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江西省赣州市南康中学2019-2020学年高二上学期第一次月考化学试化学题(解析版)
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江西省赣州市南康中学2019-2020学年高二上学期第一次月考试题
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意,每小题3分,共48分)
1.已知白磷和P4O6的分子结构如图,现提供以下化学键的键能:P-P:198kJ·mol-1、P-O:360kJ·mol-1、O=O:498kJ·mol-1,则反应P4(白磷)+3O2=P4O6的反应热△H为( )
A. -126kJ·mol-1 B. -1638kJ·mol-1
C. +126kJ·mol-1 D. +1638kJ·mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】已知P4分子内有6个P-P键,则P4(白磷)+3O2=P4O6的△H=反应物的键能和-生成物的键能和=198kJ/mol×6+498kJ/mol×3-360kJ/mol×12=-1638kJ/mol,故答案为B。
2.下列反应的离子方程式表达正确的是( )
A. FeCl3溶液中滴加HI溶液:2Fe3++2HI2Fe2++2H++I2
B. 1 mol·L−1 NaAlO2溶液和4 mol·L−1 HCl溶液等体积混合:AlO2−+4H+Al3++2H2O
C. NH4HSO4溶液中滴加少量Ba(OH)2溶液:NH4++H++SO42−+Ba2++2OH−BaSO4↓+NH3·H2O+H2O
D. Na2S2O3溶液中滴加过量稀H2SO4:3S2O32−+2H+4S↓+2SO42−+H2O
【答案】B
【解析】A. FeC13溶液中滴加HI溶液:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,A错误;B. 1mol·L-1NaA1O2溶液和4 mol·L-1HCl溶液等体积混合恰好反应生成氯化铝、氯化钠和水:AlO2-+4H+=Al3++2H2O,B正确;C. NH4HSO4溶液中滴加少量Ba(OH)2溶液:2H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O,C错误;D. Na2S2O3溶液中滴加过量稀H2SO4:S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O,D错误,答案选B。
3.已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1452kJ·mol-1
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A. H2(g)的燃烧热为571.6kJ·mol-1
B. H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
C. 3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=+135.9 kJ·mol-1
D. 等质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧,H2(g)燃烧放出的热量多
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1可知1mol氢气燃烧生成1mol液态水放出热量为285.8 kJ•mol-1,则氢气燃烧热为285.8 kJ•mol-1,故A错误;
B.反应中有BaSO4(s)生成,而生成BaSO4也是放热的,所以放出的热量比57.3 kJ多,即该反应的△H<-57.3 kJ•mol-1,故B错误;
C.①2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1,②2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1 452kJ•mol-1,按盖斯定律计算①×3-②得到:6H2(g)+2CO2(g)═2CH3OH(l)+2H2O(l)△H=-262.8 kJ•mol-1,则正确的热化学方程式是:3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(l)+H2O(l)△H=-131.4 kJ•mol-1,故C错误;
D.同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧,设质量为1g;
2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
2 571.6kJ
mol 142.9kJ
2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1452kJ•mol-1
2 1452kJ
mol 22.69kJ
所以H2(g)放出的热量多,故D正确;
故答案D。
4.向某密闭容器中加入 0.3 mol A、0.1 mol C 和一定量的 B 三种气体, 一定条件下发生如下反应: 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]。下列说法中正确的是( )
A. 若 t1=15 s,则用 A 的浓度变化表示 t0~t1阶段的平均反应速率为 0.004 mol·L-1·s-1
B. t1时该反应达到平衡,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,此过程中容器与外界的热交换总量为 a kJ,该反应的热化学方程式为 3A(g)B(g)+2C(g) ΔH=-50a kJ·mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】A.t0~t1阶段,A 的浓度变化为0.15-0.06=0.09 mol·L-1,t0~t1阶段的平均反应速率为0.09/15=0.006 mol·L-1·s-1,A错误;
B.t1时该反应达到平衡, A 的转化率为=0.09/0.15×100=60%,B正确;
C.根据反应3A(g) B(g)+2C(g)可知,反应达平衡后,∆c(A)=0.09 mol·L-1, ∆c(B)=O.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的起始的浓度为0.02 mol·L-1,B的起始的物质的量为0.02×2=0.04 mol,C错误;
D.t0~t1 阶段,∆c(A)=0.09 mol·L-1,∆n(A)=0.09×2 mol =0.18 mol,此时放热a kJ,如果有3 mol A完全反应,放热为50 a /3 kJ,即3A(g)B(g)+2C(g) ΔH=-50a/3 kJ·mol-1,D错误。
正确选项B。
5.一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中的硫的回收:SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l) △H<0。一定温度下,在容积为2L的恒容密闭容器中1molSO2和nmolCO发生反应,5min后达到平衡,生成2amolCO2。下列说法正确的是( )
A. 反应前2min的平均速率v(SO2)=0.1amol/(L.min)
B. 当混合气体的物质的量不再改变时,反应达到平衡状态
C. 平衡后保持其它条件不变,从容器中分离出部分硫,平衡向正反应方向移动
D. 平衡后保持其他条件不变,升高温度和加入催化剂,SO2的转化率均增大
【答案】B
【解析】
【详解】A、根据方程式可知,生成2amolCO2的同时,消耗amolSO2,其浓度的变化量是mol/L,所以反应前2min的平均速率v(SO2)=mol/L ÷2min=0.25a mol/(L·min),A不正确;
B、根据方程式可知,该反应是气体的物质的量减小的可逆反应,因此当混合气体的物质的量不再改变时,可以说明反应达到平衡状态,B正确;
C、该反应中S是液体,改变液体的质量其浓度不变,故平衡不移动,C不正确;
D、该反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,SO2的转化率降低。催化剂不能改变平衡状态,转化率不变,D不正确。
答案选B。
6.在密闭容器中,反应xA(g)+yB(g)zC(g)达平衡时,A的浓度为0.5mol/L。若保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的2倍,达新平衡时A的浓度降为0.3mol/L。下列判断正确的是( )
A. x+y<z B. 平衡向正反应方向移动
C. B的转化率降低 D. C的体积分数增大
【答案】C
【解析】
【分析】容积扩大原来的2倍,假设平衡不移动,此时A的浓度为应为0.25mol·L-1。达新平衡时A的浓度降为0.3mol·L-1,说明平衡向逆反应方向移动。
【详解】A. 容积扩大原来的2倍,容器中的气体压强减小,平衡逆向移动,则x+y>z,A错误;
B. 平衡向逆反应方向移动,B错误;
C. 平衡向逆反应方向移动,故B的转化率降低,C正确;
D. 平衡向逆反应方向移动,故 C的体积分数减小,D错误。
故选项C正确。
7.下列事实能用勒夏特列原理来解释是( )
A. SO2氧化为SO3,往往需要使用催化剂2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
B. 500 ℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
C. H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深H2(g)+I2(g)2HI(g)
D. 实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气Cl2+H2OH++Cl-+HClO
【答案】D
【解析】
