第2章《化学反应的方向、限度和速率》
一、单选题(共14题)
1.某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)的速率和平衡的影响,图象如下图,下列判断正确的是
A.由图a可知,T1>T2,该反应的正反应为吸热反应
B.由图b可知,该反应m+n<p
C.图c是绝热条件下速率和时间的图象,由此说明该反应放热
D.图d中,曲线a一定使用了催化剂
2.已知:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。现将体积之比为1:2的NO2和SO2的混合气体置于密闭恒容的容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是
A.混合气体总物质的量保持不变
B.混合气体密度保持不变
C.NO2(g)和SO2(g)的浓度保持不变
D.每消耗1molSO2,同时消耗0.5molSO3(g)
3.一定温度下,将不同物质的量的和分别通入容积为的恒容密闭容器中进行反应,得到如下表所示的三组数据:
试验编号 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡时间/min
1 650 2.0 4.0 3.0 1.0 5
2 900 1.0 2.0 1.8 4
3 900 a b
下列说法正确的是
A.内,实验1中
B.若,,则平衡时实验2中的转化率和实验3中的转化率相同
C.对比实验1与实验2平衡时的量可知,温度升高该反应平衡正向移动
D.650℃时,若充入,和,则达到平衡后各物质的量与实验1中不同
4.某多孔材料孔径大小和形状恰好将固定,能高选择性吸附。废气中的被吸附后,经处理能全部转化为。原理示意图如下。
下列说法正确的是
A.由转化为的反应是一个熵增的反应
B.若反应能自发,则说明该反应为放热反应
C.催化剂能加快反应速率,且能提高的平衡转化率
D.每获得时,消耗的的体积为
5.利用下列装置(部分夹持装置略)进行相应实验(或操作)能边到实验目的的是
A B C D
实验室制备氨气 将NO与O2按照4:1混合充满烧瓶进行喷泉实验,最后水能充满烧瓶 收集NO气体 比较CuSO4、FeCl3对H2O2分解的催化效果
A.A B.B C.C D.D
6.一定温度下,在某恒容密闭容器中,充入物质的量均为2mol的NO和CO,发生反应: 。容器内总压强随时间的变化如图所示,下列说法正确的是
A.时,
B.该反应的平衡常数表达式为
C.平衡时,的体积是气体总体积的
D.若混合气体的总质量不再随时间改变,则该反应达到平衡
7.为阿伏加德罗常数的值。下列叙述错误的是
A.的中,含有个中子
B.铁粉与盐酸反应转移电子的数目为
C.与反应生成的分子数为
D.的和混合气体中含有的质子数为
8.丙酮的碘代反应的速率方程为,其半衰期(反应物浓度降低为起始浓度的所需的时间)为(k为速率方程中k)。改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如表所示。
下列说法正确的是
A.速率方程中的、 B.该反应的速率常数
C.增大的浓度,反应的瞬时速率加快 D.该反应的半衰期为
9.标准状况下,与的反应历程如下图。已知:和的相对能量为0。
下列说法错误的是
A.
