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河北省安平中学2019-2020学年高二上学期第一次月考试化学题化学(解析版)
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河北省安平中学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 Al:27 Cu:64 N:14 Mg:24
本试卷分Ⅰ卷和Ⅱ卷,考试时间90分钟。满分100分。请将试题答案按要求填涂在答题卡上。
第Ⅰ卷(50分)
一.选择题(本题共25小题,每小题只有一个选项符合要求,每小题2分,共50分。)
1.反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变,充入N2使体系压强增大
④保持压强不变,充入N2使容器体积增大
A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④
【答案】B
【解析】
【分析】根据浓度、压强对化学反应速率的影响分析判断。
【详解】①反应物C为固体,增加C的量不能改变其浓度,反应速率不变;
②容器体积缩小一半,反应物H2O(g)浓度加倍,故反应速率加快;
③体积不变时充入N2,虽然体系压强增大,但H2O(g)浓度不变,反应速率不变;
④压强不变时充入N2,容器体积增大,H2O(g)浓度减小,反应速率变小。
本题选B。
2.对于一定条件下进行的化学反应:2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g),改变下列条件,可以提高反应物活化分子百分数的是( )
①增大压强②升高温度③加入催化剂④增大反应物浓度
A. ①② B. ②③
C. ①②③ D. ①②④
【答案】B
【解析】
【详解】①增大压强,只能改变单位体积内活化分子数;
②升高温度,可以使能量较低的分子变成活化分子,所以既能改变单位体积内活化分子数,也能改变活化分子百分数;
③加入催化剂,降低反应的活化能,可以使更多的反应物分子变成活化分子,所以既能改变单位体积内活化分子数,也能改变活化分子百分数;
④增大反应物浓度,只能改变单位体积内活化分子数,所以②③符合题意;
答案选B。
3.用过量铁块与稀硫酸反应制取氢气,采取下列措施;①将铁块换为等质量的铁粉;②加入少量NaNO3固体;③加入少量CuSO4固体;④加入少量CH3COONa固体;⑤加热;⑥将稀硫酸换成98%硫酸。其中可增大单位时间内氢气收集量的措施有( )
A. ①③④ B. ①③⑤ C. ②④⑤ D. ②⑤⑥
【答案】B
【解析】①将铁块换为等质量的铁粉,速率加快,①正确;②加入NaNO3固体,因硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,与铁反应不生成氢气,②错误;③滴加几滴硫酸铜溶液,生成铜,形成原电池反应,加快反应速率,③正确; ④加CH3COONa固体,生成弱酸,氢离子浓度降低,反应速率减小,④错误;⑤升高温度,反应速率增大,⑤正确;⑥将稀硫酸换成98%硫酸,与铁反应不发生氢气,⑥错误; 答案选B。
4.已知反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g) ΔH<0,下列说法正确的是( )
A. 达平衡后降低温度,混合气体平均相对分子质量减小
B. 使用催化剂能加快反应速率,缩短达平衡所需的时间且提高A2的转化率
C. 达平衡后升高温度并增大压强,有可能每一组分的百分含量都不改变,但平衡常数一定发生改变
D. 达平衡后,降低温度或减小压强都有利于该平衡向正反应方向移动
【答案】C
【解析】达平衡后降低温度,平衡正向移动,物质的量减小,混合气体平均相对分子质量增大,故A错误;催化剂不能使平衡移动,不能提高A2的转化率,故B错误;达平衡后升高温度,平衡逆向移动;增大压强,平衡正向移动,所以有可能每一组分的百分含量都不改变;升高温度,平衡逆向移动,平衡常数一定减小,故C正确;减小压强都有利于该平衡向逆反应方向移动,故D错误。
5.在固定容积的密闭容器中,A和B发生下列反应,A(s)+2B(g)2C(g)△H>0.在一定条件下达到平衡,若升高温度则达平衡后混合气体的( )
A. 平均相对分子质量增大 B. 平均相对分子质量减小
C. 密度减小 D. 气体压强增大
【答案】A
【解析】试题解析: A、反应时吸热反应,升高温度平衡正向进行,反应前后气体体积不变,平衡正向移动,气体质量增大,所以气体平均相对分子质量增大,故A正确; B错误;C、密度等于质量除以体积,容器体积固定,升温平衡正向进行,平衡移动气体质量增大,密度增大,故C正确; D、气体的压强与气体的物质的量成正比;反应前后气体的总量不变,压强不变;D错误;
6.对于反应A(g)+3B(g)=4C(g)+2D(g),在相同时间内,用不同物质表示的平均反应速率如下,则反应速率最快的是 ( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】如果都用B物质表示该反应的反应速率,则根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知,选项中的反应速率分别是[mol/(L·s)]:1.2、0.8、0.9、1.05,所以反应速率最快的是选项A,答案A正确。
故选A。
7.在一定体积的密闭容器中放入3L气体R和5L气体Q,在一定条件下发生反应:2R(g)+5Q(g)⇌4X(g)+nY(g)。反应完全后,容器温度不变,混合气体的压强是原来的87.5%,则化学方程式中的n值是( )
A. 2 B. 3
C. 4 D. 5
【答案】A
【解析】
【详解】容器温度不变,混合气体的压强是原来的87.5%,说明反应后气体的总物质的量减小,则反应应向物质的量减小的方向进行,即方程式中反应物的化学计量数之和大于生成物的化学计量数之和,则有:2+5>4+n,n<3,n为整数等于2,A项正确;
答案选A。
8.500 ℃条件下,在恒容密闭容器中,充入1 mol NO2存在如下平衡:2NO2(g) N2O4(g)。平衡后,向容器内再充入1 mol NO2,下列说法正确的是( )
A. 平衡向正反应方向移动 B. 平衡常数K增大
C. NO2的转化率变小 D. 容器内气体颜色先变深后变浅,最后比原来还要浅
【答案】A
【解析】试题分析:A.当反应达到平衡后,增加反应物的浓度,化学平衡向正反应方向移动。正确。B.化学平衡常数只与温度有关,而与其它条件无关,所以K不变。错误。C.由于反应物只有一种,且正反应是气体体积减小的反应,所以增加反应物的浓度,平衡正向移动,这时该反应物的转化率增大。错误。D.增加反应物的浓度,化学平衡正向移动,使反应物的浓度减小,但由于该反应是在体积固定的密闭容器中进行的,对NO2来说,浓度要比原来大。故颜色比加入的瞬间小,但比原来颜色要深。错误。
9.2 molA与2 molB混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:2A(g)+3B(g)2C(g)+zD(g),2s后A的转化率为50%,测得v(D)=0.25mol•L-1•s-1,下列推断不正确的是( )
A. z=2 B. 2s后,容器内的压强是初始的7/8倍
C. 2s时C的体积分数为2/7 D. 2s后,B的浓度为0.5mol/L
【答案】D
【解析】试题分析:2s后A的转化率为50%,则反应的A为2mol×50%=1mol,则
2A(g)+3B(g)⇌2C(g)+zD(g),
开始2 2 0 0
转化1 1.5 1 0.5z
2s 1 0.5 1 0.5z
A.v(A)=1mol/2L÷2s=0.25mol•L-1•s-1=v(D),因反应速率之比等于化学计量数之比,z=2,故A正确;B.2s后,容器内的物质的量总和是 1+0.5+1+0.5×2=3.5mol,恒温恒容条件下,压强与物质的量成正比,2s后反应内的压强是反应前的3.5mol/4mol=7/8倍,正确;C.2s后C的体积分数为1mol/3.5mol=2/7,正确;D.2s后,B的浓度为0.5mol/2L=0.25mol/L,错误;答案为D。
10.可逆反应A(s)+B(g)2C(g) △H<0在密闭容器中达到平衡后,改变条件,能使B转化率提高的是( )
A. 保持温度不变,减小压强 B. 保持恒温恒容,充入氦气
C. 其它条件不变时,升高温度 D. 其它条件不变时,加入少量A
【答案】A
【解析】A. 正反应是放热的体积增大的可逆反应,保持温度不变,减小压强平衡正向移动,转化率提高,A正确;B. 保持恒温恒容,充入氦气,平衡不移动,转化率不变,B错误;C. 其它条件不变时,升高温度平衡逆向移动,转化率降低,C错误;D. 其它条件不变时,加入少量A,A是固体,平衡不移动,转化率不变,D错误,答案选A。
11.如图所示,关闭活塞,向甲、乙两刚性密闭容器中分别充入1molA、2molB,此时甲、乙的容积均为2L(连通管体积忽略不计)。在T℃时,两容器中均发生下述反应:A(g)+2B(g)2C(g)+3D(g)△H<0。达平衡时,乙的体积为2.6L,下列说法正确的是( )
A. 甲中反应的平衡常数小于乙
B. 当乙中A与B的体积分数之比为1:2时,反应达到平衡状态
C. 平衡时甲容器中A的物质的量小于0.55mol
D. 若打开活塞K,达平衡时乙容器的体积为3.2L
【答案】D
【解析】
