陕西省西安市第一中学2020-2021学年高二上学期期中考试化学试卷 Word版含解析 20页

- 1 - 西安市第一中学 2020-2021 学年度第一学期期中考试 高二化学试题 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 S -32 一、选择题(每题只有一个正确选项) 1. 固体酒精是目前饭桌上常用的火锅燃料，关于固体酒精燃烧过程的叙述正确的是( ) A. 不发生状态变化 B. 反应中化学能转化为热能 C. 没有化学键断裂 D. 不存在氧化还原反应 【答案】B 【解析】 【详解】固体酒精的燃烧由固态变为气态，是放热反应，反应中化学能转化为热能。该反应 也是氧化还原反应，存在化学键的断裂和生成，故 B 项正确。 2. 下图为反应 Br+H2→HBr+H 的能量与反应历程示意图，以下叙述正确的是( ) A. 正反应为放热反应 B. 正反应的能量变化量为 E1 与 E2 的差 值 C. 该反应的ΔH<0 D. 反应物总能量高于生成物总能量 【答案】B 【解析】 【详解】A. 反应物的总能量低于生成物的总能量，则正反应为吸热反应，故 A 错误； B. 由图可知，正反应的能量变化量为 E1 与 E2 的差值，故 B 正确； C. 反应物的总能量低于生成物的总能量，则正反应为吸热反应，ΔH>0，故 C 错误； D. 反应物的总能量低于生成物的总能量，故 D 错误； 故选 B。 - 2 - 3. 标准状态下，气态分子断开 1 mol 化学键的焓变称为键焓。已知 H—H、H—O 和 O=O 键的 键焓ΔH 分别为 436 kJ·mol－1、463 kJ·mol－1 和 495 kJ·mol－1。下列热化学方程式正确的是 A. H2O(g)==H2＋1/2O2(g)ΔH＝－485 kJ·mol－1 B. H2O(g)==H2(g)＋1/2O2(g) ΔH＝＋485 kJ·mol－1 C. 2H2(g)＋O2(g)==2H2O(g) ΔH＝＋485 kJ·mol－1 D. 2H2(g)＋O2(g)==2H2O(g) ΔH＝－485 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】 【详解】化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，断裂化学键需要吸收能 量 ， 形 成 化 学 键 需 要 释 放 能 量 ， 根 据 H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g) ， 该 反 应 的 能 量 变 化 为 2×463kJ/mol-436kJ/mol- 495kJ / mol 2 =+242.5kJ/mol，化学反应逆向进行，反应热数值不变， 符号相反，化学方程式系数加倍，反应热加倍，则 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H =-485kJ/mol， 答案选 D。 4. C、H2、CH4 都是优质的能源物质，目前对这三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于 这三种物质的研究方向中可行的是( ) A. 寻找优质催化剂使 CO2 与 H2O 反应生成 CH4 与 O2，并放出热量 B. 寻找优质催化剂，在常温常压下使 CO2 分解生成碳与 O2 C. 寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的 CO2 与海底开采的 CH4 合成可燃气体(CO、H2) D. 将固态碳合成为 C60，以 C60 作为燃料 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据盖斯定律分析，甲烷与氧气的反应为放热反应，可知 CO2 与 H2O 反应生成 CH4 和 O2 为吸热反应，故 A 错误； B．CO2 分解应吸收能量，常温常压下不反应，故 B 错误； C．大气中的 CO2 和海底开采的 CH4 合成合成气（CO、H2），具有可行性，利用优质催化剂、 太阳能实现转化，故 C 正确； D．将固态碳合成 C60，以 C60 作燃料，产物相同，没有研究价值，故 D 错误； 故选 C。 5. 下列各组物质的燃烧热相等的是 - 3 - A. 碳和二氧化碳 B. 1mol 碳和 3mol 碳 C. 3mol 乙炔（C2H2）和 1mol 苯 D. 淀粉和纤维素 【答案】B 【解析】 【详解】燃烧热是指在一定条件下 1mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，因 为要求燃烧热相等，只能是同种物质，即选项 B 正确。