2020-2021学年鲁科版必修2高考题同步试卷:2.2化学反应的快慢和限度(2份打包)

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名称 2020-2021学年鲁科版必修2高考题同步试卷:2.2化学反应的快慢和限度(2份打包)
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版本资源 鲁科版
科目 化学
更新时间 2021-03-18 22:15:28

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鲁科版必修2高考题同步试卷:2.2
化学反应的快慢和限度(01)
一.选择题(共20小题)
1.把0.6molX气体和0.4molY气体混合于容积为2L的容器中,使其发生如下反应:3X(g)+nY(g)?Z(g)+2W(g)
5min末生成0.2molW,消耗Y为0.1mol,则n的值为(  )
A.4
B.3
C.2
D.1
2.T℃时,向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应:2A(g)+B(g)?2C(g)。反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1<t2),下列说法正确的是(  )
反应时间/min
n(A)/mol
n(B)/mol
0
0.10
0.060
t1
0.012
t2
0.016
A.在0~t1min内,平均反应速率v(C)mol?L﹣1?min﹣1
B.保持其他条件不变,升高温度,反应重新达到平衡时c(A)=0.0070mol?L﹣1,则该反应的△H>0
C.保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.10mol
C和0.010mol
B,达到平衡时n(A)=0.012mol
D.相同温度下,起始时向容器中充入0.050mol
A和0.030mol
B,达到平衡时A的转化率等于88%
3.反应
X(s)+2Y(g)?2W(g)△H=﹣a
kJ?mol﹣1(a>0),一定温度下,在恒压的密闭容器中,加入
1
mol
X

2
mol
Y
发生反应,下列说法正确的是(  )
A.充分反应时,放出的热量为
a
kJ
B.当
Y

W
的物质的量浓度之比为
1:1
时,表明该反应一定已达到平衡
C.当容器内气体的密度不再改变时,表明该反应一定已到达平衡
D.当达到平衡状态时,X

Y
的转化率之比为
1:2
4.工业上合成氨时一般采用500℃左右的温度,其原因是(  )
(1)适当提高氨的合成速率(2)提高氢气的转化率(3)提高氨的产率(4)催化剂在5000C时活性最大.
A.只有(1)
B.(1)(2)
C.(2)(3)(4)
D.(1)(4)
5.在密闭容器里,A与B反应生成C,其反应速率分别用vA、vB、vC表示,已知2vB=3vA、3vC=2vB,则此反应可表示为(  )
A.2A+3B=2C
B.A+3B=2C
C.3A+B=2C
D.A+B=C
6.在相同温度下,有相同体积的甲、乙两容器,甲容器中充入1g
N2和1g
H2,乙容器中充入2g
N2和2g
H2.下列叙述中,错误的是(  )
A.化学反应速率:乙>甲
B.平衡后N2的浓度:乙>甲
C.H2的转化率:乙>甲
D.平衡混合气中H2的体积分数:乙>甲
7.下列说法正确的是(  )
A.增大反应物浓度,能增大活化分子百分数,所以反应速率增大
B.使用合适的催化剂,能增大活化分子百分数,所以反应速率增大
C.对于任何反应,增大压强都可加快反应速率
D.无论吸热反应还是放热反应,升高温度反应速率都能增大
8.在一定条件下,N
2和O2于密闭容器中发生如下反应:N2(g)+O
2(g)?2NO(g)(正反应是放热反应)下列说法正确的是(  )
A.在上述条件下,N2能完全转化为NO
B.升高温度可以提高这个反应的化学反应速率
C.达到平衡时c(NO)═c(N2)
D.加大压强可以加快这个反应的化学反应速率
9.下列图示与对应叙述相符的是(  )
A.用硝酸银溶液滴定等浓度的A﹣、B﹣、C﹣的混合溶液(均与Ag+反应生成沉淀),由图1可确定首先沉淀的是C﹣
B.图2表示反应中某反应物的正、逆反应速率随温度变化的情况,由图可知该反应的正反应是吸热反应
C.一定条件下,X和Y反应生成、由图3推出该反应的化学方程式可表示为X+3Y?Z
D.若图4表示一定条件下发生反应ClCH2CH2OH(g)═ClCH=CH2(g)+H2O(g)△H>0,氯乙醇的浓度与温度和时间的关系,则反应速率大小关系为v正(M)<v逆(N)
10.对于反应A(g)+2B(g)?2C(g),在压强相同的条件下,若生成物C的含量w(C)与时间t的关系如图所示.则下列结论正确的是(  )
A.T1>T2,正反应放热
B.T1<T2,正反应放热
C.T1>T2,正反应吸热
D.T1<T2,正反应吸热
11.在恒容密闭容器中发生反应N2O4(g)?2NO2(g)△H>0,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2(g)的质量分数随压强的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(  )
A.b、c两点的反应速率:b<c
B.a、b两点的气体的密度:a=b
C.a、b、c三点的平衡常数:a<b<c
D.b、c两点反应体系的颜色一样
12.对于任何一个化学平衡体系,以下变化或采取的措施,平衡一定发生移动的是(  )
①加入一种反应物,②增大体系的压强,③升高温度,④使用催化剂,⑤化学平衡常数减小.
A.①②③⑤
B.①②③④⑤
C.③⑤
D.①②③
13.下列事实不能用勒夏特利原理来解释的是(  )
A.增大压强,有利于SO2和O2反应生成SO3
B.热的纯碱溶液去油污能力较强
C.加催化剂使N2和H2在一定条件下转化为NH3
D.常温下,pH=3的H2SO4溶液中水的电离程度小于pH=3的NH4Cl溶液中水的电离程度
14.下列生活、生产相关叙述中,不能用勒沙特列原理解释的是(  )
A.工业合成SO3采用V2O5作催化剂
B.热的纯碱溶液去油污效果更好
C.加热蒸干AlCl3溶液不能得到无水AlCl3
D.铵态氮肥与草木灰不能混合使用
15.可逆反应aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g),图中纵坐标均表示反应物A的变化,根据图象判断,下列叙述正确的是(  )
A.p1<p2,a+b<c+d,T1<T2,正向吸热
B.p1<p2,a+b>c+d,T1>T2,正向吸热
C.p1<p2,a+b<c+d,T1>T2,正向吸热
D.以上答案均不对
16.一定温度下,10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标状况)如下表。
t/min
0
2
3
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(  )
A.0~6min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10﹣2mol(L?min)
B.6~10min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10﹣2mol(L?min)
C.反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol?L﹣1
D.反应至6min时,H2O2分解了50%
17.已知:8NH3(g)+6NO2(g)?7N2(g)+12H2O(l)△H<0。相同条件下,向2L恒容密闭容器内充入一定量的NH3和NO2,分别选用不同的催化剂进行已知反应(不考虑NO2和N2O4之间的相互转化),反应生成N2的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(  )
A.在催化剂A的作用下,0~4min内v(NH3)=1.0mol?L﹣1?min﹣1
B.若在恒容绝热的密闭容器中反应,当容器内温度不变时,说明反应已经达到平衡
C.不同催化剂作用下,该反应的活化能由大到小的顺序是Ea(C)>Ea(B)>Ea(A)
D.升高温度可使容器内气体颜色加深
18.钨丝灯管中的W(钨)在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为:W(s)+2I2(g)WI4(g)。下列说法正确的是(  )
A.上述反应是可逆反应,当灯管正常发光时达到平衡
B.灯管内的I2可循环使用
C.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长
D.温度升高时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢
19.向绝热恒容密闭容器中通入N2和H2,在一定条件下使反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0达到平衡,n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示.下列有关叙述正确的是(  )
A.c点表示NH3生成速率与NH3分解速率相同
B.c点和e点时反应的平衡常数相同
C.N2的转化率:b>a
D.d点时,n(N2):n(H2):n(NH3)=1:3:2
20.可逆反应2A(g)+B(g)?2C(g),△H<0,P2>P1判断下列图象错误的是(  )
A.
B.
C.
D.
二.解答题(共10小题)
21.汽车尾气中含有CO和NOx,减轻其对大气的污染成为科研工作的热点问题。
回答下列问题:
(1)已知H2还原CO合成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1,又CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H2=﹣49.0kJ?mol﹣1,CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H3=﹣41.1kJ?mol﹣1。则△H1= 
 kJ?mol﹣1,对应反应自发进行的条件为 
 (填字母)。
A.高温
B.低温
C.任何温度
(2)用活化后的V2O5作催化剂,氨气可将NO还原成N2。
①V2O5能改变反应速率是通过改变 
 实现的。
②在1L的刚性密闭容器中分别充入6mol
NO、6mol
NH3和适量O2,控制不同温度,均反应tmin,测得容器中部分含氮气体浓度随温度的变化如图所示。NO浓度始终增大的原因可能是 
 。700K时,0~tmin内,体系中氨气的平均反应速率为 
 (用含t的式子表示)。
(3)科学家研究出了一种高效催化剂,可以将CO和NO2两者转化为无污染气体,反应的热化学方程式为:2NO2(g)+4CO(g)?4CO2(g)+N2(g)△H<0。某温度下,向10L恒容密闭容器中充入0.1mol
NO2和0.2mol
CO,发生上述反应,随着反应的进行,容器内的压强变化如表所示:
时间/min
0
2
4
6
8
10
12
压强kPa
75
73.4
71.96
70.7
69.7
68.75
68.75
在此温度下,反应的平衡常数Kp= 
 kPa﹣1(Kp为以分压表示的平衡常数);若保持温度不变,再将CO、CO2气体浓度分别增加一倍,则平衡 
 (填“右移”、“左移”或“不移动”)。
22.密闭容器中发生如下反应:A(g)+3B(g)?2C(g)△H<0,根据下列速率﹣时间图象,回答下列问题.
(1)下列时刻所改变的外界条件是:t1 
 ;t3 
 ;t4 
 ;
(2)物质A的体积分数最大的时间段是 
 ;
(3)上述图象中C的体积分数相等的时间段是 
 ;
(4)反应速率最大的时间段是 
 .
(5)t0~t1、t3~t4、t5~t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系 
 .
23.按要求回答下列问题:
Ⅰ.(1)常温下,将等浓度的Na2S2O3溶液与硫酸溶液混合,2
min后溶液中明显出现浑浊,请写出相关反应的离子方程式: 
 ;若将此混合溶液置于50℃的水浴中,则出现浑浊的时间将 
 
(填“增加”、“减少”或“不变”)。
(2)已知CH3COOH的电离平衡常数Ka=1.8×10﹣5,向0.1mol/L
CH3COOH溶液中滴加NaOH溶液至c(CH3COOH):c(CH3COO﹣)=10:9,此时溶液pH= 
 。
(3)CO2与CH4经催化重整,制得合成气CO
和H2:
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如表:
化学键
C﹣H
C=O
H﹣H
CO(CO)
键能/kJ?mol﹣1
413
745
436
1075
则该反应的热化学反应方程式为: 
 。分别在v
L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1
mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是 
 (填“A”或“B”)。
②按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图所示。
此反应优选温度为900℃的原因是 
 。
(4)已知2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数K=4.此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到20min时测得各组分的浓度如表:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
c/mol?L﹣1
0.4
0.1
0.1
1时,反应向 
 (填“左”或“右”)移动,才能达到平衡。
②从加入CH3OH开始反应到20min时,CH3OCH3的生成速率为 
 。
③达到平衡后CH3OH的浓度为 
 。
(5)制取聚乙二酸乙二酯的反应方程式 
 
(6)有一种耐热型树脂材料的结构简式为
写出其合成单体除丙烯氰(CH2=CHCN),2﹣甲基苯乙烯外,还需要的单体名称是: 
 。
(7)有机物R(C6H12O2)与稀硫酸共热生成A和B,A能够发生银镜反应,B不能发生催化氧化反应,那么R的结构简式为 
 。
(8)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换[CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)]的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用?标注。
可知水煤气变换的△H 
 0(填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒(活化能)
E正= 
 eV,写出该步骤的化学方程式 
 。
(9)某有机物A由C、H、O三种元素组成,相对分子质量为90.将9.0gA完全燃烧的产物依次通过足量的浓硫酸和碱石灰,分别增重5.4g和13.2g,A能与NaHCO3溶液反应,且2分子A之间脱水可生成八元环化合物。则A在一定条件下发生缩聚反应的产物的结构简式是: 
 。
(10)已知:(R表示烃基,R1、R2表示烃基或氢原子)。设计以为原料制备的合成路线(提供CH3MgBr及需要的无机试剂) 
 。
Ⅱ.室温下,初始浓度为1.0mol/L的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72﹣)随c(H+)的变化如图所示,回答下列问题:
(1)CrO42﹣和Cr2O72﹣在溶液中相互转化的离子方程式 
 
(2)由图可知,随着溶液酸性增强,CrO42﹣的平衡转化率 
 (填“增大“减小”或“不变”)。根据A(1.0,0.25)点数据,计算出该转化反应的平衡常数为 
 。
(3)升高温度,溶液中CrO42﹣的平衡转化率减小,则该反应的△H 
 0(填“大于”“小于”或“等于”)。
24.化学反应原理在科研和生产中有广泛应用.
I、如图装置所示,A、B中的电极为多孔的惰性电极;C、D为夹在浸有Na2SO4溶液的滤纸条上的铂夹;电源有AB两极.若A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中.切断K1,闭合K2、K3通直流电.回答下列问题:
(l)a是电源的 
 极,写出A中的电极反应式为 
 .
(2)湿的NaSO4滤纸条上能观察到的现象有 
 .(3)电解一段时间后,A、B中均有气体包围电极,若此时切断K2、K3,闭合K1,发现电流表的指针移动,写出此时B中的电极反应式为 
 .
II、甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.工业上一般采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H,如表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K).
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
请回答下列问题:
(4)由表中数据判断△H 
 0(填“>”、“<”或“=”).
(5)其他条件不变,只改变其中一个条件,下列措施可提高甲醇产率的是 
 .
A.上升高温度
B.使用合适的催化剂
C.缩小容器的容积
D.充入过量的H2
E.恒压时,充入He
F.从体系中分离出CH3OH
(6)某温度下,将2mol
CO和6mol
H2充入2L密闭容器中,反应进行到4min末达到平衡,此时测得c(CO)=0.2mol/L,则0﹣4min内H2的反应速率为 
 ;若保持温度容积不变再向其中充入一定量的CH3OH,重新达到化学平衡状态,与原平衡状态相比,此时平衡混合气体中CH3OH的体积分数 
 (填“变大”、“变小”、或“不变”).
25.合成氨反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0
具有重要的意义.
(1)①该反应的化学平衡常数表达式是K= 
 .
②该反应的化学平衡常数K与温度T的关系如下表所示:
T/K
473
573
673

K
4.4×10﹣2
K1
K2

其中,K1 
 
K2(填“>”、“=”或“<”).
③理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是 
 .(填序号)
a.增大压强
b.使用合适的催化剂
c.升高温度
d.及时分离出产物中的NH3
(2)原料气H2可通过反应
CH4(g)+H2O
(g)═CO(g)+3H2(g)
获取,已知该反应中,当初始混合气中的
恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示:
①图中,两条曲线表示压强的关系是:P1 
 P2(填“>”、“=”或“<”).
②该反应为 
 反应(填“吸热”或“放热”).
(3)原料气H2还可通过反应CO(g)+H2O(g)═CO2
(g)+H2(g)
获取.
①T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1mol
CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08mol?L﹣1,则平衡时CO的转化率为 
 ,该温度下反应的平衡常数K值为 
 .
②保持温度仍为T℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入容器进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是 
 (填序号).
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成a
mol
CO2的同时消耗a
mol
H2
d.混合气中n
(CO):n
(H2O):n
(CO2):n
(H2)=1:16:6:6.
26.室温下,初始浓度为1.0mol/L的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72﹣)随c(H+)的变化如图所示,回答下列问题:
(1)CrO42﹣和Cr2O72﹣在溶液中相互转化的离子方程式 
 。
(2)由图可知,随着溶液酸性增强,CrO42﹣的平衡转化率 
 (填“增大”、“减小”或“不变”)。根据A(1.0,0.25)点数据,计算出该转化反应的平衡常数为 
 。
(3)升高温度,溶液中CrO42﹣的平衡转化率减小,则该反应的△H 
 0。(填“大于”、“小于”或“等于”)
27.请参考题中图表,已知E1=134kJ?mol﹣1、E2=368kJ?mol﹣1,根据要求回答下列问题:
(1)图甲是1mol
NO2(g)和1mol
CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式: 
 。
(2)在一2L密闭容器中,起始时向该容器中充入H2S和CH4,n(H2S):n(CH4)=2:1,起始的n(CH4)=3mol,发生反应:CH4(g)+2H2S(g)?CS2(g)+4H2(g)。温度变化对平衡时产物的物质的量分数的影响如图乙所示,为提高H2S的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是 
 。(列举一条)。N点对应温度下,化学反应经过了10min建立了平衡,该反应的v(H2S)= 
 。
(3)反应CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)的平衡转化率与温度、压强关系如图丙所示[其中n(CH4):n(H2O)=1:1]。该反应在图中A点的平衡常数Kp= 
 (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数),图中压强(p1、p2、p3、p4)由大到小的顺序为 
 。
(4)瑞典化学家阿累尼乌斯的化学反应速率经验定律为k=Ae,(其中,k为速率常数,A、R为常数,Ea为活化能,T为绝对温度,e为自然对数底数,约为2.718)。由此判断下列说法中正确的是 
 (填序号,k正、k逆为正、逆反应速率常数)。
A.其他条件不变,升高温度,k正增大、k逆变小
B.其他条件不变,使用催化剂,k正、k逆倍数增大
C.其他条件不变,增大反应物浓度,k正增大、k逆不变
D.其他条件不变,减小压强,k正、k逆都变小
28.请根据化学学科中的基本理论,回答下列问题:
(1)纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂。火法还原CuO可制得Cu2O.已知:1克C(s)燃烧全部生成CO时放出热量9.2kJ;Cu2O(s)与O2(g)反应的能量变化如图1所示;请写出用足量炭粉还原CuO(s)制备Cu2O(s)的热化学方程式 
 
(2)在加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2可制备纳米级Cu2O,同时生成N2和H2O.该反应的化学方程式为 
 
(3)某兴趣小组同学以纳米级Cu2O催化光解水蒸气并探究外界条件对化学平衡的影响。
①在体积均为1L,温度分别为T1、T2的A、B两密闭容器中都加入纳米级Cu2O并通入0.1mol水蒸气,反应:2H2O(g)?2H2(g)+O2(g)△H=+484kJ?mol﹣1经测定A、B两容器在反应过程中发生如图2所示变化,则A、B两容器反应的温度T1 
 T2(填“<”、“=”或“>”),该过程中A容器至少需要吸收能量 
 kJ。
②当该反应处于平衡状态时,下列既能增大反应速率,又能增大H2O(g)分解率的措施是(填序号) 
 。
A.向平衡混合物中充入Ar
B.升高反应的温度
C.增大反应体系的压强
D.向平衡混合物中充入O2
(4)25℃时,H2SO3?HSO3﹣+H+的电离常数Ka=1×10﹣2mol/L,则该温度下NaHSO3的水解平衡常数Kh= 
 mol/L。
29.工业上常常利用乙烯氧化法来生产环氧乙烷。
Ⅰ.主反应:2C2H4(g)+O2(g)
副反应:C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)
Ⅱ.反应中的能量变化如图1所示
(1)2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+4H2O(g)△H= 
 kJ?mol﹣1
(2)乙烯氧化法中反应温度与反应速率的关系如图2所示,最佳反应温度应为 
 
A.200℃B.240℃C.300℃D.350℃
随温度的升高,主反应速率先增大后减小。速率减小可能的原因是 
 
(3)主反应的平衡常数表达式K= 
 
(4)工业生产中,使用Ag作为该反应催化剂,反应过程如下
Ag(s)+O2(g)→Ag+﹣O2﹣(s)(吸附态分子氧离子)
CH2=CH2(g)+Ag+﹣O2﹣(s)→(g)+Ag+﹣O﹣(s)(吸附态原子氧离子)
CH2=CH2(g)+6Ag+﹣O﹣(s)→2CO2(g)+2H2O(g)+6Ag(s)
①根据上述反应过程,理论上1mol乙烯参与反应最多可以得到 
 mol环氧乙烷。
②为了加快主反应速率(且对副反应影响较小),显著提高环氧乙烷生产效率,所采取的措施是 
 
