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- 2021-07-07 发布
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江西省宜春市宜丰县第二中学2019-2020学年高二上学期期中考试试题
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32
第一部分 选择题(共48分)
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分,每小题只有一个正确选项)
1.下列说法正确的是( )
A. 在101kPa时,1mol物质完全燃烧时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
B. 酸和碱发生中和反应生成1mol水,这时的反应热叫中和热
C. 燃烧热或中和热是反应热的种类之一
D. 在稀溶液中,1molCH3COOH和1mol NaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ
【答案】C
【解析】
【详解】A. 在101kPa时,1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,A错误;
B. 在稀溶液中强酸和强碱发生中和反应生成1mol水时放出的热量,这时的反应热叫中和热,B错误;
C. 燃烧热或中和热是反应热的种类之一,C正确;
D. 醋酸是弱电解质,存在电离平衡,电离吸热,在稀溶液中,1molCH3COOH和1mol NaOH完全中和时放出的热量小于57.3kJ,D错误;
答案选C。
2.已知反应I2(g)+H2(g)2HI(g) ΔH<0,下列说法正确的是( )
A. 降低温度,正向反应速率减小倍数大于逆向反应速率减小倍数
B. 升高温度将缩短达到平衡的时间
C. 达到平衡后,保持温度和容积不变,充入氩气,正、逆反应速率同等倍数增大
D. 达到平衡后,保持温度和压强不变,充入氩气,HI的质量将减小
【答案】B
【解析】试题分析:根据方程式可知,该反应是体积不变的放热的可逆反应,降低温度,正向反应速率减小倍数小于逆向反应速率减小倍数,平衡向正反应方向移动,A不正确;升高温度,反应速率增大,将缩短达到平衡的时间,B正确;达到平衡后,保持温度和容积不变,充入氩气,浓度不变,正、逆反应速率均不变,平衡不移动,C不正确;达到平衡后,保持温度和压强不变,充入氩气,容器的容积必然增大,但平衡不移动,HI的质量不变,D不正确,答案选B。
3.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 加入二氧化锰可使单位时间内过氧化氢分解产生氧气的量增多
B. 工业生产硫酸,通入过量的空气,提高二氧化硫的转化率
C. 久置氯水pH变小
D. Fe(SCN)3溶液中加入KSCN后颜色变深
【答案】A
【解析】
【详解】A. 加入二氧化锰可使单位时间内过氧化氢分解产生氧气的量增多,二氧化锰是催化剂,可以加快化学反应速率,但催化剂不能使平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,故选A;
B. 工业生产硫酸,通入过量的空气,使2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)平衡正向移动,提高二氧化硫的转化率,能用勒夏特列原理解释,故不选B;
C. 久置氯水,次氯酸分解为盐酸,氯气与水的反应平衡正向移动,pH变小,能用勒夏特列原理解释,故不选C;
D. Fe(SCN)3溶液中加入KSCN,SCN-浓度增大,Fe(SCN)3 Fe3++3SCN-平衡逆向移动,颜色变深,能用勒夏特列原理解释,故不选D;
答案选A。
4.A2(g)+B2(g)=2AB(g),ΔH >0。下列因素能使活化分子百分数增加的是( )
A. 降温
B. 使用催化剂
C. 增大反应物浓度
D. 增大气体的压强
【答案】B
【解析】
【详解】A.降低温度,体系的能量减小,活化分子数减小,活化分子百分数减小,A不符合题意;
B.使用催化剂可以降低反应的活化能,活化分子百分数增大,B符合题意;
C.增大反应物浓度,单位体积内的活化分子数增大,但是活化分子百分数不变,C不符合题意;
D.增大压强,单位体积内的活化分子数增大,但是活化分子百分数不变,D不符合题意;
故答案:B
5.对于反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在其他条件不变的情况下( )
A. 加入催化剂,改变了反应的途径,反应的ΔH也随之改变
B. 增大压强,正逆反应的化学反应速率都减小
C. 升高温度, 正反应化学反应速率增大, 逆反应化学反应速率减小
D. 对该反应来说,无论反应进行到何时,混合气体的总物质的量不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.催化剂通过改变反应的途径,改变反应的速率,但反应的ΔH不变,故A错误;
B. 增大压强,各物质浓度均增大,正逆反应的化学反应速率都增大,故B错误;
