![01化学反应的方向、限度和速率-上海市2023-2024学年高二化学上学期期末知识点突破练习(沪科版01](http://m.enxinlong.com/img-preview/3/7/15117512/0-1703476723448/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
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01化学反应的方向、限度和速率-上海市2023-2024学年高二化学上学期期末知识点突破练习(沪科版
展开一、单选题
1.(2023上·上海杨浦·高二上海市控江中学校考期末)下列关于硫酸工业和合成氨工业说法错误的是
A.都采用了高压B.都使用了催化剂
C.生产流程中都有造气和净化D.都使用了热交换器
2.(2023上·上海杨浦·高二上海市控江中学校考期末)下列说法错误的是
A.内能是系统内物质各种能量的总和,与温度、压强、聚集状态等有关
B.熵是描述系统混乱度的物理量,熵增反应一定是自发反应
C.碰撞理论认为,升高温度能增大活化分子百分数,增加有效碰撞几率,加快反应速率
D.过滤态理论认为,催化剂能降低反应所需的活化能,同等程度地提高正、逆反应速率
3.(2022上·上海·高二校考期末)下列有关电离平衡的叙述错误的是
A.氯化钠溶液中不存在电离平衡
B.达到平衡时电离过程仍在不断进行
C.达到电离平衡时,溶液中各种离子浓度、分子浓度不变
D.温度改变(其它条件不变时)电离平衡必发生移动
4.(2023上·上海徐汇·高二上海市南洋模范中学校考期末)MN+Q这是一放热的可逆基元反应,正反应的活化能为Ea,逆反应的活化能为Ea′, 则下列关系表述正确的是
A.Ea<Ea′B.Ea=Ea′C.Ea-1=Ea′D.Ea>Ea′
5.(2023上·上海闵行·高二上海市七宝中学校考期末)在体积均为的恒容密闭容器甲、乙中,起始投料量如下表,在不同温度下发生反应:。的平衡浓度随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.曲线Ⅰ对应的是甲容器
B.a、b两点所处状态的压强大小关系:
C.c点:的体积分数小于
D.时,若起始向乙中加入、、C各,则v(正)>v(逆)
6.(2023上·上海闵行·高二上海市七宝中学校考期末)现代医学证明“痛风”的病因与关节滑液中形成尿酸钠晶体有关,尤其在寒冷季节易诱发关节疼痛。主要原理为:
①(尿酸)(尿酸离子)
②
下列叙述错误的是
A.①是尿酸的电离方程式
B.反应②的,因此热敷能减轻关节疼痛
C.饮食中摄入过多食盐,容易诱发痛风
D.“痛风”患者应控制摄入产生较多尿酸的食物
7.(2023上·上海普陀·高二上海市晋元高级中学校考期末)下列物质间的反应,,且其能量变化符合下图的是
A.合成氨反应B.与盐酸的反应
C.晶体和晶体混合D.碳酸钙的分解
8.(2023上·上海普陀·高二上海市晋元高级中学校考期末)在的平衡体系中,当分离出时,下列说法正确
A.单位时间单位体积内氮气与氢气的有效碰撞次数增加B.平衡向逆反应方向移动
C.正反应速率变化更显著D.逆反应速率先变小后变大
9.(2023上·上海虹口·高二华东师范大学第一附属中学校考期末)下列事实能用勒夏特列原理解释的是
A.500℃左右高温比室温下更利于合成氨
B.工业制硫酸中SO2氧化为SO3,往往需要使用催化剂
C.H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深
D.工业制取金属钾Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g),使K变成蒸气从混合体系中分离
10.(2022上·上海长宁·高二上海市延安中学校考期末)下列说法错误的是
A.当碰撞的分子具有足够的能量适当的取向时,才能发生化学反应
B.发生有效碰撞的分子一定是活化分子
C.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞
D.活化分子间每次碰撞不一定发生化学反应
11.(2022上·上海长宁·高二上海市延安中学校考期末)下列反应或过程属于熵减的是
A.氯化钠从溶液中结晶析出B.胆矾晶体溶于水
C.固态碘升华D.碳酸钙分解
12.(2022上·上海崇明·高二校考期末)下列物质在一定条件下可与甲烷发生化学反应的是
A.氯气B.溴水C.氯水D.酸性高锰酸钾溶液
二、填空题
13.(2023上·上海青浦·高二上海市青浦高级中学校考期末)工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。
某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究。已知在不同温度下的化学反应平衡常数(K1、K2、K3)如表所示:
(1)反应②是 (填写“吸热”或“放热”)反应,判断的依据是 。
(2)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3= (用K1、K2表示)。据此可判断反应③的△H3 0(填写“>”、“<”或“=”),在 (填“较高””或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡正向移动,可采取的措施有 (填写字母)。
A.缩小反应容器的容积B.升高温度
C.使用合适的催化剂D.从平衡体系中及时分离出CH3OH
(4)500℃时,测得反应③在某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)浓度都为0.2ml•L-1。判断此时v正 v逆(填写“>”、“<”或“=”),说明理由 。
(5)某兴趣小组研究反应②的逆反应速率在不同条件下随时间的变化曲线。开始时升温,t1时建立平衡,t2时降压,t3时增加CO浓度,t4时又达到平衡。请在图中画出t2至t4的曲线 。
14.(2023上·上海闵行·高二闵行中学校考期末)对化学反应进行的快慢和化学反应进行的程度的学习和研究,是深入理解化学反应规律的基础,日常生活和工农业生产中学会改变条件对反应进行调控意义很大。
(1)通过改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行。下列措施是为了减缓化学反应速率的是_______。
①灯泡里充入氮气;②炼铁时粉碎铁矿石;③铁门表面喷防锈漆;④夏天将食物放入冰箱
A.①②③B.①③④C.②③④D.①②④
(2)下列措施中,不能增大化学反应速率的是_______。
A.Zn与稀硫酸反应制取H2时,加入蒸馏水
B.Al在O2中燃烧生成Al2O3,用铝粉代替铝片
C.CaCO3与稀盐酸反应生成CO2时,适当升高温度
D.KClO3分解制取O2时,添加少量MnO2
(3)将下列金属(假设金属的颗粒大小近似相等)分别投入0.1ml·L-1盐酸中,能发生反应且反应最剧烈的是_______。
A.FeB.ZnC.MgD.Cu
(4)在一定条件下,某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如下图所示。下列有关说法正确的是_______。
A.t1时刻,反应逆向进行
B.t2时刻,正反应速率大于逆反应速率
C.t3时刻,达到反应进行的限度
D.t4时刻,反应处于静止状态
(5)密闭容器中,一定量的SO2和O2在一定条件下发生反应生成SO3,经过足够长的时间,反应“停止”了,可以说明该反应是可逆反应的判断是_______。
A.反应生成了SO3B.SO2和O2消耗完了
C.只有SO2和SO3共同存在D.SO2、O2和SO3共同存在
