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2018-2019学年福建省三明市第一中学高二上学期期中考试化学(理)试题 解析版
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福建省三明市第一中学2018-2019学年高二上学期期中考试
化学(理)试题
1.下列关于能量变化的说法正确的是
A. “冰,水为之,而寒于水”说明相同质量的水和冰相比较,冰的能量高
B. 化学反应在物质变化的同时,伴随着能量变化,其表现形式只有吸热和放热两种
C. 已知C(石墨,s)=C(金刚石,s)ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
D. 化学反应遵循质量守恒的同时,也遵循能量守恒
【答案】D
【解析】
试题分析:A、水和冰相比较,冰的能量低,A错误;B、发生化学反应时能量的变化有多种形式,可以表现为热量的变化,还可以变现为光能,B错误;ΔH>0反应吸热,所以石墨的能量较低,能量越低物质越稳定,故石墨更稳定,C错误;D、化学反应遵循质量守恒的同时,也遵循能量守恒,D正确。答案选D。
考点:考查化学反应的特征和物质的能量比较。
2.下列化学反应属于吸热反应的是
A. 木炭燃烧 B. 铝热反应 C. 氯化铵与消石灰反应 D. 氢氧化钠与硝酸反应
【答案】C
【解析】
【分析】
根据常见的放热反应有:所有的物质燃烧、所有金属与酸反应、金属与水反应,所有中和反应;绝大多数化合反应和铝热反应;
常见的吸热反应有:绝大数分解反应,个别的化合反应(如C和CO2),少数分解置换以及某些复分解(如铵盐和强碱)。
【详解】A.木炭燃烧是放热反应,故A错误;
B.铝热反应是放热反应,故B错误;
C. 氯化铵与消石灰反应是吸热反应,所以C选项是正确的;
D.氢氧化钠和硝酸反应是中和反应,是放热反应,故D错误。
所以C选项是正确的。
【点睛】本题考查化学反应的热量变化,学生应注重归纳中学化学中常见的吸热或放热的反应,对于特殊过程中的热量变化的要熟练记忆来解答此类习题。
3.下列过程需要增大化学反应速率的是
A. 钢铁腐蚀 B. 食物腐败
C. 塑料老化 D. 工业合成氨
【答案】D
【解析】
试题分析:A.钢铁制品人们总希望使用的时间越长越好,使用钢铁时应该减缓其反应速率,A错误;B.食物人们需要其有一定的保质期,使用食物时要减缓其反应速率,B错误;C.塑料制品人们总设法减缓其老化,使使用时间延长,所以塑料老化不需要增大起反应速率,C错误;D.在工业上人们合成氨总希望速率越快越好,所以需要增大化学反应速率,D正确。
考点:考查化学反应速率与人们的愿望的关系的判断的知识
4.设C(s)+CO2(g) 2CO(g);△H>0,反应速率为v1,N2+3H22NH3;△H<0,反应速率为v 2,对于上述反应,当温度升高时,v 1和v 2的变化情况为
A. 同时增大 B. 同时减小
C. v 1增大,v 2减小 D. v 1减小,v 2增大
【答案】A
【解析】
试题分析:对于一个可逆反应来说,升高温度,正逆反应的反应速率都同时增加,只是增加的程度不同,故答案为A。
考点:影响化学反应速率的因素
点评:该题考查了影响化学反应速率的因素,属于高考中的常见考点之一,但是本题很简单。
5.反应2A(g) 2 B(g)+C(g) △H>0,达平衡时要使v正降低、c(A)增大,应采取的措施是
A. 升温 B. 降温 C. 加压 D. 减压
【答案】B
【解析】
【详解】增大压强或升高温度反应速率都是增大的,A、C不正确;正反应是体积增大的可逆反应,所以降低压强平衡向正反应方向移动,A的浓度降低,D不正确;由于正反应是吸热反应,所以降低温度反应速率降低,且平衡向逆反应方向移动,c(A)增大,
所以答案选B。
6.用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定质量的另一物质中(括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是
A. CuCl2 [CuSO4] B. NaOH [NaOH] C. NaCl [HCl] D. CuSO4 [Cu(OH)2]
【答案】C
【解析】
试题分析:A、电解氯化铜溶液,电极生成物是氯气、铜,所以需要加入的是氯化铜,A项错误;B、惰性电极电解氢氧化钠溶液,实质是电解水,加入的应该是水,B项错误;C、惰性电极电解氯化钠溶液,电极生成物是氯气、氢气和氢氧化钠,所以需要加入的是氯化氢,C项正确;D、惰性电极电解硫酸铜溶液,生成物是铜、氧气和硫酸,所以需要加入的是氧化铜或碳酸铜,D项错误;答案选C。
考点:考查电解溶液的还原
7. 糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是
A. 脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期
B. 脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为:Fe-3e→Fe3+
C. 脱氧过程中碳做原电池负极,电极反应为:2H2O+O2+4e→4OH-
D. 含有1.12g铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气336mL(标准状况)
【答案】D
【解析】
根据题意铁作原电池负极(Fe-2e-=Fe2+),碳做原电池正极(2H2O+O2+4e-=4OH-),因此B、C错误;.脱氧过程是放热反应,A项错误;D项,生成的Fe2+继续被O2氧化,即4Fe~3O2,可知D正确。
【考点定位】本题考查原电池原理、反应及计算。
8.以下说法中正确的是
A. 冰在室温下自动熔化成水,是熵增的重要结果
B. 高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程
C. △H<0的反应均是自发反应
D. △S为负值的反应均不能自发进行
【答案】A
【解析】
【详解】A、冰在室温下自动熔化成水,混乱度增大,因此是一个熵增过程,所以A选项是正确的;
B、高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,属于熵增过程,故B错误;
C、反应是否自发要根据焓判据和熵判据综合判断,△H<0不一定都是自发反应,故C错误;D、反应是否自发要根据焓判据和熵判据综合判断,△H -T△S <0的反应属于自发反应,△S <0也可能自发进行,故D错误。
所以A选项是正确的。
9.中和热的数值是57.3kJ/mol。下列酸、碱溶液混合产生的热量等于57.3kJ的是( )
A. 1mol/L的稀HCl溶液与1mol/L的稀NaOH溶液
B. 1mol/L的稀H2SO4溶液与1mol/L的稀NaOH溶液
C. 1L 1mol/L的稀HCl溶液与1L 1mol/L的稀NaOH溶液
D. 1L 1mol/L的稀H2SO4溶液与1L 1mol/L的稀Ba(OH)2溶液
【答案】C
【解析】
【分析】
中和热是指酸碱在稀溶液中发生中和反应生成1mol H2O和可溶性盐时所放出的热量,它是一个固定值,为57.3kJ/mol,据此分析可得结论。
【详解】A.由于未明确盐酸和NaOH溶液的体积,故1mol/L的稀HCl溶液与1mol/L的稀NaOH溶液混合产生H2O的物质的量不确定,故A错误。
B.由于1mol/L的稀H2SO4溶液与1mol/L的稀NaOH溶液的体积未知,生成的水的量不确定,放出的热量也不确定,故B错误;
C.1 L 1mol/L的稀HCI溶液与1 L 1mol/L的稀NaOH恰好反应,计算可知生成的H2O的物质的量为1mol,故C正确。
D.反应生成的H2O的物质的量为2mol,产生的热量应等于114.6kJ,同时SO42-与Ba2+结合生成BaSO4会放出热量,即总热量应大于114.6kJ,故D错误;
答案选C。
10.下列关于平衡常数的说法正确的是
A. 在平衡常数表达式中,反应物浓度用起始浓度表示,生成物浓度用平衡浓度表示
B. 可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度
C. 可逆反应中,反应物的转化率增大,一定导致化学平衡常数增大
D. 平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关
【答案】B
【解析】
【详解】A.在平衡常数表达式中,无论反应物浓度还是生成物浓度都是平衡浓度,故A错误;
B. 化学平衡常数越大,则化学反应限度越大,所以B选项是正确的;
C. 化学平衡常数只跟温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,所以若改变条件使反应物的转化率增大,化学平衡常数不一定增大,故C错误;
D.因平衡常数的大小与只与温度有关,与浓度、压强、催化剂无关,故D错误。
所以B选项是正确的。
11.下列金属防护的方法中,应用了牺牲阳极的阴极保护法的是
A. 钢铁船身嵌入锌 B. 钢闸门与直流电源负极相连
C. 健身器材刷油漆 D. 车圈、车铃钢上镀铬
【答案】A
【解析】
【详解】A. 钢铁船身嵌入锌,形成原电池,锌作负极被氧化,铁受保护,应用了牺牲阳极的阴极保护法,故A符合;
B. 钢闸门与直流电源负极相连,应用了外加电流的阴极保护法,故B不符合;
C. 健身器材刷油漆,应用了在金属表面覆盖保护层的保护法,故C不符合;
D. 车圈、车铃钢上镀铬,应用了在金属表面覆盖保护层的保护法,故D不符合。
故答案选A。
12.反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别如下,其中反应速率最大的是
A. VA=0.15mol•L-1•min-1 B. VB=0.6mol•L-1•min-1
C. VC=0.4mol•L-1•min-1 D. VD=0.01mol•L-1•s-1
【答案】D
【解析】
试题分析:不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比,故反应速率与其化学计量数的比值越大,反应速率越快。A.=0.15mol•(L•min)-1;B.=0.2mol•(L•min)-1;C.=0.2mol•(L•min)-1;D.VD="0.01" mol•(L•s)-1=0.6mol•(L•min)-1,=0.6mol•(L•min)-1,故反应速率VD>VB=VC>VA,故选D。
【考点定位】考查化学反应速率的大小比较
【名师点晴】本题考查化学反应速率及其表示法的理解及应用,解题方法是:把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率进行比较,注意单位是否相同。常用比较方法有两种:1、归一法,即转化为同一物质表示的速率比较,如本题的解析,2、比值法,某物质表示的速率与该物质的化学计量数的比值,比值越大,速率越快。
13.将1molN2气体和3molH2气体在2L的恒容容器中,并在一定条件下发生如下反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),若经2s后测得NH3的浓度为0.6mol·L-1,现有下列几种说法:其中不正确的是
A. 用N2表示的反应速率为0.15mol·L-1·s-1 B. 2s时H2的转化率为40%
C. 2s时N2与H2的转化率相等 D. 2s时H2的浓度为0.6mol·L-1
【答案】B
【解析】
分析:将1molN2气体和3molH2气体在2L的恒容容器中,若经2s后测得NH3的浓度为0.6mol•L-1,生成氨气为2L×0.6mol/L=1.2mol,则:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
起始量(mol):1 3 0
变化量(mol):0.6 1.8 1.2
2s时(mol):0.4 1.2 1.2
A.根据v=计算用N2表示的反应速率;
B.根据=转化量/起始量×100%计算用H2的转化率;
C.N2、H2起始物质的量为1:3,二者按1:3反应,故N2与 H2的转化率相等;
D.根据c=计算。