B.历程II中,Cl作催化剂
C.Cl-Cl键能为
D.历程I、历程II中速率最快的反应为:
10.反应,在L密闭容器中投入和,2分钟后的物质的量增加了,下列说法错误的是
A. B.2分钟内氨气的转化率是40%
C.2分钟末 D.2分钟反应放出的热量值等于
11.对于:2A(g)+B(g)2C(g)(放热反应),当温度升高时,平衡向逆反应方向移动,其原因是
A.正反应速率增大,逆反应速率减小
B.逆反应速率增大,正反应速率减小
C.正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程度
D.正、逆反应速率均增大,而且增大的程度一样
12.工业上,采用碳氯化法制备。已知:
①
②
③
在氯化过程中CO和可以相互转化,如图所示。下列说法正确的是
A.增大C(s)量,能提高反应①的反应速率
B.反应①的
C.反应①只有在高温下才能自发进行
D.由图可知,转化为CO的△H<0
13.化学是以实验为基础的科学。下列实验设计能达到实验目的的是
选项 实验目的 实验设计
A 探究氨气是否具有还原性 向一干燥集气瓶同时通入纯净的氨气和氯气,观察是否有白烟产生
B 检验Na2SO3样品是否变质 取少量待测样品溶于蒸馏水,加入稀硝酸酸化的BaCl2溶液,观察现象
C 探究浓度对反应速率的影响 向2支盛有5mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液,观察实验现象
D 检验乙醇中是否含有水 向乙醇中加入一小粒金属钠,观察是否产生无色气体
A.A B.B C.C D.D
14.乙苯催化脱氢制取苯乙烯的反应历程如图:
下列有关说法正确的是
A.状态Ⅰ中产生了活性的氢分子
B.将原料进行活化需要吸收能量
C.总反应过程中没有涉及氧化还原反应
D.总反应的化学方程式为
二、填空题(共9题)
15.对于一般的化学反应:aA十bB=cC + d D存在速率方程v=k[c(A)]m[c(B)]n,利用速率方程可算得化学反应的瞬时速率;m+n为反应级数,当m+n分别等于0、1、2……时分别称为零级反应、一级反应、二级反应…,k为反应速率常数,k与温度、活化能有关,与浓度无关。
Ⅰ.1073K时,反应:2NO(g) +H2(g)=N2(g) +2H2O(g)的实验数据如下表所示:
实验编号 初始浓度(mol·L-1) 初始速率(mol·L-1·min-1)
c(H2) c(NO) v
1 0.0060 0.0010 8.00×10-7
2 0.0060 0.0020 3.20×10-6
3 0.0060 0.0040 1.28×10-5
4 0.0030 0.0040 6.40×10-6
5 0.0015 0.0040 3.20×10-6
(1)通过分析表中实验数据,得该反应的速率方程表达式v= ,为 级反应。
Ⅱ.已知可逆反应A(g) B(g)的正、逆反应均为一级反应,且存在如下数据:
温度(K) 600 850
速率常数 k正(min-1) 32 70
k逆(min-1) 8 12
试回答下列问题:
(2)600K时反应的平衡常数K= ;
(3)正反应的△H 0(填“>”或“<”)。
(4)850K时在容积为VL的恒容密闭容器中充入3 mol气体A,一段时间后达平衡。下列说法正确的是____________ (填序号)。
A.恒温条件下,再向容器内加入一定量的气体A,达到新平衡时,A的转化率减小,体积分数增大
B.升高温度,、均增大,且增大幅度大
C.使用催化剂,、均增大,且比值不变
D.达平衡后的任意时段内,正、逆反应的平均速率为零、瞬时速率也为零
E.平衡时,混合气体的平均摩尔质量与起始时相同
F.若在同温、同体积的恒容密闭绝热容器中,充入1.5mol气体B,达平衡时,A的浓度为上述平衡时的一半
(5)600K时,在容积为1L的恒容密闭容器中充入2mol气体A,已知反应过程中物质的浓度、速率常数和反应时间之间满足如下关系:2.30lg=(k正+k逆)t,[c0(A)为反应物A的起始浓度,ct(A)、ct(B)分别为A, B任意时刻的浓度,k为反应速率常数,t为反应时间〕,则:
①t = min时反应达平衡。
②反应一段时间后A, B浓度相等,则这段时间内正反应的平均反应速率v= mol/( L·min)(保留整数);此时,逆反应的瞬时速率v= mol/( L·min) (已知lg2=0.3, lg5=0.7)
16.甲醇(CH3OH)广泛用作燃料电池的燃料,工业上可由CO和H2来合成,化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
(1)下图是在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。
①T1 T2(填“>”、“<”或“=”)。该反应的ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)。
②若容器容积不变,下列措施能增加CO平衡转化率的是 (填字母)。
a.降低温度 b.使用合适的催化剂
c.将CH3OH(g)从体系中分离 d.充入He,使体系总压强增大
