mol;
③a.实验装置保温、隔热效果必须好,否则导致测定的实验结果偏小,a不符合题意;
b.若分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,热量散失多,测定结果偏低,b不符合题意;
c.温度计测定NaOH溶液起始温度后直接插入稀H2SO4测温度,硫酸的起始温度偏高,测得的中和热数值偏小,c不符合题意;
d.量取NaOH溶液的体积时仰视读数,会导致所量的氢氧化钠体积偏大,反应放出的热量偏高,最终导致中和热测定结果数值偏大,d符合题意;
故合理选项是d;
(3)硫代硫酸钠与稀硫酸条件下发生歧化反应生成硫酸钠、硫单质、二氧化硫和水,反应的化学方程式为:Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O;
(4)实验①、②的反应温度不同,应该是探究温度对反应速率的影响,除了温度不同,其它条件必须完全相同,则V1=0;
实验①、③的反应温度相同,硫酸溶液体积不同,应该是探究硫酸浓度对反应速率的影响,则除了硫酸溶液体积不同,其它条件必须完全相同,溶液总体积不变,则V2=10.0 mL+10.0 mL-10.0 mL-4.0 mL=6.0 mL。
三、计算题
16.回答下列问题:
(1)室温下,2 mol H2完全燃烧生成液态水放出a kJ的能量,写出氢气燃烧热的热化学方程式:_______。
(2)甲醇是重要的化工原料,利用合成气(主要成分为CO和H2)在催化剂作用下合成甲醇。其常见合成方法为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH,已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键
H-H
C-O
C≡O
H-O
C-H
E /(kJ/mol)
436
343
1076
465
413
由此计算ΔH =_______kJ/mol;
(3)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol,
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ/mol。
现有H2与CH4的混合气体112 L (标准状况下),使其完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),若实验测得反应放热3845.8 kJ,则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是_______。
(4)一定条件下,在水溶液中所含离子Cl-、ClO-、ClO、ClO、ClO 各1 mol,其相对能量的大小如图所示(各离子在图中用氯元素的相应化合价表示),
则反应3ClO-(aq) =ClO(aq)+2Cl-(aq)的ΔH=_______kJ/mol。
(5)乙烷在一定条件可发生反应:C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH,相关物质的燃烧热数据如表所示:
物质
C2H6(g)
C2H4(g)
H2(g)
燃烧热ΔH/(kJ/mol )
-1560
-1411
-286
ΔH=_______kJ/mol。
(6)已知:Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1 344.1 kJ/mol
2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1 169.2 kJ/mol
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为_______。
(7)在1 200 ℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
①H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g) ΔH1
②2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g) ΔH2
③H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g) ΔH3
2S(g)=S2(g) ΔH4,则ΔH4的正确表达式为_______。
【答案】(1)H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-kJ/mol
(2)-99
(3)1:4
(4)+117
(5)+137
(6)Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9 kJ/mol
(7)(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
【详解】(1)2 mol H2完全燃烧生成液态水放出a kJ的能量, 可知1 mol H2燃烧放出热量为kJ,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为:H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-kJ/mol ;
(2)根据反应热等于反应物总键能与生成物总键能的差计算,故该反应的反应热△H=(2×436 kJ/mo1+1076 kJ/mo1)-(413 kJ/mol+343 kJ/mol+465 kJ/mol)=-99 kJ/mol;
