河南省新乡市长垣县宏力学校2021-2022学年高二上学期期中化学试卷
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这是一份河南省新乡市长垣县宏力学校2021-2022学年高二上学期期中化学试卷,共34页。试卷主要包含了△H=+130kJ•ml﹣1等内容,欢迎下载使用。
2021-2022学年河南省新乡市长垣县宏力学校高二(上)期中化学试卷
一.选择题:(本题共20个小题,每题3分,共60分)
1.(3分)化学反应速率在工农业生产和日常生活中都有重要作用,下列说法正确的是( )
A.在化学工业中,使用催化剂一定能提高经济效益
B.将肉类等食品进行低温冷藏,能使其永远不会腐败变质
C.茶叶等包装中加入的还原性铁粉,能显著延长茶叶储存时间
D.夏天面粉发酵速度与冬天面粉发酵速度相差不大
2.(3分)下列说法或表示方法不正确的是( )
A.盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现
B.在稀溶液中:H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ•mol﹣1,含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
C.H2(g)的燃烧热ΔH=﹣285.8kJ•mol﹣1,则2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)ΔH=285.8kJ•mol﹣1
D.由C(石墨,s)=C(金刚石,s)ΔH>0,可知,石墨比金刚石稳定
3.(3分)已知:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+130kJ•mol﹣1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=﹣220kJ•mol﹣1。
断开1molH﹣H、O﹣O分别需要吸收436kJ、496kJ的热量,则断开1molO﹣H需要吸收的热量为( )
A.332kJ B.118kJ C.462kJ D.360kJ
4.(3分)在一定条件下,S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g),反应过程和能量关系可用如图简单表示(图中的ΔH表示生成1mol含硫产物的数据)。由图得出的结论正确的是( )
A.S8(s)的燃烧热ΔH=﹣8akJ•mol﹣1
B.2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g) ΔH=﹣2bkJ•mol﹣1
C.S8(s)+8O2(g)=8SO2(g) ΔH=﹣akJ•mol﹣1
D.由1molS8(s)生成SO3(g)的反应热ΔH=﹣(a+b)kJ•mol﹣1
5.(3分)把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有500mL 0.5mol•L﹣1硫酸溶液的烧杯中,该铝片与硫酸反应产生氢气的速率v与反应时间t可用如图所示的坐标曲线来表示:
下列推论错误的是( )
A.0→a段不产生氢气是因为表面的氧化物隔离了铝和硫酸溶液
B.b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高
C.c点时反应处平衡状态
D.t>c产生氢气的速率降低主要是因为溶液中c(H+)降低
6.(3分)某温度下,浓度都是1mol•L﹣1的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成气体Z。反应2min后,测得参加反应的X2为0.6mol•L﹣1,用Y2表示的反应速率v(Y2)═0.1mol•L﹣1•min﹣1,生成的c(Z)为0.4mol•L﹣1,则该反应的化学方程式是( )
A.X2+2Y2═2XY2 B.2X2+Y2═2X2Y
C.3X2+Y2═2X3Y D.X2+3Y2═2XY3
7.(3分)在一定温度下、容积不变的密闭容器,可逆反应A(g)+3B(g)(g)+2D(s)到平衡状态的标志是( )
①C的生成速率与C的消耗速率相等
②单位时间内生成a mol A,同时生成3a mol B
③A、B、C的浓度不再改变
④混合气体的密度不再改变
⑤混合气体的总压强不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
⑦A、B、C的浓度之比为1:3:2
A.③④⑤⑥⑦ B.①③④⑤⑥ C.①②③④⑦ D.②③④⑤⑥
8.(3分)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)⇌COS(g)+H2(g) K=0.1,平衡后CO物质的量为8mol。下列说法正确的是( )
A.起始时H2S的物质的量为7mol
B.CO、H2S的转化率之比为1:1
C.升高温度,COS浓度减小,表明该反应是吸热反应
D.恒温下向平衡体系中再加入CO、H2S、COS、H2各1mol,平衡不移动
9.(3分)在密闭容器中,反应2NO2⇌N2O4在不同条件下的化学平衡情况如图a、图b所示.图a表示恒温条件下c(NO2)的变化情况;图b表示恒压条件下,平衡体系中N2O4的质量分数随温度的变化情况(实线上的任意一点为对应温度下的平衡状态).下列说法正确的是( )
A.其它条件不变时,向平衡体系中充入N2O4,平衡常数增大
B.图a中,A1一A2变化的原因一定是充入了NO2
C.图b中,E点对应状态中,v(正)>v(逆)
D.图b中,E→A所需时间为x,D→C所需时间为y,则x<y
10.(3分)在密闭容器中,给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热,在催化剂存在下发生反应:CO(g)2O(g)⇌H2(g)+CO2(g).在500℃时,平衡常数K=9.若反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02mol/L( )
A.25% B.50% C.75% D.80%
11.(3分)如图a为在恒温恒容密闭容器中分别充入X、Y、Z三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间的变化.若从t2开始,每个时刻只改变一个且不同的条件,物质Z的正、逆反应速率随时间变化如图b.下列说法不正确的是( )
A.0~t1min内X与Y的平均反应速率之比为3:2
B.t2时刻改变的条件可能是压强或催化剂
C.该反应的正反应为放热反应
D.该反应中Z一定为产物
12.(3分)一定温度下,将2mol A和2mol B两种气体混合放入体积为2L的密闭刚性容器中,发生反应3A(g)(g)⇌xC(g)+2D(g),生成0.8mol D,并测得C的物质的量浓度为0.4mol•L﹣1,下列说法正确的是( )
A.x的值为1
B.A的平衡转化率为40%
C.此温度下该反应的平衡常数K等于0.5
D.A和B的平衡转化率相等
13.(3分)已知某可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g),如图表示在不同反应时间t时,温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数B%的关系曲线,下列判断正确的是( )
A.T1<T2 p1>p2 m+n>p 放热反应
B.T1>T2 p1<p2 m+n>p 吸热反应
C.T1<T2 p1>p2 m+n<p 放热反应
D.T1>T2 p1<p2 m+n<p 吸热反应
14.(3分)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g),设起始=Z,平衡时CH4的体积分数 (CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ (CH4)减小
B.图中Z的大小为a>3>b
C.该反应的焓变△H>0
D.图中X点对应的平衡混合物中=3
15.(3分)自由能的变化(△G)是 反应方向判断的复合判据:△G=△H﹣T△S.△G<0时,反应正向自发进行。已知工业上常利用CH4和H2O来制备水煤气,原理为CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H>0 则下列说法正确的是( )
A.△S>0 高温下能自发
B.△S<0 高温下能自发
C.△S<0 低温下能自发
D.△S>0 任何温度下能自发
16.(3分)下列事实一定能证明HNO2是弱电解质的是( )
①向HNO2中加入NaNO2固体后pH增大;
②用HNO2溶液做导电实验,灯泡很暗;
