【化学】湖南省永州市东安县第一中学2019-2020学年高二上学期第一次月考试题(解析版)
湖南省永州市东安县第一中学2019-2020学年高二上学期第一次月考试题
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Fe 56
一、选择题:本题共12个小题,每小题4分。共计48分
1.氢能是一种既高效又干净的新能源,发展前景良好,用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”,已达到世界先进水平,并加快向产业化的目标迈进。氢能具有的优点包括( )
①原料来源广 ②易燃烧、热值高 ③储存方便 ④制备工艺廉价易行
A. ①② B. ①③ C. ③④ D. ②④
【答案】A
【解析】试题分析:氢能是易燃烧、热值高,原料来源广;但储存难、制备成本高,故①②正确
①、地球表面71%被水所包围,从水中可以制取氢气,所以氢能来源广,故正确;
②、氢气的燃烧热值高,故正确;
③、氢气呈气态,所以不易储从,故错误;
④、目前工业上制取氢气是靠电解水制得的,需要耗费大量的电能,成本很高,故错误.
故选A
2.据报道,在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g),下列叙述错误的是( )
A. 反应需在300 ℃进行可推测该反应是吸热反应
B. 使用催化剂可提高反应速率
C. 充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D. 从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
【答案】A
【解析】分析:A. 温度高,能够加快反应速率,不能说明反应是吸热还是放热; B. 使用催化剂可提高反应速率;C. 增大CO2浓度,平衡右移,提高氢气的转化率;D.减小生成物浓度,平衡右移,提高CO2和H2的转化率。
详解:反应需在300℃
进行是为了获得较快的反应速率,不能说明反应是吸热还是放热,A错误;催化剂能提高化学反应速率,加快反应进行,也就是提高了生产效率,B正确;充入大量CO2气体,能使平衡正向移动,提高H2的转化率,C正确;从平衡混合物中及时分离出产物,使平衡正向移动,可提高CO2和H2的转化率,D正确;正确选项A。
3.对已达到化学平衡的反应2X(g)+Y(g)2Z(g),减小压强时,对反应产生的影响是( )
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
【答案】C
【解析】
【详解】该反应的反应物和生成物均为气体,减小压强,正、逆反应速率都将减小,这一点只有C项符合;该反应是一个正向气体分子总数减小的反应,减小压强,平衡向逆反应方向移动,所以答案选择C项。
4.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 氨水应密闭保存,放置于低温处
B. 对2HI(g) H2(g)+I2(g)平衡体系,增大平衡体系的压强可使气体颜色变深
C. 生产硝酸的过程中使用过量空气以提高氨气的利用率
D. 溴水中有下列平衡Br2+H2OHBr+HBrO,当加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅
【答案】B
【解析】
【详解】A.氨水中存在化学平衡:NH3+H2ONH3•H2O,氨气溶解度随温度的升高而降低,温度降低,平衡向生成一水合氨的方向进行,避免氨气挥发,故A正确;
B.H2、I2、HI三者的平衡,增大压强平衡不移动,但浓度增大,则颜色加深,不能用勒夏特列原理解释,故B错误;
C.使用过量空气以提高氨气的转化率,使平衡向生成物方向移动,故C正确;
D.溴水中有下列平衡Br2+H2OHBr+HBrO,当加入硝酸银溶液后,Br-+Ag+═AgBr↓,溴离子浓度减小,使平衡Br2+H2OHBr+HBrO正移,溴水的浓度减小,颜色变浅,能用勒夏特列原理解释,故D正确;
故答案为B。
5.元素铬(Cr)的几种化合物存在下列转化关系:
已知:2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O。下列判断不正确是( )
A. 反应①表明Cr2O3有酸性氧化物的性质
B. 反应②利用了H2O2的氧化性
C. 反应③中溶液颜色变化是由化学平衡移动引起的
D. 反应①②③中铬元素的化合价均发生了变化
【答案】D
【解析】
【详解】A.Cr2O3作为金属氧化物,能与酸反应,题给反应①又告知Cr2O3能与KOH反应:Cr2O3+2KOH=2KCrO2+H2O,可知Cr2O3具有酸性氧化物的性质,A项正确;
B.反应②中过氧化氢使Cr的化合价从+3价升高到+6价,H2O2表现了氧化性,B项正确;
