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- 2021-07-06 发布
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2016-2017学年陕西省咸阳市百灵中学高二(上)期中化学试卷(理科)
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分;每小题只有一个选项符合题意)
1.化学与人类生活、社会可持续发展密切相关.下列措施有利于节能减排、保护环境的是( )
①加快化石燃料的开采与使用②研发易降解的生物农药
③应用高效洁净的能源转换技术④田间焚烧秸秆
⑤推广使用节能环保材料.
A.①③⑤ B.②③⑤ C.①②④ D.②④
2.关于中和热测定的说法错误的是( )
A.实验需用到的主要玻璃仪器包括大、小烧杯,温度计,环形玻璃搅拌棒及泡沫塑料板、碎泡沫塑料(或硬纸板、碎纸条)等
B.盐酸与某强碱中和放出的热量随反应物用量的改变而改变,但中和热不变
C.NaOH稍过量的目的是保证盐酸完全被NaOH中和
D.测定结果准确与否的关键是尽量减小热量损失及准确读取混合溶液的最高温度等
3.在一密闭烧瓶中,在25℃时存在如下平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g)△H<0,将烧瓶置于100℃的水中,则下列几项性质中不会改变的是( )
①颜色 ②平均相对分子质量 ③质量 ④压强 ⑤密度.
A.①和③ B.③和⑤ C.④和⑤ D.②和④
4.下列热化学方程式中△H的数值表示可燃物燃烧热的是( )
A.CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=﹣283 kJ•mol﹣1
B.CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣802.3 kJ•mol﹣1
C.2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣571.6 kJ•mol﹣1
D.H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H=﹣184.6 kJ•mol﹣1
5.下列过程中,属于非自发过程的是( )
A.N2和O2混合
B.常温、常压下,石墨转化为金刚石
C.H2和O2化合生成H2O
D.C+O2CO2
6.对于可逆反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),下列措施能使反应物中活化分子百分数、化学反应速率和化学平衡常数都变化的是( )
A.增大压强 B.升高温度 C.使用催化剂 D.多充入O2
7.在恒温、体积为2L的密闭容器中进行反应:2A(g)3B(g)+C(g),若反应物在前20s由3mol降为1.8mol,则前20s的平均反应速率为( )
A.v(B)=0.03 mol•L﹣1•s﹣1 B.v(C)=0.06 mol•L﹣1•s﹣1
C.v(C)=0.03 mol•L﹣1•s﹣1 D.v(B)=0.045 mol•L﹣1•s﹣1
8.下列叙述中一定能判断某化学平衡发生移动的是( )
A.混合物中各组分的浓度改变 B.正、逆反应速率改变
C.混合物中各组分的含量改变 D.混合体系的压强发生改变
9.将等物质的量的X、Y气体充入一个密闭容器中,在一定条件下发生如下反应并达到平衡:X(g)+Y(g)⇌2Z(g)△H<0.当改变某个条件并达到新平衡后,下列叙述正确的( )
A.升高温度,X的体积分数减小
B.增大压强(缩小容器容积),Z的浓度不变
C.保持容器容积不变,充入一定量的惰性气体,Y的浓度不变
D.保持容器容积不变,充入一定量的Z,X的体积分数增大
10.X、Y、Z三种气体,取X和Y按1:1的物质的量之比混合,放入密闭容器中发生如下反应:X+2Y⇌2Z,达到平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3:2,则Y的转化率最接近于( )
A.33% B.40% C.50% D.65%
11.在一定温度不同压强(P1<P2)下,可逆反应2X(g)⇌2Y(g)+Z(g)中,生成物Z在反应混合物中的体积分数(ψ)与反应时间(t)的关系有以下图示,正确的是( )
A. B. C. D.
12.符合图1、图2的反应是( )
A.X+3Y⇌2Z△H>0 B.X+3Y⇌2Z△H<0 C.X+2Y⇌3Z△H<0 D.5X+3Y⇌4Z△H<0
13.已知甲为恒温、乙为恒压容器.两容器中均充入1molN2、3molH2,初始时两容器的温度、体积相同.一段时间后反应达到平衡,为使两容积中的N2在平衡混合物中的物质的量分数相同,下列措施中不可行的是( )
A.向甲容器中充入一定量的氦气
B.向乙容器中充入一定量的N2
C.升高乙容器的温度
D.增大甲容器的压强
14.下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.氨水中加酸,NH的浓度增大
B.合成氨工业中不断从反应混合物中液化分离出氨气
C.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2
D.合成氨控制在500℃左右的温度
15.如图是温度和压强对X+Y⇌2Z 反应影响的示意图.图中横坐标表示温度,纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数.下列叙述正确的是( )
A.上述可逆反应的正反应为放热反应
B.X、Y、Z均为气态
C.X和Y中只有一种是气态,Z为气态
D.上述反应的正反应的△H>0
16.某温度时,N2+3H2⇌2NH3的平衡常数K=a,则此温度下,NH3⇌H2+N2的平衡常数为( )
A.a B.a C.a2 D.aˉ2
二、填空题:(共52分)
17.50mL 0.50mol•L﹣1盐酸与50mL 0.55mol•L﹣1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应.通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热.
