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- 2021-08-06 发布
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规范演练15
一、选择题
1.(2019·石家庄复兴中学月考)反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量
②将容器的体积缩小一半
③保持体积不变,充入N2使体系压强增大
④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A.①④ B.②③
C.①③ D.②④
解析:①固体用量的改变对速率没有影响,符合题意;②容器的体积缩小一半,压强增大,速率增大,不符合题意;③保持体积不变,充入N2使体系压强增大,但各物质的浓度保持不变,速率不变,符合题意;④保持压强不变,充入N2使容器体积变大,各物质的浓度减小,速率减小,不符合题意。
答案:C
2.(2019·湖南涟源一中月考)下列有关反应速率的说法正确的是( )
A.用铁片和稀硫酸反应制氢气时,改用98%的硫酸可以增大反应速率
B.100 mL 2 mol·L-1的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
C.SO2的催化氧化反应是一个放热的反应,所以升高温度,反应速率减小
D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强反应速率减小
解析:A项,铁遇浓硫酸钝化,错误;B项,加入NaCl溶液,溶液体积增大,c(H+)减小,反应速率减小,错误;C项,升高温度,正逆反应速率都增大,错误;D项,减小压强,反应速率减小,正确。
答案:D
3.(2019·湖北崇阳一中月考)合成氨反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,在反应过程中,正反应速率的变化如图。下列说法正确的是( )
A.t1时升高了温度 B.t2时使用了催化剂
C.t3时增大了压强 D.t4时降低了温度
解析:A项,t1时正反应速率增大,且大于逆反应速率,则应为增大压强,错误;B项,t2时正逆反应速率同等程度增大,为使用了催化剂,正确;C项,t3时正反应速率减小,且逆反应速率大于正反应速率,则为减小压强,错误;D项,t4时反应速率瞬间不变,然后减小,应为减小生成物浓度,错误。
答案:B
4.(2019·山西大同一中月考)为研究硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应生成氢气速率的影响,某同学设计了如下一系列实验。表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。下列说法正确的是( )
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4 mol·L-1 H2SO4
溶液/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
A.V1=30,V6=10
B.反应一段时间后,实验A、E中的金属呈暗红色
C.加入MgSO4与Ag2SO4可以起与硫酸铜相同的加速作用
D.硫酸铜的量越多,产生氢气的速率肯定越大
解析:研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,硫酸的体积、物质的量应相同,由A、F可知溶液的总体积为30 mL+20 mL=50 mL,V1=30,V6=50-30-10=10,A正确;实验A中没有加入硫酸铜溶液,不会出现暗红色,B错误;MgSO4与Zn不能反应置换出Mg,也就不能形成原电池,C错误;硫酸铜溶液的量太多,产生大量的铜覆盖在Zn粒表面,反应速率反而减小,D错误。
答案:A
5.在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图。下列叙述正确的是( )
A.反应的化学方程式为2MN
B.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡
C.t3时,正反应速率大于逆反应速率
D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍
解析:从图象可知,t1时,N的物质的量是6 mol,M的物质的量是3 mol,故N的浓度是M浓度的2倍是正确的;同时也可得出反应的化学方程式为2NM;t2时,正逆反应速率虽然相等,但尚未达到平衡,因为此时M、N的物质的量还在增大与减少;t3时M、N的物质的量保持不变,说明已达平衡状态,则正反应速率等于逆反应速率。
答案:D
6.(2019·广东光明中学月考)已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ,在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为:
①H2O2+I-===H2O+IO-,慢;
②H2O2+IO-===H2O+O2↑+I-,快。
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.反应速率与I-浓度有关
B.IO-也是该反应的催化剂
C.反应活化能等于98 kJ·mol-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
解析:A项,将题给两个反应①+②可得总反应为2H2O2=== 2H2O+O2↑,该反应中I-作催化剂,其浓度的大小将影响该反应的反应速率,正确;B项,该反应中IO-是中间产物,不是该反应的催化剂,错误;C项,反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量,分解1 mol H2O2放出98 kJ热量,不能据此判断该反应的活化能,错误;D项,由反应速率与对应物质的化学计量数的关系可知v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2),错误。
