第二章过关检测卷(B)

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第二章过关检测卷(B)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.对于反应:M+NP,如果温度每升高10 ℃,化学反应速率增大到原来的3倍,在10 ℃时完成反应的10%需要81 min,将温度提高到30 ℃时,完成反应的10%需要的时间为(　　)。
A.9 min B.27 min
C.13.5 min D.3 min
答案:A
解析:温度由10 ℃升高到30 ℃时,反应速率提高到原来的32倍,设当温度提高到30 ℃时,完成反应的10%需要的时间为t,则32t=81 min,故t=9 min。
2.已知硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应可析出单质硫沉淀:Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,某同学按下表进行实验,先出现浑浊的是(　　)。
选项
加3% Na2S2O3溶液/mL
加1∶5的硫酸/滴
温度/℃
A
5
25
25
B
5
15
35
C
5
25
45
D
5
15
45
答案:C
解析:反应物的浓度越大,反应温度越高,反应速率越大。
3.亚氯酸盐(如NaClO2)可用作漂白剂,在常温下不见光时可保存一年,但在酸性溶液中因生成的亚氯酸发生分解:5HClO24ClO2↑+H++Cl-+2H2O。分解时,刚加入硫酸,反应缓慢,随后反应突然释放出大量ClO2,这是因为(　　)。
A.酸使亚氯酸的氧化性增强
B.溶液中的H+起催化作用
C.溶液中的Cl-起催化作用
D.逸出的ClO2使反应生成物的浓度降低
答案:C
解析:由题目信息可知,NaClO2在酸性溶液中生成亚氯酸,生成的亚氯酸在刚加入硫酸时反应缓慢,随后反应突然加快,这说明分解生成的产物中的某种物质起了催化剂的作用,故选C项。
4.下列表述中正确的是(　　)。
A.任何能使熵值增大的过程都能自发进行
B.已知热化学方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-Q kJ·mol-1(Q>0),则将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后放出Q kJ的热量
C.自发反应一定熵增大,非自发反应一定熵减小或不变
D.使用催化剂,降低了反应的活化能,增大了活化分子百分数,化学反应速率增大
答案:D
解析:熵变或焓变均不能单独作为反应能否自发进行的判据,A、C两项均错误;SO2与O2的反应为可逆反应,2 mol SO2与1 mol O2不可能完全反应生成2 mol SO3,故放出的热量应小于Q kJ,B项错误。
5.下列关于化学反应限度的说法中正确的是(　　)。
A.改变外界条件不能改变化学反应的限度
B.当某反应在一定条件下达到反应限度时即达到了化学平衡状态
C.当某反应体系中气体的压强不再改变时,该反应一定达到了反应限度
D.当某反应达到限度时,反应物和生成物的浓度一定相等
答案:B
解析:化学反应限度即化学平衡。改变外界条件可以引起化学平衡的移动,即改变反应的限度,A项错误,B项正确;对于反应前后气体体积不变的反应,如H2(g)+I2(g)2HI(g),压强不随反应进行的程度而改变,C项错误;达到化学平衡时,反应物与生成物浓度不一定相等,D项错误。
6.一定条件下,密闭容器中发生如下反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),反应中的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)。

A.反应体系中加入催化剂可增大焓变
B.增大压强可使化学平衡正向移动
C.升高温度可使化学平衡正向移动
D.增大H2浓度可使达到新平衡时CO的体积分数增大
答案:C
解析:由图像可知,反应物的总能量小于生成物的总能量,正反应为吸热反应。加入催化剂,焓变不发生变化,A项错误;该反应前后气体总物质的量不变,增大压强,化学平衡不移动,B项错误;正反应吸热,升高温度,平衡正向移动,C项正确;增大H2浓度,虽然平衡正向移动,但由于气体总分子数增大,达到新平衡时CO的体积分数减小,D项错误。
7.反应2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s),在一定条件下的2 L容器中,1 mol A与0.5 mol B反应达到平衡时A为0.3 mol·L-1,在1 L容器中1 mol A与0.5 mol B在相同温度下反应达到平衡时A为0.5 mol·L-1,则x的值最合适为(　　)。
A.2 B.1
C.大于2 D.小于3
答案:D