试回答下列问题:
(1)大小烧杯间填满碎纸条的作用是 ;
(2)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值将 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”),结合日常生活的实际该实验在 进行效果更好;
(3)实验中改用60mL 0.50mol•L﹣1盐酸与50mL 0.55mol•L﹣1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”、“不相等”),简述理由: ;
(4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会 ;用50mL 0.5mo1•L﹣1NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
18.据《参考消息》报道,有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点(1)晶体硅在氧气中燃烧的热化学方程式为Si(s)+O2(g)═SiO2(s)△H=﹣989.2kJ•mol﹣1,有关键能数据如表:
化学键
Si﹣O
O═O
Si﹣Si
键能/kJ•mol﹣1
x
498.8
176
已知1mol Si中含2mol Si﹣Si键,1mol SiO2中含4mol Si﹣O键,则x的值为 .
(2)硅光电池作为电源已广泛应用于人造卫星、灯塔和无人气象站等.硅光电池是一种把 能转化为 能的装置.
(3)假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用,关于其有利因素的下列说法中,你认为不妥当的是 (填字母).
A.硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最佳的燃料
B.硅的来源丰富,易于开采,且可再生
C.硅燃烧放出的热量大,且燃烧产物对环境污染程度低,容易有效控制
D.寻找高效新催化剂,使硅的生产耗能很低,是硅能源开发利用的关键技术
(4)工业制备纯硅的反应为2H2(g)+SiCl4(g)═Si(s)+4HCl(g)△H=+240.4kJ•mol﹣1,生成的HCl通入100mL 1mol•L﹣1的NaOH溶液恰好反应,则反应过程中 (填“吸收”或“释放”)的热量为 kJ.
19.在80℃时,将0.40mol的N204气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2O4⇌2NO2,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
时间(s)
n(mol)
0
20
40
60
80
100
n(N2O4)
0.40
a
0.20
c
d
e
n(NO2)
0.00
0.24
b
0.52
0.60
0.60
(1)计算20s一40s内用N2O4表示的平均反应速率为 mol•L﹣1•S﹣1;
(2)计算在80℃时该反应的平衡常数K= (请注明单位).
(3)反应进行至100s后将反应混合物的温度降低,混合气体的颜色(填“变浅”.“变深”或“不变”) ;
(4)要增大该反应的K值,可采取的措施有(填序号) :
A.增大N2O4的起始浓度 B.向混合气体中通入NO2 C.使用高效催化剂 D.升高温度
(5)如图是80℃时容器中N2O4物质的量的变化曲线,请在该图中补画出该反应在60℃时N2O4物质的量的变化曲线.
20.“西气东输”是西部开发的重点工程,这里的气体是指天然气,其主要成分是甲烷.工业上将碳与水在高温下反应制得水煤气,水煤气的主要成分是CO和H2,两者的体积比约为1:1.已知1mol CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283kJ热量,1molH2完全燃烧生成液态水放出286kJ热量;1molCH4 气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890kJ热量.
(1)写出H2完全燃烧生成液态水的热化学反应方程式: ,若1molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气,放出的热量 890kJ(填“>”、“=”或“<”)
(2)忽略水煤气中其它成分,相同状况下若得到相等的热量,所需水煤气与甲烷的体积比约为 ;燃烧生成的CO2 的质量比约为 .
(3)以上数据和计算说明,以天然气代替水煤气作民用燃料,突出的优点是 .
2016-2017学年陕西省咸阳市百灵中学高二(上)期中化学试卷(理科)
参考答案与试题解析
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分;每小题只有一个选项符合题意)
1.化学与人类生活、社会可持续发展密切相关.下列措施有利于节能减排、保护环境的是( )
①加快化石燃料的开采与使用②研发易降解的生物农药
③应用高效洁净的能源转换技术④田间焚烧秸秆
⑤推广使用节能环保材料.
A.①③⑤ B.②③⑤ C.①②④ D.②④
【考点】常见的生活环境的污染及治理.