【详解】A.加入催化剂有利于加快二氧化硫生成三氧化硫的反应速率,但是不会引起平衡平衡移动,不能用勒夏特列原理解释;
B.合成氨的正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,但500℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应,不能用平衡移动原理解释;
C.H2(g)+ I2(g)2HI(g)的平衡中,增大压强,浓度增加,颜色加深,平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释;
D.实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气,氯气和水的反应是可逆反应,饱和氯化钠溶液中氯离子浓度大,化学平衡逆向进行,减小氯气溶解度,能用勒沙特列原理解释,正确。
故选D
8.根据vt图分析外界条件改变对可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g) ΔH<0的影响。该反应的速率与时间的关系如图所示:
可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是
A. 使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
B. 升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂
C. 增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
D. 升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
【答案】D
【解析】
【分析】从“断点”入手突破改变的条件,t2时正、逆反应速率均增大,且平衡逆向移动,不是使用了催化剂,排除A,增大反应物浓度,平衡正向移动,排除C,t6时正反应速率大于逆反应速率,逆反应速率瞬时不变,应是增大反应物浓度,排除B。
【详解】t2时正、逆反应速率均增大,且平衡逆向移动,排除A、C项;t4时正、逆反应速率均减小,平衡逆向移动,可以是减小压强;t6时正反应速率大于逆反应速率,逆反应速率瞬时不变,平衡正向移动,所以是增大反应物浓度,D项符合。故选D。
9. 现有下列两个图象:
下列反应中符合上述图象的是( )
A. N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
B. 2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH>0
C. 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
D. H2(g)+CO(g)C(s)+H2O(g) ΔH>0
【答案】B
【解析】由图I可知,随温度升高,生成物浓度增大,即升高温度平衡向正反应方向移动即正反应方向为吸热反应;由图II可知,当反应达到平衡时,增大压强正、逆反应速率均增大,且逆反应速率增大的更快即平衡向逆反应方向移动,所以该反应的逆反应方向为气体体积减少的反应;所以A错,合成氨的反应为放热反应;B正确;C错,氨的催化氧化为放热反应;D错,该反应的逆反应为气体体积增大的反应;
10.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对A2(g)+3B2(g)2AB3(g)化学平衡状态的影响,得到如下图所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量),根据如图可得出的判断结论不正确的是( )
A. 反应速率c>b>a
B. 达到平衡时A2的转化率大小为:b>a>c
C. 若T2>T1,则正反应一定是吸热反应
D. 达到平衡时,AB3的物质的量大小为:c > b > a
【答案】B
【解析】
【分析】由图可知,B2起始相同时,T2对应的AB3的含量大,则若该正反应为吸热反应,则T2>T1,若该正反应为放热反应,则T2<T1;由图可知B2越大,达到平衡时A2的转化率越大,且b点AB3的体积分数最大,则反应物的物质的量之比接近等于化学计量数之比,以此来解答。
【详解】A.根据图象可知,a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大,则反应物的浓度依次增大,反应速率依次增大,故A正确;
B.根据图象可知,a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大,对于可逆反应来说,增大一种反应物的物质的量或浓度,有利于平衡向正反应方向移动,则另一种反应物的转化率增大,则达到平衡时A2的转化率大小为:a<b<c,故B错误;
C.若T2>T1,由图象可知温度升高生成物的物质的量增大,说明升高温度平衡向正反应分析移动,则正反应为吸热反应,故C正确;
D.对于可逆反应来说,增大一种反应物的物质的量或浓度,有利于平衡向正反应方向移动,生成物的物质的量增多,所以达到平衡时,AB3的物质的量大小为c>b>a,故D正确;
故答案为B。
11.常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃时,该反应的平衡常数K=2×10−5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230℃制得高纯镍。
下列判断正确的是( )
A. 增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大
B. 第一阶段,在30℃和50℃两者之间选择反应温度,选50℃
C. 第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
D. 该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
【答案】B
【解析】
【详解】A.平衡常数只与温度有关,与浓度无关,故A错误;
B.50℃时,Ni(CO)4以气态存在,有利于分离,从而促使平衡正向移动,故B正确;
C.230℃时,Ni(CO)4分解的平衡常数K逆=1/K正=1/(2×10−5)=5×104,可知分解率较高,故C错误;
D.平衡时,应该是4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),故D错误;
正确答案:B
12.在2L恒容密闭容器中充入2molX和1molY,发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g),反应过程持续升高温度,测得X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是( )
A. Q点时,Y的转化率最大
B. 升高温度,平衡常数增大
C. W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率
D. 平衡时,再充入Z,达到平衡时Z的体积分数一定增大
【答案】A
【解析】
【详解】在Q对应温度之前,升高温度,X的含量减小,在Q对应温度之后,升高温度,X的含量增大,曲线上最低点为平衡点,最低点之前未达平衡,反应向正反应进行,最低点之后,各点为平衡点,升高温度X的含量增大,平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应。
A.曲线上最低点Q为平衡点,升高温度平衡向逆反应移动,Y的转化率减小,所以Q点时,Y的转化率最大,故A正确;
B.已知该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移,平衡常数减小,故B错误;
C.W点对应的温度低于M点对应的温度,温度越高,反应速率越高,所以W点X的正反应速率小于M点X的正反应速率,故C错误;
D.反应前后气体的物质的量不变,在一定温度下,平衡时充入Z,达到平衡时与原平衡是等效平衡,所以达到新平衡时Z的体积分数不变,故D错误;
故答案为A。
13.在1 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表:
实验编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.10
0.10
0.09
②
800
0.20
0.20
0.10
③
800
0.20
0. 30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法错误的是( )
A. 实验①中,若5 min时测得n(M) =0.05 mol,则0至5 min时间内,用N表示的平均反应速率v(N) =0.01 mol/( L·min)
B. 实验②中,该反应的平衡常数K=1.0
C. 实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%
D. 实验④中,达到平衡时,b>0.06
【答案】D
【解析】
【详解】A、v(N)=v(M)= ,故A正确;
B、 X(g)+Y(g)M(g)+N(g)
起始浓度(mol·L-1) 0.01 0.04 0 0
转化浓度(mol·L-1) 0.008 0.008 0.008 0.008
平衡浓度(mol·L-1) 0.002 0.032 0.008 0.008
实验②中,该反应的平衡常数 故B正确;
C. X(g)+Y(g)M(g)+N(g)
起始浓度(mol·L-1) 0.02 0.03 0 0
转化浓度(mol·L-1) 0.1a 0.1a 0.1a 0.1a
平衡浓度(mol·L-1)0.02-0.1a 0.03-0.1a 0.1a 0.1a
该反应的平衡常数K= 解得a=0.12,X的转化率=0.12/0.2×100%=60%,故C正确;
D.根据三段式可求得,700℃时,化学平衡常数K≈2.6,升高温度至800℃得平衡常数为K=1.0,K减小,即平衡逆向移动,则正反应为放热反应,若④的温度为800℃,恒容体系中,气体体积不变的反应,④与③为等效平衡,b=1/2,a=0.06mol,但④的实际温度为900℃,相比较800℃,平衡逆向移动,故b<0.06,D错误;故选D.