解析:题干信息可理解为:将2 L容器压缩为1 L,相当于增大压强,达到新平衡时,A的浓度比原来的2倍要小,说明增大压强后,平衡正向移动,正反应方向为气体分子数减小的反应,x<3,D项正确。
8.在一密闭容器中加入A、B、C三种气体,保持一定温度,在t1~t4时刻测得各物质的浓度如下表。据此判断下列结论正确的是(　　)。
测定时刻/s
t1
t2
t3
t4
c(A)/(mol·L-1)
6
3
2
2
c(B)/(mol·L-1)
5
3.5
3
3
c(C)/(mol·L-1)
1
2.5
3
3
A.在t3时刻反应已经停止
B.A的转化率比B的转化率低
C.在容器中发生的反应的化学方程式为2A+B2C
D.在t2~t3内A的平均反应速率为1t3-t2 mol·L-1·s-1
答案:D
解析:从表中数据可以看出,反应没有进行到底,所以这是一个可逆反应,反应的化学方程式为2A+BC,t3时刻达到了平衡而不是反应停止,所以A、C两项错误;达到平衡时,A转化了23而B转化了25,所以B项错误。
9.一定温度下,C和H2O(g)在密闭容器中发生下列反应:
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
当反应达到平衡时,测得c(H2)=1.9 mol·L-1,c(CO)=0.1 mol·L-1,则CO2的浓度为(　　)。
A.0.1 mol·L-1 B.0.9 mol·L-1
C.1.8 mol·L-1 D.1.9 mol·L-1
答案:B
解析:设平衡时CO2的浓度为x mol·L-1,则与H2O反应的CO的浓度为x mol·L-1,同时生成的H2的浓度也为x mol·L-1,那么C与H2O(g)反应生成的CO和H2均为(0.1+x) mol·L-1,当反应达到平衡时,H2的总浓度为(0.1+x+x) mol·L-1=1.9 mol·L-1,解得x=0.9。
10.在一定温度下,一定容积的密闭容器中有如下平衡:H2(g)+I2(g)2HI(g)。已知H2和I2的起始浓度均为0.10 mol·L-1,达平衡时HI的浓度为0.16 mol·L-1。若H2和I2的起始浓度均变为0.20 mol·L-1,则平衡时H2的浓度(mol·L-1)是(　　)。
A.0.16 B.0.08
C.0.04 D.0.02
答案:C
解析:温度不变时K相等。
第一次平衡时各物质浓度变化如下:
　　　　 H2(g)+ I2(g) 2HI(g)
起始(mol·L-1) 0.10 0.10 0
转化(mol·L-1) 0.08 0.08 0.16
平衡(mol·L-1) 0.02 0.02 0.16
第二次平衡后,设转化的H2的浓度为x mol·L-1,则各物质浓度变化如下:
　　　　 H2(g)　+　I2(g)　2HI(g)
起始(mol·L-1) 0.20 0.20 0
转化(mol·L-1) x x 2x
平衡(mol·L-1) 0.20-x 0.20-x 2x
则有:0.1620.02×0.02=(2x)2(0.20-x)×(0.20-x),x=0.16。
平衡时H2的浓度为0.04 mol·L-1。
11.汽车尾气中,产生NO的化学方程式为N2(g)+O2(g)2NO(g),一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是(　　)。

A.温度T下,该反应的平衡常数K=4(c0-c1)2c12
B.温度T下,随着反应的进行,混合气体的密度减小
C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D.若曲线b对应的条件是改变温度,可判断该反应的ΔH<0
答案:A
解析:由平衡常数的计算公式得K=c2(NO)c(N2)×c(O2),又因为氮气和氧气的物质的量相同,所以A项正确;由于反应在恒容的密闭容器中进行,所以气体总体积保持不变,且质量守恒,所以混合气体密度不变,B项错误;催化剂只能改变反应速率,不能改变化学反应限度,而图中显示平衡时氮气的浓度发生了变化,C项错误;若曲线b对应的条件改变是温度,相对于a曲线先达到平衡,应为升高温度所致,由曲线b知温度升高c(N2)降低,即升高温度平衡正向移动,ΔH>0,D项错误。
12.某容积可变的密闭容器中盛有适量的A和B的混合气体,在一定条件下发生反应:A(g)+3B(g)2C(g),若维持温度和压强不变,当达到平衡时,容器的容积为a L,其中C气体的体积占10%,下列推断正确的是(　　)。
①原混合气体的体积为1.2a L
②原混合气体的体积为1.1a L
③反应达平衡时气体A消耗掉0.05a L
④反应达平衡时气体B消耗掉0.05a L
A.②③ B.②④
C.①③ D.①④
答案:A
解析:设达平衡时消耗A的体积为x,消耗B的体积为y,混合气体体积缩小ΔV为z。
A+3B2C　ΔV
1x=3y=20.1a=2z
