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全*品*高*考*网, 用后离不了!2016-2017学年北京市昌平区临川育人学校高二(上)期中化学试卷
一、选择题(本题包括18小题,每小题3分,共计54分)
1.某反应2AB(g)⇌C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温下能自发进行,则该反应的△H、△S应为( )
A.△H<0,△S>0 B.△H<0,△S<0 C.△H>0,△S>0 D.△H>0,△S<0
2.根据以下3个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)△H=﹣Q1 kJ/mol
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)△H=﹣Q2 kJ/mol
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(g)△H=﹣Q3 kJ/mol
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( )
A.Q1>Q2>Q3 B.Q1>Q3>Q2 C.Q3>Q2>Q1 D.Q2>Q1>Q3
3.已知H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H=﹣184.6kJ•mol﹣1,则反应HCl(g)=2H2(g)+Cl2(g)的△H为( )
A.+184.6kJ•mol﹣1 B.+92.3kJ•mol﹣1
C.﹣184.6kJ•mol﹣1 D.﹣92.3kJ•mol﹣1
4.已知:H2(g)+F2(g)═2HF(g)△H=﹣270kJ/mol,下列说法正确的是( )
A.2L氟化氢气体分解成1L的氢气和1L的氟气吸收270kJ热量
B.1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ
C.在相同条件下,1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量
D.1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ热量
5.已知:(1)Zn(s)+O2(g)=ZnO(s)△△H=﹣348.3kJ/mol
(2)2Ag(s)+O2(g)=Ag2O(s)△H=﹣31.0kJ/mol
则Zn(s)+Ag2O(s)=ZnO(s)+2Ag(s)的△H等于( )
A.﹣317.3 kJ/mol B.﹣379.3 kJ/mol
C.﹣332.8 kJ/mol D.+317.3 kJ/mol
6.设反应C+CO2⇌2CO(正反应吸热)反应速率为v1,N2+3H2⇌2NH3(正反应放热),反应速率为v2.对于上述反应,当温度升高时,v1、v2的变化情况为( )
A.同时增大 B.同时减小
C.v1增大,v2减小 D.v1减小,v2增大
7.密闭容器内发生氨分解反应:2NH3⇌N2+3H2.已知NH3起始浓度是2.6mol•L﹣1,4s末为1.0mol•L﹣1,若用NH3的浓度变化来表示此反应的速率,则v(NH3)应为( )
A.0.04 mol•L﹣1•s﹣1 B.0.4 mol•L﹣1•s﹣1
C.1.6 mol•L﹣1•s﹣1 D.0.8 mol•L﹣1•s﹣1
8.在温度不变的条件下,密闭容器中发生如下反应:2SO2+O2⇌2SO3,下列叙述能够说明反应已经达到平衡状态的是( )
A.容器中SO2、O2、SO3共存
B.SO2与SO3的浓度相等
C.容器中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2:1:2
D.反应容器中压强不随时间变化
9.一定温度下,浓度均为1mol/L的A2和B2两种气体,在密闭容器内反应生成气体C,达平衡后,测得:c(A2)=0.58mol/L,c(B2)=0.16mol/L,c(C)=0.84mol/L,则该反应的正确表达式为( )
A.2A2+B2⇌2A2B B.A2+B2⇌2AB C.A2+B2⇌A2B2 D.A2+2B2⇌2AB2
10.一定温度下,把2.0体积的N2和6.0体积的H2通入一个带活塞的体积可变的容器中,活塞的一端与大气相通,容器中发生如下反应:N2+3H2⇌2NH3.已知平衡时NH3的浓度是c mol•L﹣1,现按下列四种配比作为起始物质,分别充入上述容器,并保持温度不变,则达到平衡后,NH3的浓度不为c mol•L﹣1的是( )
A.1.0体积的N2和3.0体积的H2
B.2.0体积的N2、6.0体积的H2和4.0体积的NH3
C.4.0体积的NH3和1.0体积的H2
D.2.0体积的NH3
11.将3mol O2加入到V L的反应器中,在高温下放电,经t1s建立了平衡体系:3O2⇌2O3,此时测知O2的转化率为30%,下列图象能正确表示气体的物质的量浓度(m)跟时间(t)的关系的是( )