14.一定温度下,某容器中加入足量碳酸钙,发生反应CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g)达到平衡,下列说法正确的是( )
A. 将体积缩小为原来的一半,当体系再次达平衡时,CO2浓度为原来的2倍
B. 增加CaCO3(s)的量,平衡正向移动,CO2的浓度增大
C. 将体积增大为原来的2倍,再次达到平衡时,气体密度不变
D. 保持容器体积不变,充入He,平衡向逆反应方向进行
【答案】C
【解析】
【详解】A.将体积缩小为原来的一半,当体系再次达到平衡时,若平衡不移动,CO2的浓度为原来的2倍,由于温度不变,平衡常数不变,平衡向着逆向移动,则平衡时二氧化碳的浓度与原来相等,故A错误;
B.CaCO3为固体,增加CaCO3(s)的量,平衡不移动,CO2的浓度不变,故B错误;
C.该反应中只有二氧化碳气体,则将体积增大为原来的2倍,再次达到平衡时,平衡常数不变,二氧化碳的浓度不变,气体密度不变,故C正确;
D.保持容器体积不变,充入He,由于气体的浓度不变,则平衡不会移动,故D错误。
故选C。
15.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:
已知:气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。下列说法正确的是( )
A. 550℃时,若充入惰性气体,ʋ正,ʋ逆 均减小,平衡不移动
B. 650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C. T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动
D. 925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P总
【答案】B
【解析】
【详解】A、由于反应在体积可变的恒压密闭容器中进行,当550℃时,若充入惰性气体,容器的容积扩大,使反应混合物的浓度减小,因此ʋ正,ʋ逆 均减小,由于该反应是气体体积增大的反应,减小压强,化学平衡向气体体积最大的正反应方向移动,A错误;
B.根据图像可知在650℃时,反应达平衡后CO的体积分数是40%,则CO2的体积分数是60%,假设平衡时总物质的量是1 mol,则反应产生CO 0.4 mol,其中含有CO2 0.6 mol,反应产生0.4 molCO消耗CO2的物质的量是0.2 mol,因此CO2转化率为0.2 mol÷(0.6 mol+0.2 mol)×100%=25.0%,B正确;
C.T℃时,平衡时CO2和CO的体积分数都是50%,若充入等体积的CO2和CO,化学平衡不移动,C错误;
D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=,D错误。
答案选B。
16.已知反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数和温度的关系如下:
温度/℃
700
800
830
1000
1200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
现有两个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ,在Ⅰ中充入1molA和1molB,在Ⅱ中充入1molC和1 molD,800℃条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是( )
A. 容器Ⅰ、Ⅱ中的压强相等
B. 容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同
C. 容器Ⅰ中C的体积分数比容器Ⅱ中的小
D. 容器Ⅰ中A的浓度比容器Ⅱ中的小
【答案】C
【解析】
【详解】反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数随温度的升高,而减小,说明温度升高,平衡逆向移动,即正反应放热;
A.由于该反应正向是放热反应,且密闭容器Ⅰ、Ⅱ均恒容绝热,因此容器Ⅰ、Ⅱ随着反应的进行温度变得不一样,平衡时容器内混合气体的总物质的量不一样,则容器Ⅰ、Ⅱ中的压强不相等,故A错误;
B.K只与温度有关,由于该反应正向是放热反应,且密闭容器Ⅰ、Ⅱ均恒容绝热,因此容器Ⅰ、Ⅱ随着反应的进行温度变得不一样,则平衡时平衡常数也不一样,故B错误;
C.若反应过程中保持800℃不变,则密闭容器Ⅰ、Ⅱ如果在同等条件下,形成的平衡状态完全等效。而容器均恒容绝热,容器Ⅱ的平衡状态可看成是在容器Ⅰ平衡状态的基础上降温,则平衡会向正方向移动,C的体积分数增大,即容器Ⅰ中C的体积分数比容器Ⅱ中的小,故C正确;
D.若反应过程中保持800℃不变,则密闭容器Ⅰ、Ⅱ形成的平衡状态完全等效。而两容器均恒容绝热,容器Ⅱ的平衡状态可看成是在容器Ⅰ平衡状态的基础上降温,则平衡会向正方向移动,A的物质的量浓度减小,即容器Ⅰ中A的浓度比容器Ⅱ中的大,故D错误;
故答案为C。
二、填空题(共52分)
17.某实验小组在同样的实验条件下,用同样的实验仪器和方法步骤进行两组中和热测定的实验,实验试剂及其用量如表所示。
反应物
起始温度/℃
终了温度/℃
中和热/kJ·mol-1
硫酸
碱溶液
①0.5 mol·L-1 H2SO4溶液50 mL、1.1 mol·L-1 NaOH溶液50 mL
25.1
25.1
ΔH1
②0.5 mol·L-1 H2SO4溶液50 mL、1.1 mol·L-1 NH3·H2O溶液50 mL
25.1
25.1
ΔH2
(1)实验①中碱液过量的目的是____。
(2)甲同学预计ΔH1≠ΔH2,其依据是____。
(3)若实验测得①中终了温度为31.8℃,则该反应的中和热ΔH1=___(已知硫酸、NaOH溶液密度近似为1.0g·cm-3,中和后混合液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1;计算结果保留2位小数)。
(4)在中和热测定实验中,若测定硫酸的温度计未用水洗涤就直接测量碱溶液的温度,则测得的中和热ΔH___(填“偏大”“偏小”或“不变”,下同)。
(5)若实验①中硫酸用盐酸代替,且中和反应时有少量HCl挥发,则测得中和反应过程中放出的热量Q____。
【答案】(1). 保证酸完全反应,减小实验误差 (2). NH3·H2O是弱碱,其电离过程会吸收热量 (3). -56.01 kJ·mol-1 (4). 偏大 (5). 偏小
【解析】
【分析】(1)为了使硫酸充分反应,碱液应过量;
(2)根据弱电解质存在电离平衡,电离过程是吸热过程;
(3)先求出反应前后的温度差,根据公式Q=cm△T来求出生成0.25mol的水放出热量,最后根据中和热的概念求出中和热;
(4)测定硫酸的温度计未用水洗涤就直接测量碱溶液的温度,使得碱溶液的初始温度偏高,温度差偏小;
(5)实验①中硫酸用盐酸代替,且中和反应时有少量HCl挥发,会导致生成水的物质的量减小,会导致中和反应中放出的热量减小。
【详解】(1)碱液过量的目的是使硫酸充分反应,提高实验的准确度,减小实验误差;
(2)NH3•H2O是弱电解质,存在电离平衡,电离过程是吸热程,0.5 mol•L-1 H2SO4溶液50 mL、1.1mol•L-1 NH3•H2O溶液50 mL反应放热偏小,终了温度偏低,反应热数值偏小,但反应热是负值,所以△H1<△H2;
(3)反应前后温度差为31.8℃-25.1℃=6.7℃,0.5mol•L-1 H2SO4溶液50mL和1.1mol•L-1 NaOH溶液50mL,两种溶液的质量和为100mL×1g/mL=100g,c=4.18×10-3 kJ•g-1•℃-1,代入公式Q=cm△T得生成0.05mol的水放出热量Q=4.18×10-3 kJ•g-1•℃-1×100g×6.7℃=28.006kJ,即生成0.5mol的水放出热量28.006KJ,所以生成1mol的水放出热量为28.006KJ×2=56.01kJ,即该实验测得的中和热△H=-56.01kJ/mol;
(4)测定硫酸的温度计未用水洗涤就直接测量碱溶液的温度,使得碱溶液的初始温度偏高,温度差偏小,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,但反应热是负值,中和热△H偏大;
(5)实验①中硫酸用盐酸代替,且中和反应时有少量HCl挥发,会导致生成水的物质的量减小,会导致中和反应中放出的热量减小,测定的中和热数值偏小。
18.二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H 1=-90.7 kJ·mol-1 K1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=-23.5 kJ·mol-1 K2
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 3=-41.2kJ·mol-1 K3
回答下列问题:
(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=____kJ·mol-1;该反应的平衡常数K=____(用K1、K2、K3表示)
(2)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有____。
A.使用过量的CO B.升高温度 C.增大压强
(3)将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中,一定条件下发生反应:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是____。
A.△H <0
B.P1>P2>P3:
C.若在P3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%
(4)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为____时最有利于二甲醚的合成。
(5)图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”工作原理示意图,a电极的电极反应式为_____。
【答案】(1). -246.1 (2). K12·K2·K3 (3). AC (4). AB (5). 2.0(2-3之间即可) (6). CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+
【解析】
【分析】(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到;依据化学平衡常数概念,结合反应化学方程式书写平衡常数,结合平衡常数表达式计算得到平衡常数关系;
