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【化学】山西省忻州二中2018-2019学年高二上学期期中考试(解析版)
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山西省忻州二中2018-2019学年高二上学期期中考试
1.下列反应中,生成物的总能量大于反应物的总能量的是
A. 氢气在氧气中燃烧
B. 铁丝在氧气中燃烧
C. 硫在氧气中燃烧
D. 焦炭在高温下与水蒸气反应
【答案】D
【解析】
试题分析:反应产物的总焓大于反应物总焓表示为吸热反应,A.氢气在氧气中燃烧属于放热反应,错误;B.铁丝在氧气中燃烧属于放热反应,错误;C.硫在氧气中燃烧属于放热反应,错误;D.焦炭在高温下与水蒸气反应属于吸热反应,正确;故选D。
【考点定位】考查吸热反应和放热反应
【名师点晴】本题考查氧化还原反应,属于高考高频考点,侧重反应类型判断的考查,注意化合价角度及归纳常见的吸热反应分析。常见的吸热反应有:大部分分解反应,NH4Cl固体与Ba(OH)2•8H2O固体的反应,炭与二氧化碳反应生成一氧化碳,炭与水蒸气的反应,一些物质的溶解(如硝酸铵的溶解),弱电解质的电离,水解反应等;常见的放热反应:燃烧反应、中和反应、物质的缓慢氧化、金属与水或酸反应、部分化合反应。
2.下列有关能量转换的说法正确的是
A. 煤燃烧是化学能全部转化为热能的过程
B. 化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C. 动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D. 植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程
【答案】B
【解析】
试题分析:A.煤燃烧是化学能转化为热能的过程,A错误;B.化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能,B正确;C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程,C错误;D.植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程,D错误,答案选B。
考点:考查能量转换的有关判断
3.下列反应属于放热反应的是
A. C+CO22CO B. Zn与稀盐酸反应制备氢气
C. 浓硫酸溶于水 D. 石灰石分解制备氧化钙
【答案】B
【解析】
【详解】A、C与CO2反应生成CO是吸热反应,故A错误;B、锌与稀盐酸反应属于放热反应,故B正确;C、浓硫酸溶于水是物理变化,而放热反应首先是化学变化,故C错误;D、石灰石分解是吸热反应,故D错误。
4.增大压强对下列反应的速率无影响的是
A. CO2(g)+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
B. H2(g)+I2(g)2HI(g)
C. NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3
D. N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
【答案】C
【解析】
试题分析:压强对反应速率的影响只能适用于有气体参加或生成的反应体系,其实质是通过改变气体的浓度来实现的,据此可知选项ABD中均有气体参加,增大压强对反应速率有影响,而选项C中没有气体参加或生成,改变压强对反应速率是没有影响的,答案选C。
考点:考查压强对反应速率的影响
点评:该题是基础性试题的考查,难度不大。明确压强对反应速率影响的实质和适用范围是答题的关键。
5.在2NO2(红棕色)N2O4(无色)的可逆反应中,下列状态一定属于平衡状态的是
A. N2O4和NO2的分子数比为1∶2
B. N2O4和NO2的浓度相等
C. 平衡体系的颜色不再改变
D. 单位时间内有1 mol N2O4变为NO2的同时,有1 mol NO2变为N2O4
【答案】C
【解析】
试题分析:A选项,该反应当N2O4和NO2的分子数之比为1∶2时,无法判断是否平衡状态。B选项,应为N2O4和NO2的浓度不再发生变化时,该反应达到平衡状态。C选项,正确。D选项,应为单位时间有1mol N2O4转变为NO2的同时,有2 mol NO2转变为N2O4,故错误。
考点:化学平衡状态的判断。
6.已知某反应aA(g)+bB(g)cC(g)的各物质浓度数据如下:
A
B
C
起始浓度(mol·L−1)
3.0
1.0
0
2 s末浓度(mol·L−1)
1.8
0.6
0.8
据此可推算出a∶b∶c是
A. 9∶3∶4 B. 3∶1∶2 C. 2∶1∶3 D. 3∶2∶1
【答案】B
【解析】
试题分析:△c(A)=1.2mol/L,△c(Y)=0.4mol/L,△c(Z)=0.8mol/L,则△c(A):△c(B):△c(C)=3:1:2=a:b:c,参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比,故a:b:c=3:1:2,B项正确。
考点:本题考查化学反应速率的计算。
7.根据热化学方程式S(l)+O2(g)SO2(g) ΔH1=−293.23 kJ·mol−1,分析下列说法正确的是
A. 反应S(s)+O2(g)SO2(g)的热效应小于ΔH1
B. 反应S(g)+O2(g)SO2(g)的热效应大于ΔH1
C. 1 mol SO2(g)的能量小于1 mol S(l)和1 mol O2(g)的能量之和
D. 1 mol SO2 (g)的能量大于1 mol S(l)和1 mol O2(g)的能量之和
【答案】C
【解析】
【详解】A项,S(s)S(l)吸收能量,所以S(s)+O2(g)SO2(g)的热效应大于ΔH1,A项错误;
B项,S(g)S(l)释放能量,所以S(g)+O2(g)SO2(g)的热效应小于ΔH1,B项错误;
C项、D项,该反应是放热反应,所以生成物的总能量小于反应物的总能量,C项正确、D项错误;
综上所述,本题选C。
【点睛】S(s)→S(l)→S(g)过程要吸收能量,因此三种不同状态的硫与氧气反应的热效应是不相同的,S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH1,S(l)+O2(g)= SO2(g) ΔH2,S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH3,所以ΔH1>ΔH2>ΔH3。
8.下列内容与结论相对应的是
选项
内容
结论
A
H2O(g)变成H2O(l)
△S>0
B
硝酸铵溶于水可自发进行
因为△S>0
C
一个反应的△H>0,△S>0
反应一定不自发进行
D
H2(g)+F2(g)=2HF(g),△H=-271kJ/mol △S=8J/(mol·K)
反应在任意外界条件下均可自发进行
【答案】B
【解析】
A项,H2O(g)变为H2O(l),混乱度减小,ΔS0,错误;B项,硝酸铵溶于水吸热,硝酸铵溶于水可自发进行,说明ΔS0,正确;C项,一个反应的△H>0,△S>0,该反应在高温下ΔG(ΔG=ΔH-TΔS)可小于0,高温下该反应可自发进行,错误;D项,虽然该反应的ΔG小于0,但ΔH、ΔS是在常温常压下测定的,ΔG0只能适用于一定温度、一定压强下判断反应的自发性,反应能否自发与外界条件有关,错误;答案选B。
点睛:判断反应自发性的判据:(1)焓判据:一般放热反应能自发进行;(2)熵判据:一般熵增的反应能自发进行;(3)吉布斯自由能判据:焓判据、熵判据都不全面,比较全面的是吉布斯自由能判据,ΔG0的反应能自发进行;(4)需要注意的是反应能否自发还与外界条件有关。
9.下列说法正确的是∶
A. 放热反应一定是自发进行的反应;
B. 吸热反应一定是非自发进行的;
C. 自发进行的反应一定容易发生;
D. 有些吸热反应也能自发进行。
【答案】D
【解析】
试题分析:A、放热反应容易自发进行,但不是所有的放热反应都能自发进行,故A错误;B、吸热反应不易自发进行,但在一定条件下也可以自发进行,故B错误;C、自发反应是在一定条件下进行的,故C错误;D、吸热反应△H>0,△S>0,高温下反应自发进行,△H-T△S<0,故D正确;故选D.
