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【化学】江西省南昌市第二中学2019-2020学年高二上学期第一次月考试题(解析版)
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江西省南昌市第二中学2019-2020学年高二上学期第一次月考试题
相对原子质量:H-1 C-12 O-16 S-32 Na-23 Zn-65
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.化学知识无处不在,下列与古诗文记载对应的化学知识不正确的是( )
常见古诗文记载
化学知识
A
《荀子·劝学》:冰水为之,而寒于水。
冰的能量低于水,冰变为水属于吸热反应
B
《泉州府志》:元时南安有黄长者为宅煮糖,宅垣忽坏,去土而糖白,后人遂效之。
泥土具有吸附作用,能将红糖变白糖
C
《天工开物》:凡研硝(KNO3)不以铁碾入石臼,相激火生,祸不可测。
性质不稳定,撞击易爆炸
D
《本草纲目》:釆蒿蓼之属,晒干烧灰,以原水淋汁,久则凝淀如石(石碱),浣衣发面
石碱具有碱性,遇酸产生气体
【答案】A
【解析】A,冰的能量低于水,冰变为水需要吸收能量,但没有新物质生成,不是吸热反应,A项错误;B,该古诗文指元代南安黄长者发现墙塌压糖后,去土红糖变白糖,说明泥土具有吸附作用,能将红糖变白糖,B项正确;C,该古诗文指研磨KNO3不用铁碾在石臼中研磨,相互撞击产生火花后果不堪设想,说明KNO3不稳定,撞击易爆炸,C项正确;D,该古诗文说明“石碱”能溶于水,其水溶液久置会结晶析出,能用于洗衣、发面,说明“石碱”具有碱性(能用于洗衣),遇酸产生气体(能用于发面),D项正确;答案选A。
2. 下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( )
A. 生成物总能量一定低于反应物总能量
B. 放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C. 应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量反应焓变
D. 同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl在光照和点燃条件下的△H不同
【答案】C
【解析】
【详解】A、化学反应过程中一定伴随能量变化,反应可以是放热反应或吸热反应,反应物总能量高于生成物总能量则反应放热,反应物总能量低于生成物总能量,反应吸热,错误;
B、反应速率的大小与反应热无关,如氢氧化钡晶体和氯化铵的反应为吸热反应,在常温下能迅速反应,金属的腐蚀为放热反应,但反应速率较慢,错误;
C、反应热与反应的途径无关,取决于反应物和生成物的始末状态,可根据盖斯定律,计算某些难以直接测量的反应焓变,正确;
D、反应热与反应的条件无关,同温同压下,H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)在光照和点燃条件下的△H相同,错误;
答案选C。
3.某反应过程能量变化如下图所示,下列说法正确的是( )
A. 有催化剂条件下,反应的活化能等于E1+E2
B. 使用催化剂后,整个反应的速率快慢由步骤2决定
C. 改变催化剂不能改变ΔH,也不能改变E1、E2
D. 该反应为放热反应,热效应等于ΔH
【答案】D
【解析】
【详解】A. 有催化剂条件下,反应的活化能等于E1,A错误;
B. 使用催化剂后,整个反应的速率快慢由于E1>E2,则由步骤1决定,B错误;
C. 改变催化剂不能改变ΔH,但可以改变E1、E2,C错误;
D. 根据图像可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,则该反应为放热反应,热效应等于ΔH,D正确;
答案为D。
4.在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2,通入Br2(g)发生反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g);ΔH<0。当温度分别为T1、T2,平衡时,H2的体积分数与Br2(g)的物质的量变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. 若b、c点的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2
B. a、b两点的反应速率:b>a
C. 为了提高Br2(g)的转化率,可采取增加Br2(g)通入量的方法
D. 若平衡后保持温度不变,压缩容器体积平衡一定不移动
【答案】B
【解析】试题分析:A、从图分析,在T2温度下平衡时氢气的体积分数小,说明平衡正向移动,温度低,平衡常数增大,所以K1
5.对于如下反应,其反应过程的能量变化示意图如图:
编号
反应
平衡常数
反应热
反应①
A(g) B(g)+C(g)
K1
△H1
反应②
B(g)+C(g) D(g)
K2
△H2
反应③
A(g) D(g)
K3
△H3
下列说法正确的是( )
A. K3 =K1 + K2
B. ΔH3=ΔH1 +ΔH2
C. 加催化剂,反应①的反应热降低,反应速率加快
D. 则增大压强,K1减小,K2增大,K3不变
【答案】B
【解析】
【详解】A. K3 =c(D)/ c(A),K1 =c(B)c(C)/ c(A),K2=c(D)/[c(B)c(C)],则K3 =K2K1,A错误;
B.根据盖斯定律可知,ΔH3=ΔH1 +ΔH2,B正确;
C. 加催化剂,反应①的活化能降低,反应速率加快,C错误;
D. 则增大压强,对化学平衡常数无影响,则K1、K2、K3不变,D错误;
答案为B。
6.标准状态下,气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知H—H、H—O和O=O键的键焓ΔH分别为436 kJ·mol-1、463 kJ·mol-1和495 kJ·mol-1。下列热化学方程式正确的是( )
A. H2O(g)==H2+1/2O2(g)ΔH=-485 kJ·mol-1
B. H2O(g)==H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+485 kJ·mol-1
C. 2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) ΔH=+485 kJ·mol-1
D. 2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) ΔH=-485 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】
【详解】化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程,断裂化学键需要吸收能量,形成化学键需要释放能量,根据H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g),该反应的能量变化为2×463kJ/mol-436kJ/mol-=+242.5kJ/mol,化学反应逆向进行,反应热数值不变,符号相反,化学方程式系数加倍,反应热加倍,则2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H =-485kJ/mol,答案选D。
7.一定温度下,在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g) Y(g)+Z(s),以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A. 混合气体的密度不再变化 B. 反应容器中Y的质量分数不变
C. X的分解速率与Y的消耗速率相等 D. 单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据 ,反应前后气体质量改变,所以气体密度是变量,混合气体的密度不再变化一定平衡;
B.反应前后气体Y质量改变,反应容器中Y的质量分数不变一定平衡;
C.X的分解速率与Y的消耗速率相等, ,说明该反应未达到化学平衡状态;
D.单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X,,一定平衡。
综上所述,不能说明该反应达到化学平衡状态的是C。