(2)提高CH3OCH3产率,则平衡正向移动,根据影响平衡因素分析;
(4)A.根据温度对CO的转化率的影响分析;
B.该反应正方向为体积减小的方向,根据压强对CO转化率的影响分析;
C.若在P3和316℃时,起始时=3,则增大了氢气的量;
(5)根据图中生成二甲醚的最大值分析;
(6)酸性条件下,二甲醚失电子生成二氧化碳。
【详解】(1)已知①CO(g)+2H2(g)CH3OH( g)△H1=-90.7kJ•mol-1,K1=;②2CH30H(g)CH30CH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ•mol-1,K2=;③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ•mol-1,K3=;根据盖斯定律,①×2+②+③得3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.1kJ•mol-1;平衡常数K== K12·K2·K3;
(2)A.增大反应物的浓度平衡正移,所以使用过量的CO,能提高CH3OCH3产率,故A正确;
B.该反应为放热反应,升高温度平衡逆移,则CH3OCH3产率会降低,故B错误;
C.该反应正方向为体积减小的方向,所以增大压强平衡正移,能提高CH3OCH3产率,故C正确;
故答案为AC;
(4)A.由图可知随温度升高,CO的转化率降低,说明升高温度平衡逆移,则正方向为放热反应,故△H<0,故A正确;
B.该反应正方向为体积减小的方向,增大压强CO的转化率增大,所以P1>P2>P3,故B正确;
C.若在P3和316℃时,起始时=3,则增大了氢气的量,增大氢气的浓度,平衡正移,CO的转化率增大,所以CO转化率大于50%,故C错误;
故答案为AB;
(5)由图可知当催化剂中约为2时,CO的转化率最大,生成二甲醚的最多;
(6)酸性条件下,二甲醚在负极失电子生成二氧化碳,其电极反应式为:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。
19.某温度,将2molCO与5 mol H2的混合气体充入容积为2L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5min后,反应达到平衡,此时转移电子6mol。
(1)0~5min内,v(CH3OH)=____
(2)若保持体积不变,再充入2molCO和1.5molCH3OH,此时v(正)__v(逆)(填“>”“<”或“=”),平衡常数为____。
(3)在题干其他条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,达到新平衡时,H2的体积分数与原平衡对比:____。
(4)已知CO与H2在一定条件下也能合成乙醇,0.5mol乙醇液体燃烧生成二氧化碳和水蒸气,放出的热量为617.1kJ/mol,又知H2O(l)═H2O(g);△H=+44.2kJ/mol,请写出乙醇燃烧热的热化学方程式____。
【答案】(1). 0.15mol·L-1·min-1 (2). > (3). 3 (4). 减小 (5). C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=﹣1366.8kJ/mol
【解析】
【分析】(1)某温度,将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中,经过5min后,反应达到平衡,依据化学方程式可知转移电子4mol消耗CO物质的量为1mol,则此时转移电子6mol,消耗CO物质的量=×1mol=1.5mol,结合化学平衡三段式列式计算;
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol) 2 5 0
变化量(mol) 1.5 3 1.5
平衡量(mol) 0.5 2 1.5
平衡浓度c(CO)==0.25mol/L,c(H2)==1mol/L,c(CH3OH)=0.75mol/L,结合甲醇表示的反应速率v(CH3OH)=;
(2)平衡常数K=;结合浓度商Qc与K关系判断平衡移动的方向,由此推断v(正)与v(逆)的关系;
(3)在其它条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,相当于增大压强,平衡正向进行;
(4)先求出1mol液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量,再根据书写热化学方程式的方法书写。
【详解】(1)某温度,将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中,经过5min后,反应达到平衡,依据化学方程式可知转移电子4mol消耗CO物质的量为1mol,则此时转移电子6mol,消耗CO物质的量=×1mol=1.5mol,结合化学平衡三段式列式计算;
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol) 2 5 0
变化量(mol) 1.5 3 1.5
平衡量(mol) 0.5 2 1.5
平衡浓度c(CO)==0.25mol/L,c(H2)==1mol/L,c(CH3OH)=0.75mol/L,结合甲醇表示的反应速率v(CH3OH)===0.15mol·L-1·min-1;
(2)平衡常数K===3;若保持体积不变,再充入2molCO和1.5molCH3OH,计算此时浓度商Qc===1.2<3,说明平衡正向进行,此时v(正) >v(逆);
(3)在其它条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,相当于增大压强,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反应是气体体积减小的反应,平衡正向进行,达到新平衡时,H2的体积分数与原平衡对比减小;
(4)1mol液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和气态水放出热量为617.1kJ×=1234.2kJ,1mol液态乙醇完全燃烧生成3mol水,3mol气态水转化为液态水放出的热量44.2kJ×3=132.6kJ,所以1mol液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为1234.2kJ+132.6kJ=1366.8kJkJ,则乙醇燃烧生成气态水的热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1366.8kJ/mol。
20.二氧化硫的催化氧化反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是工业制硫酸重要反应。
(1)从平衡角度分析采用过量O2的原因是_____。
(2)某温度下,SO2的平衡转化率()与体系总压强(P)的关系如图1所示。平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)____K(B)(填“>”、“<”或“=”,下同)。
(3)保持温度不变,将等物质的量的SO2和O2混合气平分两份,分别加入起始体积相同的甲、乙两容器中,保持甲容器恒容,乙容器恒压到达平衡(如图2)。两容器的SO2的转化率关系为甲_____乙。
(4)工业制硫酸的尾气中有少量SO2气体,可用NaClO2碱性溶液吸收,该反应的离子方程式为:___
【答案】(1). 提高氧气浓度,平衡正向移动,可以提高二氧化硫的转化率 (2). = (3). < (4). 2SO2+ClO2—+4OH—=2SO42-+Cl—+2H2O
【解析】
【分析】(1)采用过量的O2,可以提高二氧化硫转化率;
(2)平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变;
(3)保持甲容器恒容,乙容器恒压,该反应为气体体积缩小的反应,二者相比乙容器中压强较大,平衡向着正向移动;
(4)用NaClO2碱性溶液吸收SO2气体,生成Na2SO4和NaCl,结合守恒法写出发生反应的离子方程式。
【详解】(1)从平衡角度分析采用过量O2的目的是,利用廉价原料提高其他反应物的化率,加入氧气提高二氧化硫的转化率;
(2)平衡常数只受温度影响,与压强无关,平衡状态由A变到B时,二者温度相同,故平衡常数K(A)=K(B);
(3)该反应是气体体积缩小的反应,反应过程中压强逐渐减小,若保持甲容器恒容,乙容器恒压,乙中压强较大,平衡向着正向移动,则两容器的SO2的转化率关系为α甲<α乙;
(4)用NaClO2碱性溶液吸收SO2气体,生成Na2SO4和NaCl,发生反应的离子方程式为2SO2+ClO2—+4OH—=2SO42-+Cl—+2H2O。
21.将x molA与y mol B充入密闭容器中发生如下反应:xA(g)+yB(g)zC(g);ΔH=-akJ·mol-1(a>0)
在某温度下达到平衡状态,请回答下列问题:
(1)若减压后v正<v逆,则x、y、z的关系是____。
(2)若恒温、恒压下向原平衡中加入C,则平衡_____移动(填“正向”、“逆向”或“不”),重新达平衡后C的体积分数_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)如图,纵坐标为反应物的转化率,横坐标是反应物初始用量之比,则x∶y =___;一定时,平衡状态A的转化率在恒温条件下比在绝热环境中是高还是低?____。
(4)恒温、恒容下,x mol A与y mol B反应达到平衡时能量变化为a1 kJ,xmolA与1.5ymolB反应达到平衡时能量变化为a2kJ,则a、a1、a2、由大到小顺序为____。(a、a1、a2均大于0)
【答案】(1). x+y>z (2). 逆向 (3). 不变 (4). 3∶l (5). 高 (6). a>a2>a1
【解析】
【分析】将x molA与y mol B充入密闭容器中发生如下反应:xA(g)+yB(g)zC(g);ΔH=-akJ·mol-1(a>0) 在某温度下达到平衡状态,请回答下列问题:
(1)减小压强,平衡向气体总物质的量增大的方向移动;
(2)增大反应物的量,平衡逆向移动;在恒温、恒压下向原平衡中加入C,重新形成的平衡与平衡等效;
(3)反应物的起始物质的量之比等于化学计量数之比时,反应物的转化率相等;如图,当=3时,A的转化率和B的转化率相等;一定时,温度升高平衡向吸热反应方向移动;
(4)可逆反应,反应物的转化率始终小于100%;增大反应物的量,平衡正向移动。
【详解】将x molA与y mol B充入密闭容器中发生如下反应:xA(g)+yB(g)zC(g);ΔH=-akJ·mol-1(a>0) 在某温度下达到平衡状态,请回答下列问题:
(1)减小压强,平衡向气体总物质的量增大的方向移动,若减压后v正<v逆,说明平衡逆向移动,即逆方向是气体总物质的量增大的方向,即x、y、z的关系是x+y>z;
(2)增大反应物的量,平衡逆向移动;则在恒温、恒压下向原平衡中加入C,平衡逆向移动,重新形成的平衡与平衡等效,即C的体积分数不变;
(3)反应物的起始物质的量之比等于化学计量数之比时,反应物的转化率相等;如图,当=3时,A的转化率和B的转化率相等,即x∶y =3:1;已知xA(g)+yB(g)zC(g);ΔH=-akJ·mol-1(a>0),一定时,反应在绝热条件下进行,容器内温度升高,相对恒温条件下的平衡状态,平衡逆向移动,则温度升高平衡向吸热反应方向移动,平衡状态A的转化率在恒温条件下比在绝热环境中高;
(4)恒温、恒容下,已知xA(g)+yB(g)zC(g);ΔH=-akJ·mol-1(a>0),则当xmol的A完全反应时反应放出的热量为akJ; x mol A与y mol B反应达到平衡时能量变化为a1 kJ, xmolA与1.5ymolB反应达到平衡时A的转化率比x mol A与y mol B反应达到平衡时转化率大,则能量变化为a2kJ>a1kJ,因xmolA不能完全转化,则放出的能量小于akJ;即a>a2>a1。
江西省赣州市南康中学2019-2020学年高二上学期第一次月考试题
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意,每小题3分,共48分)
1.已知白磷和P4O6的分子结构如图,现提供以下化学键的键能:P-P:198kJ·mol-1、P-O:360kJ·mol-1、O=O:498kJ·mol-1,则反应P4(白磷)+3O2=P4O6的反应热△H为( )
A. -126kJ·mol-1 B. -1638kJ·mol-1
C. +126kJ·mol-1 D. +1638kJ·mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】已知P4分子内有6个P-P键,则P4(白磷)+3O2=P4O6的△H=反应物的键能和-生成物的键能和=198kJ/mol×6+498kJ/mol×3-360kJ/mol×12=-1638kJ/mol,故答案为B。
2.下列反应的离子方程式表达正确的是( )
A. FeCl3溶液中滴加HI溶液:2Fe3++2HI2Fe2++2H++I2
B. 1 mol·L−1 NaAlO2溶液和4 mol·L−1 HCl溶液等体积混合:AlO2−+4H+Al3++2H2O
C. NH4HSO4溶液中滴加少量Ba(OH)2溶液:NH4++H++SO42−+Ba2++2OH−BaSO4↓+NH3·H2O+H2O
D. Na2S2O3溶液中滴加过量稀H2SO4:3S2O32−+2H+4S↓+2SO42−+H2O
【答案】B
【解析】A. FeC13溶液中滴加HI溶液:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,A错误;B. 1mol·L-1NaA1O2溶液和4 mol·L-1HCl溶液等体积混合恰好反应生成氯化铝、氯化钠和水:AlO2-+4H+=Al3++2H2O,B正确;C. NH4HSO4溶液中滴加少量Ba(OH)2溶液:2H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O,C错误;D. Na2S2O3溶液中滴加过量稀H2SO4:S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O,D错误,答案选B。
3.已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1452kJ·mol-1
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A. H2(g)的燃烧热为571.6kJ·mol-1
B. H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
C. 3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=+135.9 kJ·mol-1
D. 等质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧,H2(g)燃烧放出的热量多
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1可知1mol氢气燃烧生成1mol液态水放出热量为285.8 kJ•mol-1,则氢气燃烧热为285.8 kJ•mol-1,故A错误;
B.反应中有BaSO4(s)生成,而生成BaSO4也是放热的,所以放出的热量比57.3 kJ多,即该反应的△H<-57.3 kJ•mol-1,故B错误;
C.①2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1,②2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1 452kJ•mol-1,按盖斯定律计算①×3-②得到:6H2(g)+2CO2(g)═2CH3OH(l)+2H2O(l)△H=-262.8 kJ•mol-1,则正确的热化学方程式是:3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(l)+H2O(l)△H=-131.4 kJ•mol-1,故C错误;
D.同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧,设质量为1g;
2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
2 571.6kJ
mol 142.9kJ
2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1452kJ•mol-1
2 1452kJ
mol 22.69kJ
所以H2(g)放出的热量多,故D正确;
故答案D。
4.向某密闭容器中加入 0.3 mol A、0.1 mol C 和一定量的 B 三种气体, 一定条件下发生如下反应: 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]。下列说法中正确的是( )
A. 若 t1=15 s,则用 A 的浓度变化表示 t0~t1阶段的平均反应速率为 0.004 mol·L-1·s-1
B. t1时该反应达到平衡,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,此过程中容器与外界的热交换总量为 a kJ,该反应的热化学方程式为 3A(g)B(g)+2C(g) ΔH=-50a kJ·mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】A.t0~t1阶段,A 的浓度变化为0.15-0.06=0.09 mol·L-1,t0~t1阶段的平均反应速率为0.09/15=0.006 mol·L-1·s-1,A错误;
B.t1时该反应达到平衡, A 的转化率为=0.09/0.15×100=60%,B正确;
C.根据反应3A(g) B(g)+2C(g)可知,反应达平衡后,∆c(A)=0.09 mol·L-1, ∆c(B)=O.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的起始的浓度为0.02 mol·L-1,B的起始的物质的量为0.02×2=0.04 mol,C错误;
D.t0~t1 阶段,∆c(A)=0.09 mol·L-1,∆n(A)=0.09×2 mol =0.18 mol,此时放热a kJ,如果有3 mol A完全反应,放热为50 a /3 kJ,即3A(g)B(g)+2C(g) ΔH=-50a/3 kJ·mol-1,D错误。
正确选项B。
5.一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中的硫的回收:SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l) △H<0。一定温度下,在容积为2L的恒容密闭容器中1molSO2和nmolCO发生反应,5min后达到平衡,生成2amolCO2。下列说法正确的是( )
A. 反应前2min的平均速率v(SO2)=0.1amol/(L.min)
B. 当混合气体的物质的量不再改变时,反应达到平衡状态
C. 平衡后保持其它条件不变,从容器中分离出部分硫,平衡向正反应方向移动
D. 平衡后保持其他条件不变,升高温度和加入催化剂,SO2的转化率均增大
【答案】B
【解析】
【详解】A、根据方程式可知,生成2amolCO2的同时,消耗amolSO2,其浓度的变化量是mol/L,所以反应前2min的平均速率v(SO2)=mol/L ÷2min=0.25a mol/(L·min),A不正确;
B、根据方程式可知,该反应是气体的物质的量减小的可逆反应,因此当混合气体的物质的量不再改变时,可以说明反应达到平衡状态,B正确;
C、该反应中S是液体,改变液体的质量其浓度不变,故平衡不移动,C不正确;
D、该反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,SO2的转化率降低。催化剂不能改变平衡状态,转化率不变,D不正确。
答案选B。
6.在密闭容器中,反应xA(g)+yB(g)zC(g)达平衡时,A的浓度为0.5mol/L。若保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的2倍,达新平衡时A的浓度降为0.3mol/L。下列判断正确的是( )
A. x+y<z B. 平衡向正反应方向移动
C. B的转化率降低 D. C的体积分数增大
【答案】C
【解析】
【分析】容积扩大原来的2倍,假设平衡不移动,此时A的浓度为应为0.25mol·L-1。达新平衡时A的浓度降为0.3mol·L-1,说明平衡向逆反应方向移动。
【详解】A. 容积扩大原来的2倍,容器中的气体压强减小,平衡逆向移动,则x+y>z,A错误;
B. 平衡向逆反应方向移动,B错误;
C. 平衡向逆反应方向移动,故B的转化率降低,C正确;
D. 平衡向逆反应方向移动,故 C的体积分数减小,D错误。
故选项C正确。
7.下列事实能用勒夏特列原理来解释是( )
A. SO2氧化为SO3,往往需要使用催化剂2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
