第二章 化学反应速率与化学平衡测试题
一、选择题
1.空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气,氨气是重要的化工原料,通过氨氧化法可制得硝酸,反应过程如图:
硝酸是一种强氧化性酸,制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物,应处理后才能排放。下列说法不正确的是
A.常温下,浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中
B.BaSO3固体能溶于稀硝酸,生成Ba(NO3)2,放出SO2气体
C.工业上,当转化①的反应达到平衡时,需不断地从混合气体中分离出NH3,将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率
D.转化④中,当V(NO2)∶V(O2)=4∶1时,理论上NO2全部转化为HNO3
2.在25 ℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质 X Y Z
初始浓度/mol·L-1 0.1 0.2 0
平衡浓度/mol·L-1 0.05 0.05 0.1
下列说法错误的是
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1600
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
3.在2.0 L恒容密闭容器中充入气体M和N,发生反应 ΔH>0,不同条件下的实验结果如下表:
实验编号 温度 起始投料/(mol) 平衡浓度/(mol/L)
① 0.40 0.20 0.15 a
② 0.40 0.20 0.18 b
③ 0.20 0.10
下列说法正确的是
A.实验①平衡后降低温度,将减小,将增大
B.,
C.实验②中平衡时缩小容器体积至0.5 L,再次平衡后=0.36 mol/L
D.实验③中无X生成
4.在汽车尾气系统中安装转化器,能有效降低CO、NO、NO2等气体的排放,其中涉及的一个转化反应为:2CO+2NON2+2CO2,下列说法正确的是
A.催化剂能使氮的氧化物完全转化为N2
B.采用较长的排气管能杜绝污染性气体的排放
C.汽车排放管的高温有利于提高该反应的速率
D.加装催化转化器之后,可以提高CO、NO的平衡转化率
5.下列变化中,化学反应速率增大对人类更有益的是
A.塑料的老化 B.金属的腐蚀
C.用较浓的白醋除水垢 D.食物的腐败
6.COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,达到平衡时,下列措施能提高COCl2转化率的是
A.恒容通入COCl2(g) B.使用催化剂
C.降低温度 D.恒压通入He
7.下列说法正确的是
A.放热反应都能自发进行,吸热反应都不能自发进行
B.反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的△H<0
C.合成氨工业中采用高温以提高平衡转化率
D.选择不同的催化剂会改变反应△H的数值
8.向某密闭容器中充入和,发生反应: 。下列反应方向和平衡移动推断均正确的是
选项 已知条件 反应方向 平衡移动
A 任何温度下都能自发进行 平衡后压缩容器体积,平衡向逆反应方向移动
B 较低温度下能自发进行 平衡后压缩容器体积,平衡不移动,且不变
C 较高温度下能自发进行 平衡后升温,平衡向逆反应方向移动,达到平衡后减小
D 较高温度下能自发进行 平衡后加入催化剂,平衡向正反应方向移动
A.A B.B C.C D.D
9.合成氨工业为人类解决粮食问题做出了巨大贡献。一定温度下,在恒容密闭容器中进行合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下列能充分说明该反应达到化学平衡状态的是
A.正、逆反应速率都等于零
B.N2、H2、NH3的浓度相等
C.N2、H2、NH3的浓度不再变化
D.N2、H2、NH3在密闭容器中共存
10.下列说法正确的是
A.非自发反应就是一定不能实现的反应
B.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变和熵变均可以单独作为反应自发性的判据
C.反应2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s) 能自发进行,则该反应的ΔH>0
D.反应NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57 kJ·mol-1 能自发进行,原因是熵增效应大于焓增效应
11.下列实验操作、现象及相应的结论均正确的是
选项 实验操作 现象 结论
A 将NO2球分别浸泡在冰水和热水中 冰水中NO2球颜色变浅 正反应吸热
B 向某无色溶液中滴加稀硫酸 产生有刺激性气味的气体和淡黄色沉淀 该无色溶液中一定含有Na2S2O3
C 取两支试管M和N,各加入2 mL0.01 mol/L酸性KMnO4溶液,向M试管中滴加2 mL 0.01 mol/L H2C2O4溶液,向N试管中滴加2 mL 0.02 mol/L H2C2O4溶液 M、N试管均褪色,且褪色时间:M>N 其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大
D 向两支均盛有2 mL 5% H2O2溶液的试管中分别滴入0.1mol/L的FeCl3和CuCl2溶液各1mL 前者产生气泡较快 不同的催化剂对同一反应的催化效果不同
A.A B.B C.C D.D
12.甲烷和水蒸气催化制氢是未来解决能源危机的理想方法之一,其主要反应为:
i.
ii.