详解:将1molN2气体和3molH2气体在2L的恒容容器中,若经2s后测得NH3的浓度为0.6mol•L-1,生成氨气为2L×0.6mol/L=1.2mol,则:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
起始量(mol):1 3 0
变化量(mol):0.6 1.8 1.2
2s时(mol):0.4 1.2 1.2
A.用N2表示的反应速率为:=0.15 mol•L-1•s-1,故A正确;
B. 2s时H2的转化率为:×100%=60%;故B错误;
C.N2、H2起始物质的量为1:3,二者按1:3反应,故N2与 H2的转化率相等,故C正确;
D.2s时H2的浓度为=0.6mol•L-1,故D正确。
所以本题答案选B。
14.在恒温恒容的密闭容器中,发生可逆反应2NO(g) + O2(g)2NO2(g),不能说明该反应已经达到平衡状态的是
A. 正反应生成NO2的速率和逆反应生成NO的速率相等
B. 反应容器中压强不随时间的延长而变化
C. 混合气体颜色深浅保持不变
D. 混合气体的密度不随时间延长而变化
【答案】D
【解析】
分析:反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,可由此进行判断。
详解:A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率等于2:1时,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故A不选;
B.反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的压强不变,故B不选;
C.当反应达到平衡状态时,二氧化氮的浓度不变,则混合气体颜色深浅不变,故C不选;
D.反应前后气体的总质量不变,容器的容积不变,则混合气体的密度始终不变,故选D;
答案选D。
15.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变,充入N2使体系压强增大 ④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A. ①④ B. ②③ C. ①③ D. ②④
【答案】C
【解析】
试题分析:①碳是固体,增加C的量,反应速率不变;②将容器的体积缩小一半,压强增大,反应速率增大;③保持体积不变,充入He使体系压强增大,但反应物的浓度不变,反应速率不变;④保持压强不变,充入He使容器体积变大,浓度减小,反应速率减小,答案选C。
【考点定位】考查外界条件对反应速率的影响
【名师点晴】关于压强对反应速率的影响需要注意以下几点:(1)对有气体参加的反应,压强改变⇒气体物质浓度改变⇒化学反应速率改变,即压强改变的实质是通过改变浓度引起的。(2)有气体参加的反应体系中充入“惰性气体”(不参与反应)时,对化学反应速率的影响:①恒容:充入“惰性气体”→总压增大→物质浓度不变(活化分子浓度不变)→反应速率不变。②恒压:充入“惰性气体”→体积增大→物质浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减慢。
16.下列对化学反应预测正确的是
选项
化学反应方程式
已知条件
预测
A
M(s)=X(g)+Y(s)
△H>0
它是非自发反应
B
W(s)+xG(g)=2Q(g)
△H<0,能自发进行
x可能等于1、2、3
C
4X(g)+5Y(g)=4W(g)+6G(g)
能自发进行
△H一定小于0
D
4M(s)+N(g)+2W(l)=4Q(s)
常温下能自发进行
△H>0
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
A.M(s)═X(g)+Y(s),反应气体系数增大,为熵增大的反应,△S>0,△H>0,在高温条件下能自发进行,故A错误;B.W(s)+xG(g)═2Q(g)△H<0,x为1,2,3时,反应熵变,△S>0,则一定满足△H-T△S<0,反应能够自发进行,故B正确;C.4X(g)+5Y(g)═4W(g)+6G(g)反应为气体系数增大的反应,△S>0,所以当△H<0,一定满足△H-T△S<0,反应一定能够自发进行,当△H>0时,当高温时,△H-T△S<0,成立,可以自发进行,故C错误;D.4M(s)+N(g)+2W(l)═4Q(s)为气体系数减小的反应,△S<0,当△H>0时,△H-T△S>0,一定不能自发进行,故D错误;故选B。
点睛:在等温、等压条件下,化学反应的方向是由反应的焓变和熵变共同决定的.化学反应自发进行的最终判据是吉布斯自由能变,自由能一般用△G来表示,且△G=△H-T△S,当△G=△H-T△S<0时,反应向正反应方向能自发进行;当△G=△H-T△S=0时,反应达到平衡状态;当△G=△H-T△S>0时,反应不能向正反应方向自发进行;据此解答。
17.如图是关于可逆反应(正反应为放热反应)的平衡移动图象,影响平衡移动的原因可能是
A. 升高温度
B. 降低压强
C. 增大反应物浓度,同时使用正催化剂
D. 增大反应物浓度,同时减小生成物浓度
【答案】D
【解析】
【详解】A、升高温度,正逆反应速率都增大,平衡向逆反应方向移动,逆反应速率应在正反应速率的上方,故A错误;
B、降低压强,正逆反应速率都降低,故B错误;
C、增大反应物浓度,同时使用正催化剂,正逆反应速率都增大,平衡向正反应移动,正反应速率应在逆速率的上方,故C错误;
D、增大反应物浓度,同时减小生成物浓度,瞬间正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应移动,所以D选项是正确的。
故答案选D。
18.铅蓄电池放电时的工作原理为:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,下列判断错误的是
A. 放电时Pb为负极
B. 充电时阳极的电极反应式:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
C. 放电完全后铅蓄电池可进行充电,此时铅蓄电池的负极连接外电源的正极
D. 用铅蓄电池电解CuCl2溶液,若制得2.24L Cl2(标准状况),这时电池内至少转移0.2 mol电子
【答案】C
【解析】
【分析】
由总方程式可以知道,放电时,Pb为负极,发生氧化反应,电极方程式为Pb+SO42--2e-=PbSO4,PbO2为正极,发生还原反应,电极方程式为PbO2+4H++ SO42-+2e-= PbSO4+2H2O;在充电时,阴极发生的反应是PbSO4+2e-=Pb+SO42-,阳极反应为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-,结合电极方程式解答该题。
【详解】A.电池放电时,Pb为负极,所以A选项是正确的;
B. 充电时,阳极上PbSO4失电子发生氧化反应,阳极反应为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-,所以B选项是正确的;
C.充电时,负极与外加电源的负极相连,故C错误;
D. 铅蓄电池电解CuCl2溶液,若制得2.24L Cl2 (标准状况),可能有电能转化为热能,所以至少转移电子为0.2 mol,所以D选项是正确的。
故答案选C。
19.下列说法中有明显错误的是
A. 对有气体参加的化学反应,增大压强,体系体积减小,可使单位体积内活化分子数增加,因而反应速率增大
B. 升高温度,一般可使活化分子的百分数增大,因而反应速率增大
C. 活化分子之间发生的碰撞一定为有效碰撞
D. 加入适宜的催化剂,可使活化分子的百分数大大增加,从而成千上万倍地增大化学反应的速率
【答案】C
【解析】
试题分析:A、增大压强体系体积减小,对于有气体参加的反应,可使单位体积内活化分子数增加,反应速率增大,故A说法正确;B、升高温度,反应体系中物质的能量升高,一般可使活化分子的百分数增大,因而反应速率增大,故B说法正确;C、由于活化分子之间的碰撞分为有效碰撞和无效碰撞,故C说法错误;D、催化剂可使反应需要的能量减小,使活化分子的百分数大大增加,从而成千上万倍地增大化学反应的速率,故D说法正确;故选C。
考点:考查了化学反应速率的影响因素的相关知识。
20.反应2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) △H =-akJ/mol(a>0),能量变化如图所示,下列说法不正确的是
A. 2SO2(g) +O2(g) 2SO3(1) △H>-a kJ/mol
B. 过程II可能使用了催化剂,使用催化剂不可以提高SO2的平衡转化率
C. 反应物断键吸收能量之和小于生成物成键释放能量之和
D. 将2molS02(g)和1 mol 02(g)置于一密闭容器中充分反应后放出的热量小于a kJ
【答案】A
【解析】
【详解】A. S03(g)变为S03(1),放出热量;因此2S02(g) + 02(g) 2S03(1)反应发生后,a的数值变大,但是△H变小,所以△H<-a kJ/mol,故A错误;
B. 过程II可能使用了催化剂,使用催化剂降低反应活化能,平衡不移动,S02的平衡转化率不变,故B正确;
C. 该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量,属于放热反应,说明反应物断键吸收能量之和小于生成物成键释放能量之和,故C正确;
D. 反应处于密闭容器中,反应为可逆反应,不能进行到底,放出的热量小于a kJ,故D正确;
综上所述,本题选A。
【点睛】反应热=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量,如果反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量,反应为吸热反应;如果反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的能量,反应为放热反应。
21.下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是
A. 图①,放置于干燥空气中的铁钉不易生锈
B. 图②,若将钢闸门与电源的正极相连,可防止钢闸门腐蚀
C. 图②,若断开电源,钢闸门将发生吸氧腐蚀
D. 图③,若金属M比Fe活泼,可防止输水管腐蚀
【答案】B
【解析】
【分析】
A.干燥空气中不易形成原电池;
B. 与原电池的正极相连作阳极,易被腐蚀;
C.中性、碱性和弱酸性条件下易发生吸氧腐蚀;
D.M、Fe形成原电池时,Fe作正极。
【详解】A.形成原电池需要电解质溶液,所以干燥空气中不易形成原电池,则铁钉不会生锈,所以A选项是正确的;
B. 与原电池的正极相连作阳极,活泼金属作阳极时,金属失电子易被腐蚀,所以若将钢闸门与电源的正极相连,不能防止钢闸门腐蚀,故B错误;
C.中性、碱性和弱酸性条件下易发生吸氧腐蚀,所以钢闸门会发生吸氧腐蚀,所以C选项是正确的;
D. 若金属M比Fe活泼,M、Fe形成原电池时,Fe作正极,M失电子作负极,Fe被保护,所以D选项是正确的。
故答案选B。
22.恒温、恒压下,1 mol A和1 mol B在一个容积可变的密闭容器中发生如下反应:A(g)+2B(g)2C(g)。一段时间后达到平衡,生成a mol C。下列说法不正确的是
A. 物质A、B的转化率之比一定是1:2
B. 起始时刻和达到平衡后容器中的压强比为1:1
C. 若起始放入3 mol A和3 mol B,则达到平衡时生成3a mol C
D. 当v(正)(A)=v(逆)(B)时,可断定反应达到平衡
【答案】D
【解析】
【详解】A.A、B的起始量都是1mol,所以A、B的转化率之比等于参加反应的物质的物质的量之比,根据反应方程式可以知道,物质A、B的转化率之比一定是1:2,所以A选项是正确的;
B.根据题中条件,反应恒温、恒压下进行,所以起始时刻和达平衡后容器中的压强比为1:1,所以B选项是正确的;
C.在恒压下,放入3molA和3molB,与起始时1molA和1molB配比数相等,为等效平衡,则达平衡时生成3amolC,所以C选项是正确的;
