定州市名校2023-2024学年高二上学期9月月考
化学试题
1.下列叙述正确的是( )
A.在化学反应过程中,发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B.400℃、1 MPa下,将1 mol SO2(g)和0.5 mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g),放热akJ,其热化学方程式为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H= 2akJ/mol
C. HCl和NaOH反应的中和热△H= 57.3kJ/mol,则HCl和Ba(OH)2反应的中和热△H= -57.3kJ/mol.
D.热化学方程式中表明的热量是指每摩尔反应物反应时吸收或放出的热量
2.用一定浓度的NaOH溶液与稀盐酸进行中和反应反应热的测定实验时,测得生成1mol液态水时的△H>-57.3 kJ/mol,产生这种偏差的原因不可能是( )
A.实验用NaOH溶液的浓度过大
B.实验时搅拌速度慢
C.分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中
D.用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液
3.一定量的稀硫酸溶液跟过量的锌粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,可向硫酸溶液中加入适量的( )
①H2O ②CuSO4固体 ③CH3COONa 固体 ④NaNO3固体 ⑤NaHCO3 固体 ⑥NaCl溶液
A.②④⑥ B.①③⑥ C.②③⑤ D.②④⑤⑥
4.下列叙述中错误的是( )
A.常温下,2A(s)+B(g)=2C(g)+D(g)不能自发进行,则该反应△H 一定大于0
B.常温下,Fe3+(aq)+3SCN-(aq)=Fe(SCN)3(aq)达到平衡后,加水稀释至原溶液体积的2倍,平衡逆向移动
C. CO、O2与人体血液中的血红蛋白(Hb)建立如下平衡:CO+HbO2HbCO+O2,当CO中毒时,应将中毒患者转移至高压氧仓吸氧
D.硫酸工业生产中,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在高温、高压条件下进行
5.已知碳的燃烧热为393.5kJ/mol,氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol,一氧化碳的燃烧热为283.0 kJ/mol。某同学发现在灼热的煤炭上洒少量水,煤炉中会产生淡蓝色火焰,健炭燃烧更旺。下列有关说法正确的是( )
A.氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H=285.8 kJ/mol
B.反应C(s)+O2(g)=CO(g)的△H<-393.5 kJ/mol
C.“煤炭燃烧得更旺”是因为少量固体碳与水反应生成了可燃性气体
D. C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=175.3 kJ/mol
6.下列图示与对应的叙述相符的是( )
A. (a)图可表示锌和稀硫酸反应过程中的能量变化
B.通过(b)图可知金刚石比石墨稳定
C.由(c)图可知,2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) △H=(a-b}kJ/mol
D. (d)图是某反应A- +C的能量变化曲线图(E表示能量),反应中△H=E1-E4
7.一定温度下,1 L恒容密闭容器中发生反应:2A(g)+B(g)C(g) △H.其他条件不变,改变起始A和B的投料比得到如图所示关系。下列说法错误的是( )
A.=2时,A和B的转化率相等 B. △H<0
C. a=2 D.相同温度下,平衡常数与起始投料比无关
8.利用天然气水蒸气重整制备H2的反应为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H> 0每次只改变一种条件(X),其它条件不变,CH4 的平衡转化率φ随X的变化趋势如图所示。下列说法正确的是( )
A.某条件下,若CH4(g)、H2O(g)初始浓度均为0.2 mol/L,φ=25%,则K=3
B. X为投料比【】时,φ的变化趋势为曲线N
C. X为压强时,φ的变化趋势为曲线M
D. X为温度时,φ的变化趋势为曲线N
9.化学反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ在不同温度时达到平衡,其平衡常数如下表:
编号 化学方程式 温度
979K 1173K
Ⅰ Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+ CO(g) 1.47 2.15
Ⅱ CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g) 1.62 b
Ⅲ Fe(s)+ H2O(g)FeO(s)+ H2(g) a 1.68
根据以上信息判断,下列结论正确的是( )
A.将铁粉磨细可以使平衡Ⅰ向右移动 B.反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应
C.升高温度,反应Ⅲ平衡向正反应方向移动 D. a10.某温度下,CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g)的平衡常数K=l,该温度下在体积均为1L的甲、乙两个恒容密闭容器中,投入CO(g)和H2O(g)的起始浓度及5min时的浓度如表所示。
甲 乙
起始浓度 5min时浓度 起始浓度 5min时浓度
c(CO)/mol/L 0.1 0.08 0.2 x
c(H2O)/mol/L 0.1 0.08 0.2 y
下列判断不正确的是( )
A.甲中0-5min平均反应速率v(CO)=0.004mol/(L·min)
B.反应开始时,乙中反应速率快
C. x=y=0.16
D.平衡时,乙中的转化率是50%
11.一定条件下,治理汽车尾气的反应是2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H<0。在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO):n(CO)=2:1的混合气体,发生上述反应。下列图像正确且能说明反应在进行到t1时一定达到平衡状态的是( )