(2)下图是表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡,用CO浓度变化表示平均反应速率υ(CO)= ;H2的平衡转化率为 。
(3)一定温度下恒容容器中,分别研究在PX,PY,PZ三种压强下合成甲醇的规律。如图是上述三种压强下H2和CO的起始组成比[]与CO平衡转化率的关系,则PX,PY,PZ的大小关系是 ,此时该反应的化学平衡常数KX,KY,KZ的大小关系为 。
17.已知体积为2 L的恒容密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),请根据化学反应的有关原理回答下列问题:
(1)一定条件下,充入2.0 mol SO2 (g) 和1.0 mol O2(g),20 s后达平衡,测得SO3的体积分数为50%,则用SO2表示该反应在这20 s内的反应速率为 mol/(L·s)。
(2)该反应的平衡常数K= ,若降温其值增大,则该反应的ΔH 0(填“>”或“<”或“=”)。
(3)如图,P是可自由平行滑动的活塞,在相同温度时,向A容器中充入4 mol SO3(g),关闭K,向B容器中充入2 mol SO3(g),两容器内分别充分发生反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L。试回答:反应达到平衡时容器B的体积为1.25 a L,若打开K,一段时间后重新达到平衡,容器B的体积为 L(连通管中气体体积忽略不计,且不考虑温度的影响)。
(4)如图表示该反应的速率(v)随时间(t)的变化的关系:据图分析:你认为t1时改变的外界条件可能是 ;t6时保持压强不变向体系中充入少量He气,平衡 移动。(填“向左”“向右”或“不”)。
18.草酸(H2C2O4)是一种易溶于水的二元有机弱酸,常用作还原剂、沉淀剂等,可与酸性KMnO4溶液发生反应,以下为探究外界条件对反应速率的影响。请回答下列问题:
实验编号 所加试剂及用量/mL 条件 溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.01mol·L-1H2C2O4溶液 0.01mol·L-1KMnO4溶液 3.0mol·L-1稀H2SO4 水 温度/℃
1 12.0 2.0 3.0 3.0 20 t1
2 6.0 2.0 3.0 V1 20 t2
3 V2 2.0 3.0 9.0 30 t3
(1)硫酸酸化的高锰酸钾溶液与草酸溶液反应的离子方程式为 。
(2)完成此实验设计,其中:V1= ,V2= 。
(3)对比实验1、2可探究 对反应速率的影响。
19.450℃在容积为2L的密闭容器中投入0.2mol 和足量,发生反应,n()随时间的变化如下表:
时间/min 0 1 2 3 4 5
n()/mol 0.200 0.100 0.060 0.035 0.025 0.025
(1)图中表示变化的曲线是 (用a、b、c、d表示),用表示0~2min该反应的平均速率
(2)在3min末(g)的浓度是 mol/L
(3)下列措施能使该反应的反应速率增大的是_____
A.及时分离出水蒸气 B.保持容积不变,向密闭容器中通入
C.适当升高温度 D.将容器的容积变为4L
(4)达到平衡时,的转化率是
(5)下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是
A.的质量保持不变 B.混合气体的密度保持不变
C.容器的压强保持不变 D.c()保持不变
E.、、、和的物质的量之比为1:4:1:2
20.某化学小组进行了关于“活泼金属与酸反应”的实验,得出了一些有趣的想法,请你帮助他们完成一些判断.将5.4g铝片投入500mL 0.5mol L﹣1的硫酸溶液中,右图为反应产生氢气速率与反应时间的关系图
(1)关于图像的描述不正确的是 .
①a→c段产生氢气的速率增加较快可能是表面的氧化膜逐渐溶解,加快了反应的速率
②c以后,产生氢气的速率逐渐下降可能是铝片趋于消耗完全
③a→c段产生氢气的速率增加较快可能是该反应放热,导致温度升高,加快了反应
(2)书写O→a段所对应的离子方程式 .
(3)若其他条件相同,现换用500mL1mol L﹣1盐酸,产生氢气速率普遍较使用500mL 0.5mol L﹣1硫酸的快,可能的原因是
①盐酸中c(H+)的浓度更大②Cl﹣有催化作用③有催化作用④Al3+有催化作用
(4)根据所学,若要加快铝片与硫酸溶液制H2的反应速率,小组成员提出一系列方案,比如:①加入某种催化剂;②滴加少量CuSO4溶液;③将铝片剪成100条;④增加硫酸的浓度至18mol/L;⑤加入蒸馏水;⑥加入少量KNO3固体;
其中,你认为不合理的方案有 ,并请你再补充一种合理方案是 .
21.完成下列问题。
(1)画出下面反应过渡态的前线轨道示意图 。
(2)试比较下列各组中两个化合物的第一电离势(IP1)大小,并简述理由。
(i): 。
(ii): 。
(iii): 。
(iv): 。
(3)为以下反应结果给出一个合适的解释(最好画出反应的过渡态) 。
(4)下列烯烃与BH3发生硼氢化反应的速率从快到慢的排序为 。
(5)下列二醇被高碘酸氧化的速率从快到慢的排序为 。
(6)为什么负离子亲核试剂,例如碳负离子,在DMSO中的亲核性会显著增强 ?
