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其次章测评B
(高考体验卷)
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(每小题6分,共48分)
1.(2022课标全国Ⅰ)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:
H2O2+I-H2O+IO- 慢
H2O2+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:由信息可知有I-参与的反应速率慢,对整个反应起打算作用,A选项正确;IO-是中间产物,不属于催化剂,B选项错误;活化能与放出的热量无关,C选项错误;依据2H2O22H2O+O2↑,故有v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2),可知D选项错误。
答案:A
2.(2022北京理综)在肯定温度下,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(溶液体积变化忽视不计)( )
A.0~6 min的平均反应速率:
v(H2O2)≈3.3×10-2 mol·(L·min)-1
B.6~10 min的平均反应速率:
v(H2O2)<3.3×10-2 mol·(L·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%
解析:10 mL溶液中含有H2O2物质的量为0.01 L×0.4 mol·L-1=0.004 mol,6 min时,氧气的物质的量为=0.001 mol,
依据三段法解题:
2H2O22H2O+O2↑
初始物质的量(mol) 0.004 0
变化的物质的量(mol) 0.002 0.001
6 min时物质的量(mol) 0.002 0.001
则0~6 min时间内,Δc(H2O2)==0.2 mol·L-1,所以v(H2O2)=≈3.3×10-2 mol·(L·min)-1,故A正确;6 min时,c(H2O2)==0.2 mol·L-1,故C错误;6 min时,H2O2分解率为×100%=50%,故D正确;随着反应的进行,H2O2的浓度渐渐减小,反应速率也渐渐减小,所以6~10 min的平均反应速率小于前6 min的平均速率,即小于3.3×10-2 mol·(L·min)-1,故B正确。
答案:C
3.(2022重庆理综)在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g)Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)= mol·L-1·min-1
C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D.M点时再加入肯定量X,平衡后X的转化率减小
解析:由图像知T1时达平衡时间短,故T1>T2,而上升温度,反应速率加快,故M点正反应速率v正大于N点逆反应速率v逆,C项正确;从图中可知:到达W点反应消耗的X比M点多,所以反应进行到M点比进行到W点放出的热量少,A错;B项v(Y)= v(X)= mol·L-1·min-1;M点时再加入肯定量X,相当于将原平衡压缩体积,平衡正向移动,X转化率增大。
答案:C
4.(2022四川理综)在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得试验数据如下表:
试验
编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是( )
A.试验①中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,则0至5 min 时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2 mol·(L·min)-1
B.试验②中,该反应的平衡常数K=2.0
C.试验③中,达到平衡时,X的转化率为60%
D.试验④中,达到平衡时,b>0.060
解析:①中5 min时生成M 0.05 mol,则生成N也是0.05 mol,v(N)==1.0×10-3 mol·(L·min)-1,A错误;②中平衡时n(M)=0.080 mol,则生成N 0.080 mol,消耗X、Y的物质的量分别为0.080 mol,因此平衡时容器中有X 0.02 mol、有Y 0.32 mol,其平衡常数K==1,B错误;③中反应温度与②相同,则平衡常数也相同,K=1。则有=1,a=0.12,即参与反应的X的物质的量为0.12 mol,其转化率为×100%=60%,C正确;①的平衡常数为>1,所以该反应的正反应为放热反应,若④的反应在800 ℃时进行,则有=1,b=0.060,上升温度,平衡向逆反应方向移动,因此在900 ℃进行至平衡时b<0.060,D错误。
答案:C
5.(2022安徽理综)臭氧是抱负的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为:2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的推断正确的是( )
A
B
C
D
上升温度,平衡常数减小
0~3 s内,反应速率为:v(NO2)=0.2 mol·L-1
t1时仅加入催化剂,平衡正向移动
达平衡时,仅转变x,则x为c(O2)
解析:分析A项图中曲线可知,该反应的正反应方向为放热反应,上升温度,平衡逆向进行,平衡常数减小,A项正确;B项中速率的单位应为mol·L-1·s-1,故B项错误;加入催化剂,平衡不移动,故C项错误;增大生成物O2的浓度,平衡逆向移动,反应物NO2的转化率降低,故D项错误。
答案:A
6.(2022天津理综)运用相关化学学问进行推断,下列结论错误的是( )
A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应
B.NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中
C.可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,因此可存在于海底
D.增大反应物浓度可加快反应速率,因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率
解析:能自发进行的反应肯定符合ΔH-TΔS<0,ΔH>0,所以ΔS也肯定大于0,A选项正确;氢氟酸能与玻璃反应,B正确;浓硫酸与Fe发生钝化,不能加快反应,D选项错误。
答案:D
7.(2022江苏化学)肯定温度下,在三个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应:
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
容器
编号
温度
(℃)
起始物质的量(mol)
平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
Ⅰ
387
0.20
0.080
0.080
Ⅱ
387
0.40
Ⅲ
207
0.20
0.090
0.090
下列说法正确的是( )
A.该反应的正反应为放热反应
B.达到平衡时,容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D.若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol和H2O 0.10 mol,则反应将向正反应方向进行
解析:容器Ⅰ中的平衡常数K==4,容器Ⅲ中的平衡常数K=,所以该反应的正反应方向是放热反应,A正确;容器Ⅰ、Ⅱ达到平衡时是等效平衡,CH3OH体积分数相等,B错误;容器Ⅰ反应温度高,反应速率快,达到平衡所用的时间短,C错误;容器Ⅰ中Qc=<4,所以反应向正反应方向进行,D正确。
答案:AD
8.(2022福建理综)在肯定条件下,N2O分解的部分试验数据如下:
反应时
间/min
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.100
0.090
0.080
0.070
0.060
0.050
0.040
0.030
0.020
0.010
0.000
下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是( )