15.(2023上·上海虹口·高二华东师范大学第一附属中学校考期末)二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的一个重要战略方向。回答下列问题:
(1)与相似,中所有原子最外层也都满足8电子结构,电子式可表示为 。
(2)有人提出,可以设计反应(、)来消除对环境的影响。
请你判断是否可行,并说明理由 。
和在一定条件下可制取甲醇,反应如下:
。
(3)在体积为的密闭容器中,充入和,发生上述反应。若10分钟后,容器内压强为原来的0.625倍,则0到10分钟,氢气的平均反应速率为 。
(4)将的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,发生上述反应。下列事实能说明反应已达到平衡状态的是 (选填编号)。
a.保持不变 b.混合气体的平均相对分子质量不变
c.该反应的平衡常数保持不变 d.体积分数保持不变
(5)该反应的平衡常数K的表达式为 。已知某温度下,。该温度下,测得容器中、,此时,该反应化学反应速率 (选填“>”、“<”或“=”),说明原因 。
(6)向容积相同的恒容密闭容器中分别充入等量的和,在不同催化剂(M型、N型)条件下反应相同时间,转化率随反应温度变化如图。
①使用 (选填M、N)型催化剂反应的活化能更高。
②a点处, (选填“>”、“<”或“=”)。
③b点不同催化剂作用下,的转化率相同且均有下降趋势的原因是 。
16.(2022上·上海普陀·高二曹杨二中校考期末)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是先将TiO2转化为TiCl4,再进一步还原得到钛。以下是碳氯化法制备TiCl4:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)⇌TiCl4(g)+2CO(g) △H=-51kJ/ml(放热反应)。
(1)对于该反应:增大压强,平衡 移动(填“正向”、“不”或“逆向”);温度升高,平衡转化率 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)恒温恒容时,下列叙述一定能说明该反应达到平衡状态的是_______。
A.混合气体的压强保持不变B.2v正(Cl2)=v逆(TiCl4)
C.混合气体的密度保持不变D.Cl2和CO物质的量相等
(3)在200℃达到平衡时,TiO2几乎完全转化为TiCl4,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因可能是 。
(4)在某温度下,该恒容体系已经达到平衡,若向其中加入少量炭,TiCl4的体积分数将 ;若加入少量氯气,TiCl4的体积分数将 。
A.减少 B.不变 C.增大
三、计算题
17.(2023上·上海松江·高二上海市松江二中校考期末)在300℃时,将压入一个盛有催化剂的10L密闭容器中进行反应:,已知2min时,容器中剩余,回答下列问题:
(1)2min时的物质的量浓度是 。
(2)2min内平均反应速率: 。
(3)发生反应前容器中压强与发生反应后容器中压强之比为 。
四、工业流程题
18.(2023上·上海闵行·高二闵行中学校考期末)硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。下图是工业制硫酸的生产流程示意图:
(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整:4 +11O2=2Fe2O3+8SO2
(2)转化是工业制硫酸的重要一步,即SO2和空气的混合物通过转化器反应生成SO3,实际生产中,反应温度选定在475℃左右。
①写出转化器中发生反应的化学方程式是 。
②反应温度选在475℃左右的依据是 。
③工业上是如何加热原料气的? 。这样设计的好处是 。
(3)依据工艺流程图判断下列说法错误的是_______。
A.为使黄铁矿充分燃烧,需将其粉碎B.过量空气能提高SO2的转化率
C.使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率D.沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
(4)工业制硫酸的工艺中,通常用来吸收尾气的物质是_______。
A.氨水B.硫酸C.氯化钙D.氢硫酸
(5)下列说法错误的是_______。
A.化学反应速率理论是研究怎样在一定时间内加快产品的生产
B.化学平衡理论是研究怎样使用有限原料提高产品的产量
C.化学反应速率理论是研究怎样提高原料的转化率
D.化工生产要坚持绿色环保的生产方式,实现可持续发展
(6)关于工业制硫酸的错误的叙述是_______。
A.沸腾炉外设置废热锅炉回收高温废热
B.氨酸法是用氨水吸收尾气中的SO2,产物NH4HSO3再用硫酸处理
C.制酸厂若排出的是酸性废水,一般用石灰乳等中和处理
D.硫酸工厂可以建在人口稠密的居民区
(7)在硫酸的工业生产中,下列生产操作及其原因解释二者都正确的是_______。
①硫铁矿燃烧前需要粉碎,因为块状硫铁矿不能燃烧
②SO2氧化为SO3时需要高压,这样可以提高SO2的转化率
③SO2氧化为SO3时需要使用催化剂,这样可以提高SO2的转化率
④用98.3%的浓H2SO4吸收SO3,可以防止形成酸雾阻碍SO3的吸收
A.①②B.②③C.仅④D.③④
五、原理综合题
19.(2023上·上海·高二上海市嘉定区第一中学校考期末)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源,以太阳能为热能,热化学硫碘循环分解水是一种目前较具发展前景的制氢方法之一、其反应过程如下图所示:
反应Ⅱ: ,它由两步反应组成:① ②SO3(g)分解。
(1)从能量的角度分析,该过程实现了 到 的转化。
(2)SO2和I2对总反应起到了 作用。
(3)请写出反应①自发进行的条件是: (填“高温”或“低温”)。
(4)写出反应②的热化学方程式: 。
(5)根据制氢的原材料不同,可将制氢方法分为三类:化石能源制氢、生物质制氢和分解水制氢。请你从技术发展、绿色化学的角度分析热化学硫碘循环分解水相对其他两种方法的优势是 。
20.(2023上·上海·高二上海市嘉定区第一中学校考期末)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染:。在温度为T1和T2时,分别将0.40mlCH4和1.0mNO2充入体积为2L的密闭容器中,n(CH4)随反应时间的变化如图所示:
(1)据图判断该反应的 0(填“>”“<”或“=”),理由是 。
(2)温度为T1时,0到10min内NO2的平均反应速率V(NO2) ,反应的平衡常数K= 。
(3)该反应达到平衡后,为再提高反应速率同时提高NO2的转化率,可采取的措施有___________。
A.改用高效催化剂B.升高温度C.缩小容器的体积D.增加CH4的浓度
21.(2023上·上海杨浦·高二上海市控江中学校考期末)(一)2021年度中国科学十大进展之一就是人工淀粉合成途径的研究,其关键步骤之一就是利用CO2合成出有机小分子。这将有利于我国实现碳达峰碳中和,有利于建设友好型社会。如CO2可与H2生成CH4:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。
(1)写出该反应的平衡常数表达式K= 。
(2)在恒温(T>100℃)恒容装置中进行该反应,能判断反应已达平衡状态的是_______。
A.混合气体密度不再改变B.混合气体压强不再改变