考点:考查了反应自发进行的 判断依据
10.25℃和1.01×105Pa时,反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g); △H=+56.76kJ/mol,自发进行的原因是∶
A. 是吸热反应;
B. 是放热反应;
C. 是熵减少的反应;
D. 熵增大效应大于能量效应
【答案】D
【解析】
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/mol,是一个吸热反应,△H>0,反应能够自发进行,必须满足△G=△H-T•△S<0,所以△S>0,且熵增效应大于能量效应,故选D。
11.25℃、101KPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ•mol-1、285.8 kJ•mol-1、890.3 kJ•mol-1、2800 kJ•mol-1,则下列热化学方程式正确的是
A. C(s)+1/2 O2(g) ===CO(g) △H=-393.5 kJ•mol-1
B. 2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g) △H=+571.6 kJ•mol-1
C. CH4(g)+2O2(g) === CO2(g)+2H2O(g) △H=-890.3 kJ•mol-1
D. 1/2C6H12O6(s)+3O2(g) ===3CO2(g) +3H2O(l) △H=-1 400 kJ•mol-1
【答案】D
【解析】
A项,C(s)完全燃烧生成的稳定产物为CO2(g),错误;B项,H2燃烧生成的稳定产物为H2O(l),燃烧反应为放热反应,ΔH0,错误;C项,CH4完全燃烧生成的稳定产物为CO2(g)和H2O(l),错误;D项,1mol葡萄糖完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出2800kJ的热量,则mol葡萄糖完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出1400kJ的热量,正确;答案选D。
点睛:本题考查燃烧热的理解。燃烧热指101kPa,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;燃烧反应为放热反应,ΔH0;燃烧产物为稳定化合物,C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)等。
12.已知下列热化学方程式:
Zn(s)+1/2O2(g)=ZnO(s) ΔH1=-351.1 kJ·mol-1
Hg(l)+1/2O2(g)=HgO(s) ΔH2=-90.7 kJ·mol-1
由此可知Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l) ΔH3,其中ΔH3的值是
A. -441.8 kJ·mol-1 B. -254.6 kJ·mol-1
C. -438.9 kJ·mol-1 D. -260.4 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】
试题分析:已知:①Zn(s)+1/2O2(g)===ZnO(s)ΔH1=-351.1 kJ/mol,②Hg(l)+1/2O2(g)===HgO(s)ΔH2=-90.7 kJ/mol,则根据盖斯定律可知①-②即得到Zn(s)+HgO(s)===ZnO(s)+Hg(l)的ΔH3=-351.1 kJ/mol+90.7 kJ/mol=-260.4 kJ/mol,答案选D。
考点:考查盖斯定律的应用
13.图中a曲线表示一定条件下的可逆反应:X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(g) ; △H =QkJ/mol(Q<0) 的反应过程。若使a曲线变为b曲线,可采取的措施是
A. 加入催化剂
B. 增大Y的浓度
C. 降低温度
D. 增大体系压强
【答案】A
【解析】
【分析】
使a曲线变为b曲线,到达平衡所需的时间缩短,且X的转化率不变,说明改变条件,反应速率加快,不影响平衡移动.
