第二章《化学反应的方向、限度与速率》测试题
一、单选题(共12题)
1.下列关于工业合成氨:的说法正确的是
A.增大氮气的浓度,化学反应速率加快,平衡常数增大
B.该反应达平衡状态后,恒温恒容下充入氦气,则正反应速率增大,逆反应速率减小
C.该反应使用催化剂,加快反应速率的原因是降低了活化能,提高了活化分子百分数
D.该反应中反应物的键能之和大于生成物的键能之和
2.H2O2分解过程的能量变化如下图,下列说法错误的是
A.反应的能量变化为E1-E2 B.Fe3+是该反应的催化剂
C.该反应是放热反应 D.H2O比H2O2稳定
3.对于某可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是
A.该反应为放热反应,则该反应只有在低温下才能自发进行
B.保持容器内气体压强不变,向其中加入He,化学反应速率不变
C.保持容器容积不变,向其中加入He,化学反应速率增大
D.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)
4.在①、②、③三个容积不等的恒容密闭容器中,均充入0.1 mol CO与0.2 mol H2,在催化剂的作用下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。测得三个容器中平衡混合物中CH3OH的体积分数随温度的变化如图所示。
下列说法中正确的是
A.该反应的正反应为吸热反应
B.三个容器的容积:①>②>③
C.P点时,向容器②中再充入CO、H2及CH3OH各0.025 mol,此时v正(CO)D.P点时,H2的转化率为75%
5.科学家曾尝试用焦炭消除烟气中的SO2,其反应原理为2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g) ΔH<0。一定温度下,向2L的恒容密闭容器中充入2molSO2,并加入合适的催化剂以及足量的焦炭(固体物质的体积可以忽略),反应过程中用压力计测得容器内压强的变化如表所示。
t/min 0 5 10 15 20 25
p/MPa 8.4 9.3 9.9. 10.3 10.5 10.5
下列说法正确的是
A.其他条件不变,升高温度,正反应速率增大,SO2的平衡转化率也增大
B.其他条件不变,往体系中再加入一定量的焦炭,再次平衡时SO2的体积分数减小
C.若用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率,则在0~10min内平均反应速率v(SO2)=0.075MPa min-1
D.该温度下平衡常数Kp=2.1MPa
6.下列哪种说法可以证明N2+3H22NH3已达到平衡状态
A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成
B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键断裂
C.1个N≡N键断裂的同时,有2个N-H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键形成
7.CH4与CO2重整可以同时利用两种温室气体,其工艺过程中涉及如下反应:
反应①:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247.4kJ·mol-1
反应②:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1
反应③:CH4(g)+O2(g) CO(g)+2H2(g) ΔH3= -35.6kJ·mol-1
一定条件下,向体积为VL的密闭容器中通入CH4、CO2各1.0mol及少量O2,测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图所示,下列说法正确的是
A.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-283kJ·mol-1
B.图中曲线a和b分别代表产物CO和H2
C.温度高于900K时,H2O的含量下降的原因之一是反应③向逆向进行
D.升高温度和增加压强均能使CO的产量增加
8.在密闭容器中投入一定量反应物发生储氢反应: ,在某温度下,达到平衡状态后,测得氢气压强为2 MPa,下列说法不正确的是
A.当的浓度不再变化时,该反应达到平衡状态
B.若温度不变,缩小容器容积至原来的一半,重新达到平衡时的压强仍为2MPa
C.其他条件不变,扩大容器的容积,重新达到平衡时增多
D.增大压强,降低温度,有利于储氢
9.已知:乙二醛可被催化氧化为乙醛酸,其反应为2OHC-CHO(g)+O2(g)2OHC-COOH(g) △H。一定条件下,按照的投料比进行上述反应,乙二醛的平衡转化率(α)和催化剂的催化效率随温度的变化如图所示。下列叙述正确的是
A.△H>0
B.b点时,乙二醛的体积分数为33.33%