C.混合气体平均摩尔质量不再改变D.n(CO2):n(H2)=1:4
(3)将1ml CO2和4ml H2置于体积为2L的密闭容器中发生反应,测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示,该反应的平衡常数K随温度升高而 (填“增大”或“减小”)。
(4)下列措施有利于提高反应中CO2的平衡转化率的是_______。
A.使用催化剂B.加压
C.升高温度D.增大初始投料比n(CO2)/n(H2)
(二)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下:
(5)①、②与过滤态三种物质中,最不稳定的是 ;①转化为②过程中 (选填“吸收”或“放出”)能量。
(6)25℃时,100kPa下,CH4(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别-893kJ·ml-1、-870kJ·ml-1,计算转化反应CO2(g)+CH4(g)=CH3COOH(l)的焓变 kJ·ml-1。该转化反应的熵变 0(填“>”“<”或“=”),对该转化反应自发性的判断正确的是 (单选)。
A.高温下自发 B.低温下自发 C. 始终自发 D.始终不自发
22.(2023上·上海松江·高二上海市松江二中校考期末)科学家研究在催化剂表面合成氨的反应机理,反应步骤与能量的关系如图所示:(吸附在催化剂表面的微粒用*标注,省略了反应过程中部分微粒)
(1)由图可知,决定反应速率的一步是 。(填a、b、c……)
(2)下列关于工业合成氨的说法正确的是_______。
A.因为,所以该反应一定能自发进行
B.因为,所以该反应一定不能自发进行
C.在高温下进行是为了提高反应物的平衡转化率
D.使用催化剂不仅可以加快反应速率还可以降低反应所需的温度
(3)请用平衡移动原理来解释在合成氨中及时分离出氨的原因 。
(4)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度,n表示物质的量,%表示的百分含量)。
①图像中和的关系是: (填“>”“<”或“=”)。
②a、b、c、d四点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是 (填字母)。
(5)其他条件不变,表示平衡时氨的百分含量随压强变化关系的曲线为 (填字母编号)。
(6)某温度下,向一个的密闭容器中充入和,反应过程中对的浓度进行检测,得到的数据如下表所示:
此条件下该反应的化学平衡常数 。
(7)氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径。
已知:
写出氨气催化氧化生成和水蒸气的热化学方程式 。
23.(2023上·上海徐汇·高二上海市南洋模范中学校考期末)NOx储存还原技术法(NSR)利用催化剂消除汽车尾气中的 NOx,其原理: 2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH。
(1)已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1;②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2;用含ΔH1和 ΔH2的代数式表示ΔH= kJ·ml -1。汽车发动机工作时,会引发反应①,其能量变化如图所示。则 ΔH1= kJ·ml -1。
(2)NSR 反应机理及相对能量如下图(TS 表示过渡态):
反应过程中,速率最慢步骤的热化学方程式为 。
(3)在一定温度下,向 2 L 恒容密闭容器中充入等物质的量的 NO 和 CO 模拟 NSR 反应,反应过程中 c(NO)随时间变化的曲线如下图所示。
线 a 和b 中,表示在该温度下使用NSR 催化技术的是曲线 (选填“a”或“b”)。线 a 中前 5 min 内 CO 的平均反应速率 v(CO)= ;N2的平衡浓度c(N2)= ;此温度下该反应的平衡常数 Kc= 。
(4)保持其他条件不变,平衡后再向容器中充入 CO 和 N2各 0.8 ml,则此时 v(正) v(逆) (选填“>”“ <”或“=”)。
(5)若保持其他条件不变,15 min 时将容器的体积压缩至 1L,20min 时反应重新达到平衡, NO 的物质的量浓度对应的点可能是点 (选填“A”“B”“C”“D”或“E”),该点的平衡常数值为 。
24.(2023上·上海闵行·高二上海市七宝中学校考期末)环戊二烯()重要的有机合成中间体。一定条件下,存在以下转化:
反应①:
反应②:
反应③:
(1)反应①的 。
(2)反应③的化学平衡常数表达式 。
(3)在恒温恒容的容器中,当反应②达到化学平衡时,则下列一定正确的是 。
a.气体分子数不变 b.
c. d.断裂键的同时断裂键
(4)恒温恒容时,和(g)发生反应③,测得平衡时容器内压强变为起始的1.2倍,则环戊烯的转化率为 。
(5)欲提高反应③的正反应速率,且K值不变,可采取的措施有 (选填编号)。
a.通入 b.升高温度
c.提高环戊烯浓度 d.分离出
(6)已知两分子环戊二烯易发生加成反应形成二聚体。不同温度下在容器中环戊二烯物质的量与反应时间的关系如图所示。推测 (选填=、<或>);时,用二聚体表示的平均反应速率 。
25.(2023上·上海闵行·高二闵行中学校考期末)某温度时,在2L容器中发生A、B两种气态物质间的转化反应,A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示。
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)反应开始至4minA的平均反应速率为 。
(3)4min时,反应是否达到化学平衡? (填“是”或“否”);8min时,正反应速率 逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。
(4)如果温度和容积保持不变,下列情况能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据有_______。
A.容器中气体的密度不随时间而变化B.容器中A的浓度不再发生改变
C.容器中B的质量不再发生改变D.容器中n(A):n(B)=2:1
26.(2023上·上海普陀·高二上海市晋元高级中学校考期末)化学反应的研究视角多种多样,指导着我们的生产和生活。
(1)以和为原料合成尿素是固定和利用的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应I:
反应II:
已知:
请回答下列问题:
写出和为原料生成尿素和液态水的热化学方程式: ,反应II自发进行的条件是: 温。(选填“高”或“低”)
(2)如图表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成气态氢化物时的焓变数据,根据焓变数据可确定b代表的氢化物的化学式为: 。
可用于合成甲醇,化学方程式为。
(3)图1是不同温度下的转化率随时间变化的曲线。
①由图1可知: ;该反应的焓变 0 (均填“>”、“<”或“=”)。
②在温度下,往体积为的密闭容器中,充入和,测得和的物质的量随时间变化如图2所示,则,用氢气表示的平均反应速率为: ,温度下,反应的平衡常数为 。
③若保持容器体积不变,再充和,此时 (填“>”“<”或“=”)。
(4)若容器容积不变,下列措施可增加转化率的是 (填字母)。
a.升高温度 b.将从体系中分离
c.使用合适的催化剂 d.充入,使体系总压强增大
e.充入
