【化学】江西省吉安市遂川中学2019-2020学年高二上学期第一次月考试题（B）（解析版） 17页

江西省吉安市遂川中学 2019-2020 学年高二上学期第一次 月考试题（B） 1.化学反应 A2＋B2 =2AB 的能量变化如图所示。下列说法正确的是( ) A. 该反应是吸热反应 B. 2 mol A—B 键断裂需要吸收 y kJ 的能量 C. 1 mol A—A 键和 1mol B—B 键断裂能放出 x kJ 的能量 D. 2 mol AB 的总能量高于 1 mol A2 和 1 mol B2 的总能量 【答案】B 【解析】 【详解】A. 根据图示，生成物的总能量低于反应物的总能量，该反应是放热反应，故 A 错 误 ； B.断键吸热，根据图示，2 mol A—B 键断裂需要吸收 y kJ 的能量，故 B 正确； C. 断键吸热，根据图示，1 mol A—A 键和 1mol B—B 键断裂吸收 x kJ 的能量，故 C 错误； D. 根据图示，2 mol AB 的总能量低于 1 mol A2 和 1 mol B2 的总能量，故 D 错误。答案选 B。 2.已知强酸、强碱的中和热为 57.3 kJ·mol－1。下列热化学方程式正确的是(　　) A. HNO3(aq)＋KOH(aq)===H2O(l)＋KNO3(aq)　ΔH>－57.3 kJ·mol－1 B. HNO3(aq)＋NH3·H2O(aq)===H2O(l)＋NH4NO3(aq)ΔH<－57.3 kJ·mol－1 C. CH3COOH(aq)＋KOH(aq)===H2O(l)＋CH3COOK(aq)ΔH<－57.3 kJ·mol－1 D. CH3COOH(aq)＋NH3·H2O(aq)===H2O(l)＋CH3COONH4(aq)ΔH>－57.3 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】 【分析】中和热是在稀溶液中，强酸、强碱发生中和反应生成 1mol 水时放出的热量，应注 意的是：①稀的酸和碱溶液，如果是浓硫酸，在和碱反应时被稀释放热；②强酸和强碱，如 果是弱酸，电离吸热；③衡量标准是生成 1mol 水.据此分析。 【详解】A. HNO3 和 KOH 分别是强酸和强碱，当其反应生成 1mol 水时，放出的热量即为 57.3kJ/mol，故反应热△H 应等于-57.3kJ/mol，选项 A 错误； B. NH3•H2O 是弱碱，电离吸热，故当 NH3•H2O 与 HNO3 生成 1mol 水时，放出的热量小于 57.3kJ，则反应热△H 应大于-57.3kJ/mol，选项 B 错误； C. CH3COOH 是弱酸，电离吸热，故当 CH3COOH 与 KOH 生成 1mol 水时，放出的热量小 于 57.3kJ，则反应热△H 应大于-57.3 kJ/mol，选项 C 错误； D. NH3•H2O 是弱碱，CH3COOH 是弱酸，电离吸热，故当 CH3COOH 与 NH3•H2O 生成 1mol 水时，放出的热量小于 57.3kJ，则反应热△H 应大于-57.3 kJ/mol，选项 D 正确。 答案选 D。 3.氢气跟氧气反应时，断开 1molH2 中化学键消耗的能量为 A，断开 1mol O2 中化学键消耗的 能量为 B，形成 1mol 水中的化学键释放的能量为 C。则下列关系正确的是(　　) A. A + B > C B. A + B < C C. 2A + B < 2C D. 2A + B > 2C 【答案】C 【解析】 【分析】根据燃烧反应为放热反应，断开旧的化学键吸收的总能量小于形成新的化学键放出 的总能量。 【详解】氢气跟氧气的反应的化学方程式为 2H2+O2=2H2O，因燃烧反应为放热反应，断开 旧的化学键吸收的总能量小于形成新的化学键放出的总能量，即 2A+B<2C，C 项正确； 答案选 C。 4.常温下，已知：1molCH4 完全燃烧时放出 980kJ 的热量，1molH2 完全燃烧时放出 280kJ 的 热量，现有 CH4 和 H2 组成的混合气体共 0.4mol，使其在 O2 中完全燃烧，恢复至常温共放 出 252kJ 的热量，则 CH4 与 H2 的物质的量之比是 ( ) A. 1︰1 B. 1︰2 C. 2︰3 D. 3︰2 【答案】A 【解析】 【详解】假设甲烷 物质的量是 xmol，氢气的物质的量是(0.4-x)mol，则根据二者燃烧的热 化学方程式可知 980x kJ +280 (0.4-x) kJ=252kJ，解得 x=0.2mol，因此氢气的物质的量也是 0.2mol，所以 CH4 与 H2 的物质的量之比是 1：1，故合理选项是 A。 的 5.