解得:x=0.05a L,y=0.15a L,z=0.1a L,则原混合气体的体积为a L+0.1a L=1.1a L,②③正确。
13.某温度下在密闭容器中发生如下可逆反应:2M(g)+N(g)2E(g),若开始时只充入2 mol E(g),达平衡时,E的转化率为40%;若开始时充入2 mol M和1 mol N的混合气体,达平衡时混合气体的压强比起始时减少了(　　)。
A.20% B.40%
C.60% D.80%
答案:A
解析:只充入2 mol E(g),E的转化率为40%,则平衡时气体总物质的量为2.4 mol;若开始时充入2 mol M、1 mol N,共3 mol的混合气体,两者平衡状态相同,平衡时气体总物质的量也为2.4 mol,在密闭容器中,压强之比等于物质的量之比,故平衡时混合气体的压强比起始时减少了20%。
14.在一定条件下,可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH=-92.4 kJ·mol-1达到化学平衡状态时,下列说法正确的是(　　)。
A.降低温度,可增大反应速率
B.加入合适的催化剂,可提高N2的转化率
C.N2的正反应速率等于NH3的逆反应速率
D.反应物和生成物的浓度都不再发生变化
答案:D
解析:降低温度,反应速率减小,A项错误;加入合适的催化剂,反应速率增大,但平衡不移动,N2的转化率不变,B项错误;反应达到平衡时,N2的正反应速率等于NH3的逆反应速率的12,C项错误;反应达到平衡时,反应物和生成物的浓度不变,D项正确。
15.在一密闭容器中,高温下发生下述反应(不考虑NO与氧气的反应):4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0。容器中NH3、O2、NO、H2O四种物质的物质的量n随时间t的变化曲线如图所示。反应进行至2 min时,只改变了某一条件,使曲线发生如图所示的变化,该条件可能是下述中的(　　)。

A.充入了O2(g)
B.降低温度
C.加了催化剂
D.扩大了容器容积
答案:C
解析:反应进行到2 min时,各曲线突然变陡,说明反应速率增大,条件为升高温度或增大压强或加催化剂。
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(8分)某化学兴趣小组进行实验,探究影响H2O2分解速率的因素。
(1)该小组测量用10 mL H2O2溶液制取150 mL O2所需的时间,下表是实验过程中记录的一组数据:
反应条件
时间/s
30% H2O2溶液
15% H2O2溶液
10% H2O2溶液
5% H2O2
溶液
(Ⅰ)无催化剂、不加热
几乎不
反应
几乎不
反应
几乎不
反应
几乎不
反应
(Ⅱ)无催化剂、加热
360
480
540
720
(Ⅲ)MnO2催化剂、加热
10
25
60
120
①该小组在设计方案时,考虑了浓度和　　　　、　　　　等因素对过氧化氢分解速率的影响。 
②从上述影响H2O2分解速率的因素中任选一个,说明该因素对该反应速率的影响:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)将质量相同但颗粒大小不同的MnO2分别加入5 mL 5%的H2O2溶液中,并用带火星的木条测试,结果如下:
催化剂
(MnO2)
操作情况
观察结果
反应完成所
需的时间/min
粉末状
混合不振荡
剧烈反应,带火星的木条复燃
3.5
块状
反应较慢,火星红亮但木条未复燃
30
①写出H2O2发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　。 
②实验结果说明,催化剂催化作用的大小还与　　　　　　　　　　有关。
答案:(1)①温度　催化剂　②其他条件不变,升高反应温度,H2O2分解速率增大(或其他条件不变,使用合适的催化剂,H2O2分解速率增大)
(2)①2H2O22H2O+O2↑　②催化剂的表面积
解析:(1)从本题提供的数据和条件进行分析,可知在该小组设计方案时,考虑到了浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。分析(Ⅰ)、(Ⅱ)组实验可以得出:在其他条件不变时,升高反应温度,H2O2分解速率增大;分析(Ⅱ)、(Ⅲ)组实验可以得出:在其他条件不变时,使用合适的催化剂,H2O2分解速率增大。
(2)②在其他条件不变时,MnO2的表面积不同,带火星的木条产生的现象不同,反应完成需要的时间也不同。
17.(8分)钾是一种活泼的金属,工业上通常用金属钠与氯化钾在高温下反应制取。反应为Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)　ΔH>0。该反应的平衡常数可表示为K=c(K),各物质的沸点与压强的关系见下表。
压强/kPa