C.反应③中发生反应:2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O,加入硫酸,增大了H+浓度,平衡向右移动,溶液由黄色变为橙色,C项正确;
D.反应①和③中铬元素的化合价并没有发生变化,D项错误;
所以答案选择D项。
6.将V1 mL 1.00mol·L-1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50mL)。下列叙述正确的是( )
A. 做该实验时环境温度为22℃
B. 该实验表明化学能可以转化为热能
C. NaOH溶液的浓度约为1.00mol·L-1
D. 该实验表明有水生成的反应都是放热反应
【答案】B
【解析】
【详解】A、根据图像,5mL 1.00mol·L-1 HCl溶液和45mL未知浓度NaOH溶液混合均匀后测量的溶液温度为22℃,该反应放热,则该实验开始温度低于22℃,即实验时环境温度低于22℃,故A错误;
B、由图示可以看出该反应过程放出热量,表明化学能可能转化为热能,故B正确;
C、恰好反应时参加反应的盐酸溶液的体积是30mL,由V1+V2=50mL可知,消耗的氢氧化钠溶液的体积为20mL;根据HCl+NaOH=NaCl+H2O,氢氧化钠的物质的量=1.0mol•L-1×0.03L=0.03mol,所以氢氧化钠的浓度为=1.5mol/L,故C错误;
D、实验表明该反应放热,不能说明其他有水生成的反应也是放热反应,故D错误;
故选B。
7.下列三个化学反应的平衡常数(K1、K2、K3)与温度的关系分别如下表所示:
化学反应
平衡常数
温度
973K
1173K
① Fe(s) + CO2(g)FeO(s) + CO(g) ΔH 1
K1
1.47
2.15
② Fe(s) + H2O(g)FeO(s) + H2(g) ΔH 2
K2
2.38
1.67
③ CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) ΔH 3
K3
?
?
则下列说法正确的是( )
A. ΔH 1<0,ΔH 2>0
B. 反应①②③的反应热满足关系:ΔH 2-ΔH 1=ΔH 3
C. 反应①②③的平衡常数满足关系:K1·K2=K3
D. 要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取升温措施
【答案】B
【解析】试题分析:A.反应①温度升高,K值增大,则反应吸热,△H1>0,反应②温度升高,K值减小,则反应放热,△H2<0,故A错误;B.根据盖斯定律可得,②-①=③,则有△H2-△H1=△H3,故B正确;C.K1=,K2=,K3=,则有K2÷K1=K3,故C错误;D.根据K2÷K1=K3,可知反应③
在973K时的K值比1173K时的K值大,温度升高,K值减小,则反应放热,所以要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取降温措施,故D错误。故选B。
8.下列各组变化中,前者小于后者的是( )
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) ΔH1
H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH2
③t ℃时,在一定条件下,将1 mol SO2和1 mol O2分别置于恒容和恒压的两个密闭容器中,达到平衡状态时分别反应放出的热量
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH1
CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH2
A. ①②③ B. ②④ C. ②③④ D. ③④
【答案】A
【解析】试题分析:①甲烷燃烧生成液体水放热大于甲烷反应生成气体水;焓变包含负号比较;△H1<△H2;②氢气和氧气反应相同条件下量不同反应热不同;焓变包含负号比较△H1<△H2;③恒容容器中反应进行过程中压强减小,恒压容器中反应过程中压强比恒容容器中大反应物转化率大;△H1<△H2;④碳酸钙吸热,氧化钙和水反应放热;焓变包含负号比较;△H1>△H2;综上所述:①②③符合;故选A。
9.已知H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g) ΔH=-Q kJ·mol−1(Q>0)。在温度为T1时,将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中,经过4 min反应达到平衡,平衡时H2O(g)的物质的量分数为2%,则下列说法不正确的是( )
A. CO2的平衡转化率α=2.5%
B. 0~4 min内用H2S表示该反应的速率为0.001 mol·L−1·min−1
C. 上述条件下反应达到平衡时放出的热量为0.01Q kJ
D. 其他条件不变,若该反应在温度为T2条件下进行,达到平衡所需时间小于4 min,则T1
