2021版高考化学一轮复习专题质量评估七含解析苏教版 18页

专题质量评估(七)(专题7)‎ ‎(90分钟　100分)‎ 一、单项选择题(本大题共14小题,每小题2分,共28分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)‎ ‎1.下列说法正确的是 (　　)‎ A.自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小 B.凡是放热反应都是自发的,因为吸热反应都是非自发的 C.反应2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔH>0‎ D.常温下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0‎ ‎【解析】选D。反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的,若ΔH<0,ΔS>0,则一定能自发进行,若ΔH>0,ΔS<0,则一定不能自发进行,若ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0,‎ ΔS>0,则可能自发进行,是否自发和温度有关,A、B两项错误;C项ΔS<0,能自发,说明ΔH<0,C项错误;D项反应的ΔS>0,若ΔH<0,则一定能自发,题给常温不自发,说明ΔH>0,D项正确。‎ ‎2.某温度下,浓度都是1 mol·L-1的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成气体Z,经t min后,测得各物质的浓度分别为c(X2)=0.4 mol·L-1,c(Y2)=‎ ‎0.6 mol·L-1,c(Z)=0.4 mol·L-1,则该反应的化学方程式可表示为 (　　)‎ A.2X2+3Y22X2Y3‎ B.3X2+2Y22X3Y2‎ C.X2+2Y22XY2‎ D.2X2+Y22X2Y ‎【解析】选B。由题意知X2、Y2、Z的浓度变化分别为0.6 mol·L-1、0.4 mol·L-1、0.4 mol·L-1,故化学方程式中化学计量数之比为3∶2∶2,结合原子守恒知B项正确。‎ ‎3.将FeCl3溶液和KI溶液混合,发生反应:‎ ‎2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq)。下列各项能判断上述可逆反应达到平衡状态的是 (　　)‎ A.溶液颜色不再变化 B.c(K+)不再变化 C.c(Fe3+)与c(Fe2+)之和不再变化 18‎ D.v正(I-)=2v正(I2)‎ ‎【解析】选A。A项,溶液颜色不再变化,说明Fe3+、Fe2+及I2的浓度不再变化,反应达到平衡状态;B项,钾离子浓度始终不变,因此c(K+)不变不能用于判断反应是否达到平衡状态;C项,由铁元素守恒知,铁离子和亚铁离子的浓度之和始终不变,因此c(Fe3+)与c(Fe2+)之和不变不能用于判断反应是否达到平衡状态;D项,v正(I-)和v正(I2)同为正反应速率,v正(I-)=2v正(I2)不能用于判断反应是否达到平衡状态。‎ ‎4.美国亚利桑那州大学(ASU)和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶,原理为2H2O(g)2H2(g)+O2(g)。有关该反应的说法正确的是 ‎(　　)‎ A.ΔH<0‎ B.ΔS<0‎ C.化学能转变为电能 D.氢能是理想的绿色能源 ‎【解析】选D。该反应是熵增的吸热反应,太阳能转化为化学能。‎ ‎5.在密闭容器中发生可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),以下是不同情况下的反应速率,其中最快的是 (　　)‎ A.v(O2)=0.001 mol·L-1·s-1‎ B.v(NH3)=0.002 mol·L-1·s-1‎ C.v(H2O)=0.003 mol·L-1·s-1‎ D.v(NO)=0.008 mol·L-1·s-1‎ ‎【解析】选D。对应同一个化学反应,用不同的物质表示其反应速率数值是不同的,但表示的意义是相同的。因此在比较反应速率时需要换算成用同一种物质来表示,然后才能直接比较数值大小。若都用氨气表示其反应速率,则A、B、C、D分别为0.000 8 mol·L-1·s-1、0.002 mol·L-1·s-1、0.002 mol·L-1·s-1、‎ ‎0.008 mol·L-1·s-1。‎ ‎6.某科研小组为研究外界条件对反应速率的影响,对乙烯与酸性KMnO4溶液反应进行实验,相关数据如图所示。下列判断不正确的是 (　　)‎ 18‎ A.在0～50 min之间,pH=2和pH=4时KMnO4的转化率相等 B.溶液酸性越强,溶液褪色越快 C.向溶液中加入少量KMnO4粉末,反应速率加快 D.在20～25 min之间,pH=6时KMnO4的反应速率为0.04 mol·L-1·min-1‎ ‎【解析】选D。从图中可以看出,pH=2和pH=4在50 min时,KMnO4的浓度都等于零,KMnO4完全反应,转化率都为100%,A选项正确;溶液酸性越强,pH越小,单位时间内KMnO4的浓度变化越大,反应速率越快,B选项正确;加入KMnO4粉末,反应物的浓度增大,反应速率加快,C选项正确;在20～25 min之间,pH=6时,Δc(KMnO4)‎ ‎=2×10-5 mol·L-1,v(KMnO4)==4×10-6 mol·L-1·min-1,D选项错误。