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其次章测评A
(基础过关卷)
(时间:45分钟 满分:100分)
第Ⅰ卷(选择题 共50分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.肯定条件下的密闭容器中:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.9 kJ· mol-1,下列叙述正确的是( )
A.4 mol NH3和5 mol O2反应,达到平衡时放出热量为905.9 kJ
B.平衡时,v正(O2)=v逆(NO)
C.平衡后降低压强,混合气体平均摩尔质量增大
D.平衡后上升温度,混合气体中NO含量降低
解析:可逆反应经一段时间后达到化学平衡状态,但是4 mol NH3不能完全反应掉,则达到平衡时放出热量小于905.9 kJ,A错误;平衡建立的实质为v(正)=v(逆),即v正(NO)=v逆(NO),又v正(NO)=v正(O2),所以v正(O2)=v逆(NO),B错误;平衡后减小压强,平衡正向移动,由M=,反应正向移动后,m不变,n变大,则M变小,C错误;平衡后升温,平衡逆向(吸热方向)移动,NO的含量减小,D正确。
答案:D
2.增大压强,对已达平衡的反应3A(g)+B(g)2C(g)+2D(s)产生的影响是( )
A.正反应速率加大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
B.正反应速率减小,逆反应速率加大,平衡向逆反应方向移动
C.正、逆反应速率都加大,平衡向正反应方向移动
D.正、逆反应速率都没有变化,平衡不发生移动
解析:增大压强,正、逆反应速率都加大,但正反应速率增大得更多,平衡向正反应方向移动,即向气体体积减小的方向移动。
答案:C
3.对于平衡体系mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ΔH<0。下列结论中错误的是( )
A.若温度不变,将容器的体积缩小到原来的一半,此时A的浓度为原来的2.1倍,则m+n<p+q
B.若平衡时,A、B的转化率相等,说明反应开头时,A、B的物质的量之比为m∶n
C.若m+n=p+q,则往含有a mol气体的平衡体系中再加入a mol的B,达到新平衡时,气体的总物质的量等于2a
D.若温度不变时,压强增大到原来的2倍,达到新平衡时,总体积肯定比原来的要小
解析:A项条件转变,增大压强,若平衡不移动,A的浓度变为原来的2倍,实际变为原来的2.1倍,说明平衡逆向移动,故m+n<p+q;因反应是按反应方程式的化学计量数之比消耗的,所以只有起始加入量也符合方程式的化学计量数比例时,A、B的转化率才能相等,B正确;若m+n=p+q,则反应过程中反应的总物质的量不变,所以C说法正确;温度不变、压强增大到原来的2倍,依据反应的体积变化,容器的体积可能等于原来的,D不正确。
答案:D
4.在肯定温度下,向一个容积可变的容器中,通入3 mol SO2和2 mol O2及固体催化剂,使之反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,平衡时容器内气体压强为起始时的90%。保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质的量改为4 mol SO2、3 mol O2、2 mol SO3(g),下列说法正确的是( )
A.第一次平衡时反应放出的热量为294.9 kJ
B.两次平衡SO2的转化率相等
C.其次次达平衡时SO3的体积分数大于
D.达平衡时用O2表示的反应速率为0.25 mol·(L·min)-1
解析:设达平衡时生成SO3(g)物质的量为2x,则剩余SO2(g)的物质的量为(3 mol-2x)、O2(g)为(2 mol-x),混合气体总的物质的量为(5 mol-x)。依据阿伏加德罗定律有,解得x=0.5 mol,再结合热化学方程式可知,放出的热量为=98.3 kJ。选项B,起始物质的量改为4 mol SO2、3 mol O2、2 mol SO3(g),相当于加入6 mol SO2、4 mol O2,,故与第一次平衡是等效平衡,两次平衡中SO2的转化率、SO3的体积分数相等,故选项B正确,C错误。选项D,题目没有告知达平衡时的时间,无法计算反应速率。
答案:B
5.肯定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:
SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l) ΔH<0
若反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关说法正确的是( )
A.平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变
B.平衡时,其他条件不变,分别出硫,正反应速率加快
C.平衡时,其他条件不变,上升温度可提高SO2的转化率
D.其他条件不变,使用不同催化剂,该反应的平衡常数不变
解析:该反应为气体体积减小的反应,平衡前,随着反应的进行,容器内压强渐渐变小,A项错误;因硫单质为液体,分别出硫对正反应速率没有影响,B项错误;其他条件不变,上升温度平衡向左移动,SO2的转化率降低,C项错误;该反应的平衡常数只与温度有关,使用催化剂对平衡常数没有影响,D项正确。
答案:D
6.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是( )
A.增加压强 B.降低温度
C.增大CO的浓度 D.更换催化剂
解析:该反应为气体物质的量不变的反应,压强转变对平衡无影响,A错误;反应ΔH<0,降低温度,平衡正向移动,CO转化率增大,B正确;增大CO浓度,CO转化率减小,C错误;催化剂的使用对平衡无影响,D错误。
答案:B
7.在肯定温度下,向容积固定不变的密闭容器中充入a mol NO2,发生如下反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0。达平衡后再向容器中充入a mol NO2,再次达到平衡后,与原平衡比较,下列叙述不正确的是( )
A.相对平均分子质量增大
B.NO2的转化率提高
C.NO2的质量分数增大
D.反应放出的总热量大于原来的2倍