T2,即相对于T2来说,T1
相当于升高温度。而升高温度,产物C的量反而减小,说明升温使平衡左移,所以该反应正向放热,即即ΔH<0,B项错误;
C.画一条垂直于横轴的线,表示n(B) 不变,此时T2对应的平衡中产物C的平衡转化率大于T1时的。然后展开讨论。当ΔH>0,则T2相对T1来说是升温,即T2>T1;或者当ΔH<0,此时T2相对于T1来说是降低温度,即T2<T1,C项正确;
D.因反应前后气体分子总数不变,所以压强改变对该平衡无影响,这一点图示表达是正确的;因T1、T2的大小和正反应吸、放热均未知,且答案所给的错误,当ΔH<0时应当得出结论是T2 T1 )其他条件相同时,下列图像正确的是( )
【答案】B
【解析】
【分析】本题主要考查化学平衡的影响因素。根据影响化学平衡移动的因素以及化学平衡移动的方向来判断即可,根据影响化学反应速率的因素:温度、浓度、压强、催化剂来确定化学反应达平衡用到的时间,根据影响化学平衡移动的因素:温度、浓度、压强来确定化学平衡中各个量的变化情况,由此分析解答。
【详解】A.升高温度,化学平衡逆向移动,化学反应速率会迅速增大,会离开原来的速率点,故A错误;
B.升高温度,化学反应速率会迅速增大,所以T2时先达到化学平衡状态,并且化学平衡逆向移动,二氧化氮的转化率减小,故B正确;
C.对于反应:4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g) ΔH<0,T不变,增大压强,平衡正向移动,一氧化碳的体积分数会减小;压强不变,升高温度,平衡逆向移动,一氧化碳的体积分数会增大,故C错误;
D.正反应是放热反应,温度升高化学平衡常数减小,而不是增大,故D错误;
二、非选择题(共52分)
13.中共十九大报告指出,加快水污染防治、实施流域环境和近岸海域综合治理、环境污染的治理是化学工作者研究的重要课题,也是践行“绿水青山就是金山银山”的重要举措。在适当的条件下,将CO2转化为甲醇、甲醚等有机物,既可降低CO2造成的温室效应对环境的影响,还可得到重要的有机产物。
(1)已知:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=−484 kJ/mol
②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=−50 kJ/mol
则2CH3OH(g)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g) ΔH,ΔH=____。
(2)已知T K时,某恒容密闭容器中存在如下反应:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH<0,测得容器中不同时刻时各物质的浓度(mol/L)如表所示:
c(CO2)
c(H2)
c(CH3OCH3)
c(H2O)
开始时
a
b
0
0
10 s时
3
0.5
c
1.5
①若反应开始到10s时间段内,v(H2)=____。
②若TK时,化学平衡常数K=15,则10s时v(正)___v(逆)(填“>”“<”或“=”),此时CO2的转化率为____。
(3)一定条件下,向某恒容密闭容器中充入x mol CO2和ymolH2,发生的反应为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=−50 kJ·mol−1。图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系曲线为___(填“a”或“b”)。
【答案】(1). −1352kJ/mol (2). 0.3mol/(L·s) (3). > (4). 25% (5). a
【解析】
【分析】(1)利用盖斯定律,对热化学方程式乘以某数后,再直接进行相加减;
(2)①利用速率的本义,求浓度的改变量和时间的改变量,相除即可;
②将浓度商和平衡常数进行比较,判断反应进行的方向;利用转化率概念的本义,求出转化量除去原二氧化碳总量即可;
(3)平衡常数只是温度的函数。正向放热的反应,升温,平衡常数将减小。
【详解】(1)分析所给的总热化学方程式与题给的两个热化学方程式,将①×3-②×2即得:2CH3OH(g)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g) ,其 ΔH=-484kJ/mol×3+50kJ/mol×2=-1352kJ/mol;
(2)①由化学方程式中和表中的数据可知,反应开始到10s时,消耗H2的浓度为3mol/L,故=0.3mol/(L·s);
②由化学方程式知,c=0.5,==12v(逆)
。10s时,消耗的c(CO2)=1.5mol/L×=1.0mol/L,a=4,故CO2的转化率为=25%;
(3)该反应是放热反应,升高温度反应向左进行,会使平衡常数减小,曲线a符合。
