（浙江选考）2020版高考化学 考前提升训练24 化学反应原理中的计算 6页

提升训练24　化学反应原理中的计算 ‎1.(2018·绍兴一中模拟)一定温度下,在固定容积的密闭容器中发生下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)。若HI的浓度由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1时需要15 s,则HI的浓度由0.07 mol·L-1降到0.05 mol·L-1时,所需时间为(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.等于15 s B.等于10 s C.大于10 s D.小于10 s ‎2.(2018·浙江名校协作体联考)已知:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)　ΔH=+Q kJ·mol-1(Q>0),某温度下,向‎2 L的密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:‎ 时间/s ‎0‎ ‎500‎ ‎1 000‎ ‎1 500‎ n(N2O5)/mol ‎10.0‎ ‎7.0‎ ‎5.0‎ ‎5.0‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.在500 s内,N2O5的分解速率为6×10-3 mol·L-1·s-1‎ B.在1 000 s时,反应恰好达到平衡 C.在1 000 s内,反应吸收的热量为2.5Q kJ D.在1 500 s时,N2O5的正反应速率等于NO2的逆反应速率 ‎3.(2018·杭州十四中模拟)在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表所示。下列判断不正确的是(　　)‎ ‎　　　　　c/(mol·L-1)‎ v/(mol·　　　　　　‎ L-1·min-1)　　‎ T/K　　　　　　‎ ‎0.600‎ ‎0.500‎ ‎0.400‎ ‎0.300‎ ‎318.2‎ ‎3.60‎ ‎3.00‎ ‎2.40‎ ‎1.80‎ ‎328.2‎ ‎9.00‎ ‎7.50‎ a ‎4.50‎ b ‎2.16‎ ‎1.80‎ ‎1.44‎ ‎1.08‎ A.a=6.00‎ B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变 C.b<318.2‎ D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同 ‎4.(2018·回浦中学模拟)“碘钟”实验中,3I-+S2+2S的反应速率可以用与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。某探究性学习小组在‎20 ℃‎进行实验,得到的数据如下表:‎ 实验编号 ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ c(I-)/(mol·L-1)‎ ‎0.040‎ ‎0.080‎ ‎0.080‎ ‎0.160‎ ‎0.120‎ c(S2)/(mol·L-1)‎ ‎0.040‎ ‎0.040‎ ‎0.080‎ ‎0.020‎ ‎0.040‎ t/s ‎88.0‎ ‎44.0‎ ‎22.0‎ ‎44.0‎ t1‎ 6‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.该实验的目的是研究反应物I-与S2的浓度对反应速率的影响 B.显色时间与反应物起始浓度乘积成反比 C.若在‎40 ℃‎下进行编号③对应浓度的实验,显色时间t2的范围为22.0 s~44.0 s D.显色时间t1=29.3 s ‎5.一定温度下,10 mL 0.40 mol·L-1 H2O2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.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2 mol·L-1·min-1‎ B.6~10 min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10-2 mol·L-1·min-1‎ C.反应至6 min时,c(H2O2)=0.30 mol·L-1‎ D.反应至6 min时,H2O2分解了50%‎ ‎6.利用CO2和CH4重整可制合成气(主要成分为CO、H2)。下列有关说法正确的是(　　)‎ ‎①CH4(g)C(s)+2H2(g)　ΔH1=+75.0 kJ·mol-1‎ ‎②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.0 kJ·mol-1　③CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)　ΔH3=-131.0 kJ·mol-1‎ A.反应②为放热反应 B.反应①中化学能转化为热能 C.反应③使用催化剂,ΔH3减小 D.反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH=+247 kJ·mol-1‎ ‎7.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是 (　　)‎ ‎①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH1=+571.6 kJ·mol-1;②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH2=+131. 3 kJ·mol-1;③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH3=+206.1 kJ·mol-1‎ A.反应①中电能转化为化学能 B.反应②为放热反应 C.反应③使用催化剂,ΔH3减小 D.反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8 kJ·mol-1‎ ‎8.