‎ ‎7.一定条件下,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。下列有关叙述正确的是 ‎(　　)‎ A.升高温度,v(正)变大,v(逆)变小 B.恒温恒容,充入O2,O2的转化率升高 C.恒温恒压,充入N2,平衡不移动 D.恒温恒容,平衡前后混合气体的密度保持不变 ‎【解析】选D。升高温度,正、逆反应速率均增大,A项错误;恒温恒容充入O2,O2的转化率减小,B项错误;恒温恒压,充入N2,平衡体系中各物质浓度减小,相当于减小压强,平衡逆向移动,C项错误;平衡前后气体总质量不变,在恒容条件下,由公式ρ=,可知混合气体的密度不变,D项正确。‎ 18‎ ‎8.一定温度下,将1 mol A和1 mol B气体充入2 L恒容密闭容器中,发生反应A(g)+B(g)xC(g)+D(s),t1时达到平衡,在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件,测得容器中气体C的浓度随时间变化如图所示,正确的是 (　　)‎ A.方程式中x=1‎ B.t2时刻改变是使用催化剂 C.t3时刻改变是移去少量物质D D.t1～t3间该反应的平衡常数均为4‎ ‎【解析】选D。平衡时C的浓度是0.5 mol·L-1,即C的物质的量是1 mol,由于开始时反应物都是1 mol,可逆反应不可能完全转化,所以x一定不是1,选项A不正确;根据题中图象可知,t2时C的浓度突然增大,所以改变的条件不可能是使用催化剂,而应该是压强,选项B不正确;D是固体,改变固体的质量,平衡不移动,选项C不正确;t2时,C的浓度突然变大,只能是增大压强,但之后浓度没有发生变化,说明压强对平衡没有影响,物质D又是固体,说明x=2,温度不变,=,由方程式可得===4,D项正确。‎ ‎9.甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一,该过程的主要反应是CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。其他条件相同,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ)作用下反应相同时间后,体系中CO含量随反应温度的变化如图所示。下列说法正确的是 (　　)‎ A.相同条件下,催化剂Ⅱ催化效率更高 B.b点表示上述反应在对应条件下的平衡状态 18‎ C.根据图象,无法判断该反应是否为吸热反应 D.该反应平衡常数表达式为K=‎ ‎【解析】选C。其他条件相同,相同温度时催化剂Ⅰ生成CO的量更多,故催化剂Ⅰ的催化效率更高,A项错误;催化剂不影响可逆反应的限度,所以温度相同的条件下,两者的平衡状态相同,即应为相交的点,所以b点不是平衡状态,B项错误;由于图象显示交点前均没有达到平衡,所以无法判断该反应的热效应(应先达到化学平衡且平衡又发生移动,才能根据其推断),C项正确;气态的水也要写进平衡常数表达式,D项错误。‎ ‎10.已知X(g)+Y(g)2Z(g)　ΔH<0。反应发生后,t1时达到平衡,t2时改变条件,t3时达到新平衡,则t2时改变的条件可能是 (　　)‎ A.升高温度　　　　　 B.减小Z的浓度 C.增大压强 D.增大X或Y的浓度 ‎【解析】选A。由图可知t2后,Z的浓度减小,X或Y浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动。A项,升高温度,平衡向逆反应方向移动,正确;B项,减小Z的浓度,平衡正向移动,X、Y的浓度逐渐减小,错误;C项,增大压强是通过缩小体积实现,此时Z、X、Y的浓度均应瞬间增大,曲线出现断点,且平衡不移动,错误;D项,增大X或Y浓度,t2时X或Y浓度应瞬间增大,曲线出现断点,且平衡向正反应方向移动,错误。‎ ‎11.在一定温度下,体积不变的密闭容器中发生如下反应:CO2(g)+H2(g)‎ CO(g)+H2O(g)。已知在此条件下,3 mol CO2和1 mol H2充分反应达到平衡时,H2的转化率为75%。若在此条件下加入4 mol CO2和1 mol H2,则达到平衡时CO和H2O的物质的量之和为 (　　)‎ A.1.5 mol　　　　　　 B.1.6 mol ‎ C.1.8 mol D.2.5 mol ‎ 18‎ ‎【解析】选B。根据三段式有:‎ ‎　　　　　　CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)‎ 起始量/mol 3 1 0 0‎ 变化量/mol 0.75 0.75 0.75 0.75‎ 平衡量/mol 2.25 0.25 0.75 0.75‎ K==1‎ 设在此条件下CO2的变化量为x mol ,则:‎ ‎　　　　　　CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)‎ 起始量/mol 4 1 0 0‎ 变化量/mol x x x x 平衡量/mol 4-x 1-x x x K==1,解得x=0.8,则达到平衡时CO和H2O的物质的量之和为0.8×‎ ‎2 mol =1.6 mol。