《揭示化学反应速率和平衡之谜》单元测试题
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.在一定条件下,可逆反应2AB+3C在下列四种状态中,处于平衡状态的是( )
A. 正反应速率vA=2 mol/(L·min),逆反应速率vB=2 mol/(L·min)
B. 正反应速率vA=2 mol/(L·min),逆反应速率vC=2 mol/(L·min)
C. 正反应速率vA=1 mol/(L·min),逆反应速率vB=1.5 mol/(L·min)
D. 正反应速率vA=1 mol/(L·min),逆反应速率vC=1.5 mol/(L·min)
2.为探究 Fe3+和 Cu2+对 H2O2 分解反应的催化效果,甲、乙两组同学分别设计了如图1、图 2所示的实验。下列叙述中不正确的是( )
A. 图 1 实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小
B. 若图 1 所示实验速率为①>②,则一定能说明 Fe3+比 Cu2+对 H2O2 分解催化效果好
C. 用图 2 装置比较反应速率,可测定相同时间相同状况产生气体体积的多少进行比较
D. 图 2 中将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,能返回原处,则不漏气
3.一定温度下,某容器内发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),不可能为平衡状态的是( )
A. NH3、N2、H2的物质的量都不再改变
B. NH3、N2、H2的体积分数都不再改变
C. 混合气体平均相对分子质量不再改变
D. 一个N≡N断裂的同时,有3个H—H键断裂
4.H2S的分解反应是一个可逆反应,其能量与反应进程的关系如图所示,下列有关说法正确的是( )
A. 正反应的活化能大于逆反应的活化能
B. 若减小体系的压强,则该反应的焓变将增大
C. 升高温度,化学反应速率加快,H2S的平衡转化率减小
D. 向密闭容器中充入1mol?H2S充分反应,吸收84.9?kJ的热量
5.下列说法正确的是( )
A. 使用催化剂只是同倍数改变正逆反应速率,不会破坏化学平衡状态
B. 95℃纯水的pH<7,说明水显酸性
C. 加入反应物,活化分子百分数增大,化学反应速率增大
D. 氢气的标准燃烧热是﹣285.8 kJmol﹣1,则热化学方程式为2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=﹣571.6 kJmol﹣1
6.在一定温度下,某容积可变的密闭容器中,建立下列化学平衡:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明上述可逆反应已达到化学平衡状态的是( )。
A. 体系的压强不再发生变化
B. v正(CO)=v逆(H2O)
C. 生成n mol CO的同时生成n mol H2
D. 1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
7.设NA为阿伏加德罗常教,下列叔述正确的是( )
A. 常温常压下,9.2gNO2气体中.分子数为0.2NA
B. pH=2的硫酸溶液中,H+数目为0.01NA
C. 将0.05molFeCl3全部转化为Fe(OH)3胶体,则胶粒数目为0.05NA
D. 20gD2O中含有的质子数为10NA
8.某些化学问题可用相似的示意图来表示。下列说法不正确的是( )
选项 横坐标 纵坐标 研究对象
A 反应过程 能量 NH4Cl和Ba(OH)2 ·8H2O反应
B 反应温度 反应速率 酶催化反应
C HCl溶液体积 沉淀质量 0.1 mol·L-1盐酸滴加到同浓度AgNO3溶液中
D 反应时间 溶液温度 足量未打磨的镁条放在1mol·L-1H2SO4溶液中
A. A B. B C. C D. D
9.在恒温恒压下,向密闭容器中充入4molSO2和2molO2,发生如下反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。2min后,反应达到平衡,生成SO3为1.4mol,同时放出热量QkJ,则下列分析正确的是( )
A. 在该条件下,反应前后的压强之比为6∶5.3
B. 若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”反应,平衡后n(SO3)>1.4mol
C. 若反应开始时容器容积为2L,则v(SO3)=0.35mol·L-1·min-1
D. 若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”反应,达平衡时放出热量小于Q kJ
10.已知反应4NH3+5O2=4NO+6H2O,若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)(mol·L-1·min-1)表示,则下列关系正确的是( )
A. 4v(NH3)=5v(O2) B. 6v(O2)=5v(H2O) C. 2v(NH3)=3v(H2O) D. 5v(O2)=4v(NO)
11.可逆反应H2(g) + I2(g) 2HI(g)达到平衡的标志是( )
A. H2、I2、HI的浓度相等 B. 混合气体的密度保持不变
C. H2、I2、HI的浓度保持不变 D. 混合气体的质量不再改变
12.已知2X(g)+2Y(g)3Z(g)+W(g)?△H的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. △H=E2-E1 B. 正反应的活化能等于E3
C. 加入高效催化剂,△H减小 D. 恒压下充入一定量的氦气,n(Z)不变
13.下列条件一定能使反应速率加快的是:①增加反应物的物质的量 ②升高温度 ③缩小反应容器的体积 ④加入生成物 ⑤加入催化剂( )
A. 全部 B. ①②⑤ C. ② D. ②③
14.下列措施能够使H2O2分解的化学反应速率加快的是 ( )
A. 降低压强 B. 降低温度 C. 使用催化剂 D. 加水稀释
15.对于反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),ΔH<0已达平衡,在其他条件不变的情况下,如果分别改变下列条件,对化学反应速率和化学平衡产生影响与图像不相符的是( )
A. A B. B C. C D. D