【分析】①化石燃料属于不可再生资源,且化石燃料的使用会产生污染物;
②研发易降解的生物农药,能降低农药残留;
③应用高效洁净的能源转换技术,提高能源利用率;
④田间焚烧秸秆,不完全燃烧产生可吸收颗粒物,同时增加二氧化碳排放;
⑤推广使用节能环保材料,节约资源、保护环境.
【解答】解:①化石燃料燃烧会产生可吸收颗粒物、二氧化硫等污染物,化石燃料属于不可再生资源,加快化石燃料的开采与使用会增加污染物的排放量,故不符合题意;
②研发易降解的生物农药能减少生物药物残留,减少污染物的排放,故符合题意;
③应用高效洁净的能源转换技术,可以节约能源,减少二氧化碳的排放,故符合题意;
④田间焚烧秸秆,秸秆不完全燃烧产生固体颗粒物,同时增加二氧化碳的排放,故不符合题意;
⑤推广使用节能环保材料可以节约能源,减少二氧化碳的排放,故符合题意.
即有利于节能减排、保护环境的是②③⑤,
故选B.
2.关于中和热测定的说法错误的是( )
A.实验需用到的主要玻璃仪器包括大、小烧杯,温度计,环形玻璃搅拌棒及泡沫塑料板、碎泡沫塑料(或硬纸板、碎纸条)等
B.盐酸与某强碱中和放出的热量随反应物用量的改变而改变,但中和热不变
C.NaOH稍过量的目的是保证盐酸完全被NaOH中和
D.测定结果准确与否的关键是尽量减小热量损失及准确读取混合溶液的最高温度等
【考点】中和热的测定.
【分析】A、泡沫塑料板、碎泡沫塑料(或硬纸板、碎纸条)不是玻璃仪器;
B、根据中和热的概念﹣在稀溶液中,酸跟碱发生反应生成1 mol水时的反应热叫做中和热判断;
C、在实验中为了减少误差,酸或者是碱所用的体积会稍微多一点;
D、根据中和热计算公式Q=cm△T进行分析.
【解答】解:A、实验需用到的主要玻璃仪器包括大、小烧杯,温度计,环形玻璃搅拌棒,而泡沫塑料板、碎泡沫塑料(或硬纸板、碎纸条)不属于玻璃仪器,故A错误;
B、中和热是指在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应生成1mol液态水时所释放的热量,所以中和热不受酸碱的用量变化影响,故B正确;
C、在测定中和热的试验中,NaOH稍过量的目的是保证盐酸完全被NaOH中和,从而可以减小实验误差,故C正确;
D、由Q=cm△T可知,测定的温度变化△T对中和热起到决定作用,所以测定结果准确与否的关键是尽量减小热量损失及准确读取混合溶液的最高温度等,故D正确;
故选A.
3.在一密闭烧瓶中,在25℃时存在如下平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g)△H<0,将烧瓶置于100℃的水中,则下列几项性质中不会改变的是( )
①颜色 ②平均相对分子质量 ③质量 ④压强 ⑤密度.
A.①和③ B.③和⑤ C.④和⑤ D.②和④
【考点】化学平衡的影响因素;化学平衡建立的过程.
【分析】可逆反应2NO2⇌N2O4,正反应放热,升高温度,化学平衡向着吸热方向进行,所以化学平衡2NO2⇌N2O4向左进行,
①二氧化氮的浓度增大,颜色加深;
②混合气体总的物质的量增大,根据M=判断;
③反应混合物都是气体,根据质量守恒定律判断;
④升高温度,化学平衡向左移动,混合气体总的物质的量增大、混合气体的温度升高,容器的容积不变,根据pV=nRT判断;
⑤根据ρ=判断.
【解答】解:升高温度,化学平衡向着吸热方向进行,所以化学平衡2NO2⇌N2O4向左进行.
①二氧化氮的浓度增大,颜色加深;
②混合气体总的物质的量增大,混合气体总的质量不变,根据M=可知,混合气体的平均相对分子质量减小;
③反应混合物都是气体,根据质量守恒定律,混合气体总的质量不变;
④升高温度,化学平衡向左移动,混合气体总的物质的量增大、混合气体的温度升高,容器的容积不变,根据pV=nRT可知,容器内压强增大;
⑤反应混合物都是气体,根据质量守恒定律,混合气体总的质量不变,容器的容积不变,根据ρ=可知,混合气体的密度不变.
故选B.
4.下列热化学方程式中△H的数值表示可燃物燃烧热的是( )
A.CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=﹣283 kJ•mol﹣1
B.CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣802.3 kJ•mol﹣1
C.2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣571.6 kJ•mol﹣1
D.H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H=﹣184.6 kJ•mol﹣1
【考点】燃烧热.
