石家庄市名校2023-2024学年高二上学期10月第一次月考
化学 答案解析
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
测试范围:选择性必修一、二章。
一、选择题:本大题共20小题,每小题3分,共60分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法中,正确的是
A. 晶体与晶体的反应吸热,因此该反应在室温下是非自发反应
B. 某反应在高温时能自发进行,其逆反应在低温时能自发进行,则该反应的正反应的
C. 活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞
D. 表示在时,的浓度为
【答案】B
【解析】
【详解】A.晶体与NH4Cl晶体的反应室温下就可进行,所以该反应在室温下是自发反应,故A错误;
B.若反应在在高温下能自发进行,熵变ΔS>0,ΔH-TΔS<0,可能ΔH>0,其逆反应在低温下能自发进行,逆反应熵变ΔS<0,ΔH-TΔS<0,则该逆反应的ΔH<0,所以该正反应的ΔH>0、ΔS>0,故B正确;
C.活化分子发生碰撞时,只有适当的取向时,才能发生有效碰撞,故C错误;
D.表示在时,的浓度变化量为,故D错误;
故选B。
2. 下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
A. 已知 ,则的能量一定高于
B. 若CH4( g )+2O2(g )=CO2( g )+2H2O( g ) ΔH=-812.3kJ/mol,则甲烷的燃烧热为812.3kJ/mol
C. 500℃、30 MPa下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H = -92.4kJ/mol, 将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应,放出热量46.2 kJ
D. 已知 ,则 和中化学键的总键能大于和中化学键的总键能
【答案】D
【解析】
【详解】A.已知 ,是指2mol H2(g)与1mol O2(g)的能量大于2mol H2O(g)的能量,而的能量不一定高于,选项A错误;
B.燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量,若CH4( g )+2O2(g )=CO2( g )+2H2O( g ) ΔH=-812.3kJ/mol,则甲烷的燃烧热大于812.3kJ/mol,选项B错误;
C.合成氨反应是可逆反应,500℃、30 MPa下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H = -92.4kJ/mol, 将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应,不能生成1molNH3,故放出热量小于46.2 kJ,选项C错误;
D.吸热反应中断裂化学键的总键能大于形成化学键的总键能,选项D正确;
答案选D。
3. 反应A+B→C(放热)分两步进行:①A+B→X(吸热),②X→C(放热)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】第一步反应为吸热反应,说明X的能量比A、B的能量和高;第二步反应为放热反应,则X的能量比生成物C的高,且总反应是放热反应,说明反应物A、B的能量总和比生成物C的高,则只有选项A的图像符合题意;
故选:A。
4. 在一个绝热的、容积固定的密闭容器中,发生可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(m、n、p、q为任意正整数)。下列能说明该可逆反应达到平衡状态的是( )
①混合气体的密度不再发生变化 ②体系的温度不再发生变化 ③A的转化率不再改变 ④各组分的百分含量不再改变 ⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
A. ②③④ B. ①③⑤ C. ②④⑤ D. ①②③④⑤
【答案】A
【解析】
【分析】根据化学平衡状态的特征解答,当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化。
【详解】①体系的密度一直不变,故错误;
②体系的温度不再改变,说明正逆反应速率相等,达平衡状态,故正确;
③A 的转化率不再改变,说明消耗与生成速率相等,达平衡状态,故正确;
④各组分的百分含量不再改变,说明正逆反应速率相等,达平衡状态,故正确;
⑤只要反应发生就有反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,故错误;
答案选A。
【点睛】解题时要注意,选择判断的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态。
5. 催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是
A. 使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行 B. 反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大
C. 使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡 D. 使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知两种催化剂均出现四个波峰,所以使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行,A正确;
B.由图可知该反应是放热反应,所以达平衡时,升高温度平衡向左移动,R的浓度增大,B正确;
C.由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能,所以使用Ⅰ时反应速率更快,反应体系更快达到平衡,C错误;
D.由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快,后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢,所以使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大,D正确;
故选C。
6. 在四个不同容器中、不同条件下进行合成氨反应,根据下列在相同时间内测得的结果判断,生成氨的反应速率最快的是