C.生成乙醛酸的速率:v(a)>v(b)>v(c)
D.a、b、c三点中,a点乙醛酸的体积分数最小
10.1,3-丁二烯(CH2=CH-CH=CH2)与HBr发生1,2-加成反应分两步进行:第一步H+进攻1,3-丁二烯生成碳正离子();第二步Br-进攻碳正离子完成1,2-加成反应,反应过程中的能量变化如下图所示。下列说法正确的是
A.两步均为放热反应
B.该总反应为吸热反应
C.第一步反应速率小于第二步反应速率
D.加入催化剂可以改变该反应的反应热
11.下列表格中的各种情况,可以用下图曲线表示的是
反应 纵坐标 a b
A 相同质量的氨,在同一容器中2NH3N2+ 3H2 氨气的转化率 400℃ 500℃
B 在体积可变的恒压容器中,体积比1︰3的N2、H2,N2+ 3H2 2NH3 氢气的转化率 500℃ 400℃
C 在体积可变的恒压容器中,体积比1︰3的N2、H2,N2+ 3H2 2NH3 氨气的浓度 活性一般的 催化剂 活性高的 催化剂
D 2 molSO2和1 molO2,在相同温度下2SO2+ O22SO3 SO3物质的量 10个大气压 2个大气压
A.A B.B C.C D.D
12.一定条件下,将一定量的CO2和H2混合气体通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。
已知:Ⅰ. CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g);ΔH=+41 kJ·mol-l。
Ⅱ. CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g);ΔH=-165 kJ·mol-1。
在两种不同催化剂作用下反应相同时间,CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化关系如图所示(CH4选择性=×100%)。
下列说法不正确的是
A.反应CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g);ΔH=-206 kJ·mol-1
B.在280 ℃条件下反应制取CH4,应选择催化剂A的效果较好
C.260~300 ℃间,使用催化剂A或B,升高温度时CH4的产率都增大
D.M点可能是该温度下的平衡点,延长反应时间,不一定能提高CH4的产率
二、填空题(共8题)
13.在10L密闭容器中充入4mol N2、12mol H2,控制条件发生反应:N2+3H22NH3,4min时测得c(NH3)=0.2mol·L-1,问:
(1)4min时c(N2)、c(H2)分别是多少?
(2)4min内该反应的反应速率有几种表示方式?它们之间的关系是怎样的?把结果填入下表中:
N2 H2 NH3
变化浓度/mol·L-1
反应速率/mol·L-1·min-1
反应速率数值之间的关系
(3)所计算出的反应速率是否是4min时该反应的瞬时速率?为什么?
14.830K时,在密闭容器中发生下列可逆反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0 ;试回答下列问题:
(1)若起始时c(CO)="2" mol·L-1,c(H2O)="3" mol·L-1,达到平衡时CO的转化率为60%,则在此温度下,该反应的平衡常数K=
(2)在相同温度下,起始物质按下列四种配比充入该容器中,c(H2O)=2mol·L-1,c(CO)=c(CO2)="1" mol·L-1, c(H2)="1.5" mol·L-1,则此时该反应是否达到平衡状态 (填“是”与“否”),此时v(正) v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)若降低温度,该反应的K值将 ,该反应的化学反应速率将 (均填“增大”“减小”或“不变”)。
15.恒温恒容条件下,将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L 的密闭容器中发生如下反应:2A(g)+B(g) xC(g)+2D(s),2 min时反应达到平衡状态,此时剩余1.2 mol B,并测得C的浓度为1.2 mol·L-1。
(1)从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为 。
(2)x= 。
(3)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是 (填字母)。
A.压强不再变化
B.气体密度不再变化
C.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
D.A的百分含量保持不变
(4)反应达到平衡状态时,物质A的转化率是 ,B的体积分数是 。
16.反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑的能量变化趋势如图所示:
(1)该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)若要使该反应的反应速率加快,下列措施可行的是 (填字母)。
A.将铁片改为铁粉 B.改稀硫酸为98%的浓硫酸 C.升高温度
(3)若将上述反应设计成原电池,装置如图,B电极有气泡产生,则B为 (填“正”或“负”)极,其电极反应式为 。
17.在一定体积的密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如表:回答下列问题:
T/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
(2)该反应为 反应(选填吸热、放热)。
(3)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。此温度下加入2molCO2(g)和2molH2(g),充分反应,达到平衡时,H2的转化率为 。
(4)在800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为:CO2(g)为2 mol/L,H2(g)为2mol/L,CO(g)为1mol/L,H2O(g)为3mol/L,则正、逆反应速率的关系为v(正) v(逆)(填<、>、或=)
18.化学反应速率与生产、生活密切相关。
(1)A学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,他在 100mL 稀盐酸中加入足量的锌粉,用排水集气法收集反应放出的氢气,实验记录如下(累计值):
时间(min) 1 2 3 4 5
氢气体积(mL)(标况) 50 120 232 290 310
①反应速率最大的时间段是 (填“0~1” “1~2” “2~3” “3~4” “4~5”)min,原因是: 。
②反应速率最小的时间段是 ,原因是: 。
③2~3min 内该反应的反应速率(HCl)= mol·L-1·min-1(设溶液体积不变)。
(2) B 学生也做同样的实验,但由于反应太快,测不准氢气体积,故想办法降低反应速率,请你帮他选择在盐酸中加入下列 (填字母)以减慢反应速率,同时不影响生成氢气的量。
A.蒸馏水 B.NaOH 溶液 C.Na2CO3溶液 D.CuSO4溶液 E.NaCl 溶液
(3)根据化学反应速率理论,联系化工生产实际,下列说法正确的是 (填字母)。
a.化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品
b.催化剂的使用是提高产品产率的有效方法
c.正确利用化学反应速率可以提高化工生产的综合经济效益
19.氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:
(1)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是 。
a.容器内气体压强保持不变
b.吸收y mol H2只需1 mol MHx
c.若降温,该反应的平衡常数增大
d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)
(2)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为 。
20.燃煤排放的尾气中含有二氧化硫、氮氧化物(主要为NO)等污染物,工业上采用不同的方法脱硫脱硝。
(1)工业用漂白粉溶液脱硫脱硝,SO2和NO转化率分别达到100%和92.4%。
①写出漂白粉溶液与SO2反应的离子方程式: 。
②相对于SO2,NO更难脱除,其原因可能是 。(填字母)
a.该条件下SO2的氧化性强于NO
b.燃煤排放的尾气中NO的含量多于SO2
c.相同条件下SO2在水溶液中的溶解性强于NO
③NO转化率随溶液pH变化如图所示。NO中混有SO2能提高其转化率,其原因可能是 。
(2)工业上把尾气与氨气混合,通过选择性催化剂,使NO被氨气还原为氮气,SO2吸附在催化剂表面:当催化剂表面SO2达到饱和后,进行催化剂再生同时产生亚硫酸铵而脱硫。
①NO脱除的化学反应方程式为 。
②工业上催化剂再生采取的措施为 。
(3)电子束尾气处理技术是用电子束照射含有水蒸气和空气的尾气,产生强活性O把NO和SO2氧化而除去。在实际处理中需向尾气中通入一定量氨气,这样处理得到的产物为 (写化学式)。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】A.增大氮气的浓度,单位体积内活化氮气分子总数增大,化学反应速率加快,但化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,A错误;
B.该反应达平衡状态后,恒温恒容下充入氦气,氮气、氢气、氨气的浓度均不变,则正反应速率、逆反应速率均不变,B错误;
C.催化剂能降低活化能,部分普通分子转化为活化分子,故提高了活化分子百分数,有效碰撞几率增大,反应速率增大,C正确;