A. B.
C. D.
12.活泼自由基与氧气的反应一直是科学家关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示,下列说法不正确的是( )
A.该反应为放热反应
B.从反应过程图可知,生成产物P2的过程中,中间产物Z生成产物P2的过程为整个反应过程的决速步骤
C.该历程中最大正反应的活化能E正 =186.19kJ/mol
D.相同条件下,由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)
A.图1各物质均为气体,升高温度时,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数会减小
B.图2为在绝热恒容密闭容器中,反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)的正反应速率随时间变化的示意图,由图可知该反应为放热反应
C.图3为合成氨反应中,其它条件不变时,起始时H2用量对反应的影响图,则图中温度T1
14.己知分解lmolH2O2放出热最98kJ,在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为:
反应Ⅰ:H2O2(aq)+I-(aq)→H2O(1)+IO-(aq) 慢反应△H1
反应Ⅱ:H2O2(aq)+IO-(aq)→H2O(l)+O2(g)+I-(aq) 快反应△H2
下列有关该反应的说法正确的是( )
A. H2O2分解产生O2的速率反应Ⅱ决定
B. I-和 IO-在反应过程中充当催化剂
C. △H1+△H1=-196 kJ/mol
D.反应Ⅰ活化能Eal与反应Ⅱ活化能Ea2数值上相差98kJ/mol
15.以下图像和叙述错误的是( )
A.图甲:该图像表示的反应方程式为2A3B+C,反应速率v(A)=0.4mol/(L·s)
B.图乙:某温度下发生反应:H2(g)+ I2(g)2HI(g), t1 时刻改变的条件可以是加入催化剂
C.图丙:对图中反应升高温度,该反应平衡常数增大
D.图丁:对于反应:mA(g)+nB(g)pC(g), △H<0 m+n>p
16.已知: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=- 41 kJ/mol。相同温度下,在体积相同的两个恒温密闭容器中,加入一定量的反应物发生反应。相关数据:
容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达平衡过程体系的能量变化
CO H2O CO2 H2
① 1 4 0 0 放出热量:32.8 kJ
② 0 0 1 4 热量变化: Q
下列说法中,不正确的是( )
A.容器①中反应达平衡时,CO的转化率为80%
B.容器①中CO的转化率等于容器②中CO2的转化率
C.容器①中CO反应速率等于H2O的反应速率
D.平衡时,两容器中CO2的浓度相等
17.某反应A(g)+B(g)→C(g)+D(g)的速率方程为v=k.cm((B),改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如下表所示:
c(A)/(mol/L) 0.25 0.50 1.00 0.50 1.00 c1
c(B)/(mol/L) 0.050 0.050 0.100 0.100 0.200 c2
v/【10-3mol/(Lmin) 1.6 3.2 v1 3.2 v2 4.8
下列说法不正确的是( )
A.上述表格中的c1=0.75、v2=6.4
B.该反应的速率常数k = 6.4×10-3min-1
C.由以上数据可知浓度对速率的影响是实验测得的,无法通过化学方程式直接得出
D.升温、缩小容积(加压),使k增大导致反应的瞬时速率加快
18.二甲醚(CH3OCH3)催化制备乙醇主要涉及以下两个反应:
反应Ⅰ:CO(g)+CH3OCH3(g)CH3COOCH3(g) △H1<0
反应Ⅱ:CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3CH2OH(g)+CH3OH(g) △H2<0
在固定CO、CH3OCH3、H2的原料比及体系压强不变的条件下,同时发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时部分物质的物质的量分数随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.反应CO(g)+CH3COOCH3(g)+2H2(g)=CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)一定可以自发进行
