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课时提能演练(六)
一、选择题(本题包括7小题,每小题3分,共21分)
1.(2012·潍坊高二检测)下列说法正确的是( )
A.化学反应中化学能只可以转化为热能
B.可逆反应达到平衡后,正、逆反应速率均为0
C.N2和H2反应达到平衡后,无N2或H2剩余
D.化学反应中一定有化学键的断裂和形成
2.(双选)在一定温度下的定容密闭容器中,当物质的下列物理量不再变化时,表明反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已达平衡的是( )
A.混合气体的压强 B.混合气体的密度
C.B的物质的量浓度 D.气体的总物质的量
3.(2012·漳州高二检测)COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施:①升温;②恒容通入惰性气体;③增加CO浓度;④减压;
⑤加催化剂;⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
4.两个体积相同带活塞的容器,分别盛装一定量的NO2和Br2(g),都为一样的红棕色,迅速将两容器同时压缩到原来的一半(如图),假设气体不液化,则下列说法正确的是( )
A.a→a′过程中,颜色突然加深,然后逐渐变浅,最终颜色比原来的浅
B.a′,b′的颜色一样深
C.a′的压强比a的压强的2倍要小,b′的压强为b的压强的2倍
D.a′中的c(NO2)一定比b′中的c(Br2)小
5.已知反应A2(g)+2B3(g)2AB3(g) ΔH<0,下列说法正确的是( )
A.升高温度,正反应速率增加,逆反应速率减小
B.升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的时间
C.达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动
D.达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
6.可逆反应mA(g)nB(g)+pC(s) ΔH=Q,温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像,以下叙述正确的是( )
A.m>n,Q>0 B.m>n+p,Q>0
C.m>n,Q<0 D.m
7.等物质的量的F2和ClF混合,在密闭容器中发生反应:[]
F2(g)+ClF(g)ClF3(g) ΔH<0,下列叙述中正确的是( )
A.达到平衡后,保持容器的体积不变再充入ClF3气体,使压强增大,平衡右移
B.若c(F2)∶c(ClF)∶c(ClF3)=1∶1∶1,则反应一定达到平衡状态
C.达到平衡后,若增大容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡左移
D.平衡后再降低温度,保持恒容,达到新的平衡,则混合气体的平均摩尔质量增大
二、非选择题(本题包括3小题,共29分)
8.(8分)对于A+2B(g)nC(g)+Q在一定条件下达到平衡后,改变下列条件,请回答:
(1)A量的增减,平衡不移动,则A为________态。
(2)增大压强,平衡不移动,当n=2时,A的状态为________;当n=3时,
A的状态为________。
(3)若A为固体,增大压强,C的组分含量减少,则n的值为________。
(4)升温,平衡向右移动,则该反应的逆反应为________ (填“放热”或“吸热”)反应。
9.(9分)在一密闭容器中发生下列反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,
如图所示是某一时间段中反应速率与反应进程的曲线关系。
回答下列问题:
(1)处于平衡状态的时间段是________。
(2)t1、t3、t4时刻,体系中分别改变的是什么条件?
t1________;t3________; t4________。
(3)下列时间段中,氨的体积分数最高的是________。
A.t2~t3 B.t3~t4 C.t4~t5 D.t5~t6
10.(12分)(2012·南京高二检测)已知NO2和N2O4可以相互转化:2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为2 L的恒温密闭玻璃容器中,反应物浓度随时间变化关系如图。
[]
(1)图中共有两条曲线X和Y,其中曲线________表示NO2浓度随时间的变化;a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是________。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是________。
A.容器内混合气体的压强不随时间变化而变化
B.容器内混合气体的密度不随时间变化而变化
C.容器内混合气体的颜色不随时间变化而变化
D.容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化
(2)①前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)=_______mol·L-1·min-1。
②反应25 min时,若只改变了某一个条件,使曲线发生如图所示的变化,该条件可能是____________________(用文字表达),若要达到使NO2(g)的百分含量与d点相同的化学平衡状态,在25 min时还可以采取的措施是________。
A.加入催化剂 B.缩小容器体积
C.升高温度 D.加入一定量的N2O4
答案解析
1.【解析】选D。在化学变化中化学能也可以转化为其他形式的能量,例如光能,A错误。可逆反应达到平衡后,正、逆反应速率相等,但不为0,B错误。可逆反应的转化率不可能是100%,因此平衡后,一定有氮气和氢气,C错误。D项属于化学变化的本质,D正确。[]
2.【思路点拨】解答本题时要注意以下两点:
(1)该化学方程式两边气体的物质的量相等。
(2)“变量”到“不变量”是判断平衡状态的原则。