(7)相比于四氢呋喃中,碘负离子的亲核性在甲醇中是更强还是更弱,为什么 ?
22.已知合成氨反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g)ΔH<0.某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始时氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如图所示:(图中T表示温度,n表示起始时H2物质的量)
(1)图象中T2和T1的关系是:T2 T1(填“>”“<”“=”或“无法确定”)。
(2)在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2转化率最小的是 (填字母)。
(3)若容器容积为2L,b点对应的n=0.15mol,测得平衡时H2、N2的转化率均为60%,则平衡时N2的物质的量浓度为 mol·L-1,此条件下(T2),反应的平衡常数K= 。
23.中科院天津工业生物所利用光伏发电,将电解水获得的H2与CO2反应合成甲醇,再由甲醇经若干酶促反应合成淀粉,首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。取物质的量浓度为amol L-1的甲醇,选择不同的工程酶组块作为催化剂反应10h,测得实验数据如表所示。
实验序号 温度/K 不同工程酶的组块 淀粉/(g L-1)
1 T1 agp-M1 0.21
2 T1 agp-M2 0.38
3 T2 agp-M2 1.82
4 T2 agp-M3 1.24
实验4可用淀粉的质量浓度表示反应速率为 g L-1 h-1.淀粉的产率为 。(用含a的式子表示)
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】A.图a为折线图,先出现拐点者先达到平衡,说明其反应速率快,反应速率快说明对应的温度高或压强大,故图a中T1>T2,对比两条曲线发现,平衡时温度越高,C%越少,说明温度升高,平衡逆向移动,根据勒夏特列原理,推得逆向为吸热反应,正反应为放热反应,故A错误;
B.比较m+n与p大小关系,需考虑压强对平衡移动的影响,根据图b,压强增大,C%升高,说明平衡正向移动,根据勒夏特列原理,推得m+n>p;故B错误;
C.根据图c,反应起始一段时间速率加快,由于反应开始后,浓度是一直减小的,故不可能是浓度的原因,联想到绝热体系,可能是因为温度升高导致反应速率加快,说明该反应为放热反应,故C正确;
D.图d说明a对应改变的条件不影响平衡移动,可能是使用了催化剂,也可能是m+n=p,加压,所以曲线a不一定是加入了催化剂,故D错误。
故选C。
2.C
【详解】A. 该反应为气体体积不变的反应,无论平衡与否混合气体总物质的量保持不变,混合气体总物质的量保持不变不能作为反应达到平衡状态的标志,选项A不符合题意;
B.反应在密闭容器中进行,容器体积不变,反应物均为气体,故无论平衡与否混合气体密度保持不变,密度不变不能作为反应达到平衡状态的标志,选项B不符合题意;
C.起始NO2(g)和SO2(g)的体积比为1:2,即物质的量之比为1:2,但反应计量数中为1:1,反应末达平衡时两者的物质的量会改变,但处于恒容的容器,故NO2(g)和SO2(g)的浓度保持不变反应达平衡状态,选项C符合题意;
D.每消耗1 molSO2,同时消耗0.5 molSO3(g),则正逆反应速率不相等,反应没达到平衡状态,选项D不符合题意;
答案选C。
3.B
【详解】A.内,实验1中二氧化碳的物质的量变化为1mol,,A错误;
B.实验2中,水的转化率为20%,实验2实验3在相同温度下进行,故达平衡时,平衡常数相同,实验3达平衡时CO的物质的量为0.8mol,的转化率为20%,B正确;
C.对比实验1和实验2可知,实验1的投入量是实验2的两倍,若实验2在650℃进行,则达平衡时,一氧化碳的物质的量为1.5mol,900℃时为1.8mol,故升温平衡逆向移动,该反应为放热反应,C错误;
