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第二章《化学反应速率与化学平衡》测试卷2023-2024学年上学期高二化学沪科版(2020)选择性必修1
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这是一份第二章《化学反应速率与化学平衡》测试卷2023-2024学年上学期高二化学沪科版(2020)选择性必修1,共24页。
第二章《化学反应速率与化学平衡》测试卷
一、单选题
1.下列四图中,曲线变化情况与所给反应、、、均大于相对应的是
A
B
C
D
A.A B.B C.C D.D
2.已知可逆反应aA(g)+bB(?)cC(g) ΔH>0(B物质的状态未确定)。关于该反应的描述正确的是
A.加压若平衡正向移动,则a>c
B.升高温度,平衡一定正向移动,混合气体的平均摩尔质量的变化不能确定
C.缩小容器的体积,各物质的浓度一定增大
D.加入一定量的B,平衡一定正向移动
3.用活性炭还原NO2可防止空气污染,其反应原理为在密闭容器中1mol NO2和足量C发生上述反应,反应相同时间内测得NO2的生成速率与N2的生成速率随温度变化的关系如图1所示;维持温度不变,反应相同时间内得NO2的转化率随压强的变化如图2所示。
下列说法正确的是
A.图1中的A、B、C三个点中只有A点的v正=v逆
B.图2中E点的v逆大于F点的v正
C.图2中平衡常数K(E)=K(G),则NO2的平衡浓度c(E)=c(G)
D.在恒温恒容下,向图2中G点平衡体系中充入一定量的NO2,与原平衡相比,NO2的平衡转化率减小
4.在一定条件下,对于反应mA(g)+nB(g) cC(g)+dD(g),C物质的质量分数(C%)随温度升高或压强增大而减小。下列判断正确的是
A.该反应为放热反应
B.(m+n) >(c+d)
C.减小压强,平衡正向移动,平衡常数K值增大
D.达到平衡后,增加A的物质的量,平衡正向移动,A的转化率增大
5.向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应:xA(g)+B(g)2C(g)。各容器的反应温度、反应物起始量,反应过程中C的浓度随时间变化关系分别以下表和下图表示
容器
甲
乙
丙
容积
0.5L
0.5L
1.0L
温度/℃
T1
T2
T2
反应物起始量
0.5molA 1.5 molB
0.5 molA 1.5 molB
2.0 molA 6.0 molB
下列说法不正确的是
A.由图可知:T1<T2,且该反应为放热反应
B.T2时该反应的平衡常数K=0.8
C.10min内甲容器中反应的平均速率v(B)=0.05mol·(L·min)-1
D.T1℃,若起始时甲容器中充入1.5molA、0.5molB,平衡时B的转化率为25%
6.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A.化学反应的历程一般为:
B.CH4+CO2→CH3COOH过程中,只有C-H键发生断裂
C.①→②放出能量并形成了C-C键
D.催化剂能增大活化分子百分数从而加快了该反应的速率
7.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
8.探究反应的速率影响因素,设计了以下实验,下列说法正确的是
锥形瓶
溶液/mL
蒸馏水
溶液
反应温度
浑浊出现时间/s
备注
1
10
0
10
20℃
10
2
10
x
5
20℃
16
3
10
0
10
50℃
5
第10秒开始浑浊不再增多
4
10
6
4
50℃
8
A.
B.3号瓶用来表示速率为
C.由2号瓶和3号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快
D.由1号瓶和4号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快
9.如图为某化学反应的速率与时间的关系示意图。下列有关时刻改变条件的说法正确的是
A.,时刻升高温度
B.,时刻增大浓度
C.,时刻增大压强
D.,时刻升高温度
10.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.加热浓氨水制取氨气
B.对2HI(g) H2(g)+I2(g)平衡体系增大压强使颜色变深
C.工业制金属钾:Na(l)+HCl(l) NaCl(l)+K(g),选取适宜的温度,使K从反应混合物中分离出来,有利于K的生成
D.光照新制氯水时,溶液的颜色逐渐变浅
11.下列反应的焓变和嫡变与图示过程相符的是
A.
B.
C.
D.
12.合成氨中的氢气可由下列反应制取:反应I:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) △H1,反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) △H2,恒压下,将等物质的量的CH4和H2O投入到密闭容器中发生反应,CH4和H2O的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法错误的是
A.曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化
B.相同条件下,改用高效催化剂无法使曲线A和凸线B相重叠
C.容器中混合气体的密度保持不变,一定可以说明反应达到平衡状态
D.升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率
13.如图所示为接触法制硫酸的设备和工艺流程,其中关键步骤是的催化氧化: ,下列说法正确的是
A.反应后气体分子数减少,增大反应容器内压强一定有利于提高生产效益
B.反应放热,为提高转化率,工业生产应尽可能在较低温度下反应
C.工业生产要求高效,应使用催化剂并控制在催化剂活性最佳的温度下反应
D.该反应为放热反应,在任何条件下都能自发进行,因为吸热反应是非自发的
14.当2SO2+O22SO3 达到平衡后,通入18O2一定时间后,18O存在于
A.三氧化硫、氧气 B.二氧化硫、三氧化硫、氧气
C.二氧化硫、氧气 D.二氧化硫、三氧化硫
15.向体积为2L的恒容密闭容器中,按投料,发生反应,。其他条件相同时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应经过40s,的转化率随反应温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.催化剂Ⅲ对反应活化能降低程度最大
B.c点处于化学平衡状态
C.平衡转化率:催化剂Ⅲ在800℃小于催化剂Ⅰ在750℃
D.a点的体积分数约为5.56%
二、填空题
16.830K时,在密闭容器中发生下列可逆反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H<0,K=0.5,试回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式为K=______________.
