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- 2021-07-08 发布
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河南省南阳市2018-2019学年高二上学期期中质量评估试题
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Mg 24 Cu 64 Ag 108
第Ⅰ卷(选择题共48分)
一、选择题(本题包括16小题,每题3分,共48分,每小题只有一个选项符合题意)
1.下列物质间的反应,其能量变化符合如图的是( )
A. 甲烷的燃烧 B. 灼热的炭与二氧化碳反应
C. Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合 D. 碳酸钙的分解
【答案】A
【解析】分析:图象中反应物总能量高于生成物总能量,所以这是一个放热反应,根据常见的吸热反应和放热反应即可判断出正确答案。
详解:一般来说,物质的燃烧反应、多数的化合反应、中和反应、金属与水(或酸)反应、铝热反应等都是放热反应,而多数的分解反应,C与水(或CO2)的反应,铵盐与某些碱的反应、水解反应都是吸热反应,所以A是放热反应,其它三个都是吸热反应,故本题答案为A。
2.在做中和反应反应热的测定实验时,应使用的仪器正确的是( )
①量筒 ②托盘天平 ③烧杯 ④泡沫塑料或纸条 ⑤冷凝管 ⑥温度计 ⑦酒精灯 ⑧泡沫塑料板或硬纸板(中心有小孔) ⑨环形玻璃搅拌棒
A. ①③④⑥⑧⑨ B. ②③⑤⑥⑦⑧ C. ①②③⑥⑦⑧ D. 全部
【答案】A
【解析】
【详解】中和热测定的实验装置如图,需要温度计测定溶液温度、环形玻璃搅拌棒搅拌使溶液混合均匀,还需要量筒量取一定量的酸、碱溶液,
故选A。
3.下列说法正确的是( )
A. 1gH2和8gO2反应放出71.45kJ的热量,则氢气的燃烧热为142.9kJ·mol-1
B. C(石墨)=C(金刚石) ΔH=+1.9kJ·mol-1,说明石墨比金刚石稳定
C. HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1,则H2SO4和Ca(OH)2 反应的中和热ΔH=-2×(57.3)kJ·mol-1
D. 将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,其热化学方程式为 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH=-38.6kJ·mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】A、1g H2的物质的量为1g/2g·mol-1=0.5mol,8g O2的物质的量为8g/32g·mol-1=0.25mol,发生反应2H2+O2=2H2O,由方程式可知,0.25mol氧气完全反应需要消耗氢气为0.25mol×2=0.5mol,等于0.5mol,故氢气恰好完全反应,故放出71.45kJ热量参加反应的氢气的物质的量为0.5mol,同样条件下1mol H2在O2中完全燃烧放出的热量是:71.45kJ×1mol/0.5mol=142.6 kJ。燃烧热是在常温常压下,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,H2燃烧生成的稳定的氧化物是液态水,而题目没有指明水的状态,故A错误;
B、C(石墨)=C(金刚石) ΔH=+1.9kJ·mol-1,是吸热反应,说明石墨比金刚石能量低,能量越低越稳定,所以石墨比金刚石稳定,故B正确;
C、中和热是指在稀溶液中,强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热量,其衡量标准是生成的水为1mol,故无论稀H2SO4和Ca(OH)2反应生成的水是几摩尔,其中和热恒为57.3KJ·mol-1,故C错误;
D、N2和H2生成NH3是可逆反应, 将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3放热19.3kJ,无法确定反应的量,故D错误;
故选B。
4.某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(g)发生反应:X(g)+m Y(g)3Z(g),平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是( )
A. m=2
B. 两次平衡的平衡常数相同
C. X与Y的平衡转化率之比为1:1
D. 第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-1
【答案】D
