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新人教版化学选择性必修一 第二章 化学反应速率与化学平衡 单元测试(含解析)
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这是一份新人教版化学选择性必修一 第二章 化学反应速率与化学平衡 单元测试(含解析),共20页。
第二章 化学反应速率与化学平衡 单元测试卷
考试时间:90分钟 满分:100分
一、选择题(本大题包括10小题,每小题3分,共30分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.开启啤酒瓶后,瓶中马上泛起大量泡沫
B.由、、组成的平衡体系通过缩小体积加压后颜色变深
C.实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出
D.工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的转化率
2.100℃时,把0.5mol通入容积为5L的真空密闭容器中,立即出现红棕色。反应进行到2s时,的浓度为,60s时,体系已达到平衡状态,此时容器内的压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是( )
A.0~2s内用的浓度变化表示的反应速率为
B.在2s时容器内的压强为开始时的1.1倍
C.平衡时,
D.平衡时,
3.在密闭容器中,反应达到甲平衡。在仅改变某一条件后,达到乙平衡,下列分析正确的是( )
A.图I中,甲、乙的平衡常数分别为、,则
B.图Ⅱ中,平衡状态甲与乙相比,平衡状态甲的反应物转化率低
C.图Ⅱ中,t时刻增大了压强
D.图Ⅲ表示反应分别在甲、乙条件下达到平衡,说明乙的温度高于甲的温度
4. 被称为人体冷冻学之父的罗伯特·埃廷格在1962年写出《不朽的前景》一书。他在书中列举了大量事实,证明了冷冻复活的可能。比如,许多昆虫和低等生物冬天都冻僵起来,春天又自动复活。下列结论中与上述信息相关的是( )
A.化学反应前后质量守恒
B.低温下分子无法运动
C.温度降低,化学反应停止
D.温度越低,化学反应越慢
5.下列说法正确的是( )
A.活化分子的平均能量称为活化能
B.活化分子互相碰撞即可发生化学反应
C.催化剂是通过增大反应所需的活化能来增大反应速率的
D.升高温度会加快化学反应速率,其原因是增大了活化分子的百分数
6.下列有关化学反应速率的说法正确的是( )
A.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,改用浓硫酸可以加快产生氢气的速率
B.的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
C.的催化氧化是一个放热反应,所以升高温度,反应速率减慢
D.催化剂能降低分子活化时所需能量,使单位体积内活化分子百分数大大增加
7. 某反应2AB(g)===C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温下能自发进行,则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为( )
A.ΔH<0,ΔS>0 B.ΔH<0,ΔS<0
C.ΔH>0,ΔS>0 D.ΔH>0,ΔS<0
8. 反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+57 kJ·mol-1,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随体积改变而引起的压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.由状态b到状态a,可以用加热的方法
B.a、c两点气体的平均相对分子质量:a>c
C.a、c两点的反应速率:a>c
D.a、c两点气体的颜色:a深,c浅
9. 汽车尾气处理时存在反应:NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g),该反应过程及能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.升高温度,可以提高NO2的平衡转化率
B.该反应可将有毒气体变成无毒气体
C.使用催化剂可以有效减少反应放出的热量
D.无论是反应物还是生成物,转化为活化络合物都要吸收能量
10. 乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理如图所示。其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。下列有关说法错误的是( )
A.该正反应历程中最大能垒(活化能)为85 kJ·mol-1
B.吸附反应为吸热反应
C.Pd为固体催化剂,一般其表面积越大,催化效果越好
D.C2H+H*→C2H的过程中有能量的上升,说明有化学键的断裂
二、不定项选择题(本大题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题只有一至两个选项符合题意)
11. 反应可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是( )
A.该反应、
B.该反应的平衡常数
C.高温下反应每生成1 mol Si需消耗
D.用表示键能该反应
12. 一定条件下,反应达到平衡状态后,分别改变某个条件,下面四个说法中,条件改变、影响因素、影响结果均正确的是( )
条件改变
影响因素
影响结果
A
适当缩小容器的容积
活化分子所占百分比增大,正、逆反应速率同等程度加快
平衡不移动
B
适当升高温度
活化分子所占百分比增大,正反应速率加快,逆反应速率减慢
平衡正向移动
C
加入正催化剂
分子能量增大,活化分子所占百分比增大,正、逆反应速率同等程度加快
平衡不移动
D
适当扩大容器的容积
活化分子所占百分比不变,但是单位体积内的活化分子数减少,正、逆反应速率同等程度减慢
平衡不移动
A.A B.B C.C D.D
13. 三氯乙烯()是地下水中有机污染物的主要成分,研究显示,在地下水中加入高锰酸钾溶液可将其中的三氯乙烯除去,发生的反应如下:
常温下,在某密闭容器中进行上述反应,测定与时间的关系如表所示:
时间/min
0
2
4
6
7
…
1.00
0.70
0.50
0.40
0.35
…
下列推断合理的是( )
A.上述反应先慢后快
B.0~4min内,
C.若高锰酸钾完全反应,所用时间为8min
D.随着反应的进行,逐渐降低
14. 在2 L恒容密闭容器中充入2 mol X和1 mol Y,发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g) ΔH<0,反应过程持续升高温度,测得X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断不正确的是( )
A.Q点时,Y的转化率最大
B.升高温度,平衡常数减小
C.W点X的正反应速率小于M点X的正反应速率
D.平衡时,再充入Z,达到平衡时Z的体积分数一定增大
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)2AB3(g)化学平衡状态的影响,得到如图所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量),根据如图可得出的判断结论正确的是( )
A.a、b、c三个状态只有b是平衡状态
B.达到平衡时A2的转化率大小为b>a>c
C.若T2<T1,则正反应一定是吸热反应
D.反应速率c>b>a
三、非选择题(本大题包括5小题,共50分)
16. 回答下列问题:
