黑龙江省双鸭山市重点中学2022-2023学年高二10月月考化学试题Word版含答案
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双鸭山市重点中学2022-2023学年高二10月月考化学试题
一、选择题(每小题只有一个正确选项,共16题,每题3分,共48分)
1.对于可逆反应A(g)+3B(s) 2C(g)+2D(g),在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示的反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.3 mol·L-1·s-1 B.v(B)=1.2 mol·L-1·s-1
C.v(D)=0.8 mol·L-1·min-1 D.v(C)=0.5 mol·L-1·s-1
2.一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时,为了减缓反应速度,且不影响生成氢气的总量,可向盐酸中加入适量的( )
①NaOH固体;②;③固体;④NaNO3固体;⑤KCl溶液;⑥溶液
A.①②⑥ B.②③⑤ C.②④⑥ D.②③④
3.下列反应一定属于非自发进行的是( )
A.N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+67.7kJ/mol
B.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H=+1921.8kJ/mol
C.C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) △H=-2804kJ/mol
D.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566kJ/mol
4.依据下列热化学方程式得出的结论中,正确的是( )
A.已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6kJ/mol,则氢气的燃烧热ΔH为-241.8kJ/mol
B.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
C.已知NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4kJ/mol,则含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量
D.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ΔH1;2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2;则ΔH1>ΔH2
5.下列不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.溶液中加入固体KSCN后颜色变深
B.石灰石与稀盐酸在密闭瓶中反应结束后,打开瓶塞,溶液中有气泡产生
C.使用新型催化剂可使氮气与氢气在常温常压下合成氨气
D.、平衡混合气加压后颜色先变深后变浅
6.高温下,某反应达到平衡,平衡常数K=。恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是( )
A.该反应的焓变为正值
B.恒温恒容下,通入He,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
D.该反应化学方程式为CO+H2OCO2+H2
7.某温度下,在一个2L的密闭容器中,加入和进行如下反应:,反应2min后达到平衡,测得生成,下列说法正确的是( )
A.前的平均反应速率为 B.此时A的平衡转化率是80%
C.增大该体系的压强,平衡向逆方向移动 D.该温度下平衡常数
8.为比较和对分解反应的催化效果,甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述中不正确的是( )
A.图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小
B.为排除阴离子对实验的干扰,可改为在甲中①试管中加入5滴溶液
C.用图乙所示装置测定反应速率,可测定收集相同体积的氧气所需要的时间
D.为检查图乙所示装置的气密性,可关闭A处活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞是否回到原位
9.和反应生成和HCl的部分反应进程如图所示。
已知总反应分3步进行:
第1步;
第2步;
第3步。
下列有关说法正确的是( )
A.
B.第2步的反应速率小于第3步的反应速率
C.减小容器体积增大压强,活化分子百分数增加,反应速率加快
D.
10.有可逆反应。该反应的速率与时间的关系如图所示:
如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则对应t2、t4、t6、t8时改变的条件正确的是( )
A.升高温度,减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
B.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
C.使用了催化剂,增大压强,减小反应物浓度,降低温度
D.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂
11.可以证明可逆反应N2+3H22NH3已达平衡状态的是( )
①一个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键断裂;②一个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂;③其他条件不变时,混合气体的平均相对分子质量不再改变;④保持其他条件不变时,体系压强不再改变;⑤ω(NH3)、ω(N2)和ω(H2)都不再改变;⑥恒温恒容时,密度保持不变;⑦v正(H2)=0.03mol•L-1•min-1,v逆(NH3)=0.02mol•L-1•min-1
A.全部 B.②③④⑤⑥⑦ C.②③④⑤⑦ D.只有③④⑤⑥⑦
12.对于可逆反应2AB3(g)⇌2A(g)+3B2(g) ΔH>0,下列图像(AB3%表示AB3所占的体积分数)不正确的是
A.B.C.D.
13.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:,平衡时测得C的浓度为0.50mol/L。保持温度不变,将容器的容积压缩到原来的一半,再达到平衡时,测得C的浓度变为0.90mol/L。下列有关判断不正确的是
A.C的体积分数增大了 B.A的转化率降低了
C.在建立新平衡的过程中,v逆逐渐减小 D.