A. v(H2)=0.01mol·L-1·s-1 B. v(NH3)=0.25mol·L-1·min-1
C. v(H2)=0.3mol·L-1·min-1 D. v(N2)=0.1mol·L-1·min-1
【答案】A
【解析】
【分析】同一化学反应中,同一时间段内,各物质的反应速率之比等于其计量数之比,先把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率进行比较,从而确定选项,注意单位是否相同。
【详解】发生反应:N2+3H22NH3,不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比,故不同物质表示的速率与其化学计量数的比值越大,表示的反应速率越快。
A.v(N2)====0.2mol L-1 min-1;
B.v(N2)===0.125mol L-1 min-1;
C.v(N2)===0.1mol L-1 min-1;
D.v(N2)=0.1mol·L-1·min-1;
反应速率A>B>C=D;
答案选A。
7. 50mL0.5mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热,下列说法正确的是
A. 从实验装置上看,除了缺少环形玻璃搅拌棒外没有其他问题
B. 大烧杯上如不盖硬纸板,测得的中和热数值会偏大
C. 用相同浓度和体积氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和热的数值会偏大
D. 实验中改用60mL0.5mol/L盐酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上实验相比,所放出的热量不相等,但是所求中和热相等
【答案】D
【解析】
【详解】A.从实验装置上看,缺少环形玻璃搅拌棒外,内外烧杯不一样高,热量损失大,A错误;
B.大烧杯上如不盖硬纸板,会导致热量损失大,使测得的中和热数值会偏小,B错误;
C.用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,由于NH3·H2O是弱电解质,电离吸收热量,使测得中和热的数值会偏小,C错误;
D.实验中改用60mL0.5mol/L盐酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上实验相比,所放出的热量不相等,但是由于中和热是反应产生1mol水时所放出的热量,因此所求中和热相等,D正确;
故答案选D。
8. 下列叙述中,不能用勒夏特列原理解释的是
A. 红棕色的气体体系加压后颜色先变深后变浅
B. 向橙色溶液中加入一定浓度的溶液后,溶液变为黄色
C. 对平衡体系增大压强使气体颜色变深
D. 新制氯水光照下颜色变浅
【答案】C
【解析】
【详解】A.缩小容积以增大压强,可以使NO2浓度先明显增大,由于2NO2(g)N2O4(g)的正反应是气体体积减小的方向,增大压强能使平衡正向移动,导致NO2浓度逐渐减小至不变(比原平衡时增大),颜色先变深后变浅,能用勒夏特列原理解释,A不选;
B.碱能中和H+或减小H+浓度,使Cr2O(橙色)+ H2O2CrO(黄色)+ 2H+的平衡正向移动,因此溶液由橙色变为黄色,能用勒夏特列原理解释,B不选;
C.对平衡体系增大压强,采取的措施一般为缩小容器的容积,因此反应物和生成物的浓度均增大,因此混合气体的颜色加深,但平衡不移动,因为正反应是气体体积不变的方向,不能用勒夏特列原理解释,C选;
D.新制的氯水在光照下发生2HClOHCl+O2,Cl2+H2OHCl+HClO,次氯酸浓度减小,平衡正向移动,导致氯气的浓度减小,颜色变浅,可用勒夏特列原理解释,故D不选;
故选C。
9. 甲醇和水蒸气在催化剂下发生重整制氢反应:。下列说法正确的是
A. 正反应的活化能比逆反应的活化能低
B. 恒压条件下充入Ne,有利于提高甲醇平衡转化率
C. 催化剂利于平衡正向移动,使其平衡常数增大
D. 当混合体系密度恒定时,反应达到平衡状态
【答案】B
【解析】
【详解】A.对于反应,为吸热反应,正反应的活化能比逆反应的活化能高,故A错误;
B.恒压条件下充入Ne,体积增大,浓度减小,平衡向气体分子数增大的方向移动,故有利于提高甲醇平衡转化率,故B正确;
C.催化剂能加快反应速率,但对平衡移动无影响,故C错误;
D.如果是定容容器,混合体系密度恒定,无法判断反应是否达到平衡状态,如果不是定容容器,混合体系密度恒定,可以判断反应达到平衡状态,故D错误;
答案选B。
10. 在2L密闭容器中,3molA和1molB发生反应:3A(g)+B(g) 2C(g)+2D(g),10s末时,生成0.6mol/LC,下列说法正确的是
A. 10s内,v(D)=0.12mol/(L·s) B. 10s末时,物质A的转化率为40%
C. 10s末时,B的物质的量为0.4mol D. 10s末时,C的物质的量分数为15%
【答案】C
【解析】
【详解】A. 10s末时,生成0.6mol/LC,由反应可知,生成1.2molC的同时也生成1.2molD,则v(D)=,故A错误;
B.由变化量之比等于化学计量数之比可得,生成1.2molC时,消耗的A的物质的量为1.8mol,则A的转化率=,故B错误;
C.由变化量之比等于化学计量数之比可得,生成1.2molC时,消耗的B的物质的量为0.6mol,则剩余的B的物质的量为1mol-0.6mol=0.4mol,故C正确;
D.由以上分析可知,平衡时A的物质的量为3mol -1.8mol=1.2mol,B的物质的量为0.4mol,C和D的物质的量均为1.2mol,则C 的物质的量分数为=,故D错误;
故选:C。
11. 已知:X(g)+2Y(g)3Z(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0),下列说法不正确的是
A. 0.1mol X和0.2mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3mol
B. 达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变化
C. 反应生成3mol Z(g)时,反应放出的总热量为a kJ
D. 升高反应温度,逆反应速率增大,正反应速率减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.可逆反应中反应物不能完全转化为生成物,该反应为可逆反应,所以0.1mol X和0.2mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3mol,故A正确;