D.工业合成氨反应为放热反应,则由=反应物的总键能-生成物的总键能<0可知反应物的总键能<生成物的总键能,D错误;
答案选C。
2.A
【详解】A.催化剂能降低反应的活化能,但不能改变反应的能量变化,反应热等于正反应的活化能与逆反应的活化能的差,由图可知,该反应的能量变化不等于E1-E2,故A错误;
B.由图可知,铁离子能降低反应的活化能,是该反应的催化剂,故B正确;
C.由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,故C正确;
D.由图可知,过氧化氢分解生成水和氧气是放热反应,说明水分子的能量小于过氧化氢的能量,水的稳定性强于过氧化氢,故D正确;
故选A。
3.D
【详解】A.该反应为气体分子数增多的放热反应则ΔH<0、ΔS>0,则该反应在低温高温都能自发进行,A错误;
B.保持容器气体压强不变,加入,容器的体积会增大,反应物和生成物的浓度均减小,则正逆反应速率均减小,B错误;
C.保持容器容积不变,向其中加入,反应物和生成物的浓度都不变,化学反应速率不变,C错误;
D.时,正反应速率和逆反应速率相等,反应到达平衡状态,D正确;
故选D。
4.D
【分析】据图象可知,甲醇的体积分数随温度的升高而降低,说明升温使平衡逆向移动,正反应放热,△H<0;由CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可知,增大压强,平衡正向移动,甲醇的体积分数增大,故三个容器中的压强大小为①>②>③,对应容积大小关系:①<②<③。
【详解】A.据分析可知,正反应为放热反应,A错误;
B.据分析可知,对应容积大小关系:①<②<③,B错误;
C.据图象可知,P点时,容器②中甲醇的体积分数为50%,列三段式如下: ,则有×100% =50%,解得x=0.075mol,设容器②体积为aL,则该状态下的平衡常数K=,当再充入CO、H2及CH3OH各0.025 mol时,此时各物质的物质的量分别为:0.05mol、0.075mol、0.01mol,此时的浓度商Qcv逆(CO),C错误;
D.结合C详解,H2的转化率==75%,D正确;
答案选D。
5.D
【详解】A.升高温度,正反应速率增大,但平衡逆向移动,SO2的平衡转化率也减小,A错误;
B.其他条件不变,往体系中再加入一定量的焦炭,平衡不移动,则再次平衡时SO2的体积分数不变,B错误;
C.列化学平衡三段式,
则8.4+x=9.9,解得x=1.5,在0~10min内平均反应速率v(SO2)=,C错误;
D.列化学平衡三段式,
则8.4+x=10.5,解得x=2.1,Kp==2.1MPa,D正确;
故选D。
6.A
【分析】可逆反应N2+3H22NH3是反应前后气体体积减小的反应,达到平衡状态时,同一物质的正逆反应速率相等,各物质的浓度不变,由此衍生的一些物理量也不变,据此分析解答。
【详解】A. 1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成,表示正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故A正确;
B. 1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键断裂,都是正反应速率,无法判断是否达到平衡状态,故B错误;
C. 1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂,表示正逆反应速率相等,达到了平衡状态,现只有2个N-H键断裂,故C错误;
D. 1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键形成,表示的都是正反应速率,无法判断是否达到平衡状态,故D错误;
故答案选A。
7.C
【详解】A.根据盖斯定律,2(③-①)可得2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=2(ΔH3-ΔH1)=-566kJ·mol-1,故A错误;
B.根据反应①②③可知,反应产物有CO、H2和H2O,生成的H2会在反应②中与CO2反应生成CO,CO的产量高于H2,所以曲线a表示的产物为H2,曲线b表示CO,故B错误;
C.反应②为吸热反应,升高温度后,反应向正反应向进行;但温度升高反应③逆向移动,甲烷浓度增大,反应①会正向移动,CO浓度增大、CO2浓度减少,反应②逆向移动,导致H2O的含量下降,则 H2O的含量下降的原因之一是反应③向逆向进行,故C正确;
D.反应①③为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO的产量降低,故D错误;
答案选C。
8.A
【详解】A.LaNi5是固体,在反应过程中,其浓度始终不变,不能根据固体的浓度不变判断反应是否达到平衡状态,A错误;
B.温度不变,缩小容器的容积至原来的一半,平衡常数Kp=不变,则重新达到平衡时H2的压强仍为2 MPa,B正确;
