贵州省思南中学2018-2019学年高二上学期化学期中考试试卷
一、单选题
1.(2018高二上·思南期中)0.3mol气态高能燃料乙硼烷B2H6在O2中燃烧,生成固态B2O3和液态H2O,放出649.5kJ的热量.下列热化学方程式正确的是( )
A.B2H6(g)+302(g)═B2O3(s)+3H2O(l)△H=2165 kJ mol﹣1
B.B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(l)△H=﹣2165 kJ mol﹣
C.B2H6+3O2═B2O3+3H2O△H=﹣2165 kJ mol﹣1
D.B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(g)△H=﹣2165 kJ mol﹣1
【答案】B
【知识点】燃烧热;热化学方程式
【解析】【解答】0.3mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ的热量,则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出2165kJ的热量,反应的热化学方程式为:B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(l) △H=-2165kJ/mol,
A.热化学方程式中△H<0,△H>0表示吸热,而乙硼烷燃烧放热,故A不符合题意;
B.0.3mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,放出649.5kJ的热量,则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,放出649.5/0.3=2165kJ,故B符合题意;
C.热化学方程式中没有标出物质的聚集状态,故C不符合题意;
D.1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和气态水,放出热量应小于2165kJ,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】根据热化学方程式的书写要求、焓变与物质的量的关系、放热反应与吸热反应的区别等判断热化学方程式是否正确即可,注意物质的状态。
2.(2018高二上·思南期中)下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=﹣57.3 kJ·mol-1,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热是ΔH=2×(﹣57.3)kJ·mol-1
B.1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1,则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+566.0 kJ·mol-1
【答案】D
【知识点】燃烧热;中和热;热化学方程式
【解析】【解答】A、中和热是指稀酸与稀碱反应生成1mol水放出的热量,中和热数值与参加反应的酸与碱物质的量无关,则H2SO4和Ba(OH)2反应的中和热ΔH=-57.3kJ/mol,A不符合题意;
B、1mol甲烷燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热,B不符合题意;
C、需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如燃烧反应,C不符合题意;
D、CO燃烧热△H=-283.0kJ/mol,则燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-2×283.0kJ/mol,则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的△H=+2×283.0kJ/mol,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】A.中和热不随反应的改变而改变;
B.燃烧热是指生成稳定的化合物,水蒸气不是稳定状态;
C.放热反应也需要加热开始反应;
D.燃烧放出热量,而其逆反应吸收热量。
3.(2018高二上·思南期中)已知下列反应的热化学方程式6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)═2C3H5(ONO2)3(l)△H1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H2 C(s)+O2(g)=CO2(g)△H3,则反应4C3H5(ONO2)3(l)═12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的△H为( )
A.△H1﹣5△H2﹣12△H3 B.2△H1﹣5△H2﹣12△H3
C.12△H3﹣5△H2﹣2△H1 D.12△H3+5△H2﹣2△H1
【答案】D
【知识点】盖斯定律及其应用
【解析】【解答】①6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)═2C3H5(ONO2 )3 (l)△H 1
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H2
③C(s)+O2(g)═CO2(g)△H3
由盖斯定律:5×②+12×③-2×①得:4C3H5(ONO2)3(l)═12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g);△H=12△H3+5△H2-2△H1,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】根据盖斯定律构造出目标方程式,然后计算焓变即可。
4.(2019高一下·吉林期中)在一密闭容器中充入一定量的N2和H2,经测定反应开始后的2 s内氢气的平均速率:v(H2)=0.45 mol/(L·s),则2 s末NH3的浓度为( )
A.0.45 mol/L B.0.50 mol/L C.0.55 mol/L D.0.60 mol/L
【答案】D
【知识点】化学反应速率
【解析】【解答】发生反应N2+3H2 2NH3,2s内氢气的平均速率:ν(H2)=0.45mol/(L s),利用速率之比等于化学计量数之比计算v(NH3),则v(NH3)= ×ν(H2)= ×0.45mol/(L s)=0.3mol/(L s),故2s末NH3的浓度为0.3mol/(L s)×2s=0.6mol/L,
故答案为:D.
【分析】根据氢气表示的反应速率计算反应消耗氢气的物质的量,然后根据化学方程式计算生成氨气的物质的量最后计算其物质的量浓度即可。
5.(2018高二上·思南期中)N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生以下反应:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)△H>0,T1温度时,向密闭容器中通入N2O5 ,部分实验数据见下表,下列说法中错误的是( )
时间/s 0 500 1000 1500
c(N2O5)/mol L﹣1 5.00 3.52 2.50 2.50
A.T1温度下,500s时O2的浓度为0.74mol L﹣1
B.平衡后其它条件不变,将容器的体积压缩到原来的1/2,则再平衡时c(N2O5)>5.00 mol L﹣1
C.T1温度下的平衡常数为K1 ,T2温度下的平衡常数为K2 ,若T1>T2 ,则K1<K2
D.T1温度下的平衡常数为K1=125,平衡时N2O5的转化率为0.5
【答案】C
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A、500s消耗N2O5的物质的量浓度为(5-3.53)mol·L-1=1.47mol·L-1,生成氧气物质的量浓度为1.47/2mol·L-1=0.735mol·L-1,故A说法符合题意;
B、体积压缩到原来的1/2,假设平衡不移动,N2O5的浓度为5mol·L-1,压强增大,平衡向逆反应方向移动,N2O5浓度增大,即大于5mol·L-1,故B说法符合题意;
C、此反应是吸热反应,降低温度,平衡向逆反应方向移动,即K1>K2,故C说法不符合题意;
D、
2N2O5(g) 4NO2(g)+ O2(g)
起始 5 0 0
转化 2x 4x x
平衡 5-2x 4x x
根据化学平衡常数定义,K= = =125,解得2x=2.5,N2O5的转化率为2.5/5=0.5。
【分析】A.根据方程式计算氧气的浓度;
B.该反应是一个气体体积增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动;
C.该反应为吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,平衡常数增大;
D.根据三段式计算平衡常数的方法计算N2O5转化物质的量,然后计算其转化率。
6.(2018高二上·思南期中)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭容器中,发生反应:NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g).该反应的平衡常数的负对数(﹣lgK)值随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法错误的是( )
A.该反应的△H>0
B.NH3的体积分数不变时,该反应不一定达到平衡状态
C.A点对应状态的平衡常数K(A)=10﹣2.294
D.30℃时,B点对应状态的v(正)>v(逆)
【答案】D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】A、温度升高平衡常数的负对数(﹣lgK)减小,即温度越高K值越大,所以正反应是吸热反应,则△H>0,故A不符合题意;
B、体系中两种气体的物质的量之比始终不变,所以NH3的体积分数不变时,该反应不一定达到平衡状态,故B不符合题意;
C、A点对应平衡常数的负对数(﹣lgK)=2.294,所以A点对应状态的平衡常数K(A)=10﹣2.294,故C不符合题意;
D、30℃时,B点未平衡,最终要达平衡状态,平衡常数的负对数要变大,所以此时的(﹣lgQC)<(﹣lgK),所以QC>K,所以B点对应状态的v(正) (逆),故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.温度越高平衡常数越大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应;
B.因为氨基甲酸铵是固体,而产物的组分的体积分数一直不变;
C.根据平衡常数的关系进行判断;
D.30℃时,B点的浓度熵大于平衡常数,平衡向逆反应方向移动。
7.(2018高二上·思南期中)向某密闭容器中加入0.3mol A、0.1mol C和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图1所示.图2为t2时刻后改变容器中条件,平衡体系中速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种条件,所用条件均不同.已知t3~t4阶段为使用催化剂.下列说法错误的是( )
A.若t1=15s,生成物C在 t0~t1时间段的平均反应速率为0.004 mol L﹣1 s﹣1
B.t4~t5阶段改变的条件为减小压强,t5~t6阶段改变的条件是升高化学反应的温度
C.B的起始物质的量为0.02 mol
D.该化学反应的表达式为:3A(g) B(g)+2C(g)
【答案】C
【知识点】化学反应速率;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算
【解析】【解答】A、若t1=15s,则物质C的浓度改变量为0.11-0.5=0.06mol/L,平衡速率=0.06/15=0.004 mol L﹣1 s﹣1,不符合题意,不选A;
B、t4~t5阶段反应速率都减小,说明是减小压强,t5~t6阶段正逆反应速率都增大,说明是升高温度,不符合题意,不选B;
C、根据方程式分析,压强不能使平衡移动,说明反应前后气体体积相等,在t1=15s,A减少了0.15-0.06=0.09 mol L﹣1,C增加了0.11-0.05=0.06 mol L﹣1,则说明B增加了0.03 mol L﹣1,所以原来B的浓度为0.05-0.03=0.02 mol L﹣1,容器的体积=0.3/0.15=2L,所以B的起始物质的量为0.02×2=0.04mol,符合题意,选C;
D、根据上述分析,反应为3A(g) B(g)+2C(g),D不符合题意
【分析】A.根据反应速率的定义进行计算;
B.减小压强,反应速率降低,且正逆反应速率相等,升高温度,反应速率突然加快;
C.反射平衡状态的建立计算B的起始浓度;
D.根据各物质的浓度变化判断反应物和生成物,根据浓度变化和压强对平衡的影响分析化学计量数。
8.某温度时,在体积为1L的密闭容器中,A、B、C三种气体浓度的变化如图I所示,若其它条件不变,当温度分别为Tl和T2时,B的体积百分含量与时间关系如图Ⅱ所示.则下列结论正确的是( )
A.该反应的热化学方程式为:A(g )+3B(g) 2C(g);△H>0
B.达到平衡后,若其他条件不变,通入稀有气体,平衡向正反应方向移动
C.达到平衡后,若其他条件不变,减小体积,平衡向逆反应方向移动
D.若其它条件不变,升高温度,正、逆反应速率均增大,A的转化率减小
【答案】D
【知识点】化学平衡中反应条件的控制;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A、根据图ⅠA浓度减小了(0.5﹣0.3)mol/L=0.2mol/L,B浓度减小了(0.7﹣0.1)mol/L=0.6mol/L,所以A、B为反应物,C的浓度增加了0.4mol/L,所以C为生成物,它们的变化量之比为0.2:0.6:0.4=1:3:2,反应中各物质计量数之比等于物质的浓度的变化量之比,写出化学方程式为A(g )+3B(g) 2C(g),根据图Ⅱ可知,T1>T2,高温时B的体积分数大,平衡逆向移动,所以该反应的正反应为放热反应△H<0,故A错误;
B、恒容条件下通稀有气体,反应中的各物质的浓度不变,所以平衡不移动,故B错误;
C、减小体积平衡向体积减小的方向移动,根据反应A(g )+3B(g) 2C(g)可知,平衡向正反应方向移动,故C错误;
D、升高温度正逆反应速率均增大,该反应为放热反应,平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,故D正确;所以选D.