答案:A
7.(2019·临沂模拟)根据反应速率—
时间图象分析外界条件改变对可逆反应A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0的影响。该反应的速率与时间的关系如图所示。可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是( )
A.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
B.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂
C.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
解析:t2时正、逆反应速率均增大,且平衡逆向移动,排除A、C选项;t4时正、逆反应速率均减小,平衡逆向移动,可以是减小压强;t6时正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,所以是增大反应物浓度,D选项符合。
答案:D
8.(2019·松原模拟)反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
A.保持容积不变,增加H2O(g)的物质的量
B.将容器的容积缩小一半
C.保持容积不变,充入Ar使压强增大
D.保持压强不变,充入Ar使容积增大
解析:A项,增加H2O(g)的量,反应物浓度增大,化学反应速率增大,错误;B
项,将容器的容积缩小一半,反应物的浓度增大,化学反应速率增大,错误;C项,保持容积不变,充入Ar,Ar不参与反应,反应体系中各物质的浓度不变,反应速率不变,正确;D项,保持压强不变,充入Ar,容器的容积变大,反应物的浓度减小,反应速率减小,错误。
答案:C
二、非选择题
9.(2019·江淮十校联考)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。请回答下列问题:
(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为__________。
(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应:
2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)
2N2O4(g)
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,N2O4(g)完全分解]。
t/min
0
40
80
160
260
1 300
1 700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
①已知:2N2O5(g)===2N2O4(g)+O2(g)
ΔH1=-4.4 kJ·mol-1
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2=-55.3 kJ·mol-1
则反应N2O5(g)===2NO2(g)+O2(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×
p(N2O5)(kPa·min-1)。t=62 min时,测得体系中p(O2)=2.9 kPa,则此时的p(N2O5)=________kPa,v=________kPa·min-1。
③若提高反应温度至35 ℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)________63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是
_______________________________________________________
____________________________________________________。
④25 ℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=_____ kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。
(3)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:
第一步:N2O5NO2+NO3,快速平衡;
第二步:NO2+NO3―→NO+NO2+O2,慢反应;
第三步:NO+NO3―→2NO2,快反应。
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是______(填字母)。
A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)
B.反应的中间产物只有NO3
C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D.第三步反应活化能较高
解析:(1)1840年,Devil用干燥的氯气通入无水硝酸银中,首次制备了固体N2O5。由题意可知反应中氮元素化合价没有发生变化,则必然有氯化银生成,氯气生成氯化银的过程中,氯元素化合价降低,则硝酸银中氧元素化合价必然升高生成氧气。(2)①将已知反应分别编号为a、b,由盖斯定律可知,(a×-b)得所求方程式,则ΔH=(-4.4