【详解】A.温度不变,K不变,则甲中反应的平衡常数等于乙,A项错误;
B.起始量为1:2,转化量为1:2,则乙中A与B的体积分数之比为1:2时,不能判定平衡状态,B项错误;
C.达平衡时,乙的体积为2.6L,由体积比等于物质的量比可知,,n=3.9mol,则 A(g)+2B(g)2C(g)+3D(g)
开始 1 2 0 0
转化 x 2x 2x 3x
平衡 1-x 2-2x 2x 3x
1-x+2-2x+2x+3x=3.9,解得x=0.45,即平衡时A的物质的量为0.55mol,甲保存恒容,相当于乙平衡后加压,平衡逆向移动,则平衡时甲中A的物质的量大于0.55mol,C项错误;
D.打开活塞K,相当于等压条件,与原来的乙为等效平衡,反应后总体积为2.6L×2=5.2L,则达平衡时乙容器的体积为5.2L-2L=3.2 L,D项正确;
答案选D。
12.可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡状态,时间为t1时改变条件化学反应速率与反应时间的关系如图所示下列说法正确的是( )
A. 维持温度、容积不变,t1时充入SO3(g)
B. 维持压强不变,t1时升高反应体系温度
C. 维持温度、容积不变,t1时充入一定量Ar
D. 维持温度、压强不变,t1时充入SO3(g)
【答案】D
【解析】试题分析:A.维持温度、反应体系体积不变,t1时充入SO3,此时正逆反应速率均增大,故A错误;B.维持压强不变,t1时升高反应体系温度,正逆反应速率都增大,不符合,故B错误;C.维持温度、容积不变,t1时充入一定量Ar,反应物和生成物的浓度都不变,正逆反应速率都不变,故C错误;D.维持温度、压强不变,t1时充入SO3,该时刻反应物的浓度减小,生成物的浓度增大,则逆反应速率增大,正反应速率减小,故D正确;故选D。
13. 下列反应在任何温度下均能自发进行的是( )
A. 2H2O2(l)= O2(g)+ 2H2O (l)△H=" -" 196 kJ•mol-1
B. 2N2(g)+ O2(g)= 2N2O(g)△H=" +163" kJ•mol-1
C. 2Ag(s)+ Cl2(g)= 2AgCl(s)△H=" -" 254 kJ•mol-1
D. 2HgO(s)= 2Hg(l)+ O2(g)△H= +182kJ•mol-1
【答案】A
【解析】试题分析:A、2H2O2(l)= O2(g)+ 2H2O (l),△H<0、△S>0,任何温度下△G=△H—T△S<0能自发进行,A正确;B、2N2(g)+ O2(g)= 2N2O(g),△H>0、△S<0,任何温度下△G=△H—T△S>0不能自发进行,B错误;C、2Ag(s)+ Cl2(g)= 2AgCl(s),△H<0、△S<0,温度较低时△G<0,故低温能自发进行,C错误;D、2HgO(s)=2Hg(l)+ O2(g),△H>0、△S>0,温度较高时△G<0,故高温能自发进行,D错误。答案选A。
14.在容积一定的密闭容器中,置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应:C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡时c(NO)与温度T的关系如下图所示,则下列说法正确的是( )
A. 该反应的△H>0
B. 若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2
C. 在T2时,若反应体系处于状态D,则此时v正>v逆
D. 若状态B、C、D的压强分别为PB、PC、PD,则 PC=PD>PB
【答案】C
【解析】试题分析:A、随温度升高NO浓度升高,平衡逆向移动,该反应的△H<0,A错误;B、随温度升高NO浓度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,K1>K2,B错误;C、在T2时,若反应体系处于状态D,则此时未达到平衡状态,反应正向进行,则此时v正>v逆,C正确;D、温度越高压强越大,PC>PD=PB,D错误。答案选C。
15.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对A2(g)+3B2(g)2AB2(g)化学平衡状态的影响,得到如右图所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量),据此可得出的判断结论不正确的是 ( )
A. 达到平衡时A2的转化率大小为:b>a
B. a、b、c三点的平衡常数相同
C. 若T2>T1,则正反应一定是吸热反应
D. b点时,平衡体系中A、B原子数之比一定是1:1
【答案】D
【解析】
16.一定条件下,将一定量的A、B混合气体充入密闭容器中发生下列反应:2A(g)+2B(g)C(g)+D(g) ΔH>0。当由M平衡到N平衡过程中,温度与对应变化及M、N平衡混合气体中某些气体的物质的量如图所示。则平衡M到平衡N过程中B的转化率是( )
A. 24% B. 30%
C. 60% D. 48%
【答案】A
【解析】
【详解】有反应方程式可知:△n(A)=△n(B),而由图像可知△n(A)=1.5mol-0.3mol=1.2mol,所以△n(B)=1.2mol,α(B)=×100%=×100%=24%,A项正确;
答案选A。
17.在密闭容器中进行如下反应:X2(g)+Y2(g)⇌2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )
A. X2为0.2mol/L
B. Y2为0.4mol/L
C. Z为0.3mol/L、X2为0.15mol/L
D. Z为0.3mol/L、Y2为0.25mol/L
【答案】D
【解析】
【分析】可逆反应的特点:反应不能进行到底.可逆反应无论进行多长时间,反应物不可能100%地全部转化为生成物;全部转到一边,求算各物质浓度的取值范围;
【详解】Z全部转化时,X2的物质的量浓度为:0.1+0.22=0.2mol⋅L−1,Y2的物质的量浓度为:0.3+0.22=0.4mol⋅L−1,故c(X2)的取值范围为:0
答案选D。
18.一定条件下存在反应:H2(g) + I2(g)2HI(g) ΔH<0,现有三个相同的1 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,在Ⅰ中充入1 mol H2和1 mol I2(g),在Ⅱ中充入2 molHI(g) ,在Ⅲ中充入2 mol H2和2 mol I2(g),700 ℃条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是( )
A. 容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B. 容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C. 容器Ⅰ中的气体颜色比容器Ⅱ中的气体颜色深
D. 容器Ⅰ中H2的转化率与容器Ⅱ中HI的转化率之和等于1
【答案】C
【解析】试题分析:A.容器Ⅰ从正反应方向开始,开始时正反应速率最大,容器Ⅱ从逆反应方向开始,开始时正反应速率最小,是0.因此开始时正反应速率不相同,故A错误;B.增大压强平衡不发生移动,但是由于反应是在恒容绝热的环境中进行,当反应达到平衡时容器Ⅰ、Ⅲ中温度不等,二者的反应的平衡常数就不相同,故B错误;C.该反应的正反应是放热反应,随着反应的进行,反应容器的温度升高,由于升高温度,平衡向吸热的逆反应方向移动,而容器Ⅱ是从逆反应方向开始,随着反应的进行,容器内的温度逐渐降低,根据平衡移动原理:降低温度,平衡向放热的正反应方向移动,因此容器Ⅰ中的I2气体的物质的量比容器Ⅱ高,所以混合气体的颜色比容器Ⅱ中的气体颜色深,故C正确;D.在温度不变时反应从正反应方向开始与从逆反应方向开始,物质的转化率的和为1,由于反应恒容绝热,所以容器Ⅰ中H2的转化率比恒温时小,容器Ⅱ中HI的转化率也比恒温是小,因此二者之和小于1,故D正确。
19.在温度不变、恒容的容器中进行反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) △H>0,若反应物的浓度由0.1mol•L﹣1降到0.06mol•L﹣1需20s,那么由0.06mol•L﹣1降到0.036mol•L﹣1,所需反应时间应( )
A. 等于10s B. 等于12s
C. 大于12s D. 小于12s
【答案】C
【解析】
【详解】反应物的浓度由0.1mol⋅L−1降到0.06mol⋅L−1需20s,化学反应速率为v=,若反应速率不变,反应物的浓度由0.06mol⋅L−1降到0.036mol⋅L−1所需反应时间,但随着反应的进行,反应物浓度的减小,化学反应速率减慢,反应所需时间增多,故所需时间大于12s,C项正确;
答案选C。
20.某温度下,在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB进行如下反应:2A(g)+2B(g)3C(? )+D(? )。反应一段时间后达到平衡,测得生成0.6molC,且反应前后压强之比为15∶11(相同温度下测量),则下列说法正确的是( )
A. 该反应的化学平衡常数K约为0.043
B. 增加C的物质的量,B的平衡转化率不变
C. 增大该体系的压强,平衡正向移动,化学平衡常数增大
D. A的平衡转化率是40%
【答案】B
【解析】2A(g)+2B(g)⇌3C(?)+D(?)
