【突破课堂】第二章 化学反应速率与化学平衡--26版高中同步达标检测卷人教版化学选必修1

(
密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
(
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　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.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.将一定量的异丁烷充入容积恒定的密闭容器中,维持温度不变,进行反应C4H10(g) C4H8(g)+H2(g)　ΔH=+139 kJ/mol,下列不能判断该反应达到化学平衡状态的是 (　　)
A.容器内气体压强不再变化
B.容器内气体的平均摩尔质量不再变化
C.容器内c(H2)不再变化
D.异丁烷的消耗速率等于H2消耗速率的2倍
6.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
7.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.该催化循环中Fe元素的化合价没有发生变化
C.反应过程中决速步骤为Ⅳ H2+Ⅰ
D.该反应的催化剂是物质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
8.已知Arrhenius经验公式为Rlnk=RlnA-(Ea为活化能,k为速率常数,R、A为常数),温度对于活化能大的反应影响大。一定条件下,CH3CH CH2与HCl发生反应有①、②两种可能,反应过程中的能量变化如图所示。保持其他条件不变,若要提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例,可采用的措施是 (　　)
a.适当提高反应温度　b.改变催化剂
c.适当降低反应温度　d.改变反应物浓度
A.ab　　　　B.ad　　　　C.bc　　　　D.bd
9.已知反应:2NO2(红棕色) N2O4(无色)　ΔH<0。将一定量的NO2充入注射器中后封口,如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深,透光率越小)。下列说法正确的是(　　)
A.b点的操作是拉伸注射器
B.d点:v(正)>v(逆)
C.c点与a点相比,c(NO2)增大,c(N2O4)减小
D.若不忽略体系温度变化,且没有能量损失,则T(c)>T(d)
10.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
11.在2 L密闭容器中充入气体A和B,发生反应:A(g)+B(g) C(g)+2D(g)　ΔH,所得实验数据如下表。下列说法不正确的是 (　　)
编号 温度/℃ 起始时n/mol 平衡时n/mol
n(A) n(B) n(C)
① 300 0.40 0.10 0.090
② 500 0.40 0.10 0.080
③ 500 0.20 0.05 a
A.ΔH<0
B.500 ℃该反应的平衡常数K=0.16
C.③中达到平衡时,A的转化率大于20%
D.5 min末测得①中n(C)=0.050 mol,则0~5 min内v(D)=0.02 mol·L-1·min-1
12.如图所示,隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动,M、N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.N2O无害化处理的一种方法为2N2O(g) 2N2(g)+O2(g),在一定容积的密闭容器中发生此反应,N2O的转化率如图所示,若N2O起始浓度为1 mol·L-1,下列说法错误的是 (　　)
A.升高温度,有利于提高N2O的平衡转化率
B.a、c两点中,N2的物质的量浓度相等
C.反应在230 ℃、恒压容器中进行,达平衡时,N2O的转化率大于98%
D.若b点反应达到平衡状态,O2的体积分数为20%
14.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
15.某温度下,在起始压强为80 kPa的刚性容器中,发生NO的氧化反应:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　ΔH,该反应的反应过程分两步进行,反应过程中能量变化如图所示,其速率方程如下:
①2NO(g) N2O2(g)　v1正=k1正c2(NO)　v1逆=k1逆c(N2O2)
②N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)　v2正=k2正c(N2O2)·c(O2)
v2逆=k2逆c2(NO2)
下列说法正确的是 (　　)
A.NO氧化反应速率的决速步骤的活化能是(E5-E3) kJ·mol-1
B.该温度下,2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的平衡常数表达式K=
C.升高温度,NO氧化反应的化学平衡向正反应方向移动
D.该温度下,将等物质的量的NO和O2混合反应[忽略2NO2(g) N2O4(g)],NO的平衡转化率为40%时,该反应的平衡常数Kp= kPa-1
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溶液)/ mL V(FeCl3溶液)/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。
(2)实验二:利用图甲装置探究锌与0.1 mol/L硫酸溶液和2 mol/L硫酸溶液反应的速率,可以测定收集一定体积氢气所用的时间。此方法需要控制的变量有:　　　　(写出1项)。
甲　　乙
(3)实验三:探究浓度对化学平衡的影响,如图乙。
已知:Cr2(橙色)+H2O 2Cr(黄色)+2H+,推测B试管中实验现象为　　　　　　　　　　,用平衡移动原理解释原因:　　　　　 　　。
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)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)(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　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
转化/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.D　容积恒定且该反应是反应前后气体体积不等的反应,气体压强、平均摩尔质量、容器内c(H2)不再变化,说明反应达到平衡,A、B、C不符合题意;异丁烷的消耗速率等于H2消耗速率的2倍,则正、逆反应的速率不相等,反应未达到平衡,D符合题意。