D.若2v(正)(A)=v(逆)(B)时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故D错误。
故答案选D。
23.某密闭容器中发生如下反应:2X(g)+Y(g) 2Z(g) △H<0,下图是表示该反应速率(v)随时间(t)变化的关系图。t1、t2、t5时刻外界条件均有改变(但都没有改变各物质的用量)。则下列说法中正确的是
A. t6时刻后反应物的转化率最低 B. t5时增大了压强
C. t4时该反应的平衡常数小于t6时反应的平衡常数 D. t3时降低了温度
【答案】A
【解析】
【分析】
由图可知,t2时改变条件,正逆反应速率均增大且相等,改变的条件应是使用催化剂;t3时改变条件,正逆反应速率均减小,且逆反应速率大于正反应速率,改变的条件应是减小压强;t5时改变条件,正逆反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率,改变的条件应是升高温度;由图可知,t2平衡不移动,t3平衡逆向移动,t5平衡逆向移动,以此分析转化率变化。
【详解】A、当不改变反应物用量,平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率降低,所以t6时刻后反应物的转化率最低,故A正确;
B、t5时正逆反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率,改变的条件应是升高温度,故B错误;
C、t5时改变条件,正逆反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率,改变的条件应是升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,所以t4时该反应的平衡常数大于t6时反应的平衡常数,故C错误;
D、t3时改变条件,正逆反应速率均减小,且逆反应速率大于正反应速率,改变的条件是减小压强,故D错误。
故答案选A。
【点睛】本题考查影响化学反应速率的因素,注意把握反应的特点及图象分析是解答的关键,明确温度、压强、催化剂对反应速率的影响即可解答。
24.人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力,CO吸入肺中发生反应:CO+HbO2O2+HbCO,37℃时,该反应的平衡常数K=220。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍,会使人智力受损。下列结论错误的是
A. CO与HbO2反应的平衡常数K=
B. 当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时,人的智力才会受损
C. 人体吸入的CO越多,与血红蛋白结合的O2越少
D. 把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒,其原理是使上述平衡向左移动
【答案】B
【解析】
A、平衡常数等于生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积,则CO+HbO2O2+HbCO的平衡常数K=,故A正确;B、当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时,根据平衡常数K=可知,,,智力早就受到伤害了,故B错误;C、人体吸入的CO越多,CO的浓度增大,平衡正向移动,与血红蛋白结合的氧气越少,故C正确;D、CO中毒的病人放在高压氧仓中,氧气的浓度增大,平衡向左移动,故D正确。故选B。
25.下列选项中的原因或结论与现象不对应的是
选项
现象
原因或结论
A
在H2O2中加入MnO2,能加速H2O2的分解速率
MnO2降低了反应所需的活化能
B
将盛有NO2气体的密闭容器浸泡在热水中,容器内气体颜色变深
2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0,平衡向生成NO2方向移动
C
在密闭容器中有反应:A+xB(g)2C(g)达到平衡时测得c(A)为0.5 mol·L-1,恒温条件下将容器容积扩大到原来的两倍,测得c(A)为0.4 mol·L-1
A为非气体、x=1
D
向5mL 0.005mol·L-1FeCl3溶液中加入5mL 0.015mol·L-1 KSCN溶液,溶液呈红色,再滴加几滴1mol·L-1 KSCN溶液,溶液颜色加深
增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A、MnO2为H2O2分解的催化剂,能加速H2O2的分解速率,所以MnO2降低了反应所需的活化能,故A正确;
B、NO2为红棕色,N2O4为无色,将盛有NO2气体的密闭容器浸泡在热水中,容器内气体颜色变深,说明NO2浓度增大,平衡向生成NO2方向移动,2NO2 N2O4反应△H<0,故B正确;
C、达到平衡时测得c(A)为0.5mol/L,将容器容积扩大到原来的两倍,测得c(A)为0.4mol/L,说明减压平衡向生成A的方向移动,向左的方向气体的系数增大,故C错误;
D、再滴加几滴1mol·L-1KSCN溶液,增加了反应物浓度,溶液颜色加深,说明平衡向正反应方向移动,故D正确。
故答案选C。
【点睛】本题考查了催化剂对化学反应速率的影响和化学平衡的移动判断方法,化学平衡的影响因素,平衡移动规律是解题关键。
26.在一固定容积的密闭容器中进行着如下反应: CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) 其平衡常数K和温度t的关系如下:
t℃
700
800
850
1000
1200
K
2.6
1.7
1.0
0.9
0.6
(1)K的表达式为:____;
(2)该反应的正反应为___反应(“吸热”或“放热”);
(3)下列选项中可作为该反应在850℃时已经达到化学平衡状态的标志的是:_________
A.容器中压强不再变化 B.混合气体中CO浓度不再变化
C.混合气体的密度不再变化 D.c(CO2) = c(CO)= c(H2) = c(H2O)
(4)当温度为850℃,某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表:
CO
H2O
CO2
H2
0.5 mol
8.5 mol
2.0 mol
2.0 mol
此时上述的反应中正、逆反应速率的关系式是___________(填代号)。
A.v(正)>v(逆) B.v(正)<v(逆) C.v(正)=v(逆) D.无法判断
(5)在700℃通过压缩体积增大气体压强,则该反应中H2(g)的转化率___(“增大”、“减小”或“不变”);工业生产中,通过此方法使容器内气体压强增大以加快反应,却意外发现H2(g)的转化率也显著提高,请你从平衡原理解释其原因________。
【答案】 (1). (2). 放热 (3). B、D (4). B (5). 不变 (6). 压强增大使水蒸气液化,平衡向右移动
【解析】
【分析】
(1)根据化学平衡常数的概念以及温度对化学平衡、化学平衡常数的影响分析判断回答;
(2)化学平衡常数的大小只与温度有关,结合平衡常数与温度的关系判断平衡移动方向进行分析判断吸热放热;
(3)化学平衡的标志是正逆反应速率相同,平衡混合物中各物质的含量不变;
(4)根据浓度商与化学平衡常数的关系来分析;
(5)根据化学平衡移动原理进行判断。
【详解】(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,则根据方程式可知该反应的平衡常数表达式K=;
故答案为:;
(2)根据表中数据可知升高温度平衡常数K减小,说明反应向逆反应方向进行,因此正反应是放热反应。
故答案为:放热;
(3)A.反应前后体积不变,则容器中压强始终不变,不能说明反应达到平衡状态,A不符合;
B.混合气体中CO浓度不变,说明反应达到平衡状态,B符合;
C.反应过程中气体质量不变,体积不变,所以混合气体的密度始终不变,不能判断化学平衡,C不符合;
D.850℃时,当c(CO2) = c(CO)= c(H2) = c(H2O)时,Qc==1.0=K。所以反应达到平衡状态,D符合,
答案选BD。
(4)根据表中数据可知,此时Qc===1.1>1.0。所以反应没有达到平衡状态,此时反应应该是向逆反应方向进行的,所以v(正)<v(逆),
答案选B。
(5)反应前后气体的物质的量不变,故增大压强,平衡不移动,故该反应中H2(g)的转化率不变;压强增大使水蒸气液化,降低了水蒸气的浓度,平衡向右移动,
故答案为:压强增大使水蒸气液化,降低了水蒸气的浓度,平衡向右移动。
【点睛】该题的难点是平衡状态判断。在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。注意可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据:①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态,对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了,即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态,关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。
27.已知反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H <0。请回答下列问题:
(1)某温度下,在一固定体积为2升的密闭容器中,充入2molSO2和lmolO2发生上述反应,当反应进行到2分钟末时达到平衡,平衡混合物中SO3的质量分数为50%,则反应前2分钟内用SO2表示的平均反应速率为_____,SO2的转化率为____,此时反应的平衡常数为_________。
(2)在某恒温、恒压容器中,按体积比2: 1加入SO2和O2进行上述反应,达到平衡后,再向容器中充入适量SO3(g),达到新平衡时,c(O2)将比原平衡_____(填“增大”、“减小”、或“不变”)
(3)若在某恒温、恒容容器中,加入一定量SO3(g)发生上述反应,达到平衡后,再向容器 中充入适量SO3(g),达到新平衡时,c(SO2)/c(SO3)将比原平衡______(填“增大”、“减小”、或“不变”)。
【答案】 (1). 0.25mol∙L-1∙min-1 (2). 50% (3). 4 (4). 不变 (5). 减小
【解析】
【分析】
(1)结合化学平衡的三段式计算平衡状态下个物质的平衡浓度,结合平均反应速率、转化率和平衡常数计算得到;
(2)根据恒温恒压条件下的等效平衡分析判断;
(3)先根据恒温恒压条件下的等效平衡分析,恒容条件下相对于原平衡,等效于加压,平衡向右移动,以此判断。
【详解】(1)在一固定体积为2升的密闭容器中,充入2molSO2和lmolO2发生2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应,设当反应进行到2分钟末达到平衡时,消耗氧气的物质的量为x,进行如下计算:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始量(mol)2 1 0
变化量(mol)2x x 2x
平衡量(mol)2-2x 1-x 2x
根据平衡混合物中SO3的质量分数为50%,则100%=50%,解得x=0.5mol;
则反应前2分钟内用SO2表示的平均反应速率为=0.25mol∙L-1∙min-1;
SO2的转化率为100%=50%;
达到平衡时各物质的浓度分别为:c(SO2)==0.5mol/L,c(O2)==0.25mol/L,c(SO3)==0.5mol/L,此时反应的平衡常数为=4;
因此,本题正确答案为:0.25mol∙L-1∙min-1 ;50% ;4;
(2)保持恒温、恒压,反应达到平衡后,再向容器中充入适量SO3(g),在恒压条件下,与原平衡状态相同,是等效平衡,各物质的百分含量不变,所以c(O2)与原平衡相比,应该为不变;
因此,本题正确答案为:不变;
