6.2 化学反应的限度与速率 同步测试
一、单选题
1.用H2O2分解制取氧气,反应速率最大的是( )
A.0℃下, 2 mol L 1 H2O2溶液
B.0℃下, 5 mol L 1 H2O2溶液
C.25℃下,2 mol L 1 H2O2溶液
D.25℃下,5 mol L 1 H2O2溶液与二氧化锰
2.日常生活中的下列做法,与调控反应速率有关的是( )
①食品抽空气后真空包装②在铁制品表面刷油漆③大煤块先碾成颗粒再烧④用冰箱冷藏食物
A.②③④ B.④ C.②④ D.①②③④
3.25 ℃ 时,相同的镁条与下列酸溶液反应,反应开始时放出 H2 最快的是( )
A.20 mL 1 mol·L-1硝酸 B.10mL 1 mol·L-1醋酸
C.10mL 1 mol·L-1硫酸 D.20 mL 1 mol·L-1盐酸
4.对于可逆反应A(g)+3B(s) 2C(g)+2D(g),在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示的反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.3 mol·L-1·s-1 B.v(B)=1.2 mol·L-1·s-1
C.v(D)=0.8 mol·L-1·min-1 D.v(C)=0.5 mol·L-1·s-1
5.对于 A2+3B2 2C 的反应,以下化学反应速率的表示中,反应速率最快的是( )
A.v(A2) = 0.4 mol·L-1·s-1 B.v(B2) = 0.8 mol·L-1·s-1
C.v(C) = 0.6 mol·L-1·s-1 D.v(B2) = 4.2 mol·L-1·min-1
6.已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=xkJ·mol–1,不同条件下反应过程能量变化如图所示。下列说法中错误的是( )
A.反应的ΔH<0
B.过程b使用了催化剂
C.使用催化剂可以提高SO2的平衡转化率
D.过程b发生两步反应,第一步为吸热反应
7.把镁片放入盛有过量稀醋酸的试管中,改变下列条件不影响氢气产生速率的是( )
A.将镁片改为镁粉 B.增大该醋酸的用量
C.加热 D.添加少量的冰醋酸
8.一定条件下,在一容积为2L的密闭容器中发生吸热反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),下列有关反应速率的说法正确的是( )
A.增加C的物质的量可以加快该反应的速率
B.压缩容器,可以使正逆反应的速率均加快
C.升高温度,可以使正反应速率加快,逆反应速率减慢
D.容器体积不变的条件下充入氩气,可以增大压强,加快反应速率
9.在某催化剂作用下,乙炔选择性加成反应C2H2(g)+ H2(g) C2H4(g) ΔH <0速率方程为v正=k正c(C2H2)·c(H2),v逆=k逆c(C2H4)(k正、k逆为速率常数,只与温度、催化剂有关)。一定温度下,在2 L恒容密闭容器中充入1 mol C2H2(g)和1 mol H2(g),只发生上述反应。测得C2H4的物质的量如表所示。
t/ min 0 5 10 15 20
n/ mol 0 0.3 0.5 0.6 0.6
下列叙述正确的是
A.0~10 min内,v(H2)=0.05 mol·L-1·min- 1
B.升高温度,k正增大的倍数大于k逆增大的倍数
C.净反应速率(v正-v逆)由大到小最终等于0
D.在上述条件下,15min时2k逆=15k正
10.一定温度下,向 溶液中加入适量 溶液,不同时刻测得生成 的体积(已折算为标准状况)如下表所示:
t/min 0 2 4 6
V(O2)/mL 0 9.9 17.2 22.4
资料显示,反应分两步进行:①2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+,②H2O2+2Fe2++2H+= 2H2O+2Fe3+。反应过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )
A. 的作用是增大过氧化氢的分解速率
B.反应①是吸热反应、反应②是放热反应
C. 内,平均反应速率:
D.反应 的 H=E1-E2<0
11.在两个密闭的锥形瓶中,0.05 g形状相同的镁条(过量)分别与2 mL 2 mol·L 1的 盐酸和醋酸反应,测得容器内压强随时间的变化曲线如下图。下列说法正确的是( )
A.①代表的是盐酸与镁条反应时容器内压强随时间的变化曲线
B.任意相同时间段内,盐酸与Mg反应的化学反应速率均快于醋酸与Mg反应的化学反应速率