14.(1)能判断CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)达到化学平衡状态的依据是____(填字母)。
A.容器中压强不变 B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO)=c(CO2)
(2)一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH>0,CO2的浓度与时间的关系如图所示。
该条件下反应的平衡常数为_____;若铁粉足量,CO2的起始浓度为2.0mol·L-1,则平衡时CO的浓度为____mol·L-1。
②下列措施中能使平衡时增大的是___(填字母)。
A.升高温度 B.增大压强
C.充入一定量CO2 D.再加入一定量铁粉
【答案】(1). BC (2). 2.0 (3). 1.33 (4). A
【解析】
【分析】(1)紧扣化学平衡的特征进行判断,一是正、逆反应速率相等,一是变量不变;
(2)①先利用平衡常数的本义式求算出平衡常数,再利用三段式和平衡常数进行计算;
②在化学方程式确定后,平衡常数只是温度的函数;
【详解】(1)A.该反应是一个气体分子总数前后不变的反应,所以在恒温恒容条件下,压强始终不变,A项排除;
B.浓度不变是化学平衡建立的一个重要特征,B项可选;
C.v正(H2)代表氢气的消耗速率,v逆(H2O)代表了水的消耗速率(从反应式可以看出,与氢气的生成速率相等),所以此等式的成立代表了氢气的生成速率与消耗速率相等,反应达平衡,C项可选;
D.平衡时是浓度不变,不是相等,也不是成比例,所以D项排除;
所以答案选择BC项。
(2)①据图分析平衡时二氧化碳的浓度分别为0.5mol/L,二氧化碳的浓度变化为:1.5mol/L-0.5mol/L=1mol/L,根据反应方程式可以知道反应生成CO的浓度为1mol/L,则该反应的平衡常数K===2.0;
若CO2起始时的浓度为2.0mol/L,据反应方程式可以知道,反应消耗的二氧化碳的浓度与生成CO的浓度相等,设二者的浓度为xmol/L,则平衡时二氧化碳的浓度为(2.0-x)mol/L,
K==2.0,解得x=,所以平衡时CO的浓度为1.33mol/L、二氧化碳的浓度为(2.0- )mol/L= x=mol/L;
②所给比例式即为该反应的平衡常数,而平衡常数只随温度变化而变化,不随浓度、压强等变化。该反应是正向吸热的反应,温度升高,平衡常数将增大。
A.升高温度,平衡正向进行,平衡常数增大,A项正确;
B.增大压强,平衡不动,平衡常数也不变,B项错误;
C.充入一定量的二氧化碳,平衡正向移动,但因为温度不变,平衡常数不变,C项错误;
D.铁粉为固体,再加入铁粉,平衡不发生移动,该反应的平衡常数不变,D项错误;
所以答案选择A项。
15..某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:
【实验原理】2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+10CO2↑+K2SO4+8H2O
【实验内容及记录】
实验
编号
室温下,试管中所加试剂及其用量/mL
室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6mol/L H2C2O4
溶液
H2O
0.2mol/LKMnO4溶液
3mol/L稀硫酸
1
3.0
2.0
1.0
2.0
4.0
2
2.0
3.0
1.0
2.0
5.2
3
1.0
4.0
1.0
2.0
6.4
请回答:
(1)根据表中的实验数据,可以得到的结论是____。
(2)利用实验1中数据计算,所在时间内用KMnO4的浓度变化表示的平均反应速率为:v(KMnO4)=____。
(3)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2+)随时间变化趋势的示意图,如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现,该实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设,并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设是____。
②请你帮助该小组同学完成实验方案,并填写表中空白。
实验
编号
室温下,试管中所加试剂及其用量/mL
再向试管中加入少量固体
室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
06mol/LH2C2O4溶液
H2O
0.2mol/LKMnO4溶液
3mol/L稀硫酸
4
3.0
2.0
1.0
2.0
___
t
③若该小组同学提出的假设成立,应观察到的现象是______。