【分析】本题主要考查根据图写化学方程式,根据外界条件对平衡的影响判断反应的热效应,以及影响平衡移动的因素,解题时要注意基础知识的灵活运用.
9.下列反应过程中,△H>0且△S>0的是( )
A.CaCO3(s)═CaO(s)+CO2(g)
B.NH3(g)+HCl(g)═NH4Cl(s)
C.4Al(s)+3O2(g)═2Al2O3(s)
D.H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)═BaSO4(s)+2H2O(l)
【答案】A
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A.反应为吸热反应,且固体生成气体,则△H>0,△S>0,故A正确;B.反应为放热反应,气体生成固体,则△H<0,△S<0,故B错误;C.反应为放热反应,且气体生成固体,则△H<0,△S<0,故C错误;D.中和反应为放热反应,△H<0,故D错误.所以选A.
【分析】本题考查焓变与熵变,侧重于基础知识的考查,注意常见吸热反应和放热反应,把握物质的聚集状态与熵变的关系.
10.t℃时,在体积不变的密闭容器中发生反应:X(g)+3Y(g) 2Z(g),各组分在不同时刻的浓度如下表:下列说法正确的是( )
物质 X Y Z
初始浓度/mol L﹣1 0.1 0.2 0
2min末浓度/mol L﹣1 0.08 a b
平衡浓度/mol L﹣1 0.05 0.05 0.1
A.平衡时,X的转化率为20%
B.t℃时,该反应的平衡常数为40
C.增大平衡后的体系压强,v正增大,v逆减小,平衡向正反应方向移动
D.前2min内,用Y的变化量表示的平均反应速率v(Y)=0.03mol L﹣1 min﹣1
【答案】D
【知识点】化学平衡中反应条件的控制;化学平衡的影响因素
【解析】解答:A、平衡时,X的转化率= ×100%=50%,故A错误;
B、依据图表数据得到平衡浓度,结合平衡常数概念计算得到反应的平衡常数= =1600,故B错误;C、反应是气体体积减小的反应,增大平衡后的体系压强,v正增大,v逆增大,平衡向正反应方向移动,故C错误;
D、 X(g)+3Y(g) 2Z(g),
起始量 0.1 0.2 0
变化量 0.02 0.06 0.04
2min量 0.08 0.14 0.04
前2min内,用Y的变化量表示的平均反应速率v(Y)= =0.03mol L﹣1 min﹣1,故D正确;所以选D.
分析:本题考查了合成平衡影响因素分析,平衡计算应用,转化率、平衡常数概念的分析计算应用,掌握基础是关键.
11.(2018高二上·思南期中)根据下面的信息,下列叙述错误的是( )
A.化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因
B.水分解生成氢气跟氧气的同时吸收能量
C.1mol H2跟1/2mol O2反应生成1mol H2O释放能量一定为245kJ
D.为开发氢能,可研究设法将太阳能聚焦,产生高温使水分解产生氢气
【答案】C
【知识点】化学反应中能量的转化;反应热和焓变
【解析】【解答】反应的焓变=反应物键能之和-生成物的键能之和=436+249-930=-245kJ ,所以反应是放热反应;热化学方程式为: H2(g)+1/2 O2(g)= H2O(g), H=-245 kJ/mol;
A.化学键的断裂吸收的能量和形成化学键放出的能量是化学反应中发生能量变化的主要原因,故A不符合题意;
B.根据以上计算可以知道,氢气与氧气反应生成水是放热反应,所以水分解生成氢气跟氧气的同时也吸收能量,故B不符合题意;
C. 1mol H2(g)跟1/2mol O2(g)反应生成1mol H2O(g)释放能量为245kJ,若生成1mol H2O(l),释放能量大于245kJ,故C符合题意;
D.太阳能是一种廉价能源,水在高温下可以分解,设法将太阳光聚焦,产生高温,使水分解产生氢气和氧气,氢气具有可燃性,可作为新能源;故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.根据能量变化的实质进行判断;
B.水的分解反应是吸热反应;
C.放出热量的多少与水的状态有关;
D.太阳能转化为化学能。
12.一定条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g).图1表示在此反应过程中的能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时 间的变化曲线.图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响下列说法正确的是( )
A.升高温度,该反应的平衡常数增大
B.由图2信息,10 min内该反应的平均速率v(H2)=0.09 mol L﹣1 min﹣1
C.由图2信息,从11 min起其它条件不变,压缩容器的体积,则n(N2)的变化曲线为d
D.图3中温度T1<T2,a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是b点
【答案】C
【知识点】反应热和焓变;化学平衡的影响因素;化学平衡转化过程中的变化曲线;化学平衡的计算
【解析】【解答】解:A.由图可知,反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应,则升高温度,平衡逆向移动,平衡常数K减小,故A错误;
B.10 min内该反应的平均速率v(N2)= =0.015 mol L﹣1 min﹣1,由速率之比等于化学计量数之比可知,v(H2)=0.045 mol L﹣1 min﹣1,故B错误;
C.从11 min起其它条件不变,压缩容器的体积,平衡正向移动,n(N2)减小,可知n(N2)的变化曲线为d,故C正确;
D.温度、体积不变时,氢气的物质的量越大,氮气的转化率越大,a、b、c三点均在同一曲线上,均为平衡状态点,则反应物N2的转化率最高的是c点,故D错误;
故选C.
【分析】A.由图可知,反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应;
B.10 min内该反应的平均速率v(N2)= =0.015 mol L﹣1 min﹣1,结合速率之比等于化学计量数之比计算;
C.从11 min起其它条件不变,压缩容器的体积,平衡正向移动,n(N2)减小;
D.a、b、c三点均在同一曲线上,氢气的物质的量越大,氮气的转化率越大.
13.下列酸与碱中和反应热化学方程式可用:H+(aq)+OH﹣(aq)H2O(l)△H=﹣57.3kJ mol﹣1来表示的是( )
A.CH3COOH(aq)+NaOH(aq)═CH3COONa(aq)+H2O(l);△H=﹣Q1 kJ mol﹣1
B. H2SO4(浓)+NaOH(aq)═ Na2SO4(aq)+H2O(l);△H=﹣Q2 kJ mol﹣1
C.HNO3(aq)+NaOH(aq)═NaNO3(aq)+H2O(l);△H=﹣Q3 kJ mol﹣1
D. H3PO4(aq)+ Ba(OH)2(aq)═ Ba3(PO4)2(s)+H2O(l);△H=﹣Q4 kJ mol﹣1
【答案】C
【知识点】中和热
【解析】【解答】解:A、CH3COOH是弱电解质电离过程是吸热过程,反应后放热小于57.3kJ mol﹣1,故A错误;
B、浓H2SO4稀释时要放热,反应后放热大于57.3kJ mol﹣1,故B错误;
C、符合中和热的概念,是中和热的热化学方程式的表示方法,故C正确;
D、H3PO4是弱电解质,电离过程是吸热过程,反应后放热小于57.3kJ mol﹣1,故D错误;
故选C.
【分析】根据中和热是强酸和强碱的稀溶液完全反应生成1mol水时放出的热量,依据概念对选项分析判断.