8.在密闭容器中,一定条件下进行如下反应:NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2 (g)ΔH=-373.2 kJ/mol,达到平衡后,为提高NO的转化率和该反应的速率,可采取的措施是( )
A. 加催化剂同时升高温度 B. 加催化剂同时增大压强
C. 升高温度同时充入N2 D. 降低温度同时增大压强
【答案】B
【解析】
【详解】A. 加催化剂、升高温度,化学反应速率加快,正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,NO的转化率降低,A错误;
B. 加催化剂同时增大压强,化学反应速率加快,平衡正向移动,NO的转化率升高,B正确;
C. 升高温度同时充入N2,化学反应速率加快,正反应为放热反应,升高温度、充入N2,均导致平衡逆向移动,NO的转化率降低,C错误;
D. 降低温度,反应速率减慢,增大压强,体积减小,浓度增大,反应速率加快,无法确定反应速率的变化,D错误;
答案为B。
9.在2 L的恒容容器中,充入1 mol A和3 mol B,并在一定条件下发生如下反应:A(s)+3B(g)2C(g),若经3 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,下列选项说法正确的组合是( )
①用B表示的反应速率为0.4 mol·L-1·s-1
②3 s时生成C的物质的量为1.2 mol
③3 s时B的浓度为0.6 mol·L-1
A. ①② B. ①③
C. ②③ D. ①②③
【答案】C
【解析】在2 L的恒容容器中,充入1 mol A和3 mol B,并在一定条件下发生如下反应:A(s)+3B(g)2C(g),若经3 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,用C表示的化学反应速率为0.6 mol·L-1/3 s=0.2 mol·L-1·s-1,化学反应速率之比等于化学计量数之比,所以用B表示的反应速率为0.3 mol·L-1·s-1,①错误;②3 s时生成C的物质的量为n=cV=0.6 mol/L×2 L=1.2 mol,②正确;③3 s时B转化的物质的量为1.8 mol,剩下的B的物质的量为1.2 mol,所以B的浓度为0.6 mol·L-1,③正确。答案选C。
10.T0℃时,在2 L的密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)Z(g)(未配平),各物质的物质的量随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同,温度分别为T1℃、T2℃时发生反应,X的物质的量随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是( )
图a图b
A. 该反应的正反应是吸热反应
B. T1℃时,若该反应的平衡常数K =50,则T1<T0
C. 图a中反应达到平衡时,Y的转化率为37.5%
D. T0℃,从反应开始到平衡时:v(X)=0.083 mol·L-1·min-1
【答案】B
【解析】
【分析】根据图a,反应在3min时达到平衡,反应物为X、Y,生成物为Z变化量分别为0.25mol、0.25mol、0.5mol,则方程式为X(g)+Y(g)2Z(g);根据图b,T1时,达到平衡时用的时间较短,则T1> T2,从T1到T2,为降低温度,X的物质的量减小,平衡正向移动,则正反应为放热反应。
【详解】A. 分析可知,该反应的正反应是放热反应,A错误;
B. 根据图a,T0时,K0=0.252/(0.0250.075)=33.3,T1℃时,若该反应的平衡常数K =50,K0<K,则T0 到T1,平衡正向移动,正反应为放热,则为降低温度,T1<T0,B正确;
C. 图a中反应达到平衡时,Y的转化率=0.25/0.4=62.5%,C错误;
D. T0℃,从反应开始到平衡时:v(X)=(0.3-0.05)/(23)=0.042 mol·L-1·min-1,D错误;
答案为B。
11.利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇,发生的反应如下:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g).在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和H2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该反应△H<0,且p1<p2
B. 反应速率:ν逆(状态A)>ν逆(状态B)
C. 在C点时,CO转化率为75%
D. 在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,达平衡时CH3OH的体积分数不同
【答案】C
【解析】试题分析:A.由图可知,升高温度,CH3OH的体积分数减小,平衡逆向移动,则该反应的△H<0,300℃时,增大压强,平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,所以p1>p2,故A错误;B.B点对应的温度和压强均大于A点,温度升高、增大压强均使该反应的化学反应速率加快,因此ν逆(状态A)<ν逆(状态B),故B错误;C.设向密闭容器充入了1molCO和2molH2,CO的转化率为x,则
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始 1 2 0
变化 x 2x x
结束 1-x 2-2x x
在C点时,CH3OH的体积分数==0.5,解得x=0.75,故C正确;D.由等效平衡可知,在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,达平衡时CH3OH的体积分数都相同,故D错误;故选C。
12.一定条件下存在反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)△H>0;向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量C和H2O,各容器中温度、反应物的起始量如表,反应过程中CO的物质的量浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是
容器
甲
乙
丙
容积
0.5 L
0.5 L
V
温度
T1℃
T2℃
T1℃
起始量
2 molC
1 molH2O
1 molCO
1 molH2
4 molC
2 molH2O
A. 甲容器中,反应在前15 min的平均速率v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1
B. 丙容器的体积V>0.5L
C. 当温度为T1℃时,反应的平衡常数K=2.25
D. 乙容器中,若平衡时n(H2O)=0.4 mol,则T1<T2
【答案】A
【解析】
【详解】A、由图可知,15min内甲容器中CO的浓度变化量为1.5mol/L,v(CO)==0.1mol•L-1•min-1,速率之比等于化学计量数之比,所以v(H2)=0.1mol•L-1•min-1,故A正确;B、丙容器中起始量为甲的二倍,若容积=0.5 L,由于正反应为气体体积增大的反应,加压平衡左移,c(CO)<3mol/L,故丙容器的体积V<0.5 L,故B错误;C、根据甲容器中反应数据计算:
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L) 2 0 0
转化浓度(mol/L) 1.5 1.5 1.5
平衡浓度(mol/L) 0.5 1.5 1.5
T1℃时,反应的平衡常数K===4.5,故C错误;D、比较甲与乙可知,二者达平衡是等效的,经计算知甲容器中平衡时n(H2O)=0.25 mol,乙容器中,若平衡时n(H2O)=0.4 mol,乙相对于甲平衡向逆反应移动,因为正反应吸热,乙中温度低,即温度T1>T2,故D错误;故选A。
13.某温度下,反应H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=。该温度下,在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如表所示:
甲
乙
丙
c(H2)/(mol·L-1)
0.010
0.020
0.020
c(CO2)/(mol·L-1)
0.010
0.010
0.020
下列判断不正确的是( )
A. 反应开始时,丙容器中化学反应速率最大,甲容器中化学反应速率最小
B. 平衡时,乙容器中CO2的转化率大于60%
C. 平衡时,甲容器中和丙容器中H2的转化率均是60%