二、填空题
16.在一定条件下,反应A(g)+B(g)C(g)(正反应为放热反应)达到平衡后,根据下列图像判断:
(1)升温,达到新平衡的是_________,新平衡中C的体积分数_________(填增大、减小或不变,下同) 。
(2)降压,达到新平衡的是__________,A的转化率__________。
(3)增加A的量,达到新平衡的是__________,此时B的转化率__________。
(4)使用催化剂,达到平衡的是__________, C的质量分数__________。
17.由于催化剂可以为化学工业生产带来巨大的经济效益,催化剂研究和寻找一直是受到重视的高科技领域。
(1)V2O5是接触法制硫酸的催化剂。下图为硫酸生产过程中2SO2 (g) + O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1反应过程的能量变化示意图。
①V2O5的使用会使图中B点 (填“升高”、“降低”)。
②一定条件下,SO2与空气反应tmin后,SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L,则SO2起始物质的量浓度为 mol/L;生成SO3的化学反应速率为 mol/(L·min)。
(2)下图是一种以铜、稀硫酸为原料生产蓝矾的生产流程示意图。
(
空气
铜、稀硫酸、
少量硫酸铁
CuSO
4
·
5H
2
O
CuSO
4
溶液
调节溶液
pH 3~4
过滤
过滤
结晶
)
①生成CuSO4的总反应为2Cu+O2+2H2SO4=2 CuSO4+2H2O,少量起催化作用,使反应按以下两步完成:
第一步:Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+
第二步: 。(用离子方程式表示)
②调节溶液pH为3~4的目的是 ,调节时加入的试剂可以为 。(选填序号)
a.NaOH溶液 b.CuO粉末 c.Cu2(OH)2CO3 d.氨水
(3)纳米TiO2是优良的光敏催化剂。工业上用钛铁矿制得粗TiO2;再转化为TiCl4(l);由TiCl4(l)制取纳米TiO2的方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中(700~1000℃)进行水解。
已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
①写出TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO的热化学方程式: 。
②写出上述TiCl4(l)制取纳米TiO2的化学方程式: 。
18.可逆反应①X(g)+2Y(g)2Z(g) 、②2M(g)N(g) +P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有无摩擦,可滑动的密封隔板.反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示:
(1)反应①的正反应△H_______0(填“>”、“=”或“<”)
(2)达平衡(I)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为____________;(用分数表示)
(3)达平衡(I)时,X的转化率为_______________________;(用分数表示)
(4)在平衡(I)和平衡(Ⅱ)中,M的体积分数(I)_____(Ⅱ)(填“>”、“=” “<” 或“无法确定”)
19.向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B,发生如下反应:xA(g)+yB(s) zC(g) ΔH<0。反应中A和B消耗的物质的量相同,在一定条件下,容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题:
(1)根据图示可确定x∶y∶z=__________________________。(用最简整数比表示)
(2)0~10 min容器内压强______________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
(3)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________;第16 min引起曲线变化的反应条件可能是________。(选填数字编号)
①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量 ④升温 ⑤降温 ⑥加催化剂
(4)平衡Ⅰ的平衡常数为K1=___________,平衡Ⅱ平衡常数为K2,则K1________K2(填“>”、“=”或“<”)。
(5)在平衡I的温度下,假设容积恒定为1L,下列措施中能使平衡时 n(A)/n(C)增大的有___________(选填字母编号)
A.升高温度 B.充入氦气 C.再充入0.2molA和0.5molC D.使用催化剂
20.在2L密闭容器中进行反应:mX(g)+nY(g)pZ(g)+qQ(g),式中m、n、p、q为化学计量数。在0~3min内,各物质物质的量的变化如下表所示:
物质 X Y Z Q
起始/mol 0.7 1
2min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
3min末/mol 0.8
已知:2min内,ν(Q)=0.075mol·L-1·min-1,ν(Z)∶ν(Y)=1∶2。
(1)方程式中m=______,n=______,p=______,q=______。
(2)2.5min内,Q的转化率为______________。
(3)对于该反应,能增大正反应速率的措施是___________
A.增大容器体积 B.移走部分Q C.通入大量X D.升高温度
(4)该反应达到化学平衡状态时___________
A.容器内气体压强保持不变 B.容器内气体密度保持不变
C.容器内气体平均摩尔质量保持不变 D.正反应速率与逆反应速率相等
三、推断题
21.A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素,其中仅含有一种金属元素,A和D原子的最外层电子数相同;B、C和E在周期表中相邻,且C、E同主族。B、C原子的最外层电子数之和等于D原子的核外电子数,A和C可形成两种常见的液态化合物。请回答下列问题:
(1)C、D、E三种原子对应的离子半径由大到小的顺序是________________ (填离子符号),由A、B、C三种元素按原子个数比4∶2∶3组成的化合物所含的化学键类型有______________(选填“离子键”、“极性键”、“非极性键”);
(2)地壳中含量最高的金属元素的单质与 D的最高价氧化物对应水化物的溶液反应,其离子方程式为:______________________________________________________;
(3)A、C两元素的单质与KOH溶液组成的燃料电池,其负极反应式为:______________________________;
(4)可逆反应2EC2(g)+C2(g) 2EC3(g)在一密闭容器A中进行,A容器中有一个可上下移动的活塞 (如右图所示),若在A中充入1 mol C2和2 mol EC2,下列可以作为判断该反应达到平衡的标志的为__________(选填序号)。
① 容器内混合气体的总压强不随时间变化
② 容器内混合气体的密度不随时间变化
③ 各组分浓度不再变化
④ 单位时间内消耗a mol C2同时生成2a mol EC3
22.在密闭容器中,使1 mol N2和3 mol H2混合发生下列反应:N2 (g) + 3H2 (g)2NH3 (g) ΔH <0。
(1)达到平衡时, 充入N2并保持体积不变,平衡将______移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(2)达到平衡时,充入氩气(Ar)并保持体积不变,平衡将______移动(同上)。
(3)达到平衡时,充入氩气(Ar),并保持压强不变,平衡将______移动(同上)。
(4)达到平衡时,将c(N2)、c(H2)、c(NH3)同时增大1倍,平衡______移动(同上)。
(5)保持体积不变,升高温度时,混和气体的平均相对分子质量______,密度_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(6)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是______;N2和H2的转化率比是______。
四、实验题
23.某化学兴趣小组进行以下实验探究:
Ⅰ. 设计实验探究反应速率的测定和比较
实验步骤:
(1)取一套装置(装置如图所示),加入40 mL 1 mol·L-1的硫酸,测量收集10 mL H2所需的时间。
(2)取另一套装置,加入40 mL 4 mol·L-1的硫酸,测量收集10 mL H2所需的时间。
实验现象: 锌跟硫酸反应产生气泡,收集10 mL气体,(2)所用时间比(1)所用时间________(填“长”或“短”);
实验结论: 4 mol·L-1硫酸与锌反应比1 mol·L-1硫酸与锌反应速率______(填“大”或“小”)。
注意事项:① 锌粒的颗粒(即表面积)大小________________;
② 40 mL的硫酸要迅速加入;
③ 装置____________________,且计时要迅速准确;
④ 气体收集可以用排水量气装置代替。
实验讨论:除本实验测定反应速率的方法外,可行的方案还有(任写一种)
________________________________________________________________。
Ⅱ. 探究用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法,研究影响反应速率的因素,所用HNO3浓度为1.00 mol·L-1、2.00 mol·L-1,大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格,实验温度为298 K、308 K。
请完成以下实验设计表,并在实验目的一栏中填出对应的实验编号:
实验编号 T(K) 大理石规格 HNO3浓度 (mol·L-1) 实验目的
① 298 粗颗粒 2.00 (1)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响 (2)实验①和_____探究温度对该反应速率的影响 (3)实验①和_____探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响
② _____ ________ _________
③ _____ 粗颗粒 _________
④ ______ ______ ________
24.某学生做浓度对化学反应速率的影响实验时,将3支试管编号为①②③,并按下表中的物质的量进行实验,记录的时间数据是16s、28s、33s。请将3个时间数据填入下表的适当位置,并写出实验结论。
试管编号 加3%Na2S2O3溶液/ml 加H2O/ml 加H2SO4(1:5)/滴 出现浑浊所用时间/s
① 3[ 3 5 a
② 4 2 5[] b
③ 5 1 5 c
(1) a= 、b= 、 c=
(2)实验结论:
(3)写出反应的化学方程式:
五、计算题
25.在80 ℃时,将0.40 mol的N2O4气体充入2 L已经抽空的固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2O4 2NO2 △H>0 ,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
时间/s n/mol 0 20 40 60 80 100
n(N2O4) 0.40 a 0.20 c d e
n(NO2) 0.00 0.24 b 0.52 0.60 0.60
(1)计算0~40 s内用N2O4表示的平均反应速率为____________mol· L-1·s-1。
(2)计算在80 ℃时该反应的平衡常数K=___________。
(3)40s时,NO2的的浓度b=_______mol/L,反应最迟到________s到达平衡状态
(4)反应进行至100 s后将反应混合物的温度降低,混合气体的颜色________(填“变浅”“变深”或“不变”)。
(5)要增大该反应的K值,可采取的措施有___________(填序号)。
A、增大N2O4的起始浓度 B、向混合气体中通入NO2
C、使用高效催化剂 D、升高温度
26.(5分)反应2SO2+O22SO3,经5S后,SO3的浓度增加了0.4mol/L,在这段时间内用O2表示的反应速率为多少?