D.650℃时,若充入,和,相同温度下,平衡常数相同,故达平衡时,转化量为1mol.所以达到平衡后各物质的量与实验1中相同,D错误;
故选B。
4.B
【详解】A.转化为反应为:,是一个熵减的反应,A错误;
B.反应,若反应能自发,则,为放热反应,B正确;
C.催化剂能加快反应速率,但不能使平衡移动,所以不能提高的平衡转化率,C错误;
D.的体积,需要在标准状况下,气体的摩尔体积已知的情况下,D错误;
故选B。
5.C
【详解】A.氯化铵受热分解产生的氯化氢和氨气遇冷又会化合生成氯化铵,所以实验室不能利用加热氯化铵的方法制备氨气,故A错误;
B.一氧化氮难溶于水,一氧化氮与氧气以4:3混合充满烧瓶进行喷泉实验时,发生如下反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3,最后水能充满烧瓶,若按照4∶1混合一氧化氮与氧气做喷泉实验时,最后会有一氧化氮剩余,水不会充满整个烧瓶,故B错误;
C.一氧化氮的密度比二氧化碳的小,用“短进长出”的向下排空气法的原理能排出二氧化碳收集得到一氧化氮,故C正确;
D.试管中加入氯化铁溶液和硫酸铜溶液比较对过氧化氢分解的催化效果时,加入溶液的阳离子和阴离子均不相同,不符合变量唯一化的原则,故D错误;
故选C。
6.C
【分析】设N2反应的物质的量为x
恒温恒容条件下,总物质的量之比等于总压强之比,所以
x=0.5mol。
【详解】
A.t1min时,n(CO2)=1mol,题干中没有体积,所以无法计算浓度,故A错误;
B.平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比,该反应的平衡常数表达式为:,故B错误;
C.平衡时氮气的物质的量为0.5mol,气体总物质的量为3.5mol,相同条件下,气体的体积之比等于物质的量之比,则平衡时的体积是气体总体积的,故C正确;
D.反应物和生成物都是气体,混合气体的总质量一直不变,所以若混合气体的总质量不再随时间改变,无法判断反应是否平衡,故D错误;
答案选C。
7.C
【详解】A.中含有的中子数是11-5=6,的中,含有个中子,A正确;
B.铁粉的物质的量是2.8g÷56g/mol=0.05mol,盐酸中氢离子的物质的量是0.05L×4mol/L=0.2mol,二者反应铁不足,氢离子过量,转移0.1mol电子,所以反应转移电子的数目为,B正确;
C.氨气和氢气化合生成氨气是可逆反应,则与反应生成的分子数小于,C错误;
D.和的质子数均是14,所以的和混合气体中含有的质子数为,D正确;
答案选C。
8.D
【详解】A.由第一组数据和第二组数据可得,则,由第二组数据和第四组数据可得,则,A选项错误;
B.由A可知,,,则,代入第一组数据可得,,B选项错误;
C.由第二组和第四组数据分析可知,当其他条件不变时,增大的浓度,反应的瞬时速率不变,C选项错误;
D.由B选项可知,,因此半衰期为,D选项正确;
故选D。
9.D
【详解】A.结合图像分析,历程Ⅱ相当于历程Ⅰ在催化剂Cl原子的作用下反应,总反应方程式均为,由于催化剂不能改变反应焓变,因此历程Ⅰ的焓变(E6-E3)等于历程Ⅱ的焓变(E5-E2),A正确;
B.历程Ⅱ中,Cl原子参与反应又生成,总反应与Ⅰ相同,因此Cl作催化剂,B正确;
C.根据和的相对能量为0和能量图得出: H=(E2-E3) kJ/mol,过程中,只断裂了mol Cl-Cl键,因此,Cl-Cl键的键能为,C正确;
D.活化能越小,反应速率越快,在Ⅰ、Ⅱ历程中,活化能最小的步骤为,D错误;
答案选D。
10.C
【详解】A.2分钟后NO的物质的量增加了0.4 mol,则根据物质反应转化关系可知:反应消耗O2的物质的量为△n(O2)=,故0~2 min v(O2)==0.05 mol·L-1·min-1,A正确;
B.从反应开始至2分钟后NO的物质的量增加了0.4 mol, 2分钟内反应消耗氨气的物质的量为△n(NH3)=0.4mol,反应开始时NH3的物质的量为1 mol,故NH3转化率是=40%,B正确;