【解析】某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(g)发生反应:X(g)+m Y(g)3Z(g),平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g),则可等效为两等效平衡体系合,在合并瞬间X、Y、Z的体积分数不变,但单位体积内体系分子总数增多,依据勒夏特列原理平衡应朝使单位体积内分子总数减小方向移动,但再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变,则说明m+1=3,故m=2,A项正确;同一化学反应的平衡常数只与温度有关,两次平衡温度不变,故两次平衡的平衡常数相同,B项正确;m=2,则起始量X与Y之比为1:2,则反应过程中由方程式可知反应的X与Y之比为1:2,故X与Y的平衡转化率之比为1:1,C项正确;m=2,则该反应为反应前后气体总量不变的反应,故第二次平衡时Z的物质的量为:4×10%=0.4mol,故Z的浓度为0.4mol÷2L=0.2mol/L,故D项错误;本题选D。
5.在恒容密闭容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。CO2(g)的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度T的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A. 反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH>0
B. 在T2时,若反应处于状态D,则一定有ν正<ν逆
C. 平衡状态A与C相比,平衡状态A的c(CO)小
D. 若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2
【答案】BD
【解析】试题分析:A.平衡状态A与C相比,C点温度高,已知△H>0,升高温度平衡正移,CO浓度减小,所以A点CO浓度大,故A错误;B.T2时反应进行到状态D,c(CO2)高于平衡浓度,故反应向逆反应进行,则一定有υ(正)<υ(逆),故B正确;C.由图可知,温度越高平衡时c(CO2)越大,说明升高温度平衡向正反应移动,升高温度平衡向吸热反应进行,故正反应是吸热反应,即△H>0,故C错误;D.该反应正反应是吸热反应,升高温度平衡向正反应移动,化学平衡常数增大,故K1<K2,故D正确;故选BD。
6.如图所示,其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O,下列说法正确的是( )
A. 甲池是电能转化为化学能的装置,乙、丙池是化学能转化电能的装置
B. 甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH-6e-+2H2O===CO32-+8H+
C. 反应一段时间后,向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度
D. 甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体
【答案】D
【解析】
【分析】丙池两端的电极材料相同,应作电解池;甲池是燃料电池,CH3OH中碳元素失电子,化合价升高,作负极,电极反应为CH3OH-6e-+8OH-===CO32-+6H2O;O2得电子,化合价降低,作正极,电极反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH-。乙池石墨电极与正极相连,作阳极;Ag电极是阴极。丙池右侧Pt与负极相连,作阴极;左侧Pt是阳极。据以上分析解答。
【详解】A项,甲池是燃料电池,属于原电池,是将化学能转化为电能的装置,乙、丙池属于电解池,是将电能转化为化学能的装置,故A项错误;
B项,甲池是燃料电池,CH3OH燃料通入的极是电池的负极,发生氧化反应,因电解质是氢氧化钾,所以电极反应不会生成氢离子,故B项错误;
C项,电解硫酸铜时,阳极放氧气,阴极析出金属铜,所以要让电解质在电解后复原,应加入氧化铜,故C项错误;
D项,丙池中,电解硝酸银时,阴极析出金属银,甲池中的正极发生的电极反应为:O2+4e﹣+2H2O=4OH-,消耗280mL(标准状况下)即0.0125molO2,转移的电子为0.05mol,阴极氢离子得电子生成氢气,致使氢氧根与镁离子结合生成氢氧化镁,则丙池生成氢氧化镁的质量为58g/mol×0.025mol=1.45g,故D项正确;
综上所述,本题选D。
7.在25℃时,将两个铂电极插入一定量的饱和硫酸钠溶液中进行电解,通电一段时间后,阴极逸出a mol气体,同时有w g Na2SO4·10H2O晶体析出,若温度不变,剩余溶液中溶质质量分数是( )
A. w/(w+18a) ×100%
B. w/(w+36a) ×100%