A.增大体系压强
B.升高温度
C.加入抑制剂X(X+Ag+﹣O2﹣→Ag+XO2)
D.加入抑制剂Y(Y+Ag+﹣O﹣→Ag+YO)
(5)副反应可以设计成燃料电池,若用稀硫酸做电解质溶液,负极的电极反应式为 
 。
30.某温度时,在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z和W,它们的物质的量随时间的变化如下表所示.
t/min
X/mol
Y/mol
Z/mol
W/mol
0
2.00
1.00
0.00
0.00
1
1.80
0.80
0.20
0.10
3
1.50
0.50
0.50
0.25
5
1.30
0.30
0.70
0.35
9
1.10
0.10
0.90
0.45
10
1.10
0.10
0.90
0.45
14
1.10
0.10
0.90
0.45
(1)体系中发生反应的化学方程式是 
 ;
(2)列式计算该反应在0~3min时间内产物W的平均反应速率: 
 ;
(3)该反应达到平衡时反应物Y的转化率α等于 
 ;
(4)如果该反应是放热反应.改变实验条件(温度、压强、催化剂)得到Z随时间变化的曲线①、②、③(如图所示)则曲线①、②、③所对应改变的实验条件分别是:① 
 ;② 
 ;③ 
 .
鲁科版必修2高考题同步试卷:2.2
化学反应的快慢和限度(01)
参考答案与试题解析
一.选择题(共20小题)
1.把0.6molX气体和0.4molY气体混合于容积为2L的容器中,使其发生如下反应:3X(g)+nY(g)?Z(g)+2W(g)
5min末生成0.2molW,消耗Y为0.1mol,则n的值为(  )
A.4
B.3
C.2
D.1
【分析】根据v计算W的平均化学反应速率,再根据同一化学反应同一时间段内,各物质的反应速率之比等于计量数之比判断n值.
【解答】解:5min内W的平均化学反应速率v(W)0.02mol/(L.min),同一化学反应同一时间段内,各物质的反应速率之比等于计量数之比,Y浓度变化表示的平均反应速率0.01mol/L?min,v(Y):v(W)=0.01mol/(L?min):0.02mol/(L.min)=n:2=1:2,所以n=1,
故选:D。
【点评】本题主要考查了反应速率的定量表示方法,难度不大,明确同一化学反应同一时间段内,各物质的反应速率之比等于计量数之比是解本题的关键.
2.T℃时,向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应:2A(g)+B(g)?2C(g)。反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1<t2),下列说法正确的是(  )
反应时间/min
n(A)/mol
n(B)/mol
0
0.10
0.060
t1
0.012
t2
0.016
A.在0~t1min内,平均反应速率v(C)mol?L﹣1?min﹣1
B.保持其他条件不变,升高温度,反应重新达到平衡时c(A)=0.0070mol?L﹣1,则该反应的△H>0
C.保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.10mol
C和0.010mol
B,达到平衡时n(A)=0.012mol
D.相同温度下,起始时向容器中充入0.050mol
A和0.030mol
B,达到平衡时A的转化率等于88%
【分析】A.△n(C)=△n(A)=(0.1﹣0.012)mol=0.088mol,再根据v计算v(C);
B.t1min时n(B)=0.06mol﹣0.088mol0.016mol,而t2min时n(B)=0.016mol,说明t1min时到达平衡,A平衡浓度为0.0080mol?L﹣1,升高温度,新平衡时c(A)=0.0070mol?L﹣1<0.0080mol?L﹣1,说明升高温度平衡逆向移动;
C.保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.10mol
C和0.010mol
B,等效为开始加入0.10molA和0.060mol
B,为等效平衡;
D.相同温度下,起始时向容器中充入0.050mol
A和0.030mol
B,等效为在原平衡的基础上体积增大1倍,压强减小平衡逆向移动,A转化率小于原平衡。
【解答】解:A.△n(C)=△n(A)=(0.1﹣0.012)mol=0.088mol,则v(C)mol?L﹣1?min﹣1,故A错误;
B.t1min时n(B)=0.06mol﹣0.088mol0.016mol,而t2min时n(B)=0.016mol,说明t1min时到达平衡,A平衡浓度为0.0080mol?L﹣1,升高温度,新平衡时c(A)=0.0070mol?L﹣1<0.0080mol?L﹣1,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,故△H<0,故B错误;
C.保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.10molC和0.010mol
B,等效为开始加入0.10mol
A和0.060mol
B,为完全等效平衡,平衡时A的物质的量相等,即n(A)=0.012mol,故C正确;
D.原平衡中A转化率为100%=88%,相同温度下,起始时向容器中充入0.050mol
A和0.030mol
B,等效为在原平衡的基础上体积增大1倍,压强减小平衡逆向移动,A转化率小于原平衡,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查化学平衡计算,为高频考点,侧重考查分析判断及计算能力,明确化学反应速率计算、转化率的计算方法等知识点是解本题关键,注意把握等效平衡的运用,题目难度中等。
3.反应
X(s)+2Y(g)?2W(g)△H=﹣a
kJ?mol﹣1(a>0),一定温度下,在恒压的密闭容器中,加入
1
mol
X

2
mol
Y
发生反应,下列说法正确的是(  )
A.充分反应时,放出的热量为
a
kJ
B.当
Y

W
的物质的量浓度之比为
1:1
时,表明该反应一定已达到平衡
C.当容器内气体的密度不再改变时,表明该反应一定已到达平衡
D.当达到平衡状态时,X

Y
的转化率之比为
1:2
【分析】反应X(s)+2Y(g)?2W(g)△H=﹣a
kJ?mol﹣1(a>0)中,X为固体,加入X对平衡移动无影响,反应前后气体的体积不变,且当达到平衡时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不变,以此解答该题。
【解答】解:A.为可逆反应,反应物不能完全转化,则充分反应时,放出的热量小于
a
kJ,故A错误;
B.平衡常数未知,不能确定平衡时Y