(1)用钌的配合物作催化剂,一定条件下可直接光催化分解CO2,发生反应:2CO2(g)===2CO(g)+O2(g),该反应的ΔH__________(填“>”“<”或“=”)0,ΔS__________(填“>”“<”或“=”)0,在低温下,该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式为2NO+2CO⇌2CO2+N2。反应在常温下能够自发进行,则反应的ΔH__________(填“>”“<”或“=”)0。
(3)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)的ΔH>0,ΔS>0,则:
①该反应常温下__________(填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析,温度__________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。
(4)已知CaSO4(s)+CO(g)⇌CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH=+218 kJ·mol-1,该反应能够自发进行的反应条件是__________。
(5)某吸热反应能自发进行,则该反应的ΔS__________(填“>”或“<”)0。
17. 二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用的热点研究领域。回答下列问题:
(1)催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比______。当反应达到平衡时,若增大压强,则__________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)理论计算表明,原料初始组成,在体系压强为0.1MPa,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数随温度的变化如图所示。
图中,表示、变化的曲线分别是______、_______。催化加氢合成反应的_________0(填“大于”或“小于”)。
(3)根据图中点(440K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数_______ (列出计算式。以分压表示,分压=总压物质的量分数)。
(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成等低碳烃。一定温度和压强条件下,为了提高反应速率和乙烯选择性,应当_________________。
18. Ⅰ.化学反应速率和化学平衡影响因素较多,经常采用变量控制思想分析问题。某小组利用溶液和酸性溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”,进行如表中的实验:
实验编号
室温下,试管中所加试剂及其用量/mL
室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
溶液
溶液
稀硫酸
1
3.0
4.0
1.0
2.0
6.4
2
3.0
3.0
2.0
2.0
5.2
3
3.0
2.0
3.0
2.0
4.0
请回答:
(1)已知酸性溶液与溶液反应有生成,用化学方程式表示该实验的实验原理:_______________________________。
(2)根据表中的实验数据,可以得到的结论是________________________。
(3)利用实验3中数据计算,用溶液的浓度变化表示的反应速率为______。
Ⅱ.研究的综合利用对促进“低碳经济”的发展有重要意义。工业上以、,为原料生产尿素,,
时,在1L的密闭容器中充入和模拟工业生产,,图中是平衡转化率与的关系。
(4)一定能判断该反应达到化学平衡状态的是__________________(填序号)。
A. B. 氨气的体积分数不再变化
C. 气体的密度不再变化 D. 气体的平均摩尔质量不再变化
E.氨气的物质的量浓度不再变化
(5)图中点的平衡转化率___________%(结果保留3位有效数字)。
(6)当时,若起始的压强为,水为液态平衡时压强变为起始的,则该反应的平衡常数=___________(为以分压表示的平衡常数,分压=总压体积分数)。
19. 研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH<0(Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH<0(Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=____________(用 K1、K2 表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向 2 L 恒容密闭容器中加入0.2 mol NO 和 0.1 mol Cl2,10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。测得 10 min 内v(ClNO)=7.5×10-3 mol·L-1·min-1,则平衡后n(Cl2)=__________mol,NO的转化率α1=__________。
其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率
α2__________α1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2__________(填“增大”“减小”或“不变”)。 若要使K2减小,可采用的措施是________________________________________________。
A.增大压强 B.减小压强
C.升高温度 D.降低温度
E.加催化剂 F.增加反应物的浓度
G.减少生成物的浓度
20. 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SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)
ΔH=-98 kJ·mol-1。回答下列问题:
(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为:______________________。
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下,SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0 MPa、550 °C时的α=__________,判断的依据是____________________。影响α的因素有____________________。
(3)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m% O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器,在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为α,则SO3压强为________,平衡常数Kp=________(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(4)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为:
v=k(-1)0.8(1-nα′)
式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;α为SO2平衡转化率,α′为某时刻SO2转化率,n为常数。在α′=0.90时,将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程,得到v~t曲线,如图(c)所示。
曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。ttm后,v逐渐下降。原因是__________________。
案以及解析
1.答案:B
解析: A项,啤酒中存在平衡:,开启啤酒瓶,瓶中压强降低,平衡向气体体积增大的方向移动,即向生成气体的方向移动,涉及平衡的移动;B项,反应是一个反应前后气体分子数不变的反应,压强的改变并不能使平衡发生移动,此混合气体加压后颜色变深,是因为的浓度增大,不涉及平衡的移动;C项,实验室制取乙酸乙酯时,采用加热的方法将生成的乙酸乙酯不断蒸出,从而使平衡向生成乙酸乙酯的方向移动,涉及平衡的移动;D项,工业生产硫酸的过程中涉及反应,使用过量的空气可以提高的转化率,涉及平衡的移动。
2.答案:B
解析: 和之间存在转化关系:
,A项错误;2s时气体总的物质的量为0.5mol-0.05mol+,则2s时容器内的压强与开始时容器内的压强之比为,B项正确;达到平衡状态时,设有参与反应,则
达到平衡状态时,气体总的物质的量为,则,解得,平衡时体系中含,C项错误;平衡时,,D项错误。
3.答案:D
解析:增大压强,由于温度不变,平衡常数不变,故A项错误。图Ⅱ表示加入催化剂,正、逆反应速率同等程度增大,平衡不移动,故反应物的转化率不变,B项错误。增大压强,平衡向正反应方向移动,,图Ⅱ中、同等程度增大,平衡不发生移动,故改变的条件肯定不是增大压强,故C项错误。图Ⅲ中乙先达到平衡,说明乙的反应速率快,故乙的温度高于甲的温度,D项正确。
4. 答案:D
解析:温度的高低影响化学反应速率的快慢,温度越低,反应速率越慢,但反应不会停止,分子运动不会停止;与反应前后质量守恒无关。
5.答案:D
解析:活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量之差称为活化能, A错误;活化分子互相碰撞不一定为有效碰撞,则不一定发生化学反应,B错误;催化剂可降低反应的活化能,增大活化分子的百分数,从而增大反应速率,C错误;升高温度,提供能量,活化分子百分数增大,有效碰撞的几率增大,反应速率加快,D正确。
6.答案:D
解析:浓硫酸具有强氧化性,常温下,铁遇浓硫酸发生钝化,不生成氢气,故A错误;盐酸跟锌片反应的实质为氢离子与锌的反应,加入氯化钠溶液,溶液体积增大,浓度减小,反应速率减小,故B错误;升高温度,增大活化分子的百分数,反应速率增大,故C错误;催化剂能降低分子活化时所需能量,使单位体积内活化分子百分数大大增加,反应速率加快,故D正确。
7. 【解析】选C。ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0时,反应能自发进行。ΔH<0,ΔS>0时,ΔG恒小于0,在室温也能自发进行,A不符合题意;ΔH<0,ΔS<0时,只在低温下能自发进行,B不符合题意;ΔH>0,ΔS>0时,只在高温下能自发进行,逆向反应ΔH<0,ΔS<0,在低温下能自发进行,C符合题意;ΔH>0,ΔS<0时,任何温度下反应都不能自发进行, D不符合题意。
8. 【解析】选A。据题目分析知T2>T1,由状态b到状态a,压强不变,温度升高,所以可以通过加热的方法实现,故A正确;由图像可知,a、c两点都在等温线上,c的压强大,增大压强,化学平衡逆向移动,c点时气体的物质的量小,混合气体的总质量不变,则平均相对分子质量大,即平均相对分子质量:a<c,故B错误;由图像可知,a、c两点都在等温线上,c的压强大,则a、c两点的反应速率:a<c,故C错误;由图像可知,由c到a压强减小,而体积增大,平衡正向进行,虽然NO2物质的量增大,但其增幅小于体积的增幅,新平衡时NO2的平衡浓度仍为c点大于a点,则a、c两点气体的颜色:a浅,c深,故D错误。
9. 【解析】选D。由图可知,为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,NO2的平衡转化率减小,故A错误;生成物中NO也是污染性气体,故B错误;催化剂可以降低反应活化能,但不改变反应热,故C错误;反应物与生成物转化为活化络合物时,图中过渡状态的能量均高于反应物与生成物的能量,则均需要吸收能量,故D正确。
10. 【解析】选B。由图像可知,该历程中最大能垒(活化能)为85 kJ·mol-1,故A正确;图像分析可知吸附反应能量降低,为放热反应,故B错误;固体催化剂,其表面积越大,接触面积越大,催化效果越好,故C正确;由图像可知,C2H+H*―→C2H这一步的活化能为66 kJ·mol-1,有能量的上升,则该反应过程中有化学键的断裂,故D正确。
11. 答案:B
解析:该反应为熵增的化学反应,,A错误;为固体,其浓度视为定值,不写入化学平衡常数表达式,平衡常数表达式正确,B正确;高温下每生成1molSi消耗2mol ,但高温下1mol 的体积不一定是2.4L,C错误;1mol硅晶体中存在2 mol Si—Si键,故该反应的,D错误。
12. 答案:D
解析:题述反应为反应前后气体体积不变的反应,缩小容器的容积,反应物浓度增大,活化分子所占百分数不变,正、逆反应速率同等程度加快,平衡不移动,A错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,且正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,B错误;加入正催化剂,分子能量不变,活化分子所占百分比增大,但活化能减小,正、逆反应速率同等程度加快,平衡不移动,C错误;适当扩大容器的容积,反应物浓度减小,单位体积内的活化分子数减少,活化分子所占百分比不变,正、逆反应速率同等程度减慢,平衡不移动,D正确。
13. 答案:B
解析:A项,分析表格中的数据可知,题述反应先快后慢,错误;B项,每消耗2mol会生成3mol,0~4min内,,正确;C项,由于反应速率逐渐减小,故高锰酸钾完全反应,即浓度为0时,反应时间大于8min,错误;D项,钾离子未参与反应,故钾离子浓度不变,错误。
14. 【解析】选D。在Q对应温度之前,升高温度,X的含量减小,在Q对应温度之后,升高温度,X的含量增大,曲线上最低点为平衡点,最低点之前未达平衡,反应向正反应进行,最低点之后,各点为平衡点,ΔH<0,升高温度X的含量增大,平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应。A.曲线上最低点Q为平衡点,升高温度平衡向逆反应移动,Y的转化率减小,所以Q点时,Y的转化率最大,故A正确;B.已知该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移,平衡常数减小,故B正确;C.W点对应的温度低于M点对应的温度,温度越高,反应速率越高,所以W点X的正反应速率小于M点X的正反应速率,故C正确;D.该反应为气体体积不变的反应,恒容恒温下,平衡时充入Z,二者为等效平衡,达到新平衡时Z的体积分数与原平衡时相等,故D错误。
15. 【解析】选D。图像分析可知,a、b、c三个状态,都是平衡状态,故A错误;图像可知,a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大,对于可逆反应来说,增大一种反应物的物质的量或浓度,有利于平衡向正反应方向移动,则另一种反应物的转化率增大,则达到平衡时A2的转化率大小为a<b<c,故B错误;若T2<T1,由图像可知温度升高生成物的物质的量减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,故C错误;由图像可知,a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大,则反应物浓度也依次增大,反应速率也依次增大,故D正确。
16. 【解析】(1)该反应为吸热反应,化学反应前后气体的化学计量数增加,所以ΔH>0,ΔS>0,故低温下ΔG=ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。