参考答案
1.D
【解析】
【分析】
达到平衡状态时,用不同物质表示的正逆反应速率数值之比等于其化学计量数之比。
【详解】
A. 正反应速率vA=2 mol/(L·min),逆反应速率vB=2 mol/(L·min),v正≠v逆,没有达到平衡状态,应为vA正=2vB逆,故A不选;
B. 正反应速率vA=2 mol/(L·min),逆反应速率vC=2 mol/(L·min),v正≠v逆,没有达到平衡状态,应为3vA正=2vC逆,故B不选;
C. 正反应速率vA=1 mol/(L·min),逆反应速率vB=1.5 mol/(L·min),v正≠v逆,没有达到平衡状态,应为vA正=2vB逆,故C不选;
D. 正反应速率vA=1 mol/(L·min),逆反应速率vC=1.5 mol/(L·min),3vA正=2vC逆,即v正=v逆,达到平衡状态,故D选,答案选D。
【点睛】
本题考查化学平衡状态的判断,试题难度不大,解题时要注意正逆反应速率相等是指同一物质表示的正逆反应速率相等,若用不同物质表示正逆反应速率,速率的数值之比应等于其计量数之比,为易错点。
2.B
【解析】A.过氧化氢分解生成水和氧气,所以可以通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小,故正确;B. 若图 1 所示实验速率为①>②,但加入的阳离子不同,阴离子也不同,不能由此确定铁离子比铜离子的催化效果好,故错误;C.相同时间内气体体积的多少可以说明反应的快慢,故正确;D. 图 2 中将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,能返回原处,则说明装置不漏气,故正确。故选B。
点睛:在分析应该反应速率的因素时,一定要保证只能改变一个条件,例如使用不同的催化剂时,要使表现催化效果的离子不同,而其他完全相同,即各物质的浓度相同,温度相同。
3.D
【解析】分析:A、方程式两边气体的化学计量数之和不相等,达到平衡状态,气体物质的量不变;B、方程式两边气体的化学计量数之和不相等,达到平衡状态,气体体积分数不变;C、由于气体的质量不变,该反应是反应前后气体体积不等的反应,若混合气体平均相对分子质量不再改变,则气体的物质的量不变,反应达到平衡状态;D、在任何时刻都存在,一个N≡N断裂的同时,有3个H-H键断裂;所以不能作为判断反应达到平衡的标志。
详解:A、N2、H2和NH3的物质的量不再改变,正逆反应速率相等,可说明达到平衡状态,选项A不选;B、NH3、N2、H2的体积分数都不再改变,正逆反应速率相等,可说明达到平衡状态,选项B不选;C、由于气体的质量不变,该反应是反应前后气体体积不等的反应,若反应未达到平衡状态,则气体的物质的量就会发生变化,气体的相对分子质量就会发生变化,若混合气体平均相对分子质量不再改变,则气体的物质的量不变,反应达到平衡状态,选项C不选;D、在任何时刻都存在,一个N≡N断裂的同时,有3个H-H键断裂;所以不能作为判断反应达到平衡的标志,选项D选。答案选D。
点睛:本题考查化学平衡状态的判断,题目难度不大,注意方程式中气体的化学计量数关系,题目易错点为B、C,注意平衡时的浓度关系、物质的量关系不能作为判断是否平衡的依据。
4.A
【解析】A、活化能是反应物分子具有的平均能量与活化分子具有的平均能量差,所以由图象可知,正反应的活化能大于逆反应的活化能,故A正确;B、压强的改变能影响反应的速率和平衡的移动,焓是物质的固有属性,而焓变是反应的固有属性,所以压强的改变不影响反应的焓变,故B错误;C、升高温度,化学反应速率加快,但该反应是吸热反应,平衡向右移动,使H2S的转化率增大,故C错误;D、向密闭容器中充入1mol?H2S充分反应,由于化学平衡的建立,1mol?H2S不能完全分解,所以吸收的热量小于84.9?kJ,故D错误。本题正确答案为A。
点睛:外界条件只能影响反应的速率和平衡的移动,而决定反应速率大小和反应进行程度的根本因素是反应物质的性质,焓和焓变、熵和熵变是物质固有的属性,是不受外界条件影响的。
5.A
【解析】催化剂不能改变化学平衡状态,因为催化剂是同等幅度的改变化学反应速率,A正确。纯水始终是中性的,95℃纯水的pH<7,只是由于水的电离程度增大,c(H+)增大,pH减小,但是c(H+)=c(OH-),B错误。加入反应物后,其他条件不改变时,活化分子数增加,但是活化分子百分数不变,C错误。D选项燃烧热生成的应当是液态水,原描述错误。
6.C
【解析】选项A,由于该反应是一个气体体积增大的反应,当体系的压强不再发生变化时,说明反应达到化学平衡状态;选项B,根据v正(CO)=v逆(H2O),可知CO的消耗量等于其生成量,说明反应达到化学平衡状态;选项D,1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键,即消耗1 mol H2,同时消耗了1 mol H2O,可知H2的消耗量等于其生成量,说明反应达到化学平衡状态。
7.D
【解析】A、9.2g NO2为0.2mol,但是由于2NO2N2O4,所以气体中存在一定数量的N2O4,由于反应过程中气体分子数目发生变化,因此该题条件下气体分子数无法求解,A错误。B、pH=2时,c(H+)=0.01mol/L,n(H+)=0.01mol/L×VL,无法计算,B错误。C、胶体中的胶粒是若干个Fe(OH)3的集合,所以即使在FeCl3完全转化时胶粒数目也是未知的,C错误。D、20g D2O物质的量n=20g/20g?mol-1=1mol,每个D2O分子中质子数为10,因此质子总数为10mol,即10 NA。D正确。正确答案D。