C. 升高温度, 有效碰撞增多,正逆反应的化学反应速率都增大,故C错误;
D. CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)反应前后气体系数和相等,对该反应来说,无论反应进行到何时,混合气体的总物质的量不变,故D正确;
答案选D。
6.在密闭容器中充入4 mol X,在一定的温度下4X(g) 3Y (g) + Z (g),达到平衡时,有30%的发生分解,则平衡时混合气体总物质的量是( )
A. 3.4 mol B. 4 mol C. 2.8 mol D. 1.2 mol
【答案】B
【解析】
平衡时混合气体总的物质的量是2.8+0.9+0.3=44mol,故B正确。
7.在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为:
2CO(g)+O2(g) 2CO2(g);△H = -566kJ·mol-1
CH4(g)+ 2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l);△H = -890kJ·mol-1
由1molCO和3molCH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为( )
A. 2912 kJ B. 2953 kJ C. 3236 kJ D. 3867 kJ
【答案】B
【解析】
【详解】根据反应式,2molCO完全燃烧时释放566kJ的热量,则1mol释放283kJ的热量,同理3molCH4完全燃烧时释放890kJ3=2670kJ,合计释放热量为2953 kJ,答案为B。
8.已知强酸与强碱在稀溶液里反应的中和热可表示为:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1对下列反应:
CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-Q1kJ·mol-1
H2SO4(浓)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-Q2kJ·mol-1
HNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(l) ΔH=-Q3kJ·mol-1
上述反应均在溶液中进行,则下列Q1、Q2、Q3的关系正确的是( )
A. Q2>Q3>Q1 B. Q2>Q1>Q3
C. Q1=Q2=Q3 D. Q2=Q3>Q1
【答案】A
【解析】
【详解】强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+OH-(aq)=H2O△H=一57.3kJ/mol;则热化学方程式HNO3(aq)+NaOH(aq)═NaNO3(aq)+H2O(l)△H=-Q3kJ•mol-1 中的Q3=57.3kJ;而由于醋酸是弱电解质,电离吸热,故热化学方程式CH3COOH(aq)+NaOH(aq)═CH3COONa(aq)+H2O(l)△H=-Q1 kJ•mol-1 中的Q1<57.3KJ;而浓硫酸稀释放热,故热化学方程式H2SO4(浓)+NaOH(aq)═Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=-Q2kJ•mol-1 中的Q2>57.3KJ,故放出的热量为Q2>Q3>Q1,故答案为A。
9.密闭容器中,反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)达平衡时,B的浓度为0.6mol/L,若保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的3倍,达新平衡时B的浓度降为0.3mol/L.下列判断正确的是
A. a+b<c+d
B. 平衡向正反应方向移动
C. D的体积分数减小
D. 达到新平衡时,A、B的浓度减小,C、D浓度增大
【答案】C
【解析】反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)达平衡时,B的浓度为0.6mol/L,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的3倍,若平衡不移动,B的浓度为0.2mol/L,而达新平衡时,B的浓度降为0.3mol/L,说明体积增大,压强减小,平衡逆向移动。A. 压强减小,平衡向气体体积增大的方向移动,现平衡逆向移动,说明逆反应方向为气体体积增大的方向,则a+b>c+d,故A错误;B. 根据上述分析可知,平衡逆向移动,故B错误;C. 平衡逆向移动,D的体积分数减小,故C正确;D. 因容器的体积增大,则达到新平衡时,A、B、C、D的浓度都比原平衡时小,故D错误;答案选C。
10.常温下,1mol化学键断裂形成气态原子所需要的能量用表示。结合表中信息判断下列说法不正确的是( )
共价键
H-H
F-F
H-F
H-Cl
H-I
E(kJ/mol)
436
157
568
432
298
A. 432kJ/mol>E(H-Br)>298kJ/mol B. 表中最稳定的共价键是H-F键