D. 平衡时,丙容器中c(CO2)是甲容器中的2倍,是 0.012 mol·L-1
【答案】D
【解析】该可逆反应两边气体系数相等,在恒容条件下,甲丙两容器为等效平衡,各物质的百分含量对应相等、后者各物质浓度均为前者的两倍。
反应:H2 + CO2 H2O + CO
起始:0.01 0.01 0 0
反应 x x x x
平衡0.01-x 0.01-x x x
设H2反应了x,则根据平衡常数可知,很容易计算出x=0.06,甲两容器中反应物的转化率为60%。乙相当于是在甲的基础上增加氢气的浓度,所以可以提高CO2的转化率,选项B正确;由于反应前后气体体积是不变的,因此甲和丙的平衡状态是等效的,但平衡时丙中c(CO2)=2×(0.010-0.010x)=0.008 mol/L,选项C正确,选项D不正确;丙中反应物的浓度最大,反应速率最快,选项A正确,答案选D。
14.等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行可逆反应:X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s) ΔH<0,下列叙述正确的是 ( )
A. 平衡常数K值越大,X的转化率越大
B. 达到平衡时,反应速率v正(X)=2v逆(Z)
C. 达到平衡后降低温度,正向反应速率减小的倍数大于逆向反应速率减小的倍数
D. 达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡向逆反应方向移动
【答案】A
【解析】
【详解】A、平衡常数K值越大,反应向正反应进行的程度越大,X的转化率越大,A项正确。
B、达平衡时2v正(X)=v逆(Z),B项错误。
C、达平衡后降低温度,正、逆反应速率均减小,又因平衡向正反应方向移动,所以正反应速率减小的倍数小于逆反应速率减小的倍数,C项错误。
D、增大压强平衡不移动,升高温度平衡逆向移动,D项错误。
答案选A。
15.往一体积不变的密闭容器中充入H2和I2,发生反应 H2(g)+I2(g)2HI(g);△H>0达到平衡后,t0时改变反应的某一条件(混合气体物质的量不变),且造成容器内压强增大,下列说法正确的是( )
A. 容器内气体颜色变深,平均相对分子质量不变
B. 平衡不移动,混合气体密度不变
C. 由于压强增大,导至H2,I2(g),HI平衡浓度都增大
D. 改变的条件是升温,速率图象为下图
【答案】D
【解析】
【分析】t0时改变反应的某一条件,方程式中可逆符号两边的气体计量数相等,混合气体物质的量不变、体积不变,则改变的条件为升高温度,使压强增大;升高温度,正逆反应速率均增大,该反应为吸热反应,则正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动。
【详解】A.分析可知,平衡正向移动,容器的体积不变,I2的浓度减小,容器内气体颜色变浅,A错误;
B.分析可知,平衡正向移动,气体质量不变,容器体积不变,则混合气体密度不变,B错误;
C. 由于升高温度,平衡正向移动,导至H2,I2(g) 平衡浓度减小,HI平衡浓度增大,C错误;
D. 改变的条件是升温,正逆反应速率均增大,则正反应速率大于逆反应速率,速率图象正确,D正确;
答案为D。
16. 相同温度下,容积均恒为2L的甲、乙、丙3个密闭容器中发生反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-197kJ·mol-l。实验测得起始、平衡时有关数据如下表:
下列叙述正确的是( )
A. Q1>Q3>Q2=78.8kJ
B. 三个容器中反应的平衡常数均为K=2
C. 甲中反应达到平衡时,若升高温度,则SO2的转化率将大于50%
D. 若乙容器中的反应经tmin达到平衡,则0~tmin内,v(O2)=mol/(L·min)
【答案】D
【解析】试题分析:乙、丙转化到左边,SO2、O2的物质的量分别为2mol、1mol,与甲中SO2、O2的物质的量对应相等,恒温恒容条件下,丙中Ar不影响平衡移动,故三者为完全等效平衡,平衡时SO2、O2、SO3的物质的量对应相等。A.由于平衡时二氧化硫物质的量相等,故参加反应二氧化硫的物质的量:甲>乙=丙,故放出热量:Q1>Q3=Q2=78.8kJ,故A错误;B.甲、乙、丙三容器温度相同,平衡常数相同,乙中平衡时放出热量为78.8kJ,由2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-197kJ•mol-1可知,参加反应的二氧化硫为2mol×=0.8mol,则二氧化硫浓度变化量为=0.4mol/L,SO2、O2、SO3的起始浓度分别为=0.9mol/L、=0.45mol/L、=0.1mol/L,则:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始(mol/L):0.9 0.45 0.1
转化(mol/L):0.4 0.2 0.4
平衡(mol/L):0.5 0.25 0.5
故平衡常数K==4,故B错误;C.乙中平衡时二氧化硫物质的量为1.8mol-0.8mol=1mol,甲中参加反应二氧化硫为2mol-1mol=1mol,甲中二氧化硫的转化率×100%=50%,正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,SO2的转化率将小于50%,故C错误;D.乙容器中的反应经tmin达到平衡,则0~tmin内,v(O2)==mol/(L•min),故D正确,故选D。
二、非选择题(共52分)
17.某化学小组用50ml 0.50mol/L NaOH溶液和30ml 0.50mol/L硫酸溶液进行中和热的测定实验。
(1)实验中大约要使用230mL NaOH溶液,配制溶液时至少需要称量NaOH固体__ g。
(2)做中和热的测定实验时:桌上备有大、小两个烧杯、泡沫塑料、硬纸板、胶头滴管、环形玻璃搅拌棒.实验尚缺少的玻璃仪器(用品)是______、______。
(3)他们记录的实验数据如下:
①请填写表中空白:
实验次数
起始温度t1
终止温度t2/℃
温度差平均值(t2﹣t1)/℃
H2SO4
NaOH
1
25.0℃
25.0℃
29.1
Δt=________
2
25.0℃
25.0℃
29.8
3
25.0℃
25.0℃
28.9
4
25.0℃
25.0℃
29.0
②已知:溶液的比热容c为4.18 J·℃-1·g-1,溶液的密度均为1 g·cm-3。写出稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应表示中和热的热化学方程式____________(用该实验的数据,取小数点后一位)。
(4)若用氨水代替NaOH做实验,测定结果ΔH会___(填“偏大”、“偏大”、“无影响”)。
【答案】(1). 5.0 (2). 量筒 (3). 温度计 (4). 4.0 (5). H2SO4(aq)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=﹣53.5kJ/mol (6). 偏大
【解析】
【分析】(1) 配制230mL NaOH溶液,需要选用250mL的容量瓶;
(2)缺少量取溶液体积的量筒、测量温度的温度计;
(3) ①4次实验温度的差值分别为4.1℃、4.8℃、3.9℃、4.0℃,第二次数据差距较大,舍弃数据;
②根据Q=cmt、H=- Q/n进行计算;
(4)若用氨水代替NaOH做实验,氨水为弱碱,电离时吸收热量。
【详解】(1) 配制230mL NaOH溶液,需要选用250mL的容量瓶,m(NaOH)=0.50mol/L0.25L40g/mol=5.0g;
(2)缺少量取溶液体积的量筒、测量温度的温度计;
(3) ①4次实验温度的差值分别为4.1℃、4.8℃、3.9℃、4.0℃,第二次数据差距较大,舍弃数据,则3次数据的平均值为(4.1+3.9+4.0)/3=4.0℃;
②Q=c∆m∆t=4.18804.0=1337.6J,中和反应为放热反应,则∆H=- Q/n=-1.3376kJ
/0.025mol=-53.5kJ/mol;
(4)若用氨水代替NaOH做实验,氨水为弱碱,电离时吸收热量,导致中和时释放的热量减少,焓变偏大。
18. 甲醇来源丰富,价格低廉,是一种重要的化工原料,有着非常重要、广泛的用途。工业上通常用水煤气在恒容、催化剂和加热的条件下生产甲醇,其热化学方程式为:
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ/mol。
(1)该反应的平衡常数表达式为:K= ,如升高温度,K值将 (填:增大、减小或不变)。
(2)以下各项不能说明该反应达到平衡状态的是 .