(3)混合气体物质的量n=。设H2、CH4的物质的量分别是x mol、y mol,则根据热化学方程式可得0.5x×571.6+890y=3845.8 kJ;x+y=5 mol,解得x=1 mol,y=4 mol,所以混合气体中二者物质的量之比n(H2):n(CH4)=1:4;
(4)由图可知反应3ClO-(aq)=ClO(aq)+2Cl-(aq)的ΔH=(63 kJ/mol+2×0 kJ/mol)-3×60 kJ/mol=-117 kJ/mol;
(5)根据物质的燃烧热,可得表示物质燃烧热的相应的热化学方程式:①C2H6(g)+5O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=-1560 kJ/mo1;
②C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H =-1411 kJ/mo1;
③H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H= - 286 kJ/mol,
根据盖斯定律:将热化学方程式①-②-③,整理可得C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) △H= (-1560+ 1411+286)kJ/mol=+137 kJ/ mol;
(6)①Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1 344.1 kJ/mol
②2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1 169.2 kJ/mol
根据盖斯定律,将热化学方程式①-②,整理可得Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9 kJ/mol;
(7)已知:①H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g) ΔH1
②2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g) ΔH2
③H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g) ΔH3
根据盖斯定律,将(①+②-③×3)×,整理可得2S(g)=S2(g) ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)。
四、原理综合题
17.I. 一定条件下,在容积为 5 L的密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量随时间的变化如图甲所示。已知达到平衡后,降低温度,A的体积分数减小。
(1)该反应的化学方程式为_______。
(2)该反应的反应速率v随时间t的关系如图乙所示。
① 根据图乙判断,在t3时刻改变的外界条件是_______。
② a、b、c对应的平衡状态中,c的体积分数最大的是_______。
③ 各阶段的平衡常数如下表所示:
t2~t3
t3~t4
t4~t5
K1
K2
K3
K1、K2、K3之间的大小关系为_______。
II.在密闭容器中充入一定量的H2S,发生反应: 2H2S(g) 2H2(g)+ S2(g) ΔH,如图丙所示为H2S气体分解生成H2(g)和S2(g)的平衡转化率与温度、压强的关系。
(3)ΔH_______(填“>”、“<”“=”)0。
(4)图丙中压强(p1、p2、p3)的大小顺序为_______,理由为_______。
(5)图丙中M 点对应的平衡常数Kp =_______MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算, 分压=总压×物质的量分数)。
(6)恒温恒压下,再次充入H2S,H2S的平衡转化率将_______(填“增大”、“减小”、“不变”)。
【答案】(1)A+2B2C
(2) 升高了温度 a K1>K2=K3
(3)>
(4) P1<P2<P3 温度不变,压强增大,平衡逆向进行,H2S的转化率减小
(5)1
(6)减小
【详解】(1)根据图象可知,达到平衡时A的物质的量减小了:1mol-0.7mol=0.3mol,B的物质的量减小为:1mol-0.4mol=0.6mol,C的物质的量增加,增加的物质的量为:0.6mol,所以A、B、C的物质的量变化之比为:0.3mol:0.6mol:0.6mol=1:2:3,该反应的化学方程式为:A+2B2C;
故答案为:A+2B2C;
(2)①根据图象可知:t3时正逆反应速率同时增大,且逆反应速率大于正反应速率,说明平衡向着逆向移动,若增大压强,平衡向着正向移动,由于该反应为放热反应,升高温度后平衡向着逆向移动,所以t3时升高了温度;
故答案为:升高了温度;
②根据图象变化可知,在t1~t2时反应向着正向移动,A转化率逐渐增大,直至t2~t3时反应达到平衡状态,A转化率达到最大;而t3~t4时升高了温度,平衡向着逆向移动,A的转化率逐渐减小,直至t4~t5时A的转化率达到最低;而t5~t6时正逆反应速率同时增大且相等,说明平衡没有移动,A的转化率不变,与t4~t5时相等,所以A的转化率最大的时间段是:t2~t3,A的转化率最大时C的体积分数最大,此时间段为t2~t3,即为a点;a、b、c三点中,C的体积分数最大的是a;
故答案为:a;
③反应A+2B2C △H<0,温度升高平衡向着逆反应方向移动,化学平衡常数减小,所以温度越高,化学平衡常数越小;t2~t3、t3~t4、t4~t5时间段的温度关系为:t3~t4=t4~t5>t2~t3,所以化学平衡常数大小关系为:K1>K2=K3(用“>”、“<”或“=”连接);