C. H2(g)→2H(g) △H=+436kJ/mol D. H2(g)+F2(g)=2HF(g) △H=-25kJ/mol
【答案】D
【解析】
【详解】A.依据溴原子半径大于氯原子小于碘原子,原子半径越大,相应的化学键的键能越小分析,所以结合图表中数据可知432 kJ/mol>E(H-Br)>298 kJ/mol,A正确;
B.键能越大,断裂该化学键需要的能量就越大,形成的化学键越稳定,表中键能最大的是H-F,所以最稳定的共价键是H-F键,B正确;
C.氢气变化为氢原子吸热等于氢气中断裂化学键需要的能量,H2→2H(g)△H=+436 kJ/mol,C正确;
D.依据键能计算反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和计算判断,△H=436kJ/mol+157kJ/mol-2×568kJ/mol=-543kJ/mol,H2(g)+F2(g) =2HF(g),△H=-543 kJ/mol
,D错误;
故合理选项是D。
11.在一定温度下,向体积恒定为2L的密闭容器里充入2mol M和一定量的N,发生如下反应:M(g)+N(g)E(g),当反应进行到4min时达到平衡,测得M的浓度为0.2mol·L-1。下列说法正确的是( )
A. 2min时,M的物质的量浓度为0.6mol·L-1
B 0~4min内,v(M)=0.8mol·L-1·min-1
C. 4min后,向容器中充入不参与反应的稀有气体,M的物质的量减小
D. 4min时,M的转化率为80%
【答案】D
【解析】
【详解】A.反应从开始到平衡的过程中,正反应速率越来越小,当进行2min时,M浓度的变化值大于0.4mol•L-1,所以2min时,M的物质的量浓度应小于0.6mol•L-1,故A错误;
B.4min时,用M表示的反应速率为:=0.2mol•L-1•min-1,故B错误;
C.恒温恒容下,充入不反应的稀有气体,各组分的浓度没有发生变化,所以正逆反应速率不变,平衡不移动,M的物质的量不变,故C错误;
D.反应开始时,M的浓度为:=1mol/L,平衡时为0.2mol•L-1,转化了0.8mol•L-1,M转化率为80%,故D正确;
故答案为D。
12.在两个恒容密闭容器中进行下列两个可逆反应:(甲)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);(乙)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。现有下列状态:①混合气体的平均相对分子质量不再改变 ②恒温时,气体的压强不再改变 ③各气体组分浓度相等 ④混合气体的密度保持不变 ⑤单位时间内,消耗水蒸气的质量与生成氢气的质量比为9:1⑥同一时间内,水蒸气消耗的物质的量等于氢气消耗的物质的量。其中能表明(甲)、(乙)容器中反应都达到平衡状态的是( )
A. ①②⑤ B. ③④⑥ C. ①⑥ D. ⑥
【答案】D
【解析】
【详解】①
由于乙反应的两边气体的系数和相同且都是气体,平均相对分子质量始终不变,所以平均相对分子质量不再不变,无法判断乙反应是否达到平衡状态,故不选①;
②乙反应的两边气体的系数和相同,反应中压强始终不变,所以压强不变无法判断乙是否达到平衡状态,故不选②;
③各气体组分浓度相等,不能判断各组分的浓度不变,无法证明反应达到了平衡状态,故不选③;
④由于乙反应的两边都是气体,容器的容积不变,密度始终不变,所以混合气体的密度保持不变,无法判断乙是否达到平衡状态,故不选④;
⑤单位时间内,消耗水质量与生成氢气质量比为9∶1,水与氢气的物质的量之比为1∶1,表示的都是正反应速率,无法判断正逆反应速率相等,故不选⑤;
⑥同一时间内,水蒸气消耗的物质的量等于氢气消耗的物质的量,说明正逆反应速率相等,能说明达到了平衡状态,故选⑥;
答案选D。
13.一定条件下,在一个体积可变的密闭容器中充入2 mol的气体A和1 mol的气体B发生反应:2A(g)+B(g)3C(g) ΔH>0。t1时刻反应达到平衡,并测得C在容器中的体积分数为φ1。t2时刻改变某一条件(其他条件不变),C在容器中的体积分数的变化如图所示,则t2时刻改变的条件是( )
A. 加入1 mol氦气
B. 加入1 mol B
C. 增大压强
D. 升高温度
【答案】D
【解析】
【详解】A. 加入1 mol氦气,由于体积可变,则容器体积增大,但反应前后气体的体积不变,所以平衡不移动,C的体积分数不变,与图像不符合,A错误;
B. 加入1 mol B,平衡向正反应方向进行,C的物质的量增加,但总的物质的量也增加,其体积分数减小,与图像不符合,B错误;
C. 反应前后气体的体积不变,所以增大压强平衡不移动,C的体积分数不变,与图像不符合,C错误;
D. 正反应吸热,升高温度平衡向正反应方向进行,C的体积分数增大,与图像吻合,D正确。
答案选D。
14.一定温度下,10mL0.40mol•L-1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A. 0~6min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol·L-1·min-1