反应前(mol) 2 1 0 0
反应了(mol)0.4 0.4 0.6 0.2
平衡后(mol)1.6 0.6 0.6 0.2
据气体物质的量之比等于压强之比可得反应后气体物质的量为:×(2+1)=2.2mol,所以CD都不是气体。A、该反应的化学平衡常数K==1.04,故A错误;B、C不是气体,增大C的量,对平衡没有影响,B的平衡转化率不变,故B正确;C、平衡常数只受温度影响,故C错误;D、A的转化率为:×100%=20%,故D错误;故选B。
21.向密闭容器中充入物质A和B,发生反应aA(g)+bB(g)cC(g)。反应过程中,物质A的体积分数和C的体积分数随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法正确的是( )
A. 该反应在T1、T3温度时达到化学平衡
B. 该反应在T2温度时达到化学平衡
C. 该反应的逆反应是放热反应
D. 升高温度,平衡会向正反应方向移动
【答案】B
【解析】试题分析:T2℃之前A%变小,C%从0渐增大,而T2℃之后A%渐大,C%渐小,说明T2℃之前是反应没有达到平衡状态,而T2℃时恰好平衡,T2℃之后是温度升高使平衡向左移动,所以逆反应是吸热反应。A、T1温度之后A%继续变小,C%继续增大,T3温度之后A%继续增大,C%继续减小,故T1、T3温度时未达到化学平衡,A错误;B、T2℃之前A%变小,C%从0渐增大,而T2℃之后A%渐大,C%渐小,说明T2℃时反应达到平衡状态,B正确;C、T2℃时恰好平衡,T2℃之后A%渐大,C%渐小,说明T2℃之后是温度升高使平衡向左移动,所以逆反应是吸热反应,C错误;D、T2℃时恰好平衡,T2℃之后A%渐大,C%渐小,说明T2℃之后是温度升高使平衡向逆反应移动,D错误。答案选B。
22.氢氧燃料电池以KOH溶液为电解质溶液,下列有关该电池的叙述不正确的是( )
A. 正极反应式为:O2+2H2O+4e-===4OH-
B. 工作一段时间后,电解液中KOH的物质的量浓度不变
C. 通入H2的一极是负极
D. 该电池的总反应为:2H2+O2===2H2O
【答案】B
【解析】分析:氢氧燃料碱性电池中,通入氢气的一极为电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O,通入氧气的一极为电池的正极,发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,反应的总方程式为2H2+O2=2H2O。
详解:A.正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故A正确;B.反应的总方程式为2H2+O2=2H2O,所以溶液中KOH的物质的量浓度变小,故B错误;C.氢氧燃料碱性电池中,通入氢气的一极为电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O,故C正确;D.负极电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O,正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,反应的总方程式为2H2+O2=2H2O,故D正确。故选B。
23.某同学用如图所示装置进行实验,下列说法错误的是( )
A. 若使图(1)装置中的Zn棒和Cu棒直接接触,则Cu棒上能看到有气体产生
B. 图(2)装置中SO42-向着Zn棒移动
C. 若将图(2)装置中Zn改为Mg,则Cu棒上产生气体的速率加快
D. 当图(2)装置与图(3)装置中正极生成物的质量比为1∶16时,两装置中Zn棒减轻的质量相等
【答案】D
【解析】
详解】A、Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池,稀硫酸作电解质溶液,所以Cu捧上可看到有气体产生,故A正确;
B、该原电池中锌比铜活泼,锌为负极,铜为正极,在原电池中,阴离子向负极移动,SO42-带负电荷,因此SO42-向着Zn棒移动,故B正确;
C、由于Mg失电子能力强于Zn,所以将Zn改为Mg时,电子转移速率加快,生成H2的速率也加快,故C正确;
D、图(2)装置中正极上生成氢气,图(3)装置中正极上生成铜,若图(2)装置中正极上产生2gH2,则转移2mol电子,消耗负极Zn65g,则图(3)装置中正极上析出32gCu时转移1mol电子,消耗负极Zn32.5g,即两装置中Zn棒减轻的质量不相等,故D错误;
答案选D。
24.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为:CH3CH2OH – 4e-+ H2O = CH3COOH + 4H+。下列有关说法正确的是( )
A. 检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B. 若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48L氧气
C. 电池反应的化学方程式为:CH3CH2OH + O2= CH3COOH + H2O
D. 正极上发生的反应为:O2+ 4e-+ 2H2O = 4OH-
【答案】C
【解析】该燃料电池的电极反应式分别为正极:O2+ 4e-+4H+=2H2O,负极:CH3CH2OH – 4e-+ H2O = CH3COOH + 4H+,电解质溶液中的H+应向正极移动(正极带负电),A不正确;根据正极反应式,若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗2.24 L氧气,B不正确;将正负极电极反应式叠加得CH3CH2OH + O2= CH3COOH + H2O,C正确;根据正极反应式可知,D不正确。
25.有一种锂电池,用金属锂和石墨作电极材料,电解质溶液是由四氯铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯()中而形成的,电池总反应方程式为:
8Li+3SOCl2===6LiCl+Li2SO3+2S,下列叙述中正确的是 ( )
A. 电解质溶液中混入水,对电池反应无影响
B. 金属锂作电池的正极,石墨作电池的负极
C. 电池工作过程中,亚硫酰氯(SOCl2)被还原为Li2SO3
D. 电池工作过程中,金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶1
【答案】D
【解析】试题分析:A、Li属于碱金属,化学性质较活泼,若电解质溶液中混入水,则Li与水反应生成氢氧化锂和氢气,影响电池反应,A错误;B、Li元素的化合价升高到+1价,所以Li发生氧化反应,作电池的负极,B错误;C、电池工作过程中,S元素的化合价从+4价降低到0价,所以亚硫酰氯被还原为S单质,C错误;D、电池工作过程中,若8molLi参加反应,则失去电子的物质的量是8mol,生成2molS单质,所以金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为8:2=4:l,D正确,答案选D。
第Ⅱ卷(50分)
26.已知化学反应①:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),其平衡常数为K1;化学反应②:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g),其平衡常数为K2,化学反应③CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g),其平衡常数为K3,在温度为973K和1173K情况下,K1、K2的值分别如下:
温度
K1
K2
973 K
1.47
2.38
1173 K
2.15
1.67
请填空:
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是____(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式_____,据此关系式及上表数据,也能推断出反应③是____(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有____。
A.缩小反应容器的容积
B.扩大反应容器的容积
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
E.设法减小平衡体系中CO的浓度
(4)图甲、图乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:
①图甲t2时刻改变的条件是___。②图乙t2时刻改变的条件是__。
【答案】(1). 吸热 (2). K3= (3). 吸热 (4). CE (5). 增大压强(或使用催化剂) (6). 降低温度(或设法分离出H2)
【解析】
【详解】(1)由表中数据可知,温度升高,①的平衡常数增大,说明平衡向正反应方向移动,则正反应吸热;
(2)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)的平衡常数K3=,K2=,K1=,所以K3=;从表中数据可知,K1随温度升高增大,K2随温度升高减小,则随温度升高K3增大,说明升高温度平衡正向移动,反应③是吸热反应;
(3)A. 缩小反应容器容积,压强增大,反应气体气体体积不变,平衡不移动,故A错误;