(5)在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。实际生产条件控制在250℃、左右,选择此压强的理由是 。
六、实验探究题
27.(2023上·上海杨浦·高二上海市控江中学校考期末)某学生为了探究影响化学反应速率的外界因素,进行以下实验:
实验一:向100mL稀硫酸中加入过量的锌粉,标准状况下测得数据累积值如下:
(1)在0~1、1~2、2~3、3~4、4~5min各时间段中:
反应速率最大的时间段是 min,主要的原因可能是 。
反应速率最小的时间段是 min,主要的原因可能是 。
(2)为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量,可以在稀硫酸中加入_______(单选)。
A.Na2SO4溶液B.NaOH溶液C.NaNO3溶液D.Na2CO3溶液
实验二:比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,实验装置如下所示:
已知:2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)
(3)定性分析:图甲可通过观察产生气泡的快慢定性比较得出结论。
有同学提出将5滴0.1ml·L-1 FeCl3溶液改为5滴 ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液更合理,更换溶质的理由是: 。
(4)定量分析:如图乙所示,实验时均以生成40mL气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽略。仪器A的名称是 。检测该装置气密性的方法是:关闭A的活塞,将注射器向外拉出一段后松手,过一段时间后看到 ,说明装置气密性良好,实验中需要测量的数据是 。
(5)有人设想以H2O和O2为原料,直接化合生产H2O2溶液,分析该想法是否可行? 说明理由 。
28.(2023上·上海松江·高二上海市松江二中校考期末)某同学利用反应:,探究外界条件对化学反应速率的影响。反应过程中溶液出现浅黄色浑浊和有刺激性气味的气体,得到各组实验数据如下表:
(1)实验Ⅰ、Ⅱ探究 对化学反应速率的影响。V= ,加入VmL水的目的是 。
(2)实验Ⅱ、Ⅲ探究温度对化学反应速率的影响。实验表明,实验Ⅲ的反应速率最快,支持这一结论的实验现象是 。
容器
甲
0.1
0.3
0
乙
0.2
0.5
0
化学反应
焓变
平衡常数
温度/℃
500
700
800
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
△H1
K1
2.5
0.34
0.15
②H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)
△H2
K2
1.0
1.70
2.52
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
△H3
K3
时间
5
10
15
20
25
30
0.08
0.14
0.18
0.20
0.20
0.20
时间/min
1
2
3
4
5
氢气体积
50
120
232
290
310
实验
编号
溶液
溶液
蒸馏水
温度/℃
浓度/(ml/L)
体积/mL
浓度/(ml/L)
体积/mL
体积/mL
Ⅰ
0.1
1.5
0.1
1.5
V
20
Ⅱ
0.1
2.5
0.1
1.5
8
20
Ⅲ
0.1
2.5
0.1
1.5
8
30
参考答案:
1.A
【详解】A.硫酸工业采用了催化剂加热条件,合成氨工业采用高温、高压、催化剂作用下反应,故A错误;
B.硫酸工业使用五氧化二钒作催化剂,合成氨工业使用铁触媒作催化剂,故B正确;
C.生产流程中都有造气和净化,防止杂质使催化剂中毒,降低催化效果,故C正确;
D.两个工业产生都是放热反应,两者都使用了热交换器,将放出的热量对原料进行热处理,可以降低成本,故D正确。
综上所述,答案为A。
2.B
【详解】A.内能是系统内物质各种能量的总和,与温度、压强、聚集状态等有关,故A正确;
B.熵是描述系统混乱度的物理量,熵增不一定是自发反应,判断自发反应的方法是G= H-TS,G小于0才自发,故B错误;
C.碰撞理论认为,升高温度能增大活化分子百分数,增加有效碰撞几率,加快反应速率,故C正确;
D.过滤态理论认为,催化剂能降低反应所需的活化能,同等程度地提高正、逆反应速率,故D正确;
故选B。
3.A
【详解】A.氯化钠溶液中存在水的电离平衡,A错误;
B.电离平衡是动态平衡,达到平衡时电离过程仍在不断进行,B正确;
C.达到电离平衡时,电离速率与离子结合成分子的速率相等,溶液中各种离子浓度、分子浓度不变,C正确;
D.电离是吸热的,温度改变电离平衡必发生移动,D正确;
故选A。
4.A
【详解】焓变=正反应活化能-逆反应活化能,MN+Q正反应放热,所以Ea<Ea′,故选A。
5.B
【详解】A.固体物质不影响平衡移动,乙投入0.2mlCO2,相同温度下达到平衡时CO浓度应大于甲,所以曲线Ⅰ对应的是乙容器,A错误;
B.甲容器b点处起始0.1mlCO2,又平衡时CO浓度0.16ml/L,所以转化的二氧化碳浓度为0.08ml/L,即平衡时二氧化碳浓度为0.02 ml/L;乙容器a处起始投入0.2mlCO2 ,平衡时一氧化碳浓度为0.16 ml/L,所以消耗二氧化碳浓度为0.08 ml/L,即平衡时二氧化碳浓度为0.12 ml/L ,若a、b两点温度相同,又压强之比等于物质的量之比,即 ,由于b点温度更高,所以两点压强关系9Pa<14Pb,B正确;
C.a点一氧化碳体积分数为,c点相当于减压平衡正移,一氧化碳体积分数变大,故平衡时一氧化碳体积分数大于,C错误;
D.a点平衡时1100K平衡常数为,降低温度平衡常熟一定减小,900K时平衡常数一定小于0.213,若起始向乙容器中加入、、C各,则,反应逆向进行,即V(正)
6.B
【详解】A.尿酸为弱酸,存在电离平衡,则(尿酸)(尿酸离子)为尿酸的电离方程式,选项A正确;
B.寒冷的季节诱发关节疼痛,说明反应②的,选项B错误;
C.饮食中摄入过多食盐,会增大Na+的浓度,使得平衡正向移动,人体中NaUr含量增多,病情加重,选项C正确;
D.若患痛风病的人应多吃能代谢产生更多尿酸的食物,会增大尿酸的浓度,使得平衡正向移动,人体中NaUr含量增多,病情加重,故患痛风病的人应控制摄入产生较多尿酸的食物,选项D正确;
答案选B。
7.B
【详解】A.合成氨反应中,系统的混乱度降低,即,A项不符合;
B.与盐酸的反应生成ZnCl2和氢气,系统混乱度增加,;该反应为放热反应,因此能量变化符合图像,B项符合;
C.晶体和晶体的反应为吸热反应,因此能量变化不符合图像,C项不符合;
D.碳酸钙分解生成CaO和CO2气体,系统混乱度增加,但该反应吸热,因此能量变化不符合图像,D项不符合。
本题选B。
8.D
【详解】A.分离出氨气时,生成物的浓度减小,正反应速率先不变后变小,则单位时间单位体积内氮气与氢气的有效碰撞次数先不变后变小,故A错误;
B.分离出氨气时,生成物浓度减小,平衡向正反应方向移动,故B错误;
C.分离出氨气时,生成物的浓度减小,正反应速率先不变后变小,逆反应速率先变小后变大,则逆反应速率变化更显著,故C错误;
D.分离出氨气时,生成物的浓度减小,逆反应速率先变小后变大,故D正确;
故选D。
9.D
【详解】A.合成氨气的反应是放热反应,从平衡移动角度分析,升高温度,化学平衡逆向移动,不利于氨气的合成,故反应在500℃左右高温比室温下不利于合成氨,A不符合题意;