【答案】(1). 其他条件相同时,增大H2C2O4浓度(或反应物浓度),反应速率增大 (2). 6.25×10-3mol/(L•min) (3). 生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2+对该反应有催化作用) (4). MnSO4 (5). 与实验1比较,溶液褪色所需时间短或所用时间(t)小于4min
【解析】
【分析】(1)利用控制变量法进行分析,发现草酸浓度是唯一变量;
(2)求出浓度变化和时间变化,相除即得;
(3)对比两个图象,发现右图突然陡升,所以考虑催化剂作用,即考虑产物中有催化剂,然后利用控制变量法设计实验对比即可。
【详解】(1)当研究某个外界条件改变对化学反应速率的影响时,要控制其它量不变。从表格中的实验数据可以看出,加上水的体积,3个实验所加的液体体积均为8.0mL,从而保证了高锰酸钾和硫酸的浓度均相同,唯一的变量就是草酸浓度。所以结合表中的时间数据可以得到的结论是:当其它条件相同时,增大反应物H2C2O4的浓度,反应速率增大;
(2)高锰酸钾溶液褪至无色,说明高锰酸钾已完全反应,所以高锰酸钾溶液的浓度改变量为:0.2mol/L×0.001L÷0.008L=0.025mol/L,时间耗用4min,所以用高锰酸钾表示的反应速率为0.025mol/L÷4min=6.25×10-3mol/(L·min);
(3)①对比两个图发现,右图反应速率一段时间后,忽然加快很多,考虑可能是产物对该反应起到了催化作用。推测是生成物中MnSO4(或Mn2+)对该反应有催化作用;
②从表格中所给的数据来看,显然是要与实验1作对比,比较在有Mn2+和没有Mn2+两种情况下,反应的快慢情况,所以需要加入MnSO4固体;
③若该小组同学提出的假设成立,则加入MnSO4固体后,反应会明显加快(高锰酸钾褪色所用的时间比实验1的4min要短很多)。
16.在T℃条件下,向1L固定体积的密闭容器M中加入2molX和1molY,发生如下反应:2X(g)+Y(g)a Z(g)+W(g) ΔH=-890kJ·mol-1(a为正整数)。
当反应达到平衡后,反应放出的热量为Q1kJ,物质X的转化率为α;若平衡后再升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小,则
(1)化学计量数a的值为_____。
(2)温度维持T ℃不变,若起始时向容器M中加入4molX和6molY,若达到平衡时容器内的压强减小了10%,则反应中放出的热量为___kJ。
(3)温度维持T ℃不变,若在一个和原容器体积相等的恒压容器N中,加入2molX和1 molY发生如上反应并达平衡,则容器中X的质量分数M___N(选填>、<、=符号)。
(4)已知:该反应的平衡常数随温度的变化如表:
温度/℃
200
250
300
350
平衡常数K
9.94
5.2
1
0.5
若在某温度下,2molX和1molY在容器M中反应达平衡, X的平衡转化率为50%,则该温度为_____℃。平衡时 X的体积分数为____。
【答案】(1). 1 (2). 890 (3). > (4). 350 (5). 40%
【解析】
【分析】(1)在质量一定的情况下,平均相对分子质量与气体的分子数成反比。
(2)在相同的温度和相同的体积条件下,压强之比等于气体的物质的量之比。
(3)该反应的特点是正向气体分子数减小,所以恒温恒压和恒温恒容相比,相当于加压;
(4)计算该温度下的平衡常数,根据表格中平衡常数和温度的关系判断;
【详解】(1)该反应是一个正向放热的反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,混合气体的平均相对分子质量减小。平均相对分子质量的减小则说明反应物中气体计量数之和大于生成物的,即3>a+1,a作为正整数,只能为1;
(2)同一温度同一容器中,气体的分子数之于其物质的量之比,当反应达到平衡时容器内的压强减少了10%,则分子数目减少了10%,气体的物质的量也就减少10%,即气体的物质的量减少(4 mol +6 mol)×10%=1mol,根据反应式2X(g)+Y(g)Z(g)+W(g),当气体的物质的量减少1mol时,参加反应的X的物质的量是2mol,则反应中放出的热量为890kJ;
(3)该反应是一个正向气体分子数减小的反应,在相同的温度时,恒压与恒容相比,相当于增大压强。增大压强该反应的平衡向正反应方向移动,则X的质量分数将变小,所以容器中X的质量分数M>N;
(4)2molX和1molY在容器M中反应并达到平衡时,X的转化率为50%,则平衡时:
c(X)=(1-50%)×2mol÷1L=1mol/L;
c(Y)=0.5c(X)=0.5mol/L;
c(Z)=c(W)=c(Y)=0.5mol/L;
所以K=(0.5×0.5)÷(0.5×12)=0.5,所以其温度是350℃。平衡时X的体积分数为:
1mol/L÷(1+0.5+0.5+0.5)mol/L=40%。