【分析】根据燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量,如 C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2 (g),以此解答该题.
【解答】解:A、符合燃烧热的概念,故A正确;
B、生成产物中的水是气体,属于不稳定氧化物,故B错误;
C、热化学方程式中是2mol可燃物氢气燃烧放热,不符合燃烧热的概念,故C错误;
D、HCl不是氧化物,不符合燃烧热的概念要求,故D错误;
故选:A.
5.下列过程中,属于非自发过程的是( )
A.N2和O2混合
B.常温、常压下,石墨转化为金刚石
C.H2和O2化合生成H2O
D.C+O2CO2
【考点】焓变和熵变.
【分析】反应能否自发进行,取决于焓变与熵变的综合判据,当△H﹣T•△S<0时,反应可自发进行,反之不能.
【解答】解:A、氮气和氧气是焓变小于0,熵变为0的反应,能自发进行,故A不符合;
B、查找热力学常数.石墨是碳的稳定单质,标准生成焓为0,而金刚石是1.895kJ/mol.石墨转化为金刚石是吸热熵减型反应,△H﹣T•△S>0,升高温度或降低温度都不能使该反应从不自发转为自发.相反金刚石转化为石墨是自发进行的,故B符合;
C、H2和O2化合生成H2O的反应是焓变小于0的放热反应,熵变小于0,低温自发进行,故C不符合;
D、碳和氧气反应是焓变小于0的放热反应,熵变基本不变,所以低温能自发进行,故D不符合;
故选B.
6.对于可逆反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),下列措施能使反应物中活化分子百分数、化学反应速率和化学平衡常数都变化的是( )
A.增大压强 B.升高温度 C.使用催化剂 D.多充入O2
【考点】化学反应速率的影响因素;化学平衡的影响因素.
【分析】增大反应物中活化分子百分数、化学反应速率,可升高温度或加入催化剂,如平衡常数发生变化,应改变温度,以此解答该题.
【解答】解:A.增大压强,活化分子百分数不变,故A错误;
B.升高温度,反应物中活化分子百分数、化学反应速率都增大,且化学平衡常数发生变化,故B正确;
C.使用催化剂,平衡常数不变,故C错误;
D.多充O2,活化分子百分数、平衡常数不变,故D错误;
故选B.
7.在恒温、体积为2L的密闭容器中进行反应:2A(g)3B(g)+C(g),若反应物在前20s由3mol降为1.8mol,则前20s的平均反应速率为( )
A.v(B)=0.03 mol•L﹣1•s﹣1 B.v(C)=0.06 mol•L﹣1•s﹣1
C.v(C)=0.03 mol•L﹣1•s﹣1 D.v(B)=0.045 mol•L﹣1•s﹣1
【考点】化学反应速率和化学计量数的关系.
【分析】根据v=计算v(A),再利用不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比计算其它物质表示的速率.
【解答】解:在2L的容器内,若A在前20s由3mol降为1.8mol,则前20s的平均反应速率v(A)==0.03 mol•L﹣1•s﹣1,不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比,则v(B)=v(A)=×0.03 mol•L﹣1•s﹣1=0.045 mol•L﹣1•s﹣1,v(C)=v(A)=×0.03 mol•L﹣1•s﹣1=0.015 mol•L﹣1•s﹣1,故ABC错误,D正确,故选D.
8.下列叙述中一定能判断某化学平衡发生移动的是( )
A.混合物中各组分的浓度改变 B.正、逆反应速率改变
C.混合物中各组分的含量改变 D.混合体系的压强发生改变
【考点】化学平衡状态的判断.
【分析】分析条件的改变会导致哪些量的变化,是否引起速率变化,如果速率不变,平衡一定不移动.
如果速率改变,平衡不一定移动:
(1)改变程度相同[V(正)=V(逆)],平衡不移动;
(2)改变程度不相同[V(正)≠V(逆)],平衡移动.
【解答】解:A、如果混合物中各组分的浓度变化而保持各组分的含量不变时,平衡不移动,故A错误;
B、使用合适的催化剂,正、逆反应速率都改变,但平衡不移动,故B错误;
C、混合物中各组分的含量一定是化学平衡状态的标志,如果各组分改变,一定发生化学平衡移动,故C正确.
D、如果反应前后气体总物质的量不变,则压强对平衡无影响,故D错误.