14.一定条件下,反应2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g) ΔH>0,达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A.压强:p1>p2
B.b、c两点对应的平衡常数:Kc<Kb
C.a点:2v正(NH3)=3v逆(H2)
D.a点:NH3的转化率为25%
15(改编).温度为T1时,在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应:2NO(g)+O2 (g) 2NO2(g) (正反应放热)。实验测得:v正=v(NO)消耗=2v (O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2),v逆=v (NO2)消耗=k逆c2(NO2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。不同时刻测得容器中n(NO)、n(O2)如下:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.20
0.10
0.08
0.07
0.06
0.06
n(O2)/mol
0.10
0.05
0.04
0.035
0.03
0.03
下列说法正确的是
A.0~2 s内,该反应的平均速率v(NO)=0.06 mol·L-1·s-1
B.其他条件不变,往原容器中再通入0.20 mol NO和0.10 mol O2,则达平衡时NO2体积分数减小
C.其他条件不变,移走部分NO2,则平衡正向移动,平衡常数增大
D.当温度改变为T2时,若 k正=k逆,则T2>T1
16.(改编)已知:,向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应,时达到平衡状态I,在时改变某一条件,时重新达到平衡状态Ⅱ,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.容器内压强不变,表明反应达到平衡
B.时改变的条件:向容器中加入A
C.平衡时A的体积分数:
D.平衡常数K:
第II卷(非选择题)
二、填空题(共4题;共52分)
17.反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),在一容积可变的密闭容器中进行,试回答:
(1)增加Fe的量,其正反应速率_________(填“增大”“不变”或“减小”,下同),平衡________移动(填“不”“向正反应方向”或“向逆反应方向”,下同)。
(2)将容器的体积缩小一半,其正反应速率________,平衡________移动。
(3)保持体积不变,充入N2使体系压强增大,其正反应速率________,平衡____________移动。
(4)保持体积不变,充入水蒸气,其正反应速率________,平衡____________移动。
18.I.某合成气的主要成分是一氧化碳和氢气,可用于合成甲醚等清洁燃料。由天然气获得该合成气过程中可能发生的反应有
①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.1 kJ·mol-1
②CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247.3 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH3
请回答下列问题:
(1)在一密闭容器中进行反应①,测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。
反应进行的前5 min内,v(H2)=___________;10 min时,改变的外界条件可能是___________。
(2)如图2所示,在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②,并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间的变化如图3所示,请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像___________。
II.在300 mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g)⇌Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系如表:
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10-5
(3)上述生成Ni(CO)4(g)的反应为_______反应(填“放热”或“吸热”)