(2)在相同温度下,若起始时c(CO)=1mol•L﹣1,c(H2O)=2mol•L﹣1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5mol•L﹣1,则此时该反应是否达到平衡状态_____(填“是”与“否”),此时v(正)______________v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”),你判断的依据是_______________________。
(3)若降低温度,该反应的K值将________,该反应的化学反应速率将______(均填“增大”“减小”或“不变”。下同)。
(4)平衡后再加1molCO和2molH2O,则CO的转化率将_______
17.将玉米秸秆进行热化学裂解可制备出以CO、、、为主要成分的生物质原料气,对原料气进行预处理后,可用于生产甲醇、乙醇等燃料。
(1)已知:几种常见共价键的键能如下表所示。
共价键
C—H
C—O
H—H
O—H
键能()
413
358
839
436
467
由此可估算反应的焓变_______。
(2)若在恒容绝热的密闭容器中进行上述反应,下列说法正确的是_______(填标号)。
A.体系温度不再发生变化时,反应达到化学平衡状态
B.平衡体系中,和的物质的量之比为2:1
C.加入催化剂,可以提高的平衡产率
D.其他条件不变,增大CO的浓度,能提高的平衡转化率
(3)和合成乙醇的反应为。将等物质的量的和充入一刚性容器中,测得平衡时的体积分数随温度和压强的变化关系如图所示。
①压强_______(填“>”“<”或“=”,下同)。判断依据是_______。
②a、b两点的平衡常数_______。
③已知Arrhenius经验公式为(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的催化效能,进行了实验探究,依据实验数据获得下图所示曲线。在m催化剂作用下,该反应的活化能Ea=_______。从图中信息获知催化效能较高的催化剂是_______(填“m”或“n”)。
三、实验题
18.溶液在酸性条件下能与氧气反应。现有以下实验记录,回答下列问题:
实验编号
①
②
③
④
⑤
温度/℃
30
40
50
60
70
显色时间/s
160
80
40
20
10
(1)该反应的离子方程式为_____________。
(2)该实验的目的是探究___________对反应速率的影响。
(3)实验试剂除了溶液、溶液外,还需要的指示剂是________。实验仪器除了试管、试剂瓶、胶头滴管、温度计外,还需要的仪器是___________。
(4)上述实验操作中除了需要(3)的条件外,还必须控制不变的是________(填字母)。
A.温度 B.指示剂的浓度 C.试剂的用量(体积) D.试剂添加的顺序
(5)由上述实验记录可得出的结论是温度每升高,反应速率增大为原来的____倍。
(6)若要进行酸性强弱对反应速率的影响的探究实验,你会采取的措施是_______。
19.ClO2为疫情防控的消杀提供了强有力的支撑,是国际公认的最新一代广谱、高效、安全、环保的杀菌剂,具有杀菌效果好,见效快,残留少,不产生抗药性等优点。如图是实验室用于制备和收集一定量较纯净的ClO2的装置(某些夹持装置和垫持用品省略)。
已知:①ClO2是一种易溶于水的气体,难溶于有机溶剂。
②实验室制备ClO2的原理是2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaCl。
(1)A为氯气的制备装置,其中a管的作用是_____,装置G的作用是_____。
(2)若圆底烧瓶中盛有高锰酸钾,分液漏斗中盛有浓盐酸,写出生成氯气的离子方程式:______。氯气的电子式为______。
(3)B装置中所盛试剂是饱和食盐水,抑制了Cl2与H2O的反应,B装置中也可以用水替代饱和食盐水,实验室常采用饱和食盐水而不采用水除去氯气中氯化氢,试用平衡移动原理解释原因:______。(用离子方程式结合文字表述)
(4)装置D中盛放NaClO2的仪器名称为_____。当有18.1gNaClO2与Cl2完全反应时,电子转移数目为_____。
(5)E中盛放的试剂用于除去ClO2中未反应的Cl2,可选用的试剂是______(填标号)。
a.饱和食盐水 b.CCl4液体 c.水 d.浓硫酸
四、计算题
20.(1)Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和分压随时间变化关系(如图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的和相等、和相等。
计算曲线a的反应在30~90min内的平均速率__________。
(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时分解反应:
其中二聚为的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示[时,完全分解]:
t/min
0
40
80
160
260
1300
1700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
研究表明,分解的反应速率。时,测得体系中a,则此时的__________kPa,__________。
21.在一个2L的密闭容器中,将2molCO和8molH2O混合加热至800℃,达到如下平衡:CO(g)+H2O(g) ⇌CO2(g)+H2(g)△H=+550kJ·mol-1K=1.0(请写出计算过程)
(1)求H2O的平衡转化率___。
(2)达到平衡时吸收的热量为多少?___。
(3)达到平衡后,保持温度体积不变,再充入1molCO和1molCO2平衡向哪个方向移动?___
参考答案:
1.C
【详解】A.1200时反应速率大于1000时反应速率,1200先达到平衡,但图中1000先达到平衡,不符合平衡的建立的图像,A错误;
B.对于反应,增大压强,正反应速率、逆反应都加快,达到平衡后增大压强平衡向正反应方向移动,正 >逆,与曲线不一致,B错误;
C.对于反应,温度一定时, 增大压强平衡向逆反应方向移动,N2O4物质的量分数增大,压强一定时,升高温度平衡向正反应方向移动,N2O4物质的量分数减小,与曲线一致,C正确;
D.由于C为固态,对反应,恒容容器中增加CO2物质的量相当于增大压强平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率减小,与曲线不一致,D错误;
故本题选C。
2.B
【详解】A.加压若平衡正向移动,则反应物中气体的总分子数一定大于生成物中气体的总分子数,但由于B的状态未知,所以不一定存在a>c,A不正确;
B.由于ΔH>0,所以升高温度,平衡一定正向移动,但由于反应前后气体的分子数大小关系未知,所以混合气体的平均摩尔质量的变化不能确定,B正确;
C.缩小容器的体积,A和C的浓度一定增大,但B若为液体或固体,则浓度不变,C不正确;
D.加入一定量的B,若B为气体,则平衡正向移动,若B为非气体,则平衡不发生移动,D不正确;
故选B。
3.D
【详解】A.由可知,NO2的生成速率(逆反应速率)应该是N2的生成速率(正反应速率)的2倍时,才能使正、逆反应速率相等,即达到平衡,只有C点满足,A错误;
B.由图2知,E点反应未达到平衡,F点反应达到平衡,且压强E<F,则E点的v逆小于E点的v正;反应正向进行,则E点的v正小于F点的v正,故E点的v逆小于F点的v正,B错误;