一定条件下化学反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH＞0 的化学平衡常数 K=1，相 同条件下，当 c(CO2)=0.5mol/L，c(H2)=0.5mol/L，c(CO)=1mol/L，c(H2O)=1mol/L 时，下列 说法正确的是（ ） A. 处于平衡状态，正逆反应速率相等 B. 改变条件后，化学平衡常数一定改变 C. 反应逆向进行，正反应速率小于逆反应速率 D. 升高温度，平衡逆向移动 【答案】C 【解析】 【分析】分析浓度商与平衡常数的相对大小，判断反应进行的方向及是否为平衡状态。 【详解】一定条件下化学反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH＞0 的化学平衡常数 K=1， 相同条件下，当 c(CO2)=0.5mol/L，c(H2)=0.5mol/L，c(CO)=1mol/L，c(H2O)=1mol/L 时，该 反应的浓度商 Qc 4＞K，则该反应向逆反应方向进行。 A. 该反应没有达到平衡状态，正逆反应速率不相等，A 不正确； B. 化学平衡常数只与温度有关，改变反应的温度才能改变平衡常数 ，若改变其他条件，则 平衡常数不变，故改变条件后，化学平衡常数不一定改变，B 不正确； C. Qc 4＞K，反应逆向进行，正反应速率小于逆反应速率，C 正确； D. 该反应 ΔH＞0，故升高温度平衡正向移动，D 不正确。 综上所述，说法正确的是 C。 6.在条件完全相同情况下，甲、乙两同学测定反应：A2+3B2 C2 的化学反应速率。甲测 得 v（A2）=0.5mol·（L·min）-1，乙测得 v（B2）="1.5" mol·（L·min）-1，则两个学生测定 的结果(　　) A. 一致 B. 不一致 C. 甲对，乙错 D. 甲错、乙对 【答案】A 【解析】 【分析】根据化学反应速率之比等于化学计量数之比分析。 【 详 解 】 由 化 学 反 应 速 率 之 比 等 于 化 学 计 量 数 之 比 可 知 ： = ， 甲 测 得 1 / 1 / 0.5 / 0.5 / mol L mol L mol L mol L ×= =× = A B v v 1 3 VA=0.5mol•(L•min)-1，乙测得 VB=1.5mol•(L•min)-1， = = ，故甲乙 测定结果都正确，故答案为 A。 7.把 0.6molX 气体和 0.4molY 气体混合于容积为 2L 的容器中，使其发生如下反应：3X（g） +Y（g） nZ（g）+2W（g）。5min 末生成 0.2molW，若测知以 Z 浓度变化表示的平均 反应速率为 0.01mol/( L· min)，则 n 的值为(　　) A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 【答案】A 【解析】 【分析】先计算 W 的平均化学反应速率，再根据同一化学反应同一时间段内，各物质的反 应速率之比等于计量数之比计算 n 值。 【详解】5min 末生成 W 的浓度为 =0.1mol/L，5min 内 W 的平均化学反应速率为 =0.02mol/（L．min），同一化学反应同一时间段内，各物质的反应速率之比等于计 量数之比，Z 浓度变化表示的平均反应速率为 0.01mol/L•min，v（z）：v（w）=0.01mol/ （L•min）：0.02mol/（L．min）=n：2，所以 n=1，故选 A。 8.一定温度下，将 1 mol A(g)和 1 mol B(g)充入 2 L 密闭容器中发生反应 A(g)+B(g)⇋xC(g)+D(s)，在 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 C(g)的浓度随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A. 反应方程式中 x＝2 B. t2 时刻改变的条件是使用催化剂 C. t3 时刻改变的条件是移去少量 D D. t1～t3 间该反应的平衡常数不相同 A B v v ( ) ( ) 1 1 0.5mol• L• min 1.5mol• L• min − − 1 3 0. 2 2 mol L 0. 1 / 5 mi n mol L 【答案】A 【解析】 【分析】A、而 t2～t3 间 C 的浓度不变，说明平衡没有移动，则一定是加压且△n=0，所以 x=2； B、由图中 t2 时刻 C 的浓度由 0.5 mol·L-1 突变为 0.75 mol·L-1，则改变的条件可能是加压或 增加 C 的量，不可能是升温和使用催化剂； C、物质 D 固体，其量多少不影响平衡； D、t1 时物质 A、B 均为 0.25 mol·L-1，求出 K=4。 