(2)因为ΔS<0,且ΔG=ΔH-TΔS<0,故ΔH<0。
(3)①常温下石灰石不分解。②该反应的ΔH>0,ΔS>0,属于熵增加的吸热反应,故在高温下该反应能够自发进行。
(4)自发反应的条件是ΔH-TΔS<0,即ΔH0,故T>,即T值较大,该反应应在高温下进行。
(5)吸热反应能自发进行,即ΔH>0,ΔH-TΔS<0,又知T>0,故ΔS>0。
答案:(1)> > 不能 (2)< (3)①不能 ②能 (4)高温 (5)>
17. 答案:(1)1:4;变大
(2)d;c;小于
(3)(或等)
(4)选择合适催化剂等
解析:(1)由信息可知,催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为,所以。该反应正方向是气体分子数减小的反应,所以增大压强,平衡正向移动,增大。
(2)由于起始设料,而反应过程中两者物质的量的改变量之比也为1:3,所以平衡时和的物质的量分数之比为3:1,而的物质的量分数始终为的4倍,所以曲线a、b、c、d分别表示的物质是、、、,温度升高,的物质的量分数减小,即平衡逆向移动,所以正反应是放热反应,即小于0。
(3)由于440K时和的物质的量分数都是0.39,由(2)中分析可知和,和的质的量分数的关系,则和的物所的量分数分别为,所以该温度下的化学平衡常数或等。
(4)由于产生了副产物,所以可以选择合适的催化剂提高乙烯的选择性,同时催化剂也可加快反应速率。
18. 答案:Ⅰ.(1)
(2)其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大
(3)
Ⅱ.(4)CE
(5)33.3
(6)
解析:Ⅰ.(1)高锰酸钾溶液与草酸反应,反应中C元素的化合价由+3价升高到-4价,中Mn元素化合价由+7价降到+2价,由得失电子守恒及原子守恒配平化学方程式为。
(2)由表中数据可知,不断增大酸性高锰酸钾溶液的浓度,室温下溶液褪色时间变短,即反应速率增大,则得出的实验结论为其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大。
(3)实验3中,酸性溶液与3.0mL,溶液反应,草酸过量,用溶液表示的平均反应速率为。
Ⅱ.(4)反应为,同一反应用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比,相当于,说明正、逆反应速率不相等,即反应未达到平衡状态,故A错误;该反应是气体反应生成固体和液体的过程,随着反应的进行,氨气与二氧化碳成比例减小,若,则氨气的体积分数属于恒量,则它不再变化不能说明反应达到平衡状态,故B错误;气体的密度为气体的总质量与容器容积的比值,随着反应的进行,气体的总质量为变量,则气体的密度也随着反应的时间在变化,气体的密度不变,能说明反应达到平衡状态,故C正确;生成物不是气体,反应物只有氨气和二氧化碳,随着反应的进行氨气与二氧化碳成比例减小,若,则气体的平均摩尔质量为定值即气体的平均摩尔质量不变不能说明反应达到平衡状态,故D错误;随着反应的进行,氨气的物质的量浓度属于变量,则它不再变化能说明反应达到平衡状态,故E正确。
(5)点时,,设,平衡转化率为0.50,则转化的的量为,根据可知转化的的量为,的平衡转化率。
(6)当时,设,根据三段式可知:
若起始的压强为,水为液态,平衡时压强变为起始的,同温同容,气体的物质的量之比等于压强之比,可得,解得,则,,分压=总压体积分数,,,因此。
19. 【解析】(1)2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)
K1 ΔH<0 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH<0 (Ⅱ)
所求反应为4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),该反应可由(Ⅰ)×2-(Ⅱ)得到,则该反应的K=;
(2)测得10 min内v(ClNO)=7.5×10-3 mol·L-1·min-1,则Δn(ClNO)=
7.5×10-3 mol·L-1·min-1×10 min×2 L=0.15 mol,由方程式可知,参加反应氯气的物质的量为0.15 mol×=0.075 mol,故平衡时氯气的物质的量为0.1 mol-0.075 mol=0.025 mol,参加反应NO物质的量为0.15 mol,则NO的转化率为×100%=75%,正反应为气体物质的量减小的反应,恒温恒容的条件下,到达平衡时压强比起始压强小,其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,等效为在恒温恒容下的平衡基础上增大压强,平衡正向移动,NO转化率增大,故转化率α2>α1,平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变,正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小。
答案:(1) (2)0.025 75% > 不变 C
20. 【解析】(1)由题中信息可知:①SO2(g)+O2(g)SO3(g)
ΔH=-98 kJ·mol-1
②V2O4(s)+ SO3(g)V2O5(s)+SO2(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1 ③V2O4(s)+ 2SO3(g)2VOSO4(s) ΔH1=-399 kJ·mol-1;根据盖斯定律可知,③-②×2得2V2O5(s)+ 2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s),则ΔH=ΔH1-2ΔH2=(-399 kJ·mol-1)-(-24 kJ·mol-1)×2=-351 kJ·mol-1,所以该反应的热化学方程式为2V2O5(s)+ 2SO2(g)2VOSO4(s)+ V2O4(s) ΔH=-351 kJ·mol-1;(2) SO2(g)+O2(g)SO3(g),该反应是一个气体分子数减少的放热反应,故增大压强可以使化学平衡向正反应方向移动。因此,在相同温度下,压强越大,SO2的平衡转化率越大,所以,该反应在550 ℃、压强为5.0 MPa条件下,SO2的平衡转化率一定高于相同温度下、压强为2.5 MPa的,因此,p1=5.0 MPa,由图中数据可知,α=0.975。影响α的因素就是影响化学平衡移动的因素,主要有反应物(SO2和O2)的浓度、温度、压强等。(3)假设原气体的物质的量为100 mol,则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m mol、m mol和q mol,2m+m+q=3m+q=100,SO2的平衡转化率为α,则有下列关系:
SO2+O2SO3
起始量(mol) 2m m 0
变化量(mol) 2mα mα 2mα
平衡量(mol)2m(1-α) m(1-α) 2mα
平衡时气体的总物质的量为n(总)=2m(1-α) mol+m(1-α) mol+2mα mol+q mol,则SO3的物质的量分数为×100%=
×
100%=×100%。该反应在恒压容器中进行,因此,SO3的分压p(SO3)=,p(SO2)=,p(O2)=,在该条件下,SO2(g)+O2(g)SO3(g)的Kp===
。(4) 由于该反应是放热反应,温度升高后α降低。由题中信息可知,v=k(-1)0.8(1-nα′),升高温度,k增大使v逐渐提高,但α降
低使v逐渐下降。当t<tm,k增大对v的提高大于α引起的降低;当t>tm,k增大对v的提高小于α引起的降低。
答案:(1)2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ·mol-1
(2)0.975 该反应气体分子数减少,增大压强,α提高。5.0 MPa>2.5 MPa=p2,所以p1=5.0 MPa 反应物(SO2和O2)的起始浓度(组成)、温度、压强