A、混合气体的密度保持不变 B、甲醇的质量分数保持不变
C、CO的浓度保持不变 D、2v逆(H2)=v正(CH3OH)
(3)在2100C、2400C和2700C三种不同温度、2L恒容密闭容器中研究合成甲醇的规律。
上图是上述三种温度下不同的H2和C0的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系,则曲线Z对应的温度是 。由起始达到a点所需时间为5min,则H2的反应速率 mol/(L·min)。
(4)某兴趣小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。
①该电池工作时,正极是 极(填“a”或 “b”);
②该电池负极反应的离子方程式为 。
【答案】(15分)
(1)K=c(CH3OH)/[c2(H2)·c(CO)] 减小 (2)AD
(3)2700C 0.1mol/(L·min) (4)a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+
【解析】试题分析:(1)根据平衡常数表达式的书写原则,2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)的平衡常数表达式为:K=c(CH3OH)/[c2(H2)·c(CO)],该反应是放热反应,升高温度,K值减小。
(2)A、在恒容、密闭容器中,混合气体的密度始终保持不变 ,不能说明可逆反应处于平衡状态,选;B、甲醇的质量分数保持不变,说明甲醇的浓度不变,说明达到了平衡状态,不选;C、CO的浓度保持不变,说明达到了平衡状态,不选;D、正逆反应速率之比应等于其系数之比,应为v逆(H2)=2v正(CH3OH),选;选AD。
(3)当H2和C0的起始组成比相同时,该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率降低,则曲线Z对应的温度是2700C。根据2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
起始浓度 0.75 0.5 0
变化浓度 0.5 0.25 0.25
平衡浓度 0.25 0.25 0.25
则H2的反应速率=0.5/5=0.1mol/(L·min)。
(4)①在甲醇燃料电池中,甲醇在负极失电子,而氧气在正极得电子,所以该电池工作时,正极是a极,②甲醇在负极失电子生成CO2和水,该电池负极反应的离子方程式为CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+ 。
19.工业废气、汽车尾气排放出的NOx、SO2等,是形成雾霾的主要物质,其综合治理是当前重要的研究课题。
(1)已知:①CO燃烧热的△H1=-283.0kJ·mol-l,②N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H2=+180.5kJ·mol-1,汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生如下反应:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g); △H=___。
(2)将0.20mol NO和0.10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生上述反应,反应过程中部分物质的浓度变化如下图所示.
①该反应第一次达到平衡时的平衡常数为________。
②第12min时改变的条件是________。
③在第24min时,若保持温度不变,再向容器中充入CO和N2各0.060mol,平衡将________移动(填“正向”、“逆向”或“不”).
(3)SNCR-SCR脱硝技术是一种新型的除去烟气中氮氧化物的脱硝技术,一般采用氨气或尿素。
①SNCR脱硝技术中:在催化剂作用下用NH3作还原剂还原NO,其主要反应为:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g),△H<0。体系温度直接影响SNCR技术的脱硝效率,如图所示。当体系温度约为925℃时,SNCR脱硝效率最高,其可能的原因是________。
②SCR脱硝技术中则用尿素[CO(NH2)2]作还原剂还原NO2的化学方程式为____________。
【答案】(1). -746.5kJ/mol (2). 0.35 L·mol-1 (3). 升温 (4). 逆向 (5). 低于925℃反应速率较慢,高于925℃ 会降低催化剂活性,且升高温度脱硝反应
逆向移动 (6). 4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O
【解析】
【分析】(1)根据盖斯定律计算;
(2)根据浓度变化图像,反应物为NO、CO,生成物为N2、CO2,9min达到平衡时各物质的变化量分别为0.04mol/L、0.04mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L,则方程式为2NO(g)+2CO(g) N2 (g)+2CO2 (g);
(3)根据图像、反应放热及催化剂角度进行解释。
【详解】(1)①CO燃烧热的方程式为CO(g)+ O2(g)= CO2(g) △H1=-283.0kJ·mol-l,②N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H2+180.5kJ·mol-1,根据盖斯定律,①2-②可得2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ,△H=-283.02-180.5=-746.5kJ/mol;
(2①该反应9min达到平衡时,各物质的浓度分别为0.16mol/L、0.06mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L,则平衡常数=0.0420.02/(0.1620.062)=0.35mol-1L;
②第12min时,反应各量浓度未变化,且反应物的浓度增大,平衡逆向移动,则改变条件为升高温度;
③ 2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)
18min:0.18 0.08 0.01 0.02
K2=0.0220.01/(0.1820.082)=0.02,第24min时,若保持温度不变,则K2不变,向容器中充入CO和N2各0.060mol,则Qc=0.0220.07/(0.1820.142)=0.04,Qc>K2,平衡逆向移动;
(3) ①温度低于925℃时,反应速率减慢,脱硝效率降低,温度高于925℃时,催化剂的活性降低,且反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,脱硝率降低;
②用尿素[CO(NH2)2]作还原剂还原NO2,生成物为氮气、二氧化碳和水,则方程式为4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O。
20.纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料,在橡胶、玻璃、涂料等各个领域广泛的应用。工业由粗氧化锌(含少量FeO、CuO 等杂质) 制备活性氧化锌的工业流程如下:
已知:Fe3+、Fe2+、Cu2+完全沉淀的pH分别是:3.2,8.1,6.7
(1)“酸浸”时用的硫酸溶液的密度为1.4g/mL,质量分数为70%,则该硫酸的物质的量浓度为____。
(2)焙烧前粉碎的目的是____________________________________________。
(3)滤液中加锌粉的目的是_____________________________________。
(4)物质A的主要成分_______________(填化学式),检验A中阳离子的方法是_______________。
(5)滤液中加H2O2发生反应的离子方程式__________________________。
(6)6.82g碱式碳酸锌[aZn(OH)2·bZnCO3·cH2O]恰好溶解在40mL3mol/LHCl中,同时产生448mLCO2(标准状况下),试推算碱式碳酸锌的化学式为___________________________。
【答案】(1). 10mol·L-1 (2). 增大接触面积,加快反应速率 (3). 除去滤液中含有的Cu2+离子 (4). (NH4)2SO4 (5). 取少量的A溶液于试管中,加入氢氧化钠并加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则含有NH4+ (6). 2Fe2++H2O2+2H+=2H2O+2Fe3+ (7). 2Zn(OH)2·ZnCO3·H2O