‎ ‎12.T ℃时,在一固定容积的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)C(s)　ΔH<0,按照不同配比充入A、B,达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示,下列判断正确的是 (　　)‎ A.T ℃时,该反应的平衡常数值为4‎ B.c点没有达到平衡,此时反应向逆向进行 C.若c点为平衡点,则此时容器内的温度高于T ℃‎ D.T ℃时,直线cd上的点均为平衡状态 ‎【解析】选C。由A(g)+B(g)C(s)　ΔH<0知,平衡常数K==‎ 18‎ ‎=0.25,A错误;依据图象可知,c点浓度商Qc0;反应中固体变为气体,混乱度增大,ΔS>0,根据ΔG=ΔH-TΔS可知反应在高温下自发进行;C正确,反应中生成的氨和二氧化碳的浓度之比为2∶1,总浓度为2.4×10-3 mol·L-1,所以氨的浓度为1.6×‎ ‎10-3 mol·L-1,二氧化碳的浓度为8.0×10-4 mol·L-1,所以平衡常数K=(1.6×‎ ‎10-3)2×8.0×10-4≈2.0×10-9;D错误,压缩容器体积,气体压强增大,平衡向逆向移动,氨基甲酸铵质量增加。‎ ‎14.K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2(橙色)+H2O2Cr(黄色)+2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:‎ 18‎ 结合实验,下列说法不正确的是 (　　)‎ A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄 B.②中Cr2被C2H5OH还原 C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强 D.若向④中加入70% H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色 ‎【解析】选D。在平衡体系中加入酸,平衡逆向移动,重铬酸根离子浓度增大,橙色加深,加入碱,平衡正向移动,溶液变黄,故A正确;②中重铬酸钾氧化乙醇,重铬酸钾被还原,故B正确;②是酸性条件,④是碱性条件,酸性条件下氧化乙醇,而碱性条件不能,说明酸性条件下K2Cr2O7溶液氧化性强,故C正确;若向④溶液中加入70%的硫酸至过量,溶液为酸性,可以氧化乙醇,溶液变绿色,故D错误。‎ 二、非选择题(本大题共7小题,共72分)‎ ‎15.(10分)已知CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=Q,其平衡常数随温度变化情况如下表所示:‎ 温度/℃‎ ‎400‎ ‎500‎ ‎850‎ 平衡常数 ‎9.94‎ ‎9‎ ‎1‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)上述反应的化学平衡常数表达式为________,该反应的Q________(填“>”或“<”)0。 ‎ ‎(2)850 ℃时,向体积为10 L的反应器中通入一定量的CO和H2O(g),发生上述反应,CO和H2O(g)的浓度变化如图所示。则0～4 min时平均反应速率v(CO)=‎ ‎________。 ‎ 18‎ ‎(3)若在500 ℃时进行上述反应,且CO、H2O(g)的起始浓度均为0.02 mol·L-1,该条件下,CO的最大转化率为________。 ‎ ‎(4)若在850 ℃时进行上述反应,设起始时CO和H2O(g)共为1 mol ,其中水蒸气的体积分数为x,平衡时CO的转化率为y,试推导y随x变化的关系式:‎ ‎_______________________________________________________。 ‎ ‎【解析】(1)平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,故K=。依据表中数据分析,升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,故正反应为放热反应,ΔH<0。‎ ‎(2)v(CO)==0.03 mol·L-1·min-1。‎ ‎(3)设CO的浓度变化量为a,则:‎ ‎　　　　　　 CO(g) + H2O(g)H2(g)+CO2(g)‎ 起始/(mol·L-1) 0.02 0.02 0 0‎ 转化/(mol·L-1) a a a a 平衡/(mol·L-1) 0.02-a 0.02-a a a 代入500 ℃时平衡常数的表达式,K===9,解得a=0.015,CO的最大转化率为×100%=75%。‎ 18‎ ‎(4)因850 ℃时反应平衡常数为1,起始时水的物质的量为x mol ,CO的物质的量为(1-x) mol ,反应容器的容积设为1 L,则:‎ 所以平衡常数K==1,解得y=x。‎ 答案:(1)K=　<‎ ‎(2)0.03 mol·L-1·min-1　(3)75%　(4)y=x ‎16.(10分)反应A(g)B(g)+C(g)在容积为1.0 L 的密闭容器中进行,A的初始浓度为0.050 mol·L-1。