B.工业上制硫酸中,SO2氧化为SO3,为加快化学反应速率,往往需要使用催化剂,但不能使化学平衡发生移动,因此不能用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.H2、I2在一定条件下发生可逆反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),平衡后将混合气体加压后,混合气体的浓度增大,因而气体颜色加深。但由于该反应的是反应前后气体体积不变,因此增大压强,化学平衡不发生移动,因此不能使用勒夏特列原理解释,C不符合题意;
D.工业制取金属钾反应方程式为:Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g),该反应是可逆反应,使K变成蒸气从混合体系中分离,即减小了生成物的浓度,化学平衡正向移动,有利于金属钾的制取,能够用勒夏特列原理解释,D符合题意;
故合理选项是D。
10.C
【分析】在化学反应中,反应物分子不断发生碰撞,在千百万次碰撞中,大多数碰撞不发生反应,只有少数分子的碰撞才能发生化学反应,能发生有效碰撞的分子是活化分子。而活化分子的碰撞也不一定都能发生有效碰撞。发生有效碰撞的分子有能量的因素,还有空间因素,只有同时满足这两者的要求才能发生有效碰撞。
【详解】A.根据分析,发生有效碰撞的分子有能量的因素,还有空间因素,只有同时满足这两者的要求才能发生有效碰撞,才能发生化学反应,A正确;
B.根据分析,能发生有效碰撞的分子是活化分子,B正确;
C.当碰撞的活化分子具有足够的能量适当的取向时,才能发生化学反应,C错误;
D.活化分子间每次碰撞不一定发生化学反应,能量和取向同时满足才能发生化学反应,D正确;
故选C。
11.A
【详解】对同一种物质,气态时熵最大,液态时的次之,固态时的最小。因此由气体→液体→固体的反应或过程属于熵减,故选A。
12.A
【详解】A.氯气为气态卤素单质,在光照条件下可以丙烷与氯气可以发生取代反应,选项A正确;
B.溴水不是气态卤素单质,虽具有强氧化性,但丙烷与溴水不能发生反应,选项B错误;
C.氯水不是气态卤素单质,丙烷与氯水不能发生反应,选项C错误;
D.乙烷化学性质稳定,不能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应,选项D错误;
答案选A。
13.(1) 吸热反应 随着温度升高,平衡常数变大
(2) K3 =K1K2 < 低温
(3)AD
(4) < 大于平衡常数,说明此时该反应向逆向进行,则v正
【详解】(1)反应②随着温度升高,平衡常数变大,说明升温平衡正向移动,则正反应为吸热反应。
(2)反应③=反应①+反应②,故K3 =K1K2。反应③的平衡常数随着温度升高而减小,故为放热反应。该反应为放热的,熵减的反应,该反应在低温下能自发进行。
(3)反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g):
A. 缩小反应容器的容积,等于加压,平衡正向移动,故A正确;
B.该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,故B错误;
C. 使用合适的催化剂不影响平衡,故C错误;
D. 从平衡体系中及时分离出CH3OH,平衡正向移动,故D正确;
故选AD。
(4)500℃时,反应③的平衡常数为2.5,测得在某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)浓度都为0.2ml•L-1,则大于平衡常数,说明此时该反应向逆向进行,则v正
14.(1)B
(2)A
(3)C
(4)B
(5)D
【详解】(1)①灯泡里充入氮气,氮气化学性质稳定,可以防止灯丝被氧化,正确;②炼铁时粉碎铁矿石,增大与反应物接触面积,加快反应速率,错误;③铁门表面喷防锈漆,隔绝氧气、水,防止铁生锈,正确;④夏天将食物放入冰箱,降低温度,防止食物腐败,正确;
故选B;
(2)A.Zn与稀硫酸反应制取H2时,加入蒸馏水,降低的稀硫酸浓度,反应速率变慢,A符合题意;
B.Al在O2中燃烧生成Al2O3,用铝粉代替铝片,反应物接触面积增大,反应速率加快,B不符合题意;
C.CaCO3与稀盐酸反应生成CO2时,适当升高温度,反应速率加快,C不符合题意;
D.KClO3分解制取O2时,添加少量MnO2,二氧化锰对反应起催化作用,反应速率加快,D不符合题意;
故选A;
(3)金属越活泼与稀盐酸反应的速率越快,四种金属中镁最活泼,故反应最剧烈的镁;
故选C;
(4)A.t1时刻,正反应速率大于逆反应速率,反应正向进行,A错误;
B.由图可知,t2时刻,正反应速率大于逆反应速率,反应正向进行,B正确;
C.t3时刻,正反应速率大于逆反应速率,反应正向进行,C错误;
D.t4时刻,反应处于平衡状态,为动态可逆平衡,不是静止状态,D错误;
故选B。
(5)可逆反应是指在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应的方向进行的反应;
A.反应生成了SO3,只能说明生成了新物质,不能说明为可逆反应,A错误;
B.SO2和O2消耗完了,说明反应没有逆向进行,不可逆,B错误;
C.只有SO2和SO3共同存在,说明反应没有逆向生成氧气,不可逆,C错误;
D.SO2、O2和SO3共同存在,说明反应既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应的方向进行,为可逆反应,D正确;
故选D。
15.(1)
(2)不可行,ΔG=ΔH-ΔS<0反应可发生,而该反应的ΔH>0 、ΔS<0,则ΔG>0,所以反应不能自发进行
(3)0.225ml/(L▪min)
(4)bd
(5) > 此时Q=<,则反应正向进行,v正>v逆
(6) N
> b点不同催化剂下,CO2的转化率相同,此时反应达到平衡,该反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO2的转化率降低
【详解】(1)CO2是共价化合物,每个C原子都和O原子共用两对电子,使得C原子和O原子都达到8电子稳定结构,电子式为,O和S是同族元素,COS的电子式为 。
(2)ΔG=ΔH-TΔS<0反应可发生,而该反应的ΔH>0 、ΔS<0,则ΔG>0,所以反应不能自发进行。
(3)同温同容下,气体压强之比等于物质的量之比,反应前混合气体的总物质的量为4ml,10min后容器内压强是原来的0.625倍,则气体的总物质的量为4ml×0.625=2.5ml,气体物质的量减少了4ml-2.5ml=1.5ml,根据反应方程式可知,消耗3mlH2,则气体物质的量减少2ml,则反应的氢气的物质的量为2.25ml,容器体积为1L,则消耗的氢气的物质的量浓度为2.25ml/L,则氢气的平均反应速率为2.25ml/L÷10min=0.225ml/(L▪min)。
(4)起始充入的n(CO2):n(H2)=1:3,反应方程式里,CO2和H2的系数之比也为1:3, 所以在反应过程中,CO2和H2的物质的量之比一直为1:3,所以CO2和H2的物质的量之比保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故a不选;该反应的反应物和生成物均为气体,混合气体总质量是不变的,该反应前后气体系数之和不相等,所以气体总物质的量是变化的,则在未平衡前,混合气体的平均相对分子质量是变量,当混合气体的平均相对分子质量不再变化时,反应达到平衡状态,故b选;反应的平衡常数只和温度有关,所以反应的平衡常数保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故c不选;CO2体积分数保持不变,说明反应达到了平衡,故d选;故选bd。