A. B. C. D.
12.图为可逆反应A(g)+2B(g)⇌nC(g)(正反应放热)生成物C的浓度随压强变化并建立平衡的关系图,则n值与压强p1、p2的关系正确的是( )
A.p2>p1,n<3 B.p2>p1,n>3 C.p1>p2,n<3 D.p1>p2,n>3
13.在容积固定的密闭容器中充入一定量的X、Y两种气体,一定条件下发生可逆反应3X(g)+Y(g)⇌2Z(g),并达到平衡.已知正反应是放热反应,测得X的转化率为37.5%,Y的转化率为25%,下列有关叙述正确的是( )
A.若X的反应速率为0.2 mol•L﹣1•s﹣1,则Z的反应速率为0.3 mol•L﹣1•s﹣1
B.若向容器中充入氦气,压强增大,Y的转化率提高
C.升高温度,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
D.开始充入容器中的X、Y物质的量之比为2:1
14.在372K时,把0.5mol N2O4通入体积为5L的真空密闭容器中,立即出现红棕色.反应进行到2s时,NO2的浓度为0.02mol•L﹣1.在60s时,体系已达到平衡,此时容器内压强为开始的1.6倍.下列说法正确的是( )
A.前2 s,以N2O4的浓度表示的平均反应速率为 0.01 mol•L﹣1•s﹣1
B.在2 s时体系内的压强为开始时的1.1倍
C.在平衡时体系内含N2O40.25 mol
D.平衡时,如果压缩容器容积,则可提高N2O4的转化率
15.对于反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H<0,下列判断正确的是( )
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3
B.其他条件不变,增大压强,平衡必定向右移动
C.平衡时,SO2消耗速率必定等于O2的生成速率
D.平衡时,SO2浓度必定等于O2浓度的两倍
16.反应:L(s)+aG(g)⇌bR(g)达到平衡,温度和压强对该反应的影响如图所示,图中:压强p1>p2,x轴表示温度,y轴表示平衡混合气体中G的体积分数.据此可判断( )
A.上述反应是放热反应 B.a>b
C.上述反应是吸热反应 D.无法确定a、b的大小
17.在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:a(g)+b(g)⇌2c(g)△H1<0;x(g)+3y(g)⇌2z (g)△H2>0进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入z气体,反应器中温度升高
B.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变
D.等压时,通入惰性气体,c的物质的量不变
18.25℃时,在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中,加入过量金属锡(Sn),发生反应:Sn(s)+Pb2+(aq)⇌Sn2+(aq)+Pb(s),体系中c(Pb2+)和c(Sn2+)变化关系如图所示.下列判断正确的是( )
A.往平衡体系中加入金属铅后,c(Pb2+)增大
B.往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后,c(Pb2+)变小
C.升高温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明该反应△H>0
D.25℃时,该反应的平衡常数K=2.2
二、非选择题
19.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L•min).求:
(1)此时A的浓度c(A)= mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)= mol;
(2)B的平均反应速率v(B)= mol/(L•min);
(3)x的值为 .
20.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N204物质的量的变化曲线,请在该图中补画出该反应在60℃时N204物质的量的变化曲线.
21.现有反应:mA(g)+nB(g)⇌pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小,则:
(1)该反应的逆反应为 热反应,且m+n p(填“>”“=”“<”).
(2)减压时,A的质量分数 .(填“增大”“减小”或“不变”,下同)
(3)若加入B(体积不变),则A的转化率 ,B的转化率 .
(4)若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比将 .
(5)若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量 .
(6)若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(体积不变)时混合物颜色 ,而维持容器内压强不变,充入氖气时,混合物颜色 (填“变深”“变浅”或“不变”).
22.在一定温度下(已知在该温度下,容器内所有物质均为气态),10L密闭容器中加入5molSO2、4molO2,经10min后反应达平衡时有2molSO2发生了反应.试计算:(要求写出规范解题步骤)
(1)用O2表示该反应的反应速率;
(2)SO2的转化率;
(3)该温度下的平衡常数K(保留三位有效数字).
2016-2017学年北京市昌平区临川育人学校高二(上)期中化学试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本题包括18小题,每小题3分,共计54分)
1.某反应2AB(g)⇌C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温下能自发进行,则该反应的△H、△S应为( )
A.△H<0,△S>0 B.△H<0,△S<0 C.△H>0,△S>0 D.△H>0,△S<0
【考点】焓变和熵变.
【分析】当△G=△H﹣T•△S<0时,反应能自发进行,△G=△H﹣T•△S>0时,反应不能自发进行,据此分析.
