2022-2023学年广东省广州市第一中学高二上学期期中考试化学试题含解析
展开广东省广州市第一中学2022-2023学年高二上学期期中考试化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.能源问题是当今世界上困扰人类发展的重大问题之一,下列能量转化不正确的是
A.电炉取暖是将电能转化为热能
B.酒精燃烧是将化学能转化热能
C.太阳能发电是将化学能转化为电能
D.手机充电是将电能转化为化学能
【答案】C
【详解】A.电炉加热食物是电能转化为热能,故A不选;
B.酒精燃烧是将化学能转化热能,故B不选;
C.太阳能发电技术是将太阳能转化为电能,不是化学能,故C可选;
D.因为手机电池是化学电池,因此手机充电是将电能转化为化学能,故D不选;
故选C。
2.中华传统文化蕴含着丰富的化学知识,下列诗句中主要涉及吸热反应的是
A.白居易《赋得古原草送别》:“野火烧不尽,春风吹又生。”
B.苏轼《石炭》:“投泥泼水愈光明,烁玉流金见精悍。”
C.于谦《咏煤炭》:“爝火燃回春浩浩,烘炉照破夜沉沉。”
D.李商隐《相见时难别亦难》:“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干。”
【答案】B
【详解】A.“野火烧不尽,春风吹又生。”体现了植物中的有机物燃烧产生CO2、H2O,反应过程放出热量,反应为放热反应,A不符合题意;
B.以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应为吸热反应,高温时碳与水蒸气的反应为吸热反应,B符合题意;
C.体现了煤燃烧产生CO2,同时放出大量热量,使周围温度升高,同时明亮,C不符合题意;
D.该诗句体现了蜡烛燃烧放出大量的热量,反应是放热反应,D不符合题意;
故合理选项是B。
3.足量的Zn粉与50mL 0.1mol·L-1的稀硫酸充分反应。为了减慢此反应的速率而不改变H2的产量,可以采用如下方法中的
①加Na2SO4溶液 ②改用50mL 0.1mol·L-1的稀盐酸 ③减压 ④改用50mL 0.1mol·L-1的硝酸 ⑤冰水浴 ⑥加Na2CO3溶液
A.①②③④ B.①⑤ C.①⑤⑥ D.②⑤⑥
【答案】B
【解析】为了降低此反应速率而不改变H2的产量,少量Zn粉完全反应,则可通过降低氢离子浓度、降低温度等来降低反应速率,以此来解答。
【详解】①加Na2SO4溶液,溶液中的水对硫酸来说其稀释作用,使溶液中c(H+)降低,反应速率减小,但氢气的量不变,①正确;
②改用50mL、0.1mol/L的稀盐酸,溶液中c(H+)降低,反应速率减小,生成氢气的量减小,②错误;
③反应在溶液中进行,减压,对反应速率基本不影响,③错误;
④改用50mL、0.1mol/L的硝酸,由于硝酸具有强的氧化性,与Zn发生反应不生成氢气,而生成NO气体,④错误;
加适量固体醋酸钠,氢离子浓度降低,反应速率减小,但氢气的总量不变,故正确;
⑤冰水浴,使反应温度降低,反应速率减小,由于氢离子的物质的量不变,因此最终产生的氢气的总量不变,⑤正确;
⑥加Na2CO3溶液,Na2CO3与硫酸反应产生CO2气体,反应消耗硫酸,导致生成氢气的总量减小,⑥错误;
则符合题意的叙述是①⑤;故合理选项是B。
【点睛】本题考查影响反应速率的因素,明确常见的影响化学反应速率的外界因素有温度、浓度、原电池对反应速率的影响即可解答,注意Zn粉过量,生成的氢气由硫酸决定为解答的易错点。
4.醋酸的下列性质中,可以证明它是弱电解质的是
白醋中滴入石蕊试液呈红色
室温时,醋酸溶液的pH约为3
醋酸恰好与10mL NaOH溶液完全反应
醋酸溶液的导电性比强酸溶液的弱
常温下,将的醋酸溶液稀释1000倍,测得.