(3)恒温、恒容条件下达到平衡,达到平衡后,再向容器中充入适量SO3(g),恒容条件下相对于原平衡,等效于加压,平衡向右移动,c(SO3)增大,c(SO2)减小,c(SO2)/c(SO3)将比原平衡减小。
因此,本题正确答案为:减小。
28.CH4、H2、C都是优质的能源物质,它们燃烧的热化学方程式为:
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1
(1)在深海中存在一种甲烷细菌,它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活,甲烷细菌使1mol甲烷生成CO2气体与液态水,放出的能量________(填“>”“<”或“=”)890.3kJ。
(2)甲烷与CO2可用于合成水煤气(主要成分是一氧化碳和氢气):CH4+CO2=2CO+2H2,1gCH4完全反应可释放15.46kJ的热量,则:
①能表示该反应过程中能量变化的是________(填字母)。
②若将物质的量均为1mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中,体系放出的热量随着时间的变化如图所示,则CH4的转化率为________。
(3)C(s)与H2 (g)不反应,所以C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热无法直接测量,但通过上述反应可求出C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热ΔH=_____。
(4)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点,下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是_______(填字母)。
A.寻找优质催化剂,使CO2与H2O反应生成CH4与O2,并放出热量
B.寻找优质催化剂,在常温常压下使CO2分解生成碳与O2
C.寻找优质催化剂,利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成水煤气(CO、H2)
D.将固态碳合成为C60,以C60作为燃料
【答案】 (1). = (2). D (3). 63% (4). -74.8kJ·mol-1 (5). C
【解析】
【分析】
(1)CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890,.3kJ•mol-1,得到甲烷细菌使1mol甲烷生成CO2气体与液态水放出的热量;(2)①甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气):CH4+CO2═2CO+2H2,1g CH4完全反应可释放15.46kJ的热量,计算1mol甲烷完全反应放出的热量,反应为放热反应,据此分析图象判断;②依据①计算得到的反应的焓变,图中中是反应达到平衡状态时放热155.8KJ,计算反应的甲烷得到转化率;
(3)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol;②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1;③C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-393.5kJ/mol,反应C(石墨,s)+2H2(g)=CH4(g)可以是②+③-①得到,由此分析解答;(4)CO2与H2O反应生成CH4与O2的反应吸热,故A项不正确;使CO2分解生成碳与O2的反应为吸热反应,常温下不能发生,故B项不正确;利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)是合理的,C项正确;将固态碳合成为C60,以C60作为燃料,极不经济合算,故D项不正确。
【详解】(1)给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的多少和状态,与中间过程无关,故甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水,放出的能量仍等于890.3 kJ。(2)①1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量,则1 mol CH4完全反应放出热量为247.36 kJ,故D图符合题意;②CH4的转化率=155.8/247.36 ×100%≈63%。(3)②+③-①即得C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-74.8 kJ·mol-1。(4)已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1,则CO2与H2O反应生成CH4与O2的反应吸热,故A项不正确;使CO2分解生成碳与O2的反应为吸热反应,常温下不能发生,故B项不正确;利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)是合理的,C项正确;将固态碳合成为C60,以C60作为燃料,极不经济合算,故D项不正确,故选C。
【点睛】本题考查了热化学方程式书写、盖斯定律计算、反应热与能源,侧重分析与应用能力的考查,把握物质的性质、反应中的能量变化、化学研究等为解答的关键。
29.某课外活动小组同学用下图装置进行实验,试回答下列问题:
Ⅰ.以图1的实验装置进行实验。
(1)若开始时打开开关K2,闭合开关K1,则该装置为__________(填装置名称)。
(2)若开始时打开开关K1,闭合开关K2,则:
①U型管里总反应的离子方程式为____________________。
②对于上述实验,下列说法正确的是_________(填序号)。
A.溶液中Na+向B极移动
B.从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
D.若标准状况下从A极逸出2.24L气体,则外电路上通过的电子数目约为0.2NA
Ⅱ.以图2的实验装置进行实验。
(3)该小组同学认为,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图2装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾(电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过)。
①该电解槽的阳极反应式为___________________。单位时间内通过阴离子交换膜的离子数______(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②从出口D导出的溶液是____(填化学式)。
【答案】 (1). 原电池 (2). 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ (3). D (4). 4OH--4e-=2H2O+O2↑(或2H2O—4e-= O2↑+4H+ ) (5). 小于 (6). KOH
【解析】
【分析】
I.(1)若开始时打开开关K2,闭合开关K1,该装置为原电池,发生吸氧腐蚀;
(2)若开始时打开开关K1,闭合开关K2,该装置为电解池,石墨作阳极,铁作阴极,
①阳极上氯离子发生生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气;
②A.溶液中Na+向阴极移动;
B.氯气能置换出碘,碘与淀粉试液变蓝色,氢气没有此功能;
C.根据“析出什么加入什么”的原则判断;
D.A极反应为2H++2e-=H2↑,根据生成氢气的物质的量分析转移电子数;
II.(3)①电解硫酸钾溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气;根据电荷守恒判断交换离子数多少;
②电解时,阴极上氢离子放电生成氢气,同时溶液中产生氢氧化钾从D口导出。
【详解】I.(1)若开始时打开开关K2,闭合开关K1,该装置没有外接电源,且能自发的进行氧化还原反应,符合原电池的构成条件,则为原电池,铁发生吸氧腐蚀,
因此,本题正确答案是:原电池;
(2)若开始时打开开关K1,闭合开关K2,该装置为电解池,石墨作阳极,铁作阴极,
①阳极上氯离子发生生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气,同时阴极附近还有氢氧根离子生成,所以其电池反应式为:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑,
因此,本题正确答案是:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;
②A.溶液中Na+向阴极A电极移动,故错误;
B.氯气能置换出碘,碘与淀粉试液变蓝色,氢气没有此功能,A逸出的气体是氢气,所以不能实现该实验,故错误;
C.阴极上析出氢气,阳极上析出氯气,实质上相当于析出氯化氢,根据“析出什么加入什么”的原则知,应该向溶液中通入氯化氢气体,故错误;
D. A极反应为2H++2e-=H2↑,若标准状况下从A极逸出2.24L气体,即产生0.1mol氢气,则外电路上通过的电子数目约为0.2NA,故正确;
所以D选项是正确的;
II.(3) ①电解硫酸钾溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,根据电荷守恒知,通过阴离子交换膜的离子(SO42-)数小于通过阳离子交换膜的离子(K+)数,
因此,本题正确答案是:4OH--4e-=2H2O+O2↑;小于;
②电解时,阴极上氢离子放电生成氢气,同时溶液中产生氢氧化钾,气体从上口C放出,则氢氧化钾从D口流出,所以从出口D导出的溶液是KOH。
因此,本题正确答案是:KOH。
【点睛】本题考查了电解池原理,明确离子放电顺序及各个电极上放电的离子是解本题关键,难点是电极反应式的书写,也为易错点,要熟练掌握。
30.某小组利用H2C2O4溶液和硫酸酸化的KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时通过测定酸性KMnO4溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
实验编号
0.1mol/L酸性KMnO4溶液的体积/mL
0.6mol/LH2C2O4溶液的体积/mL
H2O的体积/mL
实验温度/℃
溶液褪色所需时间/min
①
10
V1
35
25
②
10
10
30
25
③
10
10
V2
50
(1)表中V1=_______mL,V2=_______mL。
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号,下同),可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。
(3)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为2min,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)=________mol·L-1·min-1。
【答案】 (1). 5 (2). 30 (3). ②和③ (4). ①和② (5). 0.025
【解析】
【详解】(1)为了便于实验的对照,往往控制两组实验的某一个条件不同,在三组实验中两溶液混合后总体积为50ml,由此可得V1=50-35-10=5ml,V2=50-10-10=30ml;故答案为:5、30;
(2)分析表中数据可看出,②和③两个实验仅温度不同,①和②两个实验仅草酸浓度不同,所以探究温度对化学反应速率影响的实验是②和③,探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验是①和②。故答案为:②和③、①和②;