【详解】A、加入催化剂,反应速率加快,平衡不移动,故A正确;
B、增大Y的浓度,反应速率加快,平衡正向移动,但平衡时X的转化率升高,故B错误;
C、降低温度,平衡向正反应方向移动,X的转化率升高,故C错误;
D、缩小容器的容积增大压强,反应速率加快,平衡逆向移动,平衡时X的转化率降低,故D错误;
故选A。
【点睛】本题考查平衡图象、化学反应速率和化学平衡的影响因素等,解题关键是明确a曲线变为b曲线时反应速率加快但平衡不移动。
14.COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施:①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO的浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是
A. ①②④ B. ①④⑥
C. ②③⑥ D. ③⑤⑥
【答案】B
【解析】
①为吸热反应,升温平衡正向移动,转化率增大,故选;②恒容通入惰性气体,平衡不移动,转化率不变,故不选;③增加CO的浓度,平衡逆向移动,转化率减小,故不选;④该反应为气体体积增大的反应,减压平衡正向移动,转化率增大,故选;⑤加催化剂,平衡不移动,转化率不变,故不选;⑥恒压通入惰性气体,相当于减小压强,减压平衡正向移动,转化率增大,故选;故选B。
点睛:把握温度、浓度、压强对平衡移动的影响为解答的关键,注意催化剂对平衡移动无影响。本题的易错点为②⑥,要注意通入惰性气体是否引起反应物或生成物浓度的变化。
15.恒温下, 反应aX(g)bY(g) +cZ(g)达到平衡后, 把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时, X的物质的量浓度由0.1mol/L增大到0.19mol/L, 下列判断正确的是:
A. a>b+c B. a<b+c
C. a=b+c D. a=b=c
【答案】A
【解析】
试题分析:达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半,假定平衡不移动,X的浓度为0.2mol/L,达到新平衡时,X的物质的量浓度0.19mol/L,小于0.2mol/L,说明增大压强,平衡向正反应移动,增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,故a>b+c,故答案选A。
考点:化学平衡的影响因素
16.已知下面三个数据:7.2×10-4、4.6×10-4、4.9×10-10分别是下列有关的三种酸的电离常数,若已知下列反应可以发生:
NaCN+HNO2 === HCN+NaNO2
NaCN+HF === HCN+NaF
NaNO2+HF === HNO2+NaF
由此可判断下列叙述不正确的是
A. K(HF)=7.2×10-4
B. K(HNO2)=4.9×10-10
C. 酸性:HF>HNO2>HCN
D. K(HCN)<K(HNO2)<K(HF)
【答案】B
【解析】
试题分析:根据较强的酸制备较弱的酸的原理判断:NaCN + HNO2HCN + NaNO2,酸性强弱顺序是HNO2>HCN;NaCN + HFHCN + NaF,酸性强弱顺序是HF>HCN; NaNO2 + HFHNO2 + NaF,酸性强弱顺序是HF>HNO2;故三种酸的酸性强弱顺序是HF>HNO2>HCN。酸性越强,电离常数越大,因此亚硝酸的电离常数应该是4.6×10-4,选项B不正确,其余选项都是正确的,答案选B。
考点:考查酸性强弱的有关判断以及电离常数的应用
【名师点晴】本题是高考中的常见考点之一,该题的解题关键是掌握好“较强的酸制备较弱的酸的原理”,然后灵活运用即可。
17.对氨水溶液中存在电离平衡NH3·H2ONH4++OH-,下列叙述正确的是
A. 加水后,溶液中n(OH-)增大
B. 加入少量浓盐酸,溶液中c(OH-)增大
C. 加入少量浓NaOH溶液,电离平衡向正反应方向移动
D. 加入少量NH4Cl固体,溶液中c(NH4+)减少
【答案】A
【解析】
【分析】
加水稀释时,促进氨水电离,c (OH-)减小,n(OH-)增大;加入少量浓盐酸,氢离子和氢氧根离子反应生成水,c (OH-)减小;加入少量浓NaOH溶液,溶液中c (OH-)增大,则抑制一水合氨电离;加入少量NH4Cl固体,c (NH4+)增大,平衡左移。
【详解】A项,加水使NH3·H2O电离平衡右移,n(OH-)增大;B项,加入少量浓盐酸使c(OH-)减小;C项,加入浓NaOH溶液,电离平衡向左移动;D项,加NH4Cl固体,c(NH4+)增大。
【点睛】本题考查了弱电解质的电离,明确影响弱电解质电离的因素是解答关键,弱电解质的电离是吸热反应,降低温度抑制弱电解质电离,向氨水中加入酸促进一水合氨电离,加入碱抑制一水合氨电离,加水稀释促进一水合氨电离。
18.下列说法正确的是
①恰好中和10 mL 0.1 mol·L-1盐酸与100 mL 0.01 mol·L-1醋酸所需NaOH物质的量不同
②常温下,体积相同、pH相等的盐酸和硫酸溶液中,H+的物质的量相等
③常温下,pH=3的醋酸溶液中c(H+)与pH=11的氨水中的c(OH-)相等
④常温下,锌与pH=4的盐酸反应比跟pH=3的醋酸溶液反应强烈
A. ①② B. ①④
C. ②③ D. ③④、
【答案】C
【解析】
【分析】
①中和不同浓度的酸时,所需NaOH物质的量与酸的物质的量成正比;
②常温下,不同酸中c(H+)=10-pHmol·L-1;
③常温下,pH=3的醋酸溶液中c(H+)=10-pHmol·L-1,pH=11的氨水中的c(OH-)=10-14/10-pHmol·L-1;
④常温下,锌与酸反应时,反应剧烈程度与氢离子浓度的成正比.
【详解】①中和不同浓度的酸时,所需NaOH物质的量与酸的物质的量成正比,10 mL 0.1 mol·L-1盐酸与100 mL 0.01 mol·L-1醋酸的物质的量相等,都是0.001mol,所以中和时需要NaOH的物质的量相等,故错误;
②常温下,不同酸中c(H+)=10-pHmol·L-1,硫酸和盐酸的pH相等,所以氢离子浓度相等,体积相等时,氢离子的物质的量相等,故正确;
③常温下,pH=3的醋酸溶液中c(H+)=10-pHmol·L-1=10-3 mol·L-1,pH=11的氨水中的c(OH-)=10-14/10-pHmol·L-1=10-3 mol·L-1,故正确;
④常温下,锌与酸反应时,反应剧烈程度与氢离子的浓度成正比,pH=4的盐酸中氢离子浓度小于pH=3的醋酸溶液中氢离子浓度,所以后者反应程度剧烈,故错误;
故选:C。
【点睛】本题考查弱电解质的电离及溶液pH的有关计算,知道氢离子浓度与溶液pH的相互换算,注意①中消耗NaOH的物质的量与酸的强弱无关,④中反应速率只与离子浓度有关,与电解质强弱无关,为易错点.
19.在下列反应中:A2(g)+B2(g)2AB(g) ΔH<0,当其达到平衡时,在下图所示的曲线中,符合勒夏特列原理的是
A. ①② B. ③④ C. ①④ D. ①⑤
【答案】D
【解析】
【分析】
该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,AB的体积分数降低;该反应反应前后气体的体积不变,增大压强,平衡不移动,AB的体积分数不变,结合图象AB的体积分数与温度、压强变化选择.
【详解】该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,AB的体积分数降低,由左图可知,曲线①符合变化;
该反应反应前后气体的体积不变,增大压强,平衡不移动,AB的体积分数不变,由右图可知,曲线⑤符合变化;
故选:D。
20.在一固定容积的密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(气)+B(气) xC(气),达到平衡后,C的体积分数为W%。若维持容器体积和温度不变,按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质,达到平衡后,C的体积分数仍为W%,则x值为
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
【答案】BC
【解析】
【分析】
恒温恒容下,开始充入2molA和1molB与开始充入0.6molA、0.3molB和1.4molC达到平衡后,C的体积分数为W%,说明为完全等效平衡,按化学计量数转化到左边,满足n(A)=2mol、n(B)=1mol;另外,如果反应前后气体的总计量数相等,即x=2+1=3时,也是等效平衡.