(注:图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间,c1、c2均表示N2O初始浓度且c1<c2)
解析:由表中数据分析,每隔10分钟,N2O浓度削减0.01 mol·L-1,即N2O的分解速率与N2O的浓度无关,则A正确,B错误;C项浓度越大,则半衰期越大,C项错误;D项在相同时间内,浓度越大,转化率越小,D项错误。
答案:A
二、非选择题(本题包括3个小题,共52分)
9.(2022山东理综)(14分)争辩氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1<0 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2<0 (Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K= (用K1、K2表示)。
(2)为争辩不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)=7.5×10-3 mol·L-1·min-1,则平衡后n(Cl2)= mol,NO的转化率α1= 。其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2 α1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2 (填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小,可实行的措施是 。
解析:(1)反应可用(Ⅰ)×2-(Ⅱ)得到,所以其平衡常数K=。
(2)10 min内生成ClNO的物质的量为7.5×10-3 mol·L-1·min-1×10 min×2 L=0.15 mol,则需要参与反应的NO为0.15 mol,消耗Cl2的物质的量为0.075 mol,所以平衡后n(Cl2)=0.1 mol-0.075 mol=0.025 mol,NO的转化率α1=×100%=75%;由于反应是个气体体积减小的反应,因此反应(Ⅱ)在恒压条件下进行可看作由恒容条件下的平衡通过增大压强来实现,增大压强时反应(Ⅱ)的平衡向右移动,NO的转化率增大,所以α2>α1;平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变;因该反应的正反应方向为放热反应,故上升温度,平衡向左移动,放热反应的平衡常数将减小。
答案:(1)
(2)2.5×10-2 75% > 不变 上升温度
10.(2022课标全国Ⅱ)(18分)在容积为1.00 L的容器中,通入肯定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度上升,混合气体的颜色变深。
回答下列问题:
(1)反应的ΔH 0(填“大于”或“小于”);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 mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为 。
(2)100 ℃时达平衡后,转变反应温度为T,c(N2O4)以0.002 0 mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10 s又达到平衡。
a:T 100 ℃(填“大于”或“小于”),推断理由是 。
b:列式计算温度T时反应的平衡常数K2 。
(3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积削减一半。平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动,推断理由是 。
解析:(1)随温度上升气体颜色变深,正向为吸热反应,ΔH>0;v(N2O4)==0.001 0 mol·L-1·s-1;K1==0.36 mol·L-1。(2)a:转变温度后,N2O4浓度减小,反应正向进行,正向吸热,故温度上升。b:平衡时,c(NO2)=0.120 mol·L-1+0.002 mol·L-1·s-1×10 s×2=0.16 mol·L-1
c(N2O4)=0.040 mol·L-1-0.002 0 mol·L-1·s-1×10 s=0.020 mol·L-1
K2==1.3 mol·L-1。
(3)增大压强,平衡向气体分子数减小的方向进行,将反应容器的体积削减一半,相当于增大压强,故平衡向逆反应方向进行。
答案:(1)大于 0.001 0 0.36 mol·L-1
(2)a:大于
反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度上升
b:平衡时,c(NO2)=0.120 mol·L-1+0.002 0 mol·L-1·s-1×10 s×2=0.16 mol·L-1
c(N2O4)=0.040 mol·L-1-0.002 0 mol·L-1·s-1×10 s=0.020 mol·L-1
K2==1.3 mol·L-1
(3)逆反应 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
11.(2022天津理综)(20分)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
一种工业合成氨的简易流程图如下:
(1)自然 气中的H2S杂质常用氨水吸取,产物为NH4HS。肯定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸取液再生,写出再生反应的化学方程式: 。
(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下:
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.4 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
对于反应①,肯定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是 。
a.上升温度
b.增大水蒸气浓度
c.加入催化剂
d.降低压强
利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为 。
(3)图1表示500 ℃、60.0 MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。依据图中a点数据计算N2的平衡体积分数: 。
(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出肯定条件下的密闭容器内,从通入原料气开头,随温度不断上升,NH3物质的量变化的曲线示意图。
图1
图2
(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号) 。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法: 。
解析:(1)NH4HS中S被氧气氧化为S单质,N转化为NH3·H2O,化学方程式为2NH4HS+O22NH3·H2O+2S↓。
(2)反应①是吸热反应,上升温度,平衡向正向移动,同时加快反应速率;增大H2O(g)浓度,H2的含量不肯定增加;加入催化剂,不能转变平衡状态,H2含量不变;降低压强,反应速率减小;故选a。
依据“三部曲”法:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
始态/mol 0.2 0.8
转化/mol x x x
平衡态/mol 0.2-x x 0.8+x
依据0.2-x+x+0.8+x=1.18
x=0.18 mol
α(CO)=×100%=90%。
(3)依据a点:H2、N2的物质的量之比为3∶1,平衡时NH3的体积分数为42%,则H2、N2的总体积分数为58%,又H2、N2按3∶1反应,平衡时体积分数之比仍为3∶1,φ(N2)=58%×=14.5%。
(4)N2和H2需要在肯定温度才能发生反应,所以温度上升,φ(NH3)不断上升,又由于该反应是放热反应,达平衡后,温度上升,平衡逆向移动,φ(NH3)又降低。
(5)合成氨放出的热量通过热交换预热N2和H2进入合成塔合成氨气,故选Ⅳ。
答案:(1)2NH4HS+O22NH3·H2O+2S↓
(2)a 90%
(3)14.5%
(4)
(5)Ⅳ 对原料气加压;分别液氨后,未反应的N2、H2循环使用
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