高二化学上学期第二次月考试题(含解析)2
【2019最新】精选高二化学上学期第二次月考试题(含解析)2
化学试题
1. 以下对影响反应方向因素的判断不正确的是( )
A. 有时焓变对反应的方向起决定性作用
B. 有时熵变对反应的方向起决定性作用
C. 焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素
D. 任何情况下,温度都不可能对反应的方向起决定性作用
【答案】D
【解析】依据△H-T△S<0,反应能自发进行。说明焓变和熵变是判断反应的两个主要因素,选项C正确;△H <0,△S<0,低温下反应自发进行,则说明此时焓变对反应的方向起决定作用,选项A正确;△H >0,△S>0,高温下反应能自发进行,则熵变对反应的方向起决定作用,选项B正确;如果反应的焓变和熵变的作用相反且相差不大时,温度有可能对反应的方向起决定作用,选项D不正确。答案选D。
2. 符合图1、图2的反应是( )
A. X+3Y2Z △H>0 B. X+3Y2Z △H<0
C. X+2Y3Z △H<0 D. 5X+3Y4Z △H<0
【答案】B
考点:考查了化学平衡图象的相关知识。
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3. 在一定温度下的定容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应 A(g)+2B(g)C(g)+D(g)己达到平衡状态的是( )
①混合气体的压强 ②混合气体的密度 ③B的物质的量浓度 ④混合气体的总物质的量 ⑤混合气体的平均相对分子质量 ⑥v(C)与v(D)的比值 ⑦混合气体的总质量 ⑧混合气体的总体积 ⑨C、D的分子数之比为1 : 1
A. ①②③④⑤⑥⑦⑧ B. ①③④⑤⑧⑨ C. ①②③④⑤⑦ D. ①③④⑤
【答案】D
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【解析】试题分析:①、由A(g)+2B(g)C(g)+D(g)可知,1+2=3>1+1=2,即正反应是气体物质的量减小的方向,同温同容下阿伏加德罗定律的推论可知,混合气体的压强逐渐减小(或是一个变量),当变量不再发生变化时,说明已达平衡,①正确;②、由、质量守恒定律和题意可知,混合气体的质量不变,容器的容积也不变,因此混合气体的密度始终不变(或是一个不变量),不变量不再改变不能说明已达平衡,②错误;③、随着反应的进行,反应物(或生成物)的物质的量浓度逐渐减小(或增大)(或是一个变量),变量不再改变能说明已达平衡,③正确;④、由于正反应是气体物质的量减小的方向,随着反应的进行,混合气体的总物质的量逐渐减小(或是一个变量),变量不再改变能说明已达平衡,④正确;⑤、由、质量守恒定律、正反应是气体物质的量减小的方向可知,混合气体的平均相对分子质量逐渐减小(或是一个变量),变量不再改变能说明已达平衡,⑤正确;⑥、由于A(g)+2B(g)C(g)+D(g)中任意两种物质表示的平均反应速率之比等于系数之比,则v(C)∶v(D)始终等于1∶1(或是一个不变量),不变量不再改变不能说明已达平衡,⑥错误;⑦、由于A、B、C、D均是气体,由质量守恒定律可知,密闭容器中混合气体的总质量始终不变(或是一个不变量),不变量不再改变不能说明已达平衡,⑦错误;⑧、由题意可知,容器的容积保持一定,则混合气体的总体积保持恒定(或是一个不变量),不变量不再改变不能说明已达平衡,⑧错误;⑨、C、D的起始物质的量都是0,变化的物质的量相等(等于系数之比),则C、D的分子数之比始终为1∶1二者平衡时的物质的量相等(或是一个不变量),不变量不再改变不能说明已达平衡,⑨错误;答案选D。
考点:考查化学平衡的标志。
4. 一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2,发生下列反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到平衡后改变下述条件,SO3(g)平衡浓度不改变的是
A. 保持温度和容器体积不变,充入1mol SO3(g)
B. 保持温度和容器内压强不变,充入1molO2(g)