W
的物质的量浓度之比,故B错误;
C.X为固体,当反应达到平衡状态时,气体的质量不变,则容器内气体的密度不变,故C正确;
D.加入
1
mol
X

2
mol
Y,且按1:2参加反应,则无论是否达到平衡状态,X

Y
的转化率之比为
1:1,不能用于判断是否达到平衡,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查化学平衡,为高频考点,把握平衡移动、速率为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,选项D为易错点,题目难度不大。
4.工业上合成氨时一般采用500℃左右的温度,其原因是(  )
(1)适当提高氨的合成速率(2)提高氢气的转化率(3)提高氨的产率(4)催化剂在5000C时活性最大.
A.只有(1)
B.(1)(2)
C.(2)(3)(4)
D.(1)(4)
【分析】N2+3H22NH3
△H<0,该反应是放热的可逆反应,要使平衡向正反应方向移动,应降低温度,但温度过低反应速率过小,不利于工业生成效益;温度越高,反应速率越大,所以应适当升高温度,使反应速率增大;使用催化剂也能增大反应速率,但在500℃左右时催化剂的活性最大,所以选择采用500℃左右的温度,以此解答.
【解答】解:合成氨发生:N2+3H22NH3
△H<0,
升高温度可增大反应速率,适当提高氨的合成速率,故(1)正确;
该反应的正反应为放热反应,升高温度不是提高转化率,或氨气的产率故(2)(3)错误;
该温度时,催化剂的活性最大,有利于增大反应速率,提高产量,故(4)正确。
故选:D。
【点评】本题考查化学平衡知识,侧重于化学与生产的关系的考查,有利于培养学生的良好科学素养和提高学习的积极性,要注意:1、压强只对反应前后气体体积发生变化的可逆反应有影响,2、催化剂只影响反应速率,不影响化学平衡移动,难度不大.
5.在密闭容器里,A与B反应生成C,其反应速率分别用vA、vB、vC表示,已知2vB=3vA、3vC=2vB,则此反应可表示为(  )
A.2A+3B=2C
B.A+3B=2C
C.3A+B=2C
D.A+B=C
【分析】根据速率之比等于化学计量数之比确定各物质的系数,据此书写方程式.
【解答】解:由于2vB=3vA、3vC=2vB,所以vA:vB:vC=2:3:2,即A、B、C对应的化学计量数分别为2、3、2。
故反应方程式为2A+3B=2C。
故选:A。
【点评】本题考查反应速率规律,难度不大,注意对基础知识的积累掌握和对反应速率规律的理解.
6.在相同温度下,有相同体积的甲、乙两容器,甲容器中充入1g
N2和1g
H2,乙容器中充入2g
N2和2g
H2.下列叙述中,错误的是(  )
A.化学反应速率:乙>甲
B.平衡后N2的浓度:乙>甲
C.H2的转化率:乙>甲
D.平衡混合气中H2的体积分数:乙>甲
【分析】在相同温度下,有相同体积的甲、乙两容器,且保持体积不变,加入氮气和氢气发生的反应为:N2+3H2=2NH3,反应是气体体积减小的放热反应,甲容器中和乙容器中相比,乙容器中压强大于甲,反应速率快,氢气转化率增大;
【解答】解:在相同温度下,有相同体积的甲、乙两容器,且保持体积不变,加入氮气和氢气发生的反应为:N2+3H2=2NH3,反应是气体体积减小的放热反应,甲容器中和乙容器中相比,乙容器中压强大于甲,反应速率快,氢气转化率增大;
A、乙容器中压强大于甲,反应速率快,故A正确;
B、甲容器中充入1g
N2和1g
H2,乙容器中充入2g
N2和2g
H2,平衡后氮气浓度乙大于甲,故B正确;
C、乙容器中压强大于甲,反应速率快,氢气转化率增大,故C正确;
D、乙容器中压强大于甲,反应速率快,氢气转化率增大,平衡混合气中H2的体积分数:甲>乙,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查了化学平衡影响因素分析判断,注意恒温容器中平衡的分析判断,掌握基础是关键,题目难度中等.
7.下列说法正确的是(  )
A.增大反应物浓度,能增大活化分子百分数,所以反应速率增大
B.使用合适的催化剂,能增大活化分子百分数,所以反应速率增大
C.对于任何反应,增大压强都可加快反应速率
D.无论吸热反应还是放热反应,升高温度反应速率都能增大
【分析】升高温度、增大压强,反应速率都增大,压强、浓度只影响单位体积活化分子的数目,温度、催化剂影响活化分子的百分数,以此解答该题。
【解答】解:A.增大反应物的浓度会增大单位体积的活化分子数,但活化分子的百分数不变,故A错误;
B.使用合适的催化剂,降低反应的活化能,使部分不是活化分子的分子成为活化分子,增大活化分子百分数,所以反应速率增大,故B正确;
C.对于化学反应中是液态物质参与的,增大压强,对反应速率无影响,故C错误;
D.无论吸热反应还是放热反应,升高温度,正、逆反应的速率都增大,故D正确;
故选:BD。
【点评】本题考查活化能及其对反应速率的影响,题目难度不大,注意温度、浓度、压强、催化剂等外界条件对化学反应速率的影响的根本原因是对活化分子的影响,但影响原因不同。
8.在一定条件下,N
2和O2于密闭容器中发生如下反应:N2(g)+O
2(g)?2NO(g)(正反应是放热反应)下列说法正确的是(  )
A.在上述条件下,N2能完全转化为NO
B.升高温度可以提高这个反应的化学反应速率
C.达到平衡时c(NO)═c(N2)
D.加大压强可以加快这个反应的化学反应速率
【分析】A.为可逆反应;
B.升高温度,活化分子百分数增大;
C.起始量、转化率未知;
D.增大压强,活化分子数目增多.
【解答】解:A.为可逆反应,则N2不能完全转化为NO,故A错误;
B.升高温度,活化分子百分数增大,则升高温度可以提高这个反应的化学反应速率,故B正确;
C.起始量、转化率未知,则平衡时不一定存在c(NO)═c(N2),故C错误;
D.增大压强,活化分子数目增多,则加快这个反应的化学反应速率,故D正确;
故选:BD。
【点评】本题考查化学平衡及反应速率,为高频考点,把握可逆反应的特点、平衡影响因素为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意选项C为解答的易错点,题目难度不大.
9.下列图示与对应叙述相符的是(  )
A.用硝酸银溶液滴定等浓度的A﹣、B﹣、C﹣的混合溶液(均与Ag+反应生成沉淀),由图1可确定首先沉淀的是C﹣
B.图2表示反应中某反应物的正、逆反应速率随温度变化的情况,由图可知该反应的正反应是吸热反应
C.一定条件下,X和Y反应生成、由图3推出该反应的化学方程式可表示为X+3Y?Z
D.若图4表示一定条件下发生反应ClCH2CH2OH(g)═ClCH=CH2(g)+H2O(g)△H>0,氯乙醇的浓度与温度和时间的关系,则反应速率大小关系为v正(M)<v逆(N)
【分析】A、根据﹣lgc(x﹣)越大,c(x﹣)越小,先形成沉淀的c(x﹣)越小;
B、反应达到平衡平衡状态时,v正(A)=v逆(A),对于放热放热反应而言,升高温度,平衡逆向移动;
C、当反应物的起始物质的量之比等于化学计量数之比,物质的转化率相同,据此由图可知3时,转化率相同,即X与Y的化学计量数之比为3:1;
D、根据“先拐先平数值大”可知T2>T1,温度越高,反应速率越大。
【解答】解:A、由图可知,离子沉淀完全时c(A﹣)最小,所以先形成沉淀的是A﹣,最后沉淀的是C﹣,故A错误;
B、两条曲线交叉点时反应达到平衡平衡状态,v正(A)=v逆(A),随着温度升高v逆(A)>v正(A),即平衡逆向移动,所以该反应正向是放热,故B错误;
C、当反应物的起始物质的量之比等于化学计量数之比,物质的转化率相同,据此由图可知3时,转化率相同,即X与Y的化学计量数之比为3:1,反应方程式为3X+Y?Z,故A错误;
D、根据“先拐先平数值大”可知T2>T1,由于温度:N>M,所以反应速率:v正(M)<v逆(N),故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查沉淀溶解平衡、反应速率影响因素、化学平衡影响因素、平衡图象分析判断等知识,为高频考点,把握溶度积常数、温度和浓度对化学平衡的影响为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意图象的分析,题目难度不大
10.对于反应A(g)+2B(g)?2C(g),在压强相同的条件下,若生成物C的含量w(C)与时间t的关系如图所示.则下列结论正确的是(  )
A.T1>T2,正反应放热
B.T1<T2,正反应放热
C.T1>T2,正反应吸热
D.T1<T2,正反应吸热
【分析】由图可知,T1时先达到平衡,反应速率大,则T1大;且T1时对应生成物C的含量低,则升高温度平衡逆向移动,以此来解答.
【解答】解:由图可知,T1时先达到平衡,温度越高反应速率越大,则T1>T2;且T1时对应生成物C的含量低,则升高温度平衡逆向移动,可知正反应为放热反应,
故选:A。
【点评】本题考查化学平衡,为高频考点,把握温度对平衡移动的影响、图象分析为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意平衡移动原理的应用,题目难度不大.
11.在恒容密闭容器中发生反应N2O4(g)?2NO2(g)△H>0,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2(g)的质量分数随压强的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(  )
A.b、c两点的反应速率:b<c
B.a、b两点的气体的密度:a=b
C.a、b、c三点的平衡常数:a<b<c
D.b、c两点反应体系的颜色一样
【分析】A.升高温度平衡正向移动,增大压强平衡逆向移动,则c点温度、压强均比b点大;
B.气体的质量不变、体积不变;
C.a、c温度相同,b点温度小于a、c点的温度;
D.b、c点二氧化氮的体积分数相同。
【解答】解:A.升高温度平衡正向移动,增大压强平衡逆向移动,则c点温度、压强均比b点大,可知b、c两点的反应速率:b<c,故A正确;
B.气体的质量不变、体积不变,则a、b两点的气体的密度:a=b,故B正确;
C.a、c温度相同,b点温度小于a、c点的温度,则a、b、c三点的平衡常数:b<a=c,故C错误;
D.b、c点二氧化氮的体积分数相同,则b、c两点反应体系的颜色一样,故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查化学平衡,为高频考点,把握温度、压强对平衡的影响为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意平衡移动与图象的结合,题目难度不大。
12.对于任何一个化学平衡体系,以下变化或采取的措施,平衡一定发生移动的是(  )
①加入一种反应物,②增大体系的压强,③升高温度,④使用催化剂,⑤化学平衡常数减小.
A.①②③⑤
B.①②③④⑤
C.③⑤
D.①②③
【分析】①在反应中,固体量的增减不会引起化学平衡的移动;
②对于有气体参加的反应且前后气体体积变化的反应,压强会引起平衡的移动;
③任何化学反应一定伴随能量的变化,升高温度,化学平衡向着吸热方向进行;
④使用催化剂只能改变化学反应的速率,不会引起化学平衡的移动;
⑤化学平衡常数只受温度的影响,温度改变,化学平衡一定会移动.
【解答】解:①对于既有气体反应物和生成物,又有固体反应物的反应来说,增加固体反应物的质量,因为不能改变其浓度,对平衡无影响,故①错误;
②压强的改变对溶液中进行的反应的反应速率和平衡没有影响,故②错误;
③任何反应都伴随着能量的变化,即任何反应不是吸热反应,就是放热反应,改变反应温度,化学平衡一定会发生移动,故③正确;
④催化剂只能改变反应速率,不能改变反应的限度,故④错误;
⑤化学平衡常数减小,一定是温度发生了改变,化学平衡一定发生了移动,故⑤正确。
故选:C。
【点评】本题考查学生影响化学平衡移动的因素,难度不大,注意理解每个因素的使用情况是解答的关键.
13.下列事实不能用勒夏特利原理来解释的是(  )
A.增大压强,有利于SO2和O2反应生成SO3
B.热的纯碱溶液去油污能力较强
C.加催化剂使N2和H2在一定条件下转化为NH3
D.常温下,pH=3的H2SO4溶液中水的电离程度小于pH=3的NH4Cl溶液中水的电离程度
【分析】勒夏特利原理是如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,勒夏特利原理适用的对象应存在可逆过程,如与可逆过程的平衡移动无关,则不能用勒夏特利原理解释.
【解答】解:A.存在平衡2SO2+O2(g)?2SO3(g),正反应为气体体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应移动,有利于合成SO3,能用勒夏特利原理解释,故A不选;
B.碳酸根水解CO32﹣+H2O?HCO3﹣+OH﹣,溶液呈碱性,水解过程是吸热过程,升高温度促进碳酸根水解,碱性增强,去油污能力增强,能用勒夏特利原理解释,故B不选;
C.催化剂能极大加快反应速率,不影响化学平衡移动,不能用勒夏特利原理解释,故C选;
D.硫酸电离出氢离子,抑制水的电离,铵根离子水解NH4++H2O?NH3?H2O+H+,促进水的电离,能用勒夏特利原理解释,故D不选;
故选:C。
【点评】本题考查勒夏特列原理知识,题目难度不大,注意使用勒夏特列原理的前提必须是可逆反应,且是否发生平衡的移动.
14.下列生活、生产相关叙述中,不能用勒沙特列原理解释的是(  )
A.工业合成SO3采用V2O5作催化剂
B.热的纯碱溶液去油污效果更好
C.加热蒸干AlCl3溶液不能得到无水AlCl3
D.铵态氮肥与草木灰不能混合使用
【分析】勒沙特列原理为:如果改变影响平衡的条件之一,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动;使用勒沙特列原理时,该反应必须是可逆反应,否则勒沙特列原理不适用。
【解答】解:A.催化剂只改变化学反应速率不影响平衡移动,所以工业合成SO3采用V2O5作催化剂不能用勒沙特列原理解释,故A选;
B.升高温度促进碳酸根离子水解,热的纯碱溶液碱性强,可促进油污水解,与勒沙特列原理有关,故B不选;
C.氯化铝水解吸收热量,升高温度促进氯化铝水解,且升高温度促进HCl蒸发,所以加热蒸干AlCl3溶液不能得到无水AlCl3而是氢氧化铝,与勒沙特列原理有关,故C不选;
D.铵根离子和草木灰中的碳酸根离子发生双水解,肥效损耗,则草木灰与氨态氮肥不能混合施用,与勒沙特列原理有关,故D不选;
故选:A。
【点评】本题考查了勒沙特列原理的应用,题目难度不大,明确勒沙特列原理的内容即可解答,注意使用勒沙特列原理的前提必须是可逆反应。
15.可逆反应aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g),图中纵坐标均表示反应物A的变化,根据图象判断,下列叙述正确的是(  )
A.p1<p2,a+b<c+d,T1<T2,正向吸热
B.p1<p2,a+b>c+d,T1>T2,正向吸热
C.p1<p2,a+b<c+d,T1>T2,正向吸热
D.以上答案均不对
【分析】根据“先拐先平数值大”知,左图中压强:p1<p2,增大压强平衡向气体体积减小的方向移动;温度:T1<T2,升高温度平衡向吸热方向移动。
【解答】解:根据“先拐先平数值大”知,左图中压强:p1<p2,增大压强A的转化率减小,说明增大压强平衡逆向移动,则a+b<c+d;温度:T1<T2,升高温度A的含量减小,说明升高温度平衡正向移动,则正反应为吸热反应,
故选:A。
【点评】本题以图象为载体考查外界条件对平衡影响,侧重考查图象分析判断及知识综合应用能力,明确温度、压强对平衡影响原理内涵是解本题关键,注意“先拐先平数值大”的灵活应用,题目难度不大。
16.一定温度下,10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标状况)如下表。
t/min
0
2
3
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(  )
A.0~6min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10﹣2mol(L?min)
B.6~10min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10﹣2mol(L?min)
C.反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol?L﹣1
D.反应至6min时,H2O2分解了50%
【分析】A.0~6min时间内,生成氧气物质的量0.001mol,则△c(H2O2)0.2mol/L,根据v计算v(H2O2);
B.随着反应的进行,H2O2的浓度逐渐减小,反应速率减慢,小于0~6min时间内反应速率;
C.由A计算可知6min内过氧化氢浓度变化量,6min时c(H2O2)=起始浓度﹣浓度变化量;
D.根据H2O2分解率100%计算。
【解答】解:A.0~6min时间内,生成氧气物质的量0.001mol,由2H2O22H2O+O2,可知△c(H2O2)=0.001mol×2÷0.01L=0.2mol/L,所以v(H2O2)3.3×10﹣2mol(L?min),故A正确;
B.随着反应的进行,H2O2的浓度逐渐减小,反应速率减慢,46~10min的平均反应速率小于0~6min时间内反应速率,即v(H2O2)<3.3×10﹣2mol/(L?min),故B正确;
C.由A计算可知,反应至6
min时c(H2O2)=0.4mol/L﹣0.2mol/L=0.2mol/L,故C错误;
D.6min内△c(H2O2)=0.2mol/L,则H2O2分解率100%=50%,故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查化学反应速率的计算,掌握转化率、反应速率的概念及表达式,明确化学反应速率及其影响因素为解答关键,试题培养了学生的分析能力及化学计算能力,题目难度中等。
17.已知:8NH3(g)+6NO2(g)?7N2(g)+12H2O(l)△H<0。相同条件下,向2L恒容密闭容器内充入一定量的NH3和NO2,分别选用不同的催化剂进行已知反应(不考虑NO2和N2O4之间的相互转化),反应生成N2的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(  )
A.在催化剂A的作用下,0~4min内v(NH3)=1.0mol?L﹣1?min﹣1
B.若在恒容绝热的密闭容器中反应,当容器内温度不变时,说明反应已经达到平衡
C.不同催化剂作用下,该反应的活化能由大到小的顺序是Ea(C)>Ea(B)>Ea(A)
D.升高温度可使容器内气体颜色加深
【分析】A.由图可知在催化剂A的作用下,0~4min内△n(N2)=3.5mol,△c(N2)=1.75mol/L,根据v计算v(N2),结合反应速率之比等于化学计量数之比计算(NH3);
B.反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化;
C.由图可知,相同时间内,在催化剂A条件下生成氮气的物质的量最大,其次是在催化剂B条件下,最后是在催化剂C条件下,说明v(A)>v(B)>v(C),活化能越低,反应速率越快;
D.该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动。
【解答】解:A.由图可知在催化剂A的作用下,0~4min内△n(N2)=3.5mol,△c(N2)=1.75mol/L,v(N2)mol?L﹣1?min﹣1,8NH3(g)+6NO2(g)?7N2(g)+12H2O(l),则v(NH3)v(N2)=0.5mol?L﹣1?min﹣1,故A错误;
B.该反应是放热反应,在恒容绝热的密闭容器中,反应正向进行则容器温度会升高,当容器内温度不变时,能说明反应已经达到平衡,故B正确;
C.由图可知,v(A)>v(B)>v(C),活化能越低,反应速率越快,则Ea(C)>Ea(B)>Ea(A),故C正确;
D.该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则NO2的浓度增大,容器内气体颜色变深,故D正确;
故选:A。
【点评】本题考查化学反应速率计算、化学平衡状态及影响因素、化学平衡图象分析等知识,为高频考点,侧重分析、计算和灵活运用能力的考查,明确图象中纵横坐标及点、线、面的意义、理解运用化学平衡影响因素为解题关键,注意活化能大小与反应速率快慢的关系,题目难度不大。
18.钨丝灯管中的W(钨)在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为:W(s)+2I2(g)WI4(g)。下列说法正确的是(  )
A.上述反应是可逆反应,当灯管正常发光时达到平衡
B.灯管内的I2可循环使用
C.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长
D.温度升高时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢
【分析】A.正逆反应温度不同;
B.挥发的W与I2结合形成气态WI4,在高温下WI4分解生成W及I2,生成的W附着在还没有挥发的W上;
C.灯管壁温度较低;
D.升高温度正逆反应速率都增大。
【解答】解:A.正逆反应温度不同,所以不是可逆反应,故A错误;
B.挥发的W与I2结合形成气态WI4,在高温下WI4分解生成W及I2,生成的W附着在还没有挥发的W上,所以碘能循环利用,故B正确;
C.灯管壁温度较低,所以WI4在灯管壁不易分解,故C错误;
D.升高温度正逆反应速率都增大,所以升高温度时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率加快,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查化学反应速率影响因素,侧重考查信息的获取和应用能力,明确可逆反应概念、化学方程式特点、外界条件对反应速率影响原理是解本题关键,A为解答易错点,题目难度不大。
19.向绝热恒容密闭容器中通入N2和H2,在一定条件下使反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0达到平衡,n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示.下列有关叙述正确的是(  )
A.c点表示NH3生成速率与NH3分解速率相同
B.c点和e点时反应的平衡常数相同
C.N2的转化率:b>a
D.d点时,n(N2):n(H2):n(NH3)=1:3:2
【分析】在N2(g)+3H2(g)
2NH3(g))△H<0反应中,随着反应的进行,反应物的物质的量逐渐减少,生成物的物质的量逐渐增多,当达到平衡状态时,反应物的生成物的物质的量不再改变,曲线为水平直线,正逆反应速率相等,平衡常数只受温度的影响,在绝热恒容密闭容器中,温度不断升高,平衡常数会减小,以此判断题中各项.
【解答】解:A.随着反应的进行,反应物的浓度之间减小,反应速率逐渐减小,则c点还未达到平衡状态,故NH3生成速率与NH3分解速率不相同,故A错误;
B.该反应为放热反应,在绝热恒容密闭容器中,温度不断升高,平衡常数会减小,故B错误;
C.随着反应的进行,反应物的物质的量逐渐减少,生成物的物质的量逐渐增多,b点参加反应的氮气要比a点多,所以N2的转化率:b>a,故C正确;
D.d点时反应处于平衡状态,n(N2):n(H2):n(NH3)的值与起始量有关,不一定为1:3:2,故D错误,
故选:C。
【点评】本题考查化学平衡图象问题,题目难度不大,注意分析图象中各物理量的变化曲线,把握平衡状态的特征为解答该题的关键,该反应为绝热恒容的条件,注意审题.
20.可逆反应2A(g)+B(g)?2C(g),△H<0,P2>P1判断下列图象错误的是(  )
A.
B.
C.
D.
【分析】A.该反应的正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,A的转化率减小;
B.在恒压条件下,升高温度,平衡逆向移动;在恒温条件下,增大压强,平衡正向移动;
C.达到平衡后,升高温度后正、逆反应速率都加快且平衡逆向移动;
D.达到平衡后,增大压强,正、逆反应速率都加快,且平衡正向移动。
【解答】解:A.该反应的正反应为放热反应,温度越高,反应速率越快,且达到平衡需要的时间越短;升高温度,平衡逆向移动,A的转化率降低,图象吻合,故A正确;
B.在恒压条件下,升高温度,平衡逆向移动,C的百分含量降低;在恒温条件下,增大压强,平衡正向移动,C的百分含量增大,图象吻合,故B正确;
C.达到平衡后,升高温度,正、逆反应速率都加快,且v(逆)增大幅度大于v(正),平衡逆向移动,图象吻合,故C正确;
D.达到平衡后,增大压强,正、逆反应速率都加快,且v(正)增大幅度大于v(逆),平衡正向移动,图象不吻合,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查化学平衡影响因素,侧重考查图象分析判断及知识综合应用能力,明确外界条件对反应速率、平衡影响原理是解本题关键,采用“定一议二”的方法结合方程式特点判断,题目难度不大。
二.解答题(共10小题)
21.汽车尾气中含有CO和NOx,减轻其对大气的污染成为科研工作的热点问题。
回答下列问题:
(1)已知H2还原CO合成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1,又CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H2=﹣49.0kJ?mol﹣1,CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H3=﹣41.1kJ?mol﹣1。则△H1= ﹣90.1 kJ?mol﹣1,对应反应自发进行的条件为 B (填字母)。
A.高温
B.低温
C.任何温度
(2)用活化后的V2O5作催化剂,氨气可将NO还原成N2。
①V2O5能改变反应速率是通过改变 反应的活化能 实现的。