在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16 mol充入‎10 L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)2Z(g)　ΔH<0,一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如下表:‎ t/min ‎2‎ ‎4‎ ‎7‎ ‎9‎ n(Y)/mol ‎0.12‎ ‎0.11‎ ‎0.10‎ ‎0.10‎ 6‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.反应前2 min的平均速率v(Z)=2.0×10-3 mol·L-1·min-1‎ B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前:v逆>v正 C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44‎ D.其他条件不变,再充入0.2 mol Z,平衡时X的体积分数增大 ‎9.加热N2O5依次发生的分解反应为:①N2O5(g)N2O3(g)+O2(g);　②N2O3(g)N2O(g)+O2(g)。在容积为‎2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5(g),加热到t ℃,达到平衡状态后O2(g)的物质的量为9 mol,N2O3(g)的物质的量为3.4 mol,则t ℃时反应①的平衡常数为(　　)‎ A.10.7 ‎B.8.5‎ C.9.6 D.10.2‎ ‎10.下列叙述正确的是(　　)‎ A‎.95 ℃‎纯水的pH<7,说明加热可导致水呈酸性 B.pH=3的醋酸溶液加水稀释至原体积的10倍后pH=4‎ C.0.2 mol·L-1的盐酸与0.1 mol·L-1的盐酸等体积混合后pH=1.5(忽略混合后溶液体积变化)‎ D.室温下,pH=3的醋酸溶液与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH<7‎ ‎11.催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平衡反应,分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)‎ ΔH1=-53.7 kJ·mol-1　Ⅰ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2　Ⅱ 某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2,经过相同反应时间测得如下实验数据:‎ T/K 催化剂 CO2转化率(%)‎ 甲醇选择性(%)‎ ‎543‎ Cat.1‎ ‎12.3‎ ‎42.3‎ ‎543‎ Cat.2‎ ‎10.9‎ ‎72.7‎ ‎553‎ Cat.1‎ ‎15.3‎ ‎39.1‎ ‎553‎ Cat.2‎ ‎12.0‎ ‎71.6‎ ‎【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醛的百分比。‎ 已知:①表示CO和H2的标准燃烧热的ΔH分别为-283.0 kJ·mol-1和-285.8 kJ·mol-1;‎ ‎②H2O(l)H2O(g)　ΔH3=+44.0 kJ·mol-1。‎ 请回答(不考虑温度对ΔH的影响):‎ ‎(1)反应Ⅰ的平衡常数表达式K=　; ‎ 反应Ⅱ的ΔH2=　　　　 kJ·mol-1。 ‎ ‎(2)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是　。 ‎ ‎12.大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。某科学小组进行O3与含I-溶液反应相关研究。‎ ‎(1)O3将I-氧化生成I2的过程由3步反应组成:‎ ‎①I-(aq)+O3(g)IO-(aq)+O2(g)　ΔH1‎ 6‎ ‎②IO-(aq)+H+(aq)HIO(aq)　ΔH2‎ ‎③HIO(aq)+I-(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l)　ΔH3‎ 用热化学方程式表示O3氧化I-生成I2的反应　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)O3在水中易分解,在一定条件下,O3的浓度减少一半时所需的时间(t)如下表所示。已知:O3的起始浓度为0.021 6 mol·L-1。‎ ‎　pH　t/min　T/℃‎ ‎3.0‎ ‎4.0‎ ‎5.0‎ ‎6.0‎ ‎20‎ ‎301‎ ‎231‎ ‎169‎ ‎58‎ ‎30‎ ‎158‎ ‎108‎ ‎48‎ ‎15‎ ‎50‎ ‎31‎ ‎35‎ ‎15‎ ‎7‎ ‎①在‎30 ℃‎、pH=4.0条件下,O3的分解速率为　　　　 mol·L-1·min-1。 ‎ ‎②pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是　。 ‎ ‎③根据表中数据,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为　　　　　　(填字母代号)。 ‎ a‎.40 ℃‎、pH=3.0　b‎.10 ℃‎、pH=‎4.0　‎c‎.30 ℃‎、pH=7.0‎ 参考答案 提升训练24　化学反应原理中的计算 ‎1.C　若c(HI)由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1时,需要15 s,即减少0.03 mol·L-1需要15 s;c(HI)由0.07 mol·L-1降到0.05 mol·L-1时,浓度减少0.02 mol·L-1,当速率不变时,需要10 s,但浓度越小,化学反应速率越小,需要的时间就长,所以需要时间大于10 s。‎ ‎2.C　A项,在500 s内,N2O5的分解速率为(10.0-7.0) mol÷‎2 L÷500 s=0.003 mol·L-1·s-1,错误;B项,1 000 s之后,N2O5的浓度不再发生改变,但不一定是恰好在1 000 s时达到平衡,也可能之前就已达到平衡,错误;C项,在1 000 s内,消耗N2O5的物质的量为5 mol,根据热化学方程式可得,反应吸收的热量为2.5Q kJ,正确;D项,化学方程式中N2O5、NO2的化学计量数之比为1∶2,所以在1 500 s时,N2O5的正反应速率等于NO2的逆反应速率的,错误。