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】证明醋酸是弱电解质,即要证明它在水溶液中不能完全电离。
【详解】白醋中滴入石蕊试液呈红色,说明醋酸能电离出H+,但不能确定它是否为弱电解质;
室温时醋酸溶液的pH约为3,即c(H+)=0.001mol/L。醋酸未完全电离,为弱电解质;
③按化学方程式,不论醋酸强或弱, 等体积、等浓度的醋酸与NaOH溶液都能恰好完全反应,不能证明醋酸是弱电解质;
溶液导电性强弱与离子浓度和离子电荷数有关。未知溶液浓度时比较导电性,不能比较电离程度大小。
若醋酸为强酸,因稀释过程中氢离子数目不变,的醋酸溶液稀释1000倍时pH应为4。现,则醋酸为弱酸。
本题选D。
5.下列关于热化学方程式的描述,正确的是
A.在稀溶液中: ,若将含1mol 的醋酸稀溶液与含1mol NaOH的稀溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
B.一定条件下,将0.5mol (g)和1.5mol (g)置于密闭的容器中充分反应生成(g),放热19.3kJ,热化学方程式为: ΔH=-38.6kJ/mol
C. ,则的燃烧热为285.8kJ/mol
D.S(单斜,s)= S(正交,s) ,则正交硫比单斜硫稳定
【答案】D
【详解】A.在稀溶液中: H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=−57.3kJ⋅mol−1 ,醋酸是弱电解质,电离过程吸热,若将含1mol CH3COOH 的醋酸稀溶液与含1mol NaOH的稀溶液混合,放出的热量小于57.3kJ,故A错误;
B.合成氨的反应是可逆反应,将0.5mol N2 (g)和1.5mol H2 (g)置于密闭的容器中充分反应不能生成1.0molNH3,而热化学方程式里的 ΔH表示的是反应完全时对应的热效应,故B错误;
C.燃烧热是1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量,氢气燃烧生成的指定产物是液态水,且燃烧热对应的1mol氢气,故C错误;
D.单斜硫转化为正交硫放出热量,说明正交硫能量低,能量越低越稳定,所以正交硫比单斜硫稳定,故D正确;
故选D。
6.NO和O2混合后可发生反应:①2NO(g)+O2(g)=2NO2(g),②2NO2(g)⇌N2O4(g)反应体系中含氮物质的物质的量浓度随着时间的变化曲线如图。下列说法正确的是
A.c为c(NO2)随的变化曲线
B.时,反应①达到化学平衡状态
C.时,c(NO)+c(NO2)+c(N2O4)=c0
D.后,NO2的消耗速率等于生成速率
【答案】D
【详解】A.由题干信息可知,NO和O2混合后可发生反应:①2NO(g)+O2(g)=2NO2(g),②2NO2(g)⇌N2O4(g),则随着反应的进行NO2的浓度先增大后变小,最后达到平衡保持不变,故a为c(NO)、b为c(NO2),c为c(N2O4)随t的变化曲线,A错误;
B.时,只是c(NO)=c(NO2),故不能说明反应①达到化学平衡状态,B错误;
C.若容器的体积保持不变,则根据N原子守恒可知,时有c(NO)+c(NO2)+2c(N2O4)=c0,C错误;
D.由图象可知,t3后,NO2、N2O4的浓度不再发生改变说明反应达到平衡状态,故有NO2的消耗速率等于生成速率,D正确;
故答案为D。
7.部分弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸
HCOOH
HCN
H2CO3
电离平衡常数(25℃)
Ka1=1.77×10-4
Ka1=4.9×10-10
Ka1=4.3×10-7
Ka2=5.6×10-11
下列选项错误的是A.CN-+H2O+CO2=HCN+HCO
B.相同浓度的HCN和NaHCO3的导电能力:HCN>NaHCO3
C.中和等体积、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量,前者小于后者
D.等pH的HCOOH和HCN稀释相同的倍数后,pH前者大于后者
【答案】B