②在1L的刚性密闭容器中分别充入6mol
NO、6mol
NH3和适量O2,控制不同温度,均反应tmin,测得容器中部分含氮气体浓度随温度的变化如图所示。NO浓度始终增大的原因可能是 NH3和O2反应生成NO 。700K时,0~tmin内,体系中氨气的平均反应速率为 mol/(L?min) (用含t的式子表示)。
(3)科学家研究出了一种高效催化剂,可以将CO和NO2两者转化为无污染气体,反应的热化学方程式为:2NO2(g)+4CO(g)?4CO2(g)+N2(g)△H<0。某温度下,向10L恒容密闭容器中充入0.1mol
NO2和0.2mol
CO,发生上述反应,随着反应的进行,容器内的压强变化如表所示:
时间/min
0
2
4
6
8
10
12
压强kPa
75
73.4
71.96
70.7
69.7
68.75
68.75
在此温度下,反应的平衡常数Kp= 0.04 kPa﹣1(Kp为以分压表示的平衡常数);若保持温度不变,再将CO、CO2气体浓度分别增加一倍,则平衡 不移动 (填“右移”、“左移”或“不移动”)。
【分析】(1)将已知的三个热化学方程式依次编号为①、②和③,所求反应为①,可由②+③达到,根据盖斯定律计算所求反应的焓变,反应自发进行的条件为△H﹣T△S<0;
(2)①V2O5为催化剂,催化剂降低反应的活化能,增大化学反应速率;
②因为高温时,NH3能催化氧化生成NO,即4NH3+5O24NO+6H2O,N原子守恒:体系中共有n(N)=6mol+6mol=12mol,700K时n(NO)=3mol,n(N2)=4mol,据此计算n(NH3)和△c(NH3),利用v
计算氨气的平均消耗速率;
(3)同温同容下,气体压强之比等于物质的量之比,结合表中数据和反应的化学方程式,计算各组分的平衡分压,再代入化学平衡常数表达式计算Kp的值,根据Qc和Kp的大小关系分析判断改变CO和CO2的相关量之后对平衡的影响。
【解答】解:(1)①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1,
②CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H2=﹣49.0kJ/mol,
③CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H3=﹣41.1kJ/mol,
所求反应为①,该反应可由②+③得到,根据盖斯定律,该反应的焓变为△H=△H2+△H3=﹣49.0kJ/mol﹣41.1kJ/mol=﹣90.1kJ/mol,
反应自发进行的条件为△H﹣T△S<0,△H<0,△S<0,要使△H﹣T△S<0,T应该小,所以选择低温,
故答案为:﹣90.1;B;
(2)①V2O5为催化剂,催化剂降低反应的活化能,增大化学反应速率,所以V2O5能改变反应速率是通过改变反应的活化能实现的,
故答案为:反应的活化能;
②温度升高,NH3能催化氧化生成NO,使NO浓度始终增大,
6mol
NO、6molNH3共有n(N)=6mol+6mol=12mol,700K时n(NO)=3mol、n(N2)=4mol,N原子守恒得到n(NH3)=12mol﹣3mol﹣2×4mol=1mol,△n(NH3)=6mol﹣1mol=5mol,△c(NH3)=5mol/L,v(NH3),氨气的平均消耗速率v(NH3)mol/(L?min),
故答案为:NH3和O2反应生成NO;mol/(L?min);
(3)发生的反应为:2NO2(g)+4CO(g)?4CO2(g)+N2(g),
起始(mol)
0.1
0.2
0
0
平衡(mol)
0.1﹣2x
0.2﹣4x
4x
x
同温同容下,气体压强之比等于物质的量之比,则,可得x=0.025,所以平衡时p(NO2)=68.75kPa12.5kPa,p(CO)=2p(NO2)=25kPa,p(CO2)=25kPa,p(N2)=6.25kPa,则Kp0.04,
若保持温度不变,再将CO、CO2气体浓度分别增加一倍,相当于CO和CO2的压强增加一倍,由于CO和CO2在浓度商表达式中指数一样,所以同时增加一倍不对平衡产生影响,即Q=K,所以平衡不发生移动,
故答案为:0.04;不移动。
【点评】本题考查了化学平衡的计算,涉及到热化学方程式书写的定量计算,影响化学平衡的因素分析,图象分析判断,反应速率和平衡常数的计算等,掌握基础是解题关键,题目难度中等。
22.密闭容器中发生如下反应:A(g)+3B(g)?2C(g)△H<0,根据下列速率﹣时间图象,回答下列问题.
(1)下列时刻所改变的外界条件是:t1 升高温度 ;t3 使用催化剂 ;t4 减小压强 ;
(2)物质A的体积分数最大的时间段是 t5~t6 ;
(3)上述图象中C的体积分数相等的时间段是 t2~t3、t3~t4 ;
(4)反应速率最大的时间段是 t3~t4 .
(5)t0~t1、t3~t4、t5~t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系 K0>K3=K5 .
【分析】该反应为气体体积减小、放热的反应,由图可知,t0~t1为原平衡,t1~t2时正逆反应速率均增大,且平衡逆向移动,则改变条件为升高温度;t3~t4时正逆反应速率均增大,且平衡不移动;t4~t5时正逆反应速率均减小,且平衡逆向移动,则改变条件为减小压强,平衡逆向移动导致C的百分含量减小,则t0~t1时C的百分含量最高,以此来解答.
【解答】解:(1)由上述分析可知,改变条件分别为t1为升高温度;t3为使用催化剂;t4
为减小压强,
故答案为:升高温度;使用催化剂;减小压强;
(2)t0~t1为原平衡,t2~t3时平衡逆向移动,t3~t4时平衡不移动;t4~t5时平衡逆向移动,平衡逆向移动导致A的体积分数变大,则t5~t6时A的体积分数最大,
故答案为:t5~t6;
(3)t2~t3时平衡逆向移动,t3~t4时平衡不移动,则图象中C的体积分数相等的时间段是t2~t3、t3~t4,
故答案为:t2~t3、t3~t4;
(4)由图可知,纵坐标为反应速率,则反应速率最大的时间段是t3~t4,
故答案为:t3~t4;
(5)K与温度有关,该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动导致K减小,则t1为升高温度,其它时间段温度不变,则K0>K3=K5,
故答案为:K0>K3=K5.
【点评】本题考查化学平衡移动、化学反应速率及平衡的图象,为高频考点,把握温度、浓度、压强对平衡移动及速率的影响为解答本题关键,侧重分析与应用能力的考查,注意速率与平衡移动的关系,(5)为解答的难点,题目难度不大.
23.按要求回答下列问题:
Ⅰ.(1)常温下,将等浓度的Na2S2O3溶液与硫酸溶液混合,2
min后溶液中明显出现浑浊,请写出相关反应的离子方程式: S2O32﹣+2H+=S↓+SO2↑+H2O ;若将此混合溶液置于50℃的水浴中,则出现浑浊的时间将 减少 
(填“增加”、“减少”或“不变”)。
(2)已知CH3COOH的电离平衡常数Ka=1.8×10﹣5,向0.1mol/L
CH3COOH溶液中滴加NaOH溶液至c(CH3COOH):c(CH3COO﹣)=10:9,此时溶液pH= 6 。
(3)CO2与CH4经催化重整,制得合成气CO
和H2:
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如表:
化学键
C﹣H
C=O
H﹣H
CO(CO)
键能/kJ?mol﹣1
413
745
436
1075
则该反应的热化学反应方程式为: CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H=+120kJ?mol﹣1 。分别在v
L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1
mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是 B (填“A”或“B”)。
②按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图所示。
此反应优选温度为900℃的原因是 900℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低 。
(4)已知2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数K=4.此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到20min时测得各组分的浓度如表:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
c/mol?L﹣1
0.4
0.1
0.1
1时,反应向 右 (填“左”或“右”)移动,才能达到平衡。
②从加入CH3OH开始反应到20min时,CH3OCH3的生成速率为 0.005mol/L?min 。
③达到平衡后CH3OH的浓度为 0.12mol/L 。
(5)制取聚乙二酸乙二酯的反应方程式 nHOOCCOOH+nHOCH2CH2OHHO[OCCOOCH2CH2O]nH+(2n﹣1)H2O 
(6)有一种耐热型树脂材料的结构简式为
写出其合成单体除丙烯氰(CH2=CHCN),2﹣甲基苯乙烯外,还需要的单体名称是: 2﹣甲基﹣1,3﹣丁二烯或异戊二烯 。
(7)有机物R(C6H12O2)与稀硫酸共热生成A和B,A能够发生银镜反应,B不能发生催化氧化反应,那么R的结构简式为 HCOOC(CH3)2CH2CH3 。
(8)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换[CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)]的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用?标注。
可知水煤气变换的△H 小于 0(填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒(活化能)
E正= 2.02 eV,写出该步骤的化学方程式 COOH
+H
+H2O
COOH
+2H
+OH
(或H2O
H
+OH
) 。
(9)某有机物A由C、H、O三种元素组成,相对分子质量为90.将9.0gA完全燃烧的产物依次通过足量的浓硫酸和碱石灰,分别增重5.4g和13.2g,A能与NaHCO3溶液反应,且2分子A之间脱水可生成八元环化合物。则A在一定条件下发生缩聚反应的产物的结构简式是:  。
(10)已知:(R表示烃基,R1、R2表示烃基或氢原子)。设计以为原料制备的合成路线(提供CH3MgBr及需要的无机试剂)  。
Ⅱ.室温下,初始浓度为1.0mol/L的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72﹣)随c(H+)的变化如图所示,回答下列问题:
(1)CrO42﹣和Cr2O72﹣在溶液中相互转化的离子方程式 2CrO42﹣+2H+Cr2O72﹣+H2O 
(2)由图可知,随着溶液酸性增强,CrO42﹣的平衡转化率 增大 (填“增大“减小”或“不变”)。根据A(1.0,0.25)点数据,计算出该转化反应的平衡常数为 1.0×1014 。
(3)升高温度,溶液中CrO42﹣的平衡转化率减小,则该反应的△H 小于 0(填“大于”“小于”或“等于”)。
【分析】Ⅰ(1)出现浑浊的原因是S2O32﹣发生歧化反应生成S单质和SO2,由此书写离子方程式;升高温度,从反应速率、胶体聚沉角度分析即可;
(2)根据电离平衡常数Ka进行计算即可;
(3)①根据△H=反应物总键能﹣生成物总键能进行计算即可;根据平衡移动进行分析,反应为气体分子数增加,压强增大,容器B恒压,则相对于容器A,容器B改变的条件为降低压强,平衡向正向移动,由此可得结果;
②根据图象,从温度对产率的影响及制备成本角度分析即可;
(4)①根据表中数据利用Qc与K之间的关系判断即可;
②结合反应速率公式v代入相关数据计算;
③结合三段式,通过平衡常数K进行计算;
(5)乙二酸乙二酯为n个乙二酸与n个乙二醇脱水缩合,由此书写方程式;
(6)通过观察耐热型树脂材料的结构简式,结合已知的单体结构(丙烯氰(CH2=CHCN),2﹣甲基苯乙烯),通过价键理论即可推出结果;
(7)有机物R(C6H12O2)与稀硫酸共热生成A、B两种物质,考虑为酯类水解,产物为羧酸类和醇类,根据A、B的结构特点反向推理有机物R;
(8)根据图象即可知反应的能量变化情况;通过图象查找能量变化最大的反应过程即可;
(9)浓硫酸吸水增重5.4g,则可求出有机物中H元素质量,碱石灰吸收CO2增重13.6g,可求出有机物中C元素质量,总质量减去C、H元素质量即可得出O元素质量,最后通过C、H、O元素物质的量之比得出实验式,根据相对分子质量得出最终A的分子式,联系信息A的结构特点:A能与NaHCO3溶液反应,且2分子A之间脱水可生成八元环化合物,得出A的结构简式;
(10)通过观察原料与产品的官能团、结构,联系题给信息及所学方程式进行推理;
Ⅱ(1)根据题意,结合电荷守恒书写离子方程式;
(2)根据平衡移动原理分析;根据变化量与计量系数成正比,求出平衡时各离子浓度,代入反应平衡常数表达式K中计算即可;
(3)结合平衡移动原理分析,转化率减小,说明平衡逆向移动,即可得出结果。
【解答】解:Ⅰ(1)出现浑浊的原因是S2O32﹣发生歧化反应生成S单质和SO2,离子方程式为:S2O32﹣+2H+=S↓+SO2↑+H2O;将此混合溶液置于50℃的水浴中,相当于升高温度,促使反应速率加快,浑浊聚沉,所以出现浑浊的时间将减少,故答案为:S2O32﹣+2H+=S↓+SO2↑+H2O;减少;
(2)根据c(CH3COOH):c(CH3COO﹣)=10:9,结合电离平衡常数Ka1.8×10﹣5,则1.8×10﹣5,解得c(H+)≈10﹣6,pH=6,故答案为:6;
(3)①CO2与CH4经催化重整,制得合成气CO
和H2的热化学方程式为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H,根据△H=反应物总键能﹣生成物总键能,则△H=4×(C﹣H)+2×(C﹣O)﹣2×(CO)﹣2×(H﹣H)=4×413kJ/mol+2×745kJ/mol﹣2×1075kJ/mol﹣2×436kJ/mol=+120kJ/mol;
由于容器A(恒容)、B(恒压,容积可变),该反应为气体分子数增加,压强增大,容器B恒压,则相对于容器A,容器B改变的条件为降低压强,平衡向正向移动,吸收的热量更多,故答案为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=+120kJ/mol;B;
②结合图象,从温度对产率的影响及制备成本考虑,反应优选温度为900℃的原因是900℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低,故答案为:900℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低;
(4)①根据表中数据,此时Qc0.0625,Qc<K,平衡向右移动,故答案为:右;
②根据表中数据,△c(CH3OCH3)=0.1mol/L,代入反应速率公式:v(CH3OCH3)0.005mol?L﹣1?min﹣1,故答案为:0.005mol?L﹣1?min﹣1;
③将表中数据代入三段式:
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)
(单位:mol/L)
起始量:0.4
0.1
0.1
转化量:2x
x
x
平衡量:0.4﹣2x
0.1+x
0.1+x
平衡常数K4,解得x=0.14mol/L,则c(CH3OH)=0.4﹣2x=0.12mol/L,故答案为:0.12mol/L;
(5)乙二酸乙二酯为n个乙二酸与n个乙二醇脱水缩合,方程式为:nHOOCCOOH+nHOCH2CH2OHHO[OCCOOCH2CH2O]nH+(2n﹣1)H2O,故答案为:nHOOCCOOH+nHOCH2CH2OHHO[OCCOOCH2CH2O]nH+(2n﹣1)H2O;
(6)通过观察耐热型树脂材料的结构简式,结合已知的单体结构(丙烯氰(CH2=CHCN),2﹣甲基苯乙烯),可知还需的单体为:2﹣甲基﹣1,3﹣丁二烯或异戊二烯,故答案为:2﹣甲基﹣1,3﹣丁二烯或异戊二烯;
(7)有机物R(C6H12O2)与稀硫酸共热生成A和B,A能够发生银镜反应,B不能发生催化氧化反应,说明有机物R应为一种酯类,水解产物能银镜反应,说明该酯类为甲酸类型的酯,结合B不能发生催化氧化反应,说明B为醇类,且B中与羟基相连的碳上不能有H,结合有机物R的不饱和度为1,可知R的结构简式为HCOOC(CH3)2CH2CH3,故答案为:HCOOC(CH3)2CH2CH3;
(8)由图象的起始于结尾能量高低可知,水煤气变换过程为放热过程,△H<0;
该历程中最大能垒(活化能)为从COOH
+H
+H2O
转化为COOH
+2H
+OH
的过程,此过程E正=1.86﹣(﹣0.16)=2.02eV,化学方程式为:COOH
+H
+H2O
COOH
+2H
+OH
(或H2O
H
+OH
),故答案为:小于;2.02;COOH
+H
+H2O
COOH
+2H
+OH
(或H2O
H
+OH
);
(9)由题意知浓硫酸吸水增重5.4g,则n(H2O)0.3mol,则n(H)=0.3mol×2=0.6mol,碱石灰吸收CO2增重13.6g,则n(CO2)0.3mol,n(C)=0.3mol,根据质量守恒,m(O)=9﹣m(H)﹣m(C)=9﹣0.6﹣0.3×12=4.8g,则n(O)0.3mol,则n(C):n(H):n(O)=0.3:0.6:0.3=1:2:3,由此有机物A的实验式为CH2O,结合有机物A的相对分子质量为90,可得有机物A分子式为C3H6O3,由于A能与NaHCO3溶液反应,且2分子A之间脱水可生成八元环化合物,则A的结构简式为:HOCH2CH2COOH,则A在一定条件下发生缩聚反应的产物的结构简式是:,故答案为:;
(10)观察原料与产品的结构可知,苯环中的单双键被H2加成,形成的产物含有羟基,羟基经过氧化即可得羰基,由此根据题给流程,最终把羰基转化后消去即可得目标产物,流程如下:故答案为:;
Ⅱ(1)CrO42﹣和Cr2O72﹣在溶液中相互转化的离子方程式2CrO42﹣+2H+Cr2O72﹣+H2O,故答案为:2CrO42﹣+2H+Cr2O72﹣+H2O;
(2)结合Ⅱ(1)中离子方程式2CrO42﹣+2H+=Cr2O72﹣+H2O,随着溶液酸性增强,H+浓度增加,平衡正向移动,CrO42﹣的转化率增大;A点Cr2O72﹣的浓度为0.25mol/L,消耗CrO42﹣的浓度为0.5mol/L,则平衡后CrO42﹣的浓度为0.5mol/L,该反应平衡常数K1.0×1014,故答案为:增大;1.0×1014;
(3)升高温度,溶液中CrO42﹣的平衡转化率减小,说明平衡逆向移动,正反应为放热反应,△H<0,故答案为:小于。
【点评】本题主要考查反应热计算、离子方程式、平衡移动、平衡常数、电离平衡、有机推断与合成等知识,题量大,且不简单,涉及知识点、方法、技巧多,唯有对中学化学有系统的认识、基础较为牢固,才可顺利按时按量完成本道题,难度中等。
24.化学反应原理在科研和生产中有广泛应用.
I、如图装置所示,A、B中的电极为多孔的惰性电极;C、D为夹在浸有Na2SO4溶液的滤纸条上的铂夹;电源有AB两极.若A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中.切断K1,闭合K2、K3通直流电.回答下列问题:
(l)a是电源的 负 极,写出A中的电极反应式为 4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O .
(2)湿的NaSO4滤纸条上能观察到的现象有 紫色向D极移动,C、D两极附近均有气泡产生 .(3)电解一段时间后,A、B中均有气体包围电极,若此时切断K2、K3,闭合K1,发现电流表的指针移动,写出此时B中的电极反应式为 H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O .
II、甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.工业上一般采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H,如表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K).
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
请回答下列问题:
(4)由表中数据判断△H < 0(填“>”、“<”或“=”).
(5)其他条件不变,只改变其中一个条件,下列措施可提高甲醇产率的是 C、D、F .
A.上升高温度
B.使用合适的催化剂
C.缩小容器的容积
D.充入过量的H2
E.恒压时,充入He
F.从体系中分离出CH3OH
(6)某温度下,将2mol
CO和6mol
H2充入2L密闭容器中,反应进行到4min末达到平衡,此时测得c(CO)=0.2mol/L,则0﹣4min内H2的反应速率为 0.4mol/(L?min) ;若保持温度容积不变再向其中充入一定量的CH3OH,重新达到化学平衡状态,与原平衡状态相比,此时平衡混合气体中CH3OH的体积分数 变大 (填“变大”、“变小”、或“不变”).
【分析】(1)根据原电池的构成条件判断,A、B两电极得到的气体体积判断电极名称,从而确定电源a、b电极名称;
(2)先判断C、D
的电极名称,判断电解时溶液中离子的移动方向;
(3)根据离子的放电顺序书写电极反应式;
(4)反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数随温度变化判断平衡移动方向,结合平衡移动规律分析反应热量变化;
(5)依据平衡移动影响因素结合产率的计算概念分析判断,正向进行可以提高甲醇的产率;
(6)依据化学平衡三段式列式计算,根据反应速率概念计算,依据平衡影响因素分析判断.
【解答】解:(1)切断K1,合闭K2、K3通直流电,电极A、B及氢氧化钾溶液构成电解池,根据离子的放电顺序,溶液中氢离子、氢氧根离子放电,分别生成氢气和氧气,氢气和氧气的体积比为2:1,通过图象知,B极上气体体积是A极上气体体积的2倍,所以B极上得氢气,A极上得到氧气,所以B极是阴极,A极是阳极,故a是负极,b是正极,A电极反应为4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O,
故答案为:负;4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O;
(2)浸有硫酸钠的滤纸和电极C、D与电源也构成了电解池,因为a是负极,b是正极,所以C是阴极,D是阳极,电解质溶液中的阳离子钾离子向阴极移动,阴离子高锰酸根离子向阳极移动,所以D极呈紫色;电解质溶液中氢离子和氢氧根离子放电,所以在两极上都得到气体,A极上氢氧根离子失电子生成氧气和水,电极反应式为4OH﹣﹣4e=2H2O+O2↑;C极上氢离子得电子生成氢气,电极反应式为4H++4e=2H2↑,
故答案为:紫色向D方向移动,CD两极有气体产生;
(3)切断K2、K3,合闭K1,电解一段时间后,A、B中均有气体包围电极.此装置构成氢氧燃料原电池,所以有电流通过,电流表的指针移动,此时B中的电极反应式为
H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O,
故答案为:H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O;
(4)表中数据分析,随温度增大,平衡常数减小,说明平衡逆向进行,根据平衡移动原理,升温向吸热反应方向进行,故正向是放热反应,△H2<0,
故答案为:<;
(5)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2<0;若容器容积不变,可增加甲醇产率的条件分析:
A.升高温度平衡逆向进行,甲醇产率减小,故A不符合;
B.使用合适的催化剂,改变反应速率,不改变化学平衡,甲醇产率不变,故B不符合;
C.缩小容器的容积,平衡体系增大压强,平衡正向进行,甲醇产率增大,故C符合;
D.充入过量的H2,平衡正向进行,甲醇产率增大,故D符合;
E.恒压时,充入He,体积增大,压强减小,平衡逆向进行,甲醇产率减小,故E不符合;
F.从体系中分离出CH3OH,平衡正向进行,甲醇产增大,故F符合;
故答案为:CDF;
(6)某温度下,将2mol
CO和6mol
H2充入2L的恒容密闭容器中,充分反应,4min达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol?L﹣1,则依据平衡三段式列式计算:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol)
2
6
0
变化量(mol)
1.6
3.2
1.6
平衡量(mol)
0.4
2.8
1.6
0﹣4min内H2的反应速率为v(H2)0.4mol/(L?min);
若保持温度容积不变再向其中充入一定量的CH3OH,重新达到化学平衡状态,相当于增大体系压强,平衡正向进行,与原平衡状态相比,此时平衡混合气体中CH3OH的体积分数增大,
故答案为:0.4mol/(L?min);增大.
【点评】本题考查了原电池、电解池工作原理,化学平衡影响因素和计算应用,写电极反应式要注意结合电解质溶液书写,如果电解质溶液不同,虽然原料相同,电极反应式也不同,如氢氧燃料电池,当电解质为酸或碱,电极反应式就不同,化学平衡移动原理是分析解题的关键,题目难度中等.
25.合成氨反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0
具有重要的意义.
(1)①该反应的化学平衡常数表达式是K=  .
②该反应的化学平衡常数K与温度T的关系如下表所示:
T/K
473
573
673