【解答】解:化学反应能否自发进行,取决于焓变和熵变的综合判据,当△G=△H﹣T•△S<0时,反应能自发进行,
A、当△H<0,△S>0时,△G=△H﹣T•△S<0,在室温一定能自发进行,故A错误;
B、△H<0,△S<0时,在低温下能自发进行,故B错误;
C、△H>0,△S>0时,在室温下不能自发进行,在高温下能自发进行,故C正确;
D、△H>0,△S<0时,任何温度下反应都不能自发进行,故D错误.
故选:C.
2.根据以下3个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)△H=﹣Q1 kJ/mol
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)△H=﹣Q2 kJ/mol
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(g)△H=﹣Q3 kJ/mol
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( )
A.Q1>Q2>Q3 B.Q1>Q3>Q2 C.Q3>Q2>Q1 D.Q2>Q1>Q3
【考点】反应热的大小比较.
【分析】三个反应都为放热反应,物质发生化学反应时,生成液态水比生成气态水放出的热量多,反应越完全,放出的热量越多,以此解答该题.
【解答】解:已知①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)△H=﹣Q1 kJ/mol,
②2H2S(g)+O2(g)=2S (s)+2H2O(l)△H=﹣Q2 kJ/mol,
③2H2S(g)+O2(g)=2S (s)+2H2O(g)△H=﹣Q3kJ/mol,
①与②相比较,由于S→SO2放热,则Q1>Q2,
②与③相比较,由于H2O(l)→H2O(g)吸热,则Q2>Q3,
则Q1>Q2>Q3,
故选A.
3.已知H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H=﹣184.6kJ•mol﹣1,则反应HCl(g)=2H2(g)+Cl2(g)的△H为( )
A.+184.6kJ•mol﹣1 B.+92.3kJ•mol﹣1
C.﹣184.6kJ•mol﹣1 D.﹣92.3kJ•mol﹣1
【考点】有关反应热的计算.
【分析】在热化学方程式中明确写出反应的计量方程式,各物质化学式前的化学计量系数可以是整数,也可以是分数;反应热与反应方程式相互对应.若反应式的书写形式不同,则相应的化学计量系数不同,故反应热亦不同;反应方向改变,焓变数值符号改变.
【解答】解:依据热化学方程式的书写原则和方法,已知热化学方程式为:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=﹣184.6kJ•mol﹣1,
改变方向,焓变变为正值,系数除以2,焓变也除以2,得到热化学方程式为HCl(g)=H2(g)+Cl2(g)△H=+92.3kJ•mol﹣1,
故选B.
4.已知:H2(g)+F2(g)═2HF(g)△H=﹣270kJ/mol,下列说法正确的是( )
A.2L氟化氢气体分解成1L的氢气和1L的氟气吸收270kJ热量
B.1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ
C.在相同条件下,1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量
D.1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ热量
【考点】热化学方程式.
【分析】A、由热化学方程式可知2mol氟化氢气体分解成1mol的氢气和1mol的氟气吸收270kJ热量;
B、液态氟化氢的能量比气态氟化氢的能量低,根据反应热与能量关系判断;
C、反应物总能量大于生成物的总能量为放热反应,反应物总能量小于生成物的总能量为吸热反应;
D、热化学方程式中化学计量数表示物质的量,不表示分子个数.
【解答】解:A、由热化学方程式可知2mol氟化氢气体分解成1mol的氢气和1mol的氟气吸收270kJ热量,化学计量数表示物质的量,不是体积,故A错误;
B、液态氟化氢的能量比气态氟化氢的能量低,根据能量守恒,1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量大于270kJ,故B错误;
C、反应为放热反应,在相同条件下,1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量,故C正确;
D、热化学方程式中化学计量数表示物质的量,不表示分子个数,故D错误.
故选:C.
5.已知:(1)Zn(s)+O2(g)=ZnO(s)△△H=﹣348.3kJ/mol
(2)2Ag(s)+O2(g)=Ag2O(s)△H=﹣31.0kJ/mol
则Zn(s)+Ag2O(s)=ZnO(s)+2Ag(s)的△H等于( )
A.﹣317.3 kJ/mol B.﹣379.3 kJ/mol
C.﹣332.8 kJ/mol D.+317.3 kJ/mol
【考点】有关反应热的计算.
【分析】根据已知的热化学反应方程式和目标反应,利用盖斯定律来计算目标反应的反应热,以此来解答.