B.温度高于600K时,温度对反应Ⅰ的影响大于对反应Ⅱ的影响
C.由如图可知随着温度的升高,H2的平衡转化率先下降后升高
D.其他条件不变,延长反应时间或选用对反应Ⅱ催化性能更好的催化剂都能提高平衡混合物中乙醇含量
19.氮元素可形成多种化合物,在工业生产中具有重要价值。请回答下列问题:
(1)一定温度下,2L密闭容器中充入0.40molN2O4,发生反应:N2O4(g)2NO2(g),一段时间后达到平衡,测得数据如下:
时间/s 20 40 60 80 100
c(NO2)(mol/L) 0.12 0.20 0.26 0.30 0.30
①20s内,v(NO2)=________mol/(L·s)
②升高温度时气体颜色加深,则正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
③该温度下反应的化学平衡常数数值为_________。
④相同温度下,若开始向该容器中充入0.80molNO2,则达到平衡后: c(NO2) ________0.30mol/L(填“>”、“=”或“<”)。
⑤下列可用于判断该反应达到平衡状态的依据是_________
A.容器中气体压强不再变化
B.容器中气体的密度不再变化
C.容器中气体平均摩尔质量不再变化
D. v(NO2)=v(N2O4)
(2)已知2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) △H<0的正反应速率方程为v =k正p2(NO2),逆反应速率方程为v =k逆p(N2)p2(CO2),其中k正、 k逆分别为正逆反应速率常数。如图(lgk表示速率常数的对数,表示温度的倒数)所示a、b、c、d四条斜线中,能表示lgk正随变化关系的斜线是_______,能表示lgk逆随变化关系的斜线是_________。
20.甲醇是重要的化工原料,可以使用多种方法制备甲醇。
(1)利用CO和H2合成甲醇,已知在一定温度和压强下,发生如下反应:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H1=a
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H2=b
③CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(1) △H3=c
则: CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) △H=______。向密闭容器中按物质的量之比l:2充入CO和H2,在催化剂的作用下合成甲醇,测得平衡时混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图甲所示。下列说法不正确的是
A.该反应的p1>p2
B.反应速率:v正(A)>v逆(B)
C. A、B、C的平衡常数大小:K(A)>K(B)=K(C)
D.若p1时最初充入1molCO,经过5min达到B点的平衡状态,则v(CH3OH)=0.175mol/(L·min)
(2)利用CO和H2合成甲醇,在催化剂Cu/ZnO作用下可发生如下两个平行反应。反应Ⅰ:CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);温度对CO2转化率及甲醇和CO产率的影响如图乙所示。
①由图乙判断合成CH3OH最适宜的温度是________。
②由图可知,温度升高CH3OH产率先升高后降低,降低的可能原因是________________。
③下列措施有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的有________。
A.增大体系压强
B.提高CO2和H2的投料比
C.体积和投料比不变,提高反应物浓度
(3)利用CH4与O2在催化剂的作用下合成甲醇。主反应:CH4(g)+O2(g)CH3OH (g),副反应: CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)。在温度为T℃、恒压条件下,向容器中充入2molCH4、1molO2和6molH2O,充分反应达平衡时CH4的转化率为50%,产物的选择性(如甲醇的选择性=)如图丙所示:
①求平衡时O2的物质的量为__________。