故选:C
9.将等物质的量的X、Y气体充入一个密闭容器中,在一定条件下发生如下反应并达到平衡:X(g)+Y(g)⇌2Z(g)△H<0.当改变某个条件并达到新平衡后,下列叙述正确的( )
A.升高温度,X的体积分数减小
B.增大压强(缩小容器容积),Z的浓度不变
C.保持容器容积不变,充入一定量的惰性气体,Y的浓度不变
D.保持容器容积不变,充入一定量的Z,X的体积分数增大
【考点】化学平衡的影响因素.
【分析】A.正反应放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动;
B.如缩小体积,增大压强,则Z的浓度增大;
C.保持容器体积不变,充入一定量的惰性气体,平衡不发生移动;
D.保持容器体积不变,充入一定量的Z,相当于增大压强,平衡不移动.
【解答】解:A.正反应放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,X的体积分数增大,故A错误;
B.如缩小体积,增大压强,平衡不移动,则Z的浓度增大,故B错误;
C.保持容器体积不变,充入一定量的惰性气体,平衡不发生移动,Y的浓度不变,故C正确;
D.保持容器体积不变,充入一定量的Z,相当于增大压强,平衡不移动,X的物质的量分数不变,故D错误.
故选C.
10.X、Y、Z三种气体,取X和Y按1:1的物质的量之比混合,放入密闭容器中发生如下反应:X+2Y⇌2Z,达到平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3:2,则Y的转化率最接近于( )
A.33% B.40% C.50% D.65%
【考点】化学平衡的计算.
【分析】假设X和Y起始物质的量均为1mol,达平衡时消耗Y物质的量为nmol,利用三段式用m表示出平衡时各各组分的物质的量,根据到平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3:2列方程计算n的值,再根据转化率定义计算.
【解答】解:假设X和Y物质的量为1mol,达平衡时消耗Y物质的量为nmol,则:
X(g)+2Y(g)⇌2Z(g)
起始量(mol):1 1 0
变化量(mol):0.5n n n
平衡量(mol):1﹣0.5n 1﹣n n
平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3:2,则
(1﹣0.5n+1﹣n):n=3:2
解得n=
Y的转化率==67%
故选D.
11.在一定温度不同压强(P1<P2)下,可逆反应2X(g)⇌2Y(g)+Z(g)中,生成物Z在反应混合物中的体积分数(ψ)与反应时间(t)的关系有以下图示,正确的是( )
A. B. C. D.
【考点】产物百分含量与压强的关系曲线.
【分析】一定温度下,增大压强,反应速率增大,到达平衡的时间缩短,该反应正反应是体积增大的反应,平衡向逆反应移动,平衡时Z的物质的量减小,据此结合选项解答.
【解答】解:A、图象中压强p1到达平衡时间短,故图象中p1>p2,与题意不符,故A错误;
B、图象中压强p2到达平衡时间短,图象中p1<p2,增大压强,平衡时生成物Z的物质的量减小,与实际相符,故B正确;
C、图象中压强p1到达平衡时间短,故图象中p1>p2,与题意不符,故C错误;
D、图象中压强p2到达平衡时间短,图象中p1<p2,增大压强,平衡时生成物Z的物质的量增大,与实际不相符,故D错误;
故选B.
12.符合图1、图2的反应是( )
A.X+3Y⇌2Z△H>0 B.X+3Y⇌2Z△H<0 C.X+2Y⇌3Z△H<0 D.5X+3Y⇌4Z△H<0
【考点】物质的量或浓度随时间的变化曲线;体积百分含量随温度、压强变化曲线.
【分析】根据图1中X、Y、Z浓度变化量确定计量数之比;根据图2判断热效应.
【解答】解:图1中X、Y浓度降低,则X、Y为反应物,Z浓度增大,Z为生成物,X、Y、Z浓度变化量之比为:1:3:2,且存在化学平衡状态,化学方程式为:X+3Y⇌2Z;
T2时,先达到化学平衡状态,则T2>T1,温度高时,Z%较小,即温度升高,向逆反应方向移动,正反应放热,△H<0,故表示的反应为:X+3Y⇌2Z△H<0,
故选B.
13.已知甲为恒温、乙为恒压容器.两容器中均充入1molN2、3molH2,初始时两容器的温度、体积相同.一段时间后反应达到平衡,为使两容积中的N2在平衡混合物中的物质的量分数相同,下列措施中不可行的是( )
A.向甲容器中充入一定量的氦气
B.向乙容器中充入一定量的N2
C.升高乙容器的温度
D.增大甲容器的压强
【考点】等效平衡.
【分析】N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0,甲为恒温容器,乙为恒压容器,初始时两容器的温度、体积相同,平衡时甲的体积大于乙,甲中N2的物质的量分数大,要让两容器中的N2物质的量分数相同,可以提高乙中N2的物质的量分数或者减小甲中N2的物质的量分数,根据选项逐个进行判断.