【详解】A、而 t2～t3 间 C 浓度不变，平衡不移动，条件一定是加压且△n=0，所以 x=2， 故 A 正确； B、由图中 t2 时刻 C 的浓度由 0.5 mol·L-1 突变为 0.75 mol·L-1，则改变的条件可能是加压或 增加 C 的量，不可能是升温和使用催化剂，故 B 错误； C、物质 D 是固体，其量多少不影响平衡，故 C 错误。 D、t1 时物质 A、B 均为 0.25 mol·L-1，C 的浓度为 0.50 mol·L-1，D 为固体，求出 K=0．52/(0.25×0.25)=4，t2～t3 改变的条件不是升温和使用催化剂，平衡常数相同，故 D 错 误。 故选 A。 9.一定温度下，在容积恒定的密闭容器中加入一定量的 A(s)和 B(g)，进行如下可逆反应： A(s)+2B(g) C(g)+D(g)，当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的 是①混合气体的密度②容器内气体的压强③混合气体的总物质的量④C 和 D 的浓度比值⑤ B 物质的量浓度( ) A. ①⑤ B. ③⑤ C. ②④ D. ①④⑤ 【答案】A 【解析】 【详解】①因 A 是固体，反应过程中气体的质量发生变化，容器的体积不变，反应过程中 混合气体的密度发生变化，当达到平衡状态时，混合气体的密度不变； ②反应前后气体的化学计量数之和相等，所以无论反应是否达到平衡状态，混合气体的压强 始终不变； ③反应前后气体的化学计量数之和相等，所以无论反应是否达到平衡状态，气体的总物质的 量始终不变； 是 的 ④C 和 D 是生成物，根据转化物质的量之比等于化学计量数之比，无论反应是否达到平衡 状态，C 和 D 的浓度比值始终保持不变； ⑤当反应达到平衡状态时，B 的物质的量浓度不再变化； 答案选 A。 10.在一定温度下，CO 和水蒸气分别为 1 mol、3 mol，在密闭容器中发生反应 CO＋H2O(g) CO2＋H2，达平衡后测得 CO2 为 0.75 mol，再通入 6 mol 水蒸气，达到新的平衡后，CO2 和 H2 的物质的量之和可能为(　　) A. 1.2 mol B. 1.8 mol C. 2.5 mol D. 1.5mol 【答案】B 【解析】在一定温度下，CO 和水蒸气分别为 1 mol、3 mol，在密闭容器中发生反应 CO＋ H2O(g) CO2＋H2，达平衡后测得 CO2 为 0.75 mol，则 H2 的物质的量也是 0.75 mol，CO2 和 H2 的物质的量之和是 1.5mol。向体系中再通入 6 mol 水蒸气，化学平衡向正反应方向移 动，达到新的平衡后，CO2 和 H2 的物质的量之和会有所增大，但一定小于极限值 2mol，所 以可能为 B，本题选 B。 11.已知 298.15K 时，可逆反应:Pb2+（aq）+Sn（s） Pb（s）+Sn2+（aq）的平衡常数 K=2.2，若溶液中 Pb2+和 Sn2+的浓度均为 0.010mol·L-1，则反应进行的方向是(　　) A. 向右进行 B. 向左进行 C. 处于平衡状态 D. 无法判断 【答案】A 【解析】 【详解】已知 298.15K 时，可逆反应：Pb2+（aq）+Sn（s）⇌Pb（s）+Sn2+（aq）的平衡常 数 K=2.2，若溶液中 Pb2+和 Sn2+的浓度均为 0.10mol•L-1，Qc=c(Sn2+)/c(Pb2+)=10，反应达到平衡后，tl 时 缩小容器体积， x 随时间(t)变化的关系如下图所示。x 不可能是（ ） A. υ 逆（逆反应速率） B. ρ（容器内气体密度） C. m(容器内 CaO 质量) D. p（容器压强） 【答案】C 【解析】 【分析】该反应中只有二氧化碳是气体，反应达到平衡后，tl 时，缩小容器体积，二氧化碳 浓度增大，平衡逆向移动，υ 逆先增大后减小，温度没有变化时，容器中二氧化碳的密度先 增大，后减小，据此分析。 【详解】该反应中只有二氧化碳是气体，反应达到平衡后，tl 时，缩小容器体积，二氧化碳 浓度增大，平衡逆向移动， A、缩小容器体积，二氧化碳浓度增大，平衡逆向移动，υ 逆先增大后减小，符合图象，所 以 A 选项是正确的； B、容器中二氧化碳的密度先增大，后减小，所以 B 选项是正确的； C、缩小容器体积，二氧化碳浓度增大，平衡逆向移动，容器内 CaO 质量增加，故 C 错误； D、该反应中只有二氧化碳是气体，反应达到平衡后，tl 时，缩小容器体积，二氧化碳浓度 增大，平衡逆向移动，二氧化碳浓度减小，因此容器压强也是先增大后减小，符合图象，所 以 D 选项是正确的。 故选 C。 13.