解析:温度肯定,向容积固定的容器中再加入a mol的NO2相当于对原平衡加压体积减小为原来的一半,平衡向正反应方向移动,则NO2的质量分数会削减,NO2的转化率会提高,混合物平均相对分子质量会增大。
答案:C
8.温度为T时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
t/s
0
50
150
250
350
n(PCl3)/mol
0
0.16
0.19
0.20
0.20
下列说法正确的是( )
A.反应在前50 s的平均速率v(PCl3)=0.003 2 mol·(L·s)-1
B.保持其他条件不变,上升温度,平衡时c(PCl3)=0.11 mol·L-1,则反应的ΔH<0
C.相同温度下,起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,反应达到平衡前v(正)>v(逆)
D.相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3的转化率小于80%
解析:反应前50 s的平均反应速率v(PCl3)==0.001 6 mol·(L·s)-1,A错误;温度为T时,平衡时c(PCl3)==0.10 mol·L-1,上升温度,再达平衡时c(PCl3)=0.11 mol·L-1,说明上升温度,平衡右移,ΔH>0,B错误;在该温度下,达平衡时,各组分物质的量分别为:n(PCl3)=n(Cl2)=0.20 mol,n(PCl5)=1 mol-0.20 mol=0.80 mol,在相同温度下投入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3、0.20 mol Cl2,相当于在原题平衡基础上加入0.20 mol PCl5,平衡正向移动,v(正)>v(逆),C正确;充入1.0 mol PCl5建立的平衡与充入1.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2建立的平衡为相同平衡,充入1.0 mol PCl5建立的平衡PCl5的转化率为×100%=20%,则充入1.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2建立的平衡PCl3转化率为80%。当向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2时,相当于将两个上述平衡(充入1.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2建立的平衡)合并压缩到2.0 L,平衡左移,PCl3转化率大于80%。
答案:C
9.(双选)为探究锌与稀硫酸的反应速率[以v(H2)表示],向反应混合液中加入某些物质,下列推断正确的是( )
A.加入NH4HSO4固体,v(H2)不变
B.加入少量水,v(H2)减小
C.加入CH3COONa固体,v(H2)减小
D.滴加少量CuSO4溶液,v(H2)减小
解析:A项会使c(H+)增大,v(H2)增大,B项加水稀释,c(H+)减小,v(H2)减小,C项生成CH3COOH是弱电解质,c(H+)减小,v(H2)减小,D项会形成铜锌原电池,v(H2)增大。
答案:BC
10.在体积恒定的密闭容器中,肯定量的SO2与1.100 mol O2在催化剂作用下加热到600 ℃发生反应:2SO2+O22SO3 ΔH<0。当气体的物质的量削减0.315 mol时反应达到平衡,在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。下列有关叙述正确的是( )
A.当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡
B.降低温度,正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大
C.将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中,得到沉淀的质量为161.980 g
D.达到平衡时,SO2的转化率为90%
解析:结合化学反应可知,反应中参与反应的O2的物质的量即是气体削减的物质的量,由于气体体积肯定,压强之比等于物质的量之比,假设n(SO2)=x,则有=82.5%,解得:x=0.7 mol。SO3的生成速率与SO2的消耗速率随时都相等,不能作为建立平衡的标志,A项错误;降低温度,放热反应中,平衡正向移动,v(正)>v(逆),逆反应方向化学反应速率下降的程度更大,B项错误;混合气体中,只有SO3能与BaCl2反应,即生成n(BaSO4)=n(SO3)=2n(O2)反应=2×0.315 mol=0.63 mol,质量为0.63 mol×233 g·mol-1=146.79 g,C项错误;达平衡时,SO2的转化率为×100%=90%,D项正确。
答案:D
第Ⅱ卷(非选择题 共50分)
二、非选择题(本题包括3个小题,共50分)
11.(16分)汽车尾气里含有NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0已知该反应在2 404 ℃时,平衡常数K=64×10-4。请回答:
(1)某温度下,向2 L的密闭容器中充入N2和O2各1 mol,5分钟后O2的物质的量为0.5 mol,则N2的反应速率为 。
(2)假定该反应是在恒容条件下进行,推断该反应达到平衡的标志是 (填字母序号)。
A.消耗1 mol N2同时生成1 mol O2
B.混合气体密度不变
C.混合气体平均相对分子质量不变
D.2v正(N2)=v逆(NO)
(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下列变化趋势正确的是 (填字母序号)。
(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入肯定量NO,重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气体中NO的体积分数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol·L-1、4.0×10-2mol·L-1和3.0×10-3mol·L-1,此时反应 (填“处于化学平衡状态”“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是 。