一定温度下,往刚性密闭容器中充入甲烧和水蒸气,发生催化反应。下列说法正确的是
A.反应i在任意条件下都可以自发
B.降低温度,反应ii的正化学反应速率升高、逆化学反应速率降低
C.选择合适的催化剂能提高的平衡转化率
D.达到平衡状态后,升高温度,的值变大
13.向1L的恒容密闭容器中加入1molX和2molY,发生反应:,X的转化率随温度的变化如图所示(图中不同温度下的转化率是第5min数据)。下列说法正确的
A.300℃时,0-5min内平均反应速率
B.b、c点对应的(Y)大小关系:
C.c点时,反应消耗molX(),同时消耗molZ
D.若将气体体积缩小为0.5L,则c点温度下的(X)减小
14.采用为催化剂,通过氧溴化可将甲烷转化为溴甲烷。该路线实现了甲烷的低温活化、有效抑制活泼产物的深度氧化,显著提高产物的选择性,其反应历程如图所示。下列说法错误的是
A.产物中可能混有
B.若用替换,溴甲烷的产率将降低
C.过程II中还原剂与氧化剂的物质的量之比为1:3
D.总反应为
15.已知2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)的速率方程为v=k·cn(N2O)(k为速率常数,只与温度、催化剂有关)。实验测得,N2O在催化剂X表面反应的变化数据如下:
t/min 0 10 20 30 40 50 60 70
c(N2O)/mol·L-1 0.100 0.080 c1 0.040 0.020 c2 c3 0
下列说法正确的是
A.t=10min时,v(N2O)=2.0×10-3mol·L-1·min-1
B.速率方程中n=1,表格中c1>c2=c3
C.相同条件下,增加N2O的浓度或催化剂X的表面积,都能加快反应速率
D.保持其他条件不变,若起始浓度为0.020mol·L-1,当减至一半时共耗时70min
二、填空题
16.CaS能被许多物质氧化,有关反应的lgKp与温度关系如图(Kp为以分压表示的平衡常数;分压=总压×物质的量分数;图中数据由压强单位为kPa得出)。
相同温度下,反应a、b、c的lgKp(a)、lgKp(b)、lgKp(c)之间满足的关系是lgKp(c)=___________。
17.为探究催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响,某兴趣小组设计如图装置。实验时,通过胶头滴管向容器中各滴入5滴溶液后,每隔10 s观测注射器中气体体积并进行比较。
请回答:
(1)仪器A的名称是_______。
(2)实验前,检验该装置气密性的方法是_______。
(3)若甲装置在相同时间内收集到气体体积大于乙装置,能否推测Fe3+对H2O2分解的催化效果比Cu2+的好?_______(填“能”或“不能”),请说明理由_______。
18.在常压和500℃时把O2和SO2按1∶2体积比混合,如果混合前O2有10mol,平衡时SO3占总体积的91%,求:
(1)平衡时有___________摩尔O2转化。
(2)混合气中SO2的体积分数为___________。
(3)SO2的转化率___________。
19.反应的焓变、熵变随温度的变化较小,假设它们不随温度变化,根据下表数据,思考回答下列问题:
化学反应 ΔH/ kJ·mol-1 ΔS/ J·mol-1·K-1
①2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g) -98 57.2
②CO2(g)=C(s,石墨)+O2(g) 393.5 -2.86
③HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s) -176 -285
④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 178.2 169.6
(1)根据表中数据可知:反应①在_______温度下,_______正向自发进行。
(2)有人提出采用适当的催化剂,用热分解法分解CO2,以减少CO2的排放,你认为是否可行?阐述判断的理由。_______
(3)利用综合判据,计算反应③能正向自发进行的温度范围。_______
(4)利用综合判据,计算CaCO3分解的温度条件。_______
三、计算题
20.恒温恒容下,将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生如下反应:2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s),2 min时反应达到平衡状态,此时剩余1.2 mol B,并测得C的浓度为1.2 mol·L-1。
(1)x=________。