C.反应中醋酸的电离被促进,两种溶液最终产生的氢气总量基本相等
D.1 mol·L 1 NaOH溶液完全中和上述两种酸溶液,盐酸消耗NaOH溶液的体积更大
12.汽车尾气中NO产生的反应为 。一定条件下,等物质的量和在恒容密闭容器中反应,曲线a表示该反应在温度T下随时间(t)的变化,曲线b表示该反应在某一起始条件改变时随时间(t)的变化。下列叙述不正确的是( )
A.温度T下、0-40s内
B.曲线b对应的条件改变可能是充入氧气
C.M点小于N点
D.若曲线b对应的条件改变是升高温度,则
13.可逆反应2NO2 N2O4 △H<0在密闭容器中反应,达到平衡状态,要使混合气体颜色加深,可采取的方法是( )
①减小压强;②缩小体积;③升高温度;④充入氦气
A.②④ B.①③ C.②③④ D.②③
14.根据v t图分析外界条件改变对可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g) ΔH<0的影响。该反应的速率与时间的关系如图所示:( )
可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是
A.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
B.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂
C.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
15.反应速率的加快可以缩短工业生产中的时间成本。改变下列条件,不能提高反应的反应速率的是( )
A.扩大容器体积 B.增大催化剂的表面积
C.适当升高温度 D.增大分压
16.CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为:
①CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)
其他条件相同时,投料比n(CH4):n(CO2)为1∶1.3,不同温度下反应的结果如图。
下列说法错误的是
A.550~600℃,升温更有利于反应①,反应①先达到平衡
B.n(H2)∶n(CO)始终低于1.0,与反应②有关
C.加压有利于增大CH4和CO2反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率
D.若不考虑其他副反应,体系中存在:4[c(CH4)+c(CO)+c(CO2)]=2.3[4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)]
17.在催化剂的作用下,NO可被H2还原成N2,反应原理如图所示,下列说法错误的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.每生成22.4L N2,放出的热量为654kJ
C.断裂1mol H-H键需吸收436kJ能量
D.催化剂可以降低反应的活化能
18.在一个恒容密闭容器中发生如下反应:A(g)+3B(g) C(g),反应过程中某一时刻测得A、B、C的浓度分别为0.8mol·L-1、1.2mol·L-1、0.6mol·L-1,当反应达到最大限度时,可能出现的数据是( )
A.c(B)=3mol·L-1 B.c(A)=c(C)=0.5mol·L-1
C.c(A)=0.6mol·L-1 D.c(A)+c(C)=1.5mol·L-1
19.在相同条件下,做H2O2分解对比实验时,其中(1)加入MnO2催化,(2)不加MnO2催化。下图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
20.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.该“光触媒”技术可以杜绝“光化学烟雾”的产生
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
二、综合题
21.过氧乙酸(CH3CO3H)是一种广谱高效消毒剂,不稳定、易分解,高浓度易爆炸。常用于空气、器材的消毒,可由乙酸与H2O2在硫酸催化下反应制得,热化学方程式为:CH3COOH(aq)+H2O2(aq) CH3CO3H(aq)+H2O(l) △H=-13.7KJ/mol
(1)市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%,原因是
。
(2)利用上述反应制备760 9 CH3CO3H,放出的热量为 kJ。