在恒容密闭容器中，由 CO 合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，在其他条件不变的情 况下，研究温度对反应的影响，实验结果如图所示，下列说法正确的是(　　) A. CO 合成甲醇的反应为吸热反应 B. 平衡常数  ( ) ( ) ( )3 2 c CH OHK c CO c H = C. 该反应在 时的平衡常数比 时的小 D. 处于 A 点的反应体系从 变到 ，达到平衡时 增大 【答案】D 【解析】 【详解】A. 由图可知，T2 温度下到达平衡所需时间较短，反应速率较快，温度 T2>T1，则 温度越高，平衡时甲醇的物质的量越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以合成甲 醇的反应为放热反应，A 项错误； B. CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)的平衡常数表达式 ，B 项错误； C. 由图可知，T2 温度下到达平衡所需时间较短，反应速率较快，故温度 T2>T1，温度越高， 平衡时甲醇的物质的量越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数降低， 在 T1 时的平衡常数比 T2 时的大，C 项错误； D. 由图可知，处于 A 点的反应体系从 T1 变到 T2，温度升高，平衡向逆反应方向移动，氢 气物质的量增大，甲醇的物质的量减小， 增大，D 项正确； 答案选 D。 14.下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 下列说法不正确的是（ ） A. 通过计算，可知系统(Ⅰ)制备氢气的热化学方程式为：H2O(l)= H2(g)+1/2O2(g) ΔH = 286 kJ· mol-1 1T 2T 1T 2T ( ) ( )2 3 n H n CH OH ( ) ( ) ( )3 2 2 c CH OHK c CO c H = ( ) ( )2 3 n H n CH OH B. 通过计算，可知系统(Ⅱ)制备氢气的热化学方程式为：H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH =20kJ·mol-1 C. 若反应 H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH = －a kJ · mol-1 ， 则 a>286 D. 制得等量 H2 所需能量较少的是热化学硫碘循环硫化氢分解法 【答案】C 【解析】 【分析】此题考查盖斯定律的应用，根据盖斯定律可以求得总反应方程式中的焓变。 【详解】A. 根据盖斯定律进行方程式的加合，①式+②式+③式，得系统(Ⅰ)制备氢气的热 化学方程式为：H2O(l)=H2(g)+ O2(g) ΔH = +286 kJ· mol-1，A 正确，故 A 不符合题意。 B. 根据盖斯定律进行方程式的加合，②式+③式+④式，得系统(Ⅱ)制备氢气的热化学方程 式为：H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH =+20kJ·mol-1，B 正确，故 B 不符合题意。 C. 若反应 H2(g)+ O2(g)=H2O(g) 生成气体水，放出的热量小，故 a<286，C 不正确，故 C 符合题意。 D. 根据系统(Ⅰ)(Ⅱ)总的热化学方程式得出：放出的热量较少的是硫碘循环硫化氢分解法， D 正确，故 D 不符合题意。 故答案选 C。 15.根据合成氨反应的能量变化示意图，下列有关说法正确的是（ ） A. 若合成氨反应使用催化剂，反应放出的热量增多 B. 断裂 0.5moIN2(g)和 1.5molH2(g)中所有的化学键释放 akJ 热量 C. 2NH3(l)= N2(g)+3H2(g) △H=2(b+c-a) kJ/mol D. N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-2(a-b)kJ/mol 【答案】C 【解析】 1 2 1 2 【详解】A.催化剂可降低反应的活化能，但不改变反应物、生成物的总能量，因此反应热不 变，A 错误。 B.断开化学键吸收热量，而不是释放热量，B 错误； C.由图可知 N2(g)+ H2(g)=NH3(l) △H=+(a-b-c)kJ/mol，可逆反应的焓变的数值相同而符号 相反，则 2NH3(l)= N2(g)+3H2(g) △H=+2(b+c-a) kJ/mol，C 正确； D.