14.(2016高二上·都匀开学考)相同条件下,下列各组热化学方程式中,△H2>△H1的是( )
A.2H2 (g)+O2(g)═2H2O(g)△H1; 2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H2
B.S(g)+O2(g)═SO2(g)△H1; S(s)+O2(g)═SO2(g)△H2
C.CO(g)+ O2(g)═CO2(g)△H1; 2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2
D. H2(g)+ Cl2(g)═HCl(g)△H1;H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H2
【答案】B
【知识点】反应热的大小比较
【解析】【解答】解:A、都为放热反应,△H<0,由于H2O(g)→H2O(l)放热,则前者放出的热量少,则△H1>△H2,故A错误;
B、都为放热反应,△H<0,气态反应物反应放出的热量多,则前者放出的热量多,则△H2>△H1,故B正确;
C、都为放热反应,△H<0,消耗的CO越多,则放出的热量越多,则△H1>△H2,故C错误;
D、都为放热反应,△H<0,消耗的氢气越多,则放出的热量越多,则△H1>△H2,故D错误;
故选B.
【分析】A、生成液态水放出的热量多,放热反应△H<0;
B、气态反应物反应放出的热量多,放热反应△H<0;
C、反应方程式的计量数与反应热成正比;
D、反应方程式的计量数与反应热成正比;
15.(2018高二上·思南期中)在密闭容器中进行反应:2A+3B 2C.开始时C的浓度为a mol L﹣1 ,2min后C的浓度变为2a mol L﹣1 ,A和B的物质的量浓度均变为原来的 1/2,则下列说法中错误的是( )
A.用B表示的反应速率是0.75a mol/(L min)
B.反应开始时,c(B)=3a mol L﹣1
C.反应2min后,c(A)=0.5a mol L﹣1
D.反应2min后,c(B)=1.5a mol L﹣1
【答案】C
【知识点】化学反应速率;化学反应速率和化学计量数的关系
【解析】【解答】A、根据化学反应速率的表达式,v(C)=(2a-a)/2mol/(L·min)=0.5 mol/(L·min),根据化学反应速率之比等于系数之比,则v(B)=3v(C)/2=0.75mol/(L·min),故说法不符合题意;
B、反应过程中,消耗c(B)=1.5amol·L-1,则反应开始时,c(B)=3amol·L-1,故不符合题意;
C、开始时,A的浓度为2amol·L-1,则反应2min后,c(A)=3a/2mol·L-1=1.5amol·L-1,故说法符合题意;
D、根据B的分析,反应2min后,c(B)=3a/2mol·L-1=1.5amol·L-1,故说法不符合题意。
【分析】A>首先计算C的反应速率,再根据化学计量数计算B的速率;
B.根据方程式计算开始时B的浓度;
C.根据A的浓度变化计算2min后的浓度;
D.2min后变为原来的一般,然后计算B的浓度。
16.据报道,在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇(CH3CH2OH)已成为现实:2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g).下列叙述错误的是( )
A.使用Cu﹣Zn﹣Fe催化剂可大大提高生产效率
B.升高温度,该反应平衡常数K一定增大
C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O,可提高CO2和H2的利用率
【答案】B
【知识点】化学平衡的影响因素;化学平衡的调控
【解析】【解答】解:A、因催化剂能提高化学反应速率,加快反应进行,则在一定时间内提高了生产效率,故A正确;
B、反应需在300℃进行是为了获得较快的反应速率,不能说明反应是吸热还是放热,所以K不一定增大,故B错误;
C、充入大量CO2气体,能使平衡正向移动,提高H2的转化率,故C正确;
D、从平衡混合物中及时分离出产物,使平衡正向移动,可提高CO2和H2的转化率,故D正确;
故选:B.
【分析】根据催化剂、温度、浓度对化学反应速率和化学平衡的影响来分析解答,并注意吸热反应与反应的条件无关.
二、综合题
17.(2018高二上·思南期中)在容积为1.00L的容器中,通入一定量的四氧化二氮,发生反应N2O4(g) 2NO2 (g),随温度升高,混合气体的颜色变深.回答下列问题:
(1)反应的△H=
0 (填“大于”“小于”)
(2)100℃时达到平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020mol L﹣1 S﹣1的平均速率降低,经10s又达到平衡.
①T 100℃(填“大于”“小于”)
②温度T
时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动,混合气体的颜色怎么变? .
(3)要增大该反应的K值,可采取的措施有(填序号) ;若要重新达到平衡时,使C(NO2 )/C(N2O4)值变小,可采取的措施有(填序号) .
A.增大四氧化二氮的起始浓度 B.向混合气体中通入二氧化氮
C.使用高效催化剂 D.升高温度.
【答案】(1)大于
(2)大于;逆反应;先变深后变浅但比压缩前深
(3)D;AB
【知识点】化学平衡的影响因素
【解析】【解答】(1)随温度的升高,混合气体的颜色变深,化学平衡向正反应方向移动,即△H>0,因此,本题正确答案是:大于。
(2)①N2O4的浓度降低,平衡向正反应方向移动,因为正反应方向吸热,所以温度升高了,即 T>100℃;因此,本题正确答案是:大于。
②反应容器的容积减少一半,压强增大,根据N2O4(g) 2NO2 (g),反应可知,增大压强向左移动,混合气体的颜色先变深后变浅但比压缩前深;因此,本题正确答案是: 逆反应;先变深后变浅但比压缩前深。
(3)平衡常数只受温度影响,要增大该反应的K值,应改变温度使平衡向正反应方向移动,该反应正反应是吸热反应,故应升高温度平衡向正反应移动,平衡常数k增大,可采取的措施为D;若要重新达到平衡时,使C(NO2 )/C(N2O4)值变小,可采取的措施:
A. 增大N2O4的起始浓度,达到平衡时,压强增大,与原平衡相比,平衡逆移,则C(NO2 )/C(N2O4)值变小,所以A选项正确;
B.向混合气体中通入NO2,达到平衡时,压强增大,与原平衡相比,平衡逆移,则C(NO2 )/C(N2O4)值变小,所以B选项正确;
C. 使用高效催化剂,平衡不移动,则C(NO2 )/C(N2O4)值不变,故C错误;
D. 该反应正反应是吸热反应,升高温度平衡正移,则C(NO2 )/C(N2O4)值变大,故D错误;
因此,本题正确答案是:D,AB。
【分析】(1)升高温度平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应;
(2)反应物浓度降低,说明平衡向正反应方向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动;增大压强平衡向逆反应方向移动,二氧化氮的浓度减小,但比原来的浓度要大;
(3)使平衡常数增大,平衡向正反应方向移动;结合外界条件对平衡移动的影响分析C(NO2 )/C(N2O4)值变小的措施。
18.(2018高二上·思南期中)在一密闭容器中发生反应N2+3H2 2NH3 ,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示:回答下列问题:
(1)处于平衡状态的时间段是________ (填选项).
A.t0~t1 B.t1~t2 C.t2~t3
D.t3~t4 E.t4~t5 F.t5~t6
(2)t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件是(填选项).
A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度 D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气t1时刻 ;t3时刻 ;t4时刻 .
(3)依据(2)中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是________ (填选项).
A.t0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t5~t6
(4)如果在t6时刻,从反应体系中分离出部分氨,此时正向速率 逆向速率(填大于、小于、等于),平衡 移动(填正向、逆向、不移动)。
(5)一定条件下,合成氨反应达到平衡时,测得混合气体中氨气的体积分数为20%,则反应后与反应前的混合气体体积之比为
【答案】(1)A;C;D;F
(2)C;E;B
(3)A
(4)大于;正向
(5)5:6
【知识点】化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】(1)根据图示可以知道, t0~t1、t2~t3 、t3~t4、t5~t6时间段内,v正=v逆,反应处于平衡状态,因此,本题正确答案是:ACDF 。
(2)由N2+3H2 2NH3 H<0,可以知道,该反应为放热反应,且为气体体积减小的反应,则由图可以知道:
t1时,正逆反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率,改变条件应为升高温度;
t3时,正逆反应速率同等程度的增大,改变条件应为使用催化剂;
t4时,正逆反应速率均减小,且逆反应速率大于正反应速率,改变条件应为减小压强;
因此,本题正确答案是:C,E, B 。
(3)由图可以知道,t1平衡逆向移动, t3不移动,t4平衡逆向移动,均使氨气的含量减少,则 t0~t1氨气的含量最大;因此,本题正确答案是:A。
(4)t6时刻分离出部分NH3,v逆立刻减小,而v正逐渐减小,所以此时正向速率大于逆向速率,平衡正向移动;综上所述,本题答案是:大于,正向。(5)设反应前加入amolN2,bmolH2,达平衡时生成2xmolNH3,
N2 + 3H2 2NH3
起始 a b 0
转化 x 3x 2x
平衡 a-x b-3x 2x
则反应后气体总的物质的量=(a+b-2x)mol,2x/(a+b-2x)=0.2,计算得出: a+b=12x,故反应后与反应前的混合气体体积之比=(a+b-2x)/(a+b)=(12x-2x)/12x=5:6;因此,本题正确答案是:5:6。
【分析】(1)正逆反应速率相等时,平衡达到平衡状态;
(2)根据反应速率的变化和平衡移动方向判断改变的条件;
(3)平衡向正反应方向移动后,氨气的百分含量增大;
(4)减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动。
19.(2018高二上·思南期中)
(1)可逆反应A(g)+B(g) 2C(g)在不同温度下经过一定时间,混合物中C的体积分数与温度的关系如图所示.