(3)取质量相等的冰醋酸和50% H2O2溶液混合均匀,在一定量硫酸催化下进行如下实验。
实验1:在25 ℃下,测定不同时间所得溶液中过氧乙酸的质量分数。数据如图1所示。
实验2:在不同温度下反应,测定24小时所得溶液中过氧乙酸的质量分数,数据如图2所示。
①实验1中,若反应混合液的总质量为mg,依据图1数据计算,在0—6h间,v(CH3CO3H)= g/h(用含m的代数式表示)。
②综合图1、图2分析,与20 ℃相比,25 ℃时过氧乙酸产率降低的可能原因是 。(写出2条)。
(4)SV-1、SV-2是两种常用于实验研究的病毒,粒径分别为40
nm和70 nm。病毒在水中可能会聚集成团簇。不同pH下,病毒团簇粒径及过氧乙酸对两种病毒的相对杀灭速率分别如图3、图4所示。
依据图3、图4分析,过氧乙酸对SV-1的杀灭速率随pH增大而增大的原因可能是
22.NH3的催化氧化是制备硝酸的重要反应之一。下面是对氨的催化氧化进行的研究。氨的催化氧化反应为4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g),在容积固定的密闭容器中发生上述反应,容器内部分物质的物质的量浓度随时间的变化如下表:
0 1min 2min 3min 4min
c(NH3)/mol.L-1 0.800 c1 0.300 0.200 0.200
c(O2)/mol.L-1 1.600 1.100 0.975 0.850 c2
(1)c1= mol/L;c2= mol/L。
(2)0~2min内,v(NH3)= mol/(L·min)。
(3)工业上需要加快氨气的反应速率,下列措施可行的是________(填标号)。
A.使用合适的催化剂 B.减小O2的浓度 C.适当升高温度
(4)反应达到平衡时,O2的转化率为 (精确到小数点后1位数字)%。
23.实现碳中和任务艰巨,二氧化碳加氢制甲醇将成为实现目标的有效路径。已知:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
③CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)△H2= kJ·mol-1。
(2)把1mol CO2和1mol H2充入体积为V的容器中进行上述反应。反应达到平衡时,测得各组分的物质的量随温度变化的曲线如下图所示。
①图中X代表 (填化学式)。
②由图可知温度为T时,反应②的平衡常数K 1(填“>”“<”或“=”)。
(3)下列措施中,一定无法提高甲醇平衡产率的是____(填字母)。
A.加入适量CO B.使用高效催化剂 C.循环利用原料气
D.升高温度 E.增大压强
(4)一定条件下,向恒容密闭容器中以物质的量之比为1:1充入CO2(g)和H2(g),测得总压强为P0kPa;10min时反应达到平衡,测得H2O(g)的分压为P1kpa,CH3OH(g)的分压为P2kPa。
①平衡后,反应①的平衡常数Kp为 kPa-2(用平衡分压代替平衡浓度来表示)。
②实验表明:在二氧化碳和氢气的混合气体中掺混一氧化碳有助于提高甲醇产率。甲醇的平衡产率随着CO/(CO+CO2)变化如图所示:
从平衡移动角度分析,甲醇平衡产率上升的原因 ;当CO/(CO+CO2)为0.4时,改为在体积可变的容器中进行此反应,则甲醇的平衡产率最有可能是 (填“a”、“b”、“c”或“d”)。
24.
(1)某实验小组为了探究影响化学反应速率的因素,进行了稀硫酸与金属铁反应的对照实验,实验数据如下:
实验序号 金属质量/g 金属状态 c(H2SO4)/mol·L-1 V(H2SO4)/mL 反应前溶液温度/℃ 金属消失的时间/s
1 0.10 丝 0.5 50 20 500
2 0.10 粉末 0.5 50 20 50
3 0.10 丝 1.0 50 20 125
4 0.10 丝 1.0 50 35 50
①对比实验1和3,表明影响化学反应速率的因素是 ;反应规律为: ,反应速率越快。
②仅表明固体反应物的表面积对化学反应速率产生影响的实验有 (填实验序号)。
③本实验中影响化学反应速率的其他因素还有 。
(2)用如图原电池装置可加快铁与稀硫酸反应的速率,其中铜作 (填“负极”或“正极”),铁的电极反应式是 ,在铁电极上发生 反应(填“氧化”或“还原”)。
25.将捕集的转化合成气可有效实现碳资源的综合充分利用。
方法I:热催化制备合成气:一定条件下用甲烷还原制备合成气。
相关化学键的键能数据
化学键
键能 745 414 1046 436
(1)反应的热化学方程式是: ,该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。平衡常数表达式 。