(2)从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为________。
(3)A的转化率与B的转化率之比为________。
(4)反应前与平衡后的压强之比为________ 。
21.二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作做制冷剂等,对臭氧层无破坏作用.工业上以水煤气(CO、H2)为原料生产二甲醚CH3OCH3的新工艺主要发生三个反应:
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H=-90.0kJ·mol-1 ①
2CH3OH(g)CH3OCH(g)+H2O (g)△H=-24.5kJ·mol-1②
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.1kJ·mol-1③
回答下列问题:
(1)新工艺的总反应3H2+3COCH3OCH3+CO2的热化学方程式为____________________。
(2)已知一些共价键的键能如下:
化学键 H-H C-H C-O O-H
键能(kJ·mol-1) 436 414 326 464
运用反应①计算一氧化碳中碳氧共价键的键能____________kJ mol-1。
(3)某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,计算此温度下的平衡常数K=____________。
四、实验题
22.能缓慢分解生成水和氧气,但分解速率较慢,加入催化剂会加快分解速率。某化学兴趣小组为研究不同催化剂对分解反应的催化效果,设计了如图甲、乙、丙所示的三组实验。
(1)定性分析:可以通过观察甲装置的_______现象,而定性得出关于和催化效果的结论。
查阅资料得知:将作为催化剂的溶液加入溶液后,溶液中会发生两个氧化还原反应,且两个反应中均参加了反应,试从催化剂的角度分析,这两个氧化还原反应的离子方程式分别是和_______。
(2)定量测定:用乙装置做对照试验,实验时组装好装置乙,关闭A的旋塞,将注射器活塞向外拉出一段距离后松开,观察活塞是否回到原来的位置。这一操作的实验目的是_______。实验时以2min时间为准,需要测量的数据是_______。(其它可能影响实验的因素均已忽略)
(3)定量分析:利用丙装置探究对分解的催化效果。将30mL 5%溶液一次性加入盛有0.10 mol 粉末的烧瓶中,测得标准状况下由量气管读出气体的体积[V(量气管)]与时间(t/min)的关系如图所示。图中b点_______90mL(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(4)该小组利用控制变量法探究影响硫代硫酸钠与稀硫酸反应速率的因素时,设计了如下系列实验:
序号 溶液 溶液 蒸馏水 反应温度
1 5mL 5mL 10mL 15℃
2 5mL mL 5mL 15℃
3 5mL 10mL 5mL 35℃
4 10mL 10mL 0 35℃
①硫代硫酸钠与稀硫酸反应的离子反应方程式为_______。
②实验1、2可探究_______对反应速率的影响,因此_______mL。在以上条件下进行实验,产生浑浊的时间由长到短的顺序是_______(填写序号)。
23.已知:MnO在酸性环境下的还原产物是Mn2+。某化学兴趣小组的甲同学在向草酸(弱酸)溶液中逐滴加入高锰酸钾溶液时,发现溶液褪色总是先慢后快,即反应速率由小变大。为此,他对此实验进行了探究。
【实验用品】
试剂:0.1mol L-1H2C2O4溶液、0.1mol L-1KMnO4溶液、稀硫酸、MnSO4固体
仪器:试管(若干个)、胶头滴管(2支)
【实验内容】
在1号和2号试管中分别加入10mLH2C2O4溶液和少量稀硫酸,在1号试管中加入硫酸锰固体。然后在两支试管中加入0.1mol L-1KMnO4溶液。现做如下对比实验,现象如表所示:
加入药品 不加MnSO4的稀硫酸酸化的H2C2O4溶液 加少量MnSO4的稀硫酸酸化的H2C2O4溶液
实验现象(褪色时间) 溶液褪色很慢(31秒) 溶液褪色很快(4秒)
请回答下列问题:
(1)甲同学进行该实验还缺少的实验仪器是_____。
(2)H2C2O4溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为_____。若该反应中H2C2O4溶液被完全氧化,则反应中转移的电子数目是_____NA。
(3)甲同学认为该反应褪色由慢到快是何种原因引起的_____。
(4)乙同学从甲同学的实验探究中得到启示,他也提出了可能影响该化学反应速率的因素,你认为他提出的因素可能是_____。