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。回答下列问题:‎ ‎(1)上述反应的温度T1________T2,平衡常数K(T1)________K(T2)。(填“大于”“小于”或“等于”) ‎ ‎(2)若温度T2时,5 min后反应达到平衡,A的转化率为70%,则:‎ ‎①平衡时体系总的物质的量为________。 ‎ ‎②反应的平衡常数K=________。 ‎ ‎③反应在0～5 min区间的平均反应速率v(A)=________。 ‎ ‎【解析】(1)温度越高反应速率越快,到达平衡的时间越短,根据图象可知T1小于T2。由图象看出温度越高,到达平衡时c(A)越小,说明升高温度平衡向着正反应方向移动,即正反应为吸热反应,K(T1)小于K(T2)。‎ ‎(2)‎ 18‎ ‎①平衡时体系总的物质的量为(0.015+0.035+0.035)mol·L-1×1.0 L=0.085 mol。‎ ‎②反应的平衡常数K=≈0.082。‎ ‎③v(A)==0.007 mol·L-1·min-1。‎ 答案:(1)小于　小于　(2)①0.085 mol ‎②0.082　③0.007 mol·L-1·min-1‎ ‎17.(10分)雾霾由多种污染物形成,其中包含颗粒物(包括PM2.5在内)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。 ‎ ‎(1)已知:Ⅰ.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1‎ Ⅱ.2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-113.0 kJ·mol-1‎ ‎①反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)　ΔH=________ kJ·mol-1。 ‎ ‎②一定条件下,将NO2与SO2以体积比1∶2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的有________。 ‎ a.体系密度保持不变 b.混合气体颜色保持不变 c.SO3和NO的体积比保持不变 d.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2‎ ‎③测得②中反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶5,则平衡常数K=________。 ‎ ‎(2)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×‎ ‎104 kPa左右,选择此压强的理由是 ___________________________________。 ‎ 18‎ ‎(3)如图是一种用NH3脱除烟气中NO的原理:‎ ‎①该脱硝原理中,NO最终转化为H2O和________(填化学式)。 ‎ ‎②当消耗1 mol NH3和0.5 mol O2时,除去的NO在标准状况下的体积为________L。 ‎ ‎(4)NO直接催化分解(生成N2和O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下,NO的分解产物不同。在高压下,NO在40 ℃下分解生成两种化合物,体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图所示,写出此时NO分解的化学方程式: _____________‎ ‎_________________________________________________________________。 ‎ ‎【解析】(1)①将化学方程式得:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)　‎ ΔH==-41.8 kJ·mol-1。‎ ‎②a.随反应:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的进行,气体的总质量和总体积始终不变,所以ρ=也始终不变,不能说明达到平衡状态,错误;b.混合气体颜色保持不变说明二氧化氮的浓度不变,说明达到平衡状态,正确;c.随反应进行,SO3‎ 18‎ 和NO都是生成物,所以其体积比一直等于化学计量数比,所以SO3和NO的体积比保持不变不能说明达到平衡状态,错误;d.每生成1 mol SO3的同时消耗1 mol NO2都表示正反应速率,反应自始至终都按此比例进行,错误。‎ ‎③　　　　　　　NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)‎ 起始物质的体积 a 2a 0 0‎ 转化物质的体积 x x x x 平衡物质的体积 a-x 2a-x x x 平衡时NO2与SO2体积比为1∶5,即(a-x)∶(2a-x)=1∶5,x=a,故平衡常数K====1.8。‎ ‎(2)实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是工业生产要考虑经济效益、速度和效率,压强越大需要的条件越高,花费越大。