K
4.4×10﹣2
K1
K2

其中,K1 > 
K2(填“>”、“=”或“<”).
③理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是 a、d .(填序号)
a.增大压强
b.使用合适的催化剂
c.升高温度
d.及时分离出产物中的NH3
(2)原料气H2可通过反应
CH4(g)+H2O
(g)═CO(g)+3H2(g)
获取,已知该反应中,当初始混合气中的
恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示:
①图中,两条曲线表示压强的关系是:P1 < P2(填“>”、“=”或“<”).
②该反应为 吸热 反应(填“吸热”或“放热”).
(3)原料气H2还可通过反应CO(g)+H2O(g)═CO2
(g)+H2(g)
获取.
①T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1mol
CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08mol?L﹣1,则平衡时CO的转化率为 60% ,该温度下反应的平衡常数K值为 2.25 .
②保持温度仍为T℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入容器进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是 cd (填序号).
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成a
mol
CO2的同时消耗a
mol
H2
d.混合气中n
(CO):n
(H2O):n
(CO2):n
(H2)=1:16:6:6.
【分析】(1)①根据化学平衡常数书写表达式;
②根据温度对平衡常数的影响,对于放热反应,温度越高,K越小;
③反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0
是气体体积减小的放热反应,所以理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取加压、降温、降低产物浓度等方法,催化剂对转化率没有影响;
(2)①正反应为气体物质的量增大的反应,增大压强平衡逆向移动,混合气体中甲烷的含量增大;
②由图可知,随温度升高甲烷的含量减小,说明升高温度平衡正向移动,而升高温度平衡向吸热反应移动;
(3)①T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1mol
CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08mol?L﹣1,则:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2
(g)
起始浓度(mol/L):0.2
0.2
0
0
变化浓度(mol/L):0.12
0.12
0.12
0.12
平衡浓度(mol/L):0.08
0.08
0.12
0.12
平衡时CO的转化率100%;平衡常数K;
②可逆反应到达平衡时,同种物质的正逆速率相等,各组分的浓度、含量保持不变,由此衍生的其它一些量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不变化说明到达平衡,D选项计算浓度商Qc,若Qc=K,处于平衡状态,若Qc<K,反应向正反应进行,若Qc>K,反应向逆反应进行.
【解答】解:(1)①根据化学平衡常数可知,该反应的平衡常数K,
故答案为:;
②合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0,对于放热反应,温度越高,K越小,所以K1>K2,
故答案为:>.
③反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0
是气体体积减小的放热反应,所以理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取加压、降温、降低产物浓度等方法,催化剂对转化率没有影响,故选a、d;
(2)①正反应为气体物质的量增大的反应,增大压强平衡逆向移动,混合气体中甲烷的含量增大,所以P2>P1,
故答案为:<;
②由图可知,随温度升高甲烷的含量减小,说明升高温度平衡正向移动,而升高温度平衡向吸热反应移动,故正反应为吸热反应,
故答案为:吸热;
(3)①T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1mol
CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08mol?L﹣1,则:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2
(g)
起始浓度(mol/L):0.2
0.2
0
0
变化浓度(mol/L):0.12
0.12
0.12
0.12
平衡浓度(mol/L):0.08
0.08
0.12
0.12
平衡时CO的转化率100%=60%;平衡常数K2.25,
故答案为:60%;2.25;
②a.反应中混合气体物质的量不变,容器内压强不随时间改变,不能说明反应达到平衡状态,故a不符合;
b.混合气体质量不变,容器容积不变,混合气体的密度不随时间改变,不能说明反应达到平衡状态,故b不符合;
c.单位时间内生成amolCO2的同时消耗amolH2,说明二氧化碳或氢气的正逆反应速率相同,说明反应达到平衡状态,故c符合;
d.混合气中n(CO):n(H2O):n(CO2):n(H2)=1:16:6:6,反应前后气体物质的量相同,可以利用物质的量代替浓度计算浓度商和平衡常数比较,Qc2.25=K,说明反应达到平衡状态,故d符合,
故答案为:cd.
【点评】本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡状态的判断、平衡常数计算及应用等,难度中等,(3)中平衡状态判断d选项中注意利用浓度商与平衡常数关系分析.
26.室温下,初始浓度为1.0mol/L的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72﹣)随c(H+)的变化如图所示,回答下列问题:
(1)CrO42﹣和Cr2O72﹣在溶液中相互转化的离子方程式 2CrO42﹣+2H+?Cr2O72﹣+H2O; 。
(2)由图可知,随着溶液酸性增强,CrO42﹣的平衡转化率 增大 (填“增大”、“减小”或“不变”)。根据A(1.0,0.25)点数据,计算出该转化反应的平衡常数为 1.0×1014 。
(3)升高温度,溶液中CrO42﹣的平衡转化率减小,则该反应的△H 小于 0。(填“大于”、“小于”或“等于”)
【分析】(1)CrO42﹣结合H+转化为Cr2O72﹣和H2O;
(2)酸性增强,氢离子浓度增大,平衡正向移动;由图可知,A点,该转化达到平衡时,c(H+)=1.0×10﹣7mol/L,c(Cr2O72﹣)=0.25mol/L,
根据方程式,平衡时c(CrO42﹣)=(1.0﹣0.25×2)mol/L=0.5mol/L;
(3)升高温度,溶液中CrO42﹣的平衡转化率减小,说明平衡逆向移动,根据勒夏特列原理判断。
【解答】解:(1)CrO42﹣结合H+转化为Cr2O72﹣和H2O,则离子方程式为:2CrO42﹣+2H+?Cr2O72﹣+H2O,
故答案为:2CrO42﹣+2H+?Cr2O72﹣+H2O;
(2)由图可知,随着溶液酸性增强,CrO42﹣的平衡转化率增大;
由图可知,A点,该转化达到平衡时,c(H+)=1.0×10﹣7mol/L,c(Cr2O72﹣)=0.25mol/L,根据方程式,平衡时c(CrO42﹣)=(1.0﹣0.25×2)mol/L=0.5mol/L,
K1.0×1014,
故答案为:增大;1.0×1014;
(3)升高温度,溶液中CrO42﹣的平衡转化率减小,说明平衡逆向移动,该反应为放热反应,△H小于0,
故答案为:小于。
【点评】本题考查化学平衡图象、影响平衡的因素、平衡常数的计算等,难度不大,注意掌握平衡移动原理,根据图象判断浓度对平衡移动的影响。
27.请参考题中图表,已知E1=134kJ?mol﹣1、E2=368kJ?mol﹣1,根据要求回答下列问题:
(1)图甲是1mol
NO2(g)和1mol
CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式: NO2(g)+CO(g)?CO2(g)+NO(g)△H=﹣234kJ?mol﹣1 。
(2)在一2L密闭容器中,起始时向该容器中充入H2S和CH4,n(H2S):n(CH4)=2:1,起始的n(CH4)=3mol,发生反应:CH4(g)+2H2S(g)?CS2(g)+4H2(g)。温度变化对平衡时产物的物质的量分数的影响如图乙所示,为提高H2S的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是 减小体系压强、及时分离出产物、减小起始时等 。(列举一条)。N点对应温度下,化学反应经过了10min建立了平衡,该反应的v(H2S)= 0.1mol/(L?min) 。
(3)反应CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)的平衡转化率与温度、压强关系如图丙所示[其中n(CH4):n(H2O)=1:1]。该反应在图中A点的平衡常数Kp=  (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数),图中压强(p1、p2、p3、p4)由大到小的顺序为 p1>p2>p3>p4 。
(4)瑞典化学家阿累尼乌斯的化学反应速率经验定律为k=Ae,(其中,k为速率常数,A、R为常数,Ea为活化能,T为绝对温度,e为自然对数底数,约为2.718)。由此判断下列说法中正确的是 B (填序号,k正、k逆为正、逆反应速率常数)。
A.其他条件不变,升高温度,k正增大、k逆变小
B.其他条件不变,使用催化剂,k正、k逆倍数增大
C.其他条件不变,增大反应物浓度,k正增大、k逆不变
D.其他条件不变,减小压强,k正、k逆都变小
【分析】(1)观察图甲可知,反应的焓变△H=E1﹣E2=134kJ?mol﹣1﹣368kJ?mol﹣1=﹣234kJ?mol﹣1;
(2)根据图乙可知,升高温度,CH4的物质的量分数减小,说明升高温度,平衡正移,为提高H2S的平衡转化率,即平衡正移,除改变温度外,还可减小体系压强、及时分离出产物、减小起始时等,N点时,H2S与H2物质的量分数相等,起始加入甲烷物质的量为3mol,2:1,则:
CH4(g)+2H2S(g)?CS2(g)+4H2(g)
(单位:mol)
起始量:3
6
0
0
转化量:x
2x
x
4x
平衡量:3﹣x
6﹣2x
x
4x
6﹣2x=4x,x=1,v(H2S);
(3)根据图丙可知,假设甲烷为1mol,水蒸气为1mol,则
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)
(单位:mol)
起始量:1
1
0
0
转化量:0.2
0.2
0.2
0.6
平衡量:0.8
0.8
0.2
0.6
平衡常数KP,当温度不变时,压强减小,平衡正移,甲烷的平衡转化率增大;
(4)A.其他条件不变,升高温度,正逆反应速率均增大;
B.催化剂对正逆反应速率有相同影响;
C.反应速率常数只与温度和活化能有关;
D.反应速率常数只与温度和活化能有关。
【解答】解:(1)观察图甲可知,反应的焓变△H=E1﹣E2=134kJ?mol﹣1﹣368kJ?mol﹣1=﹣234kJ?mol﹣1,反应是可逆反应,所以反应的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)?CO2(g)+NO(g)△H=﹣234kJ?mol﹣1,
故答案为:NO2(g)+CO(g)?CO2(g)+NO(g)△H=﹣234kJ?mol﹣1;
(2)根据图乙可知,升高温度,CH4的物质的量分数减小,说明升高温度,平衡正移,为提高H2S的平衡转化率,即平衡正移,除改变温度外,还可减小体系压强、及时分离出产物、减小起始时等,N点时,H2S与H2物质的量分数相等,起始加入甲烷物质的量为3mol,2:1,则:
CH4(g)+2H2S(g)?CS2(g)+4H2(g)
(单位:mol)
起始量:3
6
0
0
转化量:x
2x
x
4x
平衡量:3﹣x
6﹣2x
x
4x
6﹣2x=4x,x=1,v(H2S)0.1mol/(L?min),
故答案为:减小体系压强、及时分离出产物、减小起始时等;0.1mol/(L?min);
(3)根据图丙可知,假设甲烷为1mol,水蒸气为1mol,则
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)
(单位:mol)
起始量:1
1
0
0
转化量:0.2
0.2
0.2
0.6
平衡量:0.8
0.8
0.2
0.6
平衡常数KP,当温度不变时,压强减小,平衡正移,甲烷的平衡转化率增大,所以压强的大小顺序为:p1>p2>p3>p4,
故答案为:;p1>p2>p3>p4;
(4)A.其他条件不变,升高温度,正逆反应速率均增大,因此k正、k逆均增大,故A错误;
B.催化剂对正逆反应速率有相同影响,因此其他条件不变,使用催化剂,k正、k逆同倍数增大,故B正确;
C.反应速率常数只与温度和活化能有关,其他条件不变时,增大反应物浓度,k正、k逆都不变,故C错误;
D.反应速率常数只与温度和活化能有关,其他条件不变时,减小压强,k正、k逆都不变,故D错误;
故答案为:B。
【点评】本题考查热化学方程式及化学平衡计算,为高频考点,侧重学生分析能力、计算能力和灵活运用能力的考查,把握反应热与键能的计算关系、热化学方程式的书写是解答关键,注意三段式在化学平衡计算中的应用,题目难度中等。
28.请根据化学学科中的基本理论,回答下列问题:
(1)纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂。火法还原CuO可制得Cu2O.已知:1克C(s)燃烧全部生成CO时放出热量9.2kJ;Cu2O(s)与O2(g)反应的能量变化如图1所示;请写出用足量炭粉还原CuO(s)制备Cu2O(s)的热化学方程式 2CuO(s)+C(s)=CO(g)+Cu2O(s)△H=+35.6kJ?mol﹣1 
(2)在加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2可制备纳米级Cu2O,同时生成N2和H2O.该反应的化学方程式为 4Cu(OH)2+N2H4=2Cu2O+N2+6H2O 
(3)某兴趣小组同学以纳米级Cu2O催化光解水蒸气并探究外界条件对化学平衡的影响。
①在体积均为1L,温度分别为T1、T2的A、B两密闭容器中都加入纳米级Cu2O并通入0.1mol水蒸气,反应:2H2O(g)?2H2(g)+O2(g)△H=+484kJ?mol﹣1经测定A、B两容器在反应过程中发生如图2所示变化,则A、B两容器反应的温度T1 > T2(填“<”、“=”或“>”),该过程中A容器至少需要吸收能量 16.1 kJ。
②当该反应处于平衡状态时,下列既能增大反应速率,又能增大H2O(g)分解率的措施是(填序号) B 。
A.向平衡混合物中充入Ar
B.升高反应的温度
C.增大反应体系的压强
D.向平衡混合物中充入O2
(4)25℃时,H2SO3?HSO3﹣+H+的电离常数Ka=1×10﹣2mol/L,则该温度下NaHSO3的水解平衡常数Kh= 1.0×10﹣12 mol/L。
【分析】(1)分析图象结合热化学方程式和鲁科版必修2高考题同步试卷:2.2
化学反应的快慢和限度(02)
一.选择题(共20小题)
1.甲、乙两个容器内都进行A→B的反应,甲容器内每分钟减少了4mol
A,乙容器内每分钟减少2mol
A,则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率(  )
A.快
B.慢
C.相等
D.无法判断
2.已知反应:A(g)+3B(g)?2C(g)+2D(s),在一定条件下,容积为2L的密闭容器中充入1mol
A和4mol
B,D的物质的量变化如表所示,下列说法错误的是(  )
5s
10s
15s
N(D)/mol
0.3
0.4
0.4
A.若混合气体密度不变。则说明该反应达平街状态
B.若2v正(A)=v逆
(D),则说明该反应达平衡状态
C.0~5s内的化学反应速率v(B)=0.045mol/(L?s)
D.反应达平衡状态时,A和B的转化率之比为4:3
3.在373K时,密闭容器中充入一定物质的量的NO2
和SO2,发生如下反应:NO2+SO2?NO+SO3,达到平衡时,下列叙述正确的是(  )
A.SO2、NO2、NO、SO3
的物质的量一定相等
B.NO2和
SO2的物质的量一定相等
C.平衡体系中总物质的量一定等于反应开始时总物质的量
D.NO