C.扩大容器的容积,相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,则n(H2)增多,C正确;
D.该反应的正反应是气体分子总数减小的放热反应,因此增大压强、降低温度,平衡正向移动,有利于储氢,D正确。
故选:A。
9.B
【详解】A.随着温度的升高,转化率降低,这说明升高温度平衡向逆反应方向进行,则△H<0,A错误;
B.b点时转化率是0.6,则根据方程式可知,因此b点时乙二醛的体积分数为0.8/2.8×100%=33.33%,B正确;
C.温度越高,催化效率越高,化学反应速率越快,而b点的温度低、催化效率高,c点的温度高、催化效率低,所以无法比较速率大小,C错误;
D.a、b、c三点中,a点转化率最大,则乙醛酸的体积分数最大,D错误;
答案选B。
10.C
【详解】A.根据图示可知:第一步反应中生成物的能量比反应物的高,因此该反应是吸热反应;第二步反应中反应物的能量比生成物的高,因此第二步反应是放热反应,A错误;
B.根据图示可知:反应物的总能量比生成物的总能量高,所以该总反应为放热反应,B错误;
C.反应的活化能越大,发生反应需要的条件就越高,反应就越不容易发生,该反应的化学速率就越小。根据图示可知:第一步反应的活化能远大于第二步反应的活化能,所以第一步反应速率小于第二步反应速率,C正确;
D.加入催化剂可以改变反应途径,降低反应的活化能,使反应在较低条件下进行,但不能改变物质的始态和终态,不能改变反应物、生成物的总能量,因此催化剂不能改变化学反应的反应热,D错误;
故合理选项是C。
11.B
【详解】A.b温度大于a,所以b所以速率大于a,与图象不符,故不选A;
B.a温度大于b,a反应速率大于b;N2+ 3H22NH3正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,氢气的转化率降低,所以a氢气的转化率低于b,与图象相符,故选B;
C.使用活性高的催化剂反应速率快,反应速率b大于a;使用活性高的催化剂平衡不移动,a、b氨气的浓度相同,与图象不符,故不选C;
D.a压强大于b,压强越大反应速率越快,反应速率a大于b,增大压强,2SO2+ O22SO3平衡正向移动,SO3物质的量增大,与图象不符,故不选D;
选B。
12.D
【详解】A.根据盖斯定律反应Ⅱ-反应Ⅰ可得CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g) ΔH=-165 kJ·mol-1-41 kJ·mol-l=-206 kJ·mol-1,A正确;
B.据图可知在280 ℃条件下反应,使用催化剂A时CH4的选择性更高,B正确;
C.由图可知,260~300 ℃间,使用催化剂A或B,升高温度时CO2的转化率都增大,CH4的选择性都增大,则产率都增大,C正确;
D.据图可知选用催化剂A时,在与M点相同温度条件下,CO2有更高的转化率,而催化剂不影响平衡,说明M点一定不是平衡点,D错误;
综上所述答案为D。
13.(1)c(N2)=0.3mol·L-1,c(H2)=0.9mol·L-1
(2) 0.1 0.3 0.2 0.025 0.075 0.05 v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2
(3)不是,因为所求反应速率是用4min内浓度的改变量来表示的,所以其是4min内的平均反应速率,不是4min末的瞬时速率
【详解】(1)由题干已知列三段式如下
故4min时c(N2)=0.3mol·L-1,c(H2)=0.9mol·L-1。
(2)由第一问可知,N2的变化浓度为0.1mol·L-1,H2的变化浓度为0.3mol·L-1,NH3的变化浓度为0.2mol·L-1;4min内该反应的反应速率的表示方法:v(N2)==0.025mol·L-1·min-1,v(H2)==0.075mol·L-1·min-1,v(NH3)==0.05mol·L-1·min-1;v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=0.025∶0.075∶0.05=1∶3∶2。
(3)反应速率是4min内的平均反应速率,不是瞬时速率,是用4min内浓度的改变量来表示的,不是用4min末的浓度来表示的。
14. 1 否 大于 增大 减小
【分析】(1)根据三段式解题法,求出反应混合物各组分浓度的变化量、平衡时各组分的浓度,代入平衡常数表达式计算平衡常数;
(2)计算常数的浓度商Qc、平衡常数,与平衡常数比较判断反应进行方向,据此解答;
(3)该反应是放热反应,降低温度,平衡向着正向移动,K值增大,反应速率减小。
【详解】(1)平衡时CO的转化率为60%,则CO的浓度变化量=2×60%=1.2mol,则:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始量 2 3 0 0