点睛:①在相对分子质量的计算中,如果出现的是某种特定的原子,则该原子选用质量数带入计算相对分子质量。如本题中,D2O的D特指氘原子,所以计算是带入质量数2,M=2×2+16=20。②胶体粒子是形成胶体的物质的若干个粒子的集合体,或是有些为物质的组成分子、离子本身的大小达到10-7至10-10?m。
8.C
【解析】分析:A项,NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应为吸热反应;B项,酶在正常体温时催化活性最好;C项,随着盐酸的滴入,沉淀增多,AgNO3完全反应时沉淀达最多,再加入盐酸,沉淀质量不再变化;D项,MgO、Mg与硫酸的反应是放热反应,开始一段时间温度升高,反应速率加快,单位时间内放热多,后来由于H2SO4的浓度减小,反应速率减慢,单位时间内放出的热量减少。
详解:A项,NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应为吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,A项符合;B项,酶在正常体温(约37℃)时催化活性最好,反应速率最快,高于或低于此温度反应速率都减慢,B项符合;C项,随着盐酸的滴入,沉淀增多,AgNO3完全反应时沉淀达最多,再加入盐酸,沉淀质量不再变化,C项不符;D项,MgO、Mg与硫酸的反应是放热反应,开始一段时间温度升高,反应速率加快,单位时间内放热多,后来由于硫酸的浓度减小,化学反应速率减慢,单位时间内放出的热量减少,D项符合;答案选C。
9.D
【解析】
【分析】
A、根据反应在恒温恒压条件下进行分析;
B、根据化学反应速率的概念分析计算;
C、绝热条件温度升高平衡逆向进行;
D、恒温恒容条件反应过程中,压强减小。
【详解】
A、反应在恒温恒压条件下进行,反应前后的压强之比为1:1,故A错误;
B、若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”反应,反应是放热反应,绝热温度升高,平衡逆向进行,平衡后n(SO3)<1.4mol,故B错误;
C、若容器体积不变条件,v(SO3)=0.35mol·L-1·min-1,但反应是在恒温恒压条件进行,混合气体平衡后的体积分数改变,压强越大越有利于平衡向正反应进行,v(SO3)>0.35mol·L-1·min-1,故C错误;
D、若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”反应,反应过程中压强减小,平衡逆向进行,达平衡时放出热量小于Q kJ,故D正确。
所以D选项是正确的。
10.B
【解析】反应速率之比是相应的化学计量数之比,则根据方程式可知v(NH3):v(O2):v(NO):v(H2O)=4:5:4:6,答案选B。
11.C
【解析】A.反应达到平衡时各物质的浓度取决于起始配料比以及转化的程度,平衡时各物质的浓度关系不能用以判断是否达到平衡的依据,故A错误;B.由于容器的体积不变,气体的质量不变,则无论是否达到平衡状态,气体的密度都不变,故B错误;C.化学反应达到平衡状态时,各物质的浓度不变,故C正确;D.化学反应遵循质量守恒定律,无论是否达到平衡状态,气体的质量都不变,不能作为判断达到平衡状态的依据,故D错误;故选C。
点睛:化学平衡的标志有直接标志和间接标志两大类。一、直接标志:正反应速率=逆反应速率,注意反应速率的方向必须有正向和逆向。同时要注意物质之间的比例关系,必须符合方程式中的化学计量数的比值。二、间接标志:1、各物质的浓度不变。2、各物质的百分含量不变。3、对于气体体积前后改变的反应,压强不变是平衡的标志。4、对于气体体积前后不改变的反应,压强不能做标志。5、对于恒温恒压条件下的反应,气体体积前后改变的反应密度不变是平衡标志。6、对于恒温恒容下的反应,有非气体物质的反应,密度不变是平衡标志。
12.D
【解析】A. △H=生成物的总能量-反应物的总能量=E1-E2,故A错误;B. 正反应的活化能等于E3-E2,故B错误;C. 催化剂对反应的热效应无影响,故C错误;D. 恒压条件下充入一定量的氦气,由于该反应为等体积的可逆反应,所以平衡不移动,n(Z)不变,故D正确;答案选D。
13.C
【解析】①如果反应物是固体,增加固体反应物的物质的量,但浓度不变,反应速率不变,故①错误;②温度升高,反应速率一定加快,故②正确;③没有气体参加的反应,缩小容器体积,增大压强,反应速率不变,故③错误;④增加的生成物状态若是固体,加入生成物反应速率不变,故④错误;⑤催化剂有加快反应速率的,还有降低反应速率的催化剂,所以加入催化剂,反应速率不一定加快,故⑤错误;故选C。
14.C
【解析】A、降低压强反应速率减小,A错误;B、降低温度反应速率减小,B错误;C、使用催化剂可以加快反应速率,C正确;D、加水稀释浓度减小,反应速率减小,D错误,答案选C。
15.C
【解析】
【分析】
平衡的改变本质是由于正逆反应速率的改变,从速率的变化这个角度去分析图像。
【详解】
A.增加氧气的浓度,正反应速率瞬间变大,随着反应进行,正反应速率逐渐减小,逆反应速率随着生成物浓度不断增大而增大,最终达到新的平衡,故A正确;