C. 保持温度和容器内压强不变,充入1mol SO3(g)
D. 保持温度和容器内压强不变,充入1mol Ar(g)
【答案】C
【解析】A. 恒温恒容,充入1mol
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SO3(g),平衡时相当于在原来1/2容器中充1molSO2和0.5molO2,现扩大容积一倍,平衡逆方向移动,SO3(g)平衡浓度改变,A错误;B. 保持温度和容器内压强不变,充入1molO2(g),平衡正向移动,SO3(g)平衡浓度改变,B错误;C. 恒温恒压,充入1mol SO3(g),平衡时相当于充1molSO2和0.5molO2,平衡不移动,SO3(g)平衡浓度不改变,C正确;D. 恒温恒压,充入1mol Ar(g),容积扩大,浓度小,平衡发生移动移动,SO3(g)平衡浓度改变,D错误。
5. COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) △H>0,当反应达到平衡时,下列措施:①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是
A. ①②④ B. ①④⑥ C. ②③⑤ D. ③⑤⑥
【答案】B
【解析】试题分析:①该反应为吸热反应,升温,平衡正向移动,能提高 COCl2转化率,正确;②恒容通入惰性气体,与反应相关的各物质的浓度不变,平衡不移动,COCl2转化率不变,错误;③增加CO浓度,平衡逆向移动,COCl2转化率降低,错误;④该反应正向为气体物质的量增大的反应,减压,平衡正向移动,能提高 COCl2转化率,正确;⑤加催化剂,平衡不移动,COCl2转化率不变,错误;⑥恒压通入惰性气体相当于减小压强,平衡正向移动,能提高 COCl2转化率,正确,选B。
考点:考查化学平衡的移动
6.
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反应的平衡常数表达式为K=,在不同的温度下该反应的平衡常数如下表所示:
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
下列有关叙述不正确的是( )
A. 该反应的化学方程式是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
B. 上述反应的正反应是放热反应
C. 如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1mol,5 min后温度升高到830 ℃,此时测得CO2为0.4 mol时,该反应达到平衡状态
D. 某温度下,如果平衡浓度符合下列关系式:=,判断此时的温度是1000℃
【答案】C
【解析】由反应的平衡常数表达式为K=可知,该反应的化学方程式是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),A正确;由表格中时间—K的数据变化分析,温度升高,K值减小,说明正反应是放热反应,B正确;在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1mol,5 min后温度升高到830 ℃,此时测得CO2为0.4 mol,H20.4 mol,经三段式计算可知此时CO和H2O为0.6mol,Qc=0.4×0.4/0.6×0.6≠1,反应没有达到平衡状态,C错误;由Qc=,代入=,Qc=0.6=K1000℃,则此时的温度是1000℃,D正确。
7. 与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间t产生气体体积V的数据,根据数据绘制得到下图,则曲线a、b、c、d所对应的实验组别是
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组别
c(HCl)/mol·L-1
温度/℃
状态
1
2.0
25
块状
2
2.5
30
块状
3
2.5
50
块状
4
2.5
50
粉末状
A. 4-3-2-1 B. 1-2-3-4 C. 3-4-2-1 D. 1-2-4-3
【答案】A
........................