B. 6~10min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10-2mol·L-1·min-1
C. 反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol·L-1
D. 反应至6min时,H2O2分解了50%
【答案】C
【解析】
【详解】A.0~6min时间内,生成氧气为生成氧气为=0.001mol,由2H2O22H2O+O2,可知△c(H2O2)=0.001mol×2÷0.01L=0.2mol/L,所以v(H2O2)=0.2mol/L÷6min≈0.033mol/(L•min),故A正确;
B.随着反应的进行,H2O2的浓度逐渐减小,反应速率减慢,4~6 min的平均反应速率小于0~6min时间内反应速率,故B正确;
C.由A计算可知,反应至6 min时c(H2O2)=0.4mol/L-0.2mol/L=0.2mol/L,故C错误;
D.6min内△c(H2O2)=0.2mol/L,则H2O2分解率为:×100%=50%,故D正确;
故答案为C。
15. 在容积一定的密闭容器中,可逆反应( )
A2(g)+ B2(g)xC(g) 符合下列图Ⅰ所示关系,由此推断对图Ⅱ的正确说法是
A. P3P4,Y轴表示混合气体的密度 D. P3>P4,Y轴表示混合气体的平均摩尔质量
【答案】D
【解析】试题解析:由图Ⅰ可知,温度为T1时,根据到达平衡的时间可知P2>P1,且压强越大,C的含量越高,说明平衡向正反应方向移动,正反应为气体体积减小的反应;压强为P2时,根据到达平衡的时间可知T1>T2,且温度越高,C的含量越低,说明平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应。则:P3<P4,在温度相同条件下,增大压强平衡向正反应移动,A2的转化率增大,同时升高温度平衡向逆反应移动,A2的转化率降低,图象与实际不符,故A错误;P3<P4,在温度相同条件下,增大压强平衡向正反应移动,A2的浓度降低,同时升高温度平衡向逆反应移动,A2的浓度增大,图象与实际不符,故B错误;P3>P4,在温度相同条件下,增大压强平衡向正反应移动,但混合气体的质量不变,容器的体积不变,密度不变.升高温度平衡向逆反应移动,但混合气体的质量不变,容器的体积不变,密度不变,图象与实际不相符,故C错误;P3>P4,在相同温度下增大压强平衡向正反应方向移动,混合气体的总质量不变,总的物质的量减小,混合气的平均摩尔质量增大,升高温度,平衡向逆反应方向移动,混合气体总的物质的量增大,混合气的平均摩尔质量减小,图象与实际相符,故D正确。
16.对于可逆反应A(g)+2B(g) 2C(g) ΔH>0,(A%为A平衡时百分含量)下列图象中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】该反应是一个气体体积减小的吸热反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,升高温度,平衡向正反应方向移动。
详解】A项、增大压强,平衡向正反应方向移动,正反应速率大于逆反应速率,故A错误;
B项、升高温度,平衡向正反应方向移动,反应物A%减小,故B错误;
C项、升高温度,反应速率增大,达到平衡所用时间较少,平衡向正反应方向移动,反应物A%减小,故C正确;
D项、升高温度,反应速率增大,达到平衡所用时间较少,故D错误;
故选C。
第二部分 非选择题
二、填空题(共52分)
17.氢气是一种理想的绿色能源。在101kP下,1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,请回答下列问题:
(1)该反应物的总能量___生成物的总能量(填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)氢气的燃烧热为___。
(3)该反应的热化学方程式为___。
(4)氢能的存储是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,已知:
Mg(s)+H2(g)=MgH2(s) ΔH1=-74.5kJ·mol-1
Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) ΔH2
Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3=+84.6kJ·mol-1
则ΔH2=___kJ·mol-1
【答案】(1). 大于 (2). 285.8 kJ•mol-1 (3). 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1 (4). -64.4
【解析】
【分析】(2)由①Mg(s)+H2(g)═MgH2(s)△H1=-74.5kJ•mol-1,②Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H3=+84.6kJ•mol-1,结合盖斯定律可知,②+①×2得到Mg2Ni(s)+2H2(g)═Mg2NiH4(s),以此来解答。