(5)平衡常数表达式是用平衡时生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积表示的,该反应的K=;已知某温度下,。该温度下,测得容器中、,此时,Q=<,则反应正向进行,v正>v逆。
(6)①从图中可以看出,在相同温度下,N型催化剂下的CO2转化率更低,所以N型催化剂下反应速率慢,活化能高。
②a点处使用的是N型催化剂,相同温度下,使用M型催化剂CO2的转化率更高,所以a点处反应还未达到平衡,平衡时,CO2的转化率增大,故v正>v逆。
③b点不同催化剂下,CO2的转化率相同,此时反应达到平衡,该反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则CO2的转化率降低。
16.(1) 逆向 减小
(2)AC
(3)升高温度,可以提高反应速率,在相同时间内生成更多的产品,可以提高生产效率
(4) B A
【详解】(1)因为该反应前气体分子数小于反应后气体分子数,增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,所以增大压强,平衡逆向移动;该反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,平衡逆向移动,转化率减小;
(2)A. 该反应前后气体分子数不相等,反应过程中压强是一个变量,当混合气体的压强保持不变,反应达平衡状态,A正确;
B.根据化学计量数之比等于速率之比, v正(Cl2)=2v逆(TiCl4),反应达平衡状态;B错误;
C. 恒容的容器,有固体反应生成气体,所以气体的质量是一个变化量,根据,是个变化量,在反应过程中混合气体的密度是个变量,当混合气体的密度保持不变时,反应达平衡状态,C正确;
D. 是反应物,是生成物,当二者物质的量相等时,反应不一定达平衡,D错误。
故选AC。
(3)在实际生产中,升高温度,可以提高反应速率,在相同时间内生成更多的产品,提高生产效率;
(4)若在恒容条件下,向平衡体系加入少量炭,由于炭是固体,浓度为定值,增加炭的量浓度并不改变,平衡不移动,TiCl4体积分数不变,故选B;向平衡体系中加入少量氯气,相当于增大体系压强,平衡逆向移动,的体积分数将减小,故选A。
17.(1)0.2ml/L
(2)0.1ml/(L·min)
(3)3:4
【分析】由题意列三段式:。
【详解】(1)由三段式可知2min时的物质的量浓度是0.2ml/L;
(2)2min内平均反应速率:=0.1ml/(L·min);
(3)发生反应前容器中气体总物质的量为6ml,发生反应后容器中气体总物质的量为(0.2+0.2+0.4)ml/L×10L=8ml,同温同压下,气体压强比=气体总物质的量之比,则发生反应前容器中压强与发生反应后容器中压强之比=6ml:8ml=3:4。
18.(1)
(2) 此时催化剂活性最高 通过转化器中的热交换器使用反应放出的热量来加热原料气 充分利于反应放出的热量,节约能源
(3)C
(4)A
(5)C
(6)D
(7)C
【分析】燃烧黄铁矿生成二氧化硫,二氧化硫在转化器中和氧气生成三氧化硫,三氧化硫在吸收塔中生成硫酸;
【详解】(1)燃烧黄铁矿生成氧化铁、二氧化硫,反应为;
(2)①转化器中发生反应二氧化硫和氧气在催化剂作用下加热生成三氧化硫,。
②反应温度选在475℃左右的依据是此时催化剂活性最高,对反应的催化效率最好。
③工业上通过转化器中的热交换器使用反应放出的热量来加热原料气,这样设计的好处是可以充分利于反应放出的热量,节约能源;
(3)A.黄铁矿粉碎可以增大与反应物的接触面积,加快反应速率,A正确;
B.过量空气能促使反应向生成三氧化硫的方向移动,提高SO2的转化率,B正确;
C.使用催化剂能提高SO2的反应速率,但是不能改变反应中物质的平衡转化率,C错误;
D.沸腾炉排出的矿渣中含有铁元素,可供炼铁,D正确;
故选C;
(4)工业制硫酸的工艺中尾气含有硫的氧化物,硫酸、氯化钙不能和其反应,硫化氢溶解度较小吸收效果不好,氨气极易溶于水得到碱性物质氨水,故可以使用碱液氨水吸收;
故选A;
(5)A.化学反应速率理论是研究提高反应的速率,怎样在一定时间内加快产品的生产,A正确;
B.化学平衡理论是研究提高原料的转化率,怎样使用有限原料提高产品的产量,B正确;
C.化学反应速率理论是是研究提高反应的速率,C错误;
D.化工生产要坚持绿色环保的生产方式,减少对环境的污染,实现可持续发展,D正确;
故选C;
(6)A.沸腾炉外设置废热锅炉回收高温废热,充分利用能源,A正确;
B.氨酸法是用氨水吸收尾气中的SO2,产物NH4HSO3再用硫酸处理再生成二氧化硫,循环利用,B正确;
C.制酸厂若排出的是酸性废水,一般用石灰乳等中和处理后排放,防止污染环境,C正确;
D.硫酸工厂污染性大、对环境有影响,不可以建在人口稠密的居民区,D错误;
故选D;
(7)①硫铁矿燃烧前需要粉碎,是增大与反应物的接触面积,加快反应速率,错误;
②SO2氧化为SO3反应常压下转化率已经很高,高压对SO2的转化率影响不大,错误;
③SO2氧化为SO3时需要使用催化剂,这样可以加快反应速率,但是不能提高SO2的转化率,错误;
④用98.3%的浓H2SO4吸收SO3,可以防止形成酸雾阻碍SO3的吸收,从而提高吸收效率,正确;
故选C。
19.(1) 太阳能 化学能
(2)催化
(3)高温
(4)
(5)采用太阳能环保无污染、原料水来源广泛、采用催化剂催化制氢技术先进
【详解】(1)该总反应为在太阳能作用下水分解生成氢气和氧气,实现了太阳能向化学能的转化;
(2)SO2和I2在反应中消耗又生成,对总反应起到了催化作用。
(3)反应① ,为吸热的熵增反应,根据反应可以自发进行,则自发进行的条件是高温;
(4)已知:
a:
b:
由盖斯定律可知,反应a-2b得:;
(5)热化学硫碘循环分解水制氢相对化石能源制氢、生物质制氢的优点为:采用太阳能环保无污染、原料水来源广泛、采用催化剂催化制氢技术先进等。
20.(1) < T2对应的反应速率更快,故温度T2> T1,升高温度,平衡向吸热的方向移动,甲烷含量增加,说明平衡逆向移动,故正反应方向为放热反应。
(2) 0.03ml/(L·min)
(3)D
【详解】(1)T2对应的反应速率更快,故温度T2> T1,升高温度,平衡向吸热的方向移动,甲烷含量增加,说明平衡逆向移动,故正反应方向为放热反应。
(2)0到10min内NO2的平均反应速率。
温度为T1时达到平衡时, ,反应的平衡常数
(3)使用催化剂可以提高反应速率但不可以提高NO2的转化率,升高温度可以提高反应速率但平衡逆向移动使NO2的转化率降低,缩小容器的体积可以提高反应速率但平衡向气体分子数减小的逆反应方向移动使NO2的转化率降低,增加CH4的浓度以提高反应速率并使NO2的转化率升高。故选D。
21.(1)
(2)BC
(3)减小
(4)B
(5) 过渡态 放出
(6) -23 < B
【详解】(1)由化学方程式可知,该反应的平衡常数表达式K=;
(2)A.容器体积和气体总质量始终不变,则混合气体的密度始终不变,因此不能说明反应已达平衡,故A错误;
B.反应为气体分子数减小的反应,混合气体压强不再改变,说明反应达到平衡状态,故B正确;
C.混合气体的平均摩尔质量为M= m/n,气体质量不变,但是气体的总物质的量随反应进行而改变,所以M会发生改变,当M不变时,反应达到平衡,故C正确;
D.两者物质的量之比不能说明正逆反应速率相等,故不能说明反应达到平衡,故D错误;
故选BC。
(3)由图可知,达到平衡后升高温度,水的含量减小,平衡逆向移动,则该反应的平衡常数K随温度升高而减小;
(4)A.催化剂加快反应速率,但是不改变平衡转化率,故A错误;
B.反应为气体分子数减小的反应,加压平衡正向移动,二氧化碳转化率增大,故B正确;