【解答】解:由(1)Zn(s)+O2(g)=ZnO(s)△△H=﹣348.3kJ/mol,
(2)2Ag(s)+O2(g)=Ag2O(s)△H=﹣31.0kJ/mol,
根据盖斯定律可知,
(1)﹣(2)可得Zn(s)+Ag2O(s)═ZnO(s)+2Ag(s),
则△H=(﹣348.3kJ•mol﹣1)﹣(﹣31.0kJ•mol﹣1)=﹣317.3kJ•mol﹣1,
故选:A.
6.设反应C+CO2⇌2CO(正反应吸热)反应速率为v1,N2+3H2⇌2NH3(正反应放热),反应速率为v2.对于上述反应,当温度升高时,v1、v2的变化情况为( )
A.同时增大 B.同时减小
C.v1增大,v2减小 D.v1减小,v2增大
【考点】化学反应速率的影响因素.
【分析】化学反应无论是吸热反应还是放热反应,温度升高,化学反应速率都增大,以此解答.
【解答】解:化学反应无论是吸热反应还是放热反应,温度升高,活化分子的百分含量增大,有效碰撞的次数增大,化学反应速率都增大.
故选:A.
7.密闭容器内发生氨分解反应:2NH3⇌N2+3H2.已知NH3起始浓度是2.6mol•L﹣1,4s末为1.0mol•L﹣1,若用NH3的浓度变化来表示此反应的速率,则v(NH3)应为( )
A.0.04 mol•L﹣1•s﹣1 B.0.4 mol•L﹣1•s﹣1
C.1.6 mol•L﹣1•s﹣1 D.0.8 mol•L﹣1•s﹣1
【考点】反应速率的定量表示方法.
【分析】根据v=进行计算.
【解答】解:v(NH3)===0.4 mol•L﹣1•s﹣1,
故选B.
8.在温度不变的条件下,密闭容器中发生如下反应:2SO2+O2⇌2SO3,下列叙述能够说明反应已经达到平衡状态的是( )
A.容器中SO2、O2、SO3共存
B.SO2与SO3的浓度相等
C.容器中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2:1:2
D.反应容器中压强不随时间变化
【考点】化学平衡状态的判断.
【分析】当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不再改变,由此衍生的一些物理量也不变,以此进行判断,
A、无论是否达到平衡状态都存在三种物质共存;
B、各物质的浓度大小关系取决于起始量与转化的程度,不能作为判断达到平衡的依据;
C、各物质的物质的量的多少取决于起始量与转化的程度,不能作为判断达到平衡的依据;
D、SO2与SO3的浓度不再变化,说明正逆反应速率相等.
【解答】解:反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不再改变,
A.该反应为可逆反应,无论是否达到平衡状态都存在三种物质共存的特点,故A错误;
B.平衡时各物质的浓度大小关系取决于起始量与转化的程度,不能作为判断达到平衡的依据,故B错误;
C.平衡时各物质的物质的量的多少取决于起始量与转化的程度,不能作为判断达到平衡的依据,故C错误;
D.SO2与SO3的浓度不再变化,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故D正确.
故选D.
9.一定温度下,浓度均为1mol/L的A2和B2两种气体,在密闭容器内反应生成气体C,达平衡后,测得:c(A2)=0.58mol/L,c(B2)=0.16mol/L,c(C)=0.84mol/L,则该反应的正确表达式为( )
A.2A2+B2⇌2A2B B.A2+B2⇌2AB C.A2+B2⇌A2B2 D.A2+2B2⇌2AB2
【考点】化学平衡的计算.
【分析】计算各物质的浓度变化量,利用浓度变化量之比等于化学计量数之比确定各物质的系数,再利用原子守恒确定生成物C组成,据此书写.
【解答】解:开始A2和B2两种气体的浓度均为1mol/L,在密闭容器内反应生成气体C,达平衡后,测得:c(A2)=0.58mol/L,c(B2)=0.16mol/L,c(C)=0.84mol/L,
故△c(A2)=1mol/L﹣0.58mol/L=0.42mol/L,
△c(B2)=1mol/L﹣0.16mol/L=0.84mol/L,
△c(C)=0.84mol/L,
故A2、B2、C的化学计量数之比为0.42mol/L:0.84mol/L:0.84mol/L=1:2:2,
故该反应可表示为A2+2B2⇌2C,根据原子守恒可知,C为AB2,即表达式为A2+2B2⇌2AB2,
故选D.