(5)丙同学根据实验中颜色的变化,联系酸碱中和实验,判断可以利用已知浓度的KMnO4溶液测定未知浓度的H2C2O4溶液,滴定时,KMnO4溶液应装在_____(填“酸式”或“碱式”)滴定管。
【参考答案】
一、选择题
1.B
解析:A.常温下,铁、铝的表面被浓硝酸氧化,生成了一层致密的氧化物薄膜,这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应,故常温下,浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中,A正确;
B.硝酸是氧化性酸,BaSO3固体能溶于稀硝酸,被氧化生成硫酸钡,硝酸被还原生成NO,B错误;
C.工业上,当转化①的反应达到平衡时,根据勒夏特列原理知需不断地从混合气体中分离出NH3,将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率,C正确;
D.转化④中,当V(NO2)∶V(O2)=4∶1时,理论上NO2全部转化为HNO3:4NO2+O2+H2O=4HNO3,D正确;
故选B。
2.C
【分析】根据表格中的数据可知反应物为X和Y,Z为生成物,X、Y、Z的浓度变化量分别为0.05mol L-1,0.15mol L-1,0.10mol L-1,变化的浓度之比等于参与反应的各物质对应的化学计量数之比,因此方程式为X(g)+3Y(g) 2Z(g),由三段法有:
,据此进行分析判断。
解析:A.根据上述分析可知,反应达到平衡时X的转化率为×100%=50%,故A正确;
B.根据上述分析可知,即该反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1600,故B正确;
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,但平衡常数只与温度有关,增大压强平衡常数不变,故C错误;
D.平衡常数受温度影响,则改变温度可以改变此反应的平衡常数,故D正确;
故选C。
3.D
解析:A.该反应为吸热反应,降低温度,平衡向逆反应方向移动,M和N的浓度都减小,故A错误;
B.由表格数据可知,实验①反应达到平衡,消耗M的浓度为—0.15mol/L=0.05 mol/L,由方程式可知,平衡时N的浓度为—0.05mol/L=0.05 mol/L,则a=0.05,实验②反应达到平衡,消耗M的浓度为—0.18mol/L=0.02mol/L,由方程式可知,平衡时N的浓度为—0.02mol/L=0.08 mol/L,则b=0.08,故B错误;
C.由方程式可知,反应的平衡常数K=c(M)c(N),该反应是气体体积增大的反应,实验②中平衡时缩小容器体积至0.5L,气体压强增大,平衡向逆反应方向移动,温度不变,平衡常数不变,则新平衡时,M的浓度还是为0.18mol/L,故C错误;
D.由表格数据可知,温度为时,反应的平衡常数K=c(M)c(N)=0.18×0.08=0.0144,实验③的浓度熵Qc=×=0.005<K,平衡正向进行,则反应无X生成,故D正确;
故选D。
4.C
解析:A.催化剂只能改变化学反应速率,不能改变反应限度, A错误;
B.采用较长的排气管能增加反应时间,可逆反应不能进行彻底,仍有CO、NO等气体的排放,不能杜绝污染性气体的排放,B错误;
C.升高温度有利于提高该反应的速率,C正确;
D.催化剂只能改变化学反应速率,不能改变反应限度,不能提高CO、NO的平衡转化率,D错误;
故答案选C。
5.C
解析:A.减缓塑料的老化可以延长塑料的使用时间,对人类有益,A不符题意;
B.减缓金属的腐蚀速率可以延长金属材料的使用时间,对人类有益,B不符题意;
C.用较浓的白醋除水垢可增大化学反应速率,可快速去除水垢,对人类有益,C符合题意;
D.减缓食物的腐败速率可提高食物的利用率,对人类更有益,D不符题意;
答案选C。
6.D
解析:A.恒容时通入COCl2,所有反应物只有COCl2,故相当于增大压强,平衡逆向移动,COCl2转化率降低,故A错误;
B.使用催化剂,对化学平衡无影响,平衡转化率不变,故B错误;
C.正反应是吸热反应,降低温度,平衡向逆反应方向进行,COCl2转化率降低,故C错误;
D.恒压通入非反应物质,造成容器的体积增大,组分浓度降低,相当于减小压强,平衡向正反应方向移动,COCl2转化率增大,故D正确;
答案选D。
7.B
解析:A.吸热反应也可以自发进行,ΔH-TΔS<0的反应是自发进行的,显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的,故A错误;
B.反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)是熵值减小的反应,在室温下可自发进行,则根据ΔH-TΔS<0的反应是自发进行可判断该反应的△H<0,故B正确;