C. 7100w/[161(w+18a)] ×100%
D. 7100w/[161(w+36a)] ×100%
【答案】C
【解析】
【详解】电解饱和硫酸钠溶液时,阳极上氢氧根离子放电,阴极上氢离子放电生成氢气,发生反应2H2OO2↑+2H2↑,电解水后,溶液中硫酸钠过饱和导致析出晶体,剩余电解质溶液仍是饱和溶液,析出的硫酸钠晶体和电解的水组成的也是饱和溶液,
wg Na2SO4·10H2O中硫酸钠的质量=wg×142/322=71w/161g;
设电解水的质量为x:
2H2O O2↑+2H2↑,
36g 2mol
x amol
x=18ag,
饱和溶液的质量分数=
故选:C。
8.NO2 是大气的主要污染物之一,某研究小组设计如图所示的装置对NO2 进行回收利用,装置中a、b均为多孔石墨电极。下列说法正确的是( )
A. a 为电池的负极,发生还原反应
B 电子流向:a 电极→用电器→b 电极→溶液→a 电极
C. 一段时间后,b 极附近HNO3浓度增大
D. 电池总反应为4NO2 +O2 +2H2O= 4HNO3
【答案】D
【解析】通入O2的b极为正极,通入NO2的a极为负极。A项,a为电池的负极,发生失电子的氧化反应:NO2-e-+H2O=NO3-+2H+,错误;B项,电子流向:a电极→用电器→b电极,错误;C项,b极电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,生成H2O,b极附近HNO3浓度减小,错误;D项,将正负极电极反应式相加得电池总反应为4NO2+O2+2H2O=4HNO3,正确;答案选D。
9.如图所示的装置,通电一段时间后,测得甲池中某电极质量增加2.16 g,乙池中某电极上析出0.24 g某金属,下列说法正确的是( )
A. 甲池b极上析出金属银,乙池c极上析出某金属
B. 甲池a极上析出金属银,乙池d极上析出某金属
C. 某盐溶液可能是CuSO4溶液
D. 某盐溶液可能是Mg(NO3)2溶液
【答案】C
【解析】
【详解】电解过程中加池中的a电极上析出了金属银,质量为2.16g,可以计算出转移电子的物质的量为0.02mol;甲池中a电极析出了金属银,乙池中c电极为阴极析出某金属,A错误;B错误;乙池中的盐溶液若为硫酸铜溶液则可以在阴极析出金属铜,若为硝酸镁溶液则阴极没有金属析出,所以C正确,D错误;答案选C。
10.用Pt极电解含有Ag+、Cu2+和X3+各0.1 mol的溶液,阴极析出固体物质的质量m (g)与回路中通过电子的物质的量n (mol)关系如图所示。则下列氧化性强弱的判断正确的是( )
A. Ag+>X3+>Cu2+>H+>X2+
B. Ag+>Cu2+>X3+>H+>X2+
C. Cu2+>X3十>Ag十>X2+>H+
D. Cu2+>Ag+>X3+>H+>X2+
【答案】A
【解析】试题分析:由图像分析可知,实验开始即析出固体,当有0.1mol电子通过时,析出固体质量达最大,证明此时析出的固体是Ag,此后,继续有电子通过,不再有固体析出,说明X3+放电生成X2+,最后又有固体析出,则为铜。因此,氧化能力为Ag+>X3+>Cu2+;当电子超过0.4mol时,固体质量没变,说明这是阴极产生的是氢气,即电解水,说明氧化能力H+>X2+。故氧化能力为Ag+>X3+>Cu2+>H+>X2+。
11.用惰性电极电解某溶液时,发现两极只有H2和O2生成。则电解一段时间后,下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中,正确的有( )
①该溶液的PH可能增大; ②该溶液的PH可能减小; ③该溶液的PH可能不变;
④该溶液的浓度可能增大; ⑤该溶液的浓度可能不变; ⑥该溶液的浓度可能减小。
A. 三种 B. 四种 C. 五种 D. 六种
【答案】C
【解析】试题分析:用惰性电极电解某溶液时,发现两极只有H2和O2生成,这说明电解的实质是电解水。①正确,例如溶质是氢氧化钠;②正确,例如溶质可能是硫酸;③④正确,例如溶质可能是硝酸钠;⑤
也是正确的,例如如果原溶液是饱和的硫酸钠溶液等,但溶质的浓度是不可能减小的,⑥不正确,答案选C。
12.将一定量的BaCl2、CuBr2、Na2SO4三种固体物质投入到足量的水中,用铂电极进行电解,且电解时间足够长有以下结论,其中正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)( )
①溶液中几乎没有Br- ②最终溶液为无色 ③最终溶液显碱性 ④Ba2+、Na+和SO42-的浓度几乎没有变化
A. ①②③ B. ③④ C. ①④ D. 均正确
【答案】A
【解析】
【详解】将一定量的BaCl2、CuBr2、Na2SO4三种固体物质投入到足量的水中,Ba2+和SO42-要反应,用铂电极进行电解,且电解时间足够长,阳极放电次序:Br->Cl-,阴极Cu2+>H+,(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)