SO3
的物质的量一定相等
4.已知:N2+3H2?2NH3△H<0.工业合成氨应选择的条件是(  )
A.高温、高压
B.低温、低压、催化剂
C.适宜的温度、高压、催化剂
D.低温、高压、催化剂
5.在体积为2L的密闭容器中发生反应3A(g)+B(g)=2C(g),若最初加入的A和B都是4mol,A的平均反应速率为0.12mol?L﹣1?s﹣1,则反应进行10s后容器中B的物质的量是(  )
A.2.8
mol
B.1.6
mol
C.0.4
mol
D.3.2
mol
6.反应Cl2+H2O?HCl+HClO达平衡时,欲使HClO浓度增大,应加入(  )
A.CaCO3
B.HCl
C.NaOH
D.H2O
7.一定量的稀硫酸跟过量的铁粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,可向稀硫酸中加入适量的(  )
A.H2O
B.NaOH固体
C.浓硫酸
D.CH3COONa固体
8.向某容积一定的密闭容器中充入2
molSO2和1molO2,一定条件下发生如下反应:2SO2+O2?2SO3.下列说法正确的是(  )
A.升高温度能加快化学反应速率
B.增大O2的量可使SO2完全反应
C.反应过程中SO2与SO3物质的量之和一直为2mol
D.达到平衡状态时,SO2、O2、SO3物质的量之比一定为2:1:2
9.右图表示反应X(g)4Y(g)+Z(g),△H<0,在某温度时X的浓度随时间变化的曲线:
下列有关该反应的描述正确的是(  )
A.第6min后,反应就终止了
B.X的平衡转化率为85%
C.若升高温度,X的平衡转化率将大于85%
D.若降低温度,v正和v逆将以同样倍数减小
10.工业制硫酸中的一步重要反应是SO2在400~500℃下的催化氧化:2SO2+O2?2SO3,这是一步正反应放热的可逆反应.如果反应在密闭容器中进行,下列有关说法中错误的是(  )
A.使用催化剂是为了加快反应速率,提高生产效率
B.在上述条件下,SO2不可能100%地转化为SO3
C.为了提高SO2的转化率,应适当提高O2的浓度
D.达到平衡时,SO2的浓度与SO3的浓度相等
11.下列有关反应M(g)+2N(g)?3G(g)+H(s)的说法正确的是(  )
A.在体积可变的密闭容器中,该反应达到平衡后,若加压,则平衡不移动、混合气体平均相对分子质量变大、混合气体密度变大
B.若T℃时该反应的平衡常数K=1.0,则在T℃时在使用催化剂后该反应的K值将大于1.0
C.某温度下,若向已达平衡的该反应体系中加入1mol
M(g)和2mol
N(g),则平衡不移动
D.如果该反应在容积不变的密闭容器中进行,当反应达到平衡时v正(N):v逆(G)=2:3
12.一定条件下,反应2NH3(g)?N2(g)+3H2(g)达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示.下列说法正确的是(  )
A.压强:p1>p2
B.b、c两点对应的平衡常数:Kc>Kb
C.a点:2v(NH3)正═3v(H2)逆
D.a点:NH3的转化率为
13.在K2Cr2O7溶液中存在如下平衡:Cr2O72﹣+H2O?2CrO42﹣+2H+.向橙色的K2Cr2O7溶液中加入X溶液,可使溶液变黄,下列说法一定不正确的是(  )
A.加入X溶液,上述平衡正向移动
B.Cr2O72﹣的物质的量浓度增大
C.X溶液可能是NaOH溶液
D.再加入H2SO4,可使黄色溶液变为橙色
14.下列事实中不能用勒夏特列原理来解释的是(  )
A.红棕色的NO2气体,加压后颜色先变深后变浅
B.加入催化剂可以加快反应速率
C.高压比常压有利于合成SO3的反应
D.黄绿色的氯水光照后颜色变浅
15.对已经达到化学平衡的下列反应:2X(g)+Y(g)?2Z(g),减小压强时(  )
A.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
B.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
C.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
D.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
16.某温度下,在体积为5
L的密闭容器中,充入1molA气体,发生如下可逆反应:2A(g)?B(g)+C(g);△H═+akJ?mol﹣1
(a>0),2min后反应达到平衡,A为0.4
mol.下列叙述中不正确的是(  )
A.充分反应后,反应吸收的热量为0.5a
kJ
B.0﹣2
min时间内B物质的平均反应速率为0.03
mol/(L?min)
C.达平衡后,保持温度和容器体积不变,再充入1
mol
A,平衡向正反应方向移动
D.若温度和容器体积不变,起始时充入B和C各0.5
mol,则达平衡时,n(A)等于0.4
mol
17.一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:下列描述正确的是(  )
A.反应开始到10s,用Z表示的反应速率为0.079mol/(L?s)
B.反应开始到10s,X的物质的量浓度减少了0.79mol/L
C.反应开始到10s时,Y的转化率为39.5%
D.反应的化学方程式为:X(g)+Y(g)═Z(g)
18.已知:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=﹣QkJ/mol(Q>0)。下列说法不正确的是(  )
A.生成2mol
SO3,需要1mol
O2参加反应
B.将2mol
SO2(g)和1mol
O2(g)充入一密闭容器中反应,放出QkJ的热量
C.加入催化剂,增大了活化分子百分数,加快了反应速率,降低了生产成本
D.2mol
SO2(g)和1mol
O2(g)的能量之和高于2mol
SO3(g)的能量
19.有A、B、C三种气体在一个固定容积的容器中发生反应,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示.下列说法不正确的是(  )
A.该反应的化学方程式为3A(g)+B(g)═2C(g)
B.若将初始投放的物质浓度增至原来的2倍,则反应物的转化率增大,平衡常数不变
C.若第4
min
时降低温度,到7
min时达到了新的平衡,则此反应的△H<0
D.反应在前3
min的平均反应速率υ(A)=0.31mol?L﹣1?min﹣1
20.已知
3A(g)+2B(g)?C(s)+4D(g)△H<0.图中a、b表示在一定条件下,A的体积分数随时间t的变化.若使曲线b变为曲线a,可采取的措施是(  )
A.增大A的浓度
B.升高温度
C.加催化剂
D.缩小容器体积
二.解答题(共10小题)
21.砷(As)是第四周期第ⅤA族元素,可以形成As2S3、As2S5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题:
(1)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。发生反应的化学方程式:2As2S3(s)+5O2(g)+6H2O(l)?4H3AsO4(s)+6S(s)该反应平衡常数表达式 
 。该反应需要在加压下进行,原因是 
 。
(2)298K时,将20mL
3x
mol/L的Na3AsO3、20mL
3x
mol/L的I2和20mL
NaOH溶液混合,发生反应:AsO33﹣(aq)+I2(aq)+2OH﹣(aq)═AsO43﹣(aq)+H2O(l)+2I﹣(aq)。溶液中c(AsO33﹣)与反应时间t的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡状态的是 
 。(填序号)
a.溶液的pH不再变化
b.v(I﹣)=2v(AsO33﹣)
c.不再变化
d.c(I﹣)=ymol/L
②tm时,v正 
 (填“大于”、“小于”或“等于”)v逆。
③tm时v逆 
 (填“大于”、“小于”或“等于”)tn时v逆。
④若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为 
 。
22.反应aA(g)+bB(g)cC(g)(△H<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图1所示:回答问题:
(1)反应的化学方程式中,a:b:c为 
 ;
(2)A的平均反应速率VⅠ(A)、VⅡ(A)、VⅢ(A)从大到小排列次序为 
 ;
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是 
 ,其值是 
 ;
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是 
 ,采取的措施是 
 ;
(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低:T2 
 T3(填“>”“<”“=”),判断的理由是 
 ;
(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10min后达到新的平衡,请在下图2中用曲线表示第IV阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势如图2(曲线上必须标出A、B、C)。
23.(1)在一刚性密闭容器中,CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa,加入Ni/α﹣Al2O3催化剂并加热至1123K使其发生反应CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)。
①研究表明CO的生成速率v(CO)=1.3×10﹣2?p(CH4)?p(CO2)mol?g﹣1?s﹣1,某时刻测得p(CO)=20kPa,则p(CO2)= 
 kPa,v(CO)= 
 mol?g﹣1?s﹣1。
②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍,则该反应的平衡常数的计算式为Ksp= 
 (kPa)2。(用各物质的分压代替物质的量浓度计算)
(2)CH4超干重整CO2得到的CO经偶联反应可制得草酸(H2C2O4)。常温下,向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的NaOH溶液,所得溶液中c(H2C2O4)=c(C2O42﹣),则此时溶液的pH= 
 。(已知常温下H2C2O4的Ka1=6×10﹣2,Ka2=6×10﹣5,lg6=0.8)
24.NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如图1所示.
(1)Ⅰ中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是 
 .
(2)Ⅱ中,2NO(g)+O2(g)?2NO2(g).在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下温度变化的曲线(如图2).
①比较p1、p2的大小关系 
 .
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是 
 .
(3)Ⅲ中,将NO2(g)转化成N2O4(l),再制备浓硝酸.
①已知:2NO2(g)?N2O4(g)△H1,2NO2(g)?N2O4(l)△H2
图3中能量变化示意图中,正确的是(选填字母) 
 
②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式 
 .
(4)IV中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图4所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,
A是 
 ,说明理由: 
 .
25.化学反应原理在科研和生产中有广泛应用.
(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应:
TaS2(s)+2I2(g)?TaI4(g)+S2(g)△H>0 (Ⅰ)
反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K= 
 ,若K=1,向某恒容容器中加入1mol
I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化率为 
 .
(2)如图所示,反应(Ⅰ)在石英真空管中进行,先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯净TaS2的晶体,则温度T1 
 T2(填“>”“<”或“=”).上述反应体系中循环使用的物质是 
 .
(3)利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量.做法是将钢样中的硫转化成H2SO3,然后用一定浓度的I2溶液进行滴定,所用指示剂为 
 ,滴定反应的离子方程式为 
 .
(4)25℃时,H2SO3?HSOH+的电离常数Ka=1×10﹣2,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh= 
 ,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中
将 
 (填“增大”“减小”或“不变”).
26.氨是重要的无机化工产品,合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理如下:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0。在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应,各组分浓度与时间的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)表示N2浓度变化的曲线是 
 (填字母),25min时c(NH3)= 
 。
(2)0~25min内,v(N2):v(H2):v(NH3)= 
 ,该反应的平衡常数K= 
 。
(3)若升高温度,则平衡向 
 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动;正反应速率 
 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),逆反应速率 
 。
27.(1)已知:
①CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)△H1=﹣41.2kJ?mol﹣1
②COS(g)+H2O(g)?H2S(g)+CO2(g)△H2=﹣35.5kJ?mol﹣1
则氢气脱除COS生成CO和H2S的热化学方程式为 
 。
(2)制水煤气的主要化学反应方程式为:C(g)+H2O(g)CO(g)+H2(g),此反应是吸热反应。
①此反应的化学平街常数表达式为 
 。
②下列能增太碳的转化率的措施是 
 。
A.加入C(s)
B.加入H2O(g)
C.升高温度
D.增大压强
(3)将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为:CH4(g)O2(g)?CO(g)+2H2O(g)△H=﹣519kJ?mol﹣1。工业上要选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同):
①X在750℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
②Y在600℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍:
③Z在440℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍;
根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 
 (填“X”、“Y”或“Z”),选择的理由是 
 。
(4)合成气合成甲醇的主要反应是:2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H=﹣90.8kJ?mol﹣1。
T℃时,此反应的平衡常数为160,此温度下,在密闭容器中开始只加入CO、H2,反应10min后测得各组分的浓度如表。
物质
H2
CO
CH3OH
浓度/(mol?L﹣1)
0.2
0.1
0.4
①时间段内反应速率v(H2)= 
 mol?L﹣1min﹣1。
②此时,正、逆反应速率的大小:v正 
 (填“>”、“<”或“=”)v逆。
(5)生产过程中,合成气要进行循环,其目的是 
 。
28.“低碳循环”引起世界各国的高度关注,科学家们一直致力于研究如何有效地开发利用CO、CO2等。
(1)将不同的CO(g)和H2O(g)分别通入到容积为2L的恒容密闭容器中,进行如下反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到表中三组数据:
实验
温度℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
6
2
900
2
1
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
c
①实验1中,从开始到平衡,以v(CO2)表示的反应速率为 
 (取二位小数)。
②实验3条件下,反应物和生成物的起始量、平衡量都不知道,计算该条件下的化学平衡常数K= 
 (取二位小数)。
(2)利用电化学原理可将CO转化为重要化工原料,装置如图1所示,其中正极反应的方程式为: 
 。
(3)合成尿素的原料是CO2和NH3,合成原理分两步:
①合成氨基甲酸铵:CO2(g)+2NH3(g)?NH2COONH4(s)△H=﹣159.47kJ/mol
②氨基甲酸铵分解:NH2COONH4(s)?CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+82.87kJ/mol
则表示88gCO2完全反应合成尿素的热化学反应方程式为: 
 。某同学研究温度和压强对该反应的影响,绘制出如图2所示图象,下列说法正确的是 
 。
A.图中Z表示生成物H2O(g)
B.该反应在低温下能自发进行
C.实验表明加压或者降温有利于提高反应的原子利用率
(4)科学家们研制了一种新型催化剂,能将CO2转变为甲烷。在300℃的密闭容器中,CO2与H2体积比为1:4时反应,CO2转化率达90%.若反应在恒容体系下进行,起始时与平衡时体系的压强之比为: 
 (化为最简整数比)。
(5)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见下图。如何解释图中250﹣400℃时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系? 
 。
29.某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定.
(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)?2NH3(g)+CO2(g).实验测得不同温度下的平衡数据列于如表:
温度(℃)
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强(kPa)
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度
(×10﹣3mol/L)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是 
 ;
A.2v(NH3)═v(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据,列式计算25.0℃时氨基甲酸铵的分解平衡常数 
 ;
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25℃下达到分解平衡.若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量 
 (填“增加”、“减小”或“不变”);
④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H 
 0;
(2)已知:NH2COONH4+2H2O?NH4HCO3+NH3?H2O.该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率,得到c(NH2COO﹣)随时间变化趋势如图所示.
⑤计算25℃时,0~6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率 
 ;
⑥根据图中信息,如何说明水解反应速率随温度升高而增大 
 .
30.镍具有优良的物理和化学特性,是许多领域尤其是高技术产业的重要原料.羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为:
①Ni(S)+4CO(g)Ni(CO)4(g)+Q;
②Ni(CO)4(g)Ni(S)+4CO(g)完成下列填空:
(1)在温度不变的情况下,要提高反应(1)中Ni(CO)4的产率,可采取的措施有 
 、 
 .
(2)已知在一定条件下的2L密闭容器中制备Ni(CO)4,粗镍(纯度98.5%,所含杂质不与CO反应)剩余质量和反应时间的关系如图所示.Ni(CO)4在0~10min的平均反应速率为 
 .
(3)若反应(2)达到平衡后,保持其他条件不变,降低温度,重新达到平衡时 
 .
a.平衡常数K增大
b.CO的浓度减小
c.Ni的质量减小
d.v逆[Ni(CO)4]增大.
(4)简述羰基法提纯粗镍的操作过程: 
 .
鲁科版必修2高考题同步试卷:2.2
化学反应的快慢和限度(02)
参考答案与试题解析
一.选择题(共20小题)
1.甲、乙两个容器内都进行A→B的反应,甲容器内每分钟减少了4mol
A,乙容器内每分钟减少2mol
A,则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率(  )
A.快
B.慢
C.相等
D.无法判断
【分析】根据v判断化学反应速率的快慢.
【解答】解:v中,△n、△t已知,但V未知,所以无法判断甲、乙容器内的化学反应速率。
故选:D。
【点评】本题主要考查了学生对化学反应速率的理解及计算公式的应用,难度不大.注意反应速率用单位时间内浓度的变化量表示.
2.已知反应:A(g)+3B(g)?2C(g)+2D(s),在一定条件下,容积为2L的密闭容器中充入1mol
A和4mol
B,D的物质的量变化如表所示,下列说法错误的是(  )
5s
10s
15s
N(D)/mol
0.3
0.4
0.4
A.若混合气体密度不变。则说明该反应达平街状态
B.若2v正(A)=v逆
(D),则说明该反应达平衡状态
C.0~5s内的化学反应速率v(B)=0.045mol/(L?s)
D.反应达平衡状态时,A和B的转化率之比为4:3
【分析】A.反应:A(g)+3B(g)?2C(g)+2D(s),D物质的状态为固态,反应前后气体的质量在变,容积为2L的密闭容器,容器体积不变;
B.可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,固体的浓度不变;
C.根据v(B)计算;
D.转化率100%。
【解答】解:由表中的数据可知,达到平衡时,D的物质的量为0.4mol,由此列出三段式:
A(g)+3B(g)?2C(g)+2D(s)
初始(mol)
1
4
0
0
转化(mol)
0.2
0.6
0.4
0.4
平衡(mol)
0.8
3.4
0.4
0.4
A.由题意可知,D物质的状态为固态,则气体的质量m为变量,V为定值,若反应未达到平衡状态,则密度会发生变化,反应正向进行时密度减小,逆向进行时密度增大,故混合气体的密度不变,则说明该反应达到平衡状态,故A正确;
B.D物质的状态为固态,不能表示浓度的变化量,故不能表示为速率,故B错误;
C.由表格可知D物质在0~5s内物质的量变化量为0.3mol,根据,可得B的物质的量变化量为0.45mol,则v(B)0.045mol/(L?s),故C正确;
D.由三段式可知,反应达到平衡状态时,A和B的转化率分别为100%、100%,A和B的转化率之比为4:3,故D正确;
故选:B。
【点评】本题考查化学平衡的计算,为高频考点,侧重分析与计算能力的考查,注意把握计算的思路,注意D物质的状态为固态,不能表示浓度的变化量,题目难度中等。
3.在373K时,密闭容器中充入一定物质的量的NO2
和SO2,发生如下反应:NO2+SO2?NO+SO3,达到平衡时,下列叙述正确的是(  )
A.SO2、NO2、NO、SO3
的物质的量一定相等
B.NO2和
SO2的物质的量一定相等
C.平衡体系中总物质的量一定等于反应开始时总物质的量
D.NO