B. 500 ℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
C. H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深H2(g)+I2(g)2HI(g)
D. 实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气Cl2+H2OH++Cl-+HClO
【答案】D
【解析】
【详解】A.加入催化剂有利于加快二氧化硫生成三氧化硫的反应速率,但是不会引起平衡平衡移动,不能用勒夏特列原理解释;
B.合成氨的正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,但500℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应,不能用平衡移动原理解释;
C.H2(g)+ I2(g)2HI(g)的平衡中,增大压强,浓度增加,颜色加深,平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释;
D.实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气,氯气和水的反应是可逆反应,饱和氯化钠溶液中氯离子浓度大,化学平衡逆向进行,减小氯气溶解度,能用勒沙特列原理解释,正确。
故选D
8.根据vt图分析外界条件改变对可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g) ΔH<0的影响。该反应的速率与时间的关系如图所示:
可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是
A. 使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
B. 升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂
C. 增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
D. 升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
【答案】D
【解析】
【分析】从“断点”入手突破改变的条件,t2时正、逆反应速率均增大,且平衡逆向移动,不是使用了催化剂,排除A,增大反应物浓度,平衡正向移动,排除C,t6时正反应速率大于逆反应速率,逆反应速率瞬时不变,应是增大反应物浓度,排除B。
【详解】t2时正、逆反应速率均增大,且平衡逆向移动,排除A、C项;t4时正、逆反应速率均减小,平衡逆向移动,可以是减小压强;t6时正反应速率大于逆反应速率,逆反应速率瞬时不变,平衡正向移动,所以是增大反应物浓度,D项符合。故选D。
9. 现有下列两个图象:
下列反应中符合上述图象的是( )
A. N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
B. 2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH>0
C. 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
D. H2(g)+CO(g)C(s)+H2O(g) ΔH>0
【答案】B
【解析】由图I可知,随温度升高,生成物浓度增大,即升高温度平衡向正反应方向移动即正反应方向为吸热反应;由图II可知,当反应达到平衡时,增大压强正、逆反应速率均增大,且逆反应速率增大的更快即平衡向逆反应方向移动,所以该反应的逆反应方向为气体体积减少的反应;所以A错,合成氨的反应为放热反应;B正确;C错,氨的催化氧化为放热反应;D错,该反应的逆反应为气体体积增大的反应;
10.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对A2(g)+3B2(g)2AB3(g)化学平衡状态的影响,得到如下图所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量),根据如图可得出的判断结论不正确的是( )
A. 反应速率c>b>a
B. 达到平衡时A2的转化率大小为:b>a>c
C. 若T2>T1,则正反应一定是吸热反应
D. 达到平衡时,AB3的物质的量大小为:c > b > a
【答案】B
【解析】
【分析】由图可知,B2起始相同时,T2对应的AB3的含量大,则若该正反应为吸热反应,则T2>T1,若该正反应为放热反应,则T2<T1;由图可知B2越大,达到平衡时A2的转化率越大,且b点AB3的体积分数最大,则反应物的物质的量之比接近等于化学计量数之比,以此来解答。
【详解】A.根据图象可知,a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大,则反应物的浓度依次增大,反应速率依次增大,故A正确;
B.根据图象可知,a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大,对于可逆反应来说,增大一种反应物的物质的量或浓度,有利于平衡向正反应方向移动,则另一种反应物的转化率增大,则达到平衡时A2的转化率大小为:a<b<c,故B错误;
C.若T2>T1,由图象可知温度升高生成物的物质的量增大,说明升高温度平衡向正反应分析移动,则正反应为吸热反应,故C正确;
D.对于可逆反应来说,增大一种反应物的物质的量或浓度,有利于平衡向正反应方向移动,生成物的物质的量增多,所以达到平衡时,AB3的物质的量大小为c>b>a,故D正确;
故答案为B。
11.常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃时,该反应的平衡常数K=2×10−5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230℃制得高纯镍。
下列判断正确的是( )
A. 增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大
B. 第一阶段,在30℃和50℃两者之间选择反应温度,选50℃
C. 第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
D. 该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
【答案】B
【解析】
【详解】A.平衡常数只与温度有关,与浓度无关,故A错误;
B.50℃时,Ni(CO)4以气态存在,有利于分离,从而促使平衡正向移动,故B正确;
C.230℃时,Ni(CO)4分解的平衡常数K逆=1/K正=1/(2×10−5)=5×104,可知分解率较高,故C错误;
D.平衡时,应该是4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),故D错误;
正确答案:B
12.在2L恒容密闭容器中充入2molX和1molY,发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g),反应过程持续升高温度,测得X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是( )
A. Q点时,Y的转化率最大
B. 升高温度,平衡常数增大
C. W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率
D. 平衡时,再充入Z,达到平衡时Z的体积分数一定增大
【答案】A
【解析】
【详解】在Q对应温度之前,升高温度,X的含量减小,在Q对应温度之后,升高温度,X的含量增大,曲线上最低点为平衡点,最低点之前未达平衡,反应向正反应进行,最低点之后,各点为平衡点,升高温度X的含量增大,平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应。
A.曲线上最低点Q为平衡点,升高温度平衡向逆反应移动,Y的转化率减小,所以Q点时,Y的转化率最大,故A正确;
B.已知该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移,平衡常数减小,故B错误;
C.W点对应的温度低于M点对应的温度,温度越高,反应速率越高,所以W点X的正反应速率小于M点X的正反应速率,故C错误;
D.反应前后气体的物质的量不变,在一定温度下,平衡时充入Z,达到平衡时与原平衡是等效平衡,所以达到新平衡时Z的体积分数不变,故D错误;
故答案为A。
13.在1 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表:
实验编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.10
0.10
0.09
②
800
0.20
0.20
0.10
③
800
0.20
0. 30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法错误的是( )
A. 实验①中,若5 min时测得n(M) =0.05 mol,则0至5 min时间内,用N表示的平均反应速率v(N) =0.01 mol/( L·min)
B. 实验②中,该反应的平衡常数K=1.0
C. 实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%
D. 实验④中,达到平衡时,b>0.06
【答案】D
【解析】
【详解】A、v(N)=v(M)= ,故A正确;
B、 X(g)+Y(g)M(g)+N(g)
起始浓度(mol·L-1) 0.01 0.04 0 0
转化浓度(mol·L-1) 0.008 0.008 0.008 0.008
平衡浓度(mol·L-1) 0.002 0.032 0.008 0.008
实验②中,该反应的平衡常数 故B正确;
C. X(g)+Y(g)M(g)+N(g)
起始浓度(mol·L-1) 0.02 0.03 0 0
转化浓度(mol·L-1) 0.1a 0.1a 0.1a 0.1a
平衡浓度(mol·L-1)0.02-0.1a 0.03-0.1a 0.1a 0.1a
该反应的平衡常数K= 解得a=0.12,X的转化率=0.12/0.2×100%=60%,故C正确;
D.根据三段式可求得,700℃时,化学平衡常数K≈2.6,升高温度至800℃得平衡常数为K=1.0,K减小,即平衡逆向移动,则正反应为放热反应,若④的温度为800℃,恒容体系中,气体体积不变的反应,④与③为等效平衡,b=1/2,a=0.06mol,但④的实际温度为900℃,相比较800℃,平衡逆向移动,故b<0.06,D错误;故选D.