【详解】在恒温恒容下,充入2molA和1molB与充入0.6molA、0.3molB和1.4molC达到平衡后,C的体积分数为W%,说明两个平衡为完全等效平衡,按化学计量数转化到左边,应该满足:n(A)=2mol、n(B)=1mol,
则:0.6mol+1.4/x ×2=2mol,
解得:x=2,
另外,对于反应前后气体的计量数之和相等的反应,物质的投料呈相同比例时也是等效平衡,所以x=3也是正确的,
所以x可能为2或3,
故选BC。
21.在25 ℃、101 kPa时,2 mol H2在O2中完全燃烧,生成2 mol液态水,放出571.6 kJ热量,则H2的燃烧热ΔH=______________,表示H2燃烧的热化学方程式_________________
【答案】285.8kJ/mol H2(g) +O2(g)═H2O(l); △ H=﹣285.8kJ•mol-1
【解析】
试题分析:燃烧热是指1摩尔可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,水应该为液态。所以生成1摩尔液态水时放出的热量为571.6/2=285.8kJ/mol ,燃烧热的热化学方程式为:H2(g) +O2(g)═H2O(l); △ H=﹣285.8kJ•mol-1
考点: 燃烧热的定义和热化学方程式的书写
【名师点睛】燃烧热是指1摩尔纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,稳定的氧化物指二氧化碳,二氧化硫,液态水等。
22.将化合物A的蒸气1 mol通入0.5 L 的容器中加热,发生反应:2A(g)B(g)+nC(g)。反应到3 min时,容器内A的浓度为0.8 mol·L-1,通过测定得这段时间内的平均速率v(C)=0.6 mol·L-1·min-1,则化学方程式中的n值为________________,用物质B表示这段时间的平均速率v(B)=___________。
【答案】 (1). 3 (2). 0.2mol·L−1·min−1
【解析】
【分析】
根据v=△c/△t计算v(A),利用速率之比等于化学计量数之比计算v(B)及n的值.
【详解】反应到3min时,容器内A的浓度为0.8mol·L-1,则v(A)=(1mol/0.5L-0.8mol·L-1)/3min=0.4mol·L−1·min−1,这段时间内,平均速率ν(C)=0.6mol·L−1·min−1,速率之比等于化学计量数之比,故0.4:0.6=2:n,解得n=3,
v(B)=1/2v(A)=0.2mol·L−1·min−1。
23.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如下表:
T℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=________。
(2)该反应为________ 反应(选填吸热、放热)。
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是________。
a.容器中压强不变 b.混合气体中 c(CO)不变
c.υ正(H2)=υ逆(H2O) d.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为_____ ℃。
【答案】 (1). c(CO)•c(H2O)/c(CO2)•c(H2) (2). 吸热 (3). b、c (4). 830
【解析】
试题分析:(1)由平衡常数的定义知该反应的化学平衡常数K的表达式为K=c(CO)×c(H2O)/c(CO2)×c(H2);
(2)由表中数据知随温度的升高K值增大,即平衡正向移动,而升温时,平衡向吸热反应方向移动,所以该反应为吸热反应。
(3)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,所以b正确;根据反应的方程式可知,反应前后体积不变,所以压强也是不变的,因此选项a不正确;c中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确;平衡时浓度不再发生变化,但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系,因此d不正确,答案选bc。
(4)CO平衡浓度为0.25 mol/L,所以根据方程式可知,消耗CO2和氢气的浓度都是0.25mol,则剩余CO2和氢气的浓度都是(0.5mol/L-0.25mol/L)=0.25mol,因此此时平衡常数是1,所以温度是830℃。
考点:化学平衡常数
点评:化学常数是在一定条件下的可逆反应中,当可逆反应反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值。平衡常数的大小可以衡量反应的程度,平衡常数除了与温度有关系外,还与化学计量数有关系,利用平衡常数可以判断反应进行的方向。
24.高炉炼铁过程中发生的主要反应为:Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
温度/℃
1 000
1 150
1 300
平衡常数
4.0
3.7
3.5
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=________,ΔH________0(填“>”“<”或“=”);
(2)在一个容积为10 L的密闭容器中,1 000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=____ 、CO的平衡转化率=________;
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是________。
A.减少Fe的量 B.增加Fe2O3的量
C.移出部分CO2 D.提高反应温度
E.减小容器的体积 F.加入合适的催化剂
【答案】⑴ K=c(CO2)/c(CO) < ⑵ 0.006mol/(L·min) 60℅ ⑶ C
【解析】
试题分析:(1)根据化学平衡常数的定义可知:K=c(CO2)/c(CO)。由于温度升高化学平衡常数。说明升高温度,平衡向逆反应方向移动。逆反应是吸热反应,该反应的正反应为放热反应 △H<0;
(2) 1/3Fe2O3(s)+ CO(g) 2/3Fe(s) + CO2(g)
起: 1 mol 1 mol 1 mol 1 mol
变: 1/3x x 2/3x x
终: 1 mol- 1/3x 1 mol- x 1 mol+ 2/3x 1 mol+ x
平衡常数只与温度有关,且已知1000℃时 K=4.0
即:K=c(CO2)/c(CO)=解得:x = 0.6 mol 则υ(CO2)= 0.6 mol/ (10L·l0 min) = 0.006 mol/ (L·min)
CO的平衡转化率=℅ = 60℅
(3)因Fe和Fe2O3为固体,对平衡没有影响所以A、B错误;C中CO2为气体生成物,减少生成物浓度平衡向正反应方向移动,故C正确;升高温度平衡向吸热反应方向移动。对于该反应来说是向逆反应方向移动,CO的平衡转化率降低。D错误;因为该反应是前后气体相等的可逆反应。所以减小容器的容积也就是增大压强。化学平衡不发生移动。CO的平衡转化率不变。E错误;催化剂只改变化学反应速率而不影响平衡的移动,故F错误。
考点:考查化学平衡常数、化学反应速率的计算及外界条件对反应物的转化率的影响的知识。
1.下列反应中,生成物的总能量大于反应物的总能量的是
A. 氢气在氧气中燃烧
B. 铁丝在氧气中燃烧
C. 硫在氧气中燃烧
D. 焦炭在高温下与水蒸气反应
【答案】D
【解析】