(2)已知某一温度时,测得某时刻反应混合物中的浓度分别为,则此刻上述反应的平衡移动方向为 (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
(3)热力学分析表明时易发生的歧化反应和以上易发生的裂解反应(方程式如下所示),一段时间后基催化剂的催化效果会明显下降,其原因是 。
方法II:加氢备合成气:将原料气与按一定比例在催化剂作用下发生反应a,同时伴随反应b发生,反应方程式如下所示。
反应a:
反应b:
(4)将原料气按置于恒容密闭容器中发生反应,在相同时间内测得平衡时各组分摩尔分数与温度的变化曲线如图所示,则制合成气适宜的温度为 。
(5)理论上,能提高平衡转化率的措施有 (写出一条即可)。
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】【解答】反应速率最大的应该是温度高、浓度大、具有催化剂,因此D符合题意。
故答案为:D。
【分析】增大化学反应速率的方法:升高温度,增大反应物的浓度,加入催化剂,增大接触面积,气体的反应压缩体积。
2.【答案】D
【解析】【解答】①食品抽空气后真空包装可降低氧气浓度,减慢食物腐败速度,故①符合题意;
②在铁制品表面刷油漆能隔绝氧气,降低反应速率,故②符合题意;
③大煤块先碾成颗粒再烧,再增大煤与氧气的接触面积,加快反应速率,故③符合题意;
④用冰箱冷藏食物,通过降低温度减慢反应速率,故④符合题意;
故答案为:D。
【分析】反应物的浓度、压强、温度、反应物的接触面积等均能影响反应速率。
3.【答案】C
【解析】【解答】决定反应速率的因素主要有浓度、温度、压强等,镁与酸反应氢离子浓度越大,则速率越大。四个选项中硫酸为二元酸,氢离子为2 mol·L-1,故C符合题意。
【分析】对于非氧化性酸,氢离子浓度越高,速率越快。
4.【答案】A
【解析】【解答】A.v(A)=0.3 mol·L-1·s-1;
B.由于B是固体,不能用单位时间内浓度的改变量来表示反应速率;
C.v(A)=v(D)=×=mol·L-1·s-1;
D.v(A)=v(C)=×0.5 mol·L-1·s-1=0.25mol·L-1·s-1;
则反应速率最快的选项为A;
故答案为:A。
【分析】易错点:注意化学反应速率单位不同,要进行换算
5.【答案】A
【解析】【解答】A.= 0.4 mol·L-1·s-1;
B.≈0.27 mol·L-1·s-1;
C.= 0.3mol·L-1·s-1;
D.= 1.4 mol·L-1·min-1≈0.023 mol·L-1·s-1;
反应速率最快的为A,
故答案为:A。
【分析】同一个化学反应,用不同的物质表示反应速率时,速率数值可能不同,但表示的意义是相同的,所以比较反应速率快慢时,应该根据速率之比等于相应的化学计量数之比,速率与计量系数的比值越大,反应速率越快。
6.【答案】C
【解析】【解答】A. 由图中信息可知,该反应的反应物的总能量高于生成物的总能量,故该反应为放热反应,反应的ΔH<0,A说法不符合题意;
B.只有使用催化剂才可以降低反应的活化能。由图中信息可知,过程b的活化能比过程a的低,因此可以判断过程b使用了催化剂,B说法不符合题意;
C. 催化剂可以同等程度地加快正反应速率和逆反应速率,因此,使用催化剂不能提高SO2的平衡转化率,C说法符合题意;
D. 由图中信息可知,过程b发生两步反应,第一步生成中间产物,中间产物的总能量高于反应,因此第一步为吸热反应,D说法不符合题意。
故答案为:C。
【分析】A.依据反应物和生成物能量的高低分析;
B.只有催化剂才可以降低反应的活化能;
C.催化剂不可以使化学平衡发生移动;
D.依据中间产物的能量高低分析。
7.【答案】B
【解析】【解答】A.将镁片改为镁粉,反应物接触面积增大,反应速率加快,但不影响产生氢气的总量,A不符合题意;
B.Mg不足量,醋酸过量,增大该醋酸的用量,物质的接触面积不变,微粒浓度不变,因此不影响氢气产生速率和总量,B符合题意;
C.加热使物质的内能增加,反应速率大大加快,C不符合题意;
D.添加少量的冰醋酸,导致醋酸浓度增大,反应速率加快,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】依据影响反应速率的因素分析;
8.【答案】B
【解析】【解答】A. 固体浓度为不变,化学反应速率不变,A不符合题意 ;
B. 压缩容器,正逆反应的速率均加快,B符合题意 ;
C. 升高温度,正逆反应的速率均加快,C不符合题意 ;
D. 容器体积不变的条件下充入氩气,气体浓度不变,反应的速率不变,D不符合题意 ;
故答案为:B 。
【分析】A. 固体浓度为不变,化学反应速率不变 ;