C.由(3)分析可知,升高温度,平衡逆向移动,二氧化碳转化率减小,故C错误;
D.增加二氧化碳投料,可促进氢气转化,但是二氧化碳自身转化率下降,故D错误;
故选B。
(5)反应过程中过渡态能量较高,不稳定,故①、②与过滤态三种物质中,最不稳定的是过滤态;①转化为②过程中生成物能量更低,故为放出能量的过程;
(6)燃烧热是在101 kPa时,1 ml物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;由题意可知:
①
②
由盖斯定律可知,①-②得CO2(g)+CH4(g)=CH3COOH(l) -23kJ·ml-1;
该反应为气体分子数减小的反应,故熵变小于零,根据反应可以自发,则该反应在低温下自发,故选B。
22.(1)b
(2)D
(3)生成物的浓度减少,平衡正向移动,所以及时分离出氨气可提高氨气的产率、提高氮气和氢气的转化率
(4) < c
(5)c
(6)0.1
(7)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ΔH =-906kJ·ml-1
【详解】(1)反应b需要的能量最大,反应需要的能量越高,反应速率越慢,需要能量最高的反应决定总反应速率,所以决定反应速率的一步是b;
(2)A.当△G=△H-T△S<0反应能自发进行,由于该反应△H<0,△S<0,因此当低温下该反应能够自发进行,只根据△H<0,不能判断该反应能否自发进行,故A错误;
B.结合选项A可知,只根据△S<0,不能判断该反应能否自发进行,故B错误;
C.工业上合成氨的反应条件是在高温、高压、催化剂条件下进行反应的,在高温下进行是为了使催化剂达到最大活性,加快反应速率,高温不利于平衡右移、不能提高反应物的平衡转化率,故C错误;
D.使用催化剂低了反应的活化能,因此加快反应速率,还可以降低反应所需的温度,故D正确;
答案选D;
(3)在合成氨中及时分离出氨的原因为:生成物的浓度减少,平衡正向移动,所以及时分离出氨气可提高氨气的产率、提高氮气和氢气的转化率;
(4)①工业合成氨反应为放热反应,温度升高化学平衡向着吸热方向进行,升高温度氨气的含量降低,则<;
②抛物线的最高点应该是该温度下氮气和氢气按化学计量数之比投料所得的平衡体系,其右侧时氢气的物质的量越大,越有益于平衡向右移动,氮气的转化率越大:c>b>a,且相同投料时温度越低越有利于合成氨反应右移,T1>T2,因此c点的氮气转化率大于d点,故a、b、c、d四点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是为c;
(5)其他条件不变,增大压强,平衡右移,平衡时氨的百分含量增大,则随压强变化关系的曲线为c;
(6)某温度下,向一个的密闭容器中充入和,由表知,平衡时NH3为0.2ml/L,则反应三段式为:,则平衡常数K=;
(7)已知:①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H1=-92kJ/ml
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+181kJ/ml
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-484kJ/ml
由盖斯定律可知,②×2-①×2+③×3得:氨气催化氧化生成NO和水蒸气的热化学方程式4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)ΔH =ΔH2×2-△H1×2+ΔH3×3=-906kJ·ml-1。
23.(1) ΔH2-ΔH1 +180
(2)2NO(g)=N2O2(g) ΔH=398.4kJ·ml-1
(3) a 0.02 0.05 5
(4)>
(5) C 5
【详解】(1)各式编号为:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1;②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2;③2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH,根据盖斯定律③=②-①,用含ΔH1和 ΔH2的代数式表示ΔH=ΔH2-ΔH1;N2和O2反应生成NO的化学方程式为N2+O2=2NO,其反应热△H=断键吸收的能量-成键放出的能量=946kJ/ml+498kJ/ml-2×632kJ/ml=+180kJ/ml,即热化学方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180kJ/ml;
(2)由2NO(g)+2CO(g)转化为N2O2(g)+2CO(g)的步骤活化能最高,则速率最慢,该步反应的热化学方程式为2NO(g)=N2O2(g) ΔH=398.4kJ·ml-1;
(3)催化剂能加快反应速率,线a和b中,表示在该温度下使用催化技术的是曲线a。
结合图像列出三段式: ,线a中前5min内CO的浓度降低0.1ml/L,的平均反应速率为=0.02;的平衡浓度是0.05;此温度下该反应的平衡常数;
(4)保持其他条件不变,平衡后再向容器中充入和各,CO、NO、N2、CO2各物质浓度分别为0.5ml/L、0.1ml/L、0.45ml/L、0.1ml/L,Q=,反应正向进行,则此时v(正)>v(逆);
(5)若保持其它条件不变,时将容器的体积压缩至,平衡正向移动,时反应重新达到平衡,根据勒夏特列原理,0.2ml/L>c(NO)>0.1ml/L,对应的点可能是点C;反应温度不变,平衡常数的值不变,故平衡常数数值为5。
24.(1)100.3
(2)
(3)ad
(4)40%
(5)c
(6) <
【详解】(1)根据盖斯定律可知,①=③-②,则;
(2)反应③的化学平衡常数表达式;
(3)a.该反应属于反应前后气体分子数不变的反应,则达到化学平衡时气体分子数不变,a正确;
b.时,反应达到化学平衡状态,b错误;
c.由于起始投料量未知,则时,反应不一定达到平衡状态,c错误;
d.断裂键代表正反应速率,断裂键代表逆反应速率,则当断裂键的同时断裂键,反应达到平衡状态,d正确;
故选ad。
(4)设变化xml,根据题意列三段式有
恒温恒容下,压强之比等于物质的量之比,则,解得x=0.2,环戊烯的转化率为;
(5)a.若是在恒温恒容条件下,通入惰性气体,各组分浓度不变,正逆反应速率不变,若是在恒温恒压条件下,通入惰性气体,相当于增大容器体积,各组分浓度均减小,正逆反应速率均减小,a不符合题意;
b.升高温度,平衡正向移动,K值增大,b不符合题意;
c.提高环戊烯浓度,即增大反应物浓度,加入反应物这一瞬间,正反应速率突然增大,后逐渐减小,总的结果正反应速率增大,温度不变,K值不变,c符合题意;
d.分离出,即减小生成物的浓度,平衡正向移动,正反应速率减小,d不符合题意;
故选c。
(6)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下2L溶液中环戊二烯物质的量与反应时间的关系如图所示。b点时,0-1小时内环戊二烯的浓度变化为:,环戊二烯的二聚体的浓度为环戊二烯浓度变化的,则b点时二聚体的浓度为,二聚体的生成速率v=;温度越高反应速率越快,根据图示可知,在温度T2(虚线)的反应速率较大,则T1<T2。
25.(1)
(2)
(3) 否 =
(4)BC
【分析】由图可知,反应AB的物质的量之比为(0.8-0.2):(0.5-0.2)=2:1,则反应方程式为: ;
【详解】(1)由分析可知,该反应的化学方程式为;
(2)由图可知,反应开始至4minA的平均反应速率为;