C.合成氨是放热反应,高温降低平衡转化率,故C错误;
D.化学反应的焓变只与反应的初始状态和终止状态有关,与变化的途径无关,所以催化剂不会改变焓变,故D错误;
故选B。
8.A
解析:A.若,则熵增加,正反应放热反应,根据,可知任何温度下都能自发进行;平衡后压缩容器体积,压强增大,平衡向逆反应方向移动,故A正确;
B.反应前后气体分子数不变,加压,平衡不移动,体积减小,增大,故B错误;
C.若,则熵减小,正反应放热反应,根据,可知较低温度下能自发进行,故C错误;
D.由A可知,,任何温度下都能自发进行;平衡后加入催化剂,平衡不移动,故D错误;
故答案选A。
9.C
【分析】反应达到化学平衡状态的直接判据是正逆反应速率相等,各成分的浓度保持不变的状态,由此分析。
解析:A.化学平衡是动态平衡,当反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,不等于零,故A不符合题意;
B.化学平衡时N2、H2、NH3的浓度取决于起始时各物质的量关系和转化的程度,浓度相等不能作为判断化学反应达到平衡的标志,故B不符合题意;
C.化学平衡时N2、H2、NH3的浓度不再变化,说明反应达到平衡状态,故C符合题意;
D.该反应为可逆反应,只要发生反应,就有N2、H2、NH3在密闭容器中共存,故D不符合题意;
答案选C。
10.D
解析:A.改变反应条件可使非自发反应转化为自发反应,如碳酸钙的分解在低温条件下是不能自发的反应,但在高温条件下是自发进行的反应,故A错误;
B.焓变和熵变都与反应的自发性有关,ΔG=ΔH-TΔS为判断反应自发性的判据,焓变或熵变不能单独作为反应自发性的判据,故B错误;
C.反应2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s)的ΔS<0,该反应能自发进行,应满足ΔH-TΔS<0,则ΔH<0,故C错误;
D.反应NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57 kJ·mol-1的ΔS>0,ΔH>0,反应能自发进行,应满足ΔH-TΔS<0,因此该反应能自发进行的原因是熵增效应大于焓增效应,故D正确;
故答案选D。
11.D
解析:A.将NO2球分别浸泡在冰水和热水中,冰水中NO2球颜色变浅,说明温度降低平衡右移,所以正反应是放热反应,A错误;
B.向某无色溶液中滴加稀硫酸,产生有刺激性气味的气体和淡黄色沉淀,所以该无色溶液中一定含有,B错误;
C.取两支试管M和N,各加入2 mL0.01 mol/L酸性KMnO4溶液,向M试管中滴加2 mL 0.01 mol/L H2C2O4溶液,向N试管中滴加2 mL 0.02 mol/L H2C2O4溶液,两试管中高锰酸钾均过量,颜色变化不易观察,C错误;
D.向两支均盛有2 mL 5% H2O2溶液的试管中分别滴入0.1mol/L的FeCl3和CuCl2溶液各1mL,前者产生气泡较快,说明不同的催化剂对同一反应的催化效果不同,D正确;
故选D。
12.D
解析:A.反应i的正反应是气体分子数增大的反应则 S>0,已知 H>0,由自发进行的判据 G= H-T S<0,反应在高温下才可以自发进行,A错误;
B.温度降低则正逆反应速率的化学反应速率都减慢,因此降低温度,反应ii的正化学反应速率率降低,B错误;
C.催化剂只能改变反应速率,不影响平衡移动,则选择合适的催化剂不能提高的平衡转化率,C错误;
D.根据盖斯定律,反应i+ii可得反应,该反应是吸热反应,则升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,则升高温度,的值变大,D正确;
故选:D。
13.C
解析:A.a点时,转化率为30%,此时生成的Z为0.6mol,Z的平均反应速率为,A错误;
B.温度越高反应速率越快,则b点的反应速率小于c点的速率,但5min时b点的转化率却大于c点,说明b点未达平衡,c点达平衡,Y的浓度:b>c,温度:b<c,故无法判断b、c两点(Y)大小关系,B错误;
C.c点达平衡,反应消耗,同时消耗molZ,C正确;
D.c点温度下,压缩体积,即增大压强,平衡正向移动,(X)增大,D错误;
故选C。
14.C
解析:A.采用为催化剂,通过氧溴化可将甲烷转化为一溴甲烷,反应过程中有甲烷和溴的反应,只要在光照条件下,就会发生连续取代,产物中可能混有等,A正确;
B.亚铁离子能被氧气氧化,催化活性降低,所以若用替换,溴甲烷的产率将降低,B正确;
C.过程Ⅱ中反应方程式为,氧化剂为,还原剂为HBr、,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:3,C错误,