(4)在25 ℃时,反应Ni(CO)4(g)⇌Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为_______。
(5)在80 ℃时,测得某时刻Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1,则此时v正_______v逆。
(6)在80 ℃达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为_______。
19.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
已知: ①溶液存在平衡:Cr2O72-+H2O==2CrO42-+2H+。
②含铬元素的离子在溶液中的颜色:Cr2O72-(橙色);CrO42-(黄色);Cr3+(绿色)。
(1)i可证明反应Cr2O72-+H2O==2CrO42-+2H+的正反应是______(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)ii是验证“只降低生成物的浓度,该平衡正向移动”,试剂a是______。
(3)iii的目的是要验证“增大生成物的浓度,该平衡逆向移动”,此实验是否能达到预期目的______(填“能”或“不能”),理由是 。
(4)根据实验Ⅱ中不同现象,可以得出的结论是 _。
继续实验
①解释溶液变黄的主要原因是 。
②溶液变绿色,该反应的离子方程式是 。
20.丙烯是重要的有机合成原料。由丙烷制备丙烯是近年来研究的热点,主要涉及如下反应。
反应i:
反应ii:
回答下列问题:
(1)反应: △H3=___________。
(2)在刚性绝热容器中发生反应i,下列能说明已达到平衡状态的有___________(填标号)。
A.每断裂1 mol O=O键,同时生成4 molO-H键
B.容器内温度不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.n(C3H8)=n(C3H6)
(3)在压强恒定为100 kPa条件下,按起始投料n(C3H8):n(O2)=2:1,匀速通入装有催化剂的反应器中发生反应i和反应ii,其中不同温度下丙烷和氧气的转化率如图。
①线___________(填“L1”或“L2”)表示丙烷的转化率。
②温度高于T1K后曲线L2随温度升高而降低的原因为___________。
③当温度高于___________(填“T1”或“T2”)时,可判断反应ii不再发生,a点对应的温度下,丙烯的分压p(C3H6)=___________kPa(保留3位有效数字,下同),反应i的平衡常数___________。(已知:分压p分=总压×该组分物质的量分数,对于反应,,其中、、、为反应平衡时各组分的分压)
(4)丙烷在碳纳米材料上脱氢的反应机理如图。
已知三步反应的活化能:反应I>反应III>反应II。则催化过程的决速反应为____(填“反应I”“反应II”或“反应III”)。
答案
1.A2.B3.A4.C5.C6.A7.B8.B9.B10.A11.C12.C13.A14.D15.D16.C
17. 不变 不 增大 不 不变 不 增大 向正反应方向
18.(1) 0.3 mol·L-1·min-1 升高温度(或充入水蒸气)
(2)
(3)放热
(4)2×10-5
(5)<
(6)2 mol·L-1
19.注(2)答案合理即可
20(1)-2507 kJ/mol
(2)B
(3) L2 放热反应,温度升高平衡逆向移动 T2 28.6 0.571
(4)反应I
1.A
【分析】根据反应速率之比等于化学计量数之比,可将各种物质表示的化学反应速率转化成A表示的化学反应速率,以此可比较反应速率大小,注意单位换算成统一的速率单位比较。
【详解】A.v(A)=0.3 mol·L-1·s-1;
B.由于B是固体,不能用单位时间内浓度的改变量来表示反应速率;
C.v(A)=v(D)=×=mol·L-1·s-1;
D.v(A)=v(C)=×0.5 mol·L-1·s-1=0.25mol·L-1·s-1;
则反应速率最快的选项为A;故选A。
2.B
【详解】Fe与盐酸反应的实质为Fe+2H+═Fe2++H2↑,为了减缓反应速度,且不影响生成氢气的总量,则可减小氢离子的浓度,但不改变氢离子的物质的量;①加入NaOH固体,氢离子的物质的量及浓度均减小,故①错误;②加入H2O,减小氢离子的浓度,但不改变氢离子的物质的量,故②正确;③加入CH3COONa固体与盐酸反应生成弱酸,减小氢离子的浓度,但不改变氢离子的物质的量,故③正确;④加入NaNO3固体,氢离子的浓度、氢离子的物质的量都没有变化,且酸性条件下发生氧化还原反应不生成氢气,故④错误;⑤加入KCl溶液,减小氢离子的浓度,但不改变氢离子的物质的量,故⑤正确;⑥CuSO4溶液,铁单质与铜离子发生置换反应,生成的铜与铁、稀盐酸形成原电池,加快反应速率,故⑥错误;②③⑤正确,故选B。
3.A
【分析】根据复合判据,当时,反应可以自发进行,以此解题。