B. 扩大反应容器容积,压强减小,反应气体气体体积不变,平衡不移动,故B错误;
C. 正反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,故D正确;
D. 使用合适的催化剂,可以加快反应速率,但不影响平衡移动,故E错误;
E. 设法减少CO的量,平衡向生成CO的方向移动,即平衡正向移动,故F正确,
所以答案选CE;
(4))①从图甲可以看出,t2时刻平衡方向没有移动,化学反应速率加快,所以其条件是使用了催化剂;又因为反应③是反应前后气体体积不变的反应,所以增大压强,平衡不移动,反应速率也提高;
②图乙中t2时刻后,CO2浓度增大,CO浓度减小,所以可以通过使平衡左移来达到,条件可以是降低温度,也可以采用增加水蒸气的量或者减少氢气的量。
27.工业合成氨反应为Nz(g)+3H2(g) 2NH3(g),对其研究如下:在773 K时,分别将2 mol N2和6 mol H2充入一个固定容积为1L 的密闭容器中,随着反应的进行,气体混合物中n(H2)、n(NH3)与反应时间t的关系如下表;
t/min
0
5
10
15
20
25
30
n(H2)/mol
6.00
4.50
3.60
3.30
3.03
3.00
300
n(NH3)/mol
0
1.00
1.60
1.80
198
2.00
2.00
(1) 前10min 中利用N2表示的反应速率为________
(2) 该温度下,此反应的平衡常数K=__________
(3) 该温度下,若向同容积的另一容器中投入的N2、H2、NH3的浓度分别为3 mol·L-1、3 mol·L-1、3 mol·L-1,则此时v正_______v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(4) 该温度下,在上述平衡体系中再通入2molNH3,一段时间后,达到新的平衡。此时c(H2)____ 4.5mo1/L(填“>”、“<”或“=”)。
(5) 由上表中的实验数据计算得到“浓度-时间”的关系可用右图中的曲线表示,表示c(N2)-t的曲线是______。在此温度下,若起始充入4 mol Nz 和12 mol Hz,则反应刚达到平衡时,表示c(H2)-t的曲线上相应的点为_______。
【答案】(1). V(N2)=0.08mol·L-1·min-1 (2). K=4/27(mol/L)-2 (3). > (4). < (5). 乙 (6). B
【解析】(1)前10min中生成氨气是1.6mol,消耗氮气是0.8mol,浓度是0.8mol/L,则用N2表示的反应速率为0.8mol/L÷10min=0.08mol·L-1·min-1;(2)平衡时生成氨气是2mol,消耗氮气是1mol,剩余氮气是1mol,因此该温度下,此反应的平衡常数K=;(3)该温度下,若向同容积的另一容器中投入的N2、H2、NH3的浓度分别为3 mol·L-1、3 mol·L-1、3 mol·L-1,则此时浓度熵是<4/9,平衡向正反应方向进行,则v正>v逆。(4)如果平衡时氢气是4.5mo1/L,则又消耗氨气是1mol/L,氨气浓度是3mol/L,氮气的浓度是2.5mol/L,此时<4/9,所以平衡时氢气的浓度必须小于4.5mo1/L;(5)由反应方程式可知变化量之比等于对应物质的化学计量数之比,而△n甲:△n乙:△n丙=3:1:2,所以表示c(N2)~t的曲线是乙;在此温度下,若起始充入4molN2和12molH2,相当于在原来基础上增加压强,平衡正向移动,所以比原平衡的两倍小,而且达平衡的时间缩短,则应是点B。
28.雾霾天气严重影响人们的生活,汽车尾气所排放的氮氧化物及燃煤所排放的硫氧化物是造成雾霾的重要原因。
(1)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图1所示:
①由图1可知,SCR技术中的氧化剂为___。已知c(NO2)∶c(NO)=1∶4时脱氮效果最佳,此时对应的脱氮反应的化学方程式为__。
②图2是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率,由图可知工业使用的最佳的催化剂和相应的温度分别为___。
(2)改善能源结构是治理雾霾问题的最直接有效途径。二甲醚是一种清洁能源,可用合成气在催化剂下制备二甲醚,其反应为:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3 (g)+H2O(g) ΔH。
已知在一定条件下,该反应中CO的平衡转化率α随温度、投料比的变化曲线如图3所示。
①a、b、c按由大到小的顺序排序为_______;ΔH_______0(填“>”“<”或“=”)。
②对于气相反应,用某组分(B)的平衡分压p(B)代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数(记作Kp),则该反应平衡常数的表达式Kp=__。
③在恒容密闭容器里按体积比为1∶2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后,下列能说明平衡一定向逆反应方向移动的是______。
A.一氧化碳的转化率减小B.容器的压强增大
C.化学平衡常数K值减小D.逆反应速率先增大后减小
E.混合气体的密度增大
【答案】(1). NO、NO2 (2). NH3+8NO+2NO2===9N2+12H2O (3). Mn、200℃左右 (4). a>b>c (5). < (6). (7). CD
【解析】
【详解】(1)①由图中得失电子可知,氮氧化物中的氮元素价态降低,故NO、NO2是氧化剂。根据c(NO2)∶c(NO)=1∶4得出方程式为NH3+8NO+2NO2===9N2+12H2O;
②条件越低,效果越好,根据图中可知,温度越低,脱氮效率越高,是最优选择,所以对应催化剂为Mn、温度为200℃左右;
(2)①根据图像可知,增大氢气的浓度,平衡右移,一氧化碳的转化率增大,所以a>b>c;温度升高,转化率降低,说明该反应为放热反应,ΔH<0;
②根据化学反应平衡常数的计算方法,将所有的物质的量浓度换成压强即可,所以常数为;
③A.增加CO气体的浓度,平衡右移,一氧化碳的转化率减小,A项错误;
B.如果容器的容积和温度不变,充入和反应无关的气体,容器的压强增大,各物质的浓度不变,平衡不移动,B项错误;
C.该反应为放热反应,升高温度,平衡左移,化学平衡常数K值减小,C项正确;
D.逆反应速率先增大后减小,说明逆反应速率大于正反应速率,平衡左移,D项正确;
E.该反应在反应前后混合气体的质量不发生变化,混合气体的密度增大,说明气体的体积减小,相当于增大压强,平衡右移,E项错误;
答案选CD。
29.依据原电池原理,回答下列问题:
(1)图1是依据氧化还原反应:Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)设计的原电池装置。
①电极X的材料是________(填化学名称);电极Y的材料是__________(填化学名称)。
②Y电极发生的电极反应式为:______________。
(2)图2是使用固体电解质的燃料电池,装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导正极生成的O2-离子(O2+4e―→2O2-)。
①c电极为______________极。(填“正”或“负”)
②d电极上的电极反应式为___________________________。
③如果消耗甲烷160g,假设化学能完全转化为电能,则转移电子的数目为______________(用NA表示),需要消耗标准状况下氧气的体积为_______L。
【答案】 (1). 铜 (2). 碳(石墨、金、铂、银) (3). 2Fe3++2e-=2Fe2+ (4). 正 (5). CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O (6). 80NA (7). 448
【解析】
【分析】(1)因为氧化还原反应,Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)中,Cu失去电子,化合价升高,是原电池中电子流出的一极,而Fe3+化合价降低,发生还原反应,由此回答;
(2)依据图2电流方向,可以看出①c电极是燃料电池电子流入的一级,为正极;②d电极为电子流出的电极,为燃料电池的负极;③根据电池反应式,计算消耗甲烷160g,转移电子数和需要消耗标准状况下氧气的体积;
【详解】(1)由Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)可知:Cu失去电子,化合价升高,是电子流出的一极,为原电池的负极,故电极X的材料是铜,电极Y是原电池的正极,发生Fe3+得电子的还原反应,可选择惰性电极碳或比铜活波性弱的材料做电极,如碳(石墨、金、铂、银)做正极,原电池正极的电极反应式为:2Fe3++2e-=2Fe2+;
本题答案为:铜,碳(石墨、金、铂、银);2Fe3++2e-=2Fe2+(或Fe3++e-=Fe2+)。