C.由题中信息可知,维持温度不变,即E、G两点温度相同,平衡常数K(E)=K(G)。混合气体中气体压强与浓度有关,压强越大,体积越小,浓度越大,所以G点压强大,浓度大,即c(E)<c(G),C错误;
D.在恒温恒容下,向G点平衡体系中充入一定量的NO2,相当于增大压强,化学平衡相气体体积减小的逆反应方向移动,最终达到平衡时NO2的平衡转化率减小,D正确;
故合理选项是D。
4.A
【详解】A.C物质的质量分数(C%)随温度升高而减小,说明升高温度平衡逆向移动,所以该反应为放热反应,故A正确;
B.C物质的质量分数(C%)随压强增大而减小,说明增大压强平衡逆向移动,所以(m+n) <(c+d),故B错误;
C.平衡常数只与温度有关,减小压强,平衡正向移动,平衡常数K值不变,故C错误;
D.达到平衡后,增加A的物质的量,平衡正向移动,A的转化率减小,B的转化率增大,故D错误。
【点睛】升高温度,化学平衡向吸热的方向移动,降低温度,平衡向放热方向移动;增大压强,平衡向气体系数和减小的方向移动,减小压强,平衡向气体系数和增大的方向移动。
5.D
【详解】A.从甲乙比较,体积和初始投料一样,但乙的速率快,说明T2>T1,又由于平衡时C的浓度乙小,说明升温平衡左移,说明该反应为放热反应,故A项正确;
B.由乙和丙分析,投料加入为原先的四倍,体积变为原先的两倍,平衡时C的浓度为原先的两倍,说明平衡是等效平衡,说明压强对该反应的平衡没有影响,故x为1,再由乙分析,平衡时的浓度c(A)=0.5mol/L,c(B)=2.5mol/L,c(C)=1mol/L,故平衡常数K==0.8,故B项正确;
C.由图可知,10min内甲容器中生成的C的浓度为1.0mol/L,根据方程式可知反应的B的浓度为0.5mol/L,故平均速率v(B)=0.05mol·(L·min)-1,故C项正确;
D.T1℃,由甲可列出下式:
,故K==4,
T1℃,若起始时甲容器中充入1.5molA、0.5molB,可列出下式:
,故Qc==,若平衡时B的转化率为25%,则x=0.0625,但Qc4,故D项错误;
故答案为D。
6.B
【详解】A.化学反应的历程一般为:普通反应分子获得能量后成为活化分子,活化分子间发生有效碰撞,形成新的化学键释放能量,生成产物分子,故A正确;
B.据图可知CH4+CO2→CH3COOH过程中CO2分子中的C=O键也会发生断裂形成-COOH结构,故B错误;
C.据图可知①→②的焓值降低,过程为放热过程,有C-C键形成,故C正确;
D.催化剂降低反应活化能,从而增大活化分子百分数加快反应速率,故D正确;
综上所述答案为B。
7.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。
8.D
【详解】A.研究外界条件对反应速率的影响时,需要控制唯一变量,锥形瓶1、2、3要保证溶液总体积为20mL才能满足条件,所以由10+x+5=20,可得x=5,A错误;
B.3号瓶中溶液总体积为20mL,所以,第10秒开始浑浊不再增多,即10s时完全反应,所以速率为,B错误;
C.2号瓶和3号瓶硫酸浓度不同,温度也不同不同,3号瓶温度高,硫酸浓度也大,出现浑浊所需时间短,速率大的原因不仅是温度的影响,C错误;
D.1号瓶与4号瓶,4号瓶硫酸浓度虽然小,但是温度高,出现浑浊所需时间短,所以可以得出温度越高反应速率越快,D正确;
本题答案选D。
【点睛】研究外界条件对反应速率的影响时,一定注意控制变量唯一。
9.D
【详解】A.该反应为放热反应,时刻升高温度,正逆反应速率都增大,平衡向吸热反应方向移动,即向逆向进行,V逆>V正与图象不符,A错误;
B.时刻增大浓度,反应物的浓度增大,正反应速率加快,生成物浓度不变,逆反应速率不变,与图象不符,B错误;
C.该反应前后气体的∆n相等,则时刻增大压强,正逆反应速率都增大,平衡不移动,与图象不符,C错误;
D.该反应是吸热反应,时刻升高温度,正逆反应速率都增大,平衡向正向移动,D符合;
故选:D。
10.B
【详解】A.氨水中存在化学平衡:,升高温度促进一水合氨分解,平衡逆向移动,所以能用平衡移动原理解释,故A不符合题意;
B.加压不会使平衡发生移动,颜色变深是由于容器体积缩小导致浓度增大造成的,与平衡移动无关,故B符合题意;
C.工业制取金属钾时,选取适宜的温度使钾变成蒸汽从混合物中分离出来,钾的浓度变小,根据勒夏特列原理,平衡正向移动,利于钾的继续生成,能用勒夏特列原理解释,故C不符合题意;
D.光照新制氯水,,,次氯酸分解,促进氯气和水反应的平衡正向进行,氯气浓度减小,黄绿色逐渐变浅,可以用勒夏特列原理解释,故D不符合题意。
综上所述,答案为B。
11.C
【分析】打开可乐瓶时,产生大量气泡,在由溶液到逸出气体过程中,溶解是放热,则逸出是吸热,则△H>0,气体增多,则△S>0。
【详解】A.,该反应是化合反应,△H<0,气体减少,△S<0,故A不符合题意;
B.,该反应是化合反应,△H<0,气体减少,△S<0,故B不符合题意;
C.,该反应是分解反应,△H>0,气体增多,△S>0,故C符合题意;
D.,该反应是放热反应,△H<0,气体增多,△S>0,故D不符合题意。
综上所述,答案为C。
12.D
【详解】A.由于CO2同时参与两个反应,因此温度相同的条件下,CO2的转化率大于CH4的转化率,则曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化,故A正确;
B.相同条件下,高效催化剂只能改变反应的速率,不能改变反应物的转化率,无法使得曲线A和曲线B重叠,故B正确;
C. 恒压下随着反应的进行容器体积发生改变,混合气体的密度发生改变,当容器中混合气体的密度保持不变,一定可以说明反应达到平衡状态,故C正确;
D. 曲线B表示CH4的平衡转化率,温度升高CH4的平衡转化率增大,反应I是气体分子数增加的反应,反应Ⅱ前后气体分子数不变,所以增大压强反应I平衡逆移, CH4的平衡转化率减少,故D错误。
故答案选:D。
13.C
【详解】A.反应后气体分子数减少,增大反应容器内压强,有利于平衡正向移动,但由于增大压强对设备要求和动力要求很高,成本高,效益可能不佳,A错误;
B.反应放热,为提高转化率,应尽可能在较低温度下反应,但温度过低会使反应速率太慢,经济效益低,B错误;
C.为加快反应速率,应使用催化剂,还需要考虑催化剂的最佳活性温度,不一定温度越高反应速率越大,C正确;
D.化学反应能否自发进行的判断依据是,反应能否自发要综合焓变和熵变以及温度来判断,D错误;
故答案选C。
14.B
【详解】2SO2+O2 ⇌ 2SO3是可逆反应,氧气中的O为18O,通入18O2,生成的SO3中有18O,含有18O的SO3分解时,SO2中也会有18O,所以一定时间后,18O存在于所有物质中,故选B。
15.D
【详解】A.相同温度下,催化剂Ⅰ的催化效果最好,对反应活化能降低程度最大,故A错误;
B.其他条件相同时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应相同时间,由于催化剂不改变平衡的转化率,温度在750度,c点的平衡转化率还能上高,说明c点不是化学平衡状态,故B错误;
C.其他条件相同时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应相同时间,催化剂不改变平衡的转化率,故C错误;
D.体积为2L的恒容密闭容器中,按投料,发生反应,a点时CH4的转化率为80%,则有
