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- 第01单元 化学反应的热效应单元测试(B卷•提升能力)-2022-2023学年高二化学同步单元AB卷(人教版2019选择性必修1) 试卷 13 次下载
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第02单元 化学反应速率与化学平衡单元测试(A卷•夯实基础)-2022-2023学年高二化学同步单元AB卷(人教版2019选择性必修1)
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这是一份第02单元 化学反应速率与化学平衡单元测试(A卷•夯实基础)-2022-2023学年高二化学同步单元AB卷(人教版2019选择性必修1),文件包含第02单元化学反应速率与化学平衡单元测试A卷•夯实基础-2022-2023学年高二化学同步单元AB卷人教版2019选择性必修1解析版doc、第02单元化学反应速率与化学平衡单元测试A卷•夯实基础-2022-2023学年高二化学同步单元AB卷人教版2019选择性必修1原卷版doc等2份试卷配套教学资源,其中试卷共24页, 欢迎下载使用。
班级 姓名 学号 分数
第02单元 化学反应速率与化学平衡单元测试(A卷·夯实基础)
(时间:75分钟,满分:100分)
一、选择题(本题共16小题,每小题3分,共48分。)
1.在图Ⅰ中A、B两容器里,分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开,如图Ⅱ,两种气体分子立即都占有了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是( )
A.此过程是从混乱程度小向混乱程度大变化,即熵增大的过程
B.此过程为自发过程,而且没有热量的吸收或放出
C.此过程是自发可逆的
D.此过程从有序到无序,混乱度增大
【答案】C
【详解】
A.由题意“将中间活塞打开(如图所示),两种气体分子立即都分布在两个容器中”,可知该过程为混乱度增大,由有序到无序的过程属于熵增加的过程,故A不选;
B.由题意“将中间活塞打开(如图所示),两种气体分子立即都分布在两个容器中,这是一个不伴随能量变化的自发过程”可知此过程为自发过程,而且没有热量的吸收或放出,故B不选;
C.由题意知该过程中:△H=0,△S>0,所以△H-T△S<0,可知该过程为自发过程,其逆过程不能自发进行,故C选;
D.由题意“将中间活塞打开(如图所示),两种气体分子立即都分布在两个容器中”可知该过程为由有序到无序的过程属于熵增加,混乱度增大的过程,故D不选;
故选:C。
2.下列关于化学反应速率的说法正确的是
A.化学反应速率是指在一段时间内反应物物质的量的减少或生成物物质的量的增加量
B.化学反应速率为0.2mol·L-1·min-1,是指反应经过1min后,某物质的浓度是0.2mol·L-1
C.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象越明显
D.化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢
【答案】D
【详解】
A.化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示,故A错误;
B.化学反应速率为0.2mol·L-1·min-1,是指反应经过1min后,某物质的浓度减少或增加0.2mol·L-1,B错误;
C.有些反应无明显的现象,如酸碱中和反应,故C错误;
D.化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢,故D正确;
故选D。
3.用甲、乙两装置测定锌与稀硫酸反应速率。下列说法错误的是
A.甲乙两实验均需要秒表
B.实验前将乙装置注射器活塞外拉,放开后若回到原位,说明气密性良好
C.其他条件相同时,乙装置所测速率比甲装置误差小
D.甲、乙装置是通过测单位时间锌的质量变化测定反应速率
【答案】D
【详解】
A.甲、乙两装置需要测定单位时间内产生氢气的体积,需要用到秒表,故A正确;
B.实验前将乙装置注射器活塞外拉,体系内压强减小,若气密性良好,在外界大气压作用下,活塞会回到原位,故B正确;
C.甲装置中稀硫酸进入体系,占用一定体积,活塞右移,且随着稀硫酸不断加入,锥形瓶中反应生成的水越来越多,加入的稀硫酸溶液被稀释,浓度不确定,会造成误差,用乙装置可以减小稀硫酸溶液体积和浓度的变化造成的实验误差,故C正确;
D.甲、乙装置是通过测定单位时间内产生氢气的体积测定反应速率,故D错误;
故选:D。
4.在一定条件下,反应在密闭容器中进行,内氨的质量增加了,则反应速率为
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】
根据题意知,内氨的质量增加了,其物质的量为:=,,利用化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比计算得,,故C正确。
故答案为:C。
5.下列说法正确的是
A.NaOH固体溶于水是吸热过程
B.催化剂对化学反应速率无影响
C.升高温度可以加快化学反应速率
D.凡是需要加热才能发生的化学反应都是吸热反应
【答案】C
【详解】
A.固体NaOH溶于水,溶液温度显著升高,说明是放入过程,描述错误,不符题意;
B.合适的催化剂通过改变反应进程影响化学反应速率,描述错误,不符题意;
C.升高温度可以提供更多能量促使相同时间内反应物化学键更多断裂,形成更多生成物,进而加快化学反应速率,描述正确,符合题意;
D.部分放热反应需在较高温度下发生,但反应一旦开始,放出的热量就足以支持反应进行下去,例如铝热反应、碳的燃烧等。故此需要持续加热的化学反应才是吸热反应,描述错误,不符题意;
综上,本题选C。
6.实验室利用下列实验方案探究影响化学反应速率的因素,有关说法错误的是
实验编号
温度℃
酸性溶液
溶液
①
25
4mL 0.01mol/L
2mL0.1mol/L
②
25
4mL 0.01mol/L
2mL0.2mol/L
③
50
4mL 0.01mol/L
2mL0.1mol/L
A.实验中要记录溶液褐色所需要的时间
B.对比实验①②探究的是浓度对化学反应速率的影响
C.对比实验①③探究的是温度对化学反应速率的影响
D.起始时向①中加入固体,不影响其反应速率
【答案】D
【详解】
A.探究影响化学反应速率的因素需要记录溶液褪色所需时间,故A正确;
B.实验①②只有浓度不同,探究的是浓度对化学反应速率的影响,故B正确;
C.实验①③只有温度不同,探究的是温度对化学反应速率的影响,故C正确;
D.起始向①中加入固体,引入离子Mn2+,Mn2+催化该氧化还原反应,影响其反应速率,故D错误;
故答案为D。
7.反应A(g)+B(g)C(g)+D(s)ΔH>0在恒温恒容条件下进行,下列条件的改变一定能使其逆反应速率加快的是
A.升高温度 B.充入氦气使压强增大
C.减少A或B的物质的量 D.增大D的物质的量
【答案】A
【详解】
A.升高温度一定加快反应速率,A正确;
B.充入氦气使压强增大,但反应物浓度不变,反应速率不变,B错误;
C.减少A或B的物质的量,反应物浓度减小,反应速率减小,C错误;