②主反应的相对压力平衡常数=_________(压强为PkPa,用含p和p0的计算式表示。表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压除以p0)
化学试题参考答案
1. C
【详解】 A.化学反应的过程就是原子重新组合的过程,在这个过程中有化学键的断裂与形成,(断裂化学键吸收能量,形成化学键会释放能量,因此在化学反应过程中,发生物质变化的同时一定发生能量变化,A错误;
B.400℃、1 MPa下,将1 mol SO2(g)和0.5 mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g),放热a kJ,由于该反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,所以反应的SO2的物质的量小于1mol;故不能由此确定反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的反应热就是△H=-2a kJ/mol,B错误;
C.中和热是在稀溶液中强酸、强碱发生中和反应产生可溶性盐和1mol水时放出的热量。.HCl和NaOH的反应与HCl和Ba(OH)2反应的实质相同,HCl和NaOH反应的中和热△H= -57.3kJ/mol,则HCl和Ba(OH)2反应的中和热也是△H= -57.3kJ/mol,C正确;
D.热化学方程式的化学计量数仅表示物质的量,其表明的热量是指每摩尔该反应发生时所吸收或放出的热量,而反应物的物质的量不一定都是1 mol,D错误;
故合理选项是C。
2. A
【详解】 A. NaOH溶液稀释过程释放热量,导致中和热△H< -57.3kJ/mol,故A符合题意;
B.实验时搅拌速度慢,导致热量散失,测得中和热△H> -57.3 kJ/mol,故B不符合题意;
c.分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中,导致热量散失,测得中和热△H > -57.3 kJ/mol,故C不符合题意;
D.用量取完稀盐酸的量简直接量取氢氧化钠溶液,氢氧化钠被部分反应,导致测得中和热△H >-57.3 kJ/mol,故D不符合题意。
故选A。
3. B
【详解】①加入水,使盐酸的浓度降低,反应速率减小,且不影响生成氢气的总量,①正确;
②加入CuSO4固体,CuSO4溶解得到硫酸铜溶液,锌与硫酸铜溶液反应,生成铜单质,铜、锌和稀硫酸能够构成原电池,加快反应速率,②错误;
③CH3COONa与硫酸反应,生成弱电解质醋酸,溶液氢离子浓度降低,速率减小,但不影响氢气总量,③正确;
④加入硝酸钠固体,硫酸中混有硝酸,不只生成氢气,生成的氢气的量减少,④错误;
⑤加入碳酸氢钠,碳酸氢钠与硫酸反应,生成水和二氧化碳,减少氢离子,生成的氢气的量减少,⑤错误;
⑥加入氯化钠溶液,溶液体积增大,浓度减小,但物质的量不变,则反应速率减小,但不影响生成氢气的总量,⑥正确;
综上所述,①③⑥能减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量;
故选B。
4. D
【详解】 A.该反应是一个气体体积增大的反应,即S>0,若△H<0,则在任何温度下均能自发进行,所以该反应△H一定大于0,故A不符合题意;
B.加水稀释至原溶液体积2倍的瞬间,各微粒浓度变为原来的,Q=8K>K,平衡逆向移动,故B不符合题意;
C.CO中毒时,CO与血红蛋白结合生成HbCO,血红蛋白失去运输氧的能力,应将中毒患者转移至高压氧仓吸氧,增大氧气的浓度,使平衡逆向移动,恢复血红蛋白运输氧能力,故C不符合题意;
D.硫酸工业生产中,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在常压下的转化率已经很高,因此该反应在高温、常压下进行,故D符合题意;
答案选D。
5. C
【详解】 A.氢气的燃烧热为285.8kJ/mol,氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H=-285.8 kJ/mol,故A错误;
B.碳的燃烧热为393.5 kJ/mol,则反应c(s)+O2(g)=CO2 (g) △H =-393.5 kJ/mol,由于CO(g)燃烧生成CO2(g)放热,则反应C(s)+O2(g)=CO(g)的 △H > -393.5 kJ/mol,故B错误;
C.“煤炭燃烧得更旺”是因为少量固体碳在高温下与水反应生成了可燃性气体H2和CO,故C正确;
D.由于反应H2(g)+ O2(g)=H2O(g)的焓变未知,无法计算C(s)+ H2O(g)=CO(g)+ H2(g)的焓变,故D错误。