8. 某可逆反应mA(g)+nB(g)qC(g),△H在密闭容器中进行。如图表示在不同时刻t、温度T和压强p下B物质在混合气体中的体积分数φ(B)的变化情况。下列推断正确的是
A. p1>p2,T1<T2,m+n>q,△H<0
B. p1<p2,T1>T2,m+n>q,△H>0
C. p1>p2,T1<T2,m+n<q,△H<0
D. p1<p2,T1>T2,m+n<q,△H>0
【答案】D
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【解析】由时间—体积分数φ(B)图中拐点说明在不同条件下达到平衡时温度、压强的大小,T1大于T2,p2大于p1;同温度时,,p2大于p1,体积分数φ(B)增大,说明平衡逆向移动,m+n<q,又同一压强时,T1大于T2,体积分数φ(B)降低,说明平衡正向移动,△H>0;D正确。
9. 在恒容密闭容器中存在下列平衡:C(s)+H2O(g)CO (g)+H2(g)。CO(g)的平衡物质的量浓度c(CO)与温度T的关系如图所示.下列说法错误的是( )
A. 该反应的△H>0
B. 若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1=K2
C. 通过加热可以使B点变到C点
D. 在T2时若反应进行到状态D,则一定有υ(正)<υ(逆)
【答案】B
【解析】试题分析:A、从图像分析,随着温度升高,一氧化碳的浓度增大,说明升温平衡正向移动,正反应为吸热,正确,不选A;B、升温平衡正向移动,平衡常数变大,错误,选B;C、升温,一氧化碳的浓度逐渐增大,可以从B点到C点,正确,不选C;D、若在T2 时反应在D点,说明一氧化碳的浓度比平衡时大,则反应向逆向进行,正反应速率小于逆反应速率,正确,不选D。
考点: 温度对平衡的影响,温度对平衡常数的影响
10. 早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠:4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O;后来盖•吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠,反应原理为:3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是( )
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A. 电解熔融氢氧化钠制钠,阴极发生电极反应为:2OH--2e-═H2↑+O2↑
B. 盖•吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强
C. 若戴维法与盖•吕萨克法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数也相同
D. 目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如图),电解槽中石墨极为阳极,铁为阴极
【答案】D
【解析】A. 电解熔融氢氧化钠制钠,阴极发生电极反应为:Na+ + e-═Na,A错误;
B.1100℃时生成Na蒸气,有利于反应正向移动,但Na的还原性大于Fe,故B错误;
C.由4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O、3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑可知,戴维法生成4molNa转移4mol电子,但盖•吕萨克法生成4molNa转移8mol电子,则转移电子不等,故C错误;
D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如图),电解槽中石墨极为阳极,铁为阴极;D正确。
11. 在体积均为1.0L的恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉,再分别加入0.1molCO2和0.2molCO2,在不同温度下反应CO2(g)+c(s)2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是( )
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A. 反应CO2(g)+c(s)2CO(g) △S>0、△H<0
B. 体系的总压强P总:P总(状态Ⅱ)>2P总(状态Ⅰ)
C. 体系中c(CO):c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ)
D. 逆反应速率V逆:V逆(状态Ⅰ)>V逆(状态Ⅲ)
【答案】BC
【解析】A.C和CO2反应是吸热反应,△H>0,故A错误;
B.Ⅰ这条曲线,是通入0.1molCO2,Ⅱ这 条曲线是通入0.2molCO2,状态Ⅱ可以看作先通0.1molCO2,此时的压强相等,再通入0.1molCO2加入平衡不 移动,此时的压强等于2倍P总(状态Ⅰ),但要求CO2的浓度相等,应对此加热使反应向正反应方向移动, 气体物质的量增加,因此P总(状态Ⅱ)>2P总(状态Ⅰ),故正确;
C.状态Ⅱ可以看作先通0.1molCO2,此时 两者CO的浓度相等,在通入0.1molCO2,加入平衡不移动,Ⅱ状态CO的浓度等于2倍Ⅲ,但再充入CO2,相当增大压强,平衡右移,消耗CO,因此c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ),故正确;
D.温度越高,反应 速率越快,V逆(状态Ⅰ)