故答案为:K1>K2=K3;
(3)恒压条件下,温度升高,H2S的转化率升高,即升高温度平衡正向移动,则△H> 0;故答案为:>;
(4)2H2S(g) 2H2(g)+S2(g) △H=+169.8kJ•mol-1,反应是气体体积增大的反应,温度不变,压强增大平衡逆向进行,H2S的转化率减小,则压强关系为:图中压强(p1、p2、p3)的大小顺序为P1<P2<P3;
故答案为:P1<P2<P3;,温度不变,压强增大,平衡逆向进行,H2S的转化率减小;
(5)M点的H2S转化率为50%,总压为5MPa,设H2S起始量为2mol,
Kp==1;图中M点的平衡常数Kp =1MPa;
故答案为:1;
(6)恒温恒压下,再次充入H2S,虽然促进反应正向进行,但H2S起始浓度增大,平衡转化率将降低;
故答案为:减小。
五、填空题
18.I.甲醇气相脱水制甲醚(CH3OCH3)的反应可表示为: 2 CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH=-25 kJ/mol。
(1)一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)发生上述反应,能判断反应达到化学平衡状态的是_______。
A.CH3OCH3(g)和H2O(g)的浓度比保持不变 B.v正(CH3OH)=2v逆(CH3OCH3)
C.容器内压强不再变化 D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
(2)200 ℃时,向恒容密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)发生上述反应,测得CH3OH(g)的浓度随时间(t)的变化如下表:
t/min
0
10
20
30
40
50
60
c(CH3OH)/(mol·L-1)
1.00
0.65
0.50
0.36
0.27
0.20
0.20
① 10~30 min内,用CH3OCH3(g)表示该反应的平均速率为_______。
② CH3OH(g)的平衡转化率为_______。
③ 200 ℃时,向该容器中投入三种成分的浓度如下:
物质
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
c/(mol·L-1)
0.64
0.68
0.68
该时刻,正、逆反应速率的大小关系为:v正(CH3OH)_______v逆(CH3OH)(填“>”“<”或“=”)。
(3)若其正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c2(CH3OH)、v逆=k逆c (CH3OCH3)·c (H2O),k正、k逆 分别为正、逆反应速率常数,只与温度有关。则如图(pk=-lgk)所示①、②、③、④四条斜线中,能表示pk正随温度T变化关系的是斜线_______。
(4)已知:甲醚在一定条件下可分解为CO和H2,甲醚分解率、甲醇脱水制甲醚产率随温度变化关系如下图所示,试解释800 ℃之后甲醇脱水制甲醚产率降低的主要原因为_______。
II.在容积可变的密闭容器中发生反应:mA(g)+nB(g) pC(g),在一定温度和不同压强下达到平衡时,分别得到A的物质的量浓度如下表:
压强p/Pa
2×105
5×105
1×106
c(A)/(mol/L)
0.08
0.20
0.44
(5)当压强从2×105增加到时5×105,平衡_______移动。(填“正向”、“逆向”或“不”)
(6)当压强为1×106时,写出此时反应的平衡常数表达式:K = _______。
【答案】(1)B
(2) 80% >
(3)③
(4)温度升高到800℃后,甲醚分解率增大,因而甲醚产率降低
(5)不
(6)
【详解】(1)A.CH3OCH3(g)和H2O(g)均为生成物,且两种比例为1:1,物质的量相等,则两者物质的量浓度也相等,故两者浓度比始终为1:1,所以两者浓度比保持不变,不能说明反应达到平衡状态,A不选;
B.在任何时刻存在,若,则,反应处于平衡状态,B选;
C.该反应前后气体物质的量不变,压强始终不变,C不选;
D.根据,反应前后都是气体,总质量不变,反应前后气体物质的量也不变,所以平均相对分子质量始终不变,D不选;
故答案为:B;
(2)① 在10min~30min内,,则,故反应速率;故答案为:;
②反应开始时,平衡时,则CH3OH的平衡转化率;故答案为:80%;
③反应开始时,平衡时,反应消耗CH3OH的浓度,则根据物质反应转化关系,对于反应前后气体物质的量不变的反应,压强比等于气体的物质的量之比,则在200℃的平衡常,在该时刻,向该容器中投入三种成分的浓度分别为,,,所以反应正向进行,因此;故答案为:>;
(3)该反应为放热反应,升高温度,v正、v逆均增大,则pk正、pk逆均减小,平衡向逆反应方向移动,则v逆>v正,pk逆
(5)恒温条件下,当压强从2×105Pa增加到5×105Pa时,根据PV=nRT可知,增压的瞬间,容器体积为开始体积的倍,则c(A)为开始的2.5倍,由表格数据可知,c(A)由0.08mol/L变为0.20mol/L,刚好c(A)为开始的2.5倍,说明平衡不移动;故答案为:不;
(6)由(5)分析可知,压强从2×105Pa增加到5×105Pa时,平衡不移动,则m+n=p,当压强为1×106Pa时,即压强为开始的5倍,c(A)为开始的倍,而不是不移动时的5倍,说明平衡发生逆向移动,此时B物质不是气体,C、A仍为气体,所以此时反应的平衡常数表达式为;故答案为:。
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