变化量 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡量 0.8 1.8 1.2 1.2
故平衡常数K=1.2×1.2/0.8×1.8=1;
答案是:1;
(2)在相同温度下(830K),起始物质按下列四种配比充入该容器中,c(H2O)=2mol·L-1,c(CO)=c(CO2)=1mol·L-1,c(H2)=1.5 mol·L-1,反应的平衡常数不变,根据浓度商QC=1.5×1/2×1=0.75<1,故平衡向正反应进行,此时V(正)> V(逆);反应未到平衡状态;
答案是:否;大于;
(3)温度降低,该反应是放热反应,化学平衡向着正向移动,二氧化碳和氢气浓度增大,一氧化碳和水的浓度减小,平衡常数K增大;降低温度,反应速率减小;
答案是:增大;减小。
15. 0.6 mol·L-1·min-1 3 BD 80% 30%
【详解】(1)C的浓度变化1.2mol/L,所以生成C的平均反应速率为:;
(2)结合(1)可知平衡时C的物质的量为×2L=2.4mol,列反应的三段式为:
所以0.8x=2.4,解得x=3;
(3)2A(g)+B(g) 3C(g)+2D(s):
A.该反应是气体分子总数不变的反应,压强始终不变,压强不变不能作为判断平衡的标志,A错误;
B.气体密度计算公式:,该反应的D为非气体,当密度不变时,说明不再变化,反应已达平衡,所以气体密度能作为判断平衡的标志,B正确;
C.消耗A和消耗B都意味着反应正向进行,因此,无法证明,反应不一定平衡,不能作为判断平衡的标志,C错误;
D.A的百分含量保持不变,说明反应正逆反应速率相等,已达平衡,能作为判断平衡的标志,D正确;
答案选AD。
(4)列反应的三段式为:,则反应达到平衡状态时,物质A的转化率==80%;B的体积分数==30%。
16. 放热 AC 正 2H++2e-=H2↑
【分析】原电池中,还原剂在负极失去电子发生氧化反应,电子从负极流出,电子沿着导线流向正极,正极上氧化剂得到电子发生还原反应,内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极,燃料电池中,通入燃料的一极为负极,通入助燃物的一极为正极,据此分析回答;
【详解】(1)由图:反应物总能量大于生成物总能量,则该反应为放热反应;
(2)A. 将铁片改为铁粉,增大反应物接触面积,化学反应速率加快,故A符合题意; B. 将稀硫酸改为浓硫酸,浓硫酸和铁发生钝化现象而阻止进一步反应,所以化学反应速率减慢,故B不符合题意;C. 升高温度,化学反应速率加快,故C符合题意;故选AC;
(3)Cu、Fe和稀硫酸构成原电池,易失电子的金属Fe作负极,负极上电极反应式为Fe-2e-=Fe2+;另一种金属Cu作正极;Cu电极上氢离子得电子生成氢气,所以看到的现象是有无色气体生成,电极反应式为2H++2e-═H2↑,电子由负极Fe流向正极Cu。
【点睛】熟练掌握影响速率的因素、原电池的工作原理是解题关键。
17. c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2) 吸 830 50% >
【详解】(1)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的化学平衡常数表达式K=c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2),因此,本题正确答案是:c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2);
(2)根据图表可知随着温度的升高,平衡常数逐渐增大,说明该反应属于吸热反应;答案:吸。
平衡状态是指正逆反应速率相等,各物质的量不再改变的状态。针对该反应两边气体系数相同,反应过程中各物质的总物质的量是定值,总压强也是定值,不能做为平衡判断的标志,而d项只是一个特例,与是否平衡没有关系
(3)由c(CO2) c(H2)=c(CO) c(H2O),可知K=1,由表中数据可查得为830℃; 此温度下加入2molCO2(g)和2molH2(g),充分反应,达到平衡时,
由反应CO2(g) + H2(g) CO(g)+ H2O
起始量: 2/v 2/v 0 0
变化量 x x x x
平衡量 2/v-x 2/v-x x x
K=x2/(2/v-x)2=1,解得x=1/v ,H2的转化率=1/2100=50; 答案:830; 50。
(4)由图表可知:800℃时,K=0.9,由反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)可知,Q=13/22=0.75<0.9,所以平衡应正向移动,v(正)>v(逆0);答案:>。
18. 2min~3min 反应放热,温度对反应速率的影响占主导作用,升高温度,反应速率加快 4min~5min 4min~5min时,浓度对反应速率影响占主导作用,H+的浓度减小,反应速率减慢 0.1mol/(L min) AE ac