(3)
(4)升高温度,k增大使v逐渐提高,但α降低使v逐渐下降。当t<tm,k增大对v的提高大于α引起的降低;当t>tm,k增大对v的提高小于α引起的降低
第二章 化学反应速率与化学平衡 单元测试卷
考试时间:90分钟 满分:100分
一、选择题(本大题包括10小题,每小题3分,共30分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.开启啤酒瓶后,瓶中马上泛起大量泡沫
B.由、、组成的平衡体系通过缩小体积加压后颜色变深
C.实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出
D.工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的转化率
2.100℃时,把0.5mol通入容积为5L的真空密闭容器中,立即出现红棕色。反应进行到2s时,的浓度为,60s时,体系已达到平衡状态,此时容器内的压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是( )
A.0~2s内用的浓度变化表示的反应速率为
B.在2s时容器内的压强为开始时的1.1倍
C.平衡时,
D.平衡时,
3.在密闭容器中,反应达到甲平衡。在仅改变某一条件后,达到乙平衡,下列分析正确的是( )
A.图I中,甲、乙的平衡常数分别为、,则
B.图Ⅱ中,平衡状态甲与乙相比,平衡状态甲的反应物转化率低
C.图Ⅱ中,t时刻增大了压强
D.图Ⅲ表示反应分别在甲、乙条件下达到平衡,说明乙的温度高于甲的温度
4. 被称为人体冷冻学之父的罗伯特·埃廷格在1962年写出《不朽的前景》一书。他在书中列举了大量事实,证明了冷冻复活的可能。比如,许多昆虫和低等生物冬天都冻僵起来,春天又自动复活。下列结论中与上述信息相关的是( )
A.化学反应前后质量守恒
B.低温下分子无法运动
C.温度降低,化学反应停止
D.温度越低,化学反应越慢
5.下列说法正确的是( )
A.活化分子的平均能量称为活化能
B.活化分子互相碰撞即可发生化学反应
C.催化剂是通过增大反应所需的活化能来增大反应速率的
D.升高温度会加快化学反应速率,其原因是增大了活化分子的百分数
6.下列有关化学反应速率的说法正确的是( )
A.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,改用浓硫酸可以加快产生氢气的速率
B.的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
C.的催化氧化是一个放热反应,所以升高温度,反应速率减慢
D.催化剂能降低分子活化时所需能量,使单位体积内活化分子百分数大大增加
7. 某反应2AB(g)===C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温下能自发进行,则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为( )
A.ΔH<0,ΔS>0 B.ΔH<0,ΔS<0
C.ΔH>0,ΔS>0 D.ΔH>0,ΔS<0
8. 反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+57 kJ·mol-1,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随体积改变而引起的压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.由状态b到状态a,可以用加热的方法
B.a、c两点气体的平均相对分子质量:a>c
C.a、c两点的反应速率:a>c
D.a、c两点气体的颜色:a深,c浅
9. 汽车尾气处理时存在反应:NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g),该反应过程及能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.升高温度,可以提高NO2的平衡转化率
B.该反应可将有毒气体变成无毒气体
C.使用催化剂可以有效减少反应放出的热量
D.无论是反应物还是生成物,转化为活化络合物都要吸收能量
10. 乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理如图所示。其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。下列有关说法错误的是( )
A.该正反应历程中最大能垒(活化能)为85 kJ·mol-1
B.吸附反应为吸热反应
C.Pd为固体催化剂,一般其表面积越大,催化效果越好
D.C2H+H*→C2H的过程中有能量的上升,说明有化学键的断裂
二、不定项选择题(本大题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题只有一至两个选项符合题意)
11. 反应可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是( )
A.该反应、
B.该反应的平衡常数
C.高温下反应每生成1 mol Si需消耗
D.用表示键能该反应
12. 一定条件下,反应达到平衡状态后,分别改变某个条件,下面四个说法中,条件改变、影响因素、影响结果均正确的是( )
条件改变
影响因素
影响结果
A
适当缩小容器的容积
活化分子所占百分比增大,正、逆反应速率同等程度加快
平衡不移动
B
适当升高温度
活化分子所占百分比增大,正反应速率加快,逆反应速率减慢
平衡正向移动
C
加入正催化剂
分子能量增大,活化分子所占百分比增大,正、逆反应速率同等程度加快
平衡不移动
D
适当扩大容器的容积
活化分子所占百分比不变,但是单位体积内的活化分子数减少,正、逆反应速率同等程度减慢
平衡不移动
A.A B.B C.C D.D
13. 三氯乙烯()是地下水中有机污染物的主要成分,研究显示,在地下水中加入高锰酸钾溶液可将其中的三氯乙烯除去,发生的反应如下:
常温下,在某密闭容器中进行上述反应,测定与时间的关系如表所示:
时间/min
0
2
4
6
7
…
1.00
0.70
0.50
0.40
0.35
…
下列推断合理的是( )
A.上述反应先慢后快
B.0~4min内,
C.若高锰酸钾完全反应,所用时间为8min
D.随着反应的进行,逐渐降低
14. 在2 L恒容密闭容器中充入2 mol X和1 mol Y,发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g) ΔH<0,反应过程持续升高温度,测得X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断不正确的是( )
A.Q点时,Y的转化率最大
B.升高温度,平衡常数减小
C.W点X的正反应速率小于M点X的正反应速率
D.平衡时,再充入Z,达到平衡时Z的体积分数一定增大
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)2AB3(g)化学平衡状态的影响,得到如图所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量),根据如图可得出的判断结论正确的是( )
A.a、b、c三个状态只有b是平衡状态
B.达到平衡时A2的转化率大小为b>a>c
C.若T2<T1,则正反应一定是吸热反应
D.反应速率c>b>a
三、非选择题(本大题包括5小题,共50分)
16. 回答下列问题:
(1)用钌的配合物作催化剂,一定条件下可直接光催化分解CO2,发生反应:2CO2(g)===2CO(g)+O2(g),该反应的ΔH__________(填“>”“<”或“=”)0,ΔS__________(填“>”“<”或“=”)0,在低温下,该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式为2NO+2CO⇌2CO2+N2。反应在常温下能够自发进行,则反应的ΔH__________(填“>”“<”或“=”)0。