试题分析:反应产物的总焓大于反应物总焓表示为吸热反应,A.氢气在氧气中燃烧属于放热反应,错误;B.铁丝在氧气中燃烧属于放热反应,错误;C.硫在氧气中燃烧属于放热反应,错误;D.焦炭在高温下与水蒸气反应属于吸热反应,正确;故选D。
【考点定位】考查吸热反应和放热反应
【名师点晴】本题考查氧化还原反应,属于高考高频考点,侧重反应类型判断的考查,注意化合价角度及归纳常见的吸热反应分析。常见的吸热反应有:大部分分解反应,NH4Cl固体与Ba(OH)2•8H2O固体的反应,炭与二氧化碳反应生成一氧化碳,炭与水蒸气的反应,一些物质的溶解(如硝酸铵的溶解),弱电解质的电离,水解反应等;常见的放热反应:燃烧反应、中和反应、物质的缓慢氧化、金属与水或酸反应、部分化合反应。
2.下列有关能量转换的说法正确的是
A. 煤燃烧是化学能全部转化为热能的过程
B. 化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C. 动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D. 植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程
【答案】B
【解析】
试题分析:A.煤燃烧是化学能转化为热能的过程,A错误;B.化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能,B正确;C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程,C错误;D.植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程,D错误,答案选B。
考点:考查能量转换的有关判断
3.下列反应属于放热反应的是
A. C+CO22CO B. Zn与稀盐酸反应制备氢气
C. 浓硫酸溶于水 D. 石灰石分解制备氧化钙
【答案】B
【解析】
【详解】A、C与CO2反应生成CO是吸热反应,故A错误;B、锌与稀盐酸反应属于放热反应,故B正确;C、浓硫酸溶于水是物理变化,而放热反应首先是化学变化,故C错误;D、石灰石分解是吸热反应,故D错误。
4.增大压强对下列反应的速率无影响的是
A. CO2(g)+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
B. H2(g)+I2(g)2HI(g)
C. NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3
D. N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
【答案】C
【解析】
试题分析:压强对反应速率的影响只能适用于有气体参加或生成的反应体系,其实质是通过改变气体的浓度来实现的,据此可知选项ABD中均有气体参加,增大压强对反应速率有影响,而选项C中没有气体参加或生成,改变压强对反应速率是没有影响的,答案选C。
考点:考查压强对反应速率的影响
点评:该题是基础性试题的考查,难度不大。明确压强对反应速率影响的实质和适用范围是答题的关键。
5.在2NO2(红棕色)N2O4(无色)的可逆反应中,下列状态一定属于平衡状态的是
A. N2O4和NO2的分子数比为1∶2
B. N2O4和NO2的浓度相等
C. 平衡体系的颜色不再改变
D. 单位时间内有1 mol N2O4变为NO2的同时,有1 mol NO2变为N2O4
【答案】C
【解析】
试题分析:A选项,该反应当N2O4和NO2的分子数之比为1∶2时,无法判断是否平衡状态。B选项,应为N2O4和NO2的浓度不再发生变化时,该反应达到平衡状态。C选项,正确。D选项,应为单位时间有1mol N2O4转变为NO2的同时,有2 mol NO2转变为N2O4,故错误。
考点:化学平衡状态的判断。
6.已知某反应aA(g)+bB(g)cC(g)的各物质浓度数据如下:
A
B
C
起始浓度(mol·L−1)
3.0
1.0
0
2 s末浓度(mol·L−1)
1.8
0.6
0.8
据此可推算出a∶b∶c是
A. 9∶3∶4 B. 3∶1∶2 C. 2∶1∶3 D. 3∶2∶1
【答案】B
【解析】
试题分析:△c(A)=1.2mol/L,△c(Y)=0.4mol/L,△c(Z)=0.8mol/L,则△c(A):△c(B):△c(C)=3:1:2=a:b:c,参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比,故a:b:c=3:1:2,B项正确。
考点:本题考查化学反应速率的计算。
7.根据热化学方程式S(l)+O2(g)SO2(g) ΔH1=−293.23 kJ·mol−1,分析下列说法正确的是
A. 反应S(s)+O2(g)SO2(g)的热效应小于ΔH1
B. 反应S(g)+O2(g)SO2(g)的热效应大于ΔH1
C. 1 mol SO2(g)的能量小于1 mol S(l)和1 mol O2(g)的能量之和
D. 1 mol SO2 (g)的能量大于1 mol S(l)和1 mol O2(g)的能量之和
【答案】C
【解析】
【详解】A项,S(s)S(l)吸收能量,所以S(s)+O2(g)SO2(g)的热效应大于ΔH1,A项错误;
B项,S(g)S(l)释放能量,所以S(g)+O2(g)SO2(g)的热效应小于ΔH1,B项错误;
C项、D项,该反应是放热反应,所以生成物的总能量小于反应物的总能量,C项正确、D项错误;
综上所述,本题选C。
【点睛】S(s)→S(l)→S(g)过程要吸收能量,因此三种不同状态的硫与氧气反应的热效应是不相同的,S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH1,S(l)+O2(g)= SO2(g) ΔH2,S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH3,所以ΔH1>ΔH2>ΔH3。
8.下列内容与结论相对应的是
选项
内容
结论
A
H2O(g)变成H2O(l)
△S>0
B
硝酸铵溶于水可自发进行
因为△S>0
C
一个反应的△H>0,△S>0
反应一定不自发进行
D
H2(g)+F2(g)=2HF(g),△H=-271kJ/mol △S=8J/(mol·K)
反应在任意外界条件下均可自发进行
【答案】B
【解析】
A项,H2O(g)变为H2O(l),混乱度减小,ΔS0,错误;B项,硝酸铵溶于水吸热,硝酸铵溶于水可自发进行,说明ΔS0,正确;C项,一个反应的△H>0,△S>0,该反应在高温下ΔG(ΔG=ΔH-TΔS)可小于0,高温下该反应可自发进行,错误;D项,虽然该反应的ΔG小于0,但ΔH、ΔS是在常温常压下测定的,ΔG0只能适用于一定温度、一定压强下判断反应的自发性,反应能否自发与外界条件有关,错误;答案选B。
点睛:判断反应自发性的判据:(1)焓判据:一般放热反应能自发进行;(2)熵判据:一般熵增的反应能自发进行;(3)吉布斯自由能判据:焓判据、熵判据都不全面,比较全面的是吉布斯自由能判据,ΔG0的反应能自发进行;(4)需要注意的是反应能否自发还与外界条件有关。
9.下列说法正确的是∶
A. 放热反应一定是自发进行的反应;
B. 吸热反应一定是非自发进行的;
C. 自发进行的反应一定容易发生;
D. 有些吸热反应也能自发进行。
【答案】D
【解析】
试题分析:A、放热反应容易自发进行,但不是所有的放热反应都能自发进行,故A错误;B、吸热反应不易自发进行,但在一定条件下也可以自发进行,故B错误;C、自发反应是在一定条件下进行的,故C错误;D、吸热反应△H>0,△S>0,高温下反应自发进行,△H-T△S<0,故D正确;故选D.