【解析】试题分析:(1)根据 计算硫酸浓度;(2)粉碎可以增大接触面积; (3) 滤液中含有杂质铜离子;(4)根据元素守恒分析物质A的主要成分;(5) “酸浸”后的滤液中含有Fe2+, H2O2可以把Fe2+氧化为Fe3+;(6)根据反应方程式aZn(OH)2·bZnCO3·cH2O+(2a+2b)HCl=(a+b)ZnCl2+bCO2+(2a+b+c)H2O,计算碱式碳酸锌的化学式。
解析:(1) = mol·L-1 ;(2)粉碎可以增大接触面积,加快反应速率;(3) 滤液中含有杂质铜离子,加锌粉可以除去滤液中含有的Cu2+离子;(4)加入锌粉过滤后的滤液中含有硫酸锌,加入碳酸氢铵生成碱式碳酸锌,根据元素守恒,物质A的主要成分是(NH4)2SO4;取少量的A溶液于试管中,加入氢氧化钠并加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则含有NH4+;(5) “酸浸”后的滤液中加入H2O2,Fe2+被氧化为Fe3+,反应离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2H2O+2Fe3+;
(6)
a=2b, b=c,所以碱式碳酸锌的化学式是2Zn(OH)2·ZnCO3·H2O。
相对原子质量:H-1 C-12 O-16 S-32 Na-23 Zn-65
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.化学知识无处不在,下列与古诗文记载对应的化学知识不正确的是( )
常见古诗文记载
化学知识
A
《荀子·劝学》:冰水为之,而寒于水。
冰的能量低于水,冰变为水属于吸热反应
B
《泉州府志》:元时南安有黄长者为宅煮糖,宅垣忽坏,去土而糖白,后人遂效之。
泥土具有吸附作用,能将红糖变白糖
C
《天工开物》:凡研硝(KNO3)不以铁碾入石臼,相激火生,祸不可测。
性质不稳定,撞击易爆炸
D
《本草纲目》:釆蒿蓼之属,晒干烧灰,以原水淋汁,久则凝淀如石(石碱),浣衣发面
石碱具有碱性,遇酸产生气体
【答案】A
【解析】A,冰的能量低于水,冰变为水需要吸收能量,但没有新物质生成,不是吸热反应,A项错误;B,该古诗文指元代南安黄长者发现墙塌压糖后,去土红糖变白糖,说明泥土具有吸附作用,能将红糖变白糖,B项正确;C,该古诗文指研磨KNO3不用铁碾在石臼中研磨,相互撞击产生火花后果不堪设想,说明KNO3不稳定,撞击易爆炸,C项正确;D,该古诗文说明“石碱”能溶于水,其水溶液久置会结晶析出,能用于洗衣、发面,说明“石碱”具有碱性(能用于洗衣),遇酸产生气体(能用于发面),D项正确;答案选A。
2. 下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( )
A. 生成物总能量一定低于反应物总能量
B. 放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C. 应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量反应焓变
D. 同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl在光照和点燃条件下的△H不同
【答案】C
【解析】
【详解】A、化学反应过程中一定伴随能量变化,反应可以是放热反应或吸热反应,反应物总能量高于生成物总能量则反应放热,反应物总能量低于生成物总能量,反应吸热,错误;
B、反应速率的大小与反应热无关,如氢氧化钡晶体和氯化铵的反应为吸热反应,在常温下能迅速反应,金属的腐蚀为放热反应,但反应速率较慢,错误;
C、反应热与反应的途径无关,取决于反应物和生成物的始末状态,可根据盖斯定律,计算某些难以直接测量的反应焓变,正确;
D、反应热与反应的条件无关,同温同压下,H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)在光照和点燃条件下的△H相同,错误;
答案选C。
3.某反应过程能量变化如下图所示,下列说法正确的是( )
A. 有催化剂条件下,反应的活化能等于E1+E2
B. 使用催化剂后,整个反应的速率快慢由步骤2决定
C. 改变催化剂不能改变ΔH,也不能改变E1、E2
D. 该反应为放热反应,热效应等于ΔH
【答案】D
【解析】
【详解】A. 有催化剂条件下,反应的活化能等于E1,A错误;
B. 使用催化剂后,整个反应的速率快慢由于E1>E2,则由步骤1决定,B错误;
C. 改变催化剂不能改变ΔH,但可以改变E1、E2,C错误;
D. 根据图像可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,则该反应为放热反应,热效应等于ΔH,D正确;
答案为D。
4.在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2,通入Br2(g)发生反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g);ΔH<0。当温度分别为T1、T2,平衡时,H2的体积分数与Br2(g)的物质的量变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. 若b、c点的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2
B. a、b两点的反应速率:b>a
C. 为了提高Br2(g)的转化率,可采取增加Br2(g)通入量的方法
D. 若平衡后保持温度不变,压缩容器体积平衡一定不移动
【答案】B
【解析】试题分析:A、从图分析,在T2温度下平衡时氢气的体积分数小,说明平衡正向移动,温度低,平衡常数增大,所以K1
编号
反应
平衡常数
反应热
反应①
A(g) B(g)+C(g)
K1
△H1
反应②
B(g)+C(g) D(g)
K2
△H2
反应③
A(g) D(g)
K3
△H3
下列说法正确的是( )
A. K3 =K1 + K2
B. ΔH3=ΔH1 +ΔH2
C. 加催化剂,反应①的反应热降低,反应速率加快
D. 则增大压强,K1减小,K2增大,K3不变
【答案】B
【解析】
【详解】A. K3 =c(D)/ c(A),K1 =c(B)c(C)/ c(A),K2=c(D)/[c(B)c(C)],则K3 =K2K1,A错误;
B.根据盖斯定律可知,ΔH3=ΔH1 +ΔH2,B正确;
C. 加催化剂,反应①的活化能降低,反应速率加快,C错误;
D. 则增大压强,对化学平衡常数无影响,则K1、K2、K3不变,D错误;
答案为B。
6.标准状态下,气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知H—H、H—O和O=O键的键焓ΔH分别为436 kJ·mol-1、463 kJ·mol-1和495 kJ·mol-1。下列热化学方程式正确的是( )
A. H2O(g)==H2+1/2O2(g)ΔH=-485 kJ·mol-1
B. H2O(g)==H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+485 kJ·mol-1
C. 2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) ΔH=+485 kJ·mol-1
D. 2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) ΔH=-485 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】
【详解】化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程,断裂化学键需要吸收能量,形成化学键需要释放能量,根据H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g),该反应的能量变化为2×463kJ/mol-436kJ/mol-=+242.5kJ/mol,化学反应逆向进行,反应热数值不变,符号相反,化学方程式系数加倍,反应热加倍,则2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H =-485kJ/mol,答案选D。
7.一定温度下,在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g) Y(g)+Z(s),以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A. 混合气体的密度不再变化 B. 反应容器中Y的质量分数不变
C. X的分解速率与Y的消耗速率相等 D. 单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据 ,反应前后气体质量改变,所以气体密度是变量,混合气体的密度不再变化一定平衡;