B.可逆反应达到平衡状态时,各物质浓度不变,所以该反应达到平衡状态时,X、Y、Z的浓度都不再发生变化,故B正确;
C.由热化学方程式可知,反应生成3mol Z(g)时,反应放出的总热量为a kJ,故C正确;
D.升高温度增大活化分子百分数,增大有效碰撞几率,则正逆反应速率都增大,故D错误;
故选:D。
12. 某实验小组利用0.1mol/LNa2S2O3溶液与0.2mol/LH2SO4溶液反应研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如表:
实验编号 温度/℃ V(Na2S2O3)/mL V(H2SO4)/mL V(H2O)/mL 出现浑浊时间/s
① 20 5.0 10.0 0 t1
② 20 5.0 5.0 a t2
③ 50 5.0 10.0 0 t3
下列说法不正确的是
A. 实验②中a=5.0
B. t2>t1>t3
C. 实验①、②、③均应先将溶液混合好后再置于不同温度的水浴中
D. 实验探究了浓度和温度对化学反应速率的影响
【答案】C
【解析】
【详解】A.由控制变量法可知,溶液总体积相同,则实验②中加入H2O的体积为5.0mL,才能保持c(Na2S2O3)与实验①一致,故A正确;
B.温度越高、浓度越大,反应速率越快,实验①中硫酸的浓度大,实验③中的温度又比①高,因此反应速率③>①>②,则出现浑浊需要的时间t2>t1>t3,故B正确;
C.由控制变量法可知,实验①、②、③中需要将各组实验H2SO4溶液和Na2S2O3溶液置于一定温度的水浴中,再将H2SO4溶液迅速滴入Na2S2O3溶液中实验,故C错误;
D.实验①②中硫酸浓度不同,实验①③中温度不同,可以探究温度和浓度对化学反应速率的影响,故D正确;
故选C。
13. 下列装置或操作能达到目的的是
A. 装置①用于测定生成氢气速率
B. 装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响
C. 装置③依据U管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应
D. 装置④依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响
【答案】C
【解析】
【分析】装置①生成的氢气可以由长颈漏斗溢出;装置②两种高锰酸钾溶液的浓度不同、颜色不同,不符合控制变量法;Na和水反应放热,广口瓶内气体受热膨胀,U形管左侧液面下降,右侧液面上升;装置④中浓度、温度都不同,无法判断温度对速率的影响;
【详解】装置①生成的氢气可以由长颈漏斗逸出,不能根据生成氢气的体积测定生成氢气的速率,故A错误;装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响,应保证高锰酸钾溶液的浓度相同,用不同浓度的草酸(乙二酸)来做实验,故B错误;Na和水反应放热,广口瓶内气体受热膨胀,U形管左侧液面下降,右侧液面上升,所以装置③能实现目的,故C正确;装置④中浓度、温度都不同,无法判断温度对速率的影响,故D错误。
14. NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间的反应:
CO(g)+ NO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH= -374.3 kJ·mol-1 K=2.5×1060, 反应速率较小。有关该反应的说法正确的是
A. K很大,NO与CO在排入大气之前就已反应完全
B. 增大压强,平衡将向右移动,K> 2.5×1060
C. 升高温度,既增大反应速率又增大K
D. 选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
【答案】D
【解析】
【详解】A.平衡常数很大,表示该反应所能进行的程度大,由于NO与CO反应速率较小,在排入大气之前没有反应完全,故A错误;
B.平衡常数只与温度有关,增大压强,K不变,故B错误;
C.CO(g)+ NO(g)=CO2(g)+N2(g)正反应放热,升高温度,速率加快,平衡逆向移动,K减小,故C错误;
D.选用适宜催化剂可加快反应速率,使尾气得到净化,达到尾气排放标准,故D正确;
选D。
15. 已知反应:2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)生成N2的初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为v=k cx(NO) cy(H2),k为速率常数。在800℃时测得的相关数据如表所示。
实验数据 初始浓度 生成N2的初始速率 /(mol·L-1·s-1)
c(NO)/(mol·L-1) c(H2)/(mol·L-1)
1 2.00×10-3 6.00×10-3 1.92×10-3
2 1.00×10-3 6.00×10-3 4.80×10-4
3 2.00×10-3 3.00×10-3 9.60×10-4
下列说法中不正确的是( )
A. 关系式中x=1、y=2
B. 800℃时,k的值为8×104
C. 若800℃时,初始浓度c(NO)=c(H2)=4.00×10-3mol·L-1,则生成N2的初始速率为5.12×10-3mol·L-1·s-1
D. 当其他条件不变时,升高温度,速率常数将增大
【答案】A
【解析】
【详解】A.将3组实验数据代入v=k cx(NO) cy(H2),中有:
(2.00×10-3)x×(6.00×10-3)y=1.92×10-3,
(1.00×10-3)x×(6.00×10-3)y=4.80×10-4,
(2.00×10-3)x×(3.00×10-3)y=9.60×10-4,
解得:x=2,y=1,故A错误;
B.由A解得800℃时,k=8×104,故B正确;
C.结合B,生成N2的初始速率V=8×104×c2( NO)·c( H2),所以800℃时,初始浓度c(NO)=c( H2)=4.00×10-3mol·L-l,生成N2的初始速率=8×104×(4.00×10-3)2×(4.00×10-3)=5.12×10-3mol/(L·s),故C正确;
D.其他条件不变时,生成N2的初始速率与k成正比:温度越高,反应速率越大,则k增大,故D正确;
故选A
16. 合成氨的反应为。图1表示在一定温度下此反应过程中的能量变化。图2表示在的密闭容器中反应时的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始氢气的物质的量,平衡时的质量分数的变化曲线。下列说法正确的是
A. 由图1可得加入适当的催化剂,E和都减小