③HNO2和NaCl不能发生反应;
④0.1mol/LHNO2溶液的pH=2.1;
⑤NaNO2和H3PO4反应,生成HNO2;
⑥pH=1的HNO2稀释至100倍,pH约为2.3。
A.①④⑥ B.②③④ C.①④⑤⑥ D.全部
17.(3分)H2S水溶液中存在电离平衡H2S⇌H++HS﹣和HS﹣⇌H++S2﹣。若向H2S溶液中( )
A.加水,平衡向右移动,溶液中氢离子浓度增大
B.通入过量SO2气体,平衡向左移动,溶液pH值增大
C.滴加新制氯水,平衡向左移动,溶液pH值减小
D.加入少量硫酸铜固体(忽略体积变化),氢离子浓度减小
18.(3分)关于室温下pH相同、体积相同的醋酸与盐酸两种稀溶液,下列说法正确的是( )
A.温度均升高20℃(忽略溶液的挥发和Kw的改变),两溶液的pH均不变
B.加入适量醋酸钠固体后,两溶液的pH均增大
C.加水稀释100倍后,醋酸溶液中c(H+)比盐酸溶液中的小
D.与足量的NaHCO3溶液反应,产生的气体一样多
19.(3分)25℃时,水的电离达到平衡:H2O⇌H++OH﹣ΔH>0,下列叙述正确的是( )
A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH﹣)降低
B.向水中加入少量NaHSO4固体,c(H+)增大,Kw不变
C.向水中加入少量固体Na,平衡逆向移动,c(H+)降低
D.将水加热,Kw增大,pH不变
20.(3分)现有常温下的四份溶液:①0.01mol⋅L﹣1CH3COOH;②0.01mol⋅L﹣1HCl;③pH=12的氨水;④pH=12的NaOH溶液。下列说法正确的是( )
A.①中水的电离程度最小,③中水的电离程度最大
B.将②、③混合,若有pH=7,则消耗溶液的体积:③>②
C.若将①、③等体积混合,则混合后溶液呈中性
D.将四份溶液稀释相同倍数后,溶液的pH:③>④>①>②
二、填空题:(共三道题,共40分)
21.(13分)草酸(H2C2O4)是一种易溶于水的二元有机弱酸,用途广泛,可与酸性KMnO4发生氧化还原反应。
Ⅰ.某化学学习小组要探究影响化学反应速率的因素,设计了如下的方案并记录实验结果(忽略溶液混合体积变化)。
物理量
V(0.20mol/LH2C2O4)/mL
V(蒸馏水)/mL
V(0.0100mol/LKMnO4溶液)/mL
T/℃
乙
①
2.0
0
4.0
50
②
2.0
0
4.0
25
③
1.0
a
4.0
25
(1)请写出H2C2O4与酸性KMnO4反应的离子方程式: ;
(2)上述实验①、②是探究 对化学反应速率的影响;若上述实验②、③是探究浓度对化学反应速率的影响,则a为 ;
(3)为探究影响化学反应速率的因素,表格中需要定量测量的物理量“乙”是: 。
Ⅱ.草酸晶体的组成可表示为H2C2O4•xH2O,通过下列实验测定x值,步骤如下:
①称取6.30g草酸晶体配成100mL水溶液。
②取25.00mL所配草酸溶液置于锥形瓶中,加入适量稀硫酸,用0.5000mol/LKMnO4溶液进行滴定,到达滴定终点时,消耗KMnO4溶液10.02mL。
③重复②步骤2次,消耗KMnO4溶液的体积分别为11.02mL和9.98mL。
(1)步骤①配制草酸溶液时,需用的玻璃仪器:烧杯、玻璃棒和 ;
(2)判断到达滴定终点的实验现象是 ;
(3)其它操作正确的情况下,以下操作会使测定的x值偏小的是 ;
A.滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗
B.锥形瓶用蒸馏水洗净之后,用草酸溶液润洗
C.开始滴定时滴定管尖嘴处有气泡,滴定结束气泡消失
D.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度
(4)根据以上实验数据计算x值 。
22.(13分)(15分)能源开发和利用是科学研究的热点课题。
(1)几个有关CO的热化学方程式如下:
I.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H1
II.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2
III.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H3
则3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H= (用含△H1、△H2、△H3的代数式表示)。
(2)在1L恒容密闭容器中充入一定量CH3OH发生反应:2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H,测得CH3OH的浓度与温度的关系如图所示:
①△H (填“>”“<”或“=”)0,说明理由 。
②在T1时达到平衡后,再向容器中充入少量甲醇蒸气,CH3OH的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)工业上,利用水煤气合成CH3OH的反应表示如下:2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)△H=﹣91.0kJ•mol﹣1,向1 L的恒容密闭容器中加入0.1mol H2和0.05mol CO在一定温度下发生上述反应,10 min后反应达到平衡状态,测得放出的热量为3.64 kJ。
①从反应开始恰好平衡状态时,H2的平均反应速率v(H2)为 。
②在温度不变条件下,上述反应达到平衡后再向容器中充入0.01 mol H2和0.05 mol CH3OH(g)时,平衡 (填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。
(4)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.5 kJ•mol﹣1
II.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2=﹣90.4 kJ•mol﹣1
III.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)△H3
一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1mol CO2和3mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为a mol,CO为b mol2O(g)的浓度为 mol•L﹣1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应III的平衡常数为 。
23.(14分)氢气是一种清洁高效的新型能源,如何经济实用的制取氢气成为重要课题。
(1)硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如图。
已知:
反应Ⅱ:H2SO4(aq)═SO2(g)+H2O(l)+O2(g)△H2=+327kJ•mol﹣1
反应Ⅲ:2HI(aq)═H2(g)+I2(g)△H3=+172kJ•mol﹣1
反应2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H=+572kJ•mol﹣1
则反应Ⅰ的热化学方程式为 。
(2)H2S可用于高效制取氢气,发生的反应为2H2S(g)⇌S2(g)+2H2(g)。
Ⅰ.若起始时容器中只有H2S,平衡时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图1。
①图中曲线Z表示的物质是 。(填化学式)
②C点时H2S的转化率为 %。(保留一位小数)
③A点时,设容器内的总压为pPa,则平衡常数Kp= 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
Ⅱ.若在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0mol H2S、1.0mol H2S,测得不同温度下H2S的平衡转化率如图2所示。
①M点、O点和N点的逆反应速率v(M)、v(O)和v(N) 。(用“>”“<”或“=”表示,下同)
②M、N两点容器内的压强2p(M) p(N),平衡常数K(M)、K(N)(O)三者的大小关系为 。
2021-2022学年河南省新乡市长垣县宏力学校高二(上)期中化学试卷
参考答案与试题解析
一.选择题:(本题共20个小题,每题3分,共60分)
1.(3分)化学反应速率在工农业生产和日常生活中都有重要作用,下列说法正确的是( )
A.在化学工业中,使用催化剂一定能提高经济效益
B.将肉类等食品进行低温冷藏,能使其永远不会腐败变质