D.物质D是固体,增大D的物质的量,反应速率不变,D错误;
答案选A。
8.下列说法中错误的是
A.对有气体参加的化学反应,减小容器体积、体系压强增大,可使单位体积内活化分子数增加,因而反应速率增大
B.活化分子之间发生的碰撞一定为有效碰撞
C.升高温度,一般可使活化分子的百分数增大,因而反应速率增大
D.加入适宜的催化剂,可使活化分子的百分数大大增加,从而增大化学反应的速率
【答案】B
【详解】
A.有气体参加的反应,减小容器体积,可增大单位体积内的活化分子数,分子的碰撞次数增多,反应速率加快,A正确;
B.活化分子发生碰撞时,只有一部分碰撞为有效碰撞,能够发生化学反应,B错误;
C.升高温度,体系的能量增大,活化分子的数目增多,活化分子的百分数增大,反应速率增大,C正确;
D.加入适宜的催化剂,可降低反应的活化能,从而增大活化分子的百分数,加快化学反应的速率,D正确;
故选B。
9.臭氧层中O3分解过程如图所示,下列说法不正确的是
A.催化反应①②均为放热反应
B.E1是催化反应①对应的正反应的活化能
C.(E2+E3)是催化反应②对应的逆反应的活化能
D.总反应的ΔH=-E3(E3>0)
【答案】A
【详解】
A.由图可知,反应①中生成物能量高于反应物,则催化反应①是吸热反应,A项错误;
B.由图可知,E1是催化反应①对应的正反应的活化能,B项正确;
C.催化反应②对应的逆反应的活化能为(E2+E3),C项正确;
D.对于总分应,反应物能量高于生成物能量,则ΔH<0,E3>0,所以ΔH=-E3,D项正确;
答案选A。
10.已知(设、不随温度而变化),当时反应能自发进行。关于反应,。下列说法正确的是
A.低温下能自发进行 B.任意湿度下都不能自发进行
C.高温下能自发进行 D.任意温度下都能自发进行
【答案】C
【详解】
反应,若,则反应可自发进行,,,因此T为较大正数时,反应能自发进行,故答案为C。
11.一定温度下,将2mol和1mol充入一定容密闭容器中,在催化剂存在下进行反应:,下列说法不正确的是
A.该反应的二氧化硫可全部转化为三氧化硫
B.反应过程中和物质的量之和不变
C.通过调控反应条件,可以提高该反应进行的程度
D.达到平衡时,容器内压强不再改变
【答案】A
【详解】
A.可逆反应无论进行多长时间,反应物都不可能100%地全部转化为生成物,故A错误;
B.根据S元素守恒可知,S的总的物质的量保持不变,即SO2和SO3物质的量之和一定为2mol,故B正确;
C.可通过调节反应温度等条件,可提高反应进行的程度,故C正确;
D.该反应前后气体分子数之和不相等,即压强是一变量,达到平衡时,容器内压强不再改变,故D正确;
故选:A。
12.对于反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)的平衡常数,下列说法正确的是
A.增大H2O(g)的浓度或减小H2的浓度,会使平衡常数减小
B.改变反应的温度,平衡常数不一定变化
C.K=
D.K=
【答案】D
【详解】
A、平衡常数随温度变化,不随浓度变化,增大c(H2O)或减小c(H2),该反应平衡常数不变,选项A错误;
B、反应过程中一定伴随能量变化,改变温度平衡一定发生变化,平衡常数一定变化,选项B错误;
C、平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到,固体和纯液体不写入表达式,平衡常数表达式为:K=,选项C错误;
D、平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到,固体和纯液体不写入表达式,平衡常数表达式为:K=,选项D正确;
答案选D。
13.在一定体积的密闭容器中,进行反应:2X(g)+Y(s)Z(g)+W(g) DH=akJ·mol-1,若其化学平衡常数K和温度t的关系如表。下列叙述正确的是
t/℃
700
800
900
1000
1200
K
0.6
1.0
1.3
1.8
2.7
A.a<0
B.该反应的化学平衡常数表达式为:K=
C.若在4L容器中通X和Y各1mol,在800℃下反应,某时刻测得X的物质的量为mol,说明该反应已达平衡
D.在1000℃时,反应Z(g)+W(g)2X(g)+Y(s)的平衡常数为1.8
【答案】C
【详解】
A. 由表格数据可知,随温度升高,平衡常数增大,则该反应的正反应为吸热反应,则a>0,故A错误;
B. 固体物质不能代入平衡常数的表达式,则该反应的化学平衡常数表达式为:,故B错误;
C. 若在4L容器中通X和Y各1mol,在800℃下反应,某时刻测得X的物质的量为mol,可列出三段式为(mol):,由于反应前后气体物质的量不变,则可用物质的量代替浓度计算浓度商,则,说明该反应已达平衡,故C正确;
D. 在1000℃时,反应2X(g)+Y(s)Z(g)+W(g)的平衡常数为1.8,其逆反应Z(g)+W(g)2X(g)+Y(s)的平衡常数应为其平衡常数的倒数为,故D错误;
故选C。
14.下列关于工业合成氨的叙述错误的是( )
A.在动力、设备,材料允许的情况下,反应尽可能在高压下进行
B.温度越高越有利于工业合成氨
C.在工业合成氨中,N2、H2的循环利用可降低成本
D.及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动
【答案】B
【详解】
A.合成氨的正反应为气体体积缩小的反应,压强越大,反应物的转化率越高,则在动力、设备、材料允许的条件下尽可能在高压下进行,故A正确;
B.合成氨的正反应为放热反应,升高温度后不利于氨气的生成,故B错误;
C.合成氨中N2和H2的循环使用,可以提高原料气的利用率,降低成本,故C正确;
D.及时从反应体系中分离出氨气,反应物浓度减小,有利于平衡向正反应方向移动,故D正确;
故选:B。
15.一定温度下,在恒容密闭容器中充入NO,发生可逆反应2NO (g) ⇌ N2 (g) + O2 (g) △H<0。反应达到平衡后,若改变某一个条件,下列八条曲线(①~⑧)正确的是( )
A.①⑥⑧ B.①⑤⑦ C.②③⑧ D.②④⑦
【答案】B
【详解】
该可逆反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数K减小,故曲线①正确、曲线②错误;
催化剂能同等程度地改变正反应速率和逆反应速率,但对化学平衡无影响,则改变催化剂的用量不能改变反应物的转化率,曲线③、④错误;
平衡常数K值只与温度有关,与浓度、压强、催化剂等无关,则增大NO的物质的量,平衡常数不变,曲线⑤正确、曲线⑥错误;
该可逆反应为反应前后气体分子数不变的反应,增大压强,平衡不移动,如果是缩小容器的体积使压强增大,则各物质的浓度都增大,曲线⑦正确、曲线⑧错误;
综上所述,曲线①⑤⑦正确,答案选B。
16.一定条件下,在体积为10L的密闭容器中充入1molX和1molY进行反应:2X(g)+Y(g)⇌Z(g),60s后反应达到平衡,生成Z的物质的量为0.3mol。下列说法正确的是
A.X的平衡转化率为50%
B.若将容器体积变为5L,则Z的平衡浓度大于原来的2倍
C.若增大压强,则Y的平衡转化率减小
D.若升高温度,X的体积分数增大,则该反应的ΔH>0
【答案】B
【详解】
A.根据反应:2X(g)+Y(g)⇌Z(g),60s后反应达到平衡,生成Z的物质的量为0.3mol,则消耗X的物质的量为0.6mol,则X平衡转化率为0.6mol÷1mol×100%=60%,故A错误,不符合题意;