B. 压缩容器,正逆反应的速率均加快 ;
C. 升高温度,正逆反应的速率均加快;
D. 充入氩气,气体浓度不变,反应的速率不变。
9.【答案】C
【解析】【解答】A. 【解答】A.根据 v = Δ n/v×t,可知:v(H2)=v(C2H2)=0.025mol·L-1·min- 1,故A选项是错误的;
B.升高温度,K正和K逆增大的倍数是相等的,B选项是错误的;
C.反应开始时,正逆反应速率不相等,但是随着反应的进行,当反应达到平衡时,正逆反应速率是相等的,所以此时正逆反应速率之差为0,C选项是正确的;
D. 15min时 ,反应已经达到平衡,此时正逆反应速率是相等的,50V正=V逆,D选项是 错误的。
故答案为:C。
【分析】化学反应速率指的是一段时间内的平均反应速率,不是瞬时速率。表示方法是单位时间内的物质的物质的量浓度变化量。
10.【答案】D
【解析】【解答】A.反应 可得总反应的化学方程式为 ,故 是催化剂,可增大 的分解速率,故A不符合;
B.反应①中生成物的能量大于反应物的能量,是吸热反应,反应②中生成物的能量小于反应物的能量,是放热反应,故B不符合;
C. 生成 的物质的量是 ,消耗 的物质的量是 ,所以 ,故C不符合;
D.焓变 生成物的总能量 反应物的总能量,由题图可知反应 的 ,故D符合;
故答案为:D。
【分析】A.催化剂可以加快反应速率;
B.根据反应物能量和生成物能量大小进行比较;
C.由公式v = 求算化学反应速率;
D.反应焓变取决于反应物和生成物的总能量。
11.【答案】C
【解析】【解答】A. 盐酸为一元强酸,醋酸为一元弱酸,则2 mL 2 mol·L 1的 盐酸和醋酸中,盐酸中c(H+)大,与镁条反应的速率大,相同时间内产生的氢气多,容器内压强大,反应速率快,反应先结束,故②代表的是盐酸与镁条反应时容器内压强随时间的变化曲线,故A不符合题意;
B. 可以通过曲线的斜率比较二者的反应速率,从图像可以看出,100s后,醋酸与镁的反应速率更大,此时盐酸与镁已接近反应结束,c(H+)较小,反应速率小,故B不符合题意;
C. 由于盐酸和醋酸的浓度和体积均相同,则二者物质的量相同,故反应结束时,产生的氢气气总量基本相等,故C符合题意;
D. 由于盐酸和醋酸的物质的量相同,故用1 mol·L 1 NaOH溶液完全中和上述两种酸溶液时,盐酸与醋酸消耗NaOH溶液的体积相等,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】依据同浓度的盐酸和醋酸电离出来的c(H+)不同,结合化学反应速率的影响因素分析解答。
12.【答案】C
【解析】【解答】A、由图可知,温度T下,0~40s内,N2的浓度有c0mol·L-1变为c1mol·L-1,因此用N2表示的反应速率为,A不符合题意。
B、曲线b的反应速率较快,且平衡时N2的转化率增大,因此曲线b改变的条件可能为冲入O2,B不符合题意。
C、M点到N点的过程中,反应正向进行,因此M点v正(N2)大于N点v逆(N2),C符合题意。
D、若曲线b改变的条件为升高温度,此时平衡正向移动,则正反应为吸热反应,ΔH>0,D不符合题意。
故答案为:C
【分析】A、根据公式计算用N2表示的反应速率。
B、曲线b中反应速率加快,且平衡正向移动,据此判断改变的条件。
C、根据反应进行的方向比较正逆反应速率的大小。
D、结合温度对平衡移动的影响分析反应的热效应。
13.【答案】D
【解析】【解答】要使混合气体颜色加深,应增大NO2的浓度。①反应2NO2 N2O4是气体体积减小的反应,增大体积,减小压强,反应逆向移动,但是平衡时NO2的浓度会变小,故不符合题意;②缩小体积,压强增大,平衡虽然向正反应移动,但平衡时NO2的浓度会增大,故符合题意;③正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,NO2的浓度增大,故符合题意;④充入氮气,反应物浓度不变,平衡不移动,颜色不变,故不符合题意,
故答案为:D。
【分析】本题考查了外界条件对化学平衡的影响,可以借助平衡常数理解压强变化对浓度的影响,难度不大。
14.【答案】D
【解析】【解答】t2时正、逆反应速率均增大,且平衡逆向移动,排除A、C项;t4时正、逆反应速率均减小,平衡逆向移动,可以是减小压强;t6时正反应速率大于逆反应速率,逆反应速率瞬时不变,平衡正向移动,所以是增大反应物浓度,D项符合。
故答案为:D。
【分析】从“断点”入手突破改变的条件,t2时正、逆反应速率均增大,且平衡逆向移动,不是使用了催化剂,排除A,增大反应物浓度,平衡正向移动,排除C,t6时正反应速率大于逆反应速率,逆反应速率瞬时不变,应是增大反应物浓度,排除B。