①由T1向T2变化时,正反应速率 逆反应速率(填“>”、“<”或“=”).
②由T3向T4变化时,正反应速率 逆反应速率(填“>”、“<”或“=”).
③反应在 温度下达到平衡.
④此反应的正反应为 热反应.
(2)800℃时,在2L密闭容器中发生反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g),在反应体系中,n(NO)随时间的变化如表所示:
时间(s) 0 1 2 3 4 5
n(NO)(mol) 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007
①图中表示NO2变化的曲线是 ,用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v= .
②能说明该反应已经达到平衡状态的是
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内的密度保持不变.
【答案】(1)>;<;T3;放
(2)b;0.0015mol/(L s);bc
【知识点】化学反应速率;化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】① T3之前,反应没有达到平衡状态,反应正向进行,正反应速率大于逆反应速率,因此,本题正确答案是: > 。
② T3后随温度升高,平衡逆向移动,逆反应速率大于正反应速率;因此,本题正确答案是: <。
③ T3之前,反应没有达到平衡状态, T3时反应达到平衡状态;因此,本题正确答案是: T3。
④ T3后随温度升高,平衡逆向移动,说明正反应放热;因此,本题正确答案是:放。
(2)①从图象分析,随反应时间的延长,各物质的浓度不再不变,且反应物没有完全反应,所以反应为可逆反应,根据一氧化氮物质的量的变化知,该反应向正反应方向移动,则二氧化氮的物质的量在不断增大,且同一时间段内,一氧化氮减少的物质的量等于二氧化氮增加的物质的量,所以表示NO2的变化的曲线是b, 0~2s内v(NO)=(0.02-0.008)/(2×2)=0.0030 mol/(L s),同一化学反应同一时间段内,各物质的反应速率之比等于其计量数之比,所以氧气的反应速率为0.0015mol/(L s),因此,本题正确答案是:b,0.0015mol/(L s)。
②a.反应速率之比等于化学方程式计量数之比, v(NO2)=2v(O2),没有指明正逆反应速率,无法判断正逆反应速率是否相等,故a错误;
B.反应前后气体体积不同,压强不变说明正逆反应速率相等,各组分浓度不变,可以说明该反应已经达到平衡状态,故b正确;
C.反应速率之比等于化学方程式计量数之比v逆(NO)=2v正(O2),一氧化氮正逆反应速率相同,说明反应达到平衡状态,故c正确;
D.恒容容器,反应物、生成物都是气体,质量不变,体积不变,所以密度始终不变,不能说明反应达到平衡状态,故d错误;bc正确;
故答案为:bc。
【分析】(1)图中C的百分含量变化表示的从反应开始、建立平衡体系、继续升高温度平衡向逆反应方向移动的过程,据此进行分析即可;
(2)①根据方程式判断各曲线的含义,计算NO的反应速率后,利用化学计量数的计算氧气的反应速率;
②根据可逆反应达到平衡状态的特点判断是否达到平衡状态。
20.(2018高二上·思南期中)直接甲醇燃料电池被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源.
(1)101KPa时,1mol气态CH3OH完全燃烧生成CO2气体和液态水时,放出726.51kJ的热量,则甲醇燃烧的热化学方程式是 .
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是:
①CH3OH(g)+H2O (g)═CO2(g)+3H2(g);△H1=+49.0KJ mol﹣1
②CH3OH(g)+1/2O2 (g)═CO2(g)+2H2(g);△H2═?
已知H2(g)+1/2O2 (g)═H2O (g)△H═﹣241.8KJ mol﹣1 ,则反应②的△H2= .
(3)一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极,稀硫酸作电解液,一极直接加入纯化后的甲醇,同时向另一个电极通入空气.则甲醇进入 极,正极发生的电极反应方程式为 .
【答案】(1)CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣726.51kJ/mol
(2)﹣192.8kJmol﹣1
(3)负;O2+4H++4e﹣=2H2O
【知识点】燃烧热;热化学方程式;盖斯定律及其应用;电极反应和电池反应方程式
【解析】【解答】(1)1molCH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物为气态二氧化碳和液态水,放出热量726.51kJ/mol,则燃烧的热化学方程式为CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣726.51kJ/mol;综上所述,本题答案是:CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣726.51kJ/mol。
(2)由盖斯定律可知,①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H1=+49.0kJ mol﹣1;③H2(g)+1/2O2(g)═H2O(g)△H=﹣241.8kJ mol﹣1,①+③得到反应②:CH3OH(g)+1/2O2 (g)═CO2(g)+2H2(g),△H2=+49.0kJ mol﹣1+(﹣241.8kJ mol﹣1)=﹣192.8kJ mol﹣1;综上所述,本题答案是:﹣192.8kJ mol﹣1。
(3)甲醇燃料电池中,甲醇中C元素的化合价升高,则甲醇为负极,电解质为酸,甲醇失去电子生成二氧化碳,正极电极反应为O2+4H++4e﹣=2H2O;综上所述,本题答案是:负;O2+4H++4e﹣=2H2O。
【分析】(1)根据燃烧热的定义书写甲醇燃烧的热化学方程式;
(2)根据盖斯定律计算目标方程式的焓变;
(3)甲醇发生氧化反应,为原电池的负极,正极发生氧气的还原反应。
21.(2018高二上·思南期中)在一定温度下,向5L密闭容器中加入2mol Fe(s)与1mol H2O(g),t1秒时,H2的物质的量为0.20mol,到第t2秒时恰好达到平衡,此时H2的物质的量为0.35mol.
(1)t1~t2这段时间内的化学反应速率v(H2)=
(2)保持温度不变,若继续加入2mol Fe(s),则平衡移动 (填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),继续通入1mol H2O(g)再次达到平衡后,H2物质的量为 mol.
(3)该反应在t3时刻改变了某种条件使逆反应速率增大,改变的条件可能是 (任填一个即可)
(4)该反应的平衡常数表达式
【答案】(1)0.03/(t2-t1)mol L﹣1 s﹣1
(2)不;0.7
(3)升高温度
(4)
【知识点】化学反应速率;化学平衡常数;化学平衡的影响因素
【解析】【解答】(1)t1 ~t2 这段时间内氢气的浓度变化为:0.35mol-0.20mol=0.15mol,这段时间内的化学反应速率v(H2)=0.15/[5×(t2- t1)]= 0.03/(t2-t1)mol L﹣1s﹣1;综上所述,本题答案是:0.03/(t2-t1)mol L﹣1 s﹣1。
(2)在固体有剩余的情况下,增加或减少固体的质量,对反应速率以及限度均无影响;再加入1molH2O(g) 再次达到平衡时,平衡常数不变,故H2 的物质的量为原来的2倍,即:H2 物质的量为0.35×2=0.7mol;综上所述,本题答案是:不;0.7。
(3)t1 时反应未达到平衡,改变条件后逆反应速率突然增大,且继续增大,改变的条件为升高温度;综上所述,本题答案是:升高温度。
(4)铁与水蒸气反应的方程式为:3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g),平衡常数表达式为:K ;综上所述,本题答案是: K 。
【分析】(1)根据反应速率的定义计算氢气的反应速率;
(2)改变固体或纯液体的用量平衡不移动;温度不变,平衡常数不变,氢气的浓度增加一倍;
(4)根据反应方程式书写化学平衡常数的表达式,注意固体不能出现在平衡常数中。
三、填空题
22.(2018高二上·思南期中)一定条件下,H2O2在水溶液中发生分解反应:2H2O2 2H2O+O2↑反应过程中,测得不同时间H2O2的物质的量浓度如下表:
t/min 0 20 40 60 80
c(H2O2)/mol L﹣1 0.80 0.40 0.20 0.10 0.05
① H2O2的分解反应 氧化还原反应(填“是”或“不是”).
②该分解反应0─20min的平均反应速率v(H2O2)为 mol L﹣1 min﹣1 .
③如果反应所用的H2O2溶液为100mL,则共产生O2 g.
A.0.08 B.0.16 C.1.28 D.2.4.