C.茶叶等包装中加入的还原性铁粉,能显著延长茶叶储存时间
D.夏天面粉发酵速度与冬天面粉发酵速度相差不大
【分析】A.催化剂可加快反应速率;
B.降低温度,反应速率减小;
C.铁粉具有还原性,与氧气反应;
D.升高温度可加快反应速率。
【解答】解:A.在化学工业中,但不影响化学平衡的移动,故A错误;
B.将肉类等食品进行低温冷藏,但不能杀死细菌,故B错误;
C.茶叶等包装中加入的还原性铁粉,能显著延长茶叶储存时间;
D.夏天温度比冬天高,则夏天面粉发酵速度与冬天面粉发酵速度快;
故选:C。
【点评】本题考查化学反应速率,为高考常见题型,把握温度、催化剂、压强对反应的影响为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,题目难度不大。
2.(3分)下列说法或表示方法不正确的是( )
A.盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现
B.在稀溶液中:H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ•mol﹣1,含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
C.H2(g)的燃烧热ΔH=﹣285.8kJ•mol﹣1,则2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)ΔH=285.8kJ•mol﹣1
D.由C(石墨,s)=C(金刚石,s)ΔH>0,可知,石墨比金刚石稳定
【分析】A.反应的热效应只与始态、终态有关,与过程无关;
B.浓硫酸稀释放热;
C.H2(g)的燃烧热ΔH=﹣285.8kJ•mol﹣1,则H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=﹣285.8kJ/mol;
D.能量越低越稳定。
【解答】解:A.反应的热效应只与始态,与过程无关,故A正确;
B.浓硫酸稀释放热2SO4的浓硫酸与含3molNaOH的氢氧化钠溶液混合,放出的热量大于57.3kJ;
C.H2(g)的燃烧热ΔH=﹣285.2kJ•mol﹣1,则H2(g)+O2(g)=H3O(l)△H=﹣285.8kJ/mol,则2H6O(l)=2H2(g)+O2(g)ΔH=+571.6kJ•mol﹣1,故C错误;
D.由C(石墨,s)△H>3可知,根据能量越低越稳定,故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查反应热与焓变,为高频考点,把握反应中能量变化、能量与稳定性、燃烧热和中和热为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,题目难度不大。
3.(3分)已知:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+130kJ•mol﹣1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=﹣220kJ•mol﹣1。
断开1molH﹣H、O﹣O分别需要吸收436kJ、496kJ的热量,则断开1molO﹣H需要吸收的热量为( )
A.332kJ B.118kJ C.462kJ D.360kJ
【分析】由C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+130kJ•mol﹣1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=﹣220kJ•mol﹣1
结合盖斯定律可知,①×②得到2H2O(g)=2H2(g)+O2(g),可计算其△H,
且焓变等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量,以此来解答。
【解答】解:由C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+130kJ•mol﹣7
2C(s)+O2(g)=7CO(g)△H=﹣220kJ•mol﹣1
结合盖斯定律可知,①×②得到2H8O(g)=2H2(g)+O6(g),其△H=(+130kJ•mol﹣1)×2﹣(﹣220kJ•mol﹣2)=+480kJ/mol,
断开1molH﹣H、O﹣O分别需要吸收436kJ,设断开1molO﹣H需要吸收的热量为x,
则2×2×x﹣2×436﹣496=480,解得x=462kJ,
故选:C。
【点评】本题考查反应热与焓变,为高考常见题型,把握焓变的计算、盖斯定律的应用为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意焓变与键能的关系,题目难度不大。
4.(3分)在一定条件下,S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g),反应过程和能量关系可用如图简单表示(图中的ΔH表示生成1mol含硫产物的数据)。由图得出的结论正确的是( )
A.S8(s)的燃烧热ΔH=﹣8akJ•mol﹣1
B.2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g) ΔH=﹣2bkJ•mol﹣1
C.S8(s)+8O2(g)=8SO2(g) ΔH=﹣akJ•mol﹣1
D.由1molS8(s)生成SO3(g)的反应热ΔH=﹣(a+b)kJ•mol﹣1
【分析】A.依据燃烧热概念分析计算;
B.1molSO3分解吸收b kJ热量;
C.1molO2和molS8反应生成二氧化硫放热akJ;
D.1molS8(s)生成SO3(g)放出8(a+b)kJ热量。
【解答】解:A.依据图象分析1molO2和molS8反应生成二氧化硫放热akJ/mol,依据燃烧热的概念是3mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量8(s)+8O3(g)=8SO2(g)△H=﹣7akJ/mol,则S8(s)的燃烧热△H=﹣8akJ•mol﹣4,故A正确;
B.1molO2和molS8反应生成二氧化硫放热akJ,则4SO3(g)⇌2SO3(g)+O2(g)△H=+2b kJ•mol﹣2,故B错误;
C.1molO2和molS8反应生成二氧化硫放热akJ,则S4(s)+8O2(g)=7SO2(g)△H=﹣8a kJ•mol﹣4;故C错误;
D.1molS8(s)生成SO3(g)放出8(a+b)kJ热量,则由1molS4(s)生成SO3(g)的反应热△H=﹣8(a+b)kJ•mol﹣2,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查了反应能量变化的分析判断,焓变的计算应用,反应热和键能的计算关系应用,图象分析和概念理解是解题关键,题目难度中等。
5.(3分)把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有500mL 0.5mol•L﹣1硫酸溶液的烧杯中,该铝片与硫酸反应产生氢气的速率v与反应时间t可用如图所示的坐标曲线来表示:
下列推论错误的是( )
A.0→a段不产生氢气是因为表面的氧化物隔离了铝和硫酸溶液
B.b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高
C.c点时反应处平衡状态
D.t>c产生氢气的速率降低主要是因为溶液中c(H+)降低
【分析】A、根据铝的表面有一层致密的氧化膜;
B、金属和酸的反应是放热反应,根据温度对化学反应速率的影响分析;
C、反应不是化学平衡,t=c时温度影响最大;
D、溶液的浓度影响化学反应速率。
【解答】解:A、因铝的表面有一层致密的Al2O3能与硫酸反应得到盐和水,无氢气放出7O3+3H2SO4=Al2(SO7)3+3H2O,故A正确;
B、在反应过程中,反应速率减小,溶液温度升高,且后者为主要因素;
C、反应不是可逆反应,当t=c时温度影响最大,浓度减少是主要因素;
D、随着反应的进行,所以反应速率逐渐减小。
故选:C。
【点评】本题主要考查了影响化学反应速率的因素,关键是分析图象结合外界条件对化学反应速率的影响等知识点来解答,难度不大。
6.(3分)某温度下,浓度都是1mol•L﹣1的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成气体Z。反应2min后,测得参加反应的X2为0.6mol•L﹣1,用Y2表示的反应速率v(Y2)═0.1mol•L﹣1•min﹣1,生成的c(Z)为0.4mol•L﹣1,则该反应的化学方程式是( )
A.X2+2Y2═2XY2 B.2X2+Y2═2X2Y
C.3X2+Y2═2X3Y D.X2+3Y2═2XY3