kJ·mol-1)×-(55.3 kJ·mol-1)=+53.1 kJ·mol-1;由化学反应速率之比等于化学计量数之比可知,五氧化二氮的速率等于氧气速率的两倍,则62 min时,消耗p(N2O5)=2生成p(O2)=2×2.9 kPa=5.8 kPa,因起始p(N2O5)=35.8 kPa,则平衡p(N2O5)=(35.8-5.8) kPa=30 kPa,v=2×10-3×30=6×10-2(kPa·min-1);③升高温度,容器体积不变,压强增大,同时升高温度,二氧化氮聚合为四氧化二氮的平衡会向二氧化氮方向移动,气体的物质的量增大,气体压强增大,则35 ℃体系压强大于25 ℃;④因起始p(N2O5)=35.8 kPa,则完全分解时,p(O2)=17.9 kPa、p(NO2)=71.6 kPa,与测定63.1 kPa相差的26.4 kPa应是二氧化氮聚合为四氧化二氮的缘故,由聚合方程式计算可得,平衡时p(NO2)=18.8 kPa,p(N2O4)=26.4 kPa,则N2O4(g)2NO2(g)的反应平衡常数Kp=≈13.4。(3)第一步反应快速达到平衡后v(第一步正)=v(第一步逆),则必然有v(第一步正)=v(第一步逆)>v(第二步),A正确;由总反应和分步反应对比可知中间产物为NO、NO3,B错误;由第二步反应较慢可知,NO2和NO3碰撞几率较小,C正确;第三步反应为快反应,说明第三步反应的活化能较小,D错误,答案选AC。
答案:(1)O2 (2)①+53.1 ②30.0 6.0×10-2
③大于 升高温度,容器体积不变,压强增大,同时升高温度,二氧化氮聚合为四氧化二氮的平衡会向二氧化氮方向移动,气体的物质的量增大,气体压强增大 ④13.4
(3)AC
10.(2019·乌鲁木齐一中检测)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)===2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol-1,
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)===SO2(g)
ΔH3=-297 kJ·mol-1,
反应Ⅱ的热化学方程式:________________________________
_____________________________________________________。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。
p2______p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是_______
____________________________________________________。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。
ⅰ.SO2+4I-+4H+===S↓+2I2+2H2O
ⅱ.I2+2H2O+________===________+______+2I-
(4)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
序号
A
B
C
D
试剂
0.4 mol·L-1
a mol·L-1
0.2 mol·L-1
0.2 mol·L-1
组成
KI
KI
0.2 mol·L-1
H2SO4
H2SO4
KI
0.000 2 mol I2
实验
现象
溶液变蓝,一段时间后出现浑浊
溶液变蓝,出现浑浊较A快
无明显
现象
溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快
①B是A的对比实验,则a=__________。
②比较A、B、C,可得出的结论是______________________
____________________________________________________。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因:_______________________________________________
_____________________________________________________。
解析:(1)由题给示意图可知,反应Ⅱ为二氧化硫发生歧化反应生成硫酸和硫,反应的化学方程式为:3SO2(g)+2H2O(g)=== 2H2SO4(l)+S(s),由盖斯定律可知,反应:(-1×Ⅰ-Ⅲ)得反应Ⅱ,则ΔH2=-ΔH1-ΔH3=-(+551 kJ·mol-1)-(-297 kJ·mol-1)=-254 kJ·mol-1,则热化学方程式为:3SO2(g)+H2O(g)=== 2H2SO4(l)+S(s) ΔH=-254 kJ·mol-1。(2)反应Ⅱ为气态物质化学计量数减少的反应,增大压强化学平衡正向移动,硫酸的质量分数增大,则p2大于p1。(3)由题意可知,I-为反应的催化剂,则反应ⅱ的反应物为I2、SO2和水,生成物为氢碘酸和硫酸,反应的离子方程式为I2+SO2+2H2O===4H++2I-+SO。(4)A与B是探究H+浓度对反应速率的影响,因此A和B中KI溶液浓度必须相同,则a为0.4 mol·L-1;对比A、B、C的实验现象可知,酸性条件下,I-的催化能力加强;由A、D实验现象对比可知,增大I2浓度,反应ⅱ的反应速率增大,H+浓度增大,加强了I-的催化能力。
答案:(1)3SO2(g)+2H2O(g)===2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=-254 kJ·mol-1 (2)> 反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向移动,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大 (3)SO2 SO2 4H+
(4)①0.4 ②I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以增大歧化反应速率 ③反应ⅱ比ⅰ快;D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快
11.(2019·河南郑州一中检测)在一个容积固定为2 L的密闭容器中,发生反应:aA(g)+bB(g)pC(g) ΔH=?反应情况记录如下表:
时间
c(A)/(mol·L-1)
c(B)/(mol·L-1)
c(C)/(mol·L-1)
0 min
1
3
0
第2 min
0.8
2.6
0.4
第4 min