B.反应前后气体Y质量改变,反应容器中Y的质量分数不变一定平衡;
C.X的分解速率与Y的消耗速率相等, ,说明该反应未达到化学平衡状态;
D.单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X,,一定平衡。
综上所述,不能说明该反应达到化学平衡状态的是C。
8.在密闭容器中,一定条件下进行如下反应:NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2 (g)ΔH=-373.2 kJ/mol,达到平衡后,为提高NO的转化率和该反应的速率,可采取的措施是( )
A. 加催化剂同时升高温度 B. 加催化剂同时增大压强
C. 升高温度同时充入N2 D. 降低温度同时增大压强
【答案】B
【解析】
【详解】A. 加催化剂、升高温度,化学反应速率加快,正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,NO的转化率降低,A错误;
B. 加催化剂同时增大压强,化学反应速率加快,平衡正向移动,NO的转化率升高,B正确;
C. 升高温度同时充入N2,化学反应速率加快,正反应为放热反应,升高温度、充入N2,均导致平衡逆向移动,NO的转化率降低,C错误;
D. 降低温度,反应速率减慢,增大压强,体积减小,浓度增大,反应速率加快,无法确定反应速率的变化,D错误;
答案为B。
9.在2 L的恒容容器中,充入1 mol A和3 mol B,并在一定条件下发生如下反应:A(s)+3B(g)2C(g),若经3 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,下列选项说法正确的组合是( )
①用B表示的反应速率为0.4 mol·L-1·s-1
②3 s时生成C的物质的量为1.2 mol
③3 s时B的浓度为0.6 mol·L-1
A. ①② B. ①③
C. ②③ D. ①②③
【答案】C
【解析】在2 L的恒容容器中,充入1 mol A和3 mol B,并在一定条件下发生如下反应:A(s)+3B(g)2C(g),若经3 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,用C表示的化学反应速率为0.6 mol·L-1/3 s=0.2 mol·L-1·s-1,化学反应速率之比等于化学计量数之比,所以用B表示的反应速率为0.3 mol·L-1·s-1,①错误;②3 s时生成C的物质的量为n=cV=0.6 mol/L×2 L=1.2 mol,②正确;③3 s时B转化的物质的量为1.8 mol,剩下的B的物质的量为1.2 mol,所以B的浓度为0.6 mol·L-1,③正确。答案选C。
10.T0℃时,在2 L的密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)Z(g)(未配平),各物质的物质的量随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同,温度分别为T1℃、T2℃时发生反应,X的物质的量随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是( )
图a图b
A. 该反应的正反应是吸热反应
B. T1℃时,若该反应的平衡常数K =50,则T1<T0
C. 图a中反应达到平衡时,Y的转化率为37.5%
D. T0℃,从反应开始到平衡时:v(X)=0.083 mol·L-1·min-1
【答案】B
【解析】
【分析】根据图a,反应在3min时达到平衡,反应物为X、Y,生成物为Z变化量分别为0.25mol、0.25mol、0.5mol,则方程式为X(g)+Y(g)2Z(g);根据图b,T1时,达到平衡时用的时间较短,则T1> T2,从T1到T2,为降低温度,X的物质的量减小,平衡正向移动,则正反应为放热反应。
【详解】A. 分析可知,该反应的正反应是放热反应,A错误;
B. 根据图a,T0时,K0=0.252/(0.0250.075)=33.3,T1℃时,若该反应的平衡常数K =50,K0<K,则T0 到T1,平衡正向移动,正反应为放热,则为降低温度,T1<T0,B正确;
C. 图a中反应达到平衡时,Y的转化率=0.25/0.4=62.5%,C错误;
D. T0℃,从反应开始到平衡时:v(X)=(0.3-0.05)/(23)=0.042 mol·L-1·min-1,D错误;
答案为B。
11.利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇,发生的反应如下:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g).在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和H2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该反应△H<0,且p1<p2
B. 反应速率:ν逆(状态A)>ν逆(状态B)
C. 在C点时,CO转化率为75%
D. 在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,达平衡时CH3OH的体积分数不同
【答案】C
【解析】试题分析:A.由图可知,升高温度,CH3OH的体积分数减小,平衡逆向移动,则该反应的△H<0,300℃时,增大压强,平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,所以p1>p2,故A错误;B.B点对应的温度和压强均大于A点,温度升高、增大压强均使该反应的化学反应速率加快,因此ν逆(状态A)<ν逆(状态B),故B错误;C.设向密闭容器充入了1molCO和2molH2,CO的转化率为x,则
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始 1 2 0
变化 x 2x x
结束 1-x 2-2x x
在C点时,CH3OH的体积分数==0.5,解得x=0.75,故C正确;D.由等效平衡可知,在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,达平衡时CH3OH的体积分数都相同,故D错误;故选C。
12.一定条件下存在反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)△H>0;向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量C和H2O,各容器中温度、反应物的起始量如表,反应过程中CO的物质的量浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是
容器
甲
乙
丙
容积
0.5 L
0.5 L
V
温度
T1℃
T2℃
T1℃
起始量
2 molC
1 molH2O
1 molCO
1 molH2
4 molC
2 molH2O
A. 甲容器中,反应在前15 min的平均速率v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1
B. 丙容器的体积V>0.5L
C. 当温度为T1℃时,反应的平衡常数K=2.25
D. 乙容器中,若平衡时n(H2O)=0.4 mol,则T1<T2
【答案】A
【解析】
【详解】A、由图可知,15min内甲容器中CO的浓度变化量为1.5mol/L,v(CO)==0.1mol•L-1•min-1,速率之比等于化学计量数之比,所以v(H2)=0.1mol•L-1•min-1,故A正确;B、丙容器中起始量为甲的二倍,若容积=0.5 L,由于正反应为气体体积增大的反应,加压平衡左移,c(CO)<3mol/L,故丙容器的体积V<0.5 L,故B错误;C、根据甲容器中反应数据计算:
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L) 2 0 0
转化浓度(mol/L) 1.5 1.5 1.5
平衡浓度(mol/L) 0.5 1.5 1.5
T1℃时,反应的平衡常数K===4.5,故C错误;D、比较甲与乙可知,二者达平衡是等效的,经计算知甲容器中平衡时n(H2O)=0.25 mol,乙容器中,若平衡时n(H2O)=0.4 mol,乙相对于甲平衡向逆反应移动,因为正反应吸热,乙中温度低,即温度T1>T2,故D错误;故选A。
13.某温度下,反应H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=。该温度下,在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如表所示:
甲
乙
丙
c(H2)/(mol·L-1)
0.010
0.020
0.020
c(CO2)/(mol·L-1)
0.010