13.33
53.32
101.3
K的沸点/℃
590
710
770
Na的沸点/℃
700
830
890
KCl的沸点/℃
—
—
1 437
NaCl的沸点/℃
—
—
1 465
(1)在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为　　　　,而反应的最高温度应低于　　　　。 
(2)在制取钾的过程中,为了提高原料的转化率可以采取的措施是　　　　　　。
(3)常压下,当反应温度升高到900 ℃时,该反应的平衡常数可表示为K=　　　。
答案:(1)770 ℃　890 ℃
(2)降低压强或移去钾蒸气或适当提高温度
(3)c(K)c(Na)
解析:(1)在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度应高于钾的沸点,反应的最高温度应低于钠的沸点。
(2)在制取钾的过程中,为了提高原料的转化率,应使平衡尽可能正向移动,所以根据影响平衡的条件,应该降低压强或移去钾蒸气或适当升高温度。
(3)当温度升高到900 ℃时,钠和钾都是气体,根据化学平衡常数的定义,该反应的平衡常数可表示为K=c(K)c(Na)。
18.(11分)用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。发生的反应为O2(g)+4HCl(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH。
(1)新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的反应具有更好的催化活性。
①实验测得在一定压强下,HCl的平衡转化率随温度变化的α(HCl)-T曲线如图所示,则反应的ΔH　　　　(填“>”“=”或“<”)0;A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是　　　　。 

②在上述实验中若压缩体积使压强增大,画出相应α(HCl)-T曲线的示意图,并简要说明理由:　 　　　　　　　　　　　　　　　。 
③下列措施中,有利于提高α(HCl)的有　　　　。 
A.增大n(HCl)
B.增大n(O2)
C.使用更好的催化剂
D.移去H2O
(2)一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下:
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/10-3 mol
0
1.8
3.7
5.4
7.2
计算2.0~6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min-1为单位,写出计算过程)。
答案:(1)①<　K(A)
②
相同温度下,压强增大,平衡向气体分子数减小的方向(即正反应方向)移动,α(HCl)增大;且因反应为放热反应,故α(HCl)仍随温度T的升高而降低
③BD
(2)v(HCl)=2v(Cl2)=2×Δn(Cl2)Δt=2×(5.4-1.8)×10-3mol(6.0-2.0)min=1.8×10-3 mol·min-1
解析:(1)①从图中可以看出,随着温度的升高,HCl的转化率减小,所以反应是放热的,即ΔH<0,A、B两点相比,B点温度高,则K(A)>K(B)。②对于该反应,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,平衡右移,同一温度下的HCl的转化率增大;且该反应是放热反应,故HCl的转化率仍随温度T的升高而降低。③A项,增大n(HCl),平衡正向移动,但是根据勒夏特列原理知,某物质的浓度增大其转化率反而减小,错误;B项,增加O2,平衡正向移动,HCl的转化率变大,正确;C项,催化剂不影响平衡转化率,错误;D项,移走生成物,平衡正向移动,HCl的转化率变大,正确。(2)由题意知,2.0~6.0 min内,Cl2转化的物质的量为(5.4-1.8)×10-3 mol,HCl的反应速率是Cl2反应速率的2倍,故v(HCl)=2v(Cl2)=2×(5.4-1.8)×10-3mol(6.0-2.0)min=1.8×10-3 mol·min-1。
19.(14分)(1)汽车排出的尾气中含有CO和NO等气体,用化学方程式解释产生NO的原因:　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)汽车排气管内安装的催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的可参与大气循环的物质。已知:
①N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180.5 kJ·mol-1