B.若将容器体积变为5L,体积缩小原来的一半,若平衡不移动,Z的平衡浓度应等于原来的2倍,而反应2X(g)+Y(g)⇌Z(g),两边物质的化学计量数之和,左边大于右边,体积缩小,平衡向化学计量数小的一方移动,则Z的浓度增大,比平衡时的二倍要大,故B正确,符合题意;
C.若增大压强,平衡向正反应方向移动,则Y的平衡转化率增大,故C错误,不符合题意;
D.若升高温度,X的体积分数增大,说明平衡向逆反应方向移动,向吸热的方向移动,逆反应为吸热反应,而正反应为放热反应,则该反应的ΔH<0,故D错误,不符合题意;
故选B。
二、非选择题(本题共5小题,共52分。)
17.(8分)在一体积固定的密闭容器中加入反应物A、B,发生如下反应:A(g)+2B(g)=3C(g)。反应2 min后,A的浓度从开始时的1.0 mol·L-1降到0.8 mol·L-1。.已知反应开始时B的浓度是1.6 mol·L-1。求:
(1)2 min末B的浓度___________mol/L。
(2)2 min内A的平均反应速率___________mol/(Lmin)。
(3)2 min内C的平均反应速率___________mol/(Lmin)。
(4)2 min末时物质B的转化率为___________。
【答案】(1)1.2 (2)0.1 (3)0.3 (4)25%
【详解】
(1)在2 min内A物质的浓度改变了△c(A)=1.0 mol·L-1-0.8 mol·L-1=0.2 mol/L,根据方程式物质反应关系可知A、B两种物质反应的比是1:2,所以B物质改变浓度为△c(B)=2△c(A)=0.4 mol/L,由于在反应开始时B的浓度为1.6 mol/L,所以2 min末B的浓度c(B)=1.6 mol/L-0.4 mol/L=1.2 mol/L;
(2)在2 min内A物质的浓度改变了△c(A)=1.0 mol·L-1-0.8 mol·L-1=0.2 mol/L,根据化学反应速率的含义,可知用A的浓度变化表示的平均反应速率v(A)==0.1 mol/(L·min);
(3)在同一时间段内用不同物质表示反应速率,速率比等于方程式中化学计量数的比。V(A):v(C)=1:3,所以2 min内C的平均反应速率v(C)=3v(A)=3×0.1 mol/(L·min)=0.3 mol/(L·min);
(4)在反应开始时B的浓度为1.6 mol/L,2 min内B物质改变浓度为△c(B)=2△c(A)=0.4 mol/L,则2 min末时物质B的转化率为=25%。
【点睛】
在同一时间段内用不同物质表示的化学反应速率,速率比等于方程式中相应的化学计量数的比。固体、纯液体的物质浓度不变,因此不能使用固体或液体物质表示反应速率。
18.(12)在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g)=2HI(g)
(1)保持容器容积不变,向其中充入1 mol H2,反应速率_________。
(2)升高温度,反应速率________。
(3)扩大容器体积,反应速率______。
(4)保持容器内气体压强不变,向其中充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),反应速率________。
(5)保持容器体积不变,向其中充入1 mol N2,反应速率________。
(6)保持容器内气体压强不变,向其中充入1 mol N2,反应速率________。
【答案】(1)增大 (2)增大 (3)减小 (4)不变 (5)不变 (6)减小
【详解】
(1)在容器容积不变时,充入1 mol H2即c(H2)增大,反应物浓度增大,化学反应速率增大;
(2)升高温度,活化分子百分数增加,有效碰撞次数增多,反应速率增大;
(3)扩大容器体积,相当于减小各成分浓度,反应速率减小,
(4)保持容器内气体压强不变,保持充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),压强未变,体积增大,浓度也不变,则速率不变;
(5)保持容器容积不变,充入1mol N2,N2不参与反应,参与反应的各成分浓度未变,则反应速率不变;
(6)保持容器压强不变,充入N2,体积增大,各成分浓度减小,则反应速率减小。
19.(12分)CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题,工业上有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0kJ•mo1-1。将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得的物质的量随时间变化如图所示(实线)。
(1)已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ•mol-1。依据题中信息计算反应:2CH3OH(g)+3O2=2CO2(g)+4H2O(g) △H=__kJ•mol-1。
(2)a点正反应速率___(填大于、等于或小于)逆反应速率,前4min内,用CO2表示的平均反应速率为___mol•L-1•min-1。
(3)平衡时氢气的转化率a=___,该条件下反应的平衡常数K=___。
(4)仅改变某一实验条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,对应的实验条件改变的是___。
(5)二氧化碳催化加氢也可以合成乙烯,该反应是综合利用CO2的热点研究领城。CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C2H4):n(H2O)=___。当反应达到平衡时,若增大压强,则n(C2H4)___(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)-1352.8 (2)大于 或0.167 (3)75% 0.5 (4)增大二氧化碳的量
(5)1:4 变大
【详解】
(1)由题干可知,反应①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ•mo1-1,反应②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2=-483.6kJ•mol-1,根据盖斯定律可知,反应③2CH3OH(g)+3O2=2CO2(g)+4H2O(g)可以由3②-2①得到,故△H=3×(-483.6kJ•mol-1)-2×(-49.0kJ•mo1-1)=-1352.8kJ•mol-1,故答案为:-1352.8kJ•mol-1;
(2)由图中可知,a点以后H2的物质的量还在减小,反应还在向正向进行,故a点正反应速率大于逆反应速率,前4min内,用CO2表示的平均反应速率为=0.167 mol•L-1•min-1,故答案为:大于;0.167;
(3)有图中可知,平衡时氢气的物质的量为2mol,故转化率==75%,由三段式可知:,该条件下反应的平衡常数K===0.5,故答案为:75%,0.5;