【详解】A.由电离常数可知,氢氰酸的电离程度大于碳酸氢根离子,则氰酸盐溶液与二氧化碳反应生成氢氰酸和碳酸氢盐,反应的离子方程式为CN-+H2O+CO2=HCN+HCO,故A正确;
B.氢氰酸是弱酸,碳酸氢钠是强电解质,则相同浓度的氢氰酸溶液中离子浓度小于碳酸氢钠溶液,导电性弱于碳酸氢钠溶液,故B错误;
C.等pH的醋酸溶液的浓度小于氢氰酸溶液,中和能力小于氢氰酸溶液,则中和等体积、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量,醋酸溶液的浓度小于氢氰酸溶液,故C正确;
D.醋酸的酸性强于氢氰酸,等pH的醋酸溶液和氢氰酸溶液稀释相同的倍数后,醋酸溶液的pH变化大,则醋酸溶液的pH大于氢氰酸溶液,故D正确;
故选B。
8.已知:①Sn(s、白)+2HCl(aq)=SnCl2(aq)+H2(g)ΔH1
②Sn(s、灰)+2HCl(aq)=SnCl2(aq)+H2(g)ΔH2
③Sn(s、灰)Sn(s、白)ΔH3=+2.1kJ/mol,
下列说法不正确的是
A.灰锡与白锡互为同素异形体 B.锡在常温下以白锡状态存在
C.白锡转化为灰锡的反应是放热反应 D.ΔH1﹥ΔH2
【答案】D
【详解】A.灰锡和白锡为锡元素的两种不同单质,互为同素异形体,故A正确;
B.常温条件是指25摄氏度时,根据Sn(s、灰)Sn(s、白)可知锡在常温下以白锡状态存在,故B正确;
C.反应③焓变大于0,所以灰锡转化为白锡吸热,则白锡转化为灰锡的反应是放热反应,故C正确;
D.根据盖斯定律②-①得Sn(s、灰)Sn(s、白)的ΔH3=ΔH2-ΔH1=+2.1kJ/mol>0,所以ΔH1<ΔH2,故D错误;
综上所述答案为D。
9.下列实验方案,不能达到相应实验目的的是
A.探究反应物浓度对化学平衡的影响
B.探究催化剂对反应速率的影响
C.将NO2球浸泡在冷水和热水中,探究温度对化学平衡的影响
D.比较乙醇中羟基氢原子和水分子中氢原子的活泼性
【答案】A
【详解】A.试管中加入的0.1mol/L FeCl3溶液的浓度太大,反应后溶液的颜色太深,再加入1mol/L KSCN后,颜色变化不明显,难以达到实验目的,A符合题意;
B.加入MnO2的试管,气泡产生的速率明显加快,可探究催化剂对 H2O2分解速率的影响,B不符合题意;
C.温度升高,气体的颜色加深,c(NO2)增大,温度降低,气体的颜色变浅,c(NO2)减小,由此可探究温度对化学平衡的影响,C不符合题意;
D.钠与水反应比钠与乙醇反应剧烈得多,由此可比较两种物质中活性氢的活泼性,D不符合题意;
故选A。
10.已知:热化学方程式为。硫化氢与甲醇合成甲硫醇的催化反应过程如下图。下列说法中不正确的是
A.过程①和②均吸收能量
B.过程④形成了和
C.(E表示键能)
D.适当降温加压可提高甲醇的平衡转化率
【答案】C
【分析】通过催化过程可以看出,硫化氢加入催化剂后将硫化氢中的氢硫键断开形成-SH和氢原子,加入甲醇后,甲醇分子吸附在催剂表面,将氢氧键断开,-SH取代了羟基的位置形成了甲硫醇和水。过程①是H2S的断键过程,过程②是CH3OH的断键过程,过程③,断开O-C键,形成C-S键,过程④为:断裂了C-O和C-H,形成了O-H和C-S,过程⑤O-H键和C-H键是新形成的,生成CH3SH和H2O。
【详解】A. 过程①是H2S的断键过程,过程②是CH3OH的断键过程,断键需要吸收能量,故A正确;
B. 过程④为:HS*+OCH3*→OH*+HSCH2*(*表示结合催化剂),断裂了C-O和C-H,形成了O-H和C-S,故B正确;
C. 硫化氢与甲醇合成甲硫醇的热化学方程式为:H2S(g)+CH3OH(l)→CH3SH(l)+H2O(l) ΔH=-21kJ/mol,断裂1molH-S和1molC-O,生成1molC-S和1molH-O,则△H=[E(H-S)+E(C-O)]-[E(C-S)+E(H-O)]<0(E表示键能),故E(H-S)+E(C-O)<E(C-S)+E(H-O),故C错误;
D. 该反应为正向气体分子数减小的放热反应,故适当降温加压可使反应正向移动,提高甲醇的平衡转化率,故D正确;
故选C。
11.K、Ka、Kw分别表示化学平衡常数、电离常数和水的离子积常数,下列判断正确的是