答案选 B。 6. 对反应 A＋B＝AB 来说，常温下按以下情况进行反应： ①20 mL 溶液中含 A、B 各 0.01 mol ②50 mL 溶液中含 A、B 各 0.05 mol ③0.1 mol·L－1 的 A、B 溶液各 10 mL ④0.5 mol·L－1 的 A、B 溶液各 50 mL 四者反应速率的大小关系是 A. ②＞①＞④＞③ B. ④＞③＞②＞① C. ①＞②＞④＞③ D. ①＞②＞③＞④ 【答案】A 【解析】 【详解】①c(A)＝c(B)＝ 0.01mol 0.02L ＝0.5 mol·L－1；②c(A)＝c(B)＝ 0.05mol 0.05L ＝1 mol·L－ 1；③c(A)＝c(B)＝ 0.1mol / L 2 ＝0.05 mol·L－1；④c(A)＝c(B)＝ 0.5mol / L 2 ＝0.25 mol·L －1；在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为② ＞①＞④＞③，故 A 正确；答案：A。 7. 已知3.6g 碳在 6.4g 氧气中燃烧至反应物耗尽，共放出 XkJ 的热量．已知单质碳的燃烧热 为 Y kJ / mol ，则1molC 与 2O 反应生成 CO的反应热 H 为（ ） A. Y kJ / mol B.  10X Y kJ / mol  C.  5X 0.5Y kJ / mol  D.  10X Y kJ / mol  【答案】C 【解析】 【详解】碳在氧气中燃烧，氧气不足发生反应 2C+O2 2CO，氧气足量发生反应 - 4 - C+O2 CO2； 3.6g 碳的物质的量为 3.6g 12g / mol =0.3mol，6.4g 的氧气的物质的量为 6.4g 32g / mol =0.2mol， n(C):n(O2)=3:2，介于 2:1 与 1:1 之间，所以上述反应都发生； 令生成的 CO 为 Xmol，CO2 为 Ymol， 根据碳元素守恒有 X+Y=0.3，根据氧元素守恒有 X+2Y=0.2×2，联立方程，解得 X=0.2，Y=0.1； 单质碳的燃烧热为 YkJ/mol，所以生成 0.1mol 二氧化碳放出的热量为 0.1mol×YkJ/mol=0.1YkJ， 所以生成 0.2molCO 放出的热量为 XkJ-0.1YkJ； 由于碳燃烧为放热反应，所以反应热 △ H 的符号为“-”，故 1molC 与 O2 反应生成 CO 的反应热 △ H=- XkJ 0.1YkJ 0.2mol  =-(5X-0.5Y)kJ/mol，故答案为 C。 8. 下列物质：①盐酸 ②食盐水 ③熔化的氯化钠 ④液态氯化氢 ⑤铜 ⑥氨水 ⑦SO3 ⑧ 醋酸，其中可以导电并且属于强电解质的是（ ） A. 只有③ B. ①②③⑥⑧ C. ④⑤ D. 全部都是 【答案】A 【解析】 【详解】①盐酸溶液中含有自由移动的离子，所以能导电，但其为混合物，故其不属于电解 质； ②食盐水中含有自由移动的离子，所以能导电，但其为混合物，故其不属于电解质； ③熔化的氯化钠有自由移动的离子，所以能导电，其在水溶液中可以全部电离，故其属于强 电解质，符合题意； ④液态氯化氢是强电解质，因没有自由电子或自由移动离子，所以其不导电； ⑤铜是单质，所以其既不是电解质也不是非电解质，铜中有自由电子，所以其能导电； ⑥氨水中含有自由离子，所以其能导电，但其为混合物，故其不属于电解质； ⑦SO3 没有自由电子或自由离子，所以不导电，且其为非电解质； ⑧醋酸中没有自由移动电子或自由移动离子，所以其不导电，其在溶液中只有部分电离，属 于弱电解质。 综上所述，本题选 A。 【点睛】能导电的物质必须含有自由电子或自由离子。注意：（1）电解质、非电解质均是化 合物。（2）电解质导电必须有外界条件：水溶液或熔融状态。（3）电解质是一定条件下本身 - 5 - 电离而导电的化合物。CO2、SO2、SO3、NH3 溶于水后也导电，但是与水反应生成的新物质电 离而导电的，不是本身电离而导电的，故属于非电解质。（4）电解质的强弱由物质的内部结 构决定，与其溶解度无关。某些难溶于水的化合物，如 BaSO4、AgCl，虽然溶解度很小，但 溶解的部分是完全电离的，所以是强电解质。（5）电解质不一定导电，非电解质一定不导电； 导电的物质不一定是电解质，不导电的物质不一定是非电解质。 9. 将 5.6 g 铁粉投入足量的 100 mL 2 mol/L 稀硫酸中，2 min 时铁粉刚好完全溶解。下列有关 这个反应的反应速率表示正确的是( ) A. 铁的反应速率＝0.5 mol/(L·min) B. 硫酸的反应速率＝0.5 mol/(L·min) C. 2 min 末硫酸亚铁的反应速率＝0.5 mol/(L·min) D. 