①电解CuBr2,生成铜单质与溴单质,且溴单质在水中的溶解度小,所以溶液最后几乎没有溴离子,故正确;
②电解CuBr2,生成铜单质与溴单质,在溶液中有颜色的离子是铜离子,而在电解足够长的时间里铜完全被还原附着在铂电极表面,所以溶液最后几乎没有颜色,故正确;
③在电解KCl时,其实是在电解氯化氢,而氢离子来源就是由水电离出来的。水在电离出氢离子的同时就要电离出氢氧根离子,在足够长的时间里,氢氧根积累了很多,且无弱碱生成,溶液就显碱性,故正确;
④这三种离子的物质的量是没有改变的,但是在电解Na2SO4(其实是电解水),KCl时,都有水的消耗,溶液的体积肯定有变化,所以体积减小,物质的量不变,浓度要增大,而不是没有变化,故错误。
故选A。
13.在一个6L的密闭容器中,放入3LX(g)和2LY(g),在一定条件下发生下列反应:4X(g)+3Y(g)⇌2Q(g)+nR(g)达到平衡后,容器内温度不变,混合气体的压强比原来增加5%,X的浓度减小1/3,则该反应方程式中的n的值是( )
A. 3 B. 4 C. 5 D. 6
【答案】D
【解析】
【分析】在相同温度和压强下,相同体积的气体具有相同的分子数,即分子个数比=体积比。
【详解】解法一:在相同温度和压强下,相同体积的气体具有相同的分子数,即分子个数比=体积比;反应至平衡状态X的浓度减小1/3,说明至平衡时,X的反应消耗量为3L×1/3=1L
反应后6L反应物中剩余气体的体积为:6L-1L-3/4L=17/4L
达到平衡后,容器内温度不变,混合气体的压强比原来增加5%,即说明原来压强若为1,则平衡是压强应为1.05.在恒温恒容下,气体的压强之比等于气体的物质的量之比.
所以6L:(17/4L+2/4L+n/4L)=1:1.05
由上述关系可解得n=6。
故选D。
解法二、在一定温度下的密闭容器中,反应后压强增大了,说明气体是物质的量增加了,所以生成物的气体计量数之和大于反应物的气体计量数之和,即2+n>4+3,即n>5,故选D。
14.25 ℃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ΔH>0
D. 25 ℃时,该反应平衡常数K=2.2
【答案】D
【解析】
【详解】A、金属铅是固体,增大铅的用量,不影响平衡移动,c(Pb2+)不变,错误;
B、加入少量SnNO3)2固体,Sn2+浓度增大,平衡向逆反应移动,c(Pb2+)增大,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,ΔH<0,错误;
D、根据图像知25 ℃时,该反应的平衡常数K=c(Sn2+)/ c(Pb2+)=0.22mol/L÷0.10mol/L=2.2,正确。
答案选D。
15.在等温、等容条件下,有下列气体反应:2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g)。现分别从两条途径建立平衡:Ⅰ.A和B的起始浓度均为2mol/L;Ⅱ.C和D的起始浓度分别为2 mol/L和6 mol/L。下列叙述正确的是 ( )
A. 达到平衡时,Ⅰ途径的反应速率V(A)等于Ⅱ途径的反应速率V(A)
B. 达到平衡时,第Ⅰ条途径混合气体的密度与第Ⅱ条途径混合气体的密度相同
C. Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的体积分数相同
D. Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的体积分数不同
【答案】C
【解析】试题分析:本题可认为是等效平衡问题。Ⅰ途径最终所达到的平衡与C和D的起始浓度分别为1 mol/L和3 mol/L最终所达到的平衡属于等同平衡,由于该气体反应是一个反应前后气体总体积不变的反应,故Ⅱ途径最终所达到的平衡与Ⅰ途径最终所达到的平衡,可以认为是加压后不移动的平衡。所以(A)(B)(D)都不正确。其中达到平衡时,Ⅰ途径的反应速率V(A)小于Ⅱ途径的反应速率V(A);达到平衡时,第Ⅰ条途径混合气体的密度是第Ⅱ条途径混合气体的密度的一半,所以答案选C。
16.在容积为2L的恒容密闭容器中,一定温度下,发生反应:aM(g)+bN(g) cQ(g),气体M、N、Q的物质的量随时间的变化如图所示,则下列叙述正确的是( )
A. 该温度下此反应的平衡常数的值K=25/4
B. 平衡时,M的转化率为50℅,若条件改为恒温恒压,则达平衡时M的转化率小于50℅
C. 若开始时向容器中充入2molM和1molN,达到平衡时,M的体积分数小于50℅
D. 在5min时,再向体系中充入少量He,重新达到平衡前v(正)>V(逆)
【答案】C
