第二章 化学反应速率与化学平衡 增分测评卷-《精讲精练》26版高中同步新教材化学人教A版（2019）选必修1

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密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
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姓名 班级 考号
密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
第二章　化学反应速率与化学平衡
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时75分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H-1　C-12　N-14　O-16　Na-23　Al-27　Si-28　S-32　Fe-56。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45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.调控化学反应速率在工农业生产和日常生活中有重要意义。下列说法正确的是 (　　)
A.将肉类食品进行低温冷藏,能使其永远不会腐败变质
B.在化学工业中,使用催化剂一定能提高反应物的转化率
C.夏天面团的发酵速率与冬天面团的发酵速率相差不大
D.茶叶等包装袋中加入还原性铁粉,能显著延长茶叶的储存时间
2.下列说法正确的是 (　　)
A.一定温度下,反应2NaCl(s) 2Na(s)+Cl2(g)的ΔH<0,ΔS>0
B.反应2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH>0,则该反应在低温下能自发进行
C.常温下反应2Na2SO3(s)+O2(g) 2Na2SO4(s)能自发进行,则ΔH<0
D.2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)在一定条件下能自发进行,则该反应的ΔH>0
3.NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g),现向一容积为2 L的恒容密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min时,测得H2O(g)的体积分数为40%,则下列表示此段时间内该反应的平均速率错误的是 (　　)
A.v(O2)=0.187 5 mol/(L·min)　　　　B.v(H2O)=0.375 mol/(L·s)
C.v(N2)=0.125 mol/(L·min)　　　　D.v(NH3)=0.250 mol/(L·min)
4.某化学小组查阅资料后,得知NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)的反应历程分两步:
①2NO2(g) NO3(g)+NO(g)(慢反应)　②NO3(g)+CO(g) NO2(g)+CO2(g)(快反应)
k正、k逆均为速率常数,两步反应的正、逆反应速率方程分别为:
①v正=·c2(NO2),v逆=·c(NO3)·c(NO);
②v正=·c(NO3)·c(CO),v逆=·c(NO2)·c(CO2)。
下列说法正确的是 (　　)
A.总反应速率取决于反应②
B.反应①的活化能小于反应②的活化能
C.NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)的平衡常数K=
D.若反应①为吸热反应,则升高温度,增大,减小
5.探究浓度对化学平衡的影响,某同学进行如图实验。下列说法不正确的是(　　)
A.该实验通过观察溶液颜色变化来判断生成物浓度的变化
B.向Ⅱ中溶液中加3滴KSCN溶液后溶液颜色变深,说明平衡常数变大
C.观察到Ⅱ中溶液比Ⅲ中溶液红色更深,即可证明增加反应物浓度,平衡正向移动
D.向Ⅲ中溶液中加3滴水的目的是保证溶液体积与Ⅱ中一致,做对照实验
6.一定温度下,在2 L恒容密闭容器中发生反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),反应过程中的部分数据如表所示:
t/min n(N2)/mol n(H2)/mol n(NH3)/mol
0 2.0 2.4 0
5 1.7 1.5 0.6
10 1.6 x y
15 z 1.2 w
下列说法错误的是 (　　)
A.升高温度、增大N2的浓度均可加快反应速率
B.0~5 min内用NH3表示的平均反应速率为0.12 mol·L-1·min-1
C.10 min时,反应处于平衡状态
D.当混合气体的平均相对分子质量不变时,反应达到平衡
7.工业上生产硝酸涉及氨的催化氧化,反应的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-904 kJ·mol-1。下列有关说法正确的是 (　　)
A.该反应的ΔS<0
B.加入催化剂可降低逆反应的活化能,从而加快逆反应速率
C.恒温恒容时,增大压强,一定能使反应物中活化分子百分数增大,反应速率加快
D.达到平衡时,升高温度,正反应速率减小、逆反应速率增大
8.铁的配离子(用[L—Fe—H]+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示:
下列说法错误的是 (　　)
A.该反应中CO2(g)和H2(g)的总能量比HCOOH(l)低