氢气的反应速率＝0.5 mol/(L·min) 【答案】B 【解析】 【分析】 n(Fe)= 5.6g 56g/mol =0.1mol，n(H2SO4)=0.1L2mol/L=0.2mol；根据反应 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑可 知，H2SO4 过量，且Δn(H2SO4)=0.1mol，则 v(H2SO4)= 0.1mol 0.1L 2min =0.5mol/(L∙min)。 【详解】A．一般情况下，固体或者纯液体的浓度为固定值，所以不用它们表示反应速率，A 错误； B．经分析，v(H2SO4)= 0.5mol/(L∙min)，B 正确； C．在一个反应中，不同物质的化学反应速率之比等于相应物质的化学方程式中的系数之比， 则 v(FeSO4)= 0.5mol/(L∙min)，但是化学反应速率是某个时间段内的平均速率，不表示某个时 间点的瞬时速率，C 错误； D．对于在溶液中进行的反应，不讨论气体的反应速率，D 错误； 故选 B。 10. 某反应:2A(g) 3B(g)的各物质的浓度隨时间变化如图所示,则有关反应速率表示正确 的是( ) - 6 - A. v(A)=0.1mol/(L·min) B. v(B)=0.2mol/(L·min) C. v(A)= v(B) =0.5 mol/(L·min) D. v(A)= v(B) =0.3 mol/(L·min) 【答案】A 【解析】 【详解】根据图像可知，反应进行到 2min 时，A、B 的浓度都是 0.3mol/L，所以 A 的反应速 率 可 表 示 为 ： v(A)= 、 B 的 反 应 速 率 可 表 示 为 ： v(B)= ，所以答案选 A。 11. 已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH＝-393.5 kJ/mol；H2(g)+ 1 2 O2(g)=H2O(l) ΔH＝-241.8 kJ/mol。 欲得到相同的热量，需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为( ) A. 0.62∶1 B. 393.5∶241.8 C. 1∶1 D. 3.69∶1 【答案】D 【解析】 【详解】根据 C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH＝-393.5 kJ/mol；H2(g)+ 1 2 O2(g)=H2O(l) ΔH＝-241.8 kJ/mol。燃烧 1mol 固体碳和 1mol 氢气分别放出 393.5 kJ 和 241.8 kJ 的热量，欲得到相同的热 量，固体碳和氢气的物质的量之比为 241.8 393.5 ，则固体碳和氢气的质量比为 241.8 12 393.5 2   ≈3.69， 故选 D。 12. 某温度下按如图安装好实验装置，在锥形瓶内盛 6.5 g 锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液 漏斗加入 40 mL 2.5 mol·L－1 的硫酸，将产生的 H2 收集在一个注射器中，用时 10 s 时恰好收集 到气体的体积为 50 mL(若折合成 0℃、101 kPa 条件下的 H2 体积为 44.8 mL)，下列说法不正确 的是 A. 用锌粒表示 10 s 内该反应的速率为 0.013 g·s－1 B. 忽略锥形瓶溶液体积的变化，用 H＋来表示 10 s 内该反应的速率 0.01 mol·(L·s)－1 C. 忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用 Zn2＋来表示 10 s 内反应的速率 0.01 mol·(L·s)－1 D. 用 H2 表示 10 s 内该反应的速率为 0.004 mol·(L·s)－1 【答案】C - 7 - 【解析】 【详解】Zn + 2H＋ = Zn2＋ + H2↑ 65g 1mol 1mol 22.4L 0.13g 0.004mol 0.002mol 0.0448L A.用锌粒来表示 10s 内该反应的速率为 0.13g 10s =0.013g/s，故 A 正确； B.v(H+)=(0.004mol÷0.04L)÷10s=0.01mol/(L·s)，故 B 正确； C.v(Zn2+)= 1 2 v v(H+)=0.005 mol/(L·s) ，故 C 错误； D.用 H2 来表示 10s 内该反应的速率为 0.0448L 22.4L / mol 0.05L 10s =0.004 mol/(L·s)，故 D 正确； 答案选 C。 13. 考察下述自然界的一些自发变化，可发现它们有一些共同的特点。下列说法不．正确的是 A. 