10.一定温度下,把2.0体积的N2和6.0体积的H2通入一个带活塞的体积可变的容器中,活塞的一端与大气相通,容器中发生如下反应:N2+3H2⇌2NH3.已知平衡时NH3的浓度是c mol•L﹣1,现按下列四种配比作为起始物质,分别充入上述容器,并保持温度不变,则达到平衡后,NH3的浓度不为c mol•L﹣1的是( )
A.1.0体积的N2和3.0体积的H2
B.2.0体积的N2、6.0体积的H2和4.0体积的NH3
C.4.0体积的NH3和1.0体积的H2
D.2.0体积的NH3
【考点】等效平衡.
【分析】因为是恒压条件下,此题考查判断全等平衡的方法,一般是将物质全部靠到一边进行极限转化,再与原反应进行比较来判断,若各物质与原来相等或者等比例,则等效,NH3的浓度不变仍为c mol•L﹣1,否则不等效,NH3的浓度不为c mol•L﹣1.
【解答】解:A、因为压强保持不变,1.0体积的N2和3.0体积的H2与2.0体积的N2和6.0体积的H2,是等效平衡,所以两种情况下NH3的浓度相同,故A不符合题意;
B、采用极限分析法,2.0体积的N2、6.0体积的H2和4.0体积的NH3,假如完全反应生成反应物,则为4.0体积的N2、12体积的H2和题目中等比例;属于等效平衡,所以两种情况下NH3的浓度相同,故B不符合题意;
C、采用极限分析法,4.0体积的NH3和1.0体积的H2,假如完全反应生成反应物,则为2.0体积的N2、7体积的H2和题目中比例不相同,不是等效平衡,所以两种情况下NH3的浓度不相同,故C符合题意;
D、采用极限分析法,2体积NH3,假如完全反应生成反应物,则为1.0体积的N2、3体积的H2,和题目中等比例NH3,属于等效平衡,所以两种情况下NH3的浓度相同,故D不符合题意,
故选:C.
11.将3mol O2加入到V L的反应器中,在高温下放电,经t1s建立了平衡体系:3O2⇌2O3,此时测知O2的转化率为30%,下列图象能正确表示气体的物质的量浓度(m)跟时间(t)的关系的是( )
A. B. C. D.
【考点】化学平衡建立的过程.
【分析】根据O2的转化率利用三段式计算平衡时各组分的浓度,
3O2⇌2O3
n(始):3 0
n(变):0.9 0.6
n(平):2.1 0.6
O2的起始浓度为,O2的平衡浓度为,O3的起始浓度为0,O3的平衡浓度为,O2的物质的量大于O3的物质的量.
【解答】解:O2的转化率为30%,则O2的消耗量为3mol×30%=0.9mol,
3O2⇌2O3
n(始):3 0
n(变):0.9 0.6
n(平):2.1 0.6
O2的起始浓度为,O2的平衡浓度为,O3的起始浓度为0,O3的平衡浓度为,
A、图象表示平衡时O2和O3的物质的量相同,与实际不符,故A错误;
B、图象表示平衡时O2和O3的物质的量相同,与实际不符,故B错误;
C、图象表示平衡时O2的物质的量大于O3的物质的量,与实际相符,故C正确;
D、图象表示平衡时O2的物质的量小于O3的物质的量,与实际不符,故D错误.
故选:C.
12.图为可逆反应A(g)+2B(g)⇌nC(g)(正反应放热)生成物C的浓度随压强变化并建立平衡的关系图,则n值与压强p1、p2的关系正确的是( )
A.p2>p1,n<3 B.p2>p1,n>3 C.p1>p2,n<3 D.p1>p2,n>3
【考点】化学平衡的影响因素.
【分析】由图象可知,压强p1先到达平衡,压强越大反应速率越快,到达平衡时间越短,故压强p1>p2,压强越大平衡时C的浓度越低,说明增大压强平衡向逆反应移动,据此解答.
【解答】解:由图象可知,压强p1先到达平衡,压强越大反应速率越快,到达平衡时间越短,故压强p1>p2,
压强越大平衡时C的浓度越低,说明增大压强平衡向逆反应移动,故n>3,
故选D.