【解析】选B、C。因为化学方程式两边气体体积相等,故混合气体的压强和总物质的量均始终保持不变,不能用它们作为判断反应是否达到平衡的标志,故A、D不合题意;由于A是固体,故ρ(气)是一个变化量,c(B)也是一个变化量,故当ρ(气)、c(B)不再变化时,说明反应达到平衡。
3.【解析】选B。要提高反应物的转化率,须满足化学平衡向正反应方向移动,故只要采取能使化学平衡向正反应方向移动的措施即可。因该反应的正反应为吸热反应,故升温能使化学平衡向正反应方向移动,①符合题意; 恒容通入惰性气体,虽然增大了体系的压强,但压强的增大并没有影响反应体系中各物质的浓度,对正逆反应速率无影响,②不符合题意;增加CO浓度,平衡向逆反应方向移动,故COCl2转化率降低,③不符合题意;减压能使平衡朝着气体体积增大的方向移动,故④符合题意;加催化剂只能同等程度地增大正逆反应速率,但不会影响平衡移动,故⑤不能提高COCl2转化率;恒压通入惰性气体,反应体系的体积变大,导致各物质浓度同等程度降低,相当于减小压强,故化学平衡朝着气体体积增大的方向进行,即向正反应方向进行,故⑥符合题意。
【方法技巧】勒夏特列原理应用
(1)增加反应物(浓度)时,平衡将向反应物(浓度)减少的方向移动。
(2)“减弱”不能“抵消”,更不能“反向”:如保持温度不变,2NO2(g)N2O4(g),假设原平衡时的压强为p1、容器的体积为V1,增大压强,使压强p2变为2p1,达到新的平衡状态时,容器的体积变为<V<V1,而不会小于。如保持其他条件不变,对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),在20 ℃时达到平衡状态,升高体系的温度到50 ℃,平衡发生移动,达到新的平衡时,体系的温度 20 ℃<t<50 ℃,而不会高于50 ℃。
4.【思路点拨】解答本题时要注意以下两点:
(1)化学平衡移动的结果只能影响外界因素的改变,但不能抵消。
(2)颜色深浅相同,并不意味着浓度相同。
【解析】选C。a→a′过程中,平衡正向移动,但增大压强,不论平衡怎样移动,新平衡时各物质(气体)的浓度均比旧平衡时的大,故A错误;a在压缩中一定有NO2转化成N2O4,故a′中NO2的物质的量比a中要少,而b和b′中Br2的物质的量相等,故a′颜色应比b′中的浅,故B错误、C正确;两者颜色一样深,并不意味着c(NO2)和c(Br2)相等,故无法判断D正确。
5.【解析】选B。A项,升高温度,正逆反应速率都增大,A错误;C项,因该反应的正反应方向是放热反应,故升温使平衡向逆反应方向移动,C错误;D项,因该反应的正反应是气体体积减小的反应,故减小压强,平衡向逆反应方向移动,D错误。
6.【解析】选C。由图像可知,温度升高,v(正)、v(逆)都增大,且v(逆)增大的幅度大于v(正)增大的幅度,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应;压强增大,v(正)、v(逆)都增大,且v(正)增大的幅度大于v(逆)增大的幅度,平衡向正反应方向移动,正反应为气体体积减小的反应且C为固体,C正确。
7.【解析】选D。对于选项A要特别注意本处的增大压强不是由改变容器的容积来实现的,在改变条件的瞬间,正反应速率不变,逆反应速率增大,因此平衡左移,A错;选项B很明显是不能作为平衡状态判据的,B错;选项C中,若增大容器体积,压强减小,正逆反应速率均减小,只是减小的程度不同,平衡左移,C错;选项D,其他条件不变,降低温度,平衡右移,ClF3的百分含量增加,混合气体的平均摩尔质量增大,D正确。[]
【误区警示】在恒容的容器中,当改变化学方程式中某一侧几种反应物中的一种物质的浓度时,同时会引起压强的改变,判断平衡移动的方向时,应仍从浓度的影响去考虑,否则易导致误解。
8.【解析】(1)增加或减少A的量,平衡不移动,则A为固体或纯液体。
(2)增大压强平衡不移动,当n=2时,A的状态为固态或液态,n=3时,A的状态为气态。
(3)若A为固体,增大压强,C的组分含量减少,说明平衡逆移,则n≥3。
(4)升温平衡右移,说明正反应为吸热反应,则逆反应为放热反应。[]
答案:(1)固或液 (2)固态或液态 气态 (3)n≥3 (4)放热
9.【思路点拨】解答本题时要注意以下两点:
(1)由v(正)与v(逆)的大小关系判断平衡移动的方向。
(2)判断改变条件时,要结合外界条件对平衡移动影响的结果。
【解析】根据速率-时间图像中速率变化的特点进行分析:
(1)由v(正)=v(逆)的速率关系,可知达到化学平衡的时间段。所以在t0~t1,t2~t3,t3~t4,t5~t6时间段,体系处于平衡状态。(2)反应起始时,v(正)=v(逆)说明反应体系已达到平衡状态。在t1、t3、t4时刻,速率突变,说明外界条件改变了,引起速率突变。在t1时刻,其反应速率逐渐变化,且变化后,正反应速率大于逆反应速率,且逆反应速率瞬间不变,故可推测是增加了反应物的浓度。在t3 时刻,条件改变后,正、逆反应速率增大倍数相同,而合成氨反应前后体积是变化的,故只能是使用了催化剂。在t4时刻,正、逆反应速率均减小,减小的倍数不同,且速率是突变,由于减小后的反应速率是正反应速率大于逆反应速率,故不可能是减小压强,只能是降低温度。(3)在t1~t6时间段内,增大反应物浓度平衡向正反应方向移动,使用催化剂平衡不移动,降低温度平衡也向正反应方向移动,故氨的质量分数最大的应是改变条件最后的时间段。
答案:(1)t0~t1,t2~t3,t3~t4,t5~t6
(2)增大反应物浓度 使用催化剂 降低反应温度 (3)D
10.【解析】(1)由图像看出10 min内,X曲线上物质的变化量为0.4 mol·L-1,Y曲线上物质的变化量为0.2 mol·L-1,所以曲线X表示NO2浓度随时间的变化;平衡状态时,各物质浓度不再变化,所以b、d两点处于平衡状态;容器内混合气体的密度任何时间都不变化,所以不能作为平衡状态的标志。
(2)①前10 min内,v(NO2)=(0.6 mol·L-1-0.2 mol·L-1)/10 min =
0.04 mol·L-1·min-1;
②若要使NO2(g)的百分含量与d点相同,即使平衡逆向移动,可以缩小容器体积或加入一定量的N2O4。
答案:(1)X b和d B (2)①0.04 ②增大NO2的浓度 B、D
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课时提能演练(五)
一、选择题(本题包括7小题,每小题3分,共21分)