B. 增大压强,正逆反应速率同时增大,因为反应物中气体的物质的量大,所以对正反应速率影响更大,随着反应的进行,正反应速率逐渐降低,逆反应速率逐渐增大,正逆反应速率相等时达到新的平衡,故B正确;
C. 升高温度时,正逆反应速率瞬间同时增大,从图像中看,逆反应速率不是瞬间增大的,故C错误;
D.加入催化剂,使得正逆反应速率同时增大,且对正逆反应速率的影响是相同,所以正逆反应速率始终相等,平衡不移动,故D正确。
故选C。
【点睛】
平衡移动的根本原因在于正逆反应速率的变化,增大反应物的浓度,升高温度加快正逆反应速率,催化剂对正逆反应速率有相同的影响。
16. B 减小 C 减小 A 增大 D 不变
【解析】(1)升高温度应该是正逆反应都加快,平衡向逆反应(吸热)方向移动,所以应该υ正<υ逆,图像B正确。因为平衡向逆反应方向移动,新平衡中C的体积分数将减小。
(2)降低压强应该是正逆反应都减慢,平衡向逆反应(气体物质的量增加)方向移动,所以应该υ正<υ逆,图像C正确。因为平衡向逆反应方向移动,A的转化率将减小。
(3)增加A的量应该是正反应速率瞬间增大,逆反应速率瞬间不变,平衡向正反应方向移动,所以应该υ正大于υ逆,图像A正确。反应物有两个,增加A的量平衡正向移动,B的转化率增大。
(4)使用催化剂能同时同程度加快正逆反应速率,但是平衡不移动,所以图像D正确。平衡不移动,所以C的质量分数不变。
17.(1)①降低(1分) ②a+b(1分) (1分) (2) ①4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O (2分)
②将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去(1分) b,c(2分)
(3)①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-81 kJ·mol-1(2分)
②TiCl4+2H2O (
高温
=
)TiO2+4HCl(2分)
【解析】
试题分析:(1)①催化剂能降低反应的活化能,所以V2O5的使用会使图中B点降低。
②一定条件下,SO2与空气反应tmin后,SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L,则根据S原子守恒可知,SO2起始物质的量浓度为(a+b)mol/L;反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,所以生成SO3的化学反应速率为mol/(L·min)。
(2)①由于催化剂在反应前后不变,因此根据总反应式和第一步反应式可知,总反应式减去第一步反应式即得到第二步反应式,即第二步反应式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
②由于溶液中含有铁离子,会干扰硫酸铜的制备,因此需要将铁离子除去。所以调节溶液pH的目的就是将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。又因为在除去铁离子的同时,不能在引入新的杂质,因此不能 选择氢氧化钠和氨水,应该选择氧化铜或碱式碳酸铜,即答案选bc。
(3)①已知反应①TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140 kJ·mol-1、②2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1,则根据盖斯定律可知①+②即得到反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g),所以该反应的反应热ΔH=140 kJ·mol-1-221 kJ·mol-1=-81 kJ·mol-1。
②根据TiCl4(l)制取纳米TiO2的方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中(700~1000℃)进行水解可知,TiCl4(l)制取纳米TiO2的化学方程式为TiCl4+2H2O (
高温
=
)TiO2+4HCl。
考点:考查催化剂对活化能的影响、反应速率计算;物质的分离与提纯;反应热的计算以及物质制备等
18.>10∶115∶11无法确定
【解析】
(1)右室的混合物总物质的量不变,平衡(I)、平衡(Ⅱ)左右两室的温度、压强相同,体积之比等于物质的量之比,由图可知,平衡(I)降低温度达新平衡平衡(Ⅱ),隔板由2.8处移至2.6处,左室的气体的物质的量减小,降低温度平衡向正反应移动,降低温度平衡向放热反应移动,故该反应正反应为放热反应,故答案为:<;
(2)右室的混合物总物质的量不变为2mol,左右两室的压强、温度相等,同温同压下,体积之比等于物质的量之比,平衡(I)中左室混合气体总的物质的量为×2mol=mol,反应过程中温度不变,根据PV=nRT可知:P=RT,所以达平衡(I)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为::=10:11,故答案为:10:11;
(3)平衡(I)中左室混合气体总的物质的量为mol,设参加反应的A的物质的量为amol,则:
X(g)+2Y(g)?2Z(g) 物质的量减少△n