【详解】A.反应特征分析,反应的△H> 0,△S<0,则△H-T△S>0,反应一定非自发进行,故A符合;
B.反应△H>0,△S>0,高温下可能△H-T△S<0,故B不符合;
C.反应的△H <0,△S=0,则△H-T△S<0,反应一定自发进行,故C不符合;
D.反应△H<0,△S<0,则△H-T△S>0,低温下反应可能自发进行,故D不符合;
故选A。
4.C
【详解】A.氢气的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的能量, 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6 kJ· mol-1,反应生成为气体水,故氢气的燃烧热不是241.8 kJ· mol-1,故A错误;
B.能量越低越稳定, C(石墨,s)=C(金刚石,s) △H>0 金刚石的能量大于石墨,所以石墨比金刚石稳定,故B错误;
C.已知NaOH(ag)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l);△H=-57.4 kJ· mol-1,含20.0g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和生成0.5mol水,放出28.7kJ的热量,故C正确;
D.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) △H1 2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2,相同物质的量的碳完全燃烧放出的热量大于不完全燃烧,燃烧过程均为放热反应,△H为负值,所以△H1<△H2,故D错误;
故选C。
5.C
【详解】A.溶液中加入固体KSCN,平衡正向移动,颜色变深,能用勒夏特列原理解释,故不选A;
B.石灰石与稀盐酸在密闭瓶中反应结束后,打开瓶塞,压强减小,平衡正向移动,溶液中有气泡产生,能用勒夏特列原理解释,故不选B;
C.使用新型催化剂可使氮气与氢气在常温常压下合成氨气,催化剂降低了反应的活化能,使反应更容易进行,与勒夏特列原理无关,故选C;
D.、平衡混合气加压,平衡正向移动,颜色先变深后变浅,能用勒夏特列原理解释,故不选D。
6.A
【详解】A.根据平衡常数表达式,可知氢气是反应物,温度升高,H2浓度减小,说明平衡正向移动,所以该反应的焓变为正值,故A正确;
B.恒温恒容下,通入He,平衡不移动,H2浓度不变,故B错误;
C.升高温度,正逆反应速率均增大,故C错误;
D.根据平衡常数表达式,可知该反应化学方程式为CO2+H2 CO+H2O,故D错误;
选A。
7.B
【分析】
【详解】A.前的平均反应速率为,故A错误;
B.2min后达到平衡,此时A的平衡转化率是80%,故B正确;
C.该反应前后气体系数和相等,增大该体系的压强,平衡不移动,故C错误;
D.该温度下平衡常数,故D错误;
选B。
8.B
【详解】A.反应的剧烈程度与实验现象有关,反应越剧烈,产生气体的速率越快,产生气泡越快,则图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小,A正确;
B.为排除阴离子对实验的干扰,应选用阴离子相同的试剂,且要控制阳离子的浓度相同则可改为在甲中①试管中加入5滴溶液,B错误;
C.用图乙所示装置测定反应速率,可测定收集相同体积的氧气所需要的时间,时间越短,反应速率越快,C正确;
D.检查装置气密性一般是利用气压的原理,为检查图乙所示装置的气密性,可关闭A处活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞是否回到原位,若活塞回到原位,则说明装置气密性良好,否则漏气,D正确;
故选B。
9.B
【详解】A.观察图像可知,第2步反应是吸热反应,,A错误;
B.观察图像可知,第2步的正反应活化能大于第3步的正反应活化能,所以第2步的反应速率小于第3步的反应速率,B正确;
C.减小容器体积增大压强,单位体积内活化分子增多,而活化分子百分数不变,反应速率加快,C错误;
D.根据图中信息,,因此,D错误;
故选B。
10.A
【详解】t2时,改变某一条件,v(正)、v(逆)都增大,但v(逆)增大的倍数更多,应为升高温度;
t4时,改变某一条件,v(正)、v(逆)都减小,但v(正)减小的倍数更多,应为减小压强;
t6时,改变某一条件,v(正)增大、v(逆)不变,平衡正向移动,应为增大反应物的浓度;
t8时,改变某一条件,v(正)、v(逆)同等程度增大,但平衡不移动,应为使用了催化剂;
综合以上分析,A符合题意,故选A。
11.C
【详解】①一个N≡N断裂的同时,有3个H-H键断裂,表示的都是正反应速率,无法判断正逆反应速率是否相等,故①错误;