15.【答案】A
【解析】【解答】A.扩大容器体积,相当于减压,单位体积内的活化分子数减少,有效碰撞次数减少,反应速率降低,A符合题意;
B.增大催化剂的表面积,活化分子有效碰撞次数增多,反应速率加快,B不符合题意;
C.适当升高温度,活化分子数增多,活化分子有效碰撞次数增多,反应速率加快,C不符合题意;
D.增大分压,单位体积内的活化分子数,活化分子有效碰撞次数增多,反应速率加快,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】增大浓度、升高温度、增大压强、使用催化剂均可加快反应速率。
16.【答案】A
【解析】【解答】A.这两个反应同时发生,反应②会破坏反应①的平衡,所以两个反应应该同时达到平衡,A项符合题意;
B.若反应②不存在,则n(H2)∶n(CO)始终为1.0,所以n(H2)∶n(CO)低于1.0与反应②有关,B项不符合题意;
C.加压可以提升反应速率,但是反应①中生成物的化学计量数大于反应物的化学计量数,因此加压会导致反应①的平衡左移,转化率降低,C项不符合题意;
D.设初始n(CH4)=xmol,则有初始n(CO2)=1.3xmol,再设反应①有ymolCH4转化成了H2和CO,反应②有zmolH2转化成了H2O,最终整个体系体积为VL,则该系统中有n(CH4)=(x-y)mol,n(CO2)=(1.3x-y-z)mol,n(H2)=(2y-z)mol,n(CO)=(2y+z)mol,n(H2O)=zmol。4[c(CH4)+c(CO)+c(CO2)]=,2.3[4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)]=,所以不考虑其他副反应,体系中存在4[c(CH4)+c(CO)+c(CO2)]=2.3[4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)],D项不符合题意。
故答案为:A。
【分析】A.反应②的反应物是反应①的产物,反应②会破坏反应①的平衡;
B.若反应②不存在,则n(H2)∶n(CO)始终为1.0;
C.加压反应①的化学平衡逆向移动;
D.结合反应①和反应②中物质的起始加入量和反应计算平衡时各组分的量,判断物质的浓度关系。
17.【答案】B
【解析】【解答】A.由分析可知,该反应的热化学方程式为: 。该反应的ΔH<0,A不符合题意;
B.气体条件未知,无法用气体体积来计算物质的量,B符合题意;
C.断裂2mol H-H键需吸收2×436kJ能量,则断裂1mol H-H键需吸收436kJ能量,C不符合题意;
D.使用催化剂可以降低反应的活化能,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A. ΔH =断键吸收的总能量-成键释放的总能量;
C.断裂2mol H-H键需吸收2×436kJ能量;
D.催化剂能降低反应的活化能。
18.【答案】C
【解析】【解答】A.根据反应各物质系数比值,用极值法将C物质全部换算成反应物,则c(B)=1.2 mol·L-1+0.6 mol·L-1×3=3mol·L-1,可逆反应不能全部转化,即c(B)<3mol·L-1,A不符合题意;
B.c(A) =0.5mol·L-1,即c(A)减小,则要求反应向正向进行,c(C)=0.5mol·L-1,即c(C)减小,则要求反应向逆向进行,故不能同时满足c(A)=c(C)=0.5mol·L-1,B不符合题意;
C.该反应平衡正向移动,可能达到c(A)=0.6mol·L-1,C符合题意;
D.某一时刻测得A、B、C的浓度分别为0.8mol·L-1、1.2mol·L-1、0.6mol·L-1,c(A)+c(C)=1.4mol·L-1,因该反应A和C分别是反应物和生成物,且化学计量数相同,故恒容密闭容器中c(A)+c(C)=1.4mol·L-1恒成立,不可能出现c(A)+c(C)=1.5mol·L-1,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】根据极端假设法分析。
19.【答案】A
【解析】【解答】H2O2分解对比实验时,其中①加入MnO2催化,②不加MnO2催化,可知生成氧气的体积相同,且①对应的时间短,只有图A符合。
故答案为:A。
【分析】催化剂可加快反应速率,不影响平衡移动,则H2O2分解对比实验时,其中①加入MnO2催化,②不加MnO2催化,可知生成氧气的体积相同,且①对应的时间短,以此来解答。
20.【答案】C
【解析】【解答】A.使用光催化剂改变反应速率可以加快化学反应速率,A不符合题意;