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0,所以A、D错误。在温度不变时,增大压强,生成物的平衡含量减小,说明增大压强,平衡向逆反应方向移动。逆反应方向为气体体积减小的反应方向,所以Z是气体,X、Y只有一种物质为气体,B错误, C正确,答案的C。
考点:考查温度、压强对化学反应平衡移动的影响及与物质存在状态的关系的判断的知识。
14. 将质量分数为0.052(5.2%)的NaOH溶液1 L(密度为1.06g·cm-3)用铂电极电解,当溶液中NaOH的质量分数改变了0.010(1.0%)时停止电解,则此时溶液中应符合的关系是( )
质量分数
NaOH的
阳极析出物的质量/g
阴极析出物的质量/g
A
6.2%
19
152
B
6.2%
152
19
C
4.2%
1.2
9.4
D
4.2%
9.4
1.2
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】试题分析:由题给信息可知,1LNaOH溶液中含有的溶质质量为:1000mL×1.06g·cm-3×0.052=55.12g,电解稀硫酸事实上消耗了水,使溶液浓度增大,停止电解时溶质的质量分数为0.062,停止电解时溶液的质量为:55.12÷0.062="889" g,则被电解的水为1060g-889g=171g。电解水的化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑,在阳极析出的氧气为:171×16/18=152g,在阴极析出的氢气为:171g×2/18=19g,答案选B。
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考点:考查电化学的有关计算。
15. 镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染,镁电池放电时电压高且平稳,因此镁电池越来越成为人们研制绿色电池的焦点。其中一种镁电池的反应:为:xMg+Mo3S4MgxMo3S4;在镁原电池放电时,下列说法错误的是( )
A. Mg2+向正极迁移 B. 正极反应为:Mo3S4+2xe-═Mo3S42x-
C. Mo3S4发生氧化反应 D. 负极反应为:xMg-2xe-═xMg2+
【答案】C
【解析】试题分析:A、根据原电池的工作原理,阳离子向正极移动,Mg是负极,另一极为正极,故说法正确;B、根据总电极反应式,正极反应是Mo3S4+2xe-=Mo3S42x-,故说法正确;根据选项B的电极反应式,Mo3S4得电子,发生还原反应,故说法错误;D、根据总电极反应式我,负极反应式:xMg-2xe-=xMg2+,故说法正确。
考点:考查原电池的工作原理和电极反应式的书写等知识。
16. 某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构见下图,电池总反应可表示为2H2+O2==2H2O,下列有关说法正确的是()
A. 电子通过外电路从b极流向a极
B. b极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-
C. 每转移0.1 mol电子,便消耗1.12 升的H2
D. H+由a极通过固体酸电解质传递到b极
【答案】D
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【解析】试题分析:A.燃料电池中,通入燃料氢气的电极是负极,则a是负极,通入氧化剂的电极b是正极,电子从负极a沿导线流向正极b,A错误;B.b是正极,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,B错误;C.温度和压强未知,导致气体摩尔体积未知,所以无法计算氢气体积,C错误;D.放电时,a是负极、b是正极,阳离子氢离子从负极a通过固体酸电解质传递到b极,D正确,答案选选D。
考点:考查了化学电源新型电池的相关知识。
17. “低碳循环”引起各国的高度重视,已知煤,甲烷等可以与水蒸气反应生成以CO 和H2为主的合成气,合成气有广泛应用。试回答下列问题:
(1)高炉炼铁是CO气体的重要用途之一,其基本反应为:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH>0。已知在1100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=0.263。
①温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值________(填“增大”、“减小”或“不变”);
②1100 ℃时测得高炉中,c(CO2)=0.025 mol·L-1,c(CO)=0.1 mol·L-1,则在这种情况下,该反应向_______进行(填“左”或“右”),判断依据是________________________。
(2)目前工业上也可用CO2来生产燃料甲醇,有关反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1,现向体积为1 L的密闭容器中,充入1mol CO2和3 mol H2,反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=________。
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②反应达到平衡后,下列措施能使增大的是____________(填符号)。