②一个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂,正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故②正确;
③反应两边气体的质量不变,气体的体积不相等,混合气体平均相对分子质量不再改变,说明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故③正确;
④保持其它条件不变时,体系压强不再改变,反应方程式两边气体的体积不相等,压强不变,说明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故④正确;
⑤NH3、N2、H2的体积分数都不再改变,说明各组分的浓度不变,达到了平衡状态,故⑤正确;
⑥恒温恒容时,混合气体的密度保持不变,由于气体的质量不变,容器的容积不变,所以气体的密度始终不变,故密度无法判断是否达到平衡状态,故⑥错误;
⑦v正(H2)=0.03mol•L-1•min-1,v逆(NH3)=0.02mol•L-1•min-1,说明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故⑦正确;
故选C。
12.C
【分析】对于可逆反应2AB3(g)⇌A2(g)+3B2(g) ΔH>0,反应吸热,升高温度,正逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动,反应物的化学计量数之和小于生成物的化学计量数之和,增大压强,平衡向逆反应方向移动。
【详解】A.反应吸热,升高温度,正逆反应速率都增大,但正反应速率增大的倍数比逆反应速率大,平衡向正反应方向移动,如图,选项A正确;
B.反应吸热,升高温度,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,500℃先达到平衡,AB3%小,选项B正确;
C.升高温度,平衡向正反应方向移动,AB3的含量降低,反应物的化学计量数之和小于生成物的化学计量数之和,增大压强,平衡向逆反应方向移动,AB3的含量增大,选项C不正确;
D.升高温度,平衡向正反应方向移动,AB3的含量减小,反应物的化学计量数之和小于生成物的化学计量数之和,增大压强,平衡向逆反应方向移动,AB3的含量增大,选项D正确;
答案选C。
13.A
【分析】平衡时测得C的浓度为0.50mol/L。保持温度不变,将容器的容积压缩到原来的一半,C的浓度为1.00mol/L,再达到平衡时,测得C的浓度变为0.90mol/L,C的浓度减小,反应逆向进行,根据勒夏特列原理,增大压强,平衡向计量数减小的方向移动,即x+y<z,据此分析解题。
【详解】A.平衡逆向移动,C的体积分数减小了,A错误;
B.平衡逆向移动,A的转化率降低了,B正确;
C.在建立新平衡的过程中,平衡向逆反应方向移动,v逆逐渐减小,C正确;
D.由分析可知,x+y<z,D正确;
答案为A。
14.D
【详解】A.根据反应可知,温度相同时,压强增大,平衡逆向移动,N2的体积分数减小,又由图知,温度相同时,p1时N2的体积分数大,故p1
C.a点为平衡状态,根据反应速率之比等于化学计量数之比,故3v(NH3)正= 2v(H2)逆,故C错误;
D.对于反应2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g) ΔH>0,假设反应前氨的物质的量为1mol,反应的氨的物质的量为xmol,则,解得x=,因此氨的转化率为,故D正确;
故答案为D。
15.D
【详解】A.根据表格数据可知:在0~2 s内,NO的物质的量由0.20 mol变为0.08 mol,△n(NO)=0.20 mol-0.08 mol=0.12 mol,则该反应的平均速率v(NO)= =0.03 mol·L-1·s-1,A正确;
B.其他条件不变,往原容器中再通入0.20 mol NO和0.10 mol O2,相当于增大体系的压强,由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强,化学平衡正向移动,所以达平衡时NO2体积分数增大,B错误;
C.化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,故其他条件不变,移走部分NO2,化学平衡正向移动,但平衡常数不变,C错误;
D.k正、k逆为速率常数,只受温度影响,在温度为T1时,根据表格数据,容器容积是2 L,结合物质反应关系可知平衡时各种物质的浓度c(NO)=0.03 mol/L,c(O2)=0.015 mol/L,c(NO2)=0.07 mol/L,化学平衡常数K=>0,说明k正>k逆,若k正=k逆,则K减小,化学平衡逆向移动,由于该反应的正反应为放热反应,则改变条件是升高温度,所以温度T2>T1,D正确;
故合理选项是AD。
16.C