A.达平衡后,改变某一条件时K不变,的转化率可能增大、减小或不变
B.在500℃、20MPa条件下,在5L密闭容器中进行合成氨的反应,使用催化剂后K增大
C.室温下,说明的电离度一定比HCN的大
D.25℃时,pH均为4的盐酸和溶液中Kw不相等
【答案】A
【分析】化学平衡常数、电离常数和水的离子积常数等与温度有关,和浓度、压强、催化剂等无关。
【详解】A.不改变温度的情况下,使用催化剂或改变压强或使用催化剂的同时改变压强,SO2 的转化率可能增大、减小或不变,但K不变,故A正确;
B.催化剂只能加快反应速率,不影响K,故B错误;
C.室温下 K(HCN)
故选A。
12.下列说法错误的是
A.的溶液也可能是中性溶液
B.常温下将硝酸加水稀释至,此时溶液的p
C.在常温下,由水电离出的时,此溶液的或13
D.将的盐酸和次氯酸各分别稀释至,所得盐酸的更大
【答案】B
【详解】A.的溶液也可能是中性溶液,如时Kw为10-12,的纯水,,,,呈中性,A正确;
B.酸溶液加水稀释不可能变成碱溶液,其不断接近于中性,将的稀硝酸稀释至1000mL,所得溶液的pH不可能为8,B错误;
C.常温下当水电离出的时,若溶液中,此溶液的pH=13,因水电离出的,若溶液中的,此溶液的,pH值为1,C正确;
D.将pH=3的盐酸与次氯酸各分别稀释至,盐酸稀释100倍后pH=5,次氯酸是弱酸,稀释过程进一步电离出氢离子,所得次氯酸溶液的pH<4,D正确;
故选C。
13.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是
A.反应的
B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率
C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度能提高NO转化率
D.380℃下,,NO平衡转化率为50%,则平衡常数
【答案】A
【详解】A.由图中虚线可知,随着温度的升高,NO的平衡转化率降低,平衡逆向移动,所以该反应为放热反应,即△H<0,故A错误;
B.由图可知,X点时反应未到达平衡状态,反应正向进行,所以延长反应时间能提高NO的转化率,故B正确;
C.Y点时反应已经达到平衡状态,此时增加O2的浓度,平衡正向移动,NO的转化率增大,故C正确;
D.设起始时,设反应前体积是V,反应后体积为x,则由三段式:
虽然随着反应的进行,体积在变,但是,一氧化氮和二氧化氮的浓度是相等的,故有,由于是恒压体系,根据体积之比等于气体物质的量之比,则有,解得,,则平衡后氧气的浓度c(O2)= ,,现在分析K和2000之间的大小关系,设,则,,0.75a+5×10-4=7.5×10-1a-500a2+5×10-4,只有500a2=0,上述等式才能成立,因为a>0,所以K不等于2000,若K<2000,则-500a2>0,这个是不成立的,若K>2000,则500a2>0,这是成立的,所以K>2000,是成立的,故D正确;
故选A。
14.将NO2装入带活塞的密闭容器中,当反应2NO2(g)⇌N2O4(g)达到平衡后,改变下列一个条件,其中叙述正确的是
A.恒温恒压时,充入少量惰性气体,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅
B.慢慢压缩气体体积,平衡向右移动,混合气体颜色变浅
C.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,但小于原来的两倍
D.恒温恒容时,充入少量惰性气体,压强增大,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅
【答案】C
【详解】A.恒温恒压时,充入少量惰性气体,压强不变,但所有气体浓度同等倍数减小,等效于减压,所以平衡移动,平衡向气体体积增大的方向逆反应方向移动,故A错误;
B. 缩小体积,所有气体浓度同等倍数增大,相当于增大压强,平衡向气体体积减小的方向正反应方向移动,但平衡时混合气体颜色比原来深,故B错误;