C.从反应开始至2分钟后NO的物质的量增加了0.4 mol,则根据物质反应转化关系可知反应产生H2O的物质的量为△n(H2O)=,反应容器的容积是5 L,故2分钟末c(H2O)==0.12 mol/L,C错误;
D.根据热化学方程式可知:每反应产生4 mol NO气体时,反应放出热量是935.9 kJ,现在是发生该反应产生了0.4 mol NO 气体,因此2分钟反应放出的热量值Q==93.59 kJ,D正确;
故合理选项是C。
11.C
【详解】该反应是正向放热的反应,温度升高时,正、逆反应速率都会加快,但是吸热(逆)反应速率增大的程度大于放热(正)反应速率增大的程度,平衡向吸热方向移动,即向逆反应方向移动;
答案为C。
12.B
【详解】A.C(s)是固体,增大反应物与C(s)的接触面积,能提高反应速率,而增大C(s)量,不能提高反应速率,A项错误;
B.根据盖斯定律,②+③=①,,B项正确;
C.反应①是熵增、放热反应,在任何温度下都能自发进行,C项错误;
D.由图可知,升高温度,CO的物质的量增大,的物质的量减小,说明转化成CO反应是吸热反应,即和C反应生成CO的反应是吸热反应,△H>0,D项错误;
答案选B。
13.A
【详解】A.干燥集气瓶中同时通入氨气和氯气,若有白烟产生,表明发生反应8NH3+3Cl2= 6NH4Cl+N2,从而证明NH3具有还原性,A正确;
B.待测样品溶于蒸馏水,加入稀硝酸酸化的BaCl2溶液,不管Na2SO3样品是否变质,都能生成BaSO4沉淀,B不正确;
C.不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液,虽然反应速率不同,但看不到实验现象,无法确定浓度对化学反应速率的影响,C不正确;
D.因为乙醇和水都能与钠反应生成氢气,所以往乙醇中加入一小粒金属钠,不管是否有水存在,都有氢气产生,则无法判断乙醇中是否有水,D不正确;
故选A。
14.B
【详解】A.由图可知,状态Ⅰ中在催化剂表面产生了氢负离子,A错误;
B.由原料到状态Ⅰ,发生了化学键的断裂,存在吸收能量过程,B正确;
C.总反应过程中二氧化碳转化为一氧化碳,则碳元素化合价发生改变,涉及氧化还原反应,C错误;
D.由图可知,总反应为乙苯、二氧化碳子发生脱氢反应生成苯乙烯和CO、水,化学方程式为 ,D错误;
故选B。
15.(1) 三
(2)4
(3)>
(4)CE
(5) 0.023 87 8
【详解】(1)根据表中数据可知,该反应的速率与NO浓度的平方成正比,与氢气浓度成正比,即v=;其中m=2,n=1,m+n=3,该反应为三级反应;
(2)可逆反应A(g) B(g)的正、逆反应均为一级反应,结合表中数据有v(正)=32c(A),v(逆)=8c(B),达到平衡时v(正)= v(逆),所以32c(A)= 8c(B),即K===4;
(3)根据数据可知,升高温度到850℃,K==>4,即升高温度,平衡向正反应方向移动,表明正反应为吸热反应,>0;
(4)A.恒温条件下,再向容器内加入一定量的气体A,相当于增大压强,反应为气体体积不变的反应,压强不改变平衡, A的转化率不变,A错误;
B.升高温度,、均增大,平衡向正反应方向移动,增大幅度大,B错误;
C.使用催化剂,、均增大,K=,K不变,比值不变,C正确;
D.化学平衡时动态平衡,达平衡后的任意时段内,正、逆反应的平均速率不为零,D错误;
E.该反应属于物质的量不变的反应,反应前后总质量不变,平衡时,混合气体的平均摩尔质量不变,E正确;
F.若在同温、同体积的恒容密闭绝热容器中,充入1.5 mol气体B,容器绝热,反应过程中温度会升高,平衡正向移动,A的浓度小于原来的一半,F错误;
故答案为:CE;
(5)①600K时,在容积为1L的恒容密闭容器中充入2mol气体A,列出三段式:,600K时,K==4,有=4,解得:x=1.6mol/L,所以2.30lg=(32+8)t,解得:t=0.023;
②反应一段时间后A,B浓度相等,即ct(A)=ct(B)=1mol/L,2.30lg=(32+8)t,解得:t=0.0115min,则这段时间内正反应的平均反应速率v==87;此时,逆反应的瞬时速率v(逆) =8c(B) =8×1 mol/L =8mol/(L·min)。