【解析】试题分析:△n(M)=0.8mol-0.4mol=0.4mol,△n(N)=0.4mol-0.2mol=0.2mol,△n(Q)=0.2mol,所以a:b:c=2:1:1,化学方程式为2M(g)+N(g)Q(g),A.平衡时,c(M)=0.4mol÷2L=0.2mol/L,c(N)=c(Q)=0.2mol÷2L=0.1mol/L,K===25,故A错误;B.平衡时,M的转化率为50%,若条件改为恒温恒压,由于正方应是体积减小的可逆反应,因此保存恒温恒压有利于平衡向正反应方向进行,则达平衡时M的转化率大于50%,故B错误;C.在该条件下,M的体积分数为:×100%=50%。由于该反应前气体体积大于反应后气体体积,充入比原反应更多的反应物时,可逆反应进行程度比原平衡大,所以M的体积分数小于50%,故C正确;D.向体系中充入少量He,化学平衡不移动,即v(正)=v(逆),故D错误,答案选C。
第Ⅱ卷非选择题(共52分)
二、非选择题(共5个大题,共计52分)
17.(1)在一个绝热、容积不变的密闭容器中发生可逆反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0,下列各项能说明该反应已经达到平衡状态的是______
A.容器内气体密度保持不变
B.容器内温度不再变化
C.断裂1mol键的同时,生成6molN-H键
D.反应消耗N2、H2与产生NH3的速率之比1:3:2
(2)已知:①Zn(s)+1/2O2(g)=ZnO(s) △H=-348.3kJ·mol-1
②2Ag(s)+1/2O2(g)=Ag2O(s)△H=-31.0kJ·mol-1
则 Zn(s)+Ag2O(s)=ZnO(s)+2Ag(s)的△H=_____kJ·mol-1
(3)已知两个热化学方程式
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6 kJ·mol-1
现有0.2mol炭粉和H2组成悬浮气,使其在O2中完全燃烧,共放出63.53kJ的热量,则炭粉与H2的物质的量之比是________
【答案】(1). B (2). -317.3 (3). 1:1
【解析】
【分析】(1)当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化,解题时要注意,选择判断的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态;
(2)根据盖斯定律①-②计算;
(3)设C和H2的物质的量分别为x、y,x+y=0.2,根据热化学方程式计算有393.5x+1/2×483.6=63.53,据此计算x:y;
【详解】(1)A.根据质量守恒,反应前后混合气体的质量不变,容器的体积不变,所以混合气体的密度始终不变,不能证明该反应是否达到平衡状态,故A错误;
B.该反应放热,容器内温度不再变化,能证明该反应是达到平衡状态,故B正确;
C.断裂1mol N≡N键的同时,生成6mol N-H键,表示的都是正反应速率,无法判断平衡状态,故C错误;
D.无论反应是否平衡,反应消耗N2、H2与产生NH3的速率之比1:3:2,不能证明该反应达到平衡状态,故D错误;
故选B;
(2)已知:①Zn(s)+1/2O2(g)=ZnO(s) △H=-348.3kJ·mol-1
②2Ag(s)+1/2O2(g)=Ag2O(s)△H=-31.0kJ·mol-1
盖斯定律①-②得到 Zn(s)+Ag2O(s)=ZnO(s)+2Ag(s)的△H=-348.3 kJ·mol-1-(-31.0 kJ·mol-1)=-317.3kJ·mol-1;
(3)设C和H2的物质的量分别为x、y,x+y=0.2,根据热化学方程式计算有393.5x+1/2×483.6=63.53,解得x=y=0.1mol,即x:y=1:1。
18.A是由导热材料制成的密闭容器,B是一耐化学腐蚀且易于传热的气球。关闭K2,将等量且少量的NO2通过K1、K3分别充入A、B中,反应起始时,A、B的体积相同。(已知:2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0)
(1)一段时间后,反应达到平衡,此时A、B中生成N2O4的速率是vA______vB(填“>”、“<”或“=”);若打开活塞K2,气球B将______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)关闭活塞K2,若在A、B中再充入与初始量相等的NO2,则达到平衡时,NO2
的转化率αA将________(填“增大”、“减小”或“不变”);若分别通入等量的氖气,则达到平衡时,A中NO2的转化率将________,B中NO2的转化率将______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)室温下,若A、B都保持体积不变,将A套上一个绝热层,B与外界可以进行热传递,则达到平衡时,______中的颜色较深。