都有一定的方向性，按某一物理量标度由高到低自发进行 B. 都可以用来做功，自发过程一旦发生后体系做功的本领就会降低 C. 有一定的进行限度，自发过程总是单向地趋向于非平衡状态 D. 有一定的数据差来判断自发变化能否发生 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图示可得，这些自然界中的自发变化，都是由高到低自发进行的，都有一定的 方向性，故 A 正确； B．由图示可得，这些自然界中的自发变化，都会对外作功，随着自发过程的进行，高低差逐 渐减小，做功的本领逐渐降低，故 B 正确； C．由图示可得，这些自然界中的自发变化，随着自发过程的进行，自发反应总是单向地趋向 于平衡状态，如气压相等时，就不能再起风，但空气仍在运动，故 C 错误； D．由图示可得，这些自然界中的自发变化，都是由高到低自发进行的，都存在一定的数据差， - 8 - 当这些数据差为 0 时，就达到了平衡状态，故 D 正确； 故选 C。 14. 亚氨酸盐（如 NaClO2 等）可用作漂白剂，在常温避光条件下可保存一年，但在酸性条件 下能生成亚氯酸，亚氯酸进而发生分解：5HClO2=4ClO2↑+H++Cl-+2H2O。若在发生分解时加入 稀硫酸，发现开始时反应缓慢，然后反应突然加快，并释放出大量 ClO2，产生这种现象的原 因是（ ） A. 酸使亚氯酸的氧化性增强 B. 溶液中的 H+起催化作用 C. 溶液中的 Cl-起催化作用 D. 逸出的 ClO2 使生成物的浓度降低 【答案】C 【解析】 【详解】A. 若是酸使亚氯酸的氧化性增强，应该开始时反应速率应该就很快，故 A 错误； B. 由于开始时溶液中就有氢离子，分解反应却非常慢，可见不是氢离子的催化作用，故 B 错 误； C. 反应开始时，溶液中氯离子浓度很小，随着反应的进行，溶液中氯离子浓度增大，反应速 率加快，可见是氯离子的催化作用，故 C 正确； D. 逸出的 ClO2 使反应的生成物的浓度降低，不会出现反应速率突然加快现象，故 D 错误； 故选 C。 15. 下列能用勒夏特列原理解释的是( ) A. Fe(SCN)3 溶液中加入固体 KSCN 后颜色变深 B. 工业合成氨在 500℃时进行 C. H2、I2、HI 平衡混合气体加压后颜色变深 D. SO2 制 SO3 的反应要使用催化剂 【答案】A 【解析】 【详解】A．Fe(SCN)3 溶液中加入固体 KSCN 后，硫氰根离子浓度增大，平衡正向移动，硫氰 化铁浓度增大，溶液颜色变深，能够用勒夏特列原理解释，故 A 选； B．合成氨为放热反应，升高温度，不利于氨气的生成，选择 500℃主要考虑反应速率和催化 剂的催化活性，与化学平衡无关，不能用勒夏特列原理解释，故 B 不选； C．H2、I2 生成 HI 的反应前后气体计量数之和不变，压强不影响该反应平衡的移动，增大压 强导致气体体积减小，碘浓度增大，导致气体颜色加深，不能用平衡移动原理解释，故 C 不 选； D．催化剂不影响化学平衡，不能用勒夏特列原理解释，故 D 不选； - 9 - 故选 A。 16. 已知一定温度下，2X(g)＋Y(g) mZ(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)，现有甲、乙两容积相 等且固定的密闭容器，在保持该温度恒定的条件下，向密闭容器甲中通入 2mol X 和 1mol Y， 达到平衡状态时，放出热量 b kJ；向密闭容器乙中通入 1mol X 和 0.5mol Y，达到平衡时，放 出热量 c kJ，且 b>2c，则 a、b、m 的值或关系正确的是( ) A. m＝4 B. a＝b C. a< b 2 D. m≤2 【答案】D 【解析】 【分析】 甲、乙两容器是容积相等且固定的密闭容器，温度恒定时压强与物质的量成正比，两容器中 X、 Y 的物质的量为 2 倍关系，若平衡不移动，则有 b=2c，现 b>2c，说明加压平衡正向移动，据 此分析。 【详解】甲、乙两容器是容积相等且固定的密闭容器，温度恒定时压强与物质的量成正比， 两容器中 X、Y 的物质的量为 2 倍关系，若平衡不移动，则有 b=2c，现 b>2c，说明加压平衡 正向移动；增大压强，平衡向着体积缩小的方向移动，则有 m<3，m 不可能等于 4，A 项错误， D 项正确；该反应为放热的可逆反应，向密闭容器甲中通入 2mol X 和 1mol Y，达到平衡状态 时，放出热量 b kJ，可知 b0，A、D 项错误； B. 图中曲线为等压线，p(b)＝p(c)，在同一温度下，压强越高，平均摩尔质量越大，即 p(a)HX> HCO3->HY，则结合 H＋的能力：Y －>CO32->X－> HCO3-，选项 A 正确； B、酸越弱，其对应的盐的水解能力越强，故相同条件下溶液的碱性： NaY>Na2CO3>NaX>NaHCO3，选项 B 错误。 