B. 图2中,内该反应的平均速率,从起其他条件不变,压缩容器的体积为,则的变化曲线为d
C. 图3中,a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是b点
D. 图3中,和表示温度,对应温度下的平衡常数为,则:
【答案】B
【解析】
【详解】A.加入催化剂活化能E降低,但不影响焓变,△H不变,故A错误;
B.由图2可知,0~10min内氮气的物质的量变化量为0.6mol 0.3mol=0.3mol,v(N2)= ,速率之比等于化学计量数之比,故v(H2)=3v(N2)=3×0.015mol/(L min)=0.045mol/(L min),11min压缩体积,压强增大,平衡向正反应移动,氮气的物质的量小于原平衡,故n(N2)的变化曲线为d,故B正确;
C.图3表示平衡时氨气含量与氢气起始物质的量关系,曲线上各点都处于平衡状态,故a、b、c都处于平衡状态,达平衡后,增大氢气用量,氮气的转化率增大,故a、b、c三点中,c的氮气的转化率最高,故C错误;
D.由图3可知,氢气的起始物质的量相同时,温度T1平衡后,氨气的含量更高,该反应为放热反应,降低温度平衡向正反应移动,故温度T1<T2,温度越高化学平衡越低,故K1>K2,故D错误;
故答案选B。
17. 一定条件下,分别向容积固定的密闭容器中充入A和足量B,发生反应2,测得相关数据如下。下列说法不正确的是
实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ
反应温度/℃ 800 800 850
1 2 1
0.5 1 0.85
放出的热量/kJ a b c
A. 850℃时,反应的化学平衡常数
B. 反应放出的热量:
C. 实验Ⅲ中反应在30min时达到平衡,为
D. 当容器内气体密度不随时间而变化时,反应已达平衡
【答案】B
【解析】
【分析】 。
【详解】A.则850℃时反应的平衡常数,故A正确,但不符合题意;
B.由于反应前后气体体积不变,所以实验Ⅰ和实验Ⅱ为等效平衡,则有,故B错误,符合题意;
C.实验Ⅲ中反应在30min时达到平衡,,故C正确,但不符合题意;
D.容器内气体密度是混合气体的质量和容器容积的比值,反应过程中气体的质量是变化的,而容器容积是不变的,因此当容器内气体密度不随时间而变化时反应达到平衡,故D正确,但不符合题意;
故选:B。
18. 某温度下2 L密闭容器中,3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示。
X Y W
n(起始状态)/mol 2 1 0
n(平衡状态)/mol 1 0.5 1.5
下列说法正确的是( )
A. 升高温度,若W的体积分数减小,则此反应ΔH>0
B. 该温度下,此反应的平衡常数K=6.75
C. 增大压强,正、逆反应速率均增大,平衡向正反应方向移动
D. 该温度下,再向该容器中加入1.5 mol W,达到新平衡时,c(X)=0.25 mol·L-1
【答案】B
【解析】
【详解】由表中数据可以知道△n(X)=1mol、△n(Y)=0.5mol、△n(W)=1.5mol,物质的量变化量之比等于化学计量数之比,所以△n(X):△n(Y):△n(W)=1mol:0.5mol:1.5mol=2:1:3,反应方程式为2X+Y 3W;
A.升高温度W的体积分数减小,平衡向逆反应移动,因为升高温度平衡向吸热反应移动,则逆向为吸热反应,故正反应为放热反应,即△H<0,故A错误;
B.反应方程式为2X+Y 3W,反应前后气体的物质的量相同,可以利用物质的量代替浓度计算平衡常数,所以平衡常数,故B正确;
C.该反应为反应前后气体的物质的量不变的反应,增大压强正、逆反应速率均增大相同的倍数,平衡不移动,故C错误;
D.该温度下,再向该容器中加入1.5molW,设Y变化物质的量为m
2X + Y 3W
起始量(mol) 1 0.5 1.5+1.5=3
变化量(mol) 2m m 3m
平衡量(mol) 1+2m 0.5+m 3-3m
根据W含量相同得到: m=0.25mol;
则达到新平衡时,故D错误。答案选B。
19. 汽车尾气中的NO和CO可在催化剂作用下生成无污染的气体而被除去。在恒容密闭容器中充入1mol CO和0.8mol NO,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ,测得平衡时NO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. 温度:
B. 正反应速率:
C. 平衡常数:
D. 时,测得CO的平衡转化率为40%,则时反应的平衡常数为
【答案】B
【解析】
【详解】A.该反应为放热反应,相同条件下,升高温度,平衡向逆反应方向移动,NO的体积分数增大,根据图象可知T2>T1,故A错误;
B.根据A选项分析,T2>T1,相同条件下,温度越高,反应速率越快,根据图象可知,c点温度高于d点,即v(d)<v(c),故B正确;
C.K只与温度有关,该反应为放热反应,温度越高,K越小,b、d对应温度为T1,a、c对应温度为T2,则有Kb=Kd>Ka=Kc,故C错误;
D.平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,题中没有指明容器的体积,无法计算平衡常数,故D错误;
答案为B。
20. 下列选项正确是
A. 图①可表示的能量变化
B. 图②中表示碳的燃烧热
C. 实验的环境温度为,将物质的量浓度相等、体积分别为的、溶液混合,测得混合液的最高温度如图③所示(已知)
D. 已知稳定性:某反应由两步构成:,反应过程中的能量变化曲线如图④所示
【答案】D
【解析】
【详解】A.图示中反应物的总能量比生成物高,表示的反应为放热反应,而为吸热反应,与图示能量变化不一致,故A错误;
B.碳的燃烧热是指1molC完全燃烧生成二氧化碳放出的热量,图中C的燃烧产物是CO,表示的不是碳的燃烧热,故B错误;
C.酸碱中和反应为放热反应,物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合,V1+V2=60mL,则V1=20mL,V2=40mL时硫酸与氢氧化钠恰好完全反应,放出的热量最多,即横坐标为40时的温度应该最高,实际反应与图象不符,故C错误;
D.已知稳定性顺序为B<A<C,物质的总能量越低越稳定,则物质具有的能量B>A>C,图示中表示的能量变化曲线符合实际,故D正确;
故选:D。
二、填空题(本题包含3个小题,共40分)
21. 完成下列小题
(1)未来新能源的特点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。下列能源中符合未来新能源标准的是___________(填字母)。