14.一定温度下,某容器中加入足量碳酸钙,发生反应CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g)达到平衡,下列说法正确的是( )
A. 将体积缩小为原来的一半,当体系再次达平衡时,CO2浓度为原来的2倍
B. 增加CaCO3(s)的量,平衡正向移动,CO2的浓度增大
C. 将体积增大为原来的2倍,再次达到平衡时,气体密度不变
D. 保持容器体积不变,充入He,平衡向逆反应方向进行
【答案】C
【解析】
【详解】A.将体积缩小为原来的一半,当体系再次达到平衡时,若平衡不移动,CO2的浓度为原来的2倍,由于温度不变,平衡常数不变,平衡向着逆向移动,则平衡时二氧化碳的浓度与原来相等,故A错误;
B.CaCO3为固体,增加CaCO3(s)的量,平衡不移动,CO2的浓度不变,故B错误;
C.该反应中只有二氧化碳气体,则将体积增大为原来的2倍,再次达到平衡时,平衡常数不变,二氧化碳的浓度不变,气体密度不变,故C正确;
D.保持容器体积不变,充入He,由于气体的浓度不变,则平衡不会移动,故D错误。
故选C。
15.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:
已知:气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。下列说法正确的是( )
A. 550℃时,若充入惰性气体,ʋ正,ʋ逆 均减小,平衡不移动
B. 650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C. T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动
D. 925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P总
【答案】B
【解析】
【详解】A、由于反应在体积可变的恒压密闭容器中进行,当550℃时,若充入惰性气体,容器的容积扩大,使反应混合物的浓度减小,因此ʋ正,ʋ逆 均减小,由于该反应是气体体积增大的反应,减小压强,化学平衡向气体体积最大的正反应方向移动,A错误;
B.根据图像可知在650℃时,反应达平衡后CO的体积分数是40%,则CO2的体积分数是60%,假设平衡时总物质的量是1 mol,则反应产生CO 0.4 mol,其中含有CO2 0.6 mol,反应产生0.4 molCO消耗CO2的物质的量是0.2 mol,因此CO2转化率为0.2 mol÷(0.6 mol+0.2 mol)×100%=25.0%,B正确;
C.T℃时,平衡时CO2和CO的体积分数都是50%,若充入等体积的CO2和CO,化学平衡不移动,C错误;
D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=,D错误。
答案选B。
16.已知反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数和温度的关系如下:
温度/℃
700
800
830
1000
1200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
现有两个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ,在Ⅰ中充入1molA和1molB,在Ⅱ中充入1molC和1 molD,800℃条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是( )
A. 容器Ⅰ、Ⅱ中的压强相等
B. 容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同
C. 容器Ⅰ中C的体积分数比容器Ⅱ中的小
D. 容器Ⅰ中A的浓度比容器Ⅱ中的小
【答案】C
【解析】
【详解】反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数随温度的升高,而减小,说明温度升高,平衡逆向移动,即正反应放热;
A.由于该反应正向是放热反应,且密闭容器Ⅰ、Ⅱ均恒容绝热,因此容器Ⅰ、Ⅱ随着反应的进行温度变得不一样,平衡时容器内混合气体的总物质的量不一样,则容器Ⅰ、Ⅱ中的压强不相等,故A错误;
B.K只与温度有关,由于该反应正向是放热反应,且密闭容器Ⅰ、Ⅱ均恒容绝热,因此容器Ⅰ、Ⅱ随着反应的进行温度变得不一样,则平衡时平衡常数也不一样,故B错误;
C.若反应过程中保持800℃不变,则密闭容器Ⅰ、Ⅱ如果在同等条件下,形成的平衡状态完全等效。而容器均恒容绝热,容器Ⅱ的平衡状态可看成是在容器Ⅰ平衡状态的基础上降温,则平衡会向正方向移动,C的体积分数增大,即容器Ⅰ中C的体积分数比容器Ⅱ中的小,故C正确;
D.若反应过程中保持800℃不变,则密闭容器Ⅰ、Ⅱ形成的平衡状态完全等效。而两容器均恒容绝热,容器Ⅱ的平衡状态可看成是在容器Ⅰ平衡状态的基础上降温,则平衡会向正方向移动,A的物质的量浓度减小,即容器Ⅰ中A的浓度比容器Ⅱ中的大,故D错误;
故答案为C。
二、填空题(共52分)
17.某实验小组在同样的实验条件下,用同样的实验仪器和方法步骤进行两组中和热测定的实验,实验试剂及其用量如表所示。
反应物
起始温度/℃
终了温度/℃
中和热/kJ·mol-1
硫酸
碱溶液
①0.5 mol·L-1 H2SO4溶液50 mL、1.1 mol·L-1 NaOH溶液50 mL
25.1
25.1
ΔH1
②0.5 mol·L-1 H2SO4溶液50 mL、1.1 mol·L-1 NH3·H2O溶液50 mL
25.1
25.1
ΔH2
(1)实验①中碱液过量的目的是____。
(2)甲同学预计ΔH1≠ΔH2,其依据是____。
(3)若实验测得①中终了温度为31.8℃,则该反应的中和热ΔH1=___(已知硫酸、NaOH溶液密度近似为1.0g·cm-3,中和后混合液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1;计算结果保留2位小数)。
(4)在中和热测定实验中,若测定硫酸的温度计未用水洗涤就直接测量碱溶液的温度,则测得的中和热ΔH___(填“偏大”“偏小”或“不变”,下同)。
(5)若实验①中硫酸用盐酸代替,且中和反应时有少量HCl挥发,则测得中和反应过程中放出的热量Q____。
【答案】(1). 保证酸完全反应,减小实验误差 (2). NH3·H2O是弱碱,其电离过程会吸收热量 (3). -56.01 kJ·mol-1 (4). 偏大 (5). 偏小
【解析】
【分析】(1)为了使硫酸充分反应,碱液应过量;
(2)根据弱电解质存在电离平衡,电离过程是吸热过程;
(3)先求出反应前后的温度差,根据公式Q=cm△T来求出生成0.25mol的水放出热量,最后根据中和热的概念求出中和热;
(4)测定硫酸的温度计未用水洗涤就直接测量碱溶液的温度,使得碱溶液的初始温度偏高,温度差偏小;
(5)实验①中硫酸用盐酸代替,且中和反应时有少量HCl挥发,会导致生成水的物质的量减小,会导致中和反应中放出的热量减小。
【详解】(1)碱液过量的目的是使硫酸充分反应,提高实验的准确度,减小实验误差;
(2)NH3•H2O是弱电解质,存在电离平衡,电离过程是吸热程,0.5 mol•L-1 H2SO4溶液50 mL、1.1mol•L-1 NH3•H2O溶液50 mL反应放热偏小,终了温度偏低,反应热数值偏小,但反应热是负值,所以△H1<△H2;
(3)反应前后温度差为31.8℃-25.1℃=6.7℃,0.5mol•L-1 H2SO4溶液50mL和1.1mol•L-1 NaOH溶液50mL,两种溶液的质量和为100mL×1g/mL=100g,c=4.18×10-3 kJ•g-1•℃-1,代入公式Q=cm△T得生成0.05mol的水放出热量Q=4.18×10-3 kJ•g-1•℃-1×100g×6.7℃=28.006kJ,即生成0.5mol的水放出热量28.006KJ,所以生成1mol的水放出热量为28.006KJ×2=56.01kJ,即该实验测得的中和热△H=-56.01kJ/mol;
(4)测定硫酸的温度计未用水洗涤就直接测量碱溶液的温度,使得碱溶液的初始温度偏高,温度差偏小,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,但反应热是负值,中和热△H偏大;
(5)实验①中硫酸用盐酸代替,且中和反应时有少量HCl挥发,会导致生成水的物质的量减小,会导致中和反应中放出的热量减小,测定的中和热数值偏小。
18.二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H 1=-90.7 kJ·mol-1 K1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=-23.5 kJ·mol-1 K2
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 3=-41.2kJ·mol-1 K3
回答下列问题:
(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=____kJ·mol-1;该反应的平衡常数K=____(用K1、K2、K3表示)
(2)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有____。
A.使用过量的CO B.升高温度 C.增大压强
(3)将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中,一定条件下发生反应:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是____。
A.△H <0
B.P1>P2>P3:
C.若在P3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%
(4)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为____时最有利于二甲醚的合成。
(5)图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”工作原理示意图,a电极的电极反应式为_____。
【答案】(1). -246.1 (2). K12·K2·K3 (3). AC (4). AB (5). 2.0(2-3之间即可) (6). CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+
【解析】
【分析】(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到;依据化学平衡常数概念,结合反应化学方程式书写平衡常数,结合平衡常数表达式计算得到平衡常数关系;
(2)提高CH3OCH3产率,则平衡正向移动,根据影响平衡因素分析;
(4)A.根据温度对CO的转化率的影响分析;
B.该反应正方向为体积减小的方向,根据压强对CO转化率的影响分析;
C.若在P3和316℃时,起始时=3,则增大了氢气的量;
(5)根据图中生成二甲醚的最大值分析;
(6)酸性条件下,二甲醚失电子生成二氧化碳。