(4)由图中可知,改变条件后H2的量减少,达到平衡所需要的时间更短,即反应速率加快,且H2的物质的量是逐渐减少的,故仅改变某一实验条件再进行实验,对应的实验条件改变的是增大二氧化碳的量,增大一种反应物的浓度平衡正向移动,另一种反应物的转化率增大,符合题意,故答案为:增大二氧化碳的量;
(5)二氧化碳催化加氢也可以合成乙烯,该反应是综合利用CO2的热点研究领城。CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,该反应方程式为:2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g),故产物的物质的量之比n(C2H4):n(H2O)= 1:4,该反应正向是一个气体体积减小的反应,故当反应达到平衡时,若增大压强,平衡正向移动,则n(C2H4)变大,故答案为:1:4;变大。
20.(10分)氨是重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一、德国人哈伯在1905年发明了合成氨的方法,其合成原理为 ,他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。向密闭容器中充入和,并使之发生上述反应,请回答下列问题:
(1)当反应达到平衡时,和的浓度之比是___________;和的转化率之比是___________。
(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量___________(填“变大”“变小”或“不变”,下同),混合气体的密度___________。
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将___________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。
(4)若容器恒容、绝热,达到平衡后,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,达到新平衡后,容器内温度___________(填“大于”“小于”或“等于”)原平衡时温度的2倍。
【答案】(1)1:3 1:1 (2)变小 不变 (5)逆向 (4)小于
【详解】
(1)在密闭容器中,开始时,反应消耗,故平衡时,所以平衡时,和的转化率之比为1:1.(2)升高温度,平衡向逆反应方向移动,气体的总物质的量增大,总质量不变,故混合气体的平均相对分子质量变小,由于,不变,故混合气体的密度不变。
(3)达到平衡后,保持压强不变,充入氢气,体系体积增大,相当于减小压强,平衡逆向移动。
(4)恒容时升高温度至原来的2倍,平衡向吸热反应的方向移动,即逆向移动,根据勒夏特列原理,达到新平衡后,容器内温度大于原来的温度,小于原平衡时温度的2倍。
21.(10分)氢气是一种清洁高效的新型能源,如何经济实用的制取氢气成为重要课题。
(1)硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如下:
已知:
反应II:H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g) ΔH2=+327kJ·mol-1
反应III:2HI(aq)=H2(g)+I2(g) ΔH3=+172kJ·mol-1
反应2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+572kJ·mol-1
则反应I的热化学方程式为_______。
(2)H2S可用于高效制取氢气,发生的反应为2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)。
I.若起始时容器中只有H2S,平衡时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图1。
①图中曲线Z表示的物质是_______(填化学式)。
②C点时H2S的转化率为_______(保留一位小数)。
③A点时,设容器内的总压为pPa,则平衡常数Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压x物质的量分数)。
II.若在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0mol H2S、1.0mol H2S,测得不同温度下H2S的平衡转化率如图2所示。
①M点、O点和N点的逆反应速率(M)、(O)和(N)的大小关系为_______(用“>”“<”或“=”表示,下同);
②M、N两点容器内的压强2p(M)_______p(N),平衡常数K(M)、K(N)、K(O)三者的大小关系为_______。
【答案】(1)SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) △H1=-213kJ/mol
(2)S2 66.7% p Pa (M) <(O) <(N) < K(M)= K(O)<K(N)
【详解】
(1)由题干转化关系图可知,反应Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) △H1
又已知:反应Ⅱ:H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+1/2O2(g)△H2=+327 kJ•mol-1 反应Ⅲ:2HI(aq)=H2(g)+I2(g)△H3=+172 kJ•mol-1反应Ⅳ,2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH4=+572kJ·mol-1根据盖斯定律:反应Ⅳ-反应Ⅲ-反应Ⅱ即可得反应Ⅰ,故△H1=ΔH4-△H3-△H2=×572 kJ·mol-1-172 kJ·mol-1-327 kJ·mol-1=-213 kJ·mol-1,故反应I的热化学方程式为:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) △H1=-213kJ/mol,故答案为:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) △H1=-213kJ/mol;
(2)Ⅰ.①起始时容器中只有H2S,随着反应进行,H2与S2的物质的量逐渐增多,且H2的物质的量为S2的两倍,故图中曲线Z表示的物质是S2,曲线Y表示的物质是H2,曲线X表示的物质是H2S,故答案为:S2;
②根据图1可知,C点时有三段式:,故转化率α(H2S)=×100=×100%=66.7%,故答案为:66.7%;
③A点时n(H2S)=n(H2),又根据方程式系数可知,n(H2)=2n(S2),即此时体系中n(H2S):n(H2):n(S2)=2:2:1,,P(H2S)=×p Pa,P(S2)=×p Pa,P(H2)=×p Pa,平衡常数KP===pPa,故答案为:p Pa;
Ⅱ.在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0mol H2S、1.0mol H2S,结合等效平衡可知加入2.0mol H2S的容器内相当于增大压强,平衡逆向移动,H2S的平衡转化率减小,故上方曲线代表加入1.0mol H2S,下方曲线代表加入2.0mol H2S;