(2)有图2电流方向可以看出,①c电极是燃料电池电子流入的一级,为正极;②d电极为电子流出的电极,为燃料电池的负极,负极发生CH4失电子的氧化反应,电极反应式为:CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O;③根据电池反应式,CH4 2O2=CO22H2O,160g CH4的物质的量为,n(CH4)==10mol,设有xmol电子转移,则1:8=10:X,解得X=80mol,转移电子电子数目为80NA,消耗O2的物质的量为:n(O2=)20mol,体积V(O2)=20mol22.4L/mol=448L;本题答案:正 , CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O ,80NA ,448。
河北省安平中学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 Al:27 Cu:64 N:14 Mg:24
本试卷分Ⅰ卷和Ⅱ卷,考试时间90分钟。满分100分。请将试题答案按要求填涂在答题卡上。
第Ⅰ卷(50分)
一.选择题(本题共25小题,每小题只有一个选项符合要求,每小题2分,共50分。)
1.反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变,充入N2使体系压强增大
④保持压强不变,充入N2使容器体积增大
A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④
【答案】B
【解析】
【分析】根据浓度、压强对化学反应速率的影响分析判断。
【详解】①反应物C为固体,增加C的量不能改变其浓度,反应速率不变;
②容器体积缩小一半,反应物H2O(g)浓度加倍,故反应速率加快;
③体积不变时充入N2,虽然体系压强增大,但H2O(g)浓度不变,反应速率不变;
④压强不变时充入N2,容器体积增大,H2O(g)浓度减小,反应速率变小。
本题选B。
2.对于一定条件下进行的化学反应:2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g),改变下列条件,可以提高反应物活化分子百分数的是( )
①增大压强②升高温度③加入催化剂④增大反应物浓度
A. ①② B. ②③
C. ①②③ D. ①②④
【答案】B
【解析】
【详解】①增大压强,只能改变单位体积内活化分子数;
②升高温度,可以使能量较低的分子变成活化分子,所以既能改变单位体积内活化分子数,也能改变活化分子百分数;
③加入催化剂,降低反应的活化能,可以使更多的反应物分子变成活化分子,所以既能改变单位体积内活化分子数,也能改变活化分子百分数;
④增大反应物浓度,只能改变单位体积内活化分子数,所以②③符合题意;
答案选B。
3.用过量铁块与稀硫酸反应制取氢气,采取下列措施;①将铁块换为等质量的铁粉;②加入少量NaNO3固体;③加入少量CuSO4固体;④加入少量CH3COONa固体;⑤加热;⑥将稀硫酸换成98%硫酸。其中可增大单位时间内氢气收集量的措施有( )
A. ①③④ B. ①③⑤ C. ②④⑤ D. ②⑤⑥
【答案】B
【解析】①将铁块换为等质量的铁粉,速率加快,①正确;②加入NaNO3固体,因硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,与铁反应不生成氢气,②错误;③滴加几滴硫酸铜溶液,生成铜,形成原电池反应,加快反应速率,③正确; ④加CH3COONa固体,生成弱酸,氢离子浓度降低,反应速率减小,④错误;⑤升高温度,反应速率增大,⑤正确;⑥将稀硫酸换成98%硫酸,与铁反应不发生氢气,⑥错误; 答案选B。
4.已知反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g) ΔH<0,下列说法正确的是( )
A. 达平衡后降低温度,混合气体平均相对分子质量减小
B. 使用催化剂能加快反应速率,缩短达平衡所需的时间且提高A2的转化率
C. 达平衡后升高温度并增大压强,有可能每一组分的百分含量都不改变,但平衡常数一定发生改变
D. 达平衡后,降低温度或减小压强都有利于该平衡向正反应方向移动
【答案】C
【解析】达平衡后降低温度,平衡正向移动,物质的量减小,混合气体平均相对分子质量增大,故A错误;催化剂不能使平衡移动,不能提高A2的转化率,故B错误;达平衡后升高温度,平衡逆向移动;增大压强,平衡正向移动,所以有可能每一组分的百分含量都不改变;升高温度,平衡逆向移动,平衡常数一定减小,故C正确;减小压强都有利于该平衡向逆反应方向移动,故D错误。
5.在固定容积的密闭容器中,A和B发生下列反应,A(s)+2B(g)2C(g)△H>0.在一定条件下达到平衡,若升高温度则达平衡后混合气体的( )
A. 平均相对分子质量增大 B. 平均相对分子质量减小
C. 密度减小 D. 气体压强增大
【答案】A
【解析】试题解析: A、反应时吸热反应,升高温度平衡正向进行,反应前后气体体积不变,平衡正向移动,气体质量增大,所以气体平均相对分子质量增大,故A正确; B错误;C、密度等于质量除以体积,容器体积固定,升温平衡正向进行,平衡移动气体质量增大,密度增大,故C正确; D、气体的压强与气体的物质的量成正比;反应前后气体的总量不变,压强不变;D错误;
6.对于反应A(g)+3B(g)=4C(g)+2D(g),在相同时间内,用不同物质表示的平均反应速率如下,则反应速率最快的是 ( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】如果都用B物质表示该反应的反应速率,则根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知,选项中的反应速率分别是[mol/(L·s)]:1.2、0.8、0.9、1.05,所以反应速率最快的是选项A,答案A正确。
故选A。
7.在一定体积的密闭容器中放入3L气体R和5L气体Q,在一定条件下发生反应:2R(g)+5Q(g)⇌4X(g)+nY(g)。反应完全后,容器温度不变,混合气体的压强是原来的87.5%,则化学方程式中的n值是( )
A. 2 B. 3
C. 4 D. 5
【答案】A
【解析】
【详解】容器温度不变,混合气体的压强是原来的87.5%,说明反应后气体的总物质的量减小,则反应应向物质的量减小的方向进行,即方程式中反应物的化学计量数之和大于生成物的化学计量数之和,则有:2+5>4+n,n<3,n为整数等于2,A项正确;
答案选A。
8.500 ℃条件下,在恒容密闭容器中,充入1 mol NO2存在如下平衡:2NO2(g) N2O4(g)。平衡后,向容器内再充入1 mol NO2,下列说法正确的是( )
A. 平衡向正反应方向移动 B. 平衡常数K增大
C. NO2的转化率变小 D. 容器内气体颜色先变深后变浅,最后比原来还要浅
【答案】A
【解析】试题分析:A.当反应达到平衡后,增加反应物的浓度,化学平衡向正反应方向移动。正确。B.化学平衡常数只与温度有关,而与其它条件无关,所以K不变。错误。C.由于反应物只有一种,且正反应是气体体积减小的反应,所以增加反应物的浓度,平衡正向移动,这时该反应物的转化率增大。错误。D.增加反应物的浓度,化学平衡正向移动,使反应物的浓度减小,但由于该反应是在体积固定的密闭容器中进行的,对NO2来说,浓度要比原来大。故颜色比加入的瞬间小,但比原来颜色要深。错误。
9.2 molA与2 molB混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:2A(g)+3B(g)2C(g)+zD(g),2s后A的转化率为50%,测得v(D)=0.25mol•L-1•s-1,下列推断不正确的是( )
A. z=2 B. 2s后,容器内的压强是初始的7/8倍
C. 2s时C的体积分数为2/7 D. 2s后,B的浓度为0.5mol/L
【答案】D
【解析】试题分析:2s后A的转化率为50%,则反应的A为2mol×50%=1mol,则
2A(g)+3B(g)⇌2C(g)+zD(g),
开始2 2 0 0
转化1 1.5 1 0.5z
2s 1 0.5 1 0.5z
A.v(A)=1mol/2L÷2s=0.25mol•L-1•s-1=v(D),因反应速率之比等于化学计量数之比,z=2,故A正确;B.2s后,容器内的物质的量总和是 1+0.5+1+0.5×2=3.5mol,恒温恒容条件下,压强与物质的量成正比,2s后反应内的压强是反应前的3.5mol/4mol=7/8倍,正确;C.2s后C的体积分数为1mol/3.5mol=2/7,正确;D.2s后,B的浓度为0.5mol/2L=0.25mol/L,错误;答案为D。
10.可逆反应A(s)+B(g)2C(g) △H<0在密闭容器中达到平衡后,改变条件,能使B转化率提高的是( )
A. 保持温度不变,减小压强 B. 保持恒温恒容,充入氦气
C. 其它条件不变时,升高温度 D. 其它条件不变时,加入少量A
【答案】A
【解析】A. 正反应是放热的体积增大的可逆反应,保持温度不变,减小压强平衡正向移动,转化率提高,A正确;B. 保持恒温恒容,充入氦气,平衡不移动,转化率不变,B错误;C. 其它条件不变时,升高温度平衡逆向移动,转化率降低,C错误;D. 其它条件不变时,加入少量A,A是固体,平衡不移动,转化率不变,D错误,答案选A。
11.如图所示,关闭活塞,向甲、乙两刚性密闭容器中分别充入1molA、2molB,此时甲、乙的容积均为2L(连通管体积忽略不计)。在T℃时,两容器中均发生下述反应:A(g)+2B(g)2C(g)+3D(g)△H<0。达平衡时,乙的体积为2.6L,下列说法正确的是( )
A. 甲中反应的平衡常数小于乙
B. 当乙中A与B的体积分数之比为1:2时,反应达到平衡状态
C. 平衡时甲容器中A的物质的量小于0.55mol
D. 若打开活塞K,达平衡时乙容器的体积为3.2L