【详解】(1)氢气燃烧是放热反应,则该反应物的总能量大于生成物的总能量;
(2)1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,则1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为142.9kJ×2=285.8kJ,则氢气的燃烧热为285.8 kJ•mol-1;
(3)物质的量与热量成正比,结合焓变及状态可知该反应的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1;
(4)由①Mg(s)+H2(g)═MgH2(s)△H1=-74.5kJ•mol-1,②Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H3=+84.6kJ•mol-1,结合盖斯定律可知,②+①×2得到Mg2Ni(s)+2H2(g)═Mg2NiH4(s),△H2=(-74.5kJ•mol-1)×2+(+84.6kJ•mol-1)=-64.4kJ•mol-1。
18.某温度时,在一个容积为2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据,试填写下列空白:
(1)该反应的化学方程式为___。
(2)反应开始至2min,气体Z的平均反应速率为___。
(3)若X、Y、Z均为气体,反应达到平衡时:
①压强是开始时的___倍;
②达平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时 ___(填”增大”“减小”或”相等”)。
③若此时将容器的体积缩小为原来的倍,达到平衡时,容器内温度将升高(容器不与外界进行热交换),则该反应的正反应为___反应(填“放热”或“吸热”)。
(4)在一密闭容器中发生反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H<0,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。
①处于平衡状态的时间段是___(填字母代号)。
A.t0∼t1 B.t1∼t2 C.t2∼t3 D.t3∼t4 E.t4∼t5 F.t5∼t6
②判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件是:t1时刻___;t3时刻___;t4时刻___。
(填字母代号)
A. 增大压强 B.减小压强 C.升高温度 D. 降低温度 E.加催化剂 F.恒温恒容时充入氮气
③依据上述②中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是___(填字母代号)。
A.t0∼t1 B.t2∼t3 C.t3∼t4 D.t5∼t6。
【答案】(1). 3X+Y2Z (2). 0.05mol⋅L−1⋅min−1 (3). 0.9 (4). 增大 (5). 放热 (6). ACDF (7). C (8). E (9). B (10). A
【解析】
【详解】(1)随反应进行反应物的物质的量减小,生成物的物质的量增大,X、Y是反应物、Z是生成物,2分钟内X、Y、Z的变化量分别是0.3、0.1、0.2,系数比等于变化量比;反应结束各物质的物质的量为定值,反应为可逆反应,反应方程式是3X+Y2Z;
(2)反应开始至2min,气体Z平均反应速率为v(Z)= 0.05mol⋅L−1⋅min−1;
(3)①同温、同体积,压强与物质的量成正比,0.9,所以平衡时压强是开始时的0.9倍;
②反应后气体质量不变,物质的量减少,根据 ,达平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时增大;
③增大压强,平衡向气体系数和减小的方向移动,将容器的体积缩小为原来的倍,相当于加压,平衡正向移动,达到平衡时,容器内温度将升高(容器不与外界进行热交换),则该反应的正反应为放热反应;
(4) ①平衡时正逆反应速率相等,处于平衡状态的时间段是t0∼t1、t2∼t3、.t3∼t4、t5∼t6,选ACDF;
②根据图示,t1时刻正逆反应速率均突然增大,平衡逆向移动,改变的条件是升高温度,选C;t3时刻正逆反应速率同等程度增大,平衡不移动,改变条件是加入催化剂,选E;t4时刻正逆反应速率均突然减小,平衡逆向移动,改变条件是减小压强,选B。
③平衡逆向移动,氨气的百分含量减小,t1∼t2平衡逆向移动,,t3∼t4平衡不移动, t4∼t5平衡逆向移动,,t5∼t6平衡不移动,氨的百分含量最高的是t0∼t1,选A。
19.在一定条件下,可逆反应A+BmC变化如图所示。已知纵坐标表示在不同温度和压强下生成物C在混合物中的质量分数,p为反应在T2
温度时达到平衡后向容器加压的变化情况,问:
(1)温度T1________T2(填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)正反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)如果A、B、C均为气体,则m________2(填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)当温度和容积不变时,如在平衡体系中加入一定量的某稀有气体,则体系的压强________(填“增大”“减小”或“不变”),平衡_________________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。