则a点的体积分数约为=5.56%,故D正确;
故选D。
16. 否 大于 此时浓度商Qc=0.33<0.5,向正反应方向进行 增大 减小 不变
【分析】(1)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值;
(2) 由三段法可得:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
根据浓度商与平衡常数之间的关系判断是否达到平衡状态及平衡移动的方向;
(3)该反应为放热反应,降低温度,K值增大;降低温度,反应速率减小;
(4)平衡后再加1molCO和2molH2O,达到的新的平衡与原平衡等效。
【详解】(1)该反应的平衡常数表达式为K=;
(2)由分析可知浓度商Qc===
(3)该反应为放热反应,降低温度,K值增大;降低温度,反应速率减小;
(4)平衡后再加1molCO和2molH2O,达到的新的平衡与原平衡等效,因此CO的转化率不变。
17.(1)-353
(2)AD
(3) < 该反应为气体分子数减小的反应,温度相同时,压强越大,平衡体系中乙醇的体积分数越大 > n
【分析】(1)根据反应物的键能总和-生成物的键能总和=焓变进行计算。
(2)根据恒容绝热体系中的平衡状态的判断依据进行分析。
(3)根据影响平衡的因素进行分析温度和压强对平衡的影响,根据活化能和催化剂效率的关系分析。
【详解】(1)根据焓变反应物的键能总和-生成物的键能总和计算,焓变839+436×2-(413×3+358+467)=+353;
(2)若在恒容绝热的密闭容器中进行上述反应,A. 体系温度不再发生变化时,反应达到化学平衡状态,故正确;B. 平衡体系中,和的物质的量之比为2:1不能说明反应到平衡,故错误;C. 加入催化剂,嫩改变反应速率,但不可以提高的平衡产率,故错误;D. 其他条件不变,增大CO的浓度,能提高的平衡转化率,故正确。故选AD。
(3)①该反应为气体分子数减小的反应,温度相同时,压强越大,平衡体系中乙醇的体积分数越大,故压强小于。
②温度升高,乙醇的体积分数减小,平衡逆向移动,说明正反应为放热,则b点温度高,平衡常数较小,Ka>Kb。
③将坐标和代入,列关系式56.2=-7.2×10-3Ea+C 27.4=-7.5×10-3Ea+C,解该反应的活化能Ea=。从图中信息获知,直线n斜率大,Ea小,说明催化效率越高。
18. 温度 淀粉溶液 秒表 BCD 2 保持其他实验条件不变,采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验
【分析】酸性条件下I-能被氧气氧化为I2;根据图表显示数据是温度与显色所需要时间,并结合影响反应速率分析。
【详解】(1)根据得失电子数目相等、电荷守恒和原子守恒,可得该反应的离子方程式为;
(2)表中数据只有温度和显色时间,故该实验的目的是探究温度对反应速率的影响;
(3)产物中有碘单质生成,还需要的试剂是淀粉溶液,实验现象为无色溶液变蓝色;为测定显色时间,需要秒表;
(4)设计实验必须保证其他条件不变,只改变一个条件,才能得到准确的结论,还必须控制不变的是试剂的浓度、用量(体积)和试剂添加的顺序,故答案为BCD;
(5)分析实验数据,温度每升高,显色时间缩短到原来的一半,故可得出的结论是:每升高,反应速率增大约2倍;
(6)若要进行酸性对反应速率影响的探究实验,需保持其他实验条件不变,采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验。
【点睛】本题明确实验原理和影响反应速率探究操作原理是解题关键,试剂的选择要抓住I2遇淀粉溶液变蓝色的特性,探究速率影响因素时要注意只能有一个变量,其它因素均保持不变。
19.(1) 平衡气压,使浓盐酸顺利流下 防倒吸(安全瓶)
(2) 2MnO+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(3)Cl2+H2OH++Cl-+HClO,饱和食盐水提供大量氯离子,使得平衡体系中氯离子浓度增大,平衡逆向进行,导致氯气几乎不溶于水,所以常用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢
(4) 干燥管 0.2NA
(5)b
【分析】由实验装置可知:A中制备氯气,装置B用于除去Cl2中混有的HCl,装置C用于干燥氯气,D中发生2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaCl,已知C1O2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体,装置E用于吸收除去C1O2中的Cl2,装置F收集气体,导气管应该是长进短出,装置G是安全瓶,可用于防止倒吸现象的发生,H后接尾气处理装置,可以是盛有NaOH溶液的烧杯。
【详解】(1)A中a管使分液漏斗上方气体和圆底烧瓶内气体连通,则a的作用是平衡气压,使浓盐酸顺利流下,由于ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体,装置最后面接含有NaOH溶液的尾气处理装置,用于吸收多余Cl2、ClO2,为避免水进入装置F,连接装置G,装置G的作用是防倒吸(安全瓶)。
(2)若圆底烧瓶中盛有高锰酸钾,分液漏斗中盛有浓盐酸,二者反应生成了锰离子、氯气和水,离子方程式:2MnO+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。氯气分子内共用一对电子对,氯气的电子式为。
(3)实验室常采用饱和食盐水而不采用水除去氯气中氯化氢,试用平衡移动原理解释原因:Cl2与水反应产生HCl、HClO,该反应是可逆反应:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,饱和食盐水提供大量氯离子,使得平衡体系中氯离子浓度增大,平衡逆向进行,导致氯气几乎不溶于水,所以常用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢。
(4)装置D中盛放NaClO2的仪器名称为干燥管。D中反应为2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaCl,NaClO2为还原剂转变为ClO2,Cl化合价升1价,Cl2为氧化剂转变为NaCl,Cl化合价降1价,关系式为2NaClO2~Cl2~2e-,当有2mol即181gNaClO2与Cl2完全反应时,电子转移数目为2NA,则当有18.1gNaClO2与Cl2完全反应时,电子转移数目为0.2NA。
(5)由于ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体,使用装置E用于除去ClO2中未反应的Cl2、而ClO2不溶解,则E盛放的试剂:
a.氯气不溶于饱和食盐水,而ClO2溶解于水,不符合;
b.ClO2难溶解于CCl4液体、Cl2溶解易溶于CCl4液体,符合;
c.氯气能溶于水, ClO2溶解于水,不符合;
d.氯气难溶于浓硫酸,不符合;
选b。
20. 0.0047 30.0
【详解】(1)由题图可知,30~90min内;
(2)62min时,体系中,根据“三段式”法得:
则62min时,。
21. 20% 880kJ 向正反应方向移动
【分析】设转化的H2O为x,则:
已知反应的平衡常数K=1.0,则=1,解得x=1.6mol,