‎ ‎(3)①由图可知反应物为氧气、一氧化氮和氨气,最终生成物为氮气和水,所以NO最终转化为N2和H2O。‎ ‎②氧气、一氧化氮和氨气反应生成氮气和水,反应中氨气失去的电子的物质的量等于NO和氧气得到的电子总物质的量,1 mol NH3转化为N2失去3 mol电子,‎ ‎0.5 mol O2得到2 mol电子,则NO转化为N2得到的电子为1 mol,所以NO的物质的量为0.5 mol,其体积为22.4 L·mol-1×0.5 mol=11.2 L。‎ ‎(4)NO在40 ℃下分解生成两种化合物,根据元素守恒可知生成N的氧化物,氮元素的氧化物有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5,由图象可知,3 mol NO生成两种氮的氧化物各为1 mol,其反应方程式为3NOY+Z,根据原子守恒可知为N2O、NO2,所以方程式为3NON2O+NO2。‎ 答案:(1)①-41.8　②b　③1.8　(2)在1.3×104 kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强,CO的转化率提高不大,而生产成本增加,经济效益低 ‎(3)①N2　②11.2　(4)3NON2O+NO2‎ ‎18.(10分)向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B,发生如下反应:‎ xA(g)+2B(s)yC(g)　ΔH<0。在一定条件下,容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题:‎ 18‎ ‎(1)用A的浓度变化表示的该反应0～10 min内的平均反应速率v(A)=________。 ‎ ‎(2)根据图示可确定x∶y=________。 ‎ ‎(3)0～10 min容器内压强________(填“增大”“不变”或“减小”)。 ‎ ‎(4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________(填序号,下同);第16 min引起曲线变化的反应条件可能是________。 ‎ ‎①减小压强　②增大A的浓度　③增大C的量 ④升温　⑤降温　⑥加催化剂 ‎【解析】(1)v(A)=‎ ‎=0.02 mol·L-1·min-1。‎ ‎(2)根据图象及物质反应的物质的量之比等于化学计量数之比得x∶y=1∶2。‎ ‎(3)根据(2)可知,正反应气体体积增大,故容器内压强变大。‎ ‎(4)10 min后化学反应速率加快直到到达化学平衡状态,反应条件可能为升温或加催化剂,故选④⑥。16 min后化学平衡逆向移动,结合正反应是放热反应,故反应条件可能是升温,故选④。‎ 答案:(1)0.02 mol·L-1·min-1　(2)1∶2　(3)增大　(4)④⑥　④‎ ‎19.(10分)(2020·漳州模拟)向2 L密闭容器中加入一定量的A、B、C三种气体,一定条件下发生反应,各物质的物质的量随时间变化如图甲所示。图乙为t2时刻后改变条件平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段所改变的外界条件均不同。已知t3～t4阶段为使用催化剂。观察如图,回答以下问题:‎ ‎(1)甲图中从反应至达到平衡状态,生成物C的平均反应速率为________。 ‎ 18‎ ‎(2)图乙中t2时刻引起平衡移动的条件是______,t5时刻引起平衡移动的条件是_____________________________________________________。 ‎ ‎(3)图乙中表示平衡混合物中,在这四个阶段中C的含量最高的一段时间是_____________________________________________。 ‎ ‎(4)该反应的化学方程式可以表示为 ____________________,正反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。 ‎ ‎(5)反应开始时加入的B的物质的量为______。 ‎ ‎【解析】(1)根据图甲v(C)==0.004 mol·L-1·s-1。‎ ‎(2)分析图乙,t2时刻,v(正)突然增加,v(逆)逐渐增加,所以t2时刻增加了反应物浓度;t3～t4阶段使用了催化剂;由于四个阶段所改变的外界条件均不同,t4时刻改变的条件可能为压强或温度,改变温度时平衡一定会发生移动,而t4时刻平衡未发生移动,只是速率减小,所以t4时刻改变的条件是压强,且为降压;t5时刻正逆反应速率突然升高,改变条件为升温。‎ ‎(3)图乙中t2～t3,t5～t6,v(正)>v(逆),其余时间段v(正)=v(逆),所以C的含量最高的一段时间为t5～t6段。‎ ‎(4)降压由于平衡不移动,所以此反应前后气体分子数不变。由图甲可求出v(A)==0.006 mol·L-1·s-1,即=,所以此反应的化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g);升高温度时,v(正)>v(逆),平衡正向移动,所以正反应为吸热反应。‎ ‎(5)由化学方程式可知,15 s时,B的物质的量增加了0.06 mol,所以开始时加入的B的物质的量为0.1 mol-0.06 mol=0.04 mol。