1.(2012·杭州高二检测)2012年2月,中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成,它运用了“光触媒”技术,在路面涂上一种光催化剂涂料,可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2和CO2。下列对此反应的叙述中正确的是( )
A.使用光催化剂不改变反应速率
B.使用光催化剂能增大NO的转化率
C.升高温度能加快反应速率
D.改变压强对反应速率无影响
2.(2012·漳州高二检测)下列四个试管中,过氧化氢分解产生氧气的反应速率最快的是( )
3.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一体积可变的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加碳的量 ②将容器体积缩小一倍 ③保持体积不变,充入N2使体系压强增大 ④保持压强不变,充入N2使体系体积增大
A.①③ B.①④ C.②③ D.③④
4.(2012·滨州高二检测)下列说法正确的是( )
A.右图所示的是一个放热反应
B.只有活化分子才能发生有效碰撞
C.燃烧热是生成1 mol H2O放出的热量
D.加入催化剂v(正)增大、v(逆)减小
5.用3 g块状大理石与30 mL 3 mol·L-1盐酸反应制取CO2气体,若要增大反应速率,不可采取的措施是( )
A.再加入30 mL 3 mol·L-1盐酸
B.改用30 mL 6 mol·L-1盐酸
C.改用3 g粉末状大理石
D.适当升高温度
6.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是( )
A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B.增大反应体系的压强,反应速率一定增大
C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D.在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1~t2内,SO3(g)生成的平均速率为
7.(2012·潍坊高二检测)某化学兴趣小组用铝片与稀硫酸反应制取氢气,以下能够加快该反应速率的是( )
①用98%的浓硫酸代替稀硫酸 ②加热 ③改用铝粉
④增大稀硫酸的体积 ⑤加水 ⑥加入少量硫酸铜
A.全部 B.②③⑥ C.①②③⑥ D.②③④⑥
二、非选择题(本题包括3小题,共29分)
8.(6分)如图表示在密闭容器中反应:2SO2+O22SO3 ΔH<0达到平衡时,由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况,a→b过程中改变的条件可能是_________;b→c过程中改变的条件可能是_________。
9.(8分)为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率,某同学通过如图实验装置测定反应中生成的CO2气体体积,并绘制出如图所示的曲线。请分析讨论以下问题。
(1)化学反应速率最快的时间段是______,原因是________________________;
A.0~t1 B.t1~t2 C.t2~t3 D.t3~t4
(2)为了减缓上述反应速率,欲向盐酸溶液中加入下列物质,你认为可行的有________;
A.蒸馏水 B.NaCl固体 C.NaCl溶液 D.通入HCl
(3)若盐酸溶液的体积是20 mL,图中CO2的体积是标准状况下的体积,则t1~t2时间段平均反应速率v(HCl)=_________mol·L-1·min-1。
10.(15分)某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。
(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是________________________________。
(2)实验①和②的目的是探究________对反应速率的影响。
实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是_____________
________________________________________。
(3)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图。
分析上图能够得出的实验结论
①________环境能增大H2O2分解的速率;
②________环境能减小H2O2分解速率。
答案解析
1.【解析】选C。A项,使用催化剂能加快反应速率,但不能影响化学平衡的移动,故A、B错误;D项,改变压强对于有气体参加的化学反应来说,能改变反应速率。
2.【解析】选D。一般情况下,温度越高,反应物的浓度越大,反应速率就越快。使用催化剂可以加快反应速率,选项D是正确的。
3.【思路点拨】解答本题时要注意以下两点:
(1)增加固体或纯液体的用量不改变反应速率;
(2)压强不变,充入无关气体,容器体积增大,导致体系各物质的浓度变小。
【解析】选A。因碳为固体,其浓度是常数,增加碳的量不会增加其浓度,对反应速率几乎无影响;将容器体积缩小一倍,增加了反应物的浓度,加快了其反应速率;保持体积不变,充入N2使体系压强增大,但各反应物的分压没有增大,即反应物的浓度没有改变,对化学反应速率几乎没有影响;保持压强不变,充入N2使体系体积增大,使各反应物的浓度减小,使反应速率减小。
4.【解析】选B。根据图像可知生成物的能量高于反应物的能量,因此该反应是吸热反应,A不正确;把能发生有效碰撞的分子称作活化分子,B正确;燃烧热是指在一定条件下1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,C不正确;催化剂能降低反应的活化能,可以同等程度改变正、逆反应速率,D不正确 。
5.【解析】选A。对反应CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O而言,增大反应速率的方法有增大盐酸的浓度,升高温度或将块状大理石改为粉末状大理石,故选A。
6.【思路点拨】解答本题时要注意以下两点:
(1)催化剂同等程度地影响正、逆反应速率;