答案选C。
6.C
【详解】 A.该反应反应物的总能量小于生成物的总能量,为吸热反应,而锌和稀硫酸反应为放热反应,与图示不符,故A错误;
B.通过(b)图可知石墨能量低于金刚石能量,物质具有的能量越低越稳定,则石墨比金刚石更稳定,故B错误;
C.该反应反应物的总能量小于生成物的总能量,为吸热反应,2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) △H=(a-b)kJ/mol,故C正确;
D.反应A→C的△H=(E1-E2)+(E3-E4)=E1+E3-E2-E4,故D错误;
故选: C。
7. B
【详解】A.当A和B的物质的量之比为1:2即按照化学计量数之比反应时A和B的转化率相等,A正确;
B.根据图象可知当起始投料比相等时,温度越高C的含量越大,所以正反应是吸热反应,△H>0,B错误;
C.当A和B的物质的量之比为1:2时达平衡状态后C的百分含量最大,所以a=2,C正确;
D.平衡常数只与温度有关系,与起始投料比无关,D正确。
答案选B。
8. B
【详解】 A.某条件下,若CH4(g)、H2O(g)初始浓度均为0.2 mol/L,φ= 25%,则平衡后CH4(g)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度分别为:0.15mol/L、0.15mol/L、0.05mol/L、0.15mo/L,则平衡常数K==0.0075(mol/L)2,A选项错误;
B. X为投料比【】时,投料比增大,φ减小,即φ的变化趋势为曲线N,B选项正确;
C. X为压强时,加压平衡逆向移动,φ减小,则φ的变化趋势为曲线N,C选项错误;
D. X为温度时,升高温度平衡正向移动,φ增大,则φ的变化趋势为曲线M,D选项错误;
答案选B。
9. B
【详解】Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+ CO(g)的K1=,CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g)的K2=,Fe(s)+ H2O(g)FeO(s)+ H2(g)的K3=,同温度下,K2=,K3=K1K2,979K平衡常数a=1.47×1.62≈2.38,1173K平衡常数b=1.68+2.15≈0.78。
A.铁是固体,将铁粉磨细可以加快反应速率,但平衡不移动,故A错误;
B.根据以上分析可知反应Ⅱ的平衡常数随温度升高减小,说明正反应为放热反应,反应Ⅱ平衡常数随温度升高减小,说明正反应为放热反应,故B正确;
C.计算得到平衡常数,反应Ⅱ平衡常数随温度升高减小,升高温度平衡逆向进行,故C错误;
D.计算分析可知a>b,故D错误;
故选B。
10.C.
【详解】 A.甲中0-5min内△c(CO)=0.1mol/L-0.08mo/L=0.02mol/L,所以v(CO)==0.004mol/(L·min), A正确;
B.乙容器中反应物的浓度是甲容器反应物浓度的2倍,浓度越大反应速率越快,所以反应开始时,乙中反应速率比甲快,B正确;
C.乙容器中反应物的起始浓度是甲容器中起始浓度的2倍,且该反应平衡不受压强的影响,所以两容器为等效平衡,若反应速率相等时,同一时刻乙中物质的浓度是甲的两倍,而实际上乙反应速率快,且若x=y=0.16,则此时浓度商Q=≠l,则反应还未平衡,故x=y应该小于0.16,C错误;
D.设平衡时乙中H2O的转化浓度为a,则K==1,解得a=0.1mol/L,所以水的转化率为×100%=50%,D正确;
综上所述答案为C。
11. C
【详解】 A.图为平衡常数,平衡常数与温度有关,温度不变,则平衡常数始终不变,所以平衡常数不能判断是否达到平衡状态,故A错误;
B.图为物质的量随时间的变化,一氧化氮与二氧化碳浓度相等时,各组分浓度仍然继续变化,说明没有达到平衡状态,故B错误;
c.起始n(NO):n(CO)=2: 1,二者按1: 1反应,随反应进行n(NO):n(CO)增大,二者之比不再变化,说明到达平衡,故C正确;
D.随反应进行生成物的体积分数增大,t1时刻起生成物的体积分数仍然增大,说明没有到达平衡,故D错误;
故选:C。
12. D
【详解】 A.由图示可知,反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高,即该反应为放热反应,故A正确;
B.从反应过程图可知,生成产物P2的过程中,中间产物Z生成产物P2的活化能最大,故为整个反应过程的决速步骤,故B正确;
C.由图示可知中间产物Z到过渡态Ⅳ所需的活化能最大,则E正=186.19kJ/mol,故C正确;