(3)用H2C2O4溶液的浓度变化表示的平均反应速率为:v(H2C2O4)== 0.025mol·L-1·min-1。
福建省三明市第一中学2018-2019学年高二上学期期中考试
化学(理)试题
1.下列关于能量变化的说法正确的是
A. “冰,水为之,而寒于水”说明相同质量的水和冰相比较,冰的能量高
B. 化学反应在物质变化的同时,伴随着能量变化,其表现形式只有吸热和放热两种
C. 已知C(石墨,s)=C(金刚石,s)ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
D. 化学反应遵循质量守恒的同时,也遵循能量守恒
【答案】D
【解析】
试题分析:A、水和冰相比较,冰的能量低,A错误;B、发生化学反应时能量的变化有多种形式,可以表现为热量的变化,还可以变现为光能,B错误;ΔH>0反应吸热,所以石墨的能量较低,能量越低物质越稳定,故石墨更稳定,C错误;D、化学反应遵循质量守恒的同时,也遵循能量守恒,D正确。答案选D。
考点:考查化学反应的特征和物质的能量比较。
2.下列化学反应属于吸热反应的是
A. 木炭燃烧 B. 铝热反应 C. 氯化铵与消石灰反应 D. 氢氧化钠与硝酸反应
【答案】C
【解析】
【分析】
根据常见的放热反应有:所有的物质燃烧、所有金属与酸反应、金属与水反应,所有中和反应;绝大多数化合反应和铝热反应;
常见的吸热反应有:绝大数分解反应,个别的化合反应(如C和CO2),少数分解置换以及某些复分解(如铵盐和强碱)。
【详解】A.木炭燃烧是放热反应,故A错误;
B.铝热反应是放热反应,故B错误;
C. 氯化铵与消石灰反应是吸热反应,所以C选项是正确的;
D.氢氧化钠和硝酸反应是中和反应,是放热反应,故D错误。
所以C选项是正确的。
【点睛】本题考查化学反应的热量变化,学生应注重归纳中学化学中常见的吸热或放热的反应,对于特殊过程中的热量变化的要熟练记忆来解答此类习题。
3.下列过程需要增大化学反应速率的是
A. 钢铁腐蚀 B. 食物腐败
C. 塑料老化 D. 工业合成氨
【答案】D
【解析】
试题分析:A.钢铁制品人们总希望使用的时间越长越好,使用钢铁时应该减缓其反应速率,A错误;B.食物人们需要其有一定的保质期,使用食物时要减缓其反应速率,B错误;C.塑料制品人们总设法减缓其老化,使使用时间延长,所以塑料老化不需要增大起反应速率,C错误;D.在工业上人们合成氨总希望速率越快越好,所以需要增大化学反应速率,D正确。
考点:考查化学反应速率与人们的愿望的关系的判断的知识
4.设C(s)+CO2(g) 2CO(g);△H>0,反应速率为v1,N2+3H22NH3;△H<0,反应速率为v 2,对于上述反应,当温度升高时,v 1和v 2的变化情况为
A. 同时增大 B. 同时减小
C. v 1增大,v 2减小 D. v 1减小,v 2增大
【答案】A
【解析】
试题分析:对于一个可逆反应来说,升高温度,正逆反应的反应速率都同时增加,只是增加的程度不同,故答案为A。
考点:影响化学反应速率的因素
点评:该题考查了影响化学反应速率的因素,属于高考中的常见考点之一,但是本题很简单。
5.反应2A(g) 2 B(g)+C(g) △H>0,达平衡时要使v正降低、c(A)增大,应采取的措施是
A. 升温 B. 降温 C. 加压 D. 减压
【答案】B
【解析】
【详解】增大压强或升高温度反应速率都是增大的,A、C不正确;正反应是体积增大的可逆反应,所以降低压强平衡向正反应方向移动,A的浓度降低,D不正确;由于正反应是吸热反应,所以降低温度反应速率降低,且平衡向逆反应方向移动,c(A)增大,
所以答案选B。
6.用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定质量的另一物质中(括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是
A. CuCl2 [CuSO4] B. NaOH [NaOH] C. NaCl [HCl] D. CuSO4 [Cu(OH)2]
【答案】C
【解析】
试题分析:A、电解氯化铜溶液,电极生成物是氯气、铜,所以需要加入的是氯化铜,A项错误;B、惰性电极电解氢氧化钠溶液,实质是电解水,加入的应该是水,B项错误;C、惰性电极电解氯化钠溶液,电极生成物是氯气、氢气和氢氧化钠,所以需要加入的是氯化氢,C项正确;D、惰性电极电解硫酸铜溶液,生成物是铜、氧气和硫酸,所以需要加入的是氧化铜或碳酸铜,D项错误;答案选C。
考点:考查电解溶液的还原
7. 糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是
A. 脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期
B. 脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为:Fe-3e→Fe3+
C. 脱氧过程中碳做原电池负极,电极反应为:2H2O+O2+4e→4OH-
D. 含有1.12g铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气336mL(标准状况)
【答案】D
【解析】
根据题意铁作原电池负极(Fe-2e-=Fe2+),碳做原电池正极(2H2O+O2+4e-=4OH-),因此B、C错误;.脱氧过程是放热反应,A项错误;D项,生成的Fe2+继续被O2氧化,即4Fe~3O2,可知D正确。
【考点定位】本题考查原电池原理、反应及计算。
8.以下说法中正确的是
A. 冰在室温下自动熔化成水,是熵增的重要结果
B. 高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程
C. △H<0的反应均是自发反应
D. △S为负值的反应均不能自发进行
【答案】A
【解析】
【详解】A、冰在室温下自动熔化成水,混乱度增大,因此是一个熵增过程,所以A选项是正确的;
B、高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,属于熵增过程,故B错误;
C、反应是否自发要根据焓判据和熵判据综合判断,△H<0不一定都是自发反应,故C错误;D、反应是否自发要根据焓判据和熵判据综合判断,△H -T△S <0的反应属于自发反应,△S <0也可能自发进行,故D错误。
所以A选项是正确的。
9.中和热的数值是57.3kJ/mol。下列酸、碱溶液混合产生的热量等于57.3kJ的是( )
A. 1mol/L的稀HCl溶液与1mol/L的稀NaOH溶液
B. 1mol/L的稀H2SO4溶液与1mol/L的稀NaOH溶液
C. 1L 1mol/L的稀HCl溶液与1L 1mol/L的稀NaOH溶液
D. 1L 1mol/L的稀H2SO4溶液与1L 1mol/L的稀Ba(OH)2溶液
【答案】C
【解析】
【分析】
中和热是指酸碱在稀溶液中发生中和反应生成1mol H2O和可溶性盐时所放出的热量,它是一个固定值,为57.3kJ/mol,据此分析可得结论。
【详解】A.由于未明确盐酸和NaOH溶液的体积,故1mol/L的稀HCl溶液与1mol/L的稀NaOH溶液混合产生H2O的物质的量不确定,故A错误。
B.由于1mol/L的稀H2SO4溶液与1mol/L的稀NaOH溶液的体积未知,生成的水的量不确定,放出的热量也不确定,故B错误;
C.1 L 1mol/L的稀HCI溶液与1 L 1mol/L的稀NaOH恰好反应,计算可知生成的H2O的物质的量为1mol,故C正确。
D.反应生成的H2O的物质的量为2mol,产生的热量应等于114.6kJ,同时SO42-与Ba2+结合生成BaSO4会放出热量,即总热量应大于114.6kJ,故D错误;
答案选C。
10.下列关于平衡常数的说法正确的是
A. 在平衡常数表达式中,反应物浓度用起始浓度表示,生成物浓度用平衡浓度表示
B. 可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度
C. 可逆反应中,反应物的转化率增大,一定导致化学平衡常数增大
D. 平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关
【答案】B
【解析】
【详解】A.在平衡常数表达式中,无论反应物浓度还是生成物浓度都是平衡浓度,故A错误;
B. 化学平衡常数越大,则化学反应限度越大,所以B选项是正确的;
C. 化学平衡常数只跟温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,所以若改变条件使反应物的转化率增大,化学平衡常数不一定增大,故C错误;
D.因平衡常数的大小与只与温度有关,与浓度、压强、催化剂无关,故D错误。
所以B选项是正确的。
11.下列金属防护的方法中,应用了牺牲阳极的阴极保护法的是
A. 钢铁船身嵌入锌 B. 钢闸门与直流电源负极相连
C. 健身器材刷油漆 D. 车圈、车铃钢上镀铬
【答案】A
【解析】
【详解】A. 钢铁船身嵌入锌,形成原电池,锌作负极被氧化,铁受保护,应用了牺牲阳极的阴极保护法,故A符合;
B. 钢闸门与直流电源负极相连,应用了外加电流的阴极保护法,故B不符合;
C. 健身器材刷油漆,应用了在金属表面覆盖保护层的保护法,故C不符合;
D. 车圈、车铃钢上镀铬,应用了在金属表面覆盖保护层的保护法,故D不符合。
故答案选A。
12.反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别如下,其中反应速率最大的是
A. VA=0.15mol•L-1•min-1 B. VB=0.6mol•L-1•min-1
C. VC=0.4mol•L-1•min-1 D. VD=0.01mol•L-1•s-1
【答案】D
【解析】
试题分析:不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比,故反应速率与其化学计量数的比值越大,反应速率越快。A.=0.15mol•(L•min)-1;B.=0.2mol•(L•min)-1;C.=0.2mol•(L•min)-1;D.VD="0.01" mol•(L•s)-1=0.6mol•(L•min)-1,=0.6mol•(L•min)-1,故反应速率VD>VB=VC>VA,故选D。
【考点定位】考查化学反应速率的大小比较
【名师点晴】本题考查化学反应速率及其表示法的理解及应用,解题方法是:把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率进行比较,注意单位是否相同。常用比较方法有两种:1、归一法,即转化为同一物质表示的速率比较,如本题的解析,2、比值法,某物质表示的速率与该物质的化学计量数的比值,比值越大,速率越快。
13.将1molN2气体和3molH2气体在2L的恒容容器中,并在一定条件下发生如下反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),若经2s后测得NH3的浓度为0.6mol·L-1,现有下列几种说法:其中不正确的是
A. 用N2表示的反应速率为0.15mol·L-1·s-1 B. 2s时H2的转化率为40%
C. 2s时N2与H2的转化率相等 D. 2s时H2的浓度为0.6mol·L-1
【答案】B
【解析】
分析:将1molN2气体和3molH2气体在2L的恒容容器中,若经2s后测得NH3的浓度为0.6mol•L-1,生成氨气为2L×0.6mol/L=1.2mol,则:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
起始量(mol):1 3 0
变化量(mol):0.6 1.8 1.2
2s时(mol):0.4 1.2 1.2
A.根据v=计算用N2表示的反应速率;
B.根据=转化量/起始量×100%计算用H2的转化率;
C.N2、H2起始物质的量为1:3,二者按1:3反应,故N2与 H2的转化率相等;
D.根据c=计算。
详解:将1molN2气体和3molH2气体在2L的恒容容器中,若经2s后测得NH3的浓度为0.6mol•L-1,生成氨气为2L×0.6mol/L=1.2mol,则:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