(1)转化率= ×100%;
(2)物质的量与热量成正比;
(3)根据Qc与K的关系分析判断。
【详解】设转化的H2O为x,则:
已知反应的平衡常数K=1.0,则=1,解得x=1.6mol,
(1)H2O的平衡转化率= ×100%=×100%=20%;
(2)根据反应CO(g)+H2O(g) ⇌ CO2(g)+H2(g) △H =+550kJ·mol-1可知,1mol水参与反应吸收550kJ的热量,物质的量与热量成正比,则达到平衡时吸收的热量为1.6mol×550kJ·mol−1=880kJ;
(3)达到平衡后,保持温度体积不变,再充入1molCO和1molCO2,此时体系中含有1.4molCO,2.6mol CO2,1.6mol H2,6.4mol H2O,则Qc==0.46<K=1,则平衡向正反应方向移动。
第二章《化学反应速率与化学平衡》测试卷
一、单选题
1.下列四图中,曲线变化情况与所给反应、、、均大于相对应的是
A
B
C
D
A.A B.B C.C D.D
2.已知可逆反应aA(g)+bB(?)cC(g) ΔH>0(B物质的状态未确定)。关于该反应的描述正确的是
A.加压若平衡正向移动,则a>c
B.升高温度,平衡一定正向移动,混合气体的平均摩尔质量的变化不能确定
C.缩小容器的体积,各物质的浓度一定增大
D.加入一定量的B,平衡一定正向移动
3.用活性炭还原NO2可防止空气污染,其反应原理为在密闭容器中1mol NO2和足量C发生上述反应,反应相同时间内测得NO2的生成速率与N2的生成速率随温度变化的关系如图1所示;维持温度不变,反应相同时间内得NO2的转化率随压强的变化如图2所示。
下列说法正确的是
A.图1中的A、B、C三个点中只有A点的v正=v逆
B.图2中E点的v逆大于F点的v正
C.图2中平衡常数K(E)=K(G),则NO2的平衡浓度c(E)=c(G)
D.在恒温恒容下,向图2中G点平衡体系中充入一定量的NO2,与原平衡相比,NO2的平衡转化率减小
4.在一定条件下,对于反应mA(g)+nB(g) cC(g)+dD(g),C物质的质量分数(C%)随温度升高或压强增大而减小。下列判断正确的是
A.该反应为放热反应
B.(m+n) >(c+d)
C.减小压强,平衡正向移动,平衡常数K值增大
D.达到平衡后,增加A的物质的量,平衡正向移动,A的转化率增大
5.向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应:xA(g)+B(g)2C(g)。各容器的反应温度、反应物起始量,反应过程中C的浓度随时间变化关系分别以下表和下图表示
容器
甲
乙
丙
容积
0.5L
0.5L
1.0L
温度/℃
T1
T2
T2
反应物起始量
0.5molA 1.5 molB
0.5 molA 1.5 molB
2.0 molA 6.0 molB
下列说法不正确的是
A.由图可知:T1<T2,且该反应为放热反应
B.T2时该反应的平衡常数K=0.8
C.10min内甲容器中反应的平均速率v(B)=0.05mol·(L·min)-1
D.T1℃,若起始时甲容器中充入1.5molA、0.5molB,平衡时B的转化率为25%
6.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A.化学反应的历程一般为:
B.CH4+CO2→CH3COOH过程中,只有C-H键发生断裂
C.①→②放出能量并形成了C-C键
D.催化剂能增大活化分子百分数从而加快了该反应的速率
7.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
8.探究反应的速率影响因素,设计了以下实验,下列说法正确的是
锥形瓶
溶液/mL
蒸馏水
溶液
反应温度
浑浊出现时间/s
备注
1
10
0
10
20℃
10
2
10
x
5
20℃
16
3
10
0
10
50℃
5
第10秒开始浑浊不再增多
4
10
6
4
50℃
8
A.
B.3号瓶用来表示速率为
C.由2号瓶和3号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快
D.由1号瓶和4号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快
9.如图为某化学反应的速率与时间的关系示意图。下列有关时刻改变条件的说法正确的是
A.,时刻升高温度
B.,时刻增大浓度
C.,时刻增大压强
D.,时刻升高温度
10.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.加热浓氨水制取氨气
B.对2HI(g) H2(g)+I2(g)平衡体系增大压强使颜色变深
C.工业制金属钾:Na(l)+HCl(l) NaCl(l)+K(g),选取适宜的温度,使K从反应混合物中分离出来,有利于K的生成
D.光照新制氯水时,溶液的颜色逐渐变浅
11.下列反应的焓变和嫡变与图示过程相符的是
A.
B.
C.
D.
12.合成氨中的氢气可由下列反应制取:反应I:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) △H1,反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) △H2,恒压下,将等物质的量的CH4和H2O投入到密闭容器中发生反应,CH4和H2O的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法错误的是
A.曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化
B.相同条件下,改用高效催化剂无法使曲线A和凸线B相重叠
C.容器中混合气体的密度保持不变,一定可以说明反应达到平衡状态
D.升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率
13.如图所示为接触法制硫酸的设备和工艺流程,其中关键步骤是的催化氧化: ,下列说法正确的是
A.反应后气体分子数减少,增大反应容器内压强一定有利于提高生产效益
B.反应放热,为提高转化率,工业生产应尽可能在较低温度下反应
C.工业生产要求高效,应使用催化剂并控制在催化剂活性最佳的温度下反应
D.该反应为放热反应,在任何条件下都能自发进行,因为吸热反应是非自发的
14.当2SO2+O22SO3 达到平衡后,通入18O2一定时间后,18O存在于
A.三氧化硫、氧气 B.二氧化硫、三氧化硫、氧气
C.二氧化硫、氧气 D.二氧化硫、三氧化硫
15.向体积为2L的恒容密闭容器中,按投料,发生反应,。其他条件相同时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应经过40s,的转化率随反应温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.催化剂Ⅲ对反应活化能降低程度最大
B.c点处于化学平衡状态
C.平衡转化率:催化剂Ⅲ在800℃小于催化剂Ⅰ在750℃
D.a点的体积分数约为5.56%
二、填空题
16.830K时,在密闭容器中发生下列可逆反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H<0,K=0.5,试回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式为K=______________.