【分析】2min内v(X2)===0.3mol•L﹣1•min﹣1,v(Z)===0.2mol•L﹣1•min﹣1,相同时间内不同物质的反应速率之比等于计量数之比,所以X2、Y2、Z的计量数之比=0.3mol•L﹣1•min﹣1:0.1mol•L﹣1•min﹣1:0.2mol•L﹣1•min﹣1=3:1:2。
【解答】解:2min内v(X2)===3.3mol•L﹣1•min﹣2,v(Z)===0.2mol•L﹣4•min﹣1,相同时间内不同物质的反应速率之比等于计量数之比,所以X2、Y4、Z的计量数之比=0.3mol•L﹣4•min﹣1:0.7mol•L﹣1•min﹣1:2.2mol•L﹣1•min﹣3=3:1:3,根据原子守恒知3Y,则该反应方程式为3X6+Y2═2X7Y,
故选:C。
【点评】本题考查化学反应速率计算,侧重考查分析、判断及计算能力,明确化学反应速率之比与计量数之比的关系是解本题关键,知道反应速率的计算方法,题目难度不大。
7.(3分)在一定温度下、容积不变的密闭容器,可逆反应A(g)+3B(g)(g)+2D(s)到平衡状态的标志是( )
①C的生成速率与C的消耗速率相等
②单位时间内生成a mol A,同时生成3a mol B
③A、B、C的浓度不再改变
④混合气体的密度不再改变
⑤混合气体的总压强不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
⑦A、B、C的浓度之比为1:3:2
A.③④⑤⑥⑦ B.①③④⑤⑥ C.①②③④⑦ D.②③④⑤⑥
【分析】A(g)+3B(g)⇌2C(g)+2D(s)为气体体积缩小的可逆反应,该反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各组分的浓度、百分含量等变量不再变化,以此进行判断。
【解答】解:①C的生成速率与C的消耗速率相等,表明正逆反应速率相等,故①正确;
②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB,无法判断平衡状态;
③A、B、C的浓度不再改变,该反应达到平衡状态;
④D为固态,混合气体的质量为变量,则混合气体的密度为为变量,表明达到平衡状态;
⑤该反应为气体物质的量缩小的反应,混合气体的总压强为变量,表明达到平衡状态;
⑥该反应为气体物质的量缩小的反应,混合气体的总物质的量为变量,表明达到平衡状态;
⑦各组分浓度与初始浓度、转化率有关,A、B,该反应不一定达到平衡状态;
故选:B。
【点评】本题考查化学平衡状态的判断,为高频考点,把握题干反应特点、化学平衡状态的特征为解答关键,试题侧重考查学生的分析与应用能力,题目难度不大。
8.(3分)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)⇌COS(g)+H2(g) K=0.1,平衡后CO物质的量为8mol。下列说法正确的是( )
A.起始时H2S的物质的量为7mol
B.CO、H2S的转化率之比为1:1
C.升高温度,COS浓度减小,表明该反应是吸热反应
D.恒温下向平衡体系中再加入CO、H2S、COS、H2各1mol,平衡不移动
【分析】设开始加入的H2S的物质的量为xmol,平衡后CO物质的量为8mol,则
mol CO(g)+H2S(g)⇌COS(g)+H2(g)
开始 10 x 0 0
转化 2 2 2 2
平衡 8 x﹣2 2 2
A.由K==0.1可计算x;
B.转化率=×100%;
C.升高温度,COS浓度减小,可知升高温度平衡逆向移动;
D.恒温下向平衡体系中再加入CO、H2S、COS、H2各1mol,Qc===>K=0.1。
【解答】解:设开始加入的H2S的物质的量为xmol,平衡后CO物质的量为8mol,则
mol CO(g)+H8S(g)⇌COS(g)+H2(g)
开始 10 0
转化 6 2 2
平衡 3 2 2
A.该反应为气体体积不变的反应,体积不影响浓度幂之积的比,由K=,=2.1,起始时H2S的物质的量为8mol,故A正确;
B.转化率=×100%、H2S的转化率之比为:=7:10;
C.升高温度,COS浓度减小,则正反应为放热反应;
D.恒温下向平衡体系中再加入CO、H5S、COS、H2各1mol,Qc===>K=0.2,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查化学平衡的计算,题目难度不大,明确化学平衡三段式、K及转化率的计算为解答的关键,侧重分析与计算能力的考查,注意选项D为解答的难点。
9.(3分)在密闭容器中,反应2NO2⇌N2O4在不同条件下的化学平衡情况如图a、图b所示.图a表示恒温条件下c(NO2)的变化情况;图b表示恒压条件下,平衡体系中N2O4的质量分数随温度的变化情况(实线上的任意一点为对应温度下的平衡状态).下列说法正确的是( )
A.其它条件不变时,向平衡体系中充入N2O4,平衡常数增大
B.图a中,A1一A2变化的原因一定是充入了NO2
C.图b中,E点对应状态中,v(正)>v(逆)
D.图b中,E→A所需时间为x,D→C所需时间为y,则x<y
【分析】A.平衡常数只受温度的影响;
B.A1一A2二氧化氮的浓度增大,平衡正向移动;
C.图b中,E点二氧化氮的含量比平衡低;
D.温度越高,反应速率越大.
【解答】解:A.平衡常数只受温度的影响,则平衡常数不变;
B.A1一A2二氧化氮的浓度增大,平衡正向移动,故B错误;
C.图b中,则平衡向正向移动,v(正)>v(逆),故C正确;
D.温度越高,温度高时反应速率大,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查化学平衡图象问题,为高频考点,侧重考查学生的分析能力,注意把握曲线的变化特点,难度不大。
10.(3分)在密闭容器中,给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热,在催化剂存在下发生反应:CO(g)2O(g)⇌H2(g)+CO2(g).在500℃时,平衡常数K=9.若反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02mol/L( )
A.25% B.50% C.75% D.80%
【分析】依据化学平衡的三段式列式计算,平衡状态下的物质浓度,运用平衡常数的概念列式得到;
【解答】解:依据化学平衡,设一氧化碳的消耗浓度为X
CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO4(g)
起始量(mol/L) 0.02 0
变化量(mol/L) X X
平衡量(mol/L) 5.02﹣X X
平衡常数K===9
解得:X=0.015mol/L;
一氧化碳转化率=×100%=75%
故选:C。
【点评】本题考查了化学平衡的三段式计算,平衡常数、转化率的概念计算应用,注意平衡常数的计算是用平衡浓度计算,题目较简单。
11.(3分)如图a为在恒温恒容密闭容器中分别充入X、Y、Z三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间的变化.若从t2开始,每个时刻只改变一个且不同的条件,物质Z的正、逆反应速率随时间变化如图b.下列说法不正确的是( )
A.0~t1min内X与Y的平均反应速率之比为3:2
B.t2时刻改变的条件可能是压强或催化剂
C.该反应的正反应为放热反应
D.该反应中Z一定为产物
【分析】t1~t2阶段、t2~t3阶段与t4~t5阶段正逆反应速率都相等,每个时刻只改变一个且不同的条件,t2~t3阶段与t4~t5阶段反应速率加快且平衡不移动,说明分别是使用了催化剂和加压,则反应前后气体体积不变,0﹣t1时,X减少0.09mol/L,Y增大0.06mol/L,所以Z一定是生成物,且生成0.03mol/L,t3~t4阶段改变的条件为降低反应温度,平衡逆向移动,说明正反应吸热,以此来解答.
【解答】解:A、0~t1min内X与Y的平均反应速率之比等于浓度的变化量之比,即为:(2.15﹣0.06):(0.11﹣3.05)=3:2;
B、t7~t2阶段、t2~t2阶段与t4~t5阶段正逆反应速率都相等,每个时刻只改变一个且不同的条件,t8~t3阶段与t4~t8阶段反应速率加快且平衡不移动,说明分别是使用了催化剂和加压,故B正确;
C、t3~t4阶段改变的条件为降低反应温度,平衡逆向移动,故C错误;
D、每个时刻只改变一个且不同的条件,t8~t3阶段与t4~t2阶段反应速率加快且平衡不移动,说明分别是使用了催化剂和加压,0﹣t1时,X减少5.09mol/L,所以Z一定是生成物;
故选:C。
【点评】本题考查了化学反应速率图象和平衡移动图象问题,注意反应前后气体体积不变的反应加压平衡不移动,反应速率加快,题目难度较大.