1???????????????????????????????? 1
amol?????????????????????? (3mol-mol)= mol
解得a=mol,所以X的转化率为mol÷1mol=,故答案为:
(4)由平衡(I)到平衡(II),化学反应②发生移动,M的体积分数不会相等的,由于反应② 的平衡移动方向无法确定,M的体积分数大小变化也无法确定,故答案为:无法确定。
点睛:本题考查化学平衡移动与化学计算,题目难度中等,是对知识的综合运用,需要学生具备扎实的基础知识与运用知识分析问题、解决问题的能力,( II)中清楚左右两室的温度、压强相同,体积之比等于物质的量之比是解题关键。
19. 1:1:2 变大 ?④⑥ ④ 1.25 > AC
【解析】(1)0~10min内容器中A的物质的量浓度变化为:0.45mol/L-0.25mol/L=0.2mol/L;C的物质的量浓度变化为:0.40mol/L,x:y=0.2mol/L:0.40mol/L=1:2。由于反应中A和B消耗的物质的量相同,所以x∶y∶z=1:1:2;(2)根据(1)中分析可知正反应体积增大,所以0~10 min容器内压强变大;(3)第10min时,单位时间内A、C的物质的量变化量较大,反应速率明显增大,可能为升高温度或者使用催化剂,答案选④⑥;第16min时,C的物质的量减小,A的物质的量增大,说明平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应,应为升高温度,答案选④。(4)根据图像可知第一次平衡时A是0.20mol/L,C是0.50mol/L,则平衡Ⅰ的平衡常数K1=。已知第16min时改变的条件是升高温度,而该反应是放热反应,所以升高温度平衡逆向移动,则平衡常数减小,所以K1>K2。(5)A.反应是放热反应,所以升高温度平衡逆向移动,则平衡时 n(A)/n(C)增大,A正确;B.充入氦气平衡不移动,比值不变,B错误;C.再充入0.2molA和0.5molC相当于增大压强,平衡逆向移动,则平衡时 n(A)/n(C)增大,C正确;D.使用催化剂平衡不移动,比值不变,D错误,答案选AC。
20. 1 4 2 3 10% CD D
【解析】(1)2min内ν(Q)=0.075mol·L-1·min-1,则△n(Q)=0.075mol·L-1·min-1×2min×2L=0.3mol,根据表中数据可知,2min内X的物质的量变化为:0.8mol-0.7mol=0.1mol,Z的物质的量变化为:1mol-0.8mol=0.2mol,根据反应速率v(Z):v(Y)=1:2可知,Y的物质的量变化为:△n(Y)=2△n(Z)=0.4mol,反应方程式中物质的量变化与其化学计量数成正比,则:m:n:p:q=0.1mol:0.4mol:0.2mol:0.3mol=1:4:2:3,所以m=1、n=4、p=2、q=3,反应方程式为:X(g)+4Y(g)2Z(g)+3Q(g);(2)根据表中数据可知2min内Z的物质的量不再发生变化,反应达到平衡状态,消耗的Q的物质的量为0.3mol,则Q起始量是3.0mol,所以2.5min内Q的转化率为0.3/3.0×100%=10%;(3)A.增大容器体积,压强减小,反应速率减小,A错误;B.移走部分Q是减小浓度,反应速率减小,B错误;C.通入大量X是增大物质浓度,反应速率增大,C正确;D.升高温度能加快反应速率,D正确;答案选CD;(4)A.反应前后体积不变,则容器内气体压强始终保持不变,A错误;B.反应前后气体的质量和容积始终不变,则容器内气体密度始终保持不变,B错误;C.反应前后气体的质量和气体的物质的量始终不变,则容器内气体平均摩尔质量始终保持不变,C错误;D.正反应速率与逆反应速率相等是平衡的标志,D正确,答案选D。
21. S2- O2- Na+ 极性键和离子键 2Al+2OH-+2H2O===2AlO2-+3H2↑ H2-2e-+2OH-===2H2O ②③
【解析】由题中信息可知,A和C可形成两种常见的液态化合物分别为水和双氧水,所以A为H、C为O;;B、C和E在周期表中相邻,且C、E同主族,所以B为N、E为S。B、C原子的最外层电子数之和等于D原子的核外电子数,A和D原子的最外层电子数相同,所以D为Na.所以A、B、C、D、E分别为H、N、O、Na、S等5种元素。
(1)C、D、E三种原子对应的离子中,硫离子有3个电子层,所以半径最大;氧离子和钠离子有2个电子层,核电荷数较小的半径较大,所以半径由大到小的顺序是S2->O2->Na+,由A、B、C三种元素按原子个数比4∶2∶3组成的化合物是硝酸铵(NH4NO3)所含的化学键类型有离子键 、 极性键 ;
(2)地壳中含量最高的金属元素的单质铝,它与 D的最高价氧化物对应水化物氢氧化钠的溶液反应的离子方程式为:2Al+2OH-+2H2O===2AlO2-+3H2↑;
(3)A、C两元素的单质与KOH溶液组成的燃料电池,其负极上氢气发生氧化反应,反应式为:H2-2e-+2OH-===2H2O;
(4)A是一个恒压密闭容器,若在A中充入1 mol O2和2 molSO2,发生的可逆反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是一个气体分子数减少的反应,所以气体的密度和各组分的浓度是变化量,变化量不变时为平衡状态,所以可以作为判断该反应达到平衡的标志的为 ②( 容器内混合气体的密度不随时间变化)和③ (各组分浓度不再变化);①压强一直不变,所以不能作为平衡状态的标志;④ 单位时间内消耗a mol O2同时生成2a mol SO3,描述的都是正反应速率,不能说明正反应速率和逆反应速率相等,所以不是平衡状态的标志。