(2)在相同温度下,若起始时c(CO)=1mol•L﹣1,c(H2O)=2mol•L﹣1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5mol•L﹣1,则此时该反应是否达到平衡状态_____(填“是”与“否”),此时v(正)______________v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”),你判断的依据是_______________________。
(3)若降低温度,该反应的K值将________,该反应的化学反应速率将______(均填“增大”“减小”或“不变”。下同)。
(4)平衡后再加1molCO和2molH2O,则CO的转化率将_______
17.将玉米秸秆进行热化学裂解可制备出以CO、、、为主要成分的生物质原料气,对原料气进行预处理后,可用于生产甲醇、乙醇等燃料。
(1)已知:几种常见共价键的键能如下表所示。
共价键
C—H
C—O
H—H
O—H
键能()
413
358
839
436
467
由此可估算反应的焓变_______。
(2)若在恒容绝热的密闭容器中进行上述反应,下列说法正确的是_______(填标号)。
A.体系温度不再发生变化时,反应达到化学平衡状态
B.平衡体系中,和的物质的量之比为2:1
C.加入催化剂,可以提高的平衡产率
D.其他条件不变,增大CO的浓度,能提高的平衡转化率
(3)和合成乙醇的反应为。将等物质的量的和充入一刚性容器中,测得平衡时的体积分数随温度和压强的变化关系如图所示。
①压强_______(填“>”“<”或“=”,下同)。判断依据是_______。
②a、b两点的平衡常数_______。
③已知Arrhenius经验公式为(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的催化效能,进行了实验探究,依据实验数据获得下图所示曲线。在m催化剂作用下,该反应的活化能Ea=_______。从图中信息获知催化效能较高的催化剂是_______(填“m”或“n”)。
三、实验题
18.溶液在酸性条件下能与氧气反应。现有以下实验记录,回答下列问题:
实验编号
①
②
③
④
⑤
温度/℃
30
40
50
60
70
显色时间/s
160
80
40
20
10
(1)该反应的离子方程式为_____________。
(2)该实验的目的是探究___________对反应速率的影响。
(3)实验试剂除了溶液、溶液外,还需要的指示剂是________。实验仪器除了试管、试剂瓶、胶头滴管、温度计外,还需要的仪器是___________。
(4)上述实验操作中除了需要(3)的条件外,还必须控制不变的是________(填字母)。
A.温度 B.指示剂的浓度 C.试剂的用量(体积) D.试剂添加的顺序
(5)由上述实验记录可得出的结论是温度每升高,反应速率增大为原来的____倍。
(6)若要进行酸性强弱对反应速率的影响的探究实验,你会采取的措施是_______。
19.ClO2为疫情防控的消杀提供了强有力的支撑,是国际公认的最新一代广谱、高效、安全、环保的杀菌剂,具有杀菌效果好,见效快,残留少,不产生抗药性等优点。如图是实验室用于制备和收集一定量较纯净的ClO2的装置(某些夹持装置和垫持用品省略)。
已知:①ClO2是一种易溶于水的气体,难溶于有机溶剂。
②实验室制备ClO2的原理是2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaCl。
(1)A为氯气的制备装置,其中a管的作用是_____,装置G的作用是_____。
(2)若圆底烧瓶中盛有高锰酸钾,分液漏斗中盛有浓盐酸,写出生成氯气的离子方程式:______。氯气的电子式为______。
(3)B装置中所盛试剂是饱和食盐水,抑制了Cl2与H2O的反应,B装置中也可以用水替代饱和食盐水,实验室常采用饱和食盐水而不采用水除去氯气中氯化氢,试用平衡移动原理解释原因:______。(用离子方程式结合文字表述)
(4)装置D中盛放NaClO2的仪器名称为_____。当有18.1gNaClO2与Cl2完全反应时,电子转移数目为_____。
(5)E中盛放的试剂用于除去ClO2中未反应的Cl2,可选用的试剂是______(填标号)。
a.饱和食盐水 b.CCl4液体 c.水 d.浓硫酸
四、计算题
20.(1)Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和分压随时间变化关系(如图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的和相等、和相等。
计算曲线a的反应在30~90min内的平均速率__________。
(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时分解反应:
其中二聚为的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示[时,完全分解]:
t/min
0
40
80
160
260
1300
1700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
研究表明,分解的反应速率。时,测得体系中a,则此时的__________kPa,__________。
21.在一个2L的密闭容器中,将2molCO和8molH2O混合加热至800℃,达到如下平衡:CO(g)+H2O(g) ⇌CO2(g)+H2(g)△H=+550kJ·mol-1K=1.0(请写出计算过程)
(1)求H2O的平衡转化率___。
(2)达到平衡时吸收的热量为多少?___。
(3)达到平衡后,保持温度体积不变,再充入1molCO和1molCO2平衡向哪个方向移动?___
参考答案:
1.C
【详解】A.1200时反应速率大于1000时反应速率,1200先达到平衡,但图中1000先达到平衡,不符合平衡的建立的图像,A错误;
B.对于反应,增大压强,正反应速率、逆反应都加快,达到平衡后增大压强平衡向正反应方向移动,正 >逆,与曲线不一致,B错误;
C.对于反应,温度一定时, 增大压强平衡向逆反应方向移动,N2O4物质的量分数增大,压强一定时,升高温度平衡向正反应方向移动,N2O4物质的量分数减小,与曲线一致,C正确;
D.由于C为固态,对反应,恒容容器中增加CO2物质的量相当于增大压强平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率减小,与曲线不一致,D错误;
故本题选C。
2.B
【详解】A.加压若平衡正向移动,则反应物中气体的总分子数一定大于生成物中气体的总分子数,但由于B的状态未知,所以不一定存在a>c,A不正确;
B.由于ΔH>0,所以升高温度,平衡一定正向移动,但由于反应前后气体的分子数大小关系未知,所以混合气体的平均摩尔质量的变化不能确定,B正确;
C.缩小容器的体积,A和C的浓度一定增大,但B若为液体或固体,则浓度不变,C不正确;
D.加入一定量的B,若B为气体,则平衡正向移动,若B为非气体,则平衡不发生移动,D不正确;
故选B。
3.D
【详解】A.由可知,NO2的生成速率(逆反应速率)应该是N2的生成速率(正反应速率)的2倍时,才能使正、逆反应速率相等,即达到平衡,只有C点满足,A错误;
B.由图2知,E点反应未达到平衡,F点反应达到平衡,且压强E<F,则E点的v逆小于E点的v正;反应正向进行,则E点的v正小于F点的v正,故E点的v逆小于F点的v正,B错误;
C.由题中信息可知,维持温度不变,即E、G两点温度相同,平衡常数K(E)=K(G)。混合气体中气体压强与浓度有关,压强越大,体积越小,浓度越大,所以G点压强大,浓度大,即c(E)<c(G),C错误;