12.(3分)一定温度下,将2mol A和2mol B两种气体混合放入体积为2L的密闭刚性容器中,发生反应3A(g)(g)⇌xC(g)+2D(g),生成0.8mol D,并测得C的物质的量浓度为0.4mol•L﹣1,下列说法正确的是( )
A.x的值为1
B.A的平衡转化率为40%
C.此温度下该反应的平衡常数K等于0.5
D.A和B的平衡转化率相等
【分析】平衡时c(D)==0.4mol/L,c(C):c(D)=0.4mol/L:0.4mol/L=1:1,所以x=2,则
3A(g)+B(g)⇌2C(g)+2D(g),(单位mol)
起始:2 2 0 0
转化:1.2 0.4 0.8 0.8
平衡:0.8 1.6 0.8 0.8
以此解答该题。
【解答】解:A.由以上分析可知x=2,故A错误;
B.A的平衡转化率为=60%;
C.由以上分析可知,平衡时各物质的量浓度分别为0.6mol/L、0.4mol/L。则K=,故C正确;
D.A、B按3:6反应,则转化率不等。
故选:C。
【点评】本题考查化学平衡计算,为高频考点,侧重考查学生分析计算能力,明确化学方程式中各个物理量的关系式是解本题关键,题目难度不大。
13.(3分)已知某可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g),如图表示在不同反应时间t时,温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数B%的关系曲线,下列判断正确的是( )
A.T1<T2 p1>p2 m+n>p 放热反应
B.T1>T2 p1<p2 m+n>p 吸热反应
C.T1<T2 p1>p2 m+n<p 放热反应
D.T1>T2 p1<p2 m+n<p 吸热反应
【分析】根据“先拐先平,数值大”原则,采取定一议二得到温度和压强的大小关系,根据图示,结合压强和B的含量的关系判断方程式前后的系数和大小关系,根据温度和B的含量的关系,确定化学反应的吸放热情况.
【解答】解:定压强相同,比较温度不同时1、P2与曲线T5、P2,根据先出现拐点,先到达平衡,所以T1>T5,由图知温度越高,B的含量越低,升高温度,故正反应为吸热反应;
定温度相同,比较压强不同时1、P1与曲线T3、P2,根据先出现拐点,先到达平衡,所以P1<P5,由图知压强越大,B的含量越高,增大压强,所以m+n<p;
根据以上分析得出:T1>T2,反应吸热,P3<P2,m+n<p,
故选:D。
【点评】本题考查化学反应速率及化学平衡图象,注意把握曲线的先拐先平以及B的体积分数大小,正确判断外界条件对平衡移动的影响,明确图象中纵横坐标及点、线、面的意义,难度中等.
14.(3分)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g),设起始=Z,平衡时CH4的体积分数 (CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ (CH4)减小
B.图中Z的大小为a>3>b
C.该反应的焓变△H>0
D.图中X点对应的平衡混合物中=3
【分析】由图象可知升高温度,甲烷的体积分数减小,说明升高温度平衡正向移动,则正反应为吸热反应,起始=Z,Z越小,说明加入甲烷的物质的量相对水来说越多,含量越大,以此解答该题。
【解答】解:A.增大压强,所以平衡在加压后φ(CH4)增大,故A错误;
B.起始,Z越小,达到平衡时甲烷的含量越多,故B错误;
C.升高温度,说明升高温度平衡正向移动,故C正确;
D.起始,水和甲烷按5:1反应,二者比值不等于3。
故选:C。
【点评】本题考查了化学平衡的影响因素及应用,为高频考点,题目难度不大,明确化学平衡及其影响为解答关键,试题侧重基础知识的考查,有利于提高学生的分析能力及灵活应用能力。
15.(3分)自由能的变化(△G)是 反应方向判断的复合判据:△G=△H﹣T△S.△G<0时,反应正向自发进行。已知工业上常利用CH4和H2O来制备水煤气,原理为CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H>0 则下列说法正确的是( )
A.△S>0 高温下能自发
B.△S<0 高温下能自发
C.△S<0 低温下能自发
D.△S>0 任何温度下能自发
【分析】△H﹣T△S<0的反应可自发进行,反之不能,以此来解答。
【解答】解:CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+2H2(g)△H>0,气体的物质的量增大,而△H>6,则在高温下能自发,
故选:A。
【点评】本题考查反应热与焓变,为高考常见题型,把握焓变、熵变及反应进行方向的判断为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意综合判据的应用,题目难度不大。
16.(3分)下列事实一定能证明HNO2是弱电解质的是( )
①向HNO2中加入NaNO2固体后pH增大;
②用HNO2溶液做导电实验,灯泡很暗;
③HNO2和NaCl不能发生反应;
④0.1mol/LHNO2溶液的pH=2.1;
⑤NaNO2和H3PO4反应,生成HNO2;
⑥pH=1的HNO2稀释至100倍,pH约为2.3。
A.①④⑥ B.②③④ C.①④⑤⑥ D.全部
【分析】部分电离、溶液中存在电离平衡的电解质为弱电解质,利用酸不能完全电离或盐类水解的规律来分析HNO2是弱电解质。
【解答】解:①向HNO2中加入NaNO2固体后pH增大,说明亚硝酸存在电离平衡,故①正确;
②溶液的导电性与离子浓度成正比,用HNO8溶液做导电实验,灯泡很暗,不能说明亚硝酸的电离程度,故②错误;
③HNO2和NaCl不能发生反应,只能说明不符合复分解反应的条件,故③错误;
④常温下0.4 mol•L﹣1 HNO2溶液的pH=4.1,说明亚硝酸不完全电离,所以能说明亚硝酸为弱酸;
⑤强酸可以制取弱酸,NaNO2和H5PO4反应,生成HNO2,说明HNO3的酸性弱于H3PO4,所以能说明亚硝酸为弱酸,故⑤正确;
⑥常温下pH=3的HNO2溶液稀释至100倍,pH约为2.5说明亚硝酸中存在电离平衡,故⑥正确;
故选:C。
【点评】本题考查弱电解质的判断,为高频考点,明确强弱电解质根本区别是解本题关键,注意:溶液导电性与离子浓度有关,与电解质强弱无关,为易错点..