(2)增大压强,并不一定能增大反应速率。
【解析】选D。A项,催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,故A项错误;B项,在恒容的条件下,通入惰性气体,压强增大,但各物质的浓度不变,则反应速率不变,故B项错误;C项,降低温度,反应速率也降低,反应达到平衡的时间就长,故C项错误。
7.【解析】选B。①用浓硫酸代替稀硫酸后,出现钝化现象,不再产生氢气;
④增大稀硫酸的体积,没有改变溶液的浓度,不会引起速率的变化;⑤加水冲稀了溶液,浓度降低,反应速率减慢;⑥加入少量硫酸铜后能形成原电池,加快反应速率。
【误区警示】本题容易误认为硫酸越浓,c(H+)就越大。其实不然,浓硫酸不但难以电离出H+,且具有强氧化性,与金属发生钝化,从而不能产生氢气。
8.【解析】a→b过程正、逆化学反应速率比原来平衡状态时都增大,且v(正)≠v(逆),与原平衡的反应速率又不是连续的,故可想到是升高了反应温度或增大了压强所致,又因为v(逆)>v(正),故只能采用升高温度的方法。b→c过程反应速率比原来平衡时变小了,且与原平衡的速率是连续的,因此只能是减少生成物(SO3)的浓度。
答案:升高温度 减少SO3的浓度
【方法技巧】影响反应速率的条件的判断方法
(1)先观察改变条件后v(正)、v(逆)的变化,要是比原平衡速率大,且是与原平衡反应速率出现断层,可以考虑是升高温度或者是加大压强,到底是哪种情况,则要结合反应特点来判断。
(2)要是改变条件后的速率与原平衡相连续,说明是改变浓度所致,要是比原平衡反应速率大,则是增大反应物或生成物的浓度,到底是增大反应物还是生成物,则要看v(逆)、v(正)谁增大得快,要是v(正)增大得快,则是增大反应物的浓度,要是v(逆)增大得快,则是增大生成物的浓度,至于改变条件后反应速率比原平衡小,则是减小浓度所致。当v(正)减少的程度大于v(逆),则是减小反应物的浓度所致;当v(逆)减少的程度大于v(正)时,则是减少生成物的浓度所致。
9.【解析】(1)曲线中斜率最大,表明反应速率最快,故为t1~t2时间段,原因是反应放热,使反应速率加快。
(2)该反应实质为CaCO3+2H+====Ca2++CO2↑+H2O,故加水稀释c(H+)减小,反应速率减小,NaCl溶液中Na+、Cl-对该反应无影响,故相当于加水稀释,加NaCl固体无影响,通入HCl会使c(H+)增大,反应速率加快,故选A、C。
(3)t1~t2时间段产生CO2为mol,所以
答案:(1)B 反应放热,使反应速率加快 (2)A、C
(3)
10.【解析】(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是降低了反应的活化能,从而增大了活化分子的百分数。
(2)实验①和②的差别是H2O2溶液的浓度不同,故目的是探究浓度对反应速率的影响;由于通常条件下H2O2稳定,不易分解,所以为了加快反应速率,可向反应物中加入等量的同种催化剂或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中。
(3)据图可以看出在碱性条件下反应最快,在酸性条件下反应最慢。
答案:(1)降低了反应的活化能 (2)浓度
向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中)
(3)①碱性 ②酸性
【方法技巧】对照性实验试题的解答
在考查影响化学反应速率的因素知识点时,常常设置对照性实验,以说明或探究外界因素对化学反应速率的影响,近几年的高考题中常设置此类题目,解答方法如下:
(1)找出对照实验组(常常是第一组),如本题;
(2)其他各组与对照组进行比较,确定不变量,找出变量对实验结果的影响,如本题②和①对比;
(3)有时其他相邻两组或三组作对比,如本题③、④、⑤对比,关键是找准变量对实验的影响。
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课时提能演练(四)
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分)
1.对于化学反应:CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2+H2O,下列说法中正确的是( )
A.用HCl和CaCl2在单位时间内浓度变化表示的反应速率数据不同,但所表示的意义相同
B.不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率,但可用水来表示
C.用H2O和CO2表示的化学反应速率相同
D.可用CaCl2浓度的减少表示其反应速率
2.对于化学反应3W(g)+2X(g)====4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的
是( )
A.v(W)=3v(Z) B.2v(X)=3v(Z)
C.2v(X)=v(Y) D.3v(W)=2v(X)
3.在不同条件下分别测得反应2SO2+O22SO3的化学反应速率,其中表示该反应进行的最快的是( )
A.v(SO2)=4 mol·L-1·min-1
B.v(O2)=3 mol·L-1·min-1
C.v(SO2)=0.1 mol·L-1·s-1
D.v(O2)=0.1 mol·L-1·s-1
4.(2012·长春高二检测)一定温度下,向
容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发
生化学反应生成另外两种气体,反应中各
物质的物质的量变化如图所示,对该反应
的推断合理的是( )
A.该反应的化学方程式为3B+4D6A+2C
B.反应进行到1 s时,v(A)=v(D)
C.反应进行到6 s时,B的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1
D.反应进行到6 s时,各物质的反应速率相等
5.(2012·徐州高二检测)在容积为2 L的密闭容器中,反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),经过5 min达到平衡,此时,各物质的变化为A的浓度减少了a mol·L-1,B的平均反应速率v(B)=mol·L-1·min-1,C的浓度增加了mol·L-1,这时,若增加系统压强,发现A与C的百分含量不变,则