B.H+是参与该反应过程的循环物质
C.反应过程中决速步骤的反应方程式为Ⅳ H2+Ⅰ
D.该反应的催化剂是物质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
9.相同条件下,向体积相同的甲、乙两容器中充入等量的NO2,发生反应:2NO2(g) N2O4(g)。已知甲保持压强不变,乙保持体积不变,一段时间后均达到平衡状态。下列说法中正确的是 (　　)
A.达到平衡所需时间:甲=乙
B.平衡时NO2的体积分数:甲<乙
C.达到平衡后转化率:甲<乙
D.若两容器内气体的压强保持不变,均说明反应已达到平衡状态
10.已知C3H8制烯烃的反应为C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)。固定C3H8浓度不变,提高CO2浓度,测定出口处C3H6、H2、CO浓度,实验结果如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.在制烯烃的反应中,随着CO2浓度的增大,平衡会向正反应方向移动
B.C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势的差异可能是因为发生了反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
C.相同条件下,增大,可以提高C3H8的转化率
D.如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2,那么入口处各气体的浓度和出口处各气体的浓度符合3c0(C3H8)+c0(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2)
11.工业上利用甲醇与CO反应制取乙酸,反应为CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(l)　ΔH=x kJ·mol-1。在恒压密闭容器中通入0.20 mol CH3OH(g)和0.22 mol CO(g),测得CH3OH的转化率随温度变化的关系如图所示:
下列说法错误的是 (　　)
A.x<0
B.a点的v正>v逆
C.c点CO在混合气体中的体积分数约为33.3%
D.缩小容器的容积,增大压强,可提高乙酸的平衡产率
12.如图所示,隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动,M、N两个容器中均发生反应:A(g)+3B(g) 2C(g)　ΔH=-192 kJ· mol-1。向M、N中,分别通入x mol A和y mol B的混合气体,初始M、N容积相同,保持温度不变。下列说法正确的是 (　　)
A.若平衡时A气体在两容器中的体积分数相等,则x一定等于y
B.若x∶y=1∶2,则平衡时M中的转化率:A>B
C.若x∶y=1∶3,当M中放出热量172.8 kJ时,A的转化率为90%
D.若x=1.4,y=1,N中达到平衡时容积为2 L,C为0.4 mol,则反应起始时N的容积为2.6 L
13.工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH>0。在一定条件下向a、b两个恒温恒容密闭容器中均通入1.1 mol CH4(g)和1.1 mol H2O(g),测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b(如图所示)。
已知容器a、b的容积均为10 L,容器a的温度为Ta,容器b的温度为Tb,下列说法不正确的是(　　)
A.容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025 mol·L-1·min-1
B.a、b两容器的温度可能相同
C.在达到平衡前,容器a的压强逐渐增大
D.该反应在Ta温度下的平衡常数为27
14.t ℃时,某一气态平衡体系中含有X、Y、Z、W四种气体,此温度下发生反应的平衡常数的表达式为K=,有关该平衡体系的说法正确的是 (　　)
A.升高温度,若平衡常数K增大,则正反应为吸热反应
B.增大压强,W的质量分数增加
C.增大X的浓度,平衡向正反应方向移动
D.升高温度,若混合气体的平均相对分子质量变大,则正反应是放热反应
15.工业上利用碳热还原BaSO4制得BaS,进而生产各种含钡化合物。温度对反应后组分的影响如图。
已知:碳热还原BaSO4过程中可能发生下列反应:
ⅰ.BaSO4(s)+2C(s)
2CO2(g)+BaS(s)　ΔH1
ⅱ.BaSO4(s)+4C(s) 4CO(g)+BaS(s) 　ΔH2=+571.2 kJ·mol-1
ⅲ.BaSO4(s)+4CO(g) 4CO2(g)+BaS(s)　ΔH3=-118.8 kJ·mol-1
下列关于碳热还原BaSO4过程的说法正确的是 (　　)
A.ΔH1=+113.1 kJ·mol-1
B.温度高于400 ℃,反应后组分的变化是由C(s)+CO2(g) 2CO(g)的移动导致的
C.温度升高,C(s)+CO2(g) 2CO(g)的平衡常数K减小
D.反应过程中,生成的CO2和CO的物质的量之和始终等于投入C的物质的量
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16.(12分)影响化学反应速率的因素有很多,某课外兴趣小组用实验的方法对其进行探究。
(1)实验一:取3 mol·L-1的H2O2溶液各10 mL分别按下表进行实验。
实验序号 V(H2O2溶)/mL V(FeCl3溶)/mL MnO2质量/g 反应温度/℃ V(水)/mL