(3)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)的ΔH>0,ΔS>0,则:
①该反应常温下__________(填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析,温度__________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。
(4)已知CaSO4(s)+CO(g)⇌CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH=+218 kJ·mol-1,该反应能够自发进行的反应条件是__________。
(5)某吸热反应能自发进行,则该反应的ΔS__________(填“>”或“<”)0。
17. 二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用的热点研究领域。回答下列问题:
(1)催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比______。当反应达到平衡时,若增大压强,则__________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)理论计算表明,原料初始组成,在体系压强为0.1MPa,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数随温度的变化如图所示。
图中,表示、变化的曲线分别是______、_______。催化加氢合成反应的_________0(填“大于”或“小于”)。
(3)根据图中点(440K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数_______ (列出计算式。以分压表示,分压=总压物质的量分数)。
(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成等低碳烃。一定温度和压强条件下,为了提高反应速率和乙烯选择性,应当_________________。
18. Ⅰ.化学反应速率和化学平衡影响因素较多,经常采用变量控制思想分析问题。某小组利用溶液和酸性溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”,进行如表中的实验:
实验编号
室温下,试管中所加试剂及其用量/mL
室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
溶液
溶液
稀硫酸
1
3.0
4.0
1.0
2.0
6.4
2
3.0
3.0
2.0
2.0
5.2
3
3.0
2.0
3.0
2.0
4.0
请回答:
(1)已知酸性溶液与溶液反应有生成,用化学方程式表示该实验的实验原理:_______________________________。
(2)根据表中的实验数据,可以得到的结论是________________________。
(3)利用实验3中数据计算,用溶液的浓度变化表示的反应速率为______。
Ⅱ.研究的综合利用对促进“低碳经济”的发展有重要意义。工业上以、,为原料生产尿素,,
时,在1L的密闭容器中充入和模拟工业生产,,图中是平衡转化率与的关系。
(4)一定能判断该反应达到化学平衡状态的是__________________(填序号)。
A. B. 氨气的体积分数不再变化
C. 气体的密度不再变化 D. 气体的平均摩尔质量不再变化
E.氨气的物质的量浓度不再变化
(5)图中点的平衡转化率___________%(结果保留3位有效数字)。
(6)当时,若起始的压强为,水为液态平衡时压强变为起始的,则该反应的平衡常数=___________(为以分压表示的平衡常数,分压=总压体积分数)。
19. 研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH<0(Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH<0(Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=____________(用 K1、K2 表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向 2 L 恒容密闭容器中加入0.2 mol NO 和 0.1 mol Cl2,10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。测得 10 min 内v(ClNO)=7.5×10-3 mol·L-1·min-1,则平衡后n(Cl2)=__________mol,NO的转化率α1=__________。
其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率
α2__________α1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2__________(填“增大”“减小”或“不变”)。 若要使K2减小,可采用的措施是________________________________________________。
A.增大压强 B.减小压强
C.升高温度 D.降低温度
E.加催化剂 F.增加反应物的浓度
G.减少生成物的浓度
20. 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SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)
ΔH=-98 kJ·mol-1。回答下列问题:
(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为:______________________。
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下,SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0 MPa、550 °C时的α=__________,判断的依据是____________________。影响α的因素有____________________。
(3)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m% O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器,在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为α,则SO3压强为________,平衡常数Kp=________(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(4)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为:
v=k(-1)0.8(1-nα′)
式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;α为SO2平衡转化率,α′为某时刻SO2转化率,n为常数。在α′=0.90时,将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程,得到v~t曲线,如图(c)所示。
曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。t
案以及解析
1.答案:B