C. 慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,平衡向气体体积减小的方向正反应方向移动,因为存在化学平衡,所以虽然压强增大,但小于原来的两倍,故C正确;
D. 恒温恒容时,充入少量惰性气体,压强增大,但反应物浓度不变,所以平衡不移动,混合气体颜色不变,故D错误;
故选:C。
15.常温下,浓度均为0.10mol·L-1、体积均为V0的MOH和ROH溶液,分别加水稀释至体积V,pH随lg的变化如图所示。下列叙述正确的是
A.MOH的电离程度:c点大于d点
B.ROH溶液由a点到b点时,变大
C.pH=10时,MOH和ROH溶液中,c(M+)>c(R+)
D.lg=2时,MOH和ROH两种溶液中,水电离的c(OH-)的比值是1:10
【答案】D
【详解】A.由图示可以看出MOH为强碱,强电解质不存在电离平衡,所以c点与d点电离程度相同,A错误;B. ROH溶液由a点到b点时,可变式为==,而这个数值仅与温度有关,B错误;C.MOH和ROH溶液中,电荷守恒为c(OH-)=c(H+)+c(M+),c(OH-)=c(H+)+c(R+),因为两个溶液中氢离子浓度相同,所以c(R+)=c(M+),故C错误;D.根据A知,碱性MOH>ROH,当lgVo/V==2时,MOH和ROH两种溶液中对应的pH分别为11、10,而这里的氢离子浓度就是水电离产生的,故水电离的c(OH-)的比值是1:10,D正确。
点睛:首先理解坐标意义,由起始点确定两种碱的相对强弱,然后由弱电解质电离平衡进行分析,溶液中微粒浓度大小比较,常用方法是确定某点的溶质及其量的关系,由三个守恒法(物料守恒、电荷守恒、质子守恒)来确定等式至不等式。
16.在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g)Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是
A.正反应的活化能大于逆反应的活化能
B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)=mol·L-1·min-1
C.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率增大
D.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
【答案】C
【分析】由平衡图象可知,反应达到平衡所需时间,T1小于T2,则反应温度T1大于T2,反应物X的浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应。
【详解】A.由分析可知,该反应为放热反应,则正反应的活化能小于逆反应的活化能,故A错误;
B.由方程式知,v(Y)= v(X) ×=mol·L-1·min-1,故B错误;
C.该反应是气体体积减小的反应,M点时再加入一定量X相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡后X的转化率增大,故C正确;
D.由分析可知,该反应为放热反应,反应温度T1大于T2,升高温度,平衡向逆反应方向移动,X的转化率减小,反应放出的热量减小,则该反应进行到M点放出的热量小于进行到W点放出的热量,故D错误;
故选C。
二、实验题
17.根据下列实验设计,回答问题:
(1)利用实验(Ⅰ)探究锌与0.1mol/L硫酸和2mol/L硫酸反应的速率,可以测定收集一定体积氢气所用的时间。此方法需要控制的变量有(写出1项):_______。
(2)实验(Ⅱ)探究浓度对化学化学平衡影响。已知:(橙色)(黄色)推测D试管中实验现象为_______,用平衡移动原理解释原因:______________。
(3)实验(Ⅲ)目的是探究浓度对反应速率的影响,实验中发生反应:,某小组也用酸性溶液和草酸()溶液进行实验,实验操作及现象如下表:
编号
实验操作
实验现象
ⅰ
向一支试管中先加入5mL 0.01mol/L酸性溶液,再加入1滴3mol/L硫酸和9滴蒸馏水,最后加入5mL 0.1mol/L草酸溶液
前10min内溶液紫色无明显变化,后颜色逐渐变浅,30min后几乎变为无色
ⅱ