起始量(mol):1 3 0
变化量(mol):0.6 1.8 1.2
2s时(mol):0.4 1.2 1.2
A.用N2表示的反应速率为:=0.15 mol•L-1•s-1,故A正确;
B. 2s时H2的转化率为:×100%=60%;故B错误;
C.N2、H2起始物质的量为1:3,二者按1:3反应,故N2与 H2的转化率相等,故C正确;
D.2s时H2的浓度为=0.6mol•L-1,故D正确。
所以本题答案选B。
14.在恒温恒容的密闭容器中,发生可逆反应2NO(g) + O2(g)2NO2(g),不能说明该反应已经达到平衡状态的是
A. 正反应生成NO2的速率和逆反应生成NO的速率相等
B. 反应容器中压强不随时间的延长而变化
C. 混合气体颜色深浅保持不变
D. 混合气体的密度不随时间延长而变化
【答案】D
【解析】
分析:反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,可由此进行判断。
详解:A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率等于2:1时,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故A不选;
B.反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的压强不变,故B不选;
C.当反应达到平衡状态时,二氧化氮的浓度不变,则混合气体颜色深浅不变,故C不选;
D.反应前后气体的总质量不变,容器的容积不变,则混合气体的密度始终不变,故选D;
答案选D。
15.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变,充入N2使体系压强增大 ④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A. ①④ B. ②③ C. ①③ D. ②④
【答案】C
【解析】
试题分析:①碳是固体,增加C的量,反应速率不变;②将容器的体积缩小一半,压强增大,反应速率增大;③保持体积不变,充入He使体系压强增大,但反应物的浓度不变,反应速率不变;④保持压强不变,充入He使容器体积变大,浓度减小,反应速率减小,答案选C。
【考点定位】考查外界条件对反应速率的影响
【名师点晴】关于压强对反应速率的影响需要注意以下几点:(1)对有气体参加的反应,压强改变⇒气体物质浓度改变⇒化学反应速率改变,即压强改变的实质是通过改变浓度引起的。(2)有气体参加的反应体系中充入“惰性气体”(不参与反应)时,对化学反应速率的影响:①恒容:充入“惰性气体”→总压增大→物质浓度不变(活化分子浓度不变)→反应速率不变。②恒压:充入“惰性气体”→体积增大→物质浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减慢。
16.下列对化学反应预测正确的是
选项
化学反应方程式
已知条件
预测
A
M(s)=X(g)+Y(s)
△H>0
它是非自发反应
B
W(s)+xG(g)=2Q(g)
△H<0,能自发进行
x可能等于1、2、3
C
4X(g)+5Y(g)=4W(g)+6G(g)
能自发进行
△H一定小于0
D
4M(s)+N(g)+2W(l)=4Q(s)
常温下能自发进行
△H>0
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
A.M(s)═X(g)+Y(s),反应气体系数增大,为熵增大的反应,△S>0,△H>0,在高温条件下能自发进行,故A错误;B.W(s)+xG(g)═2Q(g)△H<0,x为1,2,3时,反应熵变,△S>0,则一定满足△H-T△S<0,反应能够自发进行,故B正确;C.4X(g)+5Y(g)═4W(g)+6G(g)反应为气体系数增大的反应,△S>0,所以当△H<0,一定满足△H-T△S<0,反应一定能够自发进行,当△H>0时,当高温时,△H-T△S<0,成立,可以自发进行,故C错误;D.4M(s)+N(g)+2W(l)═4Q(s)为气体系数减小的反应,△S<0,当△H>0时,△H-T△S>0,一定不能自发进行,故D错误;故选B。
点睛:在等温、等压条件下,化学反应的方向是由反应的焓变和熵变共同决定的.化学反应自发进行的最终判据是吉布斯自由能变,自由能一般用△G来表示,且△G=△H-T△S,当△G=△H-T△S<0时,反应向正反应方向能自发进行;当△G=△H-T△S=0时,反应达到平衡状态;当△G=△H-T△S>0时,反应不能向正反应方向自发进行;据此解答。
17.如图是关于可逆反应(正反应为放热反应)的平衡移动图象,影响平衡移动的原因可能是
A. 升高温度
B. 降低压强
C. 增大反应物浓度,同时使用正催化剂
D. 增大反应物浓度,同时减小生成物浓度
【答案】D
【解析】
【详解】A、升高温度,正逆反应速率都增大,平衡向逆反应方向移动,逆反应速率应在正反应速率的上方,故A错误;
B、降低压强,正逆反应速率都降低,故B错误;
C、增大反应物浓度,同时使用正催化剂,正逆反应速率都增大,平衡向正反应移动,正反应速率应在逆速率的上方,故C错误;
D、增大反应物浓度,同时减小生成物浓度,瞬间正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应移动,所以D选项是正确的。
故答案选D。
18.铅蓄电池放电时的工作原理为:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,下列判断错误的是
A. 放电时Pb为负极
B. 充电时阳极的电极反应式:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
C. 放电完全后铅蓄电池可进行充电,此时铅蓄电池的负极连接外电源的正极
D. 用铅蓄电池电解CuCl2溶液,若制得2.24L Cl2(标准状况),这时电池内至少转移0.2 mol电子
【答案】C
【解析】
【分析】
由总方程式可以知道,放电时,Pb为负极,发生氧化反应,电极方程式为Pb+SO42--2e-=PbSO4,PbO2为正极,发生还原反应,电极方程式为PbO2+4H++ SO42-+2e-= PbSO4+2H2O;在充电时,阴极发生的反应是PbSO4+2e-=Pb+SO42-,阳极反应为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-,结合电极方程式解答该题。
【详解】A.电池放电时,Pb为负极,所以A选项是正确的;
B. 充电时,阳极上PbSO4失电子发生氧化反应,阳极反应为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-,所以B选项是正确的;
C.充电时,负极与外加电源的负极相连,故C错误;
D. 铅蓄电池电解CuCl2溶液,若制得2.24L Cl2 (标准状况),可能有电能转化为热能,所以至少转移电子为0.2 mol,所以D选项是正确的。
故答案选C。
19.下列说法中有明显错误的是
A. 对有气体参加的化学反应,增大压强,体系体积减小,可使单位体积内活化分子数增加,因而反应速率增大
B. 升高温度,一般可使活化分子的百分数增大,因而反应速率增大
C. 活化分子之间发生的碰撞一定为有效碰撞
D. 加入适宜的催化剂,可使活化分子的百分数大大增加,从而成千上万倍地增大化学反应的速率
【答案】C
【解析】
试题分析:A、增大压强体系体积减小,对于有气体参加的反应,可使单位体积内活化分子数增加,反应速率增大,故A说法正确;B、升高温度,反应体系中物质的能量升高,一般可使活化分子的百分数增大,因而反应速率增大,故B说法正确;C、由于活化分子之间的碰撞分为有效碰撞和无效碰撞,故C说法错误;D、催化剂可使反应需要的能量减小,使活化分子的百分数大大增加,从而成千上万倍地增大化学反应的速率,故D说法正确;故选C。
考点:考查了化学反应速率的影响因素的相关知识。
20.反应2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) △H =-akJ/mol(a>0),能量变化如图所示,下列说法不正确的是
A. 2SO2(g) +O2(g) 2SO3(1) △H>-a kJ/mol
B. 过程II可能使用了催化剂,使用催化剂不可以提高SO2的平衡转化率
C. 反应物断键吸收能量之和小于生成物成键释放能量之和
D. 将2molS02(g)和1 mol 02(g)置于一密闭容器中充分反应后放出的热量小于a kJ
【答案】A
【解析】
【详解】A. S03(g)变为S03(1),放出热量;因此2S02(g) + 02(g) 2S03(1)反应发生后,a的数值变大,但是△H变小,所以△H<-a kJ/mol,故A错误;
B. 过程II可能使用了催化剂,使用催化剂降低反应活化能,平衡不移动,S02的平衡转化率不变,故B正确;
C. 该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量,属于放热反应,说明反应物断键吸收能量之和小于生成物成键释放能量之和,故C正确;
D. 反应处于密闭容器中,反应为可逆反应,不能进行到底,放出的热量小于a kJ,故D正确;
综上所述,本题选A。
【点睛】反应热=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量,如果反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量,反应为吸热反应;如果反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的能量,反应为放热反应。
21.下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是
A. 图①,放置于干燥空气中的铁钉不易生锈
B. 图②,若将钢闸门与电源的正极相连,可防止钢闸门腐蚀
C. 图②,若断开电源,钢闸门将发生吸氧腐蚀
D. 图③,若金属M比Fe活泼,可防止输水管腐蚀
【答案】B
【解析】
【分析】
A.干燥空气中不易形成原电池;
B. 与原电池的正极相连作阳极,易被腐蚀;
C.中性、碱性和弱酸性条件下易发生吸氧腐蚀;
D.M、Fe形成原电池时,Fe作正极。
【详解】A.形成原电池需要电解质溶液,所以干燥空气中不易形成原电池,则铁钉不会生锈,所以A选项是正确的;
B. 与原电池的正极相连作阳极,活泼金属作阳极时,金属失电子易被腐蚀,所以若将钢闸门与电源的正极相连,不能防止钢闸门腐蚀,故B错误;
C.中性、碱性和弱酸性条件下易发生吸氧腐蚀,所以钢闸门会发生吸氧腐蚀,所以C选项是正确的;
D. 若金属M比Fe活泼,M、Fe形成原电池时,Fe作正极,M失电子作负极,Fe被保护,所以D选项是正确的。
故答案选B。
22.恒温、恒压下,1 mol A和1 mol B在一个容积可变的密闭容器中发生如下反应:A(g)+2B(g)2C(g)。一段时间后达到平衡,生成a mol C。下列说法不正确的是
A. 物质A、B的转化率之比一定是1:2
B. 起始时刻和达到平衡后容器中的压强比为1:1
C. 若起始放入3 mol A和3 mol B,则达到平衡时生成3a mol C
D. 当v(正)(A)=v(逆)(B)时,可断定反应达到平衡
【答案】D
【解析】
【详解】A.A、B的起始量都是1mol,所以A、B的转化率之比等于参加反应的物质的物质的量之比,根据反应方程式可以知道,物质A、B的转化率之比一定是1:2,所以A选项是正确的;
B.根据题中条件,反应恒温、恒压下进行,所以起始时刻和达平衡后容器中的压强比为1:1,所以B选项是正确的;
C.在恒压下,放入3molA和3molB,与起始时1molA和1molB配比数相等,为等效平衡,则达平衡时生成3amolC,所以C选项是正确的;
D.若2v(正)(A)=v(逆)(B)时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故D错误。
故答案选D。