【解答】解:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0,甲为恒容容器,乙为恒压容器,初始时两容器的温度、体积相同,平衡时甲的体积大于乙,甲中N2的物质的量分数大,要让两容器中的N2物质的量分数相同,可以提高乙中N2的物质的量分数或者减小甲中N2的物质的量分数,
A.向甲容器中充入一定量的氦气,各组分浓度不变,N2的物质的量分数不变,故A不符合;
B.向乙容器中充入一定量的N2,提高了乙中N2的物质的量分数,故B符合;
C.乙为恒压容器,N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0,升温平衡左移,提高了乙中N2的物质的量分数,故C符合;
D.甲为恒温容器,增大甲容器的压强,平衡右移,减小了甲中N2的物质的量分数,故D符合;
故选A.
14.下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.氨水中加酸,NH的浓度增大
B.合成氨工业中不断从反应混合物中液化分离出氨气
C.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2
D.合成氨控制在500℃左右的温度
【考点】化学平衡的影响因素.
【分析】勒夏特列原理为:如果改变影响平衡的条件之一,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动.使用勒夏特列原理时,该反应必须是可逆反应,否则勒夏特列原理不适用.
【解答】A、氨水中加酸,平衡正向移动,NH4+的浓度增大,故A正确;
B、分离出氨气,平衡正向移动,提高反应物的转化率,故B正确;
C、饱和食盐水中氯离子浓度达最大值,使平衡Cl2+H2O⇌H++Cl﹣+HClO平衡逆向移动,减少氯气的溶解,故C正确;
D、合成氨正反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,不符合勒夏特列原理,故D错误;
故选D.
15.如图是温度和压强对X+Y⇌2Z 反应影响的示意图.图中横坐标表示温度,纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数.下列叙述正确的是( )
A.上述可逆反应的正反应为放热反应
B.X、Y、Z均为气态
C.X和Y中只有一种是气态,Z为气态
D.上述反应的正反应的△H>0
【考点】化学平衡的影响因素.
【分析】由图象曲线变化可知,随着温度的升高,Z的体积分数增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,说明正反应吸热,增大压强,Z的体积分数减小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,则说明反应前的气体计量数之和小于生成物气体的化学计量数,以此解答该题.
【解答】解:A.图象曲线变化可知,随着温度的升高,Z的体积分数增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,说明正反应吸热,故A错误;
B.如X、Y、Z均为气态,反应前后气体的体积不变,增大压强,平衡应不移动,但由图象可知增大压强平衡向逆反应方向移动,故B错误;
C.增大压强,Z的体积分数减小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,则说明反应前的气体计量数之和小于生成物气体的化学计量数,则X和Y中只有一种是气态,Z为气态,故C正确;
D.由A可知,正反应吸热,△H>0,故D正确.
故选CD.
16.某温度时,N2+3H2⇌2NH3的平衡常数K=a,则此温度下,NH3⇌H2+N2的平衡常数为( )
A.a B.a C.a2 D.aˉ2
【考点】化学平衡常数的含义.
【分析】化学平衡常数指一定温度下可逆达到平衡,各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值,故相同温度下,同一反应的正、逆反应的平衡常数互为倒数;同一转化关系,化学计量数变为原的n倍,则化学平衡常数为原来的n次方倍,以此来解答.
【解答】解:某温度时,N2+3H2⇌2NH3的平衡常数K=a,
则该温度下,2NH3⇌N2+3H2的平衡常数K1=,
NH3⇌H2+N2的平衡常数为K2==,
故选A.
二、填空题:(共52分)
17.50mL 0.50mol•L﹣1盐酸与50mL 0.55mol•L﹣1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应.通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热.
试回答下列问题:
(1)大小烧杯间填满碎纸条的作用是 减少实验过程中的热量损失 ;
(2)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值将 偏小 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”),结合日常生活的实际该实验在 保温杯 进行效果更好;
(3)实验中改用60mL 0.50mol•L﹣1盐酸与50mL 0.55mol•L﹣1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 不相等 (填“相等”、“不相等”),简述理由: 反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关 ;
(4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会 偏小 ;用50mL 0.5mo1•L﹣1NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会 无影响 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
【考点】中和热的测定.
【分析】(1)中和热测定实验成败的关键是保温工作;
(2)大烧杯上如不盖硬纸板,会使一部分热量散失;日常生活中我们经常用到保温杯,在保温杯中进行实验保温效果会更好;
(3)反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,并根据中和热的概念和实质来回答;
(4)根据弱电解质电离吸热分析;根据中和热的概念分析.