考点:考查了反应自发进行的 判断依据
10.25℃和1.01×105Pa时,反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g); △H=+56.76kJ/mol,自发进行的原因是∶
A. 是吸热反应;
B. 是放热反应;
C. 是熵减少的反应;
D. 熵增大效应大于能量效应
【答案】D
【解析】
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/mol,是一个吸热反应,△H>0,反应能够自发进行,必须满足△G=△H-T•△S<0,所以△S>0,且熵增效应大于能量效应,故选D。
11.25℃、101KPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ•mol-1、285.8 kJ•mol-1、890.3 kJ•mol-1、2800 kJ•mol-1,则下列热化学方程式正确的是
A. C(s)+1/2 O2(g) ===CO(g) △H=-393.5 kJ•mol-1
B. 2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g) △H=+571.6 kJ•mol-1
C. CH4(g)+2O2(g) === CO2(g)+2H2O(g) △H=-890.3 kJ•mol-1
D. 1/2C6H12O6(s)+3O2(g) ===3CO2(g) +3H2O(l) △H=-1 400 kJ•mol-1
【答案】D
【解析】
A项,C(s)完全燃烧生成的稳定产物为CO2(g),错误;B项,H2燃烧生成的稳定产物为H2O(l),燃烧反应为放热反应,ΔH0,错误;C项,CH4完全燃烧生成的稳定产物为CO2(g)和H2O(l),错误;D项,1mol葡萄糖完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出2800kJ的热量,则mol葡萄糖完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出1400kJ的热量,正确;答案选D。
点睛:本题考查燃烧热的理解。燃烧热指101kPa,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;燃烧反应为放热反应,ΔH0;燃烧产物为稳定化合物,C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)等。
12.已知下列热化学方程式:
Zn(s)+1/2O2(g)=ZnO(s) ΔH1=-351.1 kJ·mol-1
Hg(l)+1/2O2(g)=HgO(s) ΔH2=-90.7 kJ·mol-1
由此可知Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l) ΔH3,其中ΔH3的值是
A. -441.8 kJ·mol-1 B. -254.6 kJ·mol-1
C. -438.9 kJ·mol-1 D. -260.4 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】
试题分析:已知:①Zn(s)+1/2O2(g)===ZnO(s)ΔH1=-351.1 kJ/mol,②Hg(l)+1/2O2(g)===HgO(s)ΔH2=-90.7 kJ/mol,则根据盖斯定律可知①-②即得到Zn(s)+HgO(s)===ZnO(s)+Hg(l)的ΔH3=-351.1 kJ/mol+90.7 kJ/mol=-260.4 kJ/mol,答案选D。
考点:考查盖斯定律的应用
13.图中a曲线表示一定条件下的可逆反应:X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(g) ; △H =QkJ/mol(Q<0) 的反应过程。若使a曲线变为b曲线,可采取的措施是
A. 加入催化剂
B. 增大Y的浓度
C. 降低温度
D. 增大体系压强
【答案】A
【解析】
【分析】
使a曲线变为b曲线,到达平衡所需的时间缩短,且X的转化率不变,说明改变条件,反应速率加快,不影响平衡移动.