①天然气②煤③核能④石油⑤太阳能⑥生物质能⑦风能⑧氢能
A. ①②③④ B. ③⑤⑥⑦⑧ C. ⑤⑥⑦⑧ D. ③④⑤⑥⑦⑧
(2)下列反应中,属于吸热反应的是___________(填字母)。
A. 与水反应 B. 甲烷的燃烧反应
C. 受热分解 D. 锌与盐酸反应
(3)运动会上使用的火炬的燃料一般是丙烷。
①已知丙烷在和条件下完全燃烧生成和液态水时放出的热量为,请写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:___________。
②丙烷在一定条件下发生脱氢反应可以得到丙烯。
已知:
则相同条件下,反应的___________。
③已知的燃烧热为,则和的混合气体完全燃烧,放出的热量为___________。
(4)①已知稀溶液中,与溶液恰好完全反应时,放出热量,写出表示与反应的中和热的热化学方程式___________。
②利用实验装置测量。测量盐酸与溶液反应的热量变化的过程中,若取盐酸,则还需加入___________(填字母)。
A.溶液
B.溶液
C.固体
③某实验小组做了三次中和热测定实验,每次按上述取盐酸和溶液各,并记录如表原始数据:
实验序号 起始温度 终止温度 温差
盐酸 溶液 平均值
1 25.1 24.9 25.0 28.3 3.3
2 25.1 25.1 25.1 28.5 3.4
3 25.1 25.1 25.1 28.6 3.5
已知盐酸、溶液密度均近似为,中和后混合液的比热容,则该反应的中和热___________(保留到小数点后1位)
【答案】(1)C (2)C
(3) ①. C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=-2220kJ·mol-1 ②. +124.2 ③. 7110
(4) ①. H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) -57.3kJ/mol ②. B ③. -56.8 kJ/mol
【解析】
【小问1详解】
煤、石油、天然气是化石能源,核能不可再生,但属干新能源,⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能属干新能源,故答案为C。
【小问2详解】
A.Na2O与水反应是放热反应,故A不选;
B.甲烷的燃烧反应是放热反应,故B不选;
C.CaCO3受热分解是吸热反应,故C选;
D.锌与盐酸反应是放热反应,故D不选;
故选C。
【小问3详解】
①丙烷(C3H8)燃烧的化学方程式为:C3H8+5O2=3CO2+4H2O,11g丙烷的物质的量为=0.25mol,已知11g丙烷(C3H8)在298K和101Kpa条件下完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为555kJ,则1mol丙烷完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为=2220kJ,所以热化学方程式为:C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) =-2220kJ·mol-1;
②丙烷在一定条件下发生脱氢反应可以得到丙烯。
已知:I.;
Ⅱ.;
由盖斯定律可知,I-Ⅱ可得 +124.2 ;
③已知的燃烧热为,C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) =-2220kJ·mol-1,则和的混合气体完全燃烧,放出的热量为2×2220kJ+3×890kJ=7110kJ。
【小问4详解】
①已知稀溶液中,1molH2SO4与NaOH溶液恰好完全反应时,生成2molH2O,放出114.6kJ热量,则生成1mol H2O时放出57.3kJ热量,表示H2SO4与NaOH反应的中和热的热化学方程式为:H2SO4(aq)+NaOH(aq)=H2O(l) -57.3kJ/mol;
②利用实验装置测量。测量盐酸与溶液反应的热量变化的过程中,若取盐酸,需加入稍过量的NaOH溶液,故选B;
③3次温度差分别为:3.3℃,3.4℃,3.5℃,数据均有效,温度差平均值为3.4℃,0.55mol/L的NaOH溶液50mL与0.50mol/L的盐酸50mL进行中和反应生成水的物质的量为0.05L×0.50mol=0.025mol,溶液的质量为:100ml×1g/ml=100g,温度变化的值ΔT为3.4℃来计算,则生成0.025mol水放出的热量为Q=m c ΔT=100g×4.18J/(g ℃)×3.4℃=1421.2J,即1.421kJ,所以实验测得的中和热ΔH=- =-56.8 kJ/mol。
22. 在恒容的密闭容器中,时反应体系中,随时间的变化如表:
时间(s) 0 1 2 3 4 5
0.020 0.013 0.008 0.005 0.005 0.005
(1)写出该反应的平衡常数表达式:___________,达平衡时,的转化率=___________,用表示从内该反应的平均速率___________,己知,该反应是___________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是___________。
A. 单位时间内消耗,同时消耗
B. 单位时间内生成,同时生成
C. 容器内压强保持不变
D. 容器内的密度保持不变
(3)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是___________。
A. 增大的浓度 B. 及时分离出气体
C. 适当升高温度 D. 选择高效的催化剂
【答案】(1) ①. ②. 75% ③. 0.003mol/(L·s) ④. 放热 (2)AC (3)A
【解析】
【小问1详解】
由题给出的方程式可写出该反应的平衡常数表达式K= ,达平衡时,的转化率为×100%=75%,用表示从内该反应的平均速率 =0.003mol/(L·s),己知,说明升温平衡左移,该反应是放热反应。
【小问2详解】
A.单位时间内消耗2a mol NO,同时消耗2a mol NO2,可以说明达到平衡,故A选;
B.单位时间内生成2a mol NO,同时生成a mol O2,是同一反应方向,不能说明达到平衡,故B不选;
C.该反应前后气体的化学计量数不等,恒容条件下容器内压强保持不变可以说明反应达到平衡,故C选;
D.密闭恒容条件下,根据,无论何时容器内的密度都不变,故不可以说明达到平衡,故D不选;
故选AC。
【小问3详解】
A.增大O2的浓度,正反应速率加快,平衡正向移动,故A选;