②2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221.0 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1
则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1,该反应的ΔS　　　　(填“>”“<”或“=”)0。 
(3)将0.20 mol NO和0.10 mol CO充入一个容积恒定为1 L的密闭容器中,在不同条件下反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。

①计算产物N2在6~9 min时的平均反应速率v(N2)=　　　　 mol·L-1·min-1。 
②第12 min时改变的反应条件为　　　　(填“升温”或“降温”)。 
③计算反应在第24 min时的平衡常数K=　　　　。 
答案:(1)N2+O22NO
(2)-746.5　<
(3)①3.3×10-3　②升温　③0.019
解析:(1)空气中的氮气和氧气在汽车发动机内发生反应生成NO。
(2)根据盖斯定律③×2-②-①,即可求出目标热化学方程式的ΔH。该热化学方程式表示的反应是气体体积减小的反应,熵变小于0。
(3)①6~9 min内,NO和CO减小的浓度均为0.020 mol·L-1,则N2增加的浓度为0.010 mol·L-1,v(N2)=0.01mol·L-13min=3.3×10-3 mol·L-1·min-1。②由图中看出第12 min反应向逆反应方向移动,为升高温度所致。③第24 min时CO2的浓度为0.02 mol·L-1,故平衡常数K=0.019。
20.(14分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　　　　　　 ΔH1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列问题。
(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键
H—H
C—O
C≡O
H—O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1 076
465
413
由此计算ΔH1=　　　　　　　　 kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,则ΔH3=　　　　　　　 kJ·mol-1。 
(2)反应①的化学平衡常数K表达式为　　　　　　　　　　;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为　　　　　　(填曲线标记字母),其判断理由是　  　。 

图1

图2
(3)合成气组成n(H2)n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示,α(CO)值随温度升高而　　　　(填“增大”或“减小”),其原因是　    　; 
图2中的压强由大到小为　　　　　　　　　,其判断理由是　    　。 
答案:(1)-99　+41
(2)K=c(CH3OH)c(CO)·c2(H2)[或Kp=p(CH3OH)p(CO)·p2(H2)]
a　反应①为放热反应,平衡常数应随温度升高变小
(3)减小　升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低
p3>p2>p1　相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高
解析:(1)由反应①ΔH1=∑(反应物键能)-∑(产物键能)
代入求得ΔH1=(1 076+2×436-3×413-343-465) kJ·mol-1=-99 kJ·mol-1。
由盖斯定律,ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58 kJ·mol-1+99 kJ·mol-1=+41 kJ·mol-1。
(2)反应①的K表达式为c(CH3OH)c(CO)·c2(H2)。
因反应①为放热反应,所以平衡常数应随温度升高而变小,所以选a。
(3)升高温度,反应①平衡向左移动,使体系中n(CO)增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使n(CO)增大;总结果是随温度升高,CO的转化率降低。
因为相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于增大CO的转化率;反应③为气体分子数不变的反应,压强改变对平衡不产生影响。所以压强增大,CO转化率升高,在图2中,同一温度下,CO转化率高的对应压强大,故p3>p2>p1。