1 10 2 0 50 8
2 10 2 0 30 8
3 10 0 1 30 a
①实验1、2研究的是　　　　对H2O2分解速率的影响。
②表中a为　　　　;实验2、3研究的是　　　　对H2O2分解速率的影响。
③如果实验3中30 s时共收集到气体的体积为11.2 mL(已折算成标准状况下),则用过氧化氢表示的0~30 s的平均反应速率为　　　　mol·L-1·min-1。
(2)实验二:取等量的氯酸钾分别加入A、B两试管中,直接加热A试管中的氯酸钾,产生气体的量很少;向B试管中再加入少量高锰酸钾,生成的气体体积与时间的关系如图。不考虑温度的影响,图中t1 min前,B试管中产生气体的速率较慢且量少的原因可能为　　　　　　　　　　,t1 min后,B试管中产生气体的速率较快且量多的原因可能为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
17.(15分 )Ⅰ.如图为在某催化剂表面合成氨的反应机理。
(1)图中决速步骤(即反应速率最慢的步骤)为　　　　　　　　。
(2)反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。
Ⅱ.元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH(绿色)、Cr2(橙红色)、Cr(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。
(3)Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)Cr在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 mol·L-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2)随c(H+)的变化如图所示。
①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应:　　　　　　　　　　　　　　。
②由图可知,溶液酸性增大,Cr的转化率　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。在c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1时,反应在A点达到平衡状态,根据A点数据,计算该反应的平衡常数为　　　　。
③升高温度,溶液中Cr的平衡转化率减小,则Na2CrO4溶液中的转化反应的ΔH　　0(填“大于”“小于”或“等于”)。
18.(16分)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41.2 kJ/mol是目前大规模制取氢气的重要方法之一。
(1)欲提高CO的平衡转化率,理论上可以采取的措施为　　　　(填字母)。
A.增大压强　　B.升高温度　　C.加入催化剂　　D.通入过量水蒸气
(2)800 ℃时,该反应的平衡常数K=1.1,在容积为1 L的密闭容器中进行反应,测得某一时刻混合物中CO、H2O(g)、CO2、H2的物质的量分别为1 mol、3 mol、1 mol、1 mol。
①写出该反应的平衡常数表达式K=　　　　。
②该时刻反应　　　　(填“正向进行”“逆向进行”或“达平衡”)。
(3)830 ℃时,该反应的平衡常数K=1,在容积为1 L的密闭容器中,将2 mol CO与2 mol H2O(g)混合加热到830 ℃。反应达平衡时CO的转化率为　　　　。
(4)图1表示不同温度条件下,CO平衡转化率随n(H2O)/n(CO)的变化趋势。判断T1、T2和T3的大小关系:　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
图1图2
(5)实验发现,其他条件不变,在相同时间内,向反应体系中投入一定量的CaO可以增大H2的体积分数,实验结果如图2所示。(已知:1微米=10-6米,1纳米=10-9米)。
投入纳米CaO比微米CaO得到H2的体积分数更高的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
19.(12分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
(1)已知:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2 kJ/mol
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4 kJ/mol
以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)工业上可用H2和CO2制备甲醇,其反应的化学方程式为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。某恒温条件下,将1 mol CO2和3 mol H2充入体积不变的2 L密闭容器中,发生上述反应,测得不同时刻反应前后的压强关系如表所示:
时间/h 1 2 3 4 5 6
0.90 0.85 0.83 0.81 0.80 0.80
①用H2表示的前2 h的平均反应速率v(H2)=　　　　。
②该温度下,CO2的平衡转化率为　　　　。