0.010
0.020
下列判断不正确的是( )
A. 反应开始时,丙容器中化学反应速率最大,甲容器中化学反应速率最小
B. 平衡时,乙容器中CO2的转化率大于60%
C. 平衡时,甲容器中和丙容器中H2的转化率均是60%
D. 平衡时,丙容器中c(CO2)是甲容器中的2倍,是 0.012 mol·L-1
【答案】D
【解析】该可逆反应两边气体系数相等,在恒容条件下,甲丙两容器为等效平衡,各物质的百分含量对应相等、后者各物质浓度均为前者的两倍。
反应:H2 + CO2 H2O + CO
起始:0.01 0.01 0 0
反应 x x x x
平衡0.01-x 0.01-x x x
设H2反应了x,则根据平衡常数可知,很容易计算出x=0.06,甲两容器中反应物的转化率为60%。乙相当于是在甲的基础上增加氢气的浓度,所以可以提高CO2的转化率,选项B正确;由于反应前后气体体积是不变的,因此甲和丙的平衡状态是等效的,但平衡时丙中c(CO2)=2×(0.010-0.010x)=0.008 mol/L,选项C正确,选项D不正确;丙中反应物的浓度最大,反应速率最快,选项A正确,答案选D。
14.等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行可逆反应:X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s) ΔH<0,下列叙述正确的是 ( )
A. 平衡常数K值越大,X的转化率越大
B. 达到平衡时,反应速率v正(X)=2v逆(Z)
C. 达到平衡后降低温度,正向反应速率减小的倍数大于逆向反应速率减小的倍数
D. 达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡向逆反应方向移动
【答案】A
【解析】
【详解】A、平衡常数K值越大,反应向正反应进行的程度越大,X的转化率越大,A项正确。
B、达平衡时2v正(X)=v逆(Z),B项错误。
C、达平衡后降低温度,正、逆反应速率均减小,又因平衡向正反应方向移动,所以正反应速率减小的倍数小于逆反应速率减小的倍数,C项错误。
D、增大压强平衡不移动,升高温度平衡逆向移动,D项错误。
答案选A。
15.往一体积不变的密闭容器中充入H2和I2,发生反应 H2(g)+I2(g)2HI(g);△H>0达到平衡后,t0时改变反应的某一条件(混合气体物质的量不变),且造成容器内压强增大,下列说法正确的是( )
A. 容器内气体颜色变深,平均相对分子质量不变
B. 平衡不移动,混合气体密度不变
C. 由于压强增大,导至H2,I2(g),HI平衡浓度都增大
D. 改变的条件是升温,速率图象为下图
【答案】D
【解析】
【分析】t0时改变反应的某一条件,方程式中可逆符号两边的气体计量数相等,混合气体物质的量不变、体积不变,则改变的条件为升高温度,使压强增大;升高温度,正逆反应速率均增大,该反应为吸热反应,则正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动。
【详解】A.分析可知,平衡正向移动,容器的体积不变,I2的浓度减小,容器内气体颜色变浅,A错误;
B.分析可知,平衡正向移动,气体质量不变,容器体积不变,则混合气体密度不变,B错误;
C. 由于升高温度,平衡正向移动,导至H2,I2(g) 平衡浓度减小,HI平衡浓度增大,C错误;
D. 改变的条件是升温,正逆反应速率均增大,则正反应速率大于逆反应速率,速率图象正确,D正确;
答案为D。
16. 相同温度下,容积均恒为2L的甲、乙、丙3个密闭容器中发生反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-197kJ·mol-l。实验测得起始、平衡时有关数据如下表:
下列叙述正确的是( )
A. Q1>Q3>Q2=78.8kJ
B. 三个容器中反应的平衡常数均为K=2
C. 甲中反应达到平衡时,若升高温度,则SO2的转化率将大于50%
D. 若乙容器中的反应经tmin达到平衡,则0~tmin内,v(O2)=mol/(L·min)
【答案】D
【解析】试题分析:乙、丙转化到左边,SO2、O2的物质的量分别为2mol、1mol,与甲中SO2、O2的物质的量对应相等,恒温恒容条件下,丙中Ar不影响平衡移动,故三者为完全等效平衡,平衡时SO2、O2、SO3的物质的量对应相等。A.由于平衡时二氧化硫物质的量相等,故参加反应二氧化硫的物质的量:甲>乙=丙,故放出热量:Q1>Q3=Q2=78.8kJ,故A错误;B.甲、乙、丙三容器温度相同,平衡常数相同,乙中平衡时放出热量为78.8kJ,由2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-197kJ•mol-1可知,参加反应的二氧化硫为2mol×=0.8mol,则二氧化硫浓度变化量为=0.4mol/L,SO2、O2、SO3的起始浓度分别为=0.9mol/L、=0.45mol/L、=0.1mol/L,则:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始(mol/L):0.9 0.45 0.1
转化(mol/L):0.4 0.2 0.4
平衡(mol/L):0.5 0.25 0.5
故平衡常数K==4,故B错误;C.乙中平衡时二氧化硫物质的量为1.8mol-0.8mol=1mol,甲中参加反应二氧化硫为2mol-1mol=1mol,甲中二氧化硫的转化率×100%=50%,正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,SO2的转化率将小于50%,故C错误;D.乙容器中的反应经tmin达到平衡,则0~tmin内,v(O2)==mol/(L•min),故D正确,故选D。
二、非选择题(共52分)
17.某化学小组用50ml 0.50mol/L NaOH溶液和30ml 0.50mol/L硫酸溶液进行中和热的测定实验。
(1)实验中大约要使用230mL NaOH溶液,配制溶液时至少需要称量NaOH固体__ g。
(2)做中和热的测定实验时:桌上备有大、小两个烧杯、泡沫塑料、硬纸板、胶头滴管、环形玻璃搅拌棒.实验尚缺少的玻璃仪器(用品)是______、______。
(3)他们记录的实验数据如下:
①请填写表中空白:
实验次数
起始温度t1
终止温度t2/℃
温度差平均值(t2﹣t1)/℃
H2SO4
NaOH
1
25.0℃
25.0℃
29.1
Δt=________
2
25.0℃
25.0℃
29.8
3
25.0℃
25.0℃
28.9
4
25.0℃
25.0℃
29.0
②已知:溶液的比热容c为4.18 J·℃-1·g-1,溶液的密度均为1 g·cm-3。写出稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应表示中和热的热化学方程式____________(用该实验的数据,取小数点后一位)。
(4)若用氨水代替NaOH做实验,测定结果ΔH会___(填“偏大”、“偏大”、“无影响”)。
【答案】(1). 5.0 (2). 量筒 (3). 温度计 (4). 4.0 (5). H2SO4(aq)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=﹣53.5kJ/mol (6). 偏大
【解析】
【分析】(1) 配制230mL NaOH溶液,需要选用250mL的容量瓶;
(2)缺少量取溶液体积的量筒、测量温度的温度计;
(3) ①4次实验温度的差值分别为4.1℃、4.8℃、3.9℃、4.0℃,第二次数据差距较大,舍弃数据;
②根据Q=cmt、H=- Q/n进行计算;
(4)若用氨水代替NaOH做实验,氨水为弱碱,电离时吸收热量。
【详解】(1) 配制230mL NaOH溶液,需要选用250mL的容量瓶,m(NaOH)=0.50mol/L0.25L40g/mol=5.0g;
(2)缺少量取溶液体积的量筒、测量温度的温度计;
(3) ①4次实验温度的差值分别为4.1℃、4.8℃、3.9℃、4.0℃,第二次数据差距较大,舍弃数据,则3次数据的平均值为(4.1+3.9+4.0)/3=4.0℃;
②Q=c∆m∆t=4.18804.0=1337.6J,中和反应为放热反应,则∆H=- Q/n=-1.3376kJ
/0.025mol=-53.5kJ/mol;
(4)若用氨水代替NaOH做实验,氨水为弱碱,电离时吸收热量,导致中和时释放的热量减少,焓变偏大。
18. 甲醇来源丰富,价格低廉,是一种重要的化工原料,有着非常重要、广泛的用途。工业上通常用水煤气在恒容、催化剂和加热的条件下生产甲醇,其热化学方程式为:
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ/mol。
(1)该反应的平衡常数表达式为:K= ,如升高温度,K值将 (填:增大、减小或不变)。
(2)以下各项不能说明该反应达到平衡状态的是 .