解析: A项,啤酒中存在平衡:,开启啤酒瓶,瓶中压强降低,平衡向气体体积增大的方向移动,即向生成气体的方向移动,涉及平衡的移动;B项,反应是一个反应前后气体分子数不变的反应,压强的改变并不能使平衡发生移动,此混合气体加压后颜色变深,是因为的浓度增大,不涉及平衡的移动;C项,实验室制取乙酸乙酯时,采用加热的方法将生成的乙酸乙酯不断蒸出,从而使平衡向生成乙酸乙酯的方向移动,涉及平衡的移动;D项,工业生产硫酸的过程中涉及反应,使用过量的空气可以提高的转化率,涉及平衡的移动。
2.答案:B
解析: 和之间存在转化关系:
,A项错误;2s时气体总的物质的量为0.5mol-0.05mol+,则2s时容器内的压强与开始时容器内的压强之比为,B项正确;达到平衡状态时,设有参与反应,则
达到平衡状态时,气体总的物质的量为,则,解得,平衡时体系中含,C项错误;平衡时,,D项错误。
3.答案:D
解析:增大压强,由于温度不变,平衡常数不变,故A项错误。图Ⅱ表示加入催化剂,正、逆反应速率同等程度增大,平衡不移动,故反应物的转化率不变,B项错误。增大压强,平衡向正反应方向移动,,图Ⅱ中、同等程度增大,平衡不发生移动,故改变的条件肯定不是增大压强,故C项错误。图Ⅲ中乙先达到平衡,说明乙的反应速率快,故乙的温度高于甲的温度,D项正确。
4. 答案:D
解析:温度的高低影响化学反应速率的快慢,温度越低,反应速率越慢,但反应不会停止,分子运动不会停止;与反应前后质量守恒无关。
5.答案:D
解析:活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量之差称为活化能, A错误;活化分子互相碰撞不一定为有效碰撞,则不一定发生化学反应,B错误;催化剂可降低反应的活化能,增大活化分子的百分数,从而增大反应速率,C错误;升高温度,提供能量,活化分子百分数增大,有效碰撞的几率增大,反应速率加快,D正确。
6.答案:D
解析:浓硫酸具有强氧化性,常温下,铁遇浓硫酸发生钝化,不生成氢气,故A错误;盐酸跟锌片反应的实质为氢离子与锌的反应,加入氯化钠溶液,溶液体积增大,浓度减小,反应速率减小,故B错误;升高温度,增大活化分子的百分数,反应速率增大,故C错误;催化剂能降低分子活化时所需能量,使单位体积内活化分子百分数大大增加,反应速率加快,故D正确。
7. 【解析】选C。ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0时,反应能自发进行。ΔH<0,ΔS>0时,ΔG恒小于0,在室温也能自发进行,A不符合题意;ΔH<0,ΔS<0时,只在低温下能自发进行,B不符合题意;ΔH>0,ΔS>0时,只在高温下能自发进行,逆向反应ΔH<0,ΔS<0,在低温下能自发进行,C符合题意;ΔH>0,ΔS<0时,任何温度下反应都不能自发进行, D不符合题意。
8. 【解析】选A。据题目分析知T2>T1,由状态b到状态a,压强不变,温度升高,所以可以通过加热的方法实现,故A正确;由图像可知,a、c两点都在等温线上,c的压强大,增大压强,化学平衡逆向移动,c点时气体的物质的量小,混合气体的总质量不变,则平均相对分子质量大,即平均相对分子质量:a<c,故B错误;由图像可知,a、c两点都在等温线上,c的压强大,则a、c两点的反应速率:a<c,故C错误;由图像可知,由c到a压强减小,而体积增大,平衡正向进行,虽然NO2物质的量增大,但其增幅小于体积的增幅,新平衡时NO2的平衡浓度仍为c点大于a点,则a、c两点气体的颜色:a浅,c深,故D错误。
9. 【解析】选D。由图可知,为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,NO2的平衡转化率减小,故A错误;生成物中NO也是污染性气体,故B错误;催化剂可以降低反应活化能,但不改变反应热,故C错误;反应物与生成物转化为活化络合物时,图中过渡状态的能量均高于反应物与生成物的能量,则均需要吸收能量,故D正确。
10. 【解析】选B。由图像可知,该历程中最大能垒(活化能)为85 kJ·mol-1,故A正确;图像分析可知吸附反应能量降低,为放热反应,故B错误;固体催化剂,其表面积越大,接触面积越大,催化效果越好,故C正确;由图像可知,C2H+H*―→C2H这一步的活化能为66 kJ·mol-1,有能量的上升,则该反应过程中有化学键的断裂,故D正确。
11. 答案:B
解析:该反应为熵增的化学反应,,A错误;为固体,其浓度视为定值,不写入化学平衡常数表达式,平衡常数表达式正确,B正确;高温下每生成1molSi消耗2mol ,但高温下1mol 的体积不一定是2.4L,C错误;1mol硅晶体中存在2 mol Si—Si键,故该反应的,D错误。
12. 答案:D
解析:题述反应为反应前后气体体积不变的反应,缩小容器的容积,反应物浓度增大,活化分子所占百分数不变,正、逆反应速率同等程度加快,平衡不移动,A错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,且正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,B错误;加入正催化剂,分子能量不变,活化分子所占百分比增大,但活化能减小,正、逆反应速率同等程度加快,平衡不移动,C错误;适当扩大容器的容积,反应物浓度减小,单位体积内的活化分子数减少,活化分子所占百分比不变,正、逆反应速率同等程度减慢,平衡不移动,D正确。
13. 答案:B
解析:A项,分析表格中的数据可知,题述反应先快后慢,错误;B项,每消耗2mol会生成3mol,0~4min内,,正确;C项,由于反应速率逐渐减小,故高锰酸钾完全反应,即浓度为0时,反应时间大于8min,错误;D项,钾离子未参与反应,故钾离子浓度不变,错误。
14. 【解析】选D。在Q对应温度之前,升高温度,X的含量减小,在Q对应温度之后,升高温度,X的含量增大,曲线上最低点为平衡点,最低点之前未达平衡,反应向正反应进行,最低点之后,各点为平衡点,ΔH<0,升高温度X的含量增大,平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应。A.曲线上最低点Q为平衡点,升高温度平衡向逆反应移动,Y的转化率减小,所以Q点时,Y的转化率最大,故A正确;B.已知该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移,平衡常数减小,故B正确;C.W点对应的温度低于M点对应的温度,温度越高,反应速率越高,所以W点X的正反应速率小于M点X的正反应速率,故C正确;D.该反应为气体体积不变的反应,恒容恒温下,平衡时充入Z,二者为等效平衡,达到新平衡时Z的体积分数与原平衡时相等,故D错误。
15. 【解析】选D。图像分析可知,a、b、c三个状态,都是平衡状态,故A错误;图像可知,a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大,对于可逆反应来说,增大一种反应物的物质的量或浓度,有利于平衡向正反应方向移动,则另一种反应物的转化率增大,则达到平衡时A2的转化率大小为a<b<c,故B错误;若T2<T1,由图像可知温度升高生成物的物质的量减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,故C错误;由图像可知,a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大,则反应物浓度也依次增大,反应速率也依次增大,故D正确。
16. 【解析】(1)该反应为吸热反应,化学反应前后气体的化学计量数增加,所以ΔH>0,ΔS>0,故低温下ΔG=ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。
(2)因为ΔS<0,且ΔG=ΔH-TΔS<0,故ΔH<0。
(3)①常温下石灰石不分解。②该反应的ΔH>0,ΔS>0,属于熵增加的吸热反应,故在高温下该反应能够自发进行。
(4)自发反应的条件是ΔH-TΔS<0,即ΔH