13.在容积固定的密闭容器中充入一定量的X、Y两种气体,一定条件下发生可逆反应3X(g)+Y(g)⇌2Z(g),并达到平衡.已知正反应是放热反应,测得X的转化率为37.5%,Y的转化率为25%,下列有关叙述正确的是( )
A.若X的反应速率为0.2 mol•L﹣1•s﹣1,则Z的反应速率为0.3 mol•L﹣1•s﹣1
B.若向容器中充入氦气,压强增大,Y的转化率提高
C.升高温度,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
D.开始充入容器中的X、Y物质的量之比为2:1
【考点】化学平衡的计算.
【分析】A.化学反应速率之比等于其化学计量数之比;
B.若向容器中充入氦气,恒容容器充入惰气总压增大,反应混合物各组分浓度不变,平衡不动;
C.升高温度,正逆反应速率增大,平衡向吸热反应方向移动;
D.开始充入容器中的X、Y分别为xmol和ymol,结合转化率表示出参加反应X、Y的物质的量,物质的量变化量之比等于化学计量数之比.
【解答】解:A.化学反应速率之比等于其化学计量数之比,若X的反应速率为0.2 mol•L﹣1•s﹣1,则Z的反应速率为×0.2 mol•L﹣1•s﹣1=mol/(L•s),故A错误;
B.若向容器中充入氦气,恒容容器充入惰气总压增大,反应混合物各组分浓度不变,平衡不动,Y的转化率不变,故B错误;
C.升高温度,正逆反应速率增大,正反应为放热反应,平衡向逆反应方向移动,故C错误;
D.开始充入容器中的X、Y分别为xmol和ymol,则转化的X为37.5%×xmol,Y的转化率为25%×y mol,则:37.5%×xmol:25%×y mol=3:1,整理可得x:y=2:1,故D正确;
故选D.
14.在372K时,把0.5mol N2O4通入体积为5L的真空密闭容器中,立即出现红棕色.反应进行到2s时,NO2的浓度为0.02mol•L﹣1.在60s时,体系已达到平衡,此时容器内压强为开始的1.6倍.下列说法正确的是( )
A.前2 s,以N2O4的浓度表示的平均反应速率为 0.01 mol•L﹣1•s﹣1
B.在2 s时体系内的压强为开始时的1.1倍
C.在平衡时体系内含N2O40.25 mol
D.平衡时,如果压缩容器容积,则可提高N2O4的转化率
【考点】化学平衡的计算.
【分析】A.2秒时NO2的浓度为0.02mol/L,则N2O4的浓度变化量为0.01mol/L,根据v=计算v(N2O4);
B.2秒时NO2的物质的量为5L×0.02mol/L=0.1mol,由N2O4═2NO2可知消耗的N2O4为0.05mol,故2s时N2O4的物质的量为0.5mol﹣0.05mol=0.45mol,反应前后的物质的量之比等于压强之比;
C.设转化的N2O4的物质的量为x,则平衡时N2O4的物质的量为0.5mol﹣x,NO2的物质的量为2x,由平衡时容器内压强为开始时的1.6倍列方程计算解答;
D.平衡时,如果压缩容器容积,压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动.
【解答】解:A.2秒时NO2的浓度为0.02mol/L,则转化的N2O4的浓度为0.01mol/L,则前2秒以N2O4的浓度变化表示的平均反应速度为=0.005mol/(L.s),故A错误;
B.2秒时NO2的物质的量为5L×0.02mol/L=0.1mol,由N2O4═2NO2可知消耗的N2O4为0.05mol,故2s时N2O4的物质的量为0.5mol﹣0.05mol=0.45mol,反应前后的物质的量之比等于压强之比,则在2秒时体系内的压强为开始时的=1.1倍,故B正确,
C.设转化的N2O4的物质的量为x,则平衡时N2O4的物质的量为0.5mol﹣x,NO2的物质的量为2x,由平衡时容器内压强为开始时的1.6倍,则=1.6,解得x=0.3mol,故C错误;
D.平衡时,如果压缩容器容积,压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,即向逆反应移动,N2O4的转化率降低,故D错误,
故选:B.
15.对于反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H<0,下列判断正确的是( )
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3
B.其他条件不变,增大压强,平衡必定向右移动
C.平衡时,SO2消耗速率必定等于O2的生成速率
D.平衡时,SO2浓度必定等于O2浓度的两倍
【考点】化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断.
【分析】A、可逆反应的反应物不能完全转化;
B、加压平衡向气体体积减小的方向移动;
C、反应速率之比等于化学计量数之比;
D、平衡状态时各物质浓度比的大小决定于开始加入物质的多少.