①压强越大,浓度越大,反应速率越快,即下方曲线的O点的逆反应速率>上方曲线M点的逆反应速率,即(M)<(O),又温度越高,反应速率越快,即(O) <(N),故答案为:(M) <(O) <(N);
②M、N两点容器内H2S的平衡转化率相同,平衡时N点气体物质的量为M点气体物质的量的两倍,则N点压强为M点压强的两倍,但N点温度较高,所以2P(M)<P(N);升高温度,H2S的平衡转化率增大,平衡正向移动,K增大,即平衡常数K(M)<K(N),温度不变,平衡常数不变,即K(M)=K(O),故答案为:<;K(M)= K(O)<K(N)。
班级 姓名 学号 分数
第02单元 化学反应速率与化学平衡单元测试(A卷·夯实基础)
(时间:75分钟,满分:100分)
一、选择题(本题共16小题,每小题3分,共48分。)
1.在图Ⅰ中A、B两容器里,分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开,如图Ⅱ,两种气体分子立即都占有了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是( )
A.此过程是从混乱程度小向混乱程度大变化,即熵增大的过程
B.此过程为自发过程,而且没有热量的吸收或放出
C.此过程是自发可逆的
D.此过程从有序到无序,混乱度增大
【答案】C
【详解】
A.由题意“将中间活塞打开(如图所示),两种气体分子立即都分布在两个容器中”,可知该过程为混乱度增大,由有序到无序的过程属于熵增加的过程,故A不选;
B.由题意“将中间活塞打开(如图所示),两种气体分子立即都分布在两个容器中,这是一个不伴随能量变化的自发过程”可知此过程为自发过程,而且没有热量的吸收或放出,故B不选;
C.由题意知该过程中:△H=0,△S>0,所以△H-T△S<0,可知该过程为自发过程,其逆过程不能自发进行,故C选;
D.由题意“将中间活塞打开(如图所示),两种气体分子立即都分布在两个容器中”可知该过程为由有序到无序的过程属于熵增加,混乱度增大的过程,故D不选;
故选:C。
2.下列关于化学反应速率的说法正确的是
A.化学反应速率是指在一段时间内反应物物质的量的减少或生成物物质的量的增加量
B.化学反应速率为0.2mol·L-1·min-1,是指反应经过1min后,某物质的浓度是0.2mol·L-1
C.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象越明显
D.化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢
【答案】D
【详解】
A.化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示,故A错误;
B.化学反应速率为0.2mol·L-1·min-1,是指反应经过1min后,某物质的浓度减少或增加0.2mol·L-1,B错误;
C.有些反应无明显的现象,如酸碱中和反应,故C错误;
D.化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢,故D正确;
故选D。
3.用甲、乙两装置测定锌与稀硫酸反应速率。下列说法错误的是
A.甲乙两实验均需要秒表
B.实验前将乙装置注射器活塞外拉,放开后若回到原位,说明气密性良好
C.其他条件相同时,乙装置所测速率比甲装置误差小
D.甲、乙装置是通过测单位时间锌的质量变化测定反应速率
【答案】D
【详解】
A.甲、乙两装置需要测定单位时间内产生氢气的体积,需要用到秒表,故A正确;
B.实验前将乙装置注射器活塞外拉,体系内压强减小,若气密性良好,在外界大气压作用下,活塞会回到原位,故B正确;
C.甲装置中稀硫酸进入体系,占用一定体积,活塞右移,且随着稀硫酸不断加入,锥形瓶中反应生成的水越来越多,加入的稀硫酸溶液被稀释,浓度不确定,会造成误差,用乙装置可以减小稀硫酸溶液体积和浓度的变化造成的实验误差,故C正确;
D.甲、乙装置是通过测定单位时间内产生氢气的体积测定反应速率,故D错误;
故选:D。
4.在一定条件下,反应在密闭容器中进行,内氨的质量增加了,则反应速率为
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】
根据题意知,内氨的质量增加了,其物质的量为:=,,利用化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比计算得,,故C正确。
故答案为:C。
5.下列说法正确的是
A.NaOH固体溶于水是吸热过程
B.催化剂对化学反应速率无影响
C.升高温度可以加快化学反应速率
D.凡是需要加热才能发生的化学反应都是吸热反应
【答案】C
【详解】
A.固体NaOH溶于水,溶液温度显著升高,说明是放入过程,描述错误,不符题意;
B.合适的催化剂通过改变反应进程影响化学反应速率,描述错误,不符题意;
C.升高温度可以提供更多能量促使相同时间内反应物化学键更多断裂,形成更多生成物,进而加快化学反应速率,描述正确,符合题意;
D.部分放热反应需在较高温度下发生,但反应一旦开始,放出的热量就足以支持反应进行下去,例如铝热反应、碳的燃烧等。故此需要持续加热的化学反应才是吸热反应,描述错误,不符题意;
综上,本题选C。
6.实验室利用下列实验方案探究影响化学反应速率的因素,有关说法错误的是
实验编号
温度℃
酸性溶液
溶液
①
25
4mL 0.01mol/L
2mL0.1mol/L
②
25
4mL 0.01mol/L
2mL0.2mol/L
③
50
4mL 0.01mol/L
2mL0.1mol/L
A.实验中要记录溶液褐色所需要的时间
B.对比实验①②探究的是浓度对化学反应速率的影响
C.对比实验①③探究的是温度对化学反应速率的影响
D.起始时向①中加入固体,不影响其反应速率
【答案】D
【详解】
A.探究影响化学反应速率的因素需要记录溶液褪色所需时间,故A正确;
B.实验①②只有浓度不同,探究的是浓度对化学反应速率的影响,故B正确;
C.实验①③只有温度不同,探究的是温度对化学反应速率的影响,故C正确;
D.起始向①中加入固体,引入离子Mn2+,Mn2+催化该氧化还原反应,影响其反应速率,故D错误;
故答案为D。
7.反应A(g)+B(g)C(g)+D(s)ΔH>0在恒温恒容条件下进行,下列条件的改变一定能使其逆反应速率加快的是
A.升高温度 B.充入氦气使压强增大
C.减少A或B的物质的量 D.增大D的物质的量
【答案】A
【详解】
A.升高温度一定加快反应速率,A正确;
B.充入氦气使压强增大,但反应物浓度不变,反应速率不变,B错误;
C.减少A或B的物质的量,反应物浓度减小,反应速率减小,C错误;
D.物质D是固体,增大D的物质的量,反应速率不变,D错误;
答案选A。
8.下列说法中错误的是
A.对有气体参加的化学反应,减小容器体积、体系压强增大,可使单位体积内活化分子数增加,因而反应速率增大
B.活化分子之间发生的碰撞一定为有效碰撞
C.升高温度,一般可使活化分子的百分数增大,因而反应速率增大
D.加入适宜的催化剂,可使活化分子的百分数大大增加,从而增大化学反应的速率
【答案】B
【详解】
A.有气体参加的反应,减小容器体积,可增大单位体积内的活化分子数,分子的碰撞次数增多,反应速率加快,A正确;
B.活化分子发生碰撞时,只有一部分碰撞为有效碰撞,能够发生化学反应,B错误;