【答案】D
【解析】
【详解】A.温度不变,K不变,则甲中反应的平衡常数等于乙,A项错误;
B.起始量为1:2,转化量为1:2,则乙中A与B的体积分数之比为1:2时,不能判定平衡状态,B项错误;
C.达平衡时,乙的体积为2.6L,由体积比等于物质的量比可知,,n=3.9mol,则 A(g)+2B(g)2C(g)+3D(g)
开始 1 2 0 0
转化 x 2x 2x 3x
平衡 1-x 2-2x 2x 3x
1-x+2-2x+2x+3x=3.9,解得x=0.45,即平衡时A的物质的量为0.55mol,甲保存恒容,相当于乙平衡后加压,平衡逆向移动,则平衡时甲中A的物质的量大于0.55mol,C项错误;
D.打开活塞K,相当于等压条件,与原来的乙为等效平衡,反应后总体积为2.6L×2=5.2L,则达平衡时乙容器的体积为5.2L-2L=3.2 L,D项正确;
答案选D。
12.可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡状态,时间为t1时改变条件化学反应速率与反应时间的关系如图所示下列说法正确的是( )
A. 维持温度、容积不变,t1时充入SO3(g)
B. 维持压强不变,t1时升高反应体系温度
C. 维持温度、容积不变,t1时充入一定量Ar
D. 维持温度、压强不变,t1时充入SO3(g)
【答案】D
【解析】试题分析:A.维持温度、反应体系体积不变,t1时充入SO3,此时正逆反应速率均增大,故A错误;B.维持压强不变,t1时升高反应体系温度,正逆反应速率都增大,不符合,故B错误;C.维持温度、容积不变,t1时充入一定量Ar,反应物和生成物的浓度都不变,正逆反应速率都不变,故C错误;D.维持温度、压强不变,t1时充入SO3,该时刻反应物的浓度减小,生成物的浓度增大,则逆反应速率增大,正反应速率减小,故D正确;故选D。
13. 下列反应在任何温度下均能自发进行的是( )
A. 2H2O2(l)= O2(g)+ 2H2O (l)△H=" -" 196 kJ•mol-1
B. 2N2(g)+ O2(g)= 2N2O(g)△H=" +163" kJ•mol-1
C. 2Ag(s)+ Cl2(g)= 2AgCl(s)△H=" -" 254 kJ•mol-1
D. 2HgO(s)= 2Hg(l)+ O2(g)△H= +182kJ•mol-1
【答案】A
【解析】试题分析:A、2H2O2(l)= O2(g)+ 2H2O (l),△H<0、△S>0,任何温度下△G=△H—T△S<0能自发进行,A正确;B、2N2(g)+ O2(g)= 2N2O(g),△H>0、△S<0,任何温度下△G=△H—T△S>0不能自发进行,B错误;C、2Ag(s)+ Cl2(g)= 2AgCl(s),△H<0、△S<0,温度较低时△G<0,故低温能自发进行,C错误;D、2HgO(s)=2Hg(l)+ O2(g),△H>0、△S>0,温度较高时△G<0,故高温能自发进行,D错误。答案选A。
14.在容积一定的密闭容器中,置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应:C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡时c(NO)与温度T的关系如下图所示,则下列说法正确的是( )
A. 该反应的△H>0
B. 若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2
C. 在T2时,若反应体系处于状态D,则此时v正>v逆
D. 若状态B、C、D的压强分别为PB、PC、PD,则 PC=PD>PB
【答案】C
【解析】试题分析:A、随温度升高NO浓度升高,平衡逆向移动,该反应的△H<0,A错误;B、随温度升高NO浓度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,K1>K2,B错误;C、在T2时,若反应体系处于状态D,则此时未达到平衡状态,反应正向进行,则此时v正>v逆,C正确;D、温度越高压强越大,PC>PD=PB,D错误。答案选C。
15.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对A2(g)+3B2(g)2AB2(g)化学平衡状态的影响,得到如右图所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量),据此可得出的判断结论不正确的是 ( )
A. 达到平衡时A2的转化率大小为:b>a
B. a、b、c三点的平衡常数相同
C. 若T2>T1,则正反应一定是吸热反应
D. b点时,平衡体系中A、B原子数之比一定是1:1
【答案】D
【解析】
16.一定条件下,将一定量的A、B混合气体充入密闭容器中发生下列反应:2A(g)+2B(g)C(g)+D(g) ΔH>0。当由M平衡到N平衡过程中,温度与对应变化及M、N平衡混合气体中某些气体的物质的量如图所示。则平衡M到平衡N过程中B的转化率是( )
A. 24% B. 30%
C. 60% D. 48%
【答案】A
【解析】
【详解】有反应方程式可知:△n(A)=△n(B),而由图像可知△n(A)=1.5mol-0.3mol=1.2mol,所以△n(B)=1.2mol,α(B)=×100%=×100%=24%,A项正确;
答案选A。
17.在密闭容器中进行如下反应:X2(g)+Y2(g)⇌2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )
A. X2为0.2mol/L
B. Y2为0.4mol/L
C. Z为0.3mol/L、X2为0.15mol/L
D. Z为0.3mol/L、Y2为0.25mol/L
【答案】D
【解析】
【分析】可逆反应的特点:反应不能进行到底.可逆反应无论进行多长时间,反应物不可能100%地全部转化为生成物;全部转到一边,求算各物质浓度的取值范围;
【详解】Z全部转化时,X2的物质的量浓度为:0.1+0.22=0.2mol⋅L−1,Y2的物质的量浓度为:0.3+0.22=0.4mol⋅L−1,故c(X2)的取值范围为:0
18.一定条件下存在反应:H2(g) + I2(g)2HI(g) ΔH<0,现有三个相同的1 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,在Ⅰ中充入1 mol H2和1 mol I2(g),在Ⅱ中充入2 molHI(g) ,在Ⅲ中充入2 mol H2和2 mol I2(g),700 ℃条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是( )
A. 容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B. 容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C. 容器Ⅰ中的气体颜色比容器Ⅱ中的气体颜色深
D. 容器Ⅰ中H2的转化率与容器Ⅱ中HI的转化率之和等于1
【答案】C
【解析】试题分析:A.容器Ⅰ从正反应方向开始,开始时正反应速率最大,容器Ⅱ从逆反应方向开始,开始时正反应速率最小,是0.因此开始时正反应速率不相同,故A错误;B.增大压强平衡不发生移动,但是由于反应是在恒容绝热的环境中进行,当反应达到平衡时容器Ⅰ、Ⅲ中温度不等,二者的反应的平衡常数就不相同,故B错误;C.该反应的正反应是放热反应,随着反应的进行,反应容器的温度升高,由于升高温度,平衡向吸热的逆反应方向移动,而容器Ⅱ是从逆反应方向开始,随着反应的进行,容器内的温度逐渐降低,根据平衡移动原理:降低温度,平衡向放热的正反应方向移动,因此容器Ⅰ中的I2气体的物质的量比容器Ⅱ高,所以混合气体的颜色比容器Ⅱ中的气体颜色深,故C正确;D.在温度不变时反应从正反应方向开始与从逆反应方向开始,物质的转化率的和为1,由于反应恒容绝热,所以容器Ⅰ中H2的转化率比恒温时小,容器Ⅱ中HI的转化率也比恒温是小,因此二者之和小于1,故D正确。
19.在温度不变、恒容的容器中进行反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) △H>0,若反应物的浓度由0.1mol•L﹣1降到0.06mol•L﹣1需20s,那么由0.06mol•L﹣1降到0.036mol•L﹣1,所需反应时间应( )
A. 等于10s B. 等于12s
C. 大于12s D. 小于12s
【答案】C
【解析】
【详解】反应物的浓度由0.1mol⋅L−1降到0.06mol⋅L−1需20s,化学反应速率为v=,若反应速率不变,反应物的浓度由0.06mol⋅L−1降到0.036mol⋅L−1所需反应时间,但随着反应的进行,反应物浓度的减小,化学反应速率减慢,反应所需时间增多,故所需时间大于12s,C项正确;
答案选C。
20.某温度下,在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB进行如下反应:2A(g)+2B(g)3C(? )+D(? )。反应一段时间后达到平衡,测得生成0.6molC,且反应前后压强之比为15∶11(相同温度下测量),则下列说法正确的是( )
A. 该反应的化学平衡常数K约为0.043
B. 增加C的物质的量,B的平衡转化率不变
C. 增大该体系的压强,平衡正向移动,化学平衡常数增大
D. A的平衡转化率是40%
【答案】B
【解析】2A(g)+2B(g)⇌3C(?)+D(?)