B.及时分离出NO2气体,反应正向移动,反应速率减小,故B不选;
C.该反应为放热反应,适当升高温度,反应逆向移动,反应速率加快,故C不选;
D.选择高效的催化剂,不会影响平衡移动,反应速率加快,故D不选;
故答案为:A。
23. 工业上利用CO2和H2合成甲醇,既能减少温室气体排放,又能合成重要工业燃料。发生的反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H。其它条件不变时,反应相同时间CO2的转化率随温度T的变化情况如图所示。
回答下面问题:
(1)x点v(正)____v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”,下同),x点的v(正)____y点的v(逆),△H____0。
(2)在某体积不变的绝热刚性容器中发生上述反应,下列说法正确的是____。
A. 混合气体的密度不再发生变化时反应达到化学平衡状态
B. 混合气体的浓度商Qc逐渐增大,最后不再变化时,Qc=Kc
C. 该反应的化学反应速率随着反应的进行不断加快
D. 达到平衡后升高温度,气体压强增大,化学平衡可能正向移动
(3)在一定温度和压强下,若原料气中的CO2和H2的物质的量之比=M,如图是M与CH3OH平衡百分含量(a%)的关系。
①M1=____。
②在平衡状态x点时,CO2的平衡转化率为____%。
③在平衡状态y点时,用百分含量表示的平衡常数K=____。
(4)在合成甲醇的反应中同时存在:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H>0,为了提高CH3OH的选择性,可以采取的措施是____、____(写出两点)。在某密闭容器中通入1molCO2和3molH2,在催化剂作用下,同时发生:①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)和②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),达到平衡后,测得n(CH3OH)=0.3mol,n(CO)=0.1mol,则反应②的化学平衡常数是____(保留三位小数)。
【答案】(1) ①. 大于 ②. 小于 ③. 小于 (2)B
(3) ①. 3(或3:1) ②. 50% ③. 4
(4) ①. 选用合适的催化剂、增大压强 ②. 适当降低温度等 ③. 0.033
【解析】
【小问1详解】
根据图象分析可知,250以前,由于温度低,速率慢,还没达到平衡,则x点的v(正)大于v(逆);250以后达到平衡,温度升高,平衡逆移,反应放热,y点的v(正)等于y点的v(逆),大于平衡前的x点的v(正),答案为:大于;小于;小于;
【小问2详解】
A.混合气体的密度为气体的总质量与气体总体积之比,为衡量,则混合气体的密度不变,反应不一定达到平衡状态,A错误;
B.恒容绝热体系,反应放热,所以温度不断升高,是反应速率不断增大,正向建立平衡,反应物不断减小,生成物不断增大,混合气体的浓度商Qc逐渐增大,最后不再变化时,Qc=Kc,B正确;
C.起初该反应的化学反应速率随着反应的进行不断加快,但反应到一定时间后,反应物的浓度逐渐减小,导致速率会有所下降,C错误;
D.根据分析可知,反应为气体分子数减小的放热反应,结合理想气体状态方程PV=nRT可知,达到平衡后升高温度,平衡逆向移动,D错误;
答案选B;
【小问3详解】
①原料气中的CO2和H2的物质的量之比等于化学计量数之比时,原料利用率最高,CH3OH平衡百分含量(a%)最大,故答案为:3(或3:1);
②在平衡状态x点时,CH3OH平衡百分含量(a%)为25%,二氧化碳初始投入浓度为1mol/L,CO2的平衡转化率为x,则三段式列出如下:
,,解得x=0.5,所以CO2的平衡转化率为=50%;平衡常数;
③在平衡状态y点时投料比虽然改变,但温度不变,所以其平衡常数与投料比为2:1的平衡常数苏相同,结合上问所求即为4;
【小问4详解】
在合成甲醇的反应中同时存在:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H>0,为了提高CH3OH的选择性,可提高主反应的转化率,如选用合适的催化剂、增大压强,或适当降低温度;
在某密闭容器中通入1molCO2和3molH2,在催化剂作用下,同时发生:①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)和②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),达到平衡后,测得n(CH3OH)=0.3mol,n(CO)=0.1mol,则根据三段式思想可知,平衡时n(CO2)=1-0.3-0.1=0.6mol,n(H2)=3-0.33-0.1=2mol,n(H2O)=0.3mol+0.1mol=0.4mol,设密闭容器的体积为V,则反应②的化学平衡常数K=。石家庄市名校2023-2024学年高二上学期10月第一次月考
化学
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
测试范围:选择性必修一、二章。
一、选择题:本大题共20小题,每小题3分,共60分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法中,正确的是
A. 晶体与晶体的反应吸热,因此该反应在室温下是非自发反应
B. 某反应在高温时能自发进行,其逆反应在低温时能自发进行,则该反应的正反应的
C. 活化分子之间碰撞一定是有效碰撞
D. 表示在时,的浓度为
2. 下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
A. 已知 ,则的能量一定高于
B. 若CH4( g )+2O2(g )=CO2( g )+2H2O( g ) ΔH=-812.3kJ/mol,则甲烷的燃烧热为812.3kJ/mol
C. 500℃、30 MPa下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H = -92.4kJ/mol, 将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应,放出热量46.2 kJ
D. 已知 ,则 和中化学键的总键能大于和中化学键的总键能
3. 反应A+B→C(放热)分两步进行:①A+B→X(吸热),②X→C(放热)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是
A. B.
C D.