0.4
1.8
1.2
第6 min
0.4
1.8
1.2
第8 min
0.1
2.0
1.8
第9 min
0.05
1.9
0.3
请仔细分析,根据表中数据,回答下列问题:
(1)第2 min到第4 min内用A表示的平均反应速率v(A)=_______ mol·L-1·min-1。
(2)由表中数据可知反应在第4 min到第6 min时处于平衡状态,若在第2 min、第6 min、第8 min时分别改变了某一反应条件,则改变的条件分别可能是:
①第2 min________________或________________;
②第6 min________________;
③第8 min________________。
解析:(1)v(A)==0.2 mol·L-1·min-1。
(2)①从2~4 min来看,A、B、C的浓度变化量比前2 min大,说明反应速率增大了,故2 min时改变的条件可能为使用催化剂或升高温度。②第6 min改变条件后,达到第8 min时,作为反应物,A的浓度减少而B的浓度增加,可知改变的条件为增加B的浓度。③从0~2 min来看,A、B、C的浓度变化量分别为0.2 mol·L-1、0.4 mol·L-1、0.4 mol·L-1可知a、b、p分别为1、2、2,从第9 min的数据来看,C的浓度大幅度减小,而A、B浓度也减小,且减小量与化学方程式中化学计量数成正比,可知第8 min改变的条件为减小C的浓度。
答案:(1)0.2 (2)①使用催化剂 升高温度 ②增大B的浓度 ③减小C的浓度
12.(2019·湖北随州一中月考)目前流行的关于生命起源假设的理论认为,生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境,这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构,如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等,这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时,设计了下列实验。
[实验Ⅰ] 确定硫的质量:
按图连接装置,检查好装置的气密性后,在硬质玻璃管A中放入1.0 g铁硫簇结构(含有部分不反应的杂质),在试管B中加入50 mL 0.100 mol·L-1的酸性KMnO4溶液,在试管C中加
入品红溶液。通入空气并加热,发现固体逐渐转变为红棕色。待固体完全转化后,将B中溶液转移至250 mL容量瓶,洗涤试管B后定容。取25.00 mL该溶液用0.01 mol·L-1的草酸(H2C2O4)溶液滴定剩余的KMnO4。记录数据如下。
相关反应:
①2MnO+2H2O+5SO2===2Mn2++5SO+4H+;
②2MnO+6H++5H2C2O4===2Mn2++10CO2↑+8H2O。
滴定次数
待测溶液
体积/mL
草酸溶液体积/mL
滴定前刻度
滴定后刻度
1
25.00
1.50
23.70
2
25.00
1.02
26.03
3
25.00
0.00
24.99
[实验Ⅱ] 确定铁的质量:将实验Ⅰ硬质玻璃管A中的残留固体加入稀盐酸中,充分搅拌后过滤,在滤液中加入足量的NaOH溶液,过滤后取滤渣,经充分灼烧得0.6 g固体。请试回答下列问题:
(1)判断滴定终点的方法是_______________________________
____________________________________________________。
(2)试管C中品红溶液的作用是__________________。有同学提出,撤去C装置对实验没有影响,你的看法是________(填“同意”或“不同意”),理由是___________________________________
____________________________________________________。
(3)根据实验Ⅰ和实验Ⅱ中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为____________________。
[问题探究] 滴定过程中,细心的小明发现该KMnO4
溶液颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多。为研究速率加快的原因,小明继续进行了下列实验,实验数据如下表:
编号
温度/℃
酸化的H2C2O4
溶液/mL
KMnO4
溶液/mL
溶液褪
色时间/s
1
25
5.0
2.0
40
2
25
5.0(另加少量可溶于
水的MnSO4粉末)
2.0
4
3
60
5.0
2.0
25
(4)分析上述数据,滴定过程中反应速率较大的一种可能原因是
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
解析:(3)第1次滴定时H2C2O4溶液体积误差较大,舍去,第2、3次取平均值,V(H2C2O4)=25.00 mL。与H2C2O4反应的KMnO4的物质的量为0.01 mol·L-1×0.025 L×=0.000 1 mol,与SO2反应的KMnO4的物质的量为0.05 L×0.100 mol·L-1-10×0.000 1 mol=0.004 mol,n(SO2)=0.004 mol×=0.01 mol,n(S)=0.01 mol;0.6 g固体为Fe2O3,n(Fe)=×2 mol=0.007 5 mol,==,所以该铁硫簇结构的化学式为Fe3S4。(4)对比实验1、2知,Mn2+可使反应速率增大;对比实验1、3知,温度升高,反应速率增大。
答案:(1)当滴入最后一滴草酸溶液时,锥形瓶中溶液由浅紫红色变为无色,且半分钟内不变化 (2)验证SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收 同意 当B中溶液不褪色,即可证明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收
(3)Fe3S4 (4)生成的Mn2+对反应起到催化作用(或反应放热使温度升高),增大反应速率