由图可知 N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)是放热反应，热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=2(a-b)kJ/mol，D 错误； 故合理选项是 C。 16.已知甲为恒压容器、乙为恒容容器。相同条件下充入等物质的量的 NO2 气体，且起始时 体积相同。发生反应：2NO2(g) N2O4(g)△H＜0。一段时间后达到平衡状态，下列说法中 正确的是(　　) A. 该反应的平衡常数表达式 K= B. 达到平衡所需时间，甲与乙相等 C. 平衡时 NO2 体积分数：甲＜乙 D. 若两容器内气体的压强保持不变，均说明反应已达到平衡状态 【答案】C 【解析】 【详解】A．平衡常数应等于生成物浓度系数次幂之积除以反应物浓度系数次幂之积，即 K= ，故 A 错误； B．因为该反应是体积减小的反应，甲是恒压，而乙是恒容，所以在反应过程中甲的压强大 于乙，压强大反应速率也大，所以甲达到平衡的时间也短，故 B 错误； C．因为该反应是体积减小的反应，甲是恒压，而乙是恒容，所以在达到平衡时，甲的压强 大于乙，甲容器中反应正向进行的程度大于乙，所以 NO2 体积分数：甲＜乙，故 C 正确； D．由于甲容器始终是恒压条件，所以压强不变不能说明该容器中反应已经处于平衡状态， 1 2 1 2 ( ) ( )2 4 2 c N O c NO ( ) ( )2 4 2 2 c N O c NO D 错误； 故答案为 C。 17.大气污染越来越成为人们关注的问题，烟气中的 NOx 必须脱除(即脱硝)之后才能排放。 （1）CO 和 H2 可作为能源和化工原料，应用十分广泛。 反应 CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋ CO2(g)的平衡常数随温度的变化如表所示。 温度/℃ 400 500 830 1 000 平衡常数 K 10 9 1 0.6 ①从上表可以推断：此反应是__________(填“吸”或“放”)热反应。 ②在 830 ℃下，若开始时向恒容密闭容器中充入 CO 与 H2O 均为 1 mol，则达到平衡后 CO 的转化率为________。 （2）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低 NOx 和 CO 的排放。 已知：①2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝−566.0 kJ·mol−1 ②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH＝+180.5 kJ·mol−1 ③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝−116.5 kJ·mol−1 回答下列问题： ①CO 的燃烧热为 _________。 若 1 mol N2(g)、1 mol O2(g) 分子中化学键断裂时分别需要 吸收 946 kJ、498 kJ 的能量，则 1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为 _________kJ。 ②写出 CO 将 NO2 还原为单质反应的热化学方程式为______________________________ （3）汽车排气管上的催化转化器，发生上述的 CO 将 NO2 还原为单质反应。在一定温度下， 将一定量的 CO 和 NO2 充入 2L 固定容积的容器中，回答以下问题： ①从反应开始到 5min，生成了 0.08mol N2，则 5min 内 υ(CO)=_________ ____mol⋅L−1⋅min−1。 ②25min 时，物质浓度变化如图所示，则改变的条件可能是___________(填字母标号)。 A.缩小容器体积 B.增加 NO2 的浓度 C.降低温度 D.升高温度 【答案】(1). 放 (2). 50% (3). 283kJ/mol (4). 631.75 (5). 2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g) ΔH = -1196kJ/mol (6). 