D.由图示可知,由Z到产物P1所需的活化能低于由Z到产物P2所需的活化能,则由中间产物Z转化为产物的速率: v(P1)>v(P2),故D错误。
答案选D。
13. C
【详解】A.根据图1示可知:反应物的能量比生成物的能量高,因此反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的正反应是放热反应。在其他条件不变时,升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,导致平衡常数减小,A正确;
B.对于该反应,随着反应的进行,反应物的浓度逐渐减小,会使反应速率逐渐减小,但图示的正反应速率逐渐增大,反应在绝热恒容密闭容器中进行,说明反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)的正反应是放热反应,反应进行,导致容器的温度升高,温度升高对化学反应速率的影响大于浓度减小对化学反应速率的影响,因而化学反应速率逐渐增大,B正确;
C.根据图示可知:a、b、c三点处于同一温度下进行,反应开始时H2的物质的量越多,化学平衡正向移动,反应正向进行程度就越大,反应所处的平衡状态中N2的转化率就越高。由于图中c点H2开始时H2的物质的量最多,故c点N2的平衡转化率最高,C错误;
D.在图4中,反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),L线上所有的点都是平衡点,在线上方的E点时A物质的含量比该压强下的平衡点高,反应正向进行,则E点v正>v逆,D正确;
故合理选项是C。
14. C
【详解】 A. H2O2分解产生O2的速率由慢反应决定即由反应Ⅰ决定,故A错误;
B. I-是在反应过程中充当催化剂,IO-仅是催化剂在反应中的中间产物,故B错误;
C.分解1molH2O2放出热最98kJ,根据盖斯定律得到△H1+△H2=-196 kJ/mol,故C正确;
D.反应Ⅰ是慢反应,只能说活化能Ea1比反应Ⅱ活化能Ea2数值大,但大多少不能算出具体,故D错误。
综上所述,答案为C。
15. A
【详解】A.图甲中根据该变量之比等于计量系数之比得到该图象表示的反应方程式为2A3B+C,甲中容器体积未知,无法计量A的反应速率,故A错误;
B.图乙:某温度下发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),根据图中信息得到t1时刻改变的条件可能是加入催化剂,可能是加压,故B正确;
C.图丙:对图中反应升高温度,正反应增大的速率大于逆反应增大的速率,说明平衡正向移动,该反应是吸热反应,升高温度,该反应平衡常数增大,故C正确;
D.图丁:根据“先拐先平数值大”原理可知,升温温度,C%降低,则升高温度平衡向逆向移动,所以上述反应正反应为放热反应。根据下面两根曲线得到P2>P1,从下到上,增大压强,C%增大,说明正向移动,即正向是体积减小的反应,即m+n>p,故D正确。
综上所述,答案为A。
16.D
【分析】A.根据放出的热量计算参加反应CO的物质的量,进而计算CO的转化率;
B.容器①②温度相同,同一可逆反应正、逆平衡常数互为倒数,根据容器①计算平衡常数,假设容器②中CO2的物质的量变化量为a mol,表示出平衡时各组分的物质的量,反应前后气体的体积不变,利用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式计算a的值,进而计算CO2的转化率;
C.速率之比等于化学计量数之比;
D.根据A、B的计算可知平衡时①、②中二氧化碳的物质的量,容器体积相等,若物质的量相等,则平衡时二氧化碳的浓度相等。
【详解】A.容器①反应平衡时放出的热量为32.8 kJ,则参加反应的CO的物质的量n(CO)=×1 mol=0.8 mol,故CO的转化率为×100%=80%,A正确;
B.容器①②温度相同,平衡常数相同,根据容器①计算平衡常数,由A计算可知,平衡时CO的物质的量变化量为0.8 mol,在反应开始时n(CO)=1 mol,n(H2O)=4 mol,n(CO2)=n(H2)=0,CO改变的物质的量为0.8 mol,由于该反应中任何物质的化学计量数都相同,所以改变的物质的量也都是0.8 mol,平衡时各种物质的物质的量分别为n(CO)=(1-0.8) mol=0.2 mol,n(H2O)=(4-0.8)mol=3.2 mol,n(CO2)=n(H2)=0.8 mol,由于该反应是反应前后气体体积不变的反应,所以物质的量浓度比等于计量数的比,故K1==1;