C.升高温度,体系的能量增大,活化分子的数目增多,活化分子的百分数增大,反应速率增大,C正确;
D.加入适宜的催化剂,可降低反应的活化能,从而增大活化分子的百分数,加快化学反应的速率,D正确;
故选B。
9.臭氧层中O3分解过程如图所示,下列说法不正确的是
A.催化反应①②均为放热反应
B.E1是催化反应①对应的正反应的活化能
C.(E2+E3)是催化反应②对应的逆反应的活化能
D.总反应的ΔH=-E3(E3>0)
【答案】A
【详解】
A.由图可知,反应①中生成物能量高于反应物,则催化反应①是吸热反应,A项错误;
B.由图可知,E1是催化反应①对应的正反应的活化能,B项正确;
C.催化反应②对应的逆反应的活化能为(E2+E3),C项正确;
D.对于总分应,反应物能量高于生成物能量,则ΔH<0,E3>0,所以ΔH=-E3,D项正确;
答案选A。
10.已知(设、不随温度而变化),当时反应能自发进行。关于反应,。下列说法正确的是
A.低温下能自发进行 B.任意湿度下都不能自发进行
C.高温下能自发进行 D.任意温度下都能自发进行
【答案】C
【详解】
反应,若,则反应可自发进行,,,因此T为较大正数时,反应能自发进行,故答案为C。
11.一定温度下,将2mol和1mol充入一定容密闭容器中,在催化剂存在下进行反应:,下列说法不正确的是
A.该反应的二氧化硫可全部转化为三氧化硫
B.反应过程中和物质的量之和不变
C.通过调控反应条件,可以提高该反应进行的程度
D.达到平衡时,容器内压强不再改变
【答案】A
【详解】
A.可逆反应无论进行多长时间,反应物都不可能100%地全部转化为生成物,故A错误;
B.根据S元素守恒可知,S的总的物质的量保持不变,即SO2和SO3物质的量之和一定为2mol,故B正确;
C.可通过调节反应温度等条件,可提高反应进行的程度,故C正确;
D.该反应前后气体分子数之和不相等,即压强是一变量,达到平衡时,容器内压强不再改变,故D正确;
故选:A。
12.对于反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)的平衡常数,下列说法正确的是
A.增大H2O(g)的浓度或减小H2的浓度,会使平衡常数减小
B.改变反应的温度,平衡常数不一定变化
C.K=
D.K=
【答案】D
【详解】
A、平衡常数随温度变化,不随浓度变化,增大c(H2O)或减小c(H2),该反应平衡常数不变,选项A错误;
B、反应过程中一定伴随能量变化,改变温度平衡一定发生变化,平衡常数一定变化,选项B错误;
C、平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到,固体和纯液体不写入表达式,平衡常数表达式为:K=,选项C错误;
D、平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到,固体和纯液体不写入表达式,平衡常数表达式为:K=,选项D正确;
答案选D。
13.在一定体积的密闭容器中,进行反应:2X(g)+Y(s)Z(g)+W(g) DH=akJ·mol-1,若其化学平衡常数K和温度t的关系如表。下列叙述正确的是
t/℃
700
800
900
1000
1200
K
0.6
1.0
1.3
1.8
2.7
A.a<0
B.该反应的化学平衡常数表达式为:K=
C.若在4L容器中通X和Y各1mol,在800℃下反应,某时刻测得X的物质的量为mol,说明该反应已达平衡
D.在1000℃时,反应Z(g)+W(g)2X(g)+Y(s)的平衡常数为1.8
【答案】C
【详解】
A. 由表格数据可知,随温度升高,平衡常数增大,则该反应的正反应为吸热反应,则a>0,故A错误;
B. 固体物质不能代入平衡常数的表达式,则该反应的化学平衡常数表达式为:,故B错误;
C. 若在4L容器中通X和Y各1mol,在800℃下反应,某时刻测得X的物质的量为mol,可列出三段式为(mol):,由于反应前后气体物质的量不变,则可用物质的量代替浓度计算浓度商,则,说明该反应已达平衡,故C正确;
D. 在1000℃时,反应2X(g)+Y(s)Z(g)+W(g)的平衡常数为1.8,其逆反应Z(g)+W(g)2X(g)+Y(s)的平衡常数应为其平衡常数的倒数为,故D错误;
故选C。
14.下列关于工业合成氨的叙述错误的是( )
A.在动力、设备,材料允许的情况下,反应尽可能在高压下进行
B.温度越高越有利于工业合成氨
C.在工业合成氨中,N2、H2的循环利用可降低成本
D.及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动
【答案】B
【详解】
A.合成氨的正反应为气体体积缩小的反应,压强越大,反应物的转化率越高,则在动力、设备、材料允许的条件下尽可能在高压下进行,故A正确;
B.合成氨的正反应为放热反应,升高温度后不利于氨气的生成,故B错误;
C.合成氨中N2和H2的循环使用,可以提高原料气的利用率,降低成本,故C正确;
D.及时从反应体系中分离出氨气,反应物浓度减小,有利于平衡向正反应方向移动,故D正确;
故选:B。
15.一定温度下,在恒容密闭容器中充入NO,发生可逆反应2NO (g) ⇌ N2 (g) + O2 (g) △H<0。反应达到平衡后,若改变某一个条件,下列八条曲线(①~⑧)正确的是( )
A.①⑥⑧ B.①⑤⑦ C.②③⑧ D.②④⑦
【答案】B
【详解】
该可逆反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数K减小,故曲线①正确、曲线②错误;
催化剂能同等程度地改变正反应速率和逆反应速率,但对化学平衡无影响,则改变催化剂的用量不能改变反应物的转化率,曲线③、④错误;
平衡常数K值只与温度有关,与浓度、压强、催化剂等无关,则增大NO的物质的量,平衡常数不变,曲线⑤正确、曲线⑥错误;
该可逆反应为反应前后气体分子数不变的反应,增大压强,平衡不移动,如果是缩小容器的体积使压强增大,则各物质的浓度都增大,曲线⑦正确、曲线⑧错误;
综上所述,曲线①⑤⑦正确,答案选B。
16.一定条件下,在体积为10L的密闭容器中充入1molX和1molY进行反应:2X(g)+Y(g)⇌Z(g),60s后反应达到平衡,生成Z的物质的量为0.3mol。下列说法正确的是
A.X的平衡转化率为50%
B.若将容器体积变为5L,则Z的平衡浓度大于原来的2倍
C.若增大压强,则Y的平衡转化率减小
D.若升高温度,X的体积分数增大,则该反应的ΔH>0
【答案】B
【详解】
A.根据反应:2X(g)+Y(g)⇌Z(g),60s后反应达到平衡,生成Z的物质的量为0.3mol,则消耗X的物质的量为0.6mol,则X平衡转化率为0.6mol÷1mol×100%=60%,故A错误,不符合题意;
B.若将容器体积变为5L,体积缩小原来的一半,若平衡不移动,Z的平衡浓度应等于原来的2倍,而反应2X(g)+Y(g)⇌Z(g),两边物质的化学计量数之和,左边大于右边,体积缩小,平衡向化学计量数小的一方移动,则Z的浓度增大,比平衡时的二倍要大,故B正确,符合题意;
C.若增大压强,平衡向正反应方向移动,则Y的平衡转化率增大,故C错误,不符合题意;
D.若升高温度,X的体积分数增大,说明平衡向逆反应方向移动,向吸热的方向移动,逆反应为吸热反应,而正反应为放热反应,则该反应的ΔH<0,故D错误,不符合题意;
故选B。