(3)在300 ℃、8 MPa下,将CO2和H2按物质的量之比1∶3通入一恒压密闭容器中发生(2)中反应,达到平衡时,测得CO2的平衡转化率为50%,则该反应条件下的平衡常数Kp=　　　　(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。在0.1 MPa时,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,如图所示为平衡时四种气态物质的物质的量(n)与温度的关系。
①该反应的ΔH　　　　0(填“>”或“<”)。
②曲线c表示的物质为　　　　(填化学式)。
答案与分层梯度式解析
1.D 2.C 3.B 4.C 5.B 6.B 7.B 8.D
9.B 10.C 11.C 12.A 13.B 14.A 15.B
1.D　将肉类食品进行低温冷藏,只能减慢腐败变质的速率,A错误;在化学工业中,使用合适的催化剂能加快化学反应速率,但不能提高反应物的转化率,B错误;夏天温度高,面团的发酵速率比冬天发酵速率快,C错误;还原性铁粉能与茶叶包装袋中的氧气反应,降低氧气的浓度,延长茶叶的储存时间,D正确。
2.C　2NaCl(s) 2Na(s)+Cl2(g)是分解反应,ΔH>0,A错误;2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)的ΔS>0、ΔH>0,其在高温下能自发进行,B错误;2Na2SO3(s)+O2(g) 2Na2SO4(s)的ΔS<0,常温下该反应能自发进行,由ΔH-TΔS<0可知,ΔH<0,C正确;2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)的ΔS<0,其在一定条件下能自发进行,由ΔH-TΔS<0可知,ΔH<0,D错误。
3.B　设转化的NH3的物质的量为x mol,则
4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)
初始/mol 4 3 0 0
反应/mol x 0.75x 0.5x 1.5x
4 min时/mol 4-x 3-0.75x 0.5x 1.5x
根据题意有×100%=40%,解得x=2,v(NH3)==0.250 mol/(L·min),根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,得v(O2)=0.250 mol/(L·min) ×=0.187 5 mol/(L·min),v(H2O)=0.250 mol/(L·min)×=0.375 mol/(L·min),v(N2)=0.250 mol/(L·min)×=0.125 mol/(L·min);故选B。
4.C　总反应速率取决于慢反应,即反应①,A错误;反应的活化能越大反应越慢,反应①的活化能大于反应②的活化能,B错误;由反应①、②得K1==,K2==,平衡常数K=K1·K2=,C正确;升高温度,正、逆反应速率均变大,故增大,也增大,D错误。
5.B　加入3滴1 mol/L KSCN溶液后,混合液的颜色加深,表明Fe(SCN)3的浓度增大,该实验可通过观察溶液的颜色变化来判断生成物浓度的变化,A正确;Ⅱ中溶液中加3滴KSCN溶液后溶液颜色变深,可说明平衡正向移动,平衡常数与温度有关,与反应物浓度无关,所以不能说明平衡常数变大,B错误;Ⅱ中溶液比Ⅲ中溶液红色更深,说明生成物的浓度增大,证明增大反应物的浓度,平衡正向移动,C正确;Ⅲ是做对照实验,所以要保证溶液的体积与Ⅱ中一致,D正确。
思路点拨　通常情况下,平衡常数只受温度的影响,温度不变,平衡常数不变,由此可判断B错误。
6.B　升高温度、增大反应物浓度均可加快反应速率,A项正确;v(NH3)==0.06 mol·L-1·min-1,B项错误;15 min时n(H2)=1.2 mol,0~15 min内消耗氢气的物质的量为2.4 mol-1.2 mol=1.2 mol,则0~15 min内消耗N2的物质的量为0.4 mol,所以15 min时,n(N2)=2.0 mol-0.4 mol=1.6 mol,与10 min时N2的物质的量相同,说明10 min时反应处于平衡状态,C项正确;题述反应的正反应是气体分子数减小的反应,气体的总质量不变,所以当混合气体的平均相对分子质量不变时,反应达到平衡,D项正确。
7.B　该反应的ΔS>0,A错误。加入催化剂可降低正、逆反应的活化能,从而加快正、逆反应速率,B正确。恒温恒容时,若充入反应物来增大压强,单位体积内活化分子数目增大,活化分子百分数不变,反应速率加快;若充入不参与反应的气体来增大压强,单位体积内活化分子数目不变,活化分子百分数不变,反应速率不变,C错误。达到平衡时,升高温度,正、逆反应速率均增大,D错误。
8.D　该反应为放热反应,CO2(g)和H2(g)的总能量比HCOOH(l)低,A正确;图中参与循环使用的物质有H+,B正确;在反应过程中,决速步骤是能垒最大、反应最慢的一步,结合题图可知反应方程式为Ⅳ H2+Ⅰ,C正确;根据题图可看出物质Ⅰ参与反应过程,最后又生成,所以物质Ⅰ为该反应的催化剂,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为中间产物,D错误。
9.B　该反应为反应前后气体体积减小的反应,恒压的甲容器相当于恒容的乙容器增大压强,增大压强,化学反应速率增大,平衡正向移动,甲达到平衡所需时间小于乙,平衡时甲容器中NO2的体积分数小于乙,甲容器中NO2的平衡转化率大于乙,A、C错误,B正确;甲容器中压强始终不变,则甲容器内气体的压强保持不变不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡状态,D错误。