【解答】解:A、2体积SO2和足量O2反应,必定生成小于2体积的SO3,故A错误;
B、加压平衡向气体体积减小的正方向移动,故B正确;
C、平衡时,SO2消耗速率与O2的生成速率之比为2:1,故C错误;
D、平衡状态时各物质浓度比的大小决定于开始加入物质的多少,故D错误;
故选B.
16.反应:L(s)+aG(g)⇌bR(g)达到平衡,温度和压强对该反应的影响如图所示,图中:压强p1>p2,x轴表示温度,y轴表示平衡混合气体中G的体积分数.据此可判断( )
A.上述反应是放热反应 B.a>b
C.上述反应是吸热反应 D.无法确定a、b的大小
【考点】化学平衡的影响因素.
【分析】由图象可知升高温度,G的体积分数减小,说明平衡正向移动,压强p1>p2,增大压强,G的体积分数增大,说明平衡逆向移动,以此解答该题.
【解答】解:由图象可知升高温度,G的体积分数减小,说明平衡正向移动,则正反应为吸热反应,压强p1>p2,增大压强,G的体积分数增大,说明平衡逆向移动,因L为固体,则有a<b,只有C正确.
故选C.
17.在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:a(g)+b(g)⇌2c(g)△H1<0;x(g)+3y(g)⇌2z (g)△H2>0进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入z气体,反应器中温度升高
B.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变
D.等压时,通入惰性气体,c的物质的量不变
【考点】化学平衡的影响因素.
【分析】A、等压时,通入z气体,第二反应平衡向逆反应移动,温度升高,导致第一个反应向逆反应移动;
B、等容时,通入z气体,第二反应平衡向逆反应移动;
C、等容时,通入惰性气体,各反应混合物的浓度不变;
D、等压时,通入惰性气体,体积增大,对第二个反应平衡向逆反应移动,温度升高,导致第一个反应向逆反应移动.
【解答】解:A、等压时,通入z气体,第二反应平衡向逆反应移动,温度升高,导致第一个反应向逆反应移动,但移动结果不会恢复到原温度,故平衡时温度升高,故A正确;
B、等容时,通入z气体,第二反应平衡向逆反应移动,y的物质的量浓度增大,故B正确;
C、等容时,通入惰性气体,各反应混合物的浓度不变,各反应速率不变,故C正确;
D、等压时,通入惰性气体,体积增大,对第二个反应平衡向逆反应移动,温度升高,导致第一个反应向逆反应移动,c的物质的量减小,故D错误;
故选D.
18.25℃时,在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中,加入过量金属锡(Sn),发生反应:Sn(s)+Pb2+(aq)⇌Sn2+(aq)+Pb(s),体系中c(Pb2+)和c(Sn2+)变化关系如图所示.下列判断正确的是( )
A.往平衡体系中加入金属铅后,c(Pb2+)增大
B.往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后,c(Pb2+)变小
C.升高温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明该反应△H>0
D.25℃时,该反应的平衡常数K=2.2
【考点】物质的量或浓度随时间的变化曲线.
【分析】A、金属铅是固体,不影响平衡移动;
B、加入少量Sn(NO3)2固体,溶解Sn2+浓度增大,平衡向逆反应移动;
C、升高温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明平衡向逆反应进行,据此判断;
D、由图可知,平衡时c(Pb2+)=0.1mol/L,c(Sn2+)=0.22mol/L,代入平衡常数表达式计算.
【解答】解:A、金属铅是固体,增大铅的用量,不影响平衡移动,c(Pb2+)不变,故A错误;
B、加入少量Sn(NO3)2固体,溶解Sn2+浓度增大,平衡向逆反应移动,c(Pb2+)增大,故B错误;
C、升高温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明平衡向逆反应进行,升高温度平衡向吸热反应移动,故正反应为放热反应,故C错误;
D、由图可知,平衡时c(Pb2+)=0.1mol/L,c(Sn2+)=0.22mol/L,故该温度下反应的平衡常数k==2.2,故D正确;
故选D.
二、非选择题
19.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L•min).求:
(1)此时A的浓度c(A)= 0.75 mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)= 3 mol;
(2)B的平均反应速率v(B)= 0.05 mol/(L•min);
(3)x的值为 2 .
【考点】化学反应速率和化学计量数的关系.