C、根据电离平衡常数可知酸性：H2CO3>HX>HCO3->HY，则结合 H＋的能力：Y－> CO32->X －>HCO3 －，选项 C 错误。 D、HX 与 HY 的电离平衡常数不相等，所以其酸性不相同，选项 D 错误。 答案选 A。 24. 常温时某溶液中，测得由水电离出的 c(H+)为 10-11mol/L，则对此溶液的下列叙述中，正确 的是( ) A. 一定是酸溶液 B. 可能是 pH=3 的酸溶液 - 14 - C. 一定是碱溶液 D. 一定是 pH=11的碱溶液 【答案】B 【解析】 【详解】常温时某溶液中，测得由水电离出的 c(H+)为 10-11mol/L，水的电离程度被抑制，酸或 碱抑制水的电离，溶液中存在离子积常数 Kw=c(H+)×c(OH-)=10-14，水电离出的氢离子浓度和氢 氧根离子浓度相同，若为酸溶液，水电离出氢氧根离子浓度 c(OH-)=10-11mol/L，溶液中 c(H+)= 14 11 10 10   mol/L=10-3mol/L ， 溶 液 的 pH=3 ； 若 为 碱 溶 液 ， 溶 液 中 c(OH-)= 14 11 10 10   mol/L=10-3mol/L，c(H+)=10-11mol/L，溶液的 pH=11，故选 B。 25. 某温度下，重水( D2O)的离子积常数为 1.6×10-15，若用定义 pH 一样规定 pD= -lgc(D+)，则 在该温度下，下列叙述正确的是 A. 纯净的重水中，c(D+) ·c(OD-)＞1.0×10-14 B. l L 溶解有 0.01 mol DCl 的重水溶液，其 pD=2 C. 1 L 溶解有 0. 01 mol NaOD 的重水溶液，其 pD=12 D. 纯净的重水中，pD=7 【答案】B 【解析】 A ． 该 温 度 下 重 水 (D2O) 的 离 子 积 常 数 为 1.6×10-15 ＜ 1.0×10-14 ， 故 A 错 误 ； B ． c(DC1)= 0.01 1 mol L =0.01mol/L ， 则 c(D+)=0.01mol/L ， 所 以 pD=2 ， 故 B 正 确 ； C．c(NaOD)= 0.01 1 mol L =0.01mol/L，则 c(D+)= 151.6 10 0.01  mol/L=1.6×10-13mol/L，则 pD＞12， 故 C 错误；D．c(D+)= 151.6 10 mol/L=4×10-8mol/L，所以 pD＞7，故 D 错误；故选 B。 二、填空及简答题 26. 比较下列各组热化学方程式中ΔH 的大小关系。 (1)S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2 ΔH1________ΔH2 (2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2 ΔH1________ΔH2 (3)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH1 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH2 - 15 - ΔH1________ΔH2 【答案】 (1). > (2). < (3). < 【解析】 【详解】(1)中两式相减得：S(s)===S(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2>0(固态硫变为硫蒸气是吸热过程)， 所以ΔH1>H2(气态硫比固体硫燃烧放出的热量多)； (2)中两式相减得：2H2O(g)===2H2O(l) ΔH＝ΔH1－ΔH2<0(水蒸气变为液态水是放热过程)，所 以ΔH1<ΔH2(生成液态水比生成水蒸气放出的热量多)； (3)中两式相减得：4Al(s)＋2Fe2O3(s)===2Al2O3(s)＋4Fe ΔH＝ΔH1－ΔH2<0(铝热反应很剧烈， 是典型而熟悉的放热反应)，所以ΔH1<ΔH2。 27. 在密闭容器中投入一定量的 A 和 B 发生反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)。 （1）若开始时加入 A 物质 m mol，欲使 A 与 B 的转化率相等，则加入 B 物质________mol。 （2）相同的压强下，充入一定量的 A、B 后，在不同温度下 C 的百分含量与时间的关系如图 1 所示。则 T1(填“＞”、“＜”或“＝”)______T2，该反应正反应方向的ΔH(填“＞”、“＜”或 “＝”)______0。 （3）一定条件下，从正反应开始至达到化学平衡的过程中，混合气体的平均相对分子质量随 时间的变化如图 2 所示，测得达到平衡时 A、B、C、D 的物质的量均为 1 mol。 ①若在恒温恒容的条件下，向该平衡体系中再通入 A、B、C、D 各 1 mol，则体系中气体的平 均相对分子质量(填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”)__________。 ②若恒温恒压的条件下，向原平衡体系中再通入 A、B、C、D 各 1 mol，则体系中气体的密度 (填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”)__________。 【答案】 (1). n (2). ＞ (3). ＞ (4). 增大 (5). 不变 【解析】 【详解】(1)反应过程中体系中各物质的变化量与方程式中各物质的化学计量数成正比。若使 A、B 的转化率相同，则需要按化学方程式中 A、B 的计量数之比投料，故当加入 m mol A 时， 应加入 n mol B。 - 16 - (2)根据“先拐先平”，T1＞T2，T1 时 C%大于 T2 时 C%，即升高温度，平衡向正反应方向移动， 即正反应为吸热反应，ΔH＞0。 (3)由图 2 可知，随着反应的进行，混合气体平均相对分子质量增大，由于反应体系中各物质 均为气体，故 m＋n＞p＋q。 ①在恒温恒容时再加入 A、B、C、D 各 1 mol，同时将体系中各物质的浓度同时增加一倍，即 相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，平均相对分子质量增大。 ②在恒温恒压时，再加入 A、B、C、D 各 1 mol，气体体积增加一倍，压强不变，平衡不移动， ρ不变。 28. 二氧化硫有以下反应 SO2(g)+NO2(g)  SO3(g)+NO(g) ΔH＝-42 kJ/mol。在 1 L 恒容密闭 容器中充入 SO2(g)和 NO2(g)，所得实验数据如下： 实验编号 温度 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol n(SO2) n(NO2) n(NO) 甲 T1 0.80 0.20 0.18 乙 T2 0.20 0.80 0.16 丙 T2 0.20 0.30 a (1)实验甲中，若 2 min 时测得放出的热量是 4.2 kJ，则 0～2 min 时间内，用 SO2(g)表示的平均 反应速率 v(SO2)＝_______。 (2)实验丙中，达到平衡时，NO2 的转化率为________。 (3)由表中数据可推知，T1________T2(填“>”“<”或“＝”)，判断的理由是________。 【答案】 (1). 0.05 mol/(L•min) (2). 40% (3). ＜ (4). T1 时 K=2.6，T2 时 K=1 【解析】 【分析】 (1)可逆反应的 △ H 表示 1mol 反应物完全反应时候的焓变，实验甲中，若 2min 时测得放出的 热量是 4.2kJ，据此计算消耗的反应物，再根据化学反应速率的计算公式计算； (2)根据实验乙中的数据，可计算在温度为 T2 时的平衡常数，再结合三段式计算实验丙中达到 平衡时 NO2 的转化率； (3)分别计算甲、乙实验平衡常数，结合温度对平衡的影响分析判断。 【详解】(1)二氧化硫在一定条件下发生反应：SO2(g)+NO2(g) ⇌ SO3(g)+NO (g) △ H=-42kJ/mol， - 17 - △ H 表示完全反应时候的焓变，实验甲中，若 2min 时测得放出的热量是 4.2kJ，表明各组分均 反应了 0.1mol，则 SO2 的物质的量改变量为 △ n=0.1mol，恒容密闭容器的体积 V=1L，反应所 经历的时间 t=2min，因此以 SO2 表示的化学反应的平均速率为 v= c t   = n V t   = 0.1mol 1L 2min =0.05mol/(L•min)，故答案为：0.05mol/(L•min)； (2)根据实验乙中的数据，平衡时 NO 的物质的量为 0.16mol，根据反应方程式： SO2(g)+NO2(g) ⇌ SO3(g)+NO (g)，反应物均消耗了 0.16mol，生成了 SO3 0.16mol，则平衡时， c(SO2)= 0.2mol 0. L 16mol 1  =0.04mol/L，c(NO2)= 0.8mol 0. L 16mol 1  =0.64mol/L，c(NO)= 0.16mol 1L =0.16mol/L，c(SO3)= 0.16mol 1L =0.16mol/L，该反应的平衡常数为 K= 0.16 0.16 0.04 0.64   =1， 温度不变，平衡常数不变，因此在实验丙中，K=1，起始时，c(SO2)=0.2mol/L，c(NO2)=0.3mol/L， 