10.C　据图可知,随着c(CO2)的增大,c(C3H6)增大,说明C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)的平衡正向移动,A正确;据图可知,可能发生反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),导致C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势出现差异,B正确;相同条件下,增大,C3H8的转化率降低,C错误;如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2,根据碳原子守恒,可得入口处各气体的浓度和出口处各气体的浓度符合3c0(C3H8)+c0(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2),D正确。
11.C　随着温度的升高,CH3OH的平衡转化率降低,则该反应为放热反应,x<0,A项正确;a点CH3OH的转化率低于该温度下的平衡转化率,未达到平衡状态,反应正向进行,则v正>v逆,B项正确;c点CH3OH的平衡转化率为60%,c点平衡体系中含有0.08 mol CH3OH和0.10 mol CO,产物CH3COOH是液态,则c点CO在混合气体中的体积分数约为55.6%,C项错误;缩小容器容积,增大压强,平衡正向移动,乙酸的平衡产率提高,D项正确。
12.A　设平衡时M中消耗了a mol A,N中消耗了b mol A,有=,0　　　　　　 A(g)　+　3B(g) 2C(g)
起始量/mol 1.4 1 0
转化量/mol 0.2 0.6 0.4
平衡量/mol 1.2 0.4 0.4
所以反应起始时N的容积为×2 L=2.4 L,D错误。
13.B　A项,容器a中平衡时,n(CO)=1.0 mol,则消耗n(CH4)=1.0 mol,容器容积为10 L,CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为=0.025 mol·L-1·min-1,正确;B项,通入相同量的反应物,容器a和容器b中反应达到平衡状态所用时间不同,平衡时CO的物质的量不同,所以a、b两容器的温度一定不同,错误;C项,因为容器a为恒温恒容,反应后气体的物质的量增大,所以在达到平衡前,容器a的压强逐渐增大,正确;D项,Ta温度下,结合题图可列三段式:
　　　　　　　　　CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
起始/(mol·L-1) 0.11 0.11 0 0
转化/(mol·L-1) 0.1 0.1 0.1 0.3
平衡/(mol·L-1) 0.01 0.01 0.1 0.3
平衡常数为==27,正确。
14.A　根据K=知该反应的化学方程式为2Z(g)+2W(g) X(g)+2Y(g),升高温度平衡常数K增大,说明升高温度平衡正向移动,则正反应为吸热反应,A正确;增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,则W的质量分数减小,B错误;增大X的浓度,平衡向逆反应方向移动,C错误;升高温度,混合气体的平均相对分子质量变大,说明平衡正向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动,则正反应为吸热反应,D错误。
15.B　根据盖斯定律可知:(ⅱ+ⅲ)×可得BaSO4(s)+2C(s) 2CO2(g)+BaS(s),ΔH1=(ΔH2+ ΔH3)×=(+571.2 kJ·mol-1-118.8 kJ·mol-1)×=+226.2 kJ·mol-1,A错误;温度高于 400 ℃,BaS的物质的量分数变化不大,硫酸钡基本反应完全,C、CO2的量减少,CO的量增加,是由C(s)+CO2(g) 2CO(g)的移动导致的,B项正确;根据盖斯定律可知:(ⅱ-ⅲ)×可得C(s)+CO2(g) 2CO(g),ΔH=(ΔH2-ΔH3)×=(571.2 kJ·mol-1+118.8 kJ·mol-1)×=+172.5 kJ·mol-1,升高温度,平衡正向移动,平衡常数K增大,C项错误;为使硫酸钡得到充分还原,需要加入过量的碳,故反应过程中生成的CO2和CO的物质的量之和小于投入C的物质的量,D项错误。
16.答案　(每空2分)(1)①温度　②10　催化剂　③0.1　
(2)氯酸钾自身受热分解很缓慢　高锰酸钾的分解产物对氯酸钾的分解起到了催化作用
解析　(1)①对比实验1、2可知,其他条件相同,反应温度不同,研究的是温度对H2O2分解速率的影响。②由表格数据可知,实验2、3是研究不同催化剂对H2O2分解速率的影响,则其他反应条件应相同,a=10。③收集到的n(O2)==5×10-4 mol,消耗n(H2O2)=10-3 mol,则v(H2O2)=×60 s·min-1=0.1 mol·L-1·min-1。
(2)KClO3自身受热分解生成O2的速率较缓慢,需使用MnO2作催化剂,KMnO4受热分解产生MnO2,可作为KClO3分解反应的催化剂,所以加入KMnO4后B试管中KClO3的分解反应速率先慢后快。
17.答案　(除标注外,每空2分)(1)N*+H* NH*
(2)-92
(3)先生成灰蓝色沉淀,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液
(4)①2Cr+2H+ Cr2+H2O(3分)　②增大　1.0×1014
③小于
解析　(1)活化能越高,反应速率越慢,则活化能最高的一步为N*+H* NH*,题述反应的决速步骤为N*+H* NH*。