【答案】是;0.02;C
【知识点】氧化还原反应;化学反应速率
【解析】【解答】(1)过氧化氢分解生成水和氧气,2H2O2 2H2O+O2↑,根据氧元素化合价发生变化判断为氧化还原反应。
(2)该分解反应0-20分钟的平均速率
v(H2O2)= 。
(3)如果反应所用的过氧化氢溶液为100mL,溶质的物质的量=0.1×0.80=0.08mol,由化学方程式定量关系可知,最多可以产生氧气的物质的量为0.04mol,其质量为0.04×32=1.28克。
【分析】①氧化还原反应中一定有元素化合价的变化;
②根据反应速率的定义进行计算;
③根据化学方程式计算即可。
贵州省思南中学2018-2019学年高二上学期化学期中考试试卷
一、单选题
1.(2018高二上·思南期中)0.3mol气态高能燃料乙硼烷B2H6在O2中燃烧,生成固态B2O3和液态H2O,放出649.5kJ的热量.下列热化学方程式正确的是( )
A.B2H6(g)+302(g)═B2O3(s)+3H2O(l)△H=2165 kJ mol﹣1
B.B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(l)△H=﹣2165 kJ mol﹣
C.B2H6+3O2═B2O3+3H2O△H=﹣2165 kJ mol﹣1
D.B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(g)△H=﹣2165 kJ mol﹣1
2.(2018高二上·思南期中)下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=﹣57.3 kJ·mol-1,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热是ΔH=2×(﹣57.3)kJ·mol-1
B.1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1,则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+566.0 kJ·mol-1
3.(2018高二上·思南期中)已知下列反应的热化学方程式6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)═2C3H5(ONO2)3(l)△H1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H2 C(s)+O2(g)=CO2(g)△H3,则反应4C3H5(ONO2)3(l)═12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的△H为( )
A.△H1﹣5△H2﹣12△H3 B.2△H1﹣5△H2﹣12△H3
C.12△H3﹣5△H2﹣2△H1 D.12△H3+5△H2﹣2△H1
4.(2019高一下·吉林期中)在一密闭容器中充入一定量的N2和H2,经测定反应开始后的2 s内氢气的平均速率:v(H2)=0.45 mol/(L·s),则2 s末NH3的浓度为( )
A.0.45 mol/L B.0.50 mol/L C.0.55 mol/L D.0.60 mol/L
5.(2018高二上·思南期中)N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生以下反应:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)△H>0,T1温度时,向密闭容器中通入N2O5 ,部分实验数据见下表,下列说法中错误的是( )
时间/s 0 500 1000 1500
c(N2O5)/mol L﹣1 5.00 3.52 2.50 2.50
A.T1温度下,500s时O2的浓度为0.74mol L﹣1
B.平衡后其它条件不变,将容器的体积压缩到原来的1/2,则再平衡时c(N2O5)>5.00 mol L﹣1
C.T1温度下的平衡常数为K1 ,T2温度下的平衡常数为K2 ,若T1>T2 ,则K1<K2
D.T1温度下的平衡常数为K1=125,平衡时N2O5的转化率为0.5
6.(2018高二上·思南期中)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭容器中,发生反应:NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g).该反应的平衡常数的负对数(﹣lgK)值随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法错误的是( )
A.该反应的△H>0
B.NH3的体积分数不变时,该反应不一定达到平衡状态
C.A点对应状态的平衡常数K(A)=10﹣2.294
D.30℃时,B点对应状态的v(正)>v(逆)
7.(2018高二上·思南期中)向某密闭容器中加入0.3mol A、0.1mol C和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图1所示.图2为t2时刻后改变容器中条件,平衡体系中速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种条件,所用条件均不同.已知t3~t4阶段为使用催化剂.下列说法错误的是( )
A.若t1=15s,生成物C在 t0~t1时间段的平均反应速率为0.004 mol L﹣1 s﹣1
B.t4~t5阶段改变的条件为减小压强,t5~t6阶段改变的条件是升高化学反应的温度
C.B的起始物质的量为0.02 mol
D.该化学反应的表达式为:3A(g) B(g)+2C(g)
8.某温度时,在体积为1L的密闭容器中,A、B、C三种气体浓度的变化如图I所示,若其它条件不变,当温度分别为Tl和T2时,B的体积百分含量与时间关系如图Ⅱ所示.则下列结论正确的是( )
A.该反应的热化学方程式为:A(g )+3B(g) 2C(g);△H>0
B.达到平衡后,若其他条件不变,通入稀有气体,平衡向正反应方向移动
C.达到平衡后,若其他条件不变,减小体积,平衡向逆反应方向移动
D.若其它条件不变,升高温度,正、逆反应速率均增大,A的转化率减小
9.下列反应过程中,△H>0且△S>0的是( )
A.CaCO3(s)═CaO(s)+CO2(g)
B.NH3(g)+HCl(g)═NH4Cl(s)
C.4Al(s)+3O2(g)═2Al2O3(s)
D.H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)═BaSO4(s)+2H2O(l)
10.t℃时,在体积不变的密闭容器中发生反应:X(g)+3Y(g) 2Z(g),各组分在不同时刻的浓度如下表:下列说法正确的是( )
物质 X Y Z
初始浓度/mol L﹣1 0.1 0.2 0
2min末浓度/mol L﹣1 0.08 a b
平衡浓度/mol L﹣1 0.05 0.05 0.1
A.平衡时,X的转化率为20%
B.t℃时,该反应的平衡常数为40
C.增大平衡后的体系压强,v正增大,v逆减小,平衡向正反应方向移动
D.前2min内,用Y的变化量表示的平均反应速率v(Y)=0.03mol L﹣1 min﹣1
11.(2018高二上·思南期中)根据下面的信息,下列叙述错误的是( )
A.化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因
B.水分解生成氢气跟氧气的同时吸收能量
C.1mol H2跟1/2mol O2反应生成1mol H2O释放能量一定为245kJ
D.为开发氢能,可研究设法将太阳能聚焦,产生高温使水分解产生氢气
12.一定条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g).图1表示在此反应过程中的能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时 间的变化曲线.图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响下列说法正确的是( )
A.升高温度,该反应的平衡常数增大
B.由图2信息,10 min内该反应的平均速率v(H2)=0.09 mol L﹣1 min﹣1
C.由图2信息,从11 min起其它条件不变,压缩容器的体积,则n(N2)的变化曲线为d
D.图3中温度T1<T2,a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是b点
13.下列酸与碱中和反应热化学方程式可用:H+(aq)+OH﹣(aq)H2O(l)△H=﹣57.3kJ mol﹣1来表示的是( )
A.CH3COOH(aq)+NaOH(aq)═CH3COONa(aq)+H2O(l);△H=﹣Q1 kJ mol﹣1
B. H2SO4(浓)+NaOH(aq)═ Na2SO4(aq)+H2O(l);△H=﹣Q2 kJ mol﹣1
C.HNO3(aq)+NaOH(aq)═NaNO3(aq)+H2O(l);△H=﹣Q3 kJ mol﹣1
D. H3PO4(aq)+ Ba(OH)2(aq)═ Ba3(PO4)2(s)+H2O(l);△H=﹣Q4 kJ mol﹣1
14.(2016高二上·都匀开学考)相同条件下,下列各组热化学方程式中,△H2>△H1的是( )
A.2H2 (g)+O2(g)═2H2O(g)△H1; 2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H2
B.S(g)+O2(g)═SO2(g)△H1; S(s)+O2(g)═SO2(g)△H2
C.CO(g)+ O2(g)═CO2(g)△H1; 2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2
D. H2(g)+ Cl2(g)═HCl(g)△H1;H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H2
15.(2018高二上·思南期中)在密闭容器中进行反应:2A+3B 2C.开始时C的浓度为a mol L﹣1 ,2min后C的浓度变为2a mol L﹣1 ,A和B的物质的量浓度均变为原来的 1/2,则下列说法中错误的是( )
A.用B表示的反应速率是0.75a mol/(L min)
B.反应开始时,c(B)=3a mol L﹣1
C.反应2min后,c(A)=0.5a mol L﹣1
D.反应2min后,c(B)=1.5a mol L﹣1
16.据报道,在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇(CH3CH2OH)已成为现实:2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g).下列叙述错误的是( )
A.使用Cu﹣Zn﹣Fe催化剂可大大提高生产效率
B.升高温度,该反应平衡常数K一定增大
C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O,可提高CO2和H2的利用率
二、综合题
17.(2018高二上·思南期中)在容积为1.00L的容器中,通入一定量的四氧化二氮,发生反应N2O4(g) 2NO2 (g),随温度升高,混合气体的颜色变深.回答下列问题:
(1)反应的△H=
0 (填“大于”“小于”)
(2)100℃时达到平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020mol L﹣1 S﹣1的平均速率降低,经10s又达到平衡.
①T 100℃(填“大于”“小于”)
②温度T
时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动,混合气体的颜色怎么变? .
(3)要增大该反应的K值,可采取的措施有(填序号) ;若要重新达到平衡时,使C(NO2 )/C(N2O4)值变小,可采取的措施有(填序号) .
A.增大四氧化二氮的起始浓度 B.向混合气体中通入二氧化氮
C.使用高效催化剂 D.升高温度.
18.(2018高二上·思南期中)在一密闭容器中发生反应N2+3H2 2NH3 ,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示:回答下列问题:
(1)处于平衡状态的时间段是________ (填选项).
A.t0~t1 B.t1~t2 C.t2~t3
D.t3~t4 E.t4~t5 F.t5~t6
(2)t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件是(填选项).
A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度 D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气t1时刻 ;t3时刻 ;t4时刻 .
(3)依据(2)中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是________ (填选项).