A.升高温度 B.再充入H2 C.再充入CO2 D.将H2O(g)从体系中分离 E.充入He(g)
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H = +206.4 kJ·mol-1
②CO(g)+ H2O(g)CO2(g) +H2(g) △H = -41.2 kJ·mol-1
对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的是____________。
a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强
利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为 ____________。
【答案】 (1). 增大 (2). 右( (3). 因为[CO2]/[CO]=0.25<0.263 (4). 0.225 mol·L-1·min-1 (5). B、D (6). a (7). 90%
【解析】(1)①因为炼铁反应为吸热反应,升高温度,平衡常数增大。
②FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH>0,在1100 ℃时的平衡常数为0.263,此时Qc=c(CO2)/c(CO)=0.025 mol·L-1/0.1 mol·L-1=0.25<0.263,说明反应没有达到平衡,反应向右进行。
(2)①根据反应过程中CO2的浓度变化可知,从反应开始到达平衡,CO2的浓度变化为0.75 mol·L-1,所以H2的浓度变化为3×0.75
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mol·L-1=2.25 mol·L-1,H2的反应速率为2.25 mol·L-1/10 min=0.225 mol·L-1·min-1。
②使增大,需要使平衡向正反应方向移动,升高温度,平衡向逆反应方向移动,A错;再充入H2,CH3OH的浓度增大,CO2浓度减小,比值增大,B对;再充入CO2,CO2的转化率减小,CO2浓度增大,CH3OH浓度虽然增大,但是不如CO2浓度增大的多,比值减小,C错;将H2O(g)从体系中分离出来,平衡向右移动,CH3OH浓度增大,CO2浓度减小,比值增大,D对;充入He对平衡无影响,比值不变,E错。
(3)反应①CH4(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)△H=+206.4 kJ?mol-1,是气体体积增大的吸热反应,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,说明平衡正向进行,又能加快反应速率,说明影响反应速率的条件可以是升温、加压、增大浓度等,分析反应特征可知反应正向进行且反应速率增大的只有升温平衡向吸热反应进行,平衡正向进行反应速率增大;a.反应是吸热反应,升高温度,反应速率增大,平衡正向进行,平衡体系中H2百分含量增大,故a符合;b.增大水蒸气浓度,平衡正向进行,反应速率增大,但平衡体系中H2百分含量不一定增大,故b不符合;c.加入催化剂,改变反应速率不改变化学平衡,反应速率增大,氢气百分含量不变,故c不符合;d.降低压强,反应速率减小,平衡逆向进行,氢气百分含量减小,故d不符合;故选a;
利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量,若1mol
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CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)中 CO为0.2mol,H2的物质的量为0.8mol,与H2O反应,得到1.18mol CO、CO2和H2的混合气体,依据反应前后气体体积不变,增加的部分应该是起始的水蒸气的物质的量为0.18mol,设转化的一氧化碳的物质的量为x,依据化学平衡三段式列式计算
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.2 kJ?mol-1
起始量(mol) 0.2 0.18+x 0 0.8
变化量(mol) x x x x
平衡量(mol)0.2-x 0.18 x x+0.8
则0.2-x+x+x+0.8=1.18,x=0.18,则CO转化率为0.18mol/0.2mol×100%=90%,故答案为:90%;
18. 认真观察下列装置,回答下列问题:
(1)装置B中PbO2上发生的电极反应方程式为________________。
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(2)装置A中总反应的离子方程式为____________________________________。
(3)若装置E中的目的是在Cu材料上镀银,则X为___________,极板N的材料为____________。
若装置E的目的是验证金属的电化学防腐,则极板N的材料为___________。
(4)当装置A中Cu电极质量改变6.4g时,装置中产生的气体体积共为___________。(标准状况下)
【答案】 (1). PbO2+H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O (2). Cu+2H+Cu2++H2↑ (3). AgNO3 (4). Ag (5). 惰性电极(或石墨等不溶性惰性材料) (6). 3.92