反应前(mol) 2 1 0 0
反应了(mol)0.4 0.4 0.6 0.2
平衡后(mol)1.6 0.6 0.6 0.2
据气体物质的量之比等于压强之比可得反应后气体物质的量为:×(2+1)=2.2mol,所以CD都不是气体。A、该反应的化学平衡常数K==1.04,故A错误;B、C不是气体,增大C的量,对平衡没有影响,B的平衡转化率不变,故B正确;C、平衡常数只受温度影响,故C错误;D、A的转化率为:×100%=20%,故D错误;故选B。
21.向密闭容器中充入物质A和B,发生反应aA(g)+bB(g)cC(g)。反应过程中,物质A的体积分数和C的体积分数随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法正确的是( )
A. 该反应在T1、T3温度时达到化学平衡
B. 该反应在T2温度时达到化学平衡
C. 该反应的逆反应是放热反应
D. 升高温度,平衡会向正反应方向移动
【答案】B
【解析】试题分析:T2℃之前A%变小,C%从0渐增大,而T2℃之后A%渐大,C%渐小,说明T2℃之前是反应没有达到平衡状态,而T2℃时恰好平衡,T2℃之后是温度升高使平衡向左移动,所以逆反应是吸热反应。A、T1温度之后A%继续变小,C%继续增大,T3温度之后A%继续增大,C%继续减小,故T1、T3温度时未达到化学平衡,A错误;B、T2℃之前A%变小,C%从0渐增大,而T2℃之后A%渐大,C%渐小,说明T2℃时反应达到平衡状态,B正确;C、T2℃时恰好平衡,T2℃之后A%渐大,C%渐小,说明T2℃之后是温度升高使平衡向左移动,所以逆反应是吸热反应,C错误;D、T2℃时恰好平衡,T2℃之后A%渐大,C%渐小,说明T2℃之后是温度升高使平衡向逆反应移动,D错误。答案选B。
22.氢氧燃料电池以KOH溶液为电解质溶液,下列有关该电池的叙述不正确的是( )
A. 正极反应式为:O2+2H2O+4e-===4OH-
B. 工作一段时间后,电解液中KOH的物质的量浓度不变
C. 通入H2的一极是负极
D. 该电池的总反应为:2H2+O2===2H2O
【答案】B
【解析】分析:氢氧燃料碱性电池中,通入氢气的一极为电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O,通入氧气的一极为电池的正极,发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,反应的总方程式为2H2+O2=2H2O。
详解:A.正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故A正确;B.反应的总方程式为2H2+O2=2H2O,所以溶液中KOH的物质的量浓度变小,故B错误;C.氢氧燃料碱性电池中,通入氢气的一极为电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O,故C正确;D.负极电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O,正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,反应的总方程式为2H2+O2=2H2O,故D正确。故选B。
23.某同学用如图所示装置进行实验,下列说法错误的是( )
A. 若使图(1)装置中的Zn棒和Cu棒直接接触,则Cu棒上能看到有气体产生
B. 图(2)装置中SO42-向着Zn棒移动
C. 若将图(2)装置中Zn改为Mg,则Cu棒上产生气体的速率加快
D. 当图(2)装置与图(3)装置中正极生成物的质量比为1∶16时,两装置中Zn棒减轻的质量相等
【答案】D
【解析】
详解】A、Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池,稀硫酸作电解质溶液,所以Cu捧上可看到有气体产生,故A正确;
B、该原电池中锌比铜活泼,锌为负极,铜为正极,在原电池中,阴离子向负极移动,SO42-带负电荷,因此SO42-向着Zn棒移动,故B正确;
C、由于Mg失电子能力强于Zn,所以将Zn改为Mg时,电子转移速率加快,生成H2的速率也加快,故C正确;
D、图(2)装置中正极上生成氢气,图(3)装置中正极上生成铜,若图(2)装置中正极上产生2gH2,则转移2mol电子,消耗负极Zn65g,则图(3)装置中正极上析出32gCu时转移1mol电子,消耗负极Zn32.5g,即两装置中Zn棒减轻的质量不相等,故D错误;
答案选D。
24.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为:CH3CH2OH – 4e-+ H2O = CH3COOH + 4H+。下列有关说法正确的是( )
A. 检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B. 若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48L氧气
C. 电池反应的化学方程式为:CH3CH2OH + O2= CH3COOH + H2O
D. 正极上发生的反应为:O2+ 4e-+ 2H2O = 4OH-
【答案】C
【解析】该燃料电池的电极反应式分别为正极:O2+ 4e-+4H+=2H2O,负极:CH3CH2OH – 4e-+ H2O = CH3COOH + 4H+,电解质溶液中的H+应向正极移动(正极带负电),A不正确;根据正极反应式,若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗2.24 L氧气,B不正确;将正负极电极反应式叠加得CH3CH2OH + O2= CH3COOH + H2O,C正确;根据正极反应式可知,D不正确。
25.有一种锂电池,用金属锂和石墨作电极材料,电解质溶液是由四氯铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯()中而形成的,电池总反应方程式为:
8Li+3SOCl2===6LiCl+Li2SO3+2S,下列叙述中正确的是 ( )
A. 电解质溶液中混入水,对电池反应无影响
B. 金属锂作电池的正极,石墨作电池的负极
C. 电池工作过程中,亚硫酰氯(SOCl2)被还原为Li2SO3
D. 电池工作过程中,金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶1
【答案】D
【解析】试题分析:A、Li属于碱金属,化学性质较活泼,若电解质溶液中混入水,则Li与水反应生成氢氧化锂和氢气,影响电池反应,A错误;B、Li元素的化合价升高到+1价,所以Li发生氧化反应,作电池的负极,B错误;C、电池工作过程中,S元素的化合价从+4价降低到0价,所以亚硫酰氯被还原为S单质,C错误;D、电池工作过程中,若8molLi参加反应,则失去电子的物质的量是8mol,生成2molS单质,所以金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为8:2=4:l,D正确,答案选D。
第Ⅱ卷(50分)
26.已知化学反应①:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),其平衡常数为K1;化学反应②:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g),其平衡常数为K2,化学反应③CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g),其平衡常数为K3,在温度为973K和1173K情况下,K1、K2的值分别如下:
温度
K1
K2
973 K
1.47
2.38
1173 K
2.15
1.67
请填空:
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是____(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式_____,据此关系式及上表数据,也能推断出反应③是____(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有____。
A.缩小反应容器的容积
B.扩大反应容器的容积
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
E.设法减小平衡体系中CO的浓度
(4)图甲、图乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:
①图甲t2时刻改变的条件是___。②图乙t2时刻改变的条件是__。
【答案】(1). 吸热 (2). K3= (3). 吸热 (4). CE (5). 增大压强(或使用催化剂) (6). 降低温度(或设法分离出H2)
【解析】
【详解】(1)由表中数据可知,温度升高,①的平衡常数增大,说明平衡向正反应方向移动,则正反应吸热;
(2)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)的平衡常数K3=,K2=,K1=,所以K3=;从表中数据可知,K1随温度升高增大,K2随温度升高减小,则随温度升高K3增大,说明升高温度平衡正向移动,反应③是吸热反应;
(3)A. 缩小反应容器容积,压强增大,反应气体气体体积不变,平衡不移动,故A错误;
B. 扩大反应容器容积,压强减小,反应气体气体体积不变,平衡不移动,故B错误;
C. 正反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,故D正确;
D. 使用合适的催化剂,可以加快反应速率,但不影响平衡移动,故E错误;