A.t0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t5~t6
(4)如果在t6时刻,从反应体系中分离出部分氨,此时正向速率 逆向速率(填大于、小于、等于),平衡 移动(填正向、逆向、不移动)。
(5)一定条件下,合成氨反应达到平衡时,测得混合气体中氨气的体积分数为20%,则反应后与反应前的混合气体体积之比为
19.(2018高二上·思南期中)
(1)可逆反应A(g)+B(g) 2C(g)在不同温度下经过一定时间,混合物中C的体积分数与温度的关系如图所示.
①由T1向T2变化时,正反应速率 逆反应速率(填“>”、“<”或“=”).
②由T3向T4变化时,正反应速率 逆反应速率(填“>”、“<”或“=”).
③反应在 温度下达到平衡.
④此反应的正反应为 热反应.
(2)800℃时,在2L密闭容器中发生反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g),在反应体系中,n(NO)随时间的变化如表所示:
时间(s) 0 1 2 3 4 5
n(NO)(mol) 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007
①图中表示NO2变化的曲线是 ,用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v= .
②能说明该反应已经达到平衡状态的是
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内的密度保持不变.
20.(2018高二上·思南期中)直接甲醇燃料电池被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源.
(1)101KPa时,1mol气态CH3OH完全燃烧生成CO2气体和液态水时,放出726.51kJ的热量,则甲醇燃烧的热化学方程式是 .
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是:
①CH3OH(g)+H2O (g)═CO2(g)+3H2(g);△H1=+49.0KJ mol﹣1
②CH3OH(g)+1/2O2 (g)═CO2(g)+2H2(g);△H2═?
已知H2(g)+1/2O2 (g)═H2O (g)△H═﹣241.8KJ mol﹣1 ,则反应②的△H2= .
(3)一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极,稀硫酸作电解液,一极直接加入纯化后的甲醇,同时向另一个电极通入空气.则甲醇进入 极,正极发生的电极反应方程式为 .
21.(2018高二上·思南期中)在一定温度下,向5L密闭容器中加入2mol Fe(s)与1mol H2O(g),t1秒时,H2的物质的量为0.20mol,到第t2秒时恰好达到平衡,此时H2的物质的量为0.35mol.
(1)t1~t2这段时间内的化学反应速率v(H2)=
(2)保持温度不变,若继续加入2mol Fe(s),则平衡移动 (填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),继续通入1mol H2O(g)再次达到平衡后,H2物质的量为 mol.
(3)该反应在t3时刻改变了某种条件使逆反应速率增大,改变的条件可能是 (任填一个即可)
(4)该反应的平衡常数表达式
三、填空题
22.(2018高二上·思南期中)一定条件下,H2O2在水溶液中发生分解反应:2H2O2 2H2O+O2↑反应过程中,测得不同时间H2O2的物质的量浓度如下表:
t/min 0 20 40 60 80
c(H2O2)/mol L﹣1 0.80 0.40 0.20 0.10 0.05
① H2O2的分解反应 氧化还原反应(填“是”或“不是”).
②该分解反应0─20min的平均反应速率v(H2O2)为 mol L﹣1 min﹣1 .
③如果反应所用的H2O2溶液为100mL,则共产生O2 g.
A.0.08 B.0.16 C.1.28 D.2.4.
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】燃烧热;热化学方程式
【解析】【解答】0.3mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ的热量,则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出2165kJ的热量,反应的热化学方程式为:B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(l) △H=-2165kJ/mol,
A.热化学方程式中△H<0,△H>0表示吸热,而乙硼烷燃烧放热,故A不符合题意;
B.0.3mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,放出649.5kJ的热量,则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,放出649.5/0.3=2165kJ,故B符合题意;
C.热化学方程式中没有标出物质的聚集状态,故C不符合题意;
D.1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和气态水,放出热量应小于2165kJ,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】根据热化学方程式的书写要求、焓变与物质的量的关系、放热反应与吸热反应的区别等判断热化学方程式是否正确即可,注意物质的状态。
2.【答案】D
【知识点】燃烧热;中和热;热化学方程式
【解析】【解答】A、中和热是指稀酸与稀碱反应生成1mol水放出的热量,中和热数值与参加反应的酸与碱物质的量无关,则H2SO4和Ba(OH)2反应的中和热ΔH=-57.3kJ/mol,A不符合题意;
B、1mol甲烷燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热,B不符合题意;
C、需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如燃烧反应,C不符合题意;
D、CO燃烧热△H=-283.0kJ/mol,则燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-2×283.0kJ/mol,则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的△H=+2×283.0kJ/mol,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】A.中和热不随反应的改变而改变;
B.燃烧热是指生成稳定的化合物,水蒸气不是稳定状态;
C.放热反应也需要加热开始反应;
D.燃烧放出热量,而其逆反应吸收热量。
3.【答案】D
【知识点】盖斯定律及其应用
【解析】【解答】①6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)═2C3H5(ONO2 )3 (l)△H 1
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H2
③C(s)+O2(g)═CO2(g)△H3
由盖斯定律:5×②+12×③-2×①得:4C3H5(ONO2)3(l)═12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g);△H=12△H3+5△H2-2△H1,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】根据盖斯定律构造出目标方程式,然后计算焓变即可。
4.【答案】D
【知识点】化学反应速率
【解析】【解答】发生反应N2+3H2 2NH3,2s内氢气的平均速率:ν(H2)=0.45mol/(L s),利用速率之比等于化学计量数之比计算v(NH3),则v(NH3)= ×ν(H2)= ×0.45mol/(L s)=0.3mol/(L s),故2s末NH3的浓度为0.3mol/(L s)×2s=0.6mol/L,
故答案为:D.
【分析】根据氢气表示的反应速率计算反应消耗氢气的物质的量,然后根据化学方程式计算生成氨气的物质的量最后计算其物质的量浓度即可。
5.【答案】C
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A、500s消耗N2O5的物质的量浓度为(5-3.53)mol·L-1=1.47mol·L-1,生成氧气物质的量浓度为1.47/2mol·L-1=0.735mol·L-1,故A说法符合题意;
B、体积压缩到原来的1/2,假设平衡不移动,N2O5的浓度为5mol·L-1,压强增大,平衡向逆反应方向移动,N2O5浓度增大,即大于5mol·L-1,故B说法符合题意;
C、此反应是吸热反应,降低温度,平衡向逆反应方向移动,即K1>K2,故C说法不符合题意;
D、
2N2O5(g) 4NO2(g)+ O2(g)
起始 5 0 0
转化 2x 4x x
平衡 5-2x 4x x
根据化学平衡常数定义,K= = =125,解得2x=2.5,N2O5的转化率为2.5/5=0.5。
【分析】A.根据方程式计算氧气的浓度;
B.该反应是一个气体体积增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动;
C.该反应为吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,平衡常数增大;
D.根据三段式计算平衡常数的方法计算N2O5转化物质的量,然后计算其转化率。
6.【答案】D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】A、温度升高平衡常数的负对数(﹣lgK)减小,即温度越高K值越大,所以正反应是吸热反应,则△H>0,故A不符合题意;
B、体系中两种气体的物质的量之比始终不变,所以NH3的体积分数不变时,该反应不一定达到平衡状态,故B不符合题意;
C、A点对应平衡常数的负对数(﹣lgK)=2.294,所以A点对应状态的平衡常数K(A)=10﹣2.294,故C不符合题意;
D、30℃时,B点未平衡,最终要达平衡状态,平衡常数的负对数要变大,所以此时的(﹣lgQC)<(﹣lgK),所以QC>K,所以B点对应状态的v(正) (逆),故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.温度越高平衡常数越大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应;
B.因为氨基甲酸铵是固体,而产物的组分的体积分数一直不变;
C.根据平衡常数的关系进行判断;
D.30℃时,B点的浓度熵大于平衡常数,平衡向逆反应方向移动。
7.【答案】C
【知识点】化学反应速率;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算
【解析】【解答】A、若t1=15s,则物质C的浓度改变量为0.11-0.5=0.06mol/L,平衡速率=0.06/15=0.004 mol L﹣1 s﹣1,不符合题意,不选A;
B、t4~t5阶段反应速率都减小,说明是减小压强,t5~t6阶段正逆反应速率都增大,说明是升高温度,不符合题意,不选B;
C、根据方程式分析,压强不能使平衡移动,说明反应前后气体体积相等,在t1=15s,A减少了0.15-0.06=0.09 mol L﹣1,C增加了0.11-0.05=0.06 mol L﹣1,则说明B增加了0.03 mol L﹣1,所以原来B的浓度为0.05-0.03=0.02 mol L﹣1,容器的体积=0.3/0.15=2L,所以B的起始物质的量为0.02×2=0.04mol,符合题意,选C;
D、根据上述分析,反应为3A(g) B(g)+2C(g),D不符合题意
【分析】A.根据反应速率的定义进行计算;
B.减小压强,反应速率降低,且正逆反应速率相等,升高温度,反应速率突然加快;
C.反射平衡状态的建立计算B的起始浓度;
D.根据各物质的浓度变化判断反应物和生成物,根据浓度变化和压强对平衡的影响分析化学计量数。
8.【答案】D
【知识点】化学平衡中反应条件的控制;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A、根据图ⅠA浓度减小了(0.5﹣0.3)mol/L=0.2mol/L,B浓度减小了(0.7﹣0.1)mol/L=0.6mol/L,所以A、B为反应物,C的浓度增加了0.4mol/L,所以C为生成物,它们的变化量之比为0.2:0.6:0.4=1:3:2,反应中各物质计量数之比等于物质的浓度的变化量之比,写出化学方程式为A(g )+3B(g) 2C(g),根据图Ⅱ可知,T1>T2,高温时B的体积分数大,平衡逆向移动,所以该反应的正反应为放热反应△H<0,故A错误;
B、恒容条件下通稀有气体,反应中的各物质的浓度不变,所以平衡不移动,故B错误;
C、减小体积平衡向体积减小的方向移动,根据反应A(g )+3B(g) 2C(g)可知,平衡向正反应方向移动,故C错误;
D、升高温度正逆反应速率均增大,该反应为放热反应,平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,故D正确;所以选D.