16.(1) < < ac
(2) 0.075mol·L-1·min-1 0.75(或75%)
(3) PX>PY>PZ KX=KY=KZ
【详解】(1)①由题中图像可知T2温度下反应先达平衡,可推出T1< T2。升高温度,CO的转化率降低,平衡逆向移动,正反应是放热反应,ΔH<0。故答案为:<;<;
②a.降低温度,平衡正向移动,CO转化率增大,a选;
b.使用合适的催化剂平衡不移动,甲醇产率不变,b不选;
c.将CH3OH(g)从体系中分离,平衡正向移动,CO转化率增大,c选;
d.充入He,使体系总压强增大,但容器体积不变,各组分的浓度不变,平衡不移动,d不选;
故答案为:ac;
(2)由图可知,CO浓度减小1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,Δt=10 min,则 ,CO浓度变化量为0.75mol/L,根据化学方程式可知H2浓度变化量为1.5mol/L,则H2的平衡转化率。故答案为:0.075mol·L-1·min-1;75%;
(3)此题目用“定一议二”法分析即可。一定温度下的恒容容器中,H2和CO的起始组成比一定时,由于该反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡正方向进行,CO转化率增大,则Px,PY, Pz的大小关系是Px>PY>Pz。温度不变,平衡常数不变,该反应的化学平衡常数 Kx=Ky=Kz。
故答案为:Px>PY>Pz;Kx=Ky=Kz;
17.(1)0.03
(2) K=11.25或45/4 <
(3)2.75a
(4) 升温 向左
【详解】(1)一定条件下,充入2.0 mol 和1.0 mol,发生反应:,20 s后达平衡,假设反应消耗的物质的量是,反应物质的量是2x,平衡产生物质的量是2x,平衡时总物质的量是,由于测得的体积分数为50%,则,解得,所以用表示该反应在这20 s内的反应速率为;
(2)则平衡时各种物质的物质的量浓度分别是是;;,该反应的平衡常数;若降温其值增大,说明降低温度,化学平衡向正反应方向移动。根据平衡移动原理,降低温度,平衡向放热反应方向移动,所以该反应正反应是放热反应,;
(3)在恒温恒压条件下,气体的物质的量的比等于容器的容积之比。反应达到平衡时B容器的容积是,B为恒压条件下,气体的物质的量的比等于容器的容积之比,说明反应达到平衡时气体的物质的量是反应前的倍,若平衡时打开K,一段时间后重新达到平衡,在恒温恒压条件下,与向B中加入达到的平衡等效,所以达到新的平衡时整个容器的容积是,所以B容器的容积是;
(4)根据图示可知,在t1时刻改变条件后V逆、V正都增大,由于V逆>V正,平衡逆向移动,根据外界条件对化学平衡移动的影响,改变的条件是升高温度;t6时保持压强不变向体系中充入少量He气,体系的容积扩大,使反应体系的压强减小,由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,减小压强,平衡向气体体积扩大的逆反应方向移动,即向左移动。
18.(1)2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++8H2O+10CO2↑
(2) 9.0 6.0
(3)浓度
【详解】(1)KMnO4溶液与H2C2O4发生氧化还原反应,变为Mn2+,而H2C2O4被氧化变为CO2,离子方程式为;
(2)该实验1、2、3做对比探究H2C2O4的浓度和温度对反应速率的影响,保证溶液的体积一致控制单一变量。实验1中溶液总体积为12.0+2.0+3.0+3.0=20.0mL,则V1=20.0-3.0-2.0-6.0=9.0mL、V2=20.0-3.0-2.0-9.0=6.0mL;
(3)对比1、2温度相同而加入的H2C2O4量不同,1、2探究的是反应物浓度对反应速率的影响。
19.(1) d 0.035
(2)0.165
(3)BC
(4)87.5%
(5)BE
【详解】(1)根据方程式,甲烷、水是生成物,物质的量增大,甲烷物质的量是水的,所以表示变化的曲线是d;用表示0~2min该反应的平均速率0.035;