SO3
的物质的量一定相等
【分析】根据化学平衡状态的特征解答,当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化,解题时要注意,选择判断的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态。
【解答】解:A、平衡状态时SO2、NO2、NO、SO3的物质的量不变,但不一定相等,故A错误;
B、平衡时NO2和SO2的物质的量不变,不一定相等,与起始投料量有关,故B错误;
C、两边气体的计量数相等,所以体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量,故C正确;
D、因为反应从反应物投料建立,所以只要反应发生就有NO

SO3
的物质的量相等,所以未平衡时也相等,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查了化学平衡状态的判断,难度不大,注意当反应达到平衡状态时,各物质的量不变,但不一定相等。
4.已知:N2+3H2?2NH3△H<0.工业合成氨应选择的条件是(  )
A.高温、高压
B.低温、低压、催化剂
C.适宜的温度、高压、催化剂
D.低温、高压、催化剂
【分析】根据影响化学平衡移动的因素以及影响化学反应速率的因素来回答.
【解答】解:A、在高压条件下,对于设备的耐高压承受能力提出了较高的要求,故A错误;
B、低温条件下,化学反应速率较慢,催化剂的催化活性受到影响,故B错误;
C、适宜的温度和压强下,可以提高反应物的转化率,使得催化剂的催化活性较高,让化学反应有利于正向进行,同时加入催化剂可以加快反应速率,故C正确;
D、低温条件下,化学反应速率较慢,催化剂的催化活性受到影响,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查学生影响化学反应速率的因素以及化学平衡的移动方向等方面的知识,属于综合知识的考查,注重化学联系实际工业生产原理,难度不大.
5.在体积为2L的密闭容器中发生反应3A(g)+B(g)=2C(g),若最初加入的A和B都是4mol,A的平均反应速率为0.12mol?L﹣1?s﹣1,则反应进行10s后容器中B的物质的量是(  )
A.2.8
mol
B.1.6
mol
C.0.4
mol
D.3.2
mol
【分析】利用速率之比等于其化学计量数之比v(B),再根据△c(B)=v(B)?△t计算B的浓度变化量△c(B),根据n=cV计算△n(B),进而计算10s时B的物质的量.
【解答】解:A的平均反应速率为0.12mol?L﹣1?s﹣1,则v(B)0.12mol?L﹣1?s﹣1=0.04mol?L﹣1?s﹣1,
故△c(B)=0.04mol?L﹣1?s﹣1×10s=0.4
mol/L,
10s后容器中B的物质的量=4mol﹣0.4mol?L﹣1×2L=3.2
mol,
故选:D。
【点评】本题考查化学反应速率的有关计算,比较基础,注意公式的理解与灵活运用.
6.反应Cl2+H2O?HCl+HClO达平衡时,欲使HClO浓度增大,应加入(  )
A.CaCO3
B.HCl
C.NaOH
D.H2O
【分析】要使HClO浓度增大,需使平衡正向移动,本题可从增大反应物浓度和减小HCl浓度考虑.
【解答】解:A、加CaCO3,CaCO3能和HCl反应,降低了生成物浓度,平衡正向移动,HClO浓度增大,故A正确;
B、加入HCl,平衡逆向移动,HClO浓度减小,故B错误;
C、加入NaOH能同时中和HCl和HClO,HClO浓度减小,故C错误;
D、加水,平衡虽然正向移动,但因为溶液体积增大更多,HClO浓度减小,故D错误。
故选:A。
【点评】本题从影响弱电解质的电离平衡移动的浓度因素考虑,起点虽低,但有一定的思维含量.
7.一定量的稀硫酸跟过量的铁粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,可向稀硫酸中加入适量的(  )
A.H2O
B.NaOH固体
C.浓硫酸
D.CH3COONa固体
【分析】减缓反应速率应使稀硫酸溶液的浓度降低,因铁粉过量,如不影响生成氢气的总量,则所加入物质不能改变酸溶液所能电离出的H+总物质的量。
【解答】解:A.加水稀释导致溶液中c(H+)减小,但溶液中总n(H+)不变,所以能减缓反应速率且不影响生成氢气总量,故A正确;
B.NaOH和稀硫酸反应生成水导致生成氢气总量减少,故B错误;
C.加入浓硫酸导致溶液中c(H+)增大且总n(H+)增大,所以反应速率加快且生成氢气总量增大,故C错误;
D.加入醋酸钠固体后生成醋酸,醋酸为弱电解质,则溶液中c(H+)减小但总n(H+)不变,所以能减缓反应速率且不影响生成氢气总量,故D正确;
故选:AD。
【点评】本题考查化学反应速率影响因素,侧重考查基础知识的理解和灵活应用,明确浓度对反应速率影响原理是解本题关键,注意结合题干中关键词“减缓反应速率、不影响生成氢气总量”分析判断,题目难度不大。
8.向某容积一定的密闭容器中充入2
molSO2和1molO2,一定条件下发生如下反应:2SO2+O2?2SO3.下列说法正确的是(  )
A.升高温度能加快化学反应速率
B.增大O2的量可使SO2完全反应
C.反应过程中SO2与SO3物质的量之和一直为2mol
D.达到平衡状态时,SO2、O2、SO3物质的量之比一定为2:1:2
【分析】A.升高温度,可增大活化分子的百分数;
B.为可逆反应;
C.根据化学方程式的计量数关系判断;
D.体积未知,平衡常数未知,不能确定平衡的物质的量关系。
【解答】解:A.升高温度,可增大活化分子的百分数,可增大反应速率,故A正确;
B.为可逆反应,则反应物不能完全转化,故B错误;
C.由化学方程式的计量数关系可知,消耗的二氧化硫与生成的三氧化硫物质的量相等,则反应过程中SO2与SO3物质的量之和一直为2mol,故C正确;
D.体积未知,平衡常数未知,不能确定平衡的物质的量关系,故D错误。
故选:AC。
【点评】本题考查化学平衡以及化学反应速率的影响,为高频考点,侧重考查学生的分析能力,注意把握反应的特征以及影响平衡的外界因素,题目难度不大。
9.右图表示反应X(g)4Y(g)+Z(g),△H<0,在某温度时X的浓度随时间变化的曲线:
下列有关该反应的描述正确的是(  )
A.第6min后,反应就终止了
B.X的平衡转化率为85%
C.若升高温度,X的平衡转化率将大于85%
D.若降低温度,v正和v逆将以同样倍数减小
【分析】根据图可知,X的浓度在随时间逐渐减少,到第6min浓度不再变化,则反应达到化学平衡;利用X变化的量来计算转化率,再利用温度对反应的影响来分析转化率的变化及反应速率的变化.
【解答】解:A、6min时反应达平衡,但未停止,故A错;
B、X的变化量为1mol/L﹣0.15mol/L=0.85mol/L,则X的转化率为100%=85%,故B正确;
C、△H<0,反应为放热,故升高温度,平衡将逆向移动,则X的转化率减小,故C错;
D、降温时,正、逆反应速率同时减小,但是降温平衡正向移动,故V正>V逆,即逆反应减小的倍数大,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查物质的浓度随时间的变化图象,明确纵横坐标的意义及影响化学平衡和化学反应速率的因素是解答的关键,尤其注意温度对反应速率及平衡移动的影响,不可混淆.
10.工业制硫酸中的一步重要反应是SO2在400~500℃下的催化氧化:2SO2+O2?2SO3,这是一步正反应放热的可逆反应.如果反应在密闭容器中进行,下列有关说法中错误的是(  )
A.使用催化剂是为了加快反应速率,提高生产效率
B.在上述条件下,SO2不可能100%地转化为SO3
C.为了提高SO2的转化率,应适当提高O2的浓度
D.达到平衡时,SO2的浓度与SO3的浓度相等
【分析】A.催化剂可加快反应速率;
B.为可逆反应;
C.提高O2的浓度,可促进二氧化硫的转化,平衡正向移动;
D.平衡时,物质的量浓度不变.
【解答】解:A.催化剂可加快反应速率,生产时间缩短,则提高生产效率,故A正确;
B.为可逆反应,则SO2不可能100%地转化为SO3,故B正确;
C.提高O2的浓度,可促进二氧化硫的转化,平衡正向移动,则可提高SO2的转化率,故C正确;
D.平衡时,物质的量浓度不变,浓度是否相等,与起始量、转化率有关,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查化学平衡,为高频考点,把握平衡与速率的影响因素、平衡移动、平衡特征为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意选项D为解答的易错点,题目难度不大.
11.下列有关反应M(g)+2N(g)?3G(g)+H(s)的说法正确的是(  )
A.在体积可变的密闭容器中,该反应达到平衡后,若加压,则平衡不移动、混合气体平均相对分子质量变大、混合气体密度变大
B.若T℃时该反应的平衡常数K=1.0,则在T℃时在使用催化剂后该反应的K值将大于1.0
C.某温度下,若向已达平衡的该反应体系中加入1mol
M(g)和2mol
N(g),则平衡不移动
D.如果该反应在容积不变的密闭容器中进行,当反应达到平衡时v正(N):v逆(G)=2:3
【分析】A.反应前后气体的体积不变,则增大压强,平衡不移动;
B.催化剂不改变平衡移动;
C.若向已达平衡的该反应体系中加入1mol
M(g)和2mol
N(g),反应物浓度增大;
D.达到平衡时,正逆反应速率相等。
【解答】解:A.反应前后气体的体积不变,则增大压强,平衡不移动,为相同的平衡状态,混合气体平均相对分子质量不变,故A错误;
B.催化剂不改变平衡移动,相同温度下,平衡常数相同,故B错误;
C.若向已达平衡的该反应体系中加入1mol
M(g)和2mol
N(g),反应物浓度增大,则平衡正向移动,最终达到相同的平衡状态,故C错误;
D.达到平衡时,正逆反应速率相等,则v正(N):v逆(G)=2:3,满足反应速率之比等于化学计量数之比,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查化学平衡移动影响因素,为高考常见题型和高频考点,侧重考查分析判断能力,明确温度、压强、浓度对化学反应平衡移动影响原理是解本题关键,注意平衡状态的判断,题目难度不大。
12.一定条件下,反应2NH3(g)?N2(g)+3H2(g)达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示.下列说法正确的是(  )
A.压强:p1>p2
B.b、c两点对应的平衡常数:Kc>Kb
C.a点:2v(NH3)正═3v(H2)逆
D.a点:NH3的转化率为
【分析】一定条件下,反应2NH3(g)?N2(g)+3H2(g),反应前后气体体积增大,图象分析可知温度升高N2的体积分数增大,说明反应正向为吸热反应,压强越大平衡逆向进行氮气体积分数减小,P1<P2,平衡常数随温度变化.
【解答】解:一定条件下,反应2NH3(g)?N2(g)+3H2(g),反应前后气体体积增大,图象分析可知温度升高N2的体积分数增大,说明反应正向为吸热反应,压强越大平衡逆向进行氮气体积分数减小,P1<P2,平衡常数随温度变化。,
A.图象分析可知压强p1<p2
,故A错误;
B.bc点是不同温度下的状态,温度越高平衡正向进行,平衡常数增大,则Kc>Kb
,故B正确;
C.a点是一定条件下的平衡状态,速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率之比,3v(NH3)正═2v(H2)逆
能说明氢气正逆反应速率相同,故C错误;
D.设氨气起始量为2mol,折平衡后生成氮气物质的量为x,
2NH3(g)?N2(g)+3H2(g),
起始量(mol)
2
0
0
变化量(mol)
2x
x
3x
平衡量(mol)
2﹣2x
x
3x
图象可知氮气体积分数为0.1,则0.1,
x=0.25mol,氨气转化率100%=25%,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查了图象分析、影响反应速率、平衡的因素分析判断、化学平衡三行计算的应用,掌握基础是解题关键,题目难度中等.
13.在K2Cr2O7溶液中存在如下平衡:Cr2O72﹣+H2O?2CrO42﹣+2H+.向橙色的K2Cr2O7溶液中加入X溶液,可使溶液变黄,下列说法一定不正确的是(  )
A.加入X溶液,上述平衡正向移动
B.Cr2O72﹣的物质的量浓度增大
C.X溶液可能是NaOH溶液
D.再加入H2SO4,可使黄色溶液变为橙色
【分析】在K2Cr2O7溶液中存在如下平衡:Cr2O72﹣+H2O?2CrO42﹣+2H+,向橙色的K2Cr2O7溶液中加入X溶液,可使溶液变黄,说明平衡正向进行,依据平衡移动原理分析判断.
【解答】解:A、向橙色的K2Cr2O7溶液中加入X溶液,可使溶液变黄,说明平衡正向进行,故A正确;
B、若Cr2O72﹣的物质的量浓度增大,溶液成橙色,故B错误;
C、X溶液可能是NaOH溶液,加入和氢离子反应,化学平衡正向进行,溶液成黄色,故C正确;
D、加入H2SO4,氢离子浓度增大,平衡逆向进行,可使黄色溶液变为橙色,故D正确;
故选:B。
【点评】本题考查了化学平衡影响因素分析,化学平衡移动原理的应用,掌握反应离子特征和平衡移动方向是关键,题目较简单.
14.下列事实中不能用勒夏特列原理来解释的是(  )
A.红棕色的NO2气体,加压后颜色先变深后变浅
B.加入催化剂可以加快反应速率
C.高压比常压有利于合成SO3的反应
D.黄绿色的氯水光照后颜色变浅
【分析】勒夏特列原理的内容是:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,平衡移动原理适用的对象应存在可逆过程,如与可逆过程无关,则不能用平衡移动原理解释。
【解答】解:A.存在平衡:2NO2?N2O4,增大压强,体积减小气体浓度增大,平衡正向进行气体颜色变浅,所以加压后颜色先变深后变浅,能够用勒夏特列原理解释,故A不选;
B.催化剂只改变化学反应速率,不影响平衡移动,所以不能用勒夏特列原理解释,故B选;
C.二氧化硫与氧气生成三氧化硫的反应为气体体积缩小的反应,增大压强后平衡向着正向移动,有利于合成SO3,能够用勒夏特列原理解释,故C不选;
D.Cl2+H2O?HCl+HClO,次氯酸见光分解,平衡正向移动,氯气浓度减小,颜色变浅,能用勒夏特列原理解释,故D不选;
故选:B。
【点评】本题考查勒夏特列原理知识,为高频考点,题目难度不大,明确勒夏特列原理的内容为解答关键,注意使用勒夏特列原理的前提必须是可逆反应,且是否发生平衡的移动,试题侧重于学生的分析能力的考查。
15.对已经达到化学平衡的下列反应:2X(g)+Y(g)?2Z(g),减小压强时(  )
A.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
B.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
C.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
D.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
【分析】根据压强对速率及平衡的影响分析,减小压强,化学反应速率减小,平衡向着气体体积增大的逆向移动,据此分析.
【解答】解:已知2X(g)+Y(g)?2Z(g),该反应正方向气体体积减小的反应,减小压强,正、逆反应速率都减小,平衡向气体体积增大的逆向移动,
故选:C。
【点评】本题考查了压强对速率及平衡的影响,侧重于对反应原理的应用的考查,题目难度不大,注意对有关原理的掌握.
16.某温度下,在体积为5
L的密闭容器中,充入1molA气体,发生如下可逆反应:2A(g)?B(g)+C(g);△H═+akJ?mol﹣1
(a>0),2min后反应达到平衡,A为0.4
mol.下列叙述中不正确的是(  )
A.充分反应后,反应吸收的热量为0.5a
kJ
B.0﹣2
min时间内B物质的平均反应速率为0.03
mol/(L?min)
C.达平衡后,保持温度和容器体积不变,再充入1
mol
A,平衡向正反应方向移动
D.若温度和容器体积不变,起始时充入B和C各0.5
mol,则达平衡时,n(A)等于0.4
mol
【分析】A、由平衡时A
的物质的量,计算参加反应的A的物质的量,结合方程式计算生成的B的物质的量,再根据v即可求v(B);
B、由平衡时A的物质的量,计算参加反应的A的物质的量,再根据热化学方程式计算吸收的热量;
C、达平衡后,保持温度和容积不变,再充入1molA,反应向正向移动,等效为增大压强,该反应前后气体物质的量不变,为等效平衡;
D、温度和容积不变,起始时充入B和C各0.5mol,按化学计量数转化到左边可得1molA,与原平衡为等效平衡,平衡时对应组分的物质的量相同。
【解答】解:A、平衡时A的物质的量0.4mol,则A的物质的量变化量为1﹣0.4=0.6mol,则吸收的热量与计量系数成正比,故吸收的热量为0.3akJ,故A错;
B、平衡时A的物质的量0.4mol,则A的物质的量变化量为1﹣0.4=0.6mol,则根据计量系数计算B的变化量为0.3mol,v(B)0.030mol/L?min﹣1,故B正确;
C、达平衡后,保持温度和容积不变,再充入1molA,参与向正方向移动,等效为增大压强,该反应前后气体物质的量不变,为等效平衡,平衡状态相同,故C正确;
D、温度和容器体积不变,起始时充入B和C各0.5mol,按化学计量数转化到左边可得1molA,与原平衡为等效平衡,平衡时对应组分的物质的量相同,平衡时A的物质的量为0.4mol,故D正确;
故选:A。
【点评】本题考查化学平衡的有关计算、等效平衡等,题目难度不大,注意理解等效平衡。
17.一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:下列描述正确的是(  )
A.反应开始到10s,用Z表示的反应速率为0.079mol/(L?s)
B.反应开始到10s,X的物质的量浓度减少了0.79mol/L
C.反应开始到10s时,Y的转化率为39.5%
D.反应的化学方程式为:X(g)+Y(g)═Z(g)
【分析】由图可知,10min物质的量不再变化达到平衡状态,则X、Y为反应物,Z为生成物;
A.Z的物质的量增加,反应速率为;
B.X、Y的物质的量减少,反应速率为;
C.转化率100%;
D.反应进行10s时,X、Y、Z的浓度都保持不变,且都大于0,则表明反应达平衡状态;速率比等于化学计量数之比。
【解答】解:A.反应开始到10s,用Z表示的反应速率为0.079mol/(L?s),故A正确;
B.反应开始到10s,X的物质的量浓度减少了0.395mol/L,故B错误;
C.反应开始到10s时,Y的转化率为100%=79%,故C错误;
D.反应开始前,X、Y的浓度都为最大值,而Z的浓度为0,则X、Y为反应物,Z为生成物;反应进行10s时,X、Y、Z的浓度都保持不变,且都大于0,则表明反应达平衡状态,反应为可逆反应;0~10s内,X、Y、Z的△n之比为(1.20﹣0.41)moL:(1.00﹣0.21)moL:(1.58﹣0)moL=1:1:2,X、Y、Z的速率比为1:1:2,则反应的化学方程式为:X(g)+Y(g)?2Z(g),故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查化学速率和化学平衡的知识点,为高频考点,把握物质的量与时间的变化曲线、转化率和浓度的计算为解答的关键,侧重分析与计算能力的考查,注意图象分析及反应判断,题目难度不大。
18.已知:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=﹣QkJ/mol(Q>0)。下列说法不正确的是(  )
A.生成2mol
SO3,需要1mol
O2参加反应
B.将2mol
SO2(g)和1mol
O2(g)充入一密闭容器中反应,放出QkJ的热量
C.加入催化剂,增大了活化分子百分数,加快了反应速率,降低了生产成本
D.2mol
SO2(g)和1mol
O2(g)的能量之和高于2mol
SO3(g)的能量
【分析】A、根据2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=﹣QkJ/mol(Q>0)反应判断;
B、反应是可逆反应,不能进行完全;
C、加入催化剂,增大了活化分子百分数,加快了反应速率;
D、根据2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=﹣QkJ/mol(Q>0)为放热反应判断。
【解答】解:A、由2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=﹣QkJ/mol(Q>0)可知,生成2mol
SO3,需要1mol
O2参加反应,故A正确;
B、将2molSO2(g)和1molO2(g)置于一密闭容器中充分反应后,达到化学平衡,反应物不能全部转化,放出热量小于QkJ,故B错误;
C、加入催化剂,增大了活化分子百分数,加快了反应速率,提高了经济效率,则降低了生产成本,故C正确;
D、2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=﹣QkJ/mol(Q>0)为放热反应,则2mol
SO2(g)和1mol
O2(g)的能量之和高于2mol
SO3(g)的能量,故D正确;
故选:B。
【点评】本题考查了热化学方程式的应用、化学反应速率的影响因素等,关键是可逆反应的焓变的意义理解,题目难度中等。
19.有A、B、C三种气体在一个固定容积的容器中发生反应,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示.下列说法不正确的是(  )
A.该反应的化学方程式为3A(g)+B(g)═2C(g)
B.若将初始投放的物质浓度增至原来的2倍,则反应物的转化率增大,平衡常数不变
C.若第4
min
时降低温度,到7
min时达到了新的平衡,则此反应的△H<0
D.反应在前3
min的平均反应速率υ(A)=0.31mol?L﹣1?min﹣1
【分析】A.在反应中反应物的物质的量浓度减小,生成的物质的量浓度增加,根据图中的数据可知,A、B在反应中减小,C在反应中增加,所以A、B是反应物质,C是生成物,反应中△c(A)=1.50mol/L﹣0.93mol/L=0.57mol/L,△c(B)=0.50mol/L﹣0.31mol/L=0.19mol/L,△c(C)=0.50mol/L﹣0.31mol/L=0.38mol/L,各物质的物质的量的变化量之比等于计量数之比,所以反应方程式为3A(g)+B(g)═2C(g),据此判断;
B.若将初始投放的物质浓度增至原来的2倍,相当于加压,平衡向体积减小的方向移动,平衡常数只受温度的影响,据此判断;
C.根据图可知,第4min到第7minA、B的物质浓度减小,结合反应3A(g)+B(g)═2C(g),可知平衡向正反应方向移动,降低温度平衡向放热反应的方向移动,据此判断;
D.根据计算反应速率.
【解答】解:A.在反应中反应物的物质的量浓度减小,生成的物质的量浓度增加,根据图中的数据可知,A、B在反应中减小,C在反应中增加,所以A、B是反应物质,C是生成物,反应中△c(A)=1.50mol/L﹣0.93mol/L=0.57mol/L,△c(B)=0.50mol/L﹣0.31mol/L=0.19mol/L,△c(C)=0.50mol/L﹣0.31mol/L=0.38mol/L,各物质的物质的量的变化量之比等于计量数之比,所以反应方程式为3A(g)+B(g)═2C(g),故A正确;
B.若将初始投放的物质浓度增至原来的2倍,相当于加压,结合反应3A(g)+B(g)═2C(g),平衡向正反应方向移动,反应物的转化率增大,平衡常数只受温度的影响,故B正确;
C.根据图可知,第4min到第7minA、B的物质浓度减小,结合反应3A(g)+B(g)═2C(g),可知平衡向正反应方向移动,降低温度平衡向放热反应的方向移动,所以正反应为放热反应,故C正确;
D.根据可知A的反应速率为0.19mol/(L?min),故D错误,
故选:D。
【点评】题为化学平衡图象题.解化学平衡图象题,看图象:一看轴,弄清横坐标和纵坐标的意义.二看点,弄清图象上点的意义,看起点,交点,转折点,终点.三看量的变化,利用相关公式进行计算,明确外界条件对化学平衡的影响是解本题的关键,题目难度中等.
20.已知
3A(g)+2B(g)?C(s)+4D(g)△H<0.图中a、b表示在一定条件下,A的体积分数随时间t的变化.若使曲线b变为曲线a,可采取的措施是(  )
A.增大A的浓度
B.升高温度
C.加催化剂
D.缩小容器体积
【分析】由图可知曲线b变为曲线a,到达平衡的时间缩短,应改变条件增大反应速率,同时A的体积分数不变,即条件改变不影响平衡移动,结合外界条件对反应速率与化学平衡的影响分析.
【解答】解:A、增大A的浓度,加快反应速率,但是平衡会移动,故A错误;
B、升高温度,反应速率加快,该反应正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应移动,A的体积分数升高,故B错误;
C、加入催化剂,加快反应,不影响平衡移动,故C正确;
D、缩小反应容器的体积增大压强,反应速率加快,该反应前后气体的物质的量变化,平衡移动,A的体积分数变化,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查化学平衡图象、影响平衡移动的因素等,难度不大,根据图象判断条件改变增大反应速率但平衡不移动是解题的关键.
二.解答题(共10小题)
21.砷(As)是第四周期第ⅤA族元素,可以形成As2S3、As2S5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题:
(1)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。发生反应的化学方程式:2As2S3(s)+5O2(g)+6H2O(l)?4H3AsO4(s)+6S(s)该反应平衡常数表达式 K 。该反应需要在加压下进行,原因是 加压反应速率增大,而且平衡右移,可提高生产效率 。
(2)298K时,将20mL
3x
mol/L的Na3AsO3、20mL
3x
mol/L的I2和20mL
NaOH溶液混合,发生反应:AsO33﹣(aq)+I2(aq)+2OH﹣(aq)═AsO43﹣(aq)+H2O(l)+2I﹣(aq)。溶液中c(AsO33﹣)与反应时间t的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡状态的是 ac 。(填序号)
a.溶液的pH不再变化
b.v(I﹣)=2v(AsO33﹣)
c.不再变化
d.c(I﹣)=ymol/L
②tm时,v正 大于 (填“大于”、“小于”或“等于”)v逆。
③tm时v逆 小于 (填“大于”、“小于”或“等于”)tn时v逆。
④若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为  。
【分析】(1)平衡常数等于生成物浓度幂积与反应物浓度幂积之比,加压反应速率增大,而且平衡右移,可提高生产效率;
(2)①a.pH不在变化即为H+浓度不在变化,平衡状态时离子浓度不在变化判断;
b.反应速率需要有正、有逆,同时反应速率要与计量系数成正比;
c.AsO43﹣为生成物,AsO33﹣为反应物,平衡前生成物与反应物之比不可能固定不变,平衡时生成物与反应物之比才会固定不变;
d.离子浓度需要不在改变才能说明平衡据此判断;
②tm时,反应还没有达到平衡所以平衡会向着正反应方向移动;
③由于AsO43﹣为生成物,浓度从无到有,平衡时AsO43﹣浓度最大,结合浓度对反应速率的影响即可得结论;
④已知起始量、平衡量列三段式求解,K。
【解答】解:(1)K,反应的化学方程式:2As2S3(s)+5O2(g)+6H2O(l)?4H3AsO4(s)+6S(s)该反应平衡常数表达式K,该反应需要在加压下进行,原因是加压反应速率增大,而且平衡右移,可提高生产效率,
故答案为:K;加压反应速率增大,而且平衡右移,可提高生产效率;
(2)①a.pH不在变化即为H+浓度不在变化,可以说明平衡,故a正确;
b.反应速率需要有正、有逆,同时反应速率要与计量系数成正比,故b错误;
c.AsO43﹣为生成物,AsO33﹣为反应物,平衡前生成物与反应物之比不可能固定不变,平衡时生成物与反应物之比才会固定不变,所以不再变化可以说明平衡,故c正确;
d.离子浓度需要不在改变才能说明平衡,故d错误;
故答案为:ac;
②tm时,由于反应没有达到平衡,所以v正大于v逆,
故答案为:大于;
③由于AsO43﹣为生成物,浓度从无到有,平衡时AsO43﹣浓度最大,与tn比较,则tm时AsO43﹣浓度更小,反应速率更慢,所以tm时v逆小于tn时v逆,理由是tm时AsO43﹣浓度更小,反应速率更慢,
故答案为:小于;
④若平衡时溶液的pH=14,c(OH﹣)=1mol/L,列三段式如下:
AsO33﹣(aq)+I2(aq)+2OH﹣?AsO43﹣(aq)+2I﹣(aq)+H2O(l)
起始量:x
x
转化量:y
y
y
2y
平衡量:(x﹣y)
(x﹣y)
y
2y
根据平衡常数表达式K
故答案为:。
【点评】本题考查化学平衡计算及外界条件对化学平衡移动影响原理,侧重考查分析判断及知识综合运用、计算能力,明确化学平衡常数计算方法、外界条件对化学平衡移动影响原理是解本题关键,注意(2)④中平衡常数K计算时三段式均为未知数导致解答出错,题目难度中等。
22.反应aA(g)+bB(g)cC(g)(△H<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图1所示:回答问题:
(1)反应的化学方程式中,a:b:c为 1:3:2 ;
(2)A的平均反应速率VⅠ(A)、VⅡ(A)、VⅢ(A)从大到小排列次序为 vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A) ;
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是 αⅢ(B) ,其值是 19.4% ;
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是 向正反应方向 ,采取的措施是 从反应体系中移出产物C ;
(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低:T2 > T3(填“>”“<”“=”),判断的理由是 此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,平衡的移动只能减弱改变,不能抵消改变 ;
(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10min后达到新的平衡,请在下图2中用曲线表示第IV阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势如图2(曲线上必须标出A、B、C)。
【分析】(1)由图可知第Ⅰ阶段,平衡时△c(A)=2mol/L﹣1mol/L=1mol/L,△c(B)=6mol/L﹣3mol/L=3mol/L,△c(C)=2mol/L,根据浓度变化量之比等于化学计量数之比计算;
(2)根据化学反应速率为单位时间浓度的变化值,可计算三个阶段用A表示的化学反应速率,据此判断;
(3)转化率是物质的减少量与初始量的比值,计算三个阶段B的转化率,据此解答;
(4)第Ⅱ阶段C是从0开始的,瞬间A、B浓度不变,因此可以确定第一次平衡后从体系中移出了C,即减少生成物浓度,平衡正向移动;
(5)第Ⅲ阶段的开始与第Ⅱ阶段的平衡各物质的量均相等,根据A、B的量减少,C的量增加可判断平衡是正向移动的,根据平衡开始时浓度确定此平衡移动不可能是由浓度的变化引起的,另外题目所给条件容器的体积不变,则改变压强也不可能,因此一定为温度的影响,此反应正向为放热反应,可以推测为降低温度,另外结合A的速率在三个阶段的情况,确定改变的条件一定为降低温度,根据勒夏特列原理,平衡的移动只能减弱改变,不能抵消改变,因此达到平衡后温度一定比第Ⅱ阶段平衡时的温度低;
(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,改变条件的瞬间,各组分的浓度变为原来的二分之一,容器体积增大,压强降低平衡向体积增大的方向移动,但增大的物质的量浓度小于第三次平衡时浓度,同时注意各组分物质的量浓度变化量之比等于化学计量数之比,据此作图。
【解答】解:(1)由图可知第Ⅰ阶段,平衡时△c(A)=2mol/L﹣1mol/L=1mol/L,△c(B)=6mol/L﹣3mol/L=3mol/L,△c(C)=2mol/L,浓度变化量之比等于化学计量数之比,故a:b:c=1mol/L:3mol/L:2mol/L=1:3:2,故答案为:1:3:2;
(2)vⅠ(A)0.05mol/(L?min),vⅡ(A)0.0253mol/(L?min),
vⅢ(A)0.012mol/(L?min),
故A的平均反应速率vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A),故答案为:vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A);
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)100%=50%,αⅡ(B)100%=38%,
αⅢ(B)100%=19.4%,
故答案为:αⅢ(B);19.4%;
(4)第Ⅱ阶段C是从0开始的,瞬间A、B浓度不变,因此可以确定第一次平衡后从体系中移出了C,即减少生成物浓度,平衡正向移动,
故答案为:向正反应方向,从反应体系中移出产物C;
(5)第Ⅲ阶段的开始与第Ⅱ阶段的平衡各物质的量均相等,根据A、B的量减少,C的量增加可判断平衡是正向移动的,根据平衡开始时浓度确定此平衡移动不可能是由浓度的变化引起的,另外题目所给条件容器的体积不变,则改变压强也不可能,因此一定为温度的影响,此反应正向为放热反应,可以推测为降低温度,另外结合A的速率在三个阶段的情况,确定改变的条件一定为降低温度,根据勒夏特列原理,平衡的移动只能减弱改变,不能抵消改变,因此达到平衡后温度一定比第Ⅱ阶段平衡时的温度低,
故答案为:>;此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,平衡的移动只能减弱改变,不能抵消改变;
(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,改变条件的瞬间,各组分的浓度变为原来的二分之一,容器体积增大,压强降低平衡向逆反应方向移动,但增大的物质的量浓度小于第三次平衡时浓度,同时注意各组分物质的量浓度变化量之比等于化学计量数之比,A、B、C的浓度随时间变化的趋势如图:,
故答案为:。
【点评】本题考查化学反应速率与化学平衡图象、化学平衡有关计算、化学反应速率、化学平衡影响因素等,难度中等,(6)中作图为易错点,学生容易只考虑改变瞬间各物质的浓度,不注意平衡时各物质浓度的变化量。
23.(1)在一刚性密闭容器中,CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa,加入Ni/α﹣Al2O3催化剂并加热至1123K使其发生反应CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)。
①研究表明CO的生成速率v(CO)=1.3×10﹣2?p(CH4)?p(CO2)mol?g﹣1?s﹣1,某时刻测得p(CO)=20kPa,则p(CO2)= 15 kPa,v(CO)= 1.95 mol?g﹣1?s﹣1。