【分析】本题主要考查根据图写化学方程式,根据外界条件对平衡的影响判断反应的热效应,以及影响平衡移动的因素,解题时要注意基础知识的灵活运用.
9.【答案】A
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A.反应为吸热反应,且固体生成气体,则△H>0,△S>0,故A正确;B.反应为放热反应,气体生成固体,则△H<0,△S<0,故B错误;C.反应为放热反应,且气体生成固体,则△H<0,△S<0,故C错误;D.中和反应为放热反应,△H<0,故D错误.所以选A.
【分析】本题考查焓变与熵变,侧重于基础知识的考查,注意常见吸热反应和放热反应,把握物质的聚集状态与熵变的关系.
10.【答案】D
【知识点】化学平衡中反应条件的控制;化学平衡的影响因素
【解析】解答:A、平衡时,X的转化率= ×100%=50%,故A错误;
B、依据图表数据得到平衡浓度,结合平衡常数概念计算得到反应的平衡常数= =1600,故B错误;C、反应是气体体积减小的反应,增大平衡后的体系压强,v正增大,v逆增大,平衡向正反应方向移动,故C错误;
D、 X(g)+3Y(g) 2Z(g),
起始量 0.1 0.2 0
变化量 0.02 0.06 0.04
2min量 0.08 0.14 0.04
前2min内,用Y的变化量表示的平均反应速率v(Y)= =0.03mol L﹣1 min﹣1,故D正确;所以选D.
分析:本题考查了合成平衡影响因素分析,平衡计算应用,转化率、平衡常数概念的分析计算应用,掌握基础是关键.
11.【答案】C
【知识点】化学反应中能量的转化;反应热和焓变
【解析】【解答】反应的焓变=反应物键能之和-生成物的键能之和=436+249-930=-245kJ ,所以反应是放热反应;热化学方程式为: H2(g)+1/2 O2(g)= H2O(g), H=-245 kJ/mol;
A.化学键的断裂吸收的能量和形成化学键放出的能量是化学反应中发生能量变化的主要原因,故A不符合题意;
B.根据以上计算可以知道,氢气与氧气反应生成水是放热反应,所以水分解生成氢气跟氧气的同时也吸收能量,故B不符合题意;
C. 1mol H2(g)跟1/2mol O2(g)反应生成1mol H2O(g)释放能量为245kJ,若生成1mol H2O(l),释放能量大于245kJ,故C符合题意;
D.太阳能是一种廉价能源,水在高温下可以分解,设法将太阳光聚焦,产生高温,使水分解产生氢气和氧气,氢气具有可燃性,可作为新能源;故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.根据能量变化的实质进行判断;
B.水的分解反应是吸热反应;
C.放出热量的多少与水的状态有关;
D.太阳能转化为化学能。
12.【答案】C
【知识点】反应热和焓变;化学平衡的影响因素;化学平衡转化过程中的变化曲线;化学平衡的计算
【解析】【解答】解:A.由图可知,反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应,则升高温度,平衡逆向移动,平衡常数K减小,故A错误;
B.10 min内该反应的平均速率v(N2)= =0.015 mol L﹣1 min﹣1,由速率之比等于化学计量数之比可知,v(H2)=0.045 mol L﹣1 min﹣1,故B错误;
C.从11 min起其它条件不变,压缩容器的体积,平衡正向移动,n(N2)减小,可知n(N2)的变化曲线为d,故C正确;
D.温度、体积不变时,氢气的物质的量越大,氮气的转化率越大,a、b、c三点均在同一曲线上,均为平衡状态点,则反应物N2的转化率最高的是c点,故D错误;
故选C.
【分析】A.由图可知,反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应;
B.10 min内该反应的平均速率v(N2)= =0.015 mol L﹣1 min﹣1,结合速率之比等于化学计量数之比计算;
C.从11 min起其它条件不变,压缩容器的体积,平衡正向移动,n(N2)减小;
D.a、b、c三点均在同一曲线上,氢气的物质的量越大,氮气的转化率越大.
13.【答案】C
【知识点】中和热
【解析】【解答】解:A、CH3COOH是弱电解质电离过程是吸热过程,反应后放热小于57.3kJ mol﹣1,故A错误;
B、浓H2SO4稀释时要放热,反应后放热大于57.3kJ mol﹣1,故B错误;
C、符合中和热的概念,是中和热的热化学方程式的表示方法,故C正确;
D、H3PO4是弱电解质,电离过程是吸热过程,反应后放热小于57.3kJ mol﹣1,故D错误;
故选C.
【分析】根据中和热是强酸和强碱的稀溶液完全反应生成1mol水时放出的热量,依据概念对选项分析判断.
14.【答案】B
【知识点】反应热的大小比较
【解析】【解答】解:A、都为放热反应,△H<0,由于H2O(g)→H2O(l)放热,则前者放出的热量少,则△H1>△H2,故A错误;
B、都为放热反应,△H<0,气态反应物反应放出的热量多,则前者放出的热量多,则△H2>△H1,故B正确;
C、都为放热反应,△H<0,消耗的CO越多,则放出的热量越多,则△H1>△H2,故C错误;
D、都为放热反应,△H<0,消耗的氢气越多,则放出的热量越多,则△H1>△H2,故D错误;
故选B.
【分析】A、生成液态水放出的热量多,放热反应△H<0;
B、气态反应物反应放出的热量多,放热反应△H<0;
C、反应方程式的计量数与反应热成正比;
D、反应方程式的计量数与反应热成正比;
15.【答案】C
【知识点】化学反应速率;化学反应速率和化学计量数的关系
【解析】【解答】A、根据化学反应速率的表达式,v(C)=(2a-a)/2mol/(L·min)=0.5 mol/(L·min),根据化学反应速率之比等于系数之比,则v(B)=3v(C)/2=0.75mol/(L·min),故说法不符合题意;
B、反应过程中,消耗c(B)=1.5amol·L-1,则反应开始时,c(B)=3amol·L-1,故不符合题意;
C、开始时,A的浓度为2amol·L-1,则反应2min后,c(A)=3a/2mol·L-1=1.5amol·L-1,故说法符合题意;
D、根据B的分析,反应2min后,c(B)=3a/2mol·L-1=1.5amol·L-1,故说法不符合题意。
【分析】A>首先计算C的反应速率,再根据化学计量数计算B的速率;
B.根据方程式计算开始时B的浓度;
C.根据A的浓度变化计算2min后的浓度;
D.2min后变为原来的一般,然后计算B的浓度。
16.【答案】B
【知识点】化学平衡的影响因素;化学平衡的调控
【解析】【解答】解:A、因催化剂能提高化学反应速率,加快反应进行,则在一定时间内提高了生产效率,故A正确;
B、反应需在300℃进行是为了获得较快的反应速率,不能说明反应是吸热还是放热,所以K不一定增大,故B错误;
C、充入大量CO2气体,能使平衡正向移动,提高H2的转化率,故C正确;
D、从平衡混合物中及时分离出产物,使平衡正向移动,可提高CO2和H2的转化率,故D正确;
故选:B.
【分析】根据催化剂、温度、浓度对化学反应速率和化学平衡的影响来分析解答,并注意吸热反应与反应的条件无关.