设反应消耗了 xmol/L，则平衡时，c(NO2)=(0.3-x)mol/L，c(SO2)=(0.2-x)mol/L， c(SO3)=c(NO)=cmol/L，则有 K= 2 ( ) ( x 0.2 x 0 x).3   =1，解得：x=0.12mol/L，因此，平衡时， NO2 的转化率= 0.12mol / L 0.3mol / L ×100%=40%，故答案为：40%； (3)实验甲中，若 2min 时测得放出的热量是 4.2kJ，则消耗二氧化硫物质的量为 0.1mol，平衡 时 NO 为 0.18mol，        2 2 3SO g +NO g SO g +NO g (mol/L) 0.8 0.2 0 0 (mol/L) 0.18 0.18 0.18 0.18 (mol/L) 0.62 0.02 0.18 0.18  起始 反应 平衡 T1 温度下平衡常数 K= 0.18 0.18 0.62 0.02   =2.613≈2.6； 根据(2)的计算乙实验中 T2 温度下的平衡常数 K=1，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向 移动，平衡常数减小，故 T1＜T2，故答案为：＜；T1 时，K≈2.6，T2 时，K=1。 29. t℃时，在两个相同的密闭刚性容器(恒容)中分别进行 SO2 和 SO3 相互转化的实验，反应的 化学方程式为 2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g)，实验Ⅰ和实验Ⅱ的情况分别如图Ⅰ和图Ⅱ所示： - 18 - 分析数据发现：达到平衡时，平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ完全相同。 (1)实验Ⅰ中 SO2 的起始浓度为 1 mol·L-1，则实验Ⅱ中 SO3 的起始浓度为________mol·L-1。 (2)实验Ⅱ中 O2 的初始浓度为 0.5 mol·L-1，则实验Ⅰ中 O2 的初始浓度为________mol·L-1。 (3)若起始浓度 c(SO2)＝m mol·L-1，c(O2)＝n mol·L-1，c(SO3)＝p mol·L-1，在相同条件下进行实 验，要求达到平衡时的状态与实验Ⅰ、Ⅱ完全相同，则 m、n、p 必须满足的条件是________。 (4)若实验Ⅰ中 SO2 的转化率为 a%，则实验Ⅱ中 SO3 的转化率为________。 【答案】 (1). 1 (2). 1 (3). m+p＝1、n+ p 2 ＝1 (4). 1－a% 【解析】 【分析】 平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ完全相同，说明实验Ⅰ、Ⅱ为完全等效平衡，根据(1)判断实验Ⅰ中 SO2 的起始浓度，根据(2)判断实验Ⅰ中 O2 的起始浓度，结合等效平衡的特征和规律分析解答。 【详解】(1)平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ完全相同，实验Ⅱ中 SO3 完全转化为 SO2 时，二氧化硫 的浓度也应该为 1mol•L-1，根据 2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g)知，三氧化硫的浓度应该是 1mol/L， 故答案为：1； (2)平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ完全相同，二者为完全等效平衡，从正、逆不同方向建立平衡， 结合(1)的计算可知Ⅱ中起始时有 1mol/L 的 SO3 和 0.5mol/L 的 O2，若完全转化则相当于 1mol/L 的 SO2 和 1mol/L 的 O2，则Ⅰ中 O2 的初始浓度为 1mol•L-1，故答案为：1； (3)由(1)(2)可知，实验Ⅰ中二氧化硫、氧气的起始浓度分别为 1mol/L、1mol/L；若起始浓度 c(SO2)=m mol•L-1，c(O2)=n mol•L-1，c(SO3)=p mol•L-1，在相同条件下进行实验，将 SO3 按化学 计量数转化到左边，得到 SO2 浓度为 pmol/L、O2 浓度为 p 2 mol/L；由于恒温恒容下的等效平 衡，将三氧化硫完全转化为二氧化硫和氧气时，总的二氧化硫的浓度、氧气的浓度与实验 I 中二氧化硫、氧气起始浓度对应相等，应满足：m+p=1、n+ p 2 =1，故答案为：m+p=1、n+ p 2 =1； (4)实验Ⅰ、实验Ⅱ为等效平衡，从正、逆不同方向建立平衡，由方程式可知起始浓度： - 19 - c(SO2)=c(SO3)，令起始浓度都是 1mol/L，则二氧化硫浓度变化量为 a%mol/L，由方程式可知 平衡时 c′(SO3)=a%mol/L，故 SO3 的转化率= 1mol / L a%mol / L 1mol / L  =1-a%，故答案为：1-a%。 