向另一支试管中先加入5mL 0.01mol/L酸性溶液,再加入10滴3mol/L硫酸,最后加入5mL 0.1mol/L草酸溶液
80s内溶液紫色无明显变化,后颜色迅速变浅,约150s后几乎变为无色
①由实验ⅰ、实验ⅱ可得出的结论是_______。
②关于实验ⅱ中80s后溶液颜色迅速变浅的原因,该小组提出了猜想:该反应中生成的对反应有催化作用。利用提供的试剂设计实验ⅲ,验证猜想。
提供的试剂:0.01mol/L酸性溶液,0.1mol/L草酸溶液,3mol/L硫酸,溶液,固体,蒸馏水。
补全实验ⅲ的操作:向试管中先加入5mL 0.01mol/L酸性溶液,_______,最后加入5mL 0.1mol/L草酸溶液。
③基于以上实验与分析,推测实验(Ⅲ)设计_______(填“能”或“不能”)达到实验目的。
【答案】(1)温度、锌粒大小
(2) 溶液由橙色变为黄色 D试管内加氢氧化钠,氢离子浓度降低,(橙色)(黄色)平衡正向移动,浓度增大
(3) 溶液酸性越强,反应速越快 再加入10滴3mol•L﹣1硫酸,然后加入少量MnSO4固体 能
【详解】(1)测定收集一定体积氢气所用的时间,需保证温度、锌粒大小相同,需要控制的变量有温度、锌粒大小;
(2)D试管内加氢氧化钠,氢离子浓度降低,(橙色)(黄色)平衡正向移动,浓度增大,所以推测D试管中实验现象为溶液由橙色变为黄色;
(3)①实验ⅰ、实验ⅱ的不同是实验ⅱ加入的硫酸的物质的量大于实验ⅰ,可得出的结论是溶液酸性越强,反应速越快;
②为了验证实验II中80s后溶液颜色迅速变浅的是否有锰离子其催化作用,应其他条件相同,只改变锰离子的量,因此向试管中先加入5mL0.01mol•L﹣1酸性KMnO4溶液,再加入10滴3mol•L﹣1硫酸,然后加入少量MnSO4固体,最后加入5mL0.1mol•L﹣1草酸溶液;
③若实验(Ⅲ)溶液褪色的速率更快,说明对反应有催化作用,根据基于以上实验与分析,推测实验(Ⅲ)设计能达到实验目的。
三、原理综合题
18.请回答下列问题:
(1)一定条件下,二氧化碳可合成低碳烯烃,缓解温室效应、充分利用碳资源。已知:
①
②
③
④
则_______(用、、表示)。
(2)已知的燃烧热(a>0),S(s)的燃烧热(b>0),则空气直接氧化脱除的反应: _______。
(3)硫酸是一种重要的基本化工产品,接触法制硫酸生产中的关键工序是的催化氧化: 。回答下列问题:
①钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,(s)与(g)反应生成(s)和(s)的热化学方程式为_______。
②当(g)、(g)和(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,平衡转化率α随温度的变化如图所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=_______,判断的依据是_______。影响α的因素有_______。
【答案】(1)2+4-
(2)2(b-a)
(3) 2(s)+2(g)=2(s)+(s) -351; 0.975 增大压强平衡正向移动,平衡转化率增大,所以p1表示压强为5.0MPa时平衡转化率α随温度的变化曲线 温度、压强
【详解】(1)①
②
③
根据盖斯定律②×2+③×4-①得 =2+4-;
(2)的燃烧热(a>0),则①H2S(g)+O2(g)=H2O(l)+SO2(g) ;
S(s)的燃烧热(b>0),则②S(s)+O2(g)=SO2(g) ;
根据盖斯定律①×2-②×2得 2(b-a)。
(3)①根据图示,①SO3(g)+ (s)= (s)+ (g) -24;
②2SO3(g)+ (s)=2(s) -399;
根据盖斯定律②-①×2得2(s)+2(g)=2(s)+(s) -399+24×2=-351;
②增大压强平衡正向移动,平衡转化率增大,所以p1表示压强为5.0MPa时平衡转化率α随温度的变化曲线,所以反应在5.0MPa、550℃时的α=0.975;影响α的因素有温度、压强。
19.绿色能源是未来能源发展的重要方向,氢能是重要的绿色能源,利用生物乙醇来制取氢气的部分反应过程如下图所示。