(4)若在容器A中充入4.6 g的NO2,达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5,则平衡时N2O4的物质的量为___________________。
【答案】(1). < (2). 变小 (3). 增大 (4). 不变 (5). 变小 (6). A (7). 0.02mol
【解析】
【详解】(1)根据装置可知,A是保持恒温恒容的,B是保持保持恒温恒压的。由于该反应是体积减小的放热的可逆反应,所以A中的压强在反应过程中减小,所以A中的反应速率小于B中的反应速率。若打开活塞K2,则相当于整套装置是恒温恒压的,所以气球B将减小;(2)在加入等量的NO2气体,则A是相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,转化率增大。若通入等量的Ne气,则A中物质的浓度不变,平衡不移动,转化率不变;而B是压强不变的,所以容器容积增大,物质的浓度减小,平衡向逆反应方向进行,转化率减小;
(3)该反应为放热反应,将A套上—个绝热层,相当于给A加热,平衡逆向移动,NO2的浓度增大,A中的颜色较深;
(4)4.6g的NO2的物质的量为0.1mol,n(总)=4.6g÷57.5g/mol=0.08mol,利用三段式解题:
2NO2N2O4
开始 0.1 0
变化 2x x
平衡 0.1-2x x
0.1-2x+x=0.08
x=0.02
19.在一定体积的密闭容器中进行化学反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示
请回答下列问题:
(1)该反应的正反应为______(填“吸热”或“放热”)反应,
(2)某温度下,在2L的密闭容器中,加入 1molCO2和 1mol H2,充分反应达平衡时,CO的平衡浓度为0.25mol/L,试判断此时的反应温度为________
(3)若在(2)所处的温度下,在1L的密闭容器中,加入2moCO2和3 mol H2,则充分反应达平衡时,H2的物质的量______
A.等于1.0mol B.大于1.0mol
C.大于0.5mol,小于1.0mol D.无法确定
【答案】(1). 吸热 (2). 830 (3). B
【解析】
【分析】(1)由表中数据可知,温度越高平衡常数越大,说明升高温度平衡向正反应移动,温度升高平衡向吸热反应移动;
(2)计算平衡时各物质的量的浓度,再根据k=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2)计算平衡常数判断温度;
(3)令平衡时参加反应的CO2的物质的量为ymol,则:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
开始(mol):2 3 0 0
变化(mol):y y y y
平衡(mol):2-y 3-y y y
再根据平衡常数k=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2)=1列方程计算解答.
【详解】(1)由表中数据可知,温度越高化学平衡常数越大,升高温度平衡向正反应移动,温度升高平衡向吸热反应移动,故该反应正反应是吸热反应;
(4)某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molCO2和1molH2充分反应达平衡时,CO平衡浓度为0.25mol·L-1,则:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
起始浓度(mol):0.5 0.5 0 0
变化浓度(mol):0.25 0.25 0.25 0.25
平衡浓度(mol):0.25 0.25 0.25 0.25
平衡常数K= =1,
故所处温度为830℃;
令平衡时参加反应的CO2的物质的量为ymol,则:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
开始(mol):2 3 0 0
变化(mol):y y y y
平衡(mol):2-y 3-y y y
再根据平衡常数k=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2)=1
则平衡常数K= =1,解得y=1.2,故平衡时H2的物质的量为3mol-1.2mol=1.8mol。
故选B。
20.人民网报道,浙江温岭一河流氨氮超标五倍,河水黑如墨水。氮氧化物污染日益严重,请分析下列有关NO、NO2等的试题,然后填空。
(1)下图所示为N2(g)和O2(g)生成NO(g)过程中的能量变化。
由上图写出N2(g)和O2(g)生成NO(g)的热化学反应方程式____________
(2)下图是1 mol NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式________________________.