【分析】根据图像可知,向恒温恒容密闭容器中充入1molA和3molB发生反应,反应时间从开始到t1阶段,正反应速率不断减小,t1-t2时间段,正反应速率不变,反应达到平衡状态,t2-t3时间段,改变条件使正反应速率逐渐增大,平衡向逆反应方向移动,t3以后反应达到新的平衡状态,据此结合图像分析解答。
【详解】A.容器内发生的反应为A(g)+2B(g)3C(g),该反应是气体分子数不变的可逆反应,所以在恒温恒容条件下,气体的压强始终保持不变,则容器内压强不变,不能说明反应达到平衡状态,A错误;
B.根据图像变化曲线可知,t2t3过程中,t2时,瞬间不变,平衡过程中不断增大,则说明反应向逆反应方向移动,且不是“突变”图像,属于“渐变”过程,所以排除温度与催化剂等影响因素,改变的条件为:向容器中加入C,B正确;
C.最初加入体系中的A和B的物质的量的比值为1:3,当向体系中加入C时,平衡逆向移动,最终A和B各自物质的量增加的比例为1:2,因此平衡时A的体积分数(II)>(I),C正确;
D.平衡常数K与温度有关,因该反应在恒温条件下进行,所以K保持不变,D错误。
故选BC。
18.(1) 0.3 mol·L-1·min-1 升高温度(或充入水蒸气)
(2)
【解析】(1)
应根据图像可知在前5 min内CH4的浓度降低了0.50 mol/L,则v(CH4)=,根据方程式中物质反应转化关系可知v(H2)=3v(CH4)=0.30 mol/(L·min);
根据图象可知:在第10 min时,CH4的浓度由0.50 mol/L逐渐变为0.25 mol/L,改变的条件不可能是增大容器体积(否则改变条件的瞬间CH4浓度应突然减小),由于该反应的正反应是吸热反应,所以改变的条件可能是升高温度(或充入水蒸气);
(2)
根据图象可知:甲容器是恒温恒容,乙容器是恒温恒压,反应开始时甲、乙两容器初始容积相等,在相同温度下发生反应②CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247.3 kJ·mol-1。甲容器反应开始后气体压强增大,而乙容器压强不变、体积增大,故可看成是由甲容器反应达到平衡后又减压得到乙,则乙容器的气体物质浓度小,化学反应速率慢,达到平衡所需时间长;由于减小压强,化学平衡向气体体积扩大的正反应方向移动,因此乙容器中CH4的转化率比甲大。即相对于甲容器来说:乙达到平衡所需时间长,平衡时甲烷的转化率更高,故用图学科表示为:。
(3)
升高温度,平衡常数减小,故该反应为放热反应;
(4)
25 ℃时,逆反应的平衡常数;
(5)
80 ℃时,若Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L-1,则Q==8>K,v正<v逆;
(6)
80 ℃达到平衡时若n(CO)=0.3 mol,c(CO)=1 mol·L-1,故c[Ni(CO)4]=K·c(CO)4=2×14=2 mol·L-1。
20【解析】(1)
已知:反应i:
反应ii:
根据盖斯定律,将反应ii-反应i,整理可得: △H3=-2507 kJ/mol;
(2)
A.在刚性绝热容器中发生反应i,反应时每断裂1 mol O=O键,必然同时生成4 mol O—H键,表明反应正向进行,不能据此说明反应达到平衡,A错误;
B.该反应的正反应是放热反应,当容器内温度不再发生变化时,说明反应达到平衡,B正确;
C.该反应的反应物与生成物均为气体,混合气体的质量不变,反应在恒容密闭容器中进行,气体的体积不变,在混合气体密度始终不变,因此不能据此判断反应是否达到平衡状态,C错误;
D.n(C3H8)=n(C3H6)时反应可能处于平衡状态,也可能未处于平衡状态,因此不能据此判断反应是否达到平衡状态,D错误;
故合理选项是B。
(3)
①通过两反应方程式系数可知,丙烷转化率低于氧气,所以曲线L2表示丙烷的转化率;
②由于T1 K后反应达到平衡,两个反应均为放热反应,温度升高,化学平衡逆向移动,导致丙烷转化率降低;
③当温度达到T2时,O2与丙烷的转化率相同,且起始投料比n(C3H8):n(O2)=2:1,可以判断温度达到T2后反应ii不再发生,T2 K时只发生反应i。设C3H8的起始量为2,O2的起始量为1,在T3 K下,根据图中数据可知:对于反应,
开始时n(C3H8)=2 mol,n(O2)=1 mol,由于a点时C3H8的转化率为0.5,所以根据物质反应转化关系可知平衡时n(C3H8)=1 mol,n(O2)=0.5 mol,n(C3H6)=n(H2O)=1 mol,平衡时气体总物质的量为n(总)=1 mol+0.5 mol+1 mol+1 mol+3.5 mol,此时总压强为100 kPa,故此时丙烯的分压p(C3H6)=100 kPa×=28.6 kPa;则反应i的平衡常数K=;
(4)
反应的活化能越大,发生反应需消耗的能量就越高,该反应就越不容易发生,反应速率就越慢,对于多步反应,总反应速率由活化能大的慢反应决定,故催化过程的决速反应为反应I。
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