【详解】(1)已知①CO(g)+2H2(g)CH3OH( g)△H1=-90.7kJ•mol-1,K1=;②2CH30H(g)CH30CH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ•mol-1,K2=;③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ•mol-1,K3=;根据盖斯定律,①×2+②+③得3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.1kJ•mol-1;平衡常数K== K12·K2·K3;
(2)A.增大反应物的浓度平衡正移,所以使用过量的CO,能提高CH3OCH3产率,故A正确;
B.该反应为放热反应,升高温度平衡逆移,则CH3OCH3产率会降低,故B错误;
C.该反应正方向为体积减小的方向,所以增大压强平衡正移,能提高CH3OCH3产率,故C正确;
故答案为AC;
(4)A.由图可知随温度升高,CO的转化率降低,说明升高温度平衡逆移,则正方向为放热反应,故△H<0,故A正确;
B.该反应正方向为体积减小的方向,增大压强CO的转化率增大,所以P1>P2>P3,故B正确;
C.若在P3和316℃时,起始时=3,则增大了氢气的量,增大氢气的浓度,平衡正移,CO的转化率增大,所以CO转化率大于50%,故C错误;
故答案为AB;
(5)由图可知当催化剂中约为2时,CO的转化率最大,生成二甲醚的最多;
(6)酸性条件下,二甲醚在负极失电子生成二氧化碳,其电极反应式为:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。
19.某温度,将2molCO与5 mol H2的混合气体充入容积为2L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5min后,反应达到平衡,此时转移电子6mol。
(1)0~5min内,v(CH3OH)=____
(2)若保持体积不变,再充入2molCO和1.5molCH3OH,此时v(正)__v(逆)(填“>”“<”或“=”),平衡常数为____。
(3)在题干其他条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,达到新平衡时,H2的体积分数与原平衡对比:____。
(4)已知CO与H2在一定条件下也能合成乙醇,0.5mol乙醇液体燃烧生成二氧化碳和水蒸气,放出的热量为617.1kJ/mol,又知H2O(l)═H2O(g);△H=+44.2kJ/mol,请写出乙醇燃烧热的热化学方程式____。
【答案】(1). 0.15mol·L-1·min-1 (2). > (3). 3 (4). 减小 (5). C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=﹣1366.8kJ/mol
【解析】
【分析】(1)某温度,将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中,经过5min后,反应达到平衡,依据化学方程式可知转移电子4mol消耗CO物质的量为1mol,则此时转移电子6mol,消耗CO物质的量=×1mol=1.5mol,结合化学平衡三段式列式计算;
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol) 2 5 0
变化量(mol) 1.5 3 1.5
平衡量(mol) 0.5 2 1.5
平衡浓度c(CO)==0.25mol/L,c(H2)==1mol/L,c(CH3OH)=0.75mol/L,结合甲醇表示的反应速率v(CH3OH)=;
(2)平衡常数K=;结合浓度商Qc与K关系判断平衡移动的方向,由此推断v(正)与v(逆)的关系;
(3)在其它条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,相当于增大压强,平衡正向进行;
(4)先求出1mol液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量,再根据书写热化学方程式的方法书写。
【详解】(1)某温度,将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中,经过5min后,反应达到平衡,依据化学方程式可知转移电子4mol消耗CO物质的量为1mol,则此时转移电子6mol,消耗CO物质的量=×1mol=1.5mol,结合化学平衡三段式列式计算;
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol) 2 5 0
变化量(mol) 1.5 3 1.5
平衡量(mol) 0.5 2 1.5
平衡浓度c(CO)==0.25mol/L,c(H2)==1mol/L,c(CH3OH)=0.75mol/L,结合甲醇表示的反应速率v(CH3OH)===0.15mol·L-1·min-1;
(2)平衡常数K===3;若保持体积不变,再充入2molCO和1.5molCH3OH,计算此时浓度商Qc===1.2<3,说明平衡正向进行,此时v(正) >v(逆);
(3)在其它条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,相当于增大压强,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反应是气体体积减小的反应,平衡正向进行,达到新平衡时,H2的体积分数与原平衡对比减小;
(4)1mol液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和气态水放出热量为617.1kJ×=1234.2kJ,1mol液态乙醇完全燃烧生成3mol水,3mol气态水转化为液态水放出的热量44.2kJ×3=132.6kJ,所以1mol液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为1234.2kJ+132.6kJ=1366.8kJkJ,则乙醇燃烧生成气态水的热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1366.8kJ/mol。
20.二氧化硫的催化氧化反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是工业制硫酸重要反应。
(1)从平衡角度分析采用过量O2的原因是_____。
(2)某温度下,SO2的平衡转化率()与体系总压强(P)的关系如图1所示。平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)____K(B)(填“>”、“<”或“=”,下同)。
(3)保持温度不变,将等物质的量的SO2和O2混合气平分两份,分别加入起始体积相同的甲、乙两容器中,保持甲容器恒容,乙容器恒压到达平衡(如图2)。两容器的SO2的转化率关系为甲_____乙。
(4)工业制硫酸的尾气中有少量SO2气体,可用NaClO2碱性溶液吸收,该反应的离子方程式为:___
【答案】(1). 提高氧气浓度,平衡正向移动,可以提高二氧化硫的转化率 (2). = (3). < (4). 2SO2+ClO2—+4OH—=2SO42-+Cl—+2H2O
【解析】
【分析】(1)采用过量的O2,可以提高二氧化硫转化率;
(2)平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变;
(3)保持甲容器恒容,乙容器恒压,该反应为气体体积缩小的反应,二者相比乙容器中压强较大,平衡向着正向移动;
(4)用NaClO2碱性溶液吸收SO2气体,生成Na2SO4和NaCl,结合守恒法写出发生反应的离子方程式。
【详解】(1)从平衡角度分析采用过量O2的目的是,利用廉价原料提高其他反应物的化率,加入氧气提高二氧化硫的转化率;
(2)平衡常数只受温度影响,与压强无关,平衡状态由A变到B时,二者温度相同,故平衡常数K(A)=K(B);
(3)该反应是气体体积缩小的反应,反应过程中压强逐渐减小,若保持甲容器恒容,乙容器恒压,乙中压强较大,平衡向着正向移动,则两容器的SO2的转化率关系为α甲<α乙;
(4)用NaClO2碱性溶液吸收SO2气体,生成Na2SO4和NaCl,发生反应的离子方程式为2SO2+ClO2—+4OH—=2SO42-+Cl—+2H2O。
21.将x molA与y mol B充入密闭容器中发生如下反应:xA(g)+yB(g)zC(g);ΔH=-akJ·mol-1(a>0)
在某温度下达到平衡状态,请回答下列问题:
(1)若减压后v正<v逆,则x、y、z的关系是____。
(2)若恒温、恒压下向原平衡中加入C,则平衡_____移动(填“正向”、“逆向”或“不”),重新达平衡后C的体积分数_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)如图,纵坐标为反应物的转化率,横坐标是反应物初始用量之比,则x∶y =___;一定时,平衡状态A的转化率在恒温条件下比在绝热环境中是高还是低?____。
(4)恒温、恒容下,x mol A与y mol B反应达到平衡时能量变化为a1 kJ,xmolA与1.5ymolB反应达到平衡时能量变化为a2kJ,则a、a1、a2、由大到小顺序为____。(a、a1、a2均大于0)
【答案】(1). x+y>z (2). 逆向 (3). 不变 (4). 3∶l (5). 高 (6). a>a2>a1
【解析】
【分析】将x molA与y mol B充入密闭容器中发生如下反应:xA(g)+yB(g)zC(g);ΔH=-akJ·mol-1(a>0) 在某温度下达到平衡状态,请回答下列问题:
(1)减小压强,平衡向气体总物质的量增大的方向移动;
(2)增大反应物的量,平衡逆向移动;在恒温、恒压下向原平衡中加入C,重新形成的平衡与平衡等效;
(3)反应物的起始物质的量之比等于化学计量数之比时,反应物的转化率相等;如图,当=3时,A的转化率和B的转化率相等;一定时,温度升高平衡向吸热反应方向移动;
(4)可逆反应,反应物的转化率始终小于100%;增大反应物的量,平衡正向移动。
【详解】将x molA与y mol B充入密闭容器中发生如下反应:xA(g)+yB(g)zC(g);ΔH=-akJ·mol-1(a>0) 在某温度下达到平衡状态,请回答下列问题:
(1)减小压强,平衡向气体总物质的量增大的方向移动,若减压后v正<v逆,说明平衡逆向移动,即逆方向是气体总物质的量增大的方向,即x、y、z的关系是x+y>z;
(2)增大反应物的量,平衡逆向移动;则在恒温、恒压下向原平衡中加入C,平衡逆向移动,重新形成的平衡与平衡等效,即C的体积分数不变;
(3)反应物的起始物质的量之比等于化学计量数之比时,反应物的转化率相等;如图,当=3时,A的转化率和B的转化率相等,即x∶y =3:1;已知xA(g)+yB(g)zC(g);ΔH=-akJ·mol-1(a>0),一定时,反应在绝热条件下进行,容器内温度升高,相对恒温条件下的平衡状态,平衡逆向移动,则温度升高平衡向吸热反应方向移动,平衡状态A的转化率在恒温条件下比在绝热环境中高;
(4)恒温、恒容下,已知xA(g)+yB(g)zC(g);ΔH=-akJ·mol-1(a>0),则当xmol的A完全反应时反应放出的热量为akJ; x mol A与y mol B反应达到平衡时能量变化为a1 kJ, xmolA与1.5ymolB反应达到平衡时A的转化率比x mol A与y mol B反应达到平衡时转化率大,则能量变化为a2kJ>a1kJ,因xmolA不能完全转化,则放出的能量小于akJ;即a>a2>a1。
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