m∶n∶p∶q为 ( )
A.3∶1∶2∶2 B.1∶3∶2∶2
C.1∶3∶2∶1 D.1∶1∶1∶1
6.在容积为2 L的密闭容器中充入2 mol SO2和一定量O2,发生反应2SO2+O22SO3,当反应进行到4 min 时,测得n(SO2)=0.4 mol。若反应进行到2 min时,容器中SO2的物质的量是( )
A.等于1.6 mol B.等于1.2 mol
C.大于1.6 mol D.小于1.2 mol
二、非选择题(本题包括2小题,共20分)
7.(6分)某温度时,在2 L容器中,某一化学反应中A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析得:
(1)在4 min末时,A、B的物质的量浓度c(A)_____c(B),从0~4 min内A、B的物质的量浓度变化量Δc(A) _____Δc(B)(以上填“>”“<”或“=”)。
(2)从反应开始至4 min时,A的平均反应速率为____________。
(3)该反应的化学方程式为____________________________________________。
8.(14分)向2 L密闭容器中通入a mol气体A和b mol气体B,在一定条件下发生反应:xA(g)+yB(g)pC(g)+qD(g)
已知:平均反应速率v(C)=v(A),反应2 min 时,A的浓度减少了,B的物质的量减少了mol,有a mol D 生成。
回答下列问题:
(1)反应2 min内,v(A)=_________,v(B)= _________。
(2)化学方程式中,x=_________、y=_________、p=_________、q=_________。
(3)反应平衡时,D为2a mol, 则B的转化率为_________。
答案解析
1.【思路点拨】解答此题要注意两点:
(1)物质不同,表示的反应速率可能不同;
(2)不用固体或纯液体来表示反应速率。
【解析】选A。同一反应中,用不同的物质浓度变化来表示反应速率时,其数值不一定相同,故应标明是哪种物质表示的化学反应速率,但这些数值表示的意义是相同的,均表示该化学反应进行的快慢。在同一反应中,各物质表示的反应速率之比等于同一时间内各物质的浓度变化之比,所以A正确;因为CaCO3是固体,H2O为纯液体,不能用来表示化学反应速率,B、C错;化学反应速率可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,而CaCl2是生成物,不能用它的浓度的减少来表示,D错。
2.【解析】选C。对于任一化学反应,用不同的物质表示该反应的速率,其数值之比等于其化学计量数之比,v(W)∶v(X)∶v(Y)∶v(Z)=3∶2∶4∶3。v(W)=v(Z),A错误;3v(X)=2v(Z),B错误;2v(X)=v(Y),C正确;2v(W)=3v(X),D错误。
3.【解析】选D。以SO2的化学反应速率为标准,并将单位统一,将A、B、C、D项对应的化学反应速率换算为SO2后分别为A.v(SO2)=4 mol·L-1·min-1
B.v(SO2)=2v(O2)=6 mol·L-1·min-1
C.v(SO2)=0.1×60 mol·L-1·min-1=6 mol·L-1·min-1
D.v(SO2)=2v(O2)=2×0.1×60 mol·L-1·min-1=12 mol·L-1·min-1。
通过换算发现D项最快。
4.【解析】选C。Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=
(1.2-0) mol∶(1.0-0.4) mol∶(1.0-0.2) mol∶(0.4-0) mol
=6∶3∶4∶2,由各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比,且B、C为反应物,A、D为生成物,故化学方程式为3B+4C6A+2D,A错误;反应进行到1 s时,A、D的变化量不同,速率不同,B错误;反应进行到6 s时,B的平均反应速率为(1.0 mol-0.4 mol)÷2 L÷6 s =0.05 mol·L-1·s-1,反应进行到6 s时,各物质浓度的变化量不同,反应速率不相等,故D错误。
5.【思路点拨】解答此题要注意:增加系统压强,发现体系中的气体成分的百分含量不变,说明反应体系是一个反应前后(气体的)化学计量数相同的反应。
【解析】选A。因为5 min内v(B)=mol·L-1·min-1,C增加了mol·L-1,所以v(C)=mol·L-1·min-1,即n∶p=1∶2,符合这一关系的只有A。
6.【解析】选D。由题意可求得4 min内SO2的平均反应速率
v(SO2)=0.2 mol·L-1·min-1。若按照这个反应速率计算,2 min时转化的SO2的物质的量为0.2 mol·L-1·min-1×2 min×2 L=0.8 mol,但由于前2 min比后2 min的反应速率大,所以2 min时,n(SO2)<2 mol-0.8 mol=1.2 mol。
7.【解析】(1)由图可以看出,在4 min末n(A)=n(B)=0.4 mol,又因体积相等,所以c(A)=c(B),从0到4 min内Δc(A)=0.2 mol·L-1,Δc(B)=0.1 mol·L-1。
(2)v(A)=0.05 mol·L-1·min-1。
(3)参加反应的各物质的物质的量之比为n(A)∶n(B)=0.4 mol∶0.2 mol=2∶1。
答案:(1)= > (2)0.05 mol·L-1·min-1
(3)2AB
8.【思路点拨】解答此题要注意两点:
(1)利用速率公式进行运算,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,得出x、y、p、q的值。
(2)转化率=×100%
【解析】(1)由题意可知:mol·L-1,,由Δn(B)=a/2 mol,得
(2)根据化学反应速率之比又等于Δn之比,可得:
x∶y∶q=a/3∶a/2∶a=2∶3∶6,又由于v(C)=v(A),
所以有x∶y∶p∶q=2∶3∶1∶6。
(3)平衡时,D为2a mol,根据反应:
2A+3BC+6D可知消耗n(B)=a mol,
所以B的转化率=×100%
答案:(1)mol·L-1·min-1 mol·L-1·min-1