(3)4min后A物质的量继续减小,故反应没有达到化学平衡;8min时,各物质的量不再改变,反应平衡,则正反应速率等于逆反应速率;
(4)A.容器体积和气体质量始终不变,则混合气体的密度始终不变,因此不能说明反应已达平衡,A错误;
B.容器中A的浓度不再发生改变,说明平衡不再移动,反应达到化学平衡状态,B正确;
C.容器中B的质量不再发生改变,说明平衡不再移动,反应达到化学平衡状态,C正确;
D.容器中n(A):n(B)=2:1,不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应已达平衡,D错误;
故选BC。
26.(1) 2NH3(g)+CO2(g)= CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH= —130.98kJ/ml 高
(2)H2Se
(3) < < 0.0375 ml/(L·min) 7.68 >
(4)bd
(5)压强为.3×104kPa左右时,CO的转化率已经很大
【详解】(1)将已知反应依次编号为①②③,由盖斯定律可知,①+②—③可得反应
2NH3(g)+CO2(g)= CO(NH2)2(s)+H2O(l),则ΔH=ΔH1+ΔH2—ΔH3=(−159.47kJ/ml)+( +72.49kJ/ml)—(+44.0kJ/ml)= —130.98kJ/ml,则反应的热化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)= CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH= —130.98kJ/ml;反应II为熵增的吸热反应,高温条件下反应ΔH-TΔS<0,能自发进行,故答案为:2NH3(g)+CO2(g)= CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH= —130.98kJ/ml;高;
(2)元素的非极性越强,气态氢化物的稳定性越强,与氢气反应放出的热量越多,反应的焓变越小,由图可知,a、b、c、d的焓变依次减小,则b为硒化氢,故答案为:H2Se;
(3)①由图可知,温度为T2时,反应先达到平衡,则T2大于T1,T2条件下平衡时一氧化碳的转化率小于T1,说明平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应,反应的焓变小于0,故答案为:<;<;
②由图可知,10min时,甲醇的物质的量为0.75ml,由方程式可知,0∼10min内氢气的反应速率为=0.0375 ml/(L·min),平衡时,一氧化碳、氢气和甲醇的浓度分别为0.125ml/L、0.625ml/L、0.375ml/L,反应的平衡常数K==7.68,故答案为:0.0375 ml/(L·min);7.68;
③若保持容器体积不变,再充0.6ml一氧化碳和0.4ml甲醇,反应的浓度熵Qc=≈3.46<K,反应向正反应方向进行,正反应速率大于逆反应速率,故答案为:>;
(4)a.该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,一氧化碳转化率减小,故不符合题意;
b.将甲醇从体系中分离,平衡向正反应方向移动,一氧化碳转化率增大,故符合题意;
c.使用合适的催化剂,化学反应速率增大,但化学平衡不移动,一氧化碳的转化率不变,故不符合题意;
d.恒容条件下充入氦气,反应体系中各物质浓度不变,化学平衡不移动,一氧化碳的转化率不变,故不符合题意;
e.充入氢气,反应为的浓度增大,平衡向正反应方向移动,一氧化碳转化率增大,故符合题意;
故选bd;
(5)由图可知,压强为3×104kPa左右时,一氧化碳的转化率已经很大,继续增大压强,一氧化碳的转化率变化幅度不大,会逐渐生产成本,所以实际生产时选择压强为.3×104kPa左右,故答案为:压强为.3×104kPa左右时,CO的转化率已经很大。
27.(1) 2~3 该反应过程中放热使温度升高而加快反应速率,此时温度的影响是主要因素 4~5 该反应过程中消耗H+使氢离子浓度减小而减慢反应速率,此时氢离子浓度的影响是主要因素
(2)A
(3) 0.05 将FeCl3溶液改为Fe2(SO4)3后与CuSO4对比,只有阳离子不同,从而排除Cl-可能带来的干扰
(4) 分液漏斗 活塞能复位 生成40mL气体所需的时间
(5)可行,H2O中O元素为-2价,O2中O元素为0价,H2O2中O元素为-1价,因此H2O和O2有可能通过化合反应生成H2O2
【分析】通过对比实验研究某一因素对实验的影响,应该要注意控制研究的变量以外,其它量要相同,以此进行对比。
【详解】(1)在0~1、1~2、2~3、3~4、4~5min各时间段中氢气体积变化分别为50、70、112、58、20;故反应速率最大的时间段是2~3min,主要的原因可能是该反应过程中放热使温度升高而加快反应速率,此时温度的影响起主要因素;反应速率最小的时间段是4~5min,主要的原因可能是该反应过程中消耗H+使氢离子浓度减小而减慢反应速率,此时氢离子浓度的影响起主要因素;
(2)A.Na2SO4溶液不影响生成氢气的质量,但是使得溶液中溶质的浓度减小,导致反应速率减小,故A符合题意;
B.氢氧化钠和稀硫酸反应,导致生成氢气量减小,故B不符合题意;
C.NaNO3溶液中硝酸根离子具有强氧化性,氢离子、硝酸根离子和锌可能生成氮的氧化物,导致生成氢气减小,故C不符合题意;
D.碳酸钠和稀硫酸反应,导致生成氢气量减小,故D不符合题意;
故选D。
(3)将FeCl3溶液改为Fe2(SO4)3后与CuSO4对比,只有阳离子不同,从而排除Cl-可能带来的干扰,故将5滴0.1ml·L-1 FeCl3溶液改为5滴0.05ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液,此时铁离子、铜离子浓度相等,且阴离子种类相同,故更合理;
(4)仪器A的名称是分液漏斗;检测该装置气密性的方法是:关闭A的活塞,将注射器向外拉出一段后松手,过一段时间后看到活塞能复位,说明装置气密性良好;由于实验时均以生成40mL气体为准,故实验中需要测量的数据是生成40mL气体所需的时间;
(5)H2O中O元素为-2价,O2中O元素为0价,H2O2中O元素为-1价,因此H2O和O2有可能通过化合反应生成H2O2,故可行。
28.(1) 溶液浓度 9 保持稀硫酸浓度不变
(2)实验Ⅲ最先产生沉淀
【分析】利用反应:,探究外界条件对化学反应速率的影响。要注意变量控制,利用不同浓度的溶液与稀硫酸反应,通过测量浑浊的出现的早晚探究浓度对反应速率的影响,利用相同浓度的反应物在不同温度下反应,通过测量浑浊的出现的早晚探究温度对反应速率的影响。
【详解】(1)实验Ⅰ、ⅡNa2S2O3溶液用量不同,硫酸用量相同、浓度也必定相同,温度相同,则从表格中可以看出实验I、Ⅱ变量为Na2S2O3溶液的浓度,硫酸的浓度相同,所以控制总体积则V=9;加入
该实验室是探究外界条件对Na2S2O3溶液和H2SO4溶液的反应速率的影响,从表格中可以看出Na2S2O3溶液用量增加,应该是改变Na2S2O3溶液的浓度,实验I、Ⅱ硫酸用量不变,所以控制总体积不变(为12mL),以保证硫酸浓度不变,另外还需要控制温度不变;故实验Ⅰ、Ⅱ是探究反应物中Na2S2O3的浓度对反应速率的影响,V=9mL,加9mL水的目的是保持稀硫酸浓度不变。
(2)探究实验Ⅱ、Ⅲ改变的是温度条件,其他条件不变时,升高反应温度,化学反应速率增大,因为反应中有S沉淀生成,故可以测定溶液变浑浊的快慢,故答案为:实验Ⅲ比实验Ⅱ变浑浊所需时间更短。
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