D.由反应机理图可知,反应过程中加入的有HBr、、,生成的有、,、ZnO、在参与催化剂循环,故总反应为,D正确。
答案选C。
15.A
解析:A.t=10min时,v(N2O)==2.0×10-3mol·L-1·min-1,选项A正确;
B.根据表中数据分析,该反应的速率始终不变,N2O的消耗是匀速的,说明反应速率与c(N2O),所以速率方程中n=0,选项B错误;
C.速率方程中n=0,相同条件下增加N2O的浓度不能加快反应速率,选项C错误;
D.保持其他条件不变,该反应的反应速率不变,即为2.0×10-3mol·L-1·min-1,若起始浓度0.200mol·L-1,减至一半时所耗时间为=50min,选项D错误;
答案选A。
二、填空题
16.2×lgKp(b)-2×lgKp(a)
解析:反应a:CaS(s)+O2(g) CaSO4(s) Kp(a);
反应b:CaS(s)+O2(g) CaO(s)+SO2(g) Kp(b);
反应c:CaSO4(s)+CaS(s) CaO(s)+SO2(g) Kp(c)。
根据盖斯定律c=2(b-a)可得,Kp(c)=;则lgKp(c)=2×lg=2×lgKp(b)-2×lgKp(a)。
17. 锥形瓶 塞紧胶塞后,将注射器活塞向外拉出一定距离,一段时间后松开活塞,若能回到原位,则气密性良好 不能 因为所用盐溶液的酸根离子不同,对实验可能产生干扰
解析:(1)根据仪器的构造,仪器A的名称是锥形瓶;
(2)实验前,检验该装置气密性方法是塞紧胶塞后,将注射器活塞向外拉出一定距离,一段时间后松开活塞,若能回到原位,则气密性良好;
(3)由于甲乙分别使用的氯化铁和硫酸铜中,阴阳离子均不相同,对双氧水起催化作用的不一定为Fe3+或Cu2+,也可能是氯离子和硫酸根离子对双氧水的催化作用不同,导致甲装置在相同时间内收集到气体体积大于乙装置,因此不能推测Fe3+对H2O2分解的催化效果比Cu2+的好,原因是所用盐溶液的酸根离子不同,对实验可能产生干扰。
18.(1)9.38(2)6.01%(3)93.8%
解析:(1)由题意列三段式如下:,则,解得x=9.38 mol,故此处填9.38;
(2)平衡时SO2的体积分数等于其物质的量分数,故SO2的体积分数=;
(3)SO2的转化率=。
19.(1) 任何 都能
(2)不可行,该反应为吸热、熵减的化学反应,在任何温度下都不能正向自发进行
(3)低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行
(4)当温度高于778 ℃时,CaCO3开始分解
解析:(1)由表中数据可知,反应①2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)的<0,>0,在任何温度下都有,所以反应①在任何温度下,都能正向自发进行,故答案为:任何;都能;
(2)由表中数据可知,反应②CO2(g)=C(s,石墨)+O2(g)的>0,<0,在任何温度下都有,所以在任何温度下都不能正向自发进行,故答案为:不可行,该反应为吸热、熵减的化学反应,在任何温度下都不能正向自发进行;
(3)反应③的=-176 kJ·mol-1,=-285 J·mol-1·K-1,,则-176+0.285T<0,T<617.5K344.5℃,即低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行,故答案为:低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行;
(4)CaCO3分解的条件是,代入数据178.2-0.1696T<0,解得T>1051K778℃,即当温度高于778 ℃时,CaCO3开始分解,故答案为:当温度高于778 ℃时,CaCO3开始分解。
三、计算题
20.0.6mol/L.min-1 2:1 1:1
解析:(1)恒温恒容下,将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生如下反应:2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s),2 min时反应达到平衡状态,此时剩余1.2 mol B,则消耗B是2mol-1.2mol=0.8mol,并测得C的浓度为1.2 mol·L-1,即生成C是2.4mol,根据变化量之比是相应的化学计量数之比可知x=3;
(2)从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为1.2mol/L÷2min=0.6mol/L·min-1;
(3)消耗A是1.6mol,所以A的转化率与B的转化率之比为=2:1;