(5)吸热反应能自发进行,即ΔH>0,ΔH-TΔS<0,又知T>0,故ΔS>0。
答案:(1)> > 不能 (2)< (3)①不能 ②能 (4)高温 (5)>
17. 答案:(1)1:4;变大
(2)d;c;小于
(3)(或等)
(4)选择合适催化剂等
解析:(1)由信息可知,催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为,所以。该反应正方向是气体分子数减小的反应,所以增大压强,平衡正向移动,增大。
(2)由于起始设料,而反应过程中两者物质的量的改变量之比也为1:3,所以平衡时和的物质的量分数之比为3:1,而的物质的量分数始终为的4倍,所以曲线a、b、c、d分别表示的物质是、、、,温度升高,的物质的量分数减小,即平衡逆向移动,所以正反应是放热反应,即小于0。
(3)由于440K时和的物质的量分数都是0.39,由(2)中分析可知和,和的质的量分数的关系,则和的物所的量分数分别为,所以该温度下的化学平衡常数或等。
(4)由于产生了副产物,所以可以选择合适的催化剂提高乙烯的选择性,同时催化剂也可加快反应速率。
18. 答案:Ⅰ.(1)
(2)其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大
(3)
Ⅱ.(4)CE
(5)33.3
(6)
解析:Ⅰ.(1)高锰酸钾溶液与草酸反应,反应中C元素的化合价由+3价升高到-4价,中Mn元素化合价由+7价降到+2价,由得失电子守恒及原子守恒配平化学方程式为。
(2)由表中数据可知,不断增大酸性高锰酸钾溶液的浓度,室温下溶液褪色时间变短,即反应速率增大,则得出的实验结论为其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大。
(3)实验3中,酸性溶液与3.0mL,溶液反应,草酸过量,用溶液表示的平均反应速率为。
Ⅱ.(4)反应为,同一反应用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比,相当于,说明正、逆反应速率不相等,即反应未达到平衡状态,故A错误;该反应是气体反应生成固体和液体的过程,随着反应的进行,氨气与二氧化碳成比例减小,若,则氨气的体积分数属于恒量,则它不再变化不能说明反应达到平衡状态,故B错误;气体的密度为气体的总质量与容器容积的比值,随着反应的进行,气体的总质量为变量,则气体的密度也随着反应的时间在变化,气体的密度不变,能说明反应达到平衡状态,故C正确;生成物不是气体,反应物只有氨气和二氧化碳,随着反应的进行氨气与二氧化碳成比例减小,若,则气体的平均摩尔质量为定值即气体的平均摩尔质量不变不能说明反应达到平衡状态,故D错误;随着反应的进行,氨气的物质的量浓度属于变量,则它不再变化能说明反应达到平衡状态,故E正确。
(5)点时,,设,平衡转化率为0.50,则转化的的量为,根据可知转化的的量为,的平衡转化率。
(6)当时,设,根据三段式可知:
若起始的压强为,水为液态,平衡时压强变为起始的,同温同容,气体的物质的量之比等于压强之比,可得,解得,则,,分压=总压体积分数,,,因此。
19. 【解析】(1)2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)
K1 ΔH<0 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH<0 (Ⅱ)
所求反应为4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),该反应可由(Ⅰ)×2-(Ⅱ)得到,则该反应的K=;
(2)测得10 min内v(ClNO)=7.5×10-3 mol·L-1·min-1,则Δn(ClNO)=
7.5×10-3 mol·L-1·min-1×10 min×2 L=0.15 mol,由方程式可知,参加反应氯气的物质的量为0.15 mol×=0.075 mol,故平衡时氯气的物质的量为0.1 mol-0.075 mol=0.025 mol,参加反应NO物质的量为0.15 mol,则NO的转化率为×100%=75%,正反应为气体物质的量减小的反应,恒温恒容的条件下,到达平衡时压强比起始压强小,其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,等效为在恒温恒容下的平衡基础上增大压强,平衡正向移动,NO转化率增大,故转化率α2>α1,平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变,正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小。
答案:(1) (2)0.025 75% > 不变 C
20. 【解析】(1)由题中信息可知:①SO2(g)+O2(g)SO3(g)
ΔH=-98 kJ·mol-1
②V2O4(s)+ SO3(g)V2O5(s)+SO2(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1 ③V2O4(s)+ 2SO3(g)2VOSO4(s) ΔH1=-399 kJ·mol-1;根据盖斯定律可知,③-②×2得2V2O5(s)+ 2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s),则ΔH=ΔH1-2ΔH2=(-399 kJ·mol-1)-(-24 kJ·mol-1)×2=-351 kJ·mol-1,所以该反应的热化学方程式为2V2O5(s)+ 2SO2(g)2VOSO4(s)+ V2O4(s) ΔH=-351 kJ·mol-1;(2) SO2(g)+O2(g)SO3(g),该反应是一个气体分子数减少的放热反应,故增大压强可以使化学平衡向正反应方向移动。因此,在相同温度下,压强越大,SO2的平衡转化率越大,所以,该反应在550 ℃、压强为5.0 MPa条件下,SO2的平衡转化率一定高于相同温度下、压强为2.5 MPa的,因此,p1=5.0 MPa,由图中数据可知,α=0.975。影响α的因素就是影响化学平衡移动的因素,主要有反应物(SO2和O2)的浓度、温度、压强等。(3)假设原气体的物质的量为100 mol,则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m mol、m mol和q mol,2m+m+q=3m+q=100,SO2的平衡转化率为α,则有下列关系:
SO2+O2SO3
起始量(mol) 2m m 0
变化量(mol) 2mα mα 2mα
平衡量(mol)2m(1-α) m(1-α) 2mα
平衡时气体的总物质的量为n(总)=2m(1-α) mol+m(1-α) mol+2mα mol+q mol,则SO3的物质的量分数为×100%=
×
100%=×100%。该反应在恒压容器中进行,因此,SO3的分压p(SO3)=,p(SO2)=,p(O2)=,在该条件下,SO2(g)+O2(g)SO3(g)的Kp===
。(4) 由于该反应是放热反应,温度升高后α降低。由题中信息可知,v=k(-1)0.8(1-nα′),升高温度,k增大使v逐渐提高,但α降
低使v逐渐下降。当t<tm,k增大对v的提高大于α引起的降低;当t>tm,k增大对v的提高小于α引起的降低。
答案:(1)2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ·mol-1
(2)0.975 该反应气体分子数减少,增大压强,α提高。5.0 MPa>2.5 MPa=p2,所以p1=5.0 MPa 反应物(SO2和O2)的起始浓度(组成)、温度、压强
(3)
(4)升高温度,k增大使v逐渐提高,但α降低使v逐渐下降。当t<tm,k增大对v的提高大于α引起的降低;当t>tm,k增大对v的提高小于α引起的降低
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