A、混合气体的密度保持不变 B、甲醇的质量分数保持不变
C、CO的浓度保持不变 D、2v逆(H2)=v正(CH3OH)
(3)在2100C、2400C和2700C三种不同温度、2L恒容密闭容器中研究合成甲醇的规律。
上图是上述三种温度下不同的H2和C0的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系,则曲线Z对应的温度是 。由起始达到a点所需时间为5min,则H2的反应速率 mol/(L·min)。
(4)某兴趣小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。
①该电池工作时,正极是 极(填“a”或 “b”);
②该电池负极反应的离子方程式为 。
【答案】(15分)
(1)K=c(CH3OH)/[c2(H2)·c(CO)] 减小 (2)AD
(3)2700C 0.1mol/(L·min) (4)a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+
【解析】试题分析:(1)根据平衡常数表达式的书写原则,2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)的平衡常数表达式为:K=c(CH3OH)/[c2(H2)·c(CO)],该反应是放热反应,升高温度,K值减小。
(2)A、在恒容、密闭容器中,混合气体的密度始终保持不变 ,不能说明可逆反应处于平衡状态,选;B、甲醇的质量分数保持不变,说明甲醇的浓度不变,说明达到了平衡状态,不选;C、CO的浓度保持不变,说明达到了平衡状态,不选;D、正逆反应速率之比应等于其系数之比,应为v逆(H2)=2v正(CH3OH),选;选AD。
(3)当H2和C0的起始组成比相同时,该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率降低,则曲线Z对应的温度是2700C。根据2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
起始浓度 0.75 0.5 0
变化浓度 0.5 0.25 0.25
平衡浓度 0.25 0.25 0.25
则H2的反应速率=0.5/5=0.1mol/(L·min)。
(4)①在甲醇燃料电池中,甲醇在负极失电子,而氧气在正极得电子,所以该电池工作时,正极是a极,②甲醇在负极失电子生成CO2和水,该电池负极反应的离子方程式为CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+ 。
19.工业废气、汽车尾气排放出的NOx、SO2等,是形成雾霾的主要物质,其综合治理是当前重要的研究课题。
(1)已知:①CO燃烧热的△H1=-283.0kJ·mol-l,②N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H2=+180.5kJ·mol-1,汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生如下反应:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g); △H=___。
(2)将0.20mol NO和0.10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生上述反应,反应过程中部分物质的浓度变化如下图所示.
①该反应第一次达到平衡时的平衡常数为________。
②第12min时改变的条件是________。
③在第24min时,若保持温度不变,再向容器中充入CO和N2各0.060mol,平衡将________移动(填“正向”、“逆向”或“不”).
(3)SNCR-SCR脱硝技术是一种新型的除去烟气中氮氧化物的脱硝技术,一般采用氨气或尿素。
①SNCR脱硝技术中:在催化剂作用下用NH3作还原剂还原NO,其主要反应为:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g),△H<0。体系温度直接影响SNCR技术的脱硝效率,如图所示。当体系温度约为925℃时,SNCR脱硝效率最高,其可能的原因是________。
②SCR脱硝技术中则用尿素[CO(NH2)2]作还原剂还原NO2的化学方程式为____________。
【答案】(1). -746.5kJ/mol (2). 0.35 L·mol-1 (3). 升温 (4). 逆向 (5). 低于925℃反应速率较慢,高于925℃ 会降低催化剂活性,且升高温度脱硝反应
逆向移动 (6). 4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O
【解析】
【分析】(1)根据盖斯定律计算;
(2)根据浓度变化图像,反应物为NO、CO,生成物为N2、CO2,9min达到平衡时各物质的变化量分别为0.04mol/L、0.04mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L,则方程式为2NO(g)+2CO(g) N2 (g)+2CO2 (g);
(3)根据图像、反应放热及催化剂角度进行解释。
【详解】(1)①CO燃烧热的方程式为CO(g)+ O2(g)= CO2(g) △H1=-283.0kJ·mol-l,②N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H2+180.5kJ·mol-1,根据盖斯定律,①2-②可得2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ,△H=-283.02-180.5=-746.5kJ/mol;
(2①该反应9min达到平衡时,各物质的浓度分别为0.16mol/L、0.06mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L,则平衡常数=0.0420.02/(0.1620.062)=0.35mol-1L;
②第12min时,反应各量浓度未变化,且反应物的浓度增大,平衡逆向移动,则改变条件为升高温度;
③ 2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)
18min:0.18 0.08 0.01 0.02
K2=0.0220.01/(0.1820.082)=0.02,第24min时,若保持温度不变,则K2不变,向容器中充入CO和N2各0.060mol,则Qc=0.0220.07/(0.1820.142)=0.04,Qc>K2,平衡逆向移动;
(3) ①温度低于925℃时,反应速率减慢,脱硝效率降低,温度高于925℃时,催化剂的活性降低,且反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,脱硝率降低;
②用尿素[CO(NH2)2]作还原剂还原NO2,生成物为氮气、二氧化碳和水,则方程式为4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O。
20.纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料,在橡胶、玻璃、涂料等各个领域广泛的应用。工业由粗氧化锌(含少量FeO、CuO 等杂质) 制备活性氧化锌的工业流程如下:
已知:Fe3+、Fe2+、Cu2+完全沉淀的pH分别是:3.2,8.1,6.7
(1)“酸浸”时用的硫酸溶液的密度为1.4g/mL,质量分数为70%,则该硫酸的物质的量浓度为____。
(2)焙烧前粉碎的目的是____________________________________________。
(3)滤液中加锌粉的目的是_____________________________________。
(4)物质A的主要成分_______________(填化学式),检验A中阳离子的方法是_______________。
(5)滤液中加H2O2发生反应的离子方程式__________________________。
(6)6.82g碱式碳酸锌[aZn(OH)2·bZnCO3·cH2O]恰好溶解在40mL3mol/LHCl中,同时产生448mLCO2(标准状况下),试推算碱式碳酸锌的化学式为___________________________。
【答案】(1). 10mol·L-1 (2). 增大接触面积,加快反应速率 (3). 除去滤液中含有的Cu2+离子 (4). (NH4)2SO4 (5). 取少量的A溶液于试管中,加入氢氧化钠并加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则含有NH4+ (6). 2Fe2++H2O2+2H+=2H2O+2Fe3+ (7). 2Zn(OH)2·ZnCO3·H2O
【解析】试题分析:(1)根据 计算硫酸浓度;(2)粉碎可以增大接触面积; (3) 滤液中含有杂质铜离子;(4)根据元素守恒分析物质A的主要成分;(5) “酸浸”后的滤液中含有Fe2+, H2O2可以把Fe2+氧化为Fe3+;(6)根据反应方程式aZn(OH)2·bZnCO3·cH2O+(2a+2b)HCl=(a+b)ZnCl2+bCO2+(2a+b+c)H2O,计算碱式碳酸锌的化学式。
解析:(1) = mol·L-1 ;(2)粉碎可以增大接触面积,加快反应速率;(3) 滤液中含有杂质铜离子,加锌粉可以除去滤液中含有的Cu2+离子;(4)加入锌粉过滤后的滤液中含有硫酸锌,加入碳酸氢铵生成碱式碳酸锌,根据元素守恒,物质A的主要成分是(NH4)2SO4;取少量的A溶液于试管中,加入氢氧化钠并加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则含有NH4+;(5) “酸浸”后的滤液中加入H2O2,Fe2+被氧化为Fe3+,反应离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2H2O+2Fe3+;
(6)
a=2b, b=c,所以碱式碳酸锌的化学式是2Zn(OH)2·ZnCO3·H2O。
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