(2)由题图可知,反应N2(g)+H2(g) NH3(g)的ΔH=-46 kJ·mol-1,则反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的ΔH=-92 kJ·mol-1。
(3)Cr3+与Al3+的化学性质相似,根据Al3+与NaOH溶液反应的原理可知,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是先生成灰蓝色沉淀,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液。
(4)①Cr和Cr2在溶液中可相互转化,Na2CrO4溶液中转化反应的离子方程式为2Cr+2H+ Cr2+H2O。②增大氢离子浓度,2Cr+2H+ Cr2+H2O平衡正向移动,Cr的平衡转化率增大;A点c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1,c(Cr2)=0.25 mol·L-1,Cr初始浓度为1.0 mol·L-1,则A点c(Cr)=0.5 mol·L-1,A点时该转化反应的平衡常数K===1.0×1014。③升高温度,溶液中Cr的平衡转化率减小,说明2Cr+2H+ Cr2+H2O平衡逆向移动,此反应为放热反应, ΔH小于0。
18.答案　(除标注外,每空2分)(1)D
(2)①　②正向进行
(3)50%
(4)T1(5)纳米CaO表面积比微米CaO大,吸收CO2能力比微米CaO强(3分)
解析　(1)题述反应反应前后气体分子数不变,增大压强,平衡不移动,CO的平衡转化率不变;题述反应正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO的平衡转化率减小;催化剂对平衡无影响;通入过量水蒸气,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,故选D。
(2)由题述反应可知,该反应的平衡常数K=,CO、H2O(g)、CO2、H2的物质的量分别为1 mol、3 mol、1 mol、1 mol时,Q===(3)设转化的CO的物质的量为x mol,列三段式如下:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
起始浓度/(mol/L) 2 2 0 0
转化浓度/(mol/L) x x x x
平衡浓度/(mol/L) 2-x 2-x x x
K==1
解得x=1,CO的转化率=×100%=50%。
(4)题述反应为放热反应,在n(H2O)/n(CO)相同时,降低温度,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,则温度:T1(5) 若投入纳米CaO,纳米CaO表面积比微米CaO大,吸收CO2能力比微米CaO更强,单位时间内c(CO2)减小更多,更有利于CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)平衡正向移动,H2百分含量更大。
19.答案　(每空2分)(1)CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0 kJ/mol
(2)①0.225 mol·L-1·h-1　②40%　
(3)(MPa)-2
(4)①<　②C2H4
解析　(1)已知:①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2 kJ/mol,②CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4 kJ/mol;根据盖斯定律,①×2-②得CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0 kJ/mol。
(2)①恒温恒容时,气体压强之比等于其物质的量之比,2 h时=0.85,设消耗CO2的物质的量为x mol。
　　　　　CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol 1　　　　 3 0　　　 0
转化/mol x　　　 3x x x
2 h时/mol 1-x 3-3x x x
则有=0.85,解得x=0.3,故前2 h的平均反应速率v(H2)==0.225 mol·L-1·h-1。②该温度下,反应进行5 h时处于平衡状态,此时=0.80,设消耗CO2的物质的量为y mol,则有=0.80,解得y=0.4,故CO2的平衡转化率为×100%=40%。
(3)设开始时投入CO2和H2的物质的量分别为1 mol、3 mol,CO2的平衡转化率为50%,则有:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol　　 1　　　　 3　　　　　 0　　　　 0
转化/mol　　 0.5　　　 1.5　　　　 0.5　　　 0.5
平衡/mol　　 0.5　　　 1.5　　　　 0.5　　　 0.5
平衡时p(CO2)=8 MPa×= MPa,p(H2)=8 MPa×=4 MPa,p(CH3OH)=8 MPa×= MPa,p(H2O)=8 MPa×= MPa,Kp==(MPa)-2。
(4)①由题图可知,随温度升高,平衡时n(H2)增大,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0。②由题图可知,随温度升高,平衡时n(H2)增大,因H2为反应物,则另一条n增大的曲线a代表CO2,C2H4、H2O都是生成物,随温度升高,平衡逆向移动,二者的物质的量逐渐减小,由化学计量数关系可知曲线b代表H2O,曲线c代表C2H4。