17.(3分)H2S水溶液中存在电离平衡H2S⇌H++HS﹣和HS﹣⇌H++S2﹣。若向H2S溶液中( )
A.加水,平衡向右移动,溶液中氢离子浓度增大
B.通入过量SO2气体,平衡向左移动,溶液pH值增大
C.滴加新制氯水,平衡向左移动,溶液pH值减小
D.加入少量硫酸铜固体(忽略体积变化),氢离子浓度减小
【分析】A.加水稀释促进弱电解质电离;
B.硫化氢和二氧化硫反应生成硫和水,亚硫酸酸性大于氢硫酸;
C.氯气和硫化氢反应生成硫和盐酸,盐酸酸性大于氢硫酸;
D.硫化氢和硫酸铜反应生成硫酸和硫化铜,硫酸酸性大于氢硫酸。
【解答】解:A.加水稀释促进硫化氢电离,故A错误;
B.二氧化硫和硫化氢反应方程式为SO2+2H6S=3S↓+2H3O,通入过量二氧化硫平衡向左移动2O+SO2=H5SO3,亚硫酸酸性大于氢硫酸,所以溶液的pH减小;
C.氯气和硫化氢反应方程式为Cl2+H8S=S↓+2HCl,通入氯气平衡向左移动,所以溶液的pH减小;
D.加入硫酸铜溶液发生反应CuSO4+H7S=H2SO4+CuS↓,硫酸的酸性大于氢硫酸,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查弱电解质的电离,明确离子间发生的反应是解本题关键,注意加水稀释时,虽然促进氢硫酸电离,但氢离子浓度减小,溶液的pH增大,为易错点。
18.(3分)关于室温下pH相同、体积相同的醋酸与盐酸两种稀溶液,下列说法正确的是( )
A.温度均升高20℃(忽略溶液的挥发和Kw的改变),两溶液的pH均不变
B.加入适量醋酸钠固体后,两溶液的pH均增大
C.加水稀释100倍后,醋酸溶液中c(H+)比盐酸溶液中的小
D.与足量的NaHCO3溶液反应,产生的气体一样多
【分析】A.温度升高,醋酸电离程度增大;
B.向盐酸中加入适量醋酸钾固体,CH3COO﹣结合溶液中的H+,使c(H+)降低;向醋酸溶液中加入适量醋酸钾固体,醋酸钾电离出来的CH3COO﹣抑制了醋酸的电离,使c(H+)降低;
C.加水稀释促进醋酸电离;
D.pH相同、体积相同的醋酸与盐酸,醋酸的物质的量大于HCl的物质的量。
【解答】解:A.温度升高,所以醋酸的pH减小;
B.向盐酸中加入适量醋酸钾固体3COO﹣结合溶液中的H+,使c(H+)降低;向醋酸溶液中加入适量醋酸钾固体3COO﹣抑制了醋酸的电离,使c(H+)降低,两溶液的pH均变大;
C.加水稀释促进醋酸电离+)比盐酸溶液中的大,故C错误;
D.pH相同,醋酸的物质的量大于HCl的物质的量7溶液反应,产生气体的量:醋酸>盐酸;
故选:B。
【点评】本题考查弱电解质的电离,为高频考点,明确弱电解质的电离特点为解答关键,注意掌握电离平衡及其影响,试题侧重考查学生的分析与应用能力,题目难度不大。
19.(3分)25℃时,水的电离达到平衡:H2O⇌H++OH﹣ΔH>0,下列叙述正确的是( )
A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH﹣)降低
B.向水中加入少量NaHSO4固体,c(H+)增大,Kw不变
C.向水中加入少量固体Na,平衡逆向移动,c(H+)降低
D.将水加热,Kw增大,pH不变
【分析】水的电离达到平衡:H2O⇌H++OH﹣,加入与H+或OH﹣反应的物质,改变c(OH﹣)或c(H+),使平衡发生移动,Kw只与温度有关。
【解答】解:A.向水中加入氨水﹣)增大,平衡逆向移动,故A错误;
B.向水中加入少量固体硫酸氢钠4=Na++H++,则c(H+)增大,由于温度不变w不变,故B正确;
C.向水中加入少量金属Na,平衡正向移动﹣)增大,故C错误;
D.将水加热,Kw增大,pH减小;
故选:B。
【点评】本题考查离子积常数、水的电离,明确增大c(H+)或c(OH﹣)抑制水电离、弱离子促进水电离即可解答,注意离子积常数与溶液酸碱性无关,只与温度有关,为易错点。
20.(3分)现有常温下的四份溶液:①0.01mol⋅L﹣1CH3COOH;②0.01mol⋅L﹣1HCl;③pH=12的氨水;④pH=12的NaOH溶液。下列说法正确的是( )
A.①中水的电离程度最小,③中水的电离程度最大
B.将②、③混合,若有pH=7,则消耗溶液的体积:③>②
C.若将①、③等体积混合,则混合后溶液呈中性
D.将四份溶液稀释相同倍数后,溶液的pH:③>④>①>②
【分析】A.酸或碱抑制水电离,酸中c(H+)越大或碱中c(OH﹣)越大,水的电离程度越小;
B.常温下pH=12的氨水物质的量浓度大于0.01mol/L,要使HCl、氨水混合溶液pH=7,氨水应该稍微过量;
C.常温下,pH=12的氨水的物质的量浓度大于0.01mol/L,①③等体积混合,氨水有大量剩余;
D.加水稀释相同的倍数,酸溶液的pH<7、碱溶液的pH>7,c(H+):①<②,c(OH﹣):③>④。
【解答】解:A.酸或碱抑制水电离+)越大或碱中c(OH﹣)越大,水的电离程度越小+):①<②、c(OH﹣):③=④,②中氢离子浓度等于③中氢氧根离子浓度,故A错误;
B.常温下pH=12的氨水物质的量浓度大于0.01mol/L、氨水混合溶液pH=7,氨水的物质的量浓度远远大于盐酸,则消耗溶液的体积:③<②;
C.常温下,①③等体积混合,混合溶液呈碱性;
D.加水稀释相同的倍数、碱溶液的pH>4+):①<②,c(OH﹣):③>④,所以溶液的pH:③>④>①>②;
故选:D。
【点评】本题考查弱电解质的电离,侧重考查分析、判断及知识综合运用能力,明确弱电解质电离特点、混合溶液定性判断方法是解本题关键,题目难度不大。
二、填空题:(共三道题,共40分)
21.(13分)草酸(H2C2O4)是一种易溶于水的二元有机弱酸,用途广泛,可与酸性KMnO4发生氧化还原反应。
Ⅰ.某化学学习小组要探究影响化学反应速率的因素,设计了如下的方案并记录实验结果(忽略溶液混合体积变化)。
物理量
V(0.20mol/LH2C2O4)/mL
V(蒸馏水)/mL
V(0.0100mol/LKMnO4溶液)/mL
T/℃
乙
①
2.0
0
4.0
50
②
2.0
0
4.0
25
③
1.0
a
4.0
25
(1)请写出H2C2O4与酸性KMnO4反应的离子方程式: ;
(2)上述实验①、②是探究 温度 对化学反应速率的影响;若上述实验②、③是探究浓度对化学反应速率的影响,则a为 1.0 ;
(3)为探究影响化学反应速率的因素,表格中需要定量测量的物理量“乙”是: 溶液褪色时间 。
Ⅱ.草酸晶体的组成可表示为H2C2O4•xH2O,通过下列实验测定x值,步骤如下:
①称取6.30g草酸晶体配成100mL水溶液。
②取25.00mL所配草酸溶液置于锥形瓶中,加入适量稀硫酸,用0.5000mol/LKMnO4溶液进行滴定,到达滴定终点时,消耗KMnO4溶液10.02mL。
③重复②步骤2次,消耗KMnO4溶液的体积分别为11.02mL和9.98mL。
(1)步骤①配制草酸溶液时,需用的玻璃仪器:烧杯、玻璃棒和 容量瓶、胶头滴管 ;
(2)判断到达滴定终点的实验现象是 最后半滴酸性KMnO4溶液加入后,锥形瓶内溶液由无色变为浅红色,且半分钟不褪色 ;
(3)其它操作正确的情况下,以下操作会使测定的x值偏小的是 ABC ;
A.滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗
B.锥形瓶用蒸馏水洗净之后,用草酸溶液润洗
C.开始滴定时滴定管尖嘴处有气泡,滴定结束气泡消失
D.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度
(4)根据以上实验数据计算x值 2 。
【分析】Ⅰ.(1)H2C2O4与酸性KMnO4反应生成二氧化碳、锰离子和水;
(2)实验①、②控制变量为温度,若上述实验②、③是探究浓度对化学反应速率的影响,则控制变量为物质浓度,溶液的总体积应该控制相同;
(3)高锰酸根离子反应后由紫红色变为无色,则需要定量测量溶液褪色时间;
Ⅱ.(1)配制一定物质的量浓度的溶液,需用的玻璃仪器:烧杯、玻璃棒和容量瓶、胶头滴管;