B.“光触媒”可将45%的NO和CO转化为无毒无害的N2和CO2,故“光触媒”技术可以减少“光化学烟雾”,但不能杜绝,B不符合题意;
C.升高温度能提高活化分子的百分数,故能加快反应速率,C符合题意;
D.该反应中的所有组分均为气体,故改变压强对反应速率有影响,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】根据2NO+2CO2CO2+N2,催化剂可以改变反应速率,对此反应是加快反应速率,此催化剂只能减少一氧化氮和一氧化碳有害物质的排放不能完全阻止,温度可以改变反应速率,升高温度一般是加快反应速率,根据前后系数之和不相等,压强可影响速率
21.【答案】(1)高浓度易爆炸(或不稳定,或易分解)
(2)137
(3)0.1m/6;温度升高,过氧乙酸分解;温度升高,过氧化氢分解,过氧化氢浓度下降,反应速率下降
(4)随着pH升高,SV-1的团簇粒径减小,与过氧化氢接触面积增大,反应速率加快
【解析】【解答】(1)市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%,原因是不稳定、易分解,高浓度易爆炸。(2)利用热化学方程式中各物质的系数代表各物质的物质的量来计算。 利用上述反应制备760 g CH3CO3H,物质的量是10mol,所以放出的热量是方程式中反应热的10倍为137kJ。(3)①实验1中,若反应混合液的总质量为mg,依据图1数据计算,在0—6h间,v(CH3CO3H)=0.1②综合图1、图2分析,与20 ℃相比,25 ℃时过氧乙酸产率降低的可能原因是温度升高,过氧乙酸分解;温度升高,过氧化氢分解,过氧化氢浓度下降,反应速率下降 。(4)依据图3、图4分析,过氧乙酸对SV-1的杀灭速率随pH增大而增大的原因可能是随着pH升高,SV-1的团簇粒径减小,与过氧化氢接触面积增大,反应速率加快。
【分析】(1)过氧乙酸(CH3CO3H)不稳定、易分解,高浓度易爆炸,为了安全市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%(2)利用热化学方程式中各物质的系数代表各物质的物质的量来计算(3)结合图象分析计算
22.【答案】(1)0.400;0.850
(2)0.250
(3)A;C
(4)46.9
【解析】【解答】(1)1min时Δc(O2)=1.600mol/L-1.100mol/L=0.500mol/L,根据反应方程式可知相同时间内Δc(NH3)=0.400mol/L,所以c1=0.800mol/L-0.400mol/L=0.400mol/L;根据表格数据可知3min氨气的浓度不再改变,说明反应达到平衡,所以c2=0.850mol/L;(2)0~2min内,Δc(NH3)=0.800mol/L-0.300mol/L=0.500mol/L,所以v(NH3)= =0.250 mol/(L·min);(3)A.使用合适的催化剂可以增大反应速率,故A正确;
B.减小反应物的浓度反应速率减小,故B不正确;
C.适当提高温度可以增大活化分子百分百,提高反应速率,故C正确;
综上所述答案为AC;(4)平衡时Δc(O2)=1.600mol/L-0.850mol/L=0.750mol/L,所以转化率为 =46.9%。
【分析】(1)根据反应过程中浓度改变量之比等于化学反应计量数之比计算 c1、c2 的值。
(2)根据化学反应平均速率计算。
(3)使用催化剂可以加快化学反应速率;减小氧气的浓度降低化学反应速率;适当升高温度可以加快化学反应速率;
(4)反应3min时已经达到平衡,转化率为计算。
23.【答案】(1)+41
(2)CO;<
(3)B;D
(4);增加CO,反应③正移;反应②平衡逆移。H2O(g)消耗、CO2(g)和H2(g)增加,反应①正移,从而使得甲醇的平衡产率随着一氧化碳掺混比例的增加而上升;b
【解析】【解答】(1)依据盖斯定律,反应②=反应①-反应③,则△H2=△H1-△H3,代入数据求得△H2=+41kJ·mol-1。
(2)①反应①是放热反应,反应②是吸热反应,升高温度反应①逆向移动、反应②正向移动,一氧化碳的物质的量增大,因此X代表CO。
②由图示可知,温度为T时,反应物二氧化碳和氢气的物质的量均大于生成物一氧化碳和水的物质的量,则反应②的平衡常数K<1。
(3)A.加入适量一氧化碳,反应③平衡正向移动,若以反应③为主,则能提高甲醇平衡产率,A不正确;
B.使用高效催化剂,能缩短达到平衡的时间,但平衡不移动,一定不能提高甲醇平衡产率,B正确;
C.循环利用原料气,相当于增大二氧化碳和氢气的量,反应①、③均正向移动,能提高甲醇平衡产率,C不正确;
D.升高温度,反应①、③均逆向移动,一定不能提高甲醇平衡产率,D正确;