22. 正向 不 逆向 正向 变小 不变 1:3 1:3
【解析】(1). 达到平衡时, 充入N2并保持体积不变,则c(N2)增大,平衡将正向移动,故答案是:正向。
(2). 达到平衡时,充入氩气(Ar)并保持体积不变,总压增大,分压不变,则平衡不移动,故答案是:不。
(3). 达到平衡时,充入氩气(Ar),并保持压强不变,平衡将逆向移动,故答案为:逆向。
(4). 达到平衡时,将c(N2)、c(H2)、c(NH3)同时增大1倍,相当于增大压强,则平衡正向移动,故答案是:正向。
(5).因该反应是放热反应,所以保持体积不变,升高温度时,平衡将逆向移动,混合气体的总物质的量增加,但总质量不变,根据M= 可知,混合气体的平均相对分子质量将变小;因容器体积不变,混合气体的总质量也不变,根据ρ= 可知,混合气体的密度不变,故答案是:变小;不变。
(6).设反应中N2消耗xmol,容器的体积是1L,根据三段式法,有:
N2 (g) + 3H2 (g)2NH3 (g)
起始量(mol/L) 1 3 0
转化量(mol/L) x 3x 2x
平衡量(mol/L) 1-x 3-3x 2x
所以平衡时N2和H2的浓度比是 = 1:3,N2和H2的转化率比是 = 1:3,故答案是:1:3;1:3。
23.短大基本相同气密性良好测定单位时间内产生H2的体积;(测定一段时间内H+的浓度变化;测定一定时间内锌粒质量变化)(任意一条即可)298粗颗粒1.003082.00298细颗粒2.00③④
【解析】
【详解】
Ⅰ.(2) 稀硫酸和Zn可发生置换反应产生氢气,而气体产生在溶液中会以气泡的形式散发出来,故有气泡产生;反应物浓度越大,反应速率越快,所用时间就越短,即4mol·L-1的硫酸与锌反应速率较快,故(2)所用时间比(1)短 ;实验结论:4 mol·L-1硫酸与锌反应比1 mol·L-1硫酸与锌反应速率大;注意事项:① 固体表面积影响反应速率,锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同; ② 40 mL的硫酸要迅速加入;③ 检查装置气密性,装置不漏气,且计时要迅速准确;④ 气体收集可以用排水量气装置代替。实验讨论:测定实验的一些变量之间关系时一般可采用控制变量法,如控制时间相同,测定单位时间内产生氢气的体积;或测定一段时间内氢离子浓度变化;或测定一段时间内锌粒的质量变化;综上所述,本题答案是:短,大,基本相同,气密性良好;测定单位时间内产生H2的体积;(测定一段时间内H+的浓度变化;测定一定时间内锌粒质量变化)(任意一条即可)。
Ⅱ. 本实验是由实验①做对比实验探究影响反应速率的因素,所以在设计分组实验时,要设计出分别只有浓度、温度和接触面积不同时反应速率的变化,从而找出不同外界因素对反应速率的影响;
由于实验①②的温度、大理石规格相同,实验①和实验②探究的是HNO3浓度对该反应速率的影响,所以温度为298 K,大理石为粗颗粒,HNO3浓度为1.00 mol·L-1;
实验①③中只有温度不同,实验①和实验③就可以探究温度对该反应速率的影响,故实验③的温度选择308K;硝酸选2.00 mol·L-1;
实验①④中只有大理石规格不同,实验①和实验④可以探究接触面积对该反应速率的影响,故实验④选择细颗粒的大理石,温度为298,硝酸选2.00 mol·L-1;
综上所述,本题答案是:298 ,粗颗粒, 1.00, 308 , 2.00 , 298 , 细颗粒, 2.00,③,④。
24.(1) 33 、 28 、 16 (每空1分)
(2)对于一个化学反应,在其他条件不变时,反应物的浓度越大,化学反应速率越大。
(3)Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O (2分)
【解析】
25. 0.0025 mol/(L?s) 1.8 mol/L 0.2 80s 变浅 D
【解析】(1)0~40s内,N2O4减少0.40-0.20=0.20mol,0~40s内用N2O4表示的平均反应速率结合v=△c/△t得:ν(N2O4)==0.0025 mol/(L?s),故答案是:0.0025 mol/(L?s);
(2)由表格数据可知,80min达到平衡,则
N2O4 ? 2NO2
开始 0.4 0
转化 0.3 0.6
平衡 0.1 0.6
平衡时c(N2O4)=0.05mol/L,c(NO2)=0.3mol/L,则 K= = 1.8 mol/L,故答案是:1.8 mol/L;
(3)、40s时N2O4减少0.40-0.20=0.20mol,由反应方程式可知生成NO2为0.2mol×2=0.4mol,所以c(NO2)=0.4mol÷2L=0.2mol/L。根据题中表格数据可知,当时间是80s时,n(NO2)不再改变,所以80 s时达到平衡状态。故答案是:0.2mol/L;80s。
(4)、△H>0,说明该反应是吸热反应,则100s后将反应混合物的温度降低,平衡逆向移动,混合气体的颜色变浅,故答案为:变浅;
(5)K只与温度有关,该反应为吸热反应,升高温度,K增大,只有D符合,故答案为:D.
26.0.04mol/L?S
【解析】