4. 在一个绝热的、容积固定的密闭容器中,发生可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(m、n、p、q为任意正整数)。下列能说明该可逆反应达到平衡状态的是( )
①混合气体的密度不再发生变化 ②体系的温度不再发生变化 ③A的转化率不再改变 ④各组分的百分含量不再改变 ⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
A. ②③④ B. ①③⑤ C. ②④⑤ D. ①②③④⑤
5. 催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是
A. 使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行 B. 反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大
C. 使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡 D. 使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
6. 在四个不同容器中、不同条件下进行合成氨反应,根据下列在相同时间内测得结果判断,生成氨的反应速率最快的是
A. v(H2)=0.01mol·L-1·s-1 B. v(NH3)=0.25mol·L-1·min-1
C. v(H2)=0.3mol·L-1·min-1 D. v(N2)=0.1mol·L-1·min-1
7. 50mL0.5mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热,下列说法正确的是
A. 从实验装置上看,除了缺少环形玻璃搅拌棒外没有其他问题
B. 大烧杯上如不盖硬纸板,测得的中和热数值会偏大
C. 用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和热的数值会偏大
D. 实验中改用60mL0.5mol/L盐酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上实验相比,所放出的热量不相等,但是所求中和热相等
8. 下列叙述中,不能用勒夏特列原理解释的是
A. 红棕色的气体体系加压后颜色先变深后变浅
B. 向橙色溶液中加入一定浓度的溶液后,溶液变为黄色
C. 对平衡体系增大压强使气体颜色变深
D. 新制氯水光照下颜色变浅
9. 甲醇和水蒸气在催化剂下发生重整制氢反应:。下列说法正确的是
A. 正反应的活化能比逆反应的活化能低
B. 恒压条件下充入Ne,有利于提高甲醇平衡转化率
C. 催化剂利于平衡正向移动,使其平衡常数增大
D. 当混合体系密度恒定时,反应达到平衡状态
10. 在2L密闭容器中,3molA和1molB发生反应:3A(g)+B(g) 2C(g)+2D(g),10s末时,生成0.6mol/LC,下列说法正确的是
A. 10s内,v(D)=0.12mol/(L·s) B. 10s末时,物质A的转化率为40%
C. 10s末时,B的物质的量为0.4mol D. 10s末时,C的物质的量分数为15%
11. 已知:X(g)+2Y(g)3Z(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0),下列说法不正确的是
A. 0.1mol X和0.2mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3mol
B. 达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变化
C. 反应生成3mol Z(g)时,反应放出的总热量为a kJ
D. 升高反应温度,逆反应速率增大,正反应速率减小
12. 某实验小组利用0.1mol/LNa2S2O3溶液与0.2mol/LH2SO4溶液反应研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如表:
实验编号 温度/℃ V(Na2S2O3)/mL V(H2SO4)/mL V(H2O)/mL 出现浑浊时间/s
① 20 5.0 10.0 0 t1
② 20 5.0 5.0 a t2
③ 50 5.0 10.0 0 t3
下列说法不正确的是
A. 实验②中a=5.0
B. t2>t1>t3
C. 实验①、②、③均应先将溶液混合好后再置于不同温度的水浴中
D. 实验探究了浓度和温度对化学反应速率的影响
13. 下列装置或操作能达到目的的是
A. 装置①用于测定生成氢气的速率
B. 装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响
C. 装置③依据U管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应
D. 装置④依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响
14. NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间的反应:
CO(g)+ NO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH= -374.3 kJ·mol-1 K=2.5×1060, 反应速率较小。有关该反应的说法正确的是
A. K很大,NO与CO在排入大气之前就已反应完全
B. 增大压强,平衡将向右移动,K> 2.5×1060
C. 升高温度,既增大反应速率又增大K
D. 选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
15. 已知反应:2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)生成N2初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为v=k cx(NO) cy(H2),k为速率常数。在800℃时测得的相关数据如表所示。
实验数据 初始浓度 生成N2的初始速率 /(mol·L-1·s-1)
c(NO)/(mol·L-1) c(H2)/(mol·L-1)
1 2.00×10-3 6.00×10-3 1.92×10-3
2 1.00×10-3 6.00×10-3 4.80×10-4
3 2.00×10-3 3.00×10-3 9.60×10-4
下列说法中不正确的是( )
A. 关系式中x=1、y=2
B. 800℃时,k的值为8×104
C. 若800℃时,初始浓度c(NO)=c(H2)=4.00×10-3mol·L-1,则生成N2的初始速率为5.12×10-3mol·L-1·s-1
D. 当其他条件不变时,升高温度,速率常数将增大
16. 合成氨的反应为。图1表示在一定温度下此反应过程中的能量变化。图2表示在的密闭容器中反应时的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始氢气的物质的量,平衡时的质量分数的变化曲线。下列说法正确的是