(1)已知:CH3CH2OH(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g) ΔH1=+173.5kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1
则反应Ⅰ的热化学方程式为___________。
(2)反应Ⅱ在不同进气比[n(CO)∶n(H2O)]、不同温度下,测得相应的CO平衡转化率见下表(各点对应的其他反应条件都相同)。
平衡点
a
b
c
d
n(CO)∶n(H2O)
0.5
0.5
1
1
CO平衡转化率/%
50
66.7
50
60
①a点平衡混合物中H2的体积分数为___________,a、c两点对应的反应温度Ta___________Tc(填“<”“=”或“>”),d点对应的平衡常数K=___________。
②有利于提高CO平衡转化率的是___________(填标号)。
A.增大压强 B.降低温度 C.增大进气比[n(CO)∶n(H2O)] D.分离出CO2
(3)反应Ⅱ在工业上称为一氧化碳的催化变换反应,若用[K]表示催化剂,则反应历程可用下式表示:
第一步:[K]+H2O(g)=[K]O+H2
第二步:[K]O+CO=[K]+CO2
第二步比第一步反应慢,则第二步反应的活化能比第一步反应___________。反应过程中,相对能量最高的中间产物是催化剂吸附态的___________(填标号)。
A.水蒸气 B.氧原子 C.一氧化碳 D.二氧化碳
(4)研究表明,CO催化变换反应的速率方程为v=k()式中,分别表示相应的物质的量分数,Kp为平衡常数,k为反应的速率常数,温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下,反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时,CO催化变换反应的Kp___________(填“增大”“减小”)。根据速率方程分析,T>Tm时v逐渐减小的原因是___________。
【答案】(1)CH3CH2OH(g)+H2O(g)=4H2(g)+2CO(g) ΔH=+255.9kJ·mol-1
(2) 16.7%或或0.167 > 2.25或 BD
(3) 大 B
(4) 减小 Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高
【详解】(1)根据图示可知,反应Ⅰ为CH3CH2OH(g)+H2O(g)=4H2(g)+2CO(g) ΔH;
①CH3CH2OH(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g) ΔH1=+173.5kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1
根据盖斯定律可知: ①-②×2得到反应Ⅰ为CH3CH2OH(g)+H2O(g)=4H2(g)+2CO(g) ΔH=+255.9kJ·mol-1;
(2)反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1;
假设a点时,n(CO)=0.5mol,n(H2O)=1mol,CO平衡转化率50%,则平衡时,n(CO)=0.5mol-0.5mol×50%=0.25mol,n(H2O)=1mol-0.5mol×50%=0.75mol,n(CO2)= n(H2)= 0.25mol,同一条件下,气体的体积分数之比等于气体的物质的量成正比,因此
①a点平衡混合物中H2的体积分数为=16.7%;
根据表格提供的信息可知,增大n(CO),平衡右移,但是CO平衡转化率减小;但表格提供信息是CO平衡转化率增大,平衡右移,改变的条件为温度;由于该反应是放热反应,所以只能降低温度,所以 a、c两点对应的反应温度Ta> Tc;
假设d点时,n(CO)=1mol,n(H2O)=1mol,CO平衡转化率60%,则平衡时,n(CO)=1mol-1mol×60%=0.4mol,n(H2O)=1mol-1mol×60%=0.4mol,n(CO2)= n(H2)= 0.6mol,由于该反应为反应前后气体的总体积不发生变化,所以直接用气体的物质的量代替气体的浓度进行计算,d点对应的平衡常数K= ,带入上述数值可得K=;