【解答】解:(1)中和热测定实验成败的关键是保温工作,大小烧杯之间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失,
故答案为:减少实验过程中的热量损失;
(2)大烧杯上如不盖硬纸板,会使一部分热量散失,求得的中和热数值将会减小;在日常生活实际该实验在保温杯中效果更好;
故答案为:偏小;保温杯;
(3)反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,用60mL 0.50mol•L﹣1盐酸与50mL 0.55mol•L﹣1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量增多,所放出的热量偏高,但是中和热的均是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热,与酸碱的用量无关,中和热数值相等,
故答案为:不相等;反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关;
(4)氨水为弱碱,电离过程为吸热过程,所以用氨水代替稀氢氧化钠溶液反应,反应放出的热量偏小,中和热的数值会偏小;
中和热是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热量,与酸碱的用量无关,所以用5mL 0.50mol/L NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值无影响;
故答案为:偏小;无影响.
18.据《参考消息》报道,有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点(1)晶体硅在氧气中燃烧的热化学方程式为Si(s)+O2(g)═SiO2(s)△H=﹣989.2kJ•mol﹣1,有关键能数据如表:
化学键
Si﹣O
O═O
Si﹣Si
键能/kJ•mol﹣1
x
498.8
176
已知1mol Si中含2mol Si﹣Si键,1mol SiO2中含4mol Si﹣O键,则x的值为 460 .
(2)硅光电池作为电源已广泛应用于人造卫星、灯塔和无人气象站等.硅光电池是一种把 光 能转化为 电 能的装置.
(3)假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用,关于其有利因素的下列说法中,你认为不妥当的是 D (填字母).
A.硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最佳的燃料
B.硅的来源丰富,易于开采,且可再生
C.硅燃烧放出的热量大,且燃烧产物对环境污染程度低,容易有效控制
D.寻找高效新催化剂,使硅的生产耗能很低,是硅能源开发利用的关键技术
(4)工业制备纯硅的反应为2H2(g)+SiCl4(g)═Si(s)+4HCl(g)△H=+240.4kJ•mol﹣1,生成的HCl通入100mL 1mol•L﹣1的NaOH溶液恰好反应,则反应过程中 吸收 (填“吸收”或“释放”)的热量为 6.01 kJ.
【考点】原电池和电解池的工作原理;吸热反应和放热反应.
【分析】(1)依据反应焓变△H=反应物键能总和﹣生成物键能总和来分析计算;
(2)太阳能电池将太阳能转化为电能;
(3)硅在自然界中含量丰富,主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在,仅次于氧,硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用说明燃烧放出的热量大,硅燃烧生成二氧化硅;
(4)通入100mL 1mol•L﹣1的NaOH溶液恰好反应说明生成的氯化氢为0.1mol,然后根据方程式进行计算.
【解答】解:(1)已知晶体硅的燃烧热为989.2kJ•mol﹣1,则Si(s)+O2(g)=SiO2(s)△H=﹣989.2kJ•mol﹣1;1mol晶体硅中含有2molSi﹣Si,1molSiO2中含有4molSi﹣O,1molO2中含有1molO=O,则2×176+498.8﹣4x=﹣989.2,解得x=460,故答案为:460;
(2)硅光电池将太阳能转化为电能,太阳能热水器是将太阳能转化为内能,故答案为:光;电;
(3)A.硅常温下为固体,性质较稳定,便于贮存,较为安全,故A正确;
B.硅在自然界中含量丰富,仅次于氧,故B正确;
C.硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用说明燃烧放出的热量大,硅燃烧生成二氧化硅,二氧化硅是固体,容易得至有效控制,故C正确;
D.催化剂只能加快化学反应的速率,不改变反应热,故D错误;
故答案为:D;
(4)通入100mL 1mol•L﹣1的NaOH溶液恰好反应说明生成的氯化氢为0.1mol,设反应吸收的热量为x.
2H2(g)+SiCl4(g)═Si(s)+4HCl(g)△H=+240.4kJ•mol﹣1
4 240.4
0.1 x
=,解得x=6.01kJ,
故答案为:吸收;6.01.
19.在80℃时,将0.40mol的N204气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2O4⇌2NO2,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
时间(s)
n(mol)
0
20
40
60
80
100
n(N2O4)
0.40
a
0.20
c
d
e
n(NO2)
0.00
0.24
b
0.52
0.60
0.60
(1)计算20s一40s内用N2O4表示的平均反应速率为 0.0020 mol•L﹣1•S﹣1;
(2)计算在80℃时该反应的平衡常数K= 1.8mol•L﹣1 (请注明单位).