解析:(1)v(N2)=v(O2)==0.05 mol·(L·min)-1。(2)该反应是气体体积不变的反应,C项错误。A项N2的消耗和O2的生成分别表示正反应和逆反应,比例符合方程式化学计量数之比,正确;容器体积不变,反应前后气体的密度始终不变,B项错误;D项分别表示向正、逆反应方向进行,比例关系符合方程式化学计量数比例,正确。(3)该反应为吸热反应,随着温度上升,反应速率加快,反应物转化率增大,平衡常数增大,A、C项正确;催化剂不能影响化学平衡,B项错误。(4)由于该反应前后气体体积不变,故不受压强影响,反应达到平衡后再充入NO,重新达到平衡后相当于对原平衡的加压过程,故NO的体积分数不变。(5)该反应的平衡常数表达式为,将所给物质浓度代入表达式求浓度商:
=9×10-4<64×10-4,故反应向正反应方向进行。
答案:(1)0.05 mol·(L·min)-1
(2)A、D (3)A、C (4)不变
(5)向正反应方向进行 依据计算得浓度商Qc<K
12.(18分)工业上制备H2的一种重要方法是:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=Q kJ·mol―1。已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图所示。若在一固定的密闭容器中,850 ℃时发生上述反应,并测得容器内各物质的浓度(mol·L―1)随时间的变化关系如下表:
时间/min
CO(g)
H2O(g)
CO2(g)
H2(g)
0
0.200
0.300
0
0
2
0.138
0.238
0.062
0.062
3
c1
c2
c3
c4
4
c1
c2
c3
c4
已知:850 ℃时该反应的化学平衡常数K=1.0,请回答下列问题:
(1)下列可以推断该反应达到化学平衡状态的是 。
A.单位时间内削减CO(g)的浓度等于生成CO2(g)的浓度
B.反应容器内的压强不发生变化
C.混合气体中H2(g)的浓度不再发生转变
D.氢气的生成速率等于水的消耗速率
(2)Q 0(填“>”“=”或“<”)。
(3)若在850 ℃时向反应容器中充入H2O(g),K值 (填“增大”“减小”或“不变”),工业上在反应容器中通入过量H2O(g)的作用是 。
(4)上表中c2为 ,CO(g)的转化率为 。
解析:(1)推断该反应达到化学平衡状态,主要从成分的浓度保持不变,正逆反应速率相同来分析,正确选项是C。(2)由图可知,上升温度,K的值减小,平衡向着吸热反应方向移动,所以该反应为放热反应。(3)K的值只与温度有关,与成分的浓度无关。通入过量H2O(g)的目的是提高反应物CO的转化率。(4)三段式计算的应用:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
c始/(mol·L-1):0.2 0.3 0 0
c化/(mol·L-1):0.3-c2 0.3-c2 0.3-c2 0.3-c2
c平/(mol·L-1):c2-0.1 c2 0.3-c2 0.3-c2
=K,c2=0.18。
CO(g)的转化率为×100%=60%。
答案:(1)C (2)<
(3)不变 提高CO的转化率或利用率
(4)0.18 60%
13.(16分)在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g),在肯定温度进行如下反应:
A(g)B(g)+C(g) ΔH=+85.1 kJ·mol-1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强
p/100 kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题:
(1)欲提高A的平衡转化率,应实行的措施为 。
(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为 ,平衡时A的转化率为 ,列式并计算反应的平衡常数K 。
(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n总= mol,n(A)= mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算:a= 。
反应时间t/h
0
4
8
16
c(A)/(mol·L-1)
0.10
a
0.026
0.006 5
分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律,得出的结论是 ,由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为 mol·L-1。
解析:(2)压强之比等于气体的物质的量之比,依据三部曲进行求解:
A(g) B(g) + C(g)
始态: p0 0 0
反应: p0·α(A) p0·α(A) p0·α(A)
终态:p0-p0·α(A) p0·α(A) p0·α(A)
p=[p0-p0·α(A)+p0·α(A)+p0·α(A)]=p0+p0·α(A)求得α(A)=(-1)×100%;25 h时反应已平衡,α(A)= (-1)×100%=94.1%;依据三部曲进行求解:
A(g) B(g) + C(g)
始态/(mol·L-1):0.10 0 0
反应/(mol·L-1):0.094 1 0.094 1 0.094 1
平衡态/(mol·L-1):0.10-0.094 1 0.094 1 0.094 1
K==1.5 mol·L-1;
(3)①依据可得n总=×0.1 mol;n(A)=0.1 mol×[1-α(A)]=0.1 mol×[1-(-1)]=0.1 mol×(2-);②n(A)=0.1 mol×(2-)=0.1 mol×(2-)=0.051 mol,体积为1 L,a=0.051 mol·L-1;0~4 h浓度大约变为0 h时的,4~8 h浓度又变为4 h的,从8~16 h经过8个小时浓度变为8 h的,所以每经过4个小时浓度均降低为原来的。
答案:(1)上升温度、降低压强
(2)(-1)×100% 94.1%
A(g) B(g) + C(g)
0.10 0 0
0.10×(1-94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1%
K==1.5 mol·L-1
(3)①0.10× 0.10×(2-)
②0.051
达到平衡前每间隔4 h,c(A)削减约一半
0.013
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