【答案】(1). 大于 (2). 放热 (3). 大于 (4). 增大 (5). 不
【解析】
【详解】(1)由图可知,温度为T1先到达平衡,温度越高反应速率越快,到达平衡的时间越短,故T1大于T2;
(2)由图可知温度T1>T2,温度越高C%越小,故升高温度平衡向逆反应移动,故正反应为放热反应;
(3)由图可知,T2温度时达到平衡后向容器加压,C%减小,故增大压强平衡向逆反应移动,增大压强平衡向气体物质的量减小的方向移动,故m大于2;
(4)当温度和容积不变时,在平衡体系中加入一定量的某稀有气体,体系压强增大,但反应混合物的浓度不变,平衡不移动。
20.硫酸是重要的化工材料,二氧化硫生成三氧化硫是工业制硫酸的重要反应之一。
(1)将0.050molSO2和0.030molO2放入容积为1L的密闭容器中,反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.040mol·L-1
①从平衡角度分析采用过量O2的目的是___。
②该条件下反应的平衡常数K=___。
③已知:K(300℃)>K(350℃),正反应是___(填“吸”或“放”)热反应。若反应温度升高,SO2的转化率___(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图I所示。平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)___K(B)(填“大于”“等于”或“小于”,下同)。
(3)如图II所示,保持温度不变,将2molSO2和1molO2加入甲容器中,将4molSO3加入乙容器中,隔板K不能移动。此时控制活塞P,使乙的容积为甲的2倍。
①若移动活塞P,使乙的容积和甲相等,达到新平衡时,SO3的体积分数甲___乙。
②若保持乙中压强不变,向甲、乙容器中通人等质量的氦气,达到新平衡时,SO3的体积分数甲___乙。
【答案】(1). 提高二氧化硫的转化率 (2). 1600 (3). 放 (4). 减小 (5). = (6). < (7). >
【解析】
【分析】(1)①采用过量的O2,可以提高二氧化硫转化率;
②将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.040mol/L,则:
2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g)
起始浓度(mol/L):0.05 0.03 0
变化浓度(mol/L):0.04 0.02 0.04
平衡浓度(mol/L):0.01 0.01 0.04
再根据K=计算平衡常数;
③已知:K(300℃)>K(350℃),升高温度平衡常数减小,说明平衡逆向移动,而升高温度平衡向吸热反应方向移动;
(2)平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变;
(3)①甲为恒温恒容容器,若移动活塞P,使乙的容积和甲相等,为恒温恒容容器,乙中加入4mol三氧化硫相当于加入2mol三氧化硫,再加入2mol三氧化硫,增大压强,平衡正向进行,SO3的体积分数增大;
②
甲为恒温恒容容器,加入氦气总压增大,分压不变,平衡不变,乙中加入氦气为保持恒压,体积增大,压强减小,平衡逆向进行,达到新平衡时,SO3的体积分数减小。
【详解】(1)①从平衡角度分析采用过量O2的目的是,利用廉价原料提高物质转化率,加入氧气提高二氧化硫的转化率;
②将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.040mol/L,则:
2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)
起始浓度(mol/L):0.05 0.03 0
变化浓度(mol/L):0.04 0.02 0.04
平衡浓度(mol/L):001 0.01 0.04
平衡常数K===1600;
③K(300℃)>K(350℃),说明温度越高平衡常数越小,反应逆向进行,升温平衡向吸热反应方向进行,正反应为放热反应,升温平衡逆向进行,二氧化硫转化率减小;
(2)平衡常数只受温度影响,与压强无关,平衡状态由A变到B时,二者温度相同,故平衡常数K(A)=K(B);
(3)将2mol SO2和1mol O2加入甲容器中,将4mol SO3加入乙容器中,隔板K不能移动.此时控制活塞P,使乙的容积为甲的2倍,可知甲、乙中最后达到相同的平衡状态;
①若移动活塞P,使乙的容积和甲相等,增大压强,平衡正向进行,SO3的体积分数增大,SO3的体积分数甲<乙;
②甲为恒温恒容容器,加入氦气总压增大,分压不变,平衡不变,乙中加入氦气,为保持恒压,体积增大,压强减小,平衡逆向进行,达到新平衡时,SO3的体积分数减小,SO3的体积分数甲大于乙。