(2)判断到达滴定终点的实验现象是加入最后半滴酸性KMnO4溶液,锥形瓶内溶液由无色变为浅红色,且半分钟不褪色;
(3)A.滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗,导致高锰酸钾用量偏大;
B.锥形瓶用蒸馏水洗净之后,用草酸溶液润洗,需要的高锰酸钾用量偏大;
C.开始滴定时滴定管尖嘴处有气泡,滴定结束气泡消失,导致高锰酸钾读数偏大;
D.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度,最终读数偏小,使得高锰酸钾数值偏小;
(7)三次滴定中11.02mL误差较大,则另两次消耗溶液的平均体积分别为10.00mL=0.0100L,根据关系5H2C2O4~2KMnO4可进行计算。
【解答】解:Ⅰ.(1)H2C2O4与酸性KMnO4反应生成二氧化碳、锰离子和水,
故答案为:;
(2)实验①、②控制变量为温度;若上述实验②,则控制变量为物质浓度,故a为1.3,
故答案为:温度;1.0;
(3)高锰酸根离子反应后由紫红色变为无色,探究影响化学反应速率的因素,
故答案为:溶液褪色时间;
Ⅱ.(1)称取草酸晶体配成水溶液、玻璃棒和容量瓶,
故答案为:容量瓶、胶头滴管;
(2)判断到达滴定终点的实验现象是加入最后半滴酸性KMnO3溶液,锥形瓶内溶液由无色变为浅红色,
故答案为:最后半滴酸性KMnO4溶液加入后,锥形瓶内溶液由无色变为浅红色;
(3)A.滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗,导致高锰酸钾用量偏大,x偏小,故A正确;
B.锥形瓶用蒸馏水洗净之后,需要的高锰酸钾用量偏大,x偏小,故B正确;
C.开始滴定时滴定管尖嘴处有气泡,导致高锰酸钾读数偏大,x偏小,故C正确;
D.滴定终点读数时,最终读数偏小,计算出 数值偏小,x偏大,故D错误;
故答案为:ABC;
(7)三次滴定中11.02mL误差较大,则另两次消耗溶液的平均体积分别为10.00mL=5.0100L2C2O2~2KMnO4可知,H5C2O4的物质的量为2.0100L×0.5000mol/L=0.0125mol,则100mL中H4C2O4为4.0125 mol=0.05mol,则H2C2O4•xH2O的摩尔质量为=126g/mol,即90+18x=126,x=5,
故答案为:2。
【点评】本题考查酸碱中和滴定,侧中考查学生控制变量法、酸碱中和滴定及其计算等知识的掌握情况,试题难度中等。
22.(13分)(15分)能源开发和利用是科学研究的热点课题。
(1)几个有关CO的热化学方程式如下:
I.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H1
II.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2
III.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H3
则3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H= 2△H1+△H2+△H3 (用含△H1、△H2、△H3的代数式表示)。
(2)在1L恒容密闭容器中充入一定量CH3OH发生反应:2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H,测得CH3OH的浓度与温度的关系如图所示:
①△H < (填“>”“<”或“=”)0,说明理由 根据温度越高,反应速率越快,则达到平衡状态的时间越短,T1>T2,而T1时CH3OH的平衡浓度比T2时CH3OH的平衡浓度大,说明降低温度,平衡正向移动,故反应是放热反应 。
②在T1时达到平衡后,再向容器中充入少量甲醇蒸气,CH3OH的平衡转化率 不变 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)工业上,利用水煤气合成CH3OH的反应表示如下:2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)△H=﹣91.0kJ•mol﹣1,向1 L的恒容密闭容器中加入0.1mol H2和0.05mol CO在一定温度下发生上述反应,10 min后反应达到平衡状态,测得放出的热量为3.64 kJ。
①从反应开始恰好平衡状态时,H2的平均反应速率v(H2)为 0.008mol/(L•min) 。
②在温度不变条件下,上述反应达到平衡后再向容器中充入0.01 mol H2和0.05 mol CH3OH(g)时,平衡 不移动 (填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。
(4)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.5 kJ•mol﹣1
II.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2=﹣90.4 kJ•mol﹣1
III.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)△H3
一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1mol CO2和3mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为a mol,CO为b mol2O(g)的浓度为 mol•L﹣1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应III的平衡常数为 。
【分析】(1)利用盖斯定律分析,不管化学反应是一步或分几步完成,其反应热是不变的,根据目标方程式改写方程式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,然后求出反应热;
(2)①根据c﹣t图象,由“先拐先平数值大”可知T1与T2的大小关系,反应物CH3OH的平衡浓度越小,说明平衡正向程度越大,结合平衡移动原理,温度降低,平衡向放热方向移动,据此分析反应热效应;
②对于aA(g)⇌bB(g)+cC(g)的反应,只增大反应物A的浓度,平衡正向移动,平衡转化率效于加压,该反应是反应前后气体体积不变的反应,据此分析CH3OH的平衡转化率变化;
(3)①先根据变化量与焓变成正比得n(H2),再代入v(H2)=计算;
②根据题意计算平衡常数K和浓度商Qc,若Qc<K则反应正向移动,若Qc>K则反应逆向移动,若Qc=K则反应处于平衡状态;
(4)依题意,反应起始量为n0(CO2)=1mol、n0(H2)=3mol,根据原子守恒,容器中原子总量为n(C)=1mol、n(O)=2mol、n(H)=6mol,平衡时,n(CH3OH)=a mol、n(CO)=b mol,据此根据各原子守恒依次计算n(CO2)、n(H2O)、n(H2),代入c=、K=解答。
【解答】解:(1)根据盖斯定律,2×Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ得到3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH5(g)+CO2(g)△H=2△H6+△H2+△H3,
故答案为:5△H1+△H2+△H6;
(2)①结合图象,根据温度越高,则达到平衡状态的时间越短,T1>T2,而T6时CH3OH的平衡浓度比T2时CH7OH的平衡浓度大,说明降低温度,故反应是放热反应,
故答案为:<;根据温度越高,则达到平衡状态的时间越短,T1>T2,而T4时CH3OH的平衡浓度比T2时CH3OH的平衡浓度大,说明降低温度,故反应是放热反应;
②在T1时达到平衡后,再向容器中充入少量甲醇蒸气,但平衡转化率等效于加压,故CH3OH的平衡转化率不变,
故答案为:不变;