【详解】A、加入催化剂,反应速率加快,平衡不移动,故A正确;
B、增大Y的浓度,反应速率加快,平衡正向移动,但平衡时X的转化率升高,故B错误;
C、降低温度,平衡向正反应方向移动,X的转化率升高,故C错误;
D、缩小容器的容积增大压强,反应速率加快,平衡逆向移动,平衡时X的转化率降低,故D错误;
故选A。
【点睛】本题考查平衡图象、化学反应速率和化学平衡的影响因素等,解题关键是明确a曲线变为b曲线时反应速率加快但平衡不移动。
14.COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施:①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO的浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是
A. ①②④ B. ①④⑥
C. ②③⑥ D. ③⑤⑥
【答案】B
【解析】
①为吸热反应,升温平衡正向移动,转化率增大,故选;②恒容通入惰性气体,平衡不移动,转化率不变,故不选;③增加CO的浓度,平衡逆向移动,转化率减小,故不选;④该反应为气体体积增大的反应,减压平衡正向移动,转化率增大,故选;⑤加催化剂,平衡不移动,转化率不变,故不选;⑥恒压通入惰性气体,相当于减小压强,减压平衡正向移动,转化率增大,故选;故选B。
点睛:把握温度、浓度、压强对平衡移动的影响为解答的关键,注意催化剂对平衡移动无影响。本题的易错点为②⑥,要注意通入惰性气体是否引起反应物或生成物浓度的变化。
15.恒温下, 反应aX(g)bY(g) +cZ(g)达到平衡后, 把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时, X的物质的量浓度由0.1mol/L增大到0.19mol/L, 下列判断正确的是:
A. a>b+c B. a<b+c
C. a=b+c D. a=b=c
【答案】A
【解析】
试题分析:达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半,假定平衡不移动,X的浓度为0.2mol/L,达到新平衡时,X的物质的量浓度0.19mol/L,小于0.2mol/L,说明增大压强,平衡向正反应移动,增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,故a>b+c,故答案选A。
考点:化学平衡的影响因素
16.已知下面三个数据:7.2×10-4、4.6×10-4、4.9×10-10分别是下列有关的三种酸的电离常数,若已知下列反应可以发生:
NaCN+HNO2 === HCN+NaNO2
NaCN+HF === HCN+NaF
NaNO2+HF === HNO2+NaF
由此可判断下列叙述不正确的是
A. K(HF)=7.2×10-4
B. K(HNO2)=4.9×10-10
C. 酸性:HF>HNO2>HCN
D. K(HCN)<K(HNO2)<K(HF)
【答案】B
【解析】
试题分析:根据较强的酸制备较弱的酸的原理判断:NaCN + HNO2HCN + NaNO2,酸性强弱顺序是HNO2>HCN;NaCN + HFHCN + NaF,酸性强弱顺序是HF>HCN; NaNO2 + HFHNO2 + NaF,酸性强弱顺序是HF>HNO2;故三种酸的酸性强弱顺序是HF>HNO2>HCN。酸性越强,电离常数越大,因此亚硝酸的电离常数应该是4.6×10-4,选项B不正确,其余选项都是正确的,答案选B。
考点:考查酸性强弱的有关判断以及电离常数的应用
【名师点晴】本题是高考中的常见考点之一,该题的解题关键是掌握好“较强的酸制备较弱的酸的原理”,然后灵活运用即可。
17.对氨水溶液中存在电离平衡NH3·H2ONH4++OH-,下列叙述正确的是
A. 加水后,溶液中n(OH-)增大
B. 加入少量浓盐酸,溶液中c(OH-)增大
C. 加入少量浓NaOH溶液,电离平衡向正反应方向移动
D. 加入少量NH4Cl固体,溶液中c(NH4+)减少
【答案】A
【解析】
【分析】
加水稀释时,促进氨水电离,c (OH-)减小,n(OH-)增大;加入少量浓盐酸,氢离子和氢氧根离子反应生成水,c (OH-)减小;加入少量浓NaOH溶液,溶液中c (OH-)增大,则抑制一水合氨电离;加入少量NH4Cl固体,c (NH4+)增大,平衡左移。
【详解】A项,加水使NH3·H2O电离平衡右移,n(OH-)增大;B项,加入少量浓盐酸使c(OH-)减小;C项,加入浓NaOH溶液,电离平衡向左移动;D项,加NH4Cl固体,c(NH4+)增大。
【点睛】本题考查了弱电解质的电离,明确影响弱电解质电离的因素是解答关键,弱电解质的电离是吸热反应,降低温度抑制弱电解质电离,向氨水中加入酸促进一水合氨电离,加入碱抑制一水合氨电离,加水稀释促进一水合氨电离。
18.下列说法正确的是
①恰好中和10 mL 0.1 mol·L-1盐酸与100 mL 0.01 mol·L-1醋酸所需NaOH物质的量不同
②常温下,体积相同、pH相等的盐酸和硫酸溶液中,H+的物质的量相等
③常温下,pH=3的醋酸溶液中c(H+)与pH=11的氨水中的c(OH-)相等
④常温下,锌与pH=4的盐酸反应比跟pH=3的醋酸溶液反应强烈
A. ①② B. ①④
C. ②③ D. ③④、
【答案】C
【解析】
【分析】
①中和不同浓度的酸时,所需NaOH物质的量与酸的物质的量成正比;
②常温下,不同酸中c(H+)=10-pHmol·L-1;
③常温下,pH=3的醋酸溶液中c(H+)=10-pHmol·L-1,pH=11的氨水中的c(OH-)=10-14/10-pHmol·L-1;
④常温下,锌与酸反应时,反应剧烈程度与氢离子浓度的成正比.
【详解】①中和不同浓度的酸时,所需NaOH物质的量与酸的物质的量成正比,10 mL 0.1 mol·L-1盐酸与100 mL 0.01 mol·L-1醋酸的物质的量相等,都是0.001mol,所以中和时需要NaOH的物质的量相等,故错误;
②常温下,不同酸中c(H+)=10-pHmol·L-1,硫酸和盐酸的pH相等,所以氢离子浓度相等,体积相等时,氢离子的物质的量相等,故正确;
③常温下,pH=3的醋酸溶液中c(H+)=10-pHmol·L-1=10-3 mol·L-1,pH=11的氨水中的c(OH-)=10-14/10-pHmol·L-1=10-3 mol·L-1,故正确;
④常温下,锌与酸反应时,反应剧烈程度与氢离子的浓度成正比,pH=4的盐酸中氢离子浓度小于pH=3的醋酸溶液中氢离子浓度,所以后者反应程度剧烈,故错误;
故选:C。
【点睛】本题考查弱电解质的电离及溶液pH的有关计算,知道氢离子浓度与溶液pH的相互换算,注意①中消耗NaOH的物质的量与酸的强弱无关,④中反应速率只与离子浓度有关,与电解质强弱无关,为易错点.
19.在下列反应中:A2(g)+B2(g)2AB(g) ΔH<0,当其达到平衡时,在下图所示的曲线中,符合勒夏特列原理的是
A. ①② B. ③④ C. ①④ D. ①⑤
【答案】D
【解析】
【分析】
该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,AB的体积分数降低;该反应反应前后气体的体积不变,增大压强,平衡不移动,AB的体积分数不变,结合图象AB的体积分数与温度、压强变化选择.
【详解】该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,AB的体积分数降低,由左图可知,曲线①符合变化;
该反应反应前后气体的体积不变,增大压强,平衡不移动,AB的体积分数不变,由右图可知,曲线⑤符合变化;
故选:D。
20.在一固定容积的密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(气)+B(气) xC(气),达到平衡后,C的体积分数为W%。若维持容器体积和温度不变,按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质,达到平衡后,C的体积分数仍为W%,则x值为
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
【答案】BC
【解析】
【分析】
恒温恒容下,开始充入2molA和1molB与开始充入0.6molA、0.3molB和1.4molC达到平衡后,C的体积分数为W%,说明为完全等效平衡,按化学计量数转化到左边,满足n(A)=2mol、n(B)=1mol;另外,如果反应前后气体的总计量数相等,即x=2+1=3时,也是等效平衡.