【解析】(1)根据装置图可判断,BC是原电池,二氧化铅是正极,得到电子,电极反应式为PbO2+4H++SO2- 4+2e-=PbSO4+2H2O。
(2)A中铜电极和正极相连,是阳极,铜失去电子。阴极是Pt,溶液中的氢离子得到电子,所以总的反应式为Cu+2H+Cu2++H2↑。
(3)电镀时镀层金属作阳极,待镀金属作阴极,含有镀层金属离子的溶液作电镀液,所以X是硝酸银溶液。N是阳极,则N是银。由于N是阳极,所以如果装置E的目的是验证金属的电化学防腐,则极板N的材料应为惰性电极。
(4)当装置A中Cu电极质量改变6 .4g时,转移电子是6.4g÷64g/mol×2=0.2mol。装置D中氯化钠是0.1mol,阴极是氢离子放电,氢气是0.1mol。阳极是氯离子放电,生成氯气,物质的量是0.05mol,所以阴极还生成氧气,物质的量是0.1mol÷4=0.025mol,
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所以标准状况下的体积共计是(0.1mol+0.05mol+0.025mol)×22.4L/mol=3.92L.。
19. (I)在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应:2X(g) +Y(g)2Z(g)若把2mol X和1molY充入该容器时,处于状态I, 反应在绝热条件下达到平衡时处于状态II(如下图),则该反应的△H_______0;( 填:“< ,> , = ”)。该反应在 ______(填:高温或低温)条件下能自发进行。
(II)在容积可变的密闭容器中发生反应:mA(g) + nB(g) pC(g) ,在一定温度和不同压强下达到平衡时,分别得到A的物质的量浓度如下表
压强p/Pa
2×105
5×105
1×106
c(A)/mol·L-1
0.08
0.20
0.44
(1)当压强从2×105 Pa增加到5×105 Pa时,平衡__________移动(填:向左, 向右 ,不)
(2)维持压强为2×105 Pa,当反应达到平衡状态时,体系中共有amol气体,再向体系中加入bmolB,当重新达到平衡时,体系中气体总物质的量是_____mol。
(3)当压强为1×106 Pa时,此反应的平衡常数表达式:____________。
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(4)其他条件相同时,在上述三个压强下分别发生该反应。2×105 Pa时,A的转化率随时间变化如下图,请在图中补充画出压强分别为5×105 Pa和1×106 Pa时,A的转化率随时间的变化曲线(请在图线上标出压强)。__________________
【答案】 (1). < (2). 低温 (3). 不 (4). a+b (5). k= (6).
【解析】试题分析:( I )(1)由图可知状态Ⅱ的压强大于状态Ⅰ压强,所以平衡逆向移动,反应在绝热条件下进行,逆向进行,说明正反应为放热反应△H<0,由化学方程式可知该反应的△S<0,根据△G=△H-T△S<0,所以该反应低温时自发进行;
(II)(1)当压强从2×105Pa增加到5×105Pa时,压强增大为原来的2.5倍,A的浓度也增大原来的2.5倍,所以平衡不移动;
(2)由(1)可知,增大压强平衡不移动,所以反应前后气体的物质的量不变,所以当反应达到平衡状态时,体系中共有amol气体,再向体系中加入bmolB,当重新达到平衡时,体系中气体总物质的量是a+b;
(3)由表格数据可知当压强从5×105Pa增大为1×106Pa时,压强增大2倍,体积变为原来的一半,浓度应该由0.20增大为0.40mol•L-1,但是实际上A的浓度为0.44,说明增大压强平衡逆向移动,则反应前气体的物质的量小于反应后气体的物质的量,则反应物B不在是气态,所以此反应的平衡常数表达式为K=c(C)p/c(A)m
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(4)由以上分析可知,2×105Pa与5×105Pa时的平衡是等效的,A的转化率相同,但后者的压强大,所以反应速率快,到达平衡的时间短,而1×106Pa时,平衡逆向移动,压强增大,反应速率快,但A的转化率降低,所以对应的图像如图:
考点:考查反应自发的判断、热效应的判断,化学平衡的移动、化学平衡常数、平衡图像的分析
20. 世界能源消费的90%以上依靠化学技术。
(1)工业制氢的一个重要反应是利用CO还原H2O(g)。
已知:C(石墨,s)+O2(g)═CO2(g) △H=-394k J/mol
2C(石墨,s)+O2(g)═2CO(g) △H=-222k J/mol
H2(g)+ 1/2O2(g)═H2O(g) △H=-242k J/mol
则CO还原H2O(g)的热化学方程式为_________________________。
(2)氢能被视为最具发展潜力的绿色能源,写出碱式氢氧燃料电池的工作时的负极电极反应:_______。
(3)一种新型锂离子二次电池——磷酸铁锂(LiFePO4)电池。作为正极材料的磷酸铁锂在充、放电时的局部放大示意图如下图,写出该电池充电时的阳极电极反应__________。
(4)LiOH是制备锂离子电池正极材料的重要原料,其电解法制备装置如上图。气体a通入淀粉KI溶液中,发现溶液变蓝,持续一段时间后,蓝色逐渐褪去。则M极为电源的________(填“正”或“负”)极,B极区电解液为_______溶液(填化学式),该离子交换膜是________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。