0.032 (7). D 【解析】 【 详 解 】（ 1 ） ① K 为 生 成 物 浓 度 幂 之 积 与 反 应 物 浓 度 幂 之 积 比 ， 则 K 为 ，由表格中的数据可知，温度越大，K 越小，则正反应为放热反应； ②830℃， CO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g）， 开始(mol) 1 1 0 0 转化(mol) x x x x 平衡(mol) 1-x 1-x x x 设容器的体积为 VL，K= =1，解得 x=0.5，则 CO 的转化率为 ×100%=50%； （2）①由①2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝−566.0 kJ·mol−1 可知， 2molCO 完全燃烧 放出 566.0 kJ 的热量，所以 1molCO 完全燃烧放出 283kJ 的热量，所以 CO 的燃烧热为 283kJ/mol； 若 1 mol N2(g)、1 mol O2(g) 分子中化学键断裂时分别需要吸收 946 kJ、498 kJ 的能量，设 1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为 y，由②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH=946kJ /mol+498kJ/mol -2y=+180.5kJ/mol，解之得 y=631.75kJ/mol，所以 1 mol NO(g) 分 子中化学键断裂时需吸收的能量为 631.75kJ； ②由①2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝−566.0 kJ·mol−1，②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH ＝=+180.5kJ/mol，③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝−116.5 kJ·mol−1，①×2-②-③可得： 2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g) ΔH=(−566.0 kJ·mol−1)×2-(+180.5kJ/mol)-( −116.5 k J·mol−1)=-1196kJ/mol，所以 CO 将 NO2 还原为单质的热化学方程式为 2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g) ΔH=-1196kJ/mol； (3)①2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)，从反应开始到 5min，生成了 0.08mol N2，则 5min 内 υ(CO)= =0.032mol⋅L−1⋅min−1； 的 ( ) ( ) ( ) ( )2 2 2 c H c CO c CO c H O x x V V 1 x 1 x V V × − −× 0.5mol 1mol 0.08mol 4 2 5 L min × ②由图像可知，25min 时，改变条件的瞬间 NO2 和 N2 的浓度都不变，改变条件后，NO2 浓 度增大，N2 浓度减小，说明平衡逆向移动，故改变的条件应该是升高温度；答案选 D。 18.在固定容积为 1.00 L 的容器中，通入一定量的 N2O4，发生反应 N2O4(g) 2NO2(g)， 随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题： (1)反应的 ΔH________(填“大于”或“小于”)0；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上 图所示。在 0～60 s 时段，反应速率 v(N2O4)为______________________________。 (2)100 ℃时达到平衡后，改变反应温度为 T，c(N2O4)降低，经 10 s 又达到平衡。 ①T________(填“大于”或“小于”)100 ℃，判断理由是_____________________； ②100 ℃时达到平衡后，向容器中再充入 0.20 mol NO2 气体，新平衡建立后，NO2 的体积分 数________(填“增大”“不变”或“减小”)。 (3)温度 T 时反应达平衡后，将反应容器的容积减小一半，平衡向________(填“正反应”或“逆 反应”)方向移动，判断理由是_____________________________________________。 【答案】(1). 大于 (2). 0.001 0 mol·L－1·s－1 (3). 大于 (4). 正反应方向吸热，平衡 向吸热方向移动，故温度升高 (5). 减小 (6). 逆反应 (7). 对气体分子数增大的反 应，增大压强平衡向逆反应方向移动 【解析】 【分析】（1）根据温度对平衡状态的影响分析；根据 υ＝△c/△t 计算； （2）根据外界条件对平衡状态的影响分析。 