23.某密闭容器中发生如下反应:2X(g)+Y(g) 2Z(g) △H<0,下图是表示该反应速率(v)随时间(t)变化的关系图。t1、t2、t5时刻外界条件均有改变(但都没有改变各物质的用量)。则下列说法中正确的是
A. t6时刻后反应物的转化率最低 B. t5时增大了压强
C. t4时该反应的平衡常数小于t6时反应的平衡常数 D. t3时降低了温度
【答案】A
【解析】
【分析】
由图可知,t2时改变条件,正逆反应速率均增大且相等,改变的条件应是使用催化剂;t3时改变条件,正逆反应速率均减小,且逆反应速率大于正反应速率,改变的条件应是减小压强;t5时改变条件,正逆反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率,改变的条件应是升高温度;由图可知,t2平衡不移动,t3平衡逆向移动,t5平衡逆向移动,以此分析转化率变化。
【详解】A、当不改变反应物用量,平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率降低,所以t6时刻后反应物的转化率最低,故A正确;
B、t5时正逆反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率,改变的条件应是升高温度,故B错误;
C、t5时改变条件,正逆反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率,改变的条件应是升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,所以t4时该反应的平衡常数大于t6时反应的平衡常数,故C错误;
D、t3时改变条件,正逆反应速率均减小,且逆反应速率大于正反应速率,改变的条件是减小压强,故D错误。
故答案选A。
【点睛】本题考查影响化学反应速率的因素,注意把握反应的特点及图象分析是解答的关键,明确温度、压强、催化剂对反应速率的影响即可解答。
24.人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力,CO吸入肺中发生反应:CO+HbO2O2+HbCO,37℃时,该反应的平衡常数K=220。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍,会使人智力受损。下列结论错误的是
A. CO与HbO2反应的平衡常数K=
B. 当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时,人的智力才会受损
C. 人体吸入的CO越多,与血红蛋白结合的O2越少
D. 把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒,其原理是使上述平衡向左移动
【答案】B
【解析】
A、平衡常数等于生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积,则CO+HbO2O2+HbCO的平衡常数K=,故A正确;B、当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时,根据平衡常数K=可知,,,智力早就受到伤害了,故B错误;C、人体吸入的CO越多,CO的浓度增大,平衡正向移动,与血红蛋白结合的氧气越少,故C正确;D、CO中毒的病人放在高压氧仓中,氧气的浓度增大,平衡向左移动,故D正确。故选B。
25.下列选项中的原因或结论与现象不对应的是
选项
现象
原因或结论
A
在H2O2中加入MnO2,能加速H2O2的分解速率
MnO2降低了反应所需的活化能
B
将盛有NO2气体的密闭容器浸泡在热水中,容器内气体颜色变深
2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0,平衡向生成NO2方向移动
C
在密闭容器中有反应:A+xB(g)2C(g)达到平衡时测得c(A)为0.5 mol·L-1,恒温条件下将容器容积扩大到原来的两倍,测得c(A)为0.4 mol·L-1
A为非气体、x=1
D
向5mL 0.005mol·L-1FeCl3溶液中加入5mL 0.015mol·L-1 KSCN溶液,溶液呈红色,再滴加几滴1mol·L-1 KSCN溶液,溶液颜色加深
增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A、MnO2为H2O2分解的催化剂,能加速H2O2的分解速率,所以MnO2降低了反应所需的活化能,故A正确;
B、NO2为红棕色,N2O4为无色,将盛有NO2气体的密闭容器浸泡在热水中,容器内气体颜色变深,说明NO2浓度增大,平衡向生成NO2方向移动,2NO2 N2O4反应△H<0,故B正确;
C、达到平衡时测得c(A)为0.5mol/L,将容器容积扩大到原来的两倍,测得c(A)为0.4mol/L,说明减压平衡向生成A的方向移动,向左的方向气体的系数增大,故C错误;
D、再滴加几滴1mol·L-1KSCN溶液,增加了反应物浓度,溶液颜色加深,说明平衡向正反应方向移动,故D正确。
故答案选C。
【点睛】本题考查了催化剂对化学反应速率的影响和化学平衡的移动判断方法,化学平衡的影响因素,平衡移动规律是解题关键。
26.在一固定容积的密闭容器中进行着如下反应: CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) 其平衡常数K和温度t的关系如下:
t℃
700
800
850
1000
1200
K
2.6
1.7
1.0
0.9
0.6
(1)K的表达式为:____;
(2)该反应的正反应为___反应(“吸热”或“放热”);
(3)下列选项中可作为该反应在850℃时已经达到化学平衡状态的标志的是:_________
A.容器中压强不再变化 B.混合气体中CO浓度不再变化
C.混合气体的密度不再变化 D.c(CO2) = c(CO)= c(H2) = c(H2O)
(4)当温度为850℃,某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表:
CO
H2O
CO2
H2
0.5 mol
8.5 mol
2.0 mol
2.0 mol
此时上述的反应中正、逆反应速率的关系式是___________(填代号)。
A.v(正)>v(逆) B.v(正)<v(逆) C.v(正)=v(逆) D.无法判断
(5)在700℃通过压缩体积增大气体压强,则该反应中H2(g)的转化率___(“增大”、“减小”或“不变”);工业生产中,通过此方法使容器内气体压强增大以加快反应,却意外发现H2(g)的转化率也显著提高,请你从平衡原理解释其原因________。
【答案】 (1). (2). 放热 (3). B、D (4). B (5). 不变 (6). 压强增大使水蒸气液化,平衡向右移动
【解析】
【分析】
(1)根据化学平衡常数的概念以及温度对化学平衡、化学平衡常数的影响分析判断回答;
(2)化学平衡常数的大小只与温度有关,结合平衡常数与温度的关系判断平衡移动方向进行分析判断吸热放热;
(3)化学平衡的标志是正逆反应速率相同,平衡混合物中各物质的含量不变;
(4)根据浓度商与化学平衡常数的关系来分析;
(5)根据化学平衡移动原理进行判断。
【详解】(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,则根据方程式可知该反应的平衡常数表达式K=;
故答案为:;
(2)根据表中数据可知升高温度平衡常数K减小,说明反应向逆反应方向进行,因此正反应是放热反应。
故答案为:放热;
(3)A.反应前后体积不变,则容器中压强始终不变,不能说明反应达到平衡状态,A不符合;
B.混合气体中CO浓度不变,说明反应达到平衡状态,B符合;
C.反应过程中气体质量不变,体积不变,所以混合气体的密度始终不变,不能判断化学平衡,C不符合;
D.850℃时,当c(CO2) = c(CO)= c(H2) = c(H2O)时,Qc==1.0=K。所以反应达到平衡状态,D符合,
答案选BD。
(4)根据表中数据可知,此时Qc===1.1>1.0。所以反应没有达到平衡状态,此时反应应该是向逆反应方向进行的,所以v(正)<v(逆),
答案选B。
(5)反应前后气体的物质的量不变,故增大压强,平衡不移动,故该反应中H2(g)的转化率不变;压强增大使水蒸气液化,降低了水蒸气的浓度,平衡向右移动,
故答案为:压强增大使水蒸气液化,降低了水蒸气的浓度,平衡向右移动。
【点睛】该题的难点是平衡状态判断。在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。注意可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据:①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态,对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了,即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态,关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。
27.已知反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H <0。请回答下列问题:
(1)某温度下,在一固定体积为2升的密闭容器中,充入2molSO2和lmolO2发生上述反应,当反应进行到2分钟末时达到平衡,平衡混合物中SO3的质量分数为50%,则反应前2分钟内用SO2表示的平均反应速率为_____,SO2的转化率为____,此时反应的平衡常数为_________。
(2)在某恒温、恒压容器中,按体积比2: 1加入SO2和O2进行上述反应,达到平衡后,再向容器中充入适量SO3(g),达到新平衡时,c(O2)将比原平衡_____(填“增大”、“减小”、或“不变”)
(3)若在某恒温、恒容容器中,加入一定量SO3(g)发生上述反应,达到平衡后,再向容器 中充入适量SO3(g),达到新平衡时,c(SO2)/c(SO3)将比原平衡______(填“增大”、“减小”、或“不变”)。
【答案】 (1). 0.25mol∙L-1∙min-1 (2). 50% (3). 4 (4). 不变 (5). 减小
【解析】
【分析】
(1)结合化学平衡的三段式计算平衡状态下个物质的平衡浓度,结合平均反应速率、转化率和平衡常数计算得到;
(2)根据恒温恒压条件下的等效平衡分析判断;
(3)先根据恒温恒压条件下的等效平衡分析,恒容条件下相对于原平衡,等效于加压,平衡向右移动,以此判断。
【详解】(1)在一固定体积为2升的密闭容器中,充入2molSO2和lmolO2发生2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应,设当反应进行到2分钟末达到平衡时,消耗氧气的物质的量为x,进行如下计算:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始量(mol)2 1 0
变化量(mol)2x x 2x
平衡量(mol)2-2x 1-x 2x
根据平衡混合物中SO3的质量分数为50%,则100%=50%,解得x=0.5mol;
则反应前2分钟内用SO2表示的平均反应速率为=0.25mol∙L-1∙min-1;
SO2的转化率为100%=50%;
达到平衡时各物质的浓度分别为:c(SO2)==0.5mol/L,c(O2)==0.25mol/L,c(SO3)==0.5mol/L,此时反应的平衡常数为=4;
因此,本题正确答案为:0.25mol∙L-1∙min-1 ;50% ;4;
(2)保持恒温、恒压,反应达到平衡后,再向容器中充入适量SO3(g),在恒压条件下,与原平衡状态相同,是等效平衡,各物质的百分含量不变,所以c(O2)与原平衡相比,应该为不变;
因此,本题正确答案为:不变;
(3)恒温、恒容条件下达到平衡,达到平衡后,再向容器中充入适量SO3(g),恒容条件下相对于原平衡,等效于加压,平衡向右移动,c(SO3)增大,c(SO2)减小,c(SO2)/c(SO3)将比原平衡减小。