D.在恒温恒容下,向G点平衡体系中充入一定量的NO2,相当于增大压强,化学平衡相气体体积减小的逆反应方向移动,最终达到平衡时NO2的平衡转化率减小,D正确;
故合理选项是D。
4.A
【详解】A.C物质的质量分数(C%)随温度升高而减小,说明升高温度平衡逆向移动,所以该反应为放热反应,故A正确;
B.C物质的质量分数(C%)随压强增大而减小,说明增大压强平衡逆向移动,所以(m+n) <(c+d),故B错误;
C.平衡常数只与温度有关,减小压强,平衡正向移动,平衡常数K值不变,故C错误;
D.达到平衡后,增加A的物质的量,平衡正向移动,A的转化率减小,B的转化率增大,故D错误。
【点睛】升高温度,化学平衡向吸热的方向移动,降低温度,平衡向放热方向移动;增大压强,平衡向气体系数和减小的方向移动,减小压强,平衡向气体系数和增大的方向移动。
5.D
【详解】A.从甲乙比较,体积和初始投料一样,但乙的速率快,说明T2>T1,又由于平衡时C的浓度乙小,说明升温平衡左移,说明该反应为放热反应,故A项正确;
B.由乙和丙分析,投料加入为原先的四倍,体积变为原先的两倍,平衡时C的浓度为原先的两倍,说明平衡是等效平衡,说明压强对该反应的平衡没有影响,故x为1,再由乙分析,平衡时的浓度c(A)=0.5mol/L,c(B)=2.5mol/L,c(C)=1mol/L,故平衡常数K==0.8,故B项正确;
C.由图可知,10min内甲容器中生成的C的浓度为1.0mol/L,根据方程式可知反应的B的浓度为0.5mol/L,故平均速率v(B)=0.05mol·(L·min)-1,故C项正确;
D.T1℃,由甲可列出下式:
,故K==4,
T1℃,若起始时甲容器中充入1.5molA、0.5molB,可列出下式:
,故Qc==,若平衡时B的转化率为25%,则x=0.0625,但Qc4,故D项错误;
故答案为D。
6.B
【详解】A.化学反应的历程一般为:普通反应分子获得能量后成为活化分子,活化分子间发生有效碰撞,形成新的化学键释放能量,生成产物分子,故A正确;
B.据图可知CH4+CO2→CH3COOH过程中CO2分子中的C=O键也会发生断裂形成-COOH结构,故B错误;
C.据图可知①→②的焓值降低,过程为放热过程,有C-C键形成,故C正确;
D.催化剂降低反应活化能,从而增大活化分子百分数加快反应速率,故D正确;
综上所述答案为B。
7.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。
8.D
【详解】A.研究外界条件对反应速率的影响时,需要控制唯一变量,锥形瓶1、2、3要保证溶液总体积为20mL才能满足条件,所以由10+x+5=20,可得x=5,A错误;
B.3号瓶中溶液总体积为20mL,所以,第10秒开始浑浊不再增多,即10s时完全反应,所以速率为,B错误;
C.2号瓶和3号瓶硫酸浓度不同,温度也不同不同,3号瓶温度高,硫酸浓度也大,出现浑浊所需时间短,速率大的原因不仅是温度的影响,C错误;
D.1号瓶与4号瓶,4号瓶硫酸浓度虽然小,但是温度高,出现浑浊所需时间短,所以可以得出温度越高反应速率越快,D正确;
本题答案选D。
【点睛】研究外界条件对反应速率的影响时,一定注意控制变量唯一。
9.D
【详解】A.该反应为放热反应,时刻升高温度,正逆反应速率都增大,平衡向吸热反应方向移动,即向逆向进行,V逆>V正与图象不符,A错误;
B.时刻增大浓度,反应物的浓度增大,正反应速率加快,生成物浓度不变,逆反应速率不变,与图象不符,B错误;
C.该反应前后气体的∆n相等,则时刻增大压强,正逆反应速率都增大,平衡不移动,与图象不符,C错误;
D.该反应是吸热反应,时刻升高温度,正逆反应速率都增大,平衡向正向移动,D符合;
故选:D。
10.B
【详解】A.氨水中存在化学平衡:,升高温度促进一水合氨分解,平衡逆向移动,所以能用平衡移动原理解释,故A不符合题意;
B.加压不会使平衡发生移动,颜色变深是由于容器体积缩小导致浓度增大造成的,与平衡移动无关,故B符合题意;
C.工业制取金属钾时,选取适宜的温度使钾变成蒸汽从混合物中分离出来,钾的浓度变小,根据勒夏特列原理,平衡正向移动,利于钾的继续生成,能用勒夏特列原理解释,故C不符合题意;
D.光照新制氯水,,,次氯酸分解,促进氯气和水反应的平衡正向进行,氯气浓度减小,黄绿色逐渐变浅,可以用勒夏特列原理解释,故D不符合题意。
综上所述,答案为B。
11.C
【分析】打开可乐瓶时,产生大量气泡,在由溶液到逸出气体过程中,溶解是放热,则逸出是吸热,则△H>0,气体增多,则△S>0。
【详解】A.,该反应是化合反应,△H<0,气体减少,△S<0,故A不符合题意;
B.,该反应是化合反应,△H<0,气体减少,△S<0,故B不符合题意;
C.,该反应是分解反应,△H>0,气体增多,△S>0,故C符合题意;
D.,该反应是放热反应,△H<0,气体增多,△S>0,故D不符合题意。
综上所述,答案为C。
12.D
【详解】A.由于CO2同时参与两个反应,因此温度相同的条件下,CO2的转化率大于CH4的转化率,则曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化,故A正确;
B.相同条件下,高效催化剂只能改变反应的速率,不能改变反应物的转化率,无法使得曲线A和曲线B重叠,故B正确;
C. 恒压下随着反应的进行容器体积发生改变,混合气体的密度发生改变,当容器中混合气体的密度保持不变,一定可以说明反应达到平衡状态,故C正确;
D. 曲线B表示CH4的平衡转化率,温度升高CH4的平衡转化率增大,反应I是气体分子数增加的反应,反应Ⅱ前后气体分子数不变,所以增大压强反应I平衡逆移, CH4的平衡转化率减少,故D错误。
故答案选:D。
13.C
【详解】A.反应后气体分子数减少,增大反应容器内压强,有利于平衡正向移动,但由于增大压强对设备要求和动力要求很高,成本高,效益可能不佳,A错误;
B.反应放热,为提高转化率,应尽可能在较低温度下反应,但温度过低会使反应速率太慢,经济效益低,B错误;
C.为加快反应速率,应使用催化剂,还需要考虑催化剂的最佳活性温度,不一定温度越高反应速率越大,C正确;
D.化学反应能否自发进行的判断依据是,反应能否自发要综合焓变和熵变以及温度来判断,D错误;
故答案选C。
14.B
【详解】2SO2+O2 ⇌ 2SO3是可逆反应,氧气中的O为18O,通入18O2,生成的SO3中有18O,含有18O的SO3分解时,SO2中也会有18O,所以一定时间后,18O存在于所有物质中,故选B。
15.D
【详解】A.相同温度下,催化剂Ⅰ的催化效果最好,对反应活化能降低程度最大,故A错误;
B.其他条件相同时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应相同时间,由于催化剂不改变平衡的转化率,温度在750度,c点的平衡转化率还能上高,说明c点不是化学平衡状态,故B错误;
C.其他条件相同时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应相同时间,催化剂不改变平衡的转化率,故C错误;
D.体积为2L的恒容密闭容器中,按投料,发生反应,a点时CH4的转化率为80%,则有
则a点的体积分数约为=5.56%,故D正确;
故选D。
16. 否 大于 此时浓度商Qc=0.33<0.5,向正反应方向进行 增大 减小 不变
【分析】(1)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值;
(2) 由三段法可得:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
根据浓度商与平衡常数之间的关系判断是否达到平衡状态及平衡移动的方向;