容器②从逆反应方向开始,二者的化学平衡常数互为倒数,故②中的平衡常数为1,假设容器②中CO2的物质的量变化量为a mol,则其余各种物质的变化的物质的量也都是a mol,所以平衡时各种物质的物质的量: n(CO2)=(1-a) mol,n(H2)= (4-a) mol, n(CO)= n(H2O)=a mol,则K2==1,解得a=0.8 mol,所以CO2的转化率为×100%=80%,, B正确;
C.速率之比等于化学计量数之比,故容器①中CO反应速率等于H2O的反应速率,C正确;
D.由A中计算可知容器①平衡时CO2的物质的量为0.8 mol,由B中计算可知容器②中CO2的物质的量为1 mol-0.8 mol=0.2 mol,容器的体积相同,平衡时,两容器中CO2的浓度不相等,D错误;
故合理选项是D。
【点睛】本题考查化学平衡的有关计算,物质反应与放出的热量成正比。在相同温度时,同一可逆反应的正、逆反应的化学平衡常数互为倒数。对于反应前后气体体积不变的反应,可以将平衡时的物质的量代替平衡浓度,而平衡常数计算值不变,注意选项B中可以利用代换法理解解答,就避免计算的繁琐,使计算快速,正确率大大提高。
17. D
【分析】由第一列和第二列数据可知,A的浓度增大一倍,反应速率也增大一倍,故m=1,由第二列和第四列数据可知,B的浓度增大一倍,反应速率不变,说明反应速率与B的浓度无关,即n=0,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,反应速率只有A的浓度成正比,故可知上述表格中的c1==0.75,v2==6.4,A正确;
B.由分析可知,m=1、n=0,带入第一列数据得:1.6×10-3mol/(L·min)=k×0.25mol/L,该反应的速率常数k=6.4×10-3min-1,B正确;
C.由分析可知,m=1,n=0,即反应速率不一定与反应物浓度有关,故由以上数据可知浓度对速率的影响是实验测得的,无法通过化学方程式直接得出,C正确;
D.速率常数与浓度无关,缩小容积(加压)不会使k增大,D错误;
故答案为:D。
18. B
【详解】 A.由题干信息,反应CO(g)+CH3OCH3(g)+2H2(g)=CH3CH2OH(g)+ CH3OH(g)的△H <0,该反应为气体分子数减少的反应,△S<0,在高温下,可有△G=△H-T△S>0,反应不能自发进行,A错误;
B.由图象,温度高于600K时,CH3COOCH3)的物质的量分数急剧下降,说明反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度,即温度升高对反应Ⅰ的影响程度大于反应Ⅱ,B正确;
C.由图象,温度低时,反应Ⅰ较完全,反应II进行得少,CO含量低,600K后,反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度,因此,随着温度升高,反应Ⅱ始终逆向进行,H2的平衡转化率始终下降,C错误;
D.温度不变时,平衡常数不变,延长反应时间不会影响平衡状态,平衡混合物中乙醇的含量不变,选用对反应Ⅱ催化性能更好的催化剂只会加快反应速率,不影响平衡混合物中乙醇的含量,D错误;
答案选B。
19. (1)0.006;吸热;1.8;=;AC;
(2)c;d。
【分析】(1) ①根据己知利用三段式可知:
N2O4(g)2NO2(g)
初始(mol/L) 0.2 0
变化(mol/L) 0.06 0.12
20 s (mol/L) 0.14 0.12
则20s内,v(NO2)==0.006mol/(L·s),故答案: 0.006。
②根据N2O4(g)2NO2(g)中,NO2(g)为红棕色,N2O4(g)为无色,升高温度时气体颜色加深,说明平衡正向移动,则正反应是吸热反应,故答案:吸热。
③根据测得的数据可知:80s 时反应达到平衡,此时c(NO2)= 0.30 mol/L,利用三段式可知:
N2O4(g)2NO2(g)
初始(mol/L) 0.2 0
变化(mol/L) 0.15 0.3
80 s (mol/L) 0.05 0.3
则该温度下反应的化学平衡常数数K==1.8,故答案:1.8。
④相同温度下.若幵始向该容器中充入0.80molNO2,与开始向该容器中充入0.40molN2O4达到平衡后,两者属于恒温恒容的等效平衡,所以达到平衡后两者c(NO2)相等,由表中数据分析可知c(NO2)=0.30mol/L,故答案:=。
⑤A.由N2O4(g)2NO2(g)反应可知,反应前后计量数不等,所以容器中气体压强不再变化,说明该反应达到平衡状态,故A符合题意;