(3)已知:在298K、101kPa下,由稳定的单质生成1mol化合物的反应热叫做该化合物的生成热。如图为氧族元素(除钋外)的氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图
①请归纳:非金属元素的气态氢化物的稳定性与氢化物的生成热(ΔH)之间的关系______________________________
②写出硒化氢在298K、101kPa时发生分解反应的热化学反应方程式__________
【答案】(1). N2(g) + O2(g)=2NO(g)ΔH =+180 kJ/mol (2). NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)ΔH=-234 kJ/mol (3). 非金属元素的气态氢化物越稳定,ΔH越小,反之亦然 (4). H2Se(g)=H2(g)+Se(s) ΔH=-81 kJ/mol
【解析】
【详解】(1)由图:N≡N键的键能为946kJ·mol-1,反应热=反应物总键能-生成物总键能=946kJ·mol-1+498kJ·mol-1-2×632kJ·mol-1=180 kJ·mol-1,热化学方程式为:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180 kJ·mol-1;
(2)由图,1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO放出热量368kJ-134kJ=234kJ,反应热化学方程式为NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJ·mol-1;
(3)①非金属元素氢化物的稳定性与生成1mol氢化物时的△H的关系为:根据元素周期律,同一主族元素非金属性越强,生成气态氢化物越容易,气态氢化物越稳定;而根据热力学,能量越低越稳定,a、b、c、d依次为H2Te、H2Se、H2S、H2O,
即:非金属元素氢化物越稳定,△H越小,反之亦然;
由①可知,b为硒化氢的生成热数据,则硒化氢分解放热,且△H=-81kJ·mol-1,所以硒化氢发生分解反应的热化学反应方程式为H2Se(g)=Se(s)+H2(g)△H=-81kJ·mol-1。
21.氮的重要化合物如氨(NH3)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等,在生产、生活中具有重要作用。
(1) 利用NH3的还原性可消除氮氧化物的污染,相关热化学方程式如下:
H2O(l)=H2O(g) △H1=44.0 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2=229.3 kJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H3=-906.5 kJ·mol-1
4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l) △H4
则△H4= kJ·mol-1。
(2) 使用NaBH4为诱导剂,可使Co2+与肼在碱性条件下发生反应,制得高纯度纳米钴,该过程不产生有毒气体。
① 写出该反应的离子方程式: 。
② 在纳米钴的催化作用下,肼可分解生成两种气体,其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如下图1所示,则N2H4发生分解反应的化学方程式为: ;为抑制肼的分解,可采取的合理措施有 (任写一种)。
图1 图2
(3) 在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如上图2所示。
① 氮化硅的化学式为 。
② a电极为电解池的 (填“阴”或“阳”)极,写出该电极的电极反应式: ;电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质,该气体的分子式是 。
【答案】(1)-2317.0(2)①Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O ②3N2H4N2+4NH3降低温度。(3)①Si3N4② 阳 NH4++3F--6e-=NF3+4H+F2。
【解析】试题分析: (1)根据盖斯定律分析,反应③-②×5-①×6得热化学方程式为4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l) △H4=-906.5-(229.3×5)-(44×6)= -2317.0KJ/mol(2)①根据题意,钴元素的化合价减低,所以氮元素化合价升高,只能为0价,即为氮气,据此分析还有水生成,根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O ②使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气,即肼分解生成氨气,依据元素守恒可知,另外一种产物为氮气,所以方程式为3N2H4N2+4NH3;从图分析,温度越高,肼的体积分数含量约滴,所以要抑制肼的分解,应降低温度。(3)①氮化硅中氮的非金属性强于硅,硅显+4价,氮显-3价,所以氮化硅的化学式为Si3N4②
由图2可知,氢离子在b极上得到电子生成氢气,所以b为阴极,a为阳极。阳极铵根离子失去电子生成三氟化氮,电极反应为 NH4++3F--6e-=NF3+4H+;依据电解原理可知,氟离子也可能失去电子生成氟单质,所以氧化性较强的单质为氟气。