②反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1;
A.由于该反应为反应前后气体总体积不发生变化的反应,增大压强,平衡不移动,CO平衡转化率不变,故不选;
B.该反应为放热反应,降低温度,平衡右移,提高CO平衡转化率,故可选;
C.增大进气比[n(CO)∶n(H2O)],相当于增大n(CO) ,平衡右移,但是CO平衡转化率减小,故不选;
D.分离出CO2,减小生成物浓度,平衡右移,提高CO平衡转化率,故可选;
故选BD;
(3)反应的活化能越大,反应速率越慢,因此第二步比第一步反应慢,则第二步反应的活化能比第一步反应大;根据题给反应历程可知,相对能量最高的中间产物是催化剂吸附态的氧原子,故选B。
(4)反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1;该反应为放热反应,升高温度,平衡左移,所以Kp减小;当T>Tm时,温度升高,平衡左移,Kp减小,增大,减小,速率减小;虽然升高温度,k增大,但v增大的程度小于Kp减小对v降低的影响,最终导致v减小,即Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高。
四、填空题
20.一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力变化如图所示。
(1)a、b、c三点溶液的pH从大到小顺序为_______。
(2)a、b、c三点溶液用1mol/L NaOH溶液中和,消耗NaOH溶液的体积大小关系为_______。
(3)用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH,测量结果_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
(4)用蒸馏水稀释c点的醋酸,则下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是_______(填字母)。
A. B.电离度
C. D.
(5)已知的电离平衡常数,0.5mol/L(aq)中约为_______mol/L,则对应的pH为_______。(已知,)
(6)体积为10mL,pH=2的醋酸溶液与10mL,pH=2的一元酸HX分别加水稀释至1000mL,稀释过程pH变化如图,若将相同表面积的Mg分别加入等浓度的醋酸和HX溶液中,初始反应速率为_______(填“<”“>”或“=”)。
【答案】(1)c>a>b
(2)a=b=c
(3)偏小
(4)AB
(5) 2.5
(6)<
【详解】(1)醋酸溶液中离子浓度越大,溶液导电性越强,a、b、c三点溶液导电性b>a>c,氢离子浓度b>a>c,pH由大到小的顺序c>a>b,答案:c>a>b;
(2)a、b、c三点溶液浓度不同,但溶质的物质的量相同,a、b、c三点溶液用1mol/L NaOH溶液中和,消耗NaOH溶液的体积相同,答案:a=b=c;
(3)用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH,溶液被稀释,由图中信息可知,氢离子浓度增大,则pH偏小,答案:偏小;
(4)蒸馏水稀释c点的醋酸, 电离平衡右移,减小,c(H+)减小,减小,
A.加水稀释,c(H+)减小,Ka不变,增大,A正确;
B.加水稀释,电离平衡右移,电离度增大,B正确;
C.加水稀释,减小,Ka不变,减小,C错误;
D.加水稀释,减小,Ka不变,减小,D错误;
答案: AB;
(5)醋酸电离程度小,达平衡,溶液中,则,求得c(H+)=mol/L ,。答案:;2.5;
(6)分析图像可知,相同pH的醋酸和HX,加水稀释相同的倍数,HX的pH变化大,则酸性HX>醋酸,等浓度的醋酸和HX溶液中c(H+):HX>醋酸,将相同表面积的Mg分别加入等浓度的醋酸和HX溶液中,初始反应速率,<,答案:<。
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