【详解】(1)①从表中数据看出2 min~3 min收集的氢气比其他时间段多,虽然反应中c(H+)下降,但主要原因是Zn置换H2的反应是放热反应,温度升高反应速率增大;
②4 min~5 min收集的氢气最少,虽然反应中放热,但主要原因是c(H+)下降,反应物浓度越低,反应速率越小;
③在2~3min时间段内,n(H2)==0.005mol,由n(H2)~2n(HCl),n(HCl)=0.01mol,(HCl)==0.1mol/(L min);
(2) A.加入蒸馏水,氢离子的浓度减小,反应速率减小,H+的物质的量不变,氢气的量也不变,A选;
B.加入NaOH溶液,OH-能与氢离子反应,氢离子的浓度减小,反应速率减小,H+的物质的量减小,氢气的量也减小,B不选;
C.加入Na2CO3溶液,与氢离子反应,氢离子的浓度减小,反应速率减小,H+的物质的量减小,氢气的量也减小,C不选;
D.加入CuSO4溶液,锌能置换出铜,锌、铜、稀盐酸形成原电池,加快了化学反应速率,氢气的量不变,D不选;
E.加入氯化钠溶液,减小氢离子的浓度,反应速率减小,H+的物质的量不变,氢气的量也不变,E选;
答案为AE。
(3)a.化学反应速率为表示反应快慢的物理量,反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品,a说法正确;
b.催化剂的使用是提高反应速率,但不影响化学平衡,不能提高产品产率,只能缩短反应时间,b说法错误;
c.化学反应速率及平衡都影响化工生产的经济效益,故正确利用化学反应速率可以提高化工生产的综合经济效益,c说法正确;
答案为ac。
19. ac 光能转化为化学能
【详解】(3)MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0,该反应属于气体的物质的量发生变化的反应。
a.k=C2(H2),只要温度不变,K就是定值,则氢气平衡浓度为定值,故a正确;
b.该反应为可逆反应,吸收ymol H2需要大于1 mol 的MHx,故b错误;
c.降低温度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,故c正确;
d.向容器内通入少量氢气,相当于增大压强,平衡正向移动,v(放氢)<v(吸氢),故d错误;
正确答案:ac。
(4)利用太阳能直接分解水制氢,是将光能转化为化学能;
正确答案:光能转化为化学能。
20. Ca2++ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl-+2H+ c SO2与漂白粉反应促使溶液pH降低(或SO2溶于水形成酸性溶液),导致次氯酸浓度增大,氧化性增强; 6NO+4NH35N2+6H2O 催化剂转入足量氨水中浸泡 (NH4)2SO4、NH4NO3
【详解】(1)①漂白粉中含有CaCl2和Ca(ClO)2,其中Ca(ClO)2是漂白粉的有效成分,具有强氧化性,与SO2的反应的离子方程式为Ca2++ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl-+2H+;故答案为Ca2++ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl-+2H+;
②a.根据①的分析,体现SO2的还原性,应是该条件下SO2的还原性强于NO,故a错误;
b.反应物的转化率与物质的含量多少无关,且煤燃烧产生SO2多于NO,故b错误;
c.相同条件下,SO2的水溶液中的溶解性强于NO,使用漂白粉进行脱硫、脱硝时,在水溶液环境中进行,气体的溶解度越高,则反应的可能性越高,与事实相符,故c正确;
答案为c;
③脱硝的反应方程式为2NO+3ClO-+H2O=2H++2NO+3Cl-,如图所示,NO的转化率随pH的降低而升高,漂白粉与SO2发生的离子方程式为Ca2++ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl-+2H+,溶液的酸性增强,使次氯酸的浓度增大,氧化性增强,有利于NO的转化;故答案为SO2与漂白粉反应促使溶液pH降低(或SO2溶于水形成酸性溶液),导致次氯酸浓度增大,氧化性增强;
(2)①NO被氨气还原为N2,其反应方程式为6NO+4NH35N2+6H2O;故答案为6NO+4NH35N2+6H2O;
②根据题中信息,当催化剂表面SO2达到饱和,进行催化剂再生同时产生亚硫酸铵而脱硫,将催化剂转入足量氨水中浸泡,利用氨水显碱性,SO2为酸性氧化物,SO2转化成亚硫酸铵,达到催化剂的再生;故答案为将催化剂转入足量氨水中浸泡;
(3)强活性O把NO和SO2氧化生成HNO3和H2SO4,再通入一定量氨气,得到产物为(NH4)2SO4、NH4NO3;故答案为(NH4)2SO4、NH4NO3。
答案第1页,共2页
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