②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍,则该反应的平衡常数的计算式为Ksp=  (kPa)2。(用各物质的分压代替物质的量浓度计算)
(2)CH4超干重整CO2得到的CO经偶联反应可制得草酸(H2C2O4)。常温下,向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的NaOH溶液,所得溶液中c(H2C2O4)=c(C2O42﹣),则此时溶液的pH= 2.7 。(已知常温下H2C2O4的Ka1=6×10﹣2,Ka2=6×10﹣5,lg6=0.8)
【分析】(1)①结合方程式计算某时刻的分压,结合v(CO)=1.3×10﹣2?p(CH4)?p(CO2)mol?g﹣1?s﹣1计算CO
的生成速率;
②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍,设达到平衡状态消耗甲烷分压为x,
CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g),
起始量(kPa)
20
25
0
0
变化量(kPa)
x
x
2x
2x
某时刻(kPa)
20﹣x
25﹣x
2x
2x
20﹣x+25﹣x+2x+2x=(20+25)×1.8,
x=18,
以此可计算平衡常数Kp;
(2)常温下,向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的NaOH溶液,所得溶液中c(H2C2O4)=c(C2O42﹣),利用电离平衡常数计算氢离子浓度,已知常温下
H2C2O4的Ka16×10﹣2,Ka26×10﹣5由,Ka1×Ka2c2(H+)可得到此时溶液的pH。
【解答】解:(1)①在一刚性密闭容器中,CH4和CO2的分压分别为20kPa、25
kPa,加入Ni/α﹣Al2O3催化剂并加热至
1123K
使其发生反应:某时刻测得p
(CO)=20kPa,
CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)
起始量(kPa)
20
25
0
0
变化量(kPa)
10
10
20
20
某时刻(kPa)
10
15
20
20
则p
(CO2)=15kPa,
v(CO)=1.3×10﹣2?p(CH4)?p(CO2)mol?g﹣1?s﹣1=1.3×10﹣2×10×15=1.95mol?g﹣1?s﹣1,
故答案为:15;1.95;
②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍,设达到平衡状态消耗甲烷分压为x,
CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g),
起始量(kPa)
20
25
0
0
变化量(kPa)
x
x
2x
2x
某时刻(kPa)
20﹣x
25﹣x
2x
2x
20﹣x+25﹣x+2x+2x=(20+25)×1.8,
x=18,
反应的平衡常数的计算式为Kp,
故答案为:;
(2)常温下,向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的NaOH溶液,所得溶液中c(H2C2O4)=c(C2O42﹣),
已知常温下
H2C2O4的Ka16×10﹣2,Ka26×10﹣5,
Ka1×Ka2c2(H+)
c(H+)6×10﹣3.5mol/L,pH=﹣lg6×10﹣3.5=2.7,则此时溶液的
pH=2.7,
故答案为:2.7。
【点评】本题考查了化学平衡的计算,为高频考点,注意掌握三段式在化学平衡计算中的应用,把握平衡常数的计算,试题培养了学生的分析能力及化学计算能力,题目难度中等。
24.NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如图1所示.
(1)Ⅰ中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是 4NH3+5O24NO+6H2O .
(2)Ⅱ中,2NO(g)+O2(g)?2NO2(g).在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下温度变化的曲线(如图2).
①比较p1、p2的大小关系 p2>p1 .
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是 变小 .
(3)Ⅲ中,将NO2(g)转化成N2O4(l),再制备浓硝酸.
①已知:2NO2(g)?N2O4(g)△H1,2NO2(g)?N2O4(l)△H2
图3中能量变化示意图中,正确的是(选填字母) A 
②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式 2N2O4+O2+2H2O=4HNO3 .
(4)IV中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图4所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,
A是 NH3 ,说明理由: 根据反应8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,电解生成的HNO3多,所以需充入NH3 .
【分析】(1)在催化剂、加热条件下,氨气被氧化生成NO和水;
(2)①相同温度下,增大压强,平衡向正反应方向移动,则NO的转化率增大;
②根据图象知,相同压强下,升高温度,NO转化率减小,说明正反应是放热反应,据此判断化学平衡常数与温度的关系;
(3)①降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l)说明反应2NO2(g)?N2O4(l)为放热反应,同种物质液态时能量比气态时能量低;
②N2O4与O2、H2O化合生成硝酸,根据得失电子守恒和原子守恒写出反应的方程式;
(4)根据电解NO制备NH4NO3的反应方程式分析判断.
【解答】解:(1)在催化剂、加热条件下,氨气被氧化生成NO和水,反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,故答案为:4NH3+5O24NO+6H2O;
(2)①相同温度下,增大压强,平衡向正反应方向移动,则NO的转化率增大,根据图象知,相同温度下,p2的转化率大于p1,所以p2>p1,故答案为:p2>p1;
②根据图象知,相同压强下,升高温度,NO转化率减小,说明正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,则化学平衡常数减小,故答案为:变小;
(3)①降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l)说明反应2NO2(g)?N2O4(l)为放热反应,所以在图象中该反应的反应物的总能量比生成物的总能量高,同种物质气态变液态会放出热量,即液态时能量比气态时能量低,则N2O4(l)具有的能量比N2O4(g)具有的能量低,图象A符合,故A正确;
故答案为:A;
②N2O4与O2、H2O化合生成硝酸,其反应的化学方程式为:2N2O4+O2+2H2O=4HNO3,故答案为:2N2O4+O2+2H2O=4HNO3;
(4)电解NO制备NH4NO3,阳极反应为NO﹣3e﹣+2H2O=NO3﹣+4H+,阴极反应为:NO+5e﹣+6H+=NH4++H2O,从两极反应可看出,要使得失电子守恒,阳极产生的NO3﹣的物质的量大于阴极产生的NH4+的物质的量,总反应方程式为:8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充NH3;
故答案为:NH3;根据反应8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,电解生成的HNO3多,所以需充入NH3.
【点评】本题考查了化学方程式书写、影响平衡及平衡常数的因素、能量变化图的分析等,题目涉及的知识点较多,侧重于考查学生的综合运用能力,难度中等,注意基础知识的积累掌握.
25.化学反应原理在科研和生产中有广泛应用.
(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应:
TaS2(s)+2I2(g)?TaI4(g)+S2(g)△H>0 (Ⅰ)
反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K=  ,若K=1,向某恒容容器中加入1mol
I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化率为 66.7% .
(2)如图所示,反应(Ⅰ)在石英真空管中进行,先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯净TaS2的晶体,则温度T1 < T2(填“>”“<”或“=”).上述反应体系中循环使用的物质是 I2 .
(3)利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量.做法是将钢样中的硫转化成H2SO3,然后用一定浓度的I2溶液进行滴定,所用指示剂为 淀粉溶液 ,滴定反应的离子方程式为 H2SO3+I2+H2O=4H++SO42﹣+2I﹣ .
(4)25℃时,H2SO3?HSOH+的电离常数Ka=1×10﹣2,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh= 1.0×10﹣12 ,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中
将 增大 (填“增大”“减小”或“不变”).
【分析】(1)通过题意求出平衡浓度,带入K值可以得出转化率为66.7%;
(2)通过题意温度T2端利于反应正向进行,为高温,温度T1端利于反应向左进行,为低温,所以T1<T2;
(3)因为I2遇到淀粉会变蓝色,所以可以用淀粉溶液作指示剂;
(4)根据Ka,Kh,代入数据进行计算.
【解答】解:(1)根据题意反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K;
若K=1,设
I2的平衡转化率为x,则参加反应的为xmol,平衡时生成TaI4和S2各0.5xmol,剩余I2为(1﹣x)mol,
根据K1,
解之得:x=66.7%,
故答案为:;66.7%;
(2)由所给方程式可知该反应为吸热反应,通过题意温度T2端利于反应正向进行,为高温,温度T1端利于反应向左进行,为低温,所以T1<T2,I2是可以循环使用的物质;
故答案为:<;I2;
(3)因为I2遇到淀粉会变蓝色,所以可以用淀粉溶液作指示剂.离子反应:H2SO3+I2+H2O=4H++SO42﹣+2I﹣,
故答案为:淀粉溶液;H2SO3+I2+H2O=4H++SO42﹣+2I﹣;
(4)Ka,HSO3﹣+H2O?H2SO3+OH﹣,Kh1.0×102×1.0×10﹣14=1.0×10﹣12,当加入少量I2时,碘把弱酸(亚硫酸)氧化成强酸(硫酸、氢碘酸),溶液酸性增强,[H+]增大,但是温度不变,Kh不变,则
增大,
故答案为:1.0×10﹣12;增大.
【点评】本题考查化学平衡常数的表达式及其计算,平衡转化率等知识,难度较大,侧重分析问题的能力的考查,注意平衡相关知识的灵活运用.
26.氨是重要的无机化工产品,合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理如下:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0。在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应,各组分浓度与时间的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)表示N2浓度变化的曲线是 C (填字母),25min时c(NH3)= 2.0mol/L 。
(2)0~25min内,v(N2):v(H2):v(NH3)= 1:3:2 ,该反应的平衡常数K=  。
(3)若升高温度,则平衡向 逆反应 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动;正反应速率 增大 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),逆反应速率 增大 。
【分析】(1)由图象可知,A、C的浓度减小,应为反应物,平衡时△c(A)=3mol/L、△c(B)=2mol/L、△c(C)=1mol/L,故△c(A):△c(B):△c(C)=3:2:1,故A代表氢气、B代表氨气、C代表氮气;
(2)速率之比等于化学计量数之比,根据各物质的平衡浓度,结合K计算;
(3)正反应为放热反应,则升高温度,正逆反应速率都增大,平衡逆向移动。
【解答】解:(1)根据图象可知,反应进行到25min时曲线A减少了6mol/L﹣3mol/L=3mol/L,C减少了2.0mol/L﹣1.0mol/L=1.0mol/L,因此根据方程式可知表示N2浓度变化的曲线是C,A浓度变化的曲线为H2,B为氨气的浓度变化曲线,由曲线可知25
min
时c
(NH3)=2.0mol/L,
故答案为:C;2.0mol/L;
(2)由图可知,平衡时△c(N2)=1mol/L、△c(H2)=3mol/L、△c(NH3)=2mol/L,故v(N2):v(H2):v(NH3)=1:3:2,由图象可知平衡时c(N2)=1.0mol/L、c(H2)=3.0mol/L、c(NH3)=2.0mol/L,则K,
故答案为:1:3:2,;
(3)正反应为放热反应,则升高温度,正逆反应速率都增大,平衡逆向移动,
故答案为:逆反应;增大;增大。
【点评】本题考综合查化学反应速率、化学平衡计算、外界条件对化学平衡移动影响,为高频考点,侧重考查学生分析计算能力,注意把握反应的特征以及曲线的判断,题目难度中等。
27.(1)已知:
①CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)△H1=﹣41.2kJ?mol﹣1
②COS(g)+H2O(g)?H2S(g)+CO2(g)△H2=﹣35.5kJ?mol﹣1
则氢气脱除COS生成CO和H2S的热化学方程式为 COS(g)+H2(g)=H2S(g)+CO(g)△H=+5.7kJ/mol 。
(2)制水煤气的主要化学反应方程式为:C(g)+H2O(g)CO(g)+H2(g),此反应是吸热反应。
①此反应的化学平街常数表达式为 K 。
②下列能增太碳的转化率的措施是 BC 。
A.加入C(s)
B.加入H2O(g)
C.升高温度
D.增大压强
(3)将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为:CH4(g)O2(g)?CO(g)+2H2O(g)△H=﹣519kJ?mol﹣1。工业上要选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同):
①X在750℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
②Y在600℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍:
③Z在440℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍;
根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 Z (填“X”、“Y”或“Z”),选择的理由是 该反应正反应为放热反应,应选择催化活性高、速度快、反应温度较低 。
(4)合成气合成甲醇的主要反应是:2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H=﹣90.8kJ?mol﹣1。
T℃时,此反应的平衡常数为160,此温度下,在密闭容器中开始只加入CO、H2,反应10min后测得各组分的浓度如表。
物质
H2
CO
CH3OH
浓度/(mol?L﹣1)
0.2
0.1
0.4
①时间段内反应速率v(H2)= 0.08 mol?L﹣1min﹣1。
②此时,正、逆反应速率的大小:v正 > (填“>”、“<”或“=”)v逆。
(5)生产过程中,合成气要进行循环,其目的是 提高原料的利用率 。
【分析】(1)已知:①CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)△H1=﹣41.2
kJ?mol﹣1
②COS(g)+H2O(g)?H2S(g)+CO2(g)△H2=﹣35.5
kJ?mol﹣1
根据盖斯定律,②﹣①可得:COS(g)+H2(g)=H2S(g)+CO(g)△H=△H2﹣△H1,据此计算;
(2)①平衡常数表达式是生成物浓度幂之积比反应物浓度幂之积,固体和纯液体不代入表达式;
②在不改变碳的量情况下,改变条件使平衡正向移动;
(3)该反应正反应为放热反应,应选择催化活性高、速度快、反应温度较低;
(4)①根据甲醇的浓度计算氢气的浓度变化量,再根据v计算v(H2);
②计算此时的浓度商Qc,与平衡常数比较,判断反应进行的方向,
(3)提高循环利用可以提高原料的利用率,据此解答。
【解答】解:(1)已知:①CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)△H1=﹣41.2
kJ?mol﹣1
②COS(g)+H2O(g)?H2S(g)+CO2(g)△H2=﹣35.5
kJ?mol﹣1
根据盖斯定律,②﹣①可得:COS(g)+H2(g)=H2S(g)+CO(g)△H=△H2﹣△H1=(﹣35.5
kJ?mol﹣1)﹣(﹣41.2
kJ?mol﹣1)=+5.7kJ/mol,
故答案为:COS(g)+H2(g)=H2S(g)+CO(g)△H=+5.7kJ/mol;
(2)①C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g),平衡常数表达式为:K,
故答案为:K;
②A.加入C(s),平衡不移动,故A错误;
B.加入H2O(g),平衡正向移动,碳的转化率变大,故B正确;
C.正反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,碳的转化率变大,故C正确;
D.增大压强,平衡逆向移动,碳的转化率变小,故D错误;
故答案为:BC;
(3)该反应正反应为放热反应,应选择催化活性高、速度快、反应温度较低,故选择Z,
故答案为:Z;该反应正反应为放热反应,应选择催化活性高、速度快、反应温度较低;
(4)①由表中数据可知,l0min内甲醇的浓度变化量为0.4mol/L,故氢气的浓度变化量为0.4mol/L×2=0.8mol/L,故v(H2)0.08mol/(L?min),
故答案为:0.08;
②由表中数据可知,10min时氢气的浓度为0.2mol/L、CO的浓度为0.1mol/L、甲醇的浓度为0.4mol/L,则此时的浓度商Qc100,小于平衡常数160,故反应向正反应方向进行,故V正>V逆,
故答案为:>;
(5)由于合成氨的反应为可逆反应,提高循环利用原料,可提高原料的利用率,
故答案为:提高原料的利用率。
【点评】本题综合考查化学平衡计算、盖斯定律计算等知识点,侧重考查计算能力及基本理论,这些知识点都是高频考点,会根据三段式法进行有关计算,知道浓度商、化学平衡常数与反应方向的关系,题目难度中等。
28.“低碳循环”引起世界各国的高度关注,科学家们一直致力于研究如何有效地开发利用CO、CO2等。
(1)将不同的CO(g)和H2O(g)分别通入到容积为2L的恒容密闭容器中,进行如下反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到表中三组数据:
实验
温度℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
6
2
900
2
1
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
c
①实验1中,从开始到平衡,以v(CO2)表示的反应速率为 0.13mol/(L?min) (取二位小数)。
②实验3条件下,反应物和生成物的起始量、平衡量都不知道,计算该条件下的化学平衡常数K= 0.17 (取二位小数)。
(2)利用电化学原理可将CO转化为重要化工原料,装置如图1所示,其中正极反应的方程式为: CO+4e﹣+4H+=CH3OH 。
(3)合成尿素的原料是CO2和NH3,合成原理分两步:
①合成氨基甲酸铵:CO2(g)+2NH3(g)?NH2COONH4(s)△H=﹣159.47kJ/mol
②氨基甲酸铵分解:NH2COONH4(s)?CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+82.87kJ/mol
则表示88gCO2完全反应合成尿素的热化学反应方程式为: 4NH3(g)+2CO2(g)?2H2O(g)+2CO(NH2)2(s)△H=﹣154.4kJ?mol﹣1 。某同学研究温度和压强对该反应的影响,绘制出如图2所示图象,下列说法正确的是 ABC 。
A.图中Z表示生成物H2O(g)
B.该反应在低温下能自发进行
C.实验表明加压或者降温有利于提高反应的原子利用率
(4)科学家们研制了一种新型催化剂,能将CO2转变为甲烷。在300℃的密闭容器中,CO2与H2体积比为1:4时反应,CO2转化率达90%.若反应在恒容体系下进行,起始时与平衡时体系的压强之比为: 25:16 (化为最简整数比)。
(5)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见下图。如何解释图中250﹣400℃时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系? 在250﹣300℃过程中,催化剂是影响速率的主要因素,因此催化效率的降低,导致反应速率也降低;而在300﹣400℃时,催化效率低且变化程度较小,但反应速率增加较明显,因此该过程中温度是影响速率的主要因素,温度越高,反应速率越大。 。
【分析】(1)①根据v计算v(H2),再利用速率之比等于化学计量数之比计算v(CO2);
②平衡常数只受温度影响,温度相同,同一反应平衡常数相同,可以利用实验2计算900℃平衡常数;
根据三段式计算平衡时各组分的物质的量,反应前后气体的化学计量数不变,利用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式计算;
(2)燃料电池中,通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极,该反应中C元素化合价由+2价变为﹣2价、H元素化合价由0价变为+1价,所以CO是氧化剂,据此写出正极电极反应;
(3)88gCO2的物质的量为2mol,CO2与NH3反应合成尿素的化学反应方程式为2NH3+CO2?H2O+CO(NH2)2;
已知:①2NH3(g)+CO2(g)═H2NCOONH4(s)△H=﹣159.47kJ?mol﹣1;
②H2NCOONH4(s)═CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+82.87kJ?mol﹣1;
根据盖斯定律,(①+②)×2可得:4NH3(g)+2CO2(g)?2H2O(g)+2CO(NH2)2(s);
根据平衡移动的影响因素和△G=△H﹣T△S分析各选项;
(4)在恒容恒温条件下,气体的压强与混合气体的物质的量成正比;可以根据在300℃的密闭容器中,CO2与H2体积比为1:4时反应,CO2转化率达90%.可设起始时CO2与H2的物质的量分别为1mol和4mol,可计算平衡时混合气体的物质的量,再计算起始时与平衡时体系的压强之比;
(5)在250﹣300℃过程中,催化剂是影响速率的主要因素,因此催化效率的降低,导致反应速率也降低;而在300﹣400℃时,催化效率低且变化程度较小,但反应速率增加较明显。
【解答】解:(1)①由表中数据可知,6min平衡时H2的物质的量为1.6mol,故v(H2)0.13mol/(L?min),速率之比等于化学计量数之比,故v(CO2)=v(H2)=0.13mol/(L?min),故答案为:0.13mol/(L?min);
②平衡时CO的物质的量为1.6mol,则:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),
开始(mol):2
1
0
0
变化(mol):0.4
0.4
0.4
0.4
平衡(mol):1.6
0.6
0.4
0.4
该反应前后气体体积不变,故利用物质的量代替浓度计算平衡常数,故900℃时该反应平衡常数k0.17,
故答案为:0.17;
(2)燃料电池中,通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极,该反应中C元素化合价由+2价变为﹣2价、H元素化合价由0价变为+1价,所以CO是氧化剂,则通入CO的电极为正极,发生的电极反应为CO+4e﹣+4H+=CH3OH,故答案为:CO+4e﹣+4H+=CH3OH;
(3)88gCO2的物质的量为2mol,CO2与NH3反应合成尿素的化学反应方程式为2NH3+CO2?H2O+CO(NH2)2;
已知:①2NH3(g)+CO2(g)═H2NCOONH4(s)△H=﹣159.47kJ?mol﹣1;
②H2NCOONH4(s)═CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+82.87kJ?mol﹣1;
根据盖斯定律,(①+②)×2可得:4NH3(g)+2CO2(g)?2H2O(g)+2CO(NH2)2(s),此时△H=(﹣159.47+82.27)×2kJ?mol﹣1=﹣154.4kJ?mol﹣1,即88gCO2完全反应合成尿素的热化学反应方程式为4NH3(g)+2CO2(g)?2H2O(g)+2CO(NH2)2(s)△H=﹣154.4kJ?mol﹣1;
A.对此反应达到平衡后,升高温度平衡逆向移动,H2O的物质的量减小,且增大压强平衡正向移动,H2O的物质的量增加,而图中Z的含量随温度升高而降低,随压强升高而增大,可能是H2O,故A正确;
B.此反应中△H<0,△S<0,结合△G=△H﹣T△S<0,则此反应在低温下才能自发进行,故B正确;
C.增大压强或降温均能使平衡正向移动,提高反应物的转化率,有利于提高反应的原子利用率,故C正确;
故答案为:4NH3(g)+2CO2(g)?2H2O(g)+2CO(NH2)2(s)△H=﹣154.4kJ?mol﹣1;ABC;
(4)设起始时CO2与H2的物质的量分别为1mol和4mol,
CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)
起始时物质的量(mol)
1
4
0
0
变化时物质的量(mol)
0.9
3.6
0.9
1.8
平衡时物质的量(mol)
0.1
0.4
0.9
1.8
平衡时混合气体的总物质的量为0.1mol+0.4mol+0.9mol+1.8mol=3.2mol,则反应在恒容体系下进行,起始时与平衡时体系的压强之比为5mol:3.2mol=25:16,
故答案为:25:16;
(5)在250﹣300℃过程中,催化剂是影响速率的主要因素,因此催化效率的降低,导致反应速率也降低;而在300﹣400℃时,催化效率低且变化程度较小,但反应速率增加较明显,故答案为:在250﹣300℃过程中,催化剂是影响速率的主要因素,因此催化效率的降低,导致反应速率也降低;而在300﹣400℃时,催化效率低且变化程度较小,但反应速率增加较明显,因此该过程中温度是影响速率的主要因素,温度越高,反应速率越大。
【点评】本题考查较为综合,涉及盖斯定律的应用、影响平衡的因素、阿伏加德罗定律的应用和燃料电池的工作原理等,难度中等,是对学生能力的考查,重点是影响平衡的因素及盖斯定律的运用等,学习中注意相关解答方法的积累。
29.某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定.
(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)?2NH3(g)+CO2(g).实验测得不同温度下的平衡数据列于如表:
温度(℃)
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强(kPa)
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度
(×10﹣3mol/L)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是 BC ;
A.2v(NH3)═v(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据,列式计算25.0℃时氨基甲酸铵的分解平衡常数 1.6×10﹣8 ;
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25℃下达到分解平衡.若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量 增加 (填“增加”、“减小”或“不变”);
④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H > 0;
(2)已知:NH2COONH4+2H2O?NH4HCO3+NH3?H2O.该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率,得到c(NH2COO﹣)随时间变化趋势如图所示.
⑤计算25℃时,0~6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率 0.05mol/(L?min) ;
⑥根据图中信息,如何说明水解反应速率随温度升高而增大 25℃反应物起始浓度较小,但0~6min的平均反应速率(曲线的斜率)仍比15℃大 .
【分析】(1)①根据化学平衡的标志来判断;
②先根据反应
NH2COONH4(s)?2NH3(g)+CO2(g),可知平衡时容器内气体的浓度之比为2:1,由总浓度求出NH3、CO2
的平衡浓度,最后代入平衡常数的表达式来计算;
③根据压强对化学平衡移动的影响来回答;
④氨基甲酸铵分解反应是吸热反应;
(2)⑤根据化学反应速率的公式来计算;
⑥由图象数据可以得出,用不同初始浓度,不同温度下的平均速率的大小来说明.
【解答】解:(1)①A、因未指明速率的方向,无法确定正逆反应速率的关系,故A错误;
B、该反应是气体体积增大的反应,故当容器内压强不变时,已达到平衡,故B正确;
C、该反应是气体体积增大的反应,故当密闭容器中混合气体的密度不变,已达到平衡,故C正确;
D、因反应物(NH2COONH4)是固体物质,所以密闭容器中NH3的体积分数始终不变,为.故D错误;
故答案为:BC;
②容器内气体的浓度之比为2:1,故NH3和CO2的浓度分别为3.2×10﹣3
mol/L、1.6×10﹣3
mol/L,代入平衡常数表达式:K=(3.2×10﹣3
)2×1.6×10﹣3
=1.6×10﹣8,
故答案为:1.6×10﹣8;
③若在恒温下压缩容器体积,则压强增大,平衡逆向移动,所以固体质量会增加,
故答案为:增加;
④氨基甲酸铵分解反应是吸热反应,反应焓变大于0,△H>0,
故答案为:>;
(2)⑤化学反应速率V0.05mol/(L?min),故答案为:0.05mol/(L?min);
⑥因25℃反应物起始浓度较小,但0~6min的平均反应速率(曲线的斜率)仍比15℃大,故答案为:25℃反应物起始浓度较小,但0~6min的平均反应速率(曲线的斜率)仍比15℃大.
【点评】本题考查了化学平衡状态的判断、平衡常数的计算,反应速率的计算等,注重了基础知识的考查,本题难度较大.
30.镍具有优良的物理和化学特性,是许多领域尤其是高技术产业的重要原料.羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为:
①Ni(S)+4CO(g)Ni(CO)4(g)+Q;
②Ni(CO)4(g)Ni(S)+4CO(g)完成下列填空:
(1)在温度不变的情况下,要提高反应(1)中Ni(CO)4的产率,可采取的措施有 增大压强 、 从反应体系中移走Ni(CO)4(g) .
(2)已知在一定条件下的2L密闭容器中制备Ni(CO)4,粗镍(纯度98.5%,所含杂质不与CO反应)剩余质量和反应时间的关系如图所示.Ni(CO)4在0~10min的平均反应速率为 0.05mol/(L?min) .
(3)若反应(2)达到平衡后,保持其他条件不变,降低温度,重新达到平衡时 bc .
a.平衡常数K增大
b.CO的浓度减小
c.Ni的质量减小
d.v逆[Ni(CO)4]增大.
(4)简述羰基法提纯粗镍的操作过程: 在封闭的玻璃管一端放入粗镍,控制温度在50℃,通入CO气体,一点时间后在玻璃管的另一端加热至230℃,即可在该端获得纯净的镍. .
【分析】(1)反应Ni(S)+4CO(g)Ni(CO)4(g)+Q;是放热反应,反应前后气体体积减小,依据平衡移动原理分析;
(2)粗镍的纯度98.5%,1﹣10min内粗镍质量减少100g﹣41g═59g;镍的质量=59g×98.5%=58.115g依据化学方程式计算Ni(CO)4的质量,计算物质的量得到变化浓度,根据化学反应速率概念计算得到;
(3)由反应①为放热反应可知反应②为吸热反应,因此反应②达到平衡后,降温,平衡逆向进行,反应平衡常数K变小、CO的浓度与Ni的质量均减小、因温度降低,v逆[Ni(CO)4]减小;
(4)利用信息可知,可采取在低温(50℃)时让粗镍和CO作用,使生成的Ni(CO)4在230℃时分解即可得到纯镍.
【解答】解:(1)反应①是气体体积减少的放热反应,因此在温度不变的情况下,采取增大体系压强、从反应体系中移走Ni(CO)4(g)等措施均可使反应正向进行,提高Ni(CO)4的产率;
故答案为:增大压强;从反应体系中移走Ni(CO)4(g);
(2)随反应进行,粗镍减少的质量即为参加反应①消耗的镍的质量,粗镍的纯度98.5%,1﹣10min内粗镍质量减少100g﹣41g=59g;镍的质量=59g×98.5%=58.115g在0~10min,生成Ni的物质的量0.985mol,故在0~10min,v[Ni(CO)4]0.985mol/(2L×10min)=0.05mol/(L?min);
故答案为:0.05mol/(L?min);
(3)由反应①为放热反应可知反应②为吸热反应,因此反应②达到平衡后,降温,平衡逆向进行,反应平衡常数K变小、CO的浓度与Ni的质量均减小、因温度降低,v逆[Ni(CO)4]减小;
a、温度降低平衡向放热反应方向进行,反应②是吸热反应,平衡逆向进行,平衡常数减小;
b、温度降低平衡向放热反应方向进行,反应②是吸热反应,平衡逆向进行一氧化碳浓度减小;
c、依据反应分析,温度降低反应①平衡正向进行,反应②逆向进行,镍质量减小;
d、平衡逆向进行,温度降低,v逆[Ni(CO)4]减小;
故答案为:bc;
(4)利用信息可知,可采取在低温(50℃)时让粗镍和CO作用,使生成的Ni(CO)4在230℃时分解即可得到纯镍,在封闭的玻璃管一端放入粗镍,控制温度在50℃,通入CO气体,一点时间后在玻璃管的另一端加热至230℃,即可在该端获得纯净的镍,
故答案为:在封闭的玻璃管一端放入粗镍,控制温度在50℃,通入CO气体,一点时间后在玻璃管的另一端加热至230℃,即可在该端获得纯净的镍.
【点评】本题考查了化学平衡影响因素的分析判断,反应速率的计算应用,平衡移动原理的应用是解题关键,依据反应特征设计制备过程是解题关键,题目难度较大.