因此,本题正确答案为:减小。
28.CH4、H2、C都是优质的能源物质,它们燃烧的热化学方程式为:
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1
(1)在深海中存在一种甲烷细菌,它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活,甲烷细菌使1mol甲烷生成CO2气体与液态水,放出的能量________(填“>”“<”或“=”)890.3kJ。
(2)甲烷与CO2可用于合成水煤气(主要成分是一氧化碳和氢气):CH4+CO2=2CO+2H2,1gCH4完全反应可释放15.46kJ的热量,则:
①能表示该反应过程中能量变化的是________(填字母)。
②若将物质的量均为1mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中,体系放出的热量随着时间的变化如图所示,则CH4的转化率为________。
(3)C(s)与H2 (g)不反应,所以C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热无法直接测量,但通过上述反应可求出C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热ΔH=_____。
(4)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点,下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是_______(填字母)。
A.寻找优质催化剂,使CO2与H2O反应生成CH4与O2,并放出热量
B.寻找优质催化剂,在常温常压下使CO2分解生成碳与O2
C.寻找优质催化剂,利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成水煤气(CO、H2)
D.将固态碳合成为C60,以C60作为燃料
【答案】 (1). = (2). D (3). 63% (4). -74.8kJ·mol-1 (5). C
【解析】
【分析】
(1)CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890,.3kJ•mol-1,得到甲烷细菌使1mol甲烷生成CO2气体与液态水放出的热量;(2)①甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气):CH4+CO2═2CO+2H2,1g CH4完全反应可释放15.46kJ的热量,计算1mol甲烷完全反应放出的热量,反应为放热反应,据此分析图象判断;②依据①计算得到的反应的焓变,图中中是反应达到平衡状态时放热155.8KJ,计算反应的甲烷得到转化率;
(3)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol;②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1;③C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-393.5kJ/mol,反应C(石墨,s)+2H2(g)=CH4(g)可以是②+③-①得到,由此分析解答;(4)CO2与H2O反应生成CH4与O2的反应吸热,故A项不正确;使CO2分解生成碳与O2的反应为吸热反应,常温下不能发生,故B项不正确;利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)是合理的,C项正确;将固态碳合成为C60,以C60作为燃料,极不经济合算,故D项不正确。
【详解】(1)给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的多少和状态,与中间过程无关,故甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水,放出的能量仍等于890.3 kJ。(2)①1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量,则1 mol CH4完全反应放出热量为247.36 kJ,故D图符合题意;②CH4的转化率=155.8/247.36 ×100%≈63%。(3)②+③-①即得C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-74.8 kJ·mol-1。(4)已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1,则CO2与H2O反应生成CH4与O2的反应吸热,故A项不正确;使CO2分解生成碳与O2的反应为吸热反应,常温下不能发生,故B项不正确;利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)是合理的,C项正确;将固态碳合成为C60,以C60作为燃料,极不经济合算,故D项不正确,故选C。
【点睛】本题考查了热化学方程式书写、盖斯定律计算、反应热与能源,侧重分析与应用能力的考查,把握物质的性质、反应中的能量变化、化学研究等为解答的关键。
29.某课外活动小组同学用下图装置进行实验,试回答下列问题:
Ⅰ.以图1的实验装置进行实验。
(1)若开始时打开开关K2,闭合开关K1,则该装置为__________(填装置名称)。
(2)若开始时打开开关K1,闭合开关K2,则:
①U型管里总反应的离子方程式为____________________。
②对于上述实验,下列说法正确的是_________(填序号)。
A.溶液中Na+向B极移动
B.从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
D.若标准状况下从A极逸出2.24L气体,则外电路上通过的电子数目约为0.2NA
Ⅱ.以图2的实验装置进行实验。
(3)该小组同学认为,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图2装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾(电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过)。
①该电解槽的阳极反应式为___________________。单位时间内通过阴离子交换膜的离子数______(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②从出口D导出的溶液是____(填化学式)。
【答案】 (1). 原电池 (2). 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ (3). D (4). 4OH--4e-=2H2O+O2↑(或2H2O—4e-= O2↑+4H+ ) (5). 小于 (6). KOH
【解析】
【分析】
I.(1)若开始时打开开关K2,闭合开关K1,该装置为原电池,发生吸氧腐蚀;
(2)若开始时打开开关K1,闭合开关K2,该装置为电解池,石墨作阳极,铁作阴极,
①阳极上氯离子发生生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气;
②A.溶液中Na+向阴极移动;
B.氯气能置换出碘,碘与淀粉试液变蓝色,氢气没有此功能;
C.根据“析出什么加入什么”的原则判断;
D.A极反应为2H++2e-=H2↑,根据生成氢气的物质的量分析转移电子数;
II.(3)①电解硫酸钾溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气;根据电荷守恒判断交换离子数多少;
②电解时,阴极上氢离子放电生成氢气,同时溶液中产生氢氧化钾从D口导出。
【详解】I.(1)若开始时打开开关K2,闭合开关K1,该装置没有外接电源,且能自发的进行氧化还原反应,符合原电池的构成条件,则为原电池,铁发生吸氧腐蚀,
因此,本题正确答案是:原电池;
(2)若开始时打开开关K1,闭合开关K2,该装置为电解池,石墨作阳极,铁作阴极,
①阳极上氯离子发生生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气,同时阴极附近还有氢氧根离子生成,所以其电池反应式为:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑,
因此,本题正确答案是:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;
②A.溶液中Na+向阴极A电极移动,故错误;
B.氯气能置换出碘,碘与淀粉试液变蓝色,氢气没有此功能,A逸出的气体是氢气,所以不能实现该实验,故错误;
C.阴极上析出氢气,阳极上析出氯气,实质上相当于析出氯化氢,根据“析出什么加入什么”的原则知,应该向溶液中通入氯化氢气体,故错误;
D. A极反应为2H++2e-=H2↑,若标准状况下从A极逸出2.24L气体,即产生0.1mol氢气,则外电路上通过的电子数目约为0.2NA,故正确;
所以D选项是正确的;
II.(3) ①电解硫酸钾溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,根据电荷守恒知,通过阴离子交换膜的离子(SO42-)数小于通过阳离子交换膜的离子(K+)数,
因此,本题正确答案是:4OH--4e-=2H2O+O2↑;小于;
②电解时,阴极上氢离子放电生成氢气,同时溶液中产生氢氧化钾,气体从上口C放出,则氢氧化钾从D口流出,所以从出口D导出的溶液是KOH。
因此,本题正确答案是:KOH。
【点睛】本题考查了电解池原理,明确离子放电顺序及各个电极上放电的离子是解本题关键,难点是电极反应式的书写,也为易错点,要熟练掌握。
30.某小组利用H2C2O4溶液和硫酸酸化的KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时通过测定酸性KMnO4溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
实验编号
0.1mol/L酸性KMnO4溶液的体积/mL
0.6mol/LH2C2O4溶液的体积/mL
H2O的体积/mL
实验温度/℃
溶液褪色所需时间/min
①
10
V1
35
25
②
10
10
30
25
③
10
10
V2
50
(1)表中V1=_______mL,V2=_______mL。
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号,下同),可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。
(3)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为2min,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)=________mol·L-1·min-1。
【答案】 (1). 5 (2). 30 (3). ②和③ (4). ①和② (5). 0.025
【解析】
【详解】(1)为了便于实验的对照,往往控制两组实验的某一个条件不同,在三组实验中两溶液混合后总体积为50ml,由此可得V1=50-35-10=5ml,V2=50-10-10=30ml;故答案为:5、30;
(2)分析表中数据可看出,②和③两个实验仅温度不同,①和②两个实验仅草酸浓度不同,所以探究温度对化学反应速率影响的实验是②和③,探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验是①和②。故答案为:②和③、①和②;
(3)用H2C2O4溶液的浓度变化表示的平均反应速率为:v(H2C2O4)== 0.025mol·L-1·min-1。
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