(2)在3min末消耗二氧化碳的物质的量为(0.2-0.035)=0.165mol,则反应生成H2O的物质的量是0.165mol×2=0.33mol,(g)的浓度是mol/L;
(3)A.及时分离出水蒸气,浓度减小,反应速率减慢,故不选A;
B.保持容积不变,向密闭容器中通入,反应物浓度增大,反应速率增大,故选B;
C.适当升高温度,反应速率加快,故选C;
D.将容器的容积变为4L,反应物浓度减小,反应速率减慢,故不选D;
选BC;
(4)达到平衡时,剩余0.025mol,的转化率是
(5)A.的质量保持不变,说明二氧化碳浓度不变,反应一定达到平衡状态,故不选A;
B.反应前后气体总质量不变,容器体积不变,密度是恒量,混合气体的密度保持不变,反应不一定达到平衡状态,故选B;
C.反应前后气体系数和不同,压强是变量,容器的压强保持不变,反应一定达到平衡状态,故不选C;
D.反应达到平衡,各物质浓度保持不变,c()保持不变,反应一定达到平衡状态,故不选D;
E.、、、和的物质的量之比为1:4:1:2,不能判断浓度是否不再改变,反应不一定平衡,故选E;
选BE。
20.(1)②
(2)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
(3)②
(4) ④⑤⑥ 升高温度/适当增加H2SO4浓度
【详解】(1)在反应的后期,由于硫酸的浓度逐渐降低,导致反应速率逐渐降低。铝是固体,其质量多少不能影响反应速率,所以② 是错误的,其余都是正确的,答案选②
(2)铝是活泼的金属极易被氧化生成一层致密的氧化膜,所以开始没有氢气此时,是因为硫酸和氧化铝反应导致的,方程式为Al2O3 +6H + =2Al3++3H2O;
(3)根据浓度可知氢离子的浓度是相同的,所以①不正确,反应中都生成铝离子,④不正确。由于酸中阴离子是不同的,盐酸反应快,这说明Cl― 有催化作用,或者是有阻化作用,答案选②;
(4)一般增大反应物的浓度、升高温度、或加入催化剂、或提高原电池反应、或增大反应物的接触面积等都能加快反应速率。浓硫酸和铝不能产生氢气,④不正确,⑤是稀释降低氢离子浓度,反应速率降低。在酸性溶液中,硝酸钾能和铝反应但产生的气体是NO,而不是氢气,所以⑥不正确。
21.(1)
(2) >,乙基给电子作用更强 >,四元环N的孤对电子S成分更高 >,N孤对电子之间的夹角()接近共平面时由于共轭效应会使IP显著减小;右侧结构中五元环更刚性,更共平面 >,右侧结构固定接近60°;右侧可灵活转动,统计上部分构象对IP降低有贡献
(3)
(4)A>D>C>B
(5)B>D>A>C
(6)DMSO是偶极非质子溶剂,负电荷中心裸露,正电荷中心埋藏较深,因此对阳离子的溶剂化强于对阴离子的溶剂化。负离子型的亲核试剂,其负电荷在DMSO中不能较好地被分散,更类似裸露的负离子,亲和性强
(7)亲核性在甲醇中更弱。甲醇是质子溶剂,H上带正电荷,与静电相互作用强,溶剂化强,负电荷被分散
【解析】略
22.(1)<
(2)a
(3) 0.01mol·L-1 3.33×103
【详解】(1)在起始氢气的物质的量相同时,反应为放热反应,温度越高,平衡逆向进行程度越大,氨气含量越少,所以T2
(3)氢气和氮气的转化率均为60%,则说明氢气和氮气起始的物质的量之比应等于系数之比3:1,所以起始的时候,所加的氮气的物质的量为0.05mol,氮气转化了:0.05×60%=0.03mol,剩余的氮气的物质的量等于0.05mol-0.03mol=0.02mol,所以平衡时氮气的物质量浓度为:0.02mol÷2L=0.01mol·L-1;另可分别算出c(H2)=0.03mol·L-1,c(NH3)=0.03mol·L-1,计算可得K=3.33×103。
23. 0.124 ×100%
【详解】实验4可用淀粉的质量浓度表示反应速率为=0.124g L-1 h-1;设溶液体积为1L,由可知,10h内,amolCH3OH理论上反应生成27ag淀粉,故淀粉的产率为=。
答案第1页,共2页
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