【详解】（1）根据信息，升高温度，混合气体的颜色变深，说明平衡向正反应方向进行，根 据勒夏特列原理，正反应方向为吸热反应，即△H＞0；反应速率等于变化浓度和时间的比值， υ(N2O4)＝(0.1－0.04)mol/L÷60 s＝0.0010 mol/(L·s)； （2）①改变温度，c(N2O4)降低，说明平衡向正反应方向进行。由于正反应是吸热反应，根 据勒夏特列原理，应是升高温度，即 T＞100℃； ②恒容状态下，再充入 NO2，相当于在原来的基础上加压，平衡应向体积减小的方向移动， 平衡向逆反应方向移动，因此新平衡建立后，NO2 的体积分数减小； （3）容积减少一半，压强增大，根据勒夏特列原理，增大压强，平衡向体积减小方向进行， 即向逆反应方向移动。 19.开发、使用清洁能源发展“低碳经济”，正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优 质的清洁燃料，可制作燃料电池。 （1）已知：①2CH3OH（1）+ 3O2（g）= 2CO2（g）+ 4H2O（g）ΔH1 = –1275.6 kJ·mol– 1 ②2CO（g）+ O2（g）= 2CO2（g） ΔH2 = –566.0 kJ·mol– 1 ③H2O（g）= H2O（1） ΔH3 = –44.0 kJ·mol– 1 写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：___________________。 （2）生产甲醇的原料 CO 和 H2 来源于：CH4（g）+ H2O（g） CO（g）+ 3H2（g） ①一定条件下 CH4 的平衡转化率与温度、压强的关系如图 a。则，Pl _______P2；A、B、C 三点处对应平衡常数（KA、KB、KC）的由大到小的顺序为__________。（填“<”、“>”“=”） ②100℃时，将 1 mol CH4 和 2 mol H2O 通入容积为 100 L 的反应室，如果 5min 达到平衡时 CH4 的转化率为 0.5，则 v(H2)=________________100℃时该反应的平衡常数 K =_________。 反应达到平衡的标志是：_____________。 A．容器内气体密度恒定 B．单位时间内消耗 0.1 mol CH4 同时生成 0.3 mol H2 C．容器的压强恒定 D．3v 正（CH4）= v 逆（H2） ③为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，其他条件不变时，可采取的措施 有________(填编号)。 A.升高温度 B.缩小容器体积 C.再充入 CH4 气体 D.使用合适的催化剂 【答案】(1). CH3OH（l）+ O2（g）= CO（g）+ 2H2O（l） ΔH = –442．8 kJ·mol – 1 (2). < (3). KC> KB >KA (4). 0.003mol/L·min (5). 2.25×10– 4 (6). CD (7). B 【解析】 【分析】根据盖斯定律分析热化学方程式的书写和热量的计算，根据平衡的三段式计算平衡 时的数据和平衡常数、速率等，根据条件对平衡的影响进行分析。 【详解】(1)根据盖斯定律分析，热化学方程式 ①2CH3OH（1）+ 3O2（g）= 2CO2（g）+ 4H2O（g）ΔH1 = –1275.6 kJ·mol– 1，②2CO（g）+ O2（g）= 2CO2（g） ΔH2 = –566.0 kJ·mol– 1，③H2O（g）= H2O（1） ΔH3 = –44.0 kJ·mol– 1 分析，有（①-②+③×4）/2 得热化 学方程式 CH3OH（l）+ O2（g）= CO（g）+ 2H2O（l） ΔH =（-1275.6+566-44×4）kJ/mol/2= –442．8 kJ·mol – 1； (2) ①温度不变，随着压强增大，平衡逆向移动，甲烷的平衡转化率减小，所以 P1 KB >KA ； ②甲烷的消耗量为 0.5mol，则根据方程式分析生成 1.5mol 氢气，则氢气表示反应速率为= mol/(L·min)=0.003mol/(L·min) ； CH4（g）+ H2O（g） CO（g）+ 3H2（g） 起始物质的量 1 2 0 0 改变物质的量 0.5 0.5 0.5 1.5 平衡物质的量 0.5 1.5 0.5 1.5 平衡常数为 =2.25×10–4； A．该反应全为气体，容器的体积不变，所以容器内气体密度始终不变，所以密度恒定不能 说明反应达到平衡，故错误；B．