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(5)上图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素(CONH2)2) 的碱性溶液制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为___________________________。
【答案】 (1). CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ/mol (2). H2-2e-+2OH-==2H2O (3). LiFePO4—xe-=Li(1-X)FePO4+xLi+ (4). 负 (5). LiCl (6). 阳 (7). CO(NH2)2—6e-+8OH-=CO32-+N2+6H2O
【解析】(1)已知:①C(石墨,s)+O2(g)═CO2(g) △H=-394k J/mol,②2C(石墨,s)+O2(g)═2CO(g) △H=-222k J/mol;③H2(g)+ 1/2O2(g)═H2O(g) △H=-242k J/mol;由盖斯定律,①—③—②/2得:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),ΔH=ΔH1—ΔH3—ΔH2/2=-41kJ/mol;则CO还原H2O(g)的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ/mol。
(2)氢氧燃料电池通氧气的极为正极,通氢气的有为负极,电解质溶液为碱性时负极电极反应式为H2-2e-+2OH-==2H2O。
(3)充电时发生氧化反应为阳极,电极反应式为:LiFePO4﹣xe﹣═ Li(1﹣x)FePO4+xLi+
,故答案为:LiFePO4﹣xe﹣═ Li(1﹣x)FePO4+xLi+。
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(4)电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液,由图可知,左侧生成氢气,则A中氢离子放电,可知A为阴极,M是负极,在A中制备LiOH,Li+由A经过阳离子交换膜向B移动,离子交换膜是阳离子交换膜;B中为LiCl溶液,氯离子放电生成氯气,Cl2将I2氧化成更高价态的碘的化合物,导致蓝色褪去。
(5)用惰性电极电解尿素(CONH2)2) 的碱性溶液制取氢气。阳极上尿素失电子生成氮气,其电极反应式为:CO(NH2)2—6e-+8OH-=CO32-+N2+6H2O。
21. 氨是一种重要的化工产品,是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料,也是一种常用的制冷剂。
(1)某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应。在容积固定为2L 的密闭容器内充入1mol N2和3mol H2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在一定温度压强下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间 /min
0
5
10
15
20
25
30
压强/MPa
16.80
14.78
13.86
13.27
12.85
12.60
12.60
则从反应开始到25 min 时,以N2 表示的平均反应速率=__________;该温度下 平衡常数K=___________。
(2)工业合成氨的反应方程式为: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH 下图1是合成氨反应的能量与反应过程相关图(未使用催化剂);图D 是合成氨反应在2L 容器中、相同投料情况下、其它条件都不变时,某一反应条件的改变对反应的影响图。
下列说法正确的是________________。
A.ΔH=-92.4kJ/mol
B.使用催化剂会使E1的数值增大
C.为了提高转化率,工业生产中反应的浓度越低越好
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D.图II是不同压强下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图,且PAB
E.图II是不同温度下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图,且TA>TB;
F.该反应的平銜常数KAB
G.在曲线A条件下,反应从开始到平衡,消耗N2的平均速率为mol·L-1·min-1
(3)一定温度下,向一个容积为2 L的密闭容器中通入2 mol N2和7 mol H2,达到平衡时测得容器的压强为起始时的倍,则此温度下的平衡常数为_______。在同一温度,同一容器中,将起始物质改为amol N2 ,b molH2,c mol NH3 (a,b,c均不为零)欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同,则a,b,c满足的关系为_____________(用含a,b,c的表达式表示),且欲使反应在起始时向逆反应方向进行,c的取值范围是_______
【答案】 (1). 0.01 mol·L-1·min-1 (2). 2.37 (3). AEFG (4). 0.25L2·mol-2 (5). a+c/2= 2, d+3c/2= 7 (6). 2
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