【点睛】理解等效平衡规律是解题的关键，(4)因为可以根据“从正、逆不同方向建立的等效平 衡时物质的转化率之和为 1”直接判断。 三、实验题 30. 某小组利用 H2C2O4 溶液和酸性 KMnO4 溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影 响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测 定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。 编号 H2C2O4 溶液 酸性 KMnO4 溶液 温度/℃ 浓度/mol·L-1 体积/mL 浓度/mol·L-1 体积/mL ① 0.10 2.0 0.010 4.0 25 ② 0.20 2.0 0.010 4.0 25 ③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50 (1)已知反应后 H2C2O4 转化为 CO2 逸出，KMnO4 溶液转化为 MnSO4，每消耗 1 mol H2C2O4 转 移________mol 电子。为了观察到紫色褪去，H2C2O4 与 KMnO4 初始的物质的量需要满足的关 系为 n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥________。 (2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号，下同)，可探究反应物浓度对 化学反应速率影响的实验编号是__________。 【答案】 (1). 2 (2). 2.5 (3). ②和③ (4). ①和② 【解析】 【详解】(1) H2C2O4 中碳的化合价是+3 价，CO2 中碳的化合价为+4 价，故每消耗 1 mol H2C2O4 转 移 2 mol 电 子 ， 配 平 化 学 方 程 式 为 2KMnO4+ 5H2C2O4+3H2SO4=K2 SO4+2MnSO4+ 10CO2↑+8H2O，为保证 KMnO4 完全反应，n(H2C2O4) : n(KMnO4)≥2. 5，故答案为：2，2.5； (2) 探究温度对化学反应速率影响，必须满足除了温度不同，其他条件完全相同，所以满足此 条件的实验编号是：②和③；探究反应物浓度对化学反应速率影响，除了浓度不同，其他条 件完全相同的实验编号是①和②，故答案为：②和③，①和②。 31. 为了证明醋酸是弱电解质，甲、乙、丙、丁四人分别选用下列试剂进行实验：0.1 mol·L-1 - 20 - 醋酸溶液、0.1 mol·L-1 盐酸、pH＝3 的盐酸、pH＝3 的醋酸、CH3COONa 晶体、NaCl 晶体、 CH3COONH4 晶体、蒸馏水、锌粒、pH 试纸、酚酞、NaOH 溶液等。 (1)甲取出 10 mL 0.1 mol·L-1 的醋酸溶液，用 pH 试纸测出其 pH＝a，确定醋酸是弱电解质，则 a 应该满足的关系是________，理由是________。 (2)乙分别取 pH＝3 的醋酸和盐酸各 1 mL，分别用蒸馏水稀释到 100 mL，然后用 pH 试纸分别 测定两溶液的 pH，则可认定醋酸是弱电解质，判断的依据是___________。 (3)丙分别取 pH＝3 的盐酸和醋酸各 10 mL，然后加入质量相同的锌粒，醋酸放出 H2 的平均速 率快，则认定醋酸是弱电解质，你认为这一方法正确吗？_______，请说明理由：_________。 【答案】 (1). a＞1 (2). 因醋酸是弱酸，不能完全电离 (3). 盐酸的 pH＝5，醋酸的 pH＜5 (4). 正确 (5). 由于醋酸是弱酸，随着反应的进行，醋酸不断电离，c(H+)变化小， 产生 H2 的平均速率醋酸比盐酸快 【解析】 【分析】 【详解】(1)因为弱电解质不完全电离，0.1mol/L 的醋酸溶液电离出 c(H+)＜0.1mol/L，故 a 应 该满足的关系是 a＞１，故答案为：a＞1；因醋酸是弱酸，不能完全电离； (2)分别取 pH＝3 的醋酸和盐酸各 1 mL，分别用蒸馏水稀释到 100 mL，c(H+)变为了原来的 100 倍，故盐酸的 pH=5，醋酸的 pH＜5，故答案为：盐酸的 pH＝5，醋酸的 pH＜5； (3)因为醋酸不完全电离，故与锌粒反应时，c(H+)的变化小，故放出 H2 的平均速率快，故答案 为：正确；由于醋酸是弱酸，随着反应的进行，醋酸不断电离，c(H+)变化小，产生 H2 的平均 速率醋酸比盐酸快； 【点睛】注意不同条件对于电离平衡的影响。