(3)反应进行至100s后将反应混合物的温度降低,混合气体的颜色(填“变浅”.“变深”或“不变”) 变浅 ;
(4)要增大该反应的K值,可采取的措施有(填序号) D :
A.增大N2O4的起始浓度 B.向混合气体中通入NO2 C.使用高效催化剂 D.升高温度
(5)如图是80℃时容器中N2O4物质的量的变化曲线,请在该图中补画出该反应在60℃时N2O4物质的量的变化曲线.
【考点】化学平衡的计算;化学平衡的影响因素.
【分析】(1)先根据二氧化氮物质的量计算反应的四氧化二氮的物质的量,总物质的量减去反应的物质的量即是容器中剩余的四氧化二氮的物质的量,再根据公式v=计算四氧化二氮的平均反应速率.
(2)根据K=计算平衡常数.
(3)降低温度平衡向放热方向移动,根据平衡移动方向判断气体颜色变化.
(4)化学平衡常数只与温度有关.
(5)降低温度,化学反应速率减小,平衡向放热方向移动.
【解答】解:(1)当20s时,生成二氧化氮0.24mol,则消耗四氧化二氮0.12mol,容器中还剩余0.40mol﹣0.12mol=0.28mol;
v===0.0020mol/(L.s)
故答案为:0.0020.
(2)当到达80s时,二氧化氮的物质的量不再变化,所以反应达到平衡状态,二氧化氮的物质的量是0.60mol,则消耗四氧化二氮的物质的量是0.30mol,还剩余0.10mol,即d=e=0.10mol.
二氧化氮的平衡浓度==0.30mol/L,四氧化二氮的平衡浓度==0.05mol/L
K===1.8mol•L﹣1
故答案为:1.8mol•L﹣1.
(3)该反应的正反应是吸热反应,降低温度,平衡向逆反应方向移动,二氧化氮的含量减少,所以混合气体的颜色变浅.
故答案为:变浅.
(4)化学平衡常数只与温度有关,与其它任何物理量无关,故选D.
(5)当降低温度,化学反应速率减小,到达平衡所需时间增大,平衡向逆反应方向移动,所以到达新平衡时四氧化二氮的物质的量比第一次平衡时少,60℃曲线为.
故答案为:
20.“西气东输”是西部开发的重点工程,这里的气体是指天然气,其主要成分是甲烷.工业上将碳与水在高温下反应制得水煤气,水煤气的主要成分是CO和H2,两者的体积比约为1:1.已知1mol CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283kJ热量,1molH2完全燃烧生成液态水放出286kJ热量;1molCH4 气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890kJ热量.
(1)写出H2完全燃烧生成液态水的热化学反应方程式: 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=﹣572kJ•mol﹣1 ,若1molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气,放出的热量 < 890kJ(填“>”、“=”或“<”)
(2)忽略水煤气中其它成分,相同状况下若得到相等的热量,所需水煤气与甲烷的体积比约为 3.1:1 ;燃烧生成的CO2 的质量比约为 1.55:1 .
(3)以上数据和计算说明,以天然气代替水煤气作民用燃料,突出的优点是 热值高,污染小 .
【考点】有关反应热的计算.
【分析】(1)结合热化学方程式书写方法,标注物质聚集状态和对应焓变;液态水变为气态水吸热;
(2)水煤气中主要成分是CO和H2,二者的体积比为l:l,l mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和气态水放出802kJ热量,结合热化学方程式计算热量之比;
(3)相同物质的量的天然气和水煤气,天然气燃烧放出的热量多,燃烧产生的污染少.
【解答】解:(1)1mol H2完全燃烧生成液态水放出286kJ热量,所以H2完全燃烧生成气态水的热化学方程式:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=﹣572kJ•mol﹣1;1mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890kJ热量,液态水变为气态水吸热,所以相同条件下,1mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气,放出的热量小于890kJ;
故答案为:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=﹣572kJ•mol﹣1;<;
(2)依据热化学方程式:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=﹣572kJ•mol﹣1;CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣890kJ/mol;2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=﹣566KJ/mol;水煤气中主要成分是CO和H2,二者的体积比为l:l,1molCH4燃烧放热890kJ,1molCO、H2混合气体放热kJ=284.5kJ,相同状况下若得到相等的热量,所需水煤气与甲烷的体积比约为: =3.1:1,燃烧生成的CO2的质量比约为=1.55:1;
故答案为:3.1:1;1.55:1;
(3)以上数据和计算说明,相同物质的量的天然气和水煤气,天然气燃烧放出的热量多,即热值高,燃烧产生的温室气体CO2少,故答案为:热值高,污染小.