(4)压强之比是物质的量之比,根据方程式可知反应前后体积不变,则反应前与平衡后的压强之比为1:1。
21. 3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-245.6kJ/mol 1070 2.042
解析:分析:(1)根据盖斯定律可得①×2+②+③,进行计算。
(2)根据各分子结构,利用反应热=反应物断键吸收的热量减去生成物成键放出的热量可以计算一氧化碳中碳氧共价键的键能。
(3)利用“三段式”进行解析计算。
详解:(1)根据盖斯定律可知:①×2+②+③,整理可得:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-(2Q1+Q2+Q3)kJ/mol=-(90×2-24.5-41.1)=-245.6kJ/mol;故为:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-245.6kJ/mol。
(2)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H=-90.0kJ·mol-1反应中,反应热=反应物断键吸收的热量减去生成物成键放出的热量=2×436+X-414×3-326×1-464=-90,X=1070 kJ·mol-1 ;故为:1070。
(3)某温度下,在反应开始是c(CO)=1.0mol/L,c(H2)=3.0mol/L,将2molCO和6molH2,充分反应 10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则平衡时c(H2)=1.4mol/L,c(CH3OH)=0.8mol/L,则此温度下的平衡常数K=;故为:2.042。
四、实验题
22.(1) 气泡产生速率快慢
(2) 检查装置的气密性 生成氧气的体积
(3)小于
(4) 硫酸浓度 10 1>2>3>4
【分析】在二氧化锰、铁离子、铜离子等物质的催化作用下可加速分解生成水和氧气;
解析:(1)过氧化氢分解生成氧气气体,可以通过观察甲装置的气泡产生速率快慢的现象,而定性得出关于和催化效果的结论。
作为催化剂的在反应前后均存在,且已知两个反应中均参加了反应,且总反应为过氧化氢分解生成水和氧气,结合第一个反应可知,第二个反应为;
(2)装好装置乙,关闭A的旋塞,将注射器活塞向外拉出一段距离后松开,观察活塞是否回到原来的位置,这一操作的实验目的是检查装置的气密性,防止装置漏气。定量测定催化剂催化过氧化氢分解生成氧气的效果,实验时以2min时间为准,则需要测量的数据是生成氧气的体积;
(3)由图可知,随着时间延长,单位时间生成气体体积减小,比较ABC三点可知,BC段生成氧气体积大于10mL,则b点小于90mL;
(4)①硫代硫酸钠与稀硫酸反应生成二氧化硫和硫单质,离子反应方程式为。
②比较表格数据可知,实验1、2的变量为稀硫酸的浓度,故可探究硫酸浓度对反应速率的影响,因此10mL。温度越高、反应物浓度越大则反应速率越快,故在以上条件下进行实验,产生浑浊的时间由长到短的顺序是1>2>3>4。
23.(1)秒表
(2) 5H2C2O4+2MnO+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O 0.002
(3)锰离子在反应中起到催化剂的作用,加快了反应速率
(4)该反应是放热反应,温度升高,反应速率增大,溶液褪色加快
(5)酸式
【分析】该实验探究锰离子是否为高锰酸钾氧化草酸的催化剂,相同物质的量的酸性高锰酸钾和草酸反应,其中一份加入硫酸锰,通过测定溶液褪色时间,比较两个反应的反应速率,从而确定锰离子是否具有催化效果。
解析:(1)该实验需要测定溶液褪色的时间,因此还需要秒表计时。
(2)酸性高锰酸钾与草酸反应生成二氧化碳、锰离子和水,离子方程式为5H2C2O4+2MnO+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O。该反应中Mn得电子从+7价变为+2价,C失电子从+3价变为+4价,若草酸被完全氧化,转移电子数为0.1mol/L×0.01L×2=0.002mol即0.002NA。
(3)甲同学取了两份相同的硫酸酸化后的草酸溶液,其中一份加入硫酸锰,另一份不加,再加入高锰酸钾,观察溶液褪色时间,两份溶液中差异在于是否含有锰离子,则甲同学认为是锰离子在反应中起到催化剂的作用,加快了反应速率,导致该反应褪色由慢到快。
(4)影响化学反应速率的因素有温度、浓度、催化剂等,该反应为放热反应,因此乙同学提出的因素可能是该反应为放热反应,温度升高,反应速率增大,溶液褪色加快。
(5)高锰酸钾具有强氧化性,能腐蚀橡胶,因此装在酸式滴定管中