(2)2 3 1 6 (3)×100%
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课时提能演练(八)
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分)
1.(2012·常州高二检测)关于反应3O2(g)====2O3(g) ΔH>0,下列说法正确的
是( )
A.反应前后,熵不变
B.反应前后,分子总数不变
C.反应前后,生成物总能量与反应物总能量不变
D.反应前后,氧元素化合价不变
2.(双选)(2012·潍坊高二检测)已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
C(石墨、s)+O2(g)====CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1 ①
C(金刚石、s)+O2(g)====CO2(g) ΔH2=-395.4 kJ·mol-1 ②
关于石墨和金刚石的相互转化,下列说法正确的是 ( )
A.石墨转化成金刚石是自发进行的过程
B.金刚石转化成石墨是自发进行的过程
C.相同质量时,石墨比金刚石能量低
D.相同质量时,金刚石比石墨能量低
3.(2012·济南高二检测)已知在等温等压条件下,化学反应方向的判据为
ΔH-TΔS<0 反应能正向自发进行;ΔH-TΔS=0反应达到平衡;ΔH-TΔS>0反应能逆向自发进行(其中ΔH为焓变,ΔS为熵变,T为热力学温标,单位为K)设反应A(s)====D(g)+E(g)(ΔH-TΔS) = (-4 500+11T) J·mol-1,要保证反应发生,温度必须( )
A.高于409 K B.低于136 K
C.高于136 K而低于409 K D.低于409 K
4.灰锡结构松散,不能用于制造器皿,而白锡结构坚固,可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放,它会不会变成灰锡而不能再继续使用( )
(已知在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为
ΔH=-2.180 9 kJ·mol-1,ΔS=-6.6 J·mol-1·K-1,当ΔH-TΔS<0时能自发反应)
A.会变 B.不会变
C.不能确定 D.升高温度才会变
5.下列反应常温时能自发进行,既能用焓判据又能用熵判据解释的是( )
A.HCl+NH3====NH4Cl
B.2KClO3====2KCl+3O2↑
C.2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑
D.Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl====BaCl2+2NH3↑+10H2O
6.对于化学反应能否自发进行,下列说法错误的是( )
A.若ΔH<0,ΔS>0,任何温度下都能自发进行
B.若ΔH>0,ΔS<0,任何温度下都不能自发进行
C.若ΔH>0,ΔS>0,任何温度下都可自发进行
D.若ΔH<0,ΔS<0,低温时可自发进行
二、非选择题(本题包括2小题,共20分)
7.(6分)节能减排是指节约物质资源和能量资源,减少废弃物和环境有害物(包括三废和噪声等)排放。
(1)实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),如右图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化:
关于该反应的下列说法中,正确的是_______(填字母)。
A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS<0 D.ΔH<0,ΔS>0
(2)将煤加工成水煤气可降低污染并能提高燃料的利用率。将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气,化学方程式为C(g)+H2O(g)====H2(g)+CO(g)
ΔH=+131.3 kJ·mol-1,ΔS=+133.7 J·mol-1·K-1。
该反应在常温下能否自发进行?________(填“能”或“不能”)。
8.(14分)在化学反应A(g)+B(g)2C(g)+D(g) ΔH=Q kJ·mol-1过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。
(1)Q_______0(填“>”“<”或“=”)。
(2)熵变ΔS_______0(填“>”“<”或“=”)。
(3)该反应_______自发进行(填“能”或“不能”)。
(4)升高温度平衡常数K_______ (填“增大”“减小”或“不变”),平衡向_______方向移动。
答案解析
1.【解析】选D。该反应是气体物质的量减小的吸热反应,故A、B、C项不正确;O2和O3均为单质,反应中化合价不变,D项正确。
2.【思路点拨】解答本题时要注意以下两点:
(1)运用盖斯定律写出金刚石和石墨转化的热化学方程式。
(2)根据焓变与熵变进行判断反应的自发性。
【解析】选B、C。由②-①可得:C(金刚石、s)====C(石墨、s)
ΔH3=-1.9 kJ· mol-1,由此热化学方程式可看出,金刚石变成石墨要放出能量,符合焓判据,存在反应自发进行的可能性。故答案选B、C。
3.【解析】选D 。反应发生必须满足ΔH-TΔS<0,所以(-4 500+11T) J·mol-1<0,即得T<409 K。
4.【解析】选A。在等温、等压条件下,自发反应总是向着ΔH-TΔS<0的方向进行,直至达到平衡状态。因此,在0 ℃、100 kPa条件下,白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应:白锡转化为灰锡的ΔH-TΔS值的问题。
ΔH-TΔS=-2 180.9 J·mol-1-273 K×(-6.6 J·mol-1·K-1)=-379.1 J·mol-1<0,因此在该条件下白锡会变为灰锡。
【误区警示】在计算时,若不注意焓变和熵变二者单位的统一,就容易出错。
5.【解析】选C。A项,不能从熵判据上进行解释;B、D项,因它们都是吸热反应,都不能从能量判据上进行解释;C项符合。