E. 设法减少CO的量,平衡向生成CO的方向移动,即平衡正向移动,故F正确,
所以答案选CE;
(4))①从图甲可以看出,t2时刻平衡方向没有移动,化学反应速率加快,所以其条件是使用了催化剂;又因为反应③是反应前后气体体积不变的反应,所以增大压强,平衡不移动,反应速率也提高;
②图乙中t2时刻后,CO2浓度增大,CO浓度减小,所以可以通过使平衡左移来达到,条件可以是降低温度,也可以采用增加水蒸气的量或者减少氢气的量。
27.工业合成氨反应为Nz(g)+3H2(g) 2NH3(g),对其研究如下:在773 K时,分别将2 mol N2和6 mol H2充入一个固定容积为1L 的密闭容器中,随着反应的进行,气体混合物中n(H2)、n(NH3)与反应时间t的关系如下表;
t/min
0
5
10
15
20
25
30
n(H2)/mol
6.00
4.50
3.60
3.30
3.03
3.00
300
n(NH3)/mol
0
1.00
1.60
1.80
198
2.00
2.00
(1) 前10min 中利用N2表示的反应速率为________
(2) 该温度下,此反应的平衡常数K=__________
(3) 该温度下,若向同容积的另一容器中投入的N2、H2、NH3的浓度分别为3 mol·L-1、3 mol·L-1、3 mol·L-1,则此时v正_______v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(4) 该温度下,在上述平衡体系中再通入2molNH3,一段时间后,达到新的平衡。此时c(H2)____ 4.5mo1/L(填“>”、“<”或“=”)。
(5) 由上表中的实验数据计算得到“浓度-时间”的关系可用右图中的曲线表示,表示c(N2)-t的曲线是______。在此温度下,若起始充入4 mol Nz 和12 mol Hz,则反应刚达到平衡时,表示c(H2)-t的曲线上相应的点为_______。
【答案】(1). V(N2)=0.08mol·L-1·min-1 (2). K=4/27(mol/L)-2 (3). > (4). < (5). 乙 (6). B
【解析】(1)前10min中生成氨气是1.6mol,消耗氮气是0.8mol,浓度是0.8mol/L,则用N2表示的反应速率为0.8mol/L÷10min=0.08mol·L-1·min-1;(2)平衡时生成氨气是2mol,消耗氮气是1mol,剩余氮气是1mol,因此该温度下,此反应的平衡常数K=;(3)该温度下,若向同容积的另一容器中投入的N2、H2、NH3的浓度分别为3 mol·L-1、3 mol·L-1、3 mol·L-1,则此时浓度熵是<4/9,平衡向正反应方向进行,则v正>v逆。(4)如果平衡时氢气是4.5mo1/L,则又消耗氨气是1mol/L,氨气浓度是3mol/L,氮气的浓度是2.5mol/L,此时<4/9,所以平衡时氢气的浓度必须小于4.5mo1/L;(5)由反应方程式可知变化量之比等于对应物质的化学计量数之比,而△n甲:△n乙:△n丙=3:1:2,所以表示c(N2)~t的曲线是乙;在此温度下,若起始充入4molN2和12molH2,相当于在原来基础上增加压强,平衡正向移动,所以比原平衡的两倍小,而且达平衡的时间缩短,则应是点B。
28.雾霾天气严重影响人们的生活,汽车尾气所排放的氮氧化物及燃煤所排放的硫氧化物是造成雾霾的重要原因。
(1)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图1所示:
①由图1可知,SCR技术中的氧化剂为___。已知c(NO2)∶c(NO)=1∶4时脱氮效果最佳,此时对应的脱氮反应的化学方程式为__。
②图2是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率,由图可知工业使用的最佳的催化剂和相应的温度分别为___。
(2)改善能源结构是治理雾霾问题的最直接有效途径。二甲醚是一种清洁能源,可用合成气在催化剂下制备二甲醚,其反应为:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3 (g)+H2O(g) ΔH。
已知在一定条件下,该反应中CO的平衡转化率α随温度、投料比的变化曲线如图3所示。
①a、b、c按由大到小的顺序排序为_______;ΔH_______0(填“>”“<”或“=”)。
②对于气相反应,用某组分(B)的平衡分压p(B)代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数(记作Kp),则该反应平衡常数的表达式Kp=__。
③在恒容密闭容器里按体积比为1∶2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后,下列能说明平衡一定向逆反应方向移动的是______。
A.一氧化碳的转化率减小B.容器的压强增大
C.化学平衡常数K值减小D.逆反应速率先增大后减小
E.混合气体的密度增大
【答案】(1). NO、NO2 (2). NH3+8NO+2NO2===9N2+12H2O (3). Mn、200℃左右 (4). a>b>c (5). < (6). (7). CD
【解析】
【详解】(1)①由图中得失电子可知,氮氧化物中的氮元素价态降低,故NO、NO2是氧化剂。根据c(NO2)∶c(NO)=1∶4得出方程式为NH3+8NO+2NO2===9N2+12H2O;
②条件越低,效果越好,根据图中可知,温度越低,脱氮效率越高,是最优选择,所以对应催化剂为Mn、温度为200℃左右;
(2)①根据图像可知,增大氢气的浓度,平衡右移,一氧化碳的转化率增大,所以a>b>c;温度升高,转化率降低,说明该反应为放热反应,ΔH<0;
②根据化学反应平衡常数的计算方法,将所有的物质的量浓度换成压强即可,所以常数为;
③A.增加CO气体的浓度,平衡右移,一氧化碳的转化率减小,A项错误;
B.如果容器的容积和温度不变,充入和反应无关的气体,容器的压强增大,各物质的浓度不变,平衡不移动,B项错误;
C.该反应为放热反应,升高温度,平衡左移,化学平衡常数K值减小,C项正确;
D.逆反应速率先增大后减小,说明逆反应速率大于正反应速率,平衡左移,D项正确;
E.该反应在反应前后混合气体的质量不发生变化,混合气体的密度增大,说明气体的体积减小,相当于增大压强,平衡右移,E项错误;
答案选CD。
29.依据原电池原理,回答下列问题:
(1)图1是依据氧化还原反应:Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)设计的原电池装置。
①电极X的材料是________(填化学名称);电极Y的材料是__________(填化学名称)。
②Y电极发生的电极反应式为:______________。
(2)图2是使用固体电解质的燃料电池,装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导正极生成的O2-离子(O2+4e―→2O2-)。
①c电极为______________极。(填“正”或“负”)
②d电极上的电极反应式为___________________________。
③如果消耗甲烷160g,假设化学能完全转化为电能,则转移电子的数目为______________(用NA表示),需要消耗标准状况下氧气的体积为_______L。
【答案】 (1). 铜 (2). 碳(石墨、金、铂、银) (3). 2Fe3++2e-=2Fe2+ (4). 正 (5). CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O (6). 80NA (7). 448
【解析】
【分析】(1)因为氧化还原反应,Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)中,Cu失去电子,化合价升高,是原电池中电子流出的一极,而Fe3+化合价降低,发生还原反应,由此回答;
(2)依据图2电流方向,可以看出①c电极是燃料电池电子流入的一级,为正极;②d电极为电子流出的电极,为燃料电池的负极;③根据电池反应式,计算消耗甲烷160g,转移电子数和需要消耗标准状况下氧气的体积;
【详解】(1)由Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)可知:Cu失去电子,化合价升高,是电子流出的一极,为原电池的负极,故电极X的材料是铜,电极Y是原电池的正极,发生Fe3+得电子的还原反应,可选择惰性电极碳或比铜活波性弱的材料做电极,如碳(石墨、金、铂、银)做正极,原电池正极的电极反应式为:2Fe3++2e-=2Fe2+;
本题答案为:铜,碳(石墨、金、铂、银);2Fe3++2e-=2Fe2+(或Fe3++e-=Fe2+)。
(2)有图2电流方向可以看出,①c电极是燃料电池电子流入的一级,为正极;②d电极为电子流出的电极,为燃料电池的负极,负极发生CH4失电子的氧化反应,电极反应式为:CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O;③根据电池反应式,CH4 2O2=CO22H2O,160g CH4的物质的量为,n(CH4)==10mol,设有xmol电子转移,则1:8=10:X,解得X=80mol,转移电子电子数目为80NA,消耗O2的物质的量为:n(O2=)20mol,体积V(O2)=20mol22.4L/mol=448L;本题答案:正 , CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O ,80NA ,448。
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