17.【答案】(1)大于
(2)大于;逆反应;先变深后变浅但比压缩前深
(3)D;AB
【知识点】化学平衡的影响因素
【解析】【解答】(1)随温度的升高,混合气体的颜色变深,化学平衡向正反应方向移动,即△H>0,因此,本题正确答案是:大于。
(2)①N2O4的浓度降低,平衡向正反应方向移动,因为正反应方向吸热,所以温度升高了,即 T>100℃;因此,本题正确答案是:大于。
②反应容器的容积减少一半,压强增大,根据N2O4(g) 2NO2 (g),反应可知,增大压强向左移动,混合气体的颜色先变深后变浅但比压缩前深;因此,本题正确答案是: 逆反应;先变深后变浅但比压缩前深。
(3)平衡常数只受温度影响,要增大该反应的K值,应改变温度使平衡向正反应方向移动,该反应正反应是吸热反应,故应升高温度平衡向正反应移动,平衡常数k增大,可采取的措施为D;若要重新达到平衡时,使C(NO2 )/C(N2O4)值变小,可采取的措施:
A. 增大N2O4的起始浓度,达到平衡时,压强增大,与原平衡相比,平衡逆移,则C(NO2 )/C(N2O4)值变小,所以A选项正确;
B.向混合气体中通入NO2,达到平衡时,压强增大,与原平衡相比,平衡逆移,则C(NO2 )/C(N2O4)值变小,所以B选项正确;
C. 使用高效催化剂,平衡不移动,则C(NO2 )/C(N2O4)值不变,故C错误;
D. 该反应正反应是吸热反应,升高温度平衡正移,则C(NO2 )/C(N2O4)值变大,故D错误;
因此,本题正确答案是:D,AB。
【分析】(1)升高温度平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应;
(2)反应物浓度降低,说明平衡向正反应方向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动;增大压强平衡向逆反应方向移动,二氧化氮的浓度减小,但比原来的浓度要大;
(3)使平衡常数增大,平衡向正反应方向移动;结合外界条件对平衡移动的影响分析C(NO2 )/C(N2O4)值变小的措施。
18.【答案】(1)A;C;D;F
(2)C;E;B
(3)A
(4)大于;正向
(5)5:6
【知识点】化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】(1)根据图示可以知道, t0~t1、t2~t3 、t3~t4、t5~t6时间段内,v正=v逆,反应处于平衡状态,因此,本题正确答案是:ACDF 。
(2)由N2+3H2 2NH3 H<0,可以知道,该反应为放热反应,且为气体体积减小的反应,则由图可以知道:
t1时,正逆反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率,改变条件应为升高温度;
t3时,正逆反应速率同等程度的增大,改变条件应为使用催化剂;
t4时,正逆反应速率均减小,且逆反应速率大于正反应速率,改变条件应为减小压强;
因此,本题正确答案是:C,E, B 。
(3)由图可以知道,t1平衡逆向移动, t3不移动,t4平衡逆向移动,均使氨气的含量减少,则 t0~t1氨气的含量最大;因此,本题正确答案是:A。
(4)t6时刻分离出部分NH3,v逆立刻减小,而v正逐渐减小,所以此时正向速率大于逆向速率,平衡正向移动;综上所述,本题答案是:大于,正向。(5)设反应前加入amolN2,bmolH2,达平衡时生成2xmolNH3,
N2 + 3H2 2NH3
起始 a b 0
转化 x 3x 2x
平衡 a-x b-3x 2x
则反应后气体总的物质的量=(a+b-2x)mol,2x/(a+b-2x)=0.2,计算得出: a+b=12x,故反应后与反应前的混合气体体积之比=(a+b-2x)/(a+b)=(12x-2x)/12x=5:6;因此,本题正确答案是:5:6。
【分析】(1)正逆反应速率相等时,平衡达到平衡状态;
(2)根据反应速率的变化和平衡移动方向判断改变的条件;
(3)平衡向正反应方向移动后,氨气的百分含量增大;
(4)减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动。
19.【答案】(1)>;<;T3;放
(2)b;0.0015mol/(L s);bc
【知识点】化学反应速率;化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】① T3之前,反应没有达到平衡状态,反应正向进行,正反应速率大于逆反应速率,因此,本题正确答案是: > 。
② T3后随温度升高,平衡逆向移动,逆反应速率大于正反应速率;因此,本题正确答案是: <。
③ T3之前,反应没有达到平衡状态, T3时反应达到平衡状态;因此,本题正确答案是: T3。
④ T3后随温度升高,平衡逆向移动,说明正反应放热;因此,本题正确答案是:放。
(2)①从图象分析,随反应时间的延长,各物质的浓度不再不变,且反应物没有完全反应,所以反应为可逆反应,根据一氧化氮物质的量的变化知,该反应向正反应方向移动,则二氧化氮的物质的量在不断增大,且同一时间段内,一氧化氮减少的物质的量等于二氧化氮增加的物质的量,所以表示NO2的变化的曲线是b, 0~2s内v(NO)=(0.02-0.008)/(2×2)=0.0030 mol/(L s),同一化学反应同一时间段内,各物质的反应速率之比等于其计量数之比,所以氧气的反应速率为0.0015mol/(L s),因此,本题正确答案是:b,0.0015mol/(L s)。
②a.反应速率之比等于化学方程式计量数之比, v(NO2)=2v(O2),没有指明正逆反应速率,无法判断正逆反应速率是否相等,故a错误;
B.反应前后气体体积不同,压强不变说明正逆反应速率相等,各组分浓度不变,可以说明该反应已经达到平衡状态,故b正确;
C.反应速率之比等于化学方程式计量数之比v逆(NO)=2v正(O2),一氧化氮正逆反应速率相同,说明反应达到平衡状态,故c正确;
D.恒容容器,反应物、生成物都是气体,质量不变,体积不变,所以密度始终不变,不能说明反应达到平衡状态,故d错误;bc正确;
故答案为:bc。
【分析】(1)图中C的百分含量变化表示的从反应开始、建立平衡体系、继续升高温度平衡向逆反应方向移动的过程,据此进行分析即可;
(2)①根据方程式判断各曲线的含义,计算NO的反应速率后,利用化学计量数的计算氧气的反应速率;
②根据可逆反应达到平衡状态的特点判断是否达到平衡状态。
20.【答案】(1)CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣726.51kJ/mol
(2)﹣192.8kJmol﹣1
(3)负;O2+4H++4e﹣=2H2O
【知识点】燃烧热;热化学方程式;盖斯定律及其应用;电极反应和电池反应方程式
【解析】【解答】(1)1molCH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物为气态二氧化碳和液态水,放出热量726.51kJ/mol,则燃烧的热化学方程式为CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣726.51kJ/mol;综上所述,本题答案是:CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣726.51kJ/mol。
(2)由盖斯定律可知,①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H1=+49.0kJ mol﹣1;③H2(g)+1/2O2(g)═H2O(g)△H=﹣241.8kJ mol﹣1,①+③得到反应②:CH3OH(g)+1/2O2 (g)═CO2(g)+2H2(g),△H2=+49.0kJ mol﹣1+(﹣241.8kJ mol﹣1)=﹣192.8kJ mol﹣1;综上所述,本题答案是:﹣192.8kJ mol﹣1。
(3)甲醇燃料电池中,甲醇中C元素的化合价升高,则甲醇为负极,电解质为酸,甲醇失去电子生成二氧化碳,正极电极反应为O2+4H++4e﹣=2H2O;综上所述,本题答案是:负;O2+4H++4e﹣=2H2O。
【分析】(1)根据燃烧热的定义书写甲醇燃烧的热化学方程式;
(2)根据盖斯定律计算目标方程式的焓变;
(3)甲醇发生氧化反应,为原电池的负极,正极发生氧气的还原反应。
21.【答案】(1)0.03/(t2-t1)mol L﹣1 s﹣1
(2)不;0.7
(3)升高温度
(4)
【知识点】化学反应速率;化学平衡常数;化学平衡的影响因素
【解析】【解答】(1)t1 ~t2 这段时间内氢气的浓度变化为:0.35mol-0.20mol=0.15mol,这段时间内的化学反应速率v(H2)=0.15/[5×(t2- t1)]= 0.03/(t2-t1)mol L﹣1s﹣1;综上所述,本题答案是:0.03/(t2-t1)mol L﹣1 s﹣1。
(2)在固体有剩余的情况下,增加或减少固体的质量,对反应速率以及限度均无影响;再加入1molH2O(g) 再次达到平衡时,平衡常数不变,故H2 的物质的量为原来的2倍,即:H2 物质的量为0.35×2=0.7mol;综上所述,本题答案是:不;0.7。
(3)t1 时反应未达到平衡,改变条件后逆反应速率突然增大,且继续增大,改变的条件为升高温度;综上所述,本题答案是:升高温度。
(4)铁与水蒸气反应的方程式为:3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g),平衡常数表达式为:K ;综上所述,本题答案是: K 。
【分析】(1)根据反应速率的定义计算氢气的反应速率;
(2)改变固体或纯液体的用量平衡不移动;温度不变,平衡常数不变,氢气的浓度增加一倍;
(4)根据反应方程式书写化学平衡常数的表达式,注意固体不能出现在平衡常数中。
22.【答案】是;0.02;C
【知识点】氧化还原反应;化学反应速率
【解析】【解答】(1)过氧化氢分解生成水和氧气,2H2O2 2H2O+O2↑,根据氧元素化合价发生变化判断为氧化还原反应。
(2)该分解反应0-20分钟的平均速率
v(H2O2)= 。
(3)如果反应所用的过氧化氢溶液为100mL,溶质的物质的量=0.1×0.80=0.08mol,由化学方程式定量关系可知,最多可以产生氧气的物质的量为0.04mol,其质量为0.04×32=1.28克。
【分析】①氧化还原反应中一定有元素化合价的变化;
②根据反应速率的定义进行计算;
③根据化学方程式计算即可。