6.【思路点拨】解答本题时要注意以下两点:
(1)根据ΔG=ΔH-TΔS进行判断;
(2)ΔG<0反应能自发进行,否则不能。
【解析】选C。根据ΔG=ΔH-TΔS和ΔG<0时,反应正向自发进行,可知:若ΔH<0,ΔS>0时,ΔG恒小于0,所以“在任何温度下都能自发进行”正确;若ΔH>0,ΔS<0时,由于ΔS<0,使得-TΔS成为正值,使ΔG恒大于0,故“任何温度下都不能自发进行”正确;若ΔH>0,ΔS>0时,只有 |TΔS|>
ΔH时,ΔG<0,即T为高温时即可,C错误;若ΔH<0,ΔS<0时,由ΔS<0而使-TΔS成为正值,所以只有在低温时,-TΔS<|ΔH|,使得ΔG<0,故“低温时可自发进行”正确。
7.【解析】(1)根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量,反应放热,ΔH<0;该反应发生后气体的物质的量减小,ΔS<0。
(2)根据ΔH-TΔS=+131.3 kJ·mol-1-298 K×0.133 7 kJ·mol-1·K-1≈
91.46 kJ·mol-1>0,所以反应在常温下不能自发进行。
答案:(1)C (2)不能
8.【解析】据图像可知,该反应是放热反应,故Q<0。据反应特点可知,该反应是熵增大的反应;据此可知该反应能自发进行;升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小。
答案:(1)< (2)> (3)能 (4)减小 逆反应
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课时提能演练(七)
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分)
1.下列叙述中,不正确的是( )
A.某特定反应的平衡常数仅是温度的函数
B.催化剂不能改变平衡常数的大小
C.平衡常数发生变化,化学平衡必定发生移动,达到新的平衡
D.化学平衡发生移动,平衡常数必发生变化
2.有一化学平衡mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如图表示的是转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是( )
A.正反应是放热反应;m+nB.正反应是吸热反应;m+n
C.正反应是放热反应;m+n>p+q
D.正反应是吸热反应;m+n>p+q
3.某温度下,向容积为2L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3,当反应器中的气体压强不再变化时测得 SO3的转化率为20%,则该温度下反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常数为( )
A.3.2×103 B.1.6×103 C.8.0×102 D.4.0×102
4.(2012·长春高二检测)在容积可变的密闭容器中,2 mol N2和8 mol H2在一定条件下反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氨气的体积分数接近于( )
A.5% B.10% C.15% D.20%
5.(双选)一定条件下,体积为10 L的密闭容器中,1 mol X和1 mol Y进行反应:2X(g)+Y(g)Z(g),经60 s达到平衡,生成0.3 mol Z,下列说法正确的是( )
A.以X浓度变化表示的反应速率为0.001 mol·L-1·s-1
B.将容器体积变为20 L,Z的平衡浓度变为原来的
C.若增大压强,则物质Y的转化率减小
D.若升高温度,X的体积分数增大,则该反应的ΔH<0
6.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:
①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)
②2HI(g)H2(g)+I2(g)
达到平衡时,c(H2)=0.5 mol·L-1,c(HI)=4 mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为( )
A.9 B.16 C.20 D.25
二、非选择题(本题包括2小题,共20分)
7.(10分)(2012·潍坊高二检测)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
请回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式K=_________。
(2)该反应为_________反应。(填“吸热”或“放热”)
(3)800 ℃,固定体积的密闭容器中,放入混合物,起始浓度为c(CO)
=0.01 mol·L-1,c(H2O)=0.03 mol·L-1,c(CO2)=0.01 mol·L-1,c(H2)=0.05 mol·L-1,则反应开始时,H2O的消耗速率比生成速率_________。(填“大”“小”或“不能确定”)
(4)830 ℃,在1 L的固定体积的密闭容器中放入2 mol CO2和1 mol H2,平衡后CO2的转化率为__________, H2的转化率为___________。
8.(10分)(2012·山东高考改编)偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:[]
(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)====2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g) (Ⅰ)
(1)反应(Ⅰ)中的氧化剂是_________。
(2)火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:N2O4(g)2NO2(g) (Ⅱ)
当温度升高时,气体颜色变深,则反应(Ⅱ)为__________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是_________。