单位时间内消耗 0.1 mol CH4 同时生成 0.3 mol H2 都表示 正反应速率，不能说明反应达到平衡，故错误；C．容器的压强恒定可以说明反应体系中气 体总物质的量不变，说明反应达到平衡，故正确；D．3v 正（CH4）= v 逆（H2）可以说明正 逆反应速率相等，则能说明反应到平衡，故选 CD。 ③A.升高温度平衡正向移动，体系中气体物质的量增加，故错误；B.缩小容器体积，反应速 率加快，平衡逆向移动，气体物质的量减小，故正确；C.再充入 CH4 气体，反应速率增加， 平衡正向移动，气体物质的量增加，故错误；D.使用合适的催化剂，反应速率加快，但平衡 不移动气体物质的量不变，故错误。故选 B。 20.甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。已知制备甲醇的有关化学反应以及在 不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示： 1.5 100 5 30.5 1.5( )100 100 0.5 1.5 100 100 × × 温度/℃ 化学反应 平衡常数 500 800 ①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) K1 2.5 0.15 ②H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.50 ③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) K3 （1）据反应①与②可推导出 K1、K2 与 K3 之间的关系，则 K3＝________(用 K1、K2 表示)。 （2）反应③的 ΔH_________0(填“＞”或“＜”)。 （3）500℃时测得反应③在某时刻 H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g) 浓度(mol·L－1)分别 为 0.8、0.1、0.3、0.15，则此时 υ 正_____υ 逆(填“>”、“＝”或“<”)。 （4）500℃时 2L 密闭容器中投入 a mol H2、b mol CO 发生反应①；测得平衡时 H2(g)、CO(g) 的浓度(mol·L－1)分别为 0.2、0.1 则： ①平衡时 H2 的转化率为________（保留一位有效数字）。 ②若向平衡后的容器中再投入 a mol H2、b mol CO，达平衡后，CH3OH 的体积分数与原平 衡相比______________（填“增大”、“减小”或“不变”） 【答案】(1). K1×K2 (2). < (3). > (4). 0.09（或 9%） (5). 增大 【解析】 【详解】（1）依据反应①+②得到反应③，反应③3H2（g）+CO2（g） CH3OH（g） +H2O（g）的平衡常数 K3=K1×K2； （2）500℃时 K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5；800℃时 K3=K1×K2=0.15×2.50=0.375；故对于反应③， 升高温度 K 减小，则平衡逆向移动，则 ΔH<0； （3）在 500℃、2L 的密闭容器中，进行反应③，测得反应③在某时刻，H2（g）、CO2（g）、 CH3OH（g）、H2O （g）的浓度（mol/L）分别为 0.8、0.1、0.3、0.15，Qc= =0.88 ＜K=2.5，反应正向进行，υ 正＞υ 逆； （4）500℃时 2L 密闭容器中投入 a mol H2、b mol CO 发生反应①；测得平衡时 H2(g)、CO(g) 的浓度(mol·L－1)分别为 0.2、0.1 则： ① 2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) 开始(mol/L) 0.5a 0.5b 0 的 3 0.15 0.3 0.8 0.1 × × 转化(mol/L) 0.5a-0.2 0.5b-0.1 0.5b-0.1 平衡(mol/L) 0.2 0.1 0.5b-0.1 K1= =2.5，解得 b =0.22，根据转化之比等于化学计量数之比， 0.5a-0.2=2×(0.5b-0.1)，解得 a=2b=0.44，平衡时 H2 的转化率为 ； ②若向平衡后的容器中再投入 a mol H2、b mol CO，则相当于恒容条件下增大压强，平衡正 向移动，故达平衡后，CH3OH 的体积分数与原平衡相比增大。 2 0.5b 0.1 0.2 0.1 − × 0.5a 0.2 0.5 0.44 0.2100% 100% 9%0.5 0.5 0.44a − × −× = × =×