【分析】(1)根据化学方程和物质的量浓度的计算式思考;
(2)根据评价反应速率公式计算;
(3)根据化学方程式计算.
【解答】解:(1)5min后,n(D)=0.5mol/L×2L═1mol,
根据3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g),生成1molD要消耗1.5molA和0.5molB,
设初始时A、B的物质的量均为n,则(n﹣1.5):(n﹣0.5)═3:5,即n=3.
c(A)══0.75mol/L.故答案为:0.75;3;
(2)v(B)══0.05mol/(L•min),故答案为:0.05;
(3)n(C)═0.1mol/(L•min)×5min×2L═1mol,
n(D)=0.5mol/L×2L═1mol,
根据3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g),n(C):n(D)═1:1,
因为生成C和D的物质的量之比等化学计量数之比,所以n═2,故答案为:2.
20.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N204物质的量的变化曲线,请在该图中补画出该反应在60℃时N204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:
21.现有反应:mA(g)+nB(g)⇌pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小,则:
(1)该反应的逆反应为 放 热反应,且m+n > p(填“>”“=”“<”).
(2)减压时,A的质量分数 增大 .(填“增大”“减小”或“不变”,下同)
(3)若加入B(体积不变),则A的转化率 增大 ,B的转化率 减小 .
(4)若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比将 减小 .
(5)若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量 不变 .
(6)若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(体积不变)时混合物颜色 变深 ,而维持容器内压强不变,充入氖气时,混合物颜色 变浅 (填“变深”“变浅”或“不变”).
【考点】化学平衡的影响因素.
【分析】
达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大,说明温度升高平衡向正反应方向移动,则正反应吸热,当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小,说明压强减小平衡向逆反应方向移动,则方程式中反应物的气体的计量数之和大于生成物气体的化学计量数之和,即 m+n>p,根据外界条件对化学平衡的影响解答该题.
【解答】解:升高温度,B的转化率变大,说明此反应的正反应为吸热反应;减小压强,混合体系中c%减小,说明减压平衡向逆反应方向移动,即 m+n>p.
(1)达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大,说明温度升高平衡向正反应方向移动,则正反应吸热,逆反应为放热反应,当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小,说明压强减小平衡向逆反应方向移动,则方程式中反应物的气体的计量数之和大于生成物气体的化学计量数之和,
故答案为:放;>;
(2)减压,平衡向着方程式中气体的计量数之和增大的反应方向移动,即向着逆反应方向移动,则A的质量分数增大,故答案为:增大;
(3)在反应容器中加入一定量的B,反应物B的浓度增大,平衡向正反应方向移动,则A的转化率增大,B的转化率减小,故答案为:增大;减小;
(4)正反应吸热,则升高温度平衡向正反应方向移动,B的物质的量减小,C的物质的量增多,所以二者的浓度比值将减小,
故答案为:减小;
(5)催化剂对化学平衡移动没有影响,所以若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量不变,
故答案为:不变;
(6)B是有色物质,A、C均无色,则加入C(体积不变)时,平衡逆向移动,B的浓度增大,则混合物颜色变深;而维持容器内压强不变,充入氖气时,则体积增大,所以混合物颜色变浅,故答案为:变深;变浅.
22.在一定温度下(已知在该温度下,容器内所有物质均为气态),10L密闭容器中加入5molSO2、4molO2,经10min后反应达平衡时有2molSO2发生了反应.试计算:(要求写出规范解题步骤)
(1)用O2表示该反应的反应速率;
(2)SO2的转化率;
(3)该温度下的平衡常数K(保留三位有效数字).
【考点】化学平衡的计算.
【分析】依据化学平衡三段式列式;
2SO2+O2=2SO3
起始量(mol) 5 4 0
变化量(mol) 2 1 2
平衡量(mol) 3 3 2
根据反应速率、转化率、平衡常数的概念分别计算得到.
【解答】解:依据化学平衡三段式列式;
2SO2+O2=2SO3
起始量(mol) 5 4 0
变化量(mol) 2 1 2
平衡量(mol) 3 3 2
(1)用O2表示该反应的反应速率,V(O2)==0.010 mol/(L•min),
答:用O2表示该反应的反应速率为0.020 mol/(L•min);
(2)SO2的转化率=×100%=40%,答:SO2的转化率为40%;
(3)该温度下的平衡常数K==1.48,
答:该温度下的平衡常数K为1.48.