(3)该反应为放热反应,降低温度,K值增大;降低温度,反应速率减小;
(4)平衡后再加1molCO和2molH2O,达到的新的平衡与原平衡等效。
【详解】(1)该反应的平衡常数表达式为K=;
(2)由分析可知浓度商Qc===
(4)平衡后再加1molCO和2molH2O,达到的新的平衡与原平衡等效,因此CO的转化率不变。
17.(1)-353
(2)AD
(3) < 该反应为气体分子数减小的反应,温度相同时,压强越大,平衡体系中乙醇的体积分数越大 > n
【分析】(1)根据反应物的键能总和-生成物的键能总和=焓变进行计算。
(2)根据恒容绝热体系中的平衡状态的判断依据进行分析。
(3)根据影响平衡的因素进行分析温度和压强对平衡的影响,根据活化能和催化剂效率的关系分析。
【详解】(1)根据焓变反应物的键能总和-生成物的键能总和计算,焓变839+436×2-(413×3+358+467)=+353;
(2)若在恒容绝热的密闭容器中进行上述反应,A. 体系温度不再发生变化时,反应达到化学平衡状态,故正确;B. 平衡体系中,和的物质的量之比为2:1不能说明反应到平衡,故错误;C. 加入催化剂,嫩改变反应速率,但不可以提高的平衡产率,故错误;D. 其他条件不变,增大CO的浓度,能提高的平衡转化率,故正确。故选AD。
(3)①该反应为气体分子数减小的反应,温度相同时,压强越大,平衡体系中乙醇的体积分数越大,故压强小于。
②温度升高,乙醇的体积分数减小,平衡逆向移动,说明正反应为放热,则b点温度高,平衡常数较小,Ka>Kb。
③将坐标和代入,列关系式56.2=-7.2×10-3Ea+C 27.4=-7.5×10-3Ea+C,解该反应的活化能Ea=。从图中信息获知,直线n斜率大,Ea小,说明催化效率越高。
18. 温度 淀粉溶液 秒表 BCD 2 保持其他实验条件不变,采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验
【分析】酸性条件下I-能被氧气氧化为I2;根据图表显示数据是温度与显色所需要时间,并结合影响反应速率分析。
【详解】(1)根据得失电子数目相等、电荷守恒和原子守恒,可得该反应的离子方程式为;
(2)表中数据只有温度和显色时间,故该实验的目的是探究温度对反应速率的影响;
(3)产物中有碘单质生成,还需要的试剂是淀粉溶液,实验现象为无色溶液变蓝色;为测定显色时间,需要秒表;
(4)设计实验必须保证其他条件不变,只改变一个条件,才能得到准确的结论,还必须控制不变的是试剂的浓度、用量(体积)和试剂添加的顺序,故答案为BCD;
(5)分析实验数据,温度每升高,显色时间缩短到原来的一半,故可得出的结论是:每升高,反应速率增大约2倍;
(6)若要进行酸性对反应速率影响的探究实验,需保持其他实验条件不变,采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验。
【点睛】本题明确实验原理和影响反应速率探究操作原理是解题关键,试剂的选择要抓住I2遇淀粉溶液变蓝色的特性,探究速率影响因素时要注意只能有一个变量,其它因素均保持不变。
19.(1) 平衡气压,使浓盐酸顺利流下 防倒吸(安全瓶)
(2) 2MnO+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(3)Cl2+H2OH++Cl-+HClO,饱和食盐水提供大量氯离子,使得平衡体系中氯离子浓度增大,平衡逆向进行,导致氯气几乎不溶于水,所以常用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢
(4) 干燥管 0.2NA
(5)b
【分析】由实验装置可知:A中制备氯气,装置B用于除去Cl2中混有的HCl,装置C用于干燥氯气,D中发生2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaCl,已知C1O2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体,装置E用于吸收除去C1O2中的Cl2,装置F收集气体,导气管应该是长进短出,装置G是安全瓶,可用于防止倒吸现象的发生,H后接尾气处理装置,可以是盛有NaOH溶液的烧杯。
【详解】(1)A中a管使分液漏斗上方气体和圆底烧瓶内气体连通,则a的作用是平衡气压,使浓盐酸顺利流下,由于ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体,装置最后面接含有NaOH溶液的尾气处理装置,用于吸收多余Cl2、ClO2,为避免水进入装置F,连接装置G,装置G的作用是防倒吸(安全瓶)。
(2)若圆底烧瓶中盛有高锰酸钾,分液漏斗中盛有浓盐酸,二者反应生成了锰离子、氯气和水,离子方程式:2MnO+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。氯气分子内共用一对电子对,氯气的电子式为。
(3)实验室常采用饱和食盐水而不采用水除去氯气中氯化氢,试用平衡移动原理解释原因:Cl2与水反应产生HCl、HClO,该反应是可逆反应:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,饱和食盐水提供大量氯离子,使得平衡体系中氯离子浓度增大,平衡逆向进行,导致氯气几乎不溶于水,所以常用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢。
(4)装置D中盛放NaClO2的仪器名称为干燥管。D中反应为2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaCl,NaClO2为还原剂转变为ClO2,Cl化合价升1价,Cl2为氧化剂转变为NaCl,Cl化合价降1价,关系式为2NaClO2~Cl2~2e-,当有2mol即181gNaClO2与Cl2完全反应时,电子转移数目为2NA,则当有18.1gNaClO2与Cl2完全反应时,电子转移数目为0.2NA。
(5)由于ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体,使用装置E用于除去ClO2中未反应的Cl2、而ClO2不溶解,则E盛放的试剂:
a.氯气不溶于饱和食盐水,而ClO2溶解于水,不符合;
b.ClO2难溶解于CCl4液体、Cl2溶解易溶于CCl4液体,符合;
c.氯气能溶于水, ClO2溶解于水,不符合;
d.氯气难溶于浓硫酸,不符合;
选b。
20. 0.0047 30.0
【详解】(1)由题图可知,30~90min内;
(2)62min时,体系中,根据“三段式”法得:
则62min时,。
21. 20% 880kJ 向正反应方向移动
【分析】设转化的H2O为x,则:
已知反应的平衡常数K=1.0,则=1,解得x=1.6mol,
(1)转化率= ×100%;
(2)物质的量与热量成正比;
(3)根据Qc与K的关系分析判断。
【详解】设转化的H2O为x,则:
已知反应的平衡常数K=1.0,则=1,解得x=1.6mol,
(1)H2O的平衡转化率= ×100%=×100%=20%;
(2)根据反应CO(g)+H2O(g) ⇌ CO2(g)+H2(g) △H =+550kJ·mol-1可知,1mol水参与反应吸收550kJ的热量,物质的量与热量成正比,则达到平衡时吸收的热量为1.6mol×550kJ·mol−1=880kJ;
(3)达到平衡后,保持温度体积不变,再充入1molCO和1molCO2,此时体系中含有1.4molCO,2.6mol CO2,1.6mol H2,6.4mol H2O,则Qc==0.46<K=1,则平衡向正反应方向移动。
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