6.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。
7.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;在整个催化循环中发生化合价变化的是氢元素和碳元素,铁元素的化合价没有变化,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。
8.A　温度对于活化能大的反应影响大,适当提高反应温度,对活化能大的反应①更有利,能提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例,a符合、c不符合;改变催化剂,使用高效选择性催化剂,可以提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例,b符合;改变反应物浓度,不影响反应的活化能,不影响产物中成分的比例,d不符合,故选A。
9.D　b点时,透光率突然下降,说明c(NO2)突然增大,则操作是压缩注射器,A错误;d点,平衡逆向移动,v(正)T(d),D正确。
10.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。
11.D　对比①、②得,升高温度,平衡时n(C)减小,说明升温平衡逆向移动,ΔH<0,A正确;根据②中数据,列三段式得:
　　　　　　A(g)+B(g) C(g)+2D(g)
起始/mol 0.4 0.1 0 0
转化/mol 0.08 0.08 0.08 0.16
平衡/mol 0.32 0.02 0.08 0.16
c平/mol·L-1 0.16 0.01 0.04 0.08
500 ℃该反应的平衡常数K==0.16,B正确;②达到平衡时,A的转化率等于20%,③中A、B的起始量是②中的一半,③对②相当于减压,平衡向正反应方向移动,则达到平衡时,A的转化率大于20%,C正确;5 min末测得①中n(C)=0.050 mol,则0~5 min内,v(C)=0.005 mol·L-1·min-1,v(D)=0.01 mol·L-1·min-1,D错误。
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/mol 1.4 1 0
转化/mol 0.2 0.6 0.4
平衡/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.D　由题图可知,升高温度N2O的平衡转化率增大,说明升高温度,有利于提高N2O的平衡转化率,A正确;a、c两点N2O的转化率相等,则两点生成N2的物质的量相等,容器体积不变,因此a、c两点N2的物质的量浓度相等,B正确;题述反应的正反应为气体体积增大的反应,在230 ℃、恒压容器中进行反应,达平衡时容器体积大于同温下恒容时的体积,平衡正向移动,N2O的转化率大于98%,C正确;在230 ℃条件下,b点转化率为98%,列“三段式”如下:
　　　　　　2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)
c始/mol·L-1 1 0 0
Δc/mol·L-1 0.98 0.98 0.49
c平/mol·L-1 0.02 0.98 0.49
则O2的体积分数为×100%≈32.9%,D错误。
14.B　根据盖斯定律,由(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项错误;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,由(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。
15.B　整体的反应速率取决于慢反应,活化能越大反应速率越慢,根据题图可知活化能大的步骤为第二步反应,活化能为(E4-E2) kJ·mol-1,A错误;2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的平衡常数表达式K=,而对于反应①平衡时正、逆反应速率相等,即k1正c2(NO)=k1逆c(N2O2),所以K1=,同理可得反应②的平衡常数K2=,所以K=K1·K2=,B正确;根据题图可知该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,C错误;设等物质的量的NO和O2分别为40 mol,NO的平衡转化率为40%,列“三段式”如下:
　　　　　2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)
起始(mol) 40 40 0
转化(mol) 16 8 16
平衡(mol) 24 32 16
该温度下,刚性容器中气体的压强之比等于物质的量之比,起始气体的总物质的量为80 mol,压强为80 kPa,则平衡时p(NO)=24 kPa,p(O2)=32 kPa,p(NO2)=16 kPa,Kp= kPa-1,D错误。
16.答案　(每空2分)
(1)①温度　②10　催化剂
(2)温度(合理即可)
(3)溶液由橙色变为黄色　加入NaOH溶液,使c(H+)减小,平衡右移,c(Cr)增大
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由表格中数据可知,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。
(2)测定收集一定体积氢气所用的时间,需要保证反应温度、锌粒大小等都相同。
(3)在B试管中加入NaOH溶液,使c(H+)减小,平衡右移,c(Cr)增大,所以实验现象为溶液由橙色变为黄色。
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+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+H2O。②增大氢离子浓度,2Cr+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+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)①该反应的平衡常数K=。②CO、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)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的体积分数更高。
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2 h时消耗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,则另一条物质的量增大的曲线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。