‎ 答案:(1)0.004 mol·L-1·s-1‎ ‎(2)增加反应物浓度　升高温度 ‎(3)t5～t6‎ ‎(4)3A(g)B(g)+2C(g)　吸热 ‎(5)0.04 mol ‎20.(10分)在100 ℃时,将0.40 mol的二氧化氮气体充入2L真空的密闭容器中,每隔一段时间就对该容器内的物质进行分析,得到数据如表所示:‎ 时间(s)‎ ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ 18‎ n(NO2)/ mol ‎0.40‎ n1‎ ‎0.26‎ n3‎ n4‎ n(N2O4)/ mol ‎0.00‎ ‎0.05‎ n2‎ ‎0.08‎ ‎0.08‎ ‎(1)在上述条件下,从反应开始直至20 s时,二氧化氮的平均反应速率为________mol·L-1·s-1。 ‎ ‎(2)n3________n4(填“>”“<”或“=”),该反应的平衡常数为________(保留小数点后一位)。 ‎ ‎(3)若在相同情况下,最初向该容器中充入的是四氧化二氮气体,要达到上述同样的平衡状态,四氧化二氮的起始浓度是________mol·L-1,假设在80 s时达到平衡,请在图中画出并标明该条件下此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线。 ‎ ‎(4)达到平衡后,如升高温度,气体颜色会变深,则升高温度后,反应2NO2(g)‎ N2O4(g)的平衡常数将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ‎ ‎(5)达到平衡后,如向该密闭容器中再充入0.32 mol氦气,并把容器体积扩大为 ‎4 L,则平衡将________(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”),其理由是__  _____________________________________________________________。 ‎ ‎【解析】根据反应速率的定义不难解答问题(1)。根据已知表中的数据可知60～80 s反应已达到平衡,故n3=n4。由方程式2NO2(g)N2O4(g)及平衡常数公式可计算出其平衡常数约为2.8 mol-1·L。因温度、体积不变,故达到等效平衡时需要N2O4的起始物质的量为0.20 mol,即浓度为0.10 mol·L-1。由于再充入0.32 mol氦气时对平衡无影响,但容器体积扩大为4 L时相当于给原平衡减压,故平衡逆向移动。‎ 答案:(1)0.002 5　(2)=　2.8‎ ‎(3)0.10‎ 18‎ ‎(4)减小　(5)向左移动　氦气是稀有气体,不参与反应;扩大体积的瞬间,c(NO2)和c(N2O4)都降低为原来的一半,使c(N2O4)/c2(NO2)增大,并大于该温度下的平衡常数K,平衡会向左移动(或氦气是惰性气体,不参与反应,扩大体积相当于减小压强,平衡向左移动)‎ ‎21.(12分)氮气和氢气合成氨反应原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=‎ ‎-92.4 kJ·mol-1。 ‎ ‎(1)在恒温恒容条件下,向反应平衡体系中充入氮气,达到新平衡时,c(H2)将________(填“增大”“减小”“不变”或“无法判断”,下同),c(N2)·c3(H2)将________。 ‎ ‎(2)工业上可用CH4与水蒸气制氢气:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。在200 ℃时2 L的密闭容器中,将1 mol CH4和1 mol H2O(g)混合,达平衡时CH4的转化率为80%。则200 ℃时该反应的平衡常数K=________(保留一位小数)。 ‎ ‎(3)如图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下,初始时氮气、氢气的体积比为1∶3时,平衡混合物中氨的体积分数。若分别用vA(NH3)和vB(NH3)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率,则vA(NH3)________(填“>”“<”或“=”)vB(NH3)。 ‎ ‎(4)H2NCOONH4是工业合成尿素的中间产物,该反应的能量变化如图所示,用CO2和氨合成尿素的热化学方程式为________________________________________。 ‎ 18‎ ‎【解析】(1)恒温恒容条件下,向反应平衡体系中充入氮气,平衡将向正反应方向移动,故达到新平衡时,c(H2)减小。温度不变,平衡常数K=不变,达到新平衡后,c(NH3)增大,K不变,故c(N2)·c3(H2)也会增大。(2)根据三段式法进行计算:‎ ‎ CH4(g)　+ H2O(g)　 CO(g) 　+ 3H2(g)　　　‎ 起始(mol·L-1) 0.5 0.5 0 0‎ 转化(mol·L-1) 0.5×80% 0.5×80% 0.5×80% 0.5×80%×3‎ 平衡(mol·L-1) 0.1 0.1 0.4 1.2‎ 则平衡常数K===69.1。(3)由题图可知,B所处的温度和压强均大于A,故vA(NH3)