二、非选择题(本题共5小题,共52分。)
17.(8分)在一体积固定的密闭容器中加入反应物A、B,发生如下反应:A(g)+2B(g)=3C(g)。反应2 min后,A的浓度从开始时的1.0 mol·L-1降到0.8 mol·L-1。.已知反应开始时B的浓度是1.6 mol·L-1。求:
(1)2 min末B的浓度___________mol/L。
(2)2 min内A的平均反应速率___________mol/(Lmin)。
(3)2 min内C的平均反应速率___________mol/(Lmin)。
(4)2 min末时物质B的转化率为___________。
【答案】(1)1.2 (2)0.1 (3)0.3 (4)25%
【详解】
(1)在2 min内A物质的浓度改变了△c(A)=1.0 mol·L-1-0.8 mol·L-1=0.2 mol/L,根据方程式物质反应关系可知A、B两种物质反应的比是1:2,所以B物质改变浓度为△c(B)=2△c(A)=0.4 mol/L,由于在反应开始时B的浓度为1.6 mol/L,所以2 min末B的浓度c(B)=1.6 mol/L-0.4 mol/L=1.2 mol/L;
(2)在2 min内A物质的浓度改变了△c(A)=1.0 mol·L-1-0.8 mol·L-1=0.2 mol/L,根据化学反应速率的含义,可知用A的浓度变化表示的平均反应速率v(A)==0.1 mol/(L·min);
(3)在同一时间段内用不同物质表示反应速率,速率比等于方程式中化学计量数的比。V(A):v(C)=1:3,所以2 min内C的平均反应速率v(C)=3v(A)=3×0.1 mol/(L·min)=0.3 mol/(L·min);
(4)在反应开始时B的浓度为1.6 mol/L,2 min内B物质改变浓度为△c(B)=2△c(A)=0.4 mol/L,则2 min末时物质B的转化率为=25%。
【点睛】
在同一时间段内用不同物质表示的化学反应速率,速率比等于方程式中相应的化学计量数的比。固体、纯液体的物质浓度不变,因此不能使用固体或液体物质表示反应速率。
18.(12)在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g)=2HI(g)
(1)保持容器容积不变,向其中充入1 mol H2,反应速率_________。
(2)升高温度,反应速率________。
(3)扩大容器体积,反应速率______。
(4)保持容器内气体压强不变,向其中充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),反应速率________。
(5)保持容器体积不变,向其中充入1 mol N2,反应速率________。
(6)保持容器内气体压强不变,向其中充入1 mol N2,反应速率________。
【答案】(1)增大 (2)增大 (3)减小 (4)不变 (5)不变 (6)减小
【详解】
(1)在容器容积不变时,充入1 mol H2即c(H2)增大,反应物浓度增大,化学反应速率增大;
(2)升高温度,活化分子百分数增加,有效碰撞次数增多,反应速率增大;
(3)扩大容器体积,相当于减小各成分浓度,反应速率减小,
(4)保持容器内气体压强不变,保持充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),压强未变,体积增大,浓度也不变,则速率不变;
(5)保持容器容积不变,充入1mol N2,N2不参与反应,参与反应的各成分浓度未变,则反应速率不变;
(6)保持容器压强不变,充入N2,体积增大,各成分浓度减小,则反应速率减小。
19.(12分)CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题,工业上有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0kJ•mo1-1。将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得的物质的量随时间变化如图所示(实线)。
(1)已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ•mol-1。依据题中信息计算反应:2CH3OH(g)+3O2=2CO2(g)+4H2O(g) △H=__kJ•mol-1。
(2)a点正反应速率___(填大于、等于或小于)逆反应速率,前4min内,用CO2表示的平均反应速率为___mol•L-1•min-1。
(3)平衡时氢气的转化率a=___,该条件下反应的平衡常数K=___。
(4)仅改变某一实验条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,对应的实验条件改变的是___。
(5)二氧化碳催化加氢也可以合成乙烯,该反应是综合利用CO2的热点研究领城。CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C2H4):n(H2O)=___。当反应达到平衡时,若增大压强,则n(C2H4)___(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)-1352.8 (2)大于 或0.167 (3)75% 0.5 (4)增大二氧化碳的量
(5)1:4 变大
【详解】
(1)由题干可知,反应①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ•mo1-1,反应②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2=-483.6kJ•mol-1,根据盖斯定律可知,反应③2CH3OH(g)+3O2=2CO2(g)+4H2O(g)可以由3②-2①得到,故△H=3×(-483.6kJ•mol-1)-2×(-49.0kJ•mo1-1)=-1352.8kJ•mol-1,故答案为:-1352.8kJ•mol-1;
(2)由图中可知,a点以后H2的物质的量还在减小,反应还在向正向进行,故a点正反应速率大于逆反应速率,前4min内,用CO2表示的平均反应速率为=0.167 mol•L-1•min-1,故答案为:大于;0.167;
(3)有图中可知,平衡时氢气的物质的量为2mol,故转化率==75%,由三段式可知:,该条件下反应的平衡常数K===0.5,故答案为:75%,0.5;
(4)由图中可知,改变条件后H2的量减少,达到平衡所需要的时间更短,即反应速率加快,且H2的物质的量是逐渐减少的,故仅改变某一实验条件再进行实验,对应的实验条件改变的是增大二氧化碳的量,增大一种反应物的浓度平衡正向移动,另一种反应物的转化率增大,符合题意,故答案为:增大二氧化碳的量;
(5)二氧化碳催化加氢也可以合成乙烯,该反应是综合利用CO2的热点研究领城。CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,该反应方程式为:2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g),故产物的物质的量之比n(C2H4):n(H2O)= 1:4,该反应正向是一个气体体积减小的反应,故当反应达到平衡时,若增大压强,平衡正向移动,则n(C2H4)变大,故答案为:1:4;变大。