E.增大压强,反应①、③均正向移动,能提高甲醇平衡产率,E不正确;
故答案为:BD。
(4)①恒温恒容条件下,物质的量与压强呈正比,初始二氧化碳与氢气物质的量之比为1:1、总压为P0kPa,则初始二氧化碳和氢气分压都为 P0kPa,总反应为:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),依据碳元素守恒,平衡时二氧化碳的分压为( P0-P2)kPa,依据氢元素守恒,平衡时氢气分压为( P0-2P2-P1)kPa,则反应①压强平衡常数 = kPa-2。
②由反应可知,增加CO,反应平衡③正移;反应②平衡逆移,H2O(g)消耗、CO2(g)和H2(g)增加,反应①正移,从而使得甲醇的平衡产率随着一氧化碳掺混比例的增加而上升;当CO/(CO+CO2)为0.4时,由于总反应是气体体积减小的反应,若改为在体积可变的容器中进行此反应,容器体积会减小,相当于给反应加压,平衡正向移动,甲醇的平衡转化率升高,最有可能是b。
【分析】(1)找出在反应②中有的物质,在反应①或③中有且只出现一次的物质把化学计量系数化为一致后,再相加减,再通过 △H1 和 △H3 求 △H2 ;
(2)①X的物质的量随温度的升高而增大,分析反应①、②、③的热效应可知,X是CO;
②由图示可知,温度为T时,反应物二氧化碳和氢气的物质的量均大于生成物一氧化碳和水的物质的量,平衡常数 ,则反应②的平衡常数K<1;
(3)通过化学平衡移动原理分析;
(4) ① 通过三段式法计算出平衡时各气体平衡时的分压,在计算压强平衡常数;
② 通过化学平衡移动的原理来解释,利用等效平衡来分析。
24.【答案】(1)浓度;反应物浓度越大;1、2;温度
(2)正极;Fe-2e-=Fe2+;氧化
【解析】【解答】①对比实验1和3,其余条件均相同、只有硫酸浓度不同,3中硫酸浓度大、金属消失时间短、反应速率大,则实验1和3表明影响化学反应速率的因素是浓度;反应规律为:反应物浓度越大,反应速率越快。
②对比实验1和2,其余条件均相同、只有金属状态不同,2中金属为粉末、金属消失时间短、反应速率大,则仅表明固体反应物的表面积对化学反应速率产生影响的实验有1、2。
③对比实验1和4可以发现,本实验中影响化学反应速率的其他因素还有温度。
(2)如图原电池装置中,铜作正极,铜离子在正极上得到电子生成铜,铁作负极,铁失去电子转化为亚铁离子,铁的电极反应式是Fe-2e-=Fe2+,在铁电极上发生氧化反应。
【分析】(1)①根据①和③的变量不同即可找出影响因素和规律
②根据找出控制表面积的实验即可
③常见的控制速率的因素有接触面积、浓度和温度找出即可
(2)根据题意即可知道铜做负极发生铜离子得到电子变为铜单质,铁失去电子变为铁离子发生氧化反应
25.【答案】(1)+182;吸热;
(2)逆向移动
(3)不同温度下催化剂对CO的歧化反应和甲烷分解反应的催化程度不同
(4)800℃
(5)适当增大氢气在混合物中的比例
【解析】【解答】(1)断裂旧键需要吸收热量,形成新键会释放热量,根据题干所给化学键的键能可得,该反应为吸热反应,反应的平衡常数的表达式为:,故答案为:+182;吸热;;
(2)某一温度时测得某时刻反应混合物中的浓度分别为,则此时的浓度熵,因为K=1,所以Q>K,则平衡向逆反应方向移动,故答案为:逆向移动;
(3)CO的歧化反应是放热反应,而甲烷分解反应是吸热反应,一段时间后基催化剂的催化效果会明显下降,其原因是不同温度下催化剂对CO的歧化反应和甲烷分解反应的催化程度不同,故答案为:不同温度下催化剂对CO的歧化反应和甲烷分解反应的催化程度不同;
(4)将原料气按置于恒容密闭容器中发生反应,在相同时间内测得平衡时各组分摩尔分数与温度的变化曲线图示可知,温度800℃时CO的摩尔分数较大,而副反应产生的甲烷的含量较低,则制合成气适宜的温度为800℃,故答案为:800℃;
(5)二氧化碳和氢气在催化剂作用下主要发生反应,增大一种反应物的浓度可以使平衡正向移动,并且使另外一种反应物的转化率增大,所以适当增大氢气的浓度可以提高二氧化碳的平衡转化率,故答案为:适当增大氢气在混合物中的比例。
【分析】(1)利用△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算;化学平衡常数,指在一定温度下,可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值;
(2)通过计算比较Qc与K的大小判断;
(3)依据催化剂有一定的活化温度分析;
(4)依据平衡时各组分摩尔分数与温度的变化曲线判断;
(5)增大一种反应物的量,可提高其它反应物的转化率,自身的转化率反应降低。