B.容器中气体的密度ρ=,因为都是气体且为恒容装置,所以容器中气体的密度不再变化,不能说明该反应达到平衡状态,故B不符合题意;
C.容器中气体平均摩尔质量,由N2O4(g)2NO2(g)反应可知,当容器中气体平均摩尔质量不再变化,说明该反应达到平衡状态,故C符合题意;
D.由N2O4(g)2NO2(g)反应可知,当v(NO2)逆= 2v(N2O4)正时,说明该反应达到平衡状态,故D不符合题意;
故答案:AC。
(2)升高温度正逆反应速率都增大,说明T升高k正、k逆都增大,则增大,即温度降低k正、k逆都减小,即Igk正、lgk逆都减小,而该反应焓变小于0为放热反应,降低温度平衡正向移动,说明平衡状态下降低温度v正>v逆,则k正减小的幅度较小,即表示Igk正随变化关系的斜线的斜率较小,所以c表示lgk正随变化关系,d表示Igk逆随变化关系。故答案:c;d。
20. (1)2a+b-c;BD
(2)250℃;反应I的正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,CH3OH 产率降低;或温度升高,催化剂的活性下降,CH3OH产率降低;AC
(3)0.35mol;
【解析】(1) ①H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H1=a
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H2=b
③CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(1) △H3=c
利用盖斯定律:将①×2+②×-③×2得:CO(g)+2H2(g)→CH3OH(g) △H=2a+b-c。
A.对于反应CO(g)+2H2(g)→CH3OH(g),增大压强,平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,由图中可知,CH3OH的体积分数B点比C点大,所以该反应的p1>p2,A正确;
B.从图中可以看出,A点温度比B点低,则反应速率: v逆(A)
D.因为容器的体积未知,所以我们无法求出v(CH3OH),D不正确;
故选BD。
(2)①由图乙中可以看出,250℃时 CH3OH的产率最高,所以合成CH3OH最适宜的温度是250℃;
②由图可知,温度升高CH3OH产率先升高后降低,降低表明平衡逆向移动,升高表明反应可能还未达平衡,也可能是催化剂的活性发生改变造成的,所以降低的可能原因是:反应Ⅰ的正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,CH3OH产率降低;或温度升高,催化剂的活性下降,CH3OH产率降低。
③A.反应Ⅰ中,由于反应物的气体分子数大于生成物的气体分子数,所以增大体系压强,平衡正向移动,而对反应Ⅱ无影响,所以CO2转化为CH3OH的平衡转化率增大,A正确;
B.提高CO2和H2的投料比,则虽然平衡正向移动,但CO的转化率降低,B不符合题意;
C.体积和投料比不变,提高反应物浓度,则相当于增大压强,平衡正向移动,CO2转化为CH3OH的平衡转化率增大,C正确;
故选AC。
答案为: 250℃;反应Ⅰ的正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,CH3OH产率降低;或温度升高,催化剂的活性下降,CH3OH产率降低;AC;
(3)在温度为T℃、压强为pkPa条件下,向容器中充入2molCH4、lmolO2 和6molH2O,充分反应达平衡时CH4的转化率为50%,则参加反应的CH4物质的量为lmol,其中生成CO2的CH4为1mol×10%=0.1mol,生成CH3OH的CH4的物质的量为lmol-0.1mol=0.9mol。
由此可建立如下三段式:
CH4(g) +O2(g)CH3OH(g)
起始量(mol) 2 1 0
变化量(mol) 0.9 0.45 0.9
平衡量(mol) 1 0.35 0.9
CH4(g) + 2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)
起始量(mol) 2 1 0 6
变化量(mol) 0.1 0.2 0.11 0.2
平衡量(mol) 1 0.35 0.1 6.2
平衡时O2的物质的量为lmol-0.45mol-0.2mol=0.35mol。
②平衡时压强为p,CH3OH的相对分压为,CH4的相对分压为。O2的相对分压为,所以主反应的相对压力平衡常数=。
答案为:0.35mol;。
【点睛】在同一混合体系中,不同反应中的同一种物质,物质的量相同。