若在相同温度下,上述反应改在体积为1 L的恒容密闭容器中进行,平衡常数_________(填“增大”“不变”或“减小”),反应3 s后NO2的物质的量为0.6 mol,则0 s~3 s 内的平均反应速率v(N2O4)= __________mol·L-1·s-1。
[]
答案解析
1.【解析】选D。化学平衡常数仅是温度的函数,等温条件下改变浓度、压强等因素都可以使化学平衡发生移动,但此时平衡常数不发生变化。
2.【解析】选D。固定压强,讨论T与A的转化率的关系:同一压强下,温度越高,A的转化率越高,说明正反应是吸热反应;固定温度,讨论p与A的转化率的关系:同一温度下,压强越大,A的转化率越高,说明正反应是体积缩小的反应,即m+n>p+q。
3.【解析】选A 。SO3的起始浓度为0.05 mol·L-1,由转化率可知分解的SO3为0.01 mol·L-1,所以平衡时SO2、O2、SO3的浓度分别为0.01 mol·L-1、
0.005 mol·L-1、0.04 mol·L-1。化学平衡常数
4.【思路点拨】解答本题时要注意以下两点:
(1)运用好“三段式”解题,思维清晰不易出错。
(2)气体的体积分数即是气体的物质的量分数。
【解析】选C。同温同压下,物质的量之比等于体积之比,由化学平衡计算的“三段式”可知:反应消耗n(H2)=2 mol,n(N2)=2/3 mol,生成n(NH3)=4/3 mol,平衡时n(H2)=6 mol,n(N2)=4/3 mol,n(NH3)=4/3 mol,体积分数等于物质的量分数,则平衡时φ(NH3)=()/(6+)×100%≈15%。
5.【解析】选A、D。本题考查化学反应速率和化学平衡知识。用Z浓度变化表示的反应速率为v(Z)==5×10-4 mol·L-1·s-1。由速率之比等于化学计量数之比,得v(X)=2v(Z)=2×5×10-4 mol·L-1·s-1=0.001 mol·L-1·s-1。B项若容积变为20 L,压强减小,平衡向左移动,Z的平衡浓度小于原来的。C项,增大压强,平衡向右移动,Y的转化率增大。升高温度,X的体积分数增大,说明平衡向左移动,正反应为放热反应,ΔH<0,故B、C都错,A、D正确。
【方法技巧】平衡移动与物质的转化率[]
(1)由于温度或压强改变而引起平衡正向移动时,反应物的转化率增大。[]
(2)因增大反应物的浓度而引起平衡正向移动时,有以下几种情况:
①对于有多个反应物的可逆反应,如果增大其中一种物质的浓度,则该物质的转化率减小,其他物质的转化率增大。
②若按原比例同倍数地增加反应物的量,平衡右移,则反应物的转化率与反应条件及气体反应物化学计量数有关:a.若在恒温恒压下,反应物的转化率都不变;b.若在恒温恒容下,当ΔV=0时,反应物的转化率都不变;当ΔV>0时,反应物的转化率都减小,当ΔV<0时,反应物的转化率都增大。
③对于只有一种反应物的可逆反应,增大反应物的量,平衡向右移动,转化率的变化情况举例说明如下:
6.【解析】选C。根据反应②:2HI(g)H2(g)+I2(g)消耗的c(HI)=2c(H2)
=1 mol·L-1,再结合反应①:NH4I(s)NH3(g)+HI(g)知c(NH3)=c(HI)=
1 mol·L-1+4 mol·L-1=5 mol·L-1。因此该温度下,反应①的平衡常数K=c(NH3)·c(HI)=5 mol·L-1×4 mol·L-1=20。
【误区警示】本题易错将c(HI)=5 mol·L-1代入平衡常数公式进行计算。其实,本题已知HI的平衡浓度为4 mol·L-1,也就是说,求化学平衡常数一定代入物质平衡时的浓度,而不是其他浓度。
7.【思路点拨】解答本题时要注意以下两点:
(1)运用好“三段式”解题。
(2)根据Qc(浓度商)与K大小关系,判断化学反应是否达到平衡状态,判断v(正)与v(逆)的大小关系。
【解析】(1)由平衡常数的定义知该反应的化学平衡常数K的表达式[]
K=c(CO)×c(H2O)/[c(CO2)×c(H2)]。
(2)可逆反应的平衡常数一般只随温度的改变而改变,吸热反应的平衡常数随温度升高而增大,放热反应的平衡常数随温度升高而减小;由表中数据知该反应随温度的升高而增大,可推知升高温度,平衡向正反应方向移动,所以该反应为吸热反应。
(3)把起始浓度代入平衡常数的表达式中,其比值小于800 ℃时的K值,则反应将向正反应方向移动,H2O的消耗速率比生成速率小。
(4)830 ℃时,平衡常数为1.0,设反应中转化的CO2浓度为x,则反应过程中物质浓度的变化情况为
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
起始(mol·L-1) 2 1 0 0
转化(mol·L-1) x x x x
平衡(mol·L-1) 2-x 1-x x x
据平衡常数的关系可得(2-x)×(1-x)= x2,解得x=2/3,则平衡后CO2的转化率为1/3,H2的转化率为2/3。
答案:(1)
(2)吸热 (3)小 (4)
8.【思路点拨】解答本题时应注意判断化学平衡状态的标志,原则是从“变量”到“不变量”,不能原来是“不变量”又到了“不变量”。解决有关溶液中的电离平衡问题时,要注意物料守恒和电荷守恒的应用。
【解析】(1)分析元素的化合价可知,氮元素的化合价由N2O4中的+4价,变成了生成物N2中的0价,故可知N2O4为氧化剂。
(2)由温度升高时,红棕色加深,说明升温平衡向生成NO2的方向移动,即该反应的正反应为吸热反应。
(3)作为化学平衡状态的标志,需由原来的“变量”变到“不变量”方可说明,在恒压条件下,随着反应的进行生成NO2,气体的总的物质的量不断增加,容器的体积增大,故密度变小,当密度不变时,可说明化学反应达到平衡状态,a正确;b图,作为反应热,ΔH只与这个化学方程式有关,是一个不变量,它不会随着反应“量”的变化而变化,b错误;c图,用化学反应速率判断可逆反应是否达到平衡状态时,一定是“异向”的,且它们的反应速率之比等于化学计量数之比,故c错误;d图,当N2O4的转化率不变时,说明v(正)=v(逆),反应达到了平衡状态,d正确。平衡常数是温度的函数,只受温度的影响,故温度不变,化学平衡常数不变。由题意可知,NO2的化学反应速率v(NO2)=0.2 mol·L-1·s-1,由化学反应速率之比等于化学计量数之比,得出v(N2O4)=0.1 mol·L-1·s-1。
答案:(1)N2O4 (2)吸热 (3)a、d 不变 0.1
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