A. 由图1可得加入适当的催化剂,E和都减小
B. 图2中,内该反应的平均速率,从起其他条件不变,压缩容器的体积为,则的变化曲线为d
C. 图3中,a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是b点
D. 图3中,和表示温度,对应温度下的平衡常数为,则:
17. 一定条件下,分别向容积固定的密闭容器中充入A和足量B,发生反应2,测得相关数据如下。下列说法不正确的是
实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ
反应温度/℃ 800 800 850
1 2 1
0.5 1 0.85
放出的热量/kJ a b c
A. 850℃时,反应的化学平衡常数
B. 反应放出的热量:
C. 实验Ⅲ中反应在30min时达到平衡,为
D. 当容器内气体密度不随时间而变化时,反应已达平衡
18. 某温度下2 L密闭容器中,3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示。
X Y W
n(起始状态)/mol 2 1 0
n(平衡状态)/mol 1 0.5 1.5
下列说法正确的是( )
A. 升高温度,若W的体积分数减小,则此反应ΔH>0
B. 该温度下,此反应的平衡常数K=6.75
C 增大压强,正、逆反应速率均增大,平衡向正反应方向移动
D. 该温度下,再向该容器中加入1.5 mol W,达到新平衡时,c(X)=0.25 mol·L-1
19. 汽车尾气中的NO和CO可在催化剂作用下生成无污染的气体而被除去。在恒容密闭容器中充入1mol CO和0.8mol NO,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ,测得平衡时NO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. 温度:
B. 正反应速率:
C. 平衡常数:
D. 时,测得CO的平衡转化率为40%,则时反应的平衡常数为
20. 下列选项正确的是
A. 图①可表示的能量变化
B. 图②中表示碳的燃烧热
C. 实验的环境温度为,将物质的量浓度相等、体积分别为的、溶液混合,测得混合液的最高温度如图③所示(已知)
D. 已知稳定性:某反应由两步构成:,反应过程中的能量变化曲线如图④所示
二、填空题(本题包含3个小题,共40分)
21. 完成下列小题
(1)未来新能源的特点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。下列能源中符合未来新能源标准的是___________(填字母)。
①天然气②煤③核能④石油⑤太阳能⑥生物质能⑦风能⑧氢能
A. ①②③④ B. ③⑤⑥⑦⑧ C. ⑤⑥⑦⑧ D. ③④⑤⑥⑦⑧
(2)下列反应中,属于吸热反应的是___________(填字母)。
A. 与水反应 B. 甲烷的燃烧反应
C. 受热分解 D. 锌与盐酸反应
(3)运动会上使用的火炬的燃料一般是丙烷。
①已知丙烷在和条件下完全燃烧生成和液态水时放出的热量为,请写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:___________。
②丙烷在一定条件下发生脱氢反应可以得到丙烯。
已知:
则相同条件下,反应的___________。
③已知的燃烧热为,则和的混合气体完全燃烧,放出的热量为___________。
(4)①已知稀溶液中,与溶液恰好完全反应时,放出热量,写出表示与反应的中和热的热化学方程式___________。
②利用实验装置测量。测量盐酸与溶液反应的热量变化的过程中,若取盐酸,则还需加入___________(填字母)。
A.溶液
B.溶液
C.固体
③某实验小组做了三次中和热测定实验,每次按上述取盐酸和溶液各,并记录如表原始数据:
实验序号 起始温度 终止温度 温差
盐酸 溶液 平均值
1 25.1 24.9 25.0 28.3 3.3
2 25.1 25.1 25.1 28.5 3.4
3 25.1 25.1 25.1 28.6 3.5
已知盐酸、溶液密度均近似为,中和后混合液的比热容,则该反应的中和热___________(保留到小数点后1位)
22. 在恒容的密闭容器中,时反应体系中,随时间的变化如表:
时间(s) 0 1 2 3 4 5
0.020 0.013 0.008 0.005 0.005 0.005
(1)写出该反应的平衡常数表达式:___________,达平衡时,的转化率=___________,用表示从内该反应的平均速率___________,己知,该反应是___________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是___________。
A. 单位时间内消耗,同时消耗
B. 单位时间内生成,同时生成
C. 容器内压强保持不变
D. 容器内的密度保持不变
(3)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是___________。
A. 增大的浓度 B. 及时分离出气体
C. 适当升高温度 D. 选择高效的催化剂
23. 工业上利用CO2和H2合成甲醇,既能减少温室气体排放,又能合成重要工业燃料。发生的反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H。其它条件不变时,反应相同时间CO2的转化率随温度T的变化情况如图所示。
回答下面问题:
(1)x点的v(正)____v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”,下同),x点的v(正)____y点的v(逆),△H____0。
(2)在某体积不变的绝热刚性容器中发生上述反应,下列说法正确的是____。
A. 混合气体的密度不再发生变化时反应达到化学平衡状态
B. 混合气体的浓度商Qc逐渐增大,最后不再变化时,Qc=Kc
C. 该反应的化学反应速率随着反应的进行不断加快
D. 达到平衡后升高温度,气体压强增大,化学平衡可能正向移动
(3)在一定温度和压强下,若原料气中的CO2和H2的物质的量之比=M,如图是M与CH3OH平衡百分含量(a%)的关系。
①M1=____。
②在平衡状态x点时,CO2的平衡转化率为____%。
③在平衡状态y点时,用百分含量表示的平衡常数K=____。
(4)在合成甲醇的反应中同时存在:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H>0,为了提高CH3OH的选择性,可以采取的措施是____、____(写出两点)。在某密闭容器中通入1molCO2和3molH2,在催化剂作用下,同时发生:①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)和②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),达到平衡后,测得n(CH3OH)=0.3mol,n(CO)=0.1mol,则反应②的化学平衡常数是____(保留三位小数)。