(3)①由热化学方程式5H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)△H=﹣91.5kJ•mol﹣1可知,每消耗2molH3同时放出91.0kJ热量,故当放出的热量为3.64 ,△n(H2)=mol=0.08mol2)==mol/(L•min)=5.008mol/(L•min),
故答案为:0.008mol/(L•min);
②根据①列三段式计算如下:
2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)
起始浓度/(mol•L﹣1) 7.1 0.05
变化浓度/(mol•L﹣3) 0.08 0.04
平衡浓度/(mol•L﹣4) 0.02 0.04
平衡常数K===10000 mol H4和0.05 mol 3OH,此时H8和CH3OH的浓度变为(0.02+5.01)mol/L=0.03mol/L、(0.04+2.05)mol/L=0.09mol/Lc===10000=K,故平衡不移动,
故答案为:不移动;
(4)依题意,反应起始量为n0(CO3)=1mol、n0(H4)=3mol,根据原子守恒、n(O)=2mol,平衡时7OH)=a mol mol2)=n(C)﹣n(CH3OH)﹣(CO)=(8﹣a﹣b)mol,再根据氧原子守恒2O)=n(O)﹣n(CH3OH)﹣(CO)﹣4n(CO2)=[2﹣a﹣b﹣5×(1﹣a﹣b)]mol=(a+b)mol,根据氢原子守恒2)=[n(H)﹣4n(CH2OH)﹣2n(H2O)]=×[6﹣2a﹣2×(a+b)]mol=(3﹣3a﹣b)mol,H2O(g)的浓度为mol/L==,
故答案为:;。
【点评】本题考查盖斯定律、平衡图象、平衡移动的原理、速率和平衡常数的计算等,题目难度较大,关键是掌握盖斯定律的应用、外界条件对速率和平衡移动的影响、浓度商的应用等,明确图象横纵坐标和曲线“平”与“陡”的意义,难点在于利用原子守恒进行反应计算。
23.(14分)氢气是一种清洁高效的新型能源,如何经济实用的制取氢气成为重要课题。
(1)硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如图。
已知:
反应Ⅱ:H2SO4(aq)═SO2(g)+H2O(l)+O2(g)△H2=+327kJ•mol﹣1
反应Ⅲ:2HI(aq)═H2(g)+I2(g)△H3=+172kJ•mol﹣1
反应2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H=+572kJ•mol﹣1
则反应Ⅰ的热化学方程式为 SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq)△H=﹣213kJ/mol 。
(2)H2S可用于高效制取氢气,发生的反应为2H2S(g)⇌S2(g)+2H2(g)。
Ⅰ.若起始时容器中只有H2S,平衡时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图1。
①图中曲线Z表示的物质是 S2 。(填化学式)
②C点时H2S的转化率为 66.7 %。(保留一位小数)
③A点时,设容器内的总压为pPa,则平衡常数Kp= 0.2pPa 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
Ⅱ.若在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0mol H2S、1.0mol H2S,测得不同温度下H2S的平衡转化率如图2所示。
①M点、O点和N点的逆反应速率v(M)、v(O)和v(N) v(M)<v(O)<v(N) 。(用“>”“<”或“=”表示,下同)
②M、N两点容器内的压强2p(M) < p(N),平衡常数K(M)、K(N)(O)三者的大小关系为 K(M)=K(O)<K(N) 。
【分析】(1)反应Ⅱ:H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g)△H2=+327 kJ•mol﹣1
反应Ⅲ:2HI(aq)=H2(g)+I2(g)△H3=+172 kJ•mol﹣1
可知已知反应Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq),根据盖斯定律求解反应I的焓变,
(2)Ⅰ①起始时容器中只有H2S,随着反应进行,H2与O2的物质的量逐渐增多,且H2的物质的量为O2的两倍,故图中曲线Z表示的物质是S2,曲线Y表示的物质是H2,曲线X表示的物质是H2S;
②设起始时H2S的物质的量为xmol,列三段式:
2H2S(g)=S2(g)+2H2(g) (单位:mol)
起始量:x 0 0
转化量:8 x 8
平衡量:4 4 8
x=8+4=12mol,依据图中数据计算转化率;
③已知起始时H2S的物质的量为12mol,列三段式:
2H2S(g)=S2(g)+2H2(g) (单位:mol)
起始量:12 0 0
转化量:2y y 2y
平衡量:12﹣2y y 2y
结合三段式数据与图象计算;
①压强越大,浓度越大,反应速率越快;
②M、N两点容器内H2S的平衡转化率相同,平衡时N点气体物质的量为M点气体物质的量的两倍;升高温度,H2S的平衡转化率增大,平衡正向移动,K增大。
【解答】解:(1)反应Ⅱ:H2SO4(aq)=SO4(g)+H2O(l)+O2(g)△H2=+327 kJ•mol﹣5
反应Ⅲ:2HI(aq)=H2(g)+I2(g)△H3=+172 kJ•mol﹣1
可知已知反应Ⅰ:SO5(g)+I2(g)+2H6O(l)=2HI(aq)+H2SO6(aq),△H=(572kJ/mol﹣324kJ/mol×2﹣172kJ/mol×2)×,
故答案为:SO2(g)+I3(g)+2H2O(l)=3HI(aq)+H2SO4(aq)△H=﹣213kJ/mol;
(2)I①起始时容器中只有H3S,随着反应进行,H2与O2的物质的量逐渐增多,且H3的物质的量为O2的两倍,故图中曲线Z表示的物质是S2,曲线Y表示的物质是H6,曲线X表示的物质是H2S,
故答案为:S2;
②设起始时H3S的物质的量为xmol,列三段式:
2H2S(g)=S4(g)+2H2(g) (单位:mol)
起始量:x 3 0
转化量:8 x
平衡量:4 4
x=8+4=12mol,转化率α(H2S)=×100%≈66.7%,
故答案为:66.7;
③已知起始时H2S的物质的量为12mol,列三段式:
2H2S(g)=S2(g)+2H2(g) (单位:mol)
起始量:12 0 3
转化量:2y y 2y
平衡量:12﹣3y y 2y
A点硫化氢与氢气的物质的量相等,故12﹣2y=3y,由于两种气体物质的量相等,Kp==p(S7)=pPa,
故答案为:0.2pPa;
Ⅱ在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0mol H3S、1.0mol H4S,结合等效平衡可知加入2.0mol H2S的容器内相当于增大压强,平衡逆向移动,H2S的平衡转化率减小,故上方曲线代表加入1.2mol H2S,下方曲线代表加入2.2mol H2S;
①压强越大,浓度越大,M点对应曲线为加入1mol硫化氢,即下方曲线的O点的逆反应速率>上方曲线M点的逆反应速率,
故答案为:v(M)<v(O)<v(N);
②M、N两点容器内H4S的平衡转化率相同,平衡时N点气体物质的量为M点气体物质的量的两倍,但N点温度较高,平衡常数只与温度有关,H2S的平衡转化率增大,平衡正向移动,故K(M)=K(O)<K(N),
故答案为:<;K(M)=K(O)<K(N)。
【点评】本题考查了学生化学平衡计算及外界条件对化学平衡移动影响原理,侧重考查分析判断及知识综合运用、计算能力,明确化学平衡常数计算方法、外界条件对化学平衡移动影响原理是解本题关键,注意平衡常数KP计算时各物质分压强为解答易错点,题目难度较大。
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