20.(10分)氨是重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一、德国人哈伯在1905年发明了合成氨的方法,其合成原理为 ,他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。向密闭容器中充入和,并使之发生上述反应,请回答下列问题:
(1)当反应达到平衡时,和的浓度之比是___________;和的转化率之比是___________。
(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量___________(填“变大”“变小”或“不变”,下同),混合气体的密度___________。
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将___________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。
(4)若容器恒容、绝热,达到平衡后,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,达到新平衡后,容器内温度___________(填“大于”“小于”或“等于”)原平衡时温度的2倍。
【答案】(1)1:3 1:1 (2)变小 不变 (5)逆向 (4)小于
【详解】
(1)在密闭容器中,开始时,反应消耗,故平衡时,所以平衡时,和的转化率之比为1:1.(2)升高温度,平衡向逆反应方向移动,气体的总物质的量增大,总质量不变,故混合气体的平均相对分子质量变小,由于,不变,故混合气体的密度不变。
(3)达到平衡后,保持压强不变,充入氢气,体系体积增大,相当于减小压强,平衡逆向移动。
(4)恒容时升高温度至原来的2倍,平衡向吸热反应的方向移动,即逆向移动,根据勒夏特列原理,达到新平衡后,容器内温度大于原来的温度,小于原平衡时温度的2倍。
21.(10分)氢气是一种清洁高效的新型能源,如何经济实用的制取氢气成为重要课题。
(1)硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如下:
已知:
反应II:H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g) ΔH2=+327kJ·mol-1
反应III:2HI(aq)=H2(g)+I2(g) ΔH3=+172kJ·mol-1
反应2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+572kJ·mol-1
则反应I的热化学方程式为_______。
(2)H2S可用于高效制取氢气,发生的反应为2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)。
I.若起始时容器中只有H2S,平衡时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图1。
①图中曲线Z表示的物质是_______(填化学式)。
②C点时H2S的转化率为_______(保留一位小数)。
③A点时,设容器内的总压为pPa,则平衡常数Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压x物质的量分数)。
II.若在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0mol H2S、1.0mol H2S,测得不同温度下H2S的平衡转化率如图2所示。
①M点、O点和N点的逆反应速率(M)、(O)和(N)的大小关系为_______(用“>”“<”或“=”表示,下同);
②M、N两点容器内的压强2p(M)_______p(N),平衡常数K(M)、K(N)、K(O)三者的大小关系为_______。
【答案】(1)SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) △H1=-213kJ/mol
(2)S2 66.7% p Pa (M) <(O) <(N) < K(M)= K(O)<K(N)
【详解】
(1)由题干转化关系图可知,反应Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) △H1
又已知:反应Ⅱ:H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+1/2O2(g)△H2=+327 kJ•mol-1 反应Ⅲ:2HI(aq)=H2(g)+I2(g)△H3=+172 kJ•mol-1反应Ⅳ,2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH4=+572kJ·mol-1根据盖斯定律:反应Ⅳ-反应Ⅲ-反应Ⅱ即可得反应Ⅰ,故△H1=ΔH4-△H3-△H2=×572 kJ·mol-1-172 kJ·mol-1-327 kJ·mol-1=-213 kJ·mol-1,故反应I的热化学方程式为:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) △H1=-213kJ/mol,故答案为:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) △H1=-213kJ/mol;
(2)Ⅰ.①起始时容器中只有H2S,随着反应进行,H2与S2的物质的量逐渐增多,且H2的物质的量为S2的两倍,故图中曲线Z表示的物质是S2,曲线Y表示的物质是H2,曲线X表示的物质是H2S,故答案为:S2;
②根据图1可知,C点时有三段式:,故转化率α(H2S)=×100=×100%=66.7%,故答案为:66.7%;
③A点时n(H2S)=n(H2),又根据方程式系数可知,n(H2)=2n(S2),即此时体系中n(H2S):n(H2):n(S2)=2:2:1,,P(H2S)=×p Pa,P(S2)=×p Pa,P(H2)=×p Pa,平衡常数KP===pPa,故答案为:p Pa;
Ⅱ.在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0mol H2S、1.0mol H2S,结合等效平衡可知加入2.0mol H2S的容器内相当于增大压强,平衡逆向移动,H2S的平衡转化率减小,故上方曲线代表加入1.0mol H2S,下方曲线代表加入2.0mol H2S;
①压强越大,浓度越大,反应速率越快,即下方曲线的O点的逆反应速率>上方曲线M点的逆反应速率,即(M)<(O),又温度越高,反应速率越快,即(O) <(N),故答案为:(M) <(O) <(N);
②M、N两点容器内H2S的平衡转化率相同,平衡时N点气体物质的量为M点气体物质的量的两倍,则N点压强为M点压强的两倍,但N点温度较高,所以2P(M)<P(N);升高温度,H2S的平衡转化率增大,平衡正向移动,K增大,即平衡常数K(M)<K(N),温度不变,平衡常数不变,即K(M)=K(O),故答案为:<;K(M)= K(O)<K(N)。
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