‎ ‎3.D　A项,温度为328.2 K,Δc=0.100 mol·L-1时,Δv=1.50 mol·L-1·min-1,则a=7.50-1.50=6.00,正确;B项,升高温度,减小蔗糖的浓度,有可能v保持不变,正确;C项,温度越高,反应速率越大,温度为b K时的反应速率小于318.2 K时的反应速率,说明b<318.2,正确;D项,温度不同,反应速率不同,温度越高,反应速率越大,故不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间不同,错误。‎ ‎4.C　A项,从实验设计与操作中可以确定该实验的目的是研究反应物I-与S2的浓度对反应速率的影响,正确;B项,对比表中显色时间与反应物起始浓度乘积的关系,发现显色时间与反应物起始浓度乘积成反比,正确;C项,每升高‎10 ℃‎,速率增大到原来的2~4倍,现升高‎20 ℃‎ 6‎ ‎,所以升高到原来的22~42倍,即4~16倍,实验③显色时间为22 s,则‎40 ℃‎时,显色时间应为 s,即5.5 s~1.4 s,错误;D项,因显色时间与反应物起始浓度乘积成反比,由①⑤中数据可列关系式:,解得:t1≈29.3 s,正确。‎ ‎5.C　A项,0~6 min内产生的n(O2)=1×10-3 mol,消耗n(H2O2)=2×10-3 mol,则v(H2O2)≈3.3×10-2 mol·L-1·min-1,正确;B项,随着反应进行,H2O2浓度减小,反应速率减慢,正确;C项,反应至6 min时,消耗n(H2O2)为2×10-3 mol,剩余c(H2O2)=0.20 mol·L-1,不正确;D项,反应至6 min时,消耗n(H2O2)为2×10-3 mol,占起始物质的量的50%,正确。‎ ‎6.D　反应①②的ΔH>0,都是吸热反应,吸收的热量转变成物质的内能,即热能转变成化学能,A、B均错误;催化剂不能改变反应的焓变,C错误;利用盖斯定律,①+②-③可得CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g),则反应ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH3=75.0 kJ·mol-1+41.0 kJ·mol-1-(-131.0 kJ·mol-1)=+247 kJ·mol-1,D正确。‎ ‎7.D　①中太阳能转化为化学能,A错误;②中ΔH2=+131.3 kJ· mol-1>0,反应为吸热反应,B错误;使用催化剂能改变反应的活化能,从而改变反应速率,但不能改变化学反应的焓变,C错误;根据盖斯定律③-②即可得反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=206.1 kJ· mol-1-131.3 kJ· mol-1=74.8 kJ· mol-1,D正确。‎ ‎8.C　根据化学反应速率的定义,v(Y)==0.002 mol·L-1·min-1,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,则v(Z)=2v(Y)=0.004 mol·L-1·min-1,故A错误;降低温度,化学反应速率减小,平衡向正反应方向移动,即v正>v逆,故B错误;根据 “三段式”法可得:‎ ‎　　　X(g)　+Y(g)2Z(g)‎ 起始/mol 0.16 0.16 0‎ 变化/mol 0.06 0.06 0.12‎ 平衡/mol 0.10 0.10 0.12‎ 根据化学平衡常数的定义,K==1.44,故C正确;其他条件不变,再充入Z,相当于增大压强,因为反应前后气体化学计量数之和相等,化学平衡不移动,X的体积分数不变,故D错误。‎ ‎9.B　设反应②分解的N2O3物质的量为x,反应①中共生成N2O3的物质的量为(x+3.4) mol,故在反应①中N2O5分解了(x+3.4) mol,同时生成O2(x+3.4) mol。在反应②中生成氧气x mol,则(x+3.4)+x=9,求得x=2.8。所以平衡后N2O5、N2O3、O2浓度依次为c(N2O5)=(8-2.8-3.4) mol÷‎ 6‎ ‎2 L‎=0.9 mol·L-1,c(N2O3)=3.4 mol÷‎2 L=1.7 mol·L-1,c(O2)=9 mol÷‎2 L=4.5 mol·L-1;反应①的平衡常数K==8.5,选B。‎ ‎10.D　加热会促进水的电离,故‎95 ℃‎时,纯水的pH<7,但纯水永远显中性,故A错误;醋酸是弱电解质,加水稀释促进其电离,故加水稀释为原体积的10倍后溶液的pH<4,故B错误;酸和酸混合后溶液显酸性,混合后溶液中的c(H+)==‎ ‎=0.15 mol·L-1,则pH=-lg0.15≠1.5,故C错误;醋酸是弱酸,不完全电离,故当pH=3的醋酸溶液和pH=11的氢氧化钠溶液混合后,醋酸过量,混合溶液显酸性,即pH<7,故D正确。‎ ‎11.答案: (1)　+41.2‎ ‎(2)表中数据表明此时反应未达到平衡,不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响 解析: 根据平衡常数的公式,生成物的浓度幂之积与反应物浓度的幂之积的比值,反应Ⅰ的平衡常数表达式为K=。由已知信息可知以下热化学方程式:a.CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1,b.H2(g)+O2(g)=H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,c.H2O(l)H2O(g)　ΔH3=+44.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律分析,b-a+c即可得热化学方程式:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=-285.8 kJ·mol-1+283.0 kJ·mol-1+44 kJ·mol-1=+41.2 kJ·mol-1。‎ ‎12.答案: (1)O3(g)+2I-(aq)+2H+(aq)I2(aq)+H2O(l)+O2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3　(2)①1.00×10-4　②OH-　③b231 min;‎30 ℃‎、pH=7.0时,O2浓度减少一半所需时间<15 min,则分解速率依次增大的顺序为b