【详解】在恒温恒容下,充入2molA和1molB与充入0.6molA、0.3molB和1.4molC达到平衡后,C的体积分数为W%,说明两个平衡为完全等效平衡,按化学计量数转化到左边,应该满足:n(A)=2mol、n(B)=1mol,
则:0.6mol+1.4/x ×2=2mol,
解得:x=2,
另外,对于反应前后气体的计量数之和相等的反应,物质的投料呈相同比例时也是等效平衡,所以x=3也是正确的,
所以x可能为2或3,
故选BC。
21.在25 ℃、101 kPa时,2 mol H2在O2中完全燃烧,生成2 mol液态水,放出571.6 kJ热量,则H2的燃烧热ΔH=______________,表示H2燃烧的热化学方程式_________________
【答案】285.8kJ/mol H2(g) +O2(g)═H2O(l); △ H=﹣285.8kJ•mol-1
【解析】
试题分析:燃烧热是指1摩尔可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,水应该为液态。所以生成1摩尔液态水时放出的热量为571.6/2=285.8kJ/mol ,燃烧热的热化学方程式为:H2(g) +O2(g)═H2O(l); △ H=﹣285.8kJ•mol-1
考点: 燃烧热的定义和热化学方程式的书写
【名师点睛】燃烧热是指1摩尔纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,稳定的氧化物指二氧化碳,二氧化硫,液态水等。
22.将化合物A的蒸气1 mol通入0.5 L 的容器中加热,发生反应:2A(g)B(g)+nC(g)。反应到3 min时,容器内A的浓度为0.8 mol·L-1,通过测定得这段时间内的平均速率v(C)=0.6 mol·L-1·min-1,则化学方程式中的n值为________________,用物质B表示这段时间的平均速率v(B)=___________。
【答案】 (1). 3 (2). 0.2mol·L−1·min−1
【解析】
【分析】
根据v=△c/△t计算v(A),利用速率之比等于化学计量数之比计算v(B)及n的值.
【详解】反应到3min时,容器内A的浓度为0.8mol·L-1,则v(A)=(1mol/0.5L-0.8mol·L-1)/3min=0.4mol·L−1·min−1,这段时间内,平均速率ν(C)=0.6mol·L−1·min−1,速率之比等于化学计量数之比,故0.4:0.6=2:n,解得n=3,
v(B)=1/2v(A)=0.2mol·L−1·min−1。
23.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如下表:
T℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=________。
(2)该反应为________ 反应(选填吸热、放热)。
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是________。
a.容器中压强不变 b.混合气体中 c(CO)不变
c.υ正(H2)=υ逆(H2O) d.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为_____ ℃。
【答案】 (1). c(CO)•c(H2O)/c(CO2)•c(H2) (2). 吸热 (3). b、c (4). 830
【解析】
试题分析:(1)由平衡常数的定义知该反应的化学平衡常数K的表达式为K=c(CO)×c(H2O)/c(CO2)×c(H2);
(2)由表中数据知随温度的升高K值增大,即平衡正向移动,而升温时,平衡向吸热反应方向移动,所以该反应为吸热反应。
(3)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,所以b正确;根据反应的方程式可知,反应前后体积不变,所以压强也是不变的,因此选项a不正确;c中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确;平衡时浓度不再发生变化,但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系,因此d不正确,答案选bc。
(4)CO平衡浓度为0.25 mol/L,所以根据方程式可知,消耗CO2和氢气的浓度都是0.25mol,则剩余CO2和氢气的浓度都是(0.5mol/L-0.25mol/L)=0.25mol,因此此时平衡常数是1,所以温度是830℃。
考点:化学平衡常数
点评:化学常数是在一定条件下的可逆反应中,当可逆反应反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值。平衡常数的大小可以衡量反应的程度,平衡常数除了与温度有关系外,还与化学计量数有关系,利用平衡常数可以判断反应进行的方向。
24.高炉炼铁过程中发生的主要反应为:Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
温度/℃
1 000
1 150
1 300
平衡常数
4.0
3.7
3.5
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=________,ΔH________0(填“>”“<”或“=”);
(2)在一个容积为10 L的密闭容器中,1 000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=____ 、CO的平衡转化率=________;
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是________。
A.减少Fe的量 B.增加Fe2O3的量
C.移出部分CO2 D.提高反应温度
E.减小容器的体积 F.加入合适的催化剂
【答案】⑴ K=c(CO2)/c(CO) < ⑵ 0.006mol/(L·min) 60℅ ⑶ C
【解析】
试题分析:(1)根据化学平衡常数的定义可知:K=c(CO2)/c(CO)。由于温度升高化学平衡常数。说明升高温度,平衡向逆反应方向移动。逆反应是吸热反应,该反应的正反应为放热反应 △H<0;
(2) 1/3Fe2O3(s)+ CO(g) 2/3Fe(s) + CO2(g)
起: 1 mol 1 mol 1 mol 1 mol
变: 1/3x x 2/3x x
终: 1 mol- 1/3x 1 mol- x 1 mol+ 2/3x 1 mol+ x
平衡常数只与温度有关,且已知1000℃时 K=4.0
即:K=c(CO2)/c(CO)=解得:x = 0.6 mol 则υ(CO2)= 0.6 mol/ (10L·l0 min) = 0.006 mol/ (L·min)
CO的平衡转化率=℅ = 60℅
(3)因Fe和Fe2O3为固体,对平衡没有影响所以A、B错误;C中CO2为气体生成物,减少生成物浓度平衡向正反应方向移动,故C正确;升高温度平衡向吸热反应方向移动。对于该反应来说是向逆反应方向移动,CO的平衡转化率降低。D错误;因为该反应是前后气体相等的可逆反应。所以减小容器的容积也就是增大压强。化学平衡不发生移动。CO的平衡转化率不变。E错误;催化剂只改变化学反应速率而不影响平衡